JP4797891B2 - スロットル開度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクセル開度の変化に対するスロットル開度の変化率が異なる２つのスロットル開度特性を切り替えるスロットル開度制御装置に関する。

従来から、車両の走行条件に応じて、アクセル開度に対するスロットル開度の対応関係が異なる走行特性を複数有し、運転者が緩慢な加速性を有する緩慢モードから加速性のよいアクティブモードへの移行を希望していることを、運転者のアクセル開度の変化度合とその平均値に基づいて判断したときには、緩慢モードからアクティブモードに移り、応答のよい加速性を確保して、運転の円滑性や安全性を高めた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、変速段の変更に伴うスロットル開度特性変更に関し、シフトアップ時は、小さな変化率に基づいて、変更前の変速段に応じたスロットル開度から変更後の変速段に応じたスロットル開度までゆっくり変更して過渡の加速感を抑制し、シフトダウン時は、大きな変化率に基づいて、変更前の変速段に応じたスロットル開度から変更後のスロットル開度まで速やかに変更して、エンジン回転の吹き上がりとエンジン回転の落ち込みとの時間差に伴う違和感を抑制するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平３−１０７６６９号公報 特開２００３−２１４２２０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の発明では、緩慢モードからアクティブモードへ移る際の具体的な移行方法は開示しておらず、走行特性の移行の際に伴う問題点は全く考慮されていない。

また、上述の特許文献２に記載の発明では、目標変速段の目標スロットル開度に到達するまでに、いかにしてスムースに変速段の変更を行ってユーザの違和感を抑えるかに着目しているものであり、異なるスロットル開度特性を、走行状況に応じて切り替えて使い分けることは意図も開示もしていない。

ところで、近年、環境保護を目的とし、排出ガスを抑制した車両や運転を推奨する観点から、例えば、エコスイッチと呼ばれる、アクセル開度に対するスロットル開度を、通常の走行状態よりも抑えたスロットル開度特性で走行するモードに切替制御できる車両が提案されている。このような走行モードでは、安定走行中には何ら問題はないが、例えば危険回避のために急加速が必要な場合に、アクセルを踏み込んでアクセル開度を上げても、スロットル開度が通常の走行モードのようには上がらず、ユーザの思うように加速ができないというという問題がある。

そこで、本発明は、例えばこのような環境にやさしい、アクセル開度に対してスロットル開度を抑えたスロットル開度特性による走行モードで走行中であっても、急加速が必要なときには通常のスロットル開度の大きいスロットル開度特性に迅速に切り替えて、ユーザの安全性を確保するスロットル開度制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係るスロットル開度制御装置は、所定のアクセル開度に対して所定の開度でスロットルを開く第１スロットル開度特性と、同一のアクセル開度に対して、第１スロットル開度特性が示す開度よりも大きな開度でスロットルを開く第２スロットル開度特性、との切替制御を行うエンジンのスロットル開度制御装置であって、
前記第１スロットル開度特性から前記第２スロットル開度特性への切替時の特性間の移行の際のスロットル開度の時間変化率が、前記第２スロットル開度特性から前記第１スロットル開度特性への切替時のスロットル開度の時間変化率より大きいことを特徴とする。これにより、急加速を要する緊急時には迅速にスロットル開度の大きい第２スロットル開度特性に切り替え、逆に急加速を要しないときにはゆっくりと切り替えて違和感なくスロットル開度特性を切り替えることができる。

第２の発明は、第１の発明に係るスロットル開度制御装置において、
前記スロットル開度制御装置は、運転者の意図を判定する意図判定手段を備え、第１スロットル開度特性の状態で該意図判定手段により運転者に加速意図があると判定されたときには、前記第１スロットル開度特性から前記第２スロットル開度特性への切替を行うことを特徴とする。これにより、運手者の加速意図に基づいてスロットル開度特性を切り替えることができ、急加速の必要なときに運転者の意図に応えることができる。

第３の発明は、第２の発明に係るスロットル開度制御装置において、
前記スロットル開度制御装置は、前記第２スロットル開度特性の状態で前記意図判定手段により運転者に加速意図がなくなったと判定されたときには、前記第２スロットル開度特性から前記第１スロットル開度特性への切替を行うことを特徴とする。これにより、運転者の加速意図がなくなったときには、スロットル開度の小さいスロットル開度特性に戻すことができ、地球に優しい走行を行うことができる。

第４の発明は、第２又は３の発明に係るスロットル開度制御装置において、
前記意図判定手段は、運転者の停止〜走行〜停止間の１サイクル毎に最大アクセル開度を算出し、該最大アクセル開度のデータを蓄積した履歴データに基づいて加速意図の有無を判定する閾値を設定し、該閾値を用いて該運転者の加速意図の有無を判定することを特徴とする。これにより、運転中の癖や習慣等の個性の異なる運転者毎に適合した加速意図の判定を行うことができ、信頼度の高い運転者の意図判定が可能となる。

本発明によれば、急加速を要するスロットル開度特性への切替時には迅速に、急加速を要しないスロットル開度特性への切替時にはゆっくりと切り替え、運転者の運転ニーズに適合したスロットル開度特性の切替を行うスロットル開度制御装置を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本実施例に係るスロットル開度制御装置の一例を示すシステム構成図である。

