JP2015094713A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜した路面においても加速度センサの検出値の誤差を検出することのできる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】
車両に搭載されて車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサ３３と、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態において、加速度センサ３３により検出される検出値の０からの乖離量を、加速度センサ３３の誤差として検出する誤差検出手段２２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加速度センサを備えた車両に適用される車両制御装置に関する。

従来、内燃機関を自動停止するアイドリングストップ機能を備えた車両において、車両に取り付けられた加速度センサの検出値と、車輪速センサにより検出される車速の変化量とから勾配推定値を算出し、算出された勾配推定値に応じてアイドリングストップを許可するか否かを判定している。すなわち、路面勾配が所定値より大きい場合にアイドリングストップ機能を実行すると、発進時のペダル踏み換えにより車両がずり下がるおそれが生ずるため、勾配推定値が所定値より大きい場合には、アイドリングストップ機能を実行しないものとしている。

また、例えば特許文献１に記載されているように、平坦路において車両が停止した状態の加速度センサの検出値を用いて、加速度センサの補正が行われている。

特開２００１−３３６６１８号公報

加速度センサに誤差が生じていれば、算出した勾配推定値が実際の路面勾配より大きくなる場合や小さくなる場合が生じる。勾配推定値に応じてアイドリングストップを許可するか否かを判定しているため、仮に、勾配推定値が実際の路面勾配より小さい場合には、実際の路面勾配がアイドリングストップを禁止したい勾配であってもアイドリングストップ機能を実行することになる。その結果として、発進時のペダル踏み換えの際に車両がずり下がるおそれがある。一方、勾配推定値が実際の路面勾配より大きい場合には、実際の路面勾配がアイドリングストップを許可したい勾配であってもアイドリングストップ機能を実行しないこととなる。その結果として、アイドリングストップ機能を実行する頻度が減少し、燃費改善効果を低下させる要因となっている。

また、特許文献１記載の発明では、傾斜路で加速度センサの補正量を算出することができない。

なお、アイドリングストップ機能を備える車両に限らず、加速度センサを備える車両では、加速度センサの検出値の誤差が問題となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、傾斜した路面においても加速度センサの検出値の誤差を検出することのできる車両の制御装置を提供することにある。

本発明は、車両制御装置であって、車両に搭載されて車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサと、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態において、加速度センサにより検出される検出値の０からの乖離量を、加速度センサの誤差として検出する誤差検出手段とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、車両に加速度センサが搭載されており、加速度センサにより車両の前後方向の加速度が検出される。ここで、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態では、車両運動に伴う加速度と車両の前後方向における重力加速度との間に差が生じないため、加速度センサの検出値は０になるはずである。したがって、この状態において、加速度センサにより検出される検出値の０からの乖離量は、加速度センサの誤差を表すことになり、その乖離量を誤差として検出することができる。

第１実施形態の機能ブロック図 加速度センサの出力を示すタイムチャート 第１実施形態における、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態を検出するフローチャート 勾配推定値を補正した場合のグラフ 第２実施形態の機能ブロック図 第２実施形態における、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態を検出するフローチャート アイドリングストップ許可勾配を補正した場合のグラフ アイドリングストップ許可マスタシリンダ圧を補正した場合のグラフ

以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかる車両は、エンジンを走行駆動源とした車両であり、所定の自動停止条件を満たした場合に内燃機関を自動停止させ、所定の自動再始動条件を満たした場合に内燃機関を自動再始動させる、アイドリングストップ機能を有する。車両には、オートマチックトランスミッションが搭載されている。

車両には、制動装置として、液圧式のブレーキが搭載されている。運転者がブレーキペダルに与えた踏力をマスタシリンダに伝え、伝えられた踏力に対応する液圧をマスタシリンダ中のブレーキフルードに発生させて車輪に取り付けられたブレーキに伝える。

図１は本実施形態に係る車両の機能ブロック図である。車両には、エンジン１０と、ＥＣＵ２０と、シフトポジションセンサ３１と、マスタシリンダ圧センサ３２（マスタシリンダ圧検出手段）と、加速度センサ３３と、車輪速センサ３４（車速センサ）とが設けられている。シフトポジションセンサ３１は、ドライブポジション、ニュートラルポジション等のシフトポジションを検出するセンサである。マスタシリンダ圧センサ３２は、マスタシリンダ中のブレーキフルードの液圧であるマスタシリンダ圧を検出するセンサである。加速度センサ３３は、車両の前後方向における加速度を検出するセンサである。すなわち、加速度センサ３３は、車両運動に伴う加速度と車両の前後方向における重力加速度とからなる加速度を検出する。車輪速センサ３４は、車両の駆動輪の回転数を検出するセンサである。

