JP7305432B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＤＳ（アイドリングストップ、アイドルストップ）制御を採用した車両に用いられる制御装置に関する。

４ＷＤ（four-wheel-drive：四輪駆動）式の車両では、エンジンの動力がトランスミッションを介してトランスファに入力され、その入力された動力がトランスファにより前輪と後輪とに配分される。

４ＷＤ式の車両には、トランスファに、前後輪間の差動を許容するセンタデフを採用したものがある。センタデフの採用により、大きい舵角で旋回するときに後輪が前輪の抵抗となる現象、いわゆるタイトコーナーブレーキング現象の発生が抑制される。ところが、悪路走行中に、１つの車輪が泥濘にはまるなどにより空転すると、すべての車輪の伝達トルクが０となり、車両の走行が不能になる。そこで、センタデフには、デフロックスイッチのオン／オフに応じて作動／非作動が切り替わるデフロック機構が設けられており、デフロック機構の作動により、前輪および後輪へのトルク（動力）の配分が５０：５０になる。

ところで、近年、エンジンを走行用の駆動源として搭載する車両には、燃費の向上などの目的で、エンジンを不要時に停止させるＩＤＳ制御が多く採用されている。ＩＤＳ制御では、たとえば、車両の走行中に運転者によるブレーキ操作がなされて、車速が所定速度以下に低下すると、エンジンが自動的に停止され、そのエンジンの停止中にブレーキ操作が解除されると、エンジンが自動的に再始動される。

特開２０１５－１０５５９５号公報 特開２０１５－２１８６５７号公報

ＩＤＳ制御は、前輪または後輪が駆動輪となる２ＷＤ（two-wheel-drive：二輪駆動）式の車両に限らず、４ＷＤ式の車両にも採用されることがある。４ＷＤ式の車両の悪路走行中は、路面状況に応じて車両の停止および発進が繰り返されることが多い。この場合に、車両の停止および発進の都度、ＩＤＳ制御によるエンジンの停止と再始動とが繰り返されるのは、運転者にとって煩わしいうえ、悪路走破性の低下を招くおそれがある。

本発明の目的は、車両の悪路走行中にＩＤＳ制御によりエンジンが停止および再始動されるのを抑制できる、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、エンジンの動力を前輪と後輪とに差動を許容しつつ配分するセンタデフと、デフロックスイッチのオン／オフに応じて作動／非作動が切り替わり、作動によりセンタデフを差動を許容しない状態にするデフロック機構とを搭載した車両に用いられる制御装置であって、所定のＩＤＳ開始条件が成立したことに応じてエンジンを停止させ、その停止中に所定のＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じてエンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、デフロックスイッチのオフからオンへの切り替えに応じてＩＤＳ制御手段によるＩＤＳ制御の実行を禁止し、デフロックスイッチのオンからオフへの切り替え以後、車両が悪路から脱したと判定可能な条件が成立するまで、ＩＤＳ制御の実行の禁止を継続するＩＤＳ制御禁止手段とを含む。

この構成によれば、ＩＤＳ制御では、ＩＤＳ開始条件が成立したことに応じて、エンジンが停止され、そのエンジンの停止中にＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じて、エンジンが再始動される。

車両が悪路を走行する際、デフロックスイッチがオンにされることがある。デフロックスイッチがオフの状態では、センタデフにより、エンジンの動力が前輪と後輪とに差動が許容されつつ分配される。デフロックスイッチがオフからオンに切り替えられると、デフロック機構が作動して、センタデフが差動を許容しない状態になり、前輪および後輪への動力の配分が５０：５０になる。デフロックスイッチがオンの状態では、ＩＤＳ制御の実行が禁止される。これにより、デフロック機構が作動した状態での車両の悪路走行中に、ＩＤＳ制御によるエンジンの停止および再始動が抑制される。

運転者は、デフロック機構の作動の必要がなくなったと判断すると、デフロックスイッチをオフにする。したがって、デフロックスイッチがオンであるとき、車両が悪路を走行している可能性が高い。そこで、デフロックスイッチがオンからオフに切り替えられた場合、ＩＤＳ制御の実行の禁止を解除、つまりＩＤＳ制御の実行を許可する構成が考えられる。しかしながら、デフロックスイッチがオフにされても、車両が悪路から脱したとは限らず、車両の悪路走行が継続している場合があり、この場合、ＩＤＳの実行が許可されると、ＩＤＳ制御によるエンジンの停止と再始動とが繰り返されるおそれがある。

