特許 7533130 車両制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/20 20060101AFI20240806BHJP

   B60W 10/11 20120101ALI20240806BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20240806BHJP

   B60W 10/00 20060101ALI20240806BHJP

   B60W 30/14 20060101ALI20240806BHJP

   F02D 13/06 20060101ALI20240806BHJP

   F16H 61/21 20060101ALI20240806BHJP

   F16H 61/02 20060101ALI20240806BHJP

   F16H 63/50 20060101ALI20240806BHJP

   F16H 59/54 20060101ALI20240806BHJP

   B60W 10/18 20120101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

B60W30/20

B60W10/11

B60W10/06

B60W10/00 148

B60W30/14

F02D13/06 B

F16H61/21

F16H61/02

F16H63/50

F16H59/54

B60W10/18

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020181520

(22)【出願日】2020-10-29

(65)【公開番号】P2022072200

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-07-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野並 誠典

【審査官】平井 功

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１２１６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－８８１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－４７０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６２１７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ １０／００－１０／３０

Ｆ０２Ｄ １３／００－２８／００

Ｆ１６Ｈ ５９／００－６１／１２

Ｆ１６Ｈ ６１／１６－６１／２４

Ｆ１６Ｈ ６１／６６－６１／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン及び有段変速機を含むパワートレインとブレーキとを制御することにより実車速を目標車速に自動的に維持する運転支援を行う車両制御装置であって、
前記パワートレインによる制駆動力と前記ブレーキによる制動力との合計が要求制駆動力となるように、前記有段変速機のギヤ段を所定のギヤ段に制御して前記エンジンのフューエルカットを実行し且つ前記ブレーキによる制動力を発生させている場合に、仮に前記所定のギヤ段からダウンシフトしたダウンシフト後ギヤ段でのフューエルカットの実行による前記パワートレインの制駆動力が、前記要求制駆動力よりも低いと予測できる場合には、前記所定のギヤ段で前記ブレーキの作動が継続している時間が所定の上限時間以上となった場合に、前記所定のギヤ段から前記ダウンシフト後ギヤ段へのダウンシフトを行うとともに前記ブレーキを作動させずに燃料噴射を再開させ、
前記上限時間は、前記所定のギヤ段でのフューエルカットの実行中に前記ブレーキによる制動力を発生させた際に振動が生じる時間に対して所定のマージン分だけ短い時間に設定されており、
前記所定のギヤ段で前記ブレーキの作動が継続している状態での前記ブレーキによる制動力が増大するほど、前記上限時間は徐々に又は段階的に短くなるように規定されている、車両制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）、ＡＳＬ（Adjustable Speed Limiter）、ＣＲＣ（Cruise Control System）等の、実車速を目標車速に自動的に維持する運転支援技術が知られている。このような運転支援では、実車速を目標車速に維持するためにパワートレインによる制駆動力やブレーキによる制動力が制御される。例えば車両が降坂路を走行中では、目標車速を維持するための要求制駆動力が、所定のギヤ段でエンジンのフューエルカットを実行した場合でのパワートレインによる制駆動力よりも低い場合には、パワートレインによる制駆動力とブレーキによる制動力との合計が要求制駆動力となるようにブレーキを作動させる。また、要求制駆動力が更に低下して、仮に現在のギヤ段よりもダウンシフトしたギヤ段でのフューエルカットによる制駆動力よりも低下すると予測した場合には、フューエルカットを継続しつつギヤ段のダウンシフトが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１２１６７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のように車両が降坂路を走行中では、ブレーキの作動が継続して実車速が目標車速に維持されるが、要求制駆動力がダウンシフト後のギヤ段でのフューエルカットによる制駆動力よりも低下しない場合には、ダウンシフトは行われずにブレーキが作動した状態が長時間継続する。これにより、振動が発生するおそれがある。

