(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の加減速度が目標加減速度に一致するようにフィードバック制御を行う駆動力制御装置において、道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、前記道路勾配検出手段で検出された道路勾配に基づいて目標加減速度補正値を設定し、その目標加減速度補正値を加減して目標加減速度を補正する目標加減速度補正手段とを備え、前記目標加減速度補正手段は、前記道路勾配検出手段で検出された道路勾配が大きいときは、小さいときに比較して、前記目標加減速度補正値の変化率を段階的に大きくすることを特徴とする駆動力制御装置。
【請求項２】
前記目標加減速度補正手段は、前記道路勾配検出手段で検出された道路勾配が平坦な状態から第一の所定値までの間は、前記目標加減速度補正値を零とすることを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。
【請求項３】
前記目標加減速度補正手段は、前記道路勾配検出手段で検出された道路勾配が第二の所定値以上のときには、前記目標加減速度補正値を重力加速度の道路勾配方向成分と同等又はその近傍の値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の加減速度を目標加減速度に一致させるように駆動力を制御する駆動力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような駆動力制御装置としては、例えば特開２００１−１７３４７４号公報に記載されるものがある。この駆動力制御装置では、道路勾配に比例する道路勾配抵抗力を検出し、当該道路勾配抵抗力に応じて目標加減速度を比例的に補正する。つまり、道路勾配抵抗力が増加する上り坂では目標加減速度を比例的に減少し、道路勾配抵抗力が減少する下り坂では目標加減速度を比例的に増加し、その目標加減速度に車両の加減速度が一致するようにエンジントルクと変速比とをフィードバック制御する。この駆動力制御装置によれば、道路勾配から感じる運転者の加減速感を実際の道路勾配に合わせることで違和感を解消しようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の駆動力制御装置によれば、単に道路勾配に応じて比例的に目標加減速度を補正するだけなので、例えば平坦路や道路勾配が小さいときは、道路勾配が大きいときに比べて、加減速度に対する運転者の感度が高く、例えば道路勾配に検出誤差があると、目標加減速度を補正することによってかえって違和感が生じる場合もある。この問題を回避するために、目標加減速度の補正値を小さく設定する、つまり補正のゲインを小さくすると、道路勾配の大きいときに駆動力が飽和し易くなる。
【０００４】
本発明はこれらの諸問題に鑑みて開発されたものであり、運転者への違和感を抑制防止すると共に、駆動力が飽和しにくい駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係る駆動力制御装置は、車両の加減速度が目標加減速度に一致するようにフィードバック制御を行う駆動力制御装置において、道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、前記道路勾配検出手段で検出された道路勾配に基づいて目標加減速度補正値を設定し、その目標加減速度補正値を加減して目標加減速度を補正する目標加減速度補正手段とを備え、前記目標加減速度補正手段は、前記道路勾配検出手段で検出された道路勾配が大きいときは、小さいときに比較して、前記目標加減速度補正値の変化率を段階的に大きくすることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のうち請求項２に係る駆動力制御装置は、前記請求項１の発明において、前記目標加減速度補正手段は、前記道路勾配検出手段で検出された道路勾配が平坦な状態から第一の所定値までの間は、前記目標加減速度補正値を零とすることを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項３に係る駆動力制御装置は、前記請求項１又は２の発明において、前記目標加減速度補正手段は、前記道路勾配検出手段で検出された道路勾配が第二の所定値以上のときには、前記目標加減速度補正値を重力加速度の道路勾配方向成分と同等又はその近傍の値とすることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の効果】
而して、本発明のうち請求項１に係る駆動力制御装置によれば、道路勾配が大きいときは、小さいときに比較して、目標加減速度補正値の変化率を大きくする構成としたため、平坦路又は道路勾配の小さいときの目標加減速度補正の違和感を抑制防止すると共に、道路勾配が大きいときに駆動力が飽和するのを抑制防止することができる。
【０００８】
また、本発明のうち請求項２に係る駆動力制御装置によれば、道路勾配が平坦な状態から第一の所定値までの間は、目標加減速度補正値を零とする構成としたため、平坦路又は道路勾配の小さいときの目標加減速度補正の違和感を防止することができる。
また、本発明のうち請求項３に係る駆動力制御装置によれば、道路勾配が第二の所定値以上のときには、目標加減速度補正値を重力加速度の道路勾配方向成分と同等又はその近傍の値とする構成としたため、より一層、駆動力が飽和しにくい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の駆動力制御装置を車両の加減速度制御装置に適用した一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の加減速度制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。図中、符号１はエンジン、符号２は無段変速機、符号３はエンジン１と無段変速機２との間に介装されたロックアップ機構付きトルクコンバータ、符号４は駆動輪である。エンジン１は、スロットルアクチュエータ１１によってスロットルバルブ１２の開度を調整し、吸入空気量を制御することによりエンジントルクを制御することができるように構成されている。また、前記無段変速機２は、所謂ベルト式無段変速機であり、プライマリプーリ（入力側プーリ）１３とセカンダリプーリ（出力側プーリ）１４の夫々のベルト接触半径を制御することにより変速比を制御することができるように構成されている。そして、この無段変速機２のセカンダリプーリ１４は、最終減速機１５を介して駆動輪４に連結されている。また、前記トルクコンバータ３は、ロックアップクラッチ１６を備えている。
