JP2012002193A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単かつ安価な構成でありながら、燃料消費の少ない経済的なエコランをきめ細かく円滑に実現することができる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、車両の省燃費走行を実現するための車両制御装置であって、車両の省燃費走行を実現するエコラン制御を行う場合に、運転者の実際のアクセルペダル操作に基づく実アクセル開度を取得し、取得した実アクセル開度に制限を加えて、省燃費走行を実現するためのエコランアクセル開度を設定し、このエコランアクセル開度に従って、内燃機関の燃料供給制御を実行するものにおいて、前記エコランアクセル開度が、車両走行抵抗に基づいて設定されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の走行状態を制御する車両制御装置に関する。より詳しくは、エコランと称される経済的な省燃費走行を実現するために内燃機関や変速装置等に対する制御を行う車両制御装置に関する。

経済的な省燃費走行を実現するための車両の制御、所謂エコラン（省燃費）制御が知られている。

かかる制御技術では、例えば、燃料消費量を低減するために、エコラン（省燃費）走行が要求されている（エコランスイッチがオンされているような）場合に、運転者の実際のアクセル操作量（実アクセル操作量）に基づき通常走行に対応して設定される目標燃料噴射量に対して制限を加えるために（すなわち、実アクセル操作量（アクセル開度）に従う燃料噴射量をそのまま与えるのではなく）、省燃費運転に適したエコランアクセル操作量を生成し、そのエコランアクセル操作量に基づいてエンジン（内燃機関）の燃料噴射量を制御して、低燃費な走行を実現するようにした制御方法が、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００８−２９７９０３号公報

また、実アクセル操作量（アクセル開度）を自動変速制御装置に与えるのではなく、エコランアクセル操作量を与え、これに基づいて自動変速制御を実行することで、通常走行より早目に（低回転で）アップシフトさせることで、省燃費運転を実現するような制御を行うことも行われている。

しかしながら、従来のエコラン制御では、走行性能上で一番厳しい定格積載重量時を想定して設定されたマップに従って、エコランアクセル操作量を設定するような構成となっていた。

このため、例えば、空車時や定格積載重量の半分程度の積載重量時に応じて、きめ細かく円滑なエコラン走行を実現することができないおそれがあった。

また、運転者のアクセル操作度合いに直ちに追従させてエコランアクセル操作量を内燃機関や変速制御装置に与えると、その制御特性により、例えば、オーバーシュートやアンダーシュート等が生じて制御安定性或いは追従性に関して悪影響が生じるおそれがあり、ハンチング等が生じて円滑な変速制御や内燃機関の運転を行えず、延いては車両のエコラン走行を円滑なものとすることができなくなるおそれも想定される。

本発明は、このような従来の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、燃料消費の少ない経済的な省燃費走行（エコラン）をきめ細かく円滑に実現することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、車両の省燃費走行を実現するための車両制御装置であって、
車両の省燃費走行を実現するエコラン制御を行う場合に、
運転者の実際のアクセルペダル操作に基づく実アクセル開度を取得し、
取得した実アクセル開度に制限を加えて、省燃費走行を実現するためのエコランアクセル開度を設定し、
このエコランアクセル開度に従って、内燃機関の燃料供給制御を実行するものにおいて、
前記エコランアクセル開度が、車両走行抵抗に基づいて設定されることを特徴とする。

本発明において、車両走行抵抗が取得され、車両走行抵抗に基づくエコランアクセル開度が設定されない場合には、エコラン制御の実行を禁止或いは解除することを特徴とすることができる。

本発明において、前記エコランアクセル開度に従って、自動変速機の変速制御若しくは運転者への変速操作を促す省燃費運転案内制御が実行されることを特徴とすることができる。
これにより、自動変速機の変速制御においては、通常走行より早めのシフトアップが行われるため、より効果的な燃費走行（エコラン）を実現することができる。また、運転者への変速操作を促す省燃費運転案内制御を行うものにおいては、通常走行より早めのシフトアップを運転者に対して促すことができるため、より効果的な燃費走行（エコラン）を実現することができる。

本発明において、前記内燃機関の燃料供給制御、前記自動変速機の変速制御、前記運転者への変速操作を促す省燃費運転案内制御の少なくとも一つは、前記エコランアクセル開度に基づくエコラン燃料供給量と、実アクセル開度に応じた実燃料供給量との偏差に応じて設定される目標アクセル開度に従うことを特徴とすることができる。

