JP2022146540A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の定常走行時における無駄な加速を抑制する。【解決手段】車両に搭載されたエンジンＥと変速機ＴＭの少なくとも一方を制御するように構成された車両制御装置Ｓは、車両加速度が所定のしきい値未満か否かを判断する第１ステップと、第１ステップにおいて車両加速度が前記しきい値未満と判断されたとき、アクセル開度に拘わらず車両加速度を、前記しきい値より小さくかつ車両を定常走行させるような所定の目標定常加速度に近づけるよう、エンジンと変速機の少なくとも一方を制御する定常加速度制御を実行する第２ステップとを実行するように構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は車両制御装置に係り、特に、車両に搭載されたエンジンと変速機の少なくとも一方を制御するように構成された車両制御装置に関する。

一般に、エンジンと変速機を備えた車両では、エンジン回転数とアクセル開度に基づいて目標トルクを算出し、実際のエンジントルクが目標トルクに近づくようエンジンを制御している。

特開２０１７－５８００７号公報

一方、車両の定常走行時、ドライバはアクセル開度を微調節して車両加速度をできるだけゼロにするよう努めている。しかし車両側では、ドライバが認識しない範囲内で、車両駆動力が走行抵抗とバランスするまで、車両を加速する制御を行っていることがある。これは、車両側から見ればドライバの操作に従った適切な制御であるが、ドライバが認識できない無駄な加速を行っている可能性がある。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、車両の定常走行時における無駄な加速を抑制することができる車両制御装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
車両に搭載されたエンジンと変速機の少なくとも一方を制御するように構成された車両制御装置であって、
車両加速度が所定のしきい値未満か否かを判断する第１ステップと、
前記第１ステップにおいて車両加速度が前記しきい値未満と判断されたとき、アクセル開度に拘わらず車両加速度を、前記しきい値より小さくかつ前記車両を定常走行させるような所定の目標定常加速度に近づけるよう、前記エンジンと前記変速機の少なくとも一方を制御する定常加速度制御を実行する第２ステップと、
を実行するように構成された
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

好ましくは、前記車両制御装置は、前記定常加速度制御の実行中に車両速度または車両加速度が所定値より小さい値に低下したとき、前記定常加速度制御を中止する第３ステップを実行する。

好ましくは、前記車両制御装置は、前記第１ステップにおいて車両加速度が前記しきい値以上と判断されたとき、アクセル開度に基づいて前記エンジンと前記変速機の少なくとも一方を通常制御する第４ステップを実行する。

本開示によれば、車両の定常走行時における無駄な加速を抑制することができる。

第１実施形態の車両制御装置の構成を示す概略図である。 目標トルクを算出するためのマップを示す。 車両の定常走行時のアクセル開度と車両加速度の変化を模式的に示すタイムチャートである。 本実施形態の制御の内容を示すフローチャートである。 車両加速度に関する各しきい値を示すグラフである。 目標車両加速度を算出するためのマップを示す。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

［第１実施形態］
図１に、第１実施形態の車両制御装置Ｓの構成を示す。車両制御装置Ｓは、エンジン（内燃機関）Ｅと変速機ＴＭを備えた車両（図示せず）に搭載され、エンジンＥと変速機ＴＭの少なくとも一方を制御するように構成されている。本実施形態の場合、エンジンＥはディーゼルエンジン、車両はトラック、変速機ＴＭは手動変速機であり、車両制御装置ＳはエンジンＥのみを制御するように構成されている。但し、これらの種類、形式、用途等は特に限定されない。

車両制御装置Ｓは、制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）１００と、これに接続された下記のセンサ類および電子デバイスとを備える。

センサ類として、エンジンの回転速度（具体的には毎分当たりの回転数Ｎｅ（ｒｐｍ））を検出するための回転速度センサ４１と、アクセル開度Ａｃを検出するためのアクセル開度センサ４２と、変速機ＴＭの変速比Ｒを検出するための変速比センサ４３と、車両速度（車速という）Ｖを検出するための車速センサ４４とが設けられる。

