JP5584405B2 - 自動車運転者へのエンジン作動報知方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンがもう直ぐ作動することを運転者に報知するための方法及びシステムに関連する。

ハイブリッド電気自動車は、けん引用バッテリ、及び、内燃機関又は水素燃料電池であり得る機関を有する。けん引用バッテリ及び機関は、自動車を動かすための動力を供給する。ある状況において、けん引用バッテリが自動車の主動力源となる。例えば、けん引用バッテリは専ら低中速運転を補助するために動力を供給する場合がある。別の状況において、もし運転者がけん引用バッテリの能力を上回る動力を要求するならば、けん引用バッテリからの動力は機関からの動力によって補完され得る。例えば、けん引用バッテリ及び機関が、高速運転を補助するために動力を供給する場合がある。

しかしながら、ハイブリッド電気自動車の運転者は、追加の動力要求が機関の始動をもたらすことに気づくことが出来ない。

本発明の実施形態は、エンジンが動作しようとしていることを運転者に報知するための方法の形式をとり得る。自動車は、アクセルペダル、バッテリ、及び、エンジン効率閾値を持つエンジンを含む。本発明の方法は、エンジンが作動しているかどうかを判定する工程、バッテリの放電限界から他の補機の負荷を減算して求められる、バッテリの電力限界を判定する工程、エンジン効率閾値が電力限界よりも小さいかどうかを判定し、エンジン効率閾値が電力限界よりも小さいときに、エンジン効率閾値に基づいてアクセルペダルの基準位置を決定する一方、エンジン効率閾値が電力限界以上のときに、電力限界に基づいてアクセルペダルの基準位置を決定する工程、及び、エンジンが未作動で且つアクセルペダルがもう直ぐアクセルペダル基準位置を超えて操作されるときに運転者にフィードバックを供給し、それにより、自動車の運転者にエンジンがもう直ぐ作動することを報知する工程、を有する。

本発明の実施形態は、エンジンが作動しようとしていることを運転者に報知するためのシステムの形式をとり得る。自動車はバッテリ及び作動動力閾値を持つエンジンを含む。

本発明のシステムは、そこを超えるとエンジンが作動されることになる基準位置（閾値）を持つアクセルペダルを含む。本システムはまた、エンジンが作動しているかどうかを判定するように構成された少なくとも一つの制御器をも含む。その少なくとも一つの制御器は更に、バッテリの放電限界から他の補機の負荷を減算して求められる、バッテリの電力限界を判定し、エンジン効率閾値が電力限界よりも小さいかどうかを判定し、エンジン効率閾値が電力限界よりも小さいときに、エンジン効率閾値に基づいて基準位置を決定する一方、エンジン効率閾値が電力限界以上のときに、電力限界に基づいて基準位置を決定し、そして、もしエンジンが未作動で且つアクセルペダルがもう直ぐ基準位置を超えて操作されるならば、アクセルペダルを介して体感フィードバックを提供し、それにより、自動車の運転者にエンジンがもう直ぐ作動することを報知するように構成されている。

本発明に従う実施形態例が示されて説明されるが、そのような開示が本発明の特許請求の範囲を限定すると解釈してはならない。種々の修正及び代替設計が、本発明の範囲を逸脱することなく行われ得る。

アクセルペダルは、ペダルストロークの間に、操作反力バンプ（effort bump）、例え
ば、ペダル操作反力が増大される部位を持つ場合がある。操作反力バンプは、利用可能なバッテリの推進動力（電力）の限界を指示する。しかしながら、このバッテリ推進力は、バッテリの低充電状態及びエンジンの低温状態のような運転状態の影響を受けやすい。パワートレイン制御システムは、操作反力バンプを上回るペダルストローク（ペダル操作量など）のため、バッテリ推進力と一緒に機関推進力を供給し得る。

アクセルペダルの操作反力は固定された大きさでも良いが、例えば電気フィードバックによって可変にしても良い。固定される場合、ペダル操作反力は操作反力バンプの実施の前と後ろで同じにしても良く、異なる値にしても良い。もし可変にされるならば、ペダル操作反力と、ペダル回転に対するペダル操作反力の補正量が、プログラム可能とされ得る。加えて、操作反力バンプの特性は運転者によって選択可能であり、例えば電気的に使用可能/使用不能を選択可能とされ得る。

