JP2018138395A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両の前後加速度の振動の発生を抑制することで、乗り心地の悪化を車両の乗員が感じてしまうことを抑制できる車両の制動装置を提供する。【解決手段】車両の制御装置50は、前後加速度目標値が振動していると判定できないこと、及び、車両の前後加速度が振動していると判定できることを含む規定条件が成立しているか否かを判定する判定部51と、規定条件が成立していると判定されていることを条件に、駆動トルク発生装置10及び制動トルク発生装置20のうち、一方の装置から出力されるトルクを、規定条件の成立時点の当該トルクよりも大きい値で保持し、他方の装置から出力されるトルクを、前後加速度目標値と車両の前後加速度とを用いたフィードバック制御によって調整する制駆動協調処理を実施する協調制御部523とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、車両の前後加速度を制御する車両の制御装置に関する。
アダプティブクルーズコントロールやオートマティックオペレーションコントロールなどのように車両の前後加速度の自動調整機能を有する車両には、前後加速度の目標値である前後加速度目標値を演算する目標演算部が設けられている。特許文献1には、アダプティブクルーズコントロールによって車両が走行しているときにおける前後加速度目標値の演算方法の一例が記載されている。すなわち、特許文献1によれば、目標演算部では、自車両の前方を走行する先行車との車間距離を設定車間距離で保持できるように前後加速度目標値が演算される。
そして、前後加速度の自動調整機能を有する車両では、このように演算された前後加速度目標値と、車両の実際の前後加速度との関係を基に、駆動トルク発生装置から出力される駆動トルク、及び、制動トルク発生装置から出力される制動トルクが制御される。
ところで、駆動トルク発生装置や制動トルク発生装置が、トルクの微調整が困難な制御領域である非線形制御領域を有していることがある。この非線形制御領域内でトルクを制御する場合、トルクが必要以上に大きくなったり小さくなったりし、車両の実際の前後加速度を前後加速度目標値に収束させにくい。そのため、非線形制御領域内でトルクの調整を行う場合、トルクの急増と急減とが交互に繰り返され、前後加速度目標値が振動していないにも拘わらず、車両の実際の前後加速度が振動してしまうことがある。
また、前後加速度目標値と車両の実際の前後加速度とによっては、駆動トルクを増大させる場合と、制動トルクを増大させる場合とが交互に繰り返されてしまうことがある。このような場合であっても、前後加速度目標値が振動していないにも拘わらず、車両の実際の前後加速度が振動してしまうことがある。
そして、このように車両の実際の前後加速度が振動していると、乗り心地の悪さを車両の乗員が感じてしまうおそれがある。
上記課題を解決するための車両の制御装置は、車両の車輪に駆動トルクを出力する駆動トルク発生装置と、車両の車輪に制動トルクを出力する制動トルク発生装置と、を備える車両に適用され、車両の前後加速度の目標値である車両の前後加速度目標値を基に、車両の前後加速度を制御する装置である。この車両の制御装置は、前後加速度目標値の振動の振幅が第1の判定振幅以下であること、及び、車両の前後加速度の振動の振幅が第2の判定振幅よりも大きいことを含む規定条件が成立しているか否かを判定する判定部と、規定条件が成立していると判定されていることを条件に、駆動トルク発生装置及び制動トルク発生装置のうち、一方の装置から出力されるトルクを、規定条件の成立時点の当該トルクよりも大きい値で保持し、他方の装置から出力されるトルクを、前後加速度目標値と車両の前後加速度とを用いたフィードバック制御によって調整する制駆動協調処理を実施する協調制御部と、を備える。
前後加速度目標値の振動の振幅が第1の判定振幅以下であるときには、前後加速度目標値が振動していると判定することができない。また、車両の前後加速度の振動の振幅が第2の判定振幅よりも大きいときには、車両の前後加速度が振動していると判定することができる。
上記構成では、規定条件が成立すると、制駆動協調処理の実施によって、駆動トルク発生装置及び制動トルク発生装置のうち、一方の装置から出力されるトルクが規定条件の成立時点でのトルクよりも大きい値で保持され、他方の装置から出力されるトルクが上記フィードバック制御によって調整される。そのため、一方の装置から出力されるトルク、及び、他方の装置から出力されるトルクの双方を、規定条件の成立時点よりも大きくすることができる。すなわち、一方の装置から出力されるトルク、及び、他方の装置から出力されるトルクの双方を非線形制御領域外の制御領域で調整することが可能となり、結果として、他方の装置から出力されるトルクの微調整が規定条件の成立以前よりも容易となる。
また、このような制駆動協調処理を実施することで、駆動トルクを調整する期間と制動トルクを調整する期間とが交互に繰り返されてしまうことも抑制できる。
したがって、前後加速度目標値が振動していないときにおける車両の前後加速度の振動の発生を抑制することができ、ひいては、乗り心地の悪化を車両の乗員が感じてしまうことを抑制できるようになる。
したがって、前後加速度目標値が振動していないときにおける車両の前後加速度の振動の発生を抑制することができ、ひいては、乗り心地の悪化を車両の乗員が感じてしまうことを抑制できるようになる。
なお、車両の走行する路面の勾配が周期的に変動していると、前後加速度目標値が振動していなくても、車両の前後加速度が振動してしまうことがある。そこで、規定条件は、前後加速度目標値の振動の振幅が第1の判定振幅以下であること、及び、車両の前後加速度の振動の振幅が第2の判定振幅よりも大きいことに加え、車両の走行する路面の勾配と相関する値である勾配相当値の振幅が第3の判定振幅以下であることを含むようにすることが好ましい。勾配相当値の振幅が第3の判定振幅以下であるときには、車両の走行する路面の勾配は周期的に振動していると判定することができない。そのため、上記構成によれば、前後加速度目標値が振動していると判定できず、且つ、路面勾配が振動していると判定できない状況下で、車両の前後加速度が振動していると判定できるときに、規定条件が成立しているとして制駆動協調処理を実施することができる。すなわち、制駆動協調処理を実施するか否かを適切に判定することが可能となる。
