JP5935413B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、登坂路走行時に登坂制御を行う車両の制御装置に関するものである。

特開平８−２８６９７号公報（特許文献１）には、登坂路と降坂路とが繰り返されるような走行状態の場合に、登坂制御、降坂制御が通常制御を経ることなく円滑に連続して実行できるようにし、ビジーシフトを防止することが記載されている。また、特開２００１−２２５６５７号公報（特許文献２）には、平坦路での旋回前進加速時や旋回後退減速時におけるタイトコーナーブレーキの防止と、低μ登坂路等での坂道発進時における発進性能の向上を図ることができる四輪駆動車の駆動力配分制御装置が記載されている。

特開平８−２８６９７号公報 特開２００１−２２５６５７号公報

ところで、登坂制御を行う車両の制御装置において、登坂路から通常路へ移行するときに、登坂制御の条件を満たさなくなってから設定時間を継続した場合に、登坂制御を解除している。ここで、登坂路から通常路へ移行した場合には、できるだけ早く登坂制御を解除することが望まれる。そこで、判定のための設定時間を短く設定することになる。しかし、判定のための設定時間を短くすると、登坂制御の判定条件付近を走行している際には、登坂制御の実行と解除が繰り返されるため、あまり短くすることが適切でない。そのため、判定のための設定時間はある程度の長さに設定されている。

しかし、登坂路を走行中に駆動ギヤ段の進行方向を逆方向に切り替えた場合、例えば、登坂路を後退走行中に後退ギヤ段から前進ギヤ段に切り替えた場合には、登坂路ではなくなり降坂路となるにも関わらず、設定時間の間は登坂制御が継続される。このような場合には、より早く登坂制御を解除することが望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、登坂制御の判定条件付近を走行中に登坂制御の実行と解除が繰り返されることを防止しつつ、登坂路走行中に駆動ギヤ段を切り替えた場合に登坂制御を早期に解除することができる車両の駆動装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本発明に係る車両の制御装置は、進行方向の登坂傾斜度が登坂傾斜度閾値以上の場合に登坂制御を実行し、前記登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向を維持した状態にて、当該進行方向の登坂傾斜度が前記登坂傾斜度閾値未満となる状態を第一設定時間継続した場合に登坂制御を解除し、前記登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向を逆方向に切り替えてからの経過時間が前記第一設定時間より短い第二設定時間を経過した場合に、前記登坂制御を解除し、前記車両は、駆動力を伝達可能な主駆動輪と補助駆動輪とを備え、前記登坂制御は、前記補助駆動輪へ伝達する駆動力を増加する制御である。

（請求項２）好ましくは、前記登坂制御を実行している際に、当該進行方向を維持した状態にて当該進行方向の登坂傾斜度が前記登坂傾斜度閾値未満となり且つ前記第一設定時間を継続する前に、前記進行方向を逆方向に切り替えてからの経過時間が前記第二設定時間を経過した場合に、前記登坂制御を解除する。

（請求項３）好ましくは、前記車両は、係合力により前記補助駆動輪への駆動力の伝達を制御する電磁クラッチ装置を備え、前記登坂制御の実行および解除は前記電磁クラッチ装置を制御することにより行う。
（請求項４）好ましくは、前記登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向が前進ギヤ段から後進ギヤ段へ切り替えられてからの経過時間、及び、駆動ギヤの進行方向が後進ギヤ段から前進ギヤ段へ切り替えられてからの経過時間が前記第二設定時間を経過した場合に、前記登坂制御を解除する。

（請求項１）本発明によれば、登坂制御の解除判定条件を２種類設ける。第一の解除判定条件は、登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向を維持した状態にて、当該進行方向の登坂傾斜度が登坂傾斜度閾値未満となる状態を第一設定時間継続したか否かである。第二の解除判定条件は、登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向を逆方向に切り替えてからの経過時間が第一設定時間より短い第二設定時間を経過したか否かである。

