JP2016016775A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モードを適切に切り替える。
【解決手段】第１駆動力を車輪に伝達可能なモータモードと、前記第１駆動力よりも大きな第２駆動力を車輪に伝達可能なパラレルモードと、を備える車両用制御装置であって、要求駆動力βが判定時間に渡ってモード閾値αを上回る場合に、モータモードからパラレルモードに切り替えるモード制御部と、制限速度と走行速度との速度差に基づいて、判定時間とモード閾値αとの少なくともいずれか一方を設定する判定条件設定部と、を有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、第１走行モードと第２走行モードとを備える車両用制御装置に関する。

車両の動力性能を向上させるため、アクセル操作に応じて走行モードを切り替える車両が開発されている。例えば、ハイブリッド車両においては、アクセルペダルが踏み込まれた場合に、電動モータに加えてエンジンを駆動するパラレルモードに切り替えられる。また、ハイブリッド車両や電気自動車においては、アクセルペダルが踏み込まれた場合に、電動モータに対する供給電圧を上昇させる昇圧モードに切り替えられる。さらに、動力源としてエンジンのみを備える車両においても、アクセルペダルが踏み込まれた場合に、変速比をロー側に制御する変速モードに切り替えられる。

このような走行モードの切り替えは、運転手のアクセル操作に基づき実行されているが、走行状況によっては適切に走行モードを切り替えることが困難となっていた。例えば、走行車速が上限車速によって制限される車速制限制御においては、アクセル操作に対して車両駆動力が低く抑えられるため、アクセル操作と車両駆動力とにズレが生じることになる。このように、アクセル操作と車両駆動力とにズレが生じる走行状況においては、アクセル操作つまりアクセル開度に基づき走行モードを適切に切り替えることが困難であった。そこで、車速制限制御が実行される場合には、擬似的なアクセル開度を設定することにより、適切に走行モードを切り替えるようにしたハイブリッド車両が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１５３３４４号公報

しかしながら、適切に走行モードを切り替えることが困難な状況としては、前述した車速制限制御が実行される状況に限られることはなく、例えば、アクセルペダルが頻繁に操作される状況が挙げられる。つまり、一時的にアクセルペダルが踏み込まれ、その後、アクセルペダルの踏み込みが解除される状況においては、走行モードが頻繁に切り替えられてしまう虞がある。このように、一時的にアクセルペダルが踏み込まれる状況においては、頻繁な走行モードの切り替えを抑制することにより、走行モードを適切に切り替えることが求められている。

本発明の目的は、走行モードを適切に切り替えることにある。

本発明の車両用制御装置は、第１駆動力を車輪に伝達可能な第１走行モードと、前記第１駆動力よりも大きな第２駆動力を車輪に伝達可能な第２走行モードと、を備える車両用制御装置であって、車両の目標駆動力が判定時間に渡ってモード閾値を上回る場合に、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替えるモード制御部と、車両の目標速度と走行速度との速度差に基づいて、前記判定時間と前記モード閾値との少なくともいずれか一方を設定する判定条件設定部と、を有する。

本発明によれば、車両の目標速度と走行速度との速度差に基づいて、判定時間とモード閾値との少なくともいずれか一方を設定している。これにより、第１走行モードから第２走行モードに、走行モードを適切に切り替えることが可能となる。

本発明の一実施の形態である車両用制御装置を示す図である。 モータモードおよびパラレルモードの設定領域の一例を示すモードマップである。 モード切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 判定時間算出処理の実行手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、ベース時間の一例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、加速意思係数の一例を示す図である。 速度差に基づき設定される判定時間を示すイメージ図である。 モード切替制御の実行状況の一例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０を示す図である。図１に示すように、車両用制御装置１０は、エンジン１１およびモータジェネレータ１２を備えるパワーユニット１３を有している。また、パワーユニット１３は、プライマリプーリ１４およびセカンダリプーリ１５からなる無段変速機１６を有している。プライマリプーリ１４には、クラッチ１７およびトルクコンバータ１８を介してエンジン１１が連結されるとともに、モータ軸１９を介してモータジェネレータ１２が連結されている。セカンダリプーリ１５には、出力軸２０およびデファレンシャル機構２１を介して車輪２２が連結されている。

