JP4281606B2 - 車両の走行状態制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行状態制御装置に関するものである。

従来より、ドライバの出力要求と車速等により算出した目標駆動力に、今後の加速要求に備えて算出した余裕駆動力を加算し、その結果を用いて最良燃費にて車両の走行状態を制御する技術
が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、余裕駆動力は現在から近い将来において発生する駆動力増加要求に短時間で応答できるように考慮されるものであり、変速スケジュールやリーン運転条件等はこの余裕駆動力を考慮して設定される。例えば、オートマチックトランスミッション搭載車両では余裕駆動力は車両の走行性能と燃料消費性能を総合的に考慮して予め設定される、又は余裕駆動力を考慮してギア段やエンジン運転モードが設定される。この場合、通常一般の車両では、余裕駆動力を大きく設定すると例えば低速ギアで運転することになり、エンジン回転数が高くなる。つまり、加速性能を上げようとすると燃費が悪化するという背反の関係がある。

また、余裕駆動力は道路状況に応じてその必要量が変化するものであるため、過剰に余裕駆動力を確保しすぎて燃費性能を悪化させることがありえる。上記特許文献１では、ナビゲーションシステム等により得られた道路勾配情報を基に余裕駆動力を算出することで道路勾配に応じた余裕駆動力設定を行おうとしているが、自車両が単独で走行している場合にはある程度の燃費改善効果があるものの、他車両が存在する状況では十分な効果が期待できない。つまり、必要な余裕駆動力は道路勾配のみならず、自車両と他車両との相対関係に応じて必要量が変わると考えられる。それ故、上記特許文献１では、燃費改善効果が不十分であるという問題があった。
特開２００２−２５４９６２号公報

本発明は、余裕駆動力の過不足を解消し、それにより燃料消費量の低減等を図ることができる車両の走行状態制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

請求項１の車両の走行状態制御装置では、周囲を走行する他車両との相対関係を含む自車両の走行状況が判定され、該判定された自車両の走行状況に基づいて余裕駆動力が増大又は低減される。つまり、自車両の周囲に他車両が存在する場合、その他車両の相対関係等によっては現状以上に駆動力を増大する必要があったり、逆になかったりする。この場合、自車両の走行状況を考慮して余裕駆動力を決定することで、当該余裕駆動力の過不足を解消し、それにより燃料消費量の低減等を図ることができる。
さらに、請求項１の発明では、前記余裕駆動力を低減する場合に遅延処理が行われ、例えば駆動力低減条件の成立後所定時間が経過した時に余裕駆動力が低減される。但し、余裕駆動力を増大する場合には、駆動力増大条件の成立時に直ちに増大処理が行われる。本構成によれば、仮に車両走行状況が駆動力低減の状態に移行したとしても直ちに駆動力低減は行われず、ドライバによる走行状況変化（追い越し操作等）が行われないことが確認された後、実際に余裕駆動力が低減される。これにより、駆動力低減条件の成立直後においてドライバによる走行状況変化に即座に対応できるようになる。

請求項２の発明では、自車両の前方所定領域に存在する他車両を追い越さずに追従走行している状態であることが判定された時、前記余裕駆動力が低減される。つまり、他車両に追従走行している時には今後将来の加速の可能性は低い。この場合、余裕駆動力を低減することで、燃費低減が可能となる。

ここで、前方所定領域の他車両に対して自車両がほぼ同速度で走行しており且つ自車両の進路が変更されない場合に他車両に追従走行している状態であることが判定されると良い（請求項３）。自車両の進路変更の有無は、ハンドル操作量（操舵角情報）や方向指示器の操作情報等により判定されると良い。

また、請求項４の発明では、自車両の前方所定領域に存在する他車両を追い越す状態であることが判定された時、前記余裕駆動力が増大される。つまり、他車両の追い越し時には、迅速なる加速応答が必要となる。この場合、余裕駆動力を増大することで、ドライバの加速意志を適切に反映することが可能となる。

