JP5997496B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、予め設定しておいた複数の異なる駆動力特性の中からドライバが選択した駆動力特性に基づいて駆動力制御を実行する車両の駆動力制御装置に関する。
近年、一台の車両で異なる複数の駆動力特性を備え、これら複数の駆動力特性の中から、1つの駆動力特性をドライバの好みに応じて選択できるようにした車両が、特許第3930529号公報(以下、特許文献1)等で知られている。このような複数の駆動力特性を備えた車両では、ドライバにより選択された駆動力特性が走行状況に合わない場合、その真価を発揮することができないという問題がある。
そこで、例えば、特開2008−220004号公報(以下、特許文献2)では、現在走行している走行路が渋滞しているときには、走行モードをエコノミーモードに設定し、渋滞していないときには高速道路か郊外路か山岳路のいずれかのときには、走行モードをパワーモードに設定し、市街地のときには、走行モードをエコノミーモードに設定し、高速道路、郊外路、山岳路、市街地のいずれでもないときには、走行モードをノーマルモードに設定して、アクセル開度と走行モードとに基づいてモータの要求トルクを設定する車両の技術が開示されている。
特許第3930529号公報 特開2008−220004号公報
しかし、上述の特許文献2のような駆動力特性を可変設定する車両では、走行路の渋滞状態や種別に対応することはできても、走行路の路面状態や、ドライバの走行意図(ゆったり走行したいという意図、スポーティな走行をしたいという意図、車両性能を最大限発揮して走行したいという意図)までは、走行モードの設定に反映することができず、このような、走行路の路面状態やドライバの走行意図を考慮することなくドライバの設定した走行モードが変更されてしまうと、ドライバの意図した走行性が得られなくなって、扱い難い車となって、かえって不自然な感覚を生じてしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバの駆動力特性の選択を最優先に考え、都市中心部走行、市街地走行、郊外道路等の走行環境、走行路の路面状態、及び、ドライバの走行意図を加味して最適な走行モードを選択して報知することにより、ドライバが走行シーンに応じた最適な駆動力特性を選択することが可能となる車両の駆動力制御装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様による車両の駆動力制御装置は、予め設定しておいた複数の異なる駆動力特性の中からドライバが選択した駆動力特性に基づいて駆動力制御を実行する車両の駆動力制御装置において、所定の条件に基づいて上記複数の異なる駆動力特性の中から推奨する駆動力特性を選択する駆動力特性選択手段と、上記ドライバが選択した駆動力特性と上記駆動力特性選択手段が選択した上記推奨する駆動力特性とが異なる場合には上記駆動力特性選択手段が選択した上記推奨する駆動力特性をドライバに報知する報知手段とを備え、上記駆動力特性選択手段は、少なくとも走行環境を認識する走行環境認識手段と、走行路の路面状態を検出する走行路面状態検出手段と、ドライバの運転操作量を検出する運転操作量検出手段とを有し、少なくとも上記走行環境認識手段で認識した走行環境と上記走行路面状態検出手段で検出した走行路の路面状態と上記運転操作量検出手段で検出したドライバの運転操作量とに基づいて上記推奨する駆動力特性を選択する
本発明による車両の駆動力制御装置によれば、ドライバの駆動力特性の選択を最優先に考え、都市中心部走行、市街地走行、郊外道路等の走行環境、走行路の路面状態、及び、ドライバの走行意図を加味して最適な走行モードを選択して報知することにより、ドライバが走行シーンに応じた最適な駆動力特性を選択す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図である。 本発明の実施の一形態に係るモード報知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走行環境判定処理のフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る予め設定された駆動力特性の説明図で、図4(a)はモード1の駆動力特性を示し、図4(b)はモード2の駆動力特性を示し、図4(c)はモード3の駆動力特性を示す。 本発明の実施の一形態に係る運転操作量と走行環境により設定される各モードの領域の説明図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1に示すように、本実施の形態の車両には、CAN(Controller Area Network)通信等の車内通信回線1を通じて、ナビゲーション装置10、メータ制御装置20、エンジン制御装置30、変速機制御装置40等の各装置が相互通信可能に接続されている。