【００１０】
前記エンジン１は、エンジンコントローラ７によって制御される。そのため、エンジン１の回転速度を検出するためのクランク角センサ２１を備え、その検出値に基づいてエンジン１の運転状態を制御する。また、前記無段変速機２及びトルクコンバータ３のロックアップクラッチ１６は変速機コントローラ５によって制御される。そのため、前記プライマリプーリ１３の回転速度、即ち変速機入力軸回転数を検出するプライマリ速度センサ２２及び変速機出力軸回転数であり、車両の走行速度でもあるセカンダリプーリ１４の回転速度を検出するセカンダリ速度センサ２３を備え、その検出値に基づいて無段変速機２の変速比及びロックアップクラッチ１６の締結状態を制御する。ちなみに、本実施形態では、ロックアップクラッチ１６は極低速域でのみ解放され、停止・発進を可能とする以外は、ほとんどの速度域で締結される。
【００１１】
更に、この車両は、自車両の加減速度を制御するための加減速度コントローラ６を備えている。この加減速度コントローラ６は、前記エンジントルクコントローラ７や変速機コントローラ５と高速通信線で接続され、それらの情報及びアクセルセンサ２４で検出されるアクセル開度及び車輪速度センサ２３で検出される車輪速度に基づいて自車両の加減速度を制御する。具体的には、目標とする加減速度及び変速比と実際の加減速度及び変速比との差に基づいて、変速機入力トルク及び変速比の目標値を設定し、それらを夫々エンジンコントローラ４及び変速機コントローラ５に向けて出力して、自車両の加減速度を制御する。従来のエンジントルクコントローラは、アクセル開度とエンジン回転速度とに応じてエンジントルクを制御し、従来の変速機コントローラは、アクセル開度とエンジン回転速度と走行速度とに基づいて変速比を制御しており、運転者の要求する加減速感と燃費とは或る程度両立されていたが、加減速感と燃費とのさらなる向上を図るために、車両全体を考慮した加減速度コントローラを設け、そこで算出設定された変速機入力トルク、即ちエンジントルクと変速比とに応じてそれらを制御するようにした。なお、各コントローラは、マイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成されている。
【００１２】
この車両では、加減速度制御システムが図２のように構成されている。図中のプラントモデル３４は自車両である。自車両の出力は、加減速度αw と変速機入力軸回転速度ωp である。例えば、アクセル開度Ａp0と走行速度、即ち車輪速度Ｖw とから目標加減速度α* w が決まると共に、エンジン回転速度、即ち変速機入力軸回転速度及びエンジントルク、即ち変速機入力トルクとから目標変速機入力軸回転速度ω* p が決まるとすると、フィードフォワード補償器３１では、伝達関数ＧFF(s) に従って、前記目標加減速度α* p から目標変速機入力トルク指令値のフィードフォワード制御分Ｔ* p-ff及び目標変速比指令値のフィードフォワード制御分Ｉ* p-ffを算出設定する。一方、規範モデル部３２では、所定の規範モデルＧM (s) に従って、規範加減速度αw-ref 及び規範変速機入力軸回転速度ωp-ref を算出設定し、夫々から加減算器３５、３６で前記加減速度αw 及び変速機入力軸回転速度ωp を減じて加減速度差Δαw 及び変速機入力軸回転速度差（−Δωp ）を算出する。フィードバック補償器３３では、この加減速度差Δαw 及び変速機入力軸回転速度差（−Δωp ）に対し、所定の伝達関数ＧFB(s) に従って、目標変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fb及び目標変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbを算出設定する。そして、前記目標変速機入力トルク指令値のフィードフォワード制御分Ｔ* p-ffと目標変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbとを加算機３７で加算して目標変速機入力トルク指令値Ｔ* p を算出し、前記目標変速比指令値のフィードフォワード制御分Ｉ* p-ffと目標変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbとを加算機３８で加算して目標変速比指令値Ｉ* p を算出する。
【００１３】
図３は、前記プラントモデル３４である車両モデルと前記規範モデル部３２のうち前記目標変速機入力トルク指令値Ｔ* p から規範変速機入力軸回転速度ωp-ref を算出する規範変速機入力軸回転速度算出部３２ａ及び前記加減算器３６とを示したものである。まず、前記プラントモデル３４である車両では、上下限リミッタ３０１で、変速機入力軸回転速度ωp に応じて前記目標変速機入力トルク指令値Ｔ* p を規制し（実質的には前記フィードバック補償器３３内で行われる）、その値が一次遅れ系のエンジントルク制御系３０２を介して変速機入力トルクＴp となる。一方、もう一つの上下限リミッタ３０３で、車輪速度Ｖw に応じて目標変速比指令値Ｉ* p を規制し（実質的には前記フィードバック補償器３３内で行われる）、その値が一次遅れ系の変速比制御系３０４を介して変速比Ｉp 及び変速比変化率Ｉ' p となる。前記車輪速度Ｖw を、除算器３０５で、タイヤ有効半径で除すと車輪角速度ωw が得られるので、この車輪角速度ωw と前記変速比変化率Ｉ' p とを乗算器３０６で乗じ、更に乗算器３０７で駆動系イナーシャＪ1 と最終減速比Ｉf とを乗じてイナーシャトルクＴine となる。
