JP2015145651A

JP2015145651A - 燃費導出装置

Info

Publication number: JP2015145651A
Application number: JP2014019223A
Authority: JP
Inventors: 知洋高田; Tomohiro Takada
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2015-08-13

Abstract

【課題】燃費を高精度に導出する。【解決手段】燃費導出装置（車載用表示装置１００）は、所定時間に車両が走行した走行距離と、走行に費やした燃料噴射量の推定値とから、車両の瞬時燃費の概算値を導出する概算導出部１３２と、車両のエンジンの回転数を取得する回転数取得部１３４と、エンジンから車両の車輪までの動力伝達経路が切断された非伝達状態における、エンジンの回転数のモデル値を記憶する記憶部１２０と、非伝達状態における、エンジンの回転数の推移を示す実測値と、記憶部に記憶されたモデル値に基づいて、瞬時燃費の概算値に対する補正値を導出し、補正値で概算値を補正する燃費補正部１３６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の燃費を導出する燃費導出装置に関する。

従来、車両の燃費（燃料の単位容量当たりの走行距離）は、所定時間に車両が走行した走行距離を、その走行に費やした燃料噴射量で除算して求められる（例えば、特許文献１）。車両の走行距離は、例えば、車速を積分して導出される。また、燃料噴射量は、例えば、エンジンへの吸入空気量などから推定される。

特開２０１３−２３７３８３号公報

上記の燃料噴射量は、吸入空気量などから推定される推定値である。そのため、燃料噴射量の推定値には、車両の経年劣化の影響などが加味されず、例えば、エンジンを構成する各部材間の機械的摩擦（フリクション）の変化によって誤差が生じる。また、フリクションは、エンジンの慣らし運転の有無、エンジンオイルの粘度の影響などによって変化する。

燃料噴射量に誤差が生じると、燃料噴射量に基づいて導出される燃費にも誤差が生じる。そのため、特許文献１に記載されているような従来の燃費導出処理では、燃費の導出精度が低かった。

そこで、本発明は、燃費を高精度に導出可能な燃費導出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の燃費導出装置は、所定時間に車両が走行した走行距離と、走行に費やした燃料噴射量の推定値とから、車両の瞬時燃費の概算値を導出する概算導出部と、車両のエンジンの回転数を取得する回転数取得部と、エンジンから車両の車輪までの動力伝達経路が切断された非伝達状態における、エンジンの回転数のモデル値を記憶する記憶部と、非伝達状態における、エンジンの回転数の推移を示す実測値と、記憶部に記憶されたモデル値に基づいて、瞬時燃費の概算値に対する補正値を導出し、補正値で概算値を補正する燃費補正部と、を備えることを特徴とする。

燃費補正部は、エンジンの始動後から、エンジンから車両の車輪までの動力伝達経路が接続される伝達状態となるまでの期間の一部である測定期間における、実測値とモデル値に基づいて、補正値を導出し、補正値で概算値を補正してもよい。

測定期間は、エンジンの始動後、エンジンの回転数がピークとなった後、予め設定された第１待機時間経過時から、予め設定された第２待機時間が経過するまでの期間であってもよい。

燃費補正部は、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分に基づいて、補正値を導出してもよい。

燃費補正部は、エンジンの複数回の始動分の実測値を記憶部に記憶して、実測値が、所定の始動回数分以上記憶されるまで補正を行わず、所定の始動回数分以上記憶されると、始動回数分の実測値の平均値に基づいて補正を行ってもよい。

本発明によれば、燃費を高精度に導出することができる。

車載用表示装置の構成を示す図である。エンジン回転数の取得処理の流れを示すフローチャートである。エンジン回転数の推移の一例を示す図である。エンジン回転数のモデル値と平均値を説明するための説明図である。補正値特定テーブルを示す図である。補正値の特定処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、車載用表示装置１００の構成を示す図である。車載用表示装置１００（燃費導出装置）は、車両に搭載され、表示部１１０と、記憶部１２０と、中央制御部１３０を含んで構成される。表示部１１０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどで構成される。記憶部１２０は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成される。

