JP6594796B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

走行中の車両において惰行による走行時間や走行距離を長く確保できる車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、「車両の制御装置は、車両の車速Ｖが下限側車速Ｖ０および上限側車速Ｖ１で決定される車速域内にあるとき、車速Ｖが車速Ｖ０以上であればフューエルカットによりエンジンを停止させてクラッチを開放して惰行により車両を走行させ、車速Ｖが車速Ｖ０を下回ると燃料供給によりエンジンを始動させてクラッチを係合して加速させる（定速フリーラン、またはセーリングストップと呼ぶ）」ことが記載されている。
また、近年の車両では、前方を走る車両との距離をレーダーやカメラなどの外界認識装置によって測定し、あらかじめ設定した車間距離を保ちながら追従走行するクルーズコントロール走行、すなわちＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が実用化されている。

特開２０１２−４７１４８号公報

特許文献１に開示されるような従来技術では、運転者による操作、例えばブレーキＯＦＦ＆アクセルＯＦＦが成立した時にセーリングストップ走行を実行する動作をするため、ＡＣＣ制御と組み合わせることで、より制御要求に合わせた減速状態を選択することが可能となる。

例えば、ＡＣＣ作動中にアクセルＯＮでＡＣＣを解除し、その後アクセルＯＦＦによって、再びＡＣＣモードに復帰する際、現在の車両速度に応じてエンジンの減速状態を切り替える制御の実現が可能である。しかし、ＡＣＣ解除後の復帰からクルーズ設定車速へ収束させる際に、適切な減速状態を選択しないと期待する燃費効果を得られなかったり、運転性が悪化したりすることがある。

本発明の目的は、前記の期待する燃費効果を得られるようにするとともに、運転性の悪化を防ぐことができる車両の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の車両用制御装置（ＡＣＣユニット１３０）は図示しないＣＰＵ（中央処理装置）を備え、このＣＰＵは前車両とあらかじめ設定した車間距離を保ちながら追従走行するＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行うように車両を制御する。そして、車両用制御装置（ＡＣＣユニット１３０）のＣＰＵ（制御部）は、ＡＣＣを行っておらず、アクセルＯＦＦの減速走行中においてＡＣＣを行う場合に、設定車速と現在の車速の偏差に基づいて、燃料カットによる減速制御と、スロットル開度を制御して設定した目標車速で走行する定速駆動制御と、変速機のクラッチを開放してエンジンをアイドル運転状態として惰性で走行可能とするセーリングアイドル制御と、クラッチ開放後にエンジンの自動停止と自動復帰とを行うセーリングストップ制御と、の何れかの制御を行う。

本発明によれば、セーリング制御を含んだＡＣＣシステムにおいて、ＡＣＣ解除後の復帰からクルーズ設定車速へ収束させる際に適切な減速状態を選択することによって燃費効果と運転性を両立する効果がある。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態による制御装置を含む車両の構成図である。 エンブレ減速走行の動作をチャートに表した図である。 定速駆動走行の動作をチャートに表した図である。 セーリングアイドル走行の動作をチャートに表した図である。 セーリングストップ走行の動作をチャートに表した図である。 本発明で使用する減速方法の特徴をまとめた表である。 速度偏差が大きい場合に本発明を適用する場面を表した図である。 速度偏差が小さい場合に本発明を適用する場面を表した図である。 本発明を実現するための動作をフローチャートに示した例である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

以下、図１を用いて、本実施例の車両用制御装置により制御される車両１００の構成を説明する。図１は、本実施例の車両用制御装置を含む車両１００の構成図である。

車両１００は、駆動力源としてエンジン本体１０１（単に内燃機関、エンジンとも呼ぶ）を有している。エンジン１０１の出力側にはトルクコンバータ１１１が設けられる。トルクコンバータ１１１の出力側には変速機１１３が接続されている。

エンジン１０１には、始動を行う始動装置１０３、及び車両１００へ電力を供給する発電装置１０４が接続される。始動装置１０３は、例えば直流電動機と、歯車機構と、歯車の押し出し機構からなるスタータモータであり、歯車機構とエンジン１０１との連結状態／非連結状態を押し出し機構によって切り替えることが出来る。発電装置１０４は、例えば誘導発電機と、整流器と、電圧調整機構からなるオルタネータである。

始動装置１０３は、電源１０５から供給される電力によって駆動され、始動要求に基づきエンジン１０１を始動する。電源１０５は、例えば電池であり、鉛バッテリを好適に用いることができる他、リチウムイオン二次電池を始め各種の二次電池、キャパシタなどの蓄電器を用いてもよい。電源１０５は、発電装置１０４によって発電された電力を蓄え、始動装置１０３や図示しない前照灯や各種コントローラなどの車両電装品へ電力を供給している。

