JP5177627B2 - 自動省燃費運転システム - Google Patents
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いわゆるオートクルーズシステムで走行する場合、図15で示すように、下り坂(図15の(15−1)参照:H線)では、補助ブレーキを使用しなければ(図15の(15−4)参照:破線Bn)、燃料をカットしても(図15の15−3参照:Q線)、車速Vが次第に増加してしまう(図15の15−2:破線Vnb)。
ドライバは車両が加速されてしまうために、一定車速を維持させようとして積極的に補助ブレーキを作動させる(図15の15−4:B線参照)。
しかし、補助ブレーキを作動することは、車両の運動エネルギーを熱エネルギーとして廃棄してしまうことであり、廃棄される分だけ、車両の運動エネルギーが無駄になる。したがって、必ずしも燃費の良い運転をしているとは言えない。
しかし、当該技術(特許文献1)では、「自車の位置情報と道路勾配情報とを照合し、燃費の良い運転方法をアドバイスする」旨の記載はあるものの、具体的な車速の自動制御方法については言及されていない。
傾斜角センサをキャビン、シャーシの何れに搭載しても、程度の差こそあれ、路面からの入力(凹凸)による振動が傾斜角センサに加わり、精度の高いデータベースの作成は期待できない。したがって、効果的な省燃費運転のアドバイスや、自動制御による大きな省燃費効果が得られない。
最初に、図1〜図8を参照して、第1実施形態を説明する。
エンジンコントローラ2は、エンジンへの燃料供給量(又は、燃料噴射量)を調節して、エンジン回転数を制御するように構成されている。
補助ブレーキコントローラ3は、補助ブレーキ(図示せず:例えば、排気ブレーキ)の起動・停止を行わせる。
補助ブレーキセンサ5は、補助ブレーキの作動・非作動を検出する。
燃料流量センサ(燃料流量計)6は、エンジンに供給される燃料流量を検出している。
データベース8は、記憶手段であり、既に走行したことのある道路の道路勾配データ及びその道路勾配データを持つ道路の所在位置情報が記憶されている。
車両が坂を下りはじめ、コントロールユニット10は、車載した車速センサ4が第1の閾値V1を超えたa点(V線)を、下り坂の始点であると認識する。
コントロールユニット10は、下り坂の始点と認識したa点から、燃料供給を停止するべくエンジンコントローラ2に制御信号を発信し、エンジンへの燃料供給が停止される(燃料噴射量=0:図2の2−3参照)。
a点を通過した直後の領域では、エンジンへの燃料供給が停止されても(燃料噴射量=0)、未だ制動をかけていないので、車両は速度を増し、加速していく。
補助ブレーキが作動することにより、車両の加速の度合いが減少する。そして、t点(図2の2−1参照)で車両の速度が減速に転じ、c点(図2の2−1参照)で第2の閾値V2以下となる。車速が第2の閾値V2以下となった時点(c点を超えた時点)で、コントロールユニット10は、補助ブレーキを非作動とするべく補助ブレーキに対して制御信号を発信する(補助ブレーキがONからOFF:図2の2−4参照)。
そしてコントロールユニット10は、下り坂の領域L1と下り坂手前の領域Lxとを除いた領域を、その他の領域(下り坂の領域でもなく、下り坂手前の領域でもない領域)L2と判定する。
コントロールユニット10は、これら三つの領域L1、Lx、L2を、それぞれの領域に対応する位置情報と関連付けて、データベース8に記憶させる。
それに対して、図3は、既に道路情報がデータベース8に記憶された道路(道路情報がある道路)を走行する場合における降坂時の制御の一部を示している。
以下、図3を参照して、道路情報がある道路を走行する場合における降坂時の制御について説明する。
また、車速の変化を示すのV線(3−2参照)及び補助ブレーキの作動を示すのB線(3−4参照)において、符号VD或いは符号BDで示す破線部分は、下り坂の勾配が急で、車速が第2の閾値V2を超えた状態における挙動(特性)を示している。
P点を超えた時点で、コントロールユニット10は、燃料噴射をカット(燃料供給を停止)するべく、制御信号をエンジンコントローラ2に発信する(燃料噴射量=0:図3の3−3参照)。図3の3−1におけるP点を越えた直後の領域では、補助ブレーキはOFFのままである(図3の3−4参照)。
