JP3461572B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

車両の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、走行路の勾配に応じた最適な
特性になるように変速特性を変更して制御するものとし
て、（１）特公昭５９−８６９８号公報、（２）特開昭
６２−１１３９５６号公報、（３）特開昭６１−２２０
９３８号公報などの先行技術がある。
【０００３】（１）の特公昭５９−８６９８号公報に記
載の技術は、有段変速機の例で、各ギア位置、車速、ス
ロットル開度毎に平坦路での予想加速度を記憶してお
き、実際の加速度を予想加速度と比較することで平坦路
・登坂路を判別し、これに基づいて変速マップを切換え
るものである。（２）の特開昭６２−１１３９５６号公
報に記載の技術は、無段変速機（ＣＶＴ）の例で、車両
発生トルク、加速度等によって勾配を算出し、これに基
づいて変速比を制御するものであり、より具体的には、
勾配に応じて変速マップを切換えるようにしている。
【０００４】（３）の特開昭６１−２２０９３８号公報
に記載の技術は、無段変速機（ＣＶＴ）の例で、要求出
力（スロットル開度）及び勾配に基づいて変速比を制御
するものであり、より具体的には、スロットル開度と勾
配との積に応じて変速比を制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術においては、次のような問題点があっ
た。（１）の特公昭５９−８６９８号公報に記載の技術
では、平坦路・登坂路を判別して、変速マップを切換え
る構成となっているため、勾配に応じて連続的に変化さ
せることができないため、無段変速機に応用した場合、
その無段効果を十分に発揮させることができないのみな
らず、車両の運動方程式を考慮していないため、登坂時
に、上り勾配にかかわらず、平坦路とほぼ同じスロット
ル開度で走行することは不可能であった。
【０００６】また、降坂時に、下り勾配にかかわらず、
常に適度なエンジンブレーキを得ることができず、ブレ
ーキの操作頻度が多くなるものであった。（２）の特開
昭６２−１１３９５６号公報に記載の技術では、勾配を
算出しているものの、やはり変速マップを切換える構成
となっているため、勾配に応じて連続的に変化させるこ
とができず、無段変速機の特徴である無段変速を有効に
生かせないのみならず、車両の運動方程式を考慮してい
ないため、上記と同様の問題点があった。
【０００７】（３）の特開昭６１−２２０９３８号公報
に記載の技術では、スロットル開度と勾配との積に応じ
て変速比を制御しているが、スロットル開度と勾配との
積では、車両の運動方程式との関連性が薄く、車両毎に
適合する必要や、条件毎に確認する必要があると考えら
れ、多大な労力を要する可能性があり、結局のところ、
登坂時に平坦路とほぼ同じスロットル開度で走行した
り、降坂時に常に適度なエンジンブレーキを得ることが
できないという問題点があった。
【０００８】本発明は、このような実情に鑑み、登坂時
に上り勾配にかかわらず平坦路とほぼ同じスロットル開
度で走行することができ、降坂時には下り勾配が大きく
なっても常に適度なエンジンブレーキを得ることがで
き、登坂や降坂でも運転性を大きく損なうことのない車
両の制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
１に示すように、車両の勾配抵抗に関連する第１の値を
算出する手段ａと、車両の運転状態から車両が発生する
べき加速度又は駆動力に関連する第２の値を算出する手
段ｂと、車両の速度に関連する第３の値を算出する手段
ｃと、少なくともこれら第１、第２、第３の値を用い
て、車両の目標馬力を算出する手段ｄと、この目標馬力
を得るように車両の馬力を制御する手段ｅとを設けて、
車両の制御装置を構成する。
【００１０】そして特に、前記第２の値を算出する手段
ｂは、勾配抵抗が０のときに車両が出し得る最大加速度
を算出する手段ｂ１と、前記最大加速度と車両の質量と
から加速抵抗を算出する手段ｂ３と、車両の転がり抵抗
及び空気抵抗を算出する手段ｂ４と、前記加速抵抗と前
