(57)【要約】【課題】牽引走行する車両を減速させる際に、エンジンブレーキによる適切な制動力を発生させて安定した減速走行を実現する。【解決手段】車高変位に基づいて、車両が平坦路上に停止している状態で後輪の車軸に作用する後軸荷重を推定し（ステップＳ１〜Ｓ３）、前記車両が減速走行する場合に、現在の前記前後加速度として検出した実加速度と、前記車両が平坦路上を走行している状態でアクセルオフにして減速する際の標準的な減速度として予め定めた基準加速度との差から減速度差を求め（ステップＳ８）、前記後軸荷重および前記角度変位に基づいて、前記目標変速比を変速比が大きくなる方向へ補正する補正値を求め（ステップＳ９）、前記車速、前記減速度差、および、前記補正値に基づいて、前記目標変速比を設定する（ステップＳ１０）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、駆動輪と、前記エンジンと前記駆動輪との間でトルクを伝達する自動変速機と、被牽引車両を連結するための連結装置と、車速を検出するためのセンサと、車高方向の車高変位を検出するためのセンサと、ピッチング方向の角度変位を検出するためのセンサと、前後加速度を検出するためのセンサと、前記自動変速機の変速制御を実行するコントローラとを備え、前記自動変速機に対する目標変速比を設定し、前記目標変速比に基づいて前記自動変速機の変速比を制御する車両の制御装置において、
前記コントローラは、
前記車高変位に基づいて、前記車両が平坦路上に停止している状態で後輪の車軸に作用する後軸荷重を推定し、
前記車両が減速走行する場合に、
現在の前記前後加速度として検出した実加速度と、前記車両が平坦路上を走行している状態でアクセルオフにして減速する際の標準的な減速度として予め定めた基準加速度との差から減速度差を求め、
前記後軸荷重および前記角度変位に基づいて、前記目標変速比を変速比が大きくなる方向へ補正する補正値を求め、
前記車速、前記減速度差、および、前記補正値に基づいて、前記目標変速比を設定する
ことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動変速機を搭載した車両を制御する制御装置に関し、特に、減速走行時に車両の減速度を制御する車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、減速走行時の車両の燃費を向上させることを目的とした減速走行制御装置が記載されている。この特許文献１に記載された制御装置では、車両のアクセルオフ走行の際に、フューエルカットを実施した状態でエンジンブレーキを効かせて減速する第１減速制御と、燃料を噴射しながらドライブレンジの状態でエンジンブレーキを効かせて減速する第２減速制御とが選択的に実行される。具体的には、停止手前の所定区間における環境情報に基づいて、第１減速制御および第２減速制御をそれぞれ実行する場合の燃料消費量が予測される。そして、第１減速制御と第２減速制御とのうち、予測した燃料消費量が少ない方の減速制御が選択されて実行される。上記の環境情報には、車両の空気抵抗、ロードロード、路面勾配、天候、路面摩擦係数、路面種類、大気圧、標高、気温、車重、積載重量、および、乗員人数の少なくとも一つが含まれる。
【０００３】
なお、特許文献２には、エンジンブレーキによる制動トルク（エンジンブレーキトルク）を、牽引時は牽引なしのときよりも大きく設定するように構成した車両用動力伝達装置の制御装置が記載されている。この特許文献２に記載された制御装置では、変速段が低速変速段であるほど、牽引なしのときと比較して牽引時のエンジンブレーキトルクが大きく設定される。
【０００４】
また、特許文献３には、トレーラー等の牽引の有無による制動性能の変化にかかわらず、運転者が所望する制動力を得られるようにすることを目的とした車両の減速度制御装置が記載されている。この特許文献３に記載された制御装置では、車両の実際の走行状態から算出した車両重量に基づいて牽引の有無が判断される。牽引時は、牽引なしのときよりも目標減速度が大きく設定される。
【０００５】
また、特許文献４には、車両が牽引している状態か否かを精度良く判定することを目的とした車両挙動制御装置が記載されている。この特許文献４に記載された制御装置では、駆動輪のタイヤ駆動力とスリップ率との関係に基づいて、牽引状態であるか否かが判定される。