図1が、自動車制御システム10例の一部のブロックである。自動車システム制御器（vehicle system controller: VSC）12が、エンジンシステム14のオン/オフ状態、バッテリシステム16の充電状態と放電限界、及び、例えば空調システムのインバータなどのような自動車補機20に付随する補機負荷を、読み取る。他の実施形態において、ウルトラ・キャパシタ或いは他の電気蓄積装置が、バッテリシステム16の代わりに使用される場合がある。同様に、他の実施形態において、エンジンシステム14の代わりに燃料電池や他の動力システムが使用される場合がある。VSC12は、エンジンシステム14、バッテリシステム16、及
び、自動車補機20と、コントローラー・エリア・ネットワーク（controller area network: CAN）又は他の適切な通信リンクを介して通信し得る。後述するように、VSC12はこの情報を用いて、例えばペダル操作反力の増大、振動などの体感フィードバックを運転者に提供する。

図2が、アクセルペダル位置に対する運転者の要求動力のグラフの一例である。アクセ
ルペダル位置が増大するにつれ（例えば、アクセルペダルを踏み込むにつれ）、運転者の要求動力は徐々に増大する。この情報は、VSC12に付随するメモリー内の、例えば参照テ
ーブル内に記憶され得る。この情報はまた、VSC12から離れたメモリーの中に記憶され、
例えばCANを介してアクセスされる場合もある。

VSC12によって読み取られた情報は、図2のグラフ情報と組み合わされ、ペダル位置が、運転者の動力要求を満たすためにエンジンシステム14からの動力が必要とされ得るかどうかを判定するのに使用され得る。バッテリシステム16からの電力の利用限界（以下、電力限界と記す）が、バッテリの放電限界と他の補機の負荷との偏差を考慮して例えば下式で求められ得る。

「放電限界」−「補機負荷」＝「電力限界」
ある状況において、この電力限界がアクセルペダル22の体感フィードバック位置を決定するのに使用される場合がある。例の一つにおいて、バッテリシステム16の放電限界は20kwであり、補機20からの補機負荷は5kwである。これはバッテリシステム16に関して15kw
の電力限界をもたらす。15kwを上回る運転者の動力要求は、エンジンシステム14の始動を必要とするであろう。

図2に示すように、15kwの運転者の動力要求は、400カウントのアクセルペダル位置に対応する（本明細書においては、ペダル位置を”カウント”数で表す）。後述するように、もう直ぐエンジンシステム14が始動する状態であることを運転者に報知するために、ペダル操作反力が350〜400カウントの辺りで増大される場合がある。

別の状況において、バッテリシステム14が電力限界になる前にエンジンシステム14から動力を供給するのが、より効率的な場合がある。例えば、バッテリシステム16の電力限界が12kwを上回るときでも12kwを超える運転者動力要求のためにエンジンシステム14から動力を供給するのがより効率的であることが、自動車の走行テスト、シミュレーション、及び/又は、分析で明らかにされる場合がある。そのようなシミュレーション、及び/又は、分析は、バッテリの化学的性質、バッテリ温度、自動車動力システムの電気路効率、その他の因子に基づき得る。

図2に示すように、12kwの運転者動力要求は、アクセルペダルの350カウントの位置に対応する。後述するように、ペダル操作反力は350カウント付近で増大し、運転者にエンジ
ンシステム14がもう直ぐ始動することを報知する。

バッテリ効率に影響する因子は、エンジン効率閾値（特許請求の範囲における「作動動力閾値」）を変えるために使用され得る。例の一つとして、バッテリシステム16が高い充電状態のとき、エンジン効率閾値は増大され得る。例えば、充電状態が65%を超えるとき
、エンジン効率閾値は12kwから14kwに増大しても良い。別の例として、バッテリシステム16の充電状態が低い場合、エンジン効率閾値は低減され得る。例えば、充電状態が35%よ
りも低い場合、エンジン効率閾値は12kwから10kwに低減しても良い。

