JP4140529B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のパワートレインの出力トルクを適切に制御することが可能な車両用制御装置に関する。

従来、車両のパワートレインの出力トルクを制御する装置として、例えば特許文献１に開示される装置が知られている。この従来装置では、車両の制御システムを複数の要素を階層構造とした形態とし、運転者を最上位の階層レベルの要素として位置付けるとともに、車両の各制御機器を下位の階層レベルの要素として位置付ける。そして、高位の階層レベルの要素から下位の階層レベルの要素へと要求特性を出力する。

すなわち、第１階層レベルに位置する要素としての、運転者から発せられた命令が適当な測定手段、例えばアクセルペダル、ブレーキ及び／あるいはステアリングホイールなどの位置センサを介して検出され、第２階層レベルに位置する要素に出力される。この第２階層レベルに位置する要素は、運転者の意図に対応して車両の走行動特性を変化させる信号を出力する。例えば、第２階層に位置する要素は、アクセルペダル操作ないしブレーキペダル操作から運転者が所望する車両の正及び／あるいは負の加速度を求め、それを車両の車輪駆動を変化させる第３階層レベルに位置する要素（パワートレインとブレーキ）に出力する。

そして、第３の階層レベルに位置する要素により、この要素に入力される車両の車輪駆動に関する運転者の意図に関する情報から、ブレーキ操作時の場合には減速度ないしは制動時に個々の車輪に加えるべき車輪制動トルクが求められ、また加速あるいは定速走行時には、パワートレインによって供給されるべき出力トルクが求められる。

減速度ないしは制動時に個々の車輪に加えるべき車輪制動トルクが求められると、ブレーキシステムに対応する第４階層レベルに位置する要素に出力され、この要素によって制動工程が実行される。

また、求められた所望の出力トルクは、パワートレインに対応する第４階層レベルに位置する要素に出力され、その要素において、所望の出力トルクがエンジントルクと変速比に変換される。求められたエンジントルクは、エンジン制御システムに対応する第５階層レベルに位置する要素に出力され、変速比は、トランスミッション制御システムに対応する第５階層レベルに位置する要素に出力される。このように、所望の出力トルクは、目標エンジントルクと目標変速比との組合せとなり、この場合、例えば最小のエネルギ消費となるようにその組合せが選択される。

すなわち、従来装置は、上位の階層レベルに位置する要素から下位の階層レベルに位置する要素へと目標とする制御量を指示することで、所望の目的（例えばエネルギ消費の低減）に対しシステム全体として制御の最適化を図っている。さらに、従来装置では、各要素の独立性を高めることができるので開発効率の向上にも寄与できる。
特開平５−８５２２８号公報

上述した従来装置では、上位の階層レベルに位置する要素から下位の階層レベルに位置する要素へ、一方向にしか目標制御量が出力されない。しかしながら、特に車両のパワートレインにおいては、エンジンの運転状態や、エンジンにより駆動される各種の車両補機による負荷、車両の走行状態等に応じて出力可能なトルク範囲が左右される。

このため、上位の階層レベルの要素から、そのような出力可能なトルク範囲を無視した目標出力トルクが与えられても、下位の階層レベルに位置するパワートレインの制御要素は、その目標出力トルクに基づいてパワートレインの運転状態を制御することができないとの問題が生ずる。

また、上位の階層レベルに位置する要素が異常となり、例えば、一定の目標出力トルクを出力し続ける状態となった場合、従来装置では、下位の階層レベルに位置するパワートレイン制御要素が、その異常な目標出力トルクに基づいて、パワートレインの運転状態を制御することになり、意図しないトルクが発生してしまうことも考えられる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、パワートレインの出力トルクを常に最適に制御することが可能であるとともに、上位の制御装置が異常となった場合に、その異常状態を的確に検出することが可能な車両用制御装置を提供することを目的とする。

上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の車両用制御装置は、
少なくとも運転者による運転操作に基づいて、当該車両のパワートレインの目標出力トルクを算出する目標出力トルク算出手段と、
車両のパワートレインの運転状態に基づいて、当該パワートレインの出力可能なトルク範囲を算出する出力可能トルク算出手段と、
目標出力トルクが、出力可能なトルク範囲に属する場合には、当該目標出力トルクをそのまま維持するとともに、出力可能なトルク範囲から逸脱する場合には、当該目標出力トルクを出力可能トルク範囲に制限する目標出力トルク補正手段と、
目標出力トルク補正手段から得られる目標出力トルクに基づいて、車両のパワートレインの運転状態を制御する運転状態制御手段とを備え、
第１及び第２の電子制御装置を有し、
目標出力トルク算出手段及び目標出力トルク補正手段は、第１の電子制御装置内に構築され、
出力可能トルク算出手段及び運転状態制御手段は、第２の電子制御装置内に構築され、
第２の電子制御装置は、出力可能トルク算出手段によってパワートレインの出力可能なトルク範囲を算出して、第１の電子制御装置に送信し、
第１の電子制御装置は、第２電子制御装置からの出力可能なトルク範囲を受信し、目標出力トルク算出手段及び前記目標出力トルク補正手段によって、受信した出力可能なトルク範囲内に属する目標出力トルクを求めて、第２の電子制御装置に送信し、
第２の電子制御装置は、さらに、第１の電子制御装置から送信された目標出力トルクと出力可能なトルク範囲とを比較するするとともに、当該目標出力トルクが出力可能なトルク範囲を逸脱しているとの比較結果が得られた場合に、異常と判定する異常判定手段を備えることを特徴とする。