中央制御部１３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、車載用表示装置１００全体を制御する。また、中央制御部１３０は、概算導出部１３２、回転数取得部１３４、燃費補正部１３６としても機能する。概算導出部１３２は、車載用表示装置１００が搭載される車両のエンジン制御部（ＥＣＵ）などから、所定時間に車両が走行した走行距離と、走行に費やした燃料噴射量の推定値とを取得し、車両の瞬時燃費の概算値を導出する。瞬時燃費の概算値Ｘａ[km/l]は、走行距離をＬ[km]、燃料噴射量の推定値をｑ[l]とすると、下記の数式１で求められる。
Ｘａ＝Ｌ／ｑ …（数式１）

ここで、燃料噴射量の推定値は、エンジンへの吸入空気量などから推定される値である。そのため、燃料噴射量の推定値には、車両の経年劣化の影響などが加味されず、例えば、エンジンを構成する各部材間の機械的摩擦の変化によって誤差が生じ、その結果、瞬時燃費の概算値にも誤差が生じることがある。

そこで、本実施形態では、回転数取得部１３４および燃費補正部１３６によって、瞬時燃費の概算値に補正処理を施し、瞬時燃費の導出精度を向上する。以下、瞬時燃費の補正処理について詳述する。

図２は、エンジン回転数の取得処理の流れを示すフローチャートである。図２（ａ）は、エンジンの始動時に実行される処理である。図２（ａ）に示すように、回転数取得部１３４は、所定条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ２００）。ここで、所定条件の一例を下記に列記する。所定条件の成立は、例えば、下記条件項目C1〜C12の条件を全て満たすことなどである。ただし、下記の条件項目から１または複数を選択して、その全てを満たすとしてもよい。
<所定条件>
C1：大気圧が予め設定された値の範囲に含まれること
C2：冷却水の温度が予め設定された値の範囲に含まれること
C3：油温が予め設定された値の範囲に含まれること
C4：吸気温が予め設定された値の範囲に含まれること
C5：バッテリ電圧が予め設定された値の範囲に含まれること
C6：燃料噴射量の補正を行う学習の習熟度を示す値が、予め設定された値の範囲に含まれること
C7：エアコンの電源がオフであること
C8：ヘッドライトやリアデフォガなどの使用を示す電気負荷信号がオフであること
C9：油圧パワステ（パワーステアリング）の使用を示す油圧パワステ信号がオフであること
C10：アイドル状態であること
C11：車速が０であること
C12：エンスト後の再始動ではないこと

所定条件を満たしていなければ（Ｓ２００におけるＮＯ）、当該処理を終了する。また、所定条件を満たしていれば（Ｓ２００におけるＹＥＳ）、回転数取得部１３４は、車両のエンジン制御部などから、車両のエンジンの回転数（以下、エンジン回転数と称す）を取得する。このとき、回転数取得部１３４は、少なくとも予め設定された測定期間に亘って、エンジン回転数を取得し、記憶部１２０に記憶させる（Ｓ２０２）。そして、エンジンが定常状態となって測定期間を過ぎると、当該処理を終了する。

図３は、エンジン回転数の推移の一例を示す図である。図３中、横軸は、エンジン始動後の経過時間（ｍｓｅｃ）を示し、縦軸は、図３中、左側にエンジン回転数（ｒｐｍ）を、右側にエンジン回転数の標準偏差（ｒｐｍ）をそれぞれ示す。上記の所定条件を判定する処理は、例えば、エンジンの始動後（図３中、経過時間０）、５００ｍｓｅｃ程度経過するまでに行われる。

