JP2020121639A - 車両走行制御装置 - Google Patents

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知明 森川
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Abstract

【課題】アクセルペダルの操作のみで減速走行中にエンジンの回転が必要となった場合でも、減速から停止までの車両挙動を滑らかにすることができる車両走行制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン２と、駆動モータ４と、エンジン２と駆動軸１１を断接するクラッチ３１と、エンジン２のクランクシャフトに連結されたエアコンコンプレッサ５及びオルタネータ２１と、駆動モータ４による減速走行中において、エアコンコンプレッサ５またはオルタネータ２１などに基づくエンジン回転条件が成立したとき、車速が所定閾値未満の場合は、クラッチ３１を切断状態とするＥＣＵ６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両走行制御装置に関する。
特許文献１には、アクセルペダルの角度に応じてアクセルペダルの操作反力を変更することにより、現在の走行状態、例えば、減速状態、定速状態、加速状態を操作者に直感的に把握させることが記載されている。
特開２００６−１１７０２０号公報
アクセルペダルの操作状態に応じて減速する場合には、減速から停止まで減速度を滑らかに調整することが求められている。動力源としてエンジンとモータを持つハイブリッド車両の場合には、エンジンを停止したまま減速走行する場合と、減速走行中にエンジン始動となる場合とがある。減速走行中にエンジンを始動する状況では、モータによる減速作用とエンジン始動による加速作用が干渉するため、減速から停止までの車両挙動を滑らかに調整することが難しくなる。
このため、エンジンを停止したまま減速走行する場合と、減速走行中にエンジン始動となる場合とでアクセルペダルの角度が同一であったとしても、減速中の車両挙動が異なるものとなる可能性がある。
そこで、本発明は、アクセルペダルの操作のみで減速走行中にエンジンの回転が必要となった場合でも、減速から停止までの車両挙動を滑らかにすることができる車両走行制御装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため本発明は、内燃機関と、駆動モータと、前記内燃機関と駆動軸を断接する係合機構と、前記内燃機関の回転を必要とするエンジン回転要素と、を備えた車両の車両走行制御装置であって、前記車両のアクセルペダルの操作状態に応じて、前記車両の加減速から停止までを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記駆動モータによる減速走行中において、前記エンジン回転要素に基づくエンジン回転条件が成立したとき、車速と相関のある値が所定閾値未満の場合は、前記係合機構を切断状態として、前記内燃機関に燃料噴射させるものである。
このように、本発明によれば、アクセルペダルの操作のみで減速走行中にエンジンの回転が必要となった場合でも、減速から停止までの車両挙動を滑らかにすることができる。
図１は、本発明の一実施例に係る車両走行制御装置の要部の構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両走行制御装置の駆動モータの第１の他の配置例を示す図である。 図３は、本発明の一実施例に係る車両走行制御装置の駆動モータの第２の他の配置例を示す図である。 図４は、本発明の一実施例に係る車両走行制御装置の減速制御処理の手順を示すフローチャートである。
本発明の一実施の形態に係る車両走行制御装置は、内燃機関と、駆動モータと、内燃機関と駆動軸を断接する係合機構と、内燃機関の回転を必要とするエンジン回転要素と、を備えた車両の車両走行制御装置であって、車両のアクセルペダルの操作状態に応じて、車両の加減速から停止までを制御する制御部を備え、制御部は、駆動モータによる減速走行中において、エンジン回転要素に基づくエンジン回転条件が成立したとき、車速と相関のある値が所定閾値未満の場合は、係合機構を切断状態として、内燃機関に燃料噴射させるよう構成されている。
これにより、本発明の一実施の形態に係る車両走行制御装置は、アクセルペダルの操作のみで減速走行中にエンジンの回転が必要となった場合でも、減速から停止までの車両挙動を滑らかにすることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る車両走行制御装置について詳細に説明する。