このように、請求項１に記載の車両用制御装置は、車両のパワートレインの出力可能なトルク範囲を算出し、目標出力トルクが出力可能なトルク範囲から逸脱する場合には、当該目標出力トルクを出力可能トルク範囲に制限する。このように、パワートレインが実際に出力可能なトルク範囲を考慮して目標出力トルクを求めているので、この目標出力トルクに基づいてパワートレインの出力トルクを常に最適に制御することができる。
また、第１の電子制御装置は、第２の電子制御装置から送信される出力可能トルク範囲内において、目標出力トルクを算出する。従って、第２の電子制御装置において、目標出力トルクが出力可能トルク範囲を逸脱するとの比較結果が得られた場合、第１の電子制御装置や通信処理等に何らかの異常が生じて、正しい目標出力トルクが得られない状況であると考えられる。このように、第２の電子制御装置が、異常判定手段を備えることによって、上位の第１の電子制御装置から送信される目標出力トルクに関しての異常検出性能を向上することができる。

請求項２に記載したように、出力可能なトルク範囲は、パワートレインに固有の出力トルク特性を基礎とし、当該パワートレインの実際の運転状態を考慮して算出することができる。パワートレインを構成するエンジンやトランスミッションのスペックに応じて、そのパワートレインの出力トルク特性は異なるためである。

請求項３に記載したように、パワートレインは、エンジンとトランスミッションを含み、
出力可能トルク算出手段は、パワートレインの運転状態として、エンジンの回転数、エンジンの冷却水温、トランスミッションの変速タイミング、エンジンが駆動する車両補機による負荷、及び車両の走行速度の少なくとも１つを用いることが好ましい。それらの要因によって、パワートレインの出力可能なトルク範囲が左右されるためである。

すなわち、エンジン回転数に応じてエンジンの出力トルクが変化するため、結果としてパワートレインが出力可能なトルク範囲も変化する。エンジンの冷却水温が低い場合には、エンジンを暖機するために、パワートレインの出力トルクを高く保つべきであり、逆に冷却水温が高い場合には、オーバヒ−トを防止するために、パワートレインの出力トルクを低く保つべきである。トランスミッションの変速中は、変速ショックの防止等のために、パワートレインの出力トルクを低くすることが好ましい。エンジンが駆動する車両補機による負荷が高い場合には、エンストを防止するために、パワートレインの出力トルクを高めることが好ましい。さらに、車両の発進時には、急激な飛び出しを防止するために出力トルクを抑えることが好ましく、走行速度が非常に高い場合には、リミッタ作動のため出力トルクを低くする。

上記の説明から理解されるように、パワートレイン自体としては出力することが可能なトルクであっても、そのトルクを出力することにより、車両全体として何らかの問題が生ずる可能性がある場合には、そのトルクを出力すべきではない。従って、パワートレインにおいて出力可能なトルク範囲とは、パワートレインの能力に依存するトルク範囲の他に、事実上、出力することが好ましくないトルクを除外する意味も含む。

また、請求項４に記載したように、出力可能トルク算出手段は、パワートレインの運転状態として、パワートレインの運転状態の制御における異常情報を用い、制御に異常が生じた場合には、出力可能なトルク範囲を低い側に狭めるようにしても良い。パワートレインの運転状態の制御に異常が生じた場合には、目標出力トルクと実際の出力トルクとが対応しなくなる恐れがある。これに対して、制御に異常が生じた場合には予め出力可能なトルク範囲を低い側に狭めておくことで、目標出力トルクが低く設定されるので、目標出力トルクと実際の出力トルクとが対応しない場合であっても、結果として実出力トルクも低く抑えることが期待できる。

請求項５に記載したように、目標出力トルク算出手段は、運転者の運転操作だけでなく、車両の状態をも加味して目標出力トルクを算出することが好ましい。具体的には、請求項６に記載するように、車両の状態として、先行車両との車間距離を設定車間距離に制御する車間距離制御からの要求、車両の走行状態を安定化させる安定化制御からの要求、盗難防止制御からの要求の少なくとも１つを用いることが好ましい。

車両用制御装置が車間距離制御を実行可能な場合、運転者のアクセル操作やブレーキ操作は行なわれず、車間距離制御における実際の車間距離と設定車間距離との距離偏差や自車両と先行車両との相対速度に基づいて目標出力トルクが算出されることになる。また、車両用制御装置が、安定化制御として、発進時の加速スリップを抑制するトラクション制御や旋回時の車両姿勢を安定化させる姿勢安定化制御を実行可能である場合には、運転者の運転操作に対応する目標出力トルクに対して、安定化制御のために必要な補正を施すことになる。さらに、車両用制御装置が、盗難防止制御を実行可能な場合、例えば目標出力トルクを零に設定して、車両の運転を禁止することが考えられる。このような場合、目標出力トルクは、運転者の運転操作のみでなく、各制御からの要求を考慮して設定することが好ましい。

請求項７に記載のように、異常判定手段は、目標出力トルクが出力可能なトルク範囲を逸脱しているとの複数回の比較結果が得られた場合に、異常と判定することが好ましい。これにより、異常判定精度を向上できるためである。

請求項８に記載したように、異常判定手段は、異常の判定を行なった場合、所定の安全トルク範囲に属する目標出力トルクを定め、運転状態制御手段は、この所定の安全トルク範囲に属する目標出力トルクに基づいて、パワートレインの運転状態を制御することが好ましい。これにより、少なくとも退避走行等に必要な最低限のトルクは確保することができる。