エンジン１０１の種類は、車両１００を走行させる駆動力源であれば良く、ポート噴射式、または筒内噴射式のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等が挙げられる。また、エンジンの構造もレシプロエンジンの他、ヴァンケル式ロータリーエンジンであってもよい。

エンジン１０１は、クランク軸１０１ａを有する。クランク軸１０１ａの一端には、クランク角信号を検出するために既定のパターンを刻んだ信号プレート１０１ｂが取り付けられている。クランク軸１０１ａの他端には、トランスミッションへ駆動力を伝達する図示しないドライブプレートと一体のリングギヤが取り付けられている。

信号プレート１０１ｂの近傍には、そのパターンの凸凹を検出してパルス信号を出力するクランク角センサ１０１ｃが取り付けられている。前記クランク角センサ１０１ｃから出力されるパルス信号に基づいて、エンジンＣ／Ｕ１１０はエンジン１０１の回転数（エンジン回転数）を算出する。

また、エンジン１０１の吸気系部品として、吸入空気を各シリンダへ分配するインテークマニーホールド１０２、スロットルバルブ１０２ａ、エアフロセンサ１０２ｂ、エアクリーナ１０２ｃが取り付けられている。

スロットルバルブ１０２ａは、一例として、電子制御式スロットル装置である。エンジンＣ／Ｕ１１０（エンジンコントロールユニット）は、アクセルペダル１０６の踏み込み量を検知するアクセルペダルセンサ１０７の信号や、その他の各センサから送られてくる信号を基に最適なスロットル開度を算出し、スロットルバルブ１０２ａへ出力する。これにより、スロットルバルブ１０２ａは、最適なスロットルバルブ開度に制御される。

エアフロセンサ１０２ｂは、エアクリーナ１０２ｃから吸入される空気流量を計測してエンジンＣ／Ｕ１１０へ出力する。エンジンＣ／Ｕ１１０は、計測した空気量に見合った燃料量を算出して、図示していない燃料噴射弁へ開弁時間として出力する。燃料噴射弁は、前述のクランク角センサ１０１ｃの信号が示すクランク角が、エンジンＣ／Ｕ１１０で予め設定されたクランク角となるタイミングで噴射を開始する。

この動作によりエンジン１０１の気筒内には、吸入された空気と燃料噴射弁から噴射された燃料が混ぜ合わさり混合気が形成される。点火プラグは、クランク角センサ１０１ｃの信号が示すクランク角が、エンジンＣ／Ｕ１１０で予め設定されたクランク角となるタイミングで、図示していない点火コイルを介して、通電される。これにより、気筒内の混合気は、点火して燃焼爆発する。

エンジン１０１は、前述の燃焼爆発で得た運動エネルギーを、クランク軸１０１ａへ伝えて回転駆動力を発生させる。クランク軸１０１ａの変速機側には図示していないドライブプレートが付いている。ドライブプレートは、トルクコンバータ１１１の入力側と直結している。トルクコンバータ１１１の出力側は変速機１１３に入力される。

変速機１１３は、有段変速機構、またはベルト式やディスク式の無段変速機構を持つ変速機本体で、変速機Ｃ／Ｕ１２０によって制御される。変速機Ｃ／Ｕ１２０は、エンジン情報（エンジン回転数、車速、スロットル開度）やギヤシフトレバー１１８のギヤレンジ情報１１９を基にして適切な変速ギヤ、または変速比を決定して変速機１１３に変速させる。これにより、変速機１１３は、最適な変速比になるように制御される。

変速機構と差動機構１１５の間にはクラッチ機構１１３ａを有している。変速機構からの駆動力を差動機構１１５へ伝達して駆動輪１１６を駆動する時は、クラッチ機構１１３ａは締結される。逆に駆動輪１１６からの逆駆動力を遮断したい時は、クラッチ機構１１３ａは開放される。これにより、変速機構へ逆駆動力が伝達しないように制御することを可能としている。

ＡＣＣユニット１３０はエンジンＣ／Ｕ１１０と変速機Ｃ／Ｕ１２０とエンジン制御および変速制御情報の通信を行い、外界認識装置１２３からの外界認識情報と合わせて前車追従クルーズコントロール（ＡＣＣ）を行う。

以上のような構成とすることにより、車両１００が惰行状態で走行している場合にクラッチ機構１１３ａを開放して逆駆動力を遮断しエンジンを停止させる。これにより、走行抵抗を極力低下させた状態で車両を走行させる状態を作り出すことができるため、燃費を向上させることが可能である。

