JP2007153317A

JP2007153317A - 車両走行制御装置及び車両走行制御方法

Info

Publication number: JP2007153317A
Application number: JP2006290026A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Arai; 貴久新井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2007-06-21
Also published as: CN1963265A; US20070105689A1; KR100806007B1; KR20070049986A; EP1785327A2; EP1785327A3

Abstract

【課題】エンジンブレーキ力増大制御中において燃費を向上させた加速制御を実現する。
【解決手段】ＥＣＵ２０は、エンジンブレーキ力を増大する制御が行われ、さらにエンジン４０への燃料供給がカットされた走行中に、アクセルペダルの踏み込みが検出された時には、エンジン４０の回転数をエンジンブレーキ力増大制御時の回転数よりも低い回転数となるように、無段変速機３０の変速比を降坂路モードのコースト時変速比から、これよりもＨｉギア側である通常モードのコースト時変速比へと変更し、無段変速機３０の変速比が通常モードのコースト時変速比となった後、エンジン４０へ燃料を噴射させるよう燃料噴射制御部４１を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の走行制御に関し、燃料消費率を大幅に削減した走行を実現する車両走行制御装置及び車両走行制御方法に関する。

車両走行における燃料消費率（以下、燃費と呼ぶ。）を向上させるための制御手法として、ドライバがアクセルペダルを開放している際に燃料の供給を停止させるフューエルカット制御が一般的に適用されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１では、フューエルカット制御により燃費向上を図りながら、運転者が満足する加速感や減速感が得られるような車両走行制御を行うことができるとしている。
特開２００５−７５１７９号公報

一般に、降坂路などを走行する車両において、ドライバがアクセルペダルを開放し惰性走行している時には、エンジン自体が抵抗となってエンジンブレーキがかかることになる。特に、自動変速機を搭載した車両では、降坂路などにおいてアクセルペダルが開放され、エンジンへの燃料の供給をカットして惰性走行させた場合、ギアをＬｏｗギアに切り換えることでエンジン回転数を自動的に上げてエンジンブレーキ力を増大することにより、一定の車速を保つように制御している。

しかしながら、上述した特許文献１で開示されている手法では、ドライバによるアクセルペダル再踏み込み等によって生じる要求加速度によっては、上述したようなエンジンブレーキ力を増大する制御がなされている状態であっても、フューエルカット制御をやめて、燃料を供給して車両を加速させるようにしている。このように、エンジンブレーキ力を増大する制御がなされたエンジン回転数が高い状態、つまり燃料供給を行なう場合には燃料が多く必要な状態で、アクセルペダルの踏み込みにより燃料を噴射させ加速を行った場合、燃費が大幅に低下してしまうといった問題がある。

そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、エンジンブレーキ力を増大する制御がなされ、さらに、エンジンへの燃料供給がカットされた状態から、アクセルペダルが踏み込まれた場合であっても、燃費を大幅に向上させた加速制御をすることができる車両走行制御装置及び車両走行制御方法を提供することを目的とする。

本発明の車両走行制御装置は、エンジンブレーキ力を増大する制御手段によって、エンジンブレーキがかけられ、さらにエンジンへの燃料供給がカットされた場合に、踏み込み検出手段によってアクセルペダルの踏み込みが検出されたことに応じて、エンジンの回転数が通常走行における回転数となるように変速機の変速比を第２の変速比から、第２の変速比よりもＨｉギア側である第１の変速比へと変更し、変速機の変速比が第１の変速比となった後、エンジンへ燃料を噴射するよう制御することにより、上述の課題を解決する。

本発明によれば、エンジンブレーキ力を増大する制御がなされ、さらに、エンジンへの燃料供給がカットされた状態から、アクセルペダルが踏み込まれた場合であっても、変速比の変更によりエンジン回転数が低下した後に燃料の噴射を行うため、燃費を大幅に向上させた加速制御をすることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［車両走行制御装置の構成］
まず、図１、２を用いて、本発明の実施の形態として示す車両走行制御装置について説明をする。図２に示すように、エンジン４０は、燃料噴射制御装置（燃料インジェクタ）４１、エンジン回転数センサ１３等を備え、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit ）２０により制御される。エンジン４０には無段変速機３０が接続され、エンジン４０の出力軸の回転・トルクは、無段変速機３０及び図示しない駆動軸等を介して駆動輪に伝達される。図１に示すように車両走行制御装置は、アクセル開度センサ１１と、アクセルペダル位置検出センサ１２と、エンジン回転数センサ１３と、メモリ１４と、カメラ１５と、画像処理部１６と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部１７と、位置情報処理部１８と、走行環境条件演算・出力部１９と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit ）２０とを備えている。図２に示すように、この車両走行制御装置は、車両に搭載され制御対象である無段変速機３０の制御、エンジン４０へと燃料噴射をする燃料噴射制御部４１の制御を実行することで、車両走行に必要となる燃料の燃料消費率（以下、燃費と呼ぶ。）を大幅に向上させることができる。