スロットル開度制御装置１０は、第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性に基づく２つの制御モードを有しており、その特性は切替手段３１により切り替えられるようになっている。エコスイッチ３０は、これらの制御モードをユーザの意思により切り替えられるようにしたスイッチである。例えば、スロットル開度制御装置１０は、エコスイッチ３０がＯＦＦのときは第２スロットル開度特性に基づくスロットル開度制御を実行し、エコスイッチ３０がＯＮのときは第１スロットル開度特性に基づくスロットル開度制御を実行するように構成してよい。

スロットル開度制御装置１０は、電子制御スロットルモータ１１と、スロットルバルブ１２と、スロットルポジションセンサ１３に接続されている。スロットルポジションセンサ１３はスロットルバルブ１２のバルブの位置を検出するセンサであり、これによりスロットルバルブ開度が検出される。一方、電子制御スロットルモータ１１は、スロットルバルブ１２の位置を制御するための駆動手段であり、スロットル開度制御装置１０からの指令により動作する。スロットルバルブ１２は、その位置によりスロットル開度を定めるバルブである。本実施例では、スロットル開度制御装置１０は、スロットルポジションセンサ１３からスロットル開度の情報を取得し、スロットル開度が第１スロットル開度特性又は第２スロットル開度特性に基づいて変化するように制御しつつ、更に必要なときに両特性間を切り替える制御を行う。

アクセルポジションセンサ２３は、アクセルペダル２２のアクセル開度を検出するセンサである。スロットル開度制御装置１０は、アクセルポジションセンサ２３に接続され、これからアクセルペダル２２のアクセル開度の情報を得ることができる。

スロットル開度制御装置１０は、必要に応じて意図判定手段２０を備える。意図判定手段２０は、運転者の加速意図の有無を判定する手段であり、アクセルポジションセンサ２３により検出されたアクセル開度に基づいて判定を行う。なお、意図判定手段２０は、必要に応じて運転者の過去のアクセル操作に関する履歴データを蓄積する履歴データベース２１を備えてもよい。

また、意図判定手段２０は、必要に応じて、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）やＧ−ＢＯＯＫ等の外部センタ６０からの通信情報を利用できるように、ナビゲーションシステム等の通信情報取得手段５０に接続されてよい。通信情報取得手段５０は、受信装置やアンテナ５１等の通信情報取得に必要な手段を備えてよい。

スロットル開度制御装置１０は、制御を行う演算手段として構成されるので、いわゆるECU（Eｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）として具現化されてよい。ＥＣＵは、所与の実行プログラムに従って各種処理を行うＣＰＵ、このＣＰＵの実行プログラム、演算結果等を格納するメモリ（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）、タイマ、カウンタ、入出力インターフェイス等を有する。また、スロットル開度制御装置１０で実行する制御は、コンピュータプログラムとして実現してもよく、所与のコンピュータを用いて実現することができる。

また、スロットル開度制御装置１０は、エンジンコントロールコンピュータ４０の一部として内部に組み込まれて設けられるか、又は接続されてよい。エンジンコントロールコンピュータ４０は、車両の動力源であるエンジンを制御するコンピュータである。エンジンコントロールコンピュータ４０は、アクセル開度に基づいて、運転状態に合ったスロットル開度を決定して電子制御スロットルモータ１１を駆動する制御を行う。よって、本実施例に係るスロットル開度制御装置１０は、エンジンコントロールコンピュータ４０が行う制御の一部として組み込まれてよく、又はその制御に反映させるようにエンジンコントロールコンピュータ４０に接続されてもよい。

図２は、本実施例に係るスロットル開度制御装置１０の第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性を示した図である。図２において、横軸はアクセル開度、縦軸はスロットル開度、即ちトルクを表しており、アクセル開度に対するスロットル開度の特性としてその特性が表現されている。アクセル開度に対して、非線形の曲線を描いているのが第１スロットル開度特性であり、アクセル開度を上げてもスロットル開度は抑え気味にしか開かない特性となっている。これは、例えば、通常の車両走行時よりもスロットル開度を抑え、走行中の排出ガスをなるべく抑えて地球に優しい走行を促すために設定されたスロットル開度特性である。

一方、アクセル開度の増加に対して略線形でスロットル開度も増加している特性曲線が第２スロットル開度特性である。エンジンの持つ能力をそのまま発揮させた場合のスロットル開度特性であり、アクセルを踏み込むのにほぼ比例したトルクが得られるので、急加速を行いたい場合には好ましい特性である。

これらのスロットル開度特性は、例えばユーザの選択により、切替スイッチ等で切り替えることができるようにしてよい。本実施例に係るスロットル開度制御装置では、エコスイッチ３０のＯＮ、ＯＦＦによりこれらのスロットル開度特性を切り替える例を挙げて説明しているが、他の用途や目的に基づくスイッチにより、スロットル開度特性を切り替える構成としてもよい。
図３は、第１スロットル開度特性の曲線と第２スロットル開度特性の曲線との切替時の過渡的な状態における制御の例を説明するための図である。図３（ａ）は、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性に切り替えるときの、過渡的な状態のスロットル開度の制御を説明するための図である。

図３（ａ）において、アクセル開度に対するスロットル開度の制御は、スロットル開度制御装置を駆動する一定周期のクロックパルスの周期単位でなされているとする。これは、例えば０．００１〜０．１秒程度の周期と考えてよく、ここでは、周期が０．０１秒である場合を例として説明する。