所定条件を満たしている場合に、回転数取得部１３４がエンジン回転数を取得する予め設定された測定期間は、図３に示すように、エンジンの始動後、エンジンの回転数がピークとなった後、予め設定された第１待機時間ｔａ（例えば、２００ｍｓｅｃ）が経過した時（図３中、経過時間ｔ_１）から、予め設定された第２待機時間ｔｂが経過するまで（図３中、経過時間ｔ_２）の期間である。すなわち、測定期間（第２待機時間ｔｂ）は、エンジンの始動後、エンジンから車両の車輪までの動力伝達経路が接続される伝達状態となるまでの期間の一部となっており、エンジン回転数が変速機の影響を受けないと想定される期間である。

ここで、第１待機時間ｔａは、エンジン回転数がピークを越えてから収束するまでにかかる時間よりも短い任意の値であってよい。また、第２待機時間ｔｂは、測定サンプルを十分な数だけ確保でき、かつ、非伝達状態が維持されると想定される範囲で、任意の値であってよい。

また、ここでは、伝達状態に対し、エンジンから車両の車輪までの動力伝達経路が切断された状態を非伝達状態と称する。非伝達状態は、例えば、変速機がパーキングやニュートラルに設定されている状態である。測定期間では、上記の所定条件を満たした直後であることから、そのまま非伝達状態が維持されていると想定される。

上記の所定条件を満たすと、回転数取得部１３４は、測定期間に亘って、所定周期（例えば、１００〜５００ｍｓｅｃ）ごとにエンジン回転数を繰り返し取得する処理を行う。以下、１回の測定期間に取得されたエンジン回転数のデータをまとめて回転数セットと称する。

図３では、凡例ａ〜ｄに示すように、４回分の回転数セットを図示している。すなわち、例えば、運転手の自宅の駐車場に停車していた車両について、エンジンを始動させて自宅を出発する機会が少なくとも４回以上あり、かつ、上記の所定条件を満たす機会が少なくとも４回あったとする。そして、それぞれの機会における測定期間に亘って、所定周期ごとにエンジン回転数を繰り返し取得する処理が行われたこととなる。

ここで、凡例ａ〜ｄごとに、エンジン回転数のピークを迎える時刻は僅かに異なることから、上記経過時間ｔ_１、ｔ_２のタイミングは、正確には凡例ａ〜ｄごとに異なるが、図３においては、説明の便宜上、経過時間ｔ_１、ｔ_２それぞれについて、代表値を１つずつ示す。

また、回転数取得部１３４は、図２（ｂ）に示すように、回転数セットの分析処理を行う。図２（ｂ）に示す処理は、所定の周期ごとに繰り返し実行される。具体的には、図２（ｂ）に示すように、回転数取得部１３４は、エンジン回転数の回転数セットの数が、予め設定された閾値（例えば、３）を超えているか否かを判定する（Ｓ２１０）。回転数セットの数が閾値を超えていないと（Ｓ２１０におけるＮＯ）、当該処理を終了する。

回転数セットの数が閾値を超えていると（Ｓ２１０におけるＹＥＳ）、回転数取得部１３４は、それぞれの回転数セットにおける同経過時間のサンプル同士について、エンジン回転数の平均値および標準偏差を導出する（Ｓ２１２）。図３には、エンジン回転数の平均値を凡例ｅ、エンジン回転数の標準偏差を凡例ｆで示す。

そして、回転数取得部１３４は、標準偏差が、予め設定された下限値ｇ以上、かつ、予め設定された上限値ｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ２１４）。標準偏差が、予め設定された下限値ｇ以上、かつ、予め設定された上限値ｈ以下でなければ（Ｓ２１４におけるＮＯ）、後に新たに取得される回転数セットを記憶するべく、記憶部１２０に保持された回転数セットのうち、最も古い回転数セットを記憶部１２０から消去して（Ｓ２１６）、セット数判定処理Ｓ２１０に処理を戻す。このとき、導出したエンジン回転数の平均値および標準偏差もクリアする。

