JP5843833B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、運転者の要求減速度に応じたコースティング時にエンジンの自動停止、再始動を行うエンジン自動始動停止手段を備えた車両の制御装置に関するものである。

近年、内燃機関（エンジン）を搭載する車両の燃費向上策の一つとして、車両走行中にエンジンと駆動輪の間に配されるクラッチを切ってコースティング（惰性走行）を行うことで、エンジンの引き摺り抵抗を削減し、燃費を向上させる技術が開発されている。

エンジンの自動始動停止装置として、例えば特開平７−２６６９３２号公報（特許文献１）に開示された技術が知られている。この特許文献１に開示された技術によれば、車両走行中の微小トルクしか要求されない減速時に、エンジンを自動始動停止及び発進クラッチを断続することにより、従来の燃料カットされる減速運転時以外の緩やかな減速運転時の燃焼消費を回避し、燃費を向上し得るとともに、滑らかな走行感を得ることができる。

また、車両のエンジン自動制御装置として、例えば特開２０１３−１１７２１６号公報（特許文献２）に開示された技術が知られている。この特許文献２に開示された技術によれば、運転者のブレーキ操作量に応じてコースティング走行中に、エンジン停止、再始動を行うことができ、車両制動を円滑化することができる。

特開平７−２６６９３２号公報 特開２０１３−１１７２１６号公報

上記従来の装置は、エンジン停止後にブレーキ操作量に応じて、エンジン停止、再始動をする構成であったため、減速度に応じたエンジン停止、再始動をする構成が実現できていない恐れがあった。例えば、コースティング中の急減速時、停止までの時間が短いと考えられる場合に、ブレーキを操作したことでコースティング解除を行うとエンジンが駆動し、車両の安定が確保されないまま、エンジンと車輪を繋ぐ恐れがある。

また、エンジン停止後に微小ブレーキ操作でコースティングを解除してしまった場合も運転者の意図しない駆動力の発生や燃費悪化が懸念される。

この発明は、上記課題を解決するために、運転者の要求する減速度やスリップ率、路面摩擦係数に応じて車両の駆動状態を監視しながら、エンジンの停止、再始動を行う車両の制御装置を得ることを目的とするものである。

この発明による車両の制御装置は、運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段と、上記ブレーキ操作量検出手段の出力と、予め記憶されたブレーキ操作量と要求減速度の関係を表す関係マップから、上記運転者の要求減速度を演算する要求減速度演算手段と、車両がコースティング走行中、上記要求減速度に応じてコースティング継続あるいは解除の判定を行うコースティング制御判定手段と、を備え、
上記コースティング制御判定手段は、
上記要求減速度と車両に応じて予め定められた減速度の第１の基準所定値を比較すると共に、上記要求減速度と車両に応じて予め定められた減速度の上記第１の基準所定値より小さく、零より大きい第２の基準所定値を比較し、
上記要求減速度が、零を超え上記第２の基準所定値までの間、及び上記第１の基準所定値を超えたときにはコースティング走行を継続する処理を行い、上記要求減速度が、上記第１の基準所定値と上記第２の基準所定値の間にあれば上記コースティング走行を解除する処理を行うものである。

この発明の車両の制御装置によれば、運転者の要求する減速度に応じたエンジンの停止、再始動をすることによって、車両の制動性能等を向上させ、制動を円滑化することができる。また、微小ブレーキ操作に車両の制御が応じないことで運転者の意図しない駆動力発生の防止や燃費を改善することができる。

この発明の実施の形態１による車両の制御装置を説明するシステム構成図である。 この発明の実施の形態１による車両の制御装置のエンジン自動停止・再始動制御処理を示すフローチャート図である。 この発明の実施の形態１の車両の制御装置による制御において、車両全体が不安定な状態にないかの判定に用いる路面摩擦係数−スリップ率特性を示す図である。

