JP2016088265A - 駆動力制御診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力と目標駆動力との偏差が許容偏差内に収まるように精度よく駆動力を算出することで、駆動力を正しく診断できる駆動力制御診断装置を提供する。
【解決手段】駆動力制御診断装置は、エンジンから出力される出力トルクを推定する出力トルク推定手段１５と、エンジン１の運転状態に基づいて、出力トルクのトルクばらつきを算出するトルクばらつき算出手段１６と、出力トルクとトルクばらつきとに基づいて、ばらつき込みトルクを算出するばらつき込みトルク算出手段１７と、ばらつき込みトルクと変速機の変速比とに基づいて、車両の駆動力を算出する駆動力算出手段１２と、駆動力と車両の目標駆動力とに基づいて、車両の駆動力診断を実行する診断手段１１と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動力制御診断装置に関する。

特許文献１には、燃費最適線上で常にエンジンを動作させるように、目標トルク及び目標変速比に基づいてエンジン及び自動変速機の制御を行い、燃費の向上を図ることができる車両制御システムが開示されている。特許文献１の車両制御システムによれば、エンジンの応答性及び変速機の応答性を考慮して、燃費最適線上でエンジンが動作するようエンジン及び変速機の変速比への指令に遅れあるいは進み補償をするので、燃費を向上させることができる。

特開２０１１−２０７２４０号公報

しかしながら、特許文献１の車両制御システムでは、出力トルク及び変速比から算出される実際の車両の駆動力が目標とする駆動力（目標駆動力）と不一致になった場合には、運転者の意に反した駆動力変動が生じている懸念がある。このため、特許文献１の車両制御システムでは、駆動力を正しく診断することが必要であり、診断に影響を与えない許容偏差内に駆動力と目標駆動力との偏差が収まるように、精度よく駆動力を算出することに関して検討の余地を残している。

そこで、本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、駆動力と目標駆動力との偏差が許容偏差内に収まるように精度よく駆動力を算出することで、駆動力を正しく診断できる駆動力制御診断装置を提供することを目的とする。

本発明の駆動力制御診断装置は、エンジンから出力される出力トルクを推定する出力トルク推定手段と、エンジンの運転状態に基づいて、出力トルクのトルクばらつきを算出するトルクばらつき算出手段と、出力トルクとトルクばらつきとに基づいて、ばらつき込みトルクを算出するばらつき込みトルク算出手段と、ばらつき込みトルクと変速機の変速比とに基づいて、車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、駆動力と車両の目標駆動力とに基づいて、車両の駆動力診断を実行する診断手段と、を有する。

本発明によれば、エンジンの運転状態に基づいてトルクばらつきを算出し、算出したトルクばらつきを用いて駆動力が算出できるので、駆動力と目標駆動力との偏差を許容偏差内に収めることができ、駆動力を正しく診断することができる。

図１は、本発明の一実施形態による車両の概略構成図である。 図２は、一実施形態のコントローラの診断部が車両の駆動力診断を実行するためのブロック図である。 図３は、一実施形態のコントローラの駆動力算出部が駆動力を算出するためのブロック図である。 図４は、トルクばらつき算出部が参照するトルクばらつき特性マップである。 図５は、本発明の一実施形態で算出された駆動力と比較例で算出された駆動力を対比したグラフである。 図６は、比較例の駆動力算出部が駆動力を算出するためのブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、車両１００の概略構成図である。

車両１００は、動力源としてのエンジン１と、エンジン１の出力を車輪８に伝達する駆動系２と、エンジン１及び駆動系２を制御するためのコントローラ１０と、を備える。

エンジン１は、エンジン１内で気化した燃料と空気との混合気を燃焼させることによって、車両１００の走行に必要な出力を得る。エンジン１は、空気を取り込むための吸気管を備えており、吸気管には取り込んだ空気の量である吸入空気量を測定するエアフローメータ２１が取り付けられている。また、エンジン１には、エンジン回転速度を計測するために、クランク角センサ２２が取り付けられる。