ナビゲーション装置10は、自車両の現在位置から目的地までの最適経路の探索や設定された経路の経路案内を出力する等のドライバの経路誘導のための各種動作を行う公知のものであり、自車両の位置を測位し、この測位した自車位置と地図データとを演算・合成し、地図の縮尺変更、地名の詳細表示、地域情報の表示切換え等の操作入力に対応して、自車両の現在位置及びその周辺の地図をディスプレイに表示し、また、通信装置等を介して受信した道路・交通情報等の各種情報を表示する。
具体的には、自車両の位置は、GPS(Global Positioning System;全世界測位衛星システム)等の測位衛星からの電波に基づく自車両の位置、地磁気センサ及び車輪速センサからの信号に基づく推測航法による自車両の位置等に基づいて測位される。また、地図データは、例えば、各種道路情報を備えた複数のノードをリンクで結合した道路ネットワーク情報を主体として構成され、この地図データ上には、測位された自車両の位置がマップマッチングによって合成される。また、地図データには、道路上の交差点、信号情報が共に設けられており、これら道路上の交差点、信号の情報も道路(走行距離Ll)情報と共にCAN通信を通じてメータ制御装置20に出力される。
メータ制御装置20は、ドライバ前方のインストルメントパネルに設けられているコンビネーションメータ(図示せず)の表示全体を制御する。メータ制御装置20の入力側には、モード選択スイッチ21、路面摩擦係数推定装置22、その他の図示しないスイッチ、センサ類が接続されている。
また、メータ制御装置20の図示しない出力側には、タコメータ、スピードメータ、水温計、燃料計を代表とする計器類や、各種ウォーニングランプ等、コンビネーションメータに配設されている周知の部品が接続されている。
モード選択スイッチ21は、エンジンの運転モードDmを選択する外部操作スイッチであり、ドライバが任意に操作することができる。本実施形態では、運転モードDmとしてモード1,2,3の3種類を備えており、ドライバの選択した運転モードDm(モード1,2,3の何れか)に対応する運転モード信号が、エンジン制御装置30へ出力される。尚、各モード1,2,3の駆動力特性(エンジン出力特性)については後述する。
路面摩擦係数推定装置22は、路面状態としての路面摩擦係数(以下、路面μと略称する)を推定する走行路面状態検出手段として設けられ、この路面摩擦係数推定装置22は、例えば、本出願人が特開平8−2274号公報で開示した方法、すなわち、車速、ハンドル角、実ヨーレートを用いて車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワーを非線形域に拡張して推定し、高μ路での前後輪の等価コーナリングパワーに対する推定した前後輪のコーナリングパワーの比を基に路面状況に応じて路面μを推定する。
メータ制御装置20は、モード選択スイッチ21で選択された運転モードDm(モード1,2,3の何れか)を、例えば、コンビネーションメータ上に点灯表示する。また、メータ制御装置20は、後述のモード報知プログラムに従って、推奨する運転モード(以下、「推奨モード」と云う:上述の運転モードDm(モード1,2,3)に対応した駆動力特性のモード)を走行環境(本実施の形態では都市中心部走行、市街地走行、郊外道路走行の3つに分類)と路面μとドライバの運転操作量(本実施の形態ではアクセル操作を基に算出する)とに基づいて選択する。そして、ドライバがモード選択スイッチ21で選択した運転モードDmと推奨モードとを比較して、ドライバが選択した運転モードDmと推奨モードとが異なる場合には、例えば、現在表示されている選択した運転モードDmの横に推奨モードを点滅表示する、或いは、異なる色で点灯(点滅)表示する等して、推奨モードへの運転モードDmの変更が望ましいことをドライバに報知するようになっている。このように、本実施の形態では、メータ制御装置20は、走行環境認識手段、運転操作量検出手段、駆動力特性選択手段、報知手段の機能を有して設けられている。