記転がり抵抗及び空気抵抗とを加算して最大駆動力を算
出する手段ｂ５と、車両のアクセル開度に関連するパラ
メータから補正係数を算出する手段ｂ２とを有し、前記
最大駆動力に前記補正係数を乗じて前記第２の値を算出
するものとする。
【００１１】ここで、前記馬力を制御する手段ｅは、目
標馬力を得るように、エンジンの吸入空気量、空燃比な
どを制御することも可能であるが、目標馬力を得るよう
に変速機（特に無段変速機）の変速比を制御する手段で
あるとよい。
【００１２】また、前記最大加速度を算出する手段ｂ１
は、前記第３の値に基づいて最大加速度を算出するもの
であるとよい。また、前記第２の値を算出する手段ｂ
は、前記第１の値の正負を判別する手段（図示せず）を
有し、前記第１の値が負のときは、前記第３の値に基づ
いて前記第２の値を算出するものであるとよい。
【００１３】
【作用】車両の運動方程式を馬力ベースで記述すると以
下のようになる。 Ｐ＝（ｍ・Ａ＋ＲＬ＋ｍ・ｇ・ sinθ）・ＶＳＰ ・・・勾配あり Ｐ＝（ｍ・Ａ＋ＲＬ）・ＶＳＰ ・・・勾配なし（θ＝０） ここで、Ｐは馬力、ｍは車両の質量、Ａは加速度、ＲＬ
は転がり抵抗及び空気抵抗、ｇは重力加速度、θは勾
配、ＶＳＰは車速である。
【００１４】従って、勾配があっても、勾配なしと同様
の加速を得るためには、平坦路に対し、ｍ・ｇ・ sinθ
・ＶＳＰの分、余計に馬力を得られればよい。このた
め、本発明では、車両の勾配抵抗に関連する第１の値
（Ｒθ＝ｍ・ｇ・sinθ相当値）を算出し、車両の運転
状態から車両が発生するべき加速度又は駆動力に関連す
る第２の値（加速度としてはＡ相当値、駆動力としては
Ｆ＝ｍ・Ａ＋ＲＬ相当値）を算出し、車両の速度に関連
する第３の値（ＶＳＰ相当値）を算出し、少なくともこ
れら第１、第２、第３の値を用いて、車両の目標馬力を
算出し、この目標馬力を得るように車両の馬力、より具
体的には変速機（特に無段変速機）の変速比を制御する
のである。
【００１５】従って、第１の値を勾配抵抗Ｒθ＝ｍ・ｇ
・ sinθ、第２の値を要求加速度Ａ tgt 、第３の値を車
速ＶＳＰとすれば、 目標馬力Ｐtgt ＝（ｍ・Ａtgt ＋ＲＬ＋Ｒθ）・ＶＳＰ を求め、この目標馬力Ｐtgt を得るように制御する。ま
た、第１の値を勾配抵抗Ｒθ＝ｍ・ｇ・ sinθ、第２の
値を要求駆動力Ｆtg t 、第３の値を車速ＶＳＰとすれ
ば、 目標馬力Ｐtgt ＝（Ｆtgt ＋Ｒθ）・ＶＳＰ を求め、この目標馬力Ｐtgt を得るように制御する。
【００１６】
【００１７】平坦路での車両が発生するべき加速度又は
駆動力に関連する第２の値（特に要求駆動力Ｆtgt ）を
算出する際は、先ず、勾配抵抗が０のときに車両が出し
得る最大加速度（アクセル全開すなわちスロットル全開
での加速度）Ａmax を算出する。この最大加速度Ａmax
は前記第３の値である車速ＶＳＰから求めることができ
る。そして、前記最大加速度Ａmax と車両の質量ｍとか
ら加速抵抗（ｍ・Ａmax ）を算出する一方、車両の転が
り抵抗及び空気抵抗ＲＬを算出し、これらを加算して、
最大駆動力Ｆmax ＝ｍ・Ａmax ＋ＲＬを算出する。そし
て、車両のアクセル開度に関連するパラメータ（例えば
スロットル開度）から補正係数ＨＯＳを算出し、前記最
大駆動力Ｆmax に補正係数ＨＯＳを乗じて、前記第２の
値（要求駆動力Ｆtgt ＝Ｆmax ・ＨＯＳ）を算出する。
【００１８】但し、降坂路では、前記第３の値である車
速ＶＳＰに基づいて前記第２の値である要求加速度をほ
ぼ０に近い値で算出することにより、下り勾配が大きく
なっても常に適度なエンジンブレーキを得ることができ
る。
【００１９】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は本
発明の一実施例のシステム図である。無段変速機（ＣＶ
Ｔ）１は、エンジン側のプライマリプーリ２と、駆動軸
（デフ）側のセカンダリプーリ３と、これらの間に巻掛
けられたベルト４とを備え、プライマリプーリ側アクチ
ュエータ２ａへの変速圧、及びセカンダリプーリ側アク
チュエータ３ａへのライン圧の調整により、プーリ比を
