JP5523921B2 - 車両の速度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、原動機（内燃機関及び／または電動機）により駆動される車両の速度制御装置に関する。

特許文献１には、アクセルペダル操作量に応じて車両の目標速度及び目標加速度を設定するとともに車両の実速度を検出し、目標速度、目標加速度、及び検出速度に基づいて、内燃機関のスロットル弁開度を制御する吸入空気量制御装置が示されている。

特許第２６３２３６６号公報

上記特許文献１に示された装置では、アクセルペダル操作量の「０」から最大値までの全範囲で、上記制御が行われるため、例えば駐車時、渋滞走行時、あるいは急加速時などのように、アクセルペダル操作量が比較的小さい運転状態、あるいは非常に大きな運転状態においては、アクセルペダル操作量と実際の車両挙動（実速度及び実加速度）との関係が通常のアクセルペダル操作感と異なり、運転者に違和感を与える場合があった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、車両の目標速度及び目標加速度に応じた制御をより適切に実行し、アクセルペダル操作に関わる違和感を無くすとともに、燃費（エネルギ効率）を向上させることができる車両の速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請求項１に記載の発明は、原動機（１）により駆動され、アクセルペダルを備える車両の走行速度を制御する、車両の速度制御装置において、前記アクセルペダルの操作量（ＡＰ）を検出するアクセルペダルセンサ（１３）と、前記アクセルペダル操作量（ＡＰ）が第１の閾値（ＡＰ１）より大きく、かつ前記第１の閾値より大きい第２の閾値（ＡＰ２）より小さいときに、前記車両の目標速度（ＶＴＧＴ）を設定する目標速度設定手段と、前記目標速度（ＶＴＧＴ）に応じて前記車両の目標加速度（ＡＴＧＴ）を設定する目標加速度設定手段と、前記目標加速度（ＡＴＧＴ）に応じて前記原動機の出力制御パラメータ（ＴＨＣＭＤ）を算出し、該出力制御パラメータ（ＴＨＣＭＤ）を用いて前記原動機の出力を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記アクセルペダル操作量（ＡＰ）が前記第１の閾値（ＡＰ１）以下であるとき、または前記第２の閾値（ＡＰ２）以上であるときは、前記アクセルペダル操作量（ＡＰ）に応じて直接的に前記出力制御パラメータ（ＴＨＣＭＤ）を算出することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両の速度制御装置において、前記目標加速度（ＡＴＧＴ）は前記車両の燃費が最大となる値であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両の速度制御装置において前記目標加速度設定手段は、前記目標速度（ＶＴＧＴ）が高くなるほど前記目標加速度（ＡＴＧＴ）が減少するように前記設定を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、アクセルペダル操作量が第１の閾値より大きく、かつ第２の閾値より小さいときに、車両の目標速度が設定され、さらに目標速度に応じて車両の目標加速度が設定され、目標加速度に応じて原動機の出力制御パラメータが算出され、該出力制御パラメータを用いて原動機の出力が制御される。また、アクセルペダル操作量が第１の閾値以下であるとき、または第２の閾値以上であるときは、アクセルペダル操作量に応じて直接的に出力制御パラメータが算出される。したがって、アクセルペダル操作量が第１の閾値から第２の閾値の間にあるときは、例えば良好な燃費（エネルギ効率）が得られる目標加速度となるように原動機出力を制御する一方、アクセルペダル操作量が第１の閾値以下である範囲、または第２の閾値以上の範囲では、アクセルペダル操作量に応じて直接的に原動機出力を制御することによって、従来技術のように渋滞走行時あるいは急加速時などにおけるアクセルペダル操作に関わる違和感を無くすことができ、標準的なアクセルペダル操作量においては燃費（エネルギ効率）を向上させることができる。