本発明において、車両走行抵抗には、車両総重量或いは走行路面勾配の少なくとも一方が含まれていることを特徴とすることができる。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、燃料消費の少ない経済的な省燃費走行（エコラン）をきめ細かく円滑に実現することができる車両の制御装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るエコラン制御を実行する車両制御装置の全体構成図である。 同上実施の形態に係る車両の制御装置のエコラン制御を実行するブロック図（ＣＡＮ通信による接続状況）である。 同上実施の形態に係るエコラン制御におけるアクセル開度制御出力生成手順を説明するフローチャートである。 同上実施の形態に係るエコラン制御における車両総重量、変速段位置に応じて目標エコランアクセル開度を設定するための目標エコランアクセル開度算出マップの一例を示す図である。 同上実施の形態に係るエコラン制御における車両総重量、エンジン回転速度に応じて目標燃料噴射量を設定するための目標燃料噴射量算出マップの一例を示す図である。 同上実施の形態に係るエコラン制御における流量偏差に基づく目標アクセル開度算出マップの一例を示す図である。 自動変速制御における変速マップ（或いは省燃費運転案内制御装置における運転者への変速要求）の一例を示す図（１速から４速までの一例）である。

本発明の実施の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。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制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０内に設けられているエコラン制御回路１は、図１に示すように、エンジンＥＣＵ２０内に設けられた内燃機関制御回路２に、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して接続されている。

本実施の形態に係る車両制御ＥＣＵ１０は、運転者のアクセルペダル操作量（操作度合い）（アクセル開度）に関連する情報を検出するアクセルペダルセンサの出力に基づいて実アクセル開度に関連する情報を取得すると共に、車速センサ等の出力に基づいて車速に関連する情報、シフト位置センサ等の出力に基づいてシフト（変速段）位置に関連する情報、エンジン回転速度等の情報などを取得する。

本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２０は、エンジン回転速度や実際の燃料噴射量（実流量）などを取得する。

車両制御ＥＣＵ１０のエコラン制御回路１は、図２に示すように、実アクセル開度及び車速情報に基づき、実アクセル開度による通常走行に対して燃料消費を少なくできる経済的な走行状態を実現する目標アクセル開度（目標エコランアクセル開度）を演算により求める目標アクセル開度演算部３と、実アクセル開度に対応した実際の燃料流量（実燃料噴射量）と前記目標アクセル開度（目標エコランアクセル開度）に応じた目標燃料流量（目標燃料噴射量）とを比較して内燃機関のアクセル制御出力を行うアクセル開度制御出力生成部４と、を含んで構成されている。

また、車両制御ＥＣＵ１０とＣＡＮを介して接続されるエンジンＥＣＵ２０の内燃機関制御回路２では、アクセル開度制御出力生成部４により生成されたアクセル制御出力情報に基づいて、内燃機関への燃料噴射量を制御するようになっている。
なお、エコラン制御回路１と内燃機関制御回路２とがＣＡＮによる時分割通信路を介して接続され、アクセル開度制御出力生成部４は、前記実燃料流量と前記目標燃料流量との偏差を演算し、その偏差量に応じたアクセル開度制御出力を生成するようになっている。

ここで、アクセル開度制御出力生成手順を説明する。
図３は本実施の形態に係るアクセル開度制御出力生成手順を示すフローチャートである。図４は本実施の形態に係る目標エコランアクセル開度算出マップの一例を示す図であり、図５は本実施の形態に係る目標燃料噴射量（目標流量）算出マップの一例を示す図であり、図６は本実施の形態に係る目標アクセル開度算出マップの一例である。

図３に示すように、
ステップ（図では、Ｓと記す。以下、同様）１では、エコランスイッチのオンオフ状態（エコラン走行要求の有無）、実アクセル開度、車速、ギア段（ギア位置）、エンジン回転速度（Ｎｅ）、車両重量（或いは／及び路面勾配などの走行抵抗）などの各種の情報を取得する。なお、車両重量は、運転者がマニュアル操作で入力することができると共に、或いは 車両制御ＥＣＵ１０が推定することもできる。車両重量の推定方法としては、種々のものが採用可能であるが、例えば、特開２００２−１３６２０号公報に記載されている変速時車両質量推定方法によって推定される変速時車両推定質量やその平均値を利用することができる。

また、例えば、特開２００８−２０１４０１号公報に記載されている車両質量推定方法を利用することができる。このものは、変速操作開始前（駆動力が駆動輪に伝達されている状態、例えば、クラッチ接続中）の車両加速度と、変速操作中（駆動力が駆動輪に伝達されない状態、例えば、クラッチ切断中）の車両加速度と、から推定される車両推定質量（変速時車両推定質量）ｄＲＷＭを得て、当該得られた変速時車両推定質量ｄＲＷＭを平均化し、この平均化された変速時車両推定質量ＲＷＭに基づいて車両走行路面の勾配を推定し、当該推定された勾配を加速式の質量公式に代入して車両推定質量ｄＭＡＭを得て、これを平均化して平均値ＭＡＭを得ることにより、車両推定質量を真値に近づけていくといった推定方法で、変速機会が少ない場合でも、高精度に車両質量を推定することができ有益である。

