JP5308913B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車輪のグリップ力を適切に維持するように駆動力を制御する車両の駆動力制御装置に関する。
近年、車両においては、車輪のグリップ力を維持するために過剰な駆動力を抑制する様々な駆動力制御装置が開発され、実用化されている。
例えば、特開2008−232080号公報(以下、特許文献1)では、各輪の摩擦円限界値を演算し、各輪の要求タイヤ合力とタイヤ合力とを演算して、各輪の要求オーバータイヤ力とオーバータイヤ力とを演算し、オーバートルクを演算して制御量を演算して、この制御量を、路面勾配に基づく第1の下限値を用いて下限処理し、また、路面勾配が取得できず第1の下限値が設定できない場合は、アクセル開度に基づく第2の下限値を用いて下限処理することにより、坂道等における登坂走行に支障を来すことなく、現在のみならず、今後生じると推定される過剰な駆動力を抑制し、タイヤのグリップを適切に維持する車両の駆動力制御装置が開示されている。
特開2008−232080号公報
しかしながら、上述の特許文献1に開示される駆動力制御装置では、路面勾配に基づく第1の下限値が設定される場合では、ドライバの要求する駆動トルクが考慮されることがないため、ドライバが大きな駆動トルクが必要と感じている場合においても下限値が路面勾配に基づく小さな値に設定されて、ドライバに違和感を感じさせる虞がある。また、路面勾配に基づく第1の下限値が設定されずに、アクセル開度に基づく第2の下限値(駆動トルク)が設定される場合においても、この第2の下限値は、単にアクセル開度により設定されるため、主変速比が変更される場合が生じると、第2の下限値である駆動トルクが一定であっても駆動力が変化してしまう。このため、駆動力の不足や過剰が生じることとなり、やはり、ドライバに違和感を感じさせてドライブフィーリングが悪化してしまう虞がある。更に、第2の下限値のようなアクセル開度と駆動トルクの関係の特性図は、アクセル開度と駆動トルクの関係が異なると、それごとの関係を設定しなければならず、車両毎に、また、車両が有するアクセル開度と駆動トルクの関係毎に設定しなければならないという問題もある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバの要求する駆動トルクを適切に考慮し、坂道等における登坂走行に支障を来すこともなく、アクセル−エンジントルク特性等が異なっても容易に採用することができ、同じ作動感で良好に作動させることが可能で、現在のみならず、今後生じると推定される過剰な駆動力を抑制し、タイヤのグリップ力を適切に維持して車両の走行安定性を向上させることができ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、ドライバ要求に基づき車輪に発生するタイヤ力を第1のタイヤ力として推定する第1のタイヤ力推定手段と、車輪に現在発生しているタイヤ力を第2のタイヤ力として推定する第2のタイヤ力推定手段と、タイヤ力の摩擦円限界値を設定する摩擦円限界値設定手段と、上記第1のタイヤ力と上記摩擦円限界値とに基づき上記摩擦円限界値を超えるタイヤ力を第1のオーバータイヤ力として推定する第1のオーバータイヤ力推定手段と、上記第2のタイヤ力と上記摩擦円限界値とに基づき上記摩擦円限界値を超えるタイヤ力を第2のオーバータイヤ力として推定する第2のオーバータイヤ力推定手段と、上記第1のオーバータイヤ力と上記第2のオーバータイヤ力に基づいて車両を駆動する駆動力と駆動トルクの少なくともどちらかの制御量を設定する制御量設定手段と、走行路の路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、ドライバが要求するエンジントルクをドライバ要求エンジントルクとして算出するドライバ要求エンジントルク算出手段と、上記走行路の路面勾配と上記ドライバ要求エンジントルクとに基づいて上記第1のオーバータイヤ力と上記第2のオーバータイヤ力とに基づき求めた上記制御量の下限値を設定し、上記制御量を下限補正する制御量補正手段とを備えたことを特徴としている。
本発明による車両の駆動力制御装置によれば、ドライバの要求する駆動トルクを適切に考慮し、坂道等における登坂走行に支障を来すこともなく、アクセル−エンジントルク特性等が異なっても容易に採用することができ、同じ作動感で良好に作動させることが可能で、現在のみならず、今後生じると推定される過剰な駆動力を抑制し、タイヤのグリップ力を適切に維持して車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
本発明の実施の一形態に係る駆動力制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の一形態に係る駆動力制御プログラムのフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る図2から続くフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係るエンジン回転数とスロットル開度により設定されるエンジントルクの一例を示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係る要求エンジントルクを発生するためのアクセル開度とスロットル開度との関係の一例を示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係る付加ヨーモーメント演算ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る横加速度飽和係数の説明図である。 