エンジン１１にはスロットルバルブやインジェクタ等の補機２３が設けられており、トルクコンバータ１８にはエンジン始動用のスタータモータ２４が設けられている。また、無段変速機１６やクラッチ１７にはバルブユニット２５が接続されており、バルブユニット２５から無段変速機１６やクラッチ１７に対して制御用や潤滑用のオイルが供給されている。さらに、モータジェネレータ１２のステータ２６には、インバータ２７およびコンバータ２８を介してバッテリ２９が接続されている。なお、コンバータ２８は、バッテリ２９からインバータ２７に供給される電力の電圧を調整する機能を有している。

車両用制御装置１０は、走行モードとして、モータ動力によって車輪２２を駆動するモータモードと、モータ動力およびエンジン動力によって車輪２２を駆動するパラレルモードとを有している。モータモードが設定されると、クラッチ１７が解放状態に切り替えられ、プライマリプーリ１４とエンジン１１とが切り離される。このモータモードにおいては、エンジン１１が停止されてモータジェネレータ１２が駆動される。一方、パラレルモードが設定されると、クラッチ１７が接続状態に切り替えられ、プライマリプーリ１４とエンジン１１とが接続される。このパラレルモードにおいては、エンジン１１およびモータジェネレータ１２が駆動される。

このように、モータモードにおいてはモータジェネレータ１２を用いて車輪２２が駆動されており、パラレルモードにおいてはエンジン１１およびモータジェネレータ１２を用いて車輪２２が駆動されている。すなわち、エンジン１１が停止されるモータモードは、第１駆動力を車輪２２に伝達可能な第１走行モードであり、エンジン１１が駆動されるパラレルモードは、第１駆動力よりも大きな第２駆動力を車輪２２に伝達可能な第２走行モードである。また、換言すれば、第２走行モードであるパラレルモードの最大駆動力は、第１走行モードであるモータモードの最大駆動力よりも大きく設定されている。

図２はモータモードおよびパラレルモードの設定領域の一例を示すモードマップである。図２に示すように、モードマップには、車両の走行速度に応じてモード閾値αが設定されている。図２に矢印Ａで示すように、モード閾値αを上回るように要求駆動力や走行速度が上昇すると、エンジン１１が始動されてクラッチ１７が締結され、走行モードがモータモードからパラレルモードに切り替えられる。一方、図２に矢印Ｂで示すように、モード閾値αを下回るように要求駆動力や走行速度が低下すると、クラッチ１７が解放されてエンジン１１が停止され、走行モードがパラレルモードからモータモードに切り替えられる。なお、車両に対する要求駆動力つまり車両の目標駆動力は、アクセルペダルの踏み込み量に基づき設定されている。つまり、アクセルペダルの踏み込み量が増加すると要求駆動力は大きく設定され、アクセルペダルの踏み込み量が減少すると要求駆動力は小さく設定される。

車両用制御装置１０は、エンジン１１、モータジェネレータ１２およびクラッチ１７等を制御する制御ユニット３０を有している。制御ユニット３０には、車両前方を撮像するカメラユニット３１、車両の走行速度つまり車速を検出する車速センサ３２、アクセルペダルの踏み込み量（以下、アクセル開度と記載する。）を検出するアクセルセンサ３３、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ３４等が接続されている。そして、制御ユニット３０は、各種センサからの検出信号に基づいて、設定すべき走行モードを判定するとともに、エンジン１１やモータジェネレータ１２の目標トルクや目標回転数を設定し、エンジン１１、モータジェネレータ１２およびクラッチ１７等に制御信号を出力する。なお、制御ユニット３０は、制御信号等を演算するＣＰＵ、プログラムやデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成される。

