JP6931970B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも運転者のアクセルペダルの操作またはブレーキペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点し、その採点結果のスコアを表示出力するシステムに関する。
に関する。

運転者によるアクセルペダルの操作やブレーキペダルの操作に基づき、当該運転者の操作が車両の実燃費の向上にとって良好なものであるか否かを評価し、その結果のスコアを運転者の視覚に訴えかける態様で表示出力するシステムが存在する（例えば、下記特許文献１を参照）。

また、車両の運転中の燃料消費量と走行距離とを測定して実燃費（平均燃費）を算出し、その実燃費を表示出力することも既に広く行われている（例えば、下記特許文献２を参照）。

特開２０１０−０８３２０８号公報 特開２０１４−１４８２０１号公報

運転者のアクセルペダルやブレーキペダルの操作に基づいて採点した結果のスコアと、実測の燃料消費量及び走行距離から算出した実燃費との間には、時として乖離が生じる。即ち、運転者の運転が実燃費を向上させる良好なものとして高いスコアが与えられているにもかかわらず、表示される実燃費が思ったほど伸びないことがある。このような場合、運転者の運転が好ましいものであるか否かが判然とせず、運転者の困惑を招くことになる。

本発明は、上記の問題に初めて着目してなされたものであって、運転者の運転を採点した結果のスコアと実燃費との乖離を縮小することを所期の目的とする。

本発明では、アクセルペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点したアクセル操作スコアと、ブレーキペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点したブレーキ操作スコアと、停車中のアイドルストップの実行状況を評価したアイドルストップスコアとを基に、
採点結果のスコア＝（アクセル操作スコア×累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋ブレーキ操作スコア×累積の減速時間＋アイドルストップスコア×累積の停車時間）／（累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋累積の減速時間＋累積の停車時間）
として採点結果のスコアを求め、当該運転者の運転による車両の実燃費を算出し、その実燃費と所定の基準燃費との比に応じて採点結果のスコアを補正し、その補正したスコアを表示出力することを特徴とする車両の制御装置を構成した。
並びに、本発明では、少なくとも運転者のアクセルペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点しその採点結果のスコアを表示出力するものにおいて、アクセルペダルの操作を伴う車両の走行中の所定時間毎にアクセルペダルの操作に基づくスコア値を求め、そのスコア値の平均を算出したものを運転者の運転を採点したアクセル操作スコアとして採点結果のスコアの算出に用いることとし、前記アクセル操作スコア値を、アクセル開度が小さいほど高く、アクセル開度が大きいほど低く設定し、なおかつ、車速が高くなるほど同等のアクセル開度に対してより高いスコア値を与えるが、車速が閾値を超えて高い場合には前記アクセル操作スコア値を０とし、前記アクセル操作スコアと、ブレーキペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点したブレーキ操作スコアと、停車中のアイドルストップの実行状況を評価したアイドルストップスコアとを基に、
採点結果のスコア＝（アクセル操作スコア×累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋ブレーキ操作スコア×累積の減速時間＋アイドルストップスコア×累積の停車時間）／（累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋累積の減速時間＋累積の停車時間）
として採点結果のスコアを求め、当該運転者の運転による車両の実燃費を算出し、その実燃費と所定の基準燃費との比に応じて採点結果のスコアを補正し、その補正したスコアを表示出力することを特徴とする車両の制御装置を構成した。

ここで、「スコアを表示出力する」とは、採点結果のスコアの数値をそのままの形で表示させることの他、スコアの多寡に応じて運転者の視覚に訴えかける表示の態様を異ならせること一般を包括する概念である。例えば、高いスコアなら緑色、低いスコアなら赤色、中程度のスコアなら黄色というように、スコアによって表示する色彩を変化させてもよいし、スコアの多寡に応じて異なる文字、マーク、キャラクタ等を表示させるようにしてもよい。

本発明によれば、運転者の運転を採点した結果のスコアと実燃費との乖離を縮小することができる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。 同実施形態の制御装置が演算するアクセル操作スコアと車速及びアクセル開度との関係を例示する図。 同実施形態の制御装置による運転評価スコアの表示出力例を示す図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、ポート噴射式の４ストローク火花点火エンジンであり、複数の気筒１（例えば、三気筒。図１には、そのうち一つを図示している）を具備する。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を気筒１毎に設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、特にサージタンク３３に接続している。