このように、駆動ギヤの進行方向が維持された場合には、長い時間である第一設定時間を継続した場合に解除され、駆動ギヤの進行方向が切り替えられた場合には、短い時間である第二設定時間を継続した場合に解除される。これにより、登坂制御の判定条件付近を走行中に登坂制御の実行と解除が繰り返されることを防止しつつ、登坂路走行中に駆動ギヤを切り替えた場合に登坂制御を早期に解除することができる。さらに、補助駆動輪へ伝達する駆動力を増加する制御に上述した登坂制御を適用することにより、駆動源の駆動力を効率的に用いることができる。

（請求項２）登坂制御を実行している際に、当該進行方向を維持した状態にて当該進行方向の登坂傾斜度が登坂傾斜度閾値未満となったとしても、第一設定時間を継続しなければ登坂制御が解除されない。この間に、駆動ギヤの進行方向が逆方向に切り替えられることがある。この場合にも、より早期に登坂制御を解除することが望まれる。そこで、第一設定時間による登坂制御の解除が行われる前に、駆動ギヤの進行方向が逆方向に切り替えられた場合には、短い時間である第二設定時間を経過した場合に、登坂制御を解除することとする。これにより、上記の場合に、より早期に登坂制御を解除できる。

（請求項３）上述した登坂制御の実行および解除を電磁クラッチ装置の制御により行う場合には、電磁クラッチ装置への無駄な電力消費を低減することができる。

本実施形態における四輪駆動車の構成を示す図である。 図１のＥＣＵにおける登坂制御切替処理を示すフローチャートである。 図２の登坂制御切替処理における加速度（登坂傾斜度に対応）およびギヤ段方向に対する登坂制御状態または登坂制御解除状態を示す概念図である。

本実施形態における車両の制御装置は、例えば四輪駆動車に適用される。四輪駆動車の概略構成について、図１を参照して説明する。図１に示すように、四輪駆動車は、駆動力を発生するエンジン２と、駆動力伝達機構と、主駆動輪としての前輪５と、補助駆動輪としての後輪１１と、制御装置（ＥＣＵ）２１と、各種センサ３１〜３６とから構成されている。そして、駆動力伝達機構は、トランスアクスル３と、フロントアクスル４と、プロペラシャフト６と、駆動力伝達装置７と、ドライブピニオンシャフト８と、リアディファレンシャル９と、リアアクスル１０とから構成されている。

エンジン２の駆動力は、トランスアクスル３とフロントアクスル４とを介して前輪５に伝達される。また、エンジン２の駆動力は、トランスアクスル３、プロペラシャフト６、駆動力伝達装置７、ドライブピニオンシャフト８、リアディファレンシャル９、及びリアアクスル１０を介して後輪１１に伝達される。

ここで、駆動力伝達装置７は、湿式多板式の電磁クラッチ装置７ａを備えている。この電磁クラッチ装置７ａのコイルに、ＥＣＵ２１からの制御信号に基づいて算出された電流が供給されて、各クラッチ板が互いに摩擦係合する。このクラッチ板の摩擦係合力により、プロペラシャフト６の駆動力がドライブピニオンシャフト８にトルク伝達される。具体的には、電磁クラッチ装置７ａのコイルに供給される電流値が大きいほど、クラッチ板の摩擦係合力は大きくなり、その結果ドライブピニオンシャフト８に伝達される駆動力が大きくなる。

ＥＣＵ２１は、各種センサ３１〜３６の出力信号に基づき、電磁クラッチ装置７ａのコイルに供給する電流値を算出する。すなわち、ＥＣＵ２１は、四輪駆動状態と二輪駆動状態とを選択すると共に、四輪駆動状態が選択されている場合にはさらに前輪５と後輪１１とに配分される駆動力配分率の可変制御を行っている。ここで、３１ａ〜３１ｄは、順に、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の車輪速センサである。３２は、スロットル開度センサである。３３は、操舵角センサである。３４は、ヨーレートセンサである。３５は、左右加速度センサであり、３６は、前後加速度センサである。

