JP2016183584A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セーリング走行が可能な車両においてエンジン再始動の頻度を下げて静粛性、耐久性を向上することができる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】車両の走行中にエンジンの自動停止と自動復帰とを行うセーリングストップ走行を制御する制御装置において、セーリングストップ走行に移行する条件が成立した時点で、セーリングストップ走行から運転者操作によらない要求により、セーリングストップ走行から抜けると予測される時には、セーリングの制御を切り替える。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

走行中の車両において惰行による走行時間や走行距離を長く確保できる車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、「車両の制御装置は、車両の車速Vが下限側車速V0および上限側車速V1で決定される車速域内にあるとき、車速Vが車速V0以上であればフューエルカットによりエンジンを停止させてクラッチを開放して惰行により車両を走行させ、車速Vが車速V0を下回ると燃料供給によりエンジンを始動させてクラッチを係合して加速させる（定速フリーラン、またはセーリングストップと呼ぶ）」ことが記載されている。

特開２０１２−４７１４８号公報

特許文献１に開示されるような従来技術では、運転者による操作、例えばブレーキOFF＆アクセルOFFが成立した時にセーリングストップ走行を実行する。この運転者操作とは別に車両等の要求によりセーリングストップ走行状態から直ぐに抜けてしまうような時には、不必要なエンジン停止＆再始動が行われることにより、静粛性の低下やスタータの作動回数が増えて寿命が短くなる懸念点がある。

本発明の目的は、セーリングストップ走行に移行する条件が成立後、車両要求によりセーリングストップ走行から抜けると予想されるときはセーリングの制御を切り替えて、エンジン再始動の頻度を下げて静粛性、耐久性を向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、運転者の操作以外でセーリングストップ走行から抜けると予想される条件が成立した時は、セーリングストップを実行せずに燃費、または運転性を考慮したセーリングアイドル、または通常コースティング等に切り替えるようにしたものである。

本発明によれば、セーリング制御においてエンジン再始動の頻度を下げて静粛性、耐久性を向上させる効果がある。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態による制御装置を含む車両の構成図である。 セーリングアイドルの動作をチャートに表した図である。 セーリングストップの動作をチャートに表した図である。 本発明を実現するための動作のブロック図である。 本発明を実現するための動作をフローチャートに示した例である。 図５とは別の流れで本発明を実現するための動作をフローチャートに示した例である。

以下、図１を用いて、車両１００の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態による制御装置を含む車両１００の構成図である。

車両１００は、駆動力源としてエンジン本体１０１（単に内燃機関、エンジンとも呼ぶ）を有している。エンジン１０１の出力側にはトルクコンバータ１１１が設けられる。トルクコンバータ１１１の出力側には変速機１１３が接続されている。

エンジン１０１には、始動を行う始動装置１０３、及び車両１００へ電力を供給する発電装置１０４が接続される。始動装置１０３は、例えば直流電動機と、歯車機構と、歯車の押し出し機構からなるスタータモータであり、歯車機構とエンジン１０１との連結状態／非連結状態を押し出し機構によって切り替えることが出来る。発電装置１０４は、例えば誘導発電機と、整流器と、電圧調整機構からなるオルタネータである。

始動装置１０３は、電源１０５から供給される電力によって駆動され、始動要求に基づきエンジン１０１を始動する。電源１０５は、例えば電池であり、鉛バッテリを好適に用いることができる他、リチウムイオン二次電池を始め各種の二次電池、キャパシタなどの蓄電器を用いてもよい。電源１０５は、発電装置１０４によって発電された電力を蓄え、始動装置１０３や図示しない前照灯や各種コントローラなどの車両電装品へ電力を供給している。

エンジン１０１の種類は、車両１００を走行させる駆動力源であれば良く、ポート噴射式、または筒内噴射式のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等が挙げられる。また、エンジンの構造もレシプロエンジンの他、ヴァンケル式ロータリーエンジンであってもよい。

エンジン１０１は、クランク軸１０１ａを有する。クランク軸１０１ａの一端には、クランク角信号を検出するために既定のパターンを刻んだ信号プレート１０１ｂが取り付けられている。クランク軸１０１ａの他端には、トランスミッションへ駆動力を伝達する図示しないドライブプレートと一体のリングギヤが取り付けられている。

前記信号プレート１０１ｂの近傍には、そのパターンの凸凹を検出してパルス信号を出力するクランク角センサ１０１ｃが取り付けられている。前記クランク角センサ１０１ｃから出力されるパルス信号に基づいて、エンジンＣ／Ｕ１１０はエンジン１０１の回転数（エンジン回転数）を算出する。

