JP2020026781A - 車両の制御装置及び車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】個々のユーザによる燃費のバラツキを抑制する。【解決手段】第１の運転モードでの運転時に燃費の悪化分を積算する積算部１０２と、前記積算により得られた積算値が所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部１０４と、積算値が所定のしきい値を超えた場合に、第１の運転モードよりも燃費が向上する第２の運転モードでの運転に切り換えるモード切換部１０６と、を備える制御装置１００が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。

従来、下記の特許文献１には、内燃機関の燃費悪化指数の算出方法として所定時間に亘る点火リタード量の積算値を算出し、燃費悪化指数が排気規制値に基づいて予め設定された診断しきい値に近づいたか否かの判断を行い、エンジン内のデポジットを飛ばす異常回復処理を行うことが記載されている。

特開２００７−３０３４２６号公報

エンジンの燃費向上を図るためには、エンジンの燃費率が良好な状態でエンジン制御を行うことが望ましい。一方、過度に燃費率を重視してエンジン制御を行うと、動力性能、ドライバビリティなどの要素が犠牲になる。このため、動力性能、ドライバビリティなどを考慮しつつ、燃費も抑制できるようなバランスを取った制御が行われる。

しかしながら、例えば急加速などを行う場合には、燃費性能のポテンシャルを最大限引き出すことができず、燃費が悪化する。また、個々のユーザに応じて加速度の度合いなどの運転の仕方が異なるため、ユーザの運転の仕方によって燃費の差が大きくなる問題がある。

上記特許文献１には、燃費悪化指数の算出方法として、所定時間に亘る点火リタード量の積算値を算出することが記載されているが、燃費悪化指数を用いてユーザ毎の燃費の差を一定にすることは何ら想定していない。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、個々のユーザによる燃費のバラツキを抑制することが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置及び車両の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１の運転モードでの運転時に燃費の悪化分を積算する積算部と、前記積算により得られた積算値が所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、前記積算値が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記第１の運転モードよりも燃費が向上する第２の運転モードでの運転に切り換えるモード切換部と、を備える、車両の制御装置が提供される。

前記積算部は、前記第１の運転モードでの運転時に、前記第１の運転モードの燃費と、前記第２の運転モードで運転を行った場合に想定される燃費との差分を前記悪化分として前記積算を行うものであっても良い。

また、前記積算部は、前記第２の運転モードに切り換わった後は、燃費の挽回分を前記悪化分の積算値から減算するものであっても良い。

前記積算部は、前記第２の運転モードでの運転時に、前記第２の運転モードの燃費と、前記第１の運転モードで運転を行った場合に想定される燃費との差分を前記挽回分として前記減算を行うものであっても良い。

また、前記モード切換部は、前記積算値が前記所定のしきい値を超え、且つ所定の条件を満たした場合に、前記第２の運転モードでの運転に切り換えるものであっても良い。

また、前記所定の条件は、車速が所定範囲内、加速度が所定範囲内、クルーズコントロールの動作中、油温が所定値以上、水温が所定値以上、及びアクセル変化量が所定以内の少なくともいずれか１つであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の運転モードでの運転時に燃費の悪化分を積算するステップと、前記積算により得られた積算値が所定のしきい値を超えたか否かを判定するステップと、前記積算値が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記第１の運転モードよりも燃費が向上する第２の運転モードでの運転に切り換えるステップと、を備える、車両の制御方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、個々のユーザによる燃費のバラツキを抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る制御システムの構成を示す模式図である。 エンジンの回転数（横軸）とトルク（縦軸）の関係を示す模式図である。 燃費挽回時の処理を説明するための模式図である。 本実施形態の制御システムで行われる処理を示すフローチャートである。 図２をマップにして示した例を示す模式図である。 連続して行われる運転状態(11)〜(16)について、制御状態（「通常」または「挽回」）、エンジン回転数、エンジントルク、馬力（ＰＳ）、平均燃費率（Ａｖｅ）、平均燃費率の悪化分、悪化分の積算値を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る制御システム１０００の構成を示す模式図である。この制御システム１０００は、自動車などの車両に搭載される。図１に示すように、制御システム１０００は、制御装置（ＥＣＵ）１００、車両の駆動力を発生させるエンジン２００、およびエンジン２００の駆動力を車輪に伝達する変速機３００を有して構成されている。制御装置１００は、エンジン２００及び変速機３００の制御を行う。