無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）３０は、ベルト式またはトロイダル式で構成されており、ＥＣＵ２０の制御に応じて変速比を無段階で変更することで、変速比の変化に対応する駆動力を制御する。

アクセルペダル位置検出センサ１２は、アクセルペダルに取り付けられ、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み角度を検出する。アクセルペダル位置検出センサ１２は、アクセルペダルの踏み込み角度をアクセル角度信号としてＥＣＵ２０に出力する。なお、アクセルペダル位置検出センサ１２の出力するアクセル角度信号は、後述するように、アクセルペダルが踏み込まれているか、あるいは、踏み込まれていないか、の判断にも用いられる。

エンジン回転数センサ１３は、自車両のエンジン４０の回転数を検出するセンサである。エンジン回転数センサ１３は、エンジンの回転数を回転数検出信号としてＥＣＵ２０に出力する。

メモリ１４は、読み出し専用のＲＯＭ（Read Only Memory）であり、ＥＣＵ２０によって実行される各種プログラムやデータなどを記憶している。また、メモリ１４は、無段変速機３０を制御するためのデータをテーブルとして記憶している。このメモリ１４がテーブルとして記憶しているデータについては後で詳細に説明をする。

カメラ１５は、図２に示すように車両の前方に設置され、車両の前方の状況を撮像する。カメラ１５で撮像された画像情報は、画像処理部１６に出力される。画像処理部１６は、カメラ１５で撮像された画像を用いて画像処理を施すことで、車両が走行している前方道路の状況、車両状況、障害物情報などを取得する。画像処理部１６は、取得した各種情報を走行環境条件演算・出力部１９に出力する。

ＧＰＳ受信部１７は、ＧＰＳ衛星から送信される信号をＧＰＳアンテナで受信することで、ＧＰＳ航法による位置計測を行い自車両の絶対位置（緯度、経度）情報を求める。求められた絶対位置情報は、位置情報処理部１８に出力される。

位置情報処理部１８は、ＧＰＳ受信部１７で取得される絶対位置情報から車両の現在位置を算出し、図示しない、例えば、着脱自在な記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk-Read Only Memory）や、固定的に設置されるＨＤ（Hard Disk）といった記憶媒体から読み出した地図データ、道路データ等により、自車両の周辺道路情報を取得し、走行環境条件演算・出力部１９に出力する。

走行環境条件演算・出力部１９は、画像処理部１６から出力された前方道路の状況、車両状況、障害物情報などや、位置情報処理部１８から出力された自車両の周辺道路情報を統合し、自車両の現在の走行環境条件を求める。走行環境条件演算・出力部１９が求める走行環境条件は、少なくとも道路のカーブの曲率情報、坂の勾配情報を含んでいるものとする。走行環境条件演算・出力部１９は、求めた走行環境条件をＥＣＵ２０に出力する。

ＥＣＵ２０は、当該車両走行制御装置を統括的に制御する制御部である。ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１１、アクセルペダル位置検出センサ１２、エンジン回転数センサ１３、走行環境条件演算・出力部１９から出力される各種情報、メモリ１４に記憶された情報に基づき、最適な走行となるように走行モードを変更して、無段変速機３０の変速比の制御、燃料噴射制御部４１のエンジン４０に対する燃料噴射タイミングの制御などを実行する。

ＥＣＵ２０は、走行環境条件演算・出力部１９から出力された走行環境条件から、例えば、自車両が降坂路を走行しているのか、カーブへ侵入しようとしているのかなどを判断し、判断結果に応じて無段変速機３０の変速比を制御してエンジンブレーキ制御をすると共に、燃料噴射制御部４１のエンジン４０に対する燃料噴射タイミングを制御する。

一般に、エンジンブレーキ力を制御する場合には、エンジンブレーキ力を増大させる目的で、エンジンの回転数を上げるように無段変速機をＬｏｗギア側へ変速させることになる。しかしながら、このようにエンジンの回転数が高い状態は、一定時間あたりのエンジンへの吸入空気量が多いため、このような状態での燃料カット走行中に、ドライバのアクセルペダル踏み込みによる加速要求に伴い、エンジンへの燃料供給を再開すると、増大した吸入空気量に見合った燃料を供給するために、消費される燃料が非常に多くなってしまい燃費が悪化してしまうことになる。

