JP5968006B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、手動変速機を備える車両に用いられる制御装置に関する。

たとえば、自動車では、エンジンなどの駆動源からの駆動力が変速機を介して車輪に伝達される。変速機は、車速やエンジンの回転速度に応じて変速段（変速比）が自動的に切り替えられる自動変速機（オートマチックトランスミッション）と、シフトレバーの手動操作によって変速段が切り替えられる手動変速機（マニュアルトランスミッション）とに大別される。

自動変速機が搭載された車両では、変速段の切り替えを制御するコントローラによって現在の変速段が認識されているので、そのコントローラの認識に基づいて、現在の変速段を表示器に表示させることが可能である。一方、手動変速機が搭載された車両では、変速段の切り替えを制御するコントローラが存在しないので、現在の変速段を表示器に表示させるためには、現在の変速段を推定する必要がある。

現在の変速段を推定する装置として、たとえば、エンジン回転数センサによって検出されるエンジンの回転数および車速センサによって検出される車速に基づいて、エンジンの回転数、車速および変速段の関係を定めたマップから現在の変速段を読み出すものが提案されている。

通常、シフトチェンジのためにクラッチペダルが踏まれるときには、アクセルペダルから足が放されて、エンジンの回転数が低下するので、エンジンの回転数と車速との関係が変速段に対応した関係にならない。そのため、前述の装置では、クラッチペダルが踏まれたことを検出するクラッチスイッチが設けられている。そして、クラッチペダルが踏まれているときには、現在の変速段を正しく推定することができないとして、現在の変速段の推定が行われない。

特開２００８−１３８８１８号公報

しかしながら、前述の装置では、クラッチスイッチが設けられている分のコストがかかってしまう。

本発明の目的は、クラッチスイッチを設けることなく、変速段を正しく判定できない状態でその判定が行われることを防止できる、車両用制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、駆動源からの回転駆動力がクラッチを介して入力される手動変速機を備えた車両に用いられる。前記車両用制御装置は、前記駆動源の回転数を検出する回転数検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記回転数検出手段によって検出される回転数および前記車速検出手段によって検出される車速に基づいて、前記手動変速機の変速段を判定する変速段判定手段と、前記変速段判定手段によって変速段が判定されている状態から、前記回転数検出手段によって検出される回転数が所定回転数以下に低下したときに、前記変速段判定手段による変速段の判定を保留させる判定保留手段と、前記回転数検出手段によって検出される回転数と前記車速検出手段によって検出される車速との比であるＮＶ比を算出するＮＶ比算出手段とを含み、前記手動変速機の変速段ごとにＮＶ比範囲が設定され、各ＮＶ比範囲間に無効範囲が設定されており、前記変速段判定手段は、前記ＮＶ比算出手段によって算出されるＮＶ比が前記ＮＶ比範囲のいずれに含まれるかに基づいて、前記手動変速機の変速段を判定し、前記判定保留手段は、前記ＮＶ比算出手段によって算出されるＮＶ比が前記ＮＶ比範囲のいずれにも含まれない場合に、前記変速段判定手段による変速段の判定を保留させる。

車両の走行中、駆動源の回転数および車速に基づいて、手動変速機の現在の変速段が判定される。変速段が変更される際には、クラッチ操作が行われるとともに（クラッチが切られるとともに）、アクセル操作が止められるので、駆動源の回転数が下がる。そこで、手動変速機の変速段が判定されている状態から、駆動源の回転数が所定回転数以下に低下すると、クラッチ操作が行われたと判断されて、変速段の判定が保留される。これにより、クラッチ操作を検出するクラッチスイッチを設けることなく、クラッチ操作が行われている状態でその判定が行われることを防止できる。