以下、本発明による車両用制御装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による車両用制御装置の全体の構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両制御装置は複数の制御装置（１０，２０，３０，４０等）によって構成される。その複数の制御装置の中において、マネージャ制御装置１０が上位に位置付けられ、パワートレイン制御装置２０、ブレーキ制御装置３０等に目標とする制御量を指示する。

すなわち、各制御装置１０，２０，３０，４０は、例えばＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）７０によって相互に接続されており、各種のデータの送受が可能となっている。マネージャ制御装置１０は、このＬＡＮ７０を介して目標制御量として、パワートレイン制御装置２０には目標出力トルクを与え、ブレーキ制御装置３０には目標制動トルクを与える。

マネージャ制御装置１０は、主に入力部１０ａ、演算部１０ｂ、及び通信部１０ｃから構成されている。マネージャ制御装置１０の入力部１０ａには、運転者による運転操作を検出する運転操作検出部５０及び車両の走行状態を検出する走行状態検出部６０が接続されている。従って、マネージャ制御装置１０は、入力部１０ａを介して運転者の運転操作及び車両の走行状態を取得することができる。マネージャ制御装置１０は、演算部１０ｂにおいて、取得した運転操作や車両の走行状態等を総合的に勘案して目標制御量を決定する。そして、通信部１０ｃによって、決定した目標制御量をパワートレイン制御装置２０及びブレーキ制御装置３０に送信する。このようにして、本車両用制御装置は、パワートレインやブレーキシステムを最適に制御する。

運転操作検出部５０は、図示しないアクセルセンサ、ブレーキセンサ、及びステアリングセンサ等を備え、運転者による運転操作として、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、及びステアリングホイールの操舵角等を検出する。また、走行状態検出部６０は、車両の走行速度、各車輪速度、先行車両との車間距離、車体に作用するヨーレートや加速度をそれぞれ検出するためのセンサを備え、これらのセンサを用いて車両の走行状態を検出する。

パワートレイン制御装置２０も、マネージャ制御装置１０と略同様に、主に入出力部２０ａ、演算部２０ｂ、及び通信部２０ｃから構成されている。

マネージャ制御装置１０から送信された目標制御量（目標出力トルク）は通信部２０ｃによって受信される。パワートレインの目標出力トルクを受信すると、演算部２０ｂが、その目標出力トルクを目標エンジントルクと目標変速比に変換するとともに、これらの目標エンジントルク及び目標変速比を実現するための制御信号を各々生成する。目標エンジントルクに関する制御信号は、入出力部２０ａを介してエンジン８０のスロットルバルブ駆動装置、燃料噴射装置及び点火装置に出力される。これにより、エンジン８０の運転状態が目標エンジントルクを出力するように制御される。また目標変速比に関する制御信号はトランスミッション９０に出力され、トランスミッション９０の変速段がこの目標変速比に従って制御される。このようにしてエンジン８０及びトランスミッション９０の運転状態を制御することにより、エンジン８０及びトランスミッション９０からなるパワートレインが上述した目標出力トルクを発生することができる。

パワートレイン制御装置は、入出力部２０ａを介して、パワートレインの運転状態に関するデータを取得する。そのデータとしては、エンジン回転数、エンジンの冷却水温、さらに、トランスミッションにおける実際の変速段等のデータである。さらに、パワートレインの運転状態には、エンジンによって駆動される車両補機（パワステ、エアコン、デフォッガ等）も影響を及ぼすため、これらの車両補機の作動状態を、ＬＡＮ７０を介して、それら車両補機の制御装置から取得する。すなわち、ＬＡＮ７０には、図１に示す制御装置以外にも、車両に搭載される各種の制御装置が接続され、必要に応じてデータ通信を行なうことが可能となっている。

ブレーキ制御装置３０も、パワートレイン制御装置２０と同様に、主に入出力部３０ａ、演算部３０ｂ、及び通信部３０ｃから構成されている。目標制御量として、各車輪の目標制動トルクを通信部３０ｃを介して受信すると、演算部３０ｂが、その目標制動トルクを実現するための制御信号を生成する。その制御信号は、入出力部３０ａを介して、電磁弁及びポンプ等から構成されるブレーキアクチュエータ１００に出力される。ブレーキアクチュエータ１００は、制御信号に従って作動することにより、各車輪の目標制動トルクに応じた制動力を各車輪に発生する。

また、ブレーキ制御装置３０の入出力部３０ａには、ブレーキアクチュエータ１００から各車輪に付与している実際の制動力に対応するデータ（ブレーキフルード圧力等）が入力される。

ＬＡＮ７０に接続される盗難防止制御装置４０は、運転者が保持する携帯キーと無線通信を行ない、識別コードが一致しているか判定することで、その運転者が車両の正規の所有者であるかを確認する。その結果、識別コードが一致しない場合には、車両の盗難を防止するため、ステアリングをロックしたり、エンジンの駆動を禁止したりする。例えば、複製したキーによってエンジンをスタートさせようとしても、マネージャ制御装置１０が、盗難防止制御装置４０から識別コードの不一致とのデータを取得すると、目標出力トルクを零に設定することによってエンジンの駆動を禁止する。