図3の(A)及び（B）が、アクセルペダル位置に対するアクセルペダルの操作反力を示す
グラフの例である。図3の（A）は、体感フィードバック位置においてペダル操作反力がステップ状に上昇するのを示す。図3の（B）は、体感フィードバック位置においてペダル操作反力がステップ状に上昇した後でステップ状に低減するのを示す。

図4が、運転者の動力要求に対するアクセルペダル位置のグラフ例を示す。体感フィー
ドバック位置はペダルストロークにおいて固定された点にある。この例において、体感フィードバック位置は300カウントに固定されている。ペダル・マッピングが体感フィード
バック位置を通過している。例えば、もしエンジンシステム14が運転者の12kwより大きな動力要求において始動するならば、ペダル・マッピングは、300カウントのペダル位置が
運転者の12kwの動力要求に合致するようなカーブを形成する。例えば、もしエンジンシステム14が運転者の18kwより大きな動力要求において始動するならば、マッピングは、300
カウントのペダル位置が運転者の18kwの動力要求に合致するようなカーブを形成する。固定された体感フィードバック位置が取り除かれ、例えば、先端に出される場合がある。

VSC12は、ペダル・マッピングを曲線にするため、線形補間や他の曲線適合技術を使用
し得る。例えば、VSC12は線形補間を用いて最小ペダル位置と体感フィードバック位置との間のペダル・マッピングを規定する場合がある。VSC12は、n次の多項式を用いて、体感フィードバック位置と最大ペダル位置との間のペダル・マッピングを規定しても良い。

図5が、図1のアクセルペダルの断面の概略図である。バネ24がアクセルペダル22が通常位置に戻るのを付勢する。位置センサー26がCANを介してVSC12にアクセルペダル22の位置を送信する。例えばソレノイド電気モーター、又は、動きに対する抵抗を生み出すことが可能な他の装置である抵抗生成器28が可変電源30に電気的に接続する。電圧が上昇するにつれ、ペダル操作反力が増大する。VSC12は電圧によってペダル操作反力指令を可変電源30に送る。ペダル操作反力指令は、可変電源30を制御して、例えば図3の（A）や（B）に示すようなペダル位置に対するペダル操作反力の特性を実現する。

図6が、アクセルペダルの体感フィードバック位置の設定ストラテジーのフローチャー
トである。ブロック32において、バッテリの放電限界が読み込まれる。ブロック34において、補機の負荷が読み取られる。ブロック36において、電力限界が判定される。ブロック38において、エンジン効率閾値が読み取られる。ステップ40において、電力限界とエンジン効率閾値の最小値が決定される。ブロック42において、ブロック40で決定された最小値に基づいて体感フィードバック位置が設定される。或いは、ブロック44において、エンジン効率閾値が電力限界よりも小さいかどうか判断される。もし「はい」ならば、ブロック46においてバッテリの充電状態が読み取られる。ブロック48において、エンジン効率閾値とバッテリ充電状態に基づいて体感フィードバック位置が設定される。ブロック44において「いいえ」ならば、ブロック50において体感フィードバック位置が電力限界に基づいて設定される。

図7が、エンジンがもう直ぐ始動することを運転者に報知するためのストラテジーのフ
ローチャートである。ブロック54において、エンジンがオンかどうか判定される。もしエンジンがオフならば、ブロック56においてアクセルペダル位置が読み取られる。ブロック58において、アクセルペダル位置が体感フィードバック位置を超えそうかどうか判断される。もし「はい」ならば、ブロック60において体感フィードバックが供給される。もし「いいえ」ならば、ストラテジーは最初に戻る。

本発明の実施形態を示し、説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の全てを示し、説明することを意図したものではない。むしろ、本明細書において使用されている単語は、限定するためのものではなく説明するための言葉であって、本発明の技術思想及び範囲から逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。