手動変速機がいずれかの変速段に入り、クラッチが繋がっている（継合している）とき、駆動源の回転数と車速との比であるＮＶ比は、その変速段（変速比）および車輪径によって決まる一定値となる。車輪径は、車輪のサイズ変更や摩耗によるばらつきを有する。この車輪径のばらつきを考慮すると、手動変速機がいずれかの変速段に入って、クラッチが継合しているとき、ＮＶ比は、その変速段に応じた所定のＮＶ比範囲内に含まれる。

一方、クラッチが完全には繋がっていない半クラッチ状態では、クラッチでの滑りがあるので、ＮＶ比がいずれの変速段に応じたＮＶ比範囲内にも含まれない。

そこで、駆動源の回転数と車速との比であるＮＶ比が算出されて、そのＮＶ比が手動変速機の変速段ごとに設定されたＮＶ比範囲のいずれに含まれるかに基づいて、手動変速機の変速段が判定され、ＮＶ比がＮＶ比範囲のいずれにも含まれない場合には、手動変速機の変速段の判定が保留されてもよい。これにより、半クラッチ状態で、手動変速機の現在の変速段の判定が行われることを防止できる。

本発明によれば、クラッチ操作を検出するクラッチスイッチを設けることなく、変速段を正しく判定できない状態でその判定が行われることを防止できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が適用された車両の要部の構成を示すブロック図である。 図２は、メータＥＣＵの要部の構成を示すブロック図である。 図３は、変速段判定処理の流れを示すフローチャートである。 図４は、変速段判定マップの一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が適用された車両の要部の構成を示すブロック図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。

車両１には、手動変速機（マニュアルトランスミッション）３が搭載されている。手動変速機３は、たとえば、前進１速、前進２速、前進３速、前進４速、前進５速および後進１速の変速段を有している。手動変速機３の変速段は、車室内に設けられたシフトレバー（図示せず）の操作によって切り替えられる。

エンジン２と手動変速機３との間には、クラッチ４が介装されている。車室内のクラッチペダル（図示せず）が踏み込まれていないときには、クラッチ４が繋がっており（継合状態になり）、クラッチペダルが踏み込まれると、クラッチ４が切れる（非継合状態になる）。

クラッチ４が繋がっているときには、エンジン２からの回転駆動力が手動変速機３に伝達される。そして、手動変速機３がいずれかの変速段に入れられているときには、その回転駆動力は、入れられている変速段に応じた変速比で変速されて、手動変速機３のアウトプットシャフトから出力される。アウトプットシャフトから出力される回転駆動力は、車輪５に連結されたドライブシャフト６に伝達される。これにより、ドライブシャフト６とともに、車輪５が回転する。手動変速機３がいずれの変速段にも入れられていない状態（ニュートラル状態）では、手動変速機３のアウトプットシャフトから回転駆動力が出力されない。また、クラッチ４が切れているときには、エンジン２からの回転駆動力が手動変速機３に伝達されない。

車両１の車室内の最前部には、インストルメントパネル（図示せず）が配置されている。インストルメントパネルには、計器類およびランプ類などが配置されたメータパネル７が組み込まれている。

そして、車両１には、ＣＰＵおよびメモリを含む構成の複数のＥＣＵ（電子制御ユニット）が備えられている。ＥＣＵには、エンジン２を制御するＥＦＩＥＣＵ１１と、メータパネル７の各部（計器類およびランプ類など）を制御するメータＥＣＵ１２が含まれる。ＥＦＩＥＣＵ１１およびメータＥＣＵ１２は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる通信のためのＣＡＮバス１３に接続されている。

ＥＦＩＥＣＵ１１には、クランク角センサ１４が接続されている。エンジン２のクランクシャフトの回転に同期して、クランク角センサ１４からパルス信号が出力される。ＥＦＩＥＣＵ１１は、クランク角センサ１４から入力されるパルス信号に基づいて、エンジン２の回転数Ｎｅを演算する。そして、ＥＦＩＥＣＵ１１は、そのエンジン回転数Ｎｅに基づいて、エンジン２の駆動を制御する。また、ＥＦＩＥＣＵ１１は、エンジン回転数ＮｅのデータをＣＡＮバス１３に送信する。これにより、ＣＡＮバス１３に接続されたメータＥＣＵ１２は、エンジン回転数Ｎｅを取得することができ、エンジン回転数Ｎｅを利用した制御を実行することができる。

