(57)【要約】【課題】車両の長時間にわたる高速走行においてアクセルペダルの踏み込みに要する踏力を軽減する。【解決手段】エンジンコントロールユニット２０は、車速と、アクセルペダル２の踏み込み量と、アクセルペダル２の踏み込み量の変化量とに基づき、車両が定常走行状態であるか否かを判定する。さらに、定常走行時にスロットルバルブ６が全閉となったときに、アクセルペダル２の踏み込み量と踏み込み量に対応する出力電圧との関係を表す特性について、通常走行時特性から踏力低減特性に切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブの開度に対応したアクセルペダルの踏み込み量が定められた第１踏み込み量特性が記憶され、第１踏み込み量特性とアクセルペダルの踏み込み量とに基づいて、スロットルバルブの開度を制御する制御ユニットを備え、
制御ユニットは車両が定常走行状態であるか否かを第１の時間間隔毎に判定する定常走行状態判定手段を備え、
定常走行状態判定手段は、
車両が予め定めた車速以上であることを判定する第１判定手段と、スロットルバルブの開度が予め定めた開度以下であることを判定する第２判定手段と、スロットルバルブの開度変化が第２の時間間隔において予め定めた変化量以内であることを判定する第３判定手段と、を備え、
車両が第１判定手段から第３判定手段までの条件を満たすときには車両が定常走行状態であると判定し、
車両が定常走行状態であると判定された以降は車両が第１判定手段と第２判定手段の条件を満たすときには車両が定常走行状態であるとの判定を維持し、
制御ユニットには、スロットルバルブの開度に対応するアクセルペダルの踏み込み量が第１踏み込み量特性よりも予め定めた割合で小さい第２踏み込み量特性が記憶され、
制御ユニットは、車両が定常走行状態であると判定されている間であって、かつ、スロットルバルブが全閉になったとき、第１踏み込み量特性から第２踏み込み量特性に切り替えてスロットルバルブの開度を制御することを特徴とする車両速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の速度制御装置に関し、特に、アクセルペダルへの踏力を軽減することが可能な速度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両には、車両内の各種機器を制御するため、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）が設けられている。
【０００３】
エンジンコントロールユニットが行う車両内機器の制御の一つに、アクセルペダルの踏み込み量に応じてスロットルバルブの開度を定めるスロットルバルブ制御が挙げられる。この制御によって定まったスロットルバルブの開度に応じてエンジンの回転数が定まる。さらにエンジンの回転数が定まることにより車両の速度が制御される。
【０００４】
例えば特許文献１においては、エンジンコントロールユニットがアクセル開度信号に基づいてエンジンの駆動を制御している。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような車両の速度制御を行っている場合に高速走行を長時間持続するには、スロットルバルブを高開度に保つ必要があり、そのためにはアクセルペダルの踏み込み量を大きくしたまま維持する必要がある。一方、アクセルペダルは踏み込み量が大きくなるほど、つまり深く踏み込むほど大きな踏力を必要とする。したがって、長時間の高速走行においては運転者に多大な踏力を要求し、足の疲労が増大する。
【０００７】
そのうえ、運転者に要求される踏力は、エンジンの燃費性能を重視したエコノミーモード実施時には更に大きくなる。これについて下記に説明する。
【０００８】
自動車等の車両には、エンジンの制御モードとして、燃費性能を重視したエコノミーモードと、出力性能を重視したパワーモードとが備えられ、運転者はどちらかのモードを選択することが可能となっている。
【０００９】
エコノミーモードにおいては、燃費向上のためにＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、排気ガス再循環）が行われている。ＥＧＲはエンジンから排出された排気ガスの一部を取り出し、吸気側へ還流して再度エンジンに導入する技術である。
【００１０】
しかし、ＥＧＲを実施するとエンジンから得られるトルクが小さい場合がある。なぜなら、排気ガス中の酸素量は大気よりも少ない。大気と排気ガスとの混合気体をエンジンに導入すると、ＥＧＲを行わない場合、例えばパワーモード等大気のみをエンジンに導入する場合に比べてエンジンでの燃焼温度が低下する。この結果、同一のエンジン回転数のもとでは、エコノミーモード選択時にエンジンから得られるトルクはパワーモード選択時に比べて小さくなる。
