JP2011052807A

JP2011052807A - 車両前後進判定装置及び車両制御装置

Info

Publication number: JP2011052807A
Application number: JP2009204688A
Authority: JP
Inventors: Takumi Akiba; 巧秋葉
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成でありながら、車両の進行方向を取得して、運転者の意思に沿った円滑な走行の実現しつつ、車両側への負担を軽減できるきめ細かな制御を可能にする車両前後進判定装置及び車両制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る車両前後進判定装置は、停止中の車両が動き出した方向を情報として取得する車両前後進情報取得手段（ＥＣＵ４、Ｇセンサ１２等）と、車両の運転者の意思を操作情報に基づいて取得する運転者意思取得手段（シフト／セレクトストロークセンサ９等）と、前記車両前後進情報取得手段により取得された停止中の車両が動き出した方向と、前記運転者意思取得手段により取得された運転者の意思と、に基づいて、停止中の車両が動き出した方向が車両の運転者の意思に沿った方向か否かを含めて前後進判定する判定手段（ＥＣＵ４）と、を含んで構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の前後進を判定する車両前後進判定装置及び該車両前後進判定装置を備えた車両制御装置に関する。

例えば、運転者或いは制御装置からの変速指示に従って、自動的にクラッチ機構を接断しつつ変速機を変速する機械式自動変速機において、発進の際には、例えばブレーキペダルから足が離れ、アクセルペダルが所定に踏み込まれた場合には、クラッチ機構を切断状態から所謂半クラッチ状態へと移行し、車速増加に応じてクラッチの接続状態を完全接続状態に移行させるような制御が行われている。

このような制御において、車速は、制御装置において車軸や車輪の回転を検出する回転センサの出力信号（回転パルス信号）に基づいて算出されるが、例えば、上り坂の坂道発進の場合には、ブレーキペダルから足が離れた際に車両が後退する場合も想定される。このとき、後退であっても回転センサからは回転パルス信号が発生されるため、制御装置では車速（前進後進の区別のない車速）が算出され、当該車速に基づく制御が行われ、所謂半クラッチ状態が継続されたり、クラッチ機構の接続状態を完全接続状態へと移行させるような制御が行われてしまう惧れがあった。

このような場合、内燃機関への負荷が大きくなり、回転変動やエンストなどを招くため、例えば、所定にエンジン回転数や出力が低下した場合には、クラッチを切断するような制御を行うようにすることも考えられるが、車両挙動としてはギクシャクした挙動となり、運転者や同乗者等に違和感を与えると共に、クラッチディスクへの負担も大きく摩耗等が増大してしまうなどの惧れがある。

従って、例えば、回転センサの出力信号（回転パルス信号）が検出され車速が算出されたときに、車両が前進しているのか後進しているのかを区別することができれば、よりきめ細かな制御を行うことなども可能となる。

特許文献１には、例えば自動車に搭載して用いられるカーナビゲーション装置において、車速センサを利用して、制御部の制御により、速度が０ｋｍ／ｈになり停止状態と判断した時の加速度センサの値（例えばａとする）をオフセット値（例えばａoff とする）に設定してメモリに記憶させておき、次に車が動き出したときに、加速度センサの値ａがメモリに記憶されたオフセット値ａoff （平坦な場所では０、坂道では、特許文献１の図３に示すようにＧｘ＝Ｇ
ｓｉｎθの値になる）を基準値として比較し、比較結果が正の値になる時は前進と判断して、負の値になる時は後進と判断してそれぞれ対応する移動情報を出力するようにして、バックセンサとしての役割を果たすようにすることや、得られた前進情報及び後進情報はカーナビゲーション装置において有効に利用することが記載されている。

特開平９−２５７８２４号公報

なお、特許文献１に記載のものは、加速度センサの出力に基づいて、車両の前後進を検知し、得られた前進情報及び後進情報をカーナビゲーション装置において利用することを開示するに留まっている。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、車両の進行方向を取得して、運転者の意思に沿った円滑な走行の実現しつつ、車両側への負担を軽減できるきめ細かな制御を可能にする車両前後進判定装置及び車両制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る車両前後進判定装置は、図４に示すように、
停止中の車両が動き出した方向を情報として取得する車両前後進情報取得手段と、
車両の運転者の意思を操作情報に基づいて取得する運転者意思取得手段と、
前記車両前後進情報取得手段により取得された停止中の車両が動き出した方向と、前記運転者意思取得手段により取得された車両の運転者の意思と、に基づいて、停止中の車両が動き出した方向が車両の運転者の意思に沿った方向か否かを含めて前後進判定する判定手段と、
を含んで構成される。