本実施例では、前記のクラッチ機構を開放して走行抵抗を極力低下させた状態で車両を走行させる状態をセーリング（Ｓ）と呼ぶ。セーリング状態でエンジンを停止させている状態をセーリングストップ（Ｓ＆ＳＴ）と呼ぶ。セーリング状態でエンジンをアイドルで回転させながら運転している状態をセーリングアイドルと呼ぶ。

また、クラッチ機構１１３ａを締結させた状態で、アクセルＯＦＦして車速が所定値以下となった時にエンジン１０１への燃料供給を遮断して、エンジンブレーキ効果を得ることをエンブレ減速走行と呼び、クラッチを締結させた状態で燃料供給を継続し、スロットルを一定速で走行できる状態まで開いて走行することを定速駆動走行と呼ぶ。

ここでＡＣＣにセーリングモードを組み合わせたシステムを考えると、ＡＣＣ作動中に加速しようとアクセルを踏み込むとＡＣＣは解除され、車両はアクセルの踏み込み量に応じて加速する。その後ドライバーがアクセル戻すことによって、再びＡＣＣモードに復帰しようとする際、通常の燃料カット減速ではエンジンブレーキによって減速感が大きく感じ、運転性が悪化することがある。また、前記減速をセーリングモードで行った場合、減速感が小さいことで前走車との車間距離が確保できずに直ぐにセーリングモードを抜けてしまい、燃費効果を上げることが出来ない状況に陥ることが考えられる。

本実施例はこのような燃費効果、および運転性の悪化を改善するためになされたものであり、その目的とするところは、ＡＣＣ作動走行中にアクセルＯＮでＡＣＣを解除し、その後アクセルＯＦＦによって再びＡＣＣモードに復帰してクルーズ設定車速へ収束させる際に、現在の車速と前記設定車速の偏差によって適切な減速状態を選択することにある。すなわち、設定車速との偏差が小さい場合は定速駆動走行、偏差が大きい場合はセーリングアイドルまたはセーリングストップを選択する。更に外界認識装置によって前走車の車間情報を取得することによって、前記の車速偏差に加えて前走車との車間距離情報を加味して、車間距離が短い時にはエンブレ減速走行、車間距離が長い時にはセーリングストップ走行、またはセーリングアイドル走行を選択できるため、一般的な燃料カットによるエンブレ減速走行と比較して、条件によって燃費効果、または運転性を重視しながら設定車速へ収束させることが可能である。

図２は、エンブレ減速走行の実行状態を示すチャートである。車両が減速状態に入り、車両速度が減速燃料カット開始車速まで低下するとエンブレ減速走行に移行する。変速機内のクラッチ１１３ａは締結したままで、エンジンへの燃料供給を停止し、タイヤからの逆駆動力をエンジンで吸収するエンブレ走行状態とする。

エンブレ減速走行の解除条件は、アクセルＯＮ、ブレーキＯＮ等があるが、図２ではドライバーによりアクセルが踏み込まれた時の例を示す。ドライバーのアクセル操作を検知すると、エンジンへの燃料供給を再開しスロットルを開いて加速する動作である。

図３は、定速駆動走行の実行状態を示すチャートである。車両が減速状態に入り、車両速度が所定の予め設定した車速まで低下すると定速駆動走行に移行する。変速機内のクラッチ１１３ａは締結したままで、目標とする車速になるまでスロットルを制御し、車両を一定速で走行させる、所謂クルーズ走行状態とする。

定速駆動走行の解除条件は、アクセルＯＮ、ブレーキＯＮ等があるが、図３ではドライバーによりアクセルが踏み込まれた時の例を示す。ドライバーのアクセル操作を検知すると、スロットルを開いて加速する動作である。
図４は、セーリングアイドルの実行状態を示すチャートである。

車両が減速状態に入り、車両速度が所定のセーリング許可車速まで低下するとセーリングアイドルに移行する。まず、変速機内のクラッチ１１３ａを開放し、エンジンをアイドル状態で運転したままで車両は惰性で走行し続ける。

セーリングアイドルの解除条件は、ブレーキＯＮやセーリングアイドル許可下限車速まで下がる等があるが、図４ではドライバーによりアクセルが踏み込まれた時の例を示す。ドライバーのアクセル操作を検知すると、違和感が生じないように出力軸の回転数とエンジン回転数を同期させるように変速比とエンジン回転数を制御して、クラッチ１１３ａを締結し、加速する動作である。