【0005】

そこで本発明は、実車速を目標車速に自動的に維持する運転支援中に、ブレーキが作動した状態が長時間継続することを抑制する車両制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的は、エンジン及び有段変速機を含むパワートレインとブレーキとを制御することにより実車速を目標車速に自動的に維持する運転支援を行う車両制御装置であって、前記パワートレインによる制駆動力と前記ブレーキによる制動力との合計が要求制駆動力となるように、前記有段変速機のギヤ段を所定のギヤ段に制御して前記エンジンのフューエルカットを実行し且つ前記ブレーキによる制動力を発生させている場合に、仮に前記所定のギヤ段からダウンシフトしたダウンシフト後ギヤ段でのフューエルカットの実行による前記パワートレインの制駆動力が、前記要求制駆動力よりも低いと予測できる場合には、前記所定のギヤ段で前記ブレーキの作動が継続している時間が所定の上限時間以上となった場合に、前記所定のギヤ段から前記ダウンシフト後ギヤ段へのダウンシフトを行うとともに前記ブレーキを作動させずに燃料噴射を再開させ、前記上限時間は、前記所定のギヤ段でのフューエルカットの実行中に前記ブレーキによる制動力を発生させた際に振動が生じる時間に対して所定のマージン分だけ短い時間に設定されており、前記所定のギヤ段で前記ブレーキの作動が継続している状態での前記ブレーキによる制動力が増大するほど、前記上限時間は徐々に又は段階的に短くなるように規定されている、車両制御装置によって達成できる。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、実車速を目標車速に維持する運転支援中に、ブレーキが作動した状態が長時間継続することを抑制する車両制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る車両の機能ブロック図である。

【図2】図２は、車両制御装置が実行する制駆動力制御を示したフローチャートの一例である。

【図3】図３は、車両制御装置が実行する制駆動力制御を示したフローチャートの一例である。

【図4】図４は、ブレーキ制動力に対応した上限時間を規定したマップである。

【図5】図５は、要求制駆動力がダウンシフト後のフューエルカット制駆動力よりも低下することによりダウンシフトが実行される場合のタイミングチャートの一例である。

【図6】図６は、ブレーキ継続時間が上限時間以上となることによりダウンシフトが実行される場合のタイミングチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［車両の概略構成］
図１は、本実施形態に係る車両の機能ブロック図である。車両には、車両制御装置１、パワートレイン５０、及びブレーキ６０が搭載されている。パワートレイン５０は、有段変速機５１、及びエンジン５２を含む。有段変速機５１は、複数のギヤ段が選択的に切換えられる有段式の自動変速機であり、たとえば前進８段、後退１段、及びニュートラルのいずれかが選択され、各ギヤ段の変速比に応じた速度変換が行なわれる。エンジン５２は、ガソリン等を燃料とする内燃機関であって燃料の燃焼により制駆動力を発生させる車両の動力源である。

【0010】

車両制御装置１は、要求加速度算出部１０、制駆動力制御部２０、パワートレイン制御部３０、及びブレーキ制御部４０を含む。車両制御装置１は、内部にプログラムや各種マップを格納するメモリやマイクロコンピュータを内蔵するＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、このＥＣＵによって制御ブロックの機能が実現される。要求加速度算出部１０、制駆動力制御部２０、パワートレイン制御部３０、及びブレーキ制御部４０は、別々のＥＣＵで実現されても良いが、これらの境界はこれに限定されない。要求加速度算出部１０、制駆動力制御部２０、パワートレイン制御部３０、及びブレーキ制御部４０は、図１とは異なる境界を有する一つまたは複数のＥＣＵで実現されていてもよい。

【0011】

要求加速度算出部１０は、ＡＣＣ等の目標車速を実現、維持する機能を有する運転支援装置に設けられる。要求加速度算出部１０は、車速センサ、カメラ等から取得する車両及び車両の周囲の状態を表す情報やあらかじめ設定された情報に基づいて、目標車速を設定し、実車速を目標車速に維持するための制御情報として、車両に発生させる加速度である要求加速度を算出する。

【0012】

制駆動力制御部２０は、要求加速度算出部１０からの要求として上述の要求加速度を受け付け、要求加速度を車両に発生させる力に換算して要求制駆動力を算出する。要求制駆動力は、例えば車両の進行方向を正の向きとする値で表される。要求制駆動力は、例えば、要求加速度、予め設定された車両の重量に基づいて算出することができる。また、算出にあたり、車速センサ等から取得した実車速に基づくフィードバックや、各種センサから取得した路面の傾斜等に基づく補正等の演算をしてもよい。また、制駆動力制御部２０は、要求制駆動力に基づいて、パワートレイン制御部３０に制動力または駆動力である制駆動力を要求し、あるいはさらに、ブレーキ制御部４０に制動力を要求する。

【0013】

パワートレイン制御部３０は、パワートレイン５０を制御して制駆動力を発生させることができる。パワートレイン制御部３０は、制動力を発生させる場合は、エンジン５２の温度や有段変速機５１のギヤ段等のパワートレイン５０の各種状態や制動力の値に応じてエンジン５２のフューエルカットを実行することができる。

