JP6719522B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行中にエンジンを停止する機能を備えた車両を制御する車両制御装置に関する。

自動車等の車両においては、例えば荷物の積載用やトレイラーハウス等の各種のトレイラー（被牽引車両）をトーイング（牽引）する場合がある。
また、車両がトーイングを行う際に、車両の駆動等の制御を通常時とは変化させることが提案されている。

車両のトーイング時の制御に関する従来技術として、例えば特許文献１には、係合クラッチ要素及び解放クラッチ要素を有する自動変速装置において、牽引状態判定部により車両が牽引状態であると判定された場合に、走行負荷の増大に基づいて、入力軸の回転変化が発生する直前における係合油圧と解放油圧との少なくとも一方を増大させることが記載されている。
また、特許文献２には、トーイングを行う車両を制御するシステムにおいて、トーイング車両を連結したときには、エンジン、自動変速機の出力を増大させるとともに、ＡＢＳ制御、ＡＣＳ制御、４ＷＳ制御の制御ゲインをトーイング状態に適合させた値に補正することが記載されている。

特開２０１７−１５５８２５号公報 特開平 ６−２１９３４８号公報

近年、車両の燃費を改善するため、所定の条件を充足した場合に、車両が走行中であってもエンジンを停止して惰性走行を行わせることが提案されている。
走行中にエンジンを停止して惰性走行を行う場合、エンジンの吸気管負圧を用いるブレーキブースタの機能が低下して制動力が低下したり、車輪に駆動力が与えられておらず危険回避時の操縦安定性がエンジン運転時とは変化することから、例えば先行する他車両との車間距離が短い場合には、安全性を考慮してエンジン停止を行わない制御とすることが好ましい。
また、車両がトーイングを行う場合には、トレイラー自体の質量に起因する慣性力や、急制動時におけるトレイラーの挙動乱れの影響により、トーイングを行わない場合に対してさらに制動性能や危機回避性能が低下することが懸念される。
このため、エンジンを停止して惰性走行を行う車両においては、トーイング時においても車両の安全性を確保することが求められる。

これに対し、トーイング時における制動性能等の低下があった場合でも安全に惰性走行を行うため、エンジン停止が許可される最低車間距離を長くするなど、エンジンが停止される条件をシビアに（エンジンが停止される運転領域が狭くなる方向に）設定することも考えられる。
しかし、この場合、トーイングを行わない場合に、本来はエンジン停止（惰性走行）が可能な運転領域であるにも関わらずエンジンが停止されず、燃費改善効果を十分に得られないことになる。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、トーイングの有無に関わらず走行中に適切にエンジンを停止することが可能な車両制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、動力伝達装置を介して車輪を駆動するエンジンを備える車両を制御する車両制御装置であって、前記車両のトーイング状態を検出するトーイング状態検出部と、前記車両の走行中に所定のエンジン停止条件を充足した場合に前記エンジンを停止して前記車両を惰性走行させるエンジン制御部とを備え、前記エンジン制御部は、前記トーイング状態検出部が前記トーイング状態を検出した場合には、前記トーイング状態を検出しない場合に対して、前記エンジンを停止する運転領域が減少するよう前記エンジン停止条件を変更し、前記車両の直前を走行する他車両との車間距離を検出する車間距離検出部と、前記車両の走行速度を検出する車速検出部とを備え、前記エンジン停止条件は前記車間距離が閾値以上となる場合に充足し、前記エンジン制御部は、前記トーイング状態検出部が前記トーイング状態を検出した場合には、前記トーイング状態を検出しない場合に対して前記閾値を増加させることで、前記エンジンを停止する運転領域を減少させることを特徴とする車両制御装置である。
これによれば、車両がトーイングを行っている場合には、走行中にエンジンを停止する運転領域を減少させることにより、トーイングにより制動性能や危機回避性能が低下した状態であっても安全にエンジンを停止可能な領域でのみエンジンを停止して惰性走行させることが可能となり、トーイング時の安全性を向上することができる。
一方、トーイングを行っていない場合には、走行中にエンジンを停止する条件を非トーイング状態に最適化することが可能となり、エンジンを停止する運転領域を拡大して車両の燃費をより改善することができる。

また、トーイング状態により制動能力が低下した場合には、通常時よりも大きい車間距離が確保される場合にのみ走行中のエンジンの停止を行うことにより、安全性を確保しつつ車両の燃費改善を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、トーイングの有無に関わらず走行中に適切にエンジンを停止することが可能な車両制御装置を提供することができる。

