(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無段変速機を備えた車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置であって、
乗員のアクセル操作量に応じた通常走行用の駆動力指令値、または実車速を車速指令値に一致させるための自動車速制御用の駆動力指令値を決定する駆動力指令値決定手段と、
後記エンジントルク指令値と最適燃費を考慮したエンジン拘束条件とに基づいて、エンジンの運転点を拘束するためのエンジン回転数指令値を演算する運転点拘束用指令値演算手段と、
前記駆動力指令値と前記エンジン回転数指令値が変化したときの、前記駆動力指令値と前記エンジン回転数指令値の時間的に推移させるべき過渡値を決定する過渡値決定手段と、
エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、
車両の駆動力を検出する駆動力検出手段と、
前記エンジン回転数検出値と前記駆動力検出値とを、それぞれ前記エンジン回転数指令値と前記駆動力指令値およびそれらの過渡値とに一致させるためのエンジントルク指令値と変速比指令値とを演算する演算制御手段と、
前記エンジントルク指令値にしたがってエンジンを駆動制御するエンジン駆動制御手段と、
前記変速比指令値にしたがって無段変速機を駆動制御する無段変速機駆動制御手段とを備えることを特徴とする車両用駆動力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用駆動力制御装置において、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記エンジン回転数検出手段および前記駆動力検出手段は、前記エンジントルク指令値と前記変速比指令値と前記車速検出値とに基づいてエンジン回転数と駆動力を推定することを特徴とする車両用駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機を備えた車両の駆動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無段変速機を備えた車両において、車速をその指令値に一致させるための駆動力を実現するエンジントルクと変速比の組み合わせの中から、最適燃費を実現できる組み合わせを選択してエンジンと無段変速機を制御する駆動力制御方法が知られている（例えば、自動車技術学会誌（vol.４８，No.１０，１９９４）参照）。
この駆動力制御方法によれば、エンジントルクとエンジン回転数とによりエンジンの最適燃費運転特性を規定し、駆動力指令値と車速から馬力指令値を算出して最適燃費運転線上の馬力指令値に対応する運転点を決定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の駆動力制御方法では、定常的な特性のみを考慮しているので、エンジントルク制御系と変速機制御系の遅れ、および変速速度に依存するイナーシャトルクの影響を受け、駆動力指令値が変化したときに実駆動力が速やかに追従しないという問題がある。特に、正の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときに、図９に示すようにイナーシャトルクの影響により実駆動力がいったん逆側に振れる現象が起きる。また、負の駆動力領域（エンジンブレーキ領域）でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときに、図１０に示すようにイナーシャトルクの影響により実駆動力がオーバーシュートする。
【０００４】
本発明の目的は、駆動力指令値に対する応答性を改善することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）  請求項１の発明は、無段変速機を備えた車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置であって、乗員のアクセル操作量に応じた通常走行用の駆動力指令値、または実車速を車速指令値に一致させるための自動車速制御用の駆動力指令値を決定する駆動力指令値決定手段と、エンジントルク指令値と最適燃費を考慮したエンジン拘束条件とに基づいて、エンジンの運転点を拘束するためのエンジン回転数指令値を演算する運転点拘束用指令値演算手段と、駆動力指令値とエンジン回転数指令値が変化したときの、駆動力指令値とエンジン回転数指令値の時間的に推移させるべき過渡値を決定する過渡値決定手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、車両の駆動力を検出する駆動力検出手段と、エンジン回転数検出値と駆動力検出値とを、それぞれエンジン回転数指令値と駆動力指令値およびそれらの過渡値とに一致させるためのエンジントルク指令値と変速比指令値とを演算する演算制御手段と、エンジントルク指令値にしたがってエンジンを駆動制御するエンジン駆動制御手段と、変速比指令値にしたがって無段変速機を駆動制御する無段変速機駆動制御手段とを備える。