本実施形態の内燃機関には、各気筒１の吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できるＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ）機構６が付随している。ＶＶＴ機構６は、各気筒１の吸気バルブを駆動する吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を液圧（潤滑油圧）によって変化させるベーン式のものや、電動機によって変化させる電動式のもの（モータドライブＶＶＴ）である。周知の通り、内燃機関の吸気カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから回転駆動力の供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトと吸気カムシャフトとの間には、回転駆動力を伝達するための巻掛伝動装置（図示せず）が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット（または、プーリ）と、吸気カムシャフト側に設けたカムスプロケット（または、プーリ）と、これらスプロケット（または、プーリ）に巻き掛けるタイミングチェーン（または、タイミングベルト）とを要素とする。ＶＶＴ機構６は、吸気カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブの開閉タイミングを変更する。

本実施形態の車両の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求されるエンジン負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、気筒１に連なる吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、シフトポジションセンサから出力されるシフトポジション信号ｆ、車載のバッテリの端子電流及び／または端子電圧を検出するセンサから出力されるバッテリ電流／電圧信号ｇ、車両の運転席のシートベルトが締められているか否かを検出するシートベルトバックルスイッチから出力されるバックルスイッチ信号ｈ、車両の車輪（または、車軸）の回転角度及び走行距離を検出するセンサから出力される信号ｎ、ブレーキペダルが踏まれたことを検出するスイッチまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ信号ｐ等が入力される。

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、イグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、ＶＶＴ機構６に対して吸気バルブタイミングの制御信号ｍ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｎ、ｐを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）、吸気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍを出力インタフェースを介して印加する。

また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、電動機（スタータモータまたはＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、図示せず）に制御信号ｏを入力し、当該電動機により内燃機関のクランクシャフトを回転駆動するクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、クランクシャフトの回転速度即ちエンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。

本実施形態のＥＣＵ０は、所定のアイドルストップ条件が成立したときに、内燃機関のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行する。ＥＣＵ０は、まず、内燃機関の冷間始動後、冷却水温が所定値以上に高まり、かつ車載のバッテリの充電量または端子電圧が所定値以上となっていることを条件として、アイドルストップの実行を許可する（それまでは、アイドルストップの実行を許可しない）。その上で、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が閾値以上であり（ブレーキペダルが踏まれた）、エアコンディショナの冷媒圧縮用コンプレッサが稼働しておらず、シフトポジションが走行レンジであり、前回のアイドルストップ終了からある車速以上まで加速した経歴があり、かつ現在の車速がある車速以下である（例えば、車速が１３．５ｋｍ／ｈ以上から１３ｋｍ／ｈまで低下した、または９．５ｋｍ／ｈ以上から７ｋｍ／ｈまで低下した）、といった諸条件がおしなべて成立したときに、アイドルストップを実行する。

アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関を再始動する。ＥＣＵ０は、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が０または０に近い閾値未満となった（ブレーキペダルが踏まれなくなった）、逆にブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧がさらに増大した（ブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた）、アクセル開度が増大した（アクセルペダルが踏まれた）、アイドルストップ状態で所定時間（３分）が経過した、等のうちの何れかが成立したときに、アイドルストップを終了、内燃機関を再始動する。

しかして、本実施形態では、運転者のアクセルペダルの操作やブレーキペダルの操作等に基づいて運転者の運転を採点し、その採点結果のスコアを運転者の視覚に訴えかける態様で表示出力する。

以降、ＥＣＵ０によるスコアの算出方法を詳述する。運転者の運転の評価は、アクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作及びアイドルストップの実行状況という三つの観点から行う。

＜アクセルペダルの操作の評価＞アクセルペダルの操作の評価は、アクセル開度が閾値を上回り（アクセルペダルが踏まれており）、かつ車速が所定値（例えば、１５ｋｍ／ｈ）以上である走行中に行う。具体的には、そのようなアクセルペダルの操作を伴う走行中の所定時間（例えば、１秒）毎に、現在の車速及びアクセル開度からスコア値を求め、そのスコア値の平均を算出してアクセル操作スコアとする。アクセルペダルの操作を伴う累積の走行時間が一時間であるならば、３６００回のスコア値の採点を行い、その３６００回分のスコアの平均を算出してアクセル操作スコアを得ることになる。

