JP7420184B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の惰性走行制御を行うための車両制御システムに関する。

従来、自動車の省エネルギー化を実現するために（すなわち、燃料や電力の消費を抑えるために）、エンジンやモータなどの動力源と駆動輪との間の駆動力伝達経路上にクラッチ装置を設け、このクラッチ装置の断接状態の切り換えを制御することによって、高速巡航時などに惰性走行を可能とするものが知られている（たとえば特開２０１４－１３６４７６号公報参照）。なお、惰性走行は、たとえばコースティング走行やセーリング走行と呼ばれる場合もある。

特開２０１４－１３６４７６号公報

しかしながら、従来のシステムでは、惰性走行を実行するか否かを判断するために利用される情報（たとえば、駆動力や加減速度などの情報）のうち、車速やアクセル開度などから推定しなければならない情報の数が多い。一方、車両にシステムを実装する前には、これらの情報のそれぞれについて、推定を行うためのロジックやモデルの構築、モデルと実測の合わせ込み、推定値への安全率設定などの、面倒な作業を行う必要がある。このため、推定しなければならない情報の数が多い分、車両への実装に手間が掛かる。また、車両にシステムを実装した後も、推定のための計算処理によって惰性走行の実行判断に遅れが生じるなどの課題がある。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両への実装を容易にすることができると共に、惰性走行の実行判断の遅れを抑えることができる構造を実現することにある。

本発明の車両制御システムは、クラッチ装置と、実トルク検出手段と、制御装置とを備えている。
前記クラッチ装置は、車両の駆動源と駆動輪との間の駆動力伝達経路上に設けられている。
前記実トルク検出手段は、前記駆動力伝達経路上で前記クラッチ装置の断接部よりも後段に位置する部分の実トルクを検出する。
前記制御装置は、前記実トルク検出手段が検出した実トルクを利用して、前記車両の惰性走行が可能であるか否かを判定し、かつ、前記車両の惰性走行が可能であると判定した場合に、前記クラッチ装置を接続状態から切断状態に切り換える制御を行う。

本発明の車両制御システムでは、前記車両の速度を検出する車速センサと、前記車両の運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサと備えており、前記制御装置は、前記車両の惰性走行が可能であるか否かの判定を、前記車速センサが検出した前記車両の速度と、前記アクセル開度センサが検出した前記アクセルペダルの操作量とを、さらに利用して行う構成を採用することができる。

本発明の車両制御システムでは、前記車両の運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサを備えており、前記制御装置は、前記アクセル開度センサにより検出された前記アクセルペダルの操作量に基づいて、アクセル要求トルクを推定し、前記車両の惰性走行が可能であるか否かの判定を、前記アクセル要求トルクをさらに利用して行う構成を採用することができる。

本発明の車両制御システムによれば、車両への実装を容易にすることができると共に、惰性走行の実行判断の遅れを抑えることができる。

図１は、本発明の実施の形態の第１例に関する、車両の要部を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態の第１例に関する、ＥＣＵによる惰性走行の実行又は中止の判定の手順を表すフローチャートである。

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例について、図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本例の車両制御システムが搭載された車両１の一部を簡略化して示している。車両１は、クラッチ制御を自動で行う自動クラッチ車両であり、エンジン２と、マニュアルトランスミッション３と、クラッチ装置４と、実トルク検出手段であるトルクセンサ５と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）６と、デファレンシャル７と、ドライブシャフト８と、１対の駆動輪９などを備えている。

エンジン２を構成するクランクシャフト１０の回転は、クラッチ装置４を介して、マニュアルトランスミッション３の入力軸１１に入力され、マニュアルトランスミッション３の出力軸１２からデファレンシャル７及びドライブシャフト８などを経て、１対の駆動輪９に伝達される。

