JP4321441B2

JP4321441B2 - 加減速度制御装置

Info

Publication number: JP4321441B2
Application number: JP2004329091A
Authority: JP
Inventors: 恒雄宮越
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2024-11-12
Also published as: JP2006138266A

Description

本発明は、アクセルペダルとブレーキペダルの双方を備えつつ、アクセルペダルの操作により加速制御と減速制御の双方を実現できる加減速度制御装置に関する。

従来から、アクセルペダルの操作量に応じて加減速度を制御するシステムにおいて、アクセルペダル操作量に対する目標加減速度の特性パターンを可変とし、車速０の場合には特性パターンを変更して、車両発進時においてアクセル踏み込み開始時からの加速できるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術によれば、車両発進時の加速性が向上する。
特開２０００−２０５０１５号公報

ところで、アクセルペダル操作量に応じて加減速度を制御するこの種のシステムでは、アクセルペダルの低操作領域側（即ち踏み込み量の少ない側）に減速領域が形成されるので、ブレーキペダル操作後アクセルペダルに踏み代える際、再び加速させるためにはアクセルペダルの減速領域を介して加速領域まで踏み込まなくてはならない。この結果、かかるシステムでは、ブレーキペダル操作後に再加速させたいのに減速を介してからしか加速できないという問題が生じうる。

そこで、本発明は、車両走行中におけるブレーキペダル操作後のアクセルペダル操作時の再加速性を高めることができる加減速度制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段を備え、アクセルペダルの操作ストローク内に加減速度が０となる基準操作領域を有し、該基準操作領域よりもアクセルペダル操作量の小さい第１操作領域では減速制御を行う一方、該基準操作領域よりもアクセルペダル操作量の大きい第２操作領域では加速制御を行う加減速度制御装置であって、
減速操作のみのために設けられるブレーキペダルの操作を検出するブレーキ操作検出手段を備え、
車両走行中におけるブレーキペダルのブレーキ操作を検出した場合、前記基準操作領域を前記第１操作領域側にシフトして、車両走行中におけるブレーキ操作後のアクセルペダルによる加速操作を容易にすることを特徴とする、加減速度制御装置が提供される。

本局面において、ブレーキペダルのブレーキ操作により生ずる減速度に応じて前記基準操作領域の前記第１操作領域側へのシフト量を変化させることとしてもよい。また、ブレーキペダルの操作量に応じて前記基準操作領域の前記第１操作領域側へのシフト量を変化させることとしてもよい。

本発明によれば、車両走行中におけるブレーキペダル操作後のアクセルペダル操作時の再加速性を高める加減速度制御装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による加減速度制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。本実施例の加減速度制御装置１０は、アクセルペダルの開度に応じて目標加減速度を決定する目標加減速度演算装置２０を中心に構成される。

目標加減速度演算装置２０には、CAN（controller area network）などの適切なバスを介して、車両内の各種の電子部品（車速センサのような各種センサやナビゲーションECUのような各種ECU）が接続される。これらの各種の電子部品には、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ１２と、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキ操作検出手段１４と、駆動力発生装置（例えばエンジン）及び制動力発生装置（例えばブレーキ）を統括的に制御するそれぞれ駆動トルクマネージャ４０及びブレーキマネージャ５０とが含まれる。尚、電気自動車やハイブリッド車の場合には、駆動力発生装置は車輪駆動用の電動モータを含む。

アクセル開度センサ１２は、アクセルペダルの近傍に配設される。アクセル開度センサ１２は、アクセルペダルの踏み込みストローク量（以下、「アクセル開度」という）に応じた電気信号を目標加減速度演算装置２０に向けて出力する。尚、本実施例のアクセルペダルは、以下で詳説するが、加速領域のみならず減速領域を有する点で、実質的に加速領域しかない通常のアクセルペダルとは異なる。

