JP3820643B2 - 車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、電動発電機又はそれらを組合わせたものを駆動源をとする車両用駆動装置の制御装置に関し、特に、ドライブ・バイ・ワイヤ方式でアクセル操作を行う車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操作系において、ドライブ・バイ・ワイヤ・システムと呼ばれるものがある。これは、アクセルペダルの踏み込み量をアクセルセンサで検出し、それを一旦制御装置（ＥＣＵ）に読み込み、読み込んだアクセルペダルの踏み込み量に応じて、駆動源を内燃機関（以下、エンジンという）とする場合には、そのスロットル開度を決定し（電子スロットル式と呼ばれる）、駆動源を電動発電機（以下、モータジェネレータという）とする場合には、その出力トルクを決定する形式のものである。これらドライブ・バイ・ワイヤ・システムを採るエンジン駆動車、電気自動車、ハイブリッド車では、アクセルセンサ自体あるいはそのワイヤハーネス等の信号系の接触不良、断線、短絡等で故障（以下、これらを全て含めてアクセルセンサ故障という）が生じた場合には、アクセルセンサの出力値が異常値又は０となり、駆動源となるエンジンのスロットル開度や、モータジェネレータの出力トルクを制御することができなくなるため、それを制御装置で判断して、スロットルオフとし、あるいは出力トルクを０にして、車両を速やかに停止させる対策が講じられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように車両を走行させない状態にしてしまう対策は、一次的なフェールセーフには有効であるが、車両の走行機能は、アクセル操作系の故障に拘わらず確保されていること、また、車両を停止させた後に、運転者は少なくとも現場での修理サービス依頼、修理工場や自宅等の然るべき場所へのレッカー移動、けん引等の面倒なその後の処置を必要とすることを考えると、必ずしも適切な対策とは言い難い。こうした問題点は、いわゆるリンプホーム機能を持たせることで解決できると考えられる。ここにいうリンプホーム機能とは、必要最小限の走行機能を確保し、所期の場所まで車両を走行可能とさせることをいう。
【０００４】
そこで、本発明は、アクセルセンサ故障時にも、車両の最低限のドライバビリティを確保して、然るべき場所まで車両の臨時の移動を可能とすべく、通常車両に装備されているブレーキセンサに着目し、それによる制御装置への入力機能を利用して、ブレーキ操作で駆動源の制御を行うようにすることで、リンプホーム機能を達成する車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置を提供することを第１の目的とする。
【０００５】
ところで、車両が一般道で支障無く走行するには、ある程度の速度まで円滑に加速することができ、かつ、容易に速度制御が可能でなければならない。また、ある程度の登坂能力を持たせることで、一般道での上り坂又は施設等の出入口にあるスロープ等を上れるようにしなけらばならない。こうした面からリンプホーム機能を考えると、オートマチック車のクリープ程度の走行力を得ただけでは、平坦地での低速の移動しかできず、登坂、段差乗り越え等を行うことが難しいため、目的地へ辿り着くことは困難である。そこで、本発明は、上記のリンプホーム機能を、特に登坂路を含めて、達成可能とすることを第２の目的とする。
【０００６】
一方、上記のようなリンプホーム機能による移動中に、車両が下り坂走行に入ると、惰性で車速が上がり過ぎることが考えられる。こうした場合、ブレーキ制動で減速及び停止は可能であるが、駆動源が駆動トルク出力状態で制動すると、ブレーキの負担を増加させることになる。そこで、本発明は、上記のリンプホーム機能を、下り坂をも含めて、ブレーキの負担を増加させることなく達成可能とすることを第３の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、駆動源と、該駆動源の駆動手段と、駆動源を駆動手段を介して制御する制御装置と、該制御装置にアクセル操作情報を入力するアクセルセンサと、ブレーキペダル操作を検出するブレーキセンサとを備える車両用駆動装置において、前記制御装置は、アクセルセンサの情報からアクセル操作系の故障を判断するフェール判断手段と、ブレーキセンサの検出するブレーキペダル操作を入力として駆動手段を制御し、駆動源の出力トルクを変更させるトルク制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記第２の目的を達成するため、車両の実車速を検出する車速センサを有し、前記制御装置は、車両走行のための目標車速を設定する目標車速設定手段を有し、前記トルク制御手段は、ブレーキオフを条件として、実車速が前記目標車速設定手段により設定される目標車速に追従して増加するように駆動手段を制御して駆動源の出力トルクを変更する構成とされる。
【０００９】
更に、上記第３の目的を達成するため、前記制御装置は、車両走行時の最大限度車速を設定する最大限度車速設定手段を有し、前記トルク制御手段は、ブレーキオンを条件として、実車速が前記最大限度車速設定手段により設定された最大限度車速よりも大きいときには、実車速と最大限度車速との差に応じて駆動手段を制御して駆動源の出力トルクを負の値にし、実車速が最大限度車速よりも小さいときには、前記目標車速設定手段により設定される目標車速を０として駆動手段を制御し、駆動源の出力トルクを０にする構成が採られる。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、ブレーキ操作を入力とし、駆動手段を制御して駆動源の出力トルクを変更するので、アクセルセンサ故障時でも、所期の場所まで車両を支障無く走行させることができる。
【００１１】
また、請求項２記載の構成では、ブレーキオフで、制御装置が逐次自動設定する目標車速に応じて駆動源の出力トルクが制御されるので、車両を目標車速に追従させて走行させることで、アクセルワーク無しの円滑な加速と、登り坂や進入すべき施設の出入口にあるスロープ等を支障無く越える登坂力を得て、所期の場所まで支障無く移動させることができる。
【００１２】
更に、請求項３記載の構成では、ブレーキオン時には、実車速と最大限度車速とを比較することで、降坂路等で実車速が最大限度車速よりも大きくなったときには、負のトルクを出力させて、エンジンブレーキ効果を得ることができ、ブレーキの負担を軽減できる。また、実車速が最大限度車速よりも小さいときには、ブレーキオンで目標車速が０に設定されるため、駆動源の出力トルクが０となり、ブレーキ操作に応じて、最大で停止に至るまでの速やかな減速が可能となり、しかも、ブレーキオフ操作で目標車速の設定が再開されるため、前記のように駆動源の出力トルク制御による再加速が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明が適用される一般的な車両用駆動装置のシステム構成をブロックで示す。図に示すように、この装置は、駆動源１と、その出力トルクを制御する駆動手段２と、駆動源１と差動装置９０を介してホイール９１に連結する動力伝達装置８と、駆動手段２と動力伝達装置８とを制御する制御装置（ＥＣＵ）３と、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサ４と、ブレーキペダルの踏込み量を検出するブレーキセンサ５と、動力伝達装置８の出力軸等の回転から車速を検出する車速センサ６と、動力伝達装置８を操作するシフトレバーの位置をシフトリンク等の変位から検出するシフトポジションセンサ７を備えている。
【００１４】