【0014】

パワートレイン制御部３０は、パワートレイン５０の各種状態を監視し、これに基づいて有段変速機５１の現在のギヤ段及び現在のギヤ段からダウンシフトしたギヤ段のそれぞれにおいて、パワートレイン５０がエンジン５２のフューエルカットの実行時に発生させる制駆動力であるフューエルカット制駆動力を算出する。また、パワートレイン制御部３０は、要求された制駆動力に応じて、有段変速機５１のギヤ段の変更やエンジン５２のフューエルカットを行うか否か等、パワートレイン５０の制御内容を決定し、制駆動力を発生させる。

【0015】

ブレーキ制御部４０は、車両が備えるブレーキ６０を制御して車輪に制動力を発生させる。

【0016】

［制駆動力制御］
図２及び図３は、車両制御装置１が実行する制駆動力制御を示したフローチャートの一例である。図２及び図３に示すフローチャートは、ＡＣＣのような運転支援中に、車両が例えば降坂路を走行して、目標車速を維持するために車両に発生させる制駆動力が徐々に小さくなっていく場合に、繰り返し実行される。最初に、図２に示すフローチャートについて説明する。

【0017】

要求加速度算出部１０は、上述のように要求加速度を算出する（ステップＳ１）。制駆動力制御部２０は、要求加速度に基づいて、上述のように要求制駆動力を算出する（ステップＳ２）。パワートレイン制御部３０は、有段変速機５１の現在のギヤ段におけるフューエルカット制駆動力を算出する（ステップＳ３）。尚、フューエルカット制駆動力は、フューエルカットを実行した場合でのエンジン５２の制駆動力の最小値である。

【0018】

パワートレイン制御部３０は、要求制駆動力がステップＳ３で算出されたフューエルカット制駆動力よりも低いか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４でＹｅｓの場合、ブレーキ制御部４０はフューエルカット制駆動力とブレーキ制動力との合計が要求制駆動力となるように、ブレーキ制動力を算出する（ステップＳ５）。次にパワートレイン制御部３０は、エンジン５２にフューエルカットを実行し、ブレーキ制御部４０はブレーキ制動力をブレーキ６０に発生させる（ステップＳ６）。次にブレーキ制御部４０は、詳しくは後述するが、ブレーキ制動力をブレーキ６０に発生させてからの継続時間のカウントを開始する（ステップＳ７）。

【0019】

ステップＳ４でＮｏの場合には、パワートレイン制御部３０はパワートレイン５０に要求制駆動力を発生させる（ステップＳ８）。この場合、要求制駆動力とフューエルカット制駆動力とがほぼ同じ場合には、パワートレイン制御部３０はエンジン５２にフューエルカットを実行させ、要求制駆動力がフューエルカット制駆動力よりも大きい場合には、エンジン５２に燃料噴射を開始させて駆動させる。いずれの場合も、ステップＳ４でＮｏの場合にはブレーキ制御部４０はブレーキ６０を作動させない。

【0020】

このようにして、車両の制駆動力を要求制駆動力に追従させることができ、車速を目標車速に維持させることができる。

【0021】

次に、図３に示すように、パワートレイン制御部３０は、有段変速機５１の現在のギヤ段からダウンシフト後のギヤ段におけるフューエルカット制駆動力を算出する（ステップＳ１１）。

【0022】

パワートレイン制御部３０は、要求制駆動力が、ステップ１１で算出されたダウンシフト後のギヤ段でのフューエルカット制駆動力から所定の制駆動力αを減算した値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、所定の制駆動力αはゼロより大きい値であるが、ゼロであってもよい。また、所定の制駆動力αは、ダウンシフト後のギヤ段によらずに一定の値であってもよいし、ダウンシフト後のギヤ段に応じて異なる値であってもよい。ステップＳ１２でＹｅｓの場合、パワートレイン制御部３０は有段変速機５１のギヤ段のダウンシフトを実行する（ステップＳ１３）。

【0023】

ステップＳ１２でＮｏの場合、ブレーキ制御部４０はステップＳ７でカウントを開始したブレーキ継続時間が上限時間β以上となったか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、上限時間βは、ブレーキ制動力によって異なる。図４は、ブレーキ制動力に対応した上限時間βを規定したマップである。横軸がブレーキ制動力［Ｎ］を示し、縦軸は上限時間β［ｍｓ］を示している。図４の例では、ブレーキ制動力が０から所定値まで、上限時間βは最も長い一定値に規定され、ブレーキ制動力が増大するほど上限時間βは短くなるように規定され、その後ブレーキ制動力が増大しても上限時間βは最も短い一定値に規定されている。上限時間βは、フューエルカットの実行中にブレーキ６０にブレーキ制動力を発生させた際に振動が生じる時間に対して所定のマージン分だけ短い時間に設定されている。図４のマップは、予め実験により取得されブレーキ制御部４０のメモリに記憶されている。尚、上限時間βは図４のマップに限定されず、例えばブレーキ制動力が増大するほどに上限時間βが徐々に、又は段階的に短くなるように規定してもよい。また、このようなマップではなく、ブレーキ制動力を引数とした演算式により上限時間βを算出してもよい。