駆動系２は、トルクコンバータ３と、前後進切替機構４と、変速機５と、終減速差動装置６と、ドライブシャフト７と、を備える。

変速機５は、エンジン１の出力を運転状況に応じて自動的に最適なトルクや回転速度となるよう変換して終減速差動装置６に出力する自動変速機である。また、変速機５は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、プライマリプーリとセカンダリプーリとに掛け回されるベルトと、を備える無段変速機である。ベルトと各プーリとの接触半径を変更することで変速比が変更される。変速機５の入力軸と出力軸には入力回転速度と出力回転速度を検出する回転センサ２３がそれぞれ取り付けられており、変速機５の変速比は、入力回転速度と出力回転速度の比を取ることにより算出される。

トルクコンバータ３は、エンジン１の出力トルクを増大させ変速機５に伝達する。トルクコンバータ３は、ロックアップクラッチを備える。トルクコンバータ３は、ロックアップクラッチが完全に締結されたロックアップ状態と、ロックアップクラッチが完全に解放されたコンバータ状態と、ロックアップクラッチが半締結されたスリップ状態と、に切り替えられる。トルクコンバータ３の速度比は、トルクコンバータ３の入力回転速度と出力回転速度から算出される。例えば、トルクコンバータ３の入力回転速度はエンジン１のクランク角センサ２２の検出値に基づいて算出され、出力回転速度は変速機５の入力回転速度を検出する回転センサ２３の検出値と前後進切替機構４の変速比に基づいて算出される。トルクコンバータ３のトルク比は、例えば予め定められた速度比とトルク比の特性を示すトルクコンバータ特性マップに基づいて算出される。

前後進切替機構４は、遊星歯車組を主たる構成要素とし、前進クラッチ及び後進ブレーキを締結、又は解放することでエンジン１と変速機５との間の回転伝達状態を切り替える。前後進切替機構４は、前進クラッチを締結し後進ブレーキを開放している場合には、エンジン１で発生した回転の回転方向を変更せずにそのまま変速機５へと伝達する。他方で、前後進切替機構４は、前進クラッチを解放し後進ブレーキを締結している場合には、エンジン１で発生した回転の回転方向を逆転させて変速機５へと伝達する。

終減速差動装置６は、終減速装置と差動装置とを一体化したものであり、変速機５の出力軸から伝達される回転を減速させた上で左右のドライブシャフト７に伝達する。また、カーブ走行時など、左右のドライブシャフト７の回転速度に速度差を生じさせる必要がある場合には、自動的に速度差を与えて円滑な走行ができるようにする。左右のドライブシャフト７の先端には、それぞれ車輪８が取り付けられる。

車両１００には、エンジン１の回転速度や変速機５の変速比を制御するコントローラ１０が搭載されている。コントローラ１０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏインターフェイス）を備えたマイクロコンピュータで構成される。

コントローラ１０には、エンジン１のエアフローメータ２１やクランク角センサ２２、及び変速機５の回転センサ２３からの検出信号などが入力される。そして、コントローラ１０は診断部１１を備えており、診断部１１は当該検出信号や車両１００の運転情報に基づいて、車両１００の駆動力診断を実行する。診断部１１は、車両１００の実際の駆動力である駆動力と、目標の駆動力である目標駆動力を算出し、車両１００の運転状態を診断する。

次に、図２を参照して、コントローラ１０の診断部１１が実行する車両１００の駆動力診断について説明する。図２は、コントローラ１０の診断部１１が車両１００の駆動力診断を実行するためのブロック図である。コントローラ１０は、診断部１１と、駆動力算出部１２と、目標駆動力算出部１３と、を備える。

車両１００の駆動力診断では、コントローラ１０の診断部１１は、駆動力算出部１２により算出される駆動力と目標駆動力算出部１３により算出される目標駆動力との偏差として駆動力偏差Δｄｃ１を算出し、駆動力偏差Δｄｃ１が許容偏差Δｄ以内であるか否かを判定する。

目標駆動力は、目標駆動力算出部１３により算出される。目標駆動力は、例えばエンジン１の目標エンジン回転速度と目標出力トルクから処理の軽い簡易演算により算出される値であり、演算誤差が生じるものの演算結果を即時に駆動力診断で利用することができる。

許容偏差Δｄは、目標駆動力からずれてもよい駆動力偏差の許容限界量であり、予め定められている。

駆動力偏差Δｄｃ１が許容偏差Δｄ以内である場合には、診断部１１は、正常判定が得られており正常な駆動力制御下で車両１００が運転されていると診断する。他方、駆動力偏差Δｄｃ１が許容偏差Δｄ以内ではない場合には、診断部１１は、異常判定が得られており異常な駆動力制御下で車両１００が運転されていると診断する。このため、コントローラ１０はエンジン１を停止し車両１００が駆動力を得られないようにする。