本発明の実施の一形態に係る車速感応ゲインの特性マップである。 本発明の実施の一形態に係る高μ路と低μ路での付加ヨーモーメントの値の差異の説明図である。 本発明の実施の一形態に係る制御量補正サブルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る要求エンジントルクと路面勾配に基づく最低駆動力の特性の一例を示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係る抑制されるオーバータイヤ力の説明図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本実施形態では、車両として、センタデファレンシャル付4輪駆動車を例とし、差動制限クラッチ等(締結トルクTLSD)により前後駆動力配分をセンタデファレンシャルによるベーストルク配分Rf_cdから可変自在な車両を例に説明する。
図1において、符号1は車両に搭載され、駆動力を適切に抑制する車両の駆動力制御装置を示し、この駆動力制御装置1には、スロットル開度センサ11、エンジン回転数センサ12、アクセル開度センサ13、トランスミッション制御部14、横加速度センサ15、ヨーレートセンサ16、ハンドル角センサ17、各車輪の車輪速センサ18、路面μ推定装置19、路面勾配検出手段としての傾斜角センサ20が接続され、スロットル開度θth、エンジン回転数Ne、アクセル開度θACC、主変速ギヤ比i、トルクコンバータのタービン回転数Nt、差動制限クラッチの締結トルクTLSD、横加速度(dy/dt)、ヨーレートγ、ハンドル角θH、各車輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrr(添字の「fl」は左前輪、「fr」は右前輪、「rl」は左後輪、「rr」は右後輪を示す)、路面摩擦係数μ、路面勾配θSLが入力される。
そして、駆動力制御装置1は、これら入力信号に基づき、後述の駆動力制御プログラムに従って、適切な駆動力を演算し、エンジン制御部2に出力する。エンジン制御部2は、図示しないスロットル制御部に制御信号を出力してモータを駆動させ、スロットル弁を作動させる。
駆動力制御装置1は、図1に示すように、エンジントルク演算部1a、要求エンジントルク演算部1b、トランスミッション出力トルク演算部1c、総駆動力演算部1d、前後接地荷重演算部1e、左輪荷重比率演算部1f、各輪接地荷重演算部1g、各輪前後力演算部1h、各輪要求横力演算部1i、各輪横力演算部1j、各輪摩擦円限界値演算部1k、各輪要求タイヤ合力演算部1l、各輪タイヤ合力演算部1m、各輪要求オーバータイヤ合力演算部1n、各輪オーバータイヤ合力演算部1o、オーバータイヤ力演算部1p、オーバートルク演算部1q、制御量演算部1r、下限値演算部1s、制御量補正部1tから主要に構成されている。
エンジントルク演算部1aは、スロットル開度センサ11からスロットル開度θthが、エンジン回転数センサ12からエンジン回転数Neが入力される。そして、予めエンジン特性により設定しておいたマップ(例えば、図4に示すマップ)を参照し、現在発生しているエンジントルクTegを求め、トランスミッション出力トルク演算部1cに出力する。尚、このエンジントルクTegは、エンジン制御部2から読み込んで用いても良い。
要求エンジントルク演算部1bは、アクセル開度センサ13からアクセル開度θACCが、エンジン回転数センサ12からエンジン回転数Neが入力される。そして、予め設定されているマップ(例えば、図5に示すようなθACC−θthの関係のマップ)によりスロットル開度θthを求め、このスロットル開度θthを基に、上述の図4に示すマップからエンジントルクTegを求め、このエンジントルクTegを要求エンジントルクTdrvとして制御量演算部1r、下限値演算部1sに出力する。尚、この要求エンジントルクTdrvは、予め設定しておいたアクセル開度θACCに応じたマップから求めるようにしても良く、また、エンジン制御部2から読み込んで用いても良い。すなわち、要求エンジントルク演算部1bは、ドライバ要求エンジントルク算出手段として設けられている。
トランスミッション出力トルク演算部1cは、エンジン回転数センサ12からエンジン回転数Neが、トランスミッション制御部14から主変速ギヤ比i、及び、トルクコンバータのタービン回転数Ntが、エンジントルク演算部1aからエンジントルクTegが入力される。
そして、例えば、以下の(1)式により、トランスミッション出力トルクTtを演算し、総駆動力演算部1d、各輪前後力演算部1hに出力する。
Tt=Teg・t・i …(1)
ここで、tはトルクコンバータのトルク比であり、予め設定されている、トルクコンバータの回転速度比e(=Nt/Ne)とトルクコンバータのトルク比とのマップを参照することにより求められる。
総駆動力演算部1dは、トランスミッション出力トルク演算部1cからトランスミッション出力トルクTtが入力される。
そして、例えば、以下の(2)式により、総駆動力Fxを演算し、前後接地荷重演算部1e、各輪前後力演算部1hに出力する。
Fx=Tt・η・if/Rt …(2)
ここで、ηは駆動系伝達効率、ifはファイナルギヤ比、Rtはタイヤ半径である。
前後接地荷重演算部1eは、総駆動力演算部1dから総駆動力Fxが入力される。そして、以下の(3)式により前輪接地荷重Fzfを演算し、各輪接地荷重演算部1g、各輪前後力演算部1hに出力すると共に、以下の(4)式により後輪接地荷重Fzrを演算し、各輪接地荷重演算部1gに出力する。
Fzf=Wf−((m・(dx/dt)・h)/L) …(3)
Fzr=W−Fzf …(4)
