(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が車両の運転を制御すべく操作する操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、
車両の目標加速度Ａtgを、前記操作量ｘを変数とする一次増加関数（Ａtg＝Ｓ・ｘ＋ｂ；Ｓ＞、ｂ＞０）によって演算する目標加速度演算手段と、
前記一次増加関数の傾きＳを、車速が低いほど大きく、かつ、車速が高くなるほど車速の増加に対する傾きＳの減少の割合が小さくなる車速Ｖの関数により演算するアクセル感度演算手段と、
を含んで構成したことを特徴とする車両の運動制御装置。
【請求項２】
前記アクセル感度演算手段は、前記傾きＳを、車速Ｖを底とする指数減少関数（Ｓ＝Ｃ・ＶR；Ｃ＞０、Ｒ＜０）によって演算することを特徴とする請求項１に記載の車両の運転制御装置。
【請求項３】
前記アクセル感度演算手段は、前記傾きＳの上限値を制限することを特徴とする請求項２に記載の車両の運転制御装置。
【請求項４】
底の車速Ｖ値を下限値で制限することによって、前記傾きＳの上限値を制限することを特徴とする請求項３に記載の車両の運転制御装置。
【請求項５】
前記指数減少関数における指数Ｒと、係数Ｃとの少なくとも一方を、車両運転状態に基づいて可変に設定することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の車両の運転制御装置。
【請求項６】
前記車両運転状態は、前記操作量ｘであることを特徴とする請求項５に記載の車両の運転制御装置。
【請求項７】
前記車両運転状態は、車両搭載エンジンに接続されたトランスミッションのギア比であることを特徴とする請求項５に記載の車両の運転制御装置。
【請求項８】
前記車両の運転状態は、車速Ｖであることを特徴とする請求項５に記載の車両の運転制御装置。
【請求項９】
前記アクセル感度演算手段は、前記傾きＳを次式により演算することを特徴とする請求項１に記載の車両の運転制御装置。
Ｓ＝Ｃ0×１／（Ｖ＋Ｖo）；Ｃ0＞０、Ｖｏ＞０）
【請求項１０】
前記目標加速度Ａtgの上限を、車両搭載エンジンの最大トルクで得られる最大加速度によって制限することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の車両の運転制御装置。
【請求項１１】
前記一次増加関数における傾きＳは、複数の候補値を演算し、該複数の候補値中の最大値を用いることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の車両の運転制御装置。
【請求項１２】
前記操作量ｘは、アクセル操作量ＡＰＳであることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の車両の運転制御装置。
【請求項１３】
前記車速Ｖを、駆動輪の角速度またはエンジン回転速度で代用することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の車両の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者が操作する操作部材の操作量に基づいて、車両の運動に関わる制御対象を制御する運動制御装置に関し、特に、加減速性能の改善技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アクセル操作量に基づいて車両の目標加速度を決定し、該目標加速度で走行されるように、スロットル弁の開度等を制御する装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１２５２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のように乗員が実感する車両加速度を目標値として制御することにより、機関トルクを目標値とする制御などに比較して、運転フィーリングの向上を図っている。
しかしながら、特許文献１のように、アクセル操作量に対する目標加速度を設定する際には、アクセル操作量と車速（或いはエンジン回転速度）を軸にしたマップ適合によって目標加速度（或いは駆動力やトルク）を人が経験的に設定していたので、必ずしも運転者にとって自然な加速感とはならならず、不自然なフィーリングになる事もあった。