次に、ＥＣＵ２１による駆動力伝達装置７の制御のうち、以下においては、登坂制御について説明する。登坂制御とは、車両が登坂路を走行していると判断した場合に、通常制御（登坂制御を行っていない制御）の状態に対して補助駆動輪としての後輪１１への駆動力の伝達を増加する制御である。登坂制御の判定処理について、図２のフローチャートを参照して説明する。

登坂制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。登坂制御中でない場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、これから登坂制御を実行するか否かの判定を行う（ステップＳ２〜Ｓ４）。まずは、進行方向の車速Vが車速閾値Vth未満であって、かつ、進行方向の登坂傾斜度が第一登坂傾斜度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。本実施形態においては、進行方向の登坂傾斜度は進行方向の加速度Gを用い、第一登坂傾斜度閾値は第一加速度閾値Gth1を用いる。車速Vは、車輪速センサ３１ａ〜３１ｄから算出する。進行方向の加速度Gは、前後加速度センサ３６により検出される。

ここで、進行方向の車速Vおよび加速度Gとは、駆動ギヤが前進ギヤ段の場合には前進方向の車速Vおよび加速度Gであり、駆動ギヤが後退ギヤ段の場合には後退方向の車速Vおよび加速度Gである。つまり、駆動ギヤが前進ギヤ段で前進加速している場合に、車速Vおよび加速度Gは正値を示す。一方、駆動ギヤが前進ギヤ段であるにも関わらず、登坂路などにおいて車両が後退し始めた直後の場合には、車速Vおよび加速度Gは負値を示す。

つまり、ステップＳ２においては、前進ギヤ段の場合に低速で前進走行中であり、かつ、前進加速度Gが第一加速度閾値Gth1以上であるか否か、および、後退ギヤ段の場合に低速で後退走行中であり、かつ、後退加速度Gが第一加速度閾値Gth1以上であるか否かを判定する。具体的には、登坂傾斜度の大きい登坂路走行中がそれに該当する。この他に、平坦路であっても、車両発進時などには、瞬間的に、上記条件を満たすことになる。ここで、登坂路とは、前進ギヤ段において車両前方が上り方向を向いている状態と、後退ギヤ段において車両後方が上り方向を向いている状態を含む。

続いて、ステップＳ２の判定を満たす場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、当該判定を満たす状態になってからの経過時間time3が第三設定時間Tth3以上となったか否かを判定し、まだ達していなければステップＳ２の判定に戻る（ステップＳ３）。一方、ステップＳ２の判定を満たさない場合には、処理を終了する。

続いて、経過時間time3が第三設定時間Tth3以上になると、登坂制御に移行する処理を行う（ステップＳ４）。つまり、ステップＳ２の判定を満たす状態を、第三設定時間Tth3継続した場合に、登坂制御を実行する。例えば、登坂傾斜度の大きな登坂路を走行中には、上記を満たすため、登坂制御が実行される。しかし、平坦路の車両発進時には、発進後直ちに、ステップＳ２を満たさない状態になる。従って、この場合には、登坂制御は実行されない。また、登坂傾斜度の小さな登坂路や降坂路を走行中には、ステップＳ２を満たさない状態になる。

一方、ステップＳ１において登坂制御中の場合には、登坂制御を解除するか否かの判定を行う（ステップＳ５〜Ｓ９）。まずは、登坂制御中の場合に（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、駆動ギヤ段の進行方向を判定するとともに、進行方向の登坂傾斜度が、第一登坂傾斜度閾値よりも小さな値である第二登坂傾斜度閾値未満か否かを判定する（ステップＳ５）。この第二登坂傾斜度閾値2は、正値としてもよいし、負値としてもよい。登坂傾斜度が負値となる状態とは、降坂する状態を意味する。

そして、本実施形態においては、進行方向の登坂傾斜度は進行方向の加速度Gを用い、第二登坂傾斜度閾値は第二加速度閾値Gth2を用いる。つまり、進行方向の加速度Gが第二加速度閾値Gth2未満であるか否かを判定する。この第二加速度閾値Gth2は、正値でもよいが、負値でもよい。