本発明において、前記判定手段による判定結果を、車両のクラッチ機構を自動的に接断制御する自動クラッチ制御に提供することを特徴とすることができる。

また、本発明に係る車両制御装置は、
上述した本発明に係る車両前後進判定装置を備えた車両の制御装置であって、停止中の車両が動き出した方向が車両の運転者の意思に沿った方向でない場合には、車両のクラッチ機構を自動的に接断制御する自動クラッチ制御における発進の際の自動クラッチ接続制御への移行の禁止或いは継続を禁止することを特徴とする。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、車両の進行方向を取得して、運転者の意思に沿った円滑な走行の実現しつつ、車両側への負担を軽減できるきめ細かな制御を可能にする車両前後進判定装置及び車両制御装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る車両前後進判定装置の構成を概略的に示すシステム構成図である。同上実施の形態に係る車両前後進判定装置において実行されるフローチャートの一例である。同上実施の形態に係る車両前後進判定装置において用いられるＧセンサ出力特性図の一例である。本発明に係る車両前後進判定装置を説明するブロック図である。

以下に、本発明の一実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

本実施の形態に係る車両前後進判定装置及び車両制御装置を説明するために、車両の駆動系の主要部（内燃機関７、自動式クラッチ機構、自動変速機５、車両用（或いは自動変速制御用）電子制御ユニット４、各種センサ類など）の構成を図１に概略的に示すが、図１に示したように、当該車両前後進判定装置（或いは車両の制御措置）としての制御を司るＥＣＵ（電子制御ユニット）４には、Ｇセンサ（加速度センサ）１２の検出信号が入力されている。

ここにおいて、符号１はシフトアクチュエータであり、符号２はクラッチアクチュエータであり、符号３はドライバユニットであり、符号６はクラッチブースター、符号８はフュージブルリンクであり、符号９はシフト／セレクトストロークセンサであり、符号１０はクラッチストロークセンサであり、符号１１は車速センサであり、符号１２はＧセンサである。

ＥＣＵ４では、以下のようにして、路面状況（路面勾配、上り坂、下り坂など）を取得し、運転者の意思に基づいた操作状態と、停止中の車両が動き出した方向と、を比較して、動き出した方向が運転者の意思に沿っている場合には自動クラッチ接続制御などの他の制御を継続許可する一方で、動き出した方向が運転者の意思に沿っていない場合には自動クラッチ接続制御などの他の制御への移行の禁止或いは継続を禁止するような制御を行う（図２のフローチャート等を参照）。

（１）ステップ（図２のフローチャートでは、Ｓと記している。以下、同様。）１では、ＥＣＵ４が、入力されたＧセンサ１２の信号に基づいて、路面勾配を取得する。
本実施の形態では、例えば、以下のようにして、Ｇセンサ１２により取得される加速度情報に基づいて、路面勾配データを演算により取得する。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、他の手法により取得する構成とすることもできる。

［路面勾配演算方法］（例えば５０ｍｓｅｃ周期で常時演算される）
１．Ｇセンサ出力値の換算
先ず換算に必要なＧセンサ係数を求める。

μ＝ＶＧＬ／ＶＧＳ

ここで、μ：Ｇセンサ係数
ＶＧＬ：Ｇセンサ出力値
ＶＧＳ：Ｇセンサ電源電圧

上記で求めたＧセンサ係数μから出力値（Ｇセンサ換算値）を算出する。例えば、図３に示すような予め取得されている出力特性図に基づいて求めることができる。なお、例えば図３に示されるように、Ｇセンサ係数μが０．５のときに、加速度（出力値（Ｇセンサ換算値））は０（平坦路で停止中など）であり、０．５より大きい場合は「正の加速度」（例えば、車両の前方が下がっている下り坂で停止しているような状態）を示し、０．５より小さい場合は「負の加速度」（例えば、車両の後方が下がっている上り坂で停止しているような状態）を示すようになっている。

ΔＶＧＬ＝（μ−［ＧＳＣ］）／［ＧＳＬ］

ここで、ΔＶＧＬ：Ｇセンサ換算値
ＧＳＣ：Ｇセンサ切片規定値
ＧＳＬ：Ｇセンサ傾き規定値
そして、得られたΔＶＧＬに定数［Ｇｆｉｌ＿Ａ］、［Ｇｆｉｌ＿Ｂ］によるフィルタをかけて、最終Ｇセンサ換算値［ＶＧＬ＿ＡＶ］とする。