駆動トルク発生装置がトランスミッションを有している場合、動力源から出力された駆動トルクがトランスミッションを介して車輪に伝達されることとなる。このように駆動トルク発生装置がトランスミッションを有している場合、トランスミッションの変速段が小さいほど、トランスミッションを介して車輪に伝達することのできる駆動トルクの下限が低くなる。上記の非線形制御領域は、当該下限を含んでいる。そして、トランスミッションをダウンシフトさせて上記駆動トルクの下限を低くすることで、非線形制御領域の下限及び上限が小さくなり、非線形制御領域で駆動トルクが調整される事象が生じにくくなる。
そこで、上記車両の制御装置は、判定部によって規定条件が成立していると判定されていることを条件にトランスミッションをダウンシフトさせる変速処理を実施する変速制御部を備えるようにしてもよい。この場合、協調制御部は、変速制御部によって変速処理が実施されても規定条件が成立している状態が継続されていることを条件に制駆動協調処理を実施することが好ましい。この構成によれば、変速処理が実施されると、トランスミッションのダウンシフトによって、車輪に伝達されている駆動トルクと上記駆動トルクの下限との差分が大きくなる。そして、非線形制御領域外の制御領域で駆動トルクを調整できるようになったときには、制駆動協調処理を実施することなく、車両の前後加速度の振動の発生を抑制することができる。
その一方で、変速処理を実施しても車両の前後加速度の振動の発生を抑制できなかったときには、制駆動協調処理を実施することで、車両の前後加速度の振動の発生を抑制することができる。
例えば、変速制御部は、トランスミッションをダウンシフトさせることが可能な状態で規定条件が成立していることを条件に変速処理を実施し、協調制御部は、変速制御部による変速処理の実施によってトランスミッションの変速段が最も低い状態になっても規定条件が成立している状態が継続されていることを条件に制駆動協調処理を実施するようにしてもよい。
制駆動協調処理の実施中にあっては、駆動トルク発生装置及び制動トルク発生装置の双方が作動することとなるため、車両全体としてエネルギー消費量が増大しやすい。この点、上記構成によれば、規定条件が成立している状況下にあっては、トランスミッションの変速段が最も低い変速段となるまでは変速処理の実施によって、車両の前後加速度の振動の抑制が図られる。そのため、制駆動協調処理の実施機会の増大を抑制し、車両全体のエネルギー消費量の増大を抑制することができる。
また、トランスミッションの変速段が最も低い状態となっても規定条件が成立している状態が継続しているときには、制駆動協調処理を実施することによって、車両の前後加速度の振動を抑制することができる。
なお、制動トルク発生装置から車輪に制動トルクが出力されている状況下で上記規定条件が成立した場合、車輪への制動トルクの付与に起因して前後加速度が振動していることがある。このような場合、変速処理の実施によってトランスミッションをダウンシフトさせても、すなわち上記駆動トルクの下限を下げても、車両の前後加速度の振動を抑制できない。
そこで、変速制御部は、制動トルク発生装置から車輪に制動トルクが出力されていない場合、判定部によって規定条件が成立していると判定されていることを条件に変速処理を実施することが好ましい。また、協調制御部は、制動トルク発生装置から車輪に制動トルクが出力されている場合、判定部によって規定条件が成立していることを条件に制駆動協調処理を実施することが好ましい。この構成によれば、車輪に制動トルクが付与されている状況下で規定条件が成立した場合には、変速処理を実施することなく、制駆動協調処理が実施される。すると、制駆動協調処理によって、制動トルクを規定条件の成立時点よりも大きくすることができる。このように制動トルクを大きくすることで、非線形制御領域外の制御領域で制動トルクを調整することが可能となる。そして、非線形制御領域外の制御領域で制動トルクを調整できるようにすることで、制動トルクの振動に起因する車両の前後加速度の振動を抑制することができる。
以下、車両の制御装置の一実施形態を図1〜図6に従って説明する。
図1には、本実施形態の制御装置50を備える車両が図示されている。図1に示すように、車両は、複数(本実施形態では4つ)の車輪(左前輪FL、右前輪FR、左後輪RL及び右後輪RR)を有する前輪駆動車である。この車両には、駆動輪である前輪FL,FRに駆動トルクを出力する駆動トルク発生装置10と、各車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクを出力する制動トルク発生装置20とが設けられている。
図1には、本実施形態の制御装置50を備える車両が図示されている。図1に示すように、車両は、複数(本実施形態では4つ)の車輪(左前輪FL、右前輪FR、左後輪RL及び右後輪RR)を有する前輪駆動車である。この車両には、駆動輪である前輪FL,FRに駆動トルクを出力する駆動トルク発生装置10と、各車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクを出力する制動トルク発生装置20とが設けられている。
駆動トルク発生装置10は、車両の動力源の一例であるエンジン11と、変速段を自動で変更可能なトランスミッション12と、ディファレンシャルギア13とを有している。そして、エンジン11から出力された駆動トルクは、トランスミッション12及びディファレンシャルギア13を介し、各前輪FL,FRに伝達される。なお、本実施形態では、トランスミッション12として、前進6段の有段式のものが採用されている。この場合、第1の変速段が最も低い変速段であり、トランスミッション12の変速段が第1の変速段であるときには、トランスミッション12をさらにダウンシフトさせることが不能である。すなわち、第1の変速段が、最も低い変速段である。
制動トルク発生装置20は、ブレーキペダルなどの制動操作部材22が連結されている液圧発生装置21と、制動アクチュエータ26とを有している。制動アクチュエータ26の液圧回路には、車輪FL,FR,RL,RRに設けられているブレーキ機構30a,30b,30c,30dのホイールシリンダ31が接続されている。これらブレーキ機構30a〜30dは、ホイールシリンダ31内の液圧であるWC圧が高いほど、大きな制動トルクを車輪FL,FR,RL,RRに付与することができるようにそれぞれ構成されている。
液圧発生装置21では、制動操作部材22を車両の運転者が操作すると、制動操作部材22に入力された操作力がブースタ23によって助勢された状態でマスタシリンダ24に入力され、マスタシリンダ24内では、入力された操作力に応じた液圧であるMC圧が発生する。すると、液圧発生装置21からは制動アクチュエータ26の液圧回路を介してホイールシリンダ31にブレーキ液が供給される。その結果、ホイールシリンダ31内のWC圧が、制動操作部材22に入力される操作力が大きいほど高くなる。