本発明を適用した車両制御装置の実施形態を有する車両の構成を模式的に示すブロック図である。 実施形態の車両制御装置における走行中エンジン停止制御を示すフローチャートである。 実施形態の車両制御装置における走行中エンジン停止制御の車間距離の閾値設定を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用した車両制御装置の実施形態について説明する。
実施形態の車両制御装置は、例えば、ガソリンエンジン等のエンジンを走行用動力源とする乗用車等の自動車に搭載されるものである。
図１は、実施形態の車両制御装置を有する車両の構成を模式的に示すブロック図である。

エンジン１０は、車両の走行用動力源であって、例えばガソリンエンジンが用いられる。
エンジン１０の出力を、図示しない車輪に伝達する動力伝達装置１００は、トルクコンバータ１１０、前後進切替機構１２０、バリエータ１３０、最終減速装置１４０等を有して構成されている。

トルクコンバータ１１０は、エンジン１０の出力軸が接続される流体継手であって、車両の車速ゼロ状態からの発進を可能とする発進デバイスとして機能する。
トルクコンバータ１１０は、入力軸に接続されたステータ、出力軸に接続されたタービン、及び、これらの間に設けられトランスミッションケースに対して固定されたステータ等を有する。
トルクコンバータ１１０は、所定の運転状態にあるときに、インペラとタービンとの相対回転を拘束するロックアップクラッチを備えている。
ロックアップクラッチの締結力は、トランスミッション制御ユニット３００により制御される。
トルクコンバータ１１０の出力軸は、前後進切替機構１２０に接続されている。

前後進切替機構１２０は、エンジン１０の出力軸の回転をそのまま伝達する前進状態と、逆転して伝達する後進状態とを切替可能とする機構である。
前後進切替機構１２０は、プラネタリギヤ機構、及び、前進クラッチ、後進クラッチ等を有して構成されている。
前後進切替機構１２０は、エンジン１０のクランクシャフトと、トルクコンバータ１１０を介して接続されている。
前後進切替機構１２０は、車両の前進時に前進クラッチを切断することにより、トルクコンバータ１１０側とバリエータ１３０側との間のトルクの伝達を遮断可能となっている。

バリエータ１３０は、前後進切替機構１２０の出力側に設けられ、エンジン１０の出力軸の回転を変速する変速機構部である。
バリエータ１３０は、プライマリプーリ、セカンダリプーリ、チェーン、出力軸等を有して構成されている。
プライマリプーリ、セカンダリプーリは、平行に配置された回転中心軸回りにそれぞれ回転可能とされている。
プライマリプーリ、セカンダリプーリは、チェーンを挟持する固定シーブ及び可動シーブをそれぞれ有する。

チェーン１３３は、プライマリプーリとセカンダリプーリとの間に巻き掛けられ、これらの間で動力伝達を行う部材である。
チェーンは、シーブ間に挟持される複数のロッカーピンの間を、リンクプレートによって連結し、可撓性を有する環状に構成されている。
プライマリプーリ、セカンダリプーリは、トランスミッション制御ユニット３００による制御に応じて、固定シーブと可動シーブとの間隔を無段階に変更することが可能となっており、これによってチェーンが巻き掛けられる有効径を変化させて変速を行うことができる。

最終減速装置１４０は、バリエータ１３０の出力軸の回転を減速し、車輪に伝達するものである。
最終減速装置１４０は、例えばハイポイドギヤ等の減速ギヤ列や、左右の車輪に駆動力を伝達するとともに、旋回等による左右車輪の回転速度差を吸収する差動機構等を有する。

また、車両は、エンジン制御ユニット２００、及び、トランスミッション制御ユニット３００を備えている。
エンジン制御ユニット２００、トランスミッション制御ユニット３００は、例えば、ＣＰＵ等の情報処理部、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶部、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を有する電子制御装置として構成されている。
エンジン制御ユニット２００、トランスミッション制御ユニット３００は、例えばＣＡＮ通信システムなどの車載ＬＡＮを介して、あるいは、直接に、通信を行い、エンジン１０及び動力伝達装置１００の協調制御を行うことが可能となっている。

エンジン制御ユニット２００は、エンジン１０及びその補器類を統括的に制御するエンジン制御部である。
エンジン制御ユニット２００には、アクセルペダルセンサ２１０、車速センサ２２０、舵角センサ２３０、加速度センサ２４０、ブレーキ制御ユニット２５０、環境認識ユニット２６０、トーイング検出部２７０等が接続されている。
エンジン制御ユニット２００は、これらと協働して本発明の車両制御装置を構成する。