ＥＣＵ２０は、走行状態判定手段２１と、誤差検出手段２２と、勾配推定値算出手段２３と、アイドリングストップ機能制御手段２４として機能する。また、ＥＣＵ２０は図示しないメモリを備えており、各種データを記憶している。

車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態について、図２を用いて説明する。

まず、シフトポジションがドライブで、アクセルがオンの状態では車両に駆動力が生じるため、加速度センサ３３の検出値は正となる。シフトポジションがドライブの状態で、アクセルがオフとなれば、エンジンブレーキが作用することにより車両に制動力が生じるため、加速度センサ３３の検出値は負となる。また、ブレーキペダルが踏まれれば、車両に制動力が生じるため、加速度センサ３３の検出値は負となる。

一方、シフトポジションがニュートラルならば、エンジン１０による駆動力及び制動力は生じず、また、ブレーキペダルが踏まれていなければ、ブレーキによる制動力は生じない。その結果として、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態となる。車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態では、車両運動に伴う加速度と車両の前後方向における重力加速度との間に差が生じないため、加速度センサ３３の検出値は０になるはずである。したがって、加速度センサ３３に誤差が生じていなければ、加速度センサ３３の検出値は０となる。

しかしながら、加速度センサ３３に誤差が生じていれば、加速度センサ３３の検出値は０でない値となる。図２に示した誤差のある加速度センサ３３の検出値は、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態において、負の値となっている。したがって、この加速度センサ３３を用いて勾配を算出すれば、平坦な路面においても下り勾配であると算出されることとなる。

走行状態判定手段２１は、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態であるか否かを判定する。この状態において、上述したとおり、加速度センサ３３が０でない値を検出すれば、その検出値は加速度センサ３３の誤差である。誤差検出手段２２は、加速度センサ３３により検出される検出値の０からの乖離量を、加速度センサ３３の誤差として検出する。

走行状態判定手段２１が所定の周期で実行する走行状態判定処理を、図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、Ｓ１０１において、シフトポジションセンサ３１が検出したシフトポジションを取得し、シフトポジションがニュートラルであるか判定する。Ｓ１０１において、ニュートラルであると判定されなければ、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態ではないため、一連の処理を終了する。

Ｓ１０１において、ニュートラルであると判定されれば、Ｓ１０２において、マスタシリンダ圧センサ３２が検出したマスタシリンダ圧を取得し、マスタシリンダ圧が０であるか否かを判定する。ここで、運転者がブレーキペダルに踏力を与えておらず、踏力に対応する液圧が生じていない状態を、マスタシリンダ圧が０の状態としている。Ｓ１０２において、マスタシリンダ圧が０であると判定されなければ、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態ではないため、一連の処理を終了する。なお、マスタシリンダ圧が０に近い微小値以下の場合も、マスタシリンダ圧が０であるとみなしてもよい。

一方、Ｓ１０２において、マスタシリンダ圧が０であると判定されれば、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態であるとする。そして、Ｓ１０３において、そのときの加速度センサ３３の検出値の０からの乖離量を誤差とするよう、誤差検出手段２２に信号を送信し、一連の処理を終了する。

誤差検出手段２２は、走行状態判定手段２１からの信号を所定時間継続して受信した場合、加速度センサ３３から入力される検出値の０からの乖離量を誤差として検出し、誤差の値を勾配推定値算出手段２３に送信する。この処理は、走行状態判定手段２１から信号を受信しない状態になるまで行われる。

勾配推定値算出手段２３は、誤差検出手段２２から受信した誤差の値を蓄積する。誤差検出手段２２からの受信が終了すれば、蓄積された誤差の平均値を算出し、算出された誤差の平均値の符号を反転した値を補正値とする。

勾配推定値算出手段２３には、さらに、加速度センサ３３が検出した加速度と、車輪速センサ３４が検出した車輪速とが入力される。勾配推定値算出手段２３は、加速度と、車輪速と、補正値とにより勾配推定値を算出する。まず、車輪速の変化量により、エンジン１０による駆動力、ブレーキによる制動力、及び、重力加速度により変化する車両の進行方向における加速度（実加速度）が算出される。そして、車両の実加速度と、加速度センサ３３が検出した加速度を補正値により補正した加速度とにより、車両に生ずる重力加速度を算出し、路面の勾配推定値を算出する。