ここで、前方所定領域の他車両に対して自車両が接近しており且つ自車両の進路が変更される場合に他車両を追い越す状態であることが判定されると良い（請求項５）。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、自動車用制御システムに適用されるものであり、当該制御システムにおいて電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）によりエンジンや自動変速機などを好適に制御するための手法について以下に詳述する。周知構成であるため図示は省略するが、車両は、エンジンと該エンジンのクランク軸（出力軸）に連結されたトルクコンバータ付き自動変速機とを備えており、エンジンの出力がクランク軸を介して自動変速機に伝達され、更に自動変速機の出力軸の回転がディファレンシャルギア及び車軸を介して車輪に伝達されることで車両が走行する。また、エンジンには、スロットルバルブの開度を調整するためのスロットルアクチュエータが設けられており、スロットル開度はドライバのアクセル操作量等に応じて電気的に制御されるようになっている。

図１は車両の駆動力制御に関するＥＣＵの機能ブロック図であり、先ずは本制御全般の概要について説明する。

図１において、要求駆動力算出部１０は、ドライバによるアクセル操作量と自車両の車速とに基づいて要求駆動力を算出する。また、前方車両認識部２０は、レーザレーダセンサ等により構成されており、自車両の前方を走行する他車両（以下、前方車両という）を認識し、前方車両との車間距離や相対速度等を算出する。より具体的には、レーザレーダセンサは、車両前方の所定領域に向けてレーザ光を照射する発光部と、車両前方に照射されたレーザ光の反射波を受光する受光部とを備えており、車両前方の所定領域を所定周期でスキャニングするように構成されている。そして、発光部からレーザ光が照射された後にその反射波が受光部で受光されるまでの時間に応じた信号、及び反射波の入射角度に応じた信号がレーザレーダセンサから出力され、この出力信号に基づいて自車両の前方所定領域内に存在する前方車両等までの車間距離が検出されると共に、その検出された車間距離を微分処理することにより前方車両との相対速度（車間距離の単位時間あたり変化量）が検出される。

走行状況判定部３０は、前記前方車両認識部２０で認識した車間距離や相対速度といった前方車両情報と、ハンドル操作量や方向指示器の操作信号といった進路変更情報とに基づいて自車両の走行状況を判定する。なお、ハンドル操作量は、操舵角センサの検出信号から算出される。その他、ドライバのアクセル操作量（加速の状態）等を考慮して自車両の走行状況を判定することも可能である。

本実施の形態では、自車両の走行状況として少なくとも、
（１）前方所定領域に前方車両が存在し、その前方車両に接近中であり且つ同前方車両を追い越そうとしている状況であること、
（２）前方所定領域に前方車両が存在し、その前方車両にほぼ同速度で追従走行している状況であること、
（３）上記（１），（２）以外の状況であること、
を判定することとしている。

要求余裕駆動力算出部４０は、アクセル操作量と車速とに加え、前記走行状況判定部３０により判定した自車両の走行状況に基づいて、その都度確保すべき要求余裕駆動力を算出する。本実施の形態では、余裕駆動力の設定モードとして、ノーマルモード、高余裕駆動力走行モード、低余裕駆動力走行モードを設けており、その都度の自車両の走行状況に応じて何れかのモードが選択されるようになっている。

要求ギア段算出部５０は、前記要求駆動力算出部１０で算出した要求駆動力、前記要求余裕駆動力算出部４０で算出した要求余裕駆動力等に基づいて要求ギア段を算出する。

エンジン運転パラメータ算出部６０は、前記要求駆動力算出部１０で算出した要求駆動力、前記要求余裕駆動力算出部４０で算出した要求余裕駆動力、実ギア比等に基づいてエンジンの各種運転パラメータを算出する。なお、実ギア比は、前記要求ギア段算出部５０で算出した要求ギア段により実現されるギア比である。

次に、上記各機能ブロックのうち、走行状況判定部３０、要求余裕駆動力算出部４０、要求ギア段算出部５０及びエンジン運転パラメータ算出部６０の詳細を順に説明する。図２は、走行状況判定部３０の演算処理を詳細に示すフローチャートである。本処理では、自車両の走行状況を判定すると共に、その走行状況に応じて高余裕駆動力走行フラグと低余裕駆動力走行フラグとを適宜ＯＮ又はＯＦＦとする構成としている。