車速Vは、下り坂の始点Sを僅かに過ぎた地点まで車速V3まで減速する。この際に、車両に対しては、P点まで車速V1で走行していた惰性が作用している(惰行している)。
下り坂が終わった時点、正確には下り勾配の終点からやや走行した時点で、車両は減速しはじめる。そして第1の閾値V1まで速度を落とし、以後、V1を維持する。
コントロールユニット10は、車速がV1まで下がった時点で、再び燃料供給を開始するべく、エンジンコントローラ2に制御信号を送る(燃料噴射量が0ではなくなる:図3の3−3参照)。
コントローラ10は、車速Vが第2の閾値V2を越えた時点で、補助ブレーキを作動させる(補助ブレーキがOFFからON:図3の3−4の破線BD参照)。
図4のフローチャートは、省燃費運転をセット(起動)する制御を示している。
図4において、ステップS1でドライバは省燃費運転制御スイッチ(ON/OFFスイッチ)7をONにし、走行車速(第1の閾値)V1を設定する(ステップS2)。
次のステップS3では、図5で示すフローチャートに移行し、省燃費運転を行う。
ステップS4では、省燃費運転から通常運転に移行するため、ON/OFFスイッチ7をOFFにして、省燃費運転の制御を終了する。
コントロールユニット10は、位置情報、燃料噴射量信号、車速信号、補助ブレーキ信号を取得し(ステップS11)、車両がこれから走行しようとする坂道について、坂道情報があるか否かを判断する(ステップS12)。
坂道情報があれば(ステップS12がYES)、ステップS13に進む。一方、坂道情報が無ければ、すなわち初めて通過する坂であれば(ステップS12がNO)、ステップS14に進む。
一方、ステップS14(ステップS12がNO)では、図6の制御フローチャート(坂道情報が無い場合の制御チャート)に進んだ後、ステップS11に戻り、ステップS11以降を繰り返す。
図6において、先ず、ステップS21では、コントロールユニット10は、車速が第1の閾値、すなわちオートクルーズの設定速度V1を超えたか否かを判断する。第1の閾値V1を超えたなら(ステップS21がYES)、ステップS22に進み、第1の閾値V1以下であれば(ステップS22がNO)、ステップS34に進む。
ここで、コントロールユニット10は、車両が第1の閾値V1を越えた時点で「下り坂」に入ったと判断し、当該地点(図2の2−2のa点)を下り坂に入った地点と認識する。
ここで、ステップS22で燃料供給を停止しても、下り坂を走行しているため、車速は次第に加速される。次のステップS23では、車速が第2の閾値V2を超えたか否かを判断する。
補助ブレーキを作動させると、車速の増加は減少し、やがて車速は減速に転じる。そして、車速が第1の閾値V2以下になり、更に減速する。
そしてコントロールユニット10は、車速が第1の閾値V2以下に戻った瞬間の車両の位置(図2の2−2のc点)を認識する。
下り坂に入ったと判定された地点(a点)と、それ以前に遡った地点(P点)までの間を「下り坂手前の領域」Lxと既に判定していたなら(ステップS26がYES)、ステップS38に進む。その時点において点a〜点P間の領域を「下り坂手前の領域」Lxと判定していなければ(ステップS26がNO)、点a〜点P間の領域を「下り坂手前の領域」Lxと判定し(ステップS27)、ステップS38に進む。
車速が直前(たとえば1秒前)の車速より加速しており、且つ、直前も燃料カットを行っていれば(ステップS31がYES)、「下り坂の領域」L1と判定して(S32)、ステップS38に進む。
一方、車速が直前(たとえば1秒前)の車速より加速していないか、或いは、直前も燃料カットを行っていないのであれば(ステップS31がNO)、「その他の領域」L2と判定して(ステップS33)、ステップS38に進む。
車速がV1に達していない領域であれば、本来、補助ブレーキは作動しない。それにもかかわらず、補助ブレーキが作動していれば(ステップS34がYES)、補助ブレーキを非作動にするべく補助ブレーキコントローラに制御信号を送り(S35)、ステップS36に進む。補助ブレーキが作動していなければ(ステップS34がNO)、そのままステップS36に進む。
