(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバの加減速操作を検出する加減速操作検出手段と、
車両の駆動力を駆動力制御入力に一致するように調整する駆動力調整手段と、
車両の制動力を制動力制御入力に一致するように調整する制動力調整手段と、
前記駆動力調整手段の動作状態と前記制動力調整手段の動作状態とに基づいて実制駆動力を演算する実制駆動力演算手段と、
車両の実車速と前記実制駆動力演算手段の演算した実制駆動力と車両の諸元とを用いて車両にかかる走行抵抗の大きさを推定する走行抵抗推定手段と、
外部から与えられた速度指令に対して実速度が一致するような第１の制駆動力指令値を演算する第１の制駆動力指令値演算手段と、
前記第１の制駆動力指令値演算手段の算出した前記第１の制駆動力指令値を、前記走行抵抗推定手段の推定した走行抵抗推定値によって補正し、第２の制駆動力指令値を演算する第２の制駆動力指令値演算手段と、
前記第２の制駆動力指令値を、前記駆動力調整手段の動作状態に対応する実駆動力と前記制動力調整手段の動作状態に対応する実制動力とを比較し、その偏差に基づいて当該駆動力調整手段の加減調整量及び制動力調整手段の加減調整量それぞれを演算し、第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力として出力する制駆動力制御手段と、
ドライバの運転操作に基づく駆動力指令値及び制動力指令値それぞれを演算し、第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力として出力する制駆動力操作指令値演算手段と、
定速走行制御中は前記第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力それぞれを前記駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに与え、定速走行制御中に前記加減速操作検出手段が前記ドライバの加減速操作を検出したときに前記第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力それぞれを前記駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに切り替えて与える制御入力切り替え手段とを備えて成る車両用走行制御装置。
【請求項２】
前記駆動力調整手段は、前記第１又は第２の駆動力制御入力に対してスロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量、マニフォールド圧力のうち、少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項１に記載の車両用走行制御装置。
【請求項３】
前記制動力調整手段は、前記第１又は第２の制動力制御入力に対してブレーキ液圧を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両が走行中に受ける走行抵抗（転がり抵抗、勾配抵抗、空気抵抗の総和）を推定する走行抵抗推定装置、及びこの走行抵抗推定装置が推定した走行抵抗に基づいて制駆動力指令値の補正を行いながら車両を所定の速度で走行させる走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、走行抵抗推定装置を備えた車両用走行制御装置として、スロットルを操作して駆動力を補正する、特開平７−３０００２６号公報に開示されたものが知られている。このような従来の車両用走行制御装置では、定速制御開始時の走行抵抗に相当する目標駆動力初期値と、実車速を目標車速に一致させるための走行抵抗変化分に相当する目標駆動力補正値とを演算し、目標駆動力初期値に目標駆動力補正値を加算して目標駆動力を求める。そして、目標駆動力初期値を得るための初期目標スロットル開度及び目標駆動力を得るためのフィードバック制御用目標スロットル開度を演算し、定速制御開始時には初期目標スロットル開度となるように実スロットル開度を制御し、その後は、フィードバック制御用目標スロットル開度となるようにフィードバック制御するようにしている。これにより、走行抵抗に相当する駆動力を演算して高い外乱除去性能を実現していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の車両用走行制御装置には、次のような問題点があった。従来の車両用走行制御装置では、駆動軸トルク指令値に対する車速の応答から、走行抵抗（外乱）を推定しているため、ドライバがブレーキペダル又はアクセルペダルを操作しているときにはドライバのペダル操作（オーバーライド）による制駆動力トルクの変動も外乱と見なしてしまうため、走行抵抗を正しく推定できない。そこで、ドライバによる運転から車速制御による運転に切り替わるときには、それまでに行ってきた走行抵抗推定演算をリセットするようにしている。そのため、ドライバによる運転から速度制御運転に切り替わった瞬間には走行抵抗がゼロになるため、特に、上り坂のように実際の走行抵抗が大きい場合には車速が大きく変化してしまう問題点があった。
【０００４】
