(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実車速をフィードバックして目標車速が得られる駆動力指令値を演算する車速制御手段と、
車速制御手段からの駆動力指令値に基づきエンジンのスロットルバルブ開度を制御するスロットル開度制御手段と、
前記車速制御手段からの駆動力指令値と車速信号とからスロットル開度相当の開度信号を演算する開度信号演算手段と、
開度信号演算手段からの開度信号に基づき自動変速機の変速比を、当該開度信号の増大に伴いダウンシフト方向に制御する変速制御手段と
を備えた車両の走行制御装置において、
前記車速制御の間の駆動力指令値の増加を抑制する駆動力指令値増加抑制手段と、
前記車速制御の間の実駆動力が増加不可能になる飽和状態を判定する駆動力飽和判定手段と、
前記駆動力飽和状態判定時に開度信号を増加補正する開度補正手段と
を備えた車両の走行制御装置。
【請求項２】
前記スロットル開度制御手段は、駆動力指令値と変速比とに基づきエンジントルク指令値を算出するように構成されると共に、
前記駆動力飽和判定手段は、エンジントルク指令値がエンジン回転数に応じた上限値を超える場合を駆動力飽和状態と判定するように構成されている請求項１に記載の車両の走行制御装置。
【請求項３】
前記スロットル開度制御手段は、変速制御手段が設定した変速機入力トルクの上限値をエンジントルク指令値が超える場合にはエンジントルクを抑制する駆動保護制御を行うように構成されると共に、
前記駆動力飽和判定手段は、前記駆動力保護制御が行われている状態を駆動力飽和状態と判定するように構成されている請求項１に記載の車両の走行制御装置。
【請求項４】
前記駆動力飽和判定手段は、目標車速と実車速との偏差が基準値以上の状態が基準時間以上経過した場合を駆動力飽和状態と判定するように構成されている請求項１から請求項３の何れかに記載の車両の走行制御装置。
【請求項５】
前記駆動力飽和判定手段は、目標車速と実車速との偏差が基準値以上の状態が基準時間以上経過するまでは、エンジントルク指令値がエンジン回転数に応じた上限値を超える場合であっても駆動力飽和状態と判定しないように構成されている請求項２に記載の車両の走行制御装置。
【請求項６】
前記駆動力飽和判定手段は、目標車速と実車速との偏差が基準値以上の状態が基準時間以上経過するまでは、前記駆動保護制御状態であっても駆動力飽和状態と判定しないように構成されている請求項３に記載の車両の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行制御装置に関し、特に車速を自動制御する機能を有する走行制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
車両の走行制御装置として代表的なものに、運転者が指定した一定車速での走行を自動制御する定速走行装置またはクルーズコントロール装置と呼ばれるものがある。これは運転者の操作によりセットスイッチが閉じられるとこのとき車速センサにより検出された車速が目標値として制御装置に記憶され、以後はこの目標値と実車速とが一致するようにエンジンスロットルバルブの開度がフィードバック制御される。スロットルバルブにはその開度を自動制御するためのアクチュエータが連結されている。近年の車両ではスロットル開度をアクチュエータのみで制御するようにしたいわゆる電子制御スロットル装置が適用されつつある。電子制御スロットル装置では、アクセルペダルの操作がセンサにより電気信号に変換され、コントローラはこれに基づいてステップモータなどからなるアクチュエータを駆動してスロットルバルブの開度を制御する。
【０００３】
ところで、自動変速機を搭載した車両は、一般に変速比がアクセルペダル操作量と車速とに依存して変化するように構成されているが、定速走行装置を併用する場合には、定速走行時にはアクセルペダル操作量がアイドル相当となってしまうため、アクセルペダルからの信号を変速比制御に適用することはできない。そこで、目標車速を達成するための目標駆動力と車速信号とからスロットル開度相当の開度信号を算出してこれを用いて変速制御を行うことが考えられるが、このようにするとさらに次のような問題が生じる。
【０００４】
すなわち、特開平８−２９５１５５号公報に開示されているように目標駆動力を演算するフィードバック制御系には、勾配などによる外乱に対応するために外乱補償器を備えられているが、エンジントルクが増加できずに飽和した場合等には目標駆動力が得られずに実駆動力が飽和し、これにより目標車速に追従できない状態が継続すると外乱推定値が増加してますます目標駆動力が増加してしまう。やがて目標駆動力の増加に伴い、変速制御に用いる開度信号も増加してダウンシフトが行われると、増大した目標駆動力がその時点で急激に実現されて不快な変速ショックを発生する。
【０００５】
仮に、これを防ぐために目標駆動力の増大を抑制するためのリミッタを設けたとすると、リミッタの影響で目標駆動力が増加しなくなることから、こんどは変速制御に用いる開度信号の増加が抑制されてしまい、これによりダウンシフトの機会がなかなか訪れなくなり、駆動力が飽和した状態すなわち車速が目標値に追従できない状態が継続してしまうという問題を生じる。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたもので、定速制御状態下での駆動力飽和時に自動変速機に早期にダウンシフトを行わせて変速ショックの発生を抑制しつつ目標車速への追従性を確保することを目的としている。
【０００７】
