JP2009121290A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを効率的に停止させることにより、燃費効率を向上させることができる、エンジン制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、車両のエンジンの始動および停止をヒステリシス制御するエンジン制御装置であって、道路情報を取得し、取得された道路情報から車両の走行に必要なパワーまたは車速を算出し、算出されたパワーまたは車速が所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超えるまでの所要時間が、所定時間よりも大きい場合、エンジンを停止するよう制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジン制御装置に関し、特に、車両のエンジンの始動および停止をヒステリシス制御するエンジン制御装置に関する。

従来、エンジンとモータ等とを動力源とするハイブリッド自動車等の車両において、エンジンが不必要時に始動および停止を頻繁に繰り返す状況を防止するため、エンジンとモータ等との切り替えは、閾値に幅を持たせるヒステリシス制御を採用している。

例えば、特許文献１の技術では、エンジンの始動および停止をエンジンの回転数によりヒステリシス制御する車両において、エンジンの出力の余剰エネルギーの無駄をなくし、また過放電によるバッテリの損傷を防止できるよう、バッテリ残存容量に応じてエンジンの始動回転数及び停止回転数を調整している。

特開２００１−８２２０３号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ヒステリシス制御に用いる閾値に幅があるので、エンジンを停止してもよい状況であっても、ドライバのアクセル操作次第では、エンジンを停止してモータ等に切り替えることができず、燃費効率の悪化という問題があった。

例えば、特許文献１の技術では、バッテリ残存容量に応じて始動回転数および停止回転数を調整しているものの、エンジンの回転数に基づいてヒステリシス制御しているため、ドライバのアクセル操作次第では、エンジンを停止してもよい状況であっても、ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ状態で、エンジン回転数が停止回転数を下回らない場合があり、エンジンを停止させることができなかった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、エンジンを効率的に停止させることにより、燃費効率を向上させることができる、エンジン制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、制御部を少なくとも備えた、車両のエンジンの始動および停止をヒステリシス制御するエンジン制御装置であって、前記制御部は、道路情報を取得する道路情報取得手段と、前記道路情報取得手段により取得された前記道路情報から前記車両の走行に必要なパワーまたは車速を算出する必要出力算出手段と、前記必要出力算出手段により算出された前記パワーまたは前記車速が所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超えるまでの所要時間が、所定時間よりも大きい場合、エンジンを停止するよう制御するエンジン停止制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明のエンジン制御装置では、前記エンジン停止制御手段は、ドライバのアクセルペダルの操作量に応じた要求パワーまたは要求車速を、所定のエンジン停止パワー閾値またはエンジン停止車速度より小さくなるよう変更して前記エンジンを停止した後、前記要求パワーまたは前記要求車速に従って前記ヒステリシス制御することを特徴とする。

本発明のエンジン制御装置では、前記道路情報は、少なくとも自車両経路情報を含む地図情報、または、少なくとも信号機情報もしくは渋滞情報を含むインフラ情報を含むことを特徴とする。

この発明によれば、地図情報およびインフラ情報を少なくとも含む道路情報を取得し、取得された道路情報から車両の走行に必要なパワーまたは車速を算出し、算出されたパワーまたは車速が所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超えるまでの所要時間が、所定時間よりも大きい場合、エンジンを停止するよう制御するので、エンジンを効率的に停止させることができ、これにより、燃費効率を向上させることができる。

また、この発明によれば、ドライバのアクセルペダルの操作量に応じた要求パワーまたは要求車速を、所定のエンジン停止パワー閾値またはエンジン停止車速度より小さくなるよう変更して前記エンジンを停止した後、要求パワーまたは要求車速に従ってヒステリシス制御するので、エンジンを効率的に停止させることができ、これにより、燃費効率を向上させることができる。

また、この発明によれば、道路情報は、少なくとも自車両経路情報を含む地図情報、または、少なくとも信号機情報もしくは渋滞情報を含むインフラ情報を含むので、目的地が設定された場合は自車両経路情報に基づいて、または、目的地が未設定であっても自車両の周辺状況から、燃費効率がよいエンジン制御のタイミングを予測することができ、これにより、燃費効率を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の概要、本発明に係るエンジン制御装置およびエンジン制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