ステップS36では、燃料を噴射させるべくエンジンコントローラ2に制御信号を送り、「その他の領域(下り坂でもなく、下り坂手前でもない領域)」L2と判定し(ステップS37)、ステップS38に進む。
なお、図7と図8とは、同一の制御を2つのフローチャートに分割して示している。
下り坂手前の領域Lxに入ったならば(ステップS41がYES)ステップS42に進み、下り坂手前の領域Lxに入っていなければ(ステップS42がNO)ステップS52に進む。
車速Vが第3の閾値V3を超えていれば(ステップS42がYES)ステップS43に進み、車速が第3の閾値V3を超えていなければ(ステップS42がNO)ステップS49に進む。
車速が第2の閾値V2を超えていれば(ステップS43がYES)ステップS44に進み、車速が第2の閾値を超えてなければ(ステップS43がNO)ステップS46に進む。
車速が第2の閾値を超えた状態(ステップS43がYESの状態)は、図3の3−2において点線VDにおける頂上近傍の状態であり、車速が非常に速い。そして、下り坂に到達すれば、さらに加速されてしまうので、早い段階で制動する必要がある。そのため、次のステップS45では、コントロールユニット10は、補助ブレーキコントローラ3に制御信号を送り、補助ブレーキを作動させる。その後、ステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
何らかの状況で補助ブレーキが作動していれば(ステップS46がYES)、補助ブレーキの作動を解除して(非作動として:ステップS47)、ステップS48に進む。補助ブレーキが作動していなければ(ステップS46がNO)、そのままステップS48に進む。
ステップS48では、コントロールユニット10は燃料カットするべくエンジンコントローラ2に制御信号を送る。そして、ステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
補助ブレーキが作動していれば(ステップS49がYES)、補助ブレーキを非作動とし(ステップS50)、ステップS51に進む。一方、補助ブレーキが作動していなければ(ステップS49がNO)、そのままステップS51に進む。
一方、ステップS49(ステップS42がNO)の状況、すなわち車速がV3以下の状況では、下り坂に侵入する以前の段階で減速され過ぎて、走行に不都合な状況が発生する可能性がある。そのためステップS51では、コントロールユニット10は燃料を供給するべくエンジンコントローラ2に制御信号を送る。そして、ステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
下り坂の領域L1であれば(ステップS52がYES)、ステップS53に進み、下り坂の領域L1でなければ(その他の領域L2の場合でステップS52がNO)、図8のステップS63に進む。
ここで、燃料供給を停止しても、下り坂を走行しているので、車速Vは加速される可能性があり、性動する必要がある。そのため、次のステップS56では、コントロールユニット10は、補助ブレーキコントローラ3に制御信号を送り、補助ブレーキを作動させる。その後、ステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
ステップS59では、コントロールユニット10は燃料カットするべくエンジンコントローラ2に制御信号を送る。そして、ステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
ここで、ステップS53がNOの状況では、車速が遅くなり過ぎており、走行に不都合を生じる恐れがある。そのためステップS62で、燃料を噴射するべく制御する。そしてステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
ステップS63では、車速が第1の閾値V1を越えているか否かを判断する。車速が第1の閾値V1を超えていれば(ステップS63がYES)、ステップS64に進み、第1の閾値V1を超えていなければ(ステップS63がNO)、ステップS70に進む。