以下、モータモードからパラレルモードに走行モードを切り替えるモード切替制御について説明する。後述するように、モード切替制御を実行する制御ユニット３０は、モード制御部および判定条件設定部として機能している。図３はモード切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、ステップＳ１０では、走行速度に基づいてモード閾値αが設定される。ステップＳ１０においては、例えば、図２のモードマップを参照することにより、走行速度に基づいてモード閾値αが設定される。続いて、ステップＳ１１では、アクセル開度に基づいて要求駆動力βが設定され、ステップＳ１２では、走行モードを切り替える際の判定時間を算出する判定時間算出処理が実行される。

図４は判定時間算出処理の実行手順の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ２０では、走行道路の制限速度（目標速度）が認識されているか否かが判定される。制御ユニット３０は、カメラユニット３１から送信される画像情報を処理し、走行道路に設置される道路標識から制限速度を認識する。ステップＳ２０において、制限速度が認識されていると判定された場合には、ステップＳ２１に進み、走行速度から制限速度が減算され、制限速度に対する走行速度の速度差が算出される。また、ステップＳ２２では、走行速度および速度差に基づいて、判定時間を算出する際の基礎となるベース時間Ｔａが設定される。そして、続くステップＳ２３では、走行速度およびアクセル開度に基づいて、判定時間を算出する際に利用される加速意思係数Ｋａが設定される。このように、ベース時間Ｔａおよび加速意思係数Ｋａが設定されると、ステップＳ２４に進み、ベース時間Ｔａと加速意思係数Ｋａとが乗算されて判定時間Ｔｂが算出される。なお、ステップＳ２０において、制限速度が認識されていないと判定された場合には、ステップＳ２５に進み、判定時間Ｔｃとして０．５［秒］が設定される。

図５（ａ）および（ｂ）はベース時間Ｔａの一例を示す図であり、図６（ａ）および（ｂ）は加速意思係数Ｋａの一例を示す図である。例えば、図５および図６に示すように、走行速度が６０［ｋｍ／ｈ］であり、速度差が−１０［ｋｍ／ｈ］であり、アクセル開度が２５［％］である場合には、ベース時間Ｔａが０．５［秒］に設定され、加速意思係数Ｋａが０．８に設定されるため、判定時間Ｔｂとして０．４［秒］が算出される。また、走行速度が６０［ｋｍ／ｈ］であり、速度差が０［ｋｍ／ｈ］であり、アクセル開度が２５［％］である場合には、ベース時間Ｔａが１．５［秒］に設定され、加速意思係数Ｋａが０．８に設定されるため、判定時間Ｔｂとして１．２［秒］が算出される。さらに、走行速度が６０［ｋｍ／ｈ］であり、速度差が１０［ｋｍ／ｈ］であり、アクセル開度が２５［％］である場合には、ベース時間Ｔａが０．８［秒］に設定され、加速意思係数Ｋａが０．８に設定されるため、判定時間Ｔｂとして０．６４［秒］が算出される。

図７は速度差に基づき設定される判定時間Ｔｂを示すイメージ図である。図７に符号Ｘ１で示すように、速度差が正側の第１速度差Ｖ１である場合には、判定時間Ｔｂとして第１判定時間Ｔ１が設定される。また、符号Ｘ２で示すように、速度差が第１速度差Ｖ１よりも大きな第２速度差Ｖ２である場合には、判定時間Ｔｂとして第２判定時間Ｔ２が設定される。さらに、符号Ｘ３で示すように、速度差が負側の第３速度差Ｖ３である場合には、判定時間Ｔｂとして第３判定時間Ｔ３が設定される。そして、第１判定時間Ｔ１は、第２判定時間Ｔ２よりも長く設定されており、第１判定時間Ｔ１は、第３判定時間Ｔ３よりも長く設定されている。すなわち、符号Ｘ１で示すように、制限速度に対して走行速度が若干上回る場合には、判定時間Ｔｂが長く設定されることになる。一方、符号Ｘ２，Ｘ３で示すように、制限速度に対して走行速度が遅い場合や速い場合には、判定時間Ｔｂが短く設定されることになる。なお、図示する場合には、第２判定時間Ｔ２が第３判定時間Ｔ３よりも長く設定されているが、これに限られることはなく、第２判定時間Ｔ２を第３判定時間Ｔ３よりも短く設定しても良い。