続いて、ステップＳ５の判定を満たす場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、当該判定を満たす状態になってからの経過時間time2が第二設定時間Tth2以上となったか否かを判定し、まだ達していなければステップＳ５の判定に戻る（ステップＳ６）。続いて、経過時間time2が第二設定時間Tth2以上になると、登坂制御を解除する（ステップＳ７）。つまり、ステップＳ５の判定を満たす状態を、第二設定時間Tth2継続した場合に、登坂制御を解除して、通常制御に移行する。

続いて、ステップＳ５の判定を満たさない場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、進行方向の車速Vが車速閾値Vth以上であるか否か、または、進行方向の登坂傾斜度が第二登坂傾斜度閾値以上かつ第一登坂傾斜度閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、第一登坂傾斜度閾値は正値とし、第二登坂傾斜度閾値は上述したように正値でも負値でもよい。

そして、本実施形態においては、進行方向の登坂傾斜度は進行方向の加速度Gを用い、第一，第二登坂傾斜度は第一，第二加速度閾値Gth1,Gth2を用いる。つまり、進行方向の車速Vが車速閾値Vth以上であるか否か、または、進行方向の加速度Gが第二加速度閾値Gth2以上かつ第一加速度閾値Gth1未満であるか否かを判定する。

従って、ステップＳ８においては、（１）高速走行中であるか否か、（２）前進ギヤ段の場合に低速で前進走行中であり、かつ、前進加速度Gが上記加速度範囲であるか否か、および、（３）後退ギヤ段の場合に低速で後退走行中であり、かつ、後退加速度Gが上記加速度範囲であるか否かを判定する。（２）（３）の場合は、登坂路走行を継続しているときに登坂傾斜度が緩やかになっている状態に相当する。

続いて、ステップＳ８の判定を満たす場合には（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、当該判定を満たす状態になってからの経過時間time1が第一設定時間Tth1以上となったか否かを判定し、まだ達していなければステップＳ８の判定に戻る（ステップＳ９）。この第一設定時間Tth1は、ステップＳ６の判定にて用いた第二設定時間Tth2より長い時間である。続いて、経過時間time1が第一設定時間Tth1以上になると、登坂制御を解除する（ステップＳ７）。つまり、ステップＳ８の判定を満たす状態を、第一設定時間Tth1継続した場合に、登坂制御を解除して、通常制御に移行する。ここで、ステップＳ８の判定を満たさない場合には（ステップＳ８：Ｎｏ）、処理を終了し、登坂制御が解除されずに継続される。

以上説明した登坂制御切替処理について、図３を参照しながら、具体的なケースを例に挙げて説明する。まず、図３について説明する。図３の左右方向中心が前後方向の加速度Gがゼロの状態であり、そこから右側が正の前進加速度Gの状態、左側が正の後退加速度Gの状態である。そして、中央より右側ほど前進加速度Gが大きくなり、中央より左側ほど後退加速度Gが大きくなる。また、上段に駆動ギヤが前進ギヤ段の場合を示し、下段に駆動ギヤが後退ギヤ段の場合を示す。

そして、図３に示すように、前進ギヤ段において、前進加速度Gが第一加速度閾値Gth1_f以上の領域A1は登坂制御を実行し、前進加速度Gが第二加速度閾値Gth2_f以上第一加速度閾値Gth1_f未満の領域B1は第一設定時間Tth1継続した場合に登坂制御を解除し、それ以外の領域C1は第二設定時間Tth2継続した場合に登坂制御を解除する。また、後退ギヤ段において、後退加速度Gが第一加速度閾値Gth1_b以上の領域A2は登坂制御を実行し、後退加速度Gが第二加速度閾値Gth2_b以上第一加速度閾値Gth1_b未満の領域B2は第一設定時間Tth1継続した場合に登坂制御を解除し、それ以外の領域C2は第二設定時間Tth2継続した場合に登坂制御を解除する。