【０００６】
そして、特許文献５には、車両の積載重量が所定値以上の場合は、複数の中間変速段を用いて駆動力を制御するようにした自動変速機の変速制御方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１１５２６８号
【特許文献２】特開２００９−４１５９９号公報
【特許文献３】特開２００６−３４８８４０号公報
【特許文献４】特開２０１４−１１３９５５号公報
【特許文献５】特開昭６１−８４４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、特許文献１に記載された制御装置では、減速走行時に車両の環境情報を考慮して減速制御が実施される。しかしながら、その際に考慮される環境情報の中に、積載重量や路面勾配などが含まれているものの、牽引の有無については考慮されていない。そのため、車両が牽引状態で減速走行する場合は、適切な減速制御を実施できない可能性がある。例えば、後述する図４に示すように、車両Ｖｅがヒッチメンバー８で連結したトレーラー１４を牽引する場合、ヒッチメンバー８を介して車両Ｖｅの車軸に掛かる荷重は、静止状態では極わずかであるが、減速走行時には、鉛直方向で下向きの成分が増加する。すなわち、車両の積載重量が増加することになる。そのような鉛直方向で下向きの荷重は、特に、降坂路で減速走行する場合に一層大きくなる。車軸に掛かる荷重が大きくなると、車両を適切に減速させるために、より大きな制動力が必要となる。変速機をダウンシフトさせてエンジンブレーキによる制動力を発生させる際には、より低速の変速段（もしくは、より大きな変速比）にシフトさせ、より大きな制動力を発生させる必要がある。このように、車両が牽引走行する場合には、走行状態や路面状況に応じて積載重量が変化することになる。したがって、車両の牽引状態を考慮せずに、特許文献１に記載されているような従来の減速制御を実施すると、エンジンブレーキによる適切な制動力を得ることができず、安定した減速走行ができなくなってしまうおそれがある。
【０００９】
この発明は上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、牽引走行する車両を減速させる際に、エンジンブレーキによる適切な制動力を発生させて安定した減速走行を実現することができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、駆動輪と、前記エンジンと前記駆動輪との間でトルクを伝達する自動変速機と、被牽引車両を連結するための連結装置と、車速を検出するためのセンサと、車高方向の車高変位を検出するためのセンサと、ピッチング方向の角度変位を検出するためのセンサと、前後加速度を検出するためのセンサと、前記自動変速機の変速制御を実行するコントローラとを備え、前記自動変速機に対する目標変速比を設定し、前記目標変速比に基づいて前記自動変速機の変速比を制御する車両の制御装置において、前記コントローラは、前記車高変位に基づいて、前記車両が平坦路上に停止している状態で後輪の車軸に作用する後軸荷重を推定し、前記車両が減速走行する場合に、現在の前記前後加速度として検出した実加速度と、前記車両が平坦路上を走行している状態でアクセルオフにして減速する際の標準的な減速度として予め定めた基準加速度との差から減速度差を求め、前記後軸荷重および前記角度変位に基づいて、前記目標変速比を変速比が大きくなる方向へ補正する補正値を求め、前記車速、前記減速度差、および、前記補正値に基づいて、前記目標変速比を設定することを特徴とする制御装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、車両が減速走行する際に、車両の積載重量、ならびに、牽引状態が考慮されて、エンジンブレーキによる適切な大きさの制動力を得られるように、自動変速機の変速比あるいは変速段が制御される。そのため、車両が牽引状態で減速走行する場合であっても、車両および被牽引車両を安定して減速させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明で制御の対象とする車両の構成および制御系統の一例を示す図である。