ここで、Wfは前輪静加重、mは車両質量、(dx/dt)は前後加速度(=Fx/m)、hは重心高さ、Lはホイールベース、Wは車両重量(=m・G;Gは重力加速度)である。
左輪荷重比率演算部1fは、横加速度センサ15から横加速度(dy/dt)が入力される。そして、以下の(5)式により左輪荷重比率WR_lを演算し、各輪接地荷重演算部1g、各輪要求横力演算部1i、各輪横力演算部1jに出力する。
WR_l=0.5−((dy/dt)/G)・(h/Ltred) …(5)
ここで、Ltredは前輪と後輪のトレッド平均値である。
各輪接地荷重演算部1gは、前後接地荷重演算部1eから前輪接地荷重Fzf、後輪接地荷重Fzrが入力され、左輪荷重比率演算部1fから左輪荷重比率WR_lが入力される。そして、以下の(6)、(7)、(8)、(9)式により、それぞれ左前輪接地荷重Fzf_l、右前輪接地荷重Fzf_r、左後輪接地荷重Fzr_l、右後輪接地荷重Fzr_rを演算し、各輪摩擦円限界値演算部1kに出力する。
Fzf_l=Fzf・WR_l …(6)
Fzf_r=Fzf・(1−WR_l) …(7)
Fzr_l=Fzr・WR_l …(8)
Fzr_r=Fzr・(1−WR_l) …(9)
各輪前後力演算部1hは、トランスミッション制御部14からセンタデファレンシャルにおける差動制限クラッチの締結トルクTLSDが入力され、トランスミッション出力トルク演算部1cからトランスミッション出力トルクTtが入力され、総駆動力演算部1dから総駆動力Fxが入力され、前後接地荷重演算部1eから前輪接地荷重Fzfが入力される。そして、例えば、後述する手順に従って、左前輪前後力Fxf_l、右前輪前後力Fxf_r、左後輪前後力Fxr_l、右後輪前後力Fxr_rを演算し、これらを各輪要求タイヤ合力演算部1l、各輪タイヤ合力演算部1mに出力する。
以下、左前輪前後力Fxf_l、右前輪前後力Fxf_r、左後輪前後力Fxr_l、右後輪前後力Fxr_rを演算する手順の一例を説明する。
まず、前輪荷重配分率WR_fを以下の(10)式により演算する。
WR_f=Fzf/W …(10)
次に、最小前輪前後トルクTfminと最大前輪前後トルクTfmaxを、以下の(11)、(12)式により演算する。
Tfmin=Tt・Rf_cd−TLSD(≧0) …(11)
Tfmax=Tt・Rf_cd+TLSD(≧0) …(12)
次いで、最小前輪前後力Fxfminと最大前輪前後力Fxfmaxを、以下の(13)、(14)式により演算する。
Fxfmin=Tfmin・η・if/Rt …(13)
Fxfmax=Tfmax・η・if/Rt …(14)
そして、以下のように状態判定する。
・WR_f≦Fxfmin/Fxのときは後輪側に差動制限トルクが増加されているとし、判定値I=1とする。
・WR_f≧Fxfmax/Fxのときは前輪側に差動制限トルクが増加されているとし、判定値I=3とする。
・上記以外の場合は通常時と判定して、判定値I=2とする。
次いで、上述の判定値Iに応じて、前輪前後力Fxfを以下のように演算する。
・I=1の場合…Fxf=Fxfmin・η・if/Rt …(15)
・I=2の場合…Fxf=Fx・WR_f …(16)
・I=3の場合…Fxf=Fxfmax・η・if/Rt …(17)
そして、(15)或いは(16)或いは(17)式で演算した前輪前後力Fxfにより後輪前後力Fxrを以下の(18)式により演算する。
Fxr=Fx−Fxf …(18)
以上の前輪前後力Fxf、及び、後輪前後力Fxrを用いて、以下、(19)〜(22)式により、左前輪前後力Fxf_l、右前輪前後力Fxf_r、左後輪前後力Fxr_l、右後輪前後力Fxr_rを演算する。
Fxf_l=Fxf/2 …(19)
Fxf_r=Fxf_l …(20)
Fxr_l=Fxr/2 …(21)
Fxr_r=Fxr_l …(22)
尚、本実施形態で示した各輪前後力の演算は、あくまで一例であり、車両の駆動形式・駆動機構等により適宜、選択されるものである。
各輪要求横力演算部1iは、横加速度センサ15から横加速度(dy/dt)が、ヨーレートセンサ16からヨーレートγが、ハンドル角センサ17からハンドル角θHが、各車輪の(4輪)車輪速センサ18から各車輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrrが、左輪荷重比率演算部1fから左輪荷重比率WR_lが入力される。
そして、後述する手順に従って(図6に示すフローチャートに従って)付加ヨーモーメントMzθを演算し、この付加ヨーモーメントを基に、以下の(23)式により要求前輪横力Fyf_FFを演算し、以下の(24)式により要求後輪横力Fyr_FFを演算する。これら要求前輪横力Fyf_FF、要求後輪横力Fyr_FFを基に、(25)〜(28)式により、左前輪要求横力Fyf_l_FF、右前輪要求横力Fyf_r_FF、左後輪要求横力Fyr_l_FF、右後輪要求横力Fyr_r_FFを演算して各輪要求タイヤ合力演算部1lに出力する。
Fyf_FF=Mzθ/L …(23)
Fyr_FF=(−Iz・(dγ/dt)
+m・(dy/dt)・Lf)/L …(24)
ここで、Izは車両のヨー慣性モーメント、Lfは前軸−重心間距離である。
Fyf_l_FF=Fyf_FF・WR_l …(25)
Fyf_r_FF=Fyf_FF・(1−WR_l) …(26)
Fyr_l_FF=Fyr_FF・WR_l …(27)
Fyr_r_FF=Fyr_FF・(1−WR_l) …(28)
また、付加ヨーモーメントMzθは、図6に示すように、まず、ステップ(以下、「S」と略称)201で車速Vを演算し(例えば、V=(ωfl+ωfr+ωrl+ωrr)/4)、S202に進み、以下の(29)式により、横加速度/ハンドル角ゲインGyを演算する。