エンジン制御装置30は、主にエンジンの運転状態を制御するもので、入力側に、クランク軸等の回転からエンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ31、エアクリーナの直下流等に配設されて吸入空気量Qを検出する吸入空気量センサ32、アクセルペダルの踏込み量から、ドライバの出力要求量であるアクセル開度θACCを検出するアクセル開度センサ33、吸気通路に介装されて各気筒に供給する吸入空気量を調整する電子制御式スロットル弁(図示せず)の開度を検出するスロットル開度センサ34等が接続されている。
また、エンジン制御装置30の出力側には、燃焼室に対して所定に計量された燃料を噴射するインジェクタ35、電子制御式スロットル弁を開閉動作させるスロットルアクチュエータ36、各気筒に配設されている点火プラグに対して点火信号を所定タイミングで出力するイグナイタ37等の、エンジン駆動を制御する駆動系が接続されている。
そして、エンジン制御装置30は、入力された各センサ類からの検出信号に基づき、インジェクタ35に対する燃料噴射タイミング、及び燃料噴射パルス幅(パルス時間)を設定すると共に、イグナイタ37に対する最適な点火タイミングを設定する。更に、スロットルアクチュエータ36に対してスロットル開度信号を出力して電子制御式スロットル弁の開度を制御する。
ところで、エンジン制御装置30に設けられている不揮発性記憶手段には、異なる複数のエンジン出力特性(駆動力特性)がマップ形式で格納されている。各エンジン出力特性として、本実施形態ではモード1,2,3の3種類の運転モードDmを備え、不揮発性記憶手段には、この各運転モードDm(モード1,2,3)に対応するモードマップMpe1,Mpe2,Mpe3が格納されている。
図4に示すように各モードマップMpe1,Mpe2,Mpe3は、アクセル開度θACCとエンジン回転数Neとを格子軸とし、各格子点に目標エンジントルクを格納する3次元マップで構成されている。この各モードマップMpe1,Mpe2,Mpe3は、基本的には、モード選択スイッチ21の操作により選択される。すなわち、エンジン制御装置30は、モード選択スイッチ21から出力されるモード選択信号に基づき、運転モードDmとしてモード1が選択されている場合、モード1に対応するモードマップMpe1を選択し、モード2が選択されている場合、モード2に対応するモードマップMpe2を選択し、モード3が選択されている場合、モード3に対応するモードマップMpe3を選択する。
ここで、各モードマップMpe1,Mpe2,Mpe3に設定されている運転モードDm(モード1,2,3)毎のエンジン出力特性について説明する。
図4(a)に示すように、モード1に対応するモードマップMpe1には、アクセル開度θACCにほぼ比例して目標エンジントルクが変化する特性に設定されており、また、アクセル開度θACCが全踏付近で、電子制御式スロットル弁が全開となる最大目標エンジントルクに設定されている。
また、図4(b)に示すように、モード2に対応するモードマップMpe2には、モードマップMpe2に格納されているエンジン出力特性に比し、目標エンジントルクの上昇が抑えられており、アクセル開度θACCが全踏であっても電子制御式スロットル弁は全開とはならず、目標エンジントルクの最大値が抑えられている。従って、運転モードDmがモード2に設定されているときは、アクセル開度θACCの上昇に比しエンジントルクの上昇が抑制され、経済的な運転を行うことができる。更に、アクセル開度θACCの上昇に比し、目標エンジントルクの上昇が抑えられているため、イージードライブ性と低燃費性との双方をバランス良く両立させることができる。
更に、図4(c)に示すように、モード3に対応するモードマップMpe3には、ほぼ全運転領域でアクセル開度の変化に対し目標エンジントルクが大きく変化するように設定されて、又、アクセル開度θACCが全踏付近では、電子制御式スロットル弁が全開となる最大目標エンジントルクに設定されている。従って、モード3では全運転領域において、エンジンの有するポテンシャルを最大限に発揮できるような、パワー重視の目標エンジントルクに設定されている。