ＥＣＵ１００は、通常時に通常制御を実行する。この通常制御において、ＥＣＵ１００は、回転速度センサ４１およびアクセル開度センサ４２によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに基づき、図２に示すような所定のマップ（関数でもよい。以下同様）に従って、目標トルクＴｔを算出する。そしてこの目標トルクＴｔに対応した目標燃料噴射量Ｑｔを所定のマップから算出し、目標燃料噴射量Ｑｔに対応した信号をエンジンＥのインジェクタに出力する。これによりインジェクタは目標燃料噴射量Ｑｔに等しい量の燃料を噴射し、実際のエンジントルクＴが目標トルクＴｔに近づけられる。こうした制御をトルクベース制御という。車両の実際の駆動力は、実際のエンジントルクＴに変速比Ｒを乗じた値となる。

またＥＣＵ１００は、車速センサ４４により検出された車速Ｖに基づいて車両加速度Ａを算出する。車両加速度Ａは、所定の単位時間当たりの車速変化量をその単位時間で除して算出される。

次に、本実施形態の制御の要部を説明する。

図３に模式的に示すように、車両の定常走行時、ドライバはアクセル開度を微調節して車両加速度をできるだけゼロにするよう努めている。しかし車両側では、ドライバが認識しない範囲内で、車両駆動力が走行抵抗とバランスするまで、車両を加速する制御を行っていることがある。これは、車両側から見ればドライバの操作に従った適切な制御であるが、ドライバが認識できない無駄な加速を行っている可能性がある。

そのため本実施形態の車両制御装置Ｓは、次のステップを実行するように構成されている。
（１）車両加速度（Ａ）が所定のしきい値未満（Ａｓ）か否かを判断する第１ステップ。
（２）第１ステップにおいて車両加速度がしきい値未満と判断されたとき、アクセル開度（Ａｃ）に拘わらず車両加速度を、前記しきい値より小さくかつ車両を定常走行させるような所定の目標定常加速度（Ａｃｒ）に近づけるよう、エンジンを制御する定常加速度制御を実行する第２ステップ。

以下、これらステップを含む本実施形態の制御を図４に基づいて説明する。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、車速センサ４４により検出された車速Ｖが、所定のしきい値Ｖｓ（＞０）より高いか否かを判断する。しきい値Ｖｓは、本実施形態の定常加速度制御を実行するのに適した車速のうち最も低い値として予め試験等を通じて設定され、ＥＣＵ１００に記憶されている。

車速Ｖがしきい値Ｖｓ以下の場合（ノー）、ＥＣＵ１００はステップＳ１０７に進んで通常制御を行い、ステップＳ１０１に戻る。他方、車速Ｖがしきい値Ｖｓより高い場合（イエス）にはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、車速Ｖに基づいて算出した車両加速度Ａが、所定のしきい値、すなわち定常走行判定しきい値Ａｓより低いか否かを判断する。図５に示すように、定常走行判定しきい値Ａｓは、ゼロより大きく、ゼロに近い値であり、定常走行中とみなせる車両加速度のうち最も高い値として予め試験等を通じて設定され、ＥＣＵ１００に記憶されている。

車両加速度Ａが定常走行判定しきい値Ａｓ以上の場合（ノー）、車両は定常走行中とみなせないので、ＥＣＵ１００はステップＳ１０７に進んで通常制御を行う。他方、車両加速度Ａが定常走行判定しきい値Ａｓより小さい場合（イエス）には、車両は定常走行中とみなせるので、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、車両加速度Ａが定常走行判定しきい値Ａｓ以上から定常走行判定しきい値Ａｓ未満に切り替わった時点、すなわちステップＳ１０２が初めてイエスになった時点の車速Ｖを、定常走行初期車速Ｖｒとして記憶する。

次にステップＳ１０４において、ＥＣＵ１００は、車速センサ４４により検出された実際の車速Ｖが、定常走行初期車速Ｖｒから所定の減少量ΔＶ（＞０）を減じて得られる所定値Ｖｙ（＝Ｖｒ－ΔＶ）より低いか否かを判断する。例えば、上り勾配の道路を走行中でかつ本実施形態の定常加速度制御の実行中に、車両駆動力が足りなくなって車速が定常走行初期車速Ｖｒから比較的大きく低下することがある。こうした場合に定常加速度制御を中止するため、車速Ｖを所定値Ｖｙと比較する。

車速Ｖが所定値Ｖｙ未満の場合（イエス）、定常加速度制御の維持が困難なので、ＥＣＵ１００はステップＳ１０１に進み、定常加速度制御を中止する。他方、車速Ｖが所定値Ｖｙ以上の場合（ノー）にはステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１００は、算出した実際の車両加速度Ａが、所定値Ａｙより小さいか否かを判断する。所定値Ａｙは図５に示すように、ゼロに近いがゼロより小さいマイナスの値であり、定常走行とは言えないほどに車両が減速しているときの車両加速度のうち最も高い値として予め試験等を通じて設定され、ＥＣＵ１００に記憶されている。