Gy=(1/(1+A・V))・(V/L)・(1/n) …(29)
ここで、Aはスタビリティファクタ、nはステアリングギヤ比である。
次に、S203に進み、横加速度/ハンドル角ゲインGyとハンドル角θHを乗算した値(Gy・θH)と、横加速度(dy/dt)とに応じて予め設定されたマップを参照し、横加速度飽和係数Kμを演算する。この横加速度飽和係数Kμを求めるマップは、図7(a)に示すように、横加速度/ハンドル角ゲインGyとハンドル角θHを乗算した値(Gy・θH)と、横加速度(dy/dt)とに応じて予め設定され、ハンドル角θHが所定値以上において、横加速度(dy/dt)が大きくなる程、小さな値に設定される。これは、Gy・θHが大きいとき高μ路であるほど横加速度(dy/dt)が大きくなるが、低μ路では横加速度(dy/dt)が発生し難くなることを表現するものである。これにより、後述する基準横加速度(dyr/dt)の値は、図7(b)に示すように、Gy・θHが大きいとき横加速度(dy/dt)が大きく高μ路であると思われる場合は低い値に設定され、付加ヨーモーメントMzθに対する修正量が小さくなるようになっている。
次いで、S204に進み、以下の(30)式により、横加速度偏差感応ゲインKyを演算する。
Ky=Kθ/Gy …(30)
ここで、Kθは、舵角感応ゲインであり、以下の(31)式により演算される。
Kθ=(Lf・Kf)/n …(31)
Kfは前軸の等価コーナリングパワーである。
すなわち、上述の(30)式により、横加速度偏差感応ゲインKyは、設定の目安(最大値)として、極低μ路にて舵がまったく効かない状態(γ=0,(dy/dt)=0)で、付加ヨーモーメントMzθ(定常値)が0となる場合が考慮される。
次に、S205に進み、以下の(32)式により基準横加速度(dyr/dt)を演算する。
(dyr/dt)=Kμ・Gy・(1/(1+Ty・s))・θH …(32)
ここで、sは微分演算子、Tyは横加速度の1次遅れ時定数であり、この1次遅れ時定数Tyは、後軸の等価コーナリングパワーをKrとして、例えば以下の(33)式により算出される。
Ty=Iz/(L・Kr) …(33)
次いで、S206に進み、以下の(34)式により横加速度偏差(dye/dt)を演算する。
(dye/dt)=(dy/dt)−(dyr/dt) …(34)
次に、S207に進み、以下の(35)式によりヨーレート/ハンドル角ゲインGγを演算する。
Gγ=(1/(1+A・V))・(V/L)・(1/n) …(35)
次いで、S208に進み、以下の(36)式により、例えば、グリップ走行((dye/dt)=0)時に付加ヨーモーメントMzθ(定常値)が0となる場合を考えて、ヨーレート感応ゲインKγを演算する。
Kγ=Kθ/Gγ …(36)
次に、S209に進み、予め設定しておいたマップにより車速感応ゲインKvを演算する。このマップは、例えば図8に示すように、低速域での不要な付加ヨーモーメントMzθを避けるために設定されている。尚、図8において、Vc1は、例えば40km/hである。
そして、S210に進み、以下の(37)式により付加ヨーモーメントMzθを演算する。
Mzθ=Kv・(−Kγ・γ+Ky・(dye/dt)+Kθ・θH) …(37)
すなわち、この(37)式に示すように、−Kγ・γの項がヨーレートγに感応したヨーモーメント、Kθ・θHの項がハンドル角θHに感応したヨーモーメント、Ky・(dye/dt)の項がヨーモーメントの修正値となっている。このため、図9に示すように、高μ路で横加速度(dy/dt)が大きな運転をした場合には、付加ヨーモーメントMzθも大きな値となり、運動性能が向上する。一方、低μ路での走行では、付加ヨーモーメントMzθは、上述の修正値が作用して付加ヨーモーメントMzθを低減するため回頭性が大きくなることがなく、安定した走行性能が得られるようになっている。
各輪横力演算部1jは、横加速度センサ15から横加速度(dy/dt)が、ヨーレートセンサ16からヨーレートγが、左輪荷重比率演算部1fから左輪荷重比率WR_lが入力される。そして、以下の(38)式により前輪横力Fyf_FBを演算し、以下の(39)式により後輪横力Fyr_FBを演算する。これら前輪横力Fyf_FB、後輪横力Fyr_FBを基に、(40)〜(43)式により、左前輪横力Fyf_l_FB、右前輪横力Fyf_r_FB、左後輪横力Fyr_l_FB、右後輪横力Fyr_r_FBを演算して各輪タイヤ合力演算部1mに出力する。
Fyf_FB=(Iz・(dγ/dt)
+m・(dy/dt)・Lr)/L …(38)
Fyr_FB=(−Iz・(dγ/dt)
+m・(dy/dt)・Lf)/L …(39)
ここで、Lrは後軸−重心間距離である。
Fyf_l_FB=Fyf_FB・WR_l …(40)
Fyf_r_FB=Fyf_FB・(1−WR_l) …(41)
Fyr_l_FB=Fyr_FB・WR_l …(42)
Fyr_r_FB=Fyr_FB・(1−WR_l) …(43)
各輪摩擦円限界値演算部1kは、路面μ推定装置19から路面摩擦係数μが入力され、各輪接地荷重演算部1gから左前輪接地荷重Fzf_l、右前輪接地荷重Fzf_r、左後輪接地荷重Fzr_l、右後輪接地荷重Fzr_rが入力される。
そして、以下の(44)〜(47)式により、左前輪摩擦円限界値μ_Fzfl、右前輪摩擦円限界値μ_Fzfr、左後輪摩擦円限界値μ_Fzrl、右後輪摩擦円限界値μ_Fzrrを演算し、各輪要求オーバータイヤ力演算部1n、各輪オーバータイヤ力演算部1oに出力する。すなわち、この各輪摩擦円限界値演算部1kは、摩擦円限界値設定手段として設けられている。
μ_Fzfl=μ・Fzf_l …(44)