このように、本実施の形態によれば、ドライバがモード選択スイッチ21を操作して、何れかの運転モードを選択すると、対応するモードマップが選択され、この選択したモードマップに基づいて目標エンジントルクを設定する。そして、この目標エンジントルクに基づき電子制御式スロットル弁の弁開度を制御し、駆動力であるエンジン出力を設定する。従って、1つの車両で全く異なる3種類のアクセルレスポンスを楽しむことができる。
変速機制御装置40は、自動変速機の変速制御を行うもので、入力側にトランスミッション出力軸の回転数等から車速を検出する車速センサ41、セレクトレバー(図示せず)のセットされているレンジを検出するインヒビタスイッチ42、トルクコンバータに設けられているタービン軸の回転数を検出するタービン回転数センサ43等が接続され、出力側に自動変速機の変速制御を行うコントロールバルブ44、及びロックアップクラッチをロックアップ動作させるロックアップアクチュエータ45が接続されている。この変速機制御装置40では、インヒビタスイッチ42からの信号に基づきセレクトレバーのセットレンジを判定し、Dレンジにセットされているときは、所定の変速パターンに従い、その変速信号をコントロールバルブ44へ出力して変速制御を行う。尚、この変速パターンは、詳しい説明は省略するが、エンジン制御装置30で設定されている運転モードDmに対応して可変設定される。
また、変速機制御装置40は、所定のロックアップ条件が満足されたときはロックアップアクチュエータ45にスリップロックアップ信号或いはロックアップ信号を出力し、トルクコンバータの入出力要素間を、コンバータ状態からスリップロックアップ状態、或いはロックアップ状態に切換える。
以上のように構成される車両の制御系の中で、上述のメータ制御装置20で実行されるモード報知プログラムを、図2のフローチャートで説明する。
図2のフローチャートは、所定時間毎に実行され、まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、必要なパラメータ、すなわち、アクセル開度θACC、路面μ、ナビゲーション装置10からの情報(特に、信号、交差点、走行距離Ll情報)の各信号を読み込む。
次いで、S102に進み、ドライバによる運転操作量Afを算出する。このドライバによる運転操作量Afは、本実施の形態では、ドライバによるアクセル操作頻度を用いる。このドライバによるアクセル操作頻度は、例えば、アクセルペダルの操作速度を所定のサンプリング期間で移動平均処理して求めた操作頻度である。このドライバによる運転操作量Afは、例えば、予め設定しておいた閾値により、例えば、図5に示すように、大、中、小の3段階に分類される。尚、ドライバの運転操作量が表出するものであれば、アクセル操作頻度以外のパラメータ(例えば、ハンドル角、ハンドル角速度、加減速度、横加速度等)を用いてドライバの運転操作量Afを求めるようにしても良い。
次に、S103に進み、図3のフローチャートで示す、走行環境の判定処理を実行する。この走行環境判定処理は、ナビゲーション装置10により検出される信号機と交差点の数、走行距離Llを用いて走行中の道路がどのような走行環境であるか(本実施の形態では、都市中心部、市街地、郊外道路の3つの何れかであるか)を認識するものである。
具体的には、まず、S201で走行距離Llを積算する。
次に、S202に進み、ナビゲーション装置10で認識した信号機と交差点の通過数Nsをカウントする。
次いで、S203に進み、S201で積算した走行距離Llが予め設定しておいた区間走行距離Ls(例えば、1km)を超えた(Ll>Ls)か否か判定し、Ll>Lsの場合は、S204に進み、積算した走行距離Llと、カウントした信号機と交差点の通過数Nsをリセットして、S205に進む。また、Ll≦Lsの場合は、そのまま、S205に進む。
S205では、積算した走行距離Llが0ではなく(Ll≠0)、かつ、積算した走行距離Llが区間走行距離Lsに到達した(Ll=Ls)か否か判定され、この条件を満足せず、すなわち、車両が停止して走行距離Llが積算されない場合(Ll=0の場合)や、未だに積算した走行距離Llが区間走行距離Lsに到達しない場合(Ll<Ls)は、S206に進んで、今回の信号・交差点出現頻度Fs(n)を前回の信号・交差点出現頻度Fs(n-1)に設定して(Fs(n)=Fs(n-1))、S208に進む。