【００１１】
したがって、エコノミーモード実施中に高速走行を行おうとすると、高速走行に適したトルクを得るために、パワーモードに比べてアクセルペダルの踏み込み量を多くする必要がある。
【００１２】
一方、運転者によっては高速走行中であっても燃費性能を重視し、エコノミーモードからパワーモードへの切り替えを望まない場合がある。この場合、エコノミーモードのまま高速走行を持続しようとすると、アクセルペダルを深く踏み込み続ける必要があるから、長時間にわたり運転者に多大な踏力を要求し、足の疲労が増大する。
【００１３】
そこで、本発明は、エコノミーモードやそれ以外のエンジン制御モードの実施中において、高速走行を継続する際に運転者に要求される踏力を軽減することを可能に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】
【００１４】
本発明にかかる車両速度制御装置は、スロットルバルブの開度に対応したアクセルペダルの踏み込み量が定められた第１踏み込み量特性が記憶され、第１踏み込み量特性とアクセルペダルの踏み込み量とに基づいて、スロットルバルブの開度を制御する制御ユニットを備え、制御ユニットは、車両が定常走行状態であるか否かを第１の時間間隔毎に判定する定常走行状態判定手段を備え、定常走行状態判定手段は、車両が予め定めた車速以上であることを判定する第１判定手段と、スロットルバルブの開度が予め定めた開度以下であることを判定する第２判定手段と、スロットルバルブの開度変化が第２の時間間隔において予め定めた変化量以内であることを判定する第３判定手段と、を備え、車両が第１判定手段から第３判定手段までの条件を満たすときには車両が定常走行状態であると判定し、車両が定常走行状態であると判定された以降は車両が第１判定手段と第２判定手段の条件を満たすときには車両が定常走行状態であるとの判定を維持し、制御ユニットには、スロットルバルブの開度に対応するアクセルペダルの踏み込み量が第１踏み込み量特性よりも予め定めた割合で小さい第２踏み込み量特性が記憶され、制御ユニットは、車両が定常走行状態であると判定されている間であって、かつ、スロットルバルブが全閉になったとき、第１踏み込み量特性から第２踏み込み量特性に切り替えてスロットルバルブの開度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により、車両が高速走行を持続しているときには、スロットル開度に対応するアクセルペダルの踏み込み量を低減させる踏力低減制御を実施する。したがって、アクセルペダルの踏み込み量が小さくても、高いスロットル開度を維持することが可能となり、高エンジン回転が保たれるので、運転者への踏力負担が軽減する。
【００１６】
さらに、本発明においては、通常の運転制御から踏力低減制御への切り替えにあたり、一度スロットルバルブを全閉にすることを要求している。これにより、運転者が気づかない間に踏力低減制御に切り替わることを防ぐことができ、意図しない加速等を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、自動車等の車両のエンジン１、アクセルペダル２及びその他周辺装置を表す概略図である。まず、エンジン１に空気を供給するための吸気機構やＥＧＲ機構について説明する。
【００１９】
エンジン１の吸気通路３には、吸入空気の取り入れ口４、エアクリーナ５、スロットルバルブ６、インジェクタ７が設けられている。吸気通路３から吸入される空気は、エアクリーナ５を通過し、インジェクタ７から噴射される燃料と混合されて燃料混合気となって、吸気バルブ８の開放により燃焼室９に導入される。吸気バルブ８の開閉は可変バルブタイミング機構１０によって制御されている。燃焼室９では点火プラグ１１により燃料混合気が燃焼し、エンジン１を駆動させる。燃焼により発生した排気は、排気バルブ１２の開放により燃焼室９から排出され、排気通路１３を介して触媒装置１４に導かれ、浄化された後に大気中に排出される。
【００２０】
ここで、燃焼室９から排出された排気の一部は、ＥＧＲ通路１５を通って吸気通路３に還流される。ＥＧＲ通路１５に導入された排気はＥＧＲクーラ１６で冷却された後、ＥＧＲバルブ１７にて吸気通路３への還流量を調節されて吸気通路３に供給される。前述したエコノミーモードにおいては、高速走行中でも排気の還流が行われる。一方、高速走行中にエコノミーモードを実施しないときには、ＥＧＲバルブ１７が閉じられる。
【００２１】