【図２】この発明の制御装置で実行される変速制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】この発明の制御装置で実行される変速制御において、ピッチング角度が小さいほど、また、後軸荷重が大きいほど、低速変速段側に補正するイメージを説明するための図である。
【図４】連結装置で連結した被牽引車両を牽引する車両が減速走行する際の挙動を説明するための図である。
【図５】牽引をしない通常の車両が減速走行する際の挙動を説明するための図である。
【図６】この発明の制御装置で実行される変速制御で用いるマップを示す図であって、ピッチング角度が小さいほど低速側の変速段が設定されやすくする補正を説明するための図である。
【図７】この発明の制御装置で実行される変速制御で用いるマップを示す図であって、後軸荷重が大きいほど低速側の変速段が設定されやすくする補正を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１に、この発明を適用することのできる車両の一例を示してある。図１に示す車両Ｖｅは、前輪１および後輪２を有し、駆動力源としてエンジン３を備えている。そのエンジン３の出力側に、自動変速機４が連結されている。自動変速機４の出力側には、プロペラシャフト５が連結されている。プロペラシャフト５は、終減速機であるデファレンシャルギヤ６および左右の駆動軸７を介して、駆動輪である後輪２に連結されている。すなわち、この図１に示す例では、車両Ｖｅは、エンジン３が出力する動力を後輪２に伝達して駆動力を発生させる後輪駆動車として構成されている。なお、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、エンジン３が出力する動力を前輪１に伝達して駆動力を発生させる前輪駆動車であってもよい。あるいは、エンジン３が出力する動力を前輪１および後輪２にそれぞれ伝達して駆動力を発生させる四輪駆動車であってもよい。
【００１４】
エンジン３は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である。エンジン３は、出力の調整、ならびに、始動および停止の動作などが電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の噴射量、および、燃料の噴射時期などが電気的に制御される。
【００１５】
自動変速機４は、例えば遊星歯車機構（図示せず）およびクラッチ・ブレーキ機構（図示せず）から構成される従来一般的な有段式の自動変速機である。したがって、自動変速機４は、クラッチ機構やブレーキ機構の動作を制御すること、すなわち、変速制御を実行することにより、自動変速機４で設定する変速段（もしくは変速比）を自動制御することができる。なお、この発明の実施形態における自動変速機４は、例えばベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機のように、変速比を連続的に変化させることが可能な無段変速機であってもよい。
【００１６】
さらに、車両Ｖｅには、ヒッチメンバー８が取り付けられている。ヒッチメンバー８は、例えばキャンピングトレーラーやカーゴトレーラーなどの被牽引車両を牽引する際に、車両Ｖｅと被牽引車両とを連結するための連結装置である。例えば、ヒッチメンバー８のヒッチボール８ａに、トレーラー側に取り付けられているヒッチカプラ８ｂを嵌め合わせることにより、車両Ｖｅとトレーラーとが連結される。なお、この発明の実施形態における被牽引車両は、例えば、上記のようなヒッチメンバー８や、カプラとキングピンとからなる連結器などの連結装置によって牽引車両に連結されるものを対象としている。また、この発明の実施形態では、上記のような連結装置によって車両Ｖｅに被牽引車両を連結して牽引する状態を、「牽引」と定義している。したがって、例えば、故障車をワイヤーロープやチェーン等を用いて牽引する状態は、この発明の実施形態における「牽引」に含めていない。
【００１７】