ブレーキ操作検出手段１４は、ブレーキペダルの操作量（操作ストローク）を検出するセンサであってよいが、ブレーキ踏力を検出するセンサや、マスタシリンダ圧を検出するセンサなどに基づいて、ブレーキペダルの操作を検出するものであってもよい。本実施例のブレーキペダルは、減速領域しかない通常のブレーキペダルであり、例えばアクセルペダルの減速領域において可能な最大減速度よりも大きい減速度を発生するために操作されるものであってよい。

目標加減速度演算装置２０は、以下で詳説する如く、アクセルペダルの操作量、即ちアクセル開度センサ１２からのアクセル開度に基づいて、車両に発生させるべき目標加減速度を決定する。

図２は、目標加減速度演算装置２０の一例を示す機能ブロック図である。目標加減速度演算装置２０は、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。ＲＯＭには、目標加減速度演算装置２０が実行するプログラムやその際に必要な各種データ（例えば、後述する各種AC-Gマップ）が記憶されている。

目標加減速度演算装置２０は、図２に示すように、AC-Gマップ処理部２２において、アクセル開度と目標加減速度との関係を定義したマップ（以下、「AC-Gマップ」という）（図５参照）に従って、アクセル開度［％］に応じた目標加減速度［ｍ／ｓ^２］を決定する。

目標加減速度［ｍ／ｓ^２］は、続く出力軸トルク変換部２３において、出力軸トルク［N・m］に変換される。この出力軸トルクは、走行抵抗トルク演算部２４にて演算された走行抵抗トルクと足し合わせられ、最終的な目標出力軸トルクとして制駆動分配部２６に入力される。

制駆動分配部２６では、目標出力軸トルクを駆動出力軸トルクと制動出力軸トルクとに分配し、当該目標出力軸トルクを実現する目標駆動出力軸トルクと目標制動出力軸トルクを決定する。このようにして得られた目標駆動出力軸トルクは、駆動トルクマネージャ４０に入力される。

目標制動出力軸トルクは、車輪軸トルク変換部２８にて車輪軸トルクに変換され、制動トルク調停部３６を経てブレーキマネージャ５０に入力される。制動トルク調停部３６では、上述の車輪軸トルク（アクセルペダルの減速領域における車輪軸トルク）と、ブレーキペダルの操作による要求制動トルクとの調停が行われ、最終的な目標制動トルクが決定される。このようにして得られた目標制動トルクは、ブレーキマネージャ５０に入力される。尚、要求制動トルクは、マップ処理部３２から得られる要求制動減速度を制動トルク変換部３４にて制動トルクに変換することで得られる。要求制動減速度は、マップ処理部３２において、ブレーキペダル操作量と要求制動減速度との関係を定義したマップに従って決定される。

図３は、駆動トルクマネージャ４０の一例を示す機能ブロック図である。駆動トルクマネージャ４０は、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。

駆動トルクマネージャ４０では、図３に示すように、変速比判断部４２において目標駆動トルクに応じた変速比が決定され、必要に応じて変速実行手段４４によりトランスミッションの変速比が変更される。また、同時に、目標エンジントルク演算部４６において目標エンジントルクが決定され、当該目標エンジントルクに基づいて、電子スロットル制御、点火進角遅角制御、燃料カット制御などの各種エンジン制御が実行される。

図４は、ブレーキマネージャ５０の一例を示す機能ブロック図である。ブレーキマネージャ５０は、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。

ブレーキマネージャ５０では、図４に示すように、目標各輪制動圧演算部５２において目標制動トルクに応じた目標制動圧が演算され、制動圧制御ブロック５４を介してブレーキ制動圧制御が実行される。

図５は、上述のAC-Gマップの例を幾つか示す。図５（Ａ）に示すAC-Gマップには、０≦アクセル開度＜AC１の範囲において減速領域（目標加減速度＜０）が設けられ、AC２≦アクセル開度の範囲において加速領域（目標加減速度＞０）が設けられている。また、AC１≦アクセル開度＜AC２の範囲において、目標加減速度が０となる基準操作領域が設けられる。

