JP6446278B2 - コーストストップ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等の車両、特に自動変速機を備えた車両のコーストストップ制御装置に関し、車両の走行制御技術の分野に関する。
従来、走行中において車両が停止し、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、燃料の節約、排気エミッションの低減、あるいは騒音の低減等を図るように構成した車両が提案され、すでに実用化されている。またエンジン停止条件として、走行中においても、エンジンを自動停止させることによって、より燃費低減効果を行なうコーストストップ車両が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また、コーストストップ中運転者から加速要求があった場合は、その時点でエンジンを始動させるとともに変速機をダウンシフトさせるが、それに時間が掛かるためコーストストップ中に変速機のダウンシフト後の変速段を実現する変速後摩擦締結要素に油圧を供給しておく技術が提案されている。（例えば、特許文献２を参照）
特開２０１０−１６４１４３号公報 特開２０１２−１１２４６３号公報
従来技術では、前方車両の状態に関わらず変速制御を行なっていることにより、前方車両が接近している場合や、自車両の速度が低い状態などの場合に、再加速時において適切な変速比となっておらず、最適な変速比に変速する制御が必要となり、再加速に時間が必要となる場合がある。また、コーストストップの状態が長時間継続すると、車両内の油圧を維持するために駆動する電動式オイルポンプのためのバッテリ電力が足りなくなり、コーストストップを継続できなくなる場合がある。
そこで、本発明は、走行中にエンジンを停止させる状態とする前に適切な変速へ変速することを可能とするコーストストップ制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、エンジンの出力軸に連結され駆動力を伝達可能にした結合状態と前記結合を解除した開放状態とに切り替え可能である動力伝達機構と、前記動力伝達機構の出力軸に連結されると共に駆動輪が連結され変速比が変更可能な変速機構と、前記エンジンの出力軸の回転に同期して駆動可能な作動油供給ポンプと、前記エンジンの自動停止中に作動する電動式オイルポンプと、を備える車両に対し、前記車両の走行状態においてエンジンを自動停止させるコーストストップ制御を行うコーストストップ制御装置であって、前記エンジンを停止させることが可能であるかを判断するエンジン停止条件判断手段と、前記変速機構の変速比を制御する変速制御手段と、を備え、エンジン停止条件判断手段によってエンジン停止条件が成立したと判断された時に変速機構を所定変速比へと制御することを特徴とする。
本発明によれば、エンジン停止状態で走行中からドライバのアクセル操作によって再加速する場合において、加速要求に対する遅れを小さくすることができる。
本発明のコーストストップ車両の走行駆動系の構成を示すブロック図である。 車両制御装置の構成を示すブロック図である。 加速からコースト時における変速制御を表す図である。 車両制御装置によって実行させる減速から再加速時の制御内容を示したフローチャートである。 車両制御装置によって実行させるエンジン停止前制御内容を示したフローチャートである。 本実施形態の作用効果を説明するためのタイムチャートである。 車両制御装置によって実行させる減速から再加速時の制御内容を示したフローチャートである。 エンジン停止前の目標変速比とアクセルオフ時の車間距離と自車両速度の関係を示すグラフである 車両制御装置によって実行させる減速から再加速時の制御内容を示したフローチャートである。 エンジン停止前の目標発電量とアクセルオフ時の車間距離と自車両速度との関係を示すグラフである。 本実施形態の作用効果を説明するためのタイムチャートである。
以下，本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態における車両制御装置を備えた車両の構成を示す図である。車両１００には，エンジン１０１が搭載されており，エンジン１０１によって発生させた駆動力は変速機１０２を経て、動力伝達機構１０３とディファレンシャル機構１０７を介して連結された駆動輪１０８に伝達されることで車両１００を走行させる。
