JP2012002195A

JP2012002195A - 車両制御装置

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Publication number: JP2012002195A
Application number: JP2010140143A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kogure; 一彦小暮
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: JP5750241B2

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省燃費走行（エコラン）を、きめ細かく円滑に、使い勝手良く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、エコラン制御を行うものにおいて、変速機のシフトアップを行うアクセル開度であるシフトアップアクセル開度での走行が可能であるか否かを判断し、可能である場合にはシフトアップアクセル開度に従って、エコラン制御を行うことを特徴とする。
【選択図】図２

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

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制御を実現することができなかった。

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が、車両の牽引力の余裕度などを考慮して、きめ細かな変速制御延いてはエコラン制御を行えるものではなかった。

更に、運転者等の要求レベルに応じて、省燃費のレベルを変更するような思想はなく、ユーザーフレンドリーなものとは言えなかった。

本発明は、このような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、使い勝手良く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、エコラン制御を行うものにおいて、
変速機のシフトアップを行うアクセル開度であるシフトアップアクセル開度での走行が可能であるか否かを判断し、可能である場合にはシフトアップアクセル開度に従って、エコラン制御を行うことを特徴とする。

本発明において、変速機の変速段位置が比較的低速段にある場合に、エコランアクセル開度を一定の値に維持することを特徴とすることができる。

本発明において、変速機の変速段位置が比較的高速段にある場合に、エコランアクセル開度を一定の値に維持した後、例えば変速完了後に漸減することを特徴とすることができる。

本発明において、省燃費のレベルに応じてエコラン制御のレベルを選択可能に構成したことを特徴とすることができる。

本発明において、エコラン制御実行中において、ターンシグナルがオンとなった場合にはエコラン制御を解除す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、使い勝手良く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構成を概略的に示す全体構成図である。同上実施の形態に係る車両制御装置のエコラン制御を説明す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制御装置のエコラン制御における変速マップ（実アクセル開度、エコランアクセル開度、シフトアップアクセル開度の説明）の一例を示す図である。同上実施の形態に係る車両制御装置のエコラン制御（低速ギヤ時）におけるアクセル開度一定制御を説明するタイミングチャートである。同上実施の形態に係る車両制御装置のエコラン制御（高速ギヤ時）におけるアクセル開度一定〜漸減制御を説明するタイミングチャートである。

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（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）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や変速制御ＥＣＵ３０に、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）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、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（エコランアクセル開度）を演算により求め、エンジンＥＣＵ２０や変速制御ＥＣＵ３０に対して目標アクセル開度を出力するように構成されている。

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。また、車両制御ＥＣＵ１０は、ＣＡＮを介して変速制御ＥＣＵ３０にも接続され、前記アクセル制御出力情報に基づいて変速マップ等が参照され、自動変速機に対する変速制御が行われるようになっている。

ここで、本実施の形態における車両制御ＥＣＵ１０のエコラン制御回路１は、以下のような制御を実行する。

図２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（エコラン要求の有無）を確認する。エコランスイッチがオン（ＹＥＳ）であれば、運転者はエコランを要求しているとして、Ｓ２へ進む。ＮＯであれば運転者はエコランを要求していないとして、エコラン制御を実行することなく本フローを終了する。

ステップ２では、現在の走行路面勾配を、車両走行の運動方程式などから取得する（例えば特開２００８−２０１４０１号公報に記載されているような方法で算出することができる）。或いは勾配センサなどの検出値を利用することもできる。

ステップ３では、現在の走行路面勾配が、エコランアクセル開度によって内燃機関の出力を抑制したエコラン（省燃費走行、出力抑制）制御の実行しても登坂可能（第１の所定レベルで走行可能）な勾配か否かを判断する。ＹＥＳであればステップ４へ進み、ＮＯであれば通常の制御を継続すべく本フローを終了する。

ステップ４では、現在の車両の走行状態（車速、変速段位置など）などに従って、図３に例示したような変速マップを参照することで、現在の状態から自動変速制御装置が自動変速機に対してシフトアップを行わせるポイント（シフトアップアクセル開度）を取得する。或いは、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が現在の状態からシフトアップを促すポイント（シフトアップアクセル開度）を取得する。

ステップ５では、シフトアップアクセル開度にてシフトアップを行わせても、車両を所定レベル（第２の所定レベル）で走行させることができるか否か牽引力の余裕度などに基づいて判断し、ＹＥＳであればステップ６へ進む。ＮＯであれば、ステップ７へ進む。

ステップ６では、シフトアップアクセル開度をエンジンＥＣＵ２０に出力して、シフトアップアクセル開度に対応した燃料噴射量にて内燃機関を運転する、すなわち内燃機関の出力抑制制御を行う。また、変速制御ＥＣＵ３０に対してシフトアップアクセル開度を出力してシフトアップを行わせる。これにより、通常のエコランに対して、より一層燃費低減効果が促進されたエコランを実現することができる。