本発明の一実施形態にかかる車両に搭載された内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 機関出力制御の概要を説明するための図である。 車両加速度（ＡＣＣ）と燃費（ＦＥ）との関係を示す図である。 スロットル弁開度制御処理のフローチャートである。 図４の処理で実行される目標加速度設定制御のフローチャートである。 図５の処理で参照されるテーブルを示す図である。 目標加速度設定制御を説明するためのタイムチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる車両に搭載された内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下単に「エンジン」という）１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３には、スロットル弁３の開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が設けられており、その検出信号が電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給される。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ１１が接続されており、アクチュエータ１１は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。

燃料噴射弁６は吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期が制御される。

ＥＣＵ５には、エンジン１の回転数（回転速度）ＮＥを検出するエンジン回転数センサ１２、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルペダルセンサ１３、及び当該車両の車速（走行速度）ＶＰを検出する車速センサ１４が接続されており、これらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。ＥＣＵ５には、図示しないエンジン冷却水温センサ、吸気温センサ、吸気圧センサなどのセンサも接続されている。

当該車両はナビゲーション装置３０を備えており、ナビゲーション装置３０はＥＣＵ５に接続されている。ナビゲーション装置３０は、走行中の道路に関する情報から上限車速ＶＨＬＭＴを算出し、上限車速ＶＨＬＭＴを示す信号をＥＣＵ５に供給する。
エンジン１の出力軸２０は変速機を含む駆動力伝達機構を介して当該車両の駆動輪を駆動する。

ＥＣＵ５は、上述したセンサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、アクチュエータ１１、燃料噴射弁６などに駆動信号を供給する出力回路から構成される。

ＥＣＵ５は、アクセルペダル操作量ＡＰ及び車速ＶＰなどに応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを算出し、検出されるスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤと一致するようにアクチュエータ１１を駆動する。

図２は、本実施形態におけるエンジン出力制御を説明するための図であり、アクセルペダル操作量ＡＰが第１の閾値ＡＰ１より大きくかつ第２の閾値ＡＰ２より小さい中間操作量範囲ＲＭにおいては、後述する目標加速度設定制御によって目標開度ＴＨＣＭＤを算出する一方、アクセルペダル操作量ＡＰが第１の閾値ＡＰ１以下である小操作量範囲ＲＬ、または第２の閾値ＡＰ２以上である大操作量範囲ＲＨにおいては、アクセルペダル操作量ＡＰから直接的に目標開度ＴＨＣＭＤを算出する。目標加速度設定制御においては、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて当該車両の目標速度ＶＴＧＴが算出され、さらに目標速度ＶＴＧＴに応じて目標加速度ＡＴＧＴが算出され、目標加速度ＡＴＧＴに応じて目標開度ＴＨＣＭＤが算出される。

図３は、車両加速度ＡＣＣと、燃費ＦＥとの関係を示す図であり、燃費ＦＥは燃料１リットル当たりの走行距離で示されるものとする。

図３の曲線Ｌ１は、車両の駆動力伝達機構の効率のみを考慮したときの関係を示し、車両加速度ＡＣＣが増加するほど、燃費ＦＥが高くなる。駆動力伝達機構の効率は、エンジンがある程度駆動力を出力している状態で最も高くなるからである。

また図３の曲線Ｌ２は、車両加速度ＡＣＣを得るために必要なエネルギの観点からみた関係を示しており、車両加速度ＡＣＣが増加するほど、燃費ＦＥは低下する。

曲線Ｌ１及びＬ２の関係をともに考慮すると、曲線Ｌ３の関係が得られ、車両加速度ＡＣＣが最適加速度ＡＣＣＢであるとき、燃費ＦＥが最大となる。したがって、車両加速時において、実加速度ＡＡＣＴがこの最適加速度ＡＣＣＢと等しくなる、あるいは最適加速度ＡＣＣＢの近傍の値となるように制御することにより、燃費ＦＥの高い運転を実現することができる。そこで、本実施形態における目標加速度設定制御では、目標速度ＶＴＧＴに応じて目標加速度ＡＴＧＴを設定することにより、最適加速度ＡＣＣＢに近い加速度で車両の加速が行われるように、目標開度ＴＨＣＭＤを設定するようにしている。