【０００４】
また、その修正にはマップ全体を見直す必要があり手間と経験が必要とされていた。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、アクセル等の操作量に対する目標加速度を適切に設定することにより、自然な操作感が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明に係る車両の運動制御装置は、運転者が車両の運転を制御すべく操作する操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、車両の目標加速度Ａtgを、前記操作量ｘを変数とする一次増加関数（Ａtg＝Ｓ・ｘ＋ｂ；Ｓ＞、ｂ＞０）によって演算する目標加速度演算手段と、前記一次増加関数の傾きＳを、車速が低いほど大きく、かつ、車速が高くなるほど車速の増加に対する傾きＳの減少の割合が小さくなる車速Ｖの関数により演算するアクセル感度演算手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記の構成によると、例えば発進などの低速度域では積極的に加速することが多いので、目標加速度の一次増加関数の傾きＳが比較的高めの方が運転し易い。一方、速度が増加すると定速で走る頻度が多くなるので、傾きＳを低めにした方が運転し易くなる。更に速度が増加して高速走行になると、傾きＳを変化させる必要がなくなってくる。
【０００７】
したがって、傾きＳを、車速が低いほど大きく、かつ、車速が高くなるほど車速の増加に対する傾きＳの減少の割合が小さくなる車速Ｖの関数とすることにより、上記の各速度域における条件が満たされ、運転者にとって自然で運転しやすい特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る車両の運動制御装置が適用される車両用内燃機関のシステム図である。
【０００９】
図１に示す内燃機関１は、図示省略した自動車に搭載され、前記内燃機関１のクランク軸から取り出される機関発生トルクが、変速機を介して駆動輪に伝達されるようになっている。
【００１０】
前記内燃機関１は、多気筒からなる４サイクルガソリンエンジンであり、各気筒には、エアクリーナ２を通過した空気が、吸気ダクト３，吸気コレクタ４，吸気マニホールド５，吸気バルブ６を介して吸引される。
【００１１】
内燃機関１の吸入空気量は、前記吸気ダクト３に介装される電制スロットル７によって調整される。
前記電制スロットル７は、バタフライ式のスロットルバルブ７ａをスロットルモータ（スロットルアクチュエータ）７ｂで開閉駆動する機構である。
【００１２】
各気筒の吸気ポート部には、燃料噴射弁９がそれぞれ設けられ、各気筒の吸気ポート内に燃料（ガソリン）を噴射する。
但し、燃料噴射弁９が燃焼室１０内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。
【００１３】
前記燃料噴射弁９から噴射された燃料は、燃焼室１０内で点火プラグ１５による火花点火によって着火燃焼する。
前記点火プラグ１５それぞれには、パワートランジスタを内蔵する点火コイル１６が直付けされており、前記点火コイル１６への通電を制御することで、前記点火プラグ１５の点火時期及び点火エネルギーが調整される。
【００１４】
前記燃焼室１０内の燃焼排気は、排気バルブ１１，排気マニホールド１２，排気ダクト１３を介して大気中へ排出される。
前記排気ダクト１３には、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ１４が介装される。
【００１５】
前記スロットルモータ８、燃料噴射弁９、及び、点火コイル１６への通電を制御するパワートランジスタは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２１によって制御される。
【００１６】
前記エンジンコントロールユニット２１には、各種センサからの検出信号が入力される。