また、S205で、Ll≠0、かつ、Ll=Lsが成立し、走行距離Llが積算されて区間走行距離Lsに達したと判定できる場合は、S207に進み、今回の信号・交差点出現頻度Fs(n)を、以下の(2)式により算出して、S208に進む。
Fs(n)=Ns/Ls …(2)
上述のS206、或いは、S207で今回の信号・交差点出現頻度Fs(n)を設定してS208に進むと、今回の信号・交差点出現頻度Fs(n)と高頻度基準値FSHとの比較が行われ、今回の信号・交差点出現頻度Fs(n)が高頻度基準値FSHより大きい場合(Fs(n)>FSHの場合)は、S209に進み、都市中心部走行と判定してルーチンを抜ける。
また、S208の比較の結果、Fs(n)≦FSHの場合は、S210に進み、今回の信号・交差点出現頻度Fs(n)と低頻度基準値FSMとの比較が行われる。
このS210の判定の結果、今回の信号・交差点出現頻度Fs(n)が低頻度基準値FSMより大きい場合(Fs(n)>FSMの場合)は、S211に進み、市街地走行と判定してルーチンを抜ける。逆に、今回の信号・交差点出現頻度Fs(n)が低頻度基準値FSM以下の場合(Fs(n)≦FSMの場合)は、S212に進み、郊外道路走行と判定してルーチンを抜ける。
このように、S103で走行環境を判定した後は、S104に進み、路面μの値を参照し、現在、低μ路走行状態か否か判定する。尚、本実施の形態では、例えば、μ≦0.3を雪上路面等の低μ路走行状態、μ≧0.7をドライ路面等の高μ路走行状態、0.3<μ<0.7をウェット路面等の中μ路走行状態とする。
S104の判定の結果、μ≦0.3で、低μ路走行状態と判定された場合は、S105に進み、推奨モードをモード2に設定する。
すなわち、低μ路走行状態では、どのような走行環境(都市中心部、市街地、郊外道路)を走行していても、車両にスリップが生じて不安定となる可能性があるため、走行安定性を優先して考え、アクセル開度θACCの上昇に比しエンジントルクの上昇が抑制されるモード2を推奨モードとして設定するのである。
また、S104の判定の結果、μ>0.3で、低μ路走行状態ではないと判定された場合は、S106に進み、μ≧0.7で高μ路走行状態か否か判定する。
この判定の結果、μ<0.7、すなわち、0.3<μ<0.7で、中μ路走行状態と判定された場合は、S107に進み、都市中心部走行状態か否か判定され、都市中心部走行状態と判定された場合は、S105に進み、推奨モードをモード2に設定する。
すなわち、中μ路走行状態であっても、都市中心部を走行する場合は、アクセル開度θACCの上昇に比しエンジントルクの上昇が抑制され、イージードライブ性と低燃費性との双方をバランス良く両立させるモード2を推奨モードとして設定するのである。
また、S107の判定の結果、都市中心部走行ではない、すなわち、市街地走行、或いは、郊外道路走行と判定された場合は、S108に進み、推奨モードをモード1に設定する。すなわち、中μ路走行状態で、市街地走行、或いは、郊外道路走行の場合は、アクセル開度θACCにほぼ比例して目標エンジントルクが変化する特性の運転性の良好なモード1を推奨モードとして設定するのである。
一方、前述のS106で、μ≧0.7で高μ路走行状態と判定された場合は、S109に進み、S102で算出したドライバによる運転操作量Afが低いか否か判定する。
S109の判定の結果、ドライバによる運転操作量Afが低い場合、S110に進み、推奨モードをモード2に設定する。すなわち、図5に示すように、どのような走行環境(郊外道路、市街地、都市中心部)を走行していても、ドライバによる運転操作量Afが低く、ゆったりと走行したいと考えているドライバに対し、パワー重視のモード3を推奨するのは矛盾し、また、このようなゆったりと走行したい場合には、低燃費性を重視するために、モード2を推奨モードとして設定するのである。
また、S109の判定の結果、ドライバによる運転操作量Afが低くない場合は、S111に進み、郊外道路走行か否か判定し、郊外道路走行の場合は、S112に進み、推奨モードをモード3に設定する。すなわち、高μ走行状態で郊外道路走行では、車両の性能を発揮できうるシチュエーションでは、運転が最も楽しくなりうるモードであるモード3を推奨するのである。