アクセル開度がｘのときの第１スロットル開度特性曲線上のスロットル開度の値をＴＡ_１（ｘ）、第２スロットル開度特性曲線上のスロットル開度の値をＴＡ_２（ｘ）とする。また、周期がｎ−１番目のときの過渡的なスロットル開度の値をＴＡ（ｎ−１）、ｎ番目のときの過渡的なスロットル開度の値をＴＡ（ｎ）とする。ここで、ｎは何周期目かを表す周期の通し番号を表すので、ｎ−１はｎ周期目の１つ前の周期、即ち０．０１秒前の状態を示すことになる。

図３（ａ）において、理解の容易のため、アクセル開度はｘ＝ａで一定の状態で第１スロットル開度特性曲線上のＴＡ_１（ａ）から第２スロットル開度特性曲線上のＴＡ_２（ａ）に移る場合を考える。このとき、ｎ番目の周期のときの過渡的な状態でのスロットル開度ＴＡ（ｎ）は、
ＴＡ（ｎ）＝ＴＡ（ｎ−１）＋（ＴＡ_２（ａ）−ＴＡ（ｎ−１））／ｑ （式１ａ）
と表現することができる（ｑは乗り移り定数）。

第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への乗り移りは、スロットル開度が一定周期毎の時間の経過とともに増加する変化である。その時のスロットル開度の増加の変化割合は、スロットル開度制御装置１０によって所定の規則の下で制御されてよいが、この式では、ＴＡ_２（ａ）とＴＡ（ｎ−１）との距離Ｌと乗り移り定数ｑにより定まることとしている。即ち、Ｌ／ｑがスロットル開度の増加の変化率となる。式１ａにおいて、乗り移り定数ｑの値が小さい程第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への乗り移りは素早く行われる。即ち、図３（ａ）においては、ＴＡ（ｎ−１）からＴＡ（ｎ）への移動量が大きくなる。

ここで、実際の走行に則して考えると、第１スロットル開度特性が選択された走行状態において、第２スロットル開度特性への切替が必要となる状況には、一般道路から高速道路に入った場合や、また車両の流れの速い幹線道路に入った場合、或いは車線変更を行う必要がある場合等、危険回避等のために急加速を要するときが多いと考えられる。従って、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性の切替は、なるべく短時間で迅速に行われることが望ましい。よって、乗り移り定数ｑは、適切な範囲内で、比較的小さい値に設定するのが好ましい。

なお、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替は、ユーザの選択によりエコスイッチ３０等の切替スイッチにより行なわれてもよいが、後述するように、運転者の加速意図をアクセル開度から判断し、自動で行うようにしてもよい。

次に、図３（ｂ）を用いて、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性に乗り移る場合について説明する。図３（ｂ）は、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替時の、過渡的な乗り移り制御を説明するための図である。

図３（ｂ）において、図３（ａ）と同様に、乗り移り時のアクセル開度はｘ＝ａで一定であり、第２スロットル開度特性曲線上のＴＡ_２（ａ）から第１スロットル開度特性曲線上のＴＡ_１（ａ）に移る場合を考える。図３（ａ）と同様に、ｎ番目の周期の過渡的なスロットル開度をＴＡ（ｎ）、ｎ−１番目の周期の過渡的なスロットル開度をＴＡ（ｎ−１）とすれば、ＴＡ（ｎ）は、
ＴＡ（ｎ）＝ＴＡ（ｎ−１）−（ＴＡ（ｎ−１）−ＴＡ_１（ａ））／ｒ （式２ａ）
と表すことができる（ｒは乗り移り定数）。

第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への乗り移りは、スロットル開度が一定周期毎の時間の経過とともに減少する変化であるが、その減少の時間変化割合は、図３（ａ）の場合と同様に、この式ではＴＡ（ｎ−１）とＴＡ（ｎ）との距離Ｌと乗り移り定数ｒに依存する。式２ａにおいては、ｒの値が大きい程、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への乗り移りはゆっくりと行われることになる。即ち、図３（ｂ）において、ＴＡ（ｎ−１）からＴＡ（ｎ）への移動量が小さくなる。

ここで、実際の走行に則して考えると、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替変更が必要な状況は、第２スロットル開度特性による急な加速を要する状況にあったが、走行環境が安定し、急加速が必要なくなった状態であると考えられる。このような状況下では、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への乗り移りは、急ぐ必要はなく、むしろスロットル開度特性の切替変更に伴う乗員への違和感が少なくなるよう、ゆっくりと行うことが好ましい。従って、乗り移り定数ｒは適切な範囲内で比較的大きな値に設定することが好ましい。

以上説明したように、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替変更は迅速に行うことが好ましく、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替変更はゆっくり行うことが好ましい。図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較すると、ｎ−１番目の周期の時点で、他方のスロットル開度特性への乗り移りのために必要な残りのスロットル開度変更量は双方ともＬであり、その時点でのスロットル開度変化率は、それぞれＬ／ｑ、Ｌ／ｒである。ここで、ｑ＜ｒの関係にあるので、スロットル開度の変化率は、図３（ａ）の場合の方が図３（ｂ）の場合よりも大きくなる。ｎ番目の周期に移ったときのスロットル開度の変化量ＴＡ（ｎ）−ＴＡ（ｎ−１）についても、図３（ａ）の方が図３（ｂ）よりも大きくなっており、図３（ａ）の場合が図３（ｂ）の場合よりも切替変更が迅速に短時間でなされていることが理解できる。

