(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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
(モータ)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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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)。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。