吸気通路３に取り入れられる空気の流量は、スロットルバルブ６の開度によって定まる。スロットルバルブ６の開度はスロットルモータ１８の駆動によって制御されている。スロットルバルブ６の開度はスロットルセンサ１９によって検知され、スロットルセンサ１９は検知したスロットルバルブ６の開度をエンジンコントロールユニット２０に送信する。後述するように、エンジンコントロールユニット２０は、スロットルモータ１８の駆動を制御する。これによってスロットルバルブ６の開度が定まる。スロットルバルブ６の開度が定まることによって吸気流量が決まり、これによってエンジン回転数が定まり、車速が制御される。
【００２２】
次に、車両機器を制御する制御機構について説明する。エンジンコントロールユニット２０は、制御ユニットとして車両の種々の機器から信号を受け取り、かつ、種々の機器に対して制御を行う。さらに、内部には情報処理や演算を行うＣＰＵが備えられており、ＣＰＵに記憶されたプログラムによって情報処理や演算処理を行う。
【００２３】
エンジンコントロールユニット２０は、ＥＧＲバルブ１７、スロットルモータ１８、スロットルセンサ１９、車速センサ２１、およびアクセルポジションセンサ２２等からの信号を受け取る。他方で、エンジンコントロールユニット２０は、インジェクタ７、可変バルブタイミング機構１０、ＥＧＲバルブ１７、スロットルモータ１８等へ指令信号を送る。
【００２４】
アクセルポジションセンサ２２は、アクセルペダル２の踏み込み量に応じた出力電圧をエンジンコントロールユニット２０に印加している。この出力電圧は、アクセルペダル２の踏み込み量と、踏み込み量に対応する電圧値との関係を定めた特性に基づいて決定される。
【００２５】
エンジンコントロールユニット２０はアクセルポジションセンサ２２から印加された電圧値や、車速センサ２１の車速情報等をもとに運転者の要求出力を演算する。さらに、演算された要求出力をもとに、スロットルバルブ６の開度、すなわちスロットル開度を決定し、スロットルモータ１８を駆動する。スロットルモータ１８の駆動により、スロットルバルブ６が開閉される。
【００２６】
次に、本発明における踏力低減制御について、図２から４に沿って説明する。
【００２７】
前述したように、車両が高速走行を継続している場合、エンジン１を高回転に保つ必要があり、アクセルペダル２の踏み込みを大きくしたまま維持することが要求される。加えて、車両の運転条件としてエコノミーモードを採用している場合には更にアクセルペダル２を深く踏み込む必要がある。
【００２８】
そこで本発明では、アクセルペダルの踏み込み量を軽減するため、高速走行が継続されている場合に、エンジンコントロールユニット２０は、アクセルポジションセンサ２２に対し、アクセルペダル２の踏み込み量に対応する電圧値を定める特性について、後述する通常走行時特性から踏力低減特性に変更する踏力低減制御を行っている。
【００２９】
つまり、本発明においては、エンジンコントロールユニット２０のＣＰＵ内に、通常走行時特性と踏力低減特性の２種類の特性が記憶されており、エンジンコントロールユニット２０はアクセルポジションセンサ２２にどちらかの特性を適用する旨の指令を送る。初期状態においては通常走行特性を適用する指令をアクセルポジションセンサ２２に送っているが、後述する走行状態の判定の結果、車両が定常的に高速走行を行なっていると判定したときは、踏力低減特性に基づいて電圧を出力する指令をアクセルポジションセンサ２２に送る。これにより、アクセルペダル２の踏み込み量に対するアクセルポジションセンサ２２からの出力電圧を変更することができる。
【００３０】
踏力低減制御は２つの制御フローから構成されている。一つ目のフローを「定常走行判定フロー」と呼び、二つ目のフローを「特性切替フロー」と呼ぶ。なお、本実施態様においては、エンジンコントロールユニット２０に設けられた判定手段２３が上記２つのフローにおける各種判定を行なっている。
【００３１】
図２に「定常走行判定フロー」を示す。このフローでは運転者が高速での定常走行を意図しているか否かを判定している。
【００３２】
判定手段２３は、第１のステップとして、エンジン１の暖機が終了したか否かを判定する（Ｓ１）。
【００３３】
エンジン暖機中は点火プラグ１１の点火タイミングが暖機終了後とは異なる条件であったり、アクセルペダル２の踏み込み量とスロットル開度との関係が通常走行時とは異なっていたりする場合がある。この場合に後のステップでの判定が困難になる可能性があることから、定常走行判定フローではエンジン暖機中は車両が定常走行状態ではないものと判定する。なお、高速走行中はすでに暖機が完了している場合が多いため、本ステップは省略することもできる。
【００３４】
次に、判定手段２３は、第２のステップとして、車両の図示しないトランスミッションシフトが最上段にあるか否かを判定する（Ｓ２）。運転者が高速走行を意図しているか否かを確認するためである。なお、無段階変速機構を搭載している車両は本ステップは省略される。