言い換えれば、アクセル開度が一定の場合は、１周期毎のスロットル開度の変化分が、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替時の方が、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替時よりも大きいことになり、よってスロットル開度の時間変化率（変化速度）も大きいことになる。

図４は、実際の車両の運転時の、アクセル開度の変化を考慮した第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性との切替時の過渡的な状態での制御の例を示した図である。

図４（ａ）は、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替時の制御を示した図である。上述の式１ａを一般化して表現すると、
ＴＡ（ｎ）＝ＴＡ（ｎ−１）＋（ＴＡ_２（ｘ）−ＴＡ（ｎ−１））／ｑ （式１）
となる（ｑは乗り移り定数）。

式１より、ＴＡ（ｎ）は、前回値のＴＡ（ｎ−１）を基準とし、またその時のアクセル開度ｘにおける第２スロットル開度曲線上の値ＴＡ_２（ｘ）との差分をｑで除することにより、前回値からの変化幅が定まる。よって、アクセル開度が変化する度に、目標値である第２スロットル開度特性上の点ＴＡ_２（ｘ）が変化し、前回値ＴＡ（ｎ−１）との差分が取られ、それをｑで除して対応する値ＴＡ（ｎ）が、式１から導かれる。従って、図４（ａ）に示すように、アクセル開度ｘの変化によりＴＡ_２上の目標値がスライドしながら、ＴＡ（ｎ）が定まってゆき、最後にはＴＡ_２上に収束する。

図４（ｂ）は、アクセル開度の変化を考慮した、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替時の制御を示した図である。上述の式２ａを一般化して表現すると、
ＴＡ（ｎ）＝ＴＡ（ｎ−１）−（ＴＡ（ｎ−１）−ＴＡ_１（ｘ））／ｒ （式２）
となる（ｒは乗り移り乗数）。

式２から、ＴＡ（ｎ）は、前回値ＴＡ（ｎ−１）をスロットル開度の基点とし、アクセル開度ｘの変化に依存しながら目標値ＴＡ_１（ｘ）が定まり、この差をｒで除することにより変化率が定まり、最終的にＴＡ（ｎ）が定まるプロセスを繰り返してゆく。よって、図４（ａ）と同様に、ＴＡ_１上の目標値がスライドしながら、そのアクセル開度におけるＴＡ（ｎ）が定まってゆき、最後にはＴＡ_１上に収束する。

このように、アクセル開度の変化を考慮すると、特性間の移行の際のＴＡ（ｎ）の挙動はやや複雑になるが、現実的には、ｑとｒの差を十分な大きさとしておけば、多少条件が異なっていても、あまり影響は大きくないと考えてよい。また、乗り移り時の特性曲線間のスロットル開度の移動量が、図４（ａ）と図４（ｂ）の場合であまり大きく異ならなければ、ＴＡ（ｎ）の挙動は、ｑとｒの差に結局依存することになる。よって、スロットル開度が変化する場合でも、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への乗り移りは、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への乗り移りよりも迅速に行われ、その時間変化率も大きいと考えてよい。

図５は、本実施例に係るスロットル開度制御装置が、実際に車両に適用されたときの切替制御時のアクセル開度に対するスロットル開度の変化特性の例を示した図である。図５（ａ）は、切替制御のスロットル開度特性が直線的に乗り移る例を示した図である。

図５（ａ）において、アクセル開度がｘ＝ｃのときに、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替制御が始まった場合には、運転者はそのままアクセルを踏み込んで加速を続けるのが通常であるから、アクセル開度は切替制御中も増加してゆく。切替制御は、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への乗り移りを速やかに実行するが、アクセルも踏み込まれてゆくから、実際にはアクセル開度がｘ＝ｄになったときに第２スロットル開度特性に完全に切り替わる。このとき、スロットル開度は、ＴＡ_１（ｃ）からＴＡ_２（ｄ）へと変化する。この後は、スロットル開度特性は略線形の第２スロットル開度特性に従って変化するので、急加速が必要な運転者の要請に応えることができる。

一方、急加速が不要になったときには、環境に優しい非線形の第１スロットル開度特性に切り替えることが好ましい。例えば、アクセル開度がｘ＝ａのときに第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替制御が始まった場合には、アクセル開度も減少してゆくのが通常であるから、例えばアクセル開度ｘ＝ｂになったときに、完全に第１スロットル開度特性に戻ることになる。このとき、スロットル開度はＴＡ_２（ａ）からＴＡ_１（ｂ）に変化するが、このときのスロットル開度の時間変化率（変化速度）は、ＴＡ_１（ｃ）からＴＡ_２（ｄ）に変化するスロットル開度の時間変化率（変化速度）よりも小さくなる。