図４は、スロットル弁開度制御処理のフローチャートであり、この処理はＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ１１では、アクセルペダル操作量ＡＰが第１の閾値ＡＰ１（例えば最大操作量ＡＰＭＡＸの５％に相当する値）より大きいか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、アクセルペダル操作量ＡＰが第２の閾値ＡＰ２（例えば最大操作量ＡＰＭＡＸの３０％に相当する値）より小さいか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるとき、すなわち中間操作量範囲ＲＭにおいては、図５に示す目標加速度設定制御を実行する（ステップＳ１４）。目標加速度設定制御では、目標加速度ＡＴＧＴに応じてアクセルペダル操作量ＡＰを修正することにより、目標開度設定操作量ＡＰＤＲが算出される。

一方、ステップＳ１１またはＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるとき、すなわち小操作量範囲ＲＬまたは大操作量範囲ＲＨにおいては、目標開度設定操作量ＡＰＤＲをアクセルペダル操作量ＡＰに設定し（ステップＳ１３）、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、目標開度設定操作量ＡＰＤＲに応じて、目標開度ＴＨＣＭＤを算出し、ステップＳ１６では、検出されるスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤと一致するようにアクチュエータ１１が駆動される。目標開度ＴＨＣＭＤは、目標開度設定操作量ＡＰＤＲにほぼ比例するように設定される。

図５は、図４のステップＳ１４で実行される目標加速度設定制御のフローチャートである。
ステップＳ２１では、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて図６（ａ）に示すＶＴＧＴテーブルを検索し、目標速度ＶＴＧＴを算出する。ＶＴＧＴテーブルは、第１の閾値ＡＰ１から第２の閾値ＡＰ２の間において、アクセルペダル操作量ＡＰが増加するほど目標速度ＶＴＧＴが増加するように設定されている。図６（ａ）のＶＴＧＴ１及びＶＴＧＴ２は、所定目標速度であり、例えばそれぞれ４０ｋｍ／ｈ及び８０ｋｍ／ｈに設定される。

ステップＳ２２では、目標速度ＶＴＧＴに応じて図６（ｂ）に示すＡＴＧＴテーブルを検索し、目標加速度ＡＴＧＴを算出する。ＡＴＧＴテーブルは、高い燃費ＦＥを確保する観点で設定されており、目標速度ＶＴＧＴが高くなるほど、目標加速度ＡＴＧＴが小さくなるように設定されている。

ステップＳ２３では、検出車速ＶＰから算出される実加速度ＡＡＣＴと目標加速度ＡＴＧＴとの差の絶対値が、判定閾値ＤＡＴＨ（例えば目標加速度ＡＴＧＴの１０％に設定される）より大きいか否かを判別する。その答が否定（ＮＯ）、すなわち実加速度ＡＡＣＴが目標加速度ＡＴＧＴの近傍にあるときは、ステップＳ２７に進み、目標開度設定操作量ＡＰＤＲをアクセルペダル操作量ＡＰに設定する。

ステップＳ２３の答が肯定（ＹＥＳ）であって、実加速度ＡＡＣＴと目標加速度ＡＴＧＴとの偏差が大きいときは、実加速度ＡＡＣＴが目標加速度ＡＴＧＴより小さいか否かを判別する（ステップＳ２４）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、目標開度設定操作量ＡＰＤＲを、アクセルペダル操作量ＡＰに所定値α（例えば最大操作量ＡＰＭＡＸの０．１％に相当する値）を加算した値に設定する（ステップＳ２５）。一方、ステップＳ２４の答が否定（ＮＯ）であって、実加速度ＡＡＣＴが目標加速度ＡＴＧＴを越えているときは、目標開度設定操作量ＡＰＤＲを、アクセルペダル操作量ＡＰから所定値αを減算した値に設定する（ステップＳ２６）。

図７は、図５の処理による目標加速度設定制御を説明するためのタイムチャートであり、車速ＶＰ、目標加速度ＡＴＧＴ、アクセルペダル操作量ＡＰ、及び目標開度設定操作量ＡＰＤＲの推移を示す。