ところで、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、車両の走行速度が速いほど、ベース時間Ｔａは短く設定されている。また、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、車両の走行速度が速いほど、加速意思係数Ｋａは小さく設定されており、アクセル開度が大きいほど、加速意思係数Ｋａは小さく設定されている。すなわち、ベース時間Ｔａと加速意思係数Ｋａとを乗算して得られる判定時間Ｔｂは、車両の走行速度が速いほど短く設定されることになり、アクセル開度が大きいほど短く設定されることになる。

このように、判定時間Ｔｂや判定時間Ｔｃが設定されると、図３に示すように、ステップＳ１３において、要求駆動力βがモード閾値αを上回るか否かが判定される。要求駆動力βがモード閾値αを上回る場合には、ステップＳ１４に進み、タイマのカウント処理が実行され、ステップＳ１５に進み、タイマが判定時間Ｔｂ，Ｔｃを経過するか否かが判定される。ステップＳ１５において、タイマが判定時間Ｔｂ，Ｔｃを経過していない場合には、再びステップＳ１０から、所定のルーチンが繰り返される。一方、ステップＳ１５において、タイマが判定時間Ｔｂ，Ｔｃを経過している場合には、ステップＳ１６に進み、エンジン１１が始動されてクラッチ１７が締結され、走行モードがモータモードからパラレルモードに切り替えられる。また、ステップＳ１３において、要求駆動力βがモード閾値α以下であると判定された場合には、ステップＳ１７に進み、エンジン１１の停止状態およびクラッチ１７の解放状態が維持され、走行モードがモータモードに維持される。

前述したように、走行モードの判定時間Ｔｂは、制限速度と走行速度との速度差に基づいて設定されている。このため、認識されている制限速度と、走行している走行道路の制限速度とが、一致していない場合には、判定時間Ｔｂを適切に設定することが困難となる。そこで、車両用制御装置１０は、認識された制限速度の解除条件を設定している。認識されている制限速度をリセットする解除条件としては、制限速度を認識してからの走行距離が所定値を超えたこと、ステアリングの舵角センサやＧＰＳからの位置情報等に基づいて交差点を走行したことが挙げられる。また、制限速度の解除条件としては、カメラユニット３１の画像情報から走行道路の道幅が所定値を超えて増減したこと、平均車速が所定値を超えて変化したこと、運転手のスイッチ操作等によって制限速度の解除操作が為されたこと等が挙げられる。

続いて、前述したモード切替制御の実行状況をタイミングチャートに沿って説明する。図８はモード切替制御の実行状況の一例を示すタイミングチャートである。図８においては、速度差に基づき判定時間を変化させた場合の状況が実線で示されており、判定時間を固定した場合の状況が破線で示されている。なお、図８において、走行道路の制限速度は４０［ｋｍ／ｈ］である。

図８に示すように、走行速度が制限速度に接近することによって、速度差が所定値を下回ると（符号Ａ１）、判定時間が０．５［秒］から１．０［秒］に延長される（符号Ａ２）。その後、走行速度が制限速度に到達することによって、速度差が更に縮小されると（符号Ａ３）、判定時間が１．０［秒］から２．０［秒］に更に延長される（符号Ａ４）。そして、アクセル開度に基づき設定される要求駆動力βが、走行速度に基づき設定されるモード閾値αを上回ると（符号Ａ５）、走行モードの切替判定が開始される。

前述したように、判定時間に渡って要求駆動力βがモード閾値αを上回る場合には、モータモードからパラレルモードへの切り替えが許可される。一方、判定時間内に要求駆動力βがモード閾値αを下回る場合には、モータモードからパラレルモードへの切り替えが禁止される。例えば、図８に示すように、要求駆動力βが、モード閾値αを１．０秒間に渡って上回っていたとする。ここで、符号Ａ６で示すように、速度差に基づき判定時間が２．０［秒］に延長されていた場合には、パラレルモードへの切り替えが禁止されるため、モータモードが維持されることになる（符号Ａ７）。一方、符号Ａ８で示すように、判定時間が０．５［秒］に固定されていた場合には、パラレルモードへの切り替えが許可されるため、モータモードからパラレルモードに切り替えられる（符号Ａ９）。