また、エンジン１０１の吸気系部品として、吸入空気を各シリンダへ分配するインテークマニーホールド１０２、スロットルバルブ１０２ａ、エアフロセンサ１０２ｂ、エアクリーナ１０２ｃが取り付けられている。

スロットルバルブ１０２ａは、一例として、電子制御式スロットル装置である。エンジンＣ／Ｕ１１０は、アクセルペダル１０６の踏み込み量を検知するアクセルペダルセンサ１０７の信号や、その他の各センサから送られてくる信号を基に最適なスロットル開度を算出し、スロットルバルブ１０２ａへ出力する。これにより、スロットルバルブ１０２ａは、最適なスロットルバルブ開度に制御される。

エアフロセンサ１０２ｂは、エアクリーナ１０２ｃから吸入される空気流量を計測してエンジンＣ／Ｕ１１０へ出力する。エンジンＣ／Ｕ１１０は、計測した空気量に見合った燃料量を算出して、図示していない燃料噴射弁へ開弁時間として出力する。燃料噴射弁は、前述のクランク角センサ１０１ｃの信号が示すクランク角が、エンジンＣ／Ｕ１１０で予め設定されたクランク角となるタイミングで噴射を開始する。

この動作によりエンジン１０１の気筒内には、吸入された空気と燃料噴射弁から噴射された燃料が混ぜ合わさり混合気が形成される。点火プラグは、クランク角センサ１０１ｃの信号が示すクランク角が、エンジンＣ／Ｕ１１０で予め設定されたクランク角となるタイミングで、図示していない点火コイルを介して、通電される。これにより、気筒内の混合気は、点火して燃焼爆発する。

エンジン１０１は、前述の燃焼爆発で得た運動エネルギーを、クランク軸１０１aへ伝えて回転駆動力を発生させる。クランク軸１０１aの変速機側には図示していないドライブプレートが付いている。ドライブプレートは、トルクコンバータ１１１の入力側と直結している。トルクコンバータ１１１の出力側は変速機１１３に入力される。

変速機１１３は、有段変速機構、またはベルト式やディスク式の無段変速機構を持つ変速機本体で、変速機Ｃ／Ｕ１２０によって制御される。変速機Ｃ／Ｕ１２０は、エンジン情報（エンジン回転数、車速、スロットル開度）やギヤシフトレバー１１８のギヤレンジ情報１１９を基にして適切な変速ギヤ、または変速比を決定して変速機１１３に変速させる。これにより、変速機１１３は、最適な変速比になるように制御される。

変速機構と差動機構１１５の間にはクラッチ機構１１３aを有している。変速機構からの駆動力を差動機構１１５へ伝達して駆動輪１１６を駆動する時は、クラッチ機構１１３aは締結される。逆に駆動輪１１６からの逆駆動力を遮断したい時は、クラッチ機構１１３aは開放される。これにより、変速機構へ逆駆動力が伝達しないように制御することを可能としている。

以上のような構成とすることにより、車両１００が惰行状態で走行している場合にクラッチ機構１１３aを開放して逆駆動力を遮断しエンジンを停止させる。これにより、走行抵抗を極力低下させた状態で車両を走行させる状態を作り出すことができるため、燃費を向上させることが可能である。

本明細書では、前記のクラッチ機構を開放して走行抵抗を極力低下させた状態で車両を走行させる状態をセーリング（Ｓ）と呼ぶ。セーリング状態でエンジンを停止させている状態をセーリングストップ（Ｓ＆ＳＴ）と呼ぶ。セーリング状態でエンジンをアイドルで回転させながら運転している状態をセーリングアイドルと呼ぶ。

従来技術として、車両の減速時に変速機内のクラッチを開放して、タイヤからの逆駆動力を断ち、エンジンを停止させるセーリングストップ（Ｓ＆ＳＴ）を実行するには、車両状態が起動条件として予め定められた第一条件を満足し、かつドライバーの操作が予め定めた第二条件を満足した時に、セーリングストップ（Ｓ＆ＳＴ）へ移行する手段がとられる。

しかし、前記セーリングストップへ移行した後、路面状況などの変化によって直ぐに車速が大きく低下するなどして、セーリングストップを解除しなければならない場合は、エンジンを再始動する必要があり、燃費の向上が望めないばかりでなく、再始動の頻度が上がり、始動装置（以下、スタータ）１０３の耐久性低下および静粛性の低下につながる。

このため、前記セーリング中にはエンジンをアイドル状態で運転するセーリングアイドル状態として、セーリングを抜ける際にはエンジン回転を上げて変速機内のクラッチを締結することにより、スタータによる再始動を介せずセーリングを抜けるため、始動装置の耐久性、静粛性を確保することができるが、セーリング時間が長い場合は、エンジンがアイドル状態で稼働しているため、セーリングストップと比較して燃費効果は低くなる。