（２）  請求項２の車両用駆動力制御装置は、車速を検出する車速検出手段を備え、エンジン回転数検出手段および駆動力検出手段は、エンジントルク指令値と変速比指令値と車速検出値とに基づいてエンジン回転数と駆動力を推定するようにしたものである。
【０００６】
【発明の効果】
（１）  請求項１の発明によれば、駆動力指令値に加え、エンジントルク指令値と最適燃費を考慮したエンジン拘束条件とに基づいてエンジンの運転点を拘束するためのエンジン回転数指令値を演算するとともに、駆動力指令値とエンジン回転数指令値の時間的に推移させるべき過渡値を決定し、それらの指令値に実際値を追従させるためのエンジントルク指令値と変速比指令値を求め、エンジンと無段変速機を駆動制御するようにしたので、所望の駆動力が得られる上に、駆動力指令値が変化したときの過渡特性を改善することができ、最少燃費性能を達成しつつ、駆動力指令値に対する応答性を向上させることができる。
（２）  請求項２の発明によれば、エンジントルク指令値と変速比指令値と車速検出値とに基づいてエンジン回転数と駆動力を推定するようにしたので、制御対象の特性のバラツキや経時劣化によって安定性を阻害されるようなことがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す。
セットスイッチ１は、現在の車速を車速指令値に設定して自動車速制御を開始するためのスイッチである。アクセラレートスイッチ２は設定車速を増加するためのスイッチ、コーストスイッチ３は設定車速を低減するためのスイッチである。キャンセルスイッチ４は自動車速制御を解除するためのスイッチ、ブレーキスイッチ５はフットブレーキが操作された時に作動するスイッチである。このブレーキスイッチ５が作動したら、キャンセルスイッチ４が操作された場合と同様に自動車速制御を解除する。
【０００８】
クランク角センサー６はエンジン回転速度に比例した周期のパルス列信号を出力し、車速センサー７は車速に比例した周期のパルス列信号を出力する。これらのパルス列信号の周期を計測することによって、エンジン回転速度と車速を検出することができる。また、アクセルセンサー８はアクセルペダルの開度を検出する。これは、自動車速制御が解除されている時の通常制御に利用される。
【０００９】
希薄燃焼型エンジン９は、スロットルアクチュエータ９ａによる吸入空気制御と、インジェクター９ｂによる燃料噴射制御と、点火プラグ９ｃによる点火時期制御とにより、エンジントルクが指令値に一致するように制御される。この希薄燃焼型エンジン９では、図２に示すように理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態の切り換えが行なわれるととに、図３に示すように低回転用カムと高回転用カムの切り換えにより吸排気バルブの開閉タイミングが不連続的に切り換えられる。
【００１０】
ベルト式無段変速機１０は、プライマリー・プーリーとセカンダリー・プーリーの半径を油圧制御で変えることによって、変速比が指令値に一致するように制御される。また、ベルト式無段変速機１０は発進用のロックアップクラッチ付きトルクコンバーター１１を備えている。
【００１１】
車速制御コントローラー１２、エンジントルクコントローラー１３および変速比コントローラー１４はそれぞれ、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して通信を行なう。車速制御コントローラー１２は、車速指令値の設定と変更、トルク指令値と変速比指令値の演算などを行なう。トルクコントローラー１３は、エンジン９のエンジントルク指令値に基づくスロットル開度制御と、空燃比、吸排気バルブ開閉タイミング、フューエルカット・リカバーなどのエンジン運転状態の切り換え制御を行なう。さらに、変速比コントローラー１４は変速比指令値に基づいて無段変速機１０の変速比を制御する。
【００１２】
図４は駆動力制御プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