【００３５】
次に、判定手段２３は、第３のステップとして、車速が予め定められた速度以上であるか否かを判定する（Ｓ３）。車両が高速走行しているか否かを確認するためである。ここで、予め定められた車速とは、例えば時速６０〜８０キロメートルであることが好ましい。
【００３６】
次に、判定手段２３は、第４のステップとして、スロットル開度（Ｔｈｒｏｔｔｌｅ  Ａｎｇｌｅ、ＴＡ）が予め定められた開度以下であるか否かを判定する（Ｓ４）。車両が加速しているときや走行抵抗が大きいときに踏力低減制御が行われるのを防ぐためである。
【００３７】
すなわち、車両が加速しているとき、車両は定常走行状態ではない。また、登坂車線など走行抵抗が大きいときにも車両は走行抵抗に抗して車両のトルクを上げるから、このときも車両は定常走行状態ではない。本ステップは車両が上記のような状態であるか否かを判定している。なお、予め定められた開度とは車両が加速状態の開度をいい、例えば全開であることが好ましい。
【００３８】
次に、判定手段２３は、第５のステップとして、後述する定常走行フラグが既に立てられているか否かを判定する（Ｓ５）。車両が定常走行状態であると判定された以降に次のステップＳ６の判定が実行されるのを回避するためである。定常走行フラグが立てられていない場合にはステップＳ６に進む。一方、定常走行フラグが立てられているときには定常走行判定フローを終了する。
【００３９】
判定手段２３は、ステップＳ５における判定がＮｏであったとき、つまり定常走行フラグが下がっているときに、第６のステップとして、所定時間あたりのスロットルバルブ６の開度変化量が予め定められた値以下であるか否かを判定する（Ｓ６）。車両が急加速または急減速しているか否かを判定するためである。
【００４０】
つまり、車速がステップＳ３で定めた車速よりも速い領域内であり、また、スロットル開度がステップＳ４で定めた開度よりも小さい領域内であっても、この領域内での加減速は可能である。しかし、このような加減速が行われているのであれば運転者は定常走行を意図していないこととなる。すなわち、本ステップはステップＳ３およびステップＳ４を満足する状態において車両が定常走行を継続しているか否かを判定している。
【００４１】
上記ステップＳ１からＳ４までの判断がＹｅｓであり、ステップＳ５での判断がＮｏであり、さらにステップＳ６での判定がＹｅｓであるときには、判定手段２３は、車両が定常走行状態であると判定し、定常走行フラグを立てる。このとき、エンジンコントロールユニット２０内のＣＰＵでは定常走行フラグを０から１にする処理を行なう。
【００４２】
定常走行判定フローは所定の時間間隔ごとに繰り返し実行される。ここで、定常走行フラグが立てられた以降の判定時においては、定常走行判定フローにおけるステップＳ５の判定がＹｅｓとなる。これにともなってステップＳ６の判定が回避される。
【００４３】
つまり、定常走行フラグが立てられた以降はステップＳ１からＳ４までの判定に基づいて定常走行状態であるか否かを判定している。これは、ステップＳ６の判定を回避しないともう一つの判定フローである特性切替フローにおいて特性の切替ができなくなるからである。これについては後述する。
【００４４】
定常走行フラグが立てられた以降、ステップＳ１からＳ４のいずれかひとつのステップでの判定がＮｏであるときに、判定手段２３は定常走行フラグを下げる。このとき、エンジンコントロールユニット２０内のＣＰＵでは定常走行フラグを１から０にする処理を行なう。判定手段２３はその後また定常走行判定フローを実行するが、このときは定常走行フラグが下がっている、つまりステップＳ５がＮｏであるため、前述の通り、ステップＳ１からＳ４の判定がＹｅｓであり、かつ、ステップＳ６の判定がＹｅｓでなければ定常走行フラグは立てられない。
【００４５】
次に、図３に「特性切替フロー」を示す。このフローにて通常走行時特性から踏力低減特性への切り替えを行っている。
【００４６】
判定手段２３は、第１のステップとして、定常走行フラグが立てられているか否かを判定する（Ｓ７）。踏力低減特性に移行するには定常走行状態であることが必要であり、定常走行フラグが立てられていないときには通常走行時特性を適用するものと判定して本フローは終了する。
【００４７】
次に、第２のステップとして、既にアクセルポジションセンサ２２が踏力低減特性に切り替わっているか否かを判定する（Ｓ８）。すでに踏力低減特性に切り替わっている場合はこれ以上の判定は不要であるから、本フローは終了する。
【００４８】
次に第３のステップとして、判定手段２３は、スロットル開度が全閉であるか否かを判定する（Ｓ９）。
【００４９】