変化させて、変速比を無段階に変化させることができる
ものである。但し、トロイダル式等の他のＣＶＴでもよ
い。
【００２０】変速圧及びライン圧は、オイルポンプ５に
つながる油圧回路６の油圧をリリーフ機能を有する電磁
弁７，８により制御して調圧しており、電磁弁７，８は
コントローラ９により制御される。従って、コントロー
ラ９により、電磁弁７，８を制御して、変速圧及びライ
ン圧を制御することにより、変速比を制御することがで
きる。
【００２１】変速比の制御のため、コントローラ９に
は、車速ＶＳＰを検出する車速センサ10、スロットル開
度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ11、エンジン回転
数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ12から、それぞれ
検出信号が入力されている。尚、車速センサ10は第３の
値を算出する手段として用いられる。スロットルセンサ
11はスロットル弁の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイ
ッチを有しており、このアイドルスイッチからの信号も
コントローラ９に入力されている。
【００２２】コントローラ９は、これらの信号に基づい
て、内蔵のマイクロコンピュータにより図３及び図４の
フローチャートに従って目標変速比ｉtgt を設定し、こ
の目標変速比ｉtgt を得るように電磁弁７，８を制御し
て変速制御を行う。図３は勾配抵抗算出ルーチンのフロ
ーチャートである。尚、本ルーチンが第１の値を算出す
る手段に相当する。
【００２３】先ず、勾配抵抗の算出原理について説明す
る。車両の運動方程式より、次式が得られる。 ｍ・Ａ＋ＲＬ＋ｍ・ｇ・ sinθ＝Ｔｏ／ｒ ここで、Ｔｏは出力トルク、ｒはタイヤ半径である。勾
配抵抗をＲθとすると、Ｒθ＝ｍ・ｇ・ sinθであるか
ら、次式が得られる。
【００２４】Ｒθ＝Ｔｏ／ｒ−ｍ・Ａ−ＲＬ よって、タイヤ半径ｒと車両の質量ｍとを定数とすれ
ば、加速度Ａ、転がり抵抗及び空気抵抗ＲＬ、出力トル
クＴｏを求めることで、勾配抵抗Ｒθ＝ｍ・ｇ・sinθ
を求めることができる。ステップ１（図にはＳ１と記し
てある。以下同様）では、車速ＶＳＰを読込み、前回値
ＶＳＰold との差として、加速度Ａ＝ＶＳＰ−ＶＳＰ
old を算出する。
【００２５】ステップ２では、車速ＶＳＰから、マップ
を参照して、転がり抵抗及び空気抵抗ＲＬを求める。ス
テップ３では、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度Ｔ
ＶＯとから、マップを参照して、エンジントルクＴｅを
求める。ステップ４では、エンジントルクＴｅと、現在
の変速比（出力側回転数／入力側回転数）ｉと、デファ
レンシャルギアでの変速比（ギヤ比の逆数）ｉｆとか
ら、次式に従って、出力トルクＴｏを算出する。
【００２６】Ｔｏ＝Ｔｅ・（１／ｉ）・（１／ｉｆ） ステップ５では、出力トルクＴｏと、加速度Ａと、転が
り抵抗及び空気抵抗ＲＬとから、次式に従って、勾配抵
抗Ｒθ（＝ｍ・ｇ・ sinθ）を算出する。尚、ｒはタイ
ヤ半径、ｍは車両の質量である。 Ｒθ＝Ｔｏ／ｒ−ｍ・Ａ−ＲＬ 図４は変速比設定ルーチンである。
【００２７】ステップ11では、勾配抵抗Ｒθの正負及び
０を判定し、Ｒθ＝０（すなわち平坦路）の場合は、ス
テップ13へ進む。また、Ｒθ＞０（登坂路）の場合は、
ステップ14へ進み、Ｒθ＜０（降坂路）の場合は、ステ
ップ12を経てステップ19へ進む。 〔平坦路；勾配抵抗Ｒθ＝０の場合〕ステップ12では、
車速ＶＳＰとスロットル開度ＴＶＯとから、マップを参
照して、目標変速比ｉtgt を設定し、これに制御する。
【００２８】〔登坂時；勾配抵抗Ｒθ＞０の場合〕ステ
ップ14では、車速ＶＳＰから、マップを参照して、スロ
ットル全開での最大加速度Ａmax を求める。ステップ15
では、最大加速度Ａmax と、転がり抵抗及び空気抵抗Ｒ
Ｌとに基づいて、次式により、最大駆動力Ｆmax を算出
する。すなわち、最大加速度Ａmaxと車両の質量ｍとに
基づいて加速抵抗ｍ・Ａmax を算出し、これに転がり抵