そこで、本発明の実施の形態として示す車両走行制御装置のＥＣＵ２０は、このようにエンジンブレーキ制御がなされ、さらに、エンジン４０への燃料供給がカットされている状態で、ドライバによりアクセルペダルが踏み込まれ加速要求がなされた場合に、燃費を悪化させることなく逆に燃費を向上させるように無段変速機３０の変速比の制御、燃料噴射制御部４１の制御を行う。以下に、その手法について具体的に説明をする。

［ＥＣＵ２０による制御処理動作］
図３に示すフローチャートを用いて、エンジンブレーキ制御中におけるドライバの加速要求に対するＥＣＵ２０の制御処理について説明をする。なお、説明のため、車両走行制御装置を搭載した車両が、平坦な走行路から降坂路へと侵入した状態であるものとするが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、車両のカーブへの侵入時などエンジンブレーキ制御がなされるあらゆる場面にて適用することができる。

ステップＳ１において、ＥＣＵ２０は、走行環境条件演算・出力部１９から出力された走行環境条件に基づき、現在、自車両が降坂路を走行していると判断して、走行モードを通常モードから降坂路モードに変更する。具体的には、ＥＣＵ２０は、降坂路モードへと走行モードを変更したことに応じて、無段変速機３０の変速比を第１の変速比である通常モードのコースト時変速比（一般的には、無段変速機が取り得る最も高い変速比）から、これよりＬｏｗギア側である第２の変速比である降坂路モードのコースト時変速比へと変速させてエンジン４０の回転数を通常走行時の回転数よりも高くなるように制御することで、エンジンブレーキをかける。

ステップＳ２において、ＥＣＵ２０は、アクセルペダル位置検出センサ１２によって検出され出力されたアクセルペダルの踏み込み角度を示すアクセル角度信号から、アクセルペダルが踏み込まれている（すなわち、アイドルスイッチフラグＯＦＦ）のか、踏み込まれていない（すなわち、アイドルスイッチフラグＯＮ）のかを判断し、この判断に基づき、エンジン４０への燃料供給をカットするかどうかを判断する。ＥＣＵ２０は、アクセルペダルの踏み込みがない、すなわち、アイドルスイッチフラグＯＮである場合には、エンジン４０への燃料供給をカットすると判断し、ステップＳ３の処理へと進み、アクセルペダルが踏み込まれている、すなわち、アイドルスイッチフラグＯＦＦである場合には、エンジン４０へ燃料供給をカットしないと判断し、処理を終了する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ２０は、エンジン４０への燃料供給がカットされている状態で、アクセルペダルが踏み込まれて、アイドルスイッチフラッグがＯＮからＯＦＦへと変わったかどうかを判断する。ＥＣＵ２０は、アイドルスイッチフラッグがＯＮからＯＦＦへと変化した場合には、ステップＳ４へ処理を進め、アイドルスイッチフラグがＯＮのままである場合には、ステップＳ１の処理へと戻る。

ステップＳ４において、ＥＣＵ２０は、アイドルスイッチフラグがＯＮからＯＦＦへと変化したことに応じて、エンジンブレーキをかけるように制御する降坂路モードでの制御を停止させる。以降、ＥＣＵ２０は、エンジンブレーキ制御を行う降坂路モードから、エンジンブレーキ制御を行わない通常モードへと移行する。

ステップＳ５において、ＥＣＵ２０は、アクセルペダル位置検出センサ１２によって検出され出力されたアクセルペダルの踏み込み角度を示すアクセル角度信号を用い、所定の時間単位でのアクセルペダルの踏み込み角度の変位量から、アクセルペダルの踏み込み速度を算出する。アクセルペダルの踏み込み速度は、ＥＣＵ２０によって算出する以外にも、踏み込み速度を直接、検出することができるセンサを用いて取得するようにしてもよい。

さらに、ＥＣＵ２０は、算出したアクセルペダルの踏み込み速度を用いて、メモリ１４を参照し、メモリ１４にアクセルペダルの踏み込み速度と対応付けてテーブルとして記憶されている、無段変速機３０を変速させる速度、つまり、無段変速機３０の変速比を変える動作速度であるＣＶＴ変速速度を読み出す。