ここで、コントローラ１０の駆動力算出部１２が実行する駆動力の算出方法について説明する。図３は、コントローラ１０の駆動力算出部１２が駆動力を算出するためのブロック図である。

コントローラ１０は、駆動力算出部１２以外にも、エンジン回転速度検出部１４と、出力トルク算出部１５と、トルクばらつき算出部１６と、ばらつき込みトルク算出部１７と、変速比検出部１８と、トルクコンバータトルク検出部１９と、を備える。

エンジン回転速度検出部１４は、クランク角センサ２２からの検出信号を用いて、エンジン１のエンジン回転速度を検出する。

出力トルク推定部１５は、エンジン１の出力トルクを推定する。初めに、出力トルク推定部１５は、エンジン１の吸入空気量を測定するエアフローメータ２１の検出信号を用いて、エンジン１の目標空燃比を達成するために吸入空気量に対応する燃料噴射量の算出を行う。次に、出力トルク推定部１５は、算出された燃料噴射量に基づいてエンジン１の出力トルクの推定を行う。なお、出力トルクは、エンジン１に歪みゲージを取り付けて、歪みゲージの検出値から算出することとしてもよい。

トルクばらつき算出部１６は、検出したエンジン回転速度と、推定した出力トルクと、を用いてトルクばらつきを算出する。図４は、トルクばらつき算出部１６が参照する予め作成されたトルクばらつき特性マップである。図４に示すように、トルクばらつきは、同一のエンジン回転速度においては、出力トルクの増加するほど大きくなる。また、トルクばらつきは、同一の出力トルクにおいては、エンジン回転速度が増大するほど大きくなる。

ばらつき込みトルク算出部１７は、算出したトルクばらつきと、推定した出力トルクと、を加算することでばらつき込みトルクを算出する。ばらつき込みトルクは、トルクばらつきを考慮して補正された出力トルクである。

変速比検出部１８は、変速機５の入力軸と出力軸にそれぞれ取り付けられた回転センサ２３から検出した入力回転速度と出力回転速度の比から変速機５の変速比を算出する。

トルクコンバータトルク検出部１９は、トルクコンバータ３の入力回転速度と出力回転速度の比を取り、トルクコンバータトルク比特性マップを参照することにより、トルクコンバータトルク比を算出する。トルクコンバータ３の入力回転速度は、エンジン１のクランク角センサ２２によって検出される。トルクコンバータ３の出力回転速度は、変速機５の入力回転速度を検出する回転センサ２３によって検出される。

駆動力算出部１２は、ばらつき込みトルクと、変速比と、トルクコンバータトルク比と、ファイナルギア比とを乗算した値を、タイヤ動半径で除算することにより、車両１００の実際の駆動力を算出する。ファイナルギア比及びタイヤ動半径は、コントローラ１０のＲＯＭに予め記録されており、駆動力の算出の際に読み出される。

上述の通りコントローラ１０は、駆動力算出部１２で算出された駆動力と、目標駆動力算出部１３で算出された目標駆動力とに基づいて、駆動力制御の状態を診断する。ここで、本実施形態で算出される駆動力と比較例で算出される駆動力の違いを説明するために、比較例による駆動力算出部１２について、図６を参照して説明する。

比較例の駆動力算出部１２は、図６に示すように、駆動力算出を実行する。

比較例の駆動力算出部１２は、出力トルクと、変速比と、トルクコンバータトルク比と、ファイナルギア比と、タイヤ動半径と、を用いて車両１００の実際の駆動力を算出する。

比較例では、出力トルクは出力トルク算出部１５により算出され、変速比は変速比検出部１８により算出される。また、トルクコンバータトルク比はトルクコンバータトルク検出部１９により算出され、ファイナルギア比とタイヤ動半径は、ＲＯＭからそれぞれ求められる。

比較例の駆動力算出部１２では、トルクばらつきは考慮されておらず、駆動力の算出に出力トルク推定部１５で推定したエンジン１の出力トルクがそのまま用いられる。

図５は、目標駆動力算出部１３により算出された目標駆動力と、比較例の駆動力算出部１２により算出された駆動力と、本実施形態の駆動力算出部１２により算出された駆動力と、を対比したグラフである。