変速機１０２は、ベルトあるいはチェーンとプーリを組み合わせた無段変速機に限定されず、トルクコンバータと遊星歯車機構を組み合わせた有段変速機でもよい。また無段変速機と有段変速機を組み合わせた変速機であってもよい。
また、変速機１０２には、エンジン１０１とディファレンシャル機構１０３との間の動力伝達量を制御可能な動力伝達機構１０３が備わっており、動力伝達機構１０３により、エンジン１０１と駆動輪１０８の動力伝達量を調整することで、走行中にエンジン１０１を停止することが可能となる。ここで、動力伝達機構１０３としてはトルクコンバータ、乾式あるいは湿式クラッチ、遊星歯車機構を用いてもよい。また、トルクコンバータ内のロックアップクラッチを用いる方法も考えられる。
また、エンジン始動装置としてスタータモータ１１２が組みつけられており，バッテリ１０９から電力を供給することでスタータモータ１１２を駆動し、エンジン１０１を回転させた後、燃焼を開始する。ここで、エンジン始動装置としてはスタータモータ１１２に限定されず、スタータモータと発電機の機能を有したモータでもあればよい。
また、バッテリ１０９は、エンジン１０１をクランキング可能な性能を有する蓄電デバイスとし、鉛蓄電池や、ニッケル水素、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのいずれかを用いてもよい。また、バッテリ１０９にはバッテリ残量を検知することが出来るバッテリ残量検知センサが備わっており、その情報を基にして、車両制御装置１１０はコーストストップを許可するかなどを判定している。
また、車両１００内で用いる油圧を発生させるためにエンジン１０１のクランク軸に駆動ベルトを介して接続された作動油供給オイルポンプ１０５が備わっており、エンジン１０１が駆動している間は連続的に油圧の供給を行なっている。
また、バッテリ１０９から電力を得ることによって駆動することができる電動式オイルポンプ１０６が備わっており、エンジン停止中などの作動油供給オイルポンプ１０５によって油圧の供給が十分でないと判断された場合には、電動式オイルポンプ内のモータドライバによってモータを駆動させて、必要な油圧を供給することを可能とする。電動式オイルポンプ１０６は、オイルポンプ本体と、これを回転駆動する電気モータおよびモータドライバとで構成されている。ただし、モータドライバなどによって駆動出力を連続的に可変制御できる機構を持つものだけでなく、リレーなどにより出力のオンとオフを切り替える制御のみをできるものであっても良い。
なお、エンジン１０１の運転中であっても、作動油供給オイルポンプ１０５による冷却用オイル又は潤滑用オイルの供給不足を補うために、電動式オイルポンプ１０６を作動させる場合もあり、電動式オイルポンプ１０６の作動を、エンジン１０１の一時停止中に限定するものではない。
また、作動油供給オイルポンプ１０５および電動式オイルポンプ１０６によって発生した油圧を変速機１０２および動力伝達機構１０３に調圧されて供給するために油圧制御回路１１３が備わっており、車両制御装置１１０によって演算された変速比やクラッチ状態を実現するために各油圧回路内の油圧制御弁やステップモータなどの制御を行なっている。
車両制御装置１１０は、エンジン１０１および油圧制御回路１１３を用いた変速機１０２や動力伝達機構１０３の制御を統合的に制御するコントローラであり、図２に示すように、ＣＰＵ２０２および記憶装置２０３や他のコントローラやセンサと通信を行なうためのインターフェースなどから構成されている。車両速度やアクセル開度センサ、ブレーキスイッチセンサなどの車両状態および変速機１０２の入力および出力回転数、油圧制御回路内の油圧などの状態を検知するための各種センサ２０１による情報や外界認識デバイス１１１の情報および記憶装置２０３内に格納されている情報を基にして、油圧制御回路１１３やエンジン１０１に対して、目標変速比、動力伝達機構１０３の状態、電動式オイルポンプ駆動制御信号、点火タイミング、燃料噴射量などの信号をＣＰＵ２０２により演算する。