また、ブレーキ液圧サーボ系やスロットルサーボ系に数式で記述しにくい非線形性がある場合には、駆動軸トルク指令値から車速を推定することが難しい。例えば、ブレーキパッドがロータに当たるまでの無駄時間は経時的に変化する。これらの特性を正確に表せたとしても、コントローラでの演算が複雑になり、車載用のコンピュータに大きな負荷がかかってしまい、所定の演算周期で演算することができなくなってしまうことがある。これを避けるために、駆動軸トルク指令値から車速への応答を一部線形化などを行い、簡略化して記述すると、走行抵抗を正しく推定することができないので、実際の走行抵抗との間にずれが生じてしまう。推定した走行抵抗と実際の走行抵抗との差が大きいと、制御開始時に、特に走行抵抗が大きい場合には車速が大きく変化してしまうことになる。
【０００５】
そこで、駆動軸トルクを実際に計測して使用する方法も考えられる。実際に歪みゲージなどを用いれば駆動軸トルクとなって現れるエンジンによる制駆動力は計測可能である。しかしながら、ブレーキアクチュエータを用いた車両用速度制御を行おうとすると、ブレーキによる制動力の計測が難しいので、実際の制駆動トルクを実計測することは難しい問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、ドライバによるオーバーライド時も含めて常に正確に走行抵抗を推定することができる走行抵抗推定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はまた、ドライバによるオーバーライド時も含めて常に正確な走行抵抗の推定を行うことにより、高精度の車速応答性能と外乱除去性能を確保することができる車両用走行制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の車両用走行制御装置は、ドライバの加減速操作を検出する加減速操作検出手段と、車両の駆動力を駆動力制御入力に一致するように調整する駆動力調整手段と、車両の制動力を制動力制御入力に一致するように調整する制動力調整手段と、前記駆動力調整手段の動作状態と前記制動力調整手段の動作状態とに基づいて実制駆動力を演算する実制駆動力演算手段と、車両の実車速と前記実制駆動力演算手段の演算した実制駆動力と車両の諸元とを用いて車両にかかる走行抵抗の大きさを推定する走行抵抗推定手段と、外部から与えられた速度指令に対して実速度が一致するような第１の制駆動力指令値を演算する第１の制駆動力指令値演算手段と、前記第１の制駆動力指令値演算手段の算出した前記第１の制駆動力指令値を、前記走行抵抗推定手段の推定した走行抵抗推定値によって補正し、第２の制駆動力指令値を演算する第２の制駆動力指令値演算手段と、前記第２の制駆動力指令値を、前記駆動力調整手段の動作状態に対応する実駆動力と前記制動力調整手段の動作状態に対応する実制動力とを比較し、その偏差に基づいて当該駆動力調整手段の加減調整量及び制動力調整手段の加減調整量それぞれを演算し、第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力として出力する制駆動力制御手段と、ドライバの運転操作に基づく駆動力指令値及び制動力指令値それぞれを演算し、第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力として出力する制駆動力操作指令値演算手段と、定速走行制御中は前記第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力それぞれを前記駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに与え、定速走行制御中に前記加減速操作検出手段が前記ドライバの加減速操作を検出したときに前記第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力それぞれを前記駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに切り替えて与える制御入力切り替え手段とを備えたものである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明の車両用走行制御装置において、前記駆動力調整手段が、前記第１又は第２の駆動力制御入力に対してスロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量、マニフォールド圧力のうち、少なくとも１つを調整するものである。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明の車両用走行制御装置において、前記制動力調整手段が、前記第１又は第２の制動力制御入力に対してブレーキ液圧を調整するものである。
【００１６】
請求項１〜３の発明の車両用走行制御装置では、まず、第１の制駆動力指令値演算手段が、外部から与えられる速度指令に対して実速度が一致するような第１の制駆動力指令値を演算して、第２の制駆動力演算手段に与える。
【００１７】