図２において、ステップＳ１０１では、レーザレーダセンサ等による前方車両情報に基づいて前方車両の有無を判別し、続くステップＳ１０２では、前方車両との車間距離が所定のしきい値Ｋ１よりも小さいか否かを判別する。前方車両がいない場合、又は前方車両があっても車間距離≧Ｋ１の場合、ステップＳ１１０に進み、高余裕駆動力走行フラグと低余裕駆動力走行フラグとを何れもＯＦＦとする。

また、ステップＳ１０１，Ｓ１０２が共にＹＥＳの場合、ステップＳ１０３では、自車両と前方車両との相対速度が所定のしきい値Ｋ２以下であるか否かを判別する。ここで、しきい値Ｋ２はマイナス値（Ｋ２＜０）であり、相対速度≦Ｋ２である場合、自車両と前方車両とが離れる状況にあることが判定される。この場合、ステップＳ１１０に進み、高余裕駆動力走行フラグと低余裕駆動力走行フラグとを何れもＯＦＦとする。つまり、ドライバは前方車両との車間距離を減らすため加速要求する可能性があるが、加速要求せずに現状の運転状態を継続する可能性もあり走行状況の判定は不確実であるため、各フラグをクリアして本処理を終了する。

また、ステップＳ１０４では、自車両と前方車両との相対速度が所定のしきい値Ｋ３以上であるか否かを判別する。ここで、しきい値Ｋ３はプラス値（Ｋ３＞０）であり、相対速度≧Ｋ３である場合、自車両と前方車両とが接近する状況にあることが判定される。この場合、ステップＳ１０５に進み、自車両の進路が変更される状況にあるか、すなわちドライバが前方車両を追い越そうとしているか否かを判別する。具体的には、操舵角情報や方向指示器の操作情報等に基づいて進路変更の状況を判別する。進路変更時には、進路変更に伴い追い越しを開始し自車両が前方車両を追い抜くまでの期間でステップＳ１０５がＹＥＳとされる。

自車両と前方車両とが接近する状況にあって且つ進路変更時であればステップＳ１０６に進み、高余裕駆動力走行フラグをＯＮとする。また、進路変更時でなければステップＳ１１０に進み、高余裕駆動力走行フラグと低余裕駆動力走行フラグとを何れもＯＦＦとする。つまり、自車両と前方車両とが接近する状況にあっても進路変更がなされていなければ、今後追い越し走行するかどうか不確実であるため、各フラグをクリアして本処理を終了する。

また、Ｋ２＜相対速度＜Ｋ３の場合（ステップＳ１０３，Ｓ１０４が共にＮＯの場合）、前方車両にほぼ同速度で自車両が走行している状況にあり、かかる状況ではステップＳ１０７に進み、自車両の進路が変更される状況にあるか否か、すなわちドライバが前方車両を追い越そうとしているか否かを判別する。前方車両とほぼ同速度であって且つ進路変更時でなければ、自車両が前方車両に追従走行していると判定できる。この追従走行時には、ステップＳ１０８で遅延処理を行い、その後ステップＳ１０９では、低余裕駆動力走行フラグをＯＮとする。つまり、自車両が前方車両に追従走行する場合においては、ノーマルモード等から低余裕駆動力モードに移行する際に所定時間の遅れを持たせた後、モード移行がなされるようになっている。

また、前方車両とほぼ同速度であって且つ進路変更時であればステップＳ１１０に進み、高余裕駆動力走行フラグと低余裕駆動力走行フラグとを何れもＯＦＦとする。つまり、前方車両とほぼ同速度であって且つ進路変更時であれば、追い越しでなく単なる車線変更や行き先変更かもしれず、走行状況の判定は不確実であるため、各フラグをクリアして本処理を終了する。