図４に、メモリ１４に記憶されている、アクセルペダルの踏み込み速度とＣＶＴ変速速度とを対応付けたテーブルの一例を示す。図４に示すように、アクセルペダルの踏み込み速度は、１０ｍｓｅｃあたりのアクセルペダル踏み込み角度として示されており、ＣＶＴ変速速度は、この１０ｍｓｅｃあたりの速度が示されている。また、図４に示すように、ＣＶＴ変速速度は、アクセルペダルの踏み込み速度に応じて異なっており、踏み込み速度が速いほどＣＶＴ変速速度も速くなっているのが分かる。アクセルペダルの踏み込み速度が速いということは、ドライバが大きな加速度を要求している状態であるため、このような加速要求に対する加速応答性を向上させるには、無段変速機３０の変速比を変える動作速度であるＣＶＴ変速速度を速くする必要がある。

ステップＳ６において、ＥＣＵ２０は、メモリ１４から読み込んだＣＶＴ変速速度にて、通常モードのコースト時変速比となるように、無段変速機３０を変速させる。具体的には、ＥＣＵ２０は、降坂路モードではエンジンブレーキ力を増大する制御をするために、エンジン４０の回転数を高くするＬｏｗギア側である降坂路モードのコースト時変速比へと無段変速機３０を変速させていたが、Ｈｉギア側である通常モードのコースト時変速比へと無段変速機３０を変速させエンジン４０の回転数を低くするように制御する。

このように、エンジン４０の回転数を下げて低くすることで、エンジン４０での消費を免れた車両の運動エネルギーが、アクセルペダルを踏み込まれたことによる加速要求に応じた車両の駆動エネルギーとして利用されることになる。

ステップＳ７において、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数センサ１３から検出され出力されるエンジン４０の回転数と、無段変速機３０の変速比をモニタリングし、変速比が通常モードのコースト時変速比へと移行したかどうかを判断する。ＥＣＵ２０は、無段変速機３０の変速比が通常モードのコースト時変速比へ移行した場合は、エンジン４０の回転数が所望の回転数へと下がったとしてステップＳ８へと処理を進め、移行していない場合は、ステップＳ６へと処理を戻す。

ステップＳ８において、ＥＣＵ２０は、燃料噴射制御部４１を制御して、エンジン４０に、この時の吸入空気量に見合った量の燃料の噴射をする。

［実施の形態の効果］
このように、本発明の実施の形態として示す車両走行制御装置は、所定の走行環境条件となった場合に、ＥＣＵ２０により、無段変速機３０の変速比をＬｏｗギア側としエンジン４０の回転数を通常走行時よりも高くするエンジンブレーキ力増大制御を行い、さらに、エンジン４０への燃料供給がカットされている際に、再びアクセルペダルが踏み込まれた加速要求に応じて、まず、無段変速機３０の変速比をＨｉギア側へ変速させて、エンジン４０の回転数を下げ低くする。そして、エンジン４０の回転数が所望の回転数へと下がった後に、エンジン４０に、回転数低下に伴って低下した吸入空気量に見合った量の燃料を噴射する。

したがって、燃料噴射の再開に際して、燃料噴射量を少なくすることができる。また、燃料供給のカット中にエンジン４０の回転数を下げて低くすることにより、回転数が下がった分の回転エネルギーを車両の再加速に利用できるため、アクセルペダルの踏み込みに応じた再加速を少ない燃料消費量で行うことができる。よって、燃費を大幅に向上させることができる。

また、ＥＣＵ２０は、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ３において、アクセルペダルが踏み込まれアイドルスイッチフラグがＯＦＦとなってから、ステップＳ８となるまでの間、エンジン４０に燃料を供給しないよう制御している。つまり、ＥＣＵ２０の制御により無段変速機３０の変速比が、ＣＶＴ変速速度で通常モードのコースト時変速比へと移行する過渡期においては、エンジン４０に燃料を供給しないため燃料カット時間を延長することができ、燃費を向上させることができる。

さらに、ＥＣＵ２０は、無段変速機３０の変速比をＬｏｗギア側からＨｉギア側へと変速させる際に、アクセルペダルの踏み込み速度に応じて決定されるＣＶＴ変速速度にて、無段変速機３０を変速させる。これにより、アクセルペダルの踏み込み速度によって決まるドライバの加速要求を反映した加速制御を実現できる。