図５（ｂ）は、第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性との切替時の過渡的な制御において、乗り移り制御が、アクセル開度の変化に対するスロットル開度の変化において曲線を描いてなされている例を示している。図５（ｂ）において、図５（ａ）と同一の位置にアクセル開度ｘ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄと、それに対応するスロットル開度ＴＡ_２（ａ）、ＴＡ_１（ｂ）、ＴＡ_１（ｃ）、ＴＡ_２（ｄ）が示されている。図５（ａ）との相違点は、アクセル開度の変化に対するスロットル開度の変化の仕方が直線的ではない点で異なるだけであり、第１スロットル開度特性上のＴＡ_１（ｃ）から第２スロットル開度特性上のＴＡ_２（ｄ）に移る速度が、第２スロットル開度特性上のＴＡ_２（ａ）から第１スロットル開度特性上のＴＡ_１（ｂ）に移る速度より大きいことは図５（ａ）と同様である。

図５に示したように、第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性との切替制御を種々の特性態様で行っても、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替時のスロットル開度の時間変化率（変化速度）を、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替時のスロットル開度の時間変化率（変化速度）より大きくすることにより、危険回避等のために急加速が必要な場合には素早くスロットル開度特性を切り替え、急加速が不要になったときにはゆっくりとスロットル開度特性を切り替えて乗員の違和感を和らげることができる。

図６は、意図判定手段２０により、運転者の急加速意図の有無を判定するための方法を説明するための図である。図６（ａ）は、運転者毎のアクセル開度ＴＡｍａｘを算出する方法を説明するための図である。

図６（ａ）は、例えば信号から信号の間の、運転者の停止〜走行〜停止間毎のアクセル開度の時間変化を示した図である。変化曲線の一山が、停止〜走行〜停止間毎の１サイクルを示している。この１サイクル毎に最大値ＴＡｍａｘを算出し、このデータを蓄積してゆき、その平均値ＡｖｅＴＡｍａｘを算出するようにする。このとき、ナビゲーションシステム等の通信情報取得手段５０を併用してＧＰＳやＧ−ＢＯＯＫ等の通信情報も利用し、例えば、高速道路、郊外、市街地、脇道というように道路種別毎にデータを分類して蓄積し、その平均値ＡｖｅＴＡｍａｘを算出するようにしてよい。また、データの蓄積は、図１における履歴データベース２１に蓄積するようにしてよい。

図６（ｂ）は、道路種別毎に算出した最大アクセル開度平均値ＡｖｅＴＡｍａｘを利用して、運転者の加速意図の有無を判定する方法を示した図である。例えば、図６（ｂ）において、高速道路における最大アクセル開度平均値ＡｖｅＴＡｍａｘ高速を算出したら、その値に係数αを乗じた値のＡｖｅＴＡｍａｘ高速×αを加速意図有判定の閾値として利用してよい。即ち、アクセル開度がＡｖｅＴＡｍａｘ高速×αを超えたときに、運転者に加速意図があると判定してよい。ここで、αは判定のための余裕係数であり、１以上の適切な値であればよく、例えば１．２程度の値に設定してよい。これにより、運転者の通常の運転での最大アクセルと推定できる平均最大アクセル開度に、一定の余裕を持たせた値を閾値として設定できるので、これを超える場合は、運転者の通常のアクセル開度を、余裕を持って超えていることになり、急加速意図を有していると判断するのが妥当だからである。

同様に、運転者の加速意図がなくなったことは、例えば、最大アクセル開度平均値ＡｖｅＴＡｍａｘ高速に係数βを乗じた値の、ＡｖｅＴＡｍａｘ高速×βを加速意図終了の閾値としてよい。即ち、アクセル開度がＡｖｅＴＡｍａｘ高速×βより小さくなったときに加速意図がなくなったと判定してよい。ここで、βはやはり余裕係数であり、この場合は１より小さい適切な値であればよく、例えば０．８程度であってよい。最大アクセル開度平均値よりアクセル開度が一定量小さくなったときには、もはや加速意図がなくなったと判定しても問題ないからである。

なお、図６（ｂ）においては、高速道路の場合を例にとって説明したが、他の種類の道路でも、同様に平均最大アクセル開度ＡｖｅＴＡｍａｘに基づいた閾値を設定することにより、運転者の加速意図の有無を判定してよい。また、道路種別の分類を細分化し、更にきめ細かく判定基準を設定して判定の精度を上げるようにしてもよいし、粗く分類して概略の判断を行うようにしてもよい。

図７は、図６において設定した閾値を用いて、運転者の加速意図を判定する処理フローを示した図である。

ステップ１００では、アクセル開度ＴＡが、加速意図有閾値ＡｖｅＴＡｍａｘ×αを超えているか否かを判断する。上述のように、余裕係数αは、１以上の適切な値、例えば１．１以上１．５以下程度の値に設定してよい。アクセル開度が閾値を超えたときは、ステップ１１０に進む。

ステップ１１０では、急加速判定フラグをＯＮにして、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性に切り替える制御を開始するフラグを立てる。ここで、急加速判定フラグについて説明する。

図８は、急加速判定フラグのＯＮ、ＯＦＦ状態を示した図である。図８において、アクセル開度が加速意図有閾値ＡｖｅＴＡｍａｘ×αを一旦超えたら、急加速判定フラグはＯＮに切り替わり、その後、加速意図有閾値ＡｖｅＴＡｍａｘ×αを少し下回ったとしても、加速意図終了閾値ＡｖｅＴＡｍａｘ×βを下回らない限りは、急加速意図判定フラグはＯＮのままである。このようなヒステリシスを持たせることにより、切替制御中のハンチングを防止することができる。