図５は、セーリングストップの実行状態を示すチャートである。

車両が減速状態に入り、車両速度が所定のセーリング許可車速まで低下するとセーリングストップに移行する。減速中に燃料カットを実行し変速機内のクラッチ１１３ａを開放すると、エンジンはそのまま停止し、車両は惰性で走行し続ける。

セーリングストップの解除条件は、ブレーキＯＮやセーリングストップ許可下限車速まで下がる等があるが、図５ではドライバーによりアクセルが踏み込まれた時の例を示す。ドライバーのアクセル操作を検知すると、まずスタータを駆動してエンジンを再始動してから違和感が生じないように出力軸の回転数とエンジン回転数を同期させるように変速比とエンジン回転数を制御して、クラッチ１１３ａを締結し、加速する動作である。
なお、セーリングアイドルとセーリングストップの切り替えは、ドライバーの操作により任意選択可能なスイッチ（例えばＥＣＯモードスイッチ）で行う。

図６は、前記の４種類の減速方法の特徴を示す表である。

それぞれの減速方法には図６に記述する特徴があり、現在車速と設定車速の偏差の大きさ、前走車との車間距離、前方の信号状態等の条件によって、それぞれの特長を生かした減速方法を選択する。

図７は、ＡＣＣモードで走行中に設定車速の近傍から加速した後に本発明を適用する場面を図示したものである。

ＡＣＣモード走行中にアクセルＯＮ操作によってＡＣＣモードから一旦抜けた後、アクセルを戻し、再度ＡＣＣモードへ移行するために設定車速を目標として減速を行う。前記の減速開始時の設定車速と現在車速の偏差を計算し、なおかつ前走車との車間距離を検知して、その条件により減速方法を切り替える。

図８は、ＡＣＣモードで走行中に前走車がいなくなり、設定車速より低い車速から加速した後に本発明を適用する場面を図示したものである。

ＡＣＣモード走行中にアクセルＯＮ操作によって設定車速より低い速度から加速してＡＣＣモードから一旦抜けた後、設定車速近傍でアクセルを戻し、再度ＡＣＣモードへ移行するために設定車速を目標として減速を行う。図７と比較して減速開始時の設定車速と現在車速の偏差が小さい場合を想定する。

以上、図７と図８の走行場面から減速開始時の条件により、下記のように減速方法を選択する。
（１）減速開始時の速度偏差が大きく、前走車との車間距離が短い場合はエンブレ減速走行とする。
（２）減速開始時の速度偏差が大きく、前走車との車間距離が長い場合はセーリングストップ走行とする。
（３）減速開始時の速度偏差が小さく、前走車との車間距離が短い場合はセーリングアイドル走行とする。
（４）減速開始時の速度偏差が小さく、前走車との車間距離が長い場合は定速駆動走行とする。

図９は、前記の減速方法を選択するためのフローチャートである。

Ｓ１０１においてＡＣＣモードで走行中にＳ１０２でアクセルＯＮ操作によりＳ１０３でＡＣＣモードを解除した後にＳ１０４のアクセルＯＦＦ操作によってＡＣＣモードへの復帰判定が確定し、Ｓ１０５で設定車速と現在車速の偏差を算出する。前記Ｓ１０５で計算した車速偏差が所定値Ａ（例えば１０ｋｍ／ｈ）以上ならばＳ１０７へ進み、所定値Ａ未満ならばＳ１０８へ進む。Ｓ１０７、Ｓ１０８では外界認識装置等から得た前走車との車間情報を基に減速方法の選択を行う。Ｓ１０７で車間距離が所定値Ｂ（例えば２０ｍ）以下の場合はＳ１０９のエンブレ減速走行へ進み、所定値Ｂより大きい場合はＳ１１０のセーリング走行へ進む。

また、Ｓ１０８で車間距離が所定値Ｂ（例えば２０ｍ）以下の場合はＳ１１１のセーリング走行へ進み、所定値Ｂより大きい場合はＳ１１２の定速駆動走行へ進む。

以上の通り、本実施例の車両用制御装置（ＡＣＣユニット１３０）は図示しないＣＰＵ（中央処理装置）を備え、このＣＰＵは前車両とあらかじめ設定した車間距離を保ちながら追従走行するＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行うように車両を制御する。そして、車両用制御装置（ＡＣＣユニット１３０）のＣＰＵ（制御部）は、ＡＣＣを行っておらず、アクセルＯＦＦの減速走行中においてＡＣＣを行う場合に、設定車速と現在の車速の偏差に基づいて、燃料カットによる減速制御と、スロットル開度を制御して設定した目標車速で走行する定速駆動制御と、変速機のクラッチを開放してエンジンをアイドル運転状態として惰性で走行可能とするセーリングアイドル制御と、クラッチ開放後にエンジンの自動停止と自動復帰とを行うセーリングストップ制御と、の何れかの制御を行う。