抗及び空気抵抗ＲＬを加算して、最大駆動力Ｆmax を算
出する。
【００２９】Ｆmax ＝ｍ・Ａmax ＋ＲＬ ステップ16では、スロットル開度ＴＶＯから、マップを
参照して、補正係数ＨＯＳを求める。この補正係数ＨＯ
Ｓはスロットル全開での最大駆動力Ｆmax から現在のス
ロットル開度での要求駆動力Ｆtgt を得るためのもので
あり、スロットル全開を１として、全閉側に行くほど、
０に近くなるように設定される。
【００３０】ステップ17では、スロットル全開での最大
駆動力Ｆmax に現在のスロットル開度に対応させた補正
係数ＨＯＳを乗じて、次式のごとく、要求駆動力Ｆtgt
を求める。 Ｆtgt ＝Ｆmax ・ＨＯＳ 従って、ステップ14〜ステップ17の部分が第２の値を算
出する手段に相当し、特に、ステップ14の部分は最大加
速度算出手段に相当し、ステップ15の部分は加速抵抗算
出手段を含む最大駆動力算出手段に相当し、ステップ16
の部分は補正係数算出手段に相当する。また、転がり抵
抗及び空気抵抗算出手段としては、図３のステップ２の
部分を用いている。
【００３１】また、図５には要求駆動力Ｆtgt 算出の様
子をブロック図により示している。要求駆動力Ｆtgt の
算出後は、ステップ18へ進む。ステップ18では、要求駆
動力Ｆtgt と、勾配抵抗Ｒθと、車速ＶＳＰとから、次
式により、目標馬力Ｐtgt を算出する。この部分が目標
馬力算出手段に相当する。
【００３２】Ｐtgt ＝（Ｆtgt ＋Ｒθ）・ＶＳＰ 目標馬力Ｐtgt の算出後は、ステップ21へ進む。ステッ
プ21では、目標馬力Ｐtgt を下記の（１），（２）式に
よりフィルタリング処理する。尚、Ｐtgt ’はフィルタ
リング後の目標馬力を示している。
【００３３】
【数１】
【００３４】ＣＶＴでは、変速比が連続して可変になる
ため、勾配の微小、あるいは短時間の変化でも変速が行
われるため、勾配あるいは目標馬力に対するレスポンス
を抑制しないと、常に変速してしまうから、本実施例で
は、目標馬力Ｐtgt をローパスフィルタによりフィルタ
リング処理している。尚、このような式による他、加重
平均を算出してもよい。
【００３５】ステップ22では、フィルタリング処理され
た目標馬力Ｐtgt （詳しくはＰtgt’）と、スロットル
開度ＴＶＯとから、マップを参照して、目標エンジン回
転数Ｎｅtgt を求める。ステップ23では、目標エンジン
回転数Ｎｅtgt と出力回転数Ｎｏ（車速ＶＳＰ）とか
ら、次式に従って、目標変速比ｉtgt を算出する。
【００３６】ｉtgt ＝Ｎｏ／Ｎｅtgt ステップ24では、目標変速比ｉtgt をリミッター処理し
て、上限値（ＯＤ側の値）を規制する。このときの上限
値は、勾配抵抗Ｒθと車速ＶＳＰとに応じて設定し、勾
配抵抗が大きくなる程、また車速ＶＳＰが大きくなる
程、目標変速比ｉtgt の上限値を規制する。
【００３７】ここで、ステップ21〜ステップ24の部分が
馬力制御手段としての変速比制御手段に相当する。 〔降坂時；勾配抵抗Ｒθ＜０の場合〕ステップ12では、
アイドルスイッチがＯＮ（スロットル全閉）か否かを判
定し、アイドルスイッチがＯＦＦの場合は、降坂中であ
りながらも、加速意志があるので、ステップ13へ進み、
平坦路と同様に制御する。
【００３８】アイドルスイッチがＯＮの場合はステップ
19へ進む。ステップ19では、車速ＶＳＰから、マップを
参照して、要求加速度Ａtgt を設定する。ここでは、車
速ＶＳＰに応じて要求加速度Ａtgt をほぼ０に近い値で
設定する。ステップ20では、要求加速度Ａtgt から、次
式に従って、目標馬力Ｐtgt を算出する。
【００３９】 Ｐtgt ＝（ｍ・Ａtgt ＋ＲＬ＋Ｒθ）・ＶＳＰ この後は、登坂時と同様に、ステップ21〜24を実行す
る。以上の制御により、登坂時に上り勾配にかかわらず
平坦路とほぼ同じスロットル開度で走行することがで
き、降坂時には下り勾配が大きくなっても常に適度なエ
ンジンブレーキを得ることができ、登坂や降坂でも運転
性を大きく損なうことがない。
【００４０】尚、本実施例では、目標馬力を得るように
無段変速機の変速比を制御しているが、有段変速機に用