なお、あるタイミングで、その時点でのＧセンサ係数を[ＧＳＣ]とする（０点学習）。初期値は０．５とする。

２．路面勾配の算出
Ｇセンサが故障中等でない場合に、以下の式により路面勾配を算出する。

θ＝（［ＶＧＬ＿ＡＶ］−車両加速度／ｇ）［％］

ここで、ｇ：重力加速度
通常の車両加速度の算出方法と同一だが、Ｇセンサ用にフィルタ定数を［Ｇ＿ＰＰｆｉｌ＿Ａ］、［Ｇ＿ＰＰｆｉｌ＿Ｂ］とし、平均回数の定数を［Ｇ＿ＰＰ＿ＡＶ］とする。
また、θに定数［Ｇ＿ＳＬＰｆｉｌ＿Ａ］、［Ｇ＿ＳＬＰｆｉｌ＿Ｂ］によるフィルタをかけ、最終勾配値［ＦＩＮＡＬ＿ＳＬＯＰＥ］を得る。
更に、算出された最終勾配値［ＦＩＮＡＬ＿ＳＬＯＰＥ］に、上下限ガードをかけて異常算出等を防止する。
上限値：［ＳＬＯＰＥ＿ＭＡＸ］
下限値：［ＳＬＯＰＥ＿ＭＩＮ］

３．路面勾配の使用方法
上記により取得された路面勾配を使用する／しないの判断を行う。

ＡＮＤ条件：「車速無し」かつ「ブレーキ油圧スイッチがＯＮ」

上記ＡＮＤ条件が、所定の規定時間［ＳＬＰ＿ＴＩＭＥ］継続した場合には、所定時間車両が停止したので比較的精度良く勾配値を取得でき、次回発進の際に当該勾配値を利用した制御を行うことができるとして、ステップ２へ移行する。

この一方、上記ＡＮＤ条件が所定の規定時間［ＳＬＰ＿ＴＩＭＥ］継続しない場合には、所定時間車両が停止していないので所定に停止するまでステップ２への移行を許可しない。すなわち、上記ＡＮＤ条件が所定の規定時間［ＳＬＰ＿ＴＩＭＥ］継続するまで、ステップ２への移行を待つ。

ところで、前記ブレーキ油圧スイッチは、運転者がフットブレーキペダルを所定に踏んだ状態（ブレーキフルードラインに所定油圧が生じた状態）でＯＮされるスイッチであり、フットブレーキペダルの踏み込み量等に応じてＯＮ・ＯＦＦされるスイッチなどとすることもできる。

（２）ステップ２では、ＥＣＵ４は、ステップ１で取得した路面勾配、更には当該路面勾配に基づいて、車両の進行方向が下り勾配に向いているのか、上り勾配に向いているのか、或いは平坦路であるのかなどの路面状況を取得する。

（３）ステップ３では、ＥＣＵ４は、変速機５の現在の変速段位置（シフト位置）を、シフトアクチュエータ１などが備えるシフト／セレクトストロークセンサ１２（ギア位置センサ）の信号に基づいて取得する。

（４）ステップ４では、ＥＣＵ４は、クラッチブースター６によりクラッチディスク（図示せず）のフライホイール（図示せず）に対するストローク量を制御することで内燃機関７の出力と変速機５の入力とを機械的に接断するクラッチ機構の現在のクラッチディスクのストローク量（内燃機関７の出力と変速機５の入力との接続度合いや切断状態）を、クラッチストロークセンサ１０の検出信号等から取得する。

（５）ステップ５では、ＥＣＵ４は、以下のようなクラッチ機構の接続の許可或いは禁止判定を行う。

すなわち、例えば路面は上り勾配で、変速段位置が後退ギヤ位置にあり、クラッチ機構が切断状態にある場合で、かかる場合に車両が動き出したときには車両は後進していることになるが、このような車両の後進における車輪の回転方向は後退ギヤ位置に対応した方向であるから、クラッチ機構の接続を許可しても、内燃機関７の回転変動やエンストなどを招く惧れは無いため、クラッチ機構の接続を許可することができる判断する。
そして、Ｓ６において、その結果（クラッチ接続許可信号など）を情報として、クラッチ接続制御ルーチン、変速制御ルーチン、発進補助制御ルーチンなどに送信（提供）する。

一方、例えば路面は上り勾配で、変速段位置が前進ギヤ位置にあり、クラッチ機構が切断状態にある場合で、かかる場合に車両が動き出したときには車両は後進していることになるが、このような車両の後進における車輪の回転方向は前進ギヤ位置に対応した方向とは逆方向であり、クラッチ機構の接続を許可すると、内燃機関７の回転変動やエンストなどを招く惧れが高く、ギクシャクした車両挙動を招き、運転者や同乗者等に違和感を与えると共に、クラッチディスクへの負担も大きくなるため、クラッチ機構の接続を禁止或いは停止すべきである判断する。
そして、Ｓ６において、その結果（クラッチ接続禁止（停止）信号など）を情報として、クラッチ接続制御ルーチン、変速制御ルーチン、発進補助制御ルーチンなどに送信（提供）する。