そのため、ＩＤＳ制御の実行の禁止は、デフロックスイッチがオフからオンに切り替えられた以後も、車両が悪路から脱したと判定可能な条件が成立するまで継続される。これにより、デフロックスイッチがオフにされて、デフロック機構の作動が解除されても、車両が悪路走行中である間は、ＩＤＳ制御によるエンジンの停止および再始動が抑制される。

よって、車両の悪路走行中に、運転者がエンジンの停止と再始動との繰り返しによる煩わしさを感じることを抑制できる。また、エンジンの停止と再始動との繰り返しによる悪路走破性の低下を抑制できる。

車両が悪路から脱したと判定可能な条件は、たとえば、前輪および後輪に配分されるトルク差（Ｎ・ｍ）が所定値以下であるという条件であってもよい。所定値は、０または０にトルク検出の誤差分を加えた値であってもよい。トルク差が所定値以下である状態は、デフロック機構が作動していなくても、前輪および後輪にトルクが等配分されている状態であり、前輪および後輪にスリップや空転が生じておらず、車両が悪路ではない舗装路などを走行中であると考えられる。

本発明によれば、車両の悪路走行中に、運転者がエンジンの停止と再始動との繰り返しによる煩わしさを感じることを抑制できる。また、エンジンの停止と再始動との繰り返しによる悪路走破性の低下を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が搭載される車両１の駆動系の要部の構成を図解的に示す平面図である。 車両の制御系の要部の構成を示すブロック図である。 ＩＤＳ制御禁止処理の流れを示すフローチャートである。

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。

＜車両の駆動系＞
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が搭載される車両１の駆動系の要部の構成を図解的に示す平面図である。

車両１は、センタデフ式フルタイム４ＷＤシステムを採用している。車両１には、エンジン２、トランスミッション３、センタデフ４、フロントプロペラシャフト５、リヤプロペラシャフト６、フロントデフ７およびリヤデフ８が含まれる。

エンジン２は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。エンジン２は、たとえば、クランクシャフトが車両１の前後方向に延びるように、車両１の前部に縦置きで搭載（マウント）されている。

トランスミッション３は、たとえば、有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）であってもよいし、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）であってもよい。また、トランスミッション３は、自動変速機に限らず、手動変速機（ＭＴ：Manual Transmission）であってもよい。

エンジン２の動力は、トランスミッション３により車両１の走行状況に応じた変速比で変速される。トランスミッション３から出力される動力は、ギヤ伝達機構１１を介してセンタデフ４に入力され、センタデフ４により、フロントプロペラシャフト５およびリヤプロペラシャフト６に配分される。

フロントプロペラシャフト５は、センタデフ４から前方に延び、フロントデフ７に接続されている。フロントプロペラシャフト５の動力（回転）は、フロントデフ７に入力され、フロントデフ７により、フロントデフ７からそれぞれ左右に延びるフロントドライブシャフト１２Ｌ，１２Ｒに配分される。これにより、フロントドライブシャフト１２Ｌ，１２Ｒが回転し、そのフロントドライブシャフト１２Ｌ，１２Ｒの回転に伴って、それぞれ左右の前輪１３Ｌ，１３Ｒが回転する。

一方、リヤプロペラシャフト６は、センタデフ４から後方に延び、リヤデフ８に接続されている。リヤプロペラシャフト６の動力（回転）は、リヤデフ８に入力され、リヤデフ８により、リヤデフ８からそれぞれ左右に延びるリヤドライブシャフト１４Ｌ，１４Ｒに配分される。これにより、リヤドライブシャフト１４Ｌ，１４Ｒが回転し、そのリヤドライブシャフト１４Ｌ，１４Ｒの回転に伴って、それぞれ左右の後輪１５Ｌ，１５Ｒが回転する。