また、車両Ｖｅは、レベリングセンサ９を備えている。レベリングセンサ９は、サスペンションのストローク量から車体の上下方向（車高方向）における変位（車高変位）を検出するものであり、車高センサ（ハイトセンサ）として機能するセンサである。レベリングセンサ９は、少なくとも後輪２のサスペンション（図示せず）に設けられている。また、例えば、車両Ｖｅが前照灯の光軸を自動調整するためのオートレベリングシステムを備えていれば、そのシステムにおけるレベリングセンサを兼用することもできる。
【００１８】
上記のような車両Ｖｅを制御するためのコントローラ（ECU）１０が設けられている。コントローラ１０は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。コントローラ１０には、上記のレベリングセンサ９に加え、代表的に、前輪１および後輪２の回転数から車速を検出するための車輪速センサ１１、自動変速機４の出力軸（図示せず）の回転数を検出する回転数センサ１２、および、車両Ｖｅの前後加速度を検出するための加速度センサ１３などの検出信号が入力される。そして、コントローラ１０は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行うとともに、その演算結果を制御指令信号として出力し、車両Ｖｅを制御するように構成されている。なお、図１では１つのコントローラ１０が設けられた例を示しているが、コントローラ１０は、例えば制御する装置や機器毎に、あるいは制御内容毎に、複数設けられていてもよい。
【００１９】
前述したように、この発明の実施形態におけるコントローラ１０は、車両Ｖｅが牽引走行している状態で減速する際に、エンジンブレーキによる適切な制動力を発生させるための変速制御を実行するように構成されている。そのような制御の一例を、図２のフローチャートに示してある。この図２のフローチャートに示す制御は、車両Ｖｅが減速走行する際に実行される。例えば、走行中の車両Ｖｅが、所定値以上の減速度で減速する場合に実行される。図２のフローチャートにおいて、先ず、車両Ｖｅが停止したか否かが判断される（ステップＳ１）。例えば、車輪速センサ１１や回転数センサ１２の検出値、あるいは、加速度センサ１３の検出値に基づいて、車両Ｖｅの停止状態を判断することができる。車両Ｖｅが停止していることにより、このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２へ進む。
【００２０】
ステップＳ２では、車両Ｖｅの前後加速度が設定値範囲内であるか否かが判断される。このステップＳ２における前後加速度は、加速度センサ１３によって検出した値が用いられる。すなわち、このステップＳ２では、加速度センサ１３を用いて重力加速度の作用状態を検出することにより、路面勾配を推定する。例えば、加速度センサ１３の検出値が、予め定められた設定値範囲内の場合に、路面勾配はほぼ０である、すなわち、車両Ｖｅは平坦路上に停止した状態であると判断される。
【００２１】
加速度センサ１３によって車両Ｖｅの前後加速度が設定値範囲外であることにより、このステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ１へ戻り、従前の制御内容が繰り返される。それに対して、加速度センサ１３によって検出した車両Ｖｅの前後加速度が設定値範囲内であることにより、ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３へ進む。
【００２２】
ステップＳ３では、レベリングセンサ９の検出値を基に、後輪２の車軸（後軸、すなわち、図１に示す例では駆動軸７）に掛かる荷重（後軸荷重）が算出される。前述したように、レベリングセンサ９は後輪２のサスペンションに設けられており、そのサスペンションの沈み込み量を検出することにより、後軸荷重を算定することができる。
【００２３】
ステップＳ３で後軸荷重が算出されると、ステップＳ１へ戻り、従前の制御内容が繰り返される。すなわち、上記のステップＳ１からステップＳ３において、車両Ｖｅが平坦路上に停止した状態で、後軸に作用する後軸荷重が算出される。このステップＳで算出された後軸荷重の値は、コントローラ１０に記憶される。また、新たに後軸荷重が算出された場合に随時更新される。
【００２４】
一方、車両Ｖｅが停止していない、すなわち、車両Ｖｅが所定の車速以上で走行していることにより、前述のステップＳ１で否定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進む。