車速制御コントローラー１２は、例えば１０ｍｓごとにこの駆動力制御プログラムを実行する。ステップ１においてアクセルセンサー８によりアクセル開度を計測し、続くステップ２で車速センサー７により車速を計測する。ステップ３では、計測したアクセル開度に基づいて自動車速制御が解除されているときの通常走行用駆動力指令値を算出する。具体的には、予め理想的な加速フィーリングを実現できるような駆動力特性をマップとして記憶しておき、アクセル開度計測値に対応する駆動力指令値を表引き演算する。
【００１３】
さらに、ステップ４では、周知のＰＩＤ制御やロバスト制御手法によって、実車速を乗員により設定された車速指令値に一致させるための自動車速制御用の駆動力指令値を演算する。この自動車速制御用駆動力指令値には、先行車との間に所定の車間距離を維持して追従走行するための駆動力指令値が含まれる。そして、ステップ５で通常走行用駆動力指令値と自動車速制御用駆動力指令値とを比較し、大きい方を最終的な駆動力指令値に選択する。
【００１４】
ステップ６〜１０において、多変数制御理論の一つである”モデルフォローイング制御によって、駆動力配分制御演算を行う。
【００１５】
図５は、駆動力指令値をエンジン９と無段変速機１０に分配し、エンジントルク指令値と変速比指令値を演算するための制御ブロック図である。この制御ブロック図を参照して駆動力配分制御演算を説明する。
【００１６】
ステップ６で、指令値に追従させるべき制御対象の出力の駆動力とエンジン回転数を、制御対象の操作量であるエンジントルク指令値と変速比指令値、および車速を用いて推定演算する（ブロックＤ）。なお、この推定演算には演算精度を上げるために制御対象の非線形モデルを用いる。
【００１７】
ステップ７では、操作量であるエンジントルク指令値とエンジン拘束条件とに基づいて、エンジン運転点拘束用第２指令値（エンジン回転数指令値）を演算する（制御ブロックＥ）。エンジン拘束条件は、例えば図６に示すように、最適燃費運転線Ａと、燃料カット＆スロットル全閉線Ｂと、エンジン回転数リミット線Ｃ（車速にも依存）とにより決定される。最適燃費線Ａと燃料カット＆スロットル全閉線Ｂは予めマップとして記憶しておき、エンジントルク指令値に対応する運転点を表引き演算する。ただし、車速に依存するエンジン回転数上下限値でリミットする。
【００１８】
ステップ８では、駆動力指令値とエンジン運転点拘束用第２指令値（エンジン回転数指令値）に対する規範モデル特性を演算する（制御ブロックＡ）。なお、この実施の形態では規範モデルを１次遅れなどの簡易なデジタルフィルターで構成し、駆動力指令値とエンジン運転点拘束用第２指令値（エンジン回転数指令値）に対する応答性をフィルター時定数で調整する。そして、定常時はもちろんのこと指令値が変化したときの過渡時においても、駆動力指令値とエンジン運転点拘束用第２指令値の時間的に推移させるべき規範モデル特性を設定する。
【００１９】
ステップ９において、状態フィードバックに用いる状態量、すなわちエンジン回転数と変速比を、制御対象の線形モデルを用いて推定演算する（制御ブロックＣ）。
【００２０】
ステップ１０では、状態推定値（エンジン回転数、変速比）、規範モデル特性（駆動力、エンジン回転数）および出力偏差の積分値（駆動力、エンジン回転数）の６つの変数に、最適レギュレーター理論を用いて導出した状態フィードバックゲイン行列Ｋを乗じて２つの操作量、すなわちエンジントルク指令値と変速比指令値を演算する。つまり、制御ブロックＤにより推定された駆動力推定値とエンジン回転数推定値を、制御ブロックＡにより演算された駆動力指令値とエンジン運転点拘束用第２指令値（エンジン回転数指令値）に一致させるためのエンジントルク指令値と変速比指令値を演算する。
【００２１】
ステップ１１において、エンジントルクコントローラー１３へエンジントルク指令値を出力し、変速比コントローラー１４へ変速比指令値を出力する。
【００２２】
図７、図８は一実施の形態による駆動力制御結果を示す図である。図７は、正の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの実駆動力、エンジントルク指令値および変速比指令値の変化を示す。また、図８は、負の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの実駆動力、エンジントルク指令値および変速比指令値の変化を示す。
これらの駆動力制御結果から明らかなように、従来のようなシフトダウンまたはシフトアップを行ったときに実駆動力がいったん逆側に振れてから戻る現象や、オーバーシュートおよびアンダーシュートの発生がなくなり、駆動力指令値の変化に対する応答性が改善される。