メータＥＣＵ１２には、車速センサ１５が接続されている。ドライブシャフト６の回転に同期して、車速センサ１５からパルス信号が出力される。メータＥＣＵ１２は、車速センサ１５から入力されるパルス信号（車速パルス）に基づいて、車速Ｖを算出する。そして、メータＥＣＵ１２は、その算出した車速Ｖに基づいて、メータパネル７の速度計などを制御する。また、メータＥＣＵ１２は、車速ＶのデータをＣＡＮバス１３に送信する。これにより、ＣＡＮバス１３に接続された他のＥＣＵは、車速Ｖを取得することができ、車速Ｖを利用した制御を実行することができる。

図２は、メータＥＣＵの要部の構成を示すブロック図である。

メータＥＣＵ１２は、プログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部として、ＮＶ比算出部２１および変速段判定部２２を備えている。

ＮＶ比算出部２１には、ＥＦＩＥＣＵ１１からＣＡＮバス１３を介して取得されるエンジン回転数Ｎｅおよび車速パルスに基づいて算出される車速Ｖが入力される。そして、ＮＶ比算出部２１は、車速Ｖが所定車速Ｖｍｉｎ以上、たとえば、１ｋｍ／ｈ以上であれば（言い換えれば、車速Ｖが停止していなければ）、エンジン回転数Ｎｅと車速Ｖとの比であるＮＶ比ＮＶＲを算出する。ＮＶ比ＮＶＲは、エンジン回転数Ｎｅが車速Ｖで除され、その除算値に定数Ｋが乗じられることによって算出される。すなわち、ＮＶ比ＮＶＲは、式（１）に従って算出される。

ＮＶＲ＝（Ｎｅ／Ｖ）×Ｋ ・・・（１）

変速段判定部２２には、ＮＶ比算出部２１によって算出されたＮＶ比ＮＶＲが入力される。また、変速段判定部２２には、車速センサ１５およびその信号線における異常の有無やＣＡＮ通信の異常の有無を判定した結果が入力される。変速段判定部２２は、車速センサ１５およびその信号線ならびにＣＡＮ通信などに異常（フェイル）がなければ、メータＥＣＵ１２のメモリに保存されている変速段判定マップを参照して、ＮＶ比ＮＶＲに基づいて、手動変速機３の現在の変速段が前進１速、前進２速、前進３速、前進４速および前進５速のいずれであるかを判定する。

図３は、以上のプログラム処理（変速段判定処理）の流れを示すフローチャートである。また、図４は、変速段判定マップの一例を示す図である。

たとえば、エンジン２の駆動中は、メータＥＣＵ１２により、図３に示される変速段判定処理が繰り返し実行されている。

変速段判定処理では、まず、車速Ｖが所定車速Ｖｍｉｎ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１）。

車速Ｖが所定車速Ｖｍｉｎ未満である場合には（ステップＳ１のＮＯ）、変速段判定処理が直ちに終了される。

車速Ｖが所定車速Ｖｍｉｎ以上であれば（ステップＳ１のＹＥＳ）、次に、エンジン回転数Ｎｅが車速Ｖで除され、その除算値に定数Ｋが乗じられることにより、ＮＶ比ＮＶＲが算出される（ステップＳ２）。

ＮＶ比ＮＶＲが算出されると、車速センサ１５およびその信号線ならびにＣＡＮ通信など、手動変速機３の現在の変速段の判定に必要な情報に異常（フェイル）がないことが確認される（ステップＳ３）。