【００１４】
従って、前記変速機入力トルクＴp からイナーシャトルクＴine を加減算器３０８で減じた値が駆動トルクＴw となる。この駆動トルクＴw に、乗算器３０９で、前記変速比Ｉp を乗じ、更に乗算器３１０で、最終減速比Ｉf を乗じ且つタイヤ有効半径Ｒで除すことによって駆動力Ｆw となる。また、走行抵抗系３１１では、車輪速度Ｖw に応じた走行抵抗力Ｆr が得られるから、前記駆動力ＦW から、加減算器３１２で走行抵抗力Ｆr を減じた値が車輪駆動力Ｆd となり、これを除算器３１３で、車両質量Ｍで除すことにより車輪加速度αw となり、更に積分器３１４で積分して車輪速度Ｖw となる。また、前記変速比Ｉp に、乗算器３１６で、前記車輪角速度ωw を乗じ、更に乗算器３１７で、最終減速比Ｉf を乗じて変速機入力軸回転速度ωp となる。なお、本実施形態では、前記車輪速度Ｖw をバンドパスフィルタ３１５に通して車輪加減速度αwfを算出する。
【００１５】
一方、前記規範変速機入力軸回転速度算出部３２ａでは、前述のようにエンジントルク制御系３０２を介して目標変速機入力トルク指令値Ｔ* p が変速機入力トルクＴp となるから、この変速機入力トルクＴp から、目標変速機入力軸回転速度設定部３１８で、エンジン運転拘束マップに従って、目標変速機入力軸回転速度ω* p を算出設定し、この目標変速機入力軸回転速度ω* p を一次遅れ系の規範モデル部３１９で規範化して前記規範変速機入力軸回転速度ωp-ref が得られる。なお、このエンジン運転拘束マップについては後段に詳述する。
【００１６】
図４は、前記フィードフォワード補償器３１を示したものである。このフィードフォワード補償器３１では、まず前記目標加減速度α* w に、乗算器４０１で車両質量Ｍを乗じて目標車輪駆動力Ｆ* d が得られる。一方、平坦路走行抵抗力算出部４０２で平坦路走行抵抗マップに従って、車輪速度Ｖw に応じた平坦路走行抵抗力Ｆr を算出し、この平坦路走行抵抗力Ｆr と前記目標車輪駆動力Ｆ* d とを加算器４０３で加算して目標駆動力Ｆ* w が得られる。この目標駆動力Ｆ* w に対し、乗算器４０４で、タイヤ有効半径Ｒを乗じ且つ最終減速比Ｉf で除し、更に減算器４０５で、変速比Ｉp で除すことにより、フィードフォワード制御用目標変速機入力トルク指令値Ｔ* p0が得られる。フィードフォワード制御用目標変速機入力トルク指令値Ｔ* p0の算出式を下記１式に示す。
【００１７】
【数１】
0003979149.tif 000002
【００１８】
そして、加減速度モデルマッチング補償器４０６により、前記フィードフォワード制御用目標変速機入力トルク指令値Ｔ* p0から変速機入力トルク指令値のフィードフォワード制御分Ｔ* p-ffが得られる。加減速度モデルマッチング補償器４０６の伝達関数ＧFF-1(s) を下記２式に示す。この加減速度モデルマッチング補償器４０６は、加減速度に関する規範モデルを用いて規範化する（式中の分母）と共に、出力の先方にある一次遅れ系の変速機入力トルク制御系、つまりエンジントルク制御系の応答遅れの逆数（式中の分子）を乗じて位相合わせを行っている。なお、式中のｓはラプラス演算子、τeng はエンジントルク制御系の応答遅れ時定数、ωr 、ζr は目標加減速度α* p に対する加減速度αp の規範モデル応答（二次遅れモデル）のカットオフ周波数とダンピング定数である。
【００１９】
【数２】
0003979149.tif 000003
【００２０】
但し、前述したマイクロコンピュータで演算処理を行うためには、例えばタスティン近似等で離散化して、下記２ａ式で示すような、ソフトウエアで実行可能な差分方程式を求めて変速機入力トルク指令値のフィードフォワード制御分Ｔ* p-ffを算出する。なお、式中のMTN0、MTN1、MTN2、MTD1、MTD2は、前記時定数τeng 、カットオフ周波数ωr 、ダンピング定数ζr 、演算処理のサンプリング周期ΔＴから決まる定数である。また、(k) は今回値、(k-1) は前回値、(k-2) は前々回値を示す。
【００２１】
【数３】
0003979149.tif 000004
【００２２】
一方、前記目標駆動力Ｆ* w と車輪速度Ｖw とを乗算器４０７で乗じると目標エンジンパワー（出力）Ｐ* が得られるので、目標変速機入力回転速度設定部４０８では前述したエンジン運転拘束マップを用いて当該目標エンジンパワーＰ* を達成し且つ最適な燃費が得られる目標変速機入力回転速度ω* p を算出設定する。目標エンジンパワーＰ* の算出式を下記３式に示す。
【００２３】
【数４】
0003979149.tif 000005
【００２４】
従って、除算器４０９で、この目標変速機入力回転速度ω* p を前記車輪速度Ｖw で除し、更に乗算器４１０で、タイヤ有効半径Ｒを乗じ且つ最終減速比Ｉf で除して、フィードフォワード制御用目標変速比Ｉ* p0が得られる。フィードフォワード制御用目標変速比Ｉ* p0の算出式を下記４式に示す。
【００２５】
【数５】
0003979149.tif 000006
【００２６】
そして、変速比モデルマッチング補償器４１１により、前記フィードフォワード制御用目標変速比Ｉ* p0から変速比指令値のフィードフォワード制御分Ｉ* p-ffが得られる。変速比モデルマッチング補償器４１１の伝達関数ＧFF-2(s) を下記５式に示す。この変速比モデルマッチング補償器４１１は、変速比に関する規範モデルを用いて規範化する（式中の分母）と共に、出力の先方にある一次遅れ系の変速比制御系の応答遅れの逆数（式中の分子）を乗じて位相合わせを行っている。なお、式中のτcvt は変速比制御系の応答遅れ時定数、τref-wpは目標変速機入力軸回転速度ω* p に対する変速機入力軸回転速度ωp の規範モデル応答（一次遅れモデル）の時定数である。
【００２７】
【数６】
0003979149.tif 000007
【００２８】
但し、前述したマイクロコンピュータで演算処理を行うためには、例えばタスティン近似等で離散化して、下記５ａ式で示すような、ソフトウエアで実行可能な差分方程式を求めて変速比指令値のフィードフォワード制御分Ｉ* p-ffを算出する。なお、式中のMIN0、MIN1、MID1は、前記時定数τcvt 、τref-wp、演算処理のサンプリング周期ΔＴから決まる定数である。