このステップは、踏力低減制御を行なう際に運転者の安全を確保するために設けられている。詳細については後述するが、通常走行時特性実施時のアクセルペダル２の踏み込み量を維持したまま踏力低減特性に切り替えると、車両が加速する場合がある。そこで、本発明においてはステップＳ９を設けて、運転者の意図しない加速を防いでいる。
【００５０】
ステップＳ９においてスロットルバルブ６が全閉であると判定されると、判定手段２３は、アクセルペダル２の踏み込み量とこれに対応する電圧値との関係を示す特性について、通常走行時特性から踏力低減特性に切り替える指令をアクセルポジションセンサ２２に送る。
【００５１】
なお、図２の定常走行判定フローにおいて、定常走行フラグが立った後にはステップＳ６の実行を回避していたが、これによりステップＳ９の判定を行うことが可能になっている。
【００５２】
すなわち、ステップＳ９ではスロットルバルブ６が全閉でないとＹｅｓの判定を得ることはできない。他方、ステップＳ６はスロットルバルブ６の開度変化量が急激であると定常走行状態ではない判定を行う。加えて、ステップＳ９が含まれる特性切替フローとステップＳ６が含まれる定常走行判定フローとは独立にフローが回っている。したがってステップ９でスロットルバルブが全閉であるとの判定を得ると同時にステップＳ６において車両は定常走行状態でないと判定される事態が起こりうる。その結果、踏力低減特性に切り替わることができない、あるいは切り替わってもすぐに通常走行時特性に戻ってしまう。このような状況が生じるのを防ぐため、定常走行フラグが立った後にはステップＳ６の判定の実行を回避している。
【００５３】
図４に通常走行時特性２４と踏力低減特性２５とを示す。所定のアクセルペダル踏み込み量に対し、通常走行時特性２４よりも踏力低減特性２５の出力電圧の方が一定割合で大きい。前述したように、エンジンコントロールユニット２０はアクセルポジションセンサ２２の出力電圧に基づいて運転者の出力要求を演算し、これによりスロットル開度が決定する。すなわち、踏力低減制御特性を適用すれば、通常走行時特性適用時に比べて、スロットルバルブの開度に対応するアクセルペダルの踏み込みを一定割合で小さくすることができる。これにより、踏力低減特性適用時においては、アクセルペダル２の踏み込みを通常走行時特性適用時に比べて浅くしても高エンジン回転が保持されるので、運転者への踏力負担が軽減し、長時間の定常走行が可能となる。
【００５４】
なお、図４にて明らかなように、アクセルペダルの踏み込み量を維持したまま通常走行時特性から踏力低減特性に切り替わると出力電圧が急激に増加することがわかる。この場合、運転者は特性の切り替わりに気づかないときには運転者の意図しない加速が行われることとなる。そこで、前述した特性切替フローにおいては、ステップＳ９において、スロットルバルブ６の全閉を契機として、特性の切替を行なっている。
【００５５】
また、本発明による踏力低減制御においては、定常走行条件判定フローの判定条件内であれば、わずかな加速や減速が可能となる。したがって定常走行を希望する速度を微調整することが可能となる。
【００５６】
なお、上記実施形態においては、エンジン車を車両制御装置の制御対象として説明したが、エンジンとモータとを駆動源としたハイブリッド車にも本発明は適用することができる。この場合、エンジンコントロールユニット２０における制御はハイブリッドコントロールモジュールとエンジンコントロールユニットとの協働によって行なわれる。つまり、アクセルポジションセンサから電圧を印加されたハイブリッドコントロールモジュールは、運転者の出力要求を演算した後に、エンジン効率が最適となるエンジン出力とモータ出力とを算出する。このエンジン出力に基づいてスロットル開度が定まる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】エンジン、アクセルペダル及びその周辺装置を表す概略図である。
【図２】定常走行判定フローを示すフローチャートである。
【図３】特性切替フローを示すフローチャートである。
【図４】通常走行時特性と踏力低減特性とを示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  エンジン、２  アクセルペダル、６  スロットルバルブ、１８  スロットルモータ、１９  スロットルセンサ、２０  エンジンコントロールユニット、２１  車速センサ、２２  アクセルポジションセンサ、２３  判定手段、２４  通常走行時特性、２５  踏力低減特性。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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