異常がある場合には（ステップＳ３のＮＯ）、変速段判定処理が終了される。

異常がなければ（ステップＳ３のＹＥＳ）、メータＥＣＵ１２のメモリに保存されている変速段判定マップが参照されて、ＮＶ比ＮＶＲに基づいて、手動変速機３の現在の変速段が前進１速、前進２速、前進３速、前進４速および前進５速のいずれであるかが判定されるか、または、手動変速機３の現在の変速段の判定が保留されて（ステップＳ４）、変速段判定処理が終了される。

変速段判定マップでは、手動変速機３の変速段ごとにＮＶ比範囲が設定されている。駆動源の回転数Ｎｅと車速Ｖとの比であるＮＶ比ＮＶＲは、手動変速機３の変速段（変速比）および車輪５の直径（車輪径）によって決まる。車輪径は、車輪のサイズ変更や摩耗によるばらつきを有する。この車輪径のばらつきを考慮して、手動変速機３の各変速段に応じたＮＶ比がある程度の幅を有するＮＶ比範囲として設定されている。たとえば、図４に示されるように、前進１速に対しては、ＮＶ比範囲が２２２２以上３７０４未満の範囲に設定されている。前進２速に対しては、ＮＶ比範囲が１３５１以上２０２７未満の範囲に設定されている。前進３速に対しては、ＮＶ比範囲が９２１以上１２４７未満の範囲に設定されている。前進４速に対しては、ＮＶ比範囲が６８９以上８０９未満の範囲に設定されている。前進５速に対しては、ＮＶ比範囲が５６４以上６６２未満の範囲に設定されている。

そして、ＮＶ比ＮＶＲが前進１速、前進２速、前進３速、前進４速および前進５速に対してそれぞれ設定されたＮＶ比範囲のいずれかに含まれる場合には、その含まれるＮＶ比範囲に対応した変速段が手動変速機３の現在の変速段であると判定される。たとえば、ＮＶ比ＮＶＲが１３５１以上２０２７未満の範囲に含まれる値である場合には、手動変速機３の現在の変速段が前進２速であると判定される。

一方、ＮＶ比ＮＶＲが前進１速、前進２速、前進３速、前進４速および前進５速に対してそれぞれ設定されたＮＶ比範囲のいずれにも含まれない場合、言い換えれば、ＮＶ比ＮＶＲが前進１速、前進２速、前進３速、前進４速および前進５速に対してそれぞれ設定されたＮＶ比範囲外の無効範囲に含まれる場合、手動変速機３の現在の変速段の判定が不可能であるとして、変速段の判定は行われず、直前に判定された変速段が手動変速機３の現在の変速段であるとして保留される。

たとえば、ＮＶ比ＮＶＲが前進３速のＮＶ比範囲に含まれ、手動変速機３の変速段が前進３速であると判定されていた状態から、ＮＶ比ＮＶＲが前進５速のＮＶ比範囲よりも小さい値に低下した場合、シフトアップまたはシフトダウンのためにクラッチ４が切られたと判断される。そして、クラッチ４が切られているときには、現在の変速段を正しく推定することができないとして、現在の変速段の推定が行われない。

また、手動変速機３の変速段が前進３速であると判定されていた状態から、ＮＶ比ＮＶＲが前進５速のＮＶ比範囲よりも小さい値に一旦低下した後、ＮＶ比ＮＶＲが前進３速のＮＶ比範囲と前進４速のＮＶ比範囲に含まれる場合には、クラッチ４が完全には繋がっていない半クラッチ状態であると判断される。そして、半クラッチ状態では、現在の変速段を正しく推定することができないとして、現在の変速段の推定が行われない。