標準偏差が、予め設定された下限値ｇ以上、かつ、予め設定された上限値ｈ以下であれば（Ｓ２１４におけるＹＥＳ）、回転数取得部１３４は、瞬時燃費の概算値の補正処理を行うための補正値を導出する条件が成立したことを示す成立フラグをオンにして（Ｓ２１８）、当該処理を終了する。

このように、標準偏差が、予め設定された下限値ｇ以上、かつ、予め設定された上限値ｈ以下となるまで、成立フラグをオフとしておくことで、燃費補正部１３６が、例えばエンジンの故障によるばらつきの大きなエンジン回転数のデータに基づいて補正値を導出する事態を回避できる。

続いて、燃費補正部１３６による瞬時燃費の概算値の補正処理を行うための補正値の特定処理について、図４および図５を参照しながら詳述する。

図４は、エンジン回転数のモデル値と平均値を説明するための説明図である。図４中、横軸は、エンジン始動後の経過時間（ｍｓｅｃ）を示し、縦軸は、エンジン回転数（ｒｐｍ）を示す。図４（ｂ）には、図４（ａ）において一点鎖線の矩形で示す一部区間を拡大して示す。また、図４中、エンジン回転数のモデル値の推移を破線で示し、エンジン回転数の実測値の平均値を二点鎖線で示す。

ここで、エンジン回転数のモデル値は、例えば、車両の経年劣化がほとんどない状態で、標準的な粘度のエンジンオイルを使用し、エンジンの冷却水の温度が２０℃となるまで暖機した後、エンジンを始動した場合のエンジンの回転数の推移を、予め測定したものなどである。

図４（ｂ）に示すように、エンジンを構成する各部材間のフリクションなどによって、エンジン回転数の実測値の平均値は、モデル値に対して乖離している。言い換えれば、エンジンの回転数の実測値の平均値とモデル値の比較によって、実測値の測定時のフリクションについて、モデル値の測定時のフリクションからの乖離状態が推定可能といえる。

本実施形態では、エンジン回転数の実測値の平均値およびモデル値それぞれの時間積分値を導出して、その差分値をもって、エンジン回転数の実測値の平均値と、モデル値との差分とし、上記の乖離状態を推定する。

記憶部１２０には、予め、エンジン回転数のモデル値の測定期間に亘る時間積分値（以下、単に、モデル値の時間積分値と称す）が記憶されている。この時間積分値は、図４（ａ）に示すハッチング部分の面積に実質的に等しい。

燃費補正部１３６は、エンジン回転数の実測値の平均値について、測定期間に亘る時間積分を行って、エンジン回転数の実測値の平均値の時間積分値（以下、単に実測値の時間積分値と称す）を導出する。そして、モデル値の時間積分値から実測値の時間積分値を減算して、差分値を導出する。

その後、燃費補正部１３６は、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分（モデル値の時間積分値−実測値の時間積分値）に基づいて、補正値を導出する。

図５は、補正値特定テーブルを示す図である。図５に示すように、補正値特定テーブルでは、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分値と、補正値とが関連付けられている。

ここで、燃費の概算値の補正値による補正処理の式は、補正後の燃費をＸ[km/l]、燃費の概算値をＸａ[km/l]、補正値をＹとすると、下記の数式２で表される。
Ｘ＝Ｘａ／Ｙ …（数式２）

差分値が正の値のときは、モデル値の時間積分値に対して、実測値の時間積分値が小さい。すなわち、測定期間において、比較的、モデル値よりも実測値のエンジン回転数が小さくなっている。この場合、フリクションなどの影響が大きく燃費は悪い状態と推定されることから、補正値は１よりも大きい値となる。数式２に示すように、補正値Ｙで概算値Ｘａが除算されることから、補正値Ｙが１よりも大きければ、補正後の燃費Ｘは概算値Ｘａよりも小さい値となる。