制動アクチュエータ26は、運転手が制動操作を行っていない場合であっても各車輪FL,FR,RL,RRに対する制動トルクを調整できるように、すなわち各ホイールシリンダ31内のWC圧を調整できるように構成されている。
次に、図1を参照し、車両の制御装置50について説明する。
図1に示すように、制御装置50には、車両に作用する前後方向の加速度に応じた検出信号を出力する2つの前後加速度センサSE1,SE2が電気的に接続されている。各前後加速度センサSE1,SE2のうち、第1の前後加速度センサSE1から出力される検出信号は、アダプティブクルーズコントロールやオートマティックオペレーションコントロールなどのように車両の前後加速度を自動調整する車両制御が実施されているときに用いられる。また、第2の前後加速度センサSE2から出力される検出信号は、車両の走行する路面の勾配を推定する際に用いられる。
図1に示すように、制御装置50には、車両に作用する前後方向の加速度に応じた検出信号を出力する2つの前後加速度センサSE1,SE2が電気的に接続されている。各前後加速度センサSE1,SE2のうち、第1の前後加速度センサSE1から出力される検出信号は、アダプティブクルーズコントロールやオートマティックオペレーションコントロールなどのように車両の前後加速度を自動調整する車両制御が実施されているときに用いられる。また、第2の前後加速度センサSE2から出力される検出信号は、車両の走行する路面の勾配を推定する際に用いられる。
また、制御装置50には、車両の前後加速度を自動調整する車両制御が実施されるときに前後加速度の目標値である前後加速度目標値GxTrを設定する目標加速度設定部100と通信可能となっている。そのため、制御装置50は、目標加速度設定部100から入力された前後加速度目標値GxTrを基に車両の前後加速度Gxを制御する。
制御装置50は、前後加速度目標値GxTrを基に駆動トルク発生装置10及び制動トルク発生装置20を制御するための機能部として、判定部51及び制駆動制御部52を有している。
判定部51は、後述する変速処理や制駆動協調処理を実施させるか否かを判断するための条件である規定条件が成立しているか否かを判定する。
制駆動制御部52は、前後加速度Gxを前後加速度目標値GxTrに収束させるべく、駆動トルク発生装置10及び制動トルク発生装置20のうちの少なくとも1つの装置を制御する。すなわち、制駆動制御部52は、変速制御部521、通常制御部522及び協調制御部523を含んでいる。
制駆動制御部52は、前後加速度Gxを前後加速度目標値GxTrに収束させるべく、駆動トルク発生装置10及び制動トルク発生装置20のうちの少なくとも1つの装置を制御する。すなわち、制駆動制御部52は、変速制御部521、通常制御部522及び協調制御部523を含んでいる。
変速制御部521は、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていない状況下で規定条件が成立していることを条件に、トランスミッション12をダウンシフトさせる変速処理を実施する。また、変速制御部521は、規定条件が成立している場合であっても、トランスミッション12の変速段が第1の変速段であるためにトランスミッション12をさらにダウンシフトさせることが不能であるときには、変速処理を実施しない。
通常制御部522は、規定条件が成立していないことを条件に、駆動トルク及び制動トルクの少なくとも一方のトルクを制御する通常の加速度制御処理を実施する。すなわち、通常制御部522は、駆動トルクを制御する加速度制御処理では、前後加速度目標値GxTrと前後加速度Gxとを基に駆動トルクの要求値である駆動トルク要求値DTRを演算し、この駆動トルク要求値DTRに前輪FL,FRに伝達される駆動トルクの合計が収束するように駆動トルク発生装置10を制御する。また、通常制御部522は、制動トルクを制御する加速度制御処理では、前後加速度目標値GxTrと前後加速度Gxとを基に制動トルクの要求値である制動トルク要求値BTRを演算し、各車輪FL,FR,RL,RRに伝達される制動トルクの合計が制動トルク要求値BTRに収束するように制動アクチュエータ26の作動を制御する。
協調制御部523は、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されている場合、規定条件が成立していることを条件に、駆動トルク及び制動トルクの双方を制御する制駆動協調処理を実施する。また、協調制御部523は、トランスミッション12の変速段が第1の変速段であるためにトランスミッション12をさらにダウンシフトさせることが不能である場合、規定条件が成立していると判定されていることを条件に制駆動協調処理を実施する。そして、協調制御部523は、制駆動協調処理では、駆動トルク要求値DTRを演算し、この駆動トルク要求値DTRを基に駆動トルク発生装置10を制御する。また、協調制御部523は、制駆動協調処理では、制動トルク要求値BTRを演算し、各車輪FL,FR,RL,RRに伝達される制動トルクの合計が制動トルク要求値BTRに収束するように制動アクチュエータ26の作動を制御する。
次に、図2及び図3を参照し、規定条件が成立しているか否かを判定するために判定部51が実行する処理ルーチンについて説明する。なお、本処理ルーチンは、予め設定された制御サイクル毎に実行される。
図2に示すように、本処理ルーチンにおいて、判定部51は、車両の前後加速度目標値GxTrの振動の周期Y1及び振幅Z1を取得する(ステップS11)。続いて、判定部51は、前後加速度目標値GxTrが振動しているか否かを判定する(ステップS12)。具体的には、判定部51は、取得した前後加速度目標値GxTrの振動の周期Y1が第1の判定周期Y1Thよりも短いこと、及び、前後加速度目標値GxTrの振動の振幅Z1が第1の判定振幅Z1Thよりも大きいことの双方が成立しているときに、前後加速度目標値GxTrが振動していると判定することができる。そして、前後加速度目標値GxTrが振動していると判定した場合(ステップS12:YES)、判定部51は、その処理を後述するステップS17に移行する。