減速領域及び加速領域では、図５に示すように、アクセル開度に対する目標加減速度の変化勾配がゼロより十分大きい所定の値（但し、一定勾配である必要はなく、可変値でもよい）に設定される。一方、基準操作領域では、目標加減速度の変化勾配がゼロに設定される。

尚、基準操作領域は、図５（Ａ）に示すような一定の幅（AC１〜AC２）を有する領域であってよいが、図５（Ｂ）に示すような幅のない領域、即ち点であってもよい。後者の場合、AC-Gマップは、図５（Ｂ）に示すように、直線的なパターンを有し、加減速度が０なる基準操作領域AC3の前後に減速領域及び加速領域が形成されることになる。また、この場合、基準操作領域AC3前後の目標加減速度の変化勾配は、図５（Ｃ）に示すように、減速領域及び加速領域よりも緩やかな勾配を有するものであってもよい。尚、以下、便宜上、図５（Ａ）に示すAC-Gマップを例にして説明を続ける。

このように本実施例では、アクセルペダルに対する操作により車両の加速のみならず減速もが実現されるので、制動操作時にアクセルペダルからブレーキペダルへの踏み変えが必要な一般的な構成に比して、空走距離を低減して車両の安全性を高めることができる。

また、図５（Ａ）に示すように、基準操作領域において目標加減速度の変化勾配がゼロに設定された場合には、ある程度アクセルペダルが操作されても、AC１≦アクセル開度＜AC２の範囲内であれば、車両の加減速度が実質的に変化しないので、定常走行（比較的長時間に亘る一定速度走行）のためのアクセルペダル操作が容易となる。

尚、走行抵抗トルク演算部２４において、走行抵抗トルクは、路面μ（タイヤと道路の間の摩擦力）及び／又は道路勾配（道路の路面勾配）に基づいて算出される。この場合、路面μについては、如何なる適切な手法により検出されてもよく、例えば特開２００１−１３３３９０号に開示される技術を利用して推定されてもよい。また、路面μは、特開平１１−７８８４３号公報に記載されているように、車輪速センサの出力信号に基づいて得られる車輪速度の所定の振動成分に基づいて推定されてよい。また、路面μは、特開平１１−９１５３９号公報に記載されているように、制動力がステップ的に変化したときの車輪速度の応答成分の減衰特性に基づいて求めてもよく、超音波又はミリ波等を路面前方に照射しその後方散乱波に基づいて推定してもよい。また、路面μの検出の際、適切な場合には、路面μに影響を与えうる雨や雪などの天気情報が併せて考慮されてもよい。また、道路勾配についても、如何なる適切な手法により検出されてもよく、例えば、ナビゲーション装置の地図データに含まれうる道路勾配情報を利用して検出されてもよく、若しくは、外部の情報提供センタから提供される道路勾配情報を利用して検出されてよい。

次に、図６及び図７を参照して、本実施例の加減速度制御装置１０における特徴的な構成を説明する。

図６は、本実施例の目標加減速度演算装置２０により実現される主要な処理を示すフローチャートである。

先ず、ステップ１００として、アクセルペダルが踏まれて車両の走行（車速＞ゼロ）が検出されると、目標加減速度演算装置２０は、ステップ１１０として、上述の如く、AC-Gマップに従ってアクセル開度に応じた目標加減速度を決定し、これに基づいて、駆動トルクマネージャ４０及び／又はブレーキマネージャ５０による加減速制御が実行される。

目標加減速度演算装置２０は、車両の走行中、ステップ１２０として、ブレーキペダルの操作の有無を監視する。ブレーキペダルの操作がない場合には、通常通り、上記ステップ１１０の処理が実行される。

ブレーキペダルの操作が検出された場合、目標加減速度演算装置２０は、ステップ１３０として、ブレーキペダルの操作態様と共に、車速センサの検出値に基づいて車速の推移態様を監視し、ブレーキペダルの操作が解除された時点の車速がゼロより大きいか否かを判断する。ブレーキペダルの操作が解除された時点の車速がゼロの場合、即ち上記ステップ１２０で検出されたブレーキペダルの操作により車両が停止した場合、ステップ１００に戻る。この場合、ドライバがブレーキペダルの操作後にアクセルペダルを操作した場合、通常通りの加減速態様で車両停車後の再発進が実現されることになる。