［本発明の概要］
まず、本発明の概要について、本発明のエンジンの始動および停止のヒステリシス制御の一例を示す図１を参照して説明する。図１では、パワーに基づくエンジン制御を一例に説明しているが、車速に基づいてエンジン制御をしてもよい。

図１に示すように、エンジン始動パワー閾値とエンジン停止パワー閾値との間のパワーを出力している場合（実線で示す場合）、エンジンは停止しない。すなわち、図１の実線は、ドライバがアクセルペダルを踏み込みことによりパワーが大きくなり（加速）、エンジン始動パワー閾値を超えた時点でエンジンが始動し、ドライバがアクセルペダルを戻すと（減速）、パワーはエンジン始動パワー閾値よりも小さくなるが、エンジン始動パワー閾値と停止パワー値との間で一定（定速走行）しており、エンジン停止パワー閾値より大きいパワーが維持されているため、エンジンを停止できない状況を示している。この際、上述したように、ドライバのアクセル操作次第では、エンジンを停止してもよい状況であっても、ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ状態で、エンジン回転数が停止回転数を下回らない場合があり、エンジンを停止させることができない状況が生じる。

一方、エンジン始動パワー閾値を超えてからエンジン停止パワー閾値を下回った後に、エンジン始動パワー閾値とエンジン停止パワー閾値との間のパワーを出力している場合（点線で示す場合）、エンジンを停止することができる。すなわち、点線で示すように、減速時にエンジン停止パワー閾値よりもパワーが小さくなった時点でエンジンが停止することができる。また、その後エンジン停止パワー閾値を超えるパワーになっても、エンジン始動パワー閾値を超えていなければエンジンを停止した状態のまま維持できる。

そこで、本発明は、制御部を少なくとも備えた、車両のエンジンの始動および停止をヒステリシス制御するエンジン制御装置であって、道路情報を取得し、取得された道路情報から車両の走行に必要なパワーまたは車速を算出し、算出されたパワーまたは車速が所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超えるまでの所要時間が、所定時間よりも大きい場合、エンジンを停止するよう制御するよう構成する。ここで、本エンジン制御装置は、地図情報から少なくとも自車両経路情報を入手するか、または、インフラ情報から少なくとも信号機情報および渋滞情報を入手してもよい。また、ここで、本エンジン制御装置は、ドライバのアクセルペダルの操作量に応じた要求パワーまたは要求車速を、所定のエンジン停止パワー閾値またはエンジン停止車速度より小さくなるよう変更してエンジンを停止した後、要求パワーまたは要求車速に従ってヒステリシス制御してもよい。

これにより、本発明は、エンジンを効率的に停止させることができ、また、燃費効率がよいエンジン制御のタイミングを予測することができるので、燃費効率を向上させることができる。以上で、本発明の概要の説明を終える。

［エンジン制御装置の構成］
次に、本発明が適用されるエンジン制御装置（例えば、ＥＣＵ）について、図２を参照して説明する。ここで、図２は、本発明が適用される本エンジン制御装置の構成の一例を示すブロック図である。同図に示すエンジン制御装置１００は、四輪自動車等の車両に搭載され、各種センサ３０〜５０から取得した信号に基づいて、燃費の効率を図るようエンジン１０およびモータ２０を制御する装置である。

図２に示すように、エンジン制御装置１００は、車両等に備えられ、各種取得部・センサ３０〜５０に接続されて構成されており、地図情報取得部３０およびインフラ情報取得部３１から道路情報を取得し記憶部１０６に格納する制御部１０２の道路情報取得部１０２ａと、道路情報取得部１０２ａが取得した道路情報に基づいて必要出力を算出する制御部１０２の必要出力算出部１０２ｂと、必要出力算出部１０２ｂが算出した必要出力に基づいてエンジン停止可能か判断し、車両の駆動力を生成するエンジン１０およびモータ２０を制御して、エンジン停止制御を行う制御部１０２のエンジン停止制御部１０２と、記憶部１０６と、を備える。