アクセルペダルセンサ２１０は、ドライバがアクセル操作を入力するアクセルペダルの操作量（踏込量）を検出する位置エンコーダを備えている。
エンジン制御ユニット２００は、アクセルペダルセンサ２１０の出力等に基づいてドライバ要求トルクを設定し、エンジン１０の実際の出力トルクがドライバ要求トルクと一致するように、スロットルバルブ、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、バルブタイミング、スワールコントロールバルブの状態、ＥＧＲ率、過給圧などを制御する。

車速センサ２２０は、車両の走行速度を検出するものである。
車速センサ２２０は、例えば、車輪ハブに設けられ、車輪の回転速度に比例する周波数で周期的に電圧が変動する信号（いわゆる車速パルス信号）を出力するように構成されている。
エンジン制御ユニット２００は、車速センサ２２０の出力信号に基づいて、車速を算出することが可能である。

舵角センサ２３０は、車両のパワーステアリング装置に設けられ、操舵装置における舵角（ステアリングシャフトの回転角＝ステアリングホイールの操作角）を検出するロータリエンコーダを備えている。
舵角センサ２３０は、図示しないパワーステアリング装置制御ユニットを介してエンジン制御ユニット２００と通信する構成とすることができる。
加速度センサ２４０は、車体に作用する前後方向、及び、車幅方向の加速度をそれぞれ検出する加速度ピックアップを有する。

ブレーキ制御ユニット２５０は、車両の液圧式サービスブレーキにおける各車輪のホイルシリンダ液圧を個別に制御する機能を有するハイドロリックコントロールユニットを制御するものである。
ブレーキ制御ユニット２５０は、各ホイルシリンダの液圧を検出することが可能となっている。
ブレーキ制御ユニット２５０は、例えば、車輪Ｗのロックが生じた場合に周期的にホイルシリンダを減圧して回転を回復させるアンチロックブレーキ制御、アンダーステア挙動、オーバステア挙動の発生時に左右車輪に制動力差を発生させ、挙動を抑制する方向のヨーモーメントを発生させる車両挙動制御、旋回時に内輪側に制動力を与えて旋回性能を向上するトルクベクタリング制御等を行う機能を備えている。

環境認識ユニット２６０は、例えば、ステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ、レーザスキャナ等の各種センサや、自車位置測位装置及び地図データを有するナビゲーション装置、路車間通信、車車間通信などを利用して、自車両周辺の環境に関する情報を取得し、環境認識を行うものである。
環境認識ユニット２６０は、自車両前方を同方向に走行する先行車を検出し、この先行車と自車両との車間距離、相対速度等を検出することが可能である。

トーイング検出部２７０は、自車両が他の被牽引車両（トレイラー）を牽引しているトーイング状態であるか否かを検出するものである。
トーイング検出部２７０は、例えば、自車両から被牽引車両へ灯火類作動用などの電力を供給するコネクタの接続状態を検出することにより、トーイング状態を検出する構成とすることができる。

トランスミッション制御ユニット３００は、動力伝達装置１００及びその補機類を統括的に制御するものである。
トランスミッション制御ユニット３００は、例えば、トルクコンバータ１１０におけるロックアップクラッチの締結力、前後進切替機構１２０の状態、バリエータ１３０における変速比及びチェーンのクランプ力等を、車両の走行状態に応じて制御する機能を有する。