本発明はこのような燃費効果を改善するためになされたものであり、その目的とするところは、セーリングストップに移行して直ぐにセーリングストップが解除される可能性があると判断された場合は、セーリングストップの実行を禁止し、セーリングアイドルへ移行する、またはセーリングアイドルと通常コースティングの内、燃費が有利な方を選択する制御を行い、再始動時のスタータ動作による耐久性、静粛性の低下を抑えることにある。

図２は、セーリングアイドルの実行状態を示すチャートである。

車両が減速燃料カット状態に入り、車両速度が所定のセーリング許可車速まで低下するとセーリングに移行する。まず、エンジンは燃料カットから復帰するとともに、変速機内のクラッチ１１３ａを開放し、アイドル状態で運転する。

セーリングアイドルの解除条件は、ブレーキＯＮやセーリングアイドル許可下限車速まで下がる等があるが、図２ではドライバーによりアクセルが踏み込まれた時の例を示す。ドライバーのアクセル操作を検知すると、違和感が生じないように出力軸の回転数とエンジン回転数を同期させるように制御して、クラッチ１１３ａを締結し、加速する動作である。

図３は、セーリングストップの実行状態を示すチャートである。

車両が減速燃料カット状態に入り、車両速度が所定のセーリング許可車速まで低下するとセーリングストップに移行する。変速機内のクラッチ１１３ａを開放すると、燃料カット状態のエンジンはそのまま停止する。

セーリングストップの解除条件は、ブレーキＯＮやセーリングストップ許可下限車速まで下がる等があるが、図３ではドライバーによりアクセルが踏み込まれた時の例を示す。ドライバーのアクセル操作を検知すると、まずスタータを駆動してエンジンを再始動してから違和感が生じないように出力軸の回転数とエンジン回転数を同期させるように制御して、クラッチ１１３ａを締結し、加速する動作である。

以上のようにセーリングストップは、セーリングアイドルと比較して、セーリング中の燃料消費を節約できる長所がある反面、セーリング解除時にスタータで再始動するため騒音が発生する、およびスタータの作動回数が増える短所がある。

逆にセーリングアイドルは、セーリングストップと比較して燃費効果は劣るものの、セーリング抜け時に再始動が無いため静粛性に優れる。

これらセーリングアイドルとセーリングストップの長所を生かせるように、条件によって制御の使い分けを行う。

図４に前記の条件による制御の使い分けを実現するためのブロック図を示す。

セーリング制御の第一条件として、エンジン冷却水温、各機能の診断結果、変速機のシフト位置、等をセーリングスタンバイ条件とする。

第二条件としては、アクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作等、主に運転者の操作によると車速範囲を設定してセーリング制御の実行を判定する。

次にセーリング制御の選択条件を説明する。運転者の操作によらない要求でセーリングストップが直ぐに解除されると予測される時、例えば低車速域や走行抵抗が変化して急激に車速が低下する可能性がある、ブレーキ能力が低下している時、セーリング抜け車速閾値より高速のセーリング入り閾値を２つ以上設けて２閾値の間でセーリング入りした時、将来予測車速があらかじめ設定された閾値以下となるような時等は、セーリングストップしても直ぐに抜けることが予想できる。このような場合には燃費効果は望めず、また再始動によってスタータが作動して、耐久性と静粛性の低下が懸念されるため、セーリングストップは選択せず、セーリングアイドルへ移行する切り替えを行う。

前記の車両の将来予測車速は、走行抵抗から推定することが可能であり、走行抵抗の検知はエンジン出力と車両加速度から間接的に検知することが可能である。

また、走行抵抗を予測する方法としては、地図情報やステレオカメラ（外界認識カメラ）の勾配読み取り機能、ナビゲーション装置等の渋滞情報を利用する手段が考えられる。

条件によって、セーリングアイドル制御への切り替えを行う理由としては、運転性感覚が変わらないことが挙げられるが、状況によっては減速燃料カットによる通常コースティングの燃費の方が優れる場合もあり、この場合は将来予測の車速によって有利な方法を選定する手段が考えられる。

図５は本発明を実現するための動作をフローチャートに示した例である。

Ｓ１０１〜Ｓ１０３においてセーリング制御への移行判定を行った後にＳ１０４の判定でセーリング制御の選択を行い、セーリングストップが可能な状況であると判断された場合はＳ１０５へ進みセーリングストップを実行する。Ｓ１０４でセーリングストップしても直ぐに解除されるような状況であると判断された場合は、Ｓ１０８へ進み、セーリングアイドルを実行する。本フローチャートでは、セーリングストップとセーリングアイドルの２通りの選択肢であるが、更に通常の減速燃料カットコースティングを選択肢に追加する構成としてもよい。