図２に、車速及びアクセル開度とスコア値との関係を例示する。原則として、アクセル開度が小さいほど燃料消費が少なくなることからスコア値を高く設定し、アクセル開度が大きいほど燃料消費が多くなることからスコア値を低く設定する。また、車速が高くなるほど、同等のアクセル開度に対してより高いスコア値が与えられる。但し、車速が著しく高い（例えば、１１０ｋｍを超えた）場合には、スコア値は０となる。ＥＣＵ０のメモリには予め、車速及びアクセル開度とスコア値との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、車両の走行中の所定時間毎に、現在の車速及びアクセル開度をキーとして当該マップを検索し、その時点におけるスコア値を知得するとともに、各時点毎のスコア値を平均したアクセル操作スコアを求める。

＜ブレーキペダルの操作の評価＞ブレーキペダルの操作の評価は、アクセル開度が閾値以下となって（アクセルペダルが踏まれなくなって）から、車速が所定値（例えば、１５ｋｍ／ｈ）以下に低下するかアクセル開度が再び閾値を上回る（アクセルペダルが再度踏まれる）までの減速中に行う。具体的には、そのような減速中に車両の減速度が所定値（例えば、１．５ｍ／ｓ²）以下の緩減速となっている時間を計数するとともに、その累積の緩減速時間の（緩減速でない減速を含む）累積の減速時間に対する比を求め、これに１００を乗じたものをブレーキ操作スコアとする。減速における緩減速の占める割合が大きいほど、同量の燃料で車両が走行できる距離が長くなることから、高いスコアが与えられる。

＜アイドルストップの実行状況の評価＞アイドルストップの実行状況の評価は、停車中に行う。ここにいう停車とは、以下に挙げる条件のうちの何れかが成立していることをいう：
１）シフトポジションが非走行レンジ（ニュートラルレンジまたはパーキングレンジ）であり、かつアクセル開度が閾値以下である
２）内燃機関を冷間始動（アイドルストップからの再始動ではない）後、アイドルストップの実行が許可されてから、車速が所定値（例えば、１１ｋｍ／ｈ）以下となった
３）運転者の手によりアイドルストップ禁止スイッチがＯＮに操作されて（運転者の意思により明示的にアイドルストップの実行が禁止されて）おり、車速が所定値（例えば、１１ｋｍ／ｈ）以下となった
４）運転席のシートベルトが締められていない等の運転者の行為に起因してアイドルストップが禁止されており、アクセル開度が閾値以下であり、車速が所定値（例えば、１１ｋｍ／ｈ）以下となった
５）内燃機関を冷間始動後、アイドルストップの実行が許可されてから、「前回のアイドルストップ終了からある車速以上まで加速した経歴がある」という条件以外のアイドルストップ条件が全て成立している（これは、渋滞時の停車を意味する）
具体的には、上記の停車中にアイドルストップを実行している時間を計数するとともに、その累積のアイドルストップ時間の（アイドルストップを実行していない状態を含む）累積の停車時間に対する比を求める。そして、累積のアイドルストップ時間の累積の停車時間に対する比が大きいほど、高いアイドルストップスコアを与える。例えば、（累積のアイドルストップ時間／累積の停車時間）が０．２（即ち、２０％）未満であるならばアイドルストップスコアを０とし、０．８（即ち、８０％）以上であるならばアイドルストップスコアを１００とする。ＥＣＵ０のメモリには予め、（累積のアイドルストップ時間／累積の停車時間）とアイドルストップスコアとの関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、演算した（累積のアイドルストップ時間／累積の停車時間）をキーとして当該マップを検索し、アイドルストップスコアを得る。

しかる後、ＥＣＵ０は、アクセル操作スコア、ブレーキ操作スコア及びアイドルストップスコアを総合して、運転者の運転の評価スコアを求める。具体的には、それぞれのスコアの採点時間の割合を考慮して平均を求めるべく、
評価スコア＝（アクセル操作スコア×累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋ブレーキ操作スコア×累積の減速時間＋アイドルストップスコア×累積の停車時間）／（累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋累積の減速時間＋累積の停車時間）
とする。

さらに、本実施形態のＥＣＵ０は、車両の車輪の回転を検出することを通じて測定した走行距離と、インジェクタ１１から噴射した燃料の積算量とから、車両の実燃費（平均燃費。単位量の燃料あたりの走行距離、特に燃料１ｌあたりの走行距離（ｋｍ／ｌ））を算定する。そして、この実燃費の所定の基準燃費に対する比に応じて、算出した評価スコアを補正する。即ち、実燃費の基準燃費に対する比が小さいほど、評価スコアを割り引く。具体的には、
補正後の評価スコア＝補正前の評価スコア×｛実燃費／（基準燃費×係数）｝
とする。基準燃費とは、予め特定の燃費測定方法により測定して得た当該車両の燃費（例えば、ＪＣ０８モード燃費）である。上式の右辺における係数は、１よりも小さい所定値（例えば、０．８）とする。