【００２９】
【数７】
0003979149.tif 000008
【００３０】
次に、前記エンジン運転拘束マップについて図５を用いて説明する。例えば、図のように横軸にエンジン回転数ωe （＝変速機入力回転速度ωp ）をとり、縦軸にエンジントルクＴe （＝変速機入力トルクＴp ）をとると、同等のエンジンパワー（出力）を結んだ等出力線（図では破線）や、最適燃費点を中心とする等燃料消費線（図では一点鎖線）が描ける。等出力線上の最適燃費点を連続した曲線が最適燃費運転線となる。一般に、昨今のエンジンでは、アクセルオフの状態で燃料を噴射しないので、最適燃費点や等燃費線はエンジントルクＴe が正の領域にのみ存在する。従って、最適燃費運転線もエンジントルクＴe が正の領域にしか存在しない。逆に、エンジントルクＴe が負の領域では、エンジンブレーキトルクとエンジン回転速度との関係を示すエンジンブレーキ特性線が表れる。前述のように、エンジントルクＴe が負の領域では燃料を噴射しないので、エンジンブレーキトルクを制御するためにはエンジン回転速度を制御する必要がある。本実施形態では、変速機に無段変速機を用いているので、任意の走行速度で所望するエンジンブレーキトルクを得るためには、無段変速機の変速比を制御すればよい。これらの曲線の関係を、燃費を考慮してマップ化したものがエンジン運転拘束マップである。
【００３１】
次に、本実施形態でのフィードバック補償器３３の設計手法を簡潔に説明する。前述した図３の非線形制御対象モデルを、変速機入力トルク指令値Ｔ* p 、変速比指令値Ｉ* p の二入力、加減速度αw 、変速機入力軸回転速度差Δωp の二出力の非線形制御対象モデルであると仮定する。本実施形態では、フィードバック制御系の安定性を確保する目的で、前記検出部や一部制御部を車両モデルと組合せて制御対象モデルとしている。この非線形制御対象モデルを、特定の動作点で線形近似を行って、制御系設計用の線形近似制御対象モデルを導出する。「ロバスト制御理論」の一つである「μシンセシス」を用いてフィードバック補償器を設計するためには、更に変動要素をモデル化して一般化プラントモデルに拡張する必要があるが、ここではその詳細は割愛する。
【００３２】
前記フィードバック補償器３３への入力は、前述のように加減速度差Δαw 、変速機入力軸回転速度差（−Δωp ）であるから、出力変速機入力トルク指令値Ｔ* p 、変速比指令値Ｉ* p を当該フィードバック補償器３３の伝達関数ＧFB(s) で示すと下記６式となり、当該伝達関数ＧFB(s) の各要素は７式で表れる。
【００３３】
【数８】
0003979149.tif 000009
【００３４】
実際の車両諸元、或いは要求する応答特性を代入し、前記「μシンセシス」によって各要素Ｇ11(s) 〜Ｇ22(s) を求めると、下記８式〜１１式のように表れる。
【００３５】
【数９】
0003979149.tif 000010
【００３６】
これら各要素Ｇ11(s) 〜Ｇ22(s) を子細に考察すると、極が虚軸上又はその近傍にある部分が存在する。この虚軸上又はその近傍にある極は、応答の遅い極であり、目標値と実際値との差を蓄積する、換言すれば積分的特性を持つ部分であるといえる。そこで、前記７式のフィードバック補償器の伝達関数を、積分的特性を有する部分ＧA (s) と、それ以外の部分ＧB (s) とに分離し、下記１２式のように表す。
【００３７】
【数１０】
0003979149.tif 000011
【００３８】
具体的な要素Ｇ11-A(s) 〜Ｇ22-A(s) 、Ｇ11-B(s) 〜Ｇ22-B(s) は下記１３式から２０式で表れる。
【００３９】
【数１１】
0003979149.tif 000012
【００４０】
そして、前記加減速度αw 及び変速機入力軸回転速度差（−Δωp ）に前記積分的特性を有さない要素Ｇ11-B(s) 〜Ｇ22-B(s) を施した要素をｘ11〜ｘ22とし、これらの要素に前記積分的特性を有する要素Ｇ11-A(s) 〜Ｇ22-A(s) をｙ11〜ｙ22とすると、前記変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fb、変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbは、夫々、下記２１式、２２式で表れる。
【００４１】
【数１２】
0003979149.tif 000013
【００４２】
次に、前記フィードフォワード補償器３１及びフィードバック補償器３３で行われる演算処理について図６のフローチャートを用いて説明する。この演算処理は、例えば１０msec. 程度の所定サンプリング周期ΔＴで行われる。なお、この演算処理では、通信のための全てのステップを記載していないが、必要な情報は随時他のコントローラ或いは記憶装置と授受されるし、演算処理で得られた情報は随時他のコントローラ或いは記憶装置と授受される。
【００４３】
この演算処理では、まずステップＳ１で前記アクセルセンサ２４で検出されたアクセル開度Ａp0を読込む。
次にステップＳ２に移行して、前記車輪速度センサ２５で検出された車輪速度Ｖw を読込む。
次にステップＳ３に移行して、前記変速機コントローラ５からプライマリ回転速度ωp 、セカンダリ回転速度ωs 、両者の比である変速比Ｉp を読込むと共に、前記エンジントルクコントローラ７からエンジン回転速度ωe を読込む。
【００４４】
次にステップＳ４に移行して、図７に示す制御マップに従って、前記ステップＳ１で読込んだアクセル開度Ａp0、前記ステップＳ２で読込んだ車輪速度Ｖw に基づいて目標加減速度α* w を算出設定する。
次にステップＳ５に移行して、下記２３式で示す伝達関数Ｇbp(s) のバンドパスフィルタを用い、車輪速度Ｖw からノイズを除去した、所定周波数領域のみの車輪加減速度αw を算出する。なお、式中のωn は固有角周波数、ζn は減衰率であり、ωn 、ζn は、検出される車輪速度のノイズレベルによって決定される。
【００４５】
【数１３】
0003979149.tif 000014