図２は、エンジン２００の回転数（横軸）とトルク（縦軸）の関係を示す模式図である。制御装置１００がエンジン２００を制御する際には、ドライバの要求トルク（アクセル開度）に応じて回転数とトルクが適正に制御される。制御装置１００は、エンジン２００の回転数、トルクに応じて変速機３００を制御し、車両を走行させる。

エンジン２００を制御する際に、回転数とトルクに応じて燃費率は異なる。図２中に示す領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４は、燃費率が異なる領域を示しており、領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４の順で燃費率が悪くなる。

図２中には、２つの等馬力線Ｌ２、Ｌ３を示している。なお、等馬力線Ｌ２の方が等馬力線Ｌ３よりも馬力が高い。図２中に示す破線Ｌ１は、各等馬力線上で燃費率が最良となるラインを示している。この破線Ｌ１上でエンジン２００を制御すると、燃費が最良の状態となる。

破線Ｌ１上でエンジン２００を制御することで、燃費を最良にすることができるが、エンジン２００の動力性能、ドライバビリティ等は必ずしも最良にはならない。このため、通常モードの走行時は、破線Ｌ１よりもトルクが大きい領域でエンジン２００の制御が行われる。

図２中に示す領域Ａ５は、通常モードの走行で使用する領域であり、領域Ａ５内でエンジンを制御すると、燃費、ドライバビリティ、振動、騒音などのバランスが最も良くなる。領域Ａ５では、破線Ｌ１上での同一馬力点に比べてトルクが大きくなり、また回転数の低下によりエンジン音、振動が低下するため、ドライバビリティが向上する。

また、図２中に示す領域Ａ６は、強い加速を行う場合など、動力性能、ドライバビリティを優先して走行する際に使用する領域である。等馬力線上での使用領域を比較した場合、領域Ａ６内でエンジン２００を制御すると、最適な燃費率ライン（図２中に示す破線Ｌ１）からは外れるが、領域Ａ５よりもトルクが更に大きくなり、回転数も低下する。従って、動力性能、ドライバビリティを優先して走行することができる。なお、本実施形態において、通常モードとは、領域Ａ５、領域Ａ６の双方を含む運転状態とすることができる。

本実施形態では、領域Ａ５、領域Ａ６で運転が行われた場合など、燃費が最良となる状態から外れてしまった場合に、その悪化分を定量化し、走行中に常時積算を行う。そして、この積算値の絶対量、増加の度合いに基づいてドライバの運転指向を判断し、ドライバビリティなどの性能へ影響が少ないタイミングで、最良燃費から外れてしまった分の燃費を挽回するように制御を行う。

図３は、図２と同様にエンジン２００の回転数（横軸）とトルク（縦軸）の関係を示す模式図であって、燃費挽回時の処理を説明するための模式図である。以下では、図３に示す運転状態(1)〜(4)の遷移について説明する。先ず、運転状態(1)では、図１に示した領域Ａ５において、通常モードで走行を行う。次に、運転状態(2)では、車両のドライバの加速要求に応じて、図１に示した領域Ａ６でエンジン２００の制御が行われる。運転状態(2)は等馬力線Ｌ２上にある。これにより、強い加速が得られるが、燃費率は悪化する。

図２中に示す運転状態(2)’は、運転状態(2)との比較のために示している。運転状態(2)’も運転状態(2)と同様に等馬力線Ｌ２上にある。運転状態(2)’では、運転状態(2)と同じ馬力がエンジン２００から出力されるが、運転状態(2)’は破線Ｌ１上にあり、燃費が最良となる。つまり、運転状態(2)と運転状態(2)’の差分は、燃費の違いを表しており、運転状態(2)では、その差分の分だけ燃費を犠牲にしていることになる。また、運転状態(2)’では、運転状態(2)よりもトルクが少なくなり、回転数も増加することから、運転状態(2)よりもドライバビリティが低下する。