一方、前後加速度目標値GxTrが振動していると判定しない場合(ステップS12:NO)、判定部51は、勾配相当加速度Gθの振動の周期Y3及び振幅Z3を取得する(ステップS13)。この勾配相当加速度Gθは、車両の走行する路面の勾配と相関する値である勾配相当値の一例であり、第2の前後加速度センサSE2からの検出信号を基に演算することができる。詳述すると、勾配相当加速度Gθは、第2の前後加速度センサSE2からの検出信号に対して周知のなまし処理を施した値である。そのため、路面勾配が一定である状況下で車両の前後加速度Gxが振動していたとしても、勾配相当加速度Gθはほとんど振動しない。続いて、判定部51は、勾配相当加速度Gθが振動しているか否かを判定する(ステップS14)。具体的には、判定部51は、取得した勾配相当加速度Gθの振動の周期Y3が第3の判定周期Y3Thよりも短いこと、及び、勾配相当加速度Gθの振動の振幅Z3が第3の判定振幅Z3Thよりも大きいことの双方が成立しているときに、勾配相当加速度Gθが振動している、すなわち路面勾配が振動していると判定することができる。そして、勾配相当加速度Gθが振動していると判定した場合(ステップS14:YES)、判定部51は、その処理を後述するステップS17に移行する。
一方、勾配相当加速度Gθが振動していると判定しない場合(ステップS14:NO)、判定部51は、車両の前後加速度Gxの振動の周期Y2及び振幅Z2を取得する(ステップS15)。この前後加速度Gxは、車両の実際の前後加速度に相当する値であり、第1の前後加速度センサSE1からの検出信号を基に演算することができる。
ここで、図3を参照し、前後加速度Gxの振動の周期Y2及び振幅Z2の取得方法の一例について説明する。第1の前後加速度センサSE1からの検出信号に基づいた前後加速度の生値GxRVには、図3に破線で示すように、ノイズ成分が含まれている。そのため、バンドパスフィルタやローパスフィルタを用いたフィルタ処理によって前後加速度の生値GxRVからノイズ成分を取り除き、図3に実線で示す前後加速度Gxが取得される。そして、このように取得した前後加速度Gxの推移を示す波形から、ゼロクロス法を用いることで前後加速度Gxの振動の周期PGxが周期Y2として導出されるとともに、振動の振幅AGxが振幅Z2として導出される。
なお、前後加速度目標値GxTrの振動の周期Y1及び振幅Z1も、図3を用いて説明した方法と同様の方法で取得することができる。また、勾配相当加速度Gθの振動の周期Y3及び振幅Z3も、図3を用いて説明した方法と同様の方法で取得することができる。
図2に戻り、判定部51は、前後加速度Gxが振動しているか否かを判定する(ステップS16)。具体的には、判定部51は、取得した前後加速度Gxの振動の周期Y2が第2の判定周期Y2Thよりも短いこと、及び、前後加速度Gxの振動の振幅Z2が第2の判定振幅Z2Thよりも大きいことの双方が成立しているときに、前後加速度Gxが振動していると判定することができる。そして、前後加速度Gxが振動していると判定しない場合(ステップS16:NO)、判定部51は、その処理を次のステップS17に移行する。
ステップS17において、判定部51は、条件成立フラグFLG1にオフをセットする。この条件成立フラグFLG1は、規定条件が成立してないときにはオフがセットされる一方で、規定条件が成立しているときにはオンがセットされるフラグである。そして、判定部51は、本処理ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS16において、前後加速度Gxが振動していると判定した場合(YES)、判定部51は、条件成立フラグFLG1にオンをセットする(ステップS18)。すなわち、本実施形態では、規定条件は、前後加速度目標値GxTrが振動していると判定できないこと、勾配相当加速度Gθが振動していると判定できないこと、すなわち路面勾配が周期的に変化していると判定できないこと、及び、前後加速度Gxが振動していると判定できることの全てを含んでいる。その後、判定部51は、本処理ルーチンを一旦終了する。
次に、図4を参照し、前後加速度目標値GxTrに基づいて車両制御を行うべく制駆動制御部52が実行する処理ルーチンについて説明する。本処理ルーチンは、繰り返し実行されるルーチンであって、本処理ルーチンの前回の実行終了時から規定時間が経過したタイミングで実行される。なお、規定時間は、上記制御サイクルに応じた時間である。
図4に示すように、本処理ルーチンにおいて、制駆動制御部52は、条件成立フラグFLG1にオンがセットされているか否かを判定する(ステップS31)。条件成立フラグFLG1にオフがセットされている場合(ステップS31:NO)、規定条件が成立していないため、制駆動制御部52の通常制御部522は、通常の加速度制御処理を実施する(ステップS32)。すなわち、通常制御部522は、車両の前後加速度Gxが前後加速度目標値GxTr以下である場合には、加速度制御処理によって駆動トルク発生装置10、すなわち駆動トルクを制御する。一方、通常制御部522は、車両の前後加速度Gxが前後加速度目標値GxTrよりも大きい場合には、加速度制御処理によって、駆動トルク発生装置10、すなわち駆動トルクを制御してエンジンブレーキを車両に付与したり、制動トルク発生装置20、すなわち制動トルクを制御したりする。そして、制駆動制御部52は、本処理ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS31において、条件成立フラグFLG1にオンがセットされている場合(YES)、規定条件が成立しているため、制駆動制御部52は、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されているか否かを判定する(ステップS33)。車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていない場合、駆動トルクが駆動トルクの非線形制御領域で調整されているために車両の前後加速度Gxが振動している可能性がある。非線形制御領域とは、駆動トルクの微調整が困難な制御領域のことである。一方、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されている場合、制動トルクが制動トルクの非線形制御領域で調整されているために車両の前後加速度Gxが振動している可能性がある。