一方、ブレーキペダルの操作が解除された時点の車速がゼロより大きい場合、目標加減速度演算装置２０は、図７に示すように、AC-Gマップにおける基準操作領域を減速領域側（図中左側）にシフトする。以下、基準操作領域が減速領域側にシフトされたAC-Gマップを、“再加速時用AC-Gマップ”と称し、基準操作領域が減速領域側にシフトされていないAC-Gマップを、“通常時用AC-Gマップ”と称する。

その後、目標加減速度演算装置２０は、再加速時用AC-Gマップを所定時間維持し、その間にアクセルペダルが踏まれると（ステップ１４０）、目標加減速度演算装置２０は、再加速時用AC-Gマップに基づいて、アクセル開度に応じた目標加減速度を決定し（ステップ１５０）、これに基づいて、駆動トルクマネージャ４０及び／又はブレーキマネージャ５０による加減速制御が実行される。

ここで、再加速時用AC-Gマップでは、上述の如く、基準操作領域が減速領域側にシフトされているため、通常時用AC-Gマップの場合に比して少ないアクセル開度（アクセルペダルの操作量）から加速領域が開始される。即ち、ドライバがブレーキペダルの操作後にアクセルペダルを操作した場合、通常時よりも少ないアクセルペダルの操作で加速を開始できるようになる。従って、本実施例によれば、車両走行中におけるブレーキペダル操作後のアクセルペダル操作時の再加速性が良好となる。

図８には、再加速時用AC-Gマップの各種バリエーションが示される。

図８（Ａ）に示す再加速時用AC-Gマップでは、基準操作領域が、減速領域が完全になくなるまで減速領域側にシフトされている。この場合には、車両走行中におけるブレーキペダル操作後にアクセルペダルの操作を開始すると、直ちに（即ち減速領域を介することなく）加速制御が開始される。尚、この例において、アクセルペダルの操作開始時から加速度を発生させる必要性がある場合には、基準操作領域がなくなるまで（即ちアクセル開度ゼロに対応する目標加減速度がゼロより大きい加速度になるまで）更に左側にシフトしてもよい。

同様の観点から、図８（Ｂ）に示すように、基準操作領域が、一定の幅（AC１〜AC２）を有する程度にシフトされてもよい。この場合にも、車両走行中におけるブレーキペダル操作後にアクセルペダルを所定量以上（AC２）操作すると、減速領域を介することなく加速制御が開始されることになる。

このように、基準操作領域のシフト量を変化させることで、車両走行中におけるブレーキペダル操作後のアクセルペダル操作による加速性を調整することが可能である。

これに関する好ましい実施例として、目標加減速度演算装置２０は、上記ステップ１２０で検出されたブレーキ操作により車両に発生する減速度の大きさ（最大値、平均値など）に応じて、基準操作領域のシフト量を変化させてよい。或いは、目標加減速度演算装置２０は、上記ステップ１２０で検出されたブレーキ操作時の操作量やペダル踏力の大きさ（最大値、平均値など）に応じて、基準操作領域のシフト量を変化させてもよい。

これにより、例えば上記ステップ１２０で検出されたブレーキ操作により大きな減速があった場合には、基準操作領域のシフト量を大きくして、車両走行中におけるブレーキペダル操作後のアクセルペダル操作時の再加速性を更に高めることができる。

図９には、再加速時用AC-Gマップのその他の各種バリエーションが示される。

図９に示す再加速時用AC-Gマップでは、基準操作領域が、同様に、減速領域側にシフトされると共に、減速領域における目標加減速度の変化勾配が大きくされている。即ち、図９に示す再加速時用AC-Gマップでは、図８に示す再加速時用AC-Gマップのように特性パターン全体をシフトするのではなく、アクセル開度ゼロに対応する目標加減速度（＝減速領域開始時の目標加減速度）を維持しつつ、基準操作領域を減速領域側にシフトしている。（基準操作領域がシフトした分だけ減速領域の幅が全体的に縮小している。）
この場合も同様に、基準操作領域が減速領域側にシフトされているため、通常時用AC-Gマップの場合に比して少ないアクセル開度（アクセルペダルの操作量）から加速領域が開始され、車両走行中におけるブレーキペダル操作後のアクセルペダル操作時の再加速性を高めることができる。