このように、マネージャ制御装置１０は、盗難防止制御装置４０から識別コードが不一致であるとのデータ、言い換えればエンジンの駆動禁止の要求を受けて、パワートレインの目標出力トルクを設定する場合がある。

さらに、マネージャ制御装置１０は、基本的には、運転者の運転操作に基づいてパワートレインの目標出力トルクを算出するが、各種の車両制御からの要求により、その目標出力トルクを算出したり補正したりする場合がある。

例えば、本実施形態による車両用制御装置は、先行車両との車間距離を設定車間距離に維持する車間距離制御、車両の発進時に加速スリップを防止するトラクション制御、及び旋回時等に車両の姿勢を安定化させる姿勢安定化制御を実行可能である。

車両用制御装置が、車間距離制御を実行する場合、運転者は、アクセルペダル操作及びブレーキペダル操作を行なわず、パワートレインの目標出力トルクは、車間距離制御からの要求に応じて設定される。例えば、車間距離制御では、先行車両までの車間距離と設定車間距離との車間偏差及び先行車両との相対速度に基づいて目標加減速度が決定される。このようにして決定された目標加減速度を実現するために、パワートレインの目標出力トルクやブレーキシステム１００の目標制動トルクが算出される。

なお、設定車間距離とは、予め設定され、車間距離制御において目標とすべき車間距離であり、例えば自車両の走行速度が低い場合には短く、走行速度が高くなるにつれて長くなるように設定される。また、目標加減速度は、車間偏差と相対速度とをパラメータとする２次元マップ等を用いて決定され、それぞれのパラメータの大きさを考慮して、先行車両との車間距離が設定車間距離付近に保たれるように最適な値が選択される。

例えば、設定車間距離よりも実際の車間距離が短く車間偏差がマイナスであっても、先行車両の走行速度が自車両の走行速度よりも高く相対速度がプラスである場合には、先行車両との車間距離が広がることが予想できるので、加減速度を零以上に設定する（すなわち、走行速度を維持するか、高める）。逆に車間偏差がプラスであっても、相対速度がマイナスである場合には、車間距離が短くなることが予想されるので、目標下限速度を零以下に設定する（すなわち、走行速度を維持するか、低下させる）。このように、相対速度も考慮することによって、安定的に車間距離を設定車間距離に制御することができる。

また、車両用制御装置が、車両の走行状態を安定化させる安定化制御として、トラクション制御や姿勢安定化制御を実行する場合、運転者の運転操作が不適切で、加速スリップや姿勢の不安定さを招いているのであるから、その運転操作にのみ基づいて目標出力トルク等を算出しても、車両の走行状態に適した制御を行ない得ない。このため、運転者による運転操作に基づいてパワートレインの目標出力トルク及びブレーキシステム１００の目標制動トルクを算出しつつも、安定化制御からの要求に応じて目標出力トルクや目標制動トルクを補正したり算出したりする。

例えば、トラクション制御を実行する場合には、運転者のアクセルペダル操作に対応する目標出力トルクを減少するように補正して、加速スリップの抑制を図る。また、姿勢安定化制御においては、車速及びステアリング操舵角から算出されるヨーレートより、実際のヨーレートが小さいアンダーステア状態では、アクセルペダル操作に対応する目標出力トルクを減少するように補正してエンジン出力を抑えつつ、目標制動トルクによって旋回内側後輪に制動力を発生させ、不足しているヨーレート分のモーメントを発生させる。また、算出ヨーレートよりも実際のヨーレートが大きいオーバーステア状態では、目標制動トルクによって旋回外側前輪に制動力を発生させ、旋回外向きのモーメントを発生させる。

このように、各種の車両制御からの要求に応じて、パワートレインの目標出力トルクやブレーキシステムの目標制動トルクを算出、補正することで、実際の車両の状態に適した制御を行ない得る。

なお、パワートレインの目標出力トルクやブレーキシステム１００の目標制動トルクを算出したり補正したりする要求を発する車両制御は、上述した制御のみに限定されず、例えば、車両の走行速度を所定の目標速度に保つ定速走行制御、制動時の車輪ロックを防止するアンチロックブレーキ制御、及び障害物との衝突時に衝撃を軽減する衝突軽減制御等も含み得る。

次に、本実施形態における特徴部分について説明する。

本実施形態における車両用制御装置においては、上述したように、マネージャ制御装置１０が、パワートレインの目標出力トルクやブレーキシステム１００の目標制動トルクを算出し、それぞれパワートレイン制御装置２０及びブレーキ制御装置３０に与えるように構成されている。

しかしながら、特に車両のパワートレインにおいては、エンジン８０の運転状態や、エンジン８０により駆動される各種の車両補機（パワステ、エアコン、デフォッガ等）による負荷、車両の走行状態等に応じて出力可能なトルク範囲が左右される。このため、マネージャ制御装置１０から、そのような出力可能なトルク範囲を無視した目標出力トルクが与えられても、パワートレイン制御装置２０は、その目標出力トルクを実現するようにパワートレイン（エンジン８０及びトランスミッション９０）の運転状態を制御することができない。

そのため、本実施形態では、まず、パワートレイン制御装置２０が、パワートレインの運転状態に基づいて出力可能なトルク範囲を算出し、この算出した出力可能トルク範囲をマネージャ制御装置１０に与える。そして、マネージャ制御装置１０は、その出力可能トルク範囲内において、運転者の運転操作及び車両の状態に基づいて最適な目標出力トルクを算出する。この結果、目標出力トルクに基づいてパワートレインの出力トルクを常に最適に制御することができる。