より具体的には車両用制御装置（ＡＣＣユニット１３０）のＣＰＵ（制御部）は、ＡＣＣモード走行から一旦抜け、再度、ＡＣＣモードへ復帰しようとする際の減速方法を、設定車速と現在車速の偏差を基に上記した４つの制御の中から１つを選択する。なお、このときＣＰＵ（制御部）は、減速方法を選択する条件として、外界認識装置等による前走車との車間情報に基づいて上記した４つの制御の中から１つを選択することが望ましい。また減速方法を選択する条件は、自車と前走車のそれぞれの減速度を基に４つの制御の中から１つを選択することが望ましい。
自車の減速度は、車両速度の変化から求めることが可能で、前走車の減速度は外界認識カメラなどのデバイスで計測できる車間情報と自車の現在の車両速度を基に算出を行うことが可能である。

算出した自車と前走車の減速度の条件により、下記のように減速方法を選択する。
（１）自車＜前走車で偏差が所定値以上の時は、今後車間距離が短くなることが予想されるため、エンブレ減速走行とする。
（２）自車＞前走車で偏差が所定値以上の時は、今後車間距離が長くなることが予想されるため、セーリングストップ走行とする。
（３）自車＜前走車で偏差が所定値未満の時は、今後（１）のケースよりは緩やかに車間距離が短くなることが予想されるため、セーリングアイドル走行とする。
（４）自車＞前走車で偏差が所定値未満の時は、今後（２）のケースよりは緩やかに車間距離が長くなることが予想されるため、定速駆動走行とする。

以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

ＡＣＣシステムとセーリング走行モードを搭載した車両において、ＡＣＣモード走行から一旦抜け、再度ＡＣＣモードへ復帰しようとする際の減速方法を、設定車速と現在車速の偏差、および外界認識装置等による前走車との車間情報を基に、それぞれの特長を活かした４つの減速方法を選択するので、燃費効果と運転性の両立を図ることが可能である。

１００…車両
１０１…エンジン本体
１０１ａ…クランク軸
１０１ｂ…クランク角信号プレート
１０１ｃ…クランク角センサ
１０２…インテークマニーホールド
１０２ａ…スロットルバルブ
１０２ｂ…エアフロセンサ
１０２ｃ…エアクリーナ
１０３…スタータ
１０４…オルタネータ
１０５…バッテリ
１０６…アクセルペダル
１０７…アクセルペダルセンサ
１０８…ブレーキペダル
１０９…ブレーキスイッチ
１１０…エンジンＣ／Ｕ
１１１…トルクコンバータ
１１２…機械式変速機オイルポンプ
１１３…変速機本体
１１３ａ…クラッチ機構
１１４…電動式変速機オイルポンプ
１１５…差動機構
１１６…駆動輪、タイヤ
１１７…車速センサ
１１８…セレクトレバー
１１９…レンジスイッチ
１２０…変速機Ｃ／Ｕ
１２１…ステアリング
１２２…ステアリング舵角センサ
１２３…外界認識カメラ
１３０…ＡＣＣユニット

Claims (3)

1. 前車両とあらかじめ設定した車間距離を保ちながら追従走行するＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行うように車両を制御する制御部を備えた車両用制御装置において、
   アクセルＯＦＦの減速走行中においてＡＣＣモードへ移行する場合、前記制御部は、現在の車速と設定車速の偏差である車速偏差が所定値Ａ以上でかつ前車両との車間距離が所定値Ｂ以下の場合に燃料カットによるエンブレ減速走行制御を行い、前記車速偏差が所定値Ａ以上で、前車両との車間距離が所定値Ｂよりも大きい場合セーリングストップ制御を行い、前記車速偏差が所定値Ａよりも小さくかつ前車両との車間距離が所定値Ｂ以下の場合にセーリングアイドル制御を行い、前記車速偏差がＡよりも小さくかつ前車両との距離が所定値Ｂよりも大きい場合に定速駆動走行制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記制御部は、ＡＣＣによる走行から一旦抜け、再度、ＡＣＣへ復帰する際の制御方法として、設定車速と現在車速の偏差に基づいて前記４つの制御の中から１つを選択することを特徴とする車両用制御装置。
3. 請求項１に記載の車両用制御装置であって、
   前記制御部は、前記前車両との車間情報を外界認識装置により取得することを特徴とする車両用制御装置。

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