以下、この発明による車両の制御装置の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。

実施の形態1．
図１は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置を説明するシステム構成図である。図１において、内燃機関であるエンジン１の出力側にはトルクコンバータ２が設けられている。トルクコンバータ２の出力側には発進クラッチ３を含むベルト式無段変速機４が接続されている。エンジン１から出力された回転駆動力は、トルクコンバータ２を介して発進クラッチ３を含むベルト式無段変速機４に入力され、所望の変速比によって変速された後、駆動輪５に伝達される。

ここで、図１ではエンジン１から駆動輪５の間の出力回転駆動力を伝達する機構を、トルクコンバータ２と発進クラッチ３を含むベルト式無段変速機４としているが、エンジン１と駆動輪５を切り離す発進クラッチ３の機能を保有していれば、クラッチとモータを組み合わせた機構やデュアルクラッチトランスミッションとしても良い。

エンジン１には、エンジン始動及び発電装置６が搭載され、エンジン始動及び発電装置６には図示しないモータジェネレータが備えられている。エンジン始動において、エンジン始動及び発電装置６は、エンジン始動指令に基づき、車載バッテリ７の供給する電力を用いてモータジェネレータを駆動し、エンジンクランキングを行う。また、燃料を噴射し、その後、エンジン１が自立回転になると、モータジェネレータを停止する。発電においてエンジン始動及び発電装置６は、エンジン１によりモータジェネレータが回転駆動されることで発電し、発電した電力を車載バッテリ７に供給する。

尚、本実施の形態では省略したが、エンジン再始動をモータジェネレータで実施する際、モータジェネレータの駆動電力による電圧降下に伴う瞬停防止対応として、例えばＤＣ／ＤＣコンバータを用いても良い。

トルクコンバータ２は、低車速時にトルク増幅を行うと共に、ロックアップクラッチを有しており、所定車速以上では、ロックアップクラッチを締結してエンジン１の出力軸とベルト式無段変速機４の入力軸との相対回転を規制する。

ベルト式無段変速機４は、発進クラッチ３と、プライマリプーリ及びセカンダリプーリと、これらプーリに掛け渡されたベルトから構成され、プーリ溝幅を油圧によって変更することにより所望の変速比を達成する。また、ベルト式無段変速機４の内部には、エンジン１によって駆動されるオイルポンプ８が設けられ、このオイルポンプ８を油圧源としてトルクコンバータ２のコンバータ圧やロックアップ圧を供給し、ベルト式無段変速機４のプーリ圧やクラッチ締結圧を供給するように構成されている。

更に、ベルト式無段変速機４には電動オイルポンプ９が設けられており、エンジン自動停止によってオイルポンプ８による油圧供給ができない場合には、電動オイルポンプ９が作動し、必要な油圧を各アクチュエータに供給可能に構成されている。よって、エンジン停止時であっても、作動油のリークを補償し、また、クラッチ締結圧を維持することができる。

エンジン１は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと言う。）１０によって作動状態が制御される。ＥＣＵ１０には、例えば運転者のブレーキペダルの操作によりオン信号を出力するブレーキスイッチ１１からのブレーキ信号と、ブレーキペダルストローク量や運転者のブレーキペダル踏力を検出するブレーキ操作量センサ１２からのブレーキ操作量信号と、運転者のアクセルペダル操作量を検出するアクセルペダル開度センサ１３からのアクセル信号と、各車輪に備えられた車輪速センサ１４からの車輪速と、外気温を検出する外気温センサ１５からの外気温信号と、後述するトランスミッションコントロールユニット（ＴＣＵ）１６からの変速比等のエンジン作動状態に関わるトランスミッション状態の信号と、シフト状態スイッチ１７からのシフト状態信号と、車両にかかる前後方向加速度を検出する加速度センサ１８からの減速度信号と、ヨーレートセンサ１９からの角速度信号と、ナビゲーションシステム２０からの地形情報、交通情報信号と、車間距離測定装置２１からの車間距離信号と、エンジン水温、クランク角、エンジン回転数等の信号とを入力する。