そのため、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されている場合(ステップS33:YES)、制駆動制御部52は、その処理を後述するステップS38に移行する。一方、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていない場合(ステップS33:NO)、制駆動制御部52は、トランスミッション12をダウンシフトさせることができるか否かを判定する(ステップS34)。トランスミッション12の変速段が第1の変速段であるためにトランスミッション12をダウンシフトさせることが不能である場合(ステップS34:NO)、制駆動制御部52は、その処理を後述するステップS38に移行する。
一方、トランスミッション12の変速段が第1の変速段ではないためにトランスミッション12をダウンシフトさせることが可能である場合(ステップS34:YES)、制駆動制御部52の変速制御部521は、変速処理によってトランスミッション12をダウンシフトさせる、すなわちトランスミッション12の変速段を1つだけ下げる(ステップS35)。続いて、制駆動制御部52の通常制御部522は、上記ステップS32と同様に、通常の加速度制御処理を実施する(ステップS36)。そして、制駆動制御部52は、変速処理が実施された時点からの経過時間が所定時間TMに達したか否かを判定する(ステップS37)。変速処理が実施されてから、トランスミッションのダウンシフトが実際に完了するまでに多少のタイムラグが発生する。そのため、所定時間TMは、このタイムラグに応じた長さに設定されている。
そして、経過時間が所定時間TM未満である場合(ステップS37:NO)、制駆動制御部52は、その処理を前述したステップS36に移行する。一方、経過時間が所定時間TMに達している場合(ステップS37:YES)、制駆動制御部52は、本処理ルーチンを一旦終了する。
ステップS38において、制駆動制御部52の協調制御部523は、制駆動協調処理を実施する。すなわち、本実施形態では、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されている状況下で規定条件が成立したときには、制駆動協調処理が実施される。また、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていなくても変速制御によってトランスミッション12の変速段が最も低い状態になった場合、変速処理を実施しても規定条件が成立している状態が継続していることを条件に、制駆動協調処理が実施される。
本実施形態の制御装置50を備える車両にあっては、制動アクチュエータ26の作動に起因する制動トルクの応答性の方が、エンジン11の駆動に起因する駆動トルクの応答性よりも高い。そのため、協調制御部523は、制駆動協調処理では、エンジン11から出力される駆動トルク、すなわち駆動トルク要求値DTRを、規定条件の成立時点の駆動トルクよりも大きい値で保持する。具体的には、規定条件の成立時点の駆動トルクを基準駆動トルクDTBとした場合、制駆動協調処理では、駆動トルク要求値DTRを、基準駆動トルクDTBにオフセット値Xを加算した和と等しくする。なお、オフセット値Xは、駆動トルクの非線形制御領域の上限と下限との差分に応じた値である。
また、協調制御部523は、制駆動協調処理では、制動アクチュエータ26の作動量、すなわち制動トルク要求値BTRを、前後加速度目標値GxTrと車両の前後加速度Gxとを用いたフィードバック制御によって導出する。
そして、協調制御部523は、制駆動協調処理では、このように演算した駆動トルク要求値DTRを基にエンジン11を制御し、このように演算した制動トルク要求値BTRを基に制動アクチュエータ26の作動を制御する。
続いて、制駆動制御部52は、車両の前後加速度Gxの振動が収まったか否かを判定する(ステップS39)。具体的には、前後加速度Gxの振動の振幅Z2が第2の判定振幅Z2Th未満になったときに、前後加速度Gxの振動が収まったと判定することができる。そして、前後加速度Gxの振動が未だ収まったと判定できない場合(ステップS39:NO)、制駆動制御部52は、その処理を前述したステップS38に移行する。すなわち、制駆動協調処理の実施が継続される。
一方、前後加速度Gxの振動が収まったと判定した場合(ステップS39:YES)、制駆動制御部52は、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクを付与する制動制御の実施が不要であるか否かを判定する(ステップS40)。前後加速度Gxが前後加速度目標値GxTr以下である場合には制動制御の実施が不要であると判定できる一方、前後加速度Gxが前後加速度目標値GxTrよりも大きい場合には制動制御の実施が必要であると判定できる。そのため、制動制御の実施が不要であると判定した場合(ステップS40:YES)、制駆動制御部52の協調制御部523は、制動制御の縮退処理を実施し、且つ、エンジン制御による加速度制御処理を実施する(ステップS41)。すなわち、協調制御部523は、制動制御の縮退処理では、制動トルク要求値BTRを「0」に向けて徐々に小さくする。また、協調制御部523は、エンジン制御による加速度制御処理では、前後加速度Gxを前後加速度目標値GxTrに収束させるべく駆動トルク要求値DTRを演算し、この駆動トルク要求値DTRを基にエンジン11を制御する。そして、協調制御部523は、縮退処理によって制動トルクが「0」と等しくなると、ステップS41の処理を終了する。その後、制駆動制御部52は、本処理ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS40において制動制御の実施が必要であると判定した場合(ステップS40:NO)、制駆動制御部52の協調制御部523は、エンジン制御の縮退処理を実施し、且つ、制動制御による加速度制御処理を実施する(ステップS42)。すなわち、協調制御部523は、エンジン制御の縮退処理では、駆動トルク要求値DTRをエンジン11のアイドリング時の駆動トルクに向けて徐々に小さくする。また、協調制御部523は、制動制御による加速度制御処理では、前後加速度Gxを前後加速度目標値GxTrに収束させるべく制動トルク要求値BTRを演算し、この制動トルク要求値BTRを基に制動アクチュエータ26を制御する。そして、協調制御部523は、縮退処理によって駆動トルクがアイドリング時の駆動トルクと等しくなると、ステップS42の処理を終了する。その後、制駆動制御部52は、本処理ルーチンを一旦終了する。