なお、出力可能なトルク範囲は、エンジン８０やトランスミッション９０のスペック等に応じて変化するので、パワートレインに固有の出力トルク特性を基礎とし、当該パワートレインの実際の運転状態を考慮して算出する必要がある。また、マネージャ制御装置１０から目標出力トルクが与えられた場合も、その目標出力トルクに対応するエンジントルク及び変速比は、パワートレインの種類に応じて変化する。従って、パワートレイン制御装置２０に関しては、パワートレインの種類毎に、各パワートレインの能力や特性を考慮して設計する必要がある。その一方で、パワートレイン制御装置２０が、パワートレインの種類に応じた能力や特性等の相違に対応するように構成されることにより、マネージャ制御装置１０については、パワートレインの種類等に係らずに共通化することが可能になる。

また、マネージャ制御装置１０等が異常となって、例えば、パワートレイン制御装置２０が一定の目標出力トルクを受信し続ける状態となった場合、パワートレイン制御装置２０が、その異常な目標出力トルクに基づいて、パワートレインの運転状態を制御すると、意図しないトルクが発生してしまうことが考えられる。

このため、本実施形態では、パワートレイン制御装置２０において、受信した目標出力トルクが、出力可能トルク範囲に属するか否かに基づいて、目標出力トルクの異常判定を行なう。このように、パワートレイン制御装置２０が、異常判定処理を実行することにより、上位のマネージャ制御装置１０から送信された目標出力トルクに関しての異常検出性能を向上することができる。そして、パワートレイン制御装置２０は、目標出力トルクが異常と判定した場合には、所定の安全トルクを目標出力トルクとして、パワートレインの運転状態を制御する。これにより、意図しないトルクの発生を防止しつつ、少なくとも退避走行等に必要な最低限のトルクは確保することができる。

以下、パワートレイン制御装置２０によって実行される出力可能トルク算出処理、異常判定処理、及びマネージャ制御装置１０によって実行される出力可能トルク範囲を考慮した目標出力トルクの算出処理を、それぞれの処理を示すフローチャートに基づいて詳しく説明する。

図２は、出力可能トルク算出処理を示すフローチャートである。この出力可能トルク算出処理では、まずステップＳ１００において、パワートレインの運転状態を検出する。すなわち、上述したように、パワートレインの運転状態に関するデータとして、エンジン８０の回転数、冷却水温、トランスミッション９０における実際の変速段、さらに、エンジン８０によって駆動される車両補機（パワステ、エアコン、デフォッガ等）の作動状態を取得する。

さらに、パワートレインの運転状態に関するデータとして、トランスミッション９０における変速タイミング、及びパワートレインの運転状態の制御における異常情報も同様に取得され、パワートレイン制御装置２０において、出力可能なトルク範囲の上限トルクを算出する際に参照される。

次に、ステップＳ１１０では、検出したパワートレインの運転状態等に基づいて、出力可能なトルク範囲の上限トルクＴＲＱＭＸを算出する。この上限トルクＴＲＱＭＸの算出方法の一例を図３（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。

図３（ａ）は、パワートレインの種類に応じて決定される、エンジン回転数毎の出力可能な最大トルクを示すトルク曲線特性図である。この最大トルク特性は、パワートレインの能力的な限界を示すものであるため、出力可能なトルク範囲を決定する上でのベースとなる。

図３（ｂ）は、エンジン回転数が所定回転数を超えた場合、エンジン８０の過回転（オーバーレブ）を防止するために、意図的に、パワートレインの出力トルクを抑えるためのトルク制限曲線を示すものである。

図３（ｃ）は、車速に応じて、パワートレインの出力トルクを抑えるためのトルク制限曲線を示している。図３（ｃ）から理解されるように、車両の最高速度を所定速度に制限するために、高速側で出力トルクが制限される。また、低速側においても、発進時の飛び出しを防止するために出力トルクが制限される。この低速時の出力トルク制限は、特に高トルクを出力可能なパワートレインの場合に採用される。

図３（ｄ）は、エンジン８０の冷却水温に応じて、パワートレインの出力トルクを抑えるためのトルク制限曲線を示す。図３（ｄ）に示すように、エンジン冷却水温が所定温度を超えた場合、エンジン８０のオーバーヒートを防止するために、出力トルクが制限される。

図３（ｅ）は、トランスミッション９０の変速タイミングに応じてパワートレインの出力トルクを抑えるためのトルク制限曲線を示す。図３（ｅ）に示すように、トランスミッション９０の変速開始から変速終了までは出力トルクを抑えて、変速ショックの軽減を図る。

図３（ｆ）は、パワートレインの運転状態の制御に異常が発生した場合に、出力トルクを抑えるために、異常の種類に応じて、すなわち、異常の深刻度に応じて個別に設定される上限トルクを示すテーブルである。これらの上限トルクは、異常の深刻度が高いほど、低い値に設定される。

ステップＳ１１０の上限トルクＴＲＱＭＸ算出処理では、まず、パワートレインの運転状態等を図３（ａ）〜（ｆ）に示す特性図やテーブルに当てはめて、各特性図やテーブルごとに、それぞれ上限トルクを算出する。そして、算出された上限トルクの中で最小となる上限トルクを最終的な上限トルクＴＲＱＭＸとして採用する。

ステップＳ１２０では、検出したパワートレインの運転状態等に基づいて、出力可能なトルク範囲の下限トルクＴＲＱＭＮを算出する。この下限トルクＴＲＱＭＮの算出方法の一例を図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