図３は記憶装置２０３に格納されているエンジン停止を伴わないコースト時の変速マップの一例を示している。自車両速度度とアクセル開度に応じて、目標入力回転速度が演算される。停止状態から加速して、コースト減速を行なう場合の加速について、そのときの変速機１０２の目標入力回転速度を図内の矢印で示す。停車から所定の車速になるまでは、最ＬＯＷ変速比となるように目標回転速度を指令する。車速が上がるに従い、徐々にＨＩＧＨ側へと変速していく。ただし、勾配などによってはＬＯＷ側のままで変速を行なう場合もある。所定の車速以上においてアクセルオフすると、変速比が最ＨＩＧＨ線に従うように変速を行い、コースト時目標アイドル入力回転速度より小さくなったら、その回転速度を維持するようにＬＯＷ側へ変速していく。
車両制御装置１１０は、エンジン停止を伴わないコースト時において、変速マップに基づき、最適な変速比および動力伝達機構１０３の状態を演算した結果を油圧制御回路１１３および電動式オイルポンプ１０６に対して指令値を送信している。
次に本発明の車両制御装置１１０に実装されている走行中のエンジン停止を含んだ減速処理制御について、図４に示したフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１００では、車両制御装置１１０は、車両速度が所定値以下であること、アクセル開度が所定値以下であること、動力伝達機構１０３によってエンジン１０１の駆動力が駆動輪１０８への伝達量が所定値以下であること、油圧制御回路１１３への油圧の供給量が所定値以上であること、電動式オイルポンプ１０６が異常判定されていないこと、バッテリ算量が所定値以上などの所定のコーストストップ条件が全て成立しているかを判定する。上記のコーストストップ条件が成立していると判定されたときは、ステップＳ１０１の処理に進み、成立していないと判定されたときには減速処理制御を終了する。
ステップＳ１０１では、車両制御装置１１０は、エンジン停止前制御を実施する。エンジン停止前制御では、エンジン１０１を停止させる前に油圧制御回路１１３によって油圧制御される動力伝達機構１０３および変速機１０２への指令値を演算する。
ステップＳ１０２では、車両制御装置１１０は、エンジン停止制御を実施する。エンジン停止制御ではエンジン１０１に対しての燃料の供給を停止するように燃料噴射弁を制御する。
ステップＳ１０３では、車両制御装置１１０は、コーストストップ終了条件が成立しているかを判定する。コーストストップ終了条件は、車両速度が所定値以下であること、アクセル開度が所定値以上であること、油圧制御回路１１３への油圧の供給量が所定値以下であること、電動式オイルポンプ１０６が異常判定されていること、バッテリ算量が所定値以下となったこと、ブレーキ負圧が低下したときなどの所定のコーストストップ条件が何れかが成立しているかを判定する。上記のコーストストップ終了条件が成立していると判定されたときは、ステップＳ１０４の処理に進み、成立していないと判定されたときには、エンジン停止状態を継続する。
ステップＳ１０４では、車両制御装置１１０は、コーストストップ終了制御を実施する。コーストストップ終了制御は、エンジン１０１の始動処理を実施する。エンジン１０１の始動方法としては、燃料噴射弁を用いてエンジン１０１への燃料供給を再開するとともに、スタータモータ１１２に電力を供給してエンジン１０１の回転運動を開始するスタータ始動と、動力伝達機構１０３を制御して、駆動輪１０８の回転エネルギーを用いてエンジン１０１を始動する押し掛け始動があり、いずれかの始動方法を実施することで、エンジン燃焼を再開する。
図５は、本発明の第１実施形態におけるＳ１０１のエンジン停止前制御を示す図である。
ステップＳ２００では、車両制御装置１１０は、動力伝達機構解放制御を実施する。動力伝達機構１０３によって、エンジン１０１の駆動力が駆動輪１０８に伝わる伝達量がほぼゼロとなるように油圧制御回路１１３の油圧を調整する。これにより、車両１００に対して減速方向に働く力となるエンジン１０１のフリクショントルクが、駆動輪１０８に伝達されなくなることで、車両１００が減速しにくくなり、車両全体としてのエネルギー効率が向上して、燃費削減効果となる。
ステップＳ２０１では、車両制御装置１１０は、変速機１０２の現在の変速比が所定変速比よりも大きいことを判定する。所定変速比よりも大きい場合にはエンジン停止前制御の処理を終え、所定変速比よりも大きくない場合にはステップＳ２０２に進む。