前記各種センサとしては、前記電制スロットル７の上流側で内燃機関１の吸入空気流量Ｑａ（質量流量）を検出するエアフローメータ２２、前記触媒コンバータ１４の上流側で排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ２３、内燃機関１の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２４、運転者が操作するアクセルペダル２５の踏み込み量（アクセル操作量）ＡＰＳを検出するアクセル操作量センサ２６、前記スロットルバルブ７ａの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２７、内燃機関１が搭載される車両の走行速度（車速）Ｖを検出する車速センサ２８などが設けられている。
【００１７】
尚、アクセル操作は、アクセルペダル２５の踏み込みによるものに限定されず、レバー操作、グリップ操作などによるものであっても良い。
前記エンジンコントロールユニット２１は、前記燃料噴射弁９による燃料噴射量を以下のようにして制御する。
【００１８】
まず、エアフローメータ２２で検出される吸入空気流量Ｑａと、回転速度センサ２４で検出される機関回転速度Ｎｅとから、そのときのシリンダ吸入空気量において目標空燃比の混合気を形成するための基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。
【００１９】
また、内燃機関１の冷却水温度等に基づいて各種補正係数ＣＯを算出し、更に、空燃比センサ２３で検出される空燃比が目標空燃比に近づくように空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを算出し、これら補正係数ＣＯ，ＡＬＰＨＡで前記基本燃料噴射量Ｔｐを補正して最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定する。
【００２０】
そして、前記最終的な燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の行程に合わせてそれぞれの燃料噴射弁９に出力する。
前記燃料噴射弁９が、その開弁時間に比例する量の燃料を噴射するように、燃料噴射弁９に供給される燃料の圧力が調整されるようになっており、前記噴射パルス信号のパルス幅、即ち、燃料噴射弁９の開弁時間に比例する量の燃料が噴射される。
【００２１】
また、前記エンジンコントロールユニット２１は、前記基本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅから点火時期（点火進角値）を算出し、該点火時期及び所定の通電時間に基づいて前記点火コイル１６に内蔵されたパワートランジスタのオン・オフを制御する。
【００２２】
更に、前記エンジンコントロールユニット２１は、前記電制スロットル７の開度を制御することで、内燃機関１の吸入空気量（出力）を制御する。
図２のフローチャートは、前記スロットル開度制御のメインルーチンを示す。
【００２３】
まず、ステップＳ１では、アクセル操作量ＡＰＳから、車両の目標加速度を演算する。
ステップＳ２では、車両の重量や走行抵抗（勾配抵抗、空気、転がり抵抗など）から、前記ステップＳ１で演算した目標加速度を得るための目標タイヤトルクを演算する。
【００２４】
ステップＳ３では、前記目標タイヤトルク、減速比、駆動軸・エンジンのフリクション、駆動軸・エンジンの慣性モーメント、補機負荷などから、前記目標タイヤトルクを得るための目標エンジントルクを演算する。
【００２５】
ステップＳ４では、前記目標エンジントルクとするための目標平均有効圧（ＩＭＥＰ）を演算する。
ステップＳ５では、前記目標平均有効圧とするために必要な吸入空気量を得るための目標吸気圧力を演算する。
【００２６】
尚、前記ステップＳ４を省略し、目標エンジントルクから直接的に目標吸気圧力を求めることができる。
ステップＳ６では、前記目標吸気圧力とするための目標スロットル通過吸気流量を演算する。
【００２７】
ステップＳ７では、前記目標スロットル通過吸気流量とするための目標スロットル開口面積を、前記目標吸気圧力あるいは吸気圧の検出値、大気圧等から演算する。
ステップＳ８では、予め記憶されているスロットル開口面積とスロットル開度との相関から、前記目標スロットル開口面積に対応する目標スロットル開度を演算する。
【００２８】
ステップＳ９では、スロットルセンサ２７で検出されるスロットルバルブ７ａの開度が前記目標スロットル開度に近づくように、スロットルモータ（スロットルアクチュエータ）７ｂをフィードバック制御する。