【００４６】
但し、前述したマイクロコンピュータで演算処理を行うためには、例えばタスティン近似等で離散化して、下記２３ａ式で示すような、ソフトウエアで実行可能な差分方程式を求めて車輪加減速度αw を算出する。なお、式中のBPN0、BPN1、BPN2は、前記固有角周波数ωn 、減衰率ζn 、サンプリング周期ΔＴによって決まる定数である。
【００４７】
【数１４】
0003979149.tif 000015
【００４８】
次にステップＳ６に移行して、例えば前回演算時の変速機入力トルク指令値Ｔ* p からエンジントルク応答遅れモデルによる変速機入力トルクＴp を算出する。このエンジントルク応答遅れモデルは、下記２５式の伝達関数で示す一次遅れ系である。
【００４９】
【数１５】
0003979149.tif 000016
【００５０】
但し、前述したマイクロコンピュータで演算処理を行うためには、例えばタスティン近似等で離散化して、下記２５ａ式で示すような、ソフトウエアで実行可能な差分方程式を求めて変速機入力トルクＴp を算出する。なお、式中のTEN0、TEN1、TEN2は、前記時定数τeng 、サンプリング周期ΔＴによって決まる定数である。
【００５１】
【数１６】
0003979149.tif 000017
【００５２】
次にステップＳ７に移行して、道路勾配抵抗力Ｆgra を算出する。具体的には、前述したように、前記ステップＳ６で算出した変速機入力トルクＴp 、変速比Ｉp 、最終減速比Ｉf 、タイヤ有効半径Ｒを用いて、下記２６式に従って駆動力Ｆd を算出する。次いで、下記２７式に従って、前記ステップＳ５で算出した加減速度αw と車両質量Ｍとの積から実駆動力Ｆrealを算出する。次いで、下記２８式に従って、前記駆動力Ｆd から実駆動力Ｆrealを減じて全走行抵抗力Ｆall を算出する。次に、下記２９式に従って、前記全走行抵抗力Ｆall から、前述のように車輪速度Ｖw に応じて得られる平坦路走行抵抗力Ｆr を減じてノイズ除去前道路勾配抵抗力Ｆgralを算出する。
【００５３】
【数１７】
0003979149.tif 000018
【００５４】
次に、下記３０式伝達関数Ｆ2(s)で示すローパスフィルタで不必要な高域ノイズ成分を除去して道路勾配抵抗力Ｆgra を算出する。なお、式中のτgra はローパスフィルタのカットオフ周波数である。
【００５５】
【数１８】
0003979149.tif 000019
【００５６】
但し、前述したマイクロコンピュータで演算処理を行うためには、例えばタスティン近似等で離散化して、下記３１式で示すような、ソフトウエアで実行可能な差分方程式を求めて道路勾配抵抗力Ｆgra を算出する。なお、式中のSLPNO 、SLPN1 、SLPD1 は、前記カットオフ周波数τgra 、サンプリング周期ΔＴによって決まる定数である。
【００５７】
【数１９】
0003979149.tif 000020
【００５８】
次にステップＳ８に移行して、図８に示す制御マップに従って、前記ステップＳ７で算出した道路勾配抵抗力Ｆgra から目標加減速度補正値αgra を算出する。この制御マップは、上り坂で作用する道路勾配抵抗力Ｆgra を正値、下り坂で作用する道路勾配抵抗力Ｆgra を負値で表したとき、道路勾配抵抗力の絶対値｜Ｆgra ｜が比較的小さな第１所定値Ｆa1以下の領域では目標加減速度補正値αgra は“０”であり、道路勾配抵抗力Ｆgra が比較的大きな第２所定値Ｆa2以上の領域では、目標加減速度補正値αgra は、道路勾配による加減速度（ｇ・sin θ）と同等の傾きで且つそれより所定値αVmaxだけ小さくなるように設定されており、道路勾配抵抗力Ｆgra が絶対値の比較的大きな負値の第２所定値（−Ｆa2）以下の領域では、目標加減速度補正値αgra は、道路勾配による加減速度（ｇ・sin θ）と同等の傾きで且つそれより所定値αVmaxだけ大きくなるように設定されており、所定値（−Ｆa2）から所定値（−Ｆa1）の間、或いは所定値Ｆa1から所定値Ｆa2の間では、目標加減速度補正値αgra は、比較的小さな傾きで、道路勾配抵抗力のＦgra の増減と共にリニアに増減するように設定されている。なお、前記所定値αVmaxは、車両の最大駆動力を車両質量で除した値とした。
【００５９】
次にステップＳ９に移行して、前記目標加減速度α* w に前記ステップＳ８で算出された目標加減速度補正値αgra を加算した値を、新たな目標加減速度α* w として補正する。
次にステップＳ１０に移行して、前述したエンジン運転拘束条件による規範変速機入力軸回転速度ωp-ref と変速機入力軸回転速度ωp との変速機入力軸回転数差Δωp を算出する。具体的には、まず前記ステップＳ６で算出した変速機入力トルクＴp から前記最適燃費運転線又はエンジンブレーキ特性線上の変速機入力軸回転速度を目標変速機入力軸回転速度ω* p とし、これを下記３２式の伝達関数Ｇref-wp(s) で示す規範モデル応答特性を用いて規範化し、規範変速機入力回転速度ωp-ref を算出する。
【００６０】
【数２０】
0003979149.tif 000021
【００６１】
但し、前述したマイクロコンピュータで演算処理を行うためには、例えばタスティン近似等で離散化して、下記３２ａ式で示すような、ソフトウエアで実行可能な差分方程式を求めて規範変速機入力回転速度ωp-ref を算出する。なお、式中のPRN0、PRN1、PRD2は、前記時定数τref-wp、サンプリング周期ΔＴによって決まる定数である。
【００６２】
【数２１】
0003979149.tif 000022
【００６３】
そして、下記３３式で示すように、求めた規範変速機入力回転速度ωp-ref から前記変速機入力軸回転速度ωp を減じて変速機入力軸回転速度差Δωp を算出する。
【００６４】
【数２２】
0003979149.tif 000023
【００６５】
次にステップＳ１１に移行して、前記フィードフォワード補償器３１により、目標変速機入力トルク指令値のフィードフォワード制御分Ｔ* p-ff及び目標変速比指令値のフィードフォワード制御分Ｉ* p-ffを算出する。