図１において、本発明の一実施例に係る車両走行制御装置を搭載した車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、変速機としてのトランスミッション３と、駆動モータ４と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６と、を含んで構成される。
エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行なうように構成されている。エンジン２の点火時期や燃料噴射量は、ＥＣＵ６により制御される。
エンジン２には、図示しない空調装置のエアコンコンプレッサ５と、オルタネータ２１とが連結されている。エアコンコンプレッサ５とオルタネータ２１は、ベルト２２などを介してエンジン２のクランクシャフトに連結されており、エンジン２のクランクシャフトから出力される動力によって駆動される。
オルタネータ２１は、エンジン２の動力により発電を行なう。オルタネータ２１は、図示しない車両電装部品などの電気負荷に電力を供給する図示しない補機バッテリを充電する。
トランスミッション３は、エンジン２から出力された回転を変速し、駆動軸１１を介して駆動輪１０を駆動する。トランスミッション３は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の図示しない変速機構と、図示しないアクチュエータとを備えている。
エンジン２とトランスミッション３の間には、係合機構としての乾式単板式のクラッチ３１が設けられており、クラッチ３１は、エンジン２とトランスミッション３との間の動力伝達を接続する係合状態、またはエンジン２とトランスミッション３との間の動力伝達を切断する切断状態とする。
トランスミッション３は、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）として構成されており、図示しないアクチュエータにより変速機構における変速段の切換えとクラッチ３１の断接が行なわれる。
トランスミッション３と駆動輪１０の間には駆動モータ４が設けられている。駆動モータ４と駆動輪１０は駆動軸１１により連結されている。駆動モータ４は、電動機として機能する。駆動モータ４は、発電機としても機能し、車両１の走行によって発電を行う。
なお、駆動モータ４は、クラッチ３１から駆動輪１０までの動力伝達経路の何れかの箇所に動力伝達可能に連結されていればよい。
このように、車両１は、エンジン２と駆動モータ４の両方の動力を車両１の駆動に用いることが可能なパラレルハイブリッドシステムを構成しており、エンジン２及び駆動モータ４の少なくとも一方が出力する動力により走行する。
ＥＣＵ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ６として機能させるためのプログラムが格納されている。
すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、このコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＵ６として機能する。
ＥＣＵ６の入力ポートには、アクセル開度センサ６２、車速センサ６３、ワンペダルドライブモードスイッチ６４等の各種センサ類及びスイッチ類が接続されている。
アクセル開度センサ６２は、ドライバによって操作されるアクセルペダル６１の開度であるアクセル開度を検出する。
ワンペダルドライブモードスイッチ６４は、ドライバの操作を受け付け、オン信号またはオフ信号を出力する。ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモードスイッチ６４からオン信号が出力されていれば、アクセルペダル６１の操作のみで車両１の加減速の制御から停車までを行なうワンペダルドライブモードを使用する。また、ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモードスイッチ６４からオフ信号が出力されていれば、ワンペダルドライブモードを使用しない。
一方、ＥＣＵ６の出力ポートには、前述のトランスミッション３、駆動モータ４、エアコンコンプレッサ５、オルタネータ２１、クラッチ３１、に加え、図示しないスタータ、インジェクタを含む各種制御対象類が接続されている。スタータは、電力が供給されることにより回転することでエンジン２のクランクシャフトを回転させて、エンジン２に始動時の回転力を与える。インジェクタは、エンジン２に燃料を供給する。ＥＣＵ６は、スタータやインジェクタを制御することで、エンジン２の始動や停止、出力トルクなどを制御する。
ＥＣＵ６は、駆動モータ４のみの動力により車両１を駆動している場合でも、エアコンコンプレッサ５やオルタネータ２１などのエンジン回転要素がエンジン２の回転を必要としているときは、エンジン２を回転させる。