次に、図３は、要求余裕駆動力算出部４０の詳細を示す図面である。図３の構成では、車速に応じて最大駆動力を算出し、最大駆動力から要求駆動力を減算することで最大余裕駆動力を算出する。なお、最大駆動力は、車速が高いほど小さい値として算出されるようになっている。また、アクセル操作量と車速とに基づいて余裕駆動力指標を算出すると共に、その余裕駆動力指標と最大余裕駆動力との乗算により余裕駆動力ベース値を算出する。一方、前記走行状況判定部３０で判定した自車両の走行状況（前記図２の処理で設定した各フラグ）に基づいて余裕駆動力補正量を算出し、この余裕駆動力補正量を前記余裕駆動力ベース値に加算して要求余裕駆動力を算出する。このとき、前記図２の処理で高余裕駆動力走行フラグがＯＮされていれば（すなわち高余裕駆動力走行モードであれば）、正の余裕駆動力補正量が算出され、余裕駆動力ベース値が増加側に補正される。また、低余裕駆動力走行フラグがＯＮされていれば（すなわち低余裕駆動力走行モードであれば）、負の余裕駆動力補正量が算出され、余裕駆動力ベース値が減少側に補正される。高余裕駆動力走行フラグと低余裕駆動力走行フラグとが何れもＯＦＦであれば（すなわちノーマルモードであれば）、余裕駆動力補正量が０とされ、余裕駆動力ベース値は補正されない。

また、図４は、要求ギア段算出部５０の詳細を示す図面である。図４の構成では、トルコンタービン回転数に基づいて最大可能タービントルクを算出する一方、自動変速機の１速ギア〜５速ギアの各ギア比をマルチプレクサ（ＭＵＸ）にて１つのベクトル信号として取り出す。また、最大可能タービントルクとＭＵＸのベクトル信号との乗算により最大可能出力軸トルクを算出すると共に、それにデフ比を乗算して最大可能車軸トルクを算出し、更に駆動輪半径を除算した後要求駆動力を減算することで最大可能余裕駆動力を算出する。この一連の処理により、１速〜５速の各ギア比に対応する最大可能余裕駆動力がそれぞれ算出される。

そして、１速〜５速の各ギア比に対応する最大可能余裕駆動力と前記要求余裕駆動力算出部４０にて算出した要求余裕駆動力（前記図３参照）とをそれぞれ大小比較し、そのうち「最大可能余裕駆動力＞要求余裕駆動力」となるものを抽出する。また、その抽出結果に各ギア段情報を反映した後、そのうち最高ギア段を要求ギア段とする。

図５は、エンジン運転パラメータ算出部６０の詳細を示す図面である。図５の構成では、エンジン運転パラメータとして目標スロットル開度と目標燃料量とを算出することとしており、先ずは要求駆動力を要求エンジントルクに変換する。より具体的には、次の（１）式を用いて要求エンジントルクを算出する。

上記（１）式において、トルクコンバータトルク比は、トルクコンバータの出力軸トルクと入力軸トルクの比（＝出力軸トルク／入力軸トルク）であり、例えば図６の関係に基づいて算出される。図６において、トルクコンバータ速度比はトルクコンバータの出力軸回転数（トランスミッション入力回転数）と入力軸回転数（エンジン回転数）との比（出力軸回転数／入力軸回転数）である。

そして、要求エンジントルクとエンジン回転数とに基づいて要求空気量を算出すると共に、該要求空気量に基づいて目標スロットル開度を算出する。

また、要求余裕駆動力を要求余裕エンジントルクに変換する。この変換手法は前記要求エンジントルクの変換と同様である。そして、要求エンジントルクと要求余裕エンジントルクとに基づいて目標空燃比を算出すると共に、この目標空燃比と筒内充填空気量とに基づいて目標燃料量を算出する。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

前方車両との相対関係を含む自車両の走行状況を判定し、該判定した自車両の走行状況に基づいて要求余裕駆動力を増大又は低減するようにしたため、当該余裕駆動力の過不足を解消し、それにより燃料消費量の低減等を図ることができる。これに加え、過剰な騒音の防止も図ることができる。また、余裕駆動力の適正化に伴い、エンジンや自動変速機の運転状態を最適に保つことができる。

また、前方車両との車間距離、相対速度、ハンドル操作量、方向指示器の操作情報を基に自車両の走行状況を判定するため、ドライバの運転心理を正しく判断し、それを駆動力制御に反映することができる。

進路変更せずに（すなわち前方車両を追い越さずに）追従走行している走行状況であれば低余裕駆動力走行モードとし、要求余裕駆動力を低減した。そのため、今後将来の加速の可能性は低い走行状況において燃費低減が可能となる。静粛なる車両運転の実現も可能となる。

また、前方車両を追い越す走行状況であれば高余裕駆動力走行モードとし、要求余裕駆動力を増大した。そのため、追い越しのために迅速なる加速応答が必要となる走行状況においてドライバの加速意志を適切に反映することが可能となる。

