JP2010174648A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機構的な制御手段を付加することなく、走行中の車両の振動にともなって変動するアクセルペダル操作を補正する動力機関の制御装置を提供する。
【解決手段】アクセルペダル操作により発生する出力信号に応じて車両を駆動する駆動装置１０と、前記出力信号に応じて前記駆動装置１０の出力を制御する出力制御手段１００と、車体の振動状態量を検出する振動状態量検出手段１１１と、を備えた車両の駆動力制御装置であって、出力制御手段１００は、検出された前記振動状態量Ｇに応じて前記出力信号を補正するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の走行状態に応じて変動するアクセルペダル操作を補正する駆動力制御装置に関する。

車両は、走行中に様々な振動環境にさらされる。この振動環境は、路面状況や車両自体の加減速等に起因するものであり、車両を前後、上下、左右に揺らす。乗員がアクセルペダルを踏んでいるときに、この振動環境にさらされると、乗員とアクセルペダルとの位置関係も車両の揺動にともなって変動する。その結果、アクセルペダルの踏込量（開度）が変動する。

アクセルペダルは、乗員が車両の駆動力を制御する操作機器であり、車両の揺動に伴うアクセルペダルの踏込量（開度）の変動は好ましくない。そこで、車両の揺動等によって生ずる外力を推定もしくは検出して、この外力の大きさに基づいてアクセルペダルのペダル反力特性を制御する技術が開発されている（特許文献１参照）。かかる従来技術では、特に車両が振動しているときに、アクセルペダルが強く踏まれ、乗員の意思を超えた加速がされないようにペダルの反力を大きくするようにしている。

特開２００６−１１７１０２号公報

特許文献１で開示された技術では、アクセルペダルの反力特性を動的に変化させるための制御手段を備える必要がある。かかる制御手段は、機構的に複雑となり、また部品点数も多くなり、生産性を下げるおそれがあった。また、車両が振動しているときに、乗員が車両を加速させようとすると、さらに加速による力が乗員に加わることになり、乗員はアクセルペダルをより強い力で踏み込まなければならなくなり、操作性が悪化するおそれがあった。

本発明は前記課題を鑑みてなされたもので、機構的な制御手段を付加することなく、走行中の車両の振動にともなって変動するアクセルペダル操作を補正する車両の駆動力制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、アクセルペダル操作により発生する出力信号に応じて車両を駆動する駆動装置と、前記出力信号に応じて前記駆動装置の出力を制御する出力制御手段と、車体の振動状態量を検出する振動状態量検出手段と、を備えた車両の駆動力制御装置である。前記出力制御手段は、検出された前記振動状態量に応じて前記出力信号を補正するよう構成されている。

かかる構成とすることにより、出力制御手段は検出された振動状態量に応じて、アクセルペダルの操作により発生する出力信号の補正を行うことができ、走行中の車両の振動にともなうアクセルペダルの操作により発生する出力信号の変動の影響を抑えることができる。

前記構成において、前記アクセルペダル操作により発生する出力信号は、アクセルペダルの踏込量とすることができる。出力信号を踏込量とすることによって、制御の最初で補正することができるため、システムの信頼性を向上させることができる。出力制御手段は、乗員の運転特性に応じて補正を調整する調整手段を備えるように構成することができる。この調整手段は、予め設定されてメモリに記憶された振動状態と踏込量の変動量との相関を参照することにより調整を実行するように構成しても良い。さらに手動によって調整を較正する較正手段を備えても良い。

また、出力制御手段は、車両が走行状態における振動状態量と踏込量の変動量とをメモリに逐次記憶し、振動状態量と踏込量の変動量との相関を算出する算出手段を備え、算出手段が算出した相関を参照して前記補正を行う、もしくは予め設定された振動状態量と踏込量の変動量との相関を修正し、該修正された相関を参照して前記補正を行うように構成することもできる。出力制御手段は、補正された踏込量であるアクセル開度信号が所定範囲を超えたときに所定範囲内とするように規制する構成とすることが好ましい。