図２は、実施形態の車両制御装置における走行中エンジン停止制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：ドライバ要求トルク判断＞
エンジン制御ユニット２００は、アクセルペダルセンサ２１０の出力に基づいて設定されるドライバ要求トルクが０であるか否かを判別する。
例えば、アクセルペダルセンサ２１０が、アクセルペダルが踏み込まれていないことを検出した場合には、ドライバ要求トルクが０であると判定することが可能である。
ドライバ要求トルクが０である場合はステップＳ０２に進み、その他の場合はステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０２：車速判断＞
エンジン制御ユニット１００は、車速センサ２２０の出力に基づいて算出される自車両の現在の走行速度（車速）が、予め設定された所定の範囲内（上限値以下かつ下限値以上）であるか否かを判別する。
車速が所定の範囲内である場合はステップＳ０３に進み、その他の場合はステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０３：舵角判断＞
エンジン制御ユニット１００は、舵角センサ２３０が検出した現在の操舵系の舵角が、予め設定された閾値以下であるか（直線路又は緩曲線路を走行中であるか）判別する。
舵角が閾値以下である場合はステップＳ０４に進み、その他の場合はステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０４：車体加速度判断＞
エンジン制御ユニット２００は、加速度センサ２４０が検出した前後方向及び横方向の車体加速度が、それぞれ予め設定された閾値以下であるか判別する。
前後方向及び横方向の加速度がともに閾値以下である場合はステップＳ０５に進み、その他の場合はステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０５：ブレーキ状態判断＞
エンジン制御ユニット２００は、ブレーキ制御ユニット２５０から伝達される車両のサービスブレーキのホイルシリンダ液圧に係る情報に基づいて、制動力が発生するオン状態であるか、制動力が発生しないオフ状態であるかを判別する。
サービスブレーキの状態がオフ状態である場合はステップＳ０６に進み、その他の場合はステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０６：車間距離判断＞
環境認識ユニット２６０は、自車両前方の同一車線を走行する先行車の有無、及び、先行車が存在する場合には、自車両に対する車間距離及び相対速度を認識し、認識結果をエンジン制御ユニット２００に伝達する。
エンジン制御ユニット２００は、車間距離が所定の車間距離閾値以上であり、かつ、先行車が所定以上の相対速度で自車両に接近していない場合には、追突のリスクが低いものとしてステップＳ０７に進み、その他の場合はステップＳ０８に進む。
なお、車間距離閾値の設定に関しては、後に詳しく説明する。

＜ステップＳ０７：走行中エンジン停止制御実行＞
エンジン制御ユニット２００は、所定の走行中エンジン停止条件が充足したものとして、車両の走行中にエンジン１０の燃料噴射、点火を中止してエンジン１０を停止させる走行中エンジン停止制御を実行する。
なお、このようにして停止されたエンジン１０は、上記各条件の少なくとも一つが非充足となった場合には、自動的に再始動されるようになっている。また、自動停止と再始動とが頻繁に繰り返されることを防止するため、停止時と再始動時で条件（閾値等）を異ならせ、ヒステリシスを設けてもよい。
このとき、トランスミッション制御ユニット３００との協調制御により、前後進切替機構１２０の前進クラッチを解放し、トルクコンバータ１１０側へのトルクの伝達を遮断すれば、エンジン１０の摩擦損失、ポンプ損失などのフリクションが負荷となることがなく、エンジン１０の停止中に惰性で走行可能な距離を延長することが可能である。
その後、一連の処理を終了する。

＜ステップＳ０８：エンジン通常運転＞
エンジン制御ユニット２００は、上述した走行中エンジン停止制御の実行を禁止し、エンジン１０は通常の運転状態に維持される。
その後、一連の処理を終了する。

本実施形態においては、上述した制御における車間距離の閾値（ステップＳ０６参照）を、以下説明するように、トーイング状態の検出有無により異ならせている。
図３は、実施形態の車両制御装置における走行中エンジン停止制御の車間距離の閾値設定を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ１１：車速検出＞
エンジン制御ユニット１００は、車速センサ２２０の出力に基づいて自車両の現在の車速を検出する。
車速を検出後、ステップＳ１２に進む。

＜ステップＳ１２：トーイング状態判断＞
トーイング検出部２７０は、現在自車両が他の被牽引車両（トレイラー）を牽引するトーイング状態であるか否かを判別する。
トーイング状態ではない場合はステップＳ１３に進み、トーイング状態である場合はステップＳ１４に進む。

＜ステップＳ１３：非トーイング時用マップにより車間距離閾値決定＞
エンジン制御ユニット１００は、予め準備された非トーイング時用マップを用いて、上述したステップＳ０６において用いる車間距離閾値を決定する。
非トーイング状態用マップは、例えば、自車両の走行速度（車速）に応じて、対応する車間距離閾値が読み出されるよう構成されたマップである。
車間距離閾値は、先行車に何らかの異常があった際に自車両が衝突することなく安全に停止可能な車間距離を考慮して設定される。
車間距離閾値は、車速の増加に応じて大きく（車間距離が長く）なるように設定される。
このような車間距離閾値は、天候や、推定される路面の摩擦係数に応じて補正される構成としてもよい。
その後、一連の処理を終了する。