図２は上記システム構成を駆動源をエンジン及びモータジェネレータとして具体化した第１実施形態に係るハイブリッド方式の車両用駆動装置の全体構成を概念的にブロックで示し、パワートレインをスケルトンで示す。この駆動装置は、駆動源１をエンジン（Ｅ／Ｇ）１Ａ及び永久磁石式同期モータ形式のモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂとし、駆動手段２をインバータ２Ｂとし、動力伝達装置８をパワースプリット装置を備える自動変速機８０とし、制御装置３をトランスミッション及びモータジェネレータ制御コンピュータ（Ｔ／Ｍ＆Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）３Ｃとして構成されている。なお、図において、上記各種センサは表記が省略されている。
【００１５】
図に示すように、自動変速機８０は、クラッチＣ０〜Ｃ２、ブレーキＢ０〜Ｂ３の係合又は解放により複数の変速段を達成する自動変速機とされている。自動変速機８０は、２つのプラネタリギヤユニットＵ１，Ｕ２を変速要素とする前進３段、後進１段の変速機構に、オーバドライブ機構を構成するプラネタリギヤユニットＵ０を組み合わせた４速構成の自動変速機とされ、入力軸８１に連結したプラネタリギヤユニットＵ０のキャリアＣ0 とサンギヤＳ0 は、並列するクラッチＣ０とワンウェイクラッチＦ０を介して連結され、サンギヤＳ0 はブレーキＢ０で係止可能とされている。プラネタリギヤユニットＵ０の出力要素を構成するリングギヤＲ0 は、並列するクラッチＣ１，Ｃ２を介してプラネタリギヤユニットＵ１のリングギヤＲ1 とサンギヤＳ1 に連結されている。プラネタリギヤユニットＵ２のサンギヤＳ2 とリングギヤＲ2 は、それぞれプラネタリギヤユニットＵ１のサンギヤＳ1 とキャリアＣ1 に連結され、リングギヤＲ2 が自動変速機８０の出力要素として出力軸８２に連結されている。そして上記両サンギヤＳ1 ，Ｓ2 は、ブレーキＢ１と、直列するワンウェイクラッチＦ１及びブレーキＢ２により係止可能とされ、プラネタリギヤユニットＵ２のキャリアＣ2 は並列するワンウェイクラッチＦ２とブレーキＢ３により係止可能とされている。
【００１６】
上記構成からなる自動変速機８０と、エンジン１Ａと、モータジェネレータ１Ｂは、パワースプリット装置を介して相互に連結されている。パワースプリット装置は、エンジン１ＡにフォワードクラッチＣＦを介して連結されるとともに、モータジェネレータ１Ｂと変速機８０とに連結されたプラネタリギヤユニットＵＳを備える。プラネタリギヤユニットＵＳは、リングギヤＲS 、サンギヤＳS 及び両ギヤＲS ，ＳS に噛み合うピニオンギヤＰS のキャリアＣS を回転要素とする最も単純なギヤ構成とされ、リングギヤＲS がフォワードクラッチＣＦを介してエンジン１Ａの出力軸１０に、サンギヤＳS がモータジェネレータ１Ｂのロータ１１に、そして、キャリアＣS が自動変速機８０の入力軸８１にそれぞれ連結されている。更に、リングギヤＲS とサンギヤＳS を相互に連結及び切離しさせる直結クラッチＣＤが設けられ、プラネタリギヤユニットＵＳを直結又は遊星回転可能としている。
【００１７】
こうした構成からなる駆動装置を制御する制御装置は、モータジェネレータ１Ｂをインバータ２Ｂを介して、更に、自動変速機８０の各クラッチ及びブレーキを図示しない油圧制御装置を介して制御する電子制御装置（Ｔ／Ｍ＆Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）３Ｃを主体とし、モータジェネレータ１Ｂにより回収されるエネルギを電力として蓄えるとともに、モータジェネレータ１Ｂを駆動するための電力を供給するバッテリ２０と、モータジェネレータ１Ｂの制御手段を構成する上記インバータ２Ｂと、自動変速機８０の制御手段を構成する上記油圧制御装置と、エンジン１Ａの制御手段を構成し、電子制御装置３Ｃと情報を交換するエンジン制御コンピュータ（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）３Ａから構成されている。
【００１８】
上記の構成からなる車両用駆動装置のエンジン１Ａ、モータジェネレータ１Ｂ及びパワースプリット装置は、基本的には図３の作動図表に示すように５つの異なるモードで作動する。すなわち、モータモードによる走行時は、フォワードクラッチＣＦは解放（×）、直結クラッチＣＤは係合（○）とされ、エンジン（Ｅ／Ｇ）１Ａはアイドリング（ｉｄｌｅ）回転、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂは電動（Ｍ）制御される。このとき、モータジェネレータ１Ｂの出力トルクが直結状態のプラネタリギヤユニットＵＳを経て変速機８０に伝達される。
【００１９】
スプリットモードでの走行時は、フォワードクラッチＣＦは係合（○）、直結クラッチＣＤは解放（×）とされ、エンジン１Ａは所定回転に維持され、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂは車速の上昇に合わせて発電（Ｇ）から電動（Ｍ）制御に移行させられる。このとき、エンジン出力トルクは、フォワードクラッチＣＦを経てプラネタリギヤユニットＵＳのリングギヤＲS に入力され、モータジェネレータ１ＢによるサンギヤＳS の反力トルク支持に応じた出力トルクがキャリアＣS から変速機８０に出力される。
【００２０】
また、パラレルハイブリッド（ＰＨ）モードでの走行時は、フォワードクラッチＣＦ、直結クラッチＣＤとも係合（○）とされ、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂは、発電（Ｇ）又は電動（Ｍ）制御される。このとき、エンジン出力トルクは、フォワードクラッチＣＦ及び直結とされたプラネタリギヤユニットＵＳを経て変速機８０に、また、モータジェネレータ１Ｂの出力トルクは、直結状態のプラネタリギヤユニットＵＳを経て変速機８０に出力される。
【００２１】
また、エンジン（Ｅ／Ｇ）モードでの走行時は、フォワードクラッチＣＦ、直結クラッチＣＤとも係合（○）とされる。このとき、エンジン１Ａの出力トルクは、フォワードクラッチＣＦ及びプラネタリギヤユニットＵＳを経て変速機８０に出力される。
【００２２】
そして、回生モードでの走行時は、フォワードクラッチＣＦは解放（×）、直結クラッチＣＤは係合（○）とされ、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂは発電（Ｇ）制御される。このとき、ホイール９１側から変速機８０を経て直結状態のプラネタリギヤユニットＵＳに伝達される逆駆動トルクは、発電（Ｇ）制御状態のモータジェネレータ１Ｂのトルク制御に応じて車両の制動力に利用される。
【００２３】
また、車両用駆動装置の自動変速機は、図４の係合図表に示すように、選択された各レンジ位置、すなわち“Ｐ”、“Ｎ”、“Ｒ”、“Ｄ”に応じた各係合要素、すなわちクラッチＣ０〜Ｃ２、ブレーキＢ０〜Ｂ３、ワンウェイクラッチＦ０〜Ｆ２の係合又は解放により作動する。図において○印は、各クラッチ及びブレーキについては係合、ワンウェイクラッチについてはロックを示し、×印は、各クラッチ及びブレーキについては解放、ワンウェイクラッチについては空転を示す。なお、図には“２”レンジについて別けて表示していないが、このレンジでは、２速及び１速が達成され、括弧付の○印で示す係合が追加され、エンジンブレーキ作動が得られる状態となる。
【００２４】
上記の装置において、本発明の主題とするアクセルフェールセーフ装置は、上記各種のセンサ４〜７を制御のための入力手段とし、制御装置（ＥＣＵ）３としての電子制御装置３Ｃ内に組み込まれた後記する制御ルーチンを実行するプログラムを制御手段とし、駆動手段２としてのインバータ２Ｂを出力手段として構成されている。したがって、本発明にいうフェール判断手段、トルク制御手段、目標車速設定手段、最大限度車速設定手段は、いずれもプログラムとして構成されている。
【００２５】