時刻ｔ１の直前にアクセルペダルが踏み込まれると、時刻ｔ１において目標速度ＶＴＧＴ及び目標加速度ＡＴＧＴが設定される。目標開度設定操作量ＡＰＤＲは、この例ではアクセルペダル操作量ＡＰを減少方向に修正した値に設定される。時刻ｔ２において車速ＶＰが目標速度ＶＴＧＴに達すると、アクセルペダル操作量ＡＰが同じ値に維持されていても、目標開度設定操作量ＡＰＤＲはより小さい値に修正され、車速ＶＰが目標速度ＶＴＧＴに維持される。

図４及び図５の処理によれば、アクセルペダル操作量ＡＰが第１の閾値ＡＰ１より大きくかつ第２の閾値ＡＰ２より小さい中間操作量範囲ＲＭにおいては、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて目標速度ＶＴＧＴが算出され、さらに目標速度ＶＴＧＴに応じて目標加速度ＡＴＧＴが算出される。そして、実加速度ＡＣＴが目標加速度ＡＴＧＴの近傍の範囲内に留まるように、アクセルペダル操作量ＡＰが修正され、目標開度設定操作量ＡＰＤＲが算出される。したがって、目標開度設定操作量ＡＰＤＲに応じて目標開度ＴＨＣＭＤを設定することにより、良好な燃費を確保することができる。

また図４の処理により、アクセルペダル操作量ＡＰが小操作量範囲ＲＬまたは大操作量範囲ＲＨにあるときは、アクセルペダル操作量ＡＰが修正することなく、目標開度設定操作量ＡＰＤＲに設定されるので、渋滞走行時あるいは急加速時などにおけるアクセルペダル操作に関わる違和感を無くすことができる。

本実施形態では、アクチュエータ１１及びスロットル弁３が制御手段の一部を構成し、ＥＣＵ５が目標速度設定手段、目標加速度設定手段、及び制御手段の一部を構成する。具体的には、図５のステップＳ２１が目標速度設定手段に相当し、ステップＳ２２が目標加速度設定手段に相当し、ステップＳ２３〜２７が制御手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図５の処理において、ステップＳ２１で算出される目標速度ＶＴＧＴが、ナビゲーション装置３０から入力される上限車速ＶＨＬＭＴを越えるときは、目標速度ＶＴＧＴを上限車速ＶＨＬＭＴに設定するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、原動機として内燃機関を使用する例を示したが、電動機（モータ）、あるいは内燃機関と電動機の組み合わせを使用してもよい。

１ 内燃機関（原動機）
３ スロットル弁（制御手段）
５ 電子制御ユニット（目標速度設定手段、目標加速度設定手段、制御手段）
１１ アクチュエータ（制御手段）
１３ アクセルペダルセンサ

Claims (3)

1. 原動機により駆動され、アクセルペダルを備える車両の走行速度を制御する、車両の速度制御装置において、
   前記アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダルセンサと、
   前記アクセルペダル操作量が第１の閾値より大きく、かつ前記第１の閾値より大きい第２の閾値より小さいときに、前記車両の目標速度を設定する目標速度設定手段と、
   前記目標速度に応じて前記車両の目標加速度を設定する目標加速度設定手段と、
   前記目標加速度に応じて前記原動機の出力制御パラメータを算出し、該出力制御パラメータを用いて前記原動機の出力を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記アクセルペダル操作量が前記第１の閾値以下であるとき、または前記第２の閾値以上であるときは、前記アクセルペダル操作量に応じて直接的に前記出力制御パラメータを算出することを特徴とする車両の速度制御装置。
2. 前記目標加速度は前記車両の燃費が最大となる値であることを特徴とする請求項１に記載の車両の速度制御装置。
3. 前記目標加速度設定手段は、前記目標速度が高くなるほど前記目標加速度が減少するように前記設定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の速度制御装置。

Images