ステップ７では、シフトアップアクセル開度に基づいて内燃機関を運転したり、自動変速機の変速制御を実行すると、失速等を招き所定の走行性能を維持することができないとして、エコランアクセル開度に基づく通常レベルのエコラン制御を実行する。

このように、本実施の形態によれば、車両の牽引力からの走行性能と、エコラン制御を実行する（エコランを解除する）車両総重量や路面勾配等の走行抵抗と、自動変速制御の変速ポイント（シフトアップアクセル開度）における要求トルクと、に基づいて、シフトアップアクセル開度によるエコラン制御が可能か否かを判断し、可能であれば、実アクセル開度に代えて加速要求の小さいシフトアップアクセル開度を出力し、このシフトアップアクセル開度に基づいて内燃機関の出力抑制制御を行うと共に、変速制御ＥＣＵ３０に対しては変速ポイントと一致したドライバー要求トルクを出力することでシフトアップ操作を早期に行わせる構成としたので、車両走行性能を維持しつつ、一層省燃費なエコランを実現することができる。

また、シフトアップアクセル開度によるエコラン制御が可能か否かを判断し、可能でない（失速等により所定の車両走行性能を維持できないおそれがある）と判断した場合で、通常のエコラン制御が可能である場合には、通常のエコランアクセル開度（実アクセル開度＞エコランアクセル開度＞シフトアップアクセル開度）に基づいて、内燃機関の出力抑制制御を行うと共に、変速制御ＥＣＵ３０へはドライバー要求トルクを出力して変速操作について自動変速制御装置に任せるといった通常のエコラン制御を行わせる構成としたので、状況に応じて所定に車両走行性能を維持しつつ、省燃費な走行を実現することができるものである。

また、本実施の形態によれば、通常のエコラン制御に比べて、早期シフトアップが可能であるから、低エンジン回転速度での走行が可能となるため、省燃費は勿論、排気性能、騒音性能などの面においても有利なものとなる。

ここで、クラッチ機構を有する自動変速機などの所謂メカニカル式自動変速機（ＡＭＴ；例えば、自動的にクラッチ機構を切断して多段変速ギヤのうちから走行条件に応じたギヤを選択して変速操作を行い、その後再びクラッチ機構を接続するような自動変速機）の場合、低速段ギヤでの走行時や空車時には、牽引力が強過ぎて変速する際にエンジン回転速度が高くなる傾向がある。

このため、適切なエンジン回転速度で変速することができれば、省燃費やクラッチ機構の消耗抑制等の観点から望ましい。

本実施の形態では、発進加速時などの比較的牽引力の大きい低速段ギヤ（例えば、２速ギヤから５速ギヤ（１速は非常用））に関しては、車両重量や路面勾配等の走行抵抗を取得し、取得した車両重量や路面勾配等の走行抵抗（負荷）に基づいて、低回転でのシフトアップに耐え得るか否かを判断（負荷判断）し、所定レベルでの走行が可能である場合には、実アクセル開度より加速要求の小さいアクセル開度（＝実アクセル開度×８０％など：図４参照）に一定に保つように内燃機関制御回路２に指令を出して、省燃費な燃料供給制御を実行する。

このように、比較的牽引力の大きい低速段ギヤにおいては、内燃機関制御回路２へ出力するアクセル開度を実アクセル開度より加速要求の小さい開度に一定に保つことで、運転者が緩加速を要求していると認識させ、内燃機関に出力抑制制御を行なわせることにより、従来のように必要以上の牽引力が発生してシフトアップするまでにエンジン回転速度が高くなり過ぎるといった燃費が悪い状態を回避することができ、省燃費を促進することができる。

更に、本実施の形態では、ある程度車速が上昇し、高速段ギヤ（例えば、６速ギヤから１１速ギヤ）が選択されている場合においても、同様に、車両重量や路面勾配等の走行抵抗を取得し、取得した車両重量や路面勾配等の走行抵抗（負荷）に基づいて、低回転でのシフトアップに耐え得るか否かを判断（負荷判断）し、所定レベルでの走行が可能である場合には、実アクセル開度より加速要求の小さいアクセル開度に一定に保つように内燃機関制御回路２に指令を出すが、この場合には、図５に示すように、一定に維持する期間は、シフトアップ完了後比較的短い時間が経過するまでの期間とすることで、エンジン回転速度の必要以上の上昇を防止すると共に変速後の変速ショック等を抑制して円滑な走行を実現し、その後（変速完了後）は、上述したように実アクセル開度をシフトアップアクセル開度へ近づけるような制御を行って、早期シフトアップを促して、一層省燃費なエコランを実現するような構成とすることができる。

上述したようなエコラン制御は、エコランスイッチがオンとなっている間は、空車や積載状態に関わらず実行され、負荷判断により失速等が生じて所定レベルでの走行が可能であると判断されて解除されない限り、あらゆる状況下で実行される。