以上のように、車両１の走行中、エンジン回転数Ｎｅおよび車速Ｖに基づいて、手動変速機３の現在の変速段が判定される。変速段が変更される際には、クラッチ操作が行われるとともに（クラッチ４が切られるとともに）、アクセル操作が止められるので、エンジン回転数Ｎｅが下がる。そこで、手動変速機３の変速段が判定されている状態から、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数以下に低下した場合、具体的には、ＮＶ比ＮＶＲが前進５速のＮＶ比範囲よりも小さい値に低下した場合、クラッチ操作が行われたと判断されて、変速段の判定が保留される。これにより、クラッチ操作を検出するクラッチスイッチを設けることなく、クラッチ操作が行われている状態でその判定が行われることを防止できる。

手動変速機３がいずれかの変速段に入り、クラッチが繋がっている（継合している）とき、エンジン２の回転数Ｎｅと車速Ｖとの比であるＮＶ比ＮＶＲは、その変速段（変速比）に応じた所定のＮＶ比範囲内に含まれる。

一方、クラッチ４が完全には繋がっていない半クラッチ状態では、クラッチ４での滑りがあるので、ＮＶ比がいずれの変速段に応じたＮＶ比範囲内にも含まれない。

そこで、エンジン２の回転数Ｎｅと車速Ｖとの比であるＮＶ比ＮＶＲが算出されて、そのＮＶ比ＮＶＲが手動変速機３の変速段ごとに設定されたＮＶ比範囲のいずれに含まれるかに基づいて、手動変速機３の変速段が判定され、ＮＶ比がＮＶ比範囲のいずれにも含まれない場合には、手動変速機３の変速段の判定が保留される。これにより、半クラッチ状態で、手動変速機３の現在の変速段の判定が行われることを防止できる。

手動変速機３の変速段の判定結果は、たとえば、メータパネル７に配置された表示器に表示されてもよいし、燃費を抑えた運転（エコ運転）が行われているか否かの判定に用いられてもよい。また、車速に適した変速段を案内表示するシフトアップインジケータの制御に用いられてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、車両１として、エンジン２を駆動源する自動車を取り上げたが、本発明は、モータを駆動源とする自動車に適用されてもよいし、モータおよびエンジンを駆動源とするハイブリッドカーに適用されてもよい。

また、手動変速機３の変速段の判定に限らず、その判定の手法は、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously
Variable Transmission）における仮想変速段を判定するために利用することもできる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 車両
２ エンジン（駆動源）
３ 手動変速機
４ クラッチ
１１ ＥＦＩＥＣＵ（回転数検出手段）
１２ メータＥＣＵ（車速検出手段、変速段判定手段、判定保留手段）
１４ クランク角センサ（回転数検出手段）
１５ 車速センサ（車速検出手段）
２１ ＮＶ比算出部（ＮＶ比算出手段）
２２ 変速段判定部（変速段判定手段、判定保留手段）

Claims (1)

1. 駆動源からの回転駆動力がクラッチを介して入力される手動変速機を備えた車両に用いられる制御装置であって、
   前記駆動源の回転数を検出する回転数検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   前記回転数検出手段によって検出される回転数および前記車速検出手段によって検出される車速に基づいて、前記手動変速機の変速段を判定する変速段判定手段と、
   前記変速段判定手段によって変速段が判定されている状態から、前記回転数検出手段によって検出される回転数が所定回転数以下に低下したときに、前記変速段判定手段による変速段の判定を保留させる判定保留手段と、
   前記回転数検出手段によって検出される回転数と前記車速検出手段によって検出される車速との比であるＮＶ比を算出するＮＶ比算出手段とを含み、
   前記手動変速機の変速段ごとにＮＶ比範囲が設定され、各ＮＶ比範囲間に無効範囲が設定されており、
   前記変速段判定手段は、前記ＮＶ比算出手段によって算出されるＮＶ比が前記ＮＶ比範囲のいずれに含まれるかに基づいて、前記手動変速機の変速段を判定し、
   前記判定保留手段は、前記ＮＶ比算出手段によって算出されるＮＶ比が前記ＮＶ比範囲のいずれにも含まれない場合に、前記変速段判定手段による変速段の判定を保留させる、車両用制御装置。

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