Ｓ２では、ギア段（変速段）位置、車両総重量（或いは／及び路面勾配などの走行抵抗）などから目標エコランアクセル開度を設定する。目標エコランアクセル開度は、前記実アクセル開度による通常走行に対して燃料消費を少なくして経済的な走行状態を実現する目標アクセル開度である。

本実施の形態での目標エコランアクセル開度は、例えば、実アクセル開度毎に、車両総重量、変速段位置に対応して設定されており、図４に示すような車両総重量、変速段位置に応じた目標エコランアクセル開度を設定することができるようになっている。図４は、最大実アクセル開度に対応した目標エコランアクセル開度を示しており、これより小さい実アクセル開度に対しては、図４の曲線に対して線形補間された値をとるような構成とすることができる。
ただし、実アクセル開度に対して、車両総重量、変速段位置に応じた係数を乗算等することにより、目標エコランアクセル開度を設定するような構成とすることもできる。

なお、車両総重量（或いは／及び路面勾配などの走行抵抗）が取得できていない状態では、円滑な走行に支障を来たすおそれも想定されることから、車両総重量（或いは／及び路面勾配などの走行抵抗）が取得できていない状態では、エコラン制御は行わない或いはエコラン制御を解除するような構成とすることができる。

Ｓ３では、アクセル開度制御出力生成部４が、目標アクセル開度（目標エコラン出力アクセル開度）に基づいて、図２中で示すような目標アクセル開度−目標流量設定マップを参照して目標流量（目標燃料噴射量）を算出する。

なお、本実施の形態での目標燃料噴射量（目標流量）は、目標アクセル開度毎に、車両重量、エンジン回転速度に対応して設定されており、図５に示すような車両重量、エンジン回転速度に応じた目標流量を設定することができるようになっている。図５は、最大エコランアクセル開度に対応した目標流量を示しており、これより小さい目標アクセル開度においては、図５の曲線に対して線形補間された値をとることになる。

Ｓ４では、ＣＡＮにより内燃機関制御回路２から実流量（実際の燃料噴射（供給）量）の情報を取得（例えば１００ｍｓ毎）する。

Ｓ５では、実流量から目標流量を減算することによって偏差を算出する。

Ｓ６では、Ｓ５にて算出した偏差に対応する目標アクセル開度を、図６に示すような目標アクセル開度算出マップを用いて算出する。

Ｓ７では、Ｓ６にて算出した目標アクセル開度と実アクセル開度とを比較する。

そして、目標アクセル開度が実アクセル開度以上のときには（Ｓ８）、アクセル開度増加要求判定して（Ｓ９）、所定アクセル開度分増加させるように内燃機関制御回路２に指示（アクセル開度制御出力送信）する（Ｓ１１）。所定アクセル開度分は、偏差の大きさに応じて設定することができる。すなわち、偏差を縮小するようにフィードバック制御（比例・積分制御）が実行されることになる。

一方、目標アクセル開度が実アクセル開度未満のときには（Ｓ８）、アクセル開度減少要求判定して（Ｓ９）、所定アクセル開度分減少させるように内燃機関制御回路２に指示する（Ｓ１１）。この所定アクセル開度分も、偏差の大きさに応じて設定することができる。すなわち、偏差を縮小するようにフィードバック制御（比例・積分制御）が実行されることになる。

なお、図３のＳ１１にて内燃機関制御回路２に指示されるドライバー要求トルクを、自動変速機の変速制御装置へ伝達して、実アクセル開度より小さい開度に設定されるエコラン走行用のアクセル開度に基づいて、図７に示すような変速マップを参照させることで、通常走行に対して早めに（エンジン回転速度が低い領域で）シフトアップさせることができ、効果的な円滑な省燃費走行の実現が可能となる。

但し、自動変速機の変速制御装置で使用するアクセル開度は、図３のＳ２で取得される目標エコランアクセル開度とすることができ、かかる場合には、応答性良く早めにシフトアップさせることができる一方で、内燃機関の燃料噴射制御に対してはより平均化されたアクセル開度を用いて制御することができるため、走行状況によっては、より安定した省燃費走行の実現が可能となり得る。

ところで、図６のマップでは、偏差の値が負（−）の所定値（−ａ）以下である場合には、控え目な目標アクセル開度としている。すなわち、このような状況下では、未だ車両は低速走行中であり、運転者はアクセルペダルを大きく踏み込んでいないが、その後、運転者は急加速を図ろうとするため、大きな踏み込み量のアクセルペダル操作が行われると推定されるので目標アクセル開度は控え目にしておくことが好ましい。