トランスミッションコントロールユニット（ＴＣＵ）１６は、ＥＣＵ１０との間でエンジン作動状態とトランスミッション状態の信号を送受信し、これら信号に基づいてベルト式無段変速機４の変速比等を制御する。具体的には、走行レンジが選択されているときは、発進クラッチ３の締結を行うと共に、アクセルペダル開度と車速に基づいて変速比マップから変速比を決定し、各プーリ圧を制御する。また、車速が所定車速未満のときは、ロックアップクラッチを解放し、所定車速以上のときはロックアップクラッチを締結し、エンジン１とベルト式無段変速機４とを直結状態とする。更に、走行レンジ選択中におけるエンジン停止時には、電動オイルポンプ９を作動させ、必要な油圧を確保する。

次に、上記のように構成された車両の制御装置において、エンジン自動停止・再始動制御処理のコースティング制御について説明する。コースティング制御は基本的にドライバーのアクセル、ブレーキ操作などにより加速を必要としない状態と認識された場合に実行される。

コースティング制御時は、車両駆動源であるエンジン１と車両の駆動輪５との間のベルト式無段変速機４の内部の発進クラッチ３を開放することで駆動源と車両が完全に切り離される。コースティング制御中、発進クラッチ３から駆動輪５の間に含まれる機械損失を除いて車両は単なる慣性体となり、主に走行に必要とする走行抵抗成分によってのみ減速する。この状態で走行していることをコースティング走行という。

通常、コースティング走行中にブレーキ操作が検出された場合、モータジェネレータでエンジン１を始動させ、発進クラッチ３のエンジン１側の回転数と駆動輪５側の回転数を合わせてトルクコンバータ２でショックを吸収しながらコースティング状態を解除する。

実施の形態１による車両の制御装置は、ブレーキ操作が検出され、コースティング状態を解除したい場合に車両の状態が安定であるか判定しつつ、エンジン１の自動停止・再始動制御を行うものである。

以下、実施の形態１による車両の制御装置において、ＥＣＵ１０で実行されるエンジン自動停止・再始動制御処理について説明する。
図２は、ＥＣＵ１０で実行されるエンジン自動停止・再始動制御処理を示すフローチャートである。以下の処理はコースティング走行を実行中にブレーキ信号を検出した場合に行われる。図２に示すエンジン自動停止・再始動制御処理は、スタートからエンドまでのステップＳ１０１からステップＳ１０６を有する。

まず、ステップＳ１０１では、ブレーキペダルストローク量や運転者のブレーキペダル踏力を検出するブレーキ操作量センサ１２から運転者の要求するブレーキ操作量を検出する。

ステップＳ１０２では、運転者の要求減速度を算出する。運転者の要求減速度の算出には、上記ブレーキ操作量と予めＥＣＵ１０のメモリ領域に記憶させておいたブレーキ操作量と要求減速度の関係を表す関係マップを用いる。これによって、運転者の要求減速度を得る。

ステップＳ１０３では、運転者の要求減速度の大きさを判定する。判定としては車両が急制動時にかかる減速度の大きさの基準所定値を第１の基準所定値αとして予めＥＣＵ１０に与えておき、運転者の要求減速度が第１の基準所定値αより大きければステップＳ１０４へ進み、発進クラッチ３を接続せずコースティング走行を継続する処理を行った後、ステップＳ１０２に戻り再び運転者の要求減速度の確認を行う。これによって、急制動時のエンジン再始動による車両が不安定になることを防ぎ、車両の制動性能を向上させ、制動を円滑化することができる。また、運転者の要求減速度が第１の基準所定値αより小さければ次のステップＳ１０５の判定に移行する。