ここで、勾配推定値算出手段２３が勾配推定値を算出する処理を行った場合の勾配推定値について図４を用いて説明する。なお、加速度センサ３３は、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態において負の値となる誤差を有するものとする。

図４では、時刻ｔ以降において、勾配推定値の算出に補正値を用いている。時刻ｔまでは、勾配推定値は、実際の路面勾配よりも低い登り勾配であることを示す値となる。したがって、補正値を用いて勾配推定値を算出することにより、実際の勾配との差を低減した勾配推定値が得られる。

ＥＣＵ２０が備えるメモリには、勾配推定値がアイドリングストップを許可する勾配か否かを判定するための、アイドリングストップ許可勾配が記憶されている。また、勾配推定値と、マスタシリンダ圧センサ３２が検出するマスタシリンダ圧とが対応付けられ、アイドリングストップを許可する制動力が車両に加わっているか否かを判定するための、アイドリングストップ許可マスタシリンダ圧が記憶されている。

道路の勾配が所定値以上であれば、アイドリングストップ状態からの内燃機関の再始動時に、車両がずり下がるおそれが生ずる。したがって、道路の勾配にアイドリングストップ許可勾配を設定し、勾配がアイドリングストップ許可勾配以上であれば、アイドリングストップを許可しないものとする。また、アイドリングストップ機能を実施する際の車両のずり下がりを防止するためには、勾配に比例した制動力が車両に加わる必要がある。制動力はマスタシリンダ圧と比例するため、勾配とマスタシリンダ圧が対応付けられ、アイドリングストップ許可マスタシリンダ圧としてメモリに記憶されている。

アイドリングストップ機能制御手段２４は、勾配推定値算出手段２３が算出した勾配推定値がアイドリングストップ許可勾配未満で、かつ、マスタシリンダ圧センサ３２から入力されたマスタシリンダ圧が、勾配推定値に対応した値以上の場合に、アイドリングストップを許可する。また、勾配推定値がアイドリングストップ許可勾配以上の場合、及び、マスタシリンダ圧が勾配推定値に対応する値未満である場合の少なくとも一方の条件を満たした場合には、アイドリングストップを許可しない。

なお、勾配推定値がアイドリングストップ許可勾配未満なら、マスタシリンダ圧が勾配推定値に対応する値未満であってもアイドリングストップを許可するものとしてもよいし、勾配推定値がアイドリングストップ許可勾配以上であっても、マスタシリンダ圧が勾配推定値に対応する値以上であればアイドリングストップを許可するものとしてもよい。

本実施形態の車両制御装置は、上記構成を持つため、以下の効果を奏する。

・平坦路で車両が停止した状態での加速度センサ３３の検出値を用いて加速度センサ３３の補正を行う場合、マスタシリンダ圧センサ３２の検出値が０であり、且つ、シフトポジションがニュートラルであることに加えて、車輪速センサ３４の検出値が０である必要がある。この点、マスタシリンダ圧センサ３２の検出値が０であり、且つ、シフトポジションがニュートラルであることにより車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態を検出しているため、加速度センサ３３の誤差を容易に検出することができる。

・加速度センサ３３の誤差に基づいて算出した補正値を用いて勾配推定値を算出するため、勾配推定値と実際の勾配とのずれを小さくすることができる。その結果として、実際の勾配に適したアイドリングストップ機能の制御を行うことが可能となる。

・アイドリングストップ許可勾配とアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧とを用いてアイドリングストップ機能の制御を行うため、アイドリングストップを行ったとしても車両がずり下がらない状況でのみアイドリングストップを行うことができる。さらに、加速度センサ３３の誤差を用いて勾配推定値を算出しているため、実際にはアイドリングストップを行ってもよい勾配にもかかわらずアイドリングストップを行わないことや、実際にはアイドリングストップを行うべきではない勾配でアイドリングストップを行うことを低減することができる。

（第２実施形態）
図５は、本実施形態に係る車両の機能ブロック図である。本実施形態は、クランク角センサ３５をさらに備えており、クランク角センサ３５の検出値を用いて走行状態判定手段２１がエンジン１０の回転数を算出する。

本実施形態の走行状態判定手段２１が所定の周期で実行する走行状態判定処理を、図６を用いて説明する。

本実施形態では、坂道でのアイドリングストップからの再始動でずり下がった状態を、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態であると判定する。

まず、Ｓ２０１において、マスタシリンダ圧センサ３２が検出したマスタシリンダ圧を取得し、マスタシリンダ圧が０であるか否かを判定する。Ｓ２０１において、マスタシリンダ圧がゼロであると判定されなければ、車両に制動力が作用している状態であるため、一連の処理を終了する。