図２の各種取得部・センサ３０〜５０は、カーナビゲーションシステム等から道路情報のうち地図情報等を取得する地図情報取得部３０と、カーナビゲーションシステム等から道路情報のうちインフラ情報等を取得するインフラ情報取得部３１と、アクセル開度に応じたパワーを表す信号を検知するアクセル開度センサ４０と、車速を検知する車速センサ５０とから構成される。

図２の制御部１０２は、道路情報取得部１０２ａと、必要出力算出部１０２ｂと、エンジン停止制御部１０２ｃと、を備える。

制御部１０２のうち、道路情報取得部１０２ａは、地図情報取得部３０およびインフラ情報取得部３１を制御して、道路情報を取得し記憶部１０６に格納する道路情報取得手段として機能する。ここで、道路情報は、少なくとも自車両経路情報を含む地図情報を含んでもよく、また、少なくとも信号機情報もしくは渋滞情報を含むインフラ情報を含んでもよい。

また、必要出力算出部１０２ｂは、道路情報取得部１０２ａにより取得された道路情報から車両の走行に必要なパワーまたは車速を算出する必要出力算出手段として機能する。

また、エンジン停止制御部１０２ｃは、必要出力算出部１０２ｂにより算出されたパワーまたは車速が所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超えるまでの所要時間が、所定時間よりも大きい場合、エンジン１０を停止するよう制御するエンジン停止制御手段として機能する。ここで、エンジン停止制御部１０２ｃは、ドライバのアクセルペダルの操作量に応じた要求パワーまたは要求車速を、所定のエンジン停止パワー閾値またはエンジン停止車速度より小さくなるよう変更してエンジン１０を停止した後、要求パワーまたは要求車速に従ってヒステリシス制御してもよい。

以上の機能構成を有するエンジン制御装置１００は、演算および制御機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えた電子的な装置（コンピュータ等）である。エンジン制御装置１００が備えるＣＰＵは、記憶部が記憶する情報およびエンジン制御プログラムを含む各種プログラムを記憶部から読み出すことによって本実施形態におけるエンジン制御装置方法に関する演算処理を実行する制御手段である。

なお、本実施形態におけるエンジン制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＯディスク等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。以上で、本エンジン制御装置１００の構成の説明を終える。

［エンジン制御方法の処理］
そして、本実施形態におけるエンジン制御方法について、図３および図４を参照して説明する。ここで、図３は、本実施形態における基本処理を示すフローチャートであり、図４は、本実施形態におけるエンジン始動までの時間算出処理を示すフローチャートである。

まず、図３に示すように、制御部１０２は、アクセル開度センサ４０を制御して取得した要求パワー、または、車速センサ５０を制御して取得した要求車速を少なくとも含む車両情報を取得する（ステップＳＡ−１）。

つぎに、制御部１０２は、ステップＳＡ−１にて取得した要求パワーがエンジン始動パワー閾値を下回るか、または、要求車速が所定のエンジン停止可能車速度を下回るかを判定する（ステップＳＡ−２）。すなわち、制御部１０２は、要求パワーまたは要求車速に基づいて、車両がエンジン１０を停止してもよい状況であるかを判断する。ここで、「エンジン１０を停止してもよい状況」とは、エンジン１０を停止しモータ２０等に切り替えて走行した方が燃費効率がよいと判断される状況であり、例えば、一定時間で低速走行している状況であってもよい。

つぎに、制御部１０２が、要求パワーまたは要求車速がエンジン始動パワー閾値またはエンジン停止可能車速度以上であると判定した場合（ステップＳＡ−２：Ｎｏ）、エンジン１０を停止せず、そのまま走行を続ける。