＜ステップＳ１４：トーイング時用マップにより車間距離閾値決定＞
エンジン制御ユニット１００は、非トーイング時用マップとは別に予め準備されたトーイング時用マップを用いて、上述したステップＳ０６において用いる車間距離閾値を決定する。
トーイング時用マップの構成は、上述した非トーイング時用マップの構成に準ずるが、同等の車速に対する車間距離閾値が、非トーイング時用マップの値に対して相対的に大きくなるように設定されている。
同等の車速に対するトーイング時用マップの車間距離閾値の、非トーイング時用マップの車間距離閾値に対する増加量は、トーイングによる車両の制動能力、危険回避能力の低下を考慮して設定されている。
その後、一連の処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車両がトーイングを行っている場合には、走行中にエンジン１０を停止する運転領域を減少させることにより、トーイングにより制動性能や危機回避性能が低下した状態であっても安全にエンジン１０を停止可能な領域でのみエンジン１０を停止させることが可能となり、トーイング時の安全性を向上することができる。
一方、トーイングを行っていない場合には、走行中にエンジンを停止する条件を非トーイング状態に最適化することが可能となり、エンジン停止が行われる運転領域を拡大して車両の燃費をより改善することができる。
（２）トーイング状態により制動能力が低下した場合には、通常時よりも大きい車間距離がある場合にのみ走行中のエンジン１０の停止を行うことにより、安全性を確保しつつ車両の燃費改善を図ることができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車両制御装置及びこれが設けられる車両の構成は、上述した実施形態に限らず、適宜変更することができる。
例えば、エンジンは、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンや、その他の内燃機関とすることが可能であり、気筒数、シリンダレイアウト、過給機の有無、燃料噴射方式、点火方式なども特に限定されない。
また、実施形態における動力伝達装置の構成も一例であって、例えばベルト式、トロイダル式などのチェーン式以外のＣＶＴや、ステップＡＴ、ＡＭＴ、ＤＣＴなどを有する構成としてもよい。
（２）実施形態における走行中にエンジンを停止する条件は一例であって、これに限らず他の条件を追加したり、あるいは、一部の条件を省略してもよい。
また、実施形態においては、ドライバ要求トルクがゼロすなわちアクセルペダルが全戻し状態の場合にのみ走行中エンジン停止が行われるようになっているが、アクセルペダルが少量踏み込まれた状態でも車両の加速度が減少している場合には、走行中エンジン停止が行われる構成としてもよい。
（３）実施形態においては、トーイング状態を検出した際に、走行中にエンジン停止を行う際の車間距離の閾値を大きくしているが、本発明はこれに限らず、他の条件や閾値をトーイング状態の検出有無により変更してもよい。
例えば、トーイング状態の検出時に、車体の加速度や、舵角、車速等に関する閾値を変更するようにしてもよい。
（４）トーイング検出部の具体的な構成や、トーイング状態を検出する手法は、上述した実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、実施形態においては、被牽引車両に電力を供給するコネクタの接続状態に応じてトーイング状態を検出しているが、これに限らず、例えば車両の推定駆動力（エンジンの推定トルク及び減速比等から算出される）と、車両の加速度との相関などからトーイング状態を検出する構成としてもよい。

１０ エンジン １１０ トルクコンバータ
１２０ 前後進切替機構 １３０ バリエータ
１４０ 最終減速装置 ２００ エンジン制御ユニット
２１０ アクセルペダルセンサ ２２０ 車速センサ
２３０ 舵角センサ ２４０ 加速度センサ
２５０ ブレーキ制御ユニット ２６０ 環境認識ユニット
２７０ トーイング検出部

Claims (1)

1. 動力伝達装置を介して車輪を駆動するエンジンを備える車両を制御する車両制御装置であって、
   前記車両のトーイング状態を検出するトーイング状態検出部と、
   前記車両の走行中に所定のエンジン停止条件を充足した場合に前記エンジンを停止して前記車両を惰性走行させるエンジン制御部とを備え、
   前記エンジン制御部は、前記トーイング状態検出部が前記トーイング状態を検出した場合には、前記トーイング状態を検出しない場合に対して、前記エンジンを停止する運転領域が減少するよう前記エンジン停止条件を変更し、
   前記車両の直前を走行する他車両との車間距離を検出する車間距離検出部と、
   前記車両の走行速度を検出する車速検出部とを備え、
   前記エンジン停止条件は前記車間距離が閾値以上となる場合に充足し、
   前記エンジン制御部は、前記トーイング状態検出部が前記トーイング状態を検出した場合には、前記トーイング状態を検出しない場合に対して前記閾値を増加させることで、前記エンジンを停止する運転領域を減少させること
   を特徴とする車両制御装置。
   

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