次に、図5を参照し、規定条件が成立している状況下で変速処理を実施することで、車両の前後加速度Gxの振動を収束させる場合の作用を効果とともに説明する。なお、図5(a)における二点鎖線は、エンジン11から出力される駆動トルクの下限に対応する加速度を示している。また、図5(b)における実線は駆動トルク要求値DTRの推移を示しており、ハッチングが施されている領域が、駆動トルクの非線形制御領域である。また、図5(c)における実線は制動トルク要求値BTRの推移を示しており、ハッチングが施されている領域が、制動トルクの非線形制御領域である。
図5(a),(b),(c),(d)に示すように、駆動トルクが非線形制御領域で調整されているため、駆動トルクの制御性が低い。その結果、駆動トルクの急増と急減とが交互に繰り返され、車両の前後加速度Gxを前後加速度目標値GxTrに収束させることができず、前後加速度Gxが振動してしまう。このとき、前後加速度目標値GxTrが振動しているとの判定ではなく、且つ、勾配相当加速度Gθが振動しているとの判定ではないため、第1のタイミングt11で規定条件が成立していると判定される。なお、駆動トルク要求値DTRが負の値である場合、車輪FL,FR,RL,RRに伝達される駆動トルクが負となるため、車両にはエンジンブレーキが付与される。
図5に示す例では、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていないとともに、トランスミッション12の変速段が第3の変速段であるため、第1のタイミングt11で変速処理が実施される。その結果、トランスミッション12の変速段が第3速の変速段から第2の変速段に変更される。これにより、図5(a)に二点鎖線で示すように、エンジン11から出力される駆動トルクの下限に対応する加速度が小さくなるため、図5(b)の一点鎖線で示すように、トランスミッション12を介して駆動輪である前輪FL,FRに伝達することのできる駆動トルクの下限DTLmを低くすることができる。これにより、駆動トルクの非線形制御領域を図中下側に下げることができる。そのため、駆動トルク要求値DTRが非線形制御領域の上限よりも大きくなる。すなわち、駆動トルクを非線形制御領域外の制御領域で制御することが可能となる。その結果、変速処理の実施前と比較して駆動トルクの微調整が容易となり、前後加速度Gxを前後加速度目標値GxTrに収束させることができ、ひいては、前後加速度Gxの振動を抑制することができる。したがって、乗り心地の悪さを車両の乗員に感じさせにくくすることができる。
しかも、本実施形態では、変速処理を実施することで、制駆動協調処理を実施することなく、前後加速度Gxが振動している状態を解消することができる。すなわち、車両のエネルギーのロスの増大を抑えつつ、前後加速度Gxの振動を抑制することができる。
なお、変速処理を一回実施しただけでは、前後加速度Gxの振動を抑制できないこともある。この場合、変速処理を再度実施してトランスミッション12の変速段をさらに1つ下げる。このようにトランスミッション12の変速段が第1の変速段となるまで変速処理を何度も実施している間に、前後加速度Gxの振動を抑制できたときには、制駆動協調処理を実施しなくてもよくなる。
ところで、トランスミッション12の変速段が第1の変速段ではない状況下で規定条件が成立した場合であっても、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されているときには、変速処理を実施することなく、制駆動協調処理が実施される。これは、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていることが原因で前後加速度Gxが振動している可能性があるためである。このような場合、変速処理を実施してトランスミッション12をダウンシフトさせても、前後加速度Gxの振動を抑制することはできない。
そのため、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されている状況下で規定条件が成立した場合には、トランスミッション12をダウンシフトさせることが可能であるにも拘わらず、制駆動協調処理が実施される。すると、この制駆動協調処理の実施によって、エンジン11及び制動アクチュエータ26のうち、応答性の低い装置であるエンジン11に対する指令値である駆動トルク要求値DTRが、規定条件の成立時点の駆動トルクよりも大きい値で保持されるようになる。その結果、駆動トルクは、非線形制御領域外の制御領域で調整されるようになる。
また、制駆動協調処理では、制動アクチュエータ26に対する指令値である制動トルク要求値BTRが、上記フィードバック制御によって演算される。本実施形態では、駆動トルクが規定条件の成立時点よりも大きくなっているため、制動トルクもまた、規定条件の成立時点よりも大きくなる。その結果、規定条件の成立時点では制動トルクが非線形制御領域で調整されていたとしても、制駆動協調処理の実施によって、非線形制御領域外の制御領域で制動トルクを調整することができるようになる。そのため、制動トルクを精度良く制御することができる。
このように制駆動協調処理を実施することで、駆動トルク及び制動トルクの急変の発生を抑制することができる。その結果、車両の前後加速度Gxの振動が抑制される。したがって、前後加速度目標値GxTrや勾配相当加速度Gθが振動していないときにおける車両の前後加速度Gxの振動の発生を抑制することができ、ひいては、乗り心地の悪化を車両の乗員が感じてしまうことを抑制できる。
次に、図6を参照し、トランスミッション12の変速段が第1の変速段に設定されている状況下で規定条件が成立した場合の作用を効果とともに説明する。なお、図6(a)における二点鎖線は、エンジン11から出力される駆動トルクの下限に対応する加速度を示している。また、図6(b)における実線は駆動トルク要求値DTRの推移を示しており、ハッチングが施されている領域が、駆動トルクの非線形制御領域である。また、図6(c)における実線は制動トルク要求値BTRの推移を示しており、ハッチングが施されている領域が、制動トルクの非線形制御領域である。
図6(a),(b),(c),(d)に示すように、駆動トルクが調整される場合と、制動トルクが調整される場合とが交互に繰り返されているため、前後加速度目標値GxTrが振動しているとの判定ではなく、且つ、勾配相当加速度Gθが振動しているとの判定ではないにも拘わらず、車両の前後加速度Gxが振動していると判定できてしまう。そして、第1のタイミングt21で規定条件が成立していると判定される。