特に、ＥＣＵ２０は、アクセルペダルの踏み込み速度が速い程、無段変速機３０をより速いＣＶＴ変速速度でＬｏｗギア側からＨｉギア側へと変速させるため、アクセルペダルの踏み込み速度に呼応するようにエンジンブレーキの効きを弱めることができる。したがって、ドライバは、アクセルペダルをより速い速度で踏み込んだ場合、エンジンブレーキによる車両の減速度がより速く減少していくと感じることになる。つまり、このようなＥＣＵ２０の制御により、アクセルペダルを踏み込んだドライバ自身の加速意思と、ドライバに体感される実際の加速感との差異を大幅に低減させることができる。

なお、本発明の実施の形態としては、変速機として無段変速機３０を用いて説明しているが、本発明はこれに限定されることなく、変速機として、いわゆる自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）を用いた車両にも適用することができる。また、ＥＣＵ２０と走行環境条件演算・出力部１９とは、別個の演算装置として配置されているが、これに限らず、単一の演算・制御装置を設け、この単一の演算・制御装置の中に両者の機能を持たせることとしてもよい。更には、この単一の演算・制御装置の中に、画像処理部１６、位置情報処理部１８の機能を統合して構成することも可能である。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明の実施の形態として示す車両走行制御装置の構成について説明するための図である。前記車両走行制御装置を車両に搭載させた様子を示した概略図である。前記車両走行制御装置による制御処理について説明するためのフローチャートである。前記車両走行制御装置のメモリに記憶されたアクセルペダルの踏み込み速度とＣＶＴ変速速度とを対応づけたテーブルの一例を示した図である。

符号の説明

１２アクセルペダル位置検出センサ
１３エンジン回転数センサ
１４メモリ
１５カメラ
１６画像処理部
１７ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部
１８位置情報処理部
１９走行環境条件演算・出力部
２０ＥＣＵ（Electronic Control Unit ）
３０無段変速機
４０エンジン
４１燃料噴射制御部

Claims

エンジンと、
エンジンに接続され、エンジンの発生する回転トルクを駆動軸に伝達する変速機と、
ドライバの加速要求に応じて踏み込まれるアクセルペダルの踏み込みを検出する踏み込み検出手段と、
車両が制動力を必要とする所定の走行環境条件であることを判断する走行環境条件処理装置と、を備え、
車両が前記所定の走行環境条件となった場合に、エンジンの回転数が、通常走行における回転数より高い回転数となるように、変速機の変速比を、第１の変速比からこれよりＬｏｗギア側である第２の変速比に変更することで、エンジンブレーキをかけるエンジンブレーキ力増大制御を行なう車両走行制御装置であって、更に、
前記エンジンブレーキ力増大が行われ、さらにエンジンへの燃料供給がカットされた走行中に、前記踏み込み検出手段によってアクセルペダルの踏み込みが検出された時には、
前記エンジンの回転数が前記通常走行における回転数となるように、前記変速機の変速比を前記第２の変速比から前記第１の変速比へと変更し、前記変速機の変速比が前記第１の変速比となった後、前記エンジンへ燃料を噴射するよう制御すること
を特徴とする車両走行制御装置。
前記アクセルペダルの踏み込み速度を検出する踏み込み速度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記踏み込み速度検出手段によって検出されるアクセルペダルの踏み込み速度に応じて、
前記変速機の変速比を前記第２の変速比から、前記第１の変速比へと変わるまでの変速機の動作速度である変速速度を決定し、決定した前記変速速度で前記変速機の変速比が変わるよう制御すること
を特徴とする請求項１記載の車両走行制御装置。
前記制御手段は、前記踏み込み速度検出手段で検出されるアクセルペダルの踏み込み速度が速いほど、前記変速速度を速くすること
を特徴とする請求項２記載の車両走行制御装置。
ドライバの加速要求に応じて踏み込まれるアクセルペダルの踏み込みを検出する踏み込み検出工程と、
車両が制動力を必要とする所定の走行環境条件であることを判断する判断工程と、
車両が前記所定の走行環境条件となった場合に、エンジンの回転数が、通常走行における回転数より高い回転数となるように、変速機の変速比を、第１の変速比からこれよりＬｏｗギア側である第２の変速比に変更することで、エンジンブレーキをかけるエンジンブレーキ力増大制御工程と、
前記エンジンブレーキ力増大制御工程によって、エンジンブレーキがかけられ、さらにエンジンへの燃料供給がカットされた走行中に、前記踏み込み検出工程によってアクセルペダルの踏み込みが検出された時には、
前記エンジンの回転数が前記通常走行における回転数となるように、前記変速機の変速比を前記第２の変速比から前記第１の変速比へと変更し、前記変速機の変速比が前記第１の変速比となった後、前記エンジンへ燃料を噴射するよう制御する制御工程とを備えること
を特徴とする車両走行制御方法。