μ_Fzfr=μ・Fzf_r …(45)
μ_Fzrl=μ・Fzr_l …(46)
μ_Fzrr=μ・Fzr_r …(47)
各輪要求タイヤ合力演算部1lは、各輪前後力演算部1hから左前輪前後力Fxf_l、右前輪前後力Fxf_r、左後輪前後力Fxr_l、右後輪前後力Fxr_rが入力され、各輪要求横力演算部1iから左前輪要求横力Fyf_l_FF、右前輪要求横力Fyf_r_FF、左後輪要求横力Fyr_l_FF、右後輪要求横力Fyr_r_FFが入力される。そして、以下の(48)〜(51)式により、左前輪要求タイヤ合力F_fl_FF、右前輪要求タイヤ合力F_fr_FF、左後輪要求タイヤ合力F_rl_FF、右後輪要求タイヤ合力F_rr_FFを演算し、各輪要求オーバータイヤ力演算部1nに出力する。すなわち、この各輪要求タイヤ合力演算部1lは、第1のタイヤ力推定手段として設けられている。
F_fl_FF=(Fxf_l+Fyf_l_FF1/2 …(48)
F_fr_FF=(Fxf_r+Fyf_r_FF1/2 …(49)
F_rl_FF=(Fxr_l+Fyr_l_FF1/2 …(50)
F_rr_FF=(Fxr_r+Fyr_r_FF1/2 …(51)
各輪タイヤ合力演算部1mは、各輪前後力演算部1hから左前輪前後力Fxf_l、右前輪前後力Fxf_r、左後輪前後力Fxr_l、右後輪前後力Fxr_rが入力され、各輪横力演算部1jから左前輪横力Fyf_l_FB、右前輪横力Fyf_r_FB、左後輪横力Fyr_l_FB、右後輪横力Fyr_r_FBが入力される。そして、以下の(52)〜(55)式により、左前輪タイヤ合力F_fl_FB、右前輪タイヤ合力F_fr_FB、左後輪タイヤ合力F_rl_FB、右後輪タイヤ合力F_rr_FBを演算し、各輪オーバータイヤ力演算部1oに出力する。すなわち、この各輪タイヤ合力演算部1mは、第2のタイヤ力推定手段として設けられている。
F_fl_FB=(Fxf_l+Fyf_l_FB1/2 …(52)
F_fr_FB=(Fxf_r+Fyf_r_FB1/2 …(53)
F_rl_FB=(Fxr_l+Fyr_l_FB1/2 …(54)
F_rr_FB=(Fxr_r+Fyr_r_FB1/2 …(55)
各輪要求オーバータイヤ力演算部1nは、各輪摩擦円限界値演算部1kから左前輪摩擦円限界値μ_Fzfl、右前輪摩擦円限界値μ_Fzfr、左後輪摩擦円限界値μ_Fzrl、右後輪摩擦円限界値μ_Fzrrが入力され、各輪要求タイヤ合力演算部1lから左前輪要求タイヤ合力F_fl_FF、右前輪要求タイヤ合力F_fr_FF、左後輪要求タイヤ合力F_rl_FF、右後輪要求タイヤ合力F_rr_FFが入力される。そして、以下の(56)〜(59)式により、左前輪要求オーバータイヤ力ΔF_fl_FF、右前輪要求オーバータイヤ力ΔF_fr_FF、左後輪要求オーバータイヤ力ΔF_rl_FF、右後輪要求オーバータイヤ力ΔF_rr_FFを演算し、オーバータイヤ力演算部1pに出力する。すなわち、この各輪要求オーバータイヤ力演算部1nは、第1のオーバータイヤ力推定手段として設けられている。
ΔF_fl_FF=F_fl_FF−μ_Fzfl …(56)
ΔF_fr_FF=F_fr_FF−μ_Fzfr …(57)
ΔF_rl_FF=F_rl_FF−μ_Fzrl …(58)
ΔF_rr_FF=F_rr_FF−μ_Fzrr …(59)
各輪オーバータイヤ力演算部1oは、各輪摩擦円限界値演算部1kから左前輪摩擦円限界値μ_Fzfl、右前輪摩擦円限界値μ_Fzfr、左後輪摩擦円限界値μ_Fzrl、右後輪摩擦円限界値μ_Fzrrが入力され、各輪タイヤ合力演算部1mから左前輪タイヤ合力F_fl_FB、右前輪タイヤ合力F_fr_FB、左後輪タイヤ合力F_rl_FB、右後輪タイヤ合力F_rr_FBが入力される。そして、以下の(60)〜(63)式により、左前輪オーバータイヤ力ΔF_fl_FB、右前輪オーバータイヤ力ΔF_fr_FB、左後輪オーバータイヤ力ΔF_rl_FB、右後輪オーバータイヤ力ΔF_rr_FBを演算し、オーバータイヤ力演算部1pに出力する。すなわち、この各輪オーバータイヤ力演算部1oは、第2のオーバータイヤ力推定手段として設けられている。
ΔF_fl_FB=F_fl_FB−μ_Fzfl …(60)
ΔF_fr_FB=F_fr_FB−μ_Fzfr …(61)
ΔF_rl_FB=F_rl_FB−μ_Fzrl …(62)
ΔF_rr_FB=F_rr_FB−μ_Fzrr …(63)
オーバータイヤ力演算部1pは、各輪要求オーバータイヤ力演算部1nから左前輪要求オーバータイヤ力ΔF_fl_FF、右前輪要求オーバータイヤ力ΔF_fr_FF、左後輪要求オーバータイヤ力ΔF_rl_FF、右後輪要求オーバータイヤ力ΔF_rr_FFが入力され、各輪オーバータイヤ力演算部1oから左前輪オーバータイヤ力ΔF_fl_FB、右前輪オーバータイヤ力ΔF_fr_FB、左後輪オーバータイヤ力ΔF_rl_FB、右後輪オーバータイヤ力ΔF_rr_FBが入力される。そして、各輪要求オーバータイヤ力ΔF_fl_FF、ΔF_fr_FF、ΔF_rl_FF、ΔF_rr_FFの総和と、各輪オーバータイヤ力ΔF_fl_FB、ΔF_fr_FB、ΔF_rl_FB、ΔF_rr_FBの総和とを比較して、値の大きい方をオーバータイヤ力Foverとして設定する。すなわち、
Fover=MAX((ΔF_fl_FF+ΔF_fr_FF+ΔF_rl_FF+ΔF_rr_FF)
,(ΔF_fl_FB+ΔF_fr_FB+ΔF_rl_FB+ΔF_rr_FB))…(64)