（ケース１）ケース１は、傾斜度の大きな登坂路を前進走行中に登坂制御が実行されているときに、登坂傾斜度が緩やかに変化した場合である。ケース１は、図３において、矢印Ｐ１で示す状態である。初期は、領域A1、すなわち前進加速度Gが第一加速度閾値Gth1_f以上であるため、登坂制御が実行されている。この状態から、登坂傾斜度が緩やかに変化することで、前進加速度Gが小さくなり、第一加速度閾値Gth1_f未満となる。このとき、前進し続けているため、前進ギヤ段を維持している。そうすると、図３において、領域A1から領域B1へ移行する。ここで、図２において、Ｓ５：Ｎｏ→Ｓ８：Ｙｅｓとなり、第一設定時間Tth1以上を継続すればＳ９：Ｙｅｓとなり、登坂制御が解除される。つまり、ケース１においては、相対的に長い時間である第一設定時間Tth1により判定する。ここで、図３において、矢印Ｐ４で示す状態は、後退ギヤ段であるが、上記Ｐ１と同様の動作となる。

（ケース２）ケース２は、登坂制御が実行されながら傾斜度の大きな坂道を後退で登っていき、その後に前進して降坂する場合である。ケース２は、図３において、矢印Ｐ５で示す状態である。初期は、領域A2、すなわち後退加速度Gが第一加速度閾値Gth1_b以上であるため、後退しながら登坂制御が実行されている。この状態から、車両は一旦停止して、後退ギヤ段から前進ギヤ段に切り替えられる。進行方向が逆転するため、切り替えられた前進ギヤ段において、前進加速度Gは負の値であって、第一加速度閾値Gth1_bを正負反転させた値より小さな値となる。すなわち、図３において、領域A2から領域C1へ移行する。

ここで、図２において、Ｓ５：Ｙｅｓとなり、第二設定時間Tth2以上を継続すればＳ６：Ｙｅｓとなり、登坂制御が解除される。つまり、ケース２においては、相対的に短い時間である第二設定時間Tth2により判定する。ここで、図３において、矢印Ｐ２で示す状態は、前進ギヤ段から後退ギヤ段への切り替えであるが、上記Ｐ５と同様の動作となる。

（ケース３）ケース３は、登坂制御が実行されながら傾斜度の大きな坂道を後退で登っていき、登坂傾斜度が緩やかに変化した後に前進して降坂する場合である。ケース３は、図３において、矢印Ｐ６で示す状態である。初期は、領域A2、すなわち後退加速度Gが第一加速度閾値Gth1_b以上であるため、後退しながら登坂制御が実行されている。

この状態から、登坂傾斜度が緩やかに変化することで、後退加速度Gが小さくなり、第一加速度閾値Gth1_b未満となる。このとき、後退し続けているため、後退ギヤ段を維持している。そうすると、図３において、領域A2から領域B2へ移行する。ここで、図２において、Ｓ５：Ｎｏ→Ｓ８：Ｙｅｓとなり、第一設定時間Tth1以上を継続するか否かが判定される（Ｓ９）。しかし、第一設定時間Tth1を経過する前に、車両は一旦停止して、後退ギヤ段から前進ギヤ段に切り替えられる。そうすると、図３において、領域B2から領域C1へ移行する。つまり、進行方向が逆転するため、切り替えられた前進ギヤ段において、前進加速度Gは負の値であって、第二加速度閾値Gth2_bを正負反転させた値より小さな値となる。すなわち、図２において、Ｓ９：Ｎｏ→Ｓ８：Ｎｏとなり、当該処理が一旦終了する。

しかし、次のサイクルの処理において、領域C1の状態にて第二設定時間Tth2以上を継続すればＳ１：Ｙｅｓ→Ｓ５：Ｙｅｓ→Ｓ６：Ｙｅｓとなり、登坂制御が解除される。つまり、ケース３においても、ケース２と同様に、相対的に短い時間である第二設定時間Tth2により判定する。ここで、図３において、矢印Ｐ３で示す状態は、前進ギヤ段から後退ギヤ段への切り替えであるが、上記Ｐ６と同様の動作となる。