また、制駆動力演算手段が、駆動力調整手段のスロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量又はマニフォールド圧力のような駆動力調整ファクタの調整動作状態、また制動力調整手段のブレーキ液圧のような制動力調整ファクタの調整動作状態に基づいて車両の実際の制駆動力を演算し、走行抵抗推定手段が車両の実車速と制動力演算手段の演算した制駆動力と車両の諸元とを用いて車両にかかる走行抵抗の大きさを推定して第２の制駆動力指令値演算手段に与える。
【００１８】
第２の制駆動力演算手段は、第１の制駆動力指令値演算手段の算出した第１の制駆動力指令値を、走行抵抗推定手段の出力する走行抵抗推定値によって補正して第２の制駆動力指令値を求めて出力する。そして制駆動力制御手段が、この第２の制駆動力指令値を、駆動力調整手段の動作状態に対応する実駆動力と制動力調整手段の動作状態に対応する実制動力とを比較し、その偏差に基づいて当該駆動力調整手段の加減調整量及び制動力調整手段の加減調整量それぞれを演算し、第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力それぞれとして制御入力切り替え手段に与える。
【００１９】
一方、制駆動力操作指令値演算手段は、ドライバの運転操作に基づく駆動力指令値及び制動力指令値それぞれを演算し、第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力それぞれとして制御入力切り替え手段に与える。
【００２０】
これに対して、制御入力切り替え手段は、定速走行制御中は第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力それぞれを駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに与え、定速走行制御中に加減速操作検出手段がドライバの加減速操作を検出すれば第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力それぞれを駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに切り替えて与える。
【００２１】
駆動力調整手段は制御入力切り替え手段から与えられる第１又は第２の駆動力制御入力に基づいてスロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量又はマニフォールド圧力のような駆動力調整ファクタを調整し、また制動力調整手段は制御に利切り替え手段から与えられる第１又は第２の制動力制御入力に基づいてブレーキ液圧のような制動力調整ファクタを調整し、所望の制駆動力によって車両を定速走行させ、あるいは加減速する。
【００２２】
これにより、ドライバによるオーバーライド時も含めて常に正確な走行抵抗の推定値を得ながら定速走行制御とドライバの操作に対応した加減速制御との切り替えが行え、高精度の車速応答性能と外乱除去性能を確保することができる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１〜３の発明の車両用走行制御装置によれば、ドライバによるオーバーライド時も含めて常に正確な走行抵抗の推定値を得ながら定速走行制御とドライバの操作に対応した加減速制御との切り替えが行え、高精度の車速応答性能と外乱除去性能を確保することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の車両用走行制御装置の構成を示している。この車両用走行制御装置は、第１の制駆動力指令値設定部１、第２の制駆動力指令値設定部２、制駆動力制御部３、駆動力制御入力設定部４、制動力制御入力設定部５、制御入力切り替え部６、駆動力調整部７、制動力調整部８、駆動力動作状態検出部９、制動力動作状態検出部１０、加減速操作検出部１１、制駆動力算出部１２、走行抵抗推定部１３及び車両１４から構成されている。なお、図１に示す車両用走行制御装置において、駆動力調整部７、制動力調整部８、駆動力動作状態検出部９、制動力動作状態検出部１０、制駆動力算出部１２、走行抵抗推定部１３の部分は本発明の走行抵抗推定装置の１つの実施の形態を構成する。
【００２６】
第１の制駆動力指令値設定部１は、例えば、現実の車速（車速センサで計測される車速）を速度指令値に応じた値に一致させるために必要な制駆動力をＰＤ制御を用いて演算する。第２の制駆動力指令値設定部２は、第１の制駆動力指令値設定部１が演算した第１の制駆動力指令値に、後述する走行抵抗推定部１３で推定した走行抵抗を加味することにより第２の制駆動力指令値を演算する。制駆動力制御部３は、現実の制駆動力を第２の制駆動力指令値に一致させるために必要なスロットル弁で成る駆動力調整部７に対する駆動力動作状態指令値（ここでは、スロットル開度指令値）と、ブレーキアクチュエータで成る制動力調整部８に対する制動力動作状態指令値（ここでは、ブレーキ液圧指令値）とを演算する。
【００２７】
第１の駆動力制御入力設定部４は、ここではスロットルサーバ系であり、動作状態としてのスロットル開度を動作状態指令値であるスロットル開度指令値に応じた値に設定する。第１の制動力制御入力設定部５は、ここではブレーキ液圧サーボ系であり、動作状態としてのブレーキ液圧を動作状態指令値であるブレーキ液圧指令値に応じた値に設定する。