また、偏差の値が正（＋）の所定値（＋ｂ）以上である場合には、一律に目標アクセル開度を−４０％としている。これはアクセルペダルを最大に踏み込んでも所定のアクセル開度以上にはならないようにして省燃費を図るためである。

このような特性とすることで、燃料噴射量制御においてオーバーシュートやアンダーシュートが抑制された運転者の意図に良く追従した安定した内燃機関の省燃費運転が実現されることになり、円滑なエコラン走行が可能となる。

本実施の形態では、車両総重量を考慮して、目標エコランアクセル開度（目標アクセル開度）を設定するようにしたので、従来に対して、よりきめ細かな制御が可能となり、例えば車両総重量が軽い場合にはより積極的な省燃費走行を可能にする一方、従来においては車両総重量が大きいために加速し難くシフトダウンが必要となるような状況等でも、シフトダウンすることなくそのままの変速段位置で円滑なエコラン走行を実現することなどが可能となる。

また、エコラン走行時には、車両総重量を考慮して、エコラン走行が円滑に行えるように実燃料噴射量との偏差に応じて内燃機関の燃料噴射量を設定するようにしたので、従来に対して車両重量に応じた過不足の少ない燃料供給が可能となり、より効果的で円滑なエコラン走行を実現することができる。

ところで、上記では、自動変速機を備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばマニュアル式変速機を搭載した車両において、運転者に対して省燃費運転をするように所定条件下でシフトアップ等を促す省燃費運転案内制御装置を備えた場合に、その省燃費運転案内制御装置に対して、目標エコランアクセル開度を送ることで、通常走行に対して早めに（エンジン回転速度が低い領域で）シフトアップを促す（音声、表示などによる報知）ことができるため、より一層、燃費に優れたエコラン走行を実現することが可能である。

なお、図３のＳ１１にて内燃機関制御回路２に指示されるアクセル開度を省燃費運転案内制御装置に対して送ることも可能であり、かかる場合には、燃料噴射量制御においてオーバーシュートやアンダーシュートが抑制された運転者の意図に良く追従して安定した内燃機関の省燃費運転が実現されることになり、より一層、円滑なエコラン走行が実現である。

本実施の形態では、車両総重量に応じて目標エコランアクセル開度（目標アクセル開度）を設定する構成としたが、車両総重量に限らず走行路面勾配などの走行抵抗を推定して、走行抵抗に応じて目標エコランアクセル開度（目標アクセル開度）を設定する構成とすることもできる。

本発明は、ディーゼルエンジンを備えた車両に適用可能であるが、その他の燃料（ガソリン、天然ガス、アルコール、バイオなど）を燃料とする内燃機関に広く適用可能である。

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。

本発明に係る車両制御装置は、簡単かつ安価な構成でありながら、燃料消費の少ない経済的な省燃費走行（エコラン）をきめ細かく円滑に実現することができ有益である。

１ エコラン制御回路
２ 内燃機関制御回路
３ 目標アクセル開度演算部
４ アクセル開度制御出力生成部
１０ 車両制御ＥＣＵ
２０ エンジンＥＣＵ

Claims (5)

1. 車両の省燃費走行を実現するための車両制御装置であって、
   車両の省燃費走行を実現するエコラン制御を行う場合に、
   運転者の実際のアクセルペダル操作に基づく実アクセル開度を取得し、
   取得した実アクセル開度に制限を加えて、省燃費走行を実現するためのエコランアクセル開度を設定し、
   このエコランアクセル開度に従って、内燃機関の燃料供給制御を実行するものにおいて、
   前記エコランアクセル開度が、車両走行抵抗に基づいて設定されることを特徴とする車両制御装置。
2. 車両走行抵抗が取得され、車両走行抵抗に基づくエコランアクセル開度が設定されない場合には、エコラン制御の実行を禁止或いは解除することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記エコランアクセル開度に従って、自動変速機の変速制御若しくは運転者への変速操作を促す省燃費運転案内制御が実行されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記内燃機関の燃料供給制御、前記自動変速機の変速制御、前記運転者への変速操作を促す省燃費運転案内制御の少なくとも一つは、前記エコランアクセル開度に基づくエコラン燃料供給量と、実アクセル開度に対応した実燃料供給量と、の偏差に応じて設定される目標アクセル開度に従うことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一つに記載の車両制御装置。
5. 車両走行抵抗には、車両総重量或いは走行路面勾配の少なくとも一方が含まれていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一つに記載の車両制御装置。