ステップＳ１０５では、微小ブレーキ操作に応じた減速度の大きさの基準所定値を第２の基準所定値γとして予めＥＣＵ１０に与えておき、運転者の要求減速度が第２の基準所定値γに反応しないか判定を行う。ここで、第１の基準所定値αと第２の基準所定値γとは、０＜第２の基準所定値γ＜第１の基準所定値αの関係にある。微小ブレーキ操作は運転者が意図しないコースティング制御解除の要因になる。微小ブレーキ操作に応じた減速度が第２の基準所定値γになるまでコースティング走行継続処理をすることで、ブレーキ操作による意図しないコースティング走行の開始と終了を繰り返すことを防ぐ。このステップＳ１０５では、微小ブレーキ操作と判定した場合はステップＳ１０４へ進み、発進クラッチ３を接続せずコースティング走行を継続する処理を行うと共に、ステップＳ１０２に戻り再び運転者の要求加速度の確認を行う。これによって、余分な燃料噴射による燃費の悪化や不必要な発進クラッチ３の接続によるドライバビリティの悪化を改善できる。

また、微小ブレーキ操作ではないと判定した場合はステップＳ１０６へ進み、エンジン１を再始動し、コースティング制御を終了し、処理を終了する。

上記のように制御することで、次のような効果を得ることができる。即ち、運転者が要求する減速度が大きい場合（急減速時）、通常通りコースティング走行を終了し、エンジン１を再始動させて発進クラッチ３を接続すると、接続の際に予期しない駆動トルクを与えて車両を不安定な状態にしてしまう恐れがある。また、路面状態が悪く、駆動輪５がスリップしてしまうアンチロックブレーキ制御が働く場合もコースティング走行をブレーキで解除すると、発進クラッチ３を接続する際に予期しない駆動トルクを与え、車両を不安定な状態にしてしまう恐れがある。

しかし、実施の形態１による車両の制御装置では、運転者が要求する減速度が大きいと判定した場合、発進クラッチ３を接続せず、コースティング走行を継続する。これによって車両の制動性能等を向上させ、制動を円滑化することができる。また、路面摩擦係数とスリップ率に基づいてエンジン停止・再始動制御を行うことでより安定にコースティング制御を実現することが可能になる。

また、微小ブレーキ操作は意図しないコースティング走行の開始と終了を繰り返すことになり、余分な燃料噴射による燃費を悪化や不必要な発進クラッチ３の接続でドライバビリティの悪化に繋がる。

しかし、実施の形態１による車両の制御装置では、第２の基準所定値γ以下の減速度では発進クラッチ３を接続せず、コースティング走行を継続するように制御する。このようにすることで燃費悪化やドライバビリティの悪化を防ぐことが可能になる。

ここで、実施の形態１ではモータジェネレータを用いてエンジン始動を行っているが、スタータ２２を用いても良い。このようにスタータ２２で始動を行うことによりベルトの滑りがなくなるため、ロバストなシステムを実現することが可能となる。

また、実施の形態１では運転者の要求減速度をブレーキ操作量との関係を表す関係マップから得ていたが、勾配や車間自動制御システム等の介入による減速度の変化を補正する必要がある場合には、補正した要求減速度を利用しても良い。例えば、勾配による減速度の補正量はヨーレートセンサ１９から検出した角速度により角度を算出し、補正する方法や、ナビゲーションシステム２０から地形情報を読み出し、勾配角を算出して補正する方法等から得られるが、その補正量より補正した減速度を用いても良い。また、車間自動制御システム等が搭載されてそのシステムから補正量が算出できる場合、補正した減速度を用いても良い。例えば、車間自動制御システムでは車間距離測定装置２１から補正量を算出し、補正しても良い。このように補正した減速度を利用することで、より運転者の要求する減速度に近づき、制動を円滑にすることができる。

また、路面摩擦係数とスリップ率を用いて各車輪が滑っていて車両全体が不安定な状態にないか判定しても良い。

始めに各車輪に備えられた車輪速センサ１４から検出した車輪速と、算出して得られる車両全体の車速からスリップ率を算出する。同時に、ＥＣＵ１０の内部に設けられた路面摩擦係数検出部２３から路面摩擦係数を検出する。