一方、差分値が負の値のときは、モデル値の時間積分値に対して、実測値の時間積分値が大きい。すなわち、測定期間において、比較的、モデル値よりも実測値のエンジン回転数が大きくなっている。この場合、フリクションなどの影響が小さく燃費は良い状態と推定されることから、補正値Ｙは１よりも小さい値となる。補正値Ｙが１よりも小さければ、補正後の燃費Ｘは概算値Ｘａよりも大きい値となる。

燃費補正部１３６は、補正値特定テーブルを参照することで、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分値に対応する補正値Ｙを特定する。このとき、補正値特定テーブルに示された差分値の間の差分値が導出された場合、例えば、線形補間などによって補正値が特定される。

ここでは、燃費補正部１３６は、補正値特定テーブルを参照して補正値を特定する場合について説明した。しかし、燃費補正部１３６は、例えば、差分値から補正値を導出する演算式を用いて、補正値を導出してもよい。演算式は、例えば、差分値をＤ[ｒｐｍ]、補正値をＹとすると、下記の数式３で表される。
Ｙ＝１＋Ｄ×０．０００００１ …（数式３）

そして、燃費補正部１３６は、数式３で導出した補正値Ｙを用いて上記の数式２による補正処理を行う。以下、燃費補正部１３６による補正値Ｙの特定処理について、図６のフローチャートを参照して詳述する。

図６は、補正値Ｙの特定処理の流れを示すフローチャートである。図６に示す処理は、所定の周期ごとに繰り返し実行される。図６に示すように、燃費補正部１３６は、上記の成立フラグがオンとなっているか否かを判定する（Ｓ２２０）。成立フラグがオフであれば（Ｓ２２０におけるＮＯ）、当該処理を終了する。

成立フラグがオンである場合（Ｓ２２０におけるＹＥＳ）、燃費補正部１３６は、前回導出した、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分値をクリアする（Ｓ２２２）。そして、燃費補正部１３６は、回転数取得部１３４が導出したエンジン回転数の平均値について、測定期間の時間積分を行う（Ｓ２２４）。

続いて、燃費補正部１３６は、記憶部１２０から、エンジン回転数のモデル値における、測定期間の時間積分値を取得し（Ｓ２２６）、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分値を導出する（Ｓ２２８）。

そして、燃費補正部１３６は、補正値特定テーブルを参照し、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分値に対応する補正値を特定し（Ｓ２３０）、成立フラグをオフにして（Ｓ２３２）、当該処理を終了する。

こうして、補正値が更新され、燃費補正部１３６は、瞬時燃費の概算値を導出する度に、最新の補正値Ｙで、上記数式２による補正処理を行う。

このように、車載用表示装置１００によれば、フリクションなどの影響を鑑みて瞬時燃費の概算値に補正処理を施し、燃費を高精度に導出することが可能となる。また、非伝達状態におけるエンジン回転数に基づいてフリクションなどの影響を特定していることから、変速機の状態による影響を受けずに、燃費を精度よく導出することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態では、燃費導出装置の一例として、車載用表示装置１００を挙げて説明した。しかし、燃費導出装置は、例えば、車両のエンジン制御部（ＥＣＵ）の一部で構成されてもよい。

また、上述した実施形態では、表示部１１０は、車載用表示装置１００専用に設けられた場合について説明した。しかし、表示部１１０は、車両に搭載された既存の表示装置、例えば、車両のダッシュボードなどに搭載されたデジタルメータ用、カーナビゲーション用のディスプレイ（モニタ）などで構成されてもよい。

また、上述した実施形態では、記憶部１２０には、予め、エンジン回転数のモデル値の時間積分値が記憶されている場合について説明したが、記憶部１２０には、エンジン回転数のモデル値の回転数セットが記憶されていてもよい。いずれにしても、記憶部１２０には、エンジン回転数のモデル値、または、エンジン回転数のモデル値に基づいて導出された値が記憶されている。