エンジン２の回転が必要なときとは、例えば、エアコン作動によりエアコンコンプレッサ５を駆動させなければならないときや、補機バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）低下によりオルタネータ２１を駆動させなければならないとき、ブレーキ負圧を確保しなければならないとき、エンジン２の冷却水温を確保しなければならないときなどがある。
ＥＣＵ６は、例えば、所定のエンジン回転条件が成立したときに、エンジン２を回転させる。エンジン回転条件としては、例えば、エアコンコンプレッサ５を駆動させなければならないこと、補機バッテリのＳＯＣが所定値以下であること、ブレーキ負圧が所定圧以下であること、エンジン２の冷却水温が所定温度以下であること、などの何れかが成立したことを条件とする。すなわち、エンジン２の回転が必要な要因がエンジン回転条件となる。
ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモードスイッチ６４によりワンペダルドライブモードを使用することが選択された場合、アクセルペダル６１の操作状態に応じて、エンジン２や駆動モータ４の動力を制御したり、クラッチ３１を制御したりして、車両１の加減速から停止までを制御する。
ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行、すなわち回生走行中において、エンジン回転条件が成立していない場合には、クラッチ３１を切断状態とする。ドライバの減速要求は、アクセル開度から認識する。
ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行、すなわち回生走行中において、エンジン回転条件が成立した場合に、車速が所定閾値以上のときには、クラッチ３１を係合状態とする。
ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行、すなわち回生走行中において、エンジン回転条件が成立した場合に、車速が所定閾値未満のときには、クラッチ３１を切断状態とし、エンジン２に燃料噴射させ、エンジン２を始動させる。
ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行、すなわち回生走行中において、エンジン回転条件が成立した場合に、車速が所定閾値未満のときには、トランスミッション３の変速機構の変速段をニュートラルにしてエンジン２と駆動軸１１との間の動力伝達を切断する切断状態とし、エンジン２に燃料噴射させ、エンジン２を始動させてもよい。トランスミッション３がＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）等で構成される場合も、ニュートラル状態とすることでエンジン２と駆動軸１１との間の動力伝達を切断する切断状態とする。この場合、トランスミッション３は、係合機構として機能する。
ＥＣＵ６は、エンジン回転条件の成立した条件に応じて、すなわち、エンジン２の回転が必要な要因によって、車速の閾値を変えるようにしてもよい。
ＥＣＵ６は、例えば、エアコンコンプレッサ５を駆動させなければならないことが成立した場合の車速の閾値を第一設定値とする。
ＥＣＵ６は、例えば、補機バッテリのＳＯＣが所定値以下であることが成立した場合の車速の閾値を第二設定値とする。
ＥＣＵ６は、例えば、ブレーキ負圧が所定圧以下であることが成立した場合の車速の閾値を第三設定値とする。
ＥＣＵ６は、例えば、第一設定値よりも第二設定値を低く設定し、第二設定値よりも第三設定値を低く設定する。これは、エンジン２の回転が必要な要因によって、必要なエンジン回転数が異なり、車輪１０に伝わる変動量が異なるため、変動量に合わせて閾値を設定している。
また、エンジン始動条件の各条件に優先度を付け、成立した条件のうち、優先度の高い条件に対応した車速の閾値を使用するようにするとよい。
なお、本実施例においては、クラッチ３１と駆動輪１０との間に駆動モータ４を配置したが、図２に示すように、エンジン２とトランスミッション３との間に、第１クラッチ３２、駆動モータ４、第２クラッチ３３を配置するようにしてもよい。また、第２クラッチ３３を無くしてもよい。
この場合、ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行、すなわち回生走行中において、エンジン回転条件が成立した場合に、車速に応じて第１クラッチ３２を制御する。
また、図３に示すように、エンジン２が接続される車軸とは異なる車軸に駆動モータ４を接続するようにしてもよい。図３においては、前輪１０ａ及び前輪駆動軸１１ａにエンジン２が接続され、後輪１０ｂ及び後輪駆動軸１１ｂに駆動モータ４が接続される。
この場合、ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行、すなわち回生走行中において、エンジン回転条件が成立した場合に、車速に応じてクラッチ３１を制御する。