図５は上記プログラムにより実行される制御をフローチャートで示すもので、この制御ルーチンは、第１段階のアクセルセンサ故障判断のステップＳ１で分岐し、通常走行を実現するステップＳ１６を通るループと、第２段階のリンプホームモードフラグ判断のステップＳ２で分岐し、当初の故障検出時に、それを運転者に知らせる警告発信のステップＳ３を通るループと、第３段階のリンプホームモード下で、シフト位置に応じて実質的に制御から除外するステップＳ９を通るループと、ブレーキ操作に応じて実際の制御を実行するステップＳ１１を通るループとから構成されている。以下、これら各ループについて、車両の運転状態に沿い、場合分けして説明する。
【００２６】
〔正常時〕
アクセルセンサ故障が生じていない正常時には、フェール判断手段を構成するステップＳ１のアクセルセンサ故障判断が不成立（Ｎ）となるので、ステップＳ１６の通常走行制御サブルーチンを実行するループを繰り返す。この通常走行制御については、図３に示す各モードの制御が行われるが、その詳細については本発明の主題とは直接関係がないので、具体的な説明は省略する。なお、アクセルセンサ故障は、例えば、アクセルペダルの踏込み量に応じた信号を出力する２つの可変抵抗器からなるセンサを連動動作するようにしておき、それらのセンサからの２系統の信号の比較による異常値から判断する。
【００２７】
〔故障検出時〕
アクセルセンサ故障が生じると、ステップＳ１のアクセルセンサ故障判断が成立（Ｙ）となるので、次のステップＳ２でリンプホームモードの実行フラグが１になっているか否かをみる。このリンプホームモード判断は、故障発生当初は、フラグＦは非設定（Ｎ）なので、ステップＳ３の警告発信に移行し、アクセルセンサ故障を運転者に知らせるために、例えばディスプレイに表示することで警告を発信する。そして、次のステップＳ４で駆動手段２に出力する指令値としての出力トルクＴを０に設定して車両の一時停止を促し、ステップＳ５で車速が実質上０になるまで監視しながら、ステップＳ７で駆動手段２へのトルク出力（この場合、トルク指令値Ｔ＝０）を継続する。上記ループの繰り返しで、ステップＳ５の車速０判断が成立（Ｙ）するのを待つ。つまり、アクセルセンサ故障発生当初は、必ず車両を一旦停止させてから、リンプホームモードへ移行するようにしている。したがって、車両が停止するまでの間は、駆動源１すなわちこの形態においてモータジェネレータ１ＢのトルクＴを０にして車両を惰行させることになる。やがて、ステップＳ５の車速Ｖ＝０の判断が成立（Ｙ）すると、ステップＳ６でリンプホームモードフラグＦを１に設定し、このループを終了する。
【００２８】
〔リンプホームモード移行時〕
こうして車両の停止が確認されると、次のループからステップＳ２のフラグ判定Ｆ＝１が成立（Ｙ）となるので、次のステップＳ８のシフトポジション判断に移る。この際、車両が駐車中であれば、シフトポジションが“Ｐ”又は“Ｎ”レンジのとなるので、ステップＳ９でリンプホーム制御開始時の車速ｖ０に実車速ｖ＝０を読み込んで車速ｖ０＝０、同じく制御開始時の基準時刻ｔ０に現在時刻ｔを読み込んで基準時刻ｔ０＝ｔ、目標車速ｓｐと現在車速ｖとの差の積算値ｓをクリアしてｓ＝０にそれぞれ設定し、ステップＳ１０で出力トルクＴを０に設定し、ステップＳ７でトルクＴ＝０のトルク出力を行う。したがって、このループを繰り返す状態では、上記リンプホームモード移行前と同様に車両の停止状態が保たれる。
【００２９】
〔リンプホームモード開始時〕
ステップＳ８のシフトポジション判断の際、シフトポジションが“Ｄ”又は“Ｒ”レンジであると、ステップＳ１１でブレーキペダルが踏まれているか否かのブレーキＯＮ判断を行う。そして、ブレーキが踏まれている限り、ステップＳ１２でステップＳ９と同様に制御開始時車速ｖ０、基準時刻ｔ０、積算値ｓをそれぞれ設定する。次のステップＳ１３は、この走行開始していない状況での制御には直接関与しないので、後に関連箇所で詳説するが、実車速ｖ＝０を読み込んで目標車速ｓｐ＝０、出力トルクＴ＝０に設定し、ステップＳ７でトルクＴ＝０のトルク出力を行う。したがって、このループを繰り返す状態でも、上記リンプホームモード移行時と同様に車両の停止状態が保たれる。
【００３０】
〔リンプホームモード走行開始時〕
この状態で、ブレーキが解放され、ステップＳ１１のブレーキＯＮ判断が不成立（Ｎ）となると、車両を発進させて加速させるために、ステップＳ１４で目標車速ｓｐの設定と、設定した目標車速ｓｐと現在車速ｖとの差の積算値ｓの演算が開始される。こうして一旦走行が開始されると、ステップＳ１１のブレーキＯＮ判断は、運転者の加速、減速意思の判断となる。
【００３１】
〔リンプホームモード加速時〕
こうした状態で、運転者がブレーキを踏まない限り、最大限度車速ｓｐｍａｘを限度とする所定の車速に達するまで車両を加速させるために、ステップＳ１４で、逐次の目標車速ｓｐと積算値ｓの設定による目標車速ｓｐの更新が行われ、それに従ってステップＳ１５でトルクＴの逐次設定が行われる。
【００３２】
ここで、これらの目標車速ｓｐとトルクＴの設定について説明する。この速度制御は、積分要素を含む速度フィードバック制御とされている。そこで、目標車速ｓｐ（ｋｍ／ｈ）は、停車時ブレーキを解放した時点を０とする経過時間ｔｐ（ｓｅｃ）との関係で、例えば次式（ａ）により定義される。
ｓｐ＝ＭＩＮ（ｖ０＋Ｇ×ｔｐ，ｓｐｍａｘ）・・・（ａ）
ここに、ｖ０はブレーキ解放時の実車速、経過時間ｔｐは、現在時刻をｔ、基準時刻をｔ０としてｔｐ＝ｔ−ｔ０で表され、Ｇは比例定数で、例えば、Ｇ＝２と設定することで、制御開始時車速ｖ０＝０からスタートするものとすると、目標車速ｓｐは、１０秒後に２０（ｋｍ／ｈ）となる。最大限度車速値ｓｐｍａｘは、例えば４０（ｋｍ／ｈ）と設定し、特殊な運転モードにおける高速走行を避けるようにしている。
【００３３】
一方、出力制御は、自動変速を行わない構成で、モータジェネレータのように出力トルクを制御できる場合を例に説明すると、例えば、ＰＩフィードバック制御によれば、出力トルクＴは、次式（ｂ）で与えられる。
Ｔ＝Ｇｐ×（ｓｐ−ｖ（ｔ））＋Ｇｉ×∫（ｓｐ−ｖ（ｔ））ｄｔ・・・（ｂ）
ここに、Ｇｐは比例ゲイン、Ｇｉは積分ゲインである。ｖ（ｔ）は時刻ｔにおける実車速である。本制御で使用する速度フィードバック制御は、登坂などの場合にも目標とする車速が達成されるように目標車速一定の場合に、定常偏差が発生しないアルゴリズムであれば良いので、式（ｂ）に示した単純なＰＩ制御で十分である。また、ゲインの設定は、即応性を追求する必要がないので、オーバーシュートの発生しない範囲で設定するのが適当である。
【００３４】
〔リンプホームモード減速時〕
車両加速中又は所定の目標車速に達してステップＳ１６のトルク設定がＴ＝０となる等速走行中にブレーキが踏まれると、ステップＳ１１のブレーキＯＮ判断が成立（Ｙ）となり、ステップＳ１３で目標車速ｓｐを実車速ｖと最大速度制限値ｓｐｍａｘの小さい方に設定する。すなわち、ブレーキを踏んだ場合は、式（ａ）における経過時間ｔｐを０に保持する。よって式（ａ）は、現在の実車速をｖとして、
ｓｐ＝ＭＩＮ（ｖ，ｓｐｍａｘ）・・・（ｃ）
となり、実車速ｖが最大限度車速ｓｐｍａｘ以下のとき、式（ｃ）はｓｐ＝ｖとなる。ここで、式（ｂ）の積分値∫（ｓｐ−ｖ（ｔ））ｄｔをリセット（＝０）することによりＴ＝０となる。したがって、実車速ｖが最大速度制限値ｓｐｍａｘ以下の場合は、トルクＴは０で惰性走行になるが、実車速ｖが最大速度制限値ｓｐｍａｘより大きい場合は、トルクＴが負の値になる。これは、降坂路等の場合に、エンジンブレーキを効かせることを表している。
【００３５】
〔リンプホームモード後進時〕
シフト“Ｒ”レンジの場合は、基本的な制御の構成は“Ｄ”レンジの場合と同じである。ただし、この場合の速度指令値の設定は、比例定数値Ｇ＝０．５、最大速度制限値ｓｐｍａｘ＝５のような低い値に設定するのが妥当である。なお、動力伝達装置８がこの形態のパワートレインの自動変速機８０のような後進用の変速機構を持たない減速機等の場合には、演算により求められた出力トルクＴをＴ＝−Ｔとする。