本発明によれば、機構的な制御手段を付加することなく、走行中の車両の振動にともなって変動するアクセルペダル操作により発生する出力信号を補正する車両の駆動力制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態における駆動力制御装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態にかかるアクセル開度補正に基づく燃料噴射量補正プロセスのフロー図である。 横軸に上下加速度Ｇを示し、縦軸にアクセル開度補正量ΔＡを示したマップの一例である。 横軸に上下加速度Ｇを示し、縦軸にアクセル開度補正量ΔＡを示したマップの一例である。 本発明の一実施形態の変形例における駆動力制御装置の機能ブロック図である。 縦軸にアクセル開度補正量ΔＡと上下加速度Ｇとを示したタイムチャートの一例である。 図６のタイムチャートに基づき生成されたマップの一例である。

以下、本発明にかかる駆動力制御装置を車両に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態における車両の駆動力制御装置の機能ブロック図である。

本実施形態の駆動力制御装置は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１００によって実現できる。ＥＣＵ１００は、一種のコンピュータであり、演算を実行するプロセッサ（ＣＰＵ）、各種データを一時記憶する記憶領域およびプロセッサによる演算の作業領域を提供するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、プロセッサが実行するプログラムおよび演算に使用する各種のデータが予め格納されている読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、およびプロセッサによる演算の結果およびエンジン系統の各部から得られたデータのうち保存しておくものを格納する書き換え可能な不揮発性メモリを備えている。不揮発性メモリは、システム停止後も常時電圧供給されるバックアップ機能付きＲＡＭで実現することができる。

ＥＣＵ１００の駆動力制御機能は、アクセル操作の踏込量を検出するアクセル開度センサ１１０，車両の加速度を検出するＧセンサ１１１（振動状態量検出手段）、および調整スイッチ１１２（較正手段）から出力される信号を受け取る入力インタフェース１２０と、アクセル開度補正部１０１と、制御量算出部１０２と、出力制御部１０３と、制御信号等を動力機関１０へ出力する出力インタフェース１２１と、から構成されている。そして、ＥＣＵ１００は、アクセル開度補正部１０１と、制御量算出部１０２と、出力制御部１０３の機能を実現させるようにプログラムされている。

入力インタフェース１２０は、ＥＣＵ１００とエンジン系統の各部とのインタフェース部であり、エンジン系統の様々な箇所から送られてくる車両の運転状態を示す情報を受け取って信号処理を行い、アナログ情報はデジタル信号に変換し、これらをＥＣＵ１００のアクセル開度補正部１０１および動力機関系統の制御機器へ受け渡す。図１では、アクセル開度Ａおよび加速度Ｇが示されているが、これに限定されるものではなく、その他種々の情報が入力される。

ここで、アクセル開度Ａは、アクセルペダルの踏込量に相当し、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ１１０からの信号に基づいて検出される。加速度Ｇは、振動状態量に相当し、車両の適所に配置されたＧセンサ１１１からの信号に基づいて検出される。Ｇセンサ１１１は、横加速度を検出する横Ｇセンサ、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ、および、上下加速度を検出する上下Ｇセンサによって構成されている。なお、本実施形態ではアクセルペダル操作により発生する出力信号を踏込量として説明するが、例えば、ＥＣＵ１００が駆動力の出力を制御する場合の出力信号にも適用できることは言うまでもない。

アクセル開度補正部１０１は、Ｇセンサ１１１からの信号を入力し、ＥＣＵ１００のメモリに格納されたマップを参照して、アクセル開度補正量ΔＡの信号を算出し、出力する。なお、本実施形態には、調整スイッチ１１２が備えられており、加速度Ｇとアクセル開度補正量ΔＡとの相関を手動で較正できる構成としている。かかる構成については後記する。