上記実施形態によれば、登坂制御の解除判定条件を２種類設ける。第一の解除判定条件は、図２のＳ５、Ｓ８、Ｓ９であって、登坂制御を実行している際に、進行方向の加速度Gが第一加速度閾値Gth1未満となる状態を第一設定時間Tth1継続したか否かである。第二の解除判定条件は、図２のＳ５、Ｓ６であって、登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向を逆方向に切り替えてからの経過時間time2が第一設定時間Tth1より短い第二設定時間Tth2を経過したか否かである。

このように、駆動ギヤの進行方向が維持された場合には、長い時間である第一設定時間Tth1を継続した場合に解除され、駆動ギヤの進行方向が切り替えられた場合には、短い時間である第二設定時間Tth2を継続した場合に解除される。これにより、登坂制御の判定条件付近を走行中に登坂制御の実行と解除が繰り返されることを防止しつつ、登坂路走行中に駆動ギヤを切り替えた場合に登坂制御を早期に解除することができる。

さらに、登坂制御を実行している際に、当該進行方向を維持した状態にて当該進行方向の加速度Gが第一加速度閾値Gth1未満となったとしても、図２のＳ９において、第一設定時間Tth1を継続しなければ登坂制御が解除されない。ケース３に示したように、この間に、駆動ギヤの進行方向が逆方向に切り替えられることがある。この場合にも、より早期に登坂制御を解除することが望まれる。そこで、第一設定時間Tth1による登坂制御の解除が行われる前に、駆動ギヤの進行方向が逆方向に切り替えられた場合には、第一設定時間Tth1より短い時間である第二設定時間Tth2を経過した場合に、登坂制御を解除することとする。これにより、上記の場合に、より早期に登坂制御を解除できる。

そして、補助駆動輪である後輪１１へ伝達する駆動力を増加する制御に上述した登坂制御を適用することにより、駆動源であるエンジン２の駆動力を効率的に用いることができる。さらに、上述した登坂制御の実行および解除を電磁クラッチ装置７ａの制御により行う場合には、電磁クラッチ装置７ａへの無駄な電力消費を低減することができる。

５：前輪（主駆動輪）、 ７：駆動力伝達装置、 ７ａ：電磁クラッチ装置、 １１：後輪（補助駆動輪）、 G：加速度、 Tth1：第一設定時間、 Tth2：第二設定時間、 Tth3：第三設定時間、 V：車速、 Vth：車速閾値

Claims (4)

1. 車両の制御装置であって、
   進行方向の登坂傾斜度が登坂傾斜度閾値以上の場合に登坂制御を実行し、
   前記登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向を維持した状態にて、当該進行方向の登坂傾斜度が前記登坂傾斜度閾値未満となる状態を第一設定時間継続した場合に登坂制御を解除し、
   前記登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向を逆方向に切り替えてからの経過時間が前記第一設定時間より短い第二設定時間を経過した場合に、前記登坂制御を解除し、
   前記車両は、駆動力を伝達可能な主駆動輪と補助駆動輪とを備え、
   前記登坂制御は、前記補助駆動輪へ伝達する駆動力を増加する制御である、車両の制御装置。
2. 前記登坂制御を実行している際に、当該進行方向を維持した状態にて当該進行方向の登坂傾斜度が前記登坂傾斜度閾値未満となり且つ前記第一設定時間を継続する前に、前記進行方向を逆方向に切り替えてからの経過時間が前記第二設定時間を経過した場合に、前記登坂制御を解除する、請求項１の車両の制御装置。
3. 前記車両は、係合力により前記補助駆動輪への駆動力の伝達を制御する電磁クラッチ装置を備え、
   前記登坂制御の実行および解除は前記電磁クラッチ装置を制御することにより行う、請求項１又は２の車両の制御装置。
4. 前記登坂制御を実行している際に、駆動ギヤの進行方向が前進ギヤ段から後進ギヤ段へ切り替えられてからの経過時間、及び、駆動ギヤの進行方向が後進ギヤ段から前進ギヤ段へ切り替えられてからの経過時間が前記第二設定時間を経過した場合に、前記登坂制御を解除する、請求項１−３の何れか一項に記載の車両の制御装置。

Images