【0024】

ステップＳ１４でＮｏの場合には本制御は終了する。尚、上述したステップＳ４でＮｏと判定されてステップＳ８が実行され、ステップＳ７が実行されずにブレーキ継続時間がカウントされていない場合には、本ステップＳ１４ではＮｏと判定される。

【0025】

ステップＳ１４でＹｅｓの場合には、ブレーキ６０の作動の継続によって振動が発生する可能性が高くなっているものとみなして、パワートレイン制御部３０は有段変速機５１にダウンシフトを実行させる（ステップＳ１３）。

【0026】

ここで、ステップＳ１２でＮｏの場合には、要求制駆動力がダウンシフト後のフューエルカット制駆動力よりも大きい場合と、要求制駆動力がダウンシフト後のフューエルカット制駆動力よりも所定の制駆動力α以下の値の分だけ小さい場合とが含まれる。要求制駆動力がダウンシフト後のフューエルカット制駆動力よりも大きい場合には、ダウンシフト後にエンジン５２はフューエルカットから復帰して燃焼が開始され、ブレーキ６０の作動は解除される。要求制駆動力がダウンシフト後のフューエルカット制駆動力よりも所定の制駆動力α以下の値の分だけ小さい場合には、ダウンシフト後にフューエルカットは継続され、ブレーキ制動力はダウンシフト前よりも小さい値に制御されてブレーキ６０の作動が継続される。この場合、ブレーキ継続時間のカウントは継続され、再度小さい値に制御されたブレーキ制動力に対応した上限時間βに基づいて、再度ダウンシフトが行われ得る。

【0027】

上述したようにステップＳ１２でＮｏの場合には、フューエルカットが継続されて燃費の向上は確保されているが、ブレーキ６０の作動が継続してこれにより振動が発生するおそれがある。このため本実施例では、ブレーキ継続時間が上限時間β以上となった場合にダウンシフトを行うことにより、燃費の向上と振動の抑制との両立を図っている。

【0028】

図５は、要求制駆動力がダウンシフト後のフューエルカット制駆動力よりも低下することによりダウンシフトが実行される場合のタイミングチャートの一例である。図５には、車両が走行中の道路の勾配、実車速、目標車速、要求制駆動力、フューエルカット制駆動力、有段変速機５１のギヤ段、の推移を示している。実車速を実線で示し、目標車速は点線で示し、要求制駆動力は太線で示し、フューエルカット制駆動力は細線で示している。

【0029】

図５に示す例では、時刻Ｔ０で、車両が走行中の道路が降坂路となり、以降、登りを正として表した勾配が徐々に小さくなり（くだりの傾斜が大きくなり）、実車速を目標車速に維持するための要求制駆動力は徐々に小さくなる場合を示している。尚、図５には、一例としてこれらを一定値で表したが、実際には運転支援装置の動作やパワートレイン５０の状態によって変動することがある。これらの値が変動する場合であっても同様の処理が可能である。

【0030】

時刻Ｔ０では、有段変速機５１のギヤ段は一例として７速に制御されている。時刻Ｔ１以前では、パワートレイン制御部３０が有段変速機５１のギヤ段を現在のギヤ段（７速）にしたまま、エンジン５２のフューエルカットを実行せずにパワートレイン５０に要求制駆動力を発生させ、ブレーキ制御部４０はブレーキ６０に制動力を発生させない（ステップＳ８）。

【0031】

時刻Ｔ１では、パワートレイン制御部３０は有段変速機５１のギヤ段を現在のギヤ段（７速）にしたまま、エンジン５２のフューエルカットを実行し、パワートレイン５０に現在のギヤ段（７速）のフューエルカット制駆動力を発生させ、ブレーキ制御部４０は、ブレーキ６０に制動力を発生させない（ステップＳ８）。

【0032】

時刻Ｔ１以降で要求制駆動力が、ギヤ段が７速である場合のフューエルカット制駆動力以下となると、パワートレイン制御部３０はエンジン５２においてフューエルカットを継続しつつ、ブレーキ制御部４０はブレーキ６０に要求制駆動力と現在のギヤ段（７速）のフューエルカット制駆動力との差に相当する制動力を発生させる（ステップＳ６）。図５では、要求制駆動力がフューエルカット制駆動力よりも低くなっているハッチングを施した領域が、ブレーキ制動力に相当する。
ブレーキ６０の作動が継続される。