アクセル開度補正部１０１が出力したアクセル開度補正量ΔＡは、アクセル開度センサ１１０からの信号に基づいて検出されたアクセル開度Ａから減算され、（Ａ−ΔＡ）となる。なお、アクセル開度補正量ΔＡは、加速度Ｇに応じて正または負の両方の値をとる。減算された（Ａ−ΔＡ）は、制御量算出部１０２へ入力される。制御量算出部１０２は、減算された（Ａ−ΔＡ）に基づいて動力機関１０の制御量ＣＯＵＴを算出する。ここで、制御量ＣＯＵＴは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンにおける燃料噴射量、ガソリンエンジンにおけるスロットル開度、もしくは、電動モータにおける電力量が相当する。

なお、減算された（Ａ−ΔＡ）に基づいた制御量ＣＯＵＴが、機器の制御範囲を超える場合が想定される。例えば、制御量ＣＯＵＴが、ガソリンエンジンのフルスロットル時のスロットル開度を超えるような場合が相当する。かかる不合理を防止するため、制御量ＣＯＵＴの上限および下限のしきい値が予め設定されており、制御量算出部１０２は、制御量ＣＯＵＴがこのしきい値を超える場合には、しきい値内に収まるように減算等の処理を実行した後、処理後の制御量ＣＯＵＴを出力する。

出力制御部１０３は、入力された制御量ＣＯＵＴに基づいて、出力インタフェース１２１を介して、動力機関１０に制御指令を出力する。前記したように動力機関１０としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、電動モータ等が相当する。出力インタフェース１２１は、ＥＣＵ１００によって算出された制御指令を動力機関１０へ出力する機能を有する。しかしながらこれに限定するものではなく出力インタフェース１２１には、他のコントローラ等を接続することもできる。

次に本実施形態において実行するアクセル開度補正の技術的内容について説明する。車両走行時の振動によって、加速度Ｇが生ずる。加速度Ｇは、アクセルペダルにかかる質量ｍに乗ぜられて、振動によって生ずる外力Ｆｖ＝Ｇ×ｍとなる。このＦｖは、乗員のアクセルペダルへの踏力Ｆｄに加算され、アクセルペダルへは、Ｆａ＝Ｆｄ＋Ｆｖの踏力が負荷されることとなる。ここで、加速度Ｇは、車両に搭載されたＧセンサ１１１から出力された信号によって取得することができる。質量ｍについては、乗員の特性等によって異なるものとなるが、予め実験等で加速度Ｇとそのときの外力Ｆｖを取得することにより、標準的な乗員に対する質量ｍを間接的に取得することができる。

本実施形態において必要なアクセルペダルへの踏力は、乗員の意思に基づくＦｄであり、Ｆｄ＝Ｆａ−Ｆｖとして算出することができる。Ｆａはアクセル開度センサ１１０からの信号から取得されるアクセル開度Ａによって決定されることから、Ｆｖに相当するアクセル開度の補正を行う。質量ｍを固定値とすれば、加速度Ｇを取得することによって外力Ｆｖが算出され、外力Ｆｖからアクセル開度補正量ΔＡを算出することができる。本実施形態では後記するように加速度Ｇとアクセル開度補正量ΔＡとの関係を予め取得し、マップとしてＥＣＵ１００のメモリに格納して、適宜参照する構成としている。なお、質量ｍの変動分は、加速度Ｇとアクセル開度補正量ΔＡとの関係をマップ上で調整することで対応することができる。

次に図を参照して本実施形態における補正プロセスについて説明する。図２は本実施形態にかかるアクセル開度補正に基づく燃料噴射量補正プロセスのフロー図である。このプロセスはＥＣＵ１００のＣＰＵにより実行される。図２を参照すると、ＥＣＵ１００のアクセル開度補正部１０１は、Ｇセンサ１１１が検出した加速度Ｇの信号を入力インタフェース１２０を介して取得し、メモリに格納された加速度Ｇとアクセル開度補正量ΔＡとの関係を表すマップを参照して、アクセル開度補正量ΔＡを算出する（ステップＳ２０１）。マップは例えば図３に示すチャートを適用することができる。このチャートは横軸に上下加速度Ｇを示し、縦軸にアクセル開度補正量ΔＡを示している。なお、車体加速度を計測する方法は車両に取り付けられたＧセンサに限定されず、レーザーレーダや、超音波センサを用いることもできる。この場合、車体加速度を予め推定することができる。また、図３に示すマップの一例では上下方向の加速度Ｇを横軸に示しているが、上下方向に限定はされない。ただし、車両が通常走行しているときに、振動に起因する外力の影響が大きいのは上下方向加速度であることから、図３では上下方向の加速度Ｇを例としている。