図6に示す例では、トランスミッション12の変速段が第1の変速段であるため、変速処理の実施によってトランスミッション12をさらにダウンシフトさせることが不能である。そのため、第1のタイミングt21で制駆動協調処理の実施が開始される。すると、この制駆動協調処理の実施によって、エンジン11及び制動アクチュエータ26のうち、応答性の低い装置であるエンジン11に対する指令値である駆動トルク要求値DTRが、規定条件の成立時点の駆動トルクよりも大きい値で保持されるようになる。その結果、駆動トルクは、非線形制御領域外の制御領域で調整されるようになる。
また、制駆動協調処理では、制動アクチュエータ26に対する指令値である制動トルク要求値BTRが、上記フィードバック制御によって演算される。本実施形態では、駆動トルクが規定条件の成立時点よりも大きくなっているため、制動トルクもまた、規定条件の成立時点よりも大きくなる。その結果、規定条件の成立時点では制動トルクが非線形制御領域で調整されていたとしても、制駆動協調処理の実施によって、非線形制御領域外の制御領域で制動トルクを調整することができるようになる。そのため、制動トルクを精度良く制御することができる。
このように制駆動協調処理を実施することで、制動トルクを調整する場合と駆動トルクを調整する場合とが交互に繰り返されることがなくなるとともに、駆動トルク及び制動トルクの急変の発生を抑制することができる。その結果、車両の前後加速度Gxの振動が抑制される。したがって、前後加速度目標値GxTrや勾配相当加速度Gθが振動していないときにおける車両の前後加速度Gxの振動の発生を抑制することができ、ひいては、乗り心地の悪化を車両の乗員が感じてしまうことを抑制できる。
なお、第2のタイミングt22で前後加速度Gxの振動が抑制され、前後加速度Gxが前後加速度目標値GxTrに収束したと判定されると、制駆動協調処理の実施が終了される。図6に示す例では、制動制御の縮退処理が実施され、制動トルクが徐々に減少される。すると、駆動トルク要求値DTRもまた徐々に減少される。そのため、制駆動協調処理の実施終了後であっても、前後加速度Gxが前後加速度目標値GxTrに収束している状態が維持される。
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記実施形態では、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていない状況下で規定条件が成立したために変速処理を1回実施しても、前後加速度Gxが振動している状態を解消できない場合、トランスミッション12の更なるダウンシフトが可能であれば変速処理を再度実施するようにしている。しかし、これに限らず、変速処理を1回実施しても前後加速度Gxが振動している状態を解消できない場合、トランスミッション12の更なるダウンシフトが可能であっても制駆動協調処理を実施するようにしてもよい。この構成によれば、規定条件が成立している状況下にあってはトランスミッション12の変速段が最も低い状態になるまで制駆動協調処理が実施されない場合と比較し、規定条件が成立している状態が長期に渡って継続してしまうことを抑制できる。
・上記実施形態では、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていない状況下で規定条件が成立したために変速処理を1回実施しても、前後加速度Gxが振動している状態を解消できない場合、トランスミッション12の更なるダウンシフトが可能であれば変速処理を再度実施するようにしている。しかし、これに限らず、変速処理を1回実施しても前後加速度Gxが振動している状態を解消できない場合、トランスミッション12の更なるダウンシフトが可能であっても制駆動協調処理を実施するようにしてもよい。この構成によれば、規定条件が成立している状況下にあってはトランスミッション12の変速段が最も低い状態になるまで制駆動協調処理が実施されない場合と比較し、規定条件が成立している状態が長期に渡って継続してしまうことを抑制できる。
・変速処理では、トランスミッション12の変速段を2段以上下げるようにしてもよい。
・制御装置50を備える車両は、トランスミッションとして、変速比を段階的に変更することが可能な無段階変速機を備えた構成であってもよい。こうした無段階変速機でのダウンシフトとは、変速比を高くすることである。この場合であっても、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていない状況下で規定条件が成立したときには、変速処理によって、無段階変速機の擬似的な変速段を下げることで、前後加速度Gxの振動を抑制することが可能となる。
・制御装置50を備える車両は、トランスミッションとして、変速比を段階的に変更することが可能な無段階変速機を備えた構成であってもよい。こうした無段階変速機でのダウンシフトとは、変速比を高くすることである。この場合であっても、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されていない状況下で規定条件が成立したときには、変速処理によって、無段階変速機の擬似的な変速段を下げることで、前後加速度Gxの振動を抑制することが可能となる。
・駆動トルク発生装置として、動力源として駆動モータを備えた装置を挙げることができる。このような駆動トルク発生装置を備える車両として、ハイブリッド車両や電気自動車が知られている。特に電気自動車にあっては、トランスミッションが駆動モータと駆動輪との間に配置されていない車両もある。このような車両では、規定条件が成立していると判定したときには、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクが付与されているか否かに拘わらず、制駆動協調処理が実施されることとなる。
・制動トルク発生装置は、車輪FL,FR,RL,RRに対して設けられているブレーキ機構を作動させることで、車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクを付与することができるのであれば、ブレーキ液を用いないものであってもよい。例えば、制動トルク発生装置は、車輪FL,FR,RL,RR毎に制動用モータが設けられている電動制動装置であってもよい。
・上記実施形態では、制動トルク発生装置20の応答性がエンジン11の応答性よりも高いため、制駆動協調処理では、駆動トルク要求値DTRを一定値で固定した上で、制動トルク要求値BTRをフィードバック制御によって演算するようにしている。しかし、制動トルク発生装置20の応答性がエンジン11の応答性よりも低い車両にあっては、制駆動協調処理では、制動トルク要求値BTRを、規定条件の成立時点での制動トルクよりも大きい値で固定した上で、駆動トルク要求値DTRをフィードバック制御によって演算するようにしてもよい。