尚、路面摩擦係数検出部２３によって路面摩擦係数を得る代わりに、ＡＢＳコントローラ等が路面摩擦係数の推定演算処理を行っている場合には、外気温に限らずこれら他のコントローラにおいて推定した路面摩擦係数情報を利用しても良い。

次に、路面摩擦係数とスリップ率を用いて各車輪が滑っていて車両全体が不安定な状態にないか判定する。ここで、各車輪が滑っているか判定するのに、スリップ率と直進時の目標スリップ率βを比較する（図３参照）。算出したスリップ率が直進時の目標スリップ率βより大きい場合は車輪が滑っているとする。また、車両全体が不安定な状態にないか判定するには、Δμ/ΔＳ（μ：摩擦係数、Ｓ：スリップ率）が負であるかで判定する。負である場合、車両全体が不安定な状態である。判定の結果がコースティング走行中に各車輪が滑っていて車両全体が不安定な状態であるとなった場合、無理にエンジン１の再始動を行い、さらに車両が不安定な状態にならないようコースティング走行を継続する。これによってブレーキシステムが適切に働き、車両の制動性能を向上させ、制動を円滑化することができる。また、判定の結果がコースティング走行中に各車輪が滑っておらず、車両全体が安定な状態であるとなった場合はコースティング走行を解除する。

このように制御することで路面状態が悪い状態であっても、運転者が要求する減速度を実現することができる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ エンジン、２ トルクコンバータ、３ 発進クラッチ、４ ベルト式無段変速機、５ 駆動輪、６ エンジン始動及び発電装置、７ 車載バッテリ、８ オイルポンプ、９ 電動オイルポンプ、１０ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１ ブレーキスイッチ、１２ ブレーキ操作量センサ、１３ アクセルペダル開度センサ、１４ 車輪速センサ、１５ 外気温センサ、１６ トランスミッションコントロールユニット（ＴＣＵ）、１７ シフト状態スイッチ、１８ 加速度センサ、１９ ヨーレートセンサ、２０ ナビゲーションシステム、２１ 車間距離測定装置、２２ スタータ、２３ 路面摩擦係数検出部。

Claims (3)

1. 運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段と、
   上記ブレーキ操作量検出手段の出力と、予め記憶されたブレーキ操作量と要求減速度の関係を表す関係マップから、上記運転者の要求減速度を演算する要求減速度演算手段と、
   車両がコースティング走行中、上記要求減速度に応じてコースティング継続あるいは解除の判定を行うコースティング制御判定手段と、を備え、
   上記コースティング制御判定手段は、
   上記要求減速度と車両に応じて予め定められた減速度の第１の基準所定値を比較すると共に、上記要求減速度と車両に応じて予め定められた減速度の上記第１の基準所定値より小さく、零より大きい第２の基準所定値を比較し、
   上記要求減速度が、零を超え上記第２の基準所定値までの間、及び上記第１の基準所定値を超えたときにはコースティング走行を継続する処理を行い、
   上記要求減速度が、上記第１の基準所定値と上記第２の基準所定値の間にあれば上記コースティング走行を解除する処理を行うことを特徴とする車両の制御装置。
2. 上記車両の車輪速を検出する手段と、上記車両の全体の車速を検出する手段と、上記車輪速と上記車速から上記車両の車輪のスリップ率を演算する手段と、上記車輪のスリップ率が上記車輪のロックを防止するスリップ率に保たれるアンチロックブレーキ制御手段と、を備え、
   上記アンチロックブレーキ制御手段が動作する場合は上記コースティング走行を継続することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 地形情報を取得できるナビゲーションシステムと、
   上記ナビゲーションシステムから上記地形情報を読み出し、勾配角を算出して得られる減速度補正量と上記要求減速度演算手段で演算された要求減速度から上記コースティング走行の継続判定を行う判定手段と、を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。

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