次にステップＳ１２に移行して、フィードバック制御用規範加減速度αw-ref と加減速度αw との加減速度差Δαw を算出する。具体的には、下記３４式で示す伝達関数Ｇref-a からなる加減速度の規範モデル応答に相当する遅れ補償（二次遅れモデル）と、同じく伝達関数Ｇbp(s) からなる前記加減速度算出用バンドパスフィルタに相当する遅れ補償（二次遅れモデル）とを目標加減速度α* w に施して規範加減速度αw-ref を算出する。
【００６６】
【数２３】
0003979149.tif 000024
【００６７】
但し、前述したマイクロコンピュータで演算処理を行うためには、例えばタスティン近似等で離散化して、下記３４ａ式で示すような、ソフトウエアで実行可能な差分方程式を求めて規範加減速度αw-ref を算出する。なお、式中のREN0、REN1、REN2、REN3、REN4、RED1、RED2、RED3、RED4は、前記カットオフ周波数ωr 、ダンピング定数ζr 、固有角周波数ωn 、減衰率ζn 、サンプリング周期ΔＴから決まる定数である。また、(k-4) は前々々回値を示す。
【００６８】
【数２４】
0003979149.tif 000025
【００６９】
次にステップＳ１３に移行して、前述したように加減速度差Δαw 、変速機入力軸回転速度差（−Δωp ）に対し、前記積分的特性を除いたフィードバック補償器Ｇ11-B(s) 〜Ｇ22-B(s) による変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素ｘ11、ｘ12、及び変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素ｘ21、ｘ22を算出する。
【００７０】
次にステップＳ１４に移行して、後述する図１１の演算処理に従って、前記ステップＳ１３で算出された変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素ｘ11、ｘ12、及び変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素ｘ21、ｘ22に対し、前記積分的特性を有するフィードバック補償器Ｇ11-A(s) 〜Ｇ22-A(s) による変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素ｙ11、ｙ12、及び変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素ｙ21、ｙ22を算出する。
【００７１】
次にステップＳ１５に移行して、前記２１式、２２式に従って、前記ステップＳ１４で算出した要素ｙ11、ｙ12の加算値から変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbを算出すると共に、前記要素ｙ21、ｙ22の加算値から変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbを算出する。
次にステップＳ１６に移行して、下記３５式、３６式に従って、前記変速機入力トルク指令値のフィードフォワード制御分Ｔ* p-ffとフィードバック制御分Ｔ* p-fbとの加算値から変速機入力トルク指令値Ｔ* p を算出すると共に、変速比指令値のフィードフォワード制御分Ｉ* p-ffとフィードバック制御分Ｉ* p-fbとの加算値から変速比指令値Ｉ* p を算出する。
【００７２】
【数２５】
0003979149.tif 000026
【００７３】
次にステップＳ１７に移行して、図９、図１０に示す制御マップから、前記変速機入力トルク指令値Ｔ* p 、変速比指令値Ｉ* p に制限処理を施す。つまり、目標値を、実際に発生可能な制御量の上下限値で制限する。
次にステップＳ１８に移行して、前記変速機入力トルク指令値Ｔ* p 、変速比指令値Ｉ* p を、夫々、前記エンジントルクコントローラ７、変速機コントローラ５に向けて出力してからメインプラグラムに復帰する。
【００７４】
次に、前記図６の演算処理のステップＳ１４で行われるマイナプログラムについて図１１のフローチャートに従って説明する。この演算処理では、まずステップＳ２１で、変速機入力トルク指令値の前回値Ｔ* p (k-1) が上限値で且つ前記加減速度差Δαw が“０”以上であるか、又は変速機入力トルク指令値の前回値Ｔ* p (k-1) が下限値で且つ前記加減速度差Δαw が“０”以下であるか否かを判定し、何れかの条件が満足される場合にはステップＳ２２に移行し、そうでない場合にはステップＳ２３に移行する。
【００７５】
前記ステップＳ２３では、前記変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素ｘ11に対し、前記積分的特性を有するフィードバック補償器Ｇ11-A(s) による変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素ｙ11を算出してからステップＳ２４に移行する。具体的には、前述と同様に離散化して求めた差分方程式に基づいて要素の今回値ｙ11(k) を更新する。
【００７６】
前記ステップＳ２２では、前記変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素の前回値ｙ11(k-1) を今回値ｙ11(k) として出力してから前記ステップＳ２４に移行する。実質的には、前記ステップＳ２３で説明した差分方程式の要素の今回値ｙ11(k) を更新せず、前回値ｙ11(k-1) のまま保存する。
前記ステップＳ２４では、変速機入力トルク指令値の前回値Ｔ* p (k-1) が上限値で且つ前記変速機入力軸回転速度差Δωp が“０”以上であるか、又は変速機入力トルク指令値の前回値Ｔ* p (k-1) が下限値で且つ前記変速機入力軸回転速度差Δωp が“０”以下であるか否かを判定し、何れかの条件が満足される場合にはステップＳ２５に移行し、そうでない場合にはステップＳ２６に移行する。
【００７７】