以上のように構成された本実施例に係る車両走行制御装置による減速制御処理について、図４を参照して説明する。なお、以下に説明する減速制御処理は、ＥＣＵ６が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。
ステップＳ１において、ＥＣＵ６は、ワンペダルドライブモードスイッチ６４がオン信号を出力しているか否かを判定する。ワンペダルドライブモードスイッチ６４がオン信号を出力していないと判定した場合、ステップＳ１４において、ＥＣＵ６は、通常のクラッチ制御を実施して、処理を終了する。
ワンペダルドライブモードスイッチ６４がオン信号を出力していると判定した場合、ステップＳ２において、ＥＣＵ６は、ドライバの減速要求があるか否かを判定する。ドライバの減速要求は、アクセル開度から認識する。
ドライバの減速要求がないと判定した場合、ステップＳ１４において、ＥＣＵ６は、通常のクラッチ制御を実施して、処理を終了する。
ドライバの減速要求があると判定した場合、ステップＳ３において、ＥＣＵ６は、エアコンコンプレッサ５稼働のためのエンジン回転が必要か否かを判定する。
エアコンコンプレッサ５稼働のためのエンジン回転が必要であると判定した場合、ステップＳ４において、ＥＣＵ６は、車速が第一設定値未満か否かを判定する。車速が第一設定値未満であると判定した場合、ステップＳ５において、ＥＣＵ６は、クラッチ３１を切断状態とし、処理を終了する。
車速が第一設定値未満でないと判定した場合、ステップＳ６において、ＥＣＵ６は、クラッチ３１を係合状態とし、処理を終了する。
ステップＳ３においてエアコンコンプレッサ５稼働のためのエンジン回転が必要でないと判定した場合、ステップＳ７において、ＥＣＵ６は、オルタネータ２１稼働のためのエンジン回転が必要か否かを判定する。
オルタネータ２１稼働のためのエンジン回転が必要であると判定した場合、ステップＳ８において、ＥＣＵ６は、車速が第二設定値未満か否かを判定する。車速が第二設定値未満であると判定した場合、ステップＳ９において、ＥＣＵ６は、クラッチ３１を切断状態とし、処理を終了する。
車速が第二設定値未満でないと判定した場合、ステップＳ１０において、ＥＣＵ６は、クラッチ３１を係合状態とし、処理を終了する。
ステップＳ７においてオルタネータ２１稼働のためのエンジン回転が必要でないと判定した場合、ステップＳ１１において、ＥＣＵ６は、その他の理由でのエンジン回転が必要か否かを判定する。
その他の理由でのエンジン回転が必要であると判定した場合、ステップＳ１２において、ＥＣＵ６は、車速が第三設定値未満か否かを判定する。車速が第三設定値未満であると判定した場合、ステップＳ１３において、ＥＣＵ６は、クラッチ３１を切断状態とし、処理を終了する。
車速が第三設定値未満でないと判定した場合、ステップＳ１０において、ＥＣＵ６は、クラッチ３１を係合状態とし、処理を終了する。
ステップＳ１１においてその他の理由でのエンジン回転が必要でないと判定した場合、ステップＳ１３において、ＥＣＵ６は、クラッチ３１を切断状態とし、処理を終了する。
このように、本実施例では、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行中において、エンジン回転条件が成立した場合に、車速が所定閾値未満のときには、クラッチ３１を切断状態とし、エンジン２に燃料噴射させる。
これにより、減速中かつ車速が閾値未満かつエンジン回転条件成立が重なったときには、エンジン２と駆動軸１１を切離したままにして燃料噴射することで、減速中の車両挙動に影響を及ぼすことなくエンジン回転を得ることができ、駆動モータ４の出力のみで車両１の減速状態を調整することができ、減速から停止までの走行状態を滑らかに調整することができる。
また、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行中において、エンジン回転条件が成立した場合に、車速が所定閾値未満のときには、トランスミッション３の変速機構の変速段をニュートラルにし、エンジン２に燃料噴射させる。
これにより、減速中かつ車速が閾値未満かつエンジン回転条件成立が重なったときには、エンジン２と駆動軸１１を切離したままにして燃料噴射することで、減速中の車両挙動に影響を及ぼすことなくエンジン回転を得ることができ、駆動モータ４の出力のみで車両１の減速状態を調整することができ、減速から停止までの走行状態を滑らかに調整することができる。
エンジン回転が必要、かつ、車速が閾値より低い場合には、エンジン２と駆動軸１１とをクラッチ３１で接続したとしても、エンジン２の回転数を駆動軸１１の回転で十分賄うことができないため、クラッチ３１は切断状態として、燃料噴射を行ない、エンジン２単体でエンジン回転要素に必要なエンジン２の回転数を生み出すようにする。この場合、クラッチ３１を切断状態としているため、駆動モータ４の出力のみを制御するだけで、ワンペダルドライブモードでの減速制御を行なうことができ、シンプルな制御とすることができる。