センタデフ４には、デフロック機構１６が付随して設けられている。車両１の車室内には、運転席の前方にインストルメントパネルが設けられており、そのインストルメントパネルには、手動操作によりオン／オフに切り替えられるデフロックスイッチ１７（図２参照）が配設されている。デフロックスイッチ１７がオフの状態では、デフロック機構１６が作動せず、フロントデフ７により、フロントプロペラシャフト５とリヤプロペラシャフト６との差動（回転差）が許容され、前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとの差動（回転差）が許容される。デフロックスイッチ１７がオンの状態では、デフロック機構１６が作動し、フロントデフ７がフロントプロペラシャフト５とリヤプロペラシャフト６との差動を許容しない状態となる。

＜車両の制御系＞
図２は、車両１の制御系の要部の構成を示すブロック図である。

車両１では、エンジン２に付随して、エンジン２のクランキングのためのスタータ２１と、エンジン２の回転によって発電するオルタネータ２２とが設けられている。また、車両１には、１２Ｖ（ボルト）の鉛電池からなるバッテリ２３が搭載されている。

バッテリ２３からスタータ２１への給電経路上には、スタータリレー２４が設けられている。スタータリレー２４がオンにされて、バッテリ２３からスタータ２１に電圧が供給されると、スタータ２１によりエンジン２がクランキングされる。そして、エンジン２がクランキングされながら、エンジン２の点火プラグがスパークされることにより、エンジン２が始動する。

オルタネータ２２の回転軸（ロータ）には、エンジン２の出力軸の回転が伝達される。オルタネータ２２の回転軸が回転すると、その回転が電力に変換されて、オルタネータ２２から電力が出力される。オルタネータ２２から出力される電力がバッテリ２３に供給されることにより、バッテリ２３が充電される。

車両１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。マイコンには、たとえば、ＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリが内蔵されている。車両１の各部を制御するため、車両１には、複数のＥＣＵが搭載されている。各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

複数のＥＣＵには、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１、ブレーキＥＣＵ３２およびコンビネーションメータＥＣＵ３３が含まれる。エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１は、エンジン２の始動、停止および出力調整の制御、トランスミッション３の変速比の制御、ならびにＩＤＳ制御を実行する。ブレーキＥＣＵ３２は、車両１の制動時や旋回時に、車両１の姿勢が安定に保たれるように、前輪１３Ｌ，１３Ｒおよび後輪１５Ｌ，１５Ｒの各車輪に付与される制動力を制御する。また、車両１のインストルメントパネルには、コンビネーションメータが配設されており、コンビネーションメータＥＣＵ３３は、そのコンビネーションメータに装備されている計器類の表示などを制御する。

エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１、ブレーキＥＣＵ３２およびコンビネーションメータＥＣＵ３３による各制御に必要な情報は、車両１の各部に配設されたセンサの検出信号から取得されるか、または、ＥＣＵ間での通信により取得される。

たとえば、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１には、車速センサ３４が接続されており、ＩＤＳ制御に必要な車速の情報は、車速センサ３４の検出信号から取得される。車速センサ３４は、たとえば、車両１の走行に伴って回転する磁性体からなるロータと、ロータと非接触に設けられた電磁ピックアップとを備えている。ロータが一定角度回転する度に、電磁ピックアップからパルス信号が検出信号として出力される。パルス信号の周波数は、実車速に対応するので、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１は、車速センサ３４から入力されるパルス信号の周波数を車速に換算する。また、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１は、ＩＤＳ制御のために、ブレーキＥＣＵ３２からブレーキ操作がなされているか否かの情報を通信により取得する。コンビネーションメータＥＣＵ３３には、デフロックスイッチ１７のオン／オフ信号が入力されるようになっており、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１は、コンビネーションメータＥＣＵ３３からデフロックスイッチ１７がオンであるかオフであるかの情報を通信により取得する。

なお、図２には、本発明の一実施形態の説明に必要な一部のセンサのみが示されている。

ＩＤＳ制御では、車両１の走行中に運転者によるブレーキ操作（たとえば、ブレーキペダルの踏操作）がなされると、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１により、ＩＤＳ開始条件が成立しているか否かが繰り返し判断される。ＩＤＳ開始条件には、たとえば、ブレーキ操作が一定時間以上継続しているというブレーキ条件、車速が０ｋｍ／ｈよりも大きいＩＤＳ開始車速（たとえば、１０ｋｍ／ｈ）以下であるという車速条件が含まれる。ＩＤＳ開始条件が成立すると、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１により、エンジン２が停止される。