【００２９】
上記ステップＳ９でのスロットルバルブ開度の制御によって、ステップＳ１で設定された目標加速度が実現される。
ここで、前記ステップＳ１における目標加速度の演算を、図３のフローチャートに従って、詳細に説明する。
【００３０】
ステップＳ１１では、アクセル操作量センサ２６で検出されたアクセル操作量ＡＰＳ（deg）及び車速Ｖを入力する。
ここで、アクセルペダル２５が、運転者が車両の運転を制御すべく操作する操作部材に相当し、前記アクセル操作量ＡＰＳが、前記操作部材の操作量ｘに相当し、アクセル操作量センサ２６が操作量検出手段に相当する。
【００３１】
ステップＳ１２では、前記アクセル操作量ＡＰＳおよび車速Ｖに基づいて目標加速度Ａtg(m/s2)を、以下のように演算する（目標加速度演算手段）。
まず、目標加速度Ａtg(m/s2)を、操作量ｘであるアクセル操作量ＡＰＳの下記の一次増加関数で設定する。
【００３２】
Ａtg＝Ｓ・ＡＰＳ＋ＡＣＣmin・・・(1)
切片ＡＣＣminは、アクセル操作量ＡＰＳが略０のときに相当する下限平衡加速度である。
【００３３】
ここで、上記一次増加関数における傾きＳを、車速Ｖを底とする指数減少関数で以下のように設定する。
Ｓ＝Ｃ・ＶR（Ｃ＞０、Ｒ＜０）・・・(2)
以下、上記のように目標加速度Ａtgを設定することによる作用・効果を説明する。
【００３４】
図４は、アクセル操作量ＡＰＳと目標加速度Ａtgとの関係を示し、同一車速Ｖでは、アクセル操作量ＡＰＳの増加に対して一定の傾きＳで目標加速度が増加するが、図５に示すように、車速Ｖの変化に応じて、傾きＳが時々刻々と非線形に変化すること、より詳細には、車速Ｖが低いほど傾きＳが大きく、かつ、車速Ｖが高くなるほど車速Ｖの増加に対する傾きＳの減少の割合が小さくなる特性を、大きな特徴としている。なお、目標加速度Ａtgには、上限値ＡＣＣmaxを設けている。
【００３５】
具体例を挙げて効果を説明する。
例えば、発進などの低車速域では積極的に加速することが多いので、傾きＳが比較的高めの方が運転し易い。一方、車速が増加すると定速で走行する頻度が多くなるので、傾きＳを低めにした方が運転し易くなる。更に車速が増加して高速走行になると、傾きＳを変化させる必要がなくなってくる。したがって、上記のように、傾きＳを車速Ｖを底とする指数減少関数とすることにより、運転者にとって自然で運転しやすい特性になる。
【００３６】
なお、(2)式において、車速Ｖの下限値を１に設定し、これにより、図５に示すように、車速Ｖ＞１で傾きＳが上限値に固定している。これは、指数関数である(2)式において、底である車速Ｖの下限を制限しないと、車速０でＳ無限大になってしまうからである。傾きＳに直接上限値を設定して制限してもよい。
【００３７】
また、ＭＴ（マニュアルトランスミッション）や、ＡＴ（オートトランスミッション）、ＣＶＴ（無段変速機）のマニュアルモード等では、(2)式における傾きＳの係数Ｃや指数部Ｒをギア位置Ｐによって切り換える構成としてもよく、広い速度域で運転者の意図に沿った加速感を実現することができる。
【００３８】
図６は、係数Ｃを、ギア位置Ｐ（目標ギア位置）によって切り換える構成とした第２の実施形態における車速Ｖと傾きＳとの関係を示す。係数Ｃを、ギア位置Ｐが低速位置であるほど大きく、高速位置になるほど小さくなる関数Ｃ（Ｐ）に設定する。
【００３９】
このようにすれば、多段式の変速機を備える場合は、１、２速など低速ギア位置では加速に用いるのが中心で３速以上のギア位置では定速走行を行うことが一般的であるから、シフトアップに伴って係数Ｃ（Ｐ）を小さくして、傾きＳをより小さくすることにより、より自然なフィーリングとなり運転し易くなる。
【００４０】
また、指数Ｒを、ギア位置Ｐが低速位置であるほど小さく（負数なので絶対値｜Ｒ｜を大きく）、高速位置になるほど大きく（｜Ｒ｜を小さく）なる関数Ｒ（Ｐ）に設定する構成としても、同様の効果が得られる。
【００４１】
さらに、これらを併用して、ギア位置Ｐが低速位置であるほど係数Ｃ（Ｐ）を大きく、かつ、指数Ｒ（Ｐ）を小さくし、ギア位置Ｐが高速位置になるほど係数Ｃ（Ｐ）を小さく、かつ、指数Ｒ（Ｐ）を大きく設定する構成としてもよい。
【００４２】
また、車速域やスイッチ操作に応じて、前記係数Ｃや指数Ｒを切り換える構成としてもよく、同様に、広い速度域で運転者の意図に沿った加速感を実現することができる。