ステップＳ２０２では、車両制御装置１１０は、変速制御を実施する。変速制御は変速機１０２の現在の変速比が所定の変速比となるまで油圧制御回路１１３に対して指令する。
続いて、上記制御を行なうことによる作用効果を説明する。
図６は上記制御を行なった際のタイムチャートを表す。
時刻t1において、ドライバのアクセルオフによって、コーストストップ条件が成立している。そこで、変速比をＬＯＷ側となるように変速を開始する。
時刻t2において、現在の変速比が所定の変速比よりも大きくなると、エンジン停止処理を行う。その後は、その変速比を維持できるように電動式オイルポンプ１０６の出力を維持するように制御する。
時刻t3において、ドライバのアクセル操作によって再加速の要求があった場合、コーストストップ終了制御により始動したエンジン１０１に発生した動力は動力伝達機構１０３を介して駆動輪１０８に伝達される。エンジン停止前に所定の変速比よりもＬＯＷ側に変速されていることで、コーストストップからの再加速のために、変速することを行なわずに済むため、再加速にかかる時間を短くすることが出来る。
図７は本発明の第２実施形態における車載電源装置１０６に実装されているエンジン停止前制御Ｓ１０１を示す図である。
本形態の車両１００には、車両制御装置１１０へ入力される情報を取得する各種センサ２０１として、自車両の周囲状態を検知するための手段である外界認識デバイスを備わっており、前方車両と自車両との相対速度や車両間の距離を取得することができる。外界の状態の認識を行なう方法として、例えば、車両１００に取付けられたカメラ、レーダ、ＧＰＳ信号の受信デバイスと地図情報、データセンターとの通信、前方および周囲の車両との車両状態や道路に設置されている信号や標識などと通信する手段などを用いる方法が考えられる。
ステップＳ３００では、車両制御装置１１０は、外界認識デバイスによって得られた情報に基づいて、目標変速比演算を実施する。
図８には、目標変速比演算で用いるための記憶装置２０３に格納されるエンジン停止を伴うコースト時の目標変速比マップを示す。ドライバのアクセルオフのタイミングにおいて、外界認識デバイスによって得られた前方車両と自車両との車間距離に基づいて、エンジン停止前の目標変速比を演算する。
ここで車間距離とは、先行車両と自車両の距離を表した量である。車間距離が大きく、自車両速度も大きい場合においては、ドライバが再びアクセルを踏んで再加速する場合に変速比がＨＩＧＨ側であることの期待値が高くなる。逆に、車間距離が小さく、自車両速度が低い場合には、再加速の際の変速比がＬＯＷ側である期待値が高くなること。そのため、アクセルオフ時の車間距離と自車両速度に応じてエンジン停止前変速比を決めることにより、再加速の際の変速する量をなるべく少なくすることができ、それによって再加速時の加速遅延を低減することができる。
ステップＳ３０１では、車両制御装置１１０は、現在の変速比とステップＳ３００で演算した目標変速比を比較する。現在変速比が目標変速比よりも大きい場合にはエンジン停止前制御を終了し、現在変速比が目標変速比よりも小さい場合には、ステップＳ２００を実行する。
上記のように、エンジン１０１を停止させる前に現在変速比をＬＯＷ側に変速しておくことで、コーストストップ中に不要な変速を避けることで電動式オイルポンプ１０６の出力を低くすることができバッテリ１０９の電力使用量を減らしつつ、再加速時に変速するための時間を短くすることができる。
続いて、上記制御を行なうことによる作用効果を説明する。
図９は上記制御を行なった際のタイムチャートを表す。時刻t11において、ドライバのアクセルオフによって、コーストストップ条件が成立している。
図９は本発明の第３実施形態における車載電源装置１０６に実装されているエンジン停止前制御Ｓ１０１を示す図である。
ステップＳ４００では、車両制御装置１１０は、エンジン停止前目標発電量演算を実施する。外界認識デバイスによって得られた情報に基づいて、エンジン停止前目標ＳＯＣの演算を実施する。
図１０には、エンジン停止前目標発電量演算で用いる記憶装置２０３に格納される目標エンジン停止前目標発電量マップを示す。ドライバのアクセルオフのタイミングにおいて、外界認識デバイスによって得られた前方車両と自車両の車間距離と自車両速度に基づいて、エンジン停止前の目標発電量を演算する。