また、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行中において、エンジン回転条件が成立した場合に、車速が所定閾値以上のときには、クラッチ３１を係合状態とする。
これにより、減速中かつ車速が閾値以上かつエンジン始動条件成立が重なったときには、エンジン２を駆動軸１１に接続することで、エンジン２を回転させることかできる。エンジン２を始動させることなくエンジン回転を得ることができるため、駆動モータ４の出力のみで車両１の減速状態を調整することができ、減速から停止までの走行状態を滑らかに調整することができる。
また、車速が閾値以上のときに、エンジン２を駆動軸１１に接続するので、駆動軸１１のトルク変動を小さくすることができ、車両挙動の変化を滑らかにすることができる。
エンジン回転が必要、かつ、車速が閾値以上の場合には、エンジン２と駆動軸１１とを接続することでエンジン２の回転数を駆動軸１１の回転で賄うことができるため、クラッチ３１を係合状態とする。このとき、駆動軸１１の回転数が、ある程度高い（車速が閾値より高い）ため、燃料噴射を行なわずともエンジン回転要素に必要なエンジン２の回転数を生み出すことが可能となる。
また、ワンペダルドライブモード使用中に、ドライバの減速要求が有り、駆動モータ４による減速走行中において、エンジン回転条件が成立していない場合には、クラッチ３１を切断状態とする。これにより、燃費低減を図りつつ、駆動モータ４での電力回収を最大化することができる。
また、車速の閾値を、エアコンコンプレッサ５を駆動させなければならないことが成立した場合、補機バッテリのＳＯＣが所定値以下であることが成立した場合、ブレーキ負圧が所定圧以下であることが成立した場合、の順に低く設定する。
これにより、エンジン回転要素によるエンジン２への負荷の度合いに応じて車速の閾値を切り替えることで、燃料停止範囲を拡げることができる。結果として燃費低減を図ることができる。
なお、本実施例においては、車速に閾値を設けてエンジン２と駆動軸１１との断接を判断したが、車速と相関のある値として、トランスミッション３の変速段に閾値を設けてエンジン２と駆動軸１１との断接を判断したり、トランスミッション３がＣＶＴ等で構成される場合は、変速比に閾値を設けてエンジン２と駆動軸１１との断接を判断したりするようにしてもよい。
本実施例では、各種センサ情報に基づきＥＣＵ６が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、車両１が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１ 車両
２ エンジン（内燃機関）
３ トランスミッション（変速機、係合機構）
４ 駆動モータ
５ エアコンコンプレッサ
６ ＥＣＵ（制御部）
１１ 駆動軸
２１ オルタネータ
３１ クラッチ（係合機構）
３２ 第１クラッチ（係合機構）
３３ 第２クラッチ
６１ アクセルペダル
６２ アクセル開度センサ
６３ 車速センサ
６４ ワンペダルドライブモードスイッチ

Claims (5)

  1. 内燃機関と、駆動モータと、前記内燃機関と駆動軸を断接する係合機構と、前記内燃機関の回転を必要とするエンジン回転要素と、を備えた車両の車両走行制御装置であって、
    前記車両のアクセルペダルの操作状態に応じて、前記車両の加減速から停止までを制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記駆動モータによる減速走行中において、前記内燃機関の回転が必要な要因ごとのエンジン回転条件の少なくとも１つが成立したとき、車速と相関のある値が所定閾値未満の場合は、前記係合機構を切断状態として、前記内燃機関に燃料噴射させる車両走行制御装置。
  2. 前記制御部は、前記駆動モータによる減速走行中において、前記エンジン回転条件の少なくとも１つが成立したとき、車速と相関のある値が前記所定閾値以上の場合は、前記係合機構を係合状態とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
  3. 前記車両は、前記内燃機関と駆動軸を断接するクラッチを備え、前記係合機構は、前記クラッチで構成される請求項１または請求項２に記載の車両走行制御装置。
  4. 前記車両は、前記内燃機関から出力された回転を変速する変速機を備え、前記係合機構は、前記変速機で構成される請求項１または請求項２に記載の車両走行制御装置。
  5. 前記制御部は、前記エンジン回転条件が成立した前記内燃機関の回転が必要な要因に応じて前記所定閾値を設定する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両走行制御装置。
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