【００３６】
かくして、上記実施形態によれば、リンプホームモードへ移行した後は、シフト位置が“Ｄ”又は“Ｒ”レンジにあることにより運転制御を開始する。そして、運転者がブレーキペダルを解放することにより加速制御を開始し、最大限度車速に達するまで所定の緩やかな加速を行う。そして、途中、ブレーキを軽く踏むことで、加速を停止することができる。このように、ブレーキを踏むことによりトルク出力を停止するため、ブレーキの制動力を全て車両の減速に作用させることができる。また、降坂等で、実車速（ｖ）が最大限度車速（ｓｐｍａｘ）を超えるときは、駆動源の出力トルク（Ｔ）が負のトルクすなわち制動トルクとなり、回生制御によるエンジンブレーキに相当する機能が働き、ブレーキの負荷を軽減する。
【００３７】
図６は前記駆動源をエンジン単独とした場合の車両用駆動装置の具体的システム構成をセンサ類を除いて同じくブロックで示す。このように駆動源１をエンジン１Ａとした場合は、駆動手段２は電子スロットル２Ａ、動力伝達装置８はトルクコンバータ付の自動変速機８０又は減速機、制御装置（ＥＣＵ）３はエンジン制御コンピュータ３Ａ及びトランスミッション制御コンピュータ３Ｄとなる。この場合には、トルク指令値は、モータジェネレータ制御の場合のようなトルク値そのものではなく、エンジン１Ａのトルク特性に応じたスロットル開度指令値となる。
【００３８】
一方、図７は駆動源をモータジェネレータ単独とした場合の同様のブロック図である。このように駆動源１をモータジェネレータ１Ｂとした場合は、駆動手段２はインバータ２Ｂ、動力伝達装置８は自動変速機８０又は減速機、制御装置（ＥＣＵ）３はモータジェネレータ制御コンピュータ３Ｂ及びトランスミッション制御コンピュータ３Ｄとなる。
【００３９】
同様に、図８は駆動源をエンジン及びモータジェネレータとしたハイブリッド方式の場合の同様のブロック図である。この例の場合、駆動源１をエンジン１Ａ及びモータ・ジェネレータ１Ｂとし、駆動手段２はトルク制御の容易性からインバータ２Ｂとし、制御装置（ＥＣＵ）３は、インバータ２Ｂと自動変速機８０を制御するトランスミッション及びモータジェネレータ制御コンピュータ３Ｃとされ、エンジン制御コンピュータ３Ａと連携するものとされている。
【００４０】
なお、これらの形態において、動力伝達装置８は、自動変速機８０又は固定ギヤ比の減速機を含む駆動系を有し、手動変速、クラッチ操作を要しないシフトシステムを持つものとする。また、シフトレバーの入力は、少なくとも“Ｐ”，“Ｒ”，“Ｎ”，“Ｄ”の各レンジがあるものとする。更に、ブレーキセンサ５は、ブレーキペダルの踏力、作動油圧又はストロークが検出可能、若しくは、ストップランプの点灯検出機能を利用してブレーキペダルの踏み込みを検出可能なものとする。
【００４１】
以上、本発明を４つの実施形態に基づき詳説したが、本発明は、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的な構成を変更して実施することができる。例えば、設定値について、比例定数値Ｇ及び最大限度車速値ｓｐｍａｘは、自動変速機が“Ｌ”レンジを持つ場合は、
“Ｄ”レンジでは、比例定数値Ｇ＝１、最大限度車速値ｓｐｍａｘ＝４０、
“Ｌ”レンジでは、比例定数値Ｇ＝２、最大限度車速値ｓｐｍａｘ＝２０、
のようにレンジに応じて加速度と最大車速を使い分けることができる。あるいは、例えば、
“Ｄ”レンジでは、比例定数値Ｇ＝０、最大限度車速値ｓｐｍａｘ＝４０、
“Ｌ”レンジでは、比例定数値Ｇ＝２、最大限度車速値ｓｐｍａｘ＝４０、
のように設定して、複数のシフトモード（“Ｄ”，“２”，“Ｌ”レンジとかオーバドライブスイッチのようなもの）が選択可能なことを利用して、比例定数値Ｇ＝０のモードを設定することにより、“Ｌ”レンジで加速し、所望の速度（例えば３０ｋｍ／ｈ）になった時点でＬ→Ｄシフトすることにより、任意の速度で一定速運転が可能である。こうした場合、減速したいときには、ブレーキにより所望の速度まで減速し、ブレーキを放すことで減速後の速度を維持することができる。また、再度加速したいときには、Ｄ→Ｌシフトすることで加速を再開させることができる。
【００４２】
また、上記各実施形態の説明では、トルク出力と変速制御との関係に触れなかったが、動力伝達装置８を自動変速機８０とした場合について、目標車速ｓｐの変化に応じて変速を行うようにすることもできる。この場合、変速制御コンピュータには、一般に変速機入力トルクと車速との関係から選択すべき変速段を定めた変速マップが組み込まれているので、そのマップをそのまま利用して変速制御を行うこともできる。そのようにすると、車速に応じたギヤ比の変更が可能となるので、駆動源１をリンプホーム制御時にモータジェネレータ１Ｂとする場合において、リンプホーム時の電力消費を削減することができる利点が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通の車両用駆動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の車両用駆動装置のシステム構成をパワートレイン部のみスケルトンで示すブロック図である。
【図３】上記実施形態の車両用駆動装置の作動及び係合図表である。
【図４】上記実施形態のパワートレイン中の自動変速機の係合図表である。
【図５】上記実施形態の車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置によるリンプホーム制御プロセスを示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の車両用駆動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図７】第３実施形態の車両用駆動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図８】第４実施形態の車両用駆動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 駆動源
２ 駆動手段
３ 制御装置
４ アクセルセンサ
５ ブレーキセンサ
６ 車速センサ
Ｓ１ フェール判断手段
Ｓ１３，Ｓ１５ トルク制御手段
Ｓ１３，Ｓ１４ 目標車速設定手段
Ｓ１３，Ｓ１４ 最大限度車速設定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、電動発電機又はそれらを組合わせたものを駆動源をとする車両用駆動装置の制御装置に関し、特に、ドライブ・バイ・ワイヤ方式でアクセル操作を行う車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操作系において、ドライブ・バイ・ワイヤ・システムと呼ばれるものがある。これは、アクセルペダルの踏み込み量をアクセルセンサで検出し、それを一旦制御装置（ＥＣＵ）に読み込み、読み込んだアクセルペダルの踏み込み量に応じて、駆動源を内燃機関（以下、エンジンという）とする場合には、そのスロットル開度を決定し（電子スロットル式と呼ばれる）、駆動源を電動発電機（以下、モータジェネレータという）とする場合には、その出力トルクを決定する形式のものである。これらドライブ・バイ・ワイヤ・システムを採るエンジン駆動車、電気自動車、ハイブリッド車では、アクセルセンサ自体あるいはそのワイヤハーネス等の信号系の接触不良、断線、短絡等で故障（以下、これらを全て含めてアクセルセンサ故障という）が生じた場合には、アクセルセンサの出力値が異常値又は０となり、駆動源となるエンジンのスロットル開度や、モータジェネレータの出力トルクを制御することができなくなるため、それを制御装置で判断して、スロットルオフとし、あるいは出力トルクを０にして、車両を速やかに停止させる対策が講じられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように車両を走行させない状態にしてしまう対策は、一次的なフェールセーフには有効であるが、車両の走行機能は、アクセル操作系の故障に拘わらず確保されていること、また、車両を停止させた後に、運転者は少なくとも現場での修理サービス依頼、修理工場や自宅等の然るべき場所へのレッカー移動、けん引等の面倒なその後の処置を必要とすることを考えると、必ずしも適切な対策とは言い難い。こうした問題点は、いわゆるリンプホーム機能を持たせることで解決できると考えられる。ここにいうリンプホーム機能とは、必要最小限の走行機能を確保し、所期の場所まで車両を走行可能とさせることをいう。