エンジン２は、複数の気筒と、燃料噴射装置と、スロットルバルブとを備えている。燃料噴射装置は、ＥＣＵ６からの制御信号に基づいて、それぞれの気筒に対し、適切なタイミングで適切な量の燃料を噴射したり、燃料の噴射を停止したりする。スロットルバルブは、ＥＣＵ６からの制御信号に基づいて、それぞれの気筒に供給する空気量を調整する。それぞれの気筒内に供給される燃料と空気の混合気は、ＥＣＵ６からの制御信号に基づいて作動する点火プラグにより着火され、燃焼する。そして、それぞれの気筒内で混合気が燃焼することで、クランクシャフト１０を回転させる。

マニュアルトランスミッション３は、変速比の異なる複数のギヤ段を有しており、図示しない変速機用アクチュエータを備えている。変速機用アクチュエータは、ＥＣＵ６を介して、シフトレバー１３に電気的に接続されており、シフトレバー１３の操作位置に応じて、マニュアルトランスミッション３のギヤ段を変更する。マニュアルトランスミッション３は、選択されたギヤ段に応じて、クランクシャフト１０の回転速度を所望の回転速度に変速し、最終的に１対の駆動輪９に伝達する。

クラッチ装置４は、クランクシャフト１０と入力軸１１との間に設けられた断接部であるクラッチ１４と、油圧式又は電動式のクラッチ切換装置１５とを備えている。クラッチ装置４は、ＥＣＵ６からの制御信号に基づき、クラッチ切換装置１５を作動させることで、クラッチ１４の断接状態を切り換える（すなわち、クランクシャフト１０と入力軸１１との間でのトルクの伝達状態を切り換える）。具体的には、クラッチ１４を、完全な接続状態（クラッチ締結状態）と、不完全な接続状態（半クラッチ状態）と、完全な切断状態（クラッチ遮断状態）との間で相互に切り換える。

トルクセンサ５は、クラッチ装置４を介して入力軸１１に入力される実トルク（実伝達トルク）を検出するためのものであり、エンジン２と１対の駆動輪９との間の駆動力伝達経路上で、クラッチ装置４よりも後段に位置する入力軸１１の周囲に配置されている。トルクセンサ５は、全体が円環状に構成され、入力軸１１の周囲を取り囲むように配置された状態で、ハウジングなどの使用時にも回転しない部分に支持されており、かつ、その検出部を、入力軸１１の被検出部である外周面に近接対向させている。本例では、トルクセンサ５は、ブリッジ回路を構成する複数のコイル層を備えた磁歪式のトルクセンサであり、入力軸１１により伝達しているトルクの大きさ及び方向を、入力軸１１に生じる逆磁歪効果を利用して測定する。このため、入力軸１１は、被検出部を含む一部又は全部が、磁歪特性を有する材料により造られている。

ＥＣＵ６は、車両全体の制御を行うものであって、クラッチ制御部、エンジン制御部、トランスミッション制御部、ブレーキ制御部などの複数の制御部を備えている。ＥＣＵ６には、車両１の運転者によるシフトレバー１３の操作位置を検出するためのポジションセンサ１６のほか、トルクセンサ５、車両１の運転者によるアクセルペダル１７の操作量（踏み込み量、アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ１８、車両１の運転者によるブレーキペダル１９の操作量（踏み込み量、ブレーキ開度）を検出するためのブレーキ開度センサ２０、車両１の速度（車速）を検出するための車速センサ２１、エンジン２の回転数を検出するためのエンジン回転数センサ２２などが接続されている。

特に、本例では、クラッチ装置４とトルクセンサ５とＥＣＵ６などにより車両制御システムを構成し、車両１の惰性走行制御を行う。このために、ＥＣＵ６は、トルクセンサ５により検出される実トルク情報を利用して、クラッチ装置４の制御を実行する。

具体的には、ＥＣＵ６は、車両１が惰性走行の実行中でない場合には、下記の条件１～条件４を全て満たす状態が所定時間（たとえば５秒）継続した場合に、惰性走行の実行が可能であると判定する。そして、クラッチ装置４に対して、クラッチ１４を緩やかに切断して惰性走行の実行を開始するよう指示する。