図４（ａ）は、パワートレインの種類に応じて決定される、エンジン回転数毎の出力可能な最小トルクを示すトルク曲線特性図である。図４（ｂ）は、エンジン回転数に応じて設定される下限トルクの変化の様子を示す下限トルク曲線である。図４（ｂ）に示すように、エンジン回転数が低い領域においては、エンストを防止するために、下限トルクが底上げされている。

図４（ｃ）は、エンジン冷却水温に応じて設定される下限トルクの様子を示す下限トルク曲線である。図４（ｃ）に示すように、冷却水温が低い場合には、早期にエンジン８０を暖機するために、下限トルクが底上げされている。

図４（ｄ）は、エンジン負荷となる車両補機のＯＮ、ＯＦＦ状態に応じて変更される下限トルクを示すテーブルである。各車両補機の作動がＯＮされた場合の下限トルクは、ＯＦＦされている場合の下限トルクよりも高く設定されている。この際、作動ＯＮ時の下限トルクは、各車両補機によるエンジン負荷の大きさを考慮して、個別に設定されている。なお、複数の車両補機が同時にＯＮされた場合には、それぞれの作動ＯＮ時の下限トルクが加算される。

ステップＳ１２０の下限トルクＴＲＱＭＮ算出処理においても、上限トルクＴＲＱＭＸと同様に、まず、パワートレインの運転状態等を図４（ａ）〜（ｄ）に示す特性図やテーブルに当てはめて、各特性図やテーブルごとに、それぞれ下限トルクを算出する。そして、算出された下限トルクの中で最大となる下限トルクを最終的な下限トルクＴＲＱＭＸとして採用する。

上記の説明から理解されるように、パワートレイン自体としては出力することが可能なトルクであっても、そのトルクを出力することにより、車両全体として何らかの問題が生ずる可能性がある場合には、そのトルクを出力すべきではない。従って、本実施形態におけるパワートレインにおいて出力可能なトルク範囲とは、パワートレインの能力に依存するトルク範囲の他に、事実上、出力することが好ましくないトルクを除外する意味も含む。

最後に、ステップＳ１３０では、ステップＳ１１０及びＳ１２０にて算出された上限トルクＴＲＱＭＸ及び下限トルクＴＲＱＭＮを、マネージャ制御装置１０に対して送信して、出力可能トルク範囲算出処理を終了する。

次に、マネージャ制御装置１０によって実行される出力可能トルク範囲を考慮した目標出力トルクの算出処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。

目標出力トルクの算出処理では、まずステップＳ２００において車両状態の検出を行なう。この車両状態には、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、及びステアリングホイールの操舵角等の運転者による運転操作や、車両の走行速度、各車輪速度、先行車両との車間距離、車体に作用するヨーレートや加速度等の車両の走行状態の他、パワートレインの目標出力トルクに影響する各種の車両制御からの要求及びパワートレイン制御装置２０が実際にパワートレインを制御する際の実出力トルクが含まれる。

なお、実出力トルクは、目標出力トルクＲＥＱを算出する際に基準となるものであり、更なるトルク増加が必要な場合には、実出力トルクに増加相当分を加算することによって目標出力トルクＲＥＱを算出し、トルク減少が必要な場合には、実出力トルクから減少相当分を減じることによって目標出力トルクＲＥＱを算出する。

ステップＳ２１０では、盗難防止制御装置４０によって盗難防止機能が作動中であるか否かを判定する。すなわち、盗難防止制御装置４０において、識別コードが不一致と判定されて、ステアリングのロックやエンジンの駆動を禁止する状態であるか判定する。この判定処理において「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップＳ２２０に進んで、パワートレインの目標出力トルクを零に設定する。一方、「ＮＯ」と判定された場合には、ステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２３０では、車両用制御装置が車間距離制御を実行中であるか否かを判定する。この判定ステップにおいて「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップＳ２４０に進んで、上述したように、先行車両との車間距離を設定車間距離に維持するために最適な目標加減速度を算出する。そして、ステップＳ２５０において、目標加減速度から目標出力トルクＲＥＱを算出する。車間距離制御が実行されている場合、運転者は、アクセルペダルやブレーキペダルの操作を行なわないため、車間距離制御からの要求のみに基づいて目標出力トルクＲＥＱを算出する。

ステップＳ２３０にて「ＮＯ」と判定された場合、ステップＳ２６０に進んで、運転者の運転操作に対応する目標出力トルクＲＥＱを算出する。すなわち、運転者によるアクセルペダルの操作量、及びブレーキペダルの操作量に基づいて、それらに対応する目標出力トルクＲＥＱを算出する。

次に、ステップＳ２７０では、トラクション制御や姿勢安定化制御等の安定化制御を実行する必要があるか、及び安定化制御中であるか否かを判定する。具体的には、車両の加速時における車両速度（転動輪速度）と駆動輪速度との速度差から加速スリップの発生を検知するとトラクション制御を行なう必要があると判定する。そして、一旦トラクション制御が開始されると、加速スリップが収束したと判定されるまでトラクション制御が継続される。また、ステアリング操舵角と車速とから算出されるヨーレートと、実際に車体に作用するヨーレートとの差からアンダーステア状態もしくはオーバーステア状態を検知すると、姿勢安定化制御が必要と判定する。この姿勢安定化制御も、トラクション制御と同様に、一旦開始されると、車両の姿勢が安定化したとみなされるまで継続して実行される。