ここで、車速がV2を超える高速であれば、安全のため、制動する必要がある。次のステップS66では、コントロールユニット10は、補助ブレーキコントローラ3に制御信号を送り、補助ブレーキを作動させる。そして、図7のステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
ステップS69では、コントロールユニット10は、燃料カットするべくエンジンコントローラ2に制御信号を送る。そして、図7のステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
ステップS72では、コントロールユニット10は燃料を供給するべくエンジンコントローラ2に制御信号を送る。そして、図7のステップS41に戻り、ステップS41以降を繰り返す。
図1〜図8の第1実施形態では、制御に必要なパラメータの検出手段、すなわちGPSセンサ1、車速センサ4、補助ブレーキセンサ5、燃料流量センサ6及び制御ユニットであるエンジンコントローラ2、補助ブレーキコントローラ3、データベース8は、それぞれ専用の回路によって、車載コントロールユニット10に接続されている。
それに対して、図9の第2実施形態に係る自動省燃費運転システム102では、制御ユニットであるエンジンコントローラ2、補助ブレーキコントローラ3、その他のユニットのコントローラ9における制御信号は、社内通信ネットワーク(車内LAN)NWによって、自動省燃費運転コントロールユニット10に伝送されるように構成されている。
図9の第2実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図1〜図8の第1実施形態と同様である。
図1〜図9の第1実施形態及び第2実施形態では、専ら降坂時において、より省燃費に走行することを狙いとしている。
それに対して第3実施形態は、登坂時に、いわゆる「もたつき感」を覚えることなく、省燃費走行を実現させるためのシステムである。
ここでデータベース8は、第1実施形態で用いられたデータベース8の機能に加えて、位置情報を得るに際して、GPSの衛星数が多い方のデータを優先する機能を有している。
すなわち、コントロールユニット20は、エンジンコントローラ2から得たエンジントルク率と、車速センサ4から得られる加速度とを求める。そして、エンジントルク率が閾値T1以上で、且つ、その時の加速度が所定値G1以下の場合に、上り坂と判定する。
そして「上り坂」と判定した判定結果、或いは、「上り坂」と判定しなかった判定結果を、勾配情報として、当該判定が行われた地点の位置情報と共に、データベース8で記憶するように構成されている。
ここで、エンジンのトルク率とは、その時のエンジントルクを最大エンジントルクで除した値であり、「%」で表示される。
図11において、先ず、ステップS81で、ドライバは自動省燃費運転システムのON/OFFスイッチをONにする。
次に、GPS位置情報(緯度、経度、発信原のGPS衛星の数)を読み込み(ステップS82)、車速センサ4によって車速を読み取り(ステップS83)、エンジンコントローラ2からの情報によってエンジントルク率を(演算して)読み込む(ステップS84)。
一方、初めての道路であれば(ステップS85でYES)、今回の走行で得た勾配及びその勾配の位置をデータベース8に記憶した(ステップS92)後、ステップS82まで戻り、再びステップS82以降を繰り返す。
一方、その時点の車速で走行し続けても、数秒後に上り坂を走行することが無い場合には(ステップS86がNO)、ステップS82まで戻り、再びステップS82以降を繰り返す。
エンジントルク率が閾値T1以下の状態で、所定時間(数秒間)走行したならば(ステップS88がYES)、通常のエンジン制御に戻し(ステップS89)、ステップS90に進む。
一方、エンジントルク率が閾値T1以下の状態では、所定時間(数秒間)走行することが出来ない場合には(ステップS88がNO)、上り坂が続くものと判断して、ステップS82まで戻り、再びステップS82以降を繰り返す。
GPS衛星数が多い方が、GPS位置情報が正確であり、それに伴い、得られた勾配情報も正確である。そのため、既に記憶していた勾配情報に関するGPS衛星数よりも、今回の制御サイクルで読み込まれた情報を提供したGPS衛星数の方が多ければ(ステップS90がYES)、既に記憶されていた勾配情報を、今回の制御サイクルで新たに得られた勾配情報(勾配データ)に書き換える(ステップS91)。