オーバートルク演算部1qは、エンジン回転数センサ12からエンジン回転数Neが、トランスミッション制御部14から主変速ギヤ比i、トルクコンバータのタービン回転数Ntが、オーバータイヤ力演算部1pからオーバータイヤ力Foverが入力される。そして、以下の(65)式によりオーバートルクToverを演算し、制御量演算部1rに出力する。
Tover=Fover・Rt/t/i/η/if …(65)
制御量演算部1rは、要求エンジントルク演算部1bから要求エンジントルクTdrvが入力され、オーバートルク演算部1qからオーバートルクToverが入力される。そして、以下の(66)式により、制御量Treqを演算し、制御量補正部1tに出力する。
Treq=Tdrv−Tover …(66)
このように、本実施の形態では、オーバータイヤ力演算部1p、オーバートルク演算部1q、及び、制御量演算部1rで制御量設定手段が構成されている。
下限値演算部1sは、エンジン回転数センサ12からエンジン回転数Neが、トランスミッション制御部14から主変速ギヤ比i、トルクコンバータのタービン回転数Ntが、傾斜角センサ20から路面勾配θSLが、要求エンジントルク演算部1bから要求エンジントルクTdrvが入力される。そして、路面勾配θSLと要求エンジントルクTdrvとに基づいて、予め実験、計算等により求めておいた最低駆動力Fminのマップ(例えば図11)を補間計算付きで参照して最低駆動力Fminを設定する。ここで、最低駆動力Fminのマップは、図11に示すように、路面勾配θSLが大きくなるほど、最低駆動力Fminが高く設定されるようになっており、坂道等における登坂走行に支障を来すことのないように最低駆動力Fminが設定されるようになっている。また、要求エンジントルクTdrvが大きくなるほど、最低駆動力Fminが高く設定されるようになっており、ドライバが大きな駆動トルクが必要と感じている場合には高い最低駆動力Fminが設定されて、ドライバに違和感を感じさせることのないようになっている。また、路面勾配θSLと要求エンジントルクTdrvとに基づいて、最低駆動力Fminを設定するようになっているので、アクセル−エンジントルク特性等が異なっても容易に採用することができ、同じ作動感で良好に作動させることが可能となっている。
こうして設定した最低駆動力Fminを基に、以下の(67)式により、最低駆動トルクTminを算出して制御量補正部1tに出力する。
Tmin=Fmin/(i・if・t)・Rt …(67)
この(67)式中の、(i・if・t)の演算項は、車両の総ギヤ比に相当する部分となっている。従って、たとえ変速段が切り替わり、主変速比iが変更されたとしても最低駆動力Fminは変動することなく、必要な最低駆動力Fminを適切に確保した上で最低駆動トルクTminが設定されるようになっている。
制御量補正部1tは、制御量演算部1rから制御量Treqが、下限値演算部1sから最低駆動トルクTminが入力される。そして、最低駆動トルクTminを用いて制御量Treqの下限処理を実行し(制御量Treqを最低駆動トルクTmin以上に設定し)、エンジン制御部2に出力する。本実施の形態では、下限値演算部1s、制御量補正部1tで制御量補正手段が構成されている。
このように、本実施の形態では、路面勾配θSLと要求エンジントルクTdrvとに基づいて、予め実験、計算等により求めておいた最低駆動力Fminのマップを補間計算付きで参照して最低駆動力Fminを設定し、この最低駆動力Fminと車両の総ギヤ比とに基づいて下限とする最低駆動トルクTminを算出して制御量演算部1rからの制御量Treqを下限補正する。このため、ドライバの要求する駆動トルクを適切に考慮し、坂道等における登坂走行に支障を来すこともなく、アクセル−エンジントルク特性等が異なっても容易に採用することができ、同じ作動感で良好に作動させることが可能で、現在のみならず、今後生じると推定される過剰な駆動力を抑制し、タイヤのグリップ力を適切に維持して車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
なお、本実施の形態では制御量として駆動トルクを用いて説明したが、制御量演算部1r、制御量補正部1tにおける入出力制御量を駆動力として取り扱い、エンジン制御部2へ駆動力として出力することも可能である。
次に、上述の駆動力制御装置1で実行される駆動力制御プログラムについて、図2、図3のフローチャートで説明する。
まず、S101で必要パラメータ、すなわち、スロットル開度θth、エンジン回転数Ne、アクセル開度θACC、主変速ギヤ比i、トルクコンバータのタービン回転数Nt、差動制限クラッチの締結トルクTLSD、横加速度(dy/dt)、ヨーレートγ、ハンドル角θH、各車輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrr、路面摩擦係数μを読み込む。
次いで、S102に進み、エンジントルク演算部1aで、予めエンジン特性により設定しておいたマップ(例えば、図4に示すマップ)を参照し、現在発生しているエンジントルクTegを求める。
次に、S103に進み、要求エンジントルク演算部1bで、予め設定されているマップ(例えば、図5に示すようなθACC−θthの関係のマップ)によりスロットル開度θthを求め、このスロットル開度θthを基に、上述の図4に示すマップからエンジントルクTegを求める。
次いで、S104に進み、トランスミッション出力トルク演算部1cで、前述の(1)式により、トランスミッション出力トルクTtを演算する。
次に、S105に進み、総駆動力演算部1dで、前述の(2)式により、総駆動力Fxを演算する。
次いで、S106に進み、前後接地荷重演算部1eで、前述の(3)式により前輪接地荷重Fzfを演算し、前述の(4)式により後輪接地荷重Fzrを演算する。