条件１ ： 車速が所定の大きさ（たとえば３０ｋｍ／ｈ）以上になっており、かつ、車速の変動が所定の範囲内（たとえば±２ｋｍ／ｈ）に収まっている。
条件２ ： アクセル開度が所定範囲内（たとえば３～５％）に収まっている。
条件３ ： クラッチ装置４のクラッチ１４が完全な接続状態（完接）になっており、かつ、ブレーキが作動していない｛すなわち、ブレーキ開度がゼロ（ブレーキＯＦＦ）になっている｝。
条件４ ： アクセル要求トルクが実トルクよりも小さくなっている、又は、実トルクが所定の大きさ（たとえば１００Ｎｍ）以下になっている。

なお、アクセル要求トルクは、車両１の運転者によるアクセルペダル１７の操作量に応じたエンジン２の要求出力トルクである。条件４について、アクセル要求トルクは、アクセル開度から推定し、実トルクは、トルクセンサ５を用いて検出する。このために、ＥＣＵ６には、予め用意された、アクセル開度からアクセル要求トルクを推定するためのマップなどが記憶されている。

また、ＥＣＵ６は、車両１が惰性走行の実行中である場合には、下記の条件６を満たす状態が所定時間（たとえば２秒）継続した場合、又は、下記の条件５と条件７と条件８とのうちの少なくとも１つが成立した場合に、惰性走行を中止すべきであると判定する。そして、クラッチ装置４に対して、クラッチ１４を緩やかに接続して惰性走行を中止するように指示する。

条件５ ： 車速が所定の大きさ（たとえば２０ｋｍ／ｈ）以下になっている。
条件６ ： アクセル開度が所定範囲外（たとえば８％以上又は０％）になっている、又は、アクセル要求トルクが所定の大きさ（たとえば実トルク＋１０Ｎｍ）以上になっている。
条件７ ： 変速指示が出されている。
条件８ ： ブレーキが作動している｛すなわち、ブレーキ開度がゼロになっていない（ブレーキＯＮ）｝。

上述したようなＥＣＵ６による惰性走行の実行又は中止の判定の手順について、図２のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ１では、車両１が惰性走行の実行中であるか否かを判定する。ステップＳ１の判定がｎｏであるとき（すなわち、車両１が惰性走行の実行中でないとき）には、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、条件１の一部を満たしているか否か｛すなわち、車速が所定の大きさ（たとえば３０ｋｍ／ｈ）以上になっているか否か｝を判定する。ステップＳ２の判定がｎｏであるときは、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ２の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、条件２を満たしているか否か｛すなわち、アクセル開度が所定範囲内（たとえば３～５％）に収まっているか否か｝を判定する。ステップＳ３の判定がｎｏであるときは、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ３の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、条件３を満たしているか否か｛すなわち、クラッチ装置４のクラッチ１４が完全な接続状態（完接）になっており、かつ、ブレーキが作動していない状態（ブレーキＯＦＦ）になっているか否か｝を判定する。ステップＳ４の判定がｎｏであるときは、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ４の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、条件４を満たしているか否か｛すなわち、アクセル要求トルクが実トルクよりも小さくなっているか否か、又は、実トルクが所定の大きさ（たとえば１００Ｎｍ）以下になっているか否か｝を判定する。ステップＳ５の判定がｎｏであるときは、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ５の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ６に進む。
なお、ステップＳ２～ステップＳ５の順番は、適宜変えても良い。

ステップＳ６では、上述した条件１の一部及び条件２～条件４を全て満たしている状態が所定時間（たとえば５秒）継続している（連続経過している）か否かを判定する。ステップＳ６の判定がｎｏであるときは、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ６の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、その間｛すなわち、ステップＳ６における所定時間（たとえば５秒）の間｝、条件１の残部を満たしていたか否か｛すなわち、車速の変動が所定の範囲内（たとえば±２ｋｍ／ｈ）に収まっていたか否か｝を判定する。ステップＳ７の判定がｎｏであるときは、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ７の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、惰性走行の実行が可能であると判定し、クラッチ装置４に対して、クラッチ１４を緩やかに切断して惰性走行の実行を開始するよう指示する。そして、リターンし、ステップＳ１に戻る。