ステップＳ２７０において「ＹＥＳ」と判定されると、ステップＳ２８０に進んで、安定化制御からの要求に基づいて、ステップＳ２６０にて算出した目標出力トルクＲＥＱを抑えるように補正する。この補正により、加速スリップが減少したり、車両のアンダーステア状態が軽減されたりする。

一方、ステップＳ２７０において「ＮＯ」と判定されると、ステップＳ２９０に進んで、算出または補正した目標出力トルクＲＥＱが、パワートレイン制御装置２０にて算出された上限トルクＴＲＱＭＸよりも大きいか、または下限トルクＴＲＱＭＮよりも小さいかを判定する。

ステップＳ２９０にて「ＹＥＳ」と判定された場合には、算出または補正した目標出力トルクＲＥＱが出力可能なトルク範囲を逸脱しているので、ステップＳ３００に進んで、目標出力トルクＲＥＱを出力可能なトルク範囲内の値に補正する。すなわち、目標出力トルクＲＥＱが上限トルクＴＲＱＭＸを超えている場合には、その上限トルクＴＲＱＭＸを目標出力トルクＲＥＱとし、下限トルクＴＲＱＭＮを下回っている場合には、その下限トルクＴＲＱＭＮを目標トルクＲＥＱとするように補正する。これにより、目標出力トルクＲＥＱの値を、出力可能なトルク範囲の中で、元の目標出力トルクＲＥＱに最も近い値に補正することができる。

最後に、ステップＳ３１０では、目標出力トルクＲＥＱをパワートレイン制御装置２０に対して送信して、目標トルク算出処理を終了する。

次に、パワートレイン制御装置２０において実行される異常判定処理について、図６のフローチャートに基づいて詳しく説明する。なお、パワートレイン制御装置２０は、この異常判定処理において、マネージャ制御装置１０から受信した目標出力トルクＲＥＱの異常判定を行なうとともに、この目標出力トルクＲＥＱに従ってパワートレインの運転状態の制御を行なう。

図６において、まずステップＳ４００では、目標出力トルクＲＥＱの受信処理を行なう。そして、ステップＳ４１０において、受信した目標出力トルクＲＥＱが、図２の出力可能トルク範囲算出処理によって算出済みの上限トルクＴＲＱＭＸよりも大きいか否かを判定する。この判定ステップにおいて「ＹＥＳ」と判定された場合、ステップＳ４３０に進んで上限異常カウンタＣＭＸをインクリメントする。さらに、ステップＳ４４０において、上限トルクＴＲＱＭＸを超えている目標出力トルクＲＥＱを上限トルクＴＲＱＭＸに補正する。

一方、ステップＳ４１０において「ＮＯ」と判定された場合には、ステップＳ４２０に進んで、目標出力トルクＲＥＱが既に算出済みの下限トルクＴＲＱＭＮよりも小さいか否かを判定する。この判定ステップにおいて「ＹＥＳ」と判定された場合、ステップＳ４５０に進んで下限異常カウンタＣＭＮをインクリメントする。さらに、ステップＳ４６０において、下限トルクＴＲＱＭＮを下回っている目標出力トルクＲＥＱを下限トルクＴＲＱＭＮに補正する。

マネージャ制御装置１０は、パワートレイン制御装置２０から送信される出力可能トルク範囲内において、目標出力トルクＲＥＱを算出する。従って、パワートレイン制御装置２０において、目標出力トルクＲＥＱが出力可能トルク範囲を逸脱するとの比較結果が得られた場合、マネージャ制御装置１０やＬＡＮ７０を介した通信処理等に何らかの異常が生じて、正しい目標出力トルクＲＥＱが得られない状況であると考えられる。ステップＳ４１０及びＳ４２０の処理により、このような異常の発生を判定することができる。

そして、ステップＳ４７０において、上限異常カウンタＣＭＸが所定値ＦＭＸを超えているか、または下限異常カウンタＣＭＮが所定値ＦＭＮを超えているかを判定する。ここで、このステップＳ４７０では、上限異常カウンタＣＭＸ及び下限異常カウンタＣＭＮが連続して複数回のカウントを行なったときに「ＹＥＳ」と判定されるように、所定値ＦＭＸ，ＦＭＮを設定することが好ましい。これにより、ノイズ等の影響を排除し、確実に目標出力トルクＲＥＱに関する異常の発生を判定することができる。

ステップＳ４７０において「ＹＥＳ」と判定された場合には、目標出力トルクＲＥＱに関する異常判定が確定され、ステップＳ４８０に進んで異常処理を行なう。この異常処理では、安全を期すために、目標出力トルクＲＥＱを最小限の退避走行が可能な安全トルク範囲に制限するとともに、異常コードの記憶及び異常警報処理を実行する。

ステップＳ４９０では、目標出力トルクＲＥＱに基づいて、パワートレインの運転状態を制御する。すなわち、目標出力トルクＲＥＱをエンジントルクと変速比の組合せに変換し、そのエンジントルク及び変速比に従って、エンジン８０及びトランスミッション９０の運転状態を制御する。最後にステップＳ５００では、パワートレイン制御装置２０が実際にパワートレインを制御した際の実出力トルクが、マネージャ制御装置１０に送信されて、異常判定処理を終了する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されるものではない。換言すれば、本発明は、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、上述した実施形態から種々変形して実施することが可能である。