図６は図５のフローとは異なる流れでセーリング制御を実行する方法をフローチャートに示した例である。

Ｓ２０１〜Ｓ２０３においてセーリング制御への移行判定を行った後に、Ｓ２０４でまずセーリングアイドルを実行する。セーリングアイドル実行中にＳ２０５でセーリングストップへの移行が可能な状況であると判断された場合は、Ｓ２０６へ進みセーリングストップを実行する構成である。

以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

セーリングストップシステムを搭載した車両において、セーリングストップへ移行する前に、運転者の操作以外でセーリングストップから抜けると予想される条件が成立した時には、セーリングストップを禁止し、運転性の感覚が変わらないセーリングアイドルへ移行する、またはセーリングアイドルと通常コースティングの燃費が有利な方式を選択する、等の制御に切り替えて、スタータによる再始動の頻度を下げて静粛性、耐久性を向上させることが可能である。

１００…車両
１０１…エンジン本体
１０１a …クランク軸
１０１b …クランク角信号プレート
１０１c …クランク角センサ
１０２…インテークマニーホールド
１０２a …スロットルバルブ
１０２b …エアフロセンサ
１０２c …エアクリーナ
１０３…スタータ
１０４…オルタネータ
１０５…バッテリ
１０６…アクセルペダル
１０７…アクセルペダルセンサ
１０８…ブレーキペダル
１０９…ブレーキスイッチ
１１０…エンジンＣ／Ｕ
１１１…トルクコンバータ
１１２…機械式変速機オイルポンプ
１１３…変速機本体
１１３a …クラッチ機構
１１４…電動式変速機オイルポンプ
１１５…差動機構
１１６…駆動輪、タイヤ
１１７…車速センサ
１１８…セレクトレバー
１１９…レンジスイッチ
１２０…変速機Ｃ／Ｕ
１２１…ステアリング
１２２…ステアリング舵角センサ
１２３…外界認識カメラ

Claims (9)

1. 車両の走行中にエンジンの自動停止と自動復帰とを行うセーリングストップ制御を行う制御装置において、
   前記セーリングストップ制御による前記エンジンの自動停止条件が成立し、かつ運転者操作によらない要求により、前記セーリングストップ制御による前記エンジンの自動停止条件が不成立になると事前に予測されるときに、前記エンジンを自動停止させないことを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置であって、
   前記運転者操作によらない要求は、車両の車速条件、走行抵抗の変化、制御装置の故障発生、のうち少なくとも一つであることを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１または２いずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
   セーリングストップ制御解除閾値より高い閾値を複数設け、当該複数の閾値の間でセーリングストップ制御条件が成立したときに、前記セーリングストップ制御による前記エンジンの自動停止条件が不成立になると予測することを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項１または２いずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
   前記のセーリングストップ走行から抜けると予測される判定方法は、
   所定時間後の車速が所定閾値以下のときに、前記セーリングストップ制御による前記エンジンの自動停止条件が不成立になると予測することを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項４に記載の車両の制御装置であって、
   エンジン出力と車両加減速度から走行抵抗を検知して所定時間後の車速を予測することを特徴とする車両の制御装置。
6. 請求項４に記載の車両の制御装置であって、
   地図情報、外界認識カメラ、ナビゲーション装置からの情報を元に走行抵抗を予測して所定時間後の車速を予測することを特徴とする車両の制御装置。
7. 請求項１から６いずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
   前記セーリングストップ制御による前記エンジンの自動停止条件が成立し、かつ運転者操作によらない要求により、前記セーリングストップ制御による前記エンジンの自動停止条件が不成立になると事前に予測されるときに、変速機内のクラッチを開放して、エンジンをアイドル状態で運転するセーリングアイドルと、前記変速機内のクラッチを締結して、エンジンを減速燃料カット状態で運転する通常コースティングとを燃費の優劣で選択していずれかを実行することを特徴とする車両の制御装置。
8. 請求項７に記載の車両の制御装置であって、
   前記セーリングアイドル制御は、アイドル状態の回転数を予めクラッチ締結時のエンジン回転数に制御する、ことを特徴とする車両の制御装置。
9. 請求項１から６いずれか一項に記載の車両の制御装置であって、
   前記セーリングストップ制御による前記エンジンの自動停止条件が成立し、かつ運転者操作によらない要求により、前記セーリングストップ制御による前記エンジンの自動停止条件が不成立になると事前に予測されるときに、全閉減速コースティング状態とすることを特徴とする車両の制御装置。

Images