一方、最初のステップＳ１での判定がｙｅｓであるとき（すなわち、車両１が惰性走行の実行中であるとき）には、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、条件５を満たしているか否か｛すなわち、車速が所定の大きさ（たとえば２０ｋｍ／ｈ）以下になっているか否か｝を判定する。ステップＳ９の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、惰性走行を中止すべきであると判定し、クラッチ装置４に対して、クラッチ１４を緩やかに接続して惰性走行を中止するよう指示する。そして、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ９の判定がｎｏであるときは、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、条件７を満たしているか否か（すなわち、変速指示が出されているか否か）を判定する。ステップＳ１０の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、惰性走行を中止すべきであると判定し、クラッチ装置４に対して、クラッチ１４を緩やかに接続して惰性走行を中止するよう指示する。そして、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１０の判定がｎｏであるときは、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、条件８を満たしているか否か｛すなわち、ブレーキが作動している（ブレーキＯＮ）か否か｝を判定する。ステップＳ１１の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、惰性走行を中止すべきであると判定し、クラッチ装置４に対して、クラッチ１４を緩やかに接続して惰性走行を中止するよう指示する。そして、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１１の判定がｎｏであるときは、ステップＳ１２に進む。
なお、ステップＳ９～ステップＳ１１の順番は、適宜変えても良い。

ステップＳ１２では、条件６を満たしているか否か｛すなわち、アクセル開度が所定範囲外（たとえば８％以上又は０％）になっているか否か、又は、アクセル要求トルクが所定の大きさ（たとえば実トルク＋１０Ｎｍ）以上になっているか否か｝を判定する。ステップＳ１２の判定がｎｏであるときは、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１２の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、上述した条件６を満たす状態が所定時間（たとえば２秒）継続している（連続経過している）か否かを判定する。ステップＳ１３の判定がｎｏであるときは、リターンし、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１３の判定がｙｅｓであるときは、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、惰性走行を中止すべきであると判定し、クラッチ装置４に対して、クラッチ１４を緩やかに接続して惰性走行を中止するよう指示する。そして、リターンし、ステップＳ１に戻る。

なお、図２のフローチャート中の数値は、１つの例に過ぎない。本発明は、これらの数値を適宜変えて実施することができる。すなわち、本発明は、これらの数値を適宜変えることによって、車両１が惰性走行を実行する走行条件を自由に決定することができる。

何れにしても、本例では、ＥＣＵ６は、車両１が惰性走行を実行中は、エンジン２の回転をアイドル回転まで低下させたり、あるいはエンジン２を停止させたりすることで、燃料の消費を抑える。なお、この際に、エンジン２を停止させる場合には、その後、ＥＣＵ６は、惰性走行を中止する前に（すなわち、クラッチ１４を接続状態とする前に）、エンジン２の押しがけの可否を判定し、押しがけが不可の場合には、図示しないエンジン始動用モータにエンジン２の始動要求指令を送り、エンジン２を始動させる。

以上に説明したように、本例の車両制御システムでは、ＥＣＵ６は、入力軸１１に入力されるトルクを利用して、車両１の惰性走行制御を行う。特に、本例では、入力軸１１に入力されるトルクを、車速やアクセル開度などから推定せず、トルクセンサ５により実測する。このため、入力軸１１に入力されたトルクを推定するためのロジックやモデルの構築、モデルと実測の合わせ込み、推定値への安全率設定などの、面倒な作業が不要となる。したがって、その分、車両１への実装を容易にすることができる。また、車両１に実装した後も、入力軸１１に入力されたトルクを推定するための計算処理が不要になるため、その分、惰性走行の実行又は中止の判定の遅れを抑えられる。

また、本例の車両制御システムを実施する場合に、図２に示したフローチャートのステップＳ５で、実トルクが所定の大きさ（たとえば１００Ｎｍ）以下になっているか否かを判定し、かつ、ステップＳ１２で、アクセル開度が所定範囲外（たとえば８％以上又は０％）になっているか否かを判定する構成を採用すれば、アクセル要求トルクを推定する必要がなくなる。したがって、この場合には、アクセル要求トルクを推定するためのロジックやモデルの構築、モデルと実測の合わせ込み、推定値への安全率設定などの作業も不要になる。したがって、車両１へのシステムの実装を、より容易にすることができる。また、車両１にシステムを実装した後も、アクセル要求トルクを推定するための計算処理が不要になるため、惰性走行の実行又は中止の判定の遅れを、より抑えることができる。