つまり、
運転者の意思（例えば前進或いは後進するつもりなどの意思）に従った車両進行方向と同じ方向に車両が進行したか否かを判定し、
運転者の意思（例えば前進或いは後進するつもりなどの意思）に従った車両進行方向と同じ方向に車両が進行した場合には、クラッチ接続制御や変速制御などを継続許可する一方で、
運転者の意思（前進或いは後進など）に従った車両進行方向と逆方向に車両が進行した場合には、車両全体の制御を司る車両の制御装置において、内燃機関７の回転変動やエンストなどを招く惧れや、ギクシャクした車両挙動を招いて運転者や同乗者等に違和感を与える惧れや、クラッチディスクへの負担が大きくなる惧れなどが高いと判断し、クラッチ接続制御や変速制御などの継続に注意を促したり禁止したりしようとするものである。

なお、実際には、車両が運転者の意思と逆方向に多少動き出してたとしても、操作性や使用勝手などの観点からクラッチ機構を接続する必要がある。この一方で、内燃機関７の回転速度や負荷が比較的低い範囲内にある間は、例え運転者の意思と逆方向に車両が動き出したとしても、クラッチ機構の接続を許可しても、接続の際のショックも小さく、クラッチディスクへの負担も小さいと共に、運転者や同乗者等に違和感を与える惧れも小さい。

このようなことから、状況等に応じて、運転者の意思を優先して発進等を可能にするなどのために、クラッチ接続許可や禁止の判定には、例えば、内燃機関７の回転速度や負荷、或いはアクセルペダルの踏み込み量などを判定要素の一つとして加えることができる。
これにより、よりきめ細かな発進制御を実現することが可能となる。

このように、本実施の形態によれば、路面状況（路面勾配、上り坂、下り坂など）を取得し、運転者の意思に基づいた操作状態と、停止中の車両が動き出した方向と、を比較して、動き出した方向が運転者の意思に沿っている場合には自動クラッチ接続制御などの他の制御を継続許可する一方で、動き出した方向が運転者の意思に沿っていない場合には自動クラッチ接続制御などの他の制御への移行の禁止或いは継続を禁止するような制御を行うようにしたので、意思に沿っている場合には円滑な発進制御を達成しながら、意思に沿わない場合で、内燃機関７の回転変動やエンストなどを招く惧れや、ギクシャクした車両挙動を招いて運転者や同乗者等に違和感を与える惧れや、クラッチディスクへの負担が大きくなる惧れなどが高い場合には、かかる惧れを回避することができる。

なお、本実施の形態では、Ｇセンサの出力から路面状況（上り坂、下り坂など）に関する情報を取得することとしたが、本発明は、これに限定されるものではなく、他の手法により路面状況（上り坂、下り坂など）に関する情報を取得すること場合にも適用可能である。

また、本実施の形態では、運転者或いは制御装置からの変速指示に従って、自動的にクラッチ機構を接断しつつ変速機を変速する機械式自動変速機を備えた車両について代表的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、所謂マニュアルトランスミッションなど、駆動源（内燃機関、電動モータ、ハイブリッドなど）と変速機との間に機械式のクラッチ機構を備えた車両に適用することが可能である。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。

４ＥＣＵ（車両前後進情報取得手段の一部、判定手段に相当）
５変速機
６クラッチブースター（自動クラッチ制御の一部に相当）
７内燃機関（駆動源）
９シフト／セレクトストロークセンサ（運転者意思取得手段の一つに相当）
１０クラッチストロークセンサ
１１車速センサ
１２Ｇセンサ（加速度センサ）（車両前後進情報取得手段の一つに相当）

Claims

停止中の車両が動き出した方向を情報として取得する車両前後進情報取得手段と、
車両の運転者の意思を操作情報に基づいて取得する運転者意思取得手段と、
前記車両前後進情報取得手段により取得された停止中の車両が動き出した方向と、前記運転者意思取得手段により取得された車両の運転者の意思と、に基づいて、停止中の車両が動き出した方向が車両の運転者の意思に沿った方向か否かを含めて前後進判定する判定手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする車両前後進判定装置。
前記判定手段による判定結果を、車両のクラッチ機構を自動的に接断制御する自動クラッチ制御に提供することを特徴とする請求項１に記載の車両前後進判定装置。
請求項１又は請求項２に記載の車両前後進判定装置を備えた車両の制御装置であって、停止中の車両が動き出した方向が車両の運転者の意思に沿った方向でない場合には、車両のクラッチ機構を自動的に接断制御する自動クラッチ制御における発進の際の自動クラッチ接続制御への移行の禁止或いは継続を禁止することを特徴とする車両制御装置。