あるいは、評価スコアを、
補正後の評価スコア＝補正前の評価スコア×｛１−（基準燃費−実燃費）／基準燃費｝
として補正してもよい。

最終的に、ＥＣＵ０は、補正後の評価スコアや実燃費を、車両の運転席に設置されている表示装置（カーナビゲーションシステムのディスプレイ等であることがある）に表示させる。図３に、評価スコア及び実燃費の表示例を示す。

本実施形態では、少なくとも運転者のアクセルペダルの操作またはブレーキペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点しその採点結果のスコアを表示出力するものにおいて、当該運転者の運転による車両の実燃費を算出し、その実燃費が所定の基準燃費に比して小さいほど採点結果のスコアを割り引いた上で表示出力することを特徴とする車両の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、運転者の運転を採点した結果のスコアと実燃費との乖離を縮小することができ、運転者にとって理解しやすい評価が得られる。本実施形態の手法は、内燃機関の冷間始動時や短距離走行時、渋滞路や登坂路での走行時等、採点結果のスコアと実燃費との乖離が大きくなる可能性のある様々な状況に対応することが可能である。加えて、複雑なロジックを必要とせず、低コストで実現することができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態（図３）では、補正後の評価スコアを数値の形で表示装置に表示させていたが、数値以外の形で評価スコアを表示させることを妨げるものではない。例えば、高いスコアなら緑色、低いスコアなら赤色、中程度のスコアなら黄色というように、スコアによって表示する色彩を変化させてもよいし、スコアの多寡に応じて異なる文字、マーク、キャラクタ等を表示させるようにしてもよい。表示装置の画面内でアニメーションするキャラクタが、よいスコアのときには喜ぶ動作を、悪いスコアのときにはがっかりするような動作をする、というようなものであっても構わない。

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両に搭乗した運転者の運転を採点しその採点結果のスコアを表示出力するシステムに適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
ａ…車速信号
ｃ…アクセル開度信号
ｊ…燃料噴射信号
ｎ…車輪の回転信号
ｐ…ブレーキ信号

Claims (2)

1. アクセルペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点したアクセル操作スコアと、ブレーキペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点したブレーキ操作スコアと、停車中のアイドルストップの実行状況を評価したアイドルストップスコアとを基に、
   採点結果のスコア＝（アクセル操作スコア×累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋ブレーキ操作スコア×累積の減速時間＋アイドルストップスコア×累積の停車時間）／（累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋累積の減速時間＋累積の停車時間）
   として採点結果のスコアを求め、
   当該運転者の運転による車両の実燃費を算出し、その実燃費と所定の基準燃費との比に応じて採点結果のスコアを補正し、その補正したスコアを表示出力することを特徴とする車両の制御装置。
2. 少なくとも運転者のアクセルペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点しその採点結果のスコアを表示出力するものにおいて、
   アクセルペダルの操作を伴う車両の走行中の所定時間毎にアクセルペダルの操作に基づくスコア値を求め、そのスコア値の平均を算出したものを運転者の運転を採点したアクセル操作スコアとして採点結果のスコアの算出に用いることとし、
   前記アクセル操作スコア値を、アクセル開度が小さいほど高く、アクセル開度が大きいほど低く設定し、なおかつ、車速が高くなるほど同等のアクセル開度に対してより高いスコア値を与えるが、車速が閾値を超えて高い場合には前記アクセル操作スコア値を０とし、
   前記アクセル操作スコアと、ブレーキペダルの操作に基づいて運転者の運転を採点したブレーキ操作スコアと、停車中のアイドルストップの実行状況を評価したアイドルストップスコアとを基に、
   採点結果のスコア＝（アクセル操作スコア×累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋ブレーキ操作スコア×累積の減速時間＋アイドルストップスコア×累積の停車時間）／（累積のアクセルペダルの操作を伴う走行時間＋累積の減速時間＋累積の停車時間）
   として採点結果のスコアを求め、
   当該運転者の運転による車両の実燃費を算出し、その実燃費と所定の基準燃費との比に応じて採点結果のスコアを補正し、その補正したスコアを表示出力することを特徴とする車両の制御装置。

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