いてもよい。また、エンジンの吸入空気量や空燃比を制
御して、馬力を制御することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、登
坂時に、上り勾配にかかわらず、平坦路とほぼ同じスロ
ットル開度で走行することができ、降坂時には、下り勾
配にかかわらず、適度なエンジンブレーキを得ることが
でき、運転性を大幅に向上させることができるという効
果が得られる。
【００４２】そして特に、平坦路での車両が発生するべ
き加速度又は駆動力に関連する第２の値（特に要求駆動
力）を算出する際に、勾配抵抗が０のときに車両が出し
得る最大加速度に基づく最大駆動力と、車両のアクセル
開度に関連するパラメータに基づく補正係数とから、算
出することで、要求駆動力を簡単かつ正確に算出するこ
とができる。
【００４３】また、目標馬力を得るように、エンジンの
吸入空気量、エンジンの空燃比などを制御することも可
能であるが、目標馬力を得るように変速機（特に無段変
速機）の変速比を制御することにより、適合が容易とな
る。
【００４４】また、最大加速度を第３の値である車速に
基づいて算出することにより、簡単かつ正確に算出する
ことができる。また、降坂路では、第３の値である車速
に基づいて第２の値である要求加速度を算出することに
より、下り勾配が大きくなっても常に適度なエンジンブ
レーキを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の一実施例を示すシステム図
【図３】 勾配抵抗算出ルーチンのフローチャート
【図４】 変速比設定ルーチンのフローチャート
【図５】 要求駆動力算出のブロック図
【符号の説明】
１ 無段変速機 ２ プライマリプーリ ３ セカンダリプーリ 10 車速センサ 11 スロットルセンサ 12 エンジン回転センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 59:66 Ｆ１６Ｈ 59:66 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両の勾配抵抗に関連する第１の値を算出
    する手段と、 車両の運転状態から車両が発生するべき加速度又は駆動
    力に関連する第２の値を算出する手段と、 車両の速度に関連する第３の値を算出する手段と、 少なくともこれら第１、第２、第３の値を用いて、車両
    の目標馬力を算出する手段と、 この目標馬力を得るように車両の馬力を制御する手段
    と、を含んで構成され、 前記第２の値を算出する手段は、 勾配抵抗が０のときに車両が出し得る最大加速度を算出
    する手段と、 前記最大加速度と車両の質量とから加速抵抗を算出する
    手段と、 車両の転がり抵抗及び空気抵抗を算出する手段と、 前記加速抵抗と前記転がり抵抗及び空気抵抗とを加算し
    て最大駆動力を算出する手段と、 車両のアクセル開度に関連するパラメータから補正係数
    を算出する手段とを有し、 前記最大駆動力に前記補正係数を乗じて前記第２の値を
    算出するものであることを特徴とする車両の制御装置。
  2. 【請求項２】前記馬力を制御する手段は、目標馬力を得
    るように変速機の変速比を制御する手段であることを特
    徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記最大加速度を算出する手段は、前記第
    ３の値に基づいて最大加速度を算出するものであること
    を特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記第２の値を算出する手段は、前記第１
    の値の正負を判別する手段を有し、前記第１の値が負の
    ときは、前記第３の値に基づいて前記第２の値を算出す
    るものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のい
    ずれか１つに記載の車両の制御装置。
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