車間距離が大きく、自車両速度も大きい場合においては、ドライバが再びアクセルを踏んで再加速するまでにコーストストップ時間が長くなることが期待され、また高車速の方が変速を維持するための油圧が高くなっていることが必要となるため、エンジン１０１を停止させる前にバッテリ１０９の残量を高めておく。これによって、コーストストップ中にバッテリ１０９の残量が低下し、コーストストップが継続できなくなる機会を低減させることができる。逆に、自車両速度が低く、車間距離も小さくなっている場合には、車両１００が停止することが期待され、変速比を維持するための油圧も高くする必要がないことから、発電量を上げる必要がないことから、目標発電量を小さくする。
続いて、上記制御を行なうことによる作用効果を説明する。
図１１は上記制御を行なった際のタイムチャートを表す。
時刻t11において、ドライバのアクセルオフによって、コーストストップ条件が成立している。そこで、エンジン停止前目標発電量演算によって求めた発電量を発電機１０４に対して指令する。さらに目標変速比演算結果に応じて変速比をＬＯＷ側となるように変速を開始する。
時刻t12において、現在の変速比が所定の変速比よりも大きくなると、エンジン停止処理を行う。その後は、その変速比を維持できるように電動式オイルポンプの出力を維持するように制御する。エンジン１０１を停止させる前に発電力を増やして、ＳＯＣを高めにしておくことで、長時間エンジン１０１を停止させることが可能となる。
従来技術では、前方車両の状態に関わらず変速制御を行なっていることにより、前方車両が接近している場合や、自車両の速度が低い状態などの場合に、再加速時において適切な変速比となっておらず、最適な変速比に変速する制御が必要となり、再加速に時間が必要となる場合がある。また、コーストストップの状態が長時間継続すると、車両内の油圧を維持するために駆動する電動式オイルポンプのためのバッテリ電力が足りなくなり、コーストストップを継続できなくなる場合があった。一方、上記実施形態によれば、エンジン停止状態で走行中からドライバのアクセル操作によって再加速する場合において、加速要求に対する遅れを小さくすることができる。
１００ 車両
１０１ エンジン
１０２ 変速機
１０３ 動力伝達機構
１０４ 発電機
１０５ 作動油供給オイルポンプ
１０６ 電動式オイルポンプ
１０７ ディファレンシャル機構
１０８ 駆動輪
１０９ バッテリ
１１０ 車両制御装置
１１２ スタータモータ
１１３ 油圧制御回路
２０１ 各種センサ
２０２ ＣＰＵ
２０３ 記憶装置

Claims (2)

  1. エンジンの出力軸に連結され駆動力を伝達可能にした結合状態と前記結合を解除した開放状態とに切り替え可能である動力伝達機構と、前記動力伝達機構の出力軸に連結されると共に駆動輪が連結され変速比が変更可能な変速機構と、前記エンジンの出力軸の回転に同期して駆動可能な作動油供給ポンプと、前記エンジンの自動停止中に作動する電動式オイルポンプと、を備える車両に対し、前記車両の走行状態においてエンジンを自動停止させるコーストストップ制御を行うコーストストップ制御装置であって、
    前記エンジンを停止させることが可能であるかを判断するエンジン停止条件判断手段と、
    前記変速機構の変速比を制御する変速制御手段と、を備え、
    エンジン停止条件判断手段によってエンジン停止条件が成立したと判断された時に変速機構を所定変速比へと制御し、
    前記車両は、搭載された自車両の前方に存在する車両を検知する前方車両検知手段を備え、
    前記先行車両と自車両との車間距離が前記変速比がロウ側である場合の車間距離より大きく、自車両速度も前記変速比がロウ側である場合の自車両速度より高いときには、前記所定変速比をハイ側へ設定することを特徴とするコーストストップ制御装置。
  2. 前記車両は、前記エンジンにより駆動して発電を行なう発電機を備え、
    前記先行車両と前記自車両との車間距離が前記自車両が停止する場合の車間距離より大きく、自車両速度も前記自車両が停止する場合の速度より高いときには、コースストップ制御前に前記発電機による発電量を増やすことを特徴とする請求項１に記載のコーストストップ制御装置。
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