【０００４】
そこで、本発明は、アクセルセンサ故障時にも、車両の最低限のドライバビリティを確保して、然るべき場所まで車両の臨時の移動を可能とすべく、通常車両に装備されているブレーキセンサに着目し、それによる制御装置への入力機能を利用して、ブレーキ操作で駆動源の制御を行うようにすることで、リンプホーム機能を達成する車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置を提供することを第１の目的とする。
【０００５】
ところで、車両が一般道で支障無く走行するには、ある程度の速度まで円滑に加速することができ、かつ、容易に速度制御が可能でなければならない。また、ある程度の登坂能力を持たせることで、一般道での上り坂又は施設等の出入口にあるスロープ等を上れるようにしなけらばならない。こうした面からリンプホーム機能を考えると、オートマチック車のクリープ程度の走行力を得ただけでは、平坦地での低速の移動しかできず、登坂、段差乗り越え等を行うことが難しいため、目的地へ辿り着くことは困難である。そこで、本発明は、上記のリンプホーム機能を、特に登坂路を含めて、達成可能とすることを第２の目的とする。
【０００６】
一方、上記のようなリンプホーム機能による移動中に、車両が下り坂走行に入ると、惰性で車速が上がり過ぎることが考えられる。こうした場合、ブレーキ制動で減速及び停止は可能であるが、駆動源が駆動トルク出力状態で制動すると、ブレーキの負担を増加させることになる。そこで、本発明は、上記のリンプホーム機能を、下り坂をも含めて、ブレーキの負担を増加させることなく達成可能とすることを第３の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、駆動源と、該駆動源の駆動手段と、駆動源を駆動手段を介して制御する制御装置と、該制御装置にアクセル操作情報を入力するアクセルセンサと、ブレーキペダル操作を検出するブレーキセンサとを備える車両用駆動装置において、前記制御装置は、アクセルセンサの情報からアクセル操作系の故障を判断するフェール判断手段と、ブレーキセンサの検出するブレーキペダル操作を入力として駆動手段を制御し、駆動源の出力トルクを変更させるトルク制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記第２の目的を達成するため、車両の実車速を検出する車速センサを有し、前記制御装置は、車両走行のための目標車速を設定する目標車速設定手段を有し、前記トルク制御手段は、ブレーキオフを条件として、実車速が前記目標車速設定手段により設定される目標車速に追従して増加するように駆動手段を制御して駆動源の出力トルクを変更する構成とされる。
【０００９】
更に、上記第３の目的を達成するため、前記制御装置は、車両走行時の最大限度車速を設定する最大限度車速設定手段を有し、前記トルク制御手段は、ブレーキオンを条件として、実車速が前記最大限度車速設定手段により設定された最大限度車速よりも大きいときには、実車速と最大限度車速との差に応じて駆動手段を制御して駆動源の出力トルクを負の値にし、実車速が最大限度車速よりも小さいときには、前記目標車速設定手段により設定される目標車速を０として駆動手段を制御し、駆動源の出力トルクを０にする構成が採られる。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、ブレーキ操作を入力とし、駆動手段を制御して駆動源の出力トルクを変更するので、アクセルセンサ故障時でも、所期の場所まで車両を支障無く走行させることができる。
【００１１】
また、請求項２記載の構成では、ブレーキオフで、制御装置が逐次自動設定する目標車速に応じて駆動源の出力トルクが制御されるので、車両を目標車速に追従させて走行させることで、アクセルワーク無しの円滑な加速と、登り坂や進入すべき施設の出入口にあるスロープ等を支障無く越える登坂力を得て、所期の場所まで支障無く移動させることができる。
【００１２】
更に、請求項３記載の構成では、ブレーキオン時には、実車速と最大限度車速とを比較することで、降坂路等で実車速が最大限度車速よりも大きくなったときには、負のトルクを出力させて、エンジンブレーキ効果を得ることができ、ブレーキの負担を軽減できる。また、実車速が最大限度車速よりも小さいときには、ブレーキオンで目標車速が０に設定されるため、駆動源の出力トルクが０となり、ブレーキ操作に応じて、最大で停止に至るまでの速やかな減速が可能となり、しかも、ブレーキオフ操作で目標車速の設定が再開されるため、前記のように駆動源の出力トルク制御による再加速が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明が適用される一般的な車両用駆動装置のシステム構成をブロックで示す。図に示すように、この装置は、駆動源１と、その出力トルクを制御する駆動手段２と、駆動源１と差動装置９０を介してホイール９１に連結する動力伝達装置８と、駆動手段２と動力伝達装置８とを制御する制御装置（ＥＣＵ）３と、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサ４と、ブレーキペダルの踏込み量を検出するブレーキセンサ５と、動力伝達装置８の出力軸等の回転から車速を検出する車速センサ６と、動力伝達装置８を操作するシフトレバーの位置をシフトリンク等の変位から検出するシフトポジションセンサ７を備えている。
【００１４】
図２は上記システム構成を駆動源をエンジン及びモータジェネレータとして具体化した第１実施形態に係るハイブリッド方式の車両用駆動装置の全体構成を概念的にブロックで示し、パワートレインをスケルトンで示す。この駆動装置は、駆動源１をエンジン（Ｅ／Ｇ）１Ａ及び永久磁石式同期モータ形式のモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂとし、駆動手段２をインバータ２Ｂとし、動力伝達装置８をパワースプリット装置を備える自動変速機８０とし、制御装置３をトランスミッション及びモータジェネレータ制御コンピュータ（Ｔ／Ｍ＆Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）３Ｃとして構成されている。なお、図において、上記各種センサは表記が省略されている。
【００１５】
図に示すように、自動変速機８０は、クラッチＣ０〜Ｃ２、ブレーキＢ０〜Ｂ３の係合又は解放により複数の変速段を達成する自動変速機とされている。自動変速機８０は、２つのプラネタリギヤユニットＵ１，Ｕ２を変速要素とする前進３段、後進１段の変速機構に、オーバドライブ機構を構成するプラネタリギヤユニットＵ０を組み合わせた４速構成の自動変速機とされ、入力軸８１に連結したプラネタリギヤユニットＵ０のキャリアＣ0 とサンギヤＳ0 は、並列するクラッチＣ０とワンウェイクラッチＦ０を介して連結され、サンギヤＳ0 はブレーキＢ０で係止可能とされている。プラネタリギヤユニットＵ０の出力要素を構成するリングギヤＲ0 は、並列するクラッチＣ１，Ｃ２を介してプラネタリギヤユニットＵ１のリングギヤＲ1 とサンギヤＳ1 に連結されている。プラネタリギヤユニットＵ２のサンギヤＳ2 とリングギヤＲ2 は、それぞれプラネタリギヤユニットＵ１のサンギヤＳ1 とキャリアＣ1 に連結され、リングギヤＲ2 が自動変速機８０の出力要素として出力軸８２に連結されている。そして上記両サンギヤＳ1 ，Ｓ2 は、ブレーキＢ１と、直列するワンウェイクラッチＦ１及びブレーキＢ２により係止可能とされ、プラネタリギヤユニットＵ２のキャリアＣ2 は並列するワンウェイクラッチＦ２とブレーキＢ３により係止可能とされている。