また、上述した実施形態では、測定期間をエンジンから車両の車輪までの動力伝達経路が接続される伝達状態となるまでの期間の一部としたが、測定期間は任意の期間であってもよい。ただし、測定期間を、エンジンから車両の車輪までの動力伝達経路が接続される伝達状態となるまでの期間の一部とすることで、変速機などの影響を受けることなく、フリクションの影響によるエンジン回転数の挙動の分析ができる。その結果、補正後の燃費の導出精度向上が図られる。

また、上述した実施形態では、測定期間は、エンジンの始動後、エンジンの回転数がピークとなった後、予め設定された第１待機時間経過時から、予め設定された第２待機時間が経過するまでの期間である場合について説明した。この場合、特に、フリクションの影響が大きいエンジン回転数の挙動の分析ができる。その結果、補正後の燃費のさらなる導出精度向上が図られる。

また、上述した実施形態では、燃費補正部１３６は、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分に基づいて、補正値を導出する場合について説明した。しかし、燃費補正部１３６は、実測値とモデル値を他の処理によって比較してもよい。ただし、実測値の時間積分値とモデル値の時間積分値との差分値を用いることで、実測値とモデル値の定量的な比較評価が容易に可能となる。

また、上述した実施形態では、燃費補正部１３６は、エンジンの複数回の始動分の実測値を記憶部１２０に記憶して、実測値が、所定の始動回数分以上保持されるまで補正を行わず、所定の始動回数分以上記憶されると、始動回数分の実測値の平均値に基づいて補正する場合について説明した。しかし、燃費補正部１３６は、１回のエンジンの始動分の実測値をもって、補正処理を遂行してもよい。ただし、実測値が、所定の始動回数分以上保持されるまで補正を行わず、所定の始動回数分以上記憶されると、始動回数分の実測値の平均値を導出することで、種々要因によるエンジン回転数の誤差の影響を抑え、補正後の燃費の導出精度向上が図られる。

本発明は、車両の燃費を導出する燃費導出装置に利用できる。

１００車載用表示装置（燃費導出装置）
１１０表示部
１２０記憶部
１３２概算導出部
１３４回転数取得部
１３６燃費補正部

Claims

所定時間に車両が走行した走行距離と、該走行に費やした燃料噴射量の推定値とから、該車両の瞬時燃費の概算値を導出する概算導出部と、
前記車両のエンジンの回転数を取得する回転数取得部と、
前記エンジンから前記車両の車輪までの動力伝達経路が切断された非伝達状態における、該エンジンの回転数のモデル値を記憶する記憶部と、
前記非伝達状態における、前記エンジンの回転数の推移を示す実測値と、前記記憶部に記憶されたモデル値に基づいて、前記瞬時燃費の概算値に対する補正値を導出し、該補正値で該概算値を補正する燃費補正部と、
を備えることを特徴とする燃費導出装置。
前記燃費補正部は、前記エンジンの始動後から、該エンジンから前記車両の車輪までの動力伝達経路が接続される伝達状態となるまでの期間の一部である測定期間における、前記実測値と前記モデル値に基づいて、前記補正値を導出し、該補正値で該概算値を補正することを特徴とする請求項１に記載の燃費導出装置。
前記測定期間は、前記エンジンの始動後、該エンジンの回転数がピークとなった後、予め設定された第１待機時間経過時から、予め設定された第２待機時間が経過するまでの期間であることを特徴とする請求項２に記載の燃費導出装置。
前記燃費補正部は、前記実測値の時間積分値と前記モデル値の時間積分値との差分に基づいて、前記補正値を導出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃費導出装置。
前記燃費補正部は、前記エンジンの複数回の始動分の前記実測値を前記記憶部に記憶して、該実測値が、所定の始動回数分以上記憶されるまで前記補正を行わず、該所定の始動回数分以上記憶されると、該始動回数分の該実測値の平均値に基づいて該補正を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃費導出装置。