ＩＤＳ開始条件には、その他の条件が含まれてもよく、たとえば、バッテリ２３のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値以上であるというバッテリ条件が含まれてもよい。

ＩＤＳ制御によるエンジン２の停止中は、所定のＩＤＳ復帰条件が成立しているか否かが繰り返し判断される。ＩＤＳ復帰条件には、たとえば、運転者によるブレーキ操作が解除されるという条件が含まれる。ＩＤＳ復帰条件が成立すると、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１により、スタータリレー２４がオンにされて、エンジン２が再始動される。

＜ＩＤＳ制御禁止処理＞
図３は、ＩＤＳ制御禁止処理の流れを示すフローチャートである。

車両１の走行中は、エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ３１により、ＩＤＳ制御禁止処理が実行される。

ＩＤＳ制御禁止処理では、デフロックスイッチ１７がオンであるか否かが判断される（ステップＳ１）。デフロックスイッチ１７がオフである場合（ステップＳ１のＮＯ）、ＩＤＳ制御禁止処理がその先に進められず、デフロックスイッチ１７がオンであるか否かが繰り返し判断される（ステップＳ１）。

デフロックスイッチ１７がオフからオンに切り替えられて、デフロックスイッチ１７がオンであると判断されると（ステップＳ１のＹＥＳ）、ＩＤＳ制御の実行が禁止される（ステップＳ２）。これにより、ＩＤＳ開始条件が成立しても、エンジン２が停止されない。

ＩＤＳ制御の実行が禁止されている状態では、デフロックスイッチ１７がオフであるか否かが判断される（ステップＳ３）。デフロックスイッチ１７がオンである間は、ＩＤＳ制御禁止処理がその先に進められず（ステップＳ３のＮＯ）、デフロックスイッチ１７がオンであるか否かが繰り返し判断される（ステップＳ３）。

デフロックスイッチ１７がオンからオフに切り替えられて、デフロックスイッチ１７がオフであると判断されると（ステップＳ３のＹＥＳ）、リヤデフ８から前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとに配分されるトルクの差（Ｎ・ｍ）が所定値以下であるか否かが判断される（ステップＳ４）。前輪１３Ｌ，１３Ｒに配分されるトルクは、フロントプロペラシャフト５に加わるトルクに応じた検出信号を出力するトルクセンサを設けることにより検出可能であり、後輪１５Ｌ，１５Ｒに配分されるトルクは、リヤプロペラシャフト６に加わるトルクに応じた検出信号を出力するトルクセンサを設けることにより検出可能である。所定値は、０または０にトルク検出の誤差分を加えた値に設定されている。

デフロックスイッチ１７がオフの状態では、デフロック機構１６が作動していないので、フロントデフ７により、前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとの差動（回転差）が許容される。そのため、車両１が悪路ではない舗装路などを走行しており、前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとに回転差がなければ、前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとに配分されるトルクの差が０となる。一方、車両１が悪路を走行しているために、前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとの回転差が生じると、前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとに配分されるトルクに差が生じる。

前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとに配分されるトルクの差が所定値よりも大きい場合（ステップＳ４のＮＯ）、ＩＤＳ制御禁止処理がその先に進められず、トルク差が所定値以下であるか否かが繰り返し判断される（ステップＳ４）。

前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとに配分されるトルクの差が所定値以下である場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、ＩＤＳ制御の実行の禁止が解除されて、ＩＤＳ制御の実行が許可される（ステップＳ５）。したがって、これ以降は、ＩＤＳ開始条件が成立すると、ＩＤＳ制御によりエンジン２が自動で停止される。

＜作用効果＞
以上のように、ＩＤＳ制御では、ＩＤＳ開始条件が成立したことに応じて、エンジン２が停止され、そのエンジン２の停止中にＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じて、エンジン２が再始動される。

車両１が悪路を走行する際、運転者によりデフロックスイッチ１７がオンにされることがある。デフロックスイッチ１７がオフの状態では、センタデフ４により、エンジン２の動力が前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとに差動が許容されつつ分配される。デフロックスイッチ１７がオフからオンに切り替えられると、デフロック機構１６が作動して、センタデフ４が差動を許容しない状態になり、前輪１３Ｌ，１３Ｒおよび後輪１５Ｌ，１５Ｒへの動力の配分が５０：５０になる。デフロックスイッチ１７がオンの状態では、ＩＤＳ制御の実行が禁止される。これにより、デフロック機構１６が作動した状態での車両１の悪路走行中に、ＩＤＳ制御によるエンジン２の停止および再始動が抑制される。