また、S111の判定の結果、郊外道路走行ではないと判定された場合は、S113に進み、推奨モードをモード1に設定する。すなわち、市街地や都市中心部等の市街地近郊で操作の激しい運転をしている場合は、駆動力応答に不満が有る運転をしていることが考えられるため、アクセルワークに対するレスポンスの良好なモード1を推奨するのである。
S105、S108、S110、S112、S113で推奨モードを設定した後は、S114に進み、ドライバがモード選択スイッチ21で選択している現在の運転モード(選択モード)が推奨モードと一致するか否か判定し、一致している場合はそのままプログラムを抜ける。また、選択モードが推奨モードと一致していない場合は、S115に進んで、例えば、現在表示されている選択した運転モードDmの横に推奨モードを点滅表示する、或いは、異なる色で点灯(点滅)表示する等して、推奨モードへの運転モードDmの変更が望ましいことをドライバに報知して、プログラムを抜ける。
このように本発明の実施の形態によれば、ドライバがモード選択スイッチ21で選択した運転モードDmを表示するが、走行環境(都市中心部走行、市街地走行、郊外道路走行の3つに分類)と路面μとドライバの運転操作量とに基づいて推奨モードを選択し、ドライバがモード選択スイッチ21で選択した運転モードDmと推奨モードとを比較して、ドライバが選択した運転モードDmと推奨モードとが異なる場合には、推奨モードへの運転モードDmの変更が望ましいことをドライバに報知するようになっている。このため、ドライバの駆動力特性の選択を最優先に考え、都市中心部走行、市街地走行、郊外道路等の走行環境、走行路の路面状態、及び、ドライバの走行意図を加味して最適な走行モードを選択して報知することにより、ドライバが走行シーンに応じた最適な駆動力特性を選択することが可能となる。
尚、本実施の形態では、走行環境を、郊外道路、市街地、都市中心部の3種類に分けて説明したが、より複数の種類に分けて領域を可変設定するようにしても良く、或いは、2種類に分けて可変設定するようにしても良い。
10 ナビゲーション装置
20 メータ制御装置(走行環境認識手段、運転操作量検出手段、駆動力特性選択手段、報知手段)
21 モード選択スイッチ
22 路面摩擦係数推定装置(走行路面状態検出手段)
30 エンジン制御装置
31 エンジン回転数センサ
32 吸入空気量センサ
33 アクセル開度センサ
34 スロットル開度センサ
40 変速機制御装置
41 車速センサ
42 インヒビタスイッチ
43 タービン回転数センサ

Claims (4)

  1. 予め設定しておいた複数の異なる駆動力特性の中からドライバが選択した駆動力特性に基づいて駆動力制御を実行する車両の駆動力制御装置において、
    所定の条件に基づいて上記複数の異なる駆動力特性の中から推奨する駆動力特性を選択する駆動力特性選択手段と、
    上記ドライバが選択した駆動力特性と上記駆動力特性選択手段が選択した上記推奨する駆動力特性とが異なる場合には上記駆動力特性選択手段が選択した上記推奨する駆動力特性をドライバに報知する報知手段と、
    を備え、上記駆動力特性選択手段は、少なくとも走行環境を認識する走行環境認識手段と、走行路の路面状態を検出する走行路面状態検出手段と、ドライバの運転操作量を検出する運転操作量検出手段とを有し、少なくとも上記走行環境認識手段で認識した走行環境と上記走行路面状態検出手段で検出した走行路の路面状態と上記運転操作量検出手段で検出したドライバの運転操作量とに基づいて上記推奨する駆動力特性を選択することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  2. 上記走行環境は、少なくともナビゲーションシステムにより検出される信号機と交差点の数を用いて走行環境を認識するものであ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. 上記走行路の路面状態は、走行路の路面摩擦係数であることを特徴とする請求項記載の車両の駆動力制御装置。
  4. 上記ドライバの運転操作状態は、アクセル操作頻度であることを特徴とする請求項記載の車両の駆動力制御装置。
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