一方、ＡＴ車の通常モード（非マニュアルモード）のように、運転者がシフト操作をしない場合に、一つの傾きＳで全速度域をカバーしようとすると、低速域と高速域での設定の両立が難しくなることがある。
【００４３】
図７は、このような場合に対処した第３の実施形態における傾きＳの特性を示し、係数Ｃと指数Ｒが異なる指数減少関数で設定される複数の傾きＳから最大のものを選択する構成としてあり、これにより、低速域では傾きＳが高めで、高速域では低めにすることができる。
【００４４】
このような、最大値を選択する本実施形態のメリットは、切換え時の連続性が保たれるため切換え段差によるショックなどが生じ難いことである。
設定例としては、低速用の傾きＳとして係数Ｃが大き目で指数Ｒが小さ目（負数なので絶対値は大き目）な特性式と、高速用の傾きＳとして係数Ｃが小さめで指数部Ｒが大きめ（ゼロに近い）な特性式を別々に計算し、２つのうち感度の大きい方を選択して用いればよい。もちろん、２つの特性式以上から選択しても良い。
【００４５】
また、第３の実施形態の複数の傾きＳから最大のものを選択する構成を、第２の実施形態に適用してもよく、ギア位置に応じて係数Ｃ、指数Ｒなどを変更する一方、各ギア位置で係数Ｃ、指数Ｒの異なる複数の傾きＳ特性から最大のものを選択する構成とすればよい。
【００４６】
加速感のセッティングは、以上示した実施形態によれば、係数Ｃや指数Ｒを変更するだけで全体をバランスよく調製することが可能であるため、開発時の実験効率が高く、短い開発期間でも性能の良い加速性能を得やすいという効果もある。もちろん、制御ロジックを従来のマップのままにして、本発明による方程式を用いてマップ値を一括計算して書き換えても良い。
【００４７】
本発明における傾きＳの特性、すなわち、車速が低いほど大きく、かつ、車速が高くなるほど車速の増加に対する傾きＳの減少の割合が小さくなる車速Ｖの関数として、上記指数減少関数の他、次式に示す関数としてもよい。
【００４８】
Ｓ＝Ｃ0×１／（Ｖ＋Ｖo）；Ｃ0＞０、Ｖｏ＞０）・・・(3)
図８は、本第４の実施形態における傾きＳの特性を示す。
この方法では加速感の設定が若干面倒であるが、傾きＳを指数関数を用いて求める計算結果と似た結果を得ることができる。使用するマイコンの性能などの制約で指数計算を行いたくないときはこの方法でも似たような効果を発揮することができる。
【００４９】
本発明に係る傾きＳの特性式は、これら実施形態に示したものに限らず、他にも実質的に同じような特性にする式であれば、適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態における車両用内燃機関のシステム図。
【図２】同じくスロットル開度制御のメインルーチンを示すフローチャート。
【図３】同じく目標加速度を演算するサブルーチンを示すフローチャート。
【図４】同じく、アクセル操作量と目標加速度との関係を示す線図。
【図５】第１の実施形態における車速Ｖと傾きＳとの関係を示す線図。
【図６】第２の実施形態における車速Ｖと傾きＳとの関係を示す線図。
【図７】第３の実施形態における車速Ｖと傾きＳとの関係を示す線図。
【図８】第４の実施形態における車速Ｖと傾きＳとの関係を示す線図。
【符号の説明】
【００５１】
１…内燃機関，２…エアクリーナ，３…吸気ダクト，４…吸気コレクタ，５…吸気マニホールド，６…吸気バルブ，７…スロットルバルブ，８…スロットルモータ，９…燃料噴射弁，１０…燃焼室，１１…排気バルブ，１２…排気マニホールド，１３…排気ダクト，１４…触媒コンバータ，２１…エンジンコントロールユニット，２２…エアフローメータ，２３…空燃比センサ，２４…回転速度センサ，２５…アクセルペダル，２６…アクセル操作量センサ，２７…スロットルセンサ，２８…車速センサ
【図１】
0004770812.tif 000002
【図２】
0004770812.tif 000003
【図３】
0004770812.tif 000004
【図４】
0004770812.tif 000005
【図５】
0004770812.tif 000006
【図６】
0004770812.tif 000007
【図７】
0004770812.tif 000008
【図８】
0004770812.tif 000009