図７に戻り、ステップ１２０では、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性に切り替えるための乗り移り制御を実行する。例えば、図３又は図４において説明したような方法で、乗り移り制御を実行してよい。乗り移り制御を実行して第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性に切り替わったら、第２スロットル開度特性に従って車両走行を継続してよい。

ステップ１００に戻り、アクセル開度ＴＡが加速意図有判定閾値ＡｖｅＴＡｍａｘ×αを超えていないときは、ステップ１３０に進む。

ステップ１３０では、急加速判定フラグがＯＮかＯＦＦかを判断する。図８において説明したように、急加速判定フラグにハンチング防止用のヒステリシスを持たせているため、一旦加速により第２スロットル開度特性への切替制御が行われ、第２スロットル開度特性により車両が走行しているのか、或いは切替制御は行われずに、第１スロットル開度特性により走行中なのかを判断する必要があるからである。急加速判定フラグがＯＦＦのときは、第１スロットル開度特性により走行中であることを意味するので、切替制御は行わずに走行を継続すればよく、そのまま処理を終了する。一方、急加速判定フラグがＯＮのときは、ステップ１４０に進む。

ステップ１４０では、アクセル開度ＴＡが加速意図終了閾値ＡｖｅＴＡｍａｘ×β以下であるか否かを判定する。アクセル開度ＴＡが加速意図終了閾値よりも大きいときには、まだ第２スロットル開度特性による走行中か、又は第２スロットル開度特性への切替制御中で加速意図が継続していると判断される状態なので、そのまま処理を終了する。一方、アクセル開度ＴＡが加速意図終了閾値以下のときは、ステップ１５０に進む。

ステップ１５０では、急加速判定フラグをＯＦＦにする。第２スロットル開度特性から、第１スロットル開度特性への切替制御を実行するためである。

ステップ１６０では、加速性の良い線形の第２スロットル開度特性から、スロットル開度を抑えた非線形の第１スロットル開度特性への乗り移り制御を実行し、地球に優しい走行モードに戻して処理を終了する。

図６から図８において説明したように、運転者の加速意図の有無を判定し、判定結果に基づき、第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性との切替制御を自動的に行うようにすれば、運転者は切替操作の煩わしさから解放され、運転に集中することができる。また、特に危険回避のために急加速が必要な場合には、スイッチを操作する余裕がないことが予想されるので、本実施例により、速やかなスロットル開度特性の自動切替制御を実行でき、乗員の安全性を高めることができる。

なお、本実施例においては、加速意図の有無の判定は、アクセルの絶対開度値に基づいて行う例を説明したが、他にアクセル開度の時間変化率△ＴＡ／時間を用いてもよい。この場合は、例えば、走行中に最大アクセル開度を記録した際のアクセル開度の時間変化率を記録しておくようにしてよい。そしてそのデータの蓄積から、最大アクセル開度記録時の平均アクセル開度時間変化率を算出し、その値に余裕係数α、β等を乗じて閾値を設定するようにしてもよい。閾値の設定方法と、判定のための対象パラメータが異なるだけで、判定自体の方法は、上述の方法と同様に行うことができる。

図９は、図６から図８において説明した運転者の加速意図判定方法とは異なる判定方法を説明するための図である。図９（ａ）は、運転者のアクセルの踏み方の癖を学習するためのデータの蓄積について説明した図である。

図９（ａ）では、運転者の停止〜走行〜停止毎の最大アクセル開度ＴＡｍａｘを１回目から走行毎に記録してゆき、ｎ回目の走行の最大アクセル開度をＴＡｍａｘ（ｎ）、ｎ回目までの最大アクセル開度学習値をＡ（ｎ）で表している。図９（ａ）は、更にこの状態でｎ＋１回目の走行があり、ＴＡｍａｘ（ｎ＋１）を記録したときの状態を示している。

図９（ｂ）は、図９（ａ）に示されたデータから、運転者のアクセルの踏み方によりアクセル開度に表れる癖を学習し、これに基づいて運転者の加速意図の有無を判定する方法を示している。以下、この内容を説明する。

ステップ２００では、運転者の平常時のアクセルの踏み方の癖を学習する。最大アクセル開度の学習値は、
Ａ（ｎ＋１）＝（ｘ−１）／ｘ＊Ａ（ｎ）＋１／ｘ＊ＴＡｍａｘ（ｎ＋１） （式３）
で表すことができる。ここで、フィルタ定数ｘは運転者の癖を学習するために、十分大きな値とする。

以下、具体的に数値を代入して説明する。式３は、運転者の癖を、長い期間をかけて最大アクセル開度のデータを蓄積してゆくという考え方に基づいており、例えばフィルタ定数ｘ＝１００として考える。ここで、ｎ回目までの最大アクセル開度の学習値Ａ（ｎ）＝１００であるときに、ｎ＋１回目の最大アクセル開度ＴＡｍａｘ（ｎ＋１）が学習値の２倍の２００で入力されたとする。この時、式３によれば、Ａ（ｎ＋１）＝１０１となり、ほぼＡ（ｎ）＝１００に近い値となり、突発的に大きな値が入ってきても、学習値Ａ（ｎ＋１）には大きな変化を与えない。同様に、学習値Ａ（ｎ）＝１００で、ｘ＝２００のときにＴＡｍａｘ（ｎ＋１）＝２００が入ってきたときも、Ａ（ｎ＋１）＝１００．５となり、大きな影響を受けない。よって、式３において、ｘを十分大きな値とすることにより、より信頼度の高い学習値Ａ（ｎ）を得ることができる。