ここで、図７に示すように、制限速度に対して走行速度が若干上回る領域では、他領域に比べて判定時間Ｔｂが長く設定されている。走行速度が制限速度よりも若干上回る走行状況とは、走行速度を制限速度内に抑えようとしてアクセルペダルが戻され易い走行状況、つまりアクセル開度が低下し易い走行状況である。このような走行状況においては、要求駆動力βが上昇していたとしても、その後に要求駆動力βの低下が予想されるため、走行モードを切り替える際の判定時間が長めに設定されている。すなわち、判定時間を長めに設定することにより、図８に符号Ａ１０で示すように、短期間のうちにパラレルモードから再びモータモードに切り替えられる状況、つまり短期間のうちにエンジン１１を始動して停止する状況を回避することが可能となる。これにより、不要なエンジン始動を防止することができるため、燃費性能や静粛性を向上させることが可能となる。このように、走行モードを適切に切り替えることができるため、車両性能を向上させることが可能となる。

また、図７に示すように、走行速度が制限速度に対して明らかに遅い領域や速い領域では、判定時間Ｔｂが短く設定されている。走行速度が制限速度に対して大きく下回る走行状況とは、その後に走行速度の上昇が予想される走行状況である。また、走行速度が制限速度に対して明らかに上回る走行状況とは、運転手に明確な加速意思がある走行状況である。これらの走行状況においては、判定時間を短く設定することにより、運転手がアクセルペダルを踏み込んだ場合に、走行モードをパラレルモードに素早く切り替えることが可能となる。これにより、運転手に違和感を与えることなく走行モードを切り替えることができ、加速応答性を向上させることが可能となる。

また、前述したように、判定時間Ｔｂは、走行速度が速いほど短く設定されている。すなわち、走行速度の速い走行状況とは、大きな駆動力が必要となる走行状況であるため、判定時間Ｔｂを短くすることにより、パラレルモードへの素早い切り替えを可能にしている。さらに、判定時間Ｔｂは、アクセル開度が大きいほど短く設定されている。アクセル開度が大きい走行状況とは、運転手に明確な加速意思がある走行状況であるため、判定時間Ｔｂを短くすることにより、パラレルモードへの素早い切り替えを可能にしている。

また、前述の説明では、第１走行モードとしてモータモードを挙げ、第２走行モードとしてパラレルモードを挙げているが、これに限られることはない。例えば、インバータ２７に対する供給電圧を低下させる降圧モードを第１走行モードとして設定し、インバータ２７に対する供給電圧を上昇させる昇圧モードを第２走行モードとして設定しても良い。すなわち、供給電圧を上昇させてモータジェネレータ１２に対する供給電力を増加させることができ、モータジェネレータ１２の駆動力を増加させることが可能となっている。このように、供給電圧を低下させる降圧モードは、第１駆動力を車輪２２に伝達可能な第１走行モードであり、供給電圧を上昇させる昇圧モードは、第１駆動力よりも大きな第２駆動力を車輪２２に伝達可能な第２走行モードである。このように、走行モードを設定した場合には、動力源としてモータジェネレータ１２のみを備えた車両に対しても本発明を適用することが可能である。