次に、S107に進み、左輪荷重比率演算部1fで、前述の(5)式により左輪荷重比率WR_lを演算する。
次いで、S108に進み、各輪接地荷重演算部1gで、前述の(6)、(7)、(8)、(9)式により、それぞれ左前輪接地荷重Fzf_l、右前輪接地荷重Fzf_r、左後輪接地荷重Fzr_l、右後輪接地荷重Fzr_rを演算する。
次に、S109に進み、各輪前後力演算部1hで、前述の(19)〜(22)式により、左前輪前後力Fxf_l、右前輪前後力Fxf_r、左後輪前後力Fxr_l、右後輪前後力Fxr_rを演算する。
次いで、S110に進み、各輪要求横力演算部1iで、前述の(25)〜(28)式により左前輪要求横力Fyf_l_FF、右前輪要求横力Fyf_r_FF、左後輪要求横力Fyr_l_FF、右後輪要求横力Fyr_r_FFを演算する。
次に、S111に進み、各輪横力演算部1jで、前述の(40)〜(43)式により、左前輪横力Fyf_l_FB、右前輪横力Fyf_r_FB、左後輪横力Fyr_l_FB、右後輪横力Fyr_r_FBを演算する。
次いで、S112に進み、各輪摩擦円限界値演算部1kで、前述の(44)〜(47)式により、左前輪摩擦円限界値μ_Fzfl、右前輪摩擦円限界値μ_Fzfr、左後輪摩擦円限界値μ_Fzrl、右後輪摩擦円限界値μ_Fzrrを演算する。
次に、S113に進み、各輪要求タイヤ合力演算部1lで、前述の(48)〜(51)式により、左前輪要求タイヤ合力F_fl_FF、右前輪要求タイヤ合力F_fr_FF、左後輪要求タイヤ合力F_rl_FF、右後輪要求タイヤ合力F_rr_FFを演算する。
次いで、S114に進み、各輪タイヤ合力演算部1mで、前述の(52)〜(55)式により、左前輪タイヤ合力F_fl_FB、右前輪タイヤ合力F_fr_FB、左後輪タイヤ合力F_rl_FB、右後輪タイヤ合力F_rr_FBを演算する。
次に、S115に進み、各輪要求オーバータイヤ力演算部1nで、前述の(56)〜(59)式により、左前輪要求オーバータイヤ力ΔF_fl_FF、右前輪要求オーバータイヤ力ΔF_fr_FF、左後輪要求オーバータイヤ力ΔF_rl_FF、右後輪要求オーバータイヤ力ΔF_rr_FFを演算する。
次いで、S116に進み、各輪オーバータイヤ力演算部1oで、前述の(60)〜(63)式により、左前輪オーバータイヤ力ΔF_fl_FB、右前輪オーバータイヤ力ΔF_fr_FB、左後輪オーバータイヤ力ΔF_rl_FB、右後輪オーバータイヤ力ΔF_rr_FBを演算する。
次に、S117に進み、オーバータイヤ力演算部1pで、前述の(64)式により、オーバータイヤ力Foverを演算する。
次いで、S118に進み、オーバートルク演算部1qで、前述の(65)式により、オーバートルクToverを演算し、S119に進んで、制御量演算部1rで、前述の(66)式により、制御量Treqを演算する。
次に、S120に進み、図10に示す、制御量補正サブルーチンのフローチャートを実行する。
すなわち、まず、S301で、必要パラメータ、すなわち、エンジン回転数Ne、主変速ギヤ比i、トルクコンバータのタービン回転数Nt、路面勾配θSL、要求エンジントルクTdrv、制御量Treqを読み込む。
次に、S302に進んで、下限値演算部1sは、路面勾配θSLと要求エンジントルクTdrvとに基づいて、予め実験、計算等により求めておいた最低駆動力Fminのマップ(例えば図11)を補間計算付きで参照して最低駆動力Fminを設定する。
次いで、S303に進み、下限値演算部1sは、上述の(67)式により、最低駆動トルクTminを算出する。
そして、S304に進むと、制御量補正部1tは、最低駆動トルクTminを用いて制御量Treqの下限処理を実行し(制御量Treqを最低駆動トルクTmin以上に設定し)、エンジン制御部2に出力してルーチンを抜ける。
このように本発明の実施の形態によれば、ドライバ要求に基づき車輪に発生するタイヤ力が摩擦円限界値からオーバーするトルク値と、車輪に現在発生しているタイヤ力が摩擦円限界値からオーバーするトルク値とを比較し、その大きい方の値をドライバが要求する駆動力から減じるようになっている。このため、現在のみならず、今後のトルク過剰な状態が適切に補正され、スピン、及び、プラウに対して適切な制御が行われ、タイヤのグリップ力を適切に維持して車両の走行安定性を向上させることが可能となっている。
また、ドライバが要求する駆動力から減じて補正する値は、あくまでも、タイヤ力が摩擦円限界値からオーバーするトルク値であるため、前後方向の駆動力が急に抑制されることがなく、ドライバに対して不自然な感覚や、加速不足といった不満感を与えることもない(すなわち、図13においてのFxaだけ駆動力が抑制されることになる)。
尚、前後方向の駆動力を確実に抑制し、タイヤのグリップ力を維持するようにしても良い(すなわち、図13においてのFxbだけ駆動力を抑制するようにしても良い)。この場合の制御は、図1の破線で示す信号線が追加され、各輪要求オーバータイヤ力演算部1n及び各輪オーバータイヤ力演算部1oにおける演算を以下のように変更することにより実現できる。
各輪要求オーバータイヤ力演算部1nは、各輪摩擦円限界値演算部1kから左前輪摩擦円限界値μ_Fzfl、右前輪摩擦円限界値μ_Fzfr、左後輪摩擦円限界値μ_Fzrl、右後輪摩擦円限界値μ_Fzrrが入力され、各輪要求横力演算部1iから左前輪要求横力Fyf_l_FF、右前輪要求横力Fyf_r_FF、左後輪要求横力Fyr_l_FF、右後輪要求横力Fyr_r_FFが入力され、各輪前後力演算部1hから左前輪前後力Fxf_l、右前輪前後力Fxf_r、左後輪前後力Fxr_l、右後輪前後力Fxr_rが入力される。