【００２５】
ステップＳ４では、車速に応じて、基準加速度Ａが選定される。基準加速度Ａは、車両Ｖｅが平坦路上を所定の車速で走行している状態で、アクセルオフにして減速走行する場合の標準的な減速度のデータである。基準加速度Ａは、例えば、走行実験やシミュレーションの結果等基づいて予め求められており、所定の車速毎に対応する基準加速度Ａの値がコントローラ１０に記憶されている。したがって、このステップＳ４では、現時点の車速が検出され、その車速に対応する基準加速度Ａの値が読み込まれる。
【００２６】
ステップＳ５では、実加速度Ｂが算出される。実加速度Ｂは、減速走行している車両Ｖｅの現時点における実際の減速度である。実加速度Ｂは、加速度センサ１３によって検出される前後加速度とは別に、例えば、回転数センサ１２で検出した自動変速機４の出力軸の回転数（アウトプット回転数）に基づいて推定される。あるいは、車輪速センサ１１で検出した前輪１および後輪２の回転数に基づいて、実加速度Ｂを推定することもできる。
【００２７】
ステップＳ６では、前後加速度Ｃが算出される。前後加速度Ｃは、車両Ｖｅの前後方向における減速度である。このステップＳ６における前後加速度Ｃは、前述のステップＳ２と同様に、加速度センサ１３によって検出した値が用いられる。
【００２８】
ステップＳ７では、上記のようにして求めた実加速度Ｂおよび前後加速度Ｃから、車両Ｖｅのピッチング角度が算出される。ピッチング角度は、車両Ｖｅのピッチング方向における変位を角度で表したもの（角度変位）である。具体的には、実加速度Ｂと前後加速度Ｃとの差に基づいて、ピッチング角度が推定される。実加速度Ｂが、車速の微分値として車輪速センサ１１あるいは回転数センサ１２の検出値から演算されて求められるのに対して、前後加速度Ｃは、加速度センサ１３の検出値を基に求められる。そのため、前後加速度Ｃには、重力加速度の成分が含まれている。したがって、実加速度Ｂと前後加速度Ｃとの差を算出し、その値を解析することにより、ピッチング角度を推定することができる。また、車両Ｖｅがジャイロセンサを備えている場合は、ジャイロセンサによってピッチング角度を計測することもできる。
【００２９】
ステップＳ８では、減速度差が算出される。減速度差は、ステップＳ４で選定した基準加速度Ａと、ステップＳ５で算出した実加速度Ｂとの差である。後述するように、この発明の実施形態における変速制御では、例えば図６，図７に示すようなマップが設けられており、このステップＳ８で算出した減速度差、および、図６，図７に示すようなマップ等に基づいて、減速走行時の自動変速機４における変速段が設定される。
【００３０】
ステップＳ９では、後軸荷重およびピッチング角度から、変速段設定閾値の補正値が算出される。具体的には、ステップＳ３で算出した後軸荷重、および、ステップＳ７で算出したピッチング角度に基づいて、自動変速機４の変速制御における変速段設定閾値が補正される。図３に示すイメージのように、変速段設定閾値の補正値は、後軸荷重が大きいほど、また、ピッチング角度が小さいほど、低速側の変速段が設定されやすくなる値になっている。すなわち、この変速段設定閾値の補正値は、後軸荷重が大きいほど、また、ピッチング角度が小さいほど、自動変速機４の変速制御における目標変速比を変速比が大きくなる方向へ補正する値となっている。
【００３１】
図４に示すように、例えば、車両Ｖｅがトレーラー１４を牽引して減速走行する場合、車両Ｖｅのヒッチメンバー８には、鉛直方向で下向きの荷重が掛かる。一方、車両Ｖｅが減速走行する場合は、いわゆるノーズダイブの姿勢となる方向にピッチングが生じる。図５に示すように、車両Ｖｅが牽引をしていない状態で減速走行する場合には、積載重量あるいは後軸荷重に相応するピッチングが生じる。仮に、図４に示すトレーラー１４と同等の重量を積載した車両Ｖｅ（牽引なし）が減速走行した場合、図５に示すように、大きなピッチング角度でピッチングが発生する。それに対して、図４に示すように、トレーラー１４を牽引する車両Ｖｅが減速走行する際には、上記のようにヒッチメンバー８の下向きの荷重が作用するため、同じようにピッチングが発生するものの、牽引なしの状態と比較してピッチング角度は小さくなる。このようなピッチング角度が小さくなる傾向は、トレーラー１４を牽引する車両Ｖｅが、降坂路で減速走行する場合により顕著になる。