次に、運転状態(3)は、運転状態(2)の後、図２に示した領域Ａ５における通常モードの走行に戻った状態を示している。運転状態(3)は、等馬力線Ｌ３上の運転状態であり、運転状態(2)よりもエンジン２００の出力は低下する。

運転状態(4)は、運転状態(3)と同様に等馬力線Ｌ３上にあり、動力性能、ドライバビリティがさほど必要でないと判定した際に、一時的に燃費率最良点で走行する運転状態である。運転状態(4)は、燃費挽回モードでの運転状態に相当する。運転状態(4)は図１の破線Ｌ１上にあり、燃費が最良となる。運転状態(4)でエンジン２００を制御することで、運転状態(2)で燃費率が悪化した分の燃費を挽回する。

運転状態(4)で運転している際に、加速力などの動力性能、ドライバビリティ性能が必要となった場合は、再び運転状態(3)の通常モードに戻る。

以上のように、加速時など運転状態に応じて燃費率が悪い領域を使用して運転を行った場合は、燃費率が良好となる領域を使用して運転を行うことで燃費率の挽回を図る。このような制御を行うことにより、ドライバ毎の燃費のバラツキを抑えることが可能となる。

例えば、加速時にアクセル量の踏み込みが大きいドライバの場合、加速時に燃費が悪化する。しかし、このようなドライバであっても、加速度変化が少ない場合、一定速度で走行する場合など、安定した定常的な運転状態は必ず存在するため、そのような運転状態で燃費の挽回制御を行う。これにより、ドライバによらず燃費を一定にすることが可能となる。

次に、図４のフローチャートに基づいて、本実施形態の制御システム１０００で行われる処理について説明する。図４の処理では、先ず、ステップＳ１０において、車両が通常モードで走行している場合に、燃費最良の状態からの燃費の悪化分を算出する。燃費の悪化分は、現在の通常モードの運転状態（図２中に領域Ａ５，Ａ６で示す）での燃費率と、燃費最良状態（図２中に直線Ｌ１で示す）で走行した場合の燃費率との差分から求まる。この差分は、図３に示した運転状態(2)と運転状態(2)’における燃費率の差分に相当する。

次のステップＳ１２では、燃費最良状態からの燃費の悪化分の積算を行う。通常モードで走行している場合、ステップＳ１２では、燃費の悪化分のみを算出し、悪化分の積算を継続して行う。一方、後述するステップＳ１８で燃費挽回モードに切り換わった後は、ステップＳ１２において、燃費の挽回分を積算値から減算する処理を行う。

次のステップＳ１４では、燃費悪化分の積算値が所定値以上であるか否かを判定し、燃費悪化分の積算値が所定値以上の場合はステップＳ１６へ進む。一方、燃費悪化分の積算値が所定値未満の場合は、ステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ１６では、燃費挽回制御の判定条件が成立したか否かを判定し、燃費挽回制御の判定条件が成立した場合はステップＳ１８へ進み、燃費挽回モードで走行を行う。一方、燃費挽回制御の判定条件が成立していない場合は、ステップＳ１０へ戻る。

燃費挽回時は、燃費率が最良となる走行に切り換えるため、ドライバビリティ性能をある程度犠牲にしても走行に支障が無い状態で行う。このため、ステップＳ１６で燃費挽回制御の判定条件に該当しているか否かを判定し、判定条件に該当している場合にのみ燃費最良モードで走行を行う。燃費挽回制御の判定条件として、「車速が所定範囲内」、「加速度が所定範囲内」、「クルーズコントロールの動作中」、「油温又は水温が所定値以上（暖気が完了した状態）」、「アクセル変化量が所定以内」など、車両が安定して走行している状態が挙げられる。

ステップＳ１８の後はステップＳ２０へ進み、通常モードからの燃費の挽回分を算出する。ステップＳ２０の後はステップＳ１２に戻る。ステップＳ１２において、燃費最良モードで走行中は、ステップＳ２０で算出した挽回分が悪化分の積算値から減算される。悪化分の積算値が所定の値以下となると、燃費挽回モードから通常モードの運転に切り換える。