ここで、目標駆動力は、処理の軽い簡易演算により算出されることで演算誤差を持ち、真の駆動力から最大で誤差Δｄｔだけずれた値として算出される。真の駆動力は、車両１００が実際に得られている駆動力である。

比較例の駆動力は、車両１００の真の駆動力から最大で誤差Δｄ２だけずれた値として算出される。誤差Δｄ２は、図６に示すように、比較例の駆動力算出部１２によって、出力トルクのトルクばらつきを考慮せずそのまま出力トルクを用いて駆動力が算出された際に生じる誤差である。

これに対して、本実施形態の駆動力は、車両１００の真の駆動力から最大で誤差Δｄ１だけずれた値として算出される。誤差Δｄ１は、本実施形態の駆動力算出部１２によって、ばらつき込みトルクとして出力トルクのトルクばらつきを算出し、そのトルクばらつきを用いて駆動力が算出された際に生じる誤差である。このため、本実施形態の駆動力の誤差Δｄ１は、出力トルクのトルクばらつきを考慮した分だけ比較例の駆動力の誤差Δｄ２よりも小さな値となる。

比較例及び本実施形態のコントローラ１０の診断部１１は、上述のようにして算出した駆動力と目標駆動力とを用いて駆動力偏差を算出する。駆動力偏差は、駆動力と目標駆動力との偏差である。比較例及び本実施形態の診断部１１は、例えば正常な駆動力制御下で車両１００が運転されているときに、次のような駆動力診断をそれぞれ実行する。

比較例の診断部１１では、許容偏差Δｄを超える駆動力偏差Δｄｃ２が算出される。比較例の駆動力偏差Δｄｃ２は、目標駆動力の誤差Δｄｔに比較例の誤差Δｄ２を加算した値である。比較例の場合には、正常な駆動力制御下で車両１００が運転されているときでも、駆動力偏差Δｄｃ２は許容偏差Δｄを超えた値として算出される可能性がある。このため比較例のコントローラ１０は、運転者の意に反した駆動力変動が生じている懸念があると診断する。

他方、本実施形態の診断部１１では、許容偏差Δｄ以内の駆動力偏差Δｄｃ１が算出される。本実施形態の駆動力偏差Δｄｃ１は、目標駆動力の誤差Δｄｔに本実施形態の誤差Δｄ１を加算した値である。本実施形態の場合には、正常な駆動力制御下で車両１００が運転されているときには、駆動力偏差Δｄｃ１が許容偏差Δｄ以内に収まる。このため本実施形態のコントローラ１０によれば、正常な駆動力制御下で車両１００が運転されていると正しく診断される。

上記した本実施形態による駆動力制御診断装置としてのコントローラ１０によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態による駆動力制御診断装置としてのコントローラ１０は、エンジン１から出力される出力トルクを算出する出力トルク推定部１５と、エンジン１の運転状態に基づいて、出力トルクのトルクばらつきを算出するトルクばらつき算出部１６と、出力トルクとトルクばらつきとに基づいて、ばらつき込みトルクを算出するばらつき込みトルク算出部１７と、ばらつき込みトルクと変速機５の変速比とに基づいて、車両１００の駆動力を算出する駆動力算出部１２と、駆動力と車両１００の目標駆動力とに基づいて、車両１００の駆動力診断を実行する診断部１１と、を有する。

このような構成とすることで、エンジン１の運転状態に基づいてトルクばらつきを算出し、そのトルクばらつきを用いることで精度よく駆動力を算出することができる。その結果、駆動力と目標駆動力との駆動力偏差Δｄｃ１を許容偏差Δｄ内に収めることができる。このため、本実施形態による診断部１１では、駆動力偏差Δｄｃ１は、車両１００の駆動力が正常なときには許容偏差Δｄ内に収まり、駆動力が異常なときには許容偏差Δｄを超えた値となるので、駆動力を正しく診断することができる。