【0033】

時刻Ｔ２以降では、要求制駆動力が、ギヤ段が６速である場合のフューエルカット制駆動力から所定の制駆動力αを減算した値よりも低くなり（ステップＳ１２でＹｅｓ）、パワートレイン制御部３０は有段変速機５１のダウンシフトを実行する（ステップＳ１３）。

【0034】

また、時刻Ｔ２以降では、要求制駆動力が、現在のギヤ段（６速）からダウンシフトしたギヤ段（５速）のフューエルカット制駆動力から所定の制駆動力αを減算した値以上の間は（ステップＳ１２でＮｏ）、パワートレイン制御部３０は有段変速機５１のギヤ段を現在のギヤ段（６速）にしたまま、エンジン５２でフューエルカットを実行して現在のギヤ段（６速）のフューエルカット制駆動力を発生させ、ブレーキ制御部４０はブレーキ６０に要求制駆動力と現在のギヤ段のフューエルカット制駆動力との差に相当する制動力を発生させる（ステップＳ６）。

【0035】

その後も、要求制駆動力が徐々に小さくなっていくと、フューエルカットの実行が継続した状態で、ダウンシフトが繰り返され、フューエルカットやブレーキ６０の作動が継続され得る。

【0036】

尚、パワートレイン制御部３０は、現在のギヤ段から２以上の複数段階ダウンシフトしたギヤ段におけるフューエルカット制駆動力も算出できるようにしておき、要求制駆動力が急峻に減少した場合、フューエルカットの実行が継続でき、またパワートレイン５０が発生させるフューエルカット制駆動力とブレーキ６０の制動力との合計である実制駆動力が要求制駆動力に一致するようにブレーキ６０の制動力を発生させることができれば、有段変速機５１を２段階以上ダウンシフトしてもよい。

【0037】

図６は、ブレーキ継続時間が上限時間β以上となることによりダウンシフトが実行される場合のタイミングチャートの一例である。図６には、図５と同様に、車両が走行中の道路の勾配、実車速、目標車速、要求制駆動力、フューエルカット制駆動力、有段変速機５１のギヤ段、の推移を示している。

【0038】

図６に示す例では、時刻Ｔ０１で、車両が走行中の道路が降坂路となり、以降、登りを正として表した勾配が徐々に小さくなり（くだりの傾斜が大きくなり）、目標車速実現のための要求制駆動力が徐々に小さくなる。時刻Ｔ０１において、有段変速機５１のギヤ段は一例として７速である。時刻Ｔ１１で、要求制駆動力が、ギヤ段が７速である場合のフューエルカット制駆動力に等しくなる。その後、時刻Ｔ２１で、時刻Ｔ１１からの継続時間が上限時間βとなって、パワートレイン制御部３０は有段変速機５１のダウンシフトを実行する。図６には、一例としてこれらを一定値で表したが、これらの値が変動する場合であっても同様の処理が可能である。

【0039】

時刻Ｔ１１の時、時刻Ｔ１１～時刻Ｔ２１の期間については、それぞれ、図５に示した時刻Ｔ１の時、時刻Ｔ１～時刻Ｔ２の期間と同様の処理が行われる。

【0040】

時刻Ｔ２１付近では、図５に示した時刻Ｔ２付近と異なり、勾配が小さくなっていない。従って、時刻Ｔ２１では、要求制駆動力は、ダウンシフト後のフューエルカット制駆動力よりも低くなっていないが（ステップＳ１２でＮｏ）、ブレーキ６０が作動を開始した時刻Ｔ１１からの継続時間が上限時間βを超え（ステップＳ１４でＹｅｓ）、パワートレイン制御部３０は有段変速機５１のダウンシフトを実行する（ステップＳ１３）。

【0041】

また、時刻Ｔ２１以降ではフューエルカット制駆動力は要求制駆動力よりも低くなるため（ステップＳ４でＮｏ）、パワートレイン制御部３０はエンジン５２での燃料噴射を再開してフューエルカットから復帰させ、ブレーキ制御部４０はブレーキ６０を作動させない（ステップＳ８）。以上により、ブレーキ６０が長時間継続して作動することによる振動の発生を抑制することができる。

【0042】

上記実施例では、パワートレイン制御部３０がパワートレイン５０に発生させる制駆動力を決定したが、これに限定されず、制駆動力制御部２０がパワートレイン５０に発生させる制駆動力を決定してもよい。

【0043】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 車両制御装置
１０ 要求加速度算出部
２０ 制駆動力制御部
３０ パワートレイン制御部
４０ ブレーキ制御部
５０ パワートレイン
５１ 有段変速機
５２ エンジン
６０ ブレーキ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】