前記ステップＳ２６では、前記変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素ｘ12に対し、前記積分的特性を有するフィードバック補償器Ｇ12-A(s) による変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素ｙ12を算出してからステップＳ２７に移行する。具体的には、前述と同様に離散化して求めた差分方程式に基づいて要素の今回値ｙ12(k) を更新する。
【００７８】
前記ステップＳ２５では、前記変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fbの要素の前回値ｙ12(k-1) を今回値ｙ12(k) として出力してから前記ステップＳ２７に移行する。実質的には、前記ステップＳ２６で説明した差分方程式の要素の今回値ｙ12(k) を更新せず、前回値ｙ12(k-1) のまま保存する。
前記ステップＳ２７では、変速比指令値の前回値Ｉ* p (k-1) が上限値で且つ前記加減速度差Δαw が所定値Δαw1以上であるか、又は変速比指令値の前回値Ｉ* p (k-1) が下限値で且つ前記加減速度差Δαw が所定値Δαw2以下であるか否かを判定し、何れかの条件が満足される場合にはステップＳ２８に移行し、そうでない場合にはステップＳ２９に移行する。なお、前記所定値Δαw1は正値であって加速指令を意味し、前記所定値Δαw2は負値であって減速指令を意味する。
【００７９】
前記ステップＳ２９では、前記変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素ｘ21に対し、前記積分的特性を有するフィードバック補償器Ｇ21-A(s) による変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素ｙ21を算出してからステップＳ３０に移行する。具体的には、前述と同様に離散化して求めた差分方程式に基づいて要素の今回値ｙ21(k) を更新する。
【００８０】
前記ステップＳ２８では、前記変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素の前回値ｙ21(k-1) を今回値ｙ21(k) として出力してから前記ステップＳ３０に移行する。実質的には、前記ステップＳ２９で説明した差分方程式の要素の今回値ｙ21(k) を更新せず、前回値ｙ21(k-1) のまま保存する。
前記ステップＳ３０では、変速比指令値の前回値Ｉ* p (k-1) が上限値で且つ前記変速機入力軸回転速度差Δωp が“０”以上であるか、又は変速比指令値の前回値Ｉ* p (k-1) が下限値で且つ変速機入力軸回転速度差Δωp が“０”以下であるか否かを判定し、何れかの条件が満足される場合にはステップＳ３１に移行し、そうでない場合にはステップＳ３２に移行する。
【００８１】
前記ステップＳ３２では、前記変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素ｘ22に対し、前記積分的特性を有するフィードバック補償器Ｇ22-A(s) による変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素ｙ22を算出してから前記図６の演算処理のステップＳ１５に移行する。具体的には、前述と同様に離散化して求めた差分方程式に基づいて要素の今回値ｙ22(k) を更新する。
【００８２】
前記ステップＳ３１では、前記変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbの要素の前回値ｙ22(k-1) を今回値ｙ22(k) として出力してから前記図６の演算処理のステップＳ１５に移行する。実質的には、前記ステップＳ３２で説明した差分方程式の要素の今回値ｙ22(k) を更新せず、前回値ｙ22(k-1) のまま保存する。
【００８３】
これらの演算処理によれば、目標加減速度α* w に応じた目標変速機入力トルク指令値のフィードフォワード制御分Ｔ* p-ff及び目標変速比指令値のフィードフォワード制御分Ｉ* p-ffが算出設定され、同じく加減速度差Δαw 及び変速機入力軸回転速度差（−Δωp ）に応じた変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fb及び変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbが算出設定され、両者の加算値から変速機入力トルク指令値Ｔ* p 及び変速比指令値Ｉ* p が算出設定される。しかしながら、操作量である変速機入力トルク指令値Ｔ* p や変速比指令値Ｉ* p が飽和しているときには、変速機入力トルク指令値のフィードバック制御分Ｔ* p-fb及び変速比指令値のフィードバック制御分Ｉ* p-fbを算出設定するときの積分的特性を有するフィードバック補償器だけが停止される。前述のように積分的特性を有するフィードバック補償器は、目標値と実際値との差を蓄積する特性があるので、操作量が飽和しているときに、この積分的特性を有するフィードバック補償器を停止すれば、目標値と実際値との差は蓄積されず、操作量が飽和しなくなったときに制御量のオーバシュートが抑制防止される。
【００８４】
また、前記積分的特性を有するフィードバック補償器の停止条件については、変速機入力トルク指令値Ｔ* p が上限値であるのに、加減速度差Δαw が正値である、即ち更なる加速が要求されるときや、或いは変速機入力トルク指令値Ｔ* p が下限値であるのに、加減速度差Δαw が負値である、即ち更なる減速が要求されるときには、当該加減速度差Δαw から変速機入力トルク指令値Ｔ* p を算出する要素ｙ11のみの演算が停止される。また、変速機入力トルク指令値Ｔ* p が上限値であるのに、変速機入力軸回転速度差Δωp が正値である、即ち更なる増速が要求されるときや、或いは変速機入力トルク指令値Ｔ* p が下限値であるのに、変速機入力軸回転速度差Δωp が負値である、即ち更なる減速が要求されるときには、当該変速機入力軸回転速度差Δωp から変速機入力トルク指令値Ｔ* p を算出する要素ｙ12のみの演算が停止される。また、変速比指令値Ｉ* p が上限値であるのに、加減速度差Δαw が所定値Δαw1以上である、即ち更なる加速が要求されているときや、或いは変速比指令値Ｉ* p が下限値であるのに、加減速度差Δαw が所定値Δαw2以下である、即ち更なる減速が要求されているときには、当該加減速度差Δαw から変速比指令値Ｉ* p を算出する要素ｙ21のみの演算が停止される。また、変速比指令値Ｉ* p が上限値であるのに、変速機入力軸回転速度差Δωp が正値である、即ち更なる増速が要求されるときや、或いは変速比指令値Ｉ* p が下限値であるのに、変速機入力軸回転速度差Δωp が負値である、即ち更なる減速が要求されるときには、当該変速機入力軸回転速度差Δωp から変速比指令値Ｉ* p を算出する要素ｙ22のみの演算が停止される。従って、操作量が飽和していない要素の演算は継続されることとなり、その分だけ、より一層頑健なフィードバック制御が可能となる。