また、コントローラ１０では、トルクばらつき算出部１６は、エンジン１のエンジン回転速度と出力トルクとの少なくとも一方に基づいて、トルクばらつきを算出する。

このような構成とすることで、エンジン回転速度や出力トルクに基づいてトルクばらつきを算出し、そのトルクばらつきを用いることで精度よく駆動力が算出することができる。その結果、駆動力と目標駆動力との駆動力偏差Δｄｃ１を許容偏差Δｄ内に収めることができ、車両１００の駆動力を正しく診断することができる。

さらに、コントローラ１０では、トルクばらつき算出部１６は、エンジン１のエンジン回転速度が増大するほどトルクばらつきを大きく算出する。

このような構成とすることで、エンジン回転速度が増大するほどトルクばらつきを大きく算出するので、トルクばらつきの大きさを考慮してばらつき込みトルクを算出でき、精度よく駆動力が算出できる。その結果、駆動力と目標駆動力との駆動力偏差Δｄｃ１を許容偏差Δｄ内に収めることができ、車両１００の駆動力を正しく診断することができる。

本実施形態による駆動力制御診断装置としてのコントローラ１０では、トルクばらつき算出部１６は、出力トルクが増大するほどトルクばらつきを大きく算出する。

このような構成とすることで、エンジン１の出力トルクが増大するほどトルクばらつきを大きく算出するので、出力トルクの大きさを考慮してばらつき込みトルクを算出でき、精度よく駆動力が算出できる。その結果、駆動力と目標駆動力との駆動力偏差Δｄｃ１を許容偏差Δｄ内に収めることができ、車両１００の駆動力を正しく診断することができる。

本実施形態による駆動力制御診断装置としてのコントローラ１０では、ばらつき込みトルク算出部１７は、出力トルクにトルクばらつきを加算することで、ばらつき込みトルクを算出する。

このような構成とすることで、出力トルクにトルクばらつきを加算するだけの簡易な演算でばらつき込みトルクが算出できるので、演算負荷を低く抑えながら精度よく駆動力が算出でき、駆動力と目標駆動力との駆動力偏差Δｄｃ１を許容偏差Δｄ内に収めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００ 車両
１ エンジン
２ 駆動系
５ 変速機
１０ コントローラ
１１ 診断部（診断手段）
１２ 駆動力算出部（駆動力算出手段）
１３ 目標駆動力算出部（目標駆動力算出手段）
１４ エンジン回転速度検出部（エンジン回転速度検出手段）
１５ 出力トルク推定部（出力トルク推定手段）
１６ トルクばらつき算出部（トルクばらつき算出手段）
１７ ばらつき込みトルク算出部（ばらつき込みトルク算出手段）
１８ 変速比検出部（変速比検出手段）
１９ トルクコンバータトルク検出部（トルクコンバータトルク検出手段）

Claims (5)

1. エンジンから出力される出力トルクを推定する出力トルク推定手段と、
   前記エンジンの運転状態に基づいて、前記出力トルクのトルクばらつきを算出するトルクばらつき算出手段と、
   前記出力トルクと前記トルクばらつきとに基づいて、ばらつき込みトルクを算出するばらつき込みトルク算出手段と、
   前記ばらつき込みトルクと変速機の変速比とに基づいて、車両の駆動力を算出する駆動力算出手段と、
   前記駆動力と前記車両の目標駆動力とに基づいて、前記車両の駆動力診断を実行する診断手段と、
   を有することを特徴とする駆動力制御診断装置。
2. 請求項１に記載の駆動力制御診断装置であって、
   前記トルクばらつき算出手段は、前記エンジンのエンジン回転速度と前記出力トルクとの少なくとも一方に基づいて、前記トルクばらつきを算出する、
   ことを特徴とする駆動力制御診断装置。
3. 請求項２に記載の駆動力制御診断装置であって、
   前記トルクばらつき算出手段は、前記エンジンのエンジン回転速度が増大するほど前記トルクばらつきを大きく算出する、
   ことを特徴とする駆動力制御診断装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の駆動力制御診断装置であって、
   前記トルクばらつき算出手段は、前記出力トルクが増大するほど前記トルクばらつきを大きく算出する、
   ことを特徴とする駆動力制御診断装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の駆動力制御診断装置であって、
   前記ばらつき込みトルク算出手段は、前記出力トルクに前記トルクばらつきを加算することで、前記ばらつき込みトルクを算出する、
   ことを特徴とする駆動力制御診断装置。

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