【００２８】
制御入力切り替え部６は、加減速操作検出部１１が入力するドライバのアクセルペダル又はブレーキペダルに対するペダル操作の検出信号入力があれば、駆動力調整部７への制御入力をドライバのアクセル操作に応じた値である第２の駆動力制御入力に、制動力調整部８への制御入力をドライバのブレーキ操作に応じた値である第２の制動力制御入力に切り替え、ペダル操作の検出信号入力がない場合には第１の駆動力制御入力設定部４、第１の制動力制御入力設定部５が設定する動作状態指令値であるスロットル開度指令値、ブレーキ液圧指令値それぞれを駆動力調整部７、制動力調整部８それぞれへの制御入力に切り替える。
【００２９】
上述したようにスロットル弁を駆動力調整部７とし、ブレーキアクチュエータを制動力調整部８としている。駆動力動作状態検出部９は、駆動力調整部７であるスロットル開度を検出し、制動力動作状態検出部１０は、制動力調整部８であるブレーキアクチュエータのブレーキ液圧を検出する。加減速操作検出部１１はドライバのアクセルペダル操作とブレーキペダル操作を検出する。
【００３０】
制駆動力算出部１２は、駆動力動作状態検出部９及び制動力動作状態検出部１０により検出された動作状態検出信号に基づいて駆動軸トルクを演算する。走行抵抗推定部１３は、この制駆動力演算部１２の演算した駆動軸トルクと車両１４の実車速と車両の諸元（車重その他の後述する諸量）から走行抵抗を推定する。
【００３１】
制駆動力制御部３は図２に示す内部構成であり、駆動軸トルク指令値Ｔｗｒからオートマチックトランスミッションの状態やギア比を考慮してエンジントルク指令値Ｔｅｒを演算するエンジントルク指令値演算部３−１、エンジントルク指令値Ｔｅと現実のエンジン回転数Ｎｅとに基づいて第１のスロットル開度指令値θ１を演算するスロットル開度指令値演算部３−２、スロットル開度下限値に応じて第１のスロットル開度指令値θ１に制限を加え、スロットルサーボ系に与えるスロットル開度指令値θｒを与えるスロットル開度リミッタ３−３を有している。
【００３２】
制駆動力演算部３はさらに、エンジン回転数Ｎｅに基づいてエンジントルクＴｅを演算するエンジントルク演算部３−４、スロットル開度がゼロであるとき、エンジンが発生する駆動軸トルクを演算する制駆動力補正値演算部３−５、制駆動力補正値演算部３−５が演算する駆動軸トルクと駆動軸トルク指令値Ｔｗｒを入力し、ブレーキ液圧サーボ系に入力するブレーキ液圧指令Ｐｂｒを演算する制動力演算部３−６を有している。
【００３３】
次に、上記の構成の車両用走行制御装置の動作を説明する。第１の制駆動力指令値設定部１では、例えば、ＰＤ制御を用いて車速指令値に実車速を一致させるための制駆動力指令値を演算する。第２の制駆動力指令値設定部２では、第１の制駆動力指令値設定部１で設定された第１の制駆動力指令値と後述する走行抵抗推定部１３が演算した走行抵抗推定値との総和となる制駆動力指令値を第２の制駆動力指令値として算出する。
【００３４】
制駆動力制御部３では、第２の制駆動力指令値設定部２の算出した第２の制駆動力指令値に対して、これを実現するためのスロットル開度指令値θｒとブレーキ液圧指令値Ｐｂｒとを演算し、それぞれ、第１の駆動力制御入力設定部４、第１の制動力制御入力設定部５に与える。
【００３５】
図３は、本発明の車両１４に対する走行制御系モデルのブロック図を示している。トルクコンバータのトルク増幅率Ｒｔ、変速機ギア比Ｒａｔ、ディファレンシャルギア比Ｒｄｅｆ、エンジンイナーシャＪｅ、エンジン回転数Ｎｅ、後述するブレーキトルク指令値Ｔｂｒを用いて、駆動軸トルクＴｗとエンジントルクＴｅとは、次の数１式の関係を有する。
【００３６】
【数１】
0003608388.tif 000002
したがって、駆動軸トルク指令値Ｔｗｒに対して、次の数２式でエンジントルク指令値Ｔｅｒを計算し、このエンジントルク指令値Ｔｅｒを発生させるスロットル開度θ１を、図４に示すようなエンジンマップを用いて算出する。
【００３７】
【数２】
0003608388.tif 000003
得られるスロットル開度指令値θ１が０以上であれば、スロットル開度指令値θｒ＝θ１とし、ブレーキを使わずにエンジントルクのみで駆動軸トルク指令値通りのトルクを実現できる。反対に、スロットル開度指令値θ１が０以下となれば、スロットル開度を０（スロットル開度指令値θｒ＝０）とし、このときにエンジンによって出力される駆動軸トルクを考慮して、駆動軸トルクを指令値に一致させるためのブレーキ操作量を演算する。
【００３８】
以上により、エンジントルク指令値Ｔｅｒと、ブレーキトルク指令値Ｔｂｒの分配制御則は、次のようになる。
【００３９】
（Ａ）スロットル開度指令値θ１≧０のとき
【数３】
0003608388.tif 000004
したがって、駆動軸トルク指令値Ｔｗｒに対して、次の数４式のエンジントルクＴｅｒを発生させればよいことになる。このとき、最終的なスロットル開度指令値θｒ＝θ１である。
【００４０】
【数４】
0003608388.tif 000005
この場合、数３式から、ブレーキ操作量は０となる。
【００４１】
（Ｂ）スロットル開度指令値θ１＜０のとき