Ｓ２０１において、マスタシリンダ圧が０であると判定した場合には、Ｓ２０２においてクランク角センサ３５が検出したクランク角を取得し、エンジン１０の回転数を算出する。そして、エンジン１０の回転数が所定数Ａ未満であるか判定する。ここで、エンジン１０の回転数が所定数Ａ未満である状態とは、エンジン１０は完爆前であり、車輪にトルクが伝達されていない状態である。

Ｓ２０２において、エンジン１０の回転数が所定数Ａ以上であると判定した場合には、一連の処理を終了する。

一方、Ｓ２０２において、エンジン１０の回転数が所定数Ａ未満であると判定した場合、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態であるとする。そして、Ｓ２０３において、そのときの加速度センサ３３の検出値の０からの乖離量を誤差とするよう、誤差検出手段２２に信号を送信し、一連の処理を終了する。

誤差検出手段２２は、走行状態判定手段２１からの信号を所定時間継続して受信した場合、加速度センサ３３から入力される検出値の０からの乖離量を誤差として検出し、誤差の値をアイドリングストップ機能制御手段２４に送信する。

本実施形態における車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態は、第１実施形態と比較して短い時間のものであるため、アイドリングストップ機能制御手段２４は、誤差検出手段２２から入力された誤差をそのまま用いる。

勾配推定値算出手段２３は、加速度センサ３３が検出した加速度と、車輪速センサ３４が検出した車輪速とにより勾配推定値を算出する。ここで、本実施形態は第１実施形態と異なり、勾配推定値算出手段２３には誤差検出手段２２から加速度センサ３３の誤差は入力されることはなく、勾配推定値の算出に加速度センサ３３の誤差が用いられることがない。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、ＥＣＵ２０内のメモリにはアイドリングストップ許可勾配及びアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧が記憶されている。

ここで、本実施形態は第１実施形態と異なり、アイドリングストップ機能制御手段２４は、誤差検出手段２２から入力される加速度センサ３３の誤差を用いて、アイドリングストップ許可勾配及びアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧の補正を行う。なお、加速度センサ３３は、第１実施形態と同様に、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態において負の値となる誤差を有するものとする。

この場合では、勾配推定値算出手段２３が算出した勾配推定値は、実際には平坦な路面であっても、下り勾配であることを示す値となり、登り勾配の路面では、より緩い登り勾配であることを示す値となる。したがって、アイドリングストップ許可勾配については、図７に示すように、加速度センサ３３の誤差に対応する勾配の値を減算する補正を行う。また、アイドリングストップ許可マスタシリンダ圧についても、図８に示すように、加速度センサ３３の誤差に対応する勾配の値を減算する補正を行う。すなわち、勾配推定値からは傾斜している路面であると判断することができるが実際には平坦な路面である場合において、アイドリングストップ許可マスタシリンダ圧が０となるように補正する。

補正したアイドリングストップ許可勾配及びアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧を用いたアイドリングストップ機能の制御は、第１実施形態と同様に実行される。

本実施形態の車両制御装置は、上記構成を持つため、以下の効果を奏する。

・加速度センサ３３の誤差を用いてアイドリングストップ許可勾配及びアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧を補正しているため、勾配推定値算出手段２３が算出した勾配推定値と実際の勾配との間に乖離が生じていたとしても、適切にアイドリングストップの実行及び不実行を判定することができる。

（変形例）
・第１実施形態では、シフトポジションがニュートラルであり、かつ、ブレーキが操作されていない状態を車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態とし、第２実施形態では、エンジン１０のクランク軸の回転数が所定回数未満であり、かつ、ブレーキが操作されていない状態を車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態とした。しかしながら、第１実施形態における車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態の判定方法と、第２実施形態における車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態の判定方法とを組み合わせて用いることもできる。

すなわち、まず、シフトポジションがニュートラルであるか否かを判定する。シフトポジションがニュートラルであると判定すれば、第１実施形態と同様の処理により誤差を検出するものとし、ニュートラルでないと判定されれば、第２実施形態と同様に、エンジン１０のクランク軸の回転数が所定回数未満であるかを判定することにより誤差を検出するものとすればよい。

・上記第２実施形態では、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態を判定するさいに、シフトポジションは判定に用いないものとした。しかしながら、シフトポジションがドライブであるか否かを判定し、シフトポジションがドライブであると判定した場合に、エンジン１０のクランク軸の回転数を判定する処理を行う構成としてもよい。