これに関するその他の実施例として、目標加減速度演算装置２０は、上記ステップ１２０におけるブレーキペダルの操作中、及び、その後のアクセルペダルの操作が検出されるまで、車両の減速度を監視し続け、再加速時用AC-Gマップにおいて、常時、現在の減速度にアクセル開度ゼロに対応する目標加減速度が一致するように、減速領域における目標加減速度の変化勾配を変化させてもよい。この場合、車両走行中におけるブレーキペダル操作後にアクセルペダルの操作を開始する際、現在の減速度に略一致した目標加減速度が初期的に実現されるので、再加速開始時の減速度の大きな変化（アクセルペダル操作開始による減速度の急変動）を緩和でき、また、短い減速領域を経て加速領域が開始されるので、車両走行中におけるブレーキペダル操作後のアクセルペダル操作時の再加速性を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、車両の加減速度を車両の前後方向の運動を表わす物理量として採用しているが、車両の加減速度と一対一で対応する他の物理量若しくはそれに関連する他の物理量が代替的に用いられてもよく、又は、車両の加減速度が他の物理量との組み合せで用いられてよい。

また、上述した実施例では、目標加減速度演算装置２０により決定される目標加減速度に走行抵抗トルクを加味することで、制動力発生装置及び／又は駆動力発生装置をオープンループで制御しているが、本発明は、車速センサから得られる車速情報に基づいてフィードバック制御を実施することを排除するものではない。特に定常走行時においては、目標加減速度が実現されるように車速情報に基づいてフィードバック制御を行うことも有用でありうる。

また、上述した実施例では、操作部材は運転者の足により操作されるペダルであったが、運転者の手により操作される種類のものであってもよい。

本発明による加減速度制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。目標加減速度演算装置２０の一例を示す機能ブロック図である。駆動トルクマネージャ４０の一例を示す機能ブロック図である。ブレーキマネージャ５０の一例を示す機能ブロック図である。 AC-Gマップ（通常時用AC-Gマップ）の一例を示す図である。本実施例の目標加減速度演算装置２０により実現される主要な処理を示すフローチャートである。基準操作領域のシフト態様（通常時用AC-Gマップと再加速時用AC-Gマップとの関係）を示す図である。再加速時用AC-Gマップのその他の一例を示す図である。再加速時用AC-Gマップのその他の一例を示す図である。

符号の説明

１０加減速度制御装置
１２アクセル開度センサ
２０目標加減速度演算装置
４０駆動トルクマネージャ
５０ブレーキマネージャ

Claims

アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段を備え、アクセルペダルの操作ストローク内に加減速度が０となる基準操作領域を有し、該基準操作領域よりもアクセルペダル操作量の小さい第１操作領域では減速制御を行う一方、該基準操作領域よりもアクセルペダル操作量の大きい第２操作領域では加速制御を行う加減速度制御装置であって、
減速操作のみのために設けられるブレーキペダルの操作を検出するブレーキ操作検出手段を備え、
車両走行中におけるブレーキペダルのブレーキ操作を検出した場合、前記基準操作領域を前記第１操作領域側にシフトして、車両走行中におけるブレーキ操作後のアクセルペダルによる加速操作を容易にすることを特徴とする、加減速度制御装置。
ブレーキペダルのブレーキ操作により生ずる減速度に応じて前記基準操作領域の前記第１操作領域側へのシフト量を変化させる、請求項１に記載の加減速度制御装置。
ブレーキペダルの操作量に応じて前記基準操作領域の前記第１操作領域側へのシフト量を変化させる、請求項１に記載の加減速度制御装置。