例えば上り勾配の道路を走行中でかつ本実施形態の定常加速度制御の実行中に、車両駆動力が足りなくなって車両が比較的大きく減速することがある。こうした場合に定常加速度制御を中止するため、車両加速度Ａを所定値Ａｙと比較する。

車両加速度Ａが所定値Ａｙ未満の場合（イエス）、定常加速度制御の維持が困難なので、ＥＣＵ１００はステップＳ１０１に進み、定常加速度制御を中止する。他方、車両加速度Ａが所定値Ａｙ以上の場合（ノー）にはステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１００は、定常加速度制御を実行する。このときＥＣＵ１００は、次式（１）から目標トルクＴｔを算出し、この目標トルクＴｔに基づいて目標燃料噴射量Ｑｔを算出する。
Ｔｔ＝（（Ｒａ＋Ｒｒ＋Ｒｅ）＋（ｍ＋ｍ’）×Ａｃｒ）×ｒ／Ｒ ・・・（１）
ｒはＥＣＵ１００に記憶されたタイヤ半径である。Ｒは変速比センサ４３により検出された変速比である。

ｍは積載物の重量を含む車両総重量で、例えば停車時のサスペンション収縮量等に基づいてＥＣＵ１００により計算される。ｍ’は駆動機構の回転部分の慣性相当質量で、各部慣性重量と変速比ＲからＥＣＵ１００により計算される。

Ｒａは空気抵抗で、車速Ｖに基づきＥＣＵ１００により計算される。Ｒｒは転がり抵抗で、車両総重量ｍ等に基づきＥＣＵ１００により計算される。Ｒｅは勾配抵抗で、別途計算された勾配推定値に基づきＥＣＵ１００により計算される。

Ａｃｒは、前述した所定の目標定常加速度であり、図５に示すように、定常走行判定しきい値Ａｓより小さく、所定値Ａｙより大きい値である。目標定常加速度Ａｃｒは、本実施形態ではゼロであるが、その値は任意に設定でき、例えばゼロより僅かに小さいマイナスの値であってもよい。目標定常加速度Ａｃｒは、ドライバの技量以上に車両を定常走行させることができるような理想的な車両加速度の値として予め試験等を通じて設定され、ＥＣＵ１００に記憶されている。

目標定常加速度Ａｃｒに基づいてエンジン制御を行うと、ドライバの技量では行えないほどに実際の車両加速度をぴったりと理想的な目標定常加速度Ａｃｒに近づけることができる。そのため、車両の定常走行時における無駄な加速を抑制することができ、ドライバの技量による省燃費の限界を超えた燃費の改善を実現することができる。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０６の後にステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４、Ｓ１０５を再度実行する。このときにいずれかのステップがイエスであれば、定常加速度制御の維持は困難とみなして定常加速度制御を中止し、ステップＳ１０１に戻る。なおこの場合、車両速度Ｖまたは車両加速度Ａが定常加速度制御開始時より比較的大きく落ち込んでいるため、ドライバがアクセル開度Ａｃを増加し、ステップＳ１０２がノーになる可能性が高い。

このように本実施形態によれば、車両の定常走行時における無駄な加速を抑制することができる。

本実施形態は次のような変形例も可能である。例えば、定常加速度制御の開始時に、目標定常加速度の値を、通常制御時の値Ａ（Ａｓ）から本来の値Ａｃｒまで徐々に変化ないし減少させてもよい。こうすると、定常加速度制御の開始時における車両加速度の急変を抑制でき、運転フィーリングを向上できる。

また、目標定常加速度Ａｃｒをマイナスの値としてもよい。こうすると、定常加速度制御の実行中にドライバが気付かない範囲内で車両を減速させることができ、燃費をさらに大きく改善することができる。

ちなみに、目標定常加速度Ａｃｒの値をよりマイナス側にするほど、省燃費が期待できるが、ドライバの意図とは厳密には外れていき、ドライバビリティの低下につながる虞があるため、注意が必要である。