【００１６】
上記構成からなる自動変速機８０と、エンジン１Ａと、モータジェネレータ１Ｂは、パワースプリット装置を介して相互に連結されている。パワースプリット装置は、エンジン１ＡにフォワードクラッチＣＦを介して連結されるとともに、モータジェネレータ１Ｂと変速機８０とに連結されたプラネタリギヤユニットＵＳを備える。プラネタリギヤユニットＵＳは、リングギヤＲS 、サンギヤＳS 及び両ギヤＲS ，ＳS に噛み合うピニオンギヤＰS のキャリアＣS を回転要素とする最も単純なギヤ構成とされ、リングギヤＲS がフォワードクラッチＣＦを介してエンジン１Ａの出力軸１０に、サンギヤＳS がモータジェネレータ１Ｂのロータ１１に、そして、キャリアＣS が自動変速機８０の入力軸８１にそれぞれ連結されている。更に、リングギヤＲS とサンギヤＳS を相互に連結及び切離しさせる直結クラッチＣＤが設けられ、プラネタリギヤユニットＵＳを直結又は遊星回転可能としている。
【００１７】
こうした構成からなる駆動装置を制御する制御装置は、モータジェネレータ１Ｂをインバータ２Ｂを介して、更に、自動変速機８０の各クラッチ及びブレーキを図示しない油圧制御装置を介して制御する電子制御装置（Ｔ／Ｍ＆Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）３Ｃを主体とし、モータジェネレータ１Ｂにより回収されるエネルギを電力として蓄えるとともに、モータジェネレータ１Ｂを駆動するための電力を供給するバッテリ２０と、モータジェネレータ１Ｂの制御手段を構成する上記インバータ２Ｂと、自動変速機８０の制御手段を構成する上記油圧制御装置と、エンジン１Ａの制御手段を構成し、電子制御装置３Ｃと情報を交換するエンジン制御コンピュータ（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）３Ａから構成されている。
【００１８】
上記の構成からなる車両用駆動装置のエンジン１Ａ、モータジェネレータ１Ｂ及びパワースプリット装置は、基本的には図３の作動図表に示すように５つの異なるモードで作動する。すなわち、モータモードによる走行時は、フォワードクラッチＣＦは解放（×）、直結クラッチＣＤは係合（○）とされ、エンジン（Ｅ／Ｇ）１Ａはアイドリング（ｉｄｌｅ）回転、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂは電動（Ｍ）制御される。このとき、モータジェネレータ１Ｂの出力トルクが直結状態のプラネタリギヤユニットＵＳを経て変速機８０に伝達される。
【００１９】
スプリットモードでの走行時は、フォワードクラッチＣＦは係合（○）、直結クラッチＣＤは解放（×）とされ、エンジン１Ａは所定回転に維持され、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂは車速の上昇に合わせて発電（Ｇ）から電動（Ｍ）制御に移行させられる。このとき、エンジン出力トルクは、フォワードクラッチＣＦを経てプラネタリギヤユニットＵＳのリングギヤＲS に入力され、モータジェネレータ１ＢによるサンギヤＳS の反力トルク支持に応じた出力トルクがキャリアＣS から変速機８０に出力される。
【００２０】
また、パラレルハイブリッド（ＰＨ）モードでの走行時は、フォワードクラッチＣＦ、直結クラッチＣＤとも係合（○）とされ、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂは、発電（Ｇ）又は電動（Ｍ）制御される。このとき、エンジン出力トルクは、フォワードクラッチＣＦ及び直結とされたプラネタリギヤユニットＵＳを経て変速機８０に、また、モータジェネレータ１Ｂの出力トルクは、直結状態のプラネタリギヤユニットＵＳを経て変速機８０に出力される。
【００２１】
また、エンジン（Ｅ／Ｇ）モードでの走行時は、フォワードクラッチＣＦ、直結クラッチＣＤとも係合（○）とされる。このとき、エンジン１Ａの出力トルクは、フォワードクラッチＣＦ及びプラネタリギヤユニットＵＳを経て変速機８０に出力される。
【００２２】
そして、回生モードでの走行時は、フォワードクラッチＣＦは解放（×）、直結クラッチＣＤは係合（○）とされ、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１Ｂは発電（Ｇ）制御される。このとき、ホイール９１側から変速機８０を経て直結状態のプラネタリギヤユニットＵＳに伝達される逆駆動トルクは、発電（Ｇ）制御状態のモータジェネレータ１Ｂのトルク制御に応じて車両の制動力に利用される。
【００２３】
また、車両用駆動装置の自動変速機は、図４の係合図表に示すように、選択された各レンジ位置、すなわち“Ｐ”、“Ｎ”、“Ｒ”、“Ｄ”に応じた各係合要素、すなわちクラッチＣ０〜Ｃ２、ブレーキＢ０〜Ｂ３、ワンウェイクラッチＦ０〜Ｆ２の係合又は解放により作動する。図において○印は、各クラッチ及びブレーキについては係合、ワンウェイクラッチについてはロックを示し、×印は、各クラッチ及びブレーキについては解放、ワンウェイクラッチについては空転を示す。なお、図には“２”レンジについて別けて表示していないが、このレンジでは、２速及び１速が達成され、括弧付の○印で示す係合が追加され、エンジンブレーキ作動が得られる状態となる。
【００２４】
上記の装置において、本発明の主題とするアクセルフェールセーフ装置は、上記各種のセンサ４〜７を制御のための入力手段とし、制御装置（ＥＣＵ）３としての電子制御装置３Ｃ内に組み込まれた後記する制御ルーチンを実行するプログラムを制御手段とし、駆動手段２としてのインバータ２Ｂを出力手段として構成されている。したがって、本発明にいうフェール判断手段、トルク制御手段、目標車速設定手段、最大限度車速設定手段は、いずれもプログラムとして構成されている。
【００２５】
図５は上記プログラムにより実行される制御をフローチャートで示すもので、この制御ルーチンは、第１段階のアクセルセンサ故障判断のステップＳ１で分岐し、通常走行を実現するステップＳ１６を通るループと、第２段階のリンプホームモードフラグ判断のステップＳ２で分岐し、当初の故障検出時に、それを運転者に知らせる警告発信のステップＳ３を通るループと、第３段階のリンプホームモード下で、シフト位置に応じて実質的に制御から除外するステップＳ９を通るループと、ブレーキ操作に応じて実際の制御を実行するステップＳ１１を通るループとから構成されている。以下、これら各ループについて、車両の運転状態に沿い、場合分けして説明する。
【００２６】
〔正常時〕
アクセルセンサ故障が生じていない正常時には、フェール判断手段を構成するステップＳ１のアクセルセンサ故障判断が不成立（Ｎ）となるので、ステップＳ１６の通常走行制御サブルーチンを実行するループを繰り返す。この通常走行制御については、図３に示す各モードの制御が行われるが、その詳細については本発明の主題とは直接関係がないので、具体的な説明は省略する。なお、アクセルセンサ故障は、例えば、アクセルペダルの踏込み量に応じた信号を出力する２つの可変抵抗器からなるセンサを連動動作するようにしておき、それらのセンサからの２系統の信号の比較による異常値から判断する。
【００２７】
〔故障検出時〕