次に、アクセル開度補正部１０１は、算出されたアクセル開度補正量ΔＡの絶対値が所定のしきい値Ａｔｈの範囲内となっているか判定する（ステップＳ２０２）。これは車両が舗装路を走行中に受ける軽度の外力等にまでアクセル開度の補正を実行させると、かえって車両の走行性を損なうおそれがあるからである。従って、このステップでは、算出されたアクセル開度補正量ΔＡの絶対値が所定範囲内の場合、例えば、フルスロットル時のアクセル開度を１００％としたときに５％内の場合に制御量算出部１０２は補正されていないアクセル開度Ａに基づいて制御量ＣＯＵＴを算出する（ステップＳ２０７）。５％を超える場合には後記するステップＳ２０４でアクセル開度補正量ΔＡによりアクセル開度Ａを補正する処理を行っている。

ステップＳ２０２において、アクセル開度補正量ΔＡの絶対値が所定のしきい値Ａｔｈの範囲を超えているとき（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ１１０が検出したアクセル開度Ａの信号を入力インタフェース１２０を介して取得し、アクセル開度Ａが０％であるか、否かを判定する（ステップＳ２０３）。アクセル開度Ａが０％であることは、乗員がアクセルペダルに足を置いていない、もしくは、踏力を負荷していない状態であり、かかる状態においてアクセル開度Ａを補正することは不合理であるからである。従って、この場合にも制御量算出部１０２は補正されていないアクセル開度Ａに基づいて制御量ＣＯＵＴを算出する（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０３においてアクセル開度Ａが０％でないと判断されると（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００はアクセル開度Ａにアクセル開度補正量ΔＡを減算する（ステップS２０４）。制御量算出部１０２は、この減算結果（Ａ−ΔＡ）が、フルスロットル時のアクセル開度１００％と無負荷時のアクセル開度０％との間にあるか、否かを判定する（ステップＳ２０５）。減算結果（Ａ−ΔＡ）が実際に操作されるアクセルペダル開度の領域を超えることとなるのは不合理であるからである。減算結果（Ａ−ΔＡ）が範囲を超えているとき（ステップＳ２０５：ＮＯ）、制御量算出部１０２は超過分を減算等の処理をすることにより、減算結果（Ａ−ΔＡ）を上下限値（０％〜１００％）に制限を行う（ステップＳ２０６）。

次に、制御量算出部１０２は、減算結果（Ａ−ΔＡ）に基づいて制御量ＣＯＵＴを算出する（ステップＳ２０７）。前記したように、制御量ＣＯＵＴは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンにおける燃料噴射量、ガソリンエンジンにおけるスロットル開度、もしくは、電動モータにおける電力量が相当する。その後、図１に示すように制御量ＣＯＵＴの信号は、出力制御部１０３に送られ、出力制御部１０３は出力インタフェース１２１を介して動力機関１０に指令を送る。

加速度Ｇに基づくアクセル開度補正量ΔＡを算出するためのマップは、図４に示すように傾きが異なる複数の線分を手動で選択できる構成としても良い。すなわち、車両を運転する乗員は、技術や経験、体格等に起因する特性を有しており、この特性によって、走行中の外力によるアクセルペダル踏力の変動量も異なってくるからである。例えば、図４を参照すると、運転初心者であれば車両変動によるアクセルペダル踏み込み量の変動が大きいため傾きを大きくし、熟練者の場合は傾きを小さくするように構成することができる。

また、マップを変更せずとも、例えば、標準的な減算処理として、ΔＡに係数として０．５を乗算し、初心者であればこれより大きな係数０．７を乗算し、熟練者であれば小さな係数０．３を乗算することにより、乗員の特性に適合したアクセル開度補正量ΔＡを算出することができる。これによれば１つのマップを流用することができる。前記したマップの選択や係数の選択は、例えば、車両の運転席に調整スイッチ１１２（図１参照）を配置することにより、手動で操作することができる。