以上のような処理を実現するため、図１に示すように、制御装置１００は、積算部１０２、判定部１０４、モード切換部１０６を備える。積算部１０２は、通常モード時に、燃費の悪化分を積算する。判定部１０４は、積算値が所定のしきい値を超えたか否かを判定する。モード切換部１０６は、積算値が所定のしきい値を超えた場合に、燃費挽回モードでの運転に切り換える。モード切換部１０６は、積算値が所定のしきい値を超えたか否かに加えて、上述した燃費挽回制御の判定条件に基づいて、燃費挽回モードでの運転に切り換えることができる。このため、制御装置１００は、アクセル開度に加えて、車速、加速度、クルーズコントロールの動作中であるかを示す信号、油温又は水温などの各種パラメータをセンサやＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）から取得する。なお、図１に示す制御装置１００の各構成要素は、回路（ハードウェア）、またはＣＰＵなどの中央演算処理装置とこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）により構成することができる。

図５及び図６は、図４のステップＳ１２において、燃費悪化分の算出例と悪化分の挽回を説明するための模式図である。ここで、図５は、図２をマップにして示した例を示す模式図である。図５に示すように、トルクと回転数に応じて燃費率（単位：ｇ／ｋＷｈ）が予めマップ化されている。なお、図５では、燃費率の具体的な数値は省略している。

図６は、連続して行われる運転状態(11)〜(16)について、制御モード（「通常モード」または「燃費挽回モード」）、エンジン回転数、エンジントルク、馬力（ＰＳ）、平均燃費率（Ａｖｅ）、平均燃費率の悪化分、悪化分の積算値を示す模式図である。

エンジン回転数、エンジントルク、馬力、平均燃費率は、図２中に領域Ａ５で示した通常モードで走行した場合と、図２中の破線Ｌ１で示す燃費最良点で走行した場合のそれぞれが示されている。

先ず、運転状態(11)〜(13)では、通常モードでエンジン制御が行われる。運転状態(11)では、通常モードで走行した場合の平均燃費率が“２５１”であり、燃費最良点で走行した場合の平均燃費率が“２３０”であり、平均燃費率の悪化分は“２１”となる。運転状態(11)以前に運転が行われていない場合、悪化分の積算値は“２１”となる。

次に、運転状態(12)では、通常モードで走行した場合の平均燃費率が“２４０”であり、燃費最良点で走行した場合の平均燃費率が“２３０”であり、平均燃費率の悪化分は“１０”となる。悪化分の積算値は、運転状態(11)における積算値を合算することで、“３１”となる。

次に、運転状態(13)では、通常モードで走行した場合の平均燃費率が“２３４”であり、燃費最良点で走行した場合の平均燃費率が“２３０”であり、平均燃費率の悪化分は“４”となる。悪化分の積算値は、運転状態(12)における積算値を合算することで、“３５”となる。

ここで、積算値が“３５”になったことで、積算値が所定のしきい値を超えたものとする。積算値がしきい値を超えると、運転状態(14)〜(16)で挽回制御が行われる。燃費挽回モードで運転が行われることにより、燃費最良点（図２中に直線Ｌ１で示す）で運転が行われる。運転状態(14)では、通常モードで走行した場合の平均燃費率が“２３９”であり、燃費最良点で走行した場合の平均燃費率が“２３０”であり、平均燃費率の悪化分は“−９”となる。悪化分の積算値は、運転状態(13)における積算値を合算することで、“２６”となる。換言すれば、燃費率の挽回分は、“９”であるため、運転状態(13)における積算値から挽回分を減算することで、積算値は“２６”に減少する。

運転状態(15)では、通常モードで走行した場合の平均燃費率が“２３４”であり、燃費最良点で走行した場合の平均燃費率が“２３１”であり、平均燃費率の悪化分は“−３”となる。悪化分の積算値は、運転状態(14)における積算値を合算することで、“２３”となる。換言すれば、燃費率の挽回分は、“３”であるため、運転状態(14)における積算値から挽回分を減算することで、積算値は“２３”に減少する。

運転状態(16)では、通常モードで走行した場合の平均燃費率が“２３６”であり、燃費最良点で走行した場合の平均燃費率が“２３４”であり、平均燃費率の悪化分は“−２”となる。悪化分の積算値は、運転状態(15)における積算値を合算することで、“２１”となる。換言すれば、燃費率の挽回分は、“２”であるため、運転状態(15)における積算値から挽回分を減算することで、積算値は“２１”に減少する。上述したように、悪化分の積算値が所定のしきい値以下となると、燃費挽回モードから通常モードへの切り換えが行われる。