・第１実施形態では、加速度センサ３３の誤差の平均値の符号を反転した値を補正値としており、第２実施形態では、加速度センサ３３の誤差をそのまま用いた。しかしながら、第１実施形態において加速度センサ３３の誤差の符号を反転した値をそのまま補正値とし、第２実施形態において加速度センサ３３の誤差の平均値を用いてもよい。

・上記各実施形態において、アイドリングストップ許可勾配とアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧とを用いてアイドリングストップ機能の制御を行うものとしたが、アイドリングストップ許可勾配とアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧とのいずれか一方のみを用いてアイドリングストップ機能の制御を行うものとしてもよい。

・第１実施形態では、加速度センサ３３の誤差を用いて算出した勾配推定値をアイドリングストップ機能の制御に用いるものとしたが、勾配推定値はアイドリングストップ機能の制御以外にも利用することができる。

・第１実施形態では、加速度センサ３３の誤差を用いて勾配推定値を算出し、第２実施形態では、加速度センサ３３の誤差を用いてアイドリングストップ許可勾配及びアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧を補正するものとしたが、加速度センサ３３の誤差は他の処理に用いられる各種のパラメータを補正するために用いることができる。

・上記各実施形態において、オートマチックトランスミッションを搭載した車両において加速度センサ３３の誤差を検出するものとしたが、マニュアルトランスミッションを搭載した車両においても、車両が制動力及び駆動力を伴わず移動する状態を検出することが可能である。この場合、マスタシリンダ圧センサ３２が検出したマスタシリンダ圧がゼロであり、かつ、シフトポジションセンサ３１が検出したシフトポジションがニュートラルである状態、及び、マスタシリンダ圧がゼロであり、かつ、クラッチが切られている状態であれば、車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態であると判定することができる。

・上記各実施形態では、マスタシリンダ圧センサ３２が検出したマスタシリンダ圧によりブレーキが操作されていない状態であるか否かを判定したが、ブレーキペダルが運転者に踏まれたか否かを判定するためのブレーキセンサを設け、ブレーキセンサの出力に応じてブレーキが操作されていない状態を検出するものとしてもよい。

・上記各実施形態では、走行状態判定手段２１は、車両が駆動力及び制動力を伴わず走行している状態を判定する際に、車速の変化については考慮していなかった。そこで、走行状態判定手段２１が車輪速センサ３４の検出値も取得し、車速が増加している状態にのみ、車両が駆動力及び制動力を伴わず走行している状態を判定するものとしてもよい。こうすることにより、傾斜路において、車両が駆動力及び制動力を伴わず走行している状態、すなわち車両が重力により自由に加速している状態を判定することが可能となる。

２２…誤差検出手段、３３…加速度センサ。

Claims (8)

1. 車両に搭載されて前記車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサ（３３）と、
   前記車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態において、前記加速度センサにより検出される検出値の０からの乖離量を、前記加速度センサの誤差として検出する誤差検出手段（２２）と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態は、トランスミッションのシフトポジションがニュートラルであり、かつ、ブレーキが操作されていない状態であることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記車両が駆動力及び制動力を伴わず移動する状態は、エンジンのクランク軸の回転数が所定回数未満であり、かつ、ブレーキが操作されていない状態であることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
4. 前記車両の速度を検出する車速センサ（３４）をさらに備え、
   前記誤差検出手段は、前記速度が増加している状態で、前記誤差を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 前記加速度を用いて勾配推定値を算出する勾配推定値算出手段（２３）と、
   前記勾配推定値を用いて、内燃機関（１０）を自動停止するアイドリングストップ機能を制御するアイドリングストップ機能制御手段（２４）とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
6. 前記勾配推定値算出手段は、前記誤差を用いて前記勾配推定値を算出することを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
7. 前記アイドリングストップ機能制御手段は、前記勾配推定値が前記アイドリングストップ機能を実行可能な勾配か否かを判定するためのアイドリングストップ許可勾配を記憶しており、前記誤差を用いて前記アイドリングストップ許可勾配を補正することを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
8. 制動装置のマスタシリンダの圧力を検出するマスタシリンダ圧検出手段（３２）をさらに備え、
   前記アイドリングストップ機能制御手段は、前記勾配推定値と、前記アイドリングストップ機能の実行を許可するか否かを判定するための前記マスタシリンダの圧力であるアイドリングストップ許可マスタシリンダ圧とを対応付けて記憶しており、前記誤差を用いて前記アイドリングストップ許可マスタシリンダ圧を補正することを特徴とする請求項５又は７に記載の車両制御装置。

Images