【００２３】
このように、駆動力指令値に加え、最適燃費を実現するエンジン運転点拘束条件を第２指令値として定義し、１型サーボ系（定常偏差が０となる制御系）を構成しているので、定常的には駆動力指令値と拘束条件の２つを達成することが可能である。さらに、多変数制御理論の一つである”モデルフォローイング制御”を用いて駆動力配分制御部を設計しているので、各指令値への追従性能を比較的容易に設定することが可能である。つまり、イナーシャトルクの影響を表す制御対象モデルを用いて設計されているので、その影響を受けることなく予め設定した規範モデル特性に沿って駆動力を指令値に追従させることが可能である。
【００２４】
また、制御対象の出力や状態量を直接計測せずに、制御対象への操作量を用いて推定演算した値を用いるフィードフォワード制御を行っているので、制御対象の特性のバラツキや経時劣化によって安定性を阻害されることがない。
【００２５】
なお、上述した一実施の形態では、エンジントルク指令値に基づいて拘束条件用第２指令値（エンジン回転数指令値）を求める例を示したが、逆に、変速比指令値（またはエンジン回転数指令値）に基づいて拘束条件用第２指令値（エンジントルク指令値）を求めるようにしてもよい。
【００２６】
また、上述した一実施の形態では、制御ブロックＤにおいて制御対象の出力である駆動力とエンジン回転数を、操作量であるエンジントルク指令値と変速比指令値、および車速を用いて推定する例を示したが、回転センサーによりエンジン回転数を検出するとともに、検出したエンジン回転数と操作量のエンジントルク指令値とに基づいて駆動力を算出するようにしてもよい。
【００２７】
以上の一実施の形態の構成において、車速制御コントローラー１２が駆動力指令値決定手段、過渡値決定手段、回転数検出手段、駆動力検出手段および演算制御手段を、エンジンコントローラー１３がエンジン駆動制御手段を、変速比コントローラー１４が無段変速機駆動制御手段を、車速センサー７が車速検出手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】  理想空燃比状態と希薄燃焼用空燃比状態の切り換えを示す図である。
【図３】  低回転用カムと高回転用カムの切り換えを示す図である。
【図４】  駆動力制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】  駆動力指令値をエンジンと無段変速機に分配し、エンジントルク指令値と変速比指令値を演算するための制御ブロック図である。
【図６】  エンジン拘束条件を決定するための図である。
【図７】  一実施の形態の駆動力制御装置によって正の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの駆動力制御特性を示す図である。
【図８】  一実施の形態の駆動力制御装置によって負の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの駆動力制御特性を示す図である。
【図９】  従来の駆動力制御装置によって正の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの駆動力制御特性を示す図である。
【図１０】  従来の駆動力制御装置によって負の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの駆動力制御特性を示す図である。
【符号の説明】
１  セットスイッチ
２  アクセラレートスイッチ
３  コーストスイッチ
４  キャンセルスイッチ
５  ブレーキスイッチ
６  クランク角センサー
７  車速センサー
８  アクセルセンサー
９  希薄燃焼型エンジン
９ａ  スロットルアクチュエーター
９ｂ  インジェクター
９ｃ  点火プラグ
１０  ベルト式無段変速機
１１  トルクコンバーター
【図１】
0003975524.tif 000002
【図２】
0003975524.tif 000003
【図３】
0003975524.tif 000004
【図４】
0003975524.tif 000005
【図５】
0003975524.tif 000006
【図６】
0003975524.tif 000007
【図７】
0003975524.tif 000008
【図８】
0003975524.tif 000009
【図９】
0003975524.tif 000010
【図１０】
0003975524.tif 000011