アクセルセンサ故障が生じると、ステップＳ１のアクセルセンサ故障判断が成立（Ｙ）となるので、次のステップＳ２でリンプホームモードの実行フラグが１になっているか否かをみる。このリンプホームモード判断は、故障発生当初は、フラグＦは非設定（Ｎ）なので、ステップＳ３の警告発信に移行し、アクセルセンサ故障を運転者に知らせるために、例えばディスプレイに表示することで警告を発信する。そして、次のステップＳ４で駆動手段２に出力する指令値としての出力トルクＴを０に設定して車両の一時停止を促し、ステップＳ５で車速が実質上０になるまで監視しながら、ステップＳ７で駆動手段２へのトルク出力（この場合、トルク指令値Ｔ＝０）を継続する。上記ループの繰り返しで、ステップＳ５の車速０判断が成立（Ｙ）するのを待つ。つまり、アクセルセンサ故障発生当初は、必ず車両を一旦停止させてから、リンプホームモードへ移行するようにしている。したがって、車両が停止するまでの間は、駆動源１すなわちこの形態においてモータジェネレータ１ＢのトルクＴを０にして車両を惰行させることになる。やがて、ステップＳ５の車速Ｖ＝０の判断が成立（Ｙ）すると、ステップＳ６でリンプホームモードフラグＦを１に設定し、このループを終了する。
【００２８】
〔リンプホームモード移行時〕
こうして車両の停止が確認されると、次のループからステップＳ２のフラグ判定Ｆ＝１が成立（Ｙ）となるので、次のステップＳ８のシフトポジション判断に移る。この際、車両が駐車中であれば、シフトポジションが“Ｐ”又は“Ｎ”レンジのとなるので、ステップＳ９でリンプホーム制御開始時の車速ｖ０に実車速ｖ＝０を読み込んで車速ｖ０＝０、同じく制御開始時の基準時刻ｔ０に現在時刻ｔを読み込んで基準時刻ｔ０＝ｔ、目標車速ｓｐと現在車速ｖとの差の積算値ｓをクリアしてｓ＝０にそれぞれ設定し、ステップＳ１０で出力トルクＴを０に設定し、ステップＳ７でトルクＴ＝０のトルク出力を行う。したがって、このループを繰り返す状態では、上記リンプホームモード移行前と同様に車両の停止状態が保たれる。
【００２９】
〔リンプホームモード開始時〕
ステップＳ８のシフトポジション判断の際、シフトポジションが“Ｄ”又は“Ｒ”レンジであると、ステップＳ１１でブレーキペダルが踏まれているか否かのブレーキＯＮ判断を行う。そして、ブレーキが踏まれている限り、ステップＳ１２でステップＳ９と同様に制御開始時車速ｖ０、基準時刻ｔ０、積算値ｓをそれぞれ設定する。次のステップＳ１３は、この走行開始していない状況での制御には直接関与しないので、後に関連箇所で詳説するが、実車速ｖ＝０を読み込んで目標車速ｓｐ＝０、出力トルクＴ＝０に設定し、ステップＳ７でトルクＴ＝０のトルク出力を行う。したがって、このループを繰り返す状態でも、上記リンプホームモード移行時と同様に車両の停止状態が保たれる。
【００３０】
〔リンプホームモード走行開始時〕
この状態で、ブレーキが解放され、ステップＳ１１のブレーキＯＮ判断が不成立（Ｎ）となると、車両を発進させて加速させるために、ステップＳ１４で目標車速ｓｐの設定と、設定した目標車速ｓｐと現在車速ｖとの差の積算値ｓの演算が開始される。こうして一旦走行が開始されると、ステップＳ１１のブレーキＯＮ判断は、運転者の加速、減速意思の判断となる。
【００３１】
〔リンプホームモード加速時〕
こうした状態で、運転者がブレーキを踏まない限り、最大限度車速ｓｐｍａｘを限度とする所定の車速に達するまで車両を加速させるために、ステップＳ１４で、逐次の目標車速ｓｐと積算値ｓの設定による目標車速ｓｐの更新が行われ、それに従ってステップＳ１５でトルクＴの逐次設定が行われる。
【００３２】
ここで、これらの目標車速ｓｐとトルクＴの設定について説明する。この速度制御は、積分要素を含む速度フィードバック制御とされている。そこで、目標車速ｓｐ（ｋｍ／ｈ）は、停車時ブレーキを解放した時点を０とする経過時間ｔｐ（ｓｅｃ）との関係で、例えば次式（ａ）により定義される。
ｓｐ＝ＭＩＮ（ｖ０＋Ｇ×ｔｐ，ｓｐｍａｘ）・・・（ａ）
ここに、ｖ０はブレーキ解放時の実車速、経過時間ｔｐは、現在時刻をｔ、基準時刻をｔ０としてｔｐ＝ｔ−ｔ０で表され、Ｇは比例定数で、例えば、Ｇ＝２と設定することで、制御開始時車速ｖ０＝０からスタートするものとすると、目標車速ｓｐは、１０秒後に２０（ｋｍ／ｈ）となる。最大限度車速値ｓｐｍａｘは、例えば４０（ｋｍ／ｈ）と設定し、特殊な運転モードにおける高速走行を避けるようにしている。
【００３３】
一方、出力制御は、自動変速を行わない構成で、モータジェネレータのように出力トルクを制御できる場合を例に説明すると、例えば、ＰＩフィードバック制御によれば、出力トルクＴは、次式（ｂ）で与えられる。
Ｔ＝Ｇｐ×（ｓｐ−ｖ（ｔ））＋Ｇｉ×∫（ｓｐ−ｖ（ｔ））ｄｔ・・・（ｂ）
ここに、Ｇｐは比例ゲイン、Ｇｉは積分ゲインである。ｖ（ｔ）は時刻ｔにおける実車速である。本制御で使用する速度フィードバック制御は、登坂などの場合にも目標とする車速が達成されるように目標車速一定の場合に、定常偏差が発生しないアルゴリズムであれば良いので、式（ｂ）に示した単純なＰＩ制御で十分である。また、ゲインの設定は、即応性を追求する必要がないので、オーバーシュートの発生しない範囲で設定するのが適当である。
【００３４】
〔リンプホームモード減速時〕
車両加速中又は所定の目標車速に達してステップＳ１６のトルク設定がＴ＝０となる等速走行中にブレーキが踏まれると、ステップＳ１１のブレーキＯＮ判断が成立（Ｙ）となり、ステップＳ１３で目標車速ｓｐを実車速ｖと最大速度制限値ｓｐｍａｘの小さい方に設定する。すなわち、ブレーキを踏んだ場合は、式（ａ）における経過時間ｔｐを０に保持する。よって式（ａ）は、現在の実車速をｖとして、
ｓｐ＝ＭＩＮ（ｖ，ｓｐｍａｘ）・・・（ｃ）
となり、実車速ｖが最大限度車速ｓｐｍａｘ以下のとき、式（ｃ）はｓｐ＝ｖとなる。ここで、式（ｂ）の積分値∫（ｓｐ−ｖ（ｔ））ｄｔをリセット（＝０）することによりＴ＝０となる。したがって、実車速ｖが最大速度制限値ｓｐｍａｘ以下の場合は、トルクＴは０で惰性走行になるが、実車速ｖが最大速度制限値ｓｐｍａｘより大きい場合は、トルクＴが負の値になる。これは、降坂路等の場合に、エンジンブレーキを効かせることを表している。
【００３５】
〔リンプホームモード後進時〕
シフト“Ｒ”レンジの場合は、基本的な制御の構成は“Ｄ”レンジの場合と同じである。ただし、この場合の速度指令値の設定は、比例定数値Ｇ＝０．５、最大速度制限値ｓｐｍａｘ＝５のような低い値に設定するのが妥当である。なお、動力伝達装置８がこの形態のパワートレインの自動変速機８０のような後進用の変速機構を持たない減速機等の場合には、演算により求められた出力トルクＴをＴ＝−Ｔとする。
【００３６】
かくして、上記実施形態によれば、リンプホームモードへ移行した後は、シフト位置が“Ｄ”又は“Ｒ”レンジにあることにより運転制御を開始する。そして、運転者がブレーキペダルを解放することにより加速制御を開始し、最大限度車速に達するまで所定の緩やかな加速を行う。そして、途中、ブレーキを軽く踏むことで、加速を停止することができる。このように、ブレーキを踏むことによりトルク出力を停止するため、ブレーキの制動力を全て車両の減速に作用させることができる。また、降坂等で、実車速（ｖ）が最大限度車速（ｓｐｍａｘ）を超えるときは、駆動源の出力トルク（Ｔ）が負のトルクすなわち制動トルクとなり、回生制御によるエンジンブレーキに相当する機能が働き、ブレーキの負荷を軽減する。
【００３７】
図６は前記駆動源をエンジン単独とした場合の車両用駆動装置の具体的システム構成をセンサ類を除いて同じくブロックで示す。このように駆動源１をエンジン１Ａとした場合は、駆動手段２は電子スロットル２Ａ、動力伝達装置８はトルクコンバータ付の自動変速機８０又は減速機、制御装置（ＥＣＵ）３はエンジン制御コンピュータ３Ａ及びトランスミッション制御コンピュータ３Ｄとなる。この場合には、トルク指令値は、モータジェネレータ制御の場合のようなトルク値そのものではなく、エンジン１Ａのトルク特性に応じたスロットル開度指令値となる。