【００３２】
上記のような事象を考慮し、この発明の実施形態における自動変速機４の変速制御では、車両Ｖｅが牽引することなく通常の減速走行時に発生すると想定されるピッチングのピッチング角度（標準ピッチング角度）と比較して、実際に発生しているピッチングのピッチング角度が小さい場合は、ヒッチメンバー８に下向きの荷重が掛かっていると判断し、車両Ｖｅは牽引状態であると判定する。したがって、上記の図２のフローチャートにおけるステップＳ９では、後軸荷重が大きいほど、また、ピッチング角度が小さいほど、低速側の変速段が設定されやすくなるように、変速段設定閾値が補正される。
【００３３】
例えば、図６に示すように、減速度差および車速に応じて自動変速機４の変速段を設定する変速マップにおいて、ピッチング角度が相対的に大きい場合は、減速時に、特に禁止される変速段はない。それに対して、ピッチング角度が相対的に小さい場合には、減速時に、第６速（6th）および第５速（5th）が禁止される、あるいは、第６速（6th）から第４速（4th）が禁止される。したがって、ピッチング角度が相対的に小さい場合は、減速時に設定可能な変速段が、第４速から第１速だけ、あるいは、第３速から第１速だけとなる。すなわち、ピッチング角度が小さいほど、第４速以下、あるいは、第３速以下の低速段が設定されやすくなる。
【００３４】
また、図７に示すように、減速度差および車速に応じて自動変速機４の変速段を設定する変速マップにおいて、積載重量（後軸荷重）が相対的に小さい場合は、減速時に、特に禁止される変速段はない。それに対して、積載重量（後軸荷重）が相対的に大きい場合には、減速時に、第６速（6th）および第５速（5th）が禁止される、あるいは、第６速（6th）から第４速（4th）が禁止される。したがって、積載重量（後軸荷重）が相対的に大きい場合は、減速時に設定可能な変速段が、第４速から第１速だけ、あるいは、第３速から第１速だけとなる。すなわち、ピッチング角度が小さいほど、第４速以下の低速段、あるいは、第３速以下の低速段が設定されやすくなる。
【００３５】
ステップＳ１０では、減速度差、車速、および、変速段設定閾値の補正値から、自動変速機４の変速制御における目標変速段（目標変速比）が設定される。上記のように、車両Ｖｅが牽引状態であると判定された場合は、通常の走行状態で設定される標準的な変速段よりも低速側の変速段が設定されやすくなる。すなわち、減速走行時にエンジンブレーキが掛かりやすくなり、エンジンブレーキによる制動力が大きくなる。また、後軸荷重が大きいことから、車両Ｖｅの積載荷重が大きいと判定した場合は、通常の走行状態で設定される標準的な変速段よりも低速側の変速段が設定されやすくなる。すなわち、減速走行時にエンジンブレーキが掛かりやすくなり、エンジンブレーキによる制動力が大きくなる。
【００３６】
そして、ステップＳ１１では、上記のステップＳ１０で設定された目標変速段（目標変速比）に基づいて、自動変速機４の変速が実施される。上記のように変速段設定閾値が補正され、その補正された変速段設定閾値に基づいて変速制御が実行されることにより、減速走行時に、車両Ｖｅの積載重量、ならびに、牽引状態および牽引重量等に応じて、エンジンブレーキによる適切な大きさの制動力を発生させることができる。その結果、車両Ｖｅが牽引状態で減速走行する場合であっても、車両Ｖｅおよび被牽引車両を安定して減速させることができる。このステップＳ１１で自動変速機４の変速が実施されると。その後、このルーチンを一旦終了する。
【符号の説明】
【００３７】
１…前輪、  ２…後輪（駆動輪）、  ３…エンジン（ENG）、  ４…自動変速機（AT）、  ５…プロペラシャフト、  ６…デファレンシャルギヤ、  ７…駆動軸（後軸）、  ８…ヒッチメンバー（連結装置）、  ９…レベリングセンサ（車高センサ）、  １０…コントローラ（ECU）、  １１…車輪速センサ、  １２…回転数センサ、  １３…加速度センサ、  １４…トレーラー（被牽引車両）、  Ｖｅ…車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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