一方、制御部１０２が、要求パワーまたは要求車速がエンジン始動パワー閾値またはエンジン停止可能車速度を下回ると判定した場合（ステップＳＡ−２：Ｙｅｓ）、以下のエンジン停止までの時間算出処理（ステップＳＡ−３およびステップＳＡ−４）に入る。すなわち、制御部１０２が、車両がエンジン１０を停止してもよい状況にあると判断した場合、道路情報取得部１０２ａは、地図情報取得部３０およびインフラ情報取得部３１を制御して、道路情報を取得する（ステップＳＡ−３）。ここで、道路情報は、目的地を設定する場合（経路がわかっている場合）に用いる自車両経路情報を少なくとも含む地図情報を含んでもよく、また、目的地を設定しない場合（経路がわかっていない場合）は、少なくとも信号機情報もしくは渋滞情報を含むインフラ情報を含んでもよい。また、道路情報は、他に制限車速情報、勾配情報、カーブ情報、一時停止情報、踏切情報等を含んでもよいが、これらに限定されない。

ここで、エンジン停止までの時間算出処理（ステップＳＡ−３およびステップＳＡ−４）について、図４を参照して詳細に説明する。なお、図４のステップＳＢ−１の処理の説明は、図３のステップＳＡ−３の処理と同様であるため省略する。

図４に示すように、ステップＳＢ−１にて道路情報取得部１０２ａにより道路情報を取得した後、必要出力算出部１０２ｂは、取得した道路情報のうち地図情報およびインフラ情報に基づいて減速地点を特定し、減速終了地点とその地点における車速（減速終了時車速）を決定する（ステップＳＢ−２）。

つぎに、必要出力算出部１０２ｂは、ステップＳＢ−２にて決定した減速地点や減速終了時車速、および、ステップＳＢ−１にて道路情報取得部１０２ａにより取得した道路情報の制限車速等に基づいて、車両の取り得る車速パターンを生成する（ステップＳＢ−３）。

つぎに、必要出力算出部１０２ｂは、ステップＳＢ−３にて生成した車速パターン、および、ステップＳＢ−１にて道路情報取得部１０２ａにより取得した道路情報の勾配情報等に基づいて、車両の走行に必要なパワーまたは車速を算出する（ステップＳＢ−４）。

つぎに、エンジン停止制御部１０２ｃは、必要出力算出部１０２ｂにより、ステップＳＢ−３にて決定した車速パターン、および、ステップＳＢ−４にて算出した必要出力（パワーまたは車速）に基づいて、車両の現在位置から最も近いエンジン始動地点を探索する（ステップＳＢ−５）。ここで、「エンジン始動地点」とは、パワーまたは車速が、所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超える地点である(図１参照)。すなわち、「車両の現在位置から最も近いエンジン始動地点」とは、例えば、エンジン始動地点を一旦超えてエンジン１０が始動されており、車両の現在のパワーがエンジン始動パワー値とエンジン停止パワー値との間に維持されている状況（図１の実線の定速走行時）において、走行中の車両の現在位置から、最も近い再度エンジン始動地点を越える地点（図示せず）である。

つぎに、エンジン停止制御部１０２ｃは、ステップＳＢ−５にて探索した車両の現在位置から最も近いエンジン始動地点に基づいて、現在位置からエンジン始動地点に達するまで所要時間、すなわち、現在のパワーまたは車速が所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超えるまでの所要時間（エンジン始動地点までの所要時間）を算出する（ステップＳＢ−６）。

ここで図３に戻る。なお、図４のステップＳＢ−２〜ステップＳＢ−６までの処理の説明は、図３のステップＳＡ−４の処理と同様であるため省略する。

図３に示すように、エンジン停止制御部１０２ｃは、エンジン始動までの所要時間を算出した後（ステップＳＡ−４）、エンジン始動までの時間が、所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳＡ−５）。すなわち、エンジン始動地点までの所要時間が所定時間よりも短い場合は、エンジン１０を停止してモータ２０等に切り替えてもよい状況ではあるが、頻繁にエンジン１０の停止および始動を繰り返すことになる。一方、エンジン始動地点までの所要時間が所定時間よりも長い場合は、頻繁にエンジン１０の停止および始動を繰り返さない定速走行であるので、燃費効率を考慮しエンジン１０を停止してモータ２０等に切り替えてもよい状況であると判断する。