運転者は、デフロック機構１６の作動の必要がなくなったと判断すると、デフロックスイッチ１７をオフにする。したがって、デフロックスイッチ１７がオンであるとき、車両１が悪路を走行している可能性が高い。そこで、デフロックスイッチ１７がオンからオフに切り替えられた場合、ＩＤＳ制御の実行の禁止を解除、つまりＩＤＳ制御の実行を許可する構成が考えられる。しかしながら、デフロックスイッチ１７がオフにされても、車両１が悪路から脱したとは限らず、車両１の悪路走行が継続している場合があり、この場合、ＩＤＳの実行が許可されると、ＩＤＳ制御によるエンジン２の停止と再始動とが繰り返されるおそれがある。

そのため、ＩＤＳ制御の実行の禁止は、デフロックスイッチ１７がオフからオンに切り替えられた以後も、車両１が悪路から脱したと判定可能な条件、つまり前輪１３Ｌ，１３Ｒおよび後輪１５Ｌ，１５Ｒに配分されるトルク差が所定値以下であるという条件が成立するまで継続される。これにより、デフロックスイッチ１７がオフにされて、デフロック機構１６の作動が解除されても、車両１が悪路走行中である間は、ＩＤＳ制御によるエンジン２の停止および再始動が抑制される。

よって、車両１の悪路走行中に、運転者がエンジン２の停止と再始動との繰り返しによる煩わしさを感じることを抑制できる。また、エンジン２の停止と再始動との繰り返しによる悪路走破性の低下を抑制できる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施の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、前述の実施形態では、車両１が悪路から脱したと判定可能な条件の一例として、前輪１３Ｌ，１３Ｒおよび後輪１５Ｌ，１５Ｒに配分されるトルク差が所定値以下であるという条件を取り上げたが、この条件に代えて、前輪１３Ｌ，１３Ｒと後輪１５Ｌ，１５Ｒとの回転差が所定以下であるという条件が採用されてもよい。その回転差が所定以下である状態は、デフロック機構１６が作動していなくても、前輪１３Ｌ，１３Ｒおよび後輪１５Ｌ，１５Ｒにトルクが等配分されている状態であり、前輪１３Ｌ，１３Ｒおよび後輪１５Ｌ，１５Ｒにスリップや空転が生じておらず、車両１が悪路ではない舗装路などを走行中であると考えられる。

また、車両１が悪路から脱したと判定可能な条件には、デフロックスイッチ１７がオフにされてから所定時間以上が経過したという条件、車速が所定の速度以上であるという条件、トランスミッション３の変速比が所定の変速比以下（変速段が所定段以上）であるという条件などが含まれてもよい。

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
４：センタデフ
１３Ｌ，１３Ｒ：前輪
１５Ｌ，１５Ｒ ：後輪
１６：デフロック機構
１７：デフロックスイッチ
３１：エンジン／ＴＭ／ＩＤＳＥＣＵ（車両用制御装置、ＩＤＳ制御手段、ＩＤＳ制御禁止手段）

Claims (1)

1. エンジンの動力を前輪と後輪とに差動を許容しつつ配分するセンタデフと、デフロックスイッチのオン／オフに応じて作動／非作動が切り替わり、作動により前記センタデフを差動を許容しない状態にするデフロック機構とを搭載し、センタデフ式フルタイム４ＷＤシステムを採用した車両に用いられる制御装置であって、
   所定のＩＤＳ開始条件が成立したことに応じて前記エンジンを停止させ、その停止中に所定のＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じて前記エンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、
   前記デフロックスイッチのオフからオンへの切り替えに応じて前記ＩＤＳ制御手段による前記ＩＤＳ制御の実行を禁止し、前記デフロックスイッチのオンからオフへの切り替え以後、前記前輪と前記後輪との差動が許容された状態で、前記前輪と前記後輪とに配分されるトルクの差が所定値以下であるという条件が成立するまで、前記ＩＤＳ制御の実行の禁止を継続するＩＤＳ制御禁止手段とを含む、車両用制御装置。

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