実施形態による車両用制御装置の全体の構成を示すブロック図である。 パワートレイン制御装置によって実行される出力可能トルク算出処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、パワートレインの種類に応じて決定される、エンジン回転数毎の出力可能な最大トルクを示すトルク曲線特性図である。（ｂ）は、エンジン回転数に応じて、パワートレインの出力トルクを抑えるためのトルク制限曲線を示す特性図である。（ｃ）は、車速に応じて、パワートレインの出力トルクを抑えるためのトルク制限曲線を示す特性図である。（ｄ）は、エンジンの冷却水温に応じて、パワートレインの出力トルクを抑えるためのトルク制限曲線を示す特性図である。（ｅ）は、トランスミッションの変速タイミングに応じてパワートレインの出力トルクを抑えるためのトルク制限曲線を示す特性図である。（ｆ）は、パワートレインの運転状態の制御に異常が発生した場合に、出力トルクを抑えるために、異常の種類に応じて、個別に上限トルクが設定されることを示すテーブルである。 （ａ）は、パワートレインの種類に応じて決定される、エンジン回転数毎の出力可能な最小トルクを示すトルク曲線特性図である。（ｂ）は、エンジン回転数に応じて変化する下限トルクの様子を示す下限トルク曲線特性図である。（ｃ）は、エンジン冷却水温に応じて変化する下限トルクの様子を示す下限トルク曲線特性図である。（ｄ）は、エンジン負荷となる車両補機のＯＮ、ＯＦＦ状態に応じて、下限トルクがそれぞれ変更されることを示すテーブルである。 マネージャ制御装置によって実行される出力可能トルク範囲を考慮した目標出力トルクの算出処理を示すフローチャートである。 パワートレイン制御装置２０において実行される異常判定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ マネージャ制御装置
２０ パワートレイン制御装置
３０ ブレーキ制御装置
４０ 盗難防止制御装置
５０ 運転操作検出ブ
６０ 走行状態検出ブ
７０ ＬＡＮ
８０ エンジン
９０ トランスミッション
１００ ブレーキアクチュエータ

Claims (8)

1. 少なくとも運転者による運転操作に基づいて、当該車両のパワートレインの目標出力トルクを算出する目標出力トルク算出手段と、
   車両のパワートレインの運転状態に基づいて、当該パワートレインの出力可能なトルク範囲を算出する出力可能トルク算出手段と、
   前記目標出力トルクが、前記出力可能なトルク範囲に属する場合には、当該目標出力トルクをそのまま維持するとともに、前記出力可能なトルク範囲から逸脱する場合には、当該目標出力トルクを出力可能トルク範囲に制限する目標出力トルク補正手段と、
   前記目標出力トルク補正手段から得られる目標出力トルクに基づいて、車両のパワートレインの運転状態を制御する運転状態制御手段とを備え、
   第１及び第２の電子制御装置を有し、
   前記目標出力トルク算出手段及び目標出力トルク補正手段は、前記第１の電子制御装置内に構築され、
   前記出力可能トルク算出手段及び運転状態制御手段は、前記第２の電子制御装置内に構築され、
   前記第２の電子制御装置は、前記出力可能トルク算出手段によってパワートレインの出力可能なトルク範囲を算出して、前記第１の電子制御装置に送信し、
   前記第１の電子制御装置は、第２電子制御装置からの出力可能なトルク範囲を受信し、前記目標出力トルク算出手段及び前記目標出力トルク補正手段によって、受信した出力可能なトルク範囲内に属する目標出力トルクを求めて、前記第２の電子制御装置に送信し、
   前記第２の電子制御装置は、さらに、前記第１の電子制御装置から送信された目標出力トルクと出力可能なトルク範囲とを比較するするとともに、当該目標出力トルクが出力可能なトルク範囲を逸脱しているとの比較結果が得られた場合に、異常と判定する異常判定手段を備えることを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記出力可能トルク算出手段は、前記パワートレインに固有の出力トルク特性を基礎とし、当該パワートレインの実際の運転状態を考慮して、前記出力可能なトルク範囲を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記パワートレインは、エンジンとトランスミッションを含み、
   前記出力可能トルク算出手段は、前記パワートレインの運転状態として、エンジンの回転数、エンジンの冷却水温、トランスミッションの変速タイミング、エンジンが駆動する車両補機による負荷、及び車両の走行速度の少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記出力可能トルク算出手段は、前記パワートレインの運転状態として、前記パワートレインの運転状態の制御における異常情報を用い、制御に異常が生じた場合には、出力可能なトルク範囲を低い側に狭めることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両用制御装置。
5. 前記目標出力トルク算出手段は、車両の状態をも加味して目標出力トルクを算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
6. 前記目標出力トルク算出手段は、前記車両の状態として、先行車両との車間距離を設定車間距離に制御する車間距離制御からの要求、車両の走行状態を安定化させる安定化制御からの要求、盗難防止制御からの要求の少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項５に記載の車両用制御装置。
7. 前記異常判定手段は、前記目標出力トルクが出力可能なトルク範囲を逸脱しているとの複数回の比較結果が得られた場合に、異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
8. 前記異常判定手段は、前記異常の判定を行なった場合、所定の安全トルク範囲に属する目標出力トルクを定め、前記運転状態制御手段は、前記所定の安全トルク範囲に属する目標出力トルクに基づいて、前記パワートレインの運転状態を制御することを特徴とする請求項１又は請求項７に記載の車両用制御装置。

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