なお、図６において説明したのと同様に、学習値Ａ（ｎ）については、ＧＰＳやＧ−ＢＯＯＫ等の外部センタ６０による通信情報を、通信情報取得手段５０を用いて利用し、例えば高速道路、郊外、市内、脇道等のように道路種別毎に分けて学習させてもよい。また、通勤時、平日、休日等のように日時に分けて学習させてもよい。このように、細分化して学習させて学習値Ａ（ｎ）を求めることにより、最大アクセル開度の学習値Ａ（ｎ）の精度向上が図れる。

次に、ステップ２１０では、運転者の意図を下記の式４により学習する。

Ｂ（ｎ＋１）＝（ｙ−１）／ｙ＊Ｂ（ｎ）＋１／ｙ＊ＴＡｍａｘ（ｎ＋１） （式４）
運転者の意図は、例えば朝の通勤時に、会議が控えていて急いでいる、というような短期的な運転者の意思を意味する。従って、上述の癖の学習は長期間かけて行うが、意図の学習は、３〜４回程度の短期間で学習する。ここで、フィルタ定数は、運転者のその時点での意図を判定するために、単発的な操作やノイズを省くことができる十分小さい値とする。例えば、ｙ＝２又は３程度としてよい。ｙ＝２のときに、Ｂ（ｎ）＝１００とし、ＴＡｍａｘ（ｎ＋１）＝２００が入ってきたとすれば、Ｂ（ｎ＋１）＝１５０となり、運転者の意図が反映される式となっている。

ステップ２２０では、運転者の加速意図を判定する。図６における説明と同様に、最大アクセル開度の学習値Ａ（ｎ＋１）に、余裕係数α、βを乗じることにより、加速意図有閾値及び加速意図終了閾値を設定してよい。加速意図有閾値は最大アクセル開度の学習値Ａ（ｎ＋１）に基づいて設定されるので、それよりも大きい必要があり、学習値Ａ（ｎ＋１）に乗ずる余裕係数αは１以上の適切な値が設定されてよい。例えば１．１〜１．５程度の値に設定されてよく、好ましくは１．２程度の値に設定されてもよい。また、加速意図終了閾値に乗ずる余裕係数βは、反対に１以下である必要があり、例えば０．５〜０．９程度の適切な値に設定されてよく、好適には０．８程度に設定されてもよい。

これらの閾値と運転者の意図の学習値Ｂ（ｎ＋１）を比較し、運転者の意図の学習値Ｂ（ｎ＋１）が加速意図有閾値Ａ（ｎ＋１）×αを超えていれば加速意図有りと判定してよい。また、逆に、運転者の意図の学習値Ｂ（ｎ＋１）が加速意図終了閾値Ａ（ｎ＋１）×β以下のときは加速意図終了と判定してよい。このとき、図８で説明したのと同様に、ハンチング防止のためにヒステリシスを持たせてもよい。

ステップ２３０は、加速意図有と判定されたときの、車両での具体的な措置の例を示している。加速意図があると判定されたときは、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替制御を行ってエコスイッチ３０による制御を止めるとともに、エコ運転状態にあることを示すエコインジケータのランプを消灯し、エコアドバイス装置による加速抑制への運転者へのアドバイスを中止するようにしてよい。

エコインジケータは、例えば、運転中にアクセルをあまり踏み込まない運転を行っているときに、ランプが点灯するものであり、アクセルを踏み込んだときには消灯するものである。また、エコアドバイス装置は、例えば運転者のアクセル操作やブレーキ操作を検出して計算し、粗い運転のときはその旨運転者にアドバイスを送る装置であるが、これらの機能を運転者が加速意図を有する非常時まで動作させると、運転者におせっかい感や煩わし感を与える可能性があるので、運転者が加速意図を有するときには、これらの機能を解除して停止するようにしてもよい。

本実施例により、運転者のアクセルの踏み方を学習することにより、加速意図をより精密に判定できる。

なお、アクセル開度ＴＡｍａｘ（ｎ）の替わりに、アクセル開度の変化率△ＴＡｍａｘ／時間を用いて学習し、これを対象パラメータとして加速意図の判定を行うようにしてもよい。

図１０は、運転者のアクセルの踏み方を学習する際に、更に学習精度を上げる方法について説明するための図である。

図９において、運転者の平常時のアクセルの踏み方の癖は、式３により学習するが、例えば、花火やコンサート等のイベント時や、道路工事等があったときは、交通渋滞が発生し、走行環境が通常と大きく異なる場合がある。このような場合に、通常のフィルタ定数ｘを用いて学習を行うと、運転者の平常時のアクセルの踏み方の癖を反映しない事例を多く学習することになり、誤った学習結果を導くおそれがある。

そこで、このような弊害を防ぐために、図１０に示すように、例えばＧ−ＢＯＯＫの外部センタ６０に、ＧＰＳ等により車両位置情報、交通事故や交通渋滞等のＶＩＣＳ情報、イベント情報等を送るようにする。外部センタ６０が、それらの情報に基づいて通常の走行状態と大きく異なると判断した場合には、車両に信号を送り、癖の学習を停止させるか、フィルタ定数ｘを大きくさせるようにしてよい。即ち、通常と異なる走行状態では学習を行わないかその影響度を下げ、蓄積データに影響を与えないようにしてよい。