なお、本発明を実施する場合には、実施の形態の第１例の変形例として、エンジン２と１対の駆動輪９との間の駆動力伝達経路上におけるトルクセンサ５の設置位置（実トルクを検出する位置）を、たとえば、マニュアルトランスミッション３とデファレンシャル７との間（具体的な位置は限定されないが、１例として、出力軸１２の周囲である図１の鎖線α部分）に変更した構成や、デファレンシャル７と駆動輪９との間（具体的な位置は限定されないが、１例として、１対の駆動輪９付近である図１の鎖線β部分）に変更した構成を採用することができる。

本発明は、駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路上に、動力の伝達状態の切り換えを可能としたクラッチ装置が設けられた各種の車両に対して適用することができる。このため、本発明は、マニュアルトランスミッションを搭載した車両に限らず、オートマチックトランスミッションを搭載した車両にも適用することができる。また、駆動源としてエンジンの代わりに電動モータを搭載した車両や、駆動源としてエンジンと電動モータとを併せ持った車両にも適用することができる。また、駆動源として電動モータのみを搭載した車両の場合、トランスミッションを搭載していなくても良い。
駆動源として電動モータを搭載した車両では、惰性走行の実行時に電動モータを停止することで、電力消費を抑えることができる。
駆動源として電動モータを搭載した車両で、惰性走行の実行時に電動モータを停止させる場合には、その後、惰性走行を中止する前に（すなわち、クラッチ装置を接続状態とする前に）、電動モータを始動させる。
また、本発明を実施する場合、駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路上でのクラッチ装置の設置位置は、特に限定されない。また、駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路上での実トルク検出手段の設置位置は、クラッチ装置の断接部よりも後段であれば、特に限定されない。
また、実トルク検出手段によるトルクの検出方式も問わない。すなわち、実トルク検出手段は、磁歪式に限らず、たとえば２点間のねじれ位相のずれを検出する位相差式などの各種方式を採用することができる。

１ 車両
２ エンジン
３ マニュアルトランスミッション
４ クラッチ装置
５ トルクセンサ
６ ＥＣＵ
７ デファレンシャル
８ ドライブシャフト
９ 駆動輪
１０ クランクシャフト
１１ 入力軸
１２ 出力軸
１３ シフトレバー
１４ クラッチ
１５ クラッチ切換装置
１６ ポジションセンサ
１７ アクセルペダル
１８ アクセル開度センサ
１９ ブレーキペダル
２０ ブレーキ開度センサ
２１ 車速センサ
２２ エンジン回転数センサ

Claims (2)

1. 車両の駆動源と駆動輪との間の駆動力伝達経路上に設けられたクラッチ装置と、
   前記駆動力伝達経路上で前記クラッチ装置の断接部よりも後段に位置する部分の実トルクを検出する実トルク検出手段と、
   前記車両の運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサと、
   前記車両の惰性走行が可能であると判定した場合に、前記クラッチ装置を接続状態から切断状態に切り換える制御を行う制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記アクセル開度センサにより検出された前記アクセルペダルの操作量に基づいて、アクセル要求トルクを推定し、かつ、該アクセル要求トルクが、前記実トルク検出手段が検出した実トルクよりも小さくなっていることを１つの条件として、前記車両の惰性走行が可能であると判定する、
   車両制御システム。
2. 前記車両の速度を検出する車速センサを備えており、
   前記制御装置は、前記車速センサが検出した前記車両の速度が所定の大きさ以上になっており、かつ、該車両の速度の変動が所定の範囲内に収まっていることをさらに１つの条件として、前記車両の惰性走行が可能であると判定する、
   請求項１に記載の車両制御システム。

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