そして、以下の(68)〜(71)式により、左前輪要求オーバータイヤ力ΔF_fl_FF、右前輪要求オーバータイヤ力ΔF_fr_FF、左後輪要求オーバータイヤ力ΔF_rl_FF、右後輪要求オーバータイヤ力ΔF_rr_FFを演算し、オーバータイヤ力演算部1pに出力する。
ΔF_fl_FF=Fxf_l−(μ_Fzfl−Fyf_l_FF1/2 …(68)
ΔF_fr_FF=Fxf_r−(μ_Fzfr−Fyf_r_FF1/2 …(69)
ΔF_rl_FF=Fxr_l−(μ_Fzrl−Fyr_l_FF1/2 …(70)
ΔF_rr_FF=Fxr_r−(μ_Fzrr−Fyr_r_FF1/2 …(71)
各輪オーバータイヤ力演算部1oは、各輪摩擦円限界値演算部1kから左前輪摩擦円限界値μ_Fzfl、右前輪摩擦円限界値μ_Fzfr、左後輪摩擦円限界値μ_Fzrl、右後輪摩擦円限界値μ_Fzrrが入力され、各輪横力演算部1jから左前輪横力Fyf_l_FB、右前輪横力Fyf_r_FB、左後輪横力Fyr_l_FB、右後輪横力Fyr_r_FBが入力され、各輪前後力演算部1hから左前輪前後力Fxf_l、右前輪前後力Fxf_r、左後輪前後力Fxr_l、右後輪前後力Fxr_rが入力される。
そして、以下の(72)〜(75)式により、左前輪オーバータイヤ力ΔF_fl_FB、右前輪オーバータイヤ力ΔF_fr_FB、左後輪オーバータイヤ力ΔF_rl_FB、右後輪オーバータイヤ力ΔF_rr_FBを演算し、オーバータイヤ力演算部1pに出力する。
ΔF_fl_FB=Fxf_l−(μ_Fzfl−Fyf_l_FB1/2 …(72)
ΔF_fr_FB=Fxf_r−(μ_Fzfr−Fyf_r_FB1/2 …(73)
ΔF_rl_FB=Fxr_l−(μ_Fzrl−Fyr_l_FB1/2 …(74)
ΔF_rr_FB=Fxr_r−(μ_Fzrr−Fyr_r_FB1/2 …(75)
1 駆動力制御装置
1a エンジントルク演算部
1b 要求エンジントルク演算部(ドライバ要求エンジントルク算出手段)
1c トランスミッション出力トルク演算部
1d 総駆動力演算部
1e 前後接地荷重演算部
1f 左輪荷重比率演算部
1g 各輪接地荷重演算部
1h 各輪前後力演算部
1i 各輪要求横力演算部
1j 各輪横力演算部
1k 各輪摩擦円限界値演算部(摩擦円限界値設定手段)
1l 各輪要求タイヤ合力演算部(第1のタイヤ力推定手段)
1m 各輪タイヤ合力演算部(第2のタイヤ力推定手段)
1n 各輪要求オーバータイヤ合力演算部(第1のオーバータイヤ力推定手段)
1o 各輪オーバータイヤ合力演算部(第2のオーバータイヤ力推定手段)
1p オーバータイヤ力演算部(制御量設定手段)
1q オーバートルク演算部(制御量設定手段)
1r 制御量演算部(制御量設定手段)
1s 下限値演算部(制御量補正手段)
1t 制御量補正部(制御量補正手段)
2 エンジン制御部
20 傾斜角センサ(路面勾配検出手段)

Claims (4)

  1. ドライバ要求に基づき車輪に発生するタイヤ力を第1のタイヤ力として推定する第1のタイヤ力推定手段と、
    車輪に現在発生しているタイヤ力を第2のタイヤ力として推定する第2のタイヤ力推定手段と、
    タイヤ力の摩擦円限界値を設定する摩擦円限界値設定手段と、
    上記第1のタイヤ力と上記摩擦円限界値とに基づき上記摩擦円限界値を超えるタイヤ力を第1のオーバータイヤ力として推定する第1のオーバータイヤ力推定手段と、
    上記第2のタイヤ力と上記摩擦円限界値とに基づき上記摩擦円限界値を超えるタイヤ力を第2のオーバータイヤ力として推定する第2のオーバータイヤ力推定手段と、
    上記第1のオーバータイヤ力と上記第2のオーバータイヤ力に基づいて車両を駆動する駆動力と駆動トルクの少なくともどちらかの制御量を設定する制御量設定手段と、
    走行路の路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、
    ドライバが要求するエンジントルクをドライバ要求エンジントルクとして算出するドライバ要求エンジントルク算出手段と、
    上記走行路の路面勾配と上記ドライバ要求エンジントルクとに基づいて上記第1のオーバータイヤ力と上記第2のオーバータイヤ力とに基づき求めた上記制御量の下限値を設定し、上記制御量を下限補正する制御量補正手段と、
    を備えたことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  2. 上記制御量設定手段で設定する制御量は駆動トルクであって、
    上記制御量補正手段は、上記走行路の路面勾配と上記ドライバ要求エンジントルクとに基づいて予め設定しておいた下限とする最低駆動力を設定し、該設定した最低駆動力と車両の総ギヤ比とに基づいて下限とする最低駆動トルクを算出して上記制御量を下限補正することを特徴とする請求項1記載の車両の駆動力制御装置。
  3. 上記ドライバ要求エンジントルク算出手段は、アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて上記ドライバ要求エンジントルクを算出することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両の駆動力制御装置。
  4. 上記制御量設定手段は、上記第1のオーバータイヤ力と上記第2のオーバータイヤ力とを比較して、大きい方の値のオーバータイヤ力を上記ドライバ要求エンジントルクから減じて制御量を設定することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の車両の駆動力制御装置。
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