但し、例えば、運転者の急加速要求が検出されたような場合には、直ちに解除して運転性能の確保を優先させることができる。

例えば、本実施の形態におけるエコラン制御の解除条件は、運転者がウィンカー（方向指示器：ターンシグナル）をオン操作したこととすることができる。すなわち、車両制御ＥＣＵ１０は、ウィンカー（方向指示器）のオン信号をＣＡＮラインより取り入れ、ウィンカー（方向指示器）のオン信号をエコラン制御解除のトリガーとすることができる。

ウィンカーのオン信号は、合流の際、追い越しの際や信号右折時などに生成されるが、このような状況では、運転者には加速要求が潜在しており、エコラン制御を継続して失速やもたつき等による運転性が低下すると支障を来たすおそれがあるため、ウィンカーオン信号の発生により直ちにエコラン制御を解除して運転性を優先する。

なお、左側通行の場合、右ウィンカーが基本的には運転者の加速要求（合流、追い越し、右折など）を表示するが、場合によっては、左側から合流する場合や、追い越し車線から走行車線へ戻る際も運転性を優先させる必要があるので、左右のウィンカーで特に区別せずに、エコラン制御解除の開始条件としている。

また、ウィンカーが直進位置へ戻されてオン信号が消失した場合でも、直ちにエコラン制御へ復帰させるのではなく、下記の条件でエコラン制御解除を継続（エコラン制御への復帰を禁止）することが好ましい。

ところで、本実施の形態では、エコラン制御において、運転者の要求レベルに応じて、エコランアクセル開度やシフトアップアクセル開度の設定レベルを変更することができるように構成されている。

例えば、運転者等が、エコランの設定レベルの強弱を選択すると、車両に設置されているＬＥＤディスプレイなどに、選択されたエコラン設定レベルが表示されるようになっている。

そして、車両制御ＥＣＵ１０内に設けられているエコラン制御回路１では、選択されたレベルに応じてエコランアクセル開度やシフトアップアクセル開度の設定レベルを変更すするようになっている。

例えば、エコラン設定レベルが弱に設定されている場合には、運転者は省燃費優先というよりは車両走行性能確保を優先したいといった要求があると判断して、エコラン設定レベルが強に設定されている場合に比べて、エコランアクセル開度やシフトアップアクセル開度の開度設定レベルを実アクセル開度に近づけた値に設定する。

また、図２のフローチャートのステップ３やステップ５における判断において、エコラン設定レベルが強に設定されている場合に比べて、車両走行性能を優先した判断を行わせるようにする。

これに対し、エコラン設定レベルが強に設定されている場合には、運転者は多少車両走行性能が低下しても省燃費走行を優先したいといった要求があると判断して、エコラン設定レベルが弱に設定されている場合に比べて、エコランアクセル開度やシフトアップアクセル開度の開度設定レベルを小さい値に設定する。

また、図２のフローチャートのステップ３やステップ５における判断において、エコラン設定レベルが弱に設定されている場合に比べて、車両走行性能が多少低下しても省燃費を優先した判断を行わせるようにする。

このように、本実施の形態では、エコラン制御を実行しないパワーモード（Ｐｏｗer Ｍｏｄｅ）、エコラン制御を実行するが車両走行性能（動力）を比較的重視した弱エコランモード、エコラン制御を実行するが省燃費を重視した強エコランモードの３つのモードから、運転者等の意思でモードを選択することができる。なお、より細かくモードを設けることも可能である。

なお、車両重量や路面勾配などの走行抵抗は、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。車両重量や路面勾配など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（延いては路面勾配等の走行抵抗）を推定することができ有益である。

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。

また、本発明は、運転状態に応じて自動的に変速比を選択して変速制御する自動変速機を搭載した車両に限らず、運転者の操作に従って変速比を選択するマニュアル式変速機を搭載した車両において省燃費運転を運転者へ案内するような省燃費運転案内装置を搭載した車両などにも適用可能である。

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
１０車両制御ＥＣＵ
２０エンジンＥＣＵ
３０変速制御ＥＣＵ

Claims

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、エコラン制御を行うものにおいて、
変速機のシフトアップを行うアクセル開度であるシフトアップアクセル開度での走行が可能であるか否かを判断し、可能である場合にはシフトアップアクセル開度に従って、エコラン制御を行うことを特徴とする車両制御装置。
変速機の変速段位置が比較的低速段にある場合に、エコランアクセル開度を一定の値に維持することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
変速機の変速段位置が比較的高速段にある場合に、エコランアクセル開度を一定の値に維持した後、漸減す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。
省燃費のレベルに応じてエコラン制御のレベルを選択可能に構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の車両制御装置。
エコラン制御実行中において、ターンシグナルがオンとなった場合にはエコラン制御を解除することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の車両制御装置。