・制駆動協調処理では、駆動トルク発生装置10及び制動トルク発生装置20のうち一方の装置に対するトルク要求値を、規定条件の成立時点の当該トルク要求値にオフセット値Xを加算した和と等しい値で保持し、他方の装置から出力されるトルク要求値をフィードバック制御によって演算している。しかし、これに限らず、一方の装置に対するトルク要求値を、規定条件の成立時点のトルクよりも大きくできるのであれば、別の方法で当該トルク要求値を演算するようにしてもよい。例えば、一方の装置に対するトルク要求値を、規定条件の成立時点の当該トルク要求値に所定のゲイン値(1よりも大きい値であって、例えば1.3)を乗算した積と等しい値で保持するようにしてもよい。
・車両には、車輪FL,FR,RL,RRの車輪速度を検出するための車輪速度センサが設けられており、各車輪速度センサからの検出信号に基づいて演算した各車輪FL,FR,RL,RRの車輪速度のうちの少なくとも1つの車輪速度を基に車両の車体速度を演算するものがある。このような車両に制御装置50を適用する場合、前後加速度Gxとして、当該車輪速度を時間微分した値を適用してもよい。
・車両の走行する路面の勾配又は勾配に相当する値を取得することができない車両に制御装置50を適用してもよい。この場合、前後加速度目標値GxTrが振動していると判定できないことと、前後加速度Gxが振動していると判定できることとの双方が成立しているときに規定条件が成立していると判定することとなる。
・上記実施形態では、制駆動協調処理によって制動トルク発生装置を作動させる場合、全ての車輪FL,FR,RL,RRに制動トルクを付与するようにしている。しかし、制動トルクの付与によって車両を減速させることができるのであれば、各車輪FL,FR,RL,RRのうちの一部の車輪のみ(例えば、前輪FL,FRのみ)に制動トルクを付与するようにしてもよい。
・駆動トルク発生装置10は、後輪RR,RLに駆動トルクを付与することのできる装置であってもよいし、全ての車輪FL,FR,RL,RRに駆動トルクを付与することのできる装置であってもよい。また、駆動トルク発生装置は、エンジンと電動モータとの双方を車両の動力源として有する装置であってもよいし、車両の動力源として電動モータのみを有する装置であってもよい。また、車両は、車輪FL,FR,RL,RR毎に設けられている駆動モータを駆動トルク発生装置として備えるインホイール方式の電動車両であってもよい。
・上記実施形態では、目標加速度設定部100が車両に設けられている例を説明した。しかし、前後加速度目標値GxTrを制御装置50が受信することができるのであれば、目標加速度設定部100は車両に設けられていなくてもよい。例えば、目標加速度設定部100は、車両の乗員が所有している携帯型の端末(タブレット端末やスマートフォンなど)に設けられていてもよいし、車外のサーバに設けられていてもよい。このような場合にあっては、目標加速度設定部100から送信された前後加速度目標値GxTrに関するデータを受信する受信部を車両に設け、同受信部が受信した当該データを制御装置50が受信することで、制御装置50は、前後加速度目標値GxTrを取得し、この前後加速度目標値GxTrを基に前後加速度Gxを制御することができる。
10…駆動トルク発生装置、11…動力源の一例であるエンジン、12…トランスミッション、20…制動トルク発生装置、50…制御装置、51…判定部、521…変速制御部、523…協調制御部、FL,FR,RL,RR…車輪。
Claims (5)
- 車両の車輪に駆動トルクを出力する駆動トルク発生装置と、車両の車輪に制動トルクを出力する制動トルク発生装置と、を備える車両に適用され、
車両の前後加速度の目標値である車両の前後加速度目標値を基に、車両の前後加速度を制御する車両の制御装置であって、
前記前後加速度目標値の振動の振幅が第1の判定振幅以下であること、及び、車両の前後加速度の振動の振幅が第2の判定振幅よりも大きいことを含む規定条件が成立しているか否かを判定する判定部と、
前記規定条件が成立していると判定されていることを条件に、前記駆動トルク発生装置及び前記制動トルク発生装置のうち、一方の装置から出力されるトルクを、前記規定条件の成立時点の当該トルクよりも大きい値で保持し、他方の装置から出力されるトルクを、前記前後加速度目標値と車両の前後加速度とを用いたフィードバック制御によって調整する制駆動協調処理を実施する協調制御部と、を備える
車両の制御装置。 - 前記判定部は、前記前後加速度目標値の振動の振幅が前記第1の判定振幅以下であること、及び、車両の前後加速度の振動の振幅が前記第2の判定振幅よりも大きいこと、及び、車両の走行する路面の勾配と相関する値である勾配相当値の振幅が第3の判定振幅以下であることの全てが成立しているときに、前記規定条件が成立していると判定する
請求項1に記載の車両の制御装置。 - 前記駆動トルク発生装置は、トランスミッションを有するとともに、動力源から出力された駆動トルクを前記トランスミッションを介して前記車輪に伝達するように構成されており、
前記判定部によって前記規定条件が成立していると判定されていることを条件に前記トランスミッションをダウンシフトさせる変速処理を実施する変速制御部を備え、
前記協調制御部は、前記変速制御部によって前記変速処理が実施されても前記規定条件が成立している状態が継続されていることを条件に前記制駆動協調処理を実施する
請求項1又は請求項2に記載の車両の制御装置。 - 前記変速制御部は、前記トランスミッションをダウンシフトさせることが可能な状態で前記規定条件が成立していることを条件に前記変速処理を実施し、
前記協調制御部は、前記変速制御部による前記変速処理の実施によって前記トランスミッションの変速段が最も低い状態になっても前記規定条件が成立している状態が継続されていることを条件に前記制駆動協調処理を実施する
請求項3に記載の車両の制御装置。 - 前記変速制御部は、前記制動トルク発生装置から前記車輪に制動トルクが出力されていない場合、前記判定部によって前記規定条件が成立していると判定されていることを条件に前記変速処理を実施し、
前記協調制御部は、前記制動トルク発生装置から前記車輪に制動トルクが出力されている場合、前記判定部によって前記規定条件が成立していると判定されていることを条件に前記制駆動協調処理を実施する
請求項3又は請求項4に記載の車両の制御装置。
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