【００３８】
一方、図７は駆動源をモータジェネレータ単独とした場合の同様のブロック図である。このように駆動源１をモータジェネレータ１Ｂとした場合は、駆動手段２はインバータ２Ｂ、動力伝達装置８は自動変速機８０又は減速機、制御装置（ＥＣＵ）３はモータジェネレータ制御コンピュータ３Ｂ及びトランスミッション制御コンピュータ３Ｄとなる。
【００３９】
同様に、図８は駆動源をエンジン及びモータジェネレータとしたハイブリッド方式の場合の同様のブロック図である。この例の場合、駆動源１をエンジン１Ａ及びモータ・ジェネレータ１Ｂとし、駆動手段２はトルク制御の容易性からインバータ２Ｂとし、制御装置（ＥＣＵ）３は、インバータ２Ｂと自動変速機８０を制御するトランスミッション及びモータジェネレータ制御コンピュータ３Ｃとされ、エンジン制御コンピュータ３Ａと連携するものとされている。
【００４０】
なお、これらの形態において、動力伝達装置８は、自動変速機８０又は固定ギヤ比の減速機を含む駆動系を有し、手動変速、クラッチ操作を要しないシフトシステムを持つものとする。また、シフトレバーの入力は、少なくとも“Ｐ”，“Ｒ”，“Ｎ”，“Ｄ”の各レンジがあるものとする。更に、ブレーキセンサ５は、ブレーキペダルの踏力、作動油圧又はストロークが検出可能、若しくは、ストップランプの点灯検出機能を利用してブレーキペダルの踏み込みを検出可能なものとする。
【００４１】
以上、本発明を４つの実施形態に基づき詳説したが、本発明は、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的な構成を変更して実施することができる。例えば、設定値について、比例定数値Ｇ及び最大限度車速値ｓｐｍａｘは、自動変速機が“Ｌ”レンジを持つ場合は、
“Ｄ”レンジでは、比例定数値Ｇ＝１、最大限度車速値ｓｐｍａｘ＝４０、
“Ｌ”レンジでは、比例定数値Ｇ＝２、最大限度車速値ｓｐｍａｘ＝２０、
のようにレンジに応じて加速度と最大車速を使い分けることができる。あるいは、例えば、
“Ｄ”レンジでは、比例定数値Ｇ＝０、最大限度車速値ｓｐｍａｘ＝４０、
“Ｌ”レンジでは、比例定数値Ｇ＝２、最大限度車速値ｓｐｍａｘ＝４０、
のように設定して、複数のシフトモード（“Ｄ”，“２”，“Ｌ”レンジとかオーバドライブスイッチのようなもの）が選択可能なことを利用して、比例定数値Ｇ＝０のモードを設定することにより、“Ｌ”レンジで加速し、所望の速度（例えば３０ｋｍ／ｈ）になった時点でＬ→Ｄシフトすることにより、任意の速度で一定速運転が可能である。こうした場合、減速したいときには、ブレーキにより所望の速度まで減速し、ブレーキを放すことで減速後の速度を維持することができる。また、再度加速したいときには、Ｄ→Ｌシフトすることで加速を再開させることができる。
【００４２】
また、上記各実施形態の説明では、トルク出力と変速制御との関係に触れなかったが、動力伝達装置８を自動変速機８０とした場合について、目標車速ｓｐの変化に応じて変速を行うようにすることもできる。この場合、変速制御コンピュータには、一般に変速機入力トルクと車速との関係から選択すべき変速段を定めた変速マップが組み込まれているので、そのマップをそのまま利用して変速制御を行うこともできる。そのようにすると、車速に応じたギヤ比の変更が可能となるので、駆動源１をリンプホーム制御時にモータジェネレータ１Ｂとする場合において、リンプホーム時の電力消費を削減することができる利点が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通の車両用駆動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の車両用駆動装置のシステム構成をパワートレイン部のみスケルトンで示すブロック図である。
【図３】上記実施形態の車両用駆動装置の作動及び係合図表である。
【図４】上記実施形態のパワートレイン中の自動変速機の係合図表である。
【図５】上記実施形態の車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置によるリンプホーム制御プロセスを示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の車両用駆動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図７】第３実施形態の車両用駆動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図８】第４実施形態の車両用駆動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 駆動源
２ 駆動手段
３ 制御装置
４ アクセルセンサ
５ ブレーキセンサ
６ 車速センサ
Ｓ１ フェール判断手段
Ｓ１３，Ｓ１５ トルク制御手段
Ｓ１３，Ｓ１４ 目標車速設定手段
Ｓ１３，Ｓ１４ 最大限度車速設定手段
Claims (6)
- 駆動源と、該駆動源の駆動手段と、駆動源を駆動手段を介して制御する制御装置と、該制御装置にアクセル操作情報を入力するアクセルセンサと、ブレーキペダル操作を検出するブレーキセンサとを備える車両用駆動装置において、
前記制御装置は、
アクセルセンサの情報からアクセル操作系の故障を判断するフェール判断手段と、
前記フェール判断手段がアクセル操作系の故障を判断した際に、前記アクセルセンサの情報に関わらず、ブレーキセンサの検出するブレーキペダル操作を入力として駆動手段を制御し、駆動源の出力トルクを変更させるトルク制御手段と
を有することを特徴とする車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置。 - 車両の実車速を検出する車速センサを有し、
前記制御装置は、車両走行のための目標車速を設定する目標車速設定手段を有し、
前記トルク制御手段は、ブレーキオフを条件として、実車速が前記目標車速設定手段により設定される目標車速に追従して増加するように駆動手段を制御して駆動源の出力トルクを変更する、請求項１記載の車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置。 - 前記制御装置は、車両走行時の最大限度車速を設定する最大限度車速設定手段を有し、
前記トルク制御手段は、ブレーキオンを条件として、
実車速が前記最大限度車速設定手段により設定された最大限度車速よりも大きいときには、実車速と最大限度車速との差に応じて駆動手段を制御して駆動源の出力トルクを負の値にし、
実車速が最大限度車速よりも小さいときには、前記目標車速設定手段により設定される目標車速を０として駆動手段を制御し、駆動源の出力トルクを０にする、請求項２記載の車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置。 - 前記トルク制御手段は、前記フェール判断手段がアクセル操作系の故障を判断した際、車輌の停止を判断した後に、前記ブレーキペダル操作を入力とした駆動手段の制御に移る、請求項１ないし３のいずれか記載の車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置。
- 前記フェール判断手段は、前記アクセル操作系の故障を判断した際に、警告を発信する、請求項４記載の車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置。
- 前記車両用駆動装置は、複数の前進レンジを選択可能なシフトレバーを備え、
前記トルク制御手段は、前記シフトレバーの操作に応じて駆動源の出力トルクを変更させる、請求項１ないし５のいずれか記載の車両用駆動装置のアクセルフェールセーフ装置。
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