本発明の実施形態例に関連する自動車制御システム例の一部を示す概略図である。 図1のアクセルペダルの位置に対する運転者の動力要求を表すグラフである。 図1のアクセルペダル位置に対するペダル開方向のペダル操作反力を表すグラフである。 図1のアクセルペダル位置に対するペダル開方向のペダル操作反力を表す別のグラフである。 図1のアクセルペダルの断面と自動車システム制御器の概略図である。 本発明の実施形態に関連するアクセルペダルの体感フィードバック位置の設定ストラテジーのフローチャートである。 本発明の実施形態に関連する、エンジンがもう直ぐ始動するときの運転者への報知ストラテジーのフローチャートである。

10. 自動車制御システム
12. 自動車システム制御器（VSC）
14. エンジンシステム
16. バッテリシステム
20. 自動車補機
22. アクセルペダル
24. バネ
26. 位置センサー
28. 抵抗生成器
30. 可変電源

Claims (10)

1. アクセルペダル、バッテリ、及び、エンジン効率閾値を持つエンジンを含む自動車の運転者に、上記エンジンがもう直ぐ作動することを報知する方法であって、
   上記エンジンが作動しているかどうかを判定する工程、
   上記バッテリの放電限界から他の補機の負荷を減算して求められる、上記バッテリの電力限界を判定する工程、
   上記エンジン効率閾値が上記電力限界よりも小さいかどうかを判定し、上記エンジン効率閾値が上記電力限界よりも小さいときに、上記エンジン効率閾値に基づいて上記アクセルペダルの基準位置を決定する一方、上記エンジン効率閾値が上記電力限界以上のときに、上記電力限界に基づいて上記アクセルペダルの基準位置を決定する工程、及び、
   上記エンジンが未作動で且つ上記アクセルペダルがもう直ぐ上記アクセルペダル基準位置を超えて操作されるときに上記運転者にフィードバックを供給し、それにより、自動車の運転者に上記エンジンがもう直ぐ作動することを報知する工程、を有する方法。
2. 上記フィードバックが体感フィードバックを有している、請求項1に記載の方法。
3. 上記アクセルペダルがペダル操作反力を持ち、そして上記体感フィードバックがペダル操作反力を増大させることを含む、請求項2に記載の方法。
4. 上記ペダル操作反力の増加が、上記ペダル位置の所定範囲まで継続する、請求項3に記載の方法。
5. もし上記アクセルペダルがアクセルペダル基準位置を超えて操作されたとき、上記エンジンが作動される、請求項1乃至4の何れか一つの方法。
6. バッテリ及びエンジン効率閾値を持つエンジンを含む自動車の運転者に、上記エンジンがもう直ぐ作動することを報知するためのシステムであって、
   それを超えて操作されると上記エンジンが作動することとなる基準位置を持つアクセルペダル、及び、
   少なくとも一つの制御器を備え、
   上記制御器が、
   上記エンジンが作動しているかどうかを判定し、上記バッテリの放電限界から他の補機の負荷を減算して求められる、上記バッテリの電力限界を判定し、
   上記エンジン効率閾値が上記電力限界よりも小さいかどうかを判定し、上記エンジン効率閾値が上記電力限界よりも小さいときに、上記エンジン効率閾値に基づいて上記基準位置を決定する一方、上記エンジン効率閾値が上記電力限界以上のときに、上記電力限界に基づいて上記基準位置を決定し、
   そして、もし上記エンジンが未作動で且つ上記アクセルペダルがもう直ぐ上記基準位置を超えて操作されるならば、上記アクセルペダルを介して体感フィードバックを提供し、それにより、上記自動車の運転者に上記エンジンがもう直ぐ作動することを報知するように、構成されている、システム。
7. 上記アクセルペダルがペダル操作反力を持ち、上記体感フィードバックがペダル操作反力の増大を有する、請求項6に記載のシステム。
8. 上記ペダル操作反力の増大が、所定のペダル位置まで継続する、請求項7に記載のシステム。
9. 上記バッテリの充電状態が高いほど、上記エンジン効率閾値は増大される、請求項1乃至5の何れか一つの方法。
10. 上記バッテリの充電状態が高いほど、上記エンジン効率閾値は増大される、請求項6乃至8の何れか一つのシステム。

Images