つぎに、エンジン停止制御部１０２ｃは、エンジン始動までの時間が所定の閾値を超えると判定した場合（ステップＳＡ−５：Ｙｅｓ）、すなわち、必要出力算出部１０２ｂにより算出されたパワーまたは車速が所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超えるまでの所要時間が、所定時間よりも大きい場合、エンジン１０を停止するよう制御する（ステップＳＡ−６）。すなわち、エンジン停止制御部１０２ｃは、ドライバのアクセルペダルの操作量に応じた要求パワーまたは要求車速を、所定のエンジン停止パワー閾値またはエンジン停止車速度より小さくなるよう変更して（図１の点線を参照）、エンジン１０を停止し、モータ２０等に切り替えて走行する。

一方、エンジン停止制御部１０２ｃは、エンジン始動までの時間が、所定の閾値以下であると判定した場合（ステップＳＡ−５：Ｎｏ）、エンジン１０を停止せず、そのまま走行する。すなわち、ステップＳＡ−２にて制御部１０２により車両がエンジン１０を停止してもよい状況であり、モータ２０等に切り替えて走行してもよいと判断されたものの、ドライバのアクセルペダルの操作量（踏み込み量）が大きく、急加速を要求されたためエンジン１０を停止せず、アクセルペダルの操作量に応じた要求パワーまたは要求車速に従ってエンジン１０を制御して走行する。以上で、エンジン制御方法の処理の説明を終える。

これにて、本発明の概要、本発明に係るエンジン制御装置およびエンジン制御方法の実施の形態の説明を終える。
［その他の実施の形態］

さて、本発明にかかるエンジン制御装置およびエンジン制御方法は、本実施の形態以外にも、特許請求の範囲の書類に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる形態で実施されてよいものである。例えば、本実施の形態で説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。また、必要出力算出部１０２ｂおよびエンジン停止制御部１０２ｃは、パワーではなく車速に基づいて制御を行ってもよい。また、本明細書中や図面中で示した処理手順・具体的名称・各種の情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。例えば、エンジン制御装置１００に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。また、エンジン制御装置１００の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷等に応じた任意の単位で、機能的または物理的に分散・統合して構成してもよい。

以上詳述に説明したように、本発明によれば、エンジンを効率的に停止させることにより、燃費効率を向上させることができるので、自動車産業等に利用可能である。

本発明のエンジンの始動および停止のヒステリシス制御の一例を示す図である。 本発明が適用される本エンジン制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態における基本処理を示すフローチャートである。 本実施形態におけるエンジン停止までの時間算出処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ エンジン制御装置
１０２ 制御部
１０２ａ 道路情報取得部
１０２ｂ 必要出力算出部
１０２ｃ エンジン停止制御部
１０６ 記憶部
１０ エンジン
２０ モータ
３０ 地図情報取得部
３１ インフラ情報取得部
４０ アクセル開度センサ
５０ 車速センサ

Claims (3)

1. 制御部を少なくとも備えた、車両のエンジンの始動および停止をヒステリシス制御するエンジン制御装置であって、
   前記制御部は、
   道路情報を取得する道路情報取得手段と、
   前記道路情報取得手段により取得された前記道路情報から前記車両の走行に必要なパワーまたは車速を算出する必要出力算出手段と、
   前記必要出力算出手段により算出された前記パワーまたは前記車速が所定のエンジン始動パワー閾値またはエンジン始動車速度を超えるまでの所要時間が、所定時間よりも大きい場合、エンジンを停止するよう制御するエンジン停止制御手段と、
   を備えたことを特徴とする、エンジン制御装置。
2. 前記エンジン停止制御手段は、
   ドライバのアクセルペダルの操作量に応じた要求パワーまたは要求車速を、所定のエンジン停止パワー閾値またはエンジン停止車速度より小さくなるよう変更して前記エンジンを停止した後、前記要求パワーまたは前記要求車速に従って前記ヒステリシス制御することを特徴とする、請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記道路情報は、少なくとも自車両経路情報を含む地図情報、または、少なくとも信号機情報もしくは渋滞情報を含むインフラ情報を含むことを特徴とする、請求項２に記載のエンジン制御装置。

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