高余裕駆動力走行モードへの移行時には直ちにモード移行させるのに対し、低余裕駆動力走行モードへの移行時には遅延処理を行う構成としたため、ドライバによる走行状況変化（追い越し操作等）が行われる可能性が低くなってから実際に余裕駆動力が低減される。これにより、追従走行開始直後等においてドライバによる走行状況変化に即座に対応できるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

要求余裕駆動力算出部４０の構成を図７のように変更しても良い。図７の構成では、高余裕駆動力走行モード、低余裕駆動力走行モード、ノーマルモードのそれぞれについて、要求余裕駆動力マップを参照してアクセル操作量と車速とに基づき要求余裕駆動力を算出する。そして、各モードの算出値をその都度の自車両の走行状況（具体的には、高余裕駆動力走行フラグ、低余裕駆動力走行フラグの状態）に応じて切り替えて使用する。この場合、ノーマルモードの余裕駆動力（マップ値）に対して、高余裕駆動力走行モードでは余裕駆動力が大きめに設定され、低余裕駆動力走行モードでは余裕駆動力が小さめに設定されるようになっている。なお、自車両の走行状況に応じて選択された１つのモードについて、マップ参照する構成であっても良い。

自車両が進路変更する際、進路変更開始から所定時間が経過するまでの間で高余裕駆動力走行モードとし、余裕駆動力の増大を図るようにすることも可能である。

自車両の側方所定領域や後方所定領域における他車両の存在を検出し、該他車両との相対関係に応じて余裕駆動力を増大又は低減するようにしても良い。例えば、自車両の側方所定領域や後方所定領域に存在する他車両との車間距離が縮まる場合に高余裕駆動力走行モードとし、余裕駆動力の増大を図る。これにより、自車両と他車両とが過剰に接近しドライバがそれに気づいた場合において迅速なる危険回避走行が可能となる。

車両の駆動力制御に関するＥＣＵの機能ブロック図である。 走行状況判定部の演算処理を詳細に示すフローチャートである。 要求余裕駆動力算出部の詳細を示す図である。 要求ギア段算出部の詳細を示す図である。 エンジン運転パラメータ算出部の詳細を示す図である。 トルクコンバータトルク比を算出するための図である。 要求余裕駆動力算出部の別の構成を示す図である。

符号の説明

１０…要求駆動力算出部、２０…前方車両認識部、３０…走行状況判定部、４０…要求余裕駆動力算出部。

Claims (5)

1. その都度のドライバの要求に応じて車両の要求駆動力を算出する手段と、今後の加速要求に備えて余裕駆動力を算出する手段とを備え、これら要求駆動力と余裕駆動力とに基づいて車両走行状態を制御する車両の走行状態制御装置において、
   周囲を走行する他車両との相対関係を含む自車両の走行状況を判定する走行状況判定手段と、
   前記判定した自車両の走行状況に基づいて前記余裕駆動力を増大又は低減する余裕駆動力増減手段と、
   を備え、
   前記余裕駆動力増減手段により前記余裕駆動力を低減する場合には遅延処理を行い、前記余裕駆動力を増大する場合には遅延処理を行わないことを特徴とする車両の走行状態制御装置。
2. 自車両の前方所定領域に存在する他車両を追い越さずに追従走行している状態であることを、前記走行状況判定手段により判定した時、前記余裕駆動力増減手段は、前記余裕駆動力を低減する請求項１に記載の車両の走行状態制御装置。
3. 前記走行状況判定手段は、前方所定領域の他車両に対して自車両がほぼ同速度で走行しており且つ自車両の進路が変更されない場合に他車両に追従走行している状態であることを判定する請求項２に記載の車両の走行状態制御装置。
4. 自車両の前方所定領域に存在する他車両を追い越す状態であることを、前記走行状況判定手段により判定した時、前記余裕駆動力増減手段は、前記余裕駆動力を増大する請求項１乃至３の何れかに記載の車両の走行状態制御装置。
5. 前記走行状況判定手段は、前方所定領域の他車両に対して自車両が接近しており且つ自車両の進路が変更される場合に他車両を追い越す状態であることを判定する請求項４に記載の車両の走行状態制御装置。