この目標定常加速度Ａｃｒの値については、複数の値を予め設定、記憶しておき、ドライバにより選択させることもできる。例えば、高い値（例えばゼロ）を用いるノーマルモードと、低い値（例えばマイナスの値）を用いるエコモードとをドライバが選択可能としてもよい。

以上の説明から分かるように、車両制御装置Ｓは次のステップも実行する。
（３）定常加速度制御の実行中に車両速度（Ｖ）または車両加速度（Ａ）が所定値（Ｖｙ，Ａｙ）より小さい値に低下したとき、定常加速度制御を中止する第３ステップ。
（４）第１ステップにおいて車両加速度（Ａ）がしきい値（Ｖｓ）以上と判断されたとき、アクセル開度（Ａｃ）に基づいてエンジン（Ｅ）を通常制御する第４ステップ。

［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態を説明する。なお前記第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、以下、第１実施形態との相違点を主に説明する。

本実施形態では、変速機ＴＭが自動変速機であり、図１に破線矢印で示すように、車両制御装置ＳはエンジンＥに加え変速機ＴＭも制御するように構成されている。

通常制御の内容も第１実施形態と異なる。本実施形態の通常制御においてＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ４２および車速センサ４４によりそれぞれ検出されたアクセル開度Ａｃおよび車速Ｖに基づき、図６に示すような所定のマップに従って、目標車両加速度Ａｔを算出する。そして、目標車両加速度Ａｔに対応した目標燃料噴射量Ｑｔと目標変速比Ｒｔを所定のマップから算出し、目標燃料噴射量Ｑｔに対応した信号をエンジンＥのインジェクタに出力すると共に、目標変速比Ｒｔに対応した信号を変速機ＴＭに出力する。これによりインジェクタは目標燃料噴射量Ｑｔに等しい量の燃料を噴射し、変速機ＴＭは目標変速比Ｒｔに等しい変速比に制御される。こうして実際の車両加速度が目標車両加速度Ａｔに近づけられる。こうした制御を加速度ベース制御という。

本実施形態の制御全体は第１実施形態とほぼ同様であり、図４に示したフローチャートに従って実行される。ステップＳ１０７では通常制御として加速度ベース制御が実行される。

ステップＳ１０６では、前式（１）を用いずに定常加速度制御が実行される。その内容は加速度ベース制御と基本的に同様であるが、目標車両加速度Ａｔの値として、図６のマップから求められた目標車両加速度Ａｔの値ではなく、予め記憶された目標定常加速度Ａｃｒの値を用いる点のみが異なる。

すなわち本実施形態の定常加速度制御では、目標定常加速度Ａｃｒに等しい目標車両加速度Ａｔに基づいて加速度ベース制御が実行される。その結果、第１実施形態と同様、ドライバの技量では行えないほどに実際の車両加速度をぴったりと理想的な目標定常加速度Ａｃｒに近づけることができる。そのため、車両の定常走行時における無駄な加速を抑制することができ、ドライバの技量による省燃費の限界を超えた燃費の改善を実現することができる。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。

（１）例えば、車両の動力源は、エンジンにモータを組み合わせたハイブリッドタイプであってもよい。

（２）定常加速度制御は、変速機だけを制御するように修正されてもよい。また第１実施形態において、変速機を自動変速機とし、定常加速度制御において変速機を併せて制御してもよい。

前述の各実施形態および各変形例の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

Ｅ エンジン
ＴＭ 変速機
Ｓ 車両制御装置

Claims (3)

1. 車両に搭載されたエンジンと変速機の少なくとも一方を制御するように構成された車両制御装置であって、
   車両加速度が所定のしきい値未満か否かを判断する第１ステップと、
   前記第１ステップにおいて車両加速度が前記しきい値未満と判断されたとき、アクセル開度に拘わらず車両加速度を、前記しきい値より小さくかつ前記車両を定常走行させるような所定の目標定常加速度に近づけるよう、前記エンジンと前記変速機の少なくとも一方を制御する定常加速度制御を実行する第２ステップと、
   を実行するように構成された
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記定常加速度制御の実行中に車両速度または車両加速度が所定値より小さい値に低下したとき、前記定常加速度制御を中止する第３ステップを実行する
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記第１ステップにおいて車両加速度が前記しきい値以上と判断されたとき、アクセル開度に基づいて前記エンジンと前記変速機の少なくとも一方を通常制御する第４ステップを実行する
   請求項１または２に記載の車両制御装置。

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