その後、ステップS82まで戻り、再びステップS82以降を繰り返す。
図12において、横軸の右側の領域が高速側、すなわち高段側を示している。
図12では、ギヤ比が高速側(高段側)になるに従って、トルク率の閾値T1の値が増加している。
図13は、ギヤ比(横軸)と、加速度の閾値α1との関係を示している。
図13では、ギヤ比が高速側(高段側:図13の横軸が右側の領域)になるに従って、加速度の閾値α1の値は減少している。
図9〜図13の第3実施形態では、エンジンコントローラ2と、その他のユニットのコントローラ9は、それぞれ専用の回路(別個のケーブル)によって、車載コントロールユニット10に接続されている。
それに対して、図14の第4実施形態では、エンジンコントローラ2及びその他のユニットのコントローラ9が、社内通信ネットワーク(車内LAN)NWによって、自動省燃費運転コントロールユニット10に接続されている。
図14の第4実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図9〜図13の第3実施形態と同様である。
したがって、2度目以降の走行の際(道路情報が有る場合)には、特に上り勾配においては、蓄積された上り坂のデータによって、負荷に応じ、且つ燃費の良いエンジン制御ができる。
2・・・エンジン制御手段/エンジンコントローラ
3・・・補助ブレーキ制御手段/補助ブレーキコントローラ
4・・・車両速度計測手段/車速センサ
5・・・補助ブレーキ作動確認手段/補助ブレーキセンサ
6・・・燃料流量検出手段/燃料流量センサ
7・・・ON・OFFスイッチ
8・・・記憶手段/データベース
10・・・自動省燃費運転制御装置/コントロールユニット
101〜104・・・自動省燃費運転システム
L1・・・下り坂の領域
Lx・・・下り坂手前の領域
L2・・・下り坂の領域と下り坂手前の領域の何れでもない領域
Claims (1)
- 自車両の位置を検出する自車位置検出手段(1)と、エンジンの燃料噴射量を制御するエンジン制御手段(2)と、補助ブレーキの作動を制御する補助ブレーキ制御手段(3)と、補助ブレーキの作動状態を検出する補助ブレーキ作動確認手段(5)と、燃料流量を検出する燃料流量検出手段(6)と、道路勾配データおよび車両位置情報を記憶する記憶手段(8)と、省燃費運転を制御する自動省燃費運転制御手段(10)とを有する自動省燃費運転システムにおいて、前記記憶手段(8)は道路勾配データとして道路を下り坂領域(L1)と、下り坂の手前領域(Lx)と、その下り坂領域(L1)および下り坂の手前領域(Lx)の何れでもないその他の領域(L2)とに識別して記憶されるものであり、そして前記自動省燃費運転制御手段(10)は車速が第1の閾値(V1)を超えたか否かを判断し(S21)、車速が第1の閾値(V1)を超えていれば燃料をカットし(S22)、そして車速が第1の閾値(V1)より速い第2の閾値(V2)を超えたか否かを判断し(S23)、車速が第2の閾値(V2)を超えていれば補助ブレーキを作動し(S24)、第1の閾値(V1)を超えた地点(a)と補助ブレーキの作動で第2の閾値(V2)に戻った地点(c)までの間を下り坂領域(L1)と認識し(S25)、前記第1の閾値(V1)を超えた地点(a)とそれ以前に遡った特定地点(P)までの間を下り坂手前の領域と判定し(S27)、車速が第2の閾値(V2)を超えていないで補助ブレーキが作動していれば(S28)、補助ブレーキを非作動とし(S29)、そして燃料をカット(S30)、車速が直前の車速よりも加速しておりかつ燃料がカットされているか否かを判断し(S31)、加速されておりかつ燃料がカットされていれば下り坂領域(L1)と判定し(S32)、加速されていないか或いは燃料をカットしていなければその他の領域(L2)と判定し(S33)、そして求めた下り坂領域(L1)、下り坂の手前領域(Lx)、その他の領域(L2)を自車の位置情報と関連付けて記憶手段(8)に記憶させる(S38)機能を有することを特徴とする自動省燃費運転システム。
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