以上のように、運転状態(11)〜(13)では、動力やドライバビリティを考慮した通常モードで運転が行われることにより、平均燃費率は、燃費最良点で走行した場合の平均燃費率に対して悪化し、悪化分の積算値が増加する。

悪化分がしきい値を超え（図４のステップＳ１４）、挽回制御作動条件を満たすと、運転状態(14)〜(16)において挽回制御が行われる。挽回制御では、図２に破線Ｌ１で示す燃費最良点でエンジン制御が行われることにより、通常モードで走行した場合の平均燃費率に対して、燃費最良点で走行した場合の平均燃費率が小さくなり、悪化分が改善される。これにより、悪化分の積算値が減少し、悪化分が挽回される。なお、通常モードから燃費挽回モードに切り換えて、破線Ｌ１で示す燃費最良点でエンジン制御を行う際には、図３中の運転状態(2)から運転状態(2)’への遷移と同様に、等馬力線上で運転状態を切り換えることが望ましい。これにより、モード切り換え前とモード切り換え後で車輪の駆動力に変化が生じることがなく、車両の挙動に違和感が生じない。また、モード切り換え時に変速機３００を制御することで、エンジン２００の回転数の変化に伴う車速の変化を抑制することが可能である。

以上のように、通常モード時に発生した燃費率の悪化分を、挽回制御時に挽回することができるため、トータルでの燃費率を一定の範囲に収めることが可能である。

以上説明したように本実施形態によれば、例えば一定速度での走行のような走行環境が継続する状況では、燃費率が最適になることを優先した燃費挽回モードで走行することで、ドライバビリティに関する違和感を生じさせることなく、通常モードの運転状態よりも燃費を向上して走行を行うことができる。

従って、例えば渋滞時や、アグレッシブな運転を行った場合など、燃費率が比較的悪い領域でエンジン制御を行った場合に、挽回制御により悪化分を取り戻すことができるため、安定した実用的な燃費を実現することが可能となる。また、燃費最良点を最大限に活用して運転を行うことで、ドライバビリティなどの他の性能への影響を抑制して燃費向上を図ることができる。

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詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 制御装置
１０２ 積算部
１０４ 判定部
１０６ モード切換部
２００ エンジン

Claims (7)

1. 第１の運転モードでの運転時に燃費の悪化分を積算する積算部と、
   前記積算により得られた積算値が所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、
   前記積算値が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記第１の運転モードよりも燃費が向上する第２の運転モードでの運転に切り換えるモード切換部と、
   を備えることを特徴とする、車両の制御装置。
2. 前記積算部は、前記第１の運転モードでの運転時に、前記第１の運転モードの燃費と、前記第２の運転モードで運転を行った場合に想定される燃費との差分を前記悪化分として前記積算を行うことを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記積算部は、前記第２の運転モードに切り換わった後は、燃費の挽回分を前記悪化分の積算値から減算することを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記積算部は、前記第２の運転モードでの運転時に、前記第２の運転モードの燃費と、前記第１の運転モードで運転を行った場合に想定される燃費との差分を前記挽回分として前記減算を行うことを特徴とする、請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 前記モード切換部は、前記積算値が前記所定のしきい値を超え、且つ所定の条件を満たした場合に、前記第２の運転モードでの運転に切り換えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
6. 前記所定の条件は、車速が所定範囲内、加速度が所定範囲内、クルーズコントロールの動作中、油温が所定値以上、水温が所定値以上、及びアクセル変化量が所定以内の少なくともいずれか１つであることを特徴とする、請求項５に記載の車両の制御装置。
7. 第１の運転モードでの運転時に燃費の悪化分を積算するステップと、
   前記積算により得られた積算値が所定のしきい値を超えたか否かを判定するステップと、
   前記積算値が前記所定のしきい値を超えた場合に、前記第１の運転モードよりも燃費が向上する第２の運転モードでの運転に切り換えるステップと、
   を備えることを特徴とする、車両の制御方法。
   

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