【００８５】
また、前述したように操作量が飽和したとき、積分的特性を有するフィードバック補償器のみの演算が停止され、それ以外のフィードバック補償器の演算は継続される。前述のように、現代制御理論に基づくフィードバック補償器を分離して、積分的特性を除いたフィードバック補償器は、逆に言えば、微分的特性、即ち位相進みの特性を有してもおり、従ってフィードバック補償器全体を停止することは、フィードバック補償器演算再開時に、この微分的特性を有するフィードバック補償器が過敏に反応してしまう可能性がある。本実施形態では、このように積分的特性を除いたフィードバック補償器の演算を継続することにより、制御量の過敏な応答を抑制防止することができるのである。
【００８６】
図１１は、本実施形態の加減速度フィードバック制御装置において、発進加速後、所定の間隔でアクセルペダルをオンオフしたときの加減速度、変速機入力軸回転速度、変速機入力トルク、変速比、走行速度、スロットル開度の経時変化を示したものである。このシミュレーションは加減速度の目標値追従を優先している。このシミュレーションでは、時刻ｔ01以後と、時刻ｔ02以後の夫々で、変速機入力トルクが上限値に飽和しており、本実施形態では、それ以後、前記積分的特性を有するフィードバック補償器の演算を停止している。そのため、その後の加減速度のオーバシュートが抑制されている。これに対し、図１２は、フィードバック補償器の演算を一切停止していない。そのため、時刻ｔ01の後、及び時刻ｔ02の後、夫々、加減速度がオーバシュートしている。
【００８７】
また、本実施形態では、道路勾配抵抗力Ｆgra を検出して目標加減速度α* w を補正する。このとき、道路勾配抵抗力の絶対値｜Ｆgra ｜が前記第１所定値Ｆa1以下の領域、即ち平坦路又は勾配の小さいときには目標加減速度補正値αgra を“０”、つまり目標加減速度α* w を実質的に補正しないので、例えば道路勾配抵抗力、つまり道路勾配を誤検出したときに運転者に違和感を与えることがない。また、道路勾配抵抗力の絶対値｜Ｆgra ｜が前記第２所定値Ｆa1以上の領域、即ち勾配の大きいときには目標加減速度補正値αgra を重力加速度の道路勾配方向成分（ｇ・sin θ）と同等の傾きとし、且つそれより前記所定値αVmax分だけ絶対値で小さくなるように設定し、且つ当該所定値αVmaxを、最大駆動力を車両質量で除した最大加速度に設定するため、車両の最大駆動力を越える駆動力を加減速度フィードバック制御装置が要求することがなく、駆動力の飽和を防止することができる。更に、道路勾配抵抗力の絶対値｜Ｆgra ｜が大きいときには、小さいときに比較して、目標加減速度補正値αgra の変化率の絶対値を大きくしているため、早期の駆動力飽和を防止でき、運転者はアクセルペダル操作量に対する加減速度のリニアリティを広い領域で保つことができる。
【００８８】
なお、前記実施形態では各コントローラとしてマイクロコンピュータを適用した場合について説明したが、これに代えてカウンタ、比較器等の電子回路を組み合わせて構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動力制御装置の一実施形態を示す加減速度フィードバック制御装置の概略構成図である。
【図２】図１の加減速度フィードバック制御装置のシステム構成図である。
【図３】図２のプラントモデルを示す構成図である。
【図４】図２のフィードフォワード補償器の構成図である。
【図５】エンジン運転拘束マップである。
【図６】図２のフィードバック補償器及びフィードフォワード補償器で行われる演算処理のフローチャートである。
【図７】図６の演算処理に用いられる制御マップである。
【図８】図６の演算処理に用いられる制御マップである。
【図９】図６の演算処理に用いられる制御マップである。
【図１０】図６の演算処理に用いられる制御マップである。
【図１１】図６の演算処理で行われるマイナプログラムのフローチャートである。
【図１２】本実施形態の作用の説明図である。
【図１３】従来の駆動力制御装置の作用の説明図である。
【符号の説明】
１はエンジン
２は無段変速機
３はトルクコンバータ
４は車輪
５は変速機コントローラ
６は加減速度コントローラ
７はエンジントルクコントローラ
１１はスロットルアクチュエータ
１２はスロットルバルブ
１３はプライマリプーリ
１４はセカンダリプーリ
１６はロックアップクラッチ
３１はフィードフォワード補償器
３３はフィードバック補償器
【図１】
0003979149.tif 000027
【図２】
0003979149.tif 000028
【図３】
0003979149.tif 000029
【図４】
0003979149.tif 000030
【図５】
0003979149.tif 000031
【図６】
0003979149.tif 000032
【図７】
0003979149.tif 000033
【図８】
0003979149.tif 000034
【図９】
0003979149.tif 000035
【図１０】
0003979149.tif 000036
【図１１】
0003979149.tif 000037
【図１２】
0003979149.tif 000038
【図１３】
0003979149.tif 000039