また、変速比をオーバードライブ側に制御する変速モードを第１走行モードとして設定し、変速比をロー側に制御する変速モードを第２走行モードとして設定しても良い。すなわち、変速比をロー側に制御することにより、車輪２２に伝達される駆動力を増加させることが可能となっている。このように、変速比をオーバードライブ側に制御する変速モードは、第１駆動力を車輪２２に伝達可能な第１走行モードであり、変速比をロー側に制御する変速モードは、第１駆動力よりも大きな第２駆動力を車輪２２に伝達可能な第２走行モードである。このように、走行モードを設定した場合には、動力源としてエンジン１１のみを備えた車両に対しても本発明を適用することが可能である。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、速度差に基づいて判定時間Ｔｂを設定しているが、これに限られることはなく、速度差に基づいてモード閾値αを設定しても良い。例えば、モード閾値αを小さく設定することにより、判定時間Ｔｂを短く設定する場合と同様の効果を得ることが可能となる。また、モード閾値αを大きく設定することにより、判定時間Ｔｂを長く設定する場合と同様の効果を得ることが可能となる。なお、速度差に基づいて、判定時間Ｔｂとモード閾値αとの双方を設定しても良い。

前述の説明では、速度差を算出する際の目標速度として、走行道路の制限速度を挙げているが、これに限られることはない。例えば、目標速度として、運転手が任意に設定した速度を使用しても良く、制限速度を基準に運転手が任意に調整した速度を使用しても良い。また、目標速度として、平均車速を使用しても良く、制限速度を基準に平均車速で調整された速度を使用しても良い。また、前述の説明では、走行道路の制限速度を認識させるため、カメラユニット３１を用いているが、カメラユニットとしては、複数のカメラを備えたステレオカメラであっても良く、１つのカメラを備えた単眼カメラであっても良い。また、走行道路の制限速度を認識させるため、カーナビゲーションシステム等の制限速度情報を利用しても良い。

また、前述の説明では、運転手によるアクセルペダル操作に基づいて、要求駆動力βを設定しているが、これに限られることはない。例えば、車間距離や設定車速を一定に保持するクルーズコントロール制御の実行時には、制御プログラムに応じて要求駆動力βが設定され、走行モードの切り替えが判定されることになる。この場合であっても、速度差に基づいて判定時間Ｔｂとモード閾値αとの少なくともいずれか一方を設定することにより、走行モードを適切に切り替えることが可能となる。

１０ 車両用制御装置
１１ エンジン
２２ 車輪
３０ 制御ユニット（モード制御部，判定条件設定部）
α モード閾値
β 要求駆動力（目標駆動力）
Ｔｂ 判定時間
Ｔ１ 第１判定時間
Ｔ２ 第２判定時間
Ｔ３ 第３判定時間
Ｖ１ 第１速度差
Ｖ２ 第２速度差
Ｖ３ 第３速度差

Claims (7)

1. 第１駆動力を車輪に伝達可能な第１走行モードと、前記第１駆動力よりも大きな第２駆動力を車輪に伝達可能な第２走行モードと、を備える車両用制御装置であって、
   車両の目標駆動力が判定時間に渡ってモード閾値を上回る場合に、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替えるモード制御部と、
   車両の目標速度と走行速度との速度差に基づいて、前記判定時間と前記モード閾値との少なくともいずれか一方を設定する判定条件設定部と、
   を有する、車両用制御装置。
2. 請求項１記載の車両用制御装置において、
   前記判定条件設定部は、
   前記走行速度から前記目標速度を減算した速度差が、正側の第１速度差である場合に、前記判定時間として第１判定時間を設定し、
   前記走行速度から前記目標速度を減算した速度差が、前記第１速度差よりも大きな第２速度差である場合に、前記判定時間として第２判定時間を設定し、
   前記第１判定時間は、前記第２判定時間よりも長い、車両用制御装置。
3. 請求項２記載の車両用制御装置において、
   前記判定条件設定部は、
   前記走行速度から前記目標速度を減算した速度差が、負側の第３速度差である場合に、前記判定時間として第３判定時間を設定し、
   前記第１判定時間は、前記第３判定時間よりも長い、車両用制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記判定条件設定部は、アクセル開度が大きいほど、前記判定時間を短く設定する、車両用制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記判定条件設定部は、走行速度が速いほど、前記判定時間を短く設定する、車両用制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記目標速度は、走行道路の制限速度である、車両用制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記第１走行モードは、エンジンを停止する走行モードであり、
   前記第２走行モードは、前記エンジンを駆動する走行モードである、車両用制御装置。

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