本実施例により、一層精度の高い学習値Ａ（ｎ）が得られ、運転者の加速意図判定の精度が高まる。

なお、今まで加速意図の判定方法について説明してきたが、本実施例は、加速意図判定以外にも、別のデータを利用することにより、他の操作系についても意図判断を行うことができる。例えば、ブレーキ圧の圧力変化のデータを利用することにより、急ブレーキの意図を判定することができる。これを例えばエコアドバイス装置等に反映させ、運転者に急ブレーキの意図があると判定されたときは、エコアドバイスを解除するようにしてもよい。同様に、ステアリング角度の角度変化をパラメータとし、急ハンドルの意図を判定してもよい。この場合も、運転者に急ハンドルの意図があると判定したら、エコアドバイスを解除する等の対応が可能である。

また、意図判断により緊急回避操作を判断することができるので、環境だけではなく、安全制御に反映することもできる。例えば、運転者に急ブレーキの意図があると判断したら、ハザードランプを点滅させて周囲に知らせるようにし、安全制御に役立てることもできる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

本実施例に係るスロットル開度制御装置の一例を示すシステム構成図である。 本実施例に係るスロットル開度制御装置１０の第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性を示した図である。 第１スロットル開度特性の曲線と第２スロットル開度特性の曲線との切替時の制御を説明するための図である。図３（ａ）は、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替時の制御を説明するための図である。図３（ｂ）は、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替時の制御を説明するための図である。 アクセル開度の変化を考慮した、第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性との切替時の制御の例を示した図である。図４（ａ）は、第１スロットル開度特性から第２スロットル開度特性への切替時の制御を示した図である。図４（ｂ）は、第２スロットル開度特性から第１スロットル開度特性への切替時の制御を示した図である。 アクセル開度の変化を考慮した第１スロットル開度特性と第２スロットル開度特性との切替時の制御を示した図である。図５（ａ）は、乗り移り制御のアクセル開度の変化に対するスロットル開度の変化がほぼ直線的な場合を示している。図５（ｂ）は、乗り移り制御のアクセル開度の変化に対するスロットル開度の変化が曲線的な例を示している。 意図判定手段２０により、運転者の急加速意図の有無を判定する方法の説明図である。図６（ａ）は、運転者毎のアクセル開度ＴＡｍａｘを算出する方法の説明図である。図６（ｂ）は、最大アクセル開度平均値を用い、運転者の加速意図を判定する方法を示した図である。 図６において設定した閾値を用いて、運転者の加速意図を判定する処理フローを示した図である。 急加速判定フラグのＯＮ、ＯＦＦ状態を示した図である 図６から図８とは異なる加速意図判定方法を説明するための図である。図９（ａ）は、運転者の癖の学習について説明した図である。図９（ｂ）は、運転者の癖を学習し、これに基づいて運転者の加速意図の有無の判定方法を示した図である。 運転者の癖を学習する際の、学習精度を上げる方法についての説明図である。

符号の説明

１０ スロットル開度制御装置
１１ 電子制御スロットルモータ
１２ スロットルバルブ
１３ スロットルポジションセンサ
２０ 意図判定手段
２１ 履歴データベース
２２ アクセルペダル
２３ アクセルポジションセンサ
３０ エコスイッチ
３１ 切替手段
４０ エンジンコントロールコンピュータ
５０ 通信情報取得手段
５１ アンテナ
６０ 外部センタ

Claims (4)

1. 所定のアクセル開度に対して所定の開度でスロットルを開く第１スロットル開度特性と、同一のアクセル開度に対して、第１スロットル開度特性が示す開度よりも大きな開度でスロットルを開く第２スロットル開度特性、との切替制御を行うエンジンのスロットル開度制御装置であって、
   前記第１スロットル開度特性から前記第２スロットル開度特性への切替時の特性間の移行の際のスロットル開度の時間変化率が、前記第２スロットル開度特性から前記第１スロットル開度特性への切替時のスロットル開度の時間変化率より大きいことを特徴とするスロットル開度制御装置。
2. 前記スロットル開度制御装置は、運転者の意図を判定する意図判定手段を備え、第１スロットル開度特性の状態で該意図判定手段により運転者に加速意図があると判定されたときには、前記第１スロットル開度特性から前記第２スロットル開度特性への切替を行うことを特徴とする請求項１に記載のスロットル開度制御装置。
3. 前記スロットル開度制御装置は、前記第２スロットル開度特性の状態で前記意図判定手段により運転者に加速意図がなくなったと判定されたときには、前記第２スロットル開度特性から前記第１スロットル開度特性への切替を行うことを特徴とする請求項２に記載のスロットル開度制御装置。
4. 前記意図判定手段は、運転者の停止〜走行〜停止間の１サイクル毎に最大アクセル開度を算出し、該最大アクセル開度のデータを蓄積した履歴データに基づいて加速意図の有無を判定する閾値を設定し、該閾値を用いて該運転者の加速意図の有無を判定することを特徴とする請求項２又は３に記載のスロットル開度制御装置。

Images