次に、図を参照して本実施形態の変形例を説明する。図５は本変形例における駆動力制御装置の機能ブロック図である。なお、前記した実施形態と重複する部分については説明を省略し、差異のある部分を中心に説明する。図５を参照すると、ＥＣＵ１００は、入力インタフェース１２０を介して取得したアクセル開度センサ１１０が検出したアクセル開度Ａの信号とＧセンサ１１１が検出した加速度Ｇの信号とをメモリ１０４に格納する。信号の取得は車両走行中に、所定のサンプル時間で実行される。

マップ生成部１０５は、メモリ１０４に格納されたアクセル開度Ａの信号と、加速度Ｇの信号を、図６のタイムチャートに示すように時系列にプロットする。図６は、横軸に時間ｔを示し、縦軸にアクセル開度Ａと加速度Ｇとを示している。図６を参照すると、加速度Ｇが変動しているとき、アクセル開度Ａも変動する。任意の時間ｔ０のとき、加速度ＧはＧ０となっており、このときのアクセル開度Ａの変動量はΔＡ０となる。このように加速度Ｇの値と対応するアクセル開度の変動量ΔＡ０とをプロットしていくと、図７に示すようなチャートとなる。図７は、横軸を加速度Ｇとし、縦軸に変動量ΔＡ０を表している。図７のチャート上の点は車両走行中にサンプリングされた信号をプロットしたものである。マップ生成部１０５は、図７にプロットされた点を基に線形回帰処理を行い、回帰直線の線分ＬＦを算出する。この構成によれば手動で選択することなく、この生成された回帰直線に応じてアクセル開度補正部１０１で使用するマップを自動で選択することができる。また、生成された回帰直線を元にアクセル開度補正部１０１のマップを生成、若しくは修正することもでき、より正確なマップを使用することができる。

アクセル開度補正部１０１は、Ｇセンサ１１１からの信号を入力し、マップ生成部１０５が生成したマップ（回帰直線）を参照して、アクセル開度補正量ΔＡの信号を算出し、出力する。以後のプロセスは図１および図２を参照して説明した実施形態と同様であるので省略する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。

１０ 動力機関
１００ ＥＣＵ
１０１ アクセル開度補正部
１０２ 制御量算出部
１０３ 出力制御部
１０４ メモリ
１０５ マップ生成部
１１０ アクセル開度センサ
１１１ Ｇセンサ
１１２ 調整スイッチ
１２０ 入力インタフェース
１２１ 出力インタフェース

Claims (6)

1. アクセルペダル操作により発生する出力信号に応じて車両を駆動する駆動装置と、
   前記出力信号に応じて前記駆動装置の出力を制御する出力制御手段と、
   車体の振動状態量を検出する振動状態量検出手段と、を備えた車両の駆動力制御装置であって、
   前記出力制御手段は、検出された前記振動状態量に応じて前記出力信号を補正する、ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 前記アクセルペダル操作により発生する出力信号は、アクセルペダルの踏込量である、ことを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
3. 前記出力制御手段は、乗員の運転特性に応じて前記補正を調整する調整手段を備える、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の駆動力制御装置。
4. 手動によって前記調整を較正する較正手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の車両の駆動力制御装置。
5. 前記出力制御手段は、前記車両が走行状態における前記振動状態量と前記踏込量の変動量とを前記メモリに逐次記憶し、前記振動状態量と前記踏込量の変動量との相関を算出する算出手段を備え、
   前記算出手段が算出した相関を参照して前記補正を行う、もしくは予め設定された前記振動状態量と前記踏込量の変動量との相関を修正し、該修正された相関を参照して前記補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の車両の駆動力制御装置。
6. 前記出力制御手段は、前記補正された踏込量が所定範囲を超えたときに所定範囲内とするように規制する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両の駆動力制御装置。

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