スロットル開度が０のときのエンジントルクをＴｅｏとすると、数１式は次のように変形される。
【００４２】
【数５】
0003608388.tif 000006
このスロットル開度０のときのエンジントルクは、図４に示すようなマップから求める。したがって、駆動軸トルク指令値Ｔｗｒに対して、次の数６式のブレーキトルクＴｂｒを発生させればよいことになる。ただし、スロットル開度指令値θｒ＝０である。
【００４３】
【数６】
0003608388.tif 000007
ここで、ブレーキシリンダ面積Ａｂ、ロータ有効半径Ｒｂ、パッド摩擦係数μｂとすると、ブレーキトルク指令値Ｔｂｒに対して、ブレーキ操作量である液圧指令値Ｐｂｒは、次の数７式となる。
【００４４】
【数７】
0003608388.tif 000008
ただし、数字の８は、４輪車で、各輪をブレーキパッドで両側から挟み込むブレーキの場合の数値４×２を示している。
【００４５】
制駆動力算出部１２では、トルクコンバータのトルク増幅率Ｒｔ、変速ギア比Ｒａｔ、ディファレンシャルギア比Ｒｄｅｆ、実スロットル開度θとエンジン回転数Ｎｅをもとにして図５に示すエンジンマップより求めたエンジントルクＴｅ２、ブレーキシリンダ面積Ａｂ、ロータ有効半径Ｒｂ、パッド摩擦係数μｂ、実ブレーキ液圧Ｐｂを用いて、駆動軸トルクＴｗ２を次の数８式により求める。
【００４６】
【数８】
0003608388.tif 000009
走行抵抗推定部１３では、制駆動力算出部１２が算出した駆動軸トルクＴｗ２と実車速Ｖｓｐから、次の数９式により走行抵抗の駆動軸トルク換算値Ｔｒを推定する。
【００４７】
【数９】
0003608388.tif 000010
ただし、Ｍｖは車重、Ｒｒｔはタイヤ半径、Ｈ（ｓ）は定常ゲイン１のローパスフィルタである。また、ｓはラプラス変換子である。
【００４８】
図６及び図７に従来例と本発明とのシミュレーション結果を対比して示している。これらのシミュレーションは、下り坂で時間２０ｓｅｃのときにドライバがブレーキ操作を終了し、同時に速度制御を開始した場合を想定している。
【００４９】
図６に示した従来例の場合、オーバーライド検出時に走行抵抗推定値をいったん０リセットし、その後に改めに走行抵抗を推定していくため、走行抵抗値が正しい値になるまで遅れが生じてしまう。その間、制動力が不足しているため、車速は設定車速に対してオーバーシュートしている。
【００５０】
これに対して図７に示した本発明の場合、ドライバがペダル操作を行っているときでも走行抵抗値を継続的に推定しているので、速度制御に切り替わったときでも走行抵抗推定値を０リセットすることがないので、速度制御に切り替わったときに車速が敏速に設定車速に追従していることが分かる。
【００５１】
以上のように、上記の実施の形態の走行制御装置では、実速度と速度指令値との差に基づく制駆動力指令値に対して、現実の走行抵抗を推定して得た走行抵抗推定値を加算し、これを最終的な制駆動力指令値（第２の制駆動力指令値）とし、これに対応するスロットル開度指令値とブレーキ液圧指令値とを求め、スロットル開度とブレーキ液圧を制御することによって定速走行制御を行うようにしたので、高精度の車速応答性能と外乱除去性能を確保することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の車両用走行制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記の実施の形態における制駆動力制御部の詳しい内部構成を示すブロック図。
【図３】上記の実施の形態による制御系のブロック線図。
【図４】上記の実施の形態において用いるスロットル開度とエンジントルクとの対応を示すエンジンマップ。
【図５】上記の実施の形態において用いるエンジントルクとスロットル開度との対応を示すエンジンマップ。
【図６】従来例のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図７】本発明のシミュレーション結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１  第１の制駆動力指令値設定部
２  第２の制駆動力指令値設定部
３  制駆動力制御部
４  第１の駆動力制御入力設定部
５  第１の制動力制御入力設定部
６  制御入力切り替え部
７  駆動力調整部
８  制動力調整部
９  駆動力動作状態検出部
１０  制動力動作状態検出部
１１  加減速操作検出部
１２  制駆動力算出部
１３  走行抵抗推定部
１４  車両
３−１  エンジントルク指令値演算部
３−２  スロットル開度演算部
３−３  スロットル開度リミッタ
３−４  エンジントルク演算部
３−５  制駆動力補正値演算部
３−６  制動力演算部
【図１】
0003608388.tif 000011
【図２】
0003608388.tif 000012
【図３】
0003608388.tif 000013
【図４】
0003608388.tif 000014
【図５】
0003608388.tif 000015
【図６】
0003608388.tif 000016
【図７】
0003608388.tif 000017