第１の発明は、実車速をフィードバックして目標車速が得られる駆動力指令値を演算する車速制御手段と、車速制御手段からの駆動力指令値に基づきエンジンのスロットルバルブ開度を制御するスロットル開度制御手段と、前記車速制御手段からの駆動力指令値と車速信号とからスロットル開度相当の開度信号を演算する開度信号演算手段と、開度信号演算手段からの開度信号に基づき自動変速機の変速比を、当該開度信号の増大に伴いダウンシフト方向に制御する変速制御手段とを備えた車両の走行制御装置において、前記車速制御の間の駆動力指令値の増加を抑制する駆動力指令値増加抑制手段と、前記車速制御の間の実駆動力が増加不可能になる飽和状態を判定する駆動力飽和判定手段と、前記駆動力飽和状態判定時に開度信号を増加補正する開度補正手段とを備えた。
【０００８】
第２の発明は、前記スロットル開度制御手段を、駆動力指令値と変速比とに基づきエンジントルク指令値を算出するように構成すると共に、前記駆動力飽和判定手段を、エンジントルク指令値がエンジン回転数に応じた上限値を超える場合を駆動力飽和状態と判定するように構成した。
【０００９】
第３の発明は、前記第１の発明のスロットル開度制御手段を、変速制御手段が設定した変速機入力トルクの上限値をエンジントルク指令値が超える場合にはエンジントルクを抑制する駆動保護制御を行うように構成すると共に、前記駆動力飽和判定手段を、前記駆動力保護制御が行われている状態を駆動力飽和状態と判定するように構成した。
【００１０】
第４の発明は、前記各発明において、駆動力飽和判定手段を、目標車速と実車速との偏差が基準値以上の状態が基準時間以上経過した場合を駆動力飽和状態と判定するように構成した。
【００１１】
第５の発明は、前記第２の発明の駆動力飽和判定手段を、目標車速と実車速との偏差が基準値以上の状態が基準時間以上経過するまでは、エンジントルク指令値がエンジン回転数に応じた上限値を超える場合であっても駆動力飽和状態と判定しないように構成した。
【００１２】
第６の発明は、前記第３の発明の駆動力飽和判定手段を、目標車速と実車速との偏差が基準値以上の状態が基準時間以上経過するまでは、前記駆動保護制御状態であっても駆動力飽和状態と判定しないように構成した。
【００１３】
【作用・効果】
第１の発明によれば、スロットル開度を制御する駆動力指令値の増加を抑制する一方で、実駆動力が増加不可能になる飽和状態を判定したときに変速比制御のための開度信号を増加補正するようにしたので、駆動力の飽和時には自動変速機に早期にダウンシフトを行わせて変速ショックの発生を防止しつつ、目標駆動力の達成すなわち車速の追従性を高めることができる。
【００１４】
第２の発明によれば、エンジントルク指令値がエンジン回転数に応じた上限値を超える場合を駆動力飽和状態と判定するものとしたことから、エンジントルク指令値がエンジンの限界を超えていることに起因する駆動力の飽和状態を適切に判定することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、変速制御手段が設定した変速機入力トルクの上限値をエンジントルク指令値が超える場合にはエンジントルクを抑制する駆動保護制御を行い、この駆動力保護制御が行われている状態を駆動力飽和状態と判定するように構成したことから、変速機の保護のためのエンジントルク抑制に起因する駆動力の飽和状態にも適切に対応することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、目標車速と実車速との偏差が大きい状態がある程度の時間経過した場合を駆動力飽和状態と判定するようにしたことから、車速制御に影響の大きい駆動力飽和状態に適切に対応することができる。
【００１７】
第５の発明によれば、目標車速と実車速との偏差が大きい状態がある程度の時間経過するまでは、エンジントルク指令値がエンジン回転数に応じた上限値を超える場合であっても駆動力飽和状態と判定しないように構成した。車速が追従している限りはエンジントルクが飽和しても差し支えないので、このような場合の無用なダウンシフト動作を防止することができる。
【００１８】
第６の発明によれば、目標車速と実車速との偏差が大きい状態がある程度の時間経過するまでは、前記駆動保護制御状態であっても駆動力飽和状態と判定しないように構成した。車速が追従している限りは駆動保護制御でエンジントルクが抑制されていても差し支えないので、このような場合の無用なダウンシフトを防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、１は定速制御のセット操作スイッチ、２は車速センサ、４はスロットルバルブである。１１は本発明の駆動力およびスロットル開度の制御に係わる各手段としての機能を備えたコントローラ、１５は同じく変速制御手段としての機能を備えた変速機コントローラである。前記各コントローラ１１，１５は、それぞれの制御に必要な各種信号の入出力処理および演算処理を行うマイクロコンピュータおよびその周辺装置から構成されている。１２はアクセルペダル１３の操作量を検出するアクセルペダルセンサ、１４はコントローラ１１からの指令を受けてスロットルバルブ４を駆動するスロットルモータ、２５は変速機コントローラ１５からの指令を受けて変速段が制御される自動変速機、２６はスロットルバルブ４の開度を検出するスロットルセンサである。
【００２０】
コントローラ１１内で記号１６〜２４として示した各ブロックは中央演算処理装置（ＣＰＵ）による処理機能を示しており、１６はアクセル開度検出部、１７は定速制御演算部、１８はスロットル開度補正演算部、１９ａ，１９ｂは指令値選択部、２０はスロットルモータ制御部、２１はスロットル開度演算部、２２はスロットル開度相当の開度信号を変速機コントローラ１５に与える駆動力マップ、２３は駆動力飽和判定部、２４は加算開度演算部である。前記スロットル開度演算部２１は、定速制御演算部１７からのエンジントルク指令値とエンジン回転数とからスロットル開度指令値を演算する。また、マップ２２は、図２に例示したように駆動力指令値と車速とから開度信号を付与する駆動力マップとして構成されている。
【００２１】
アクセル開度演算部１６は、アクセルペダルセンサ１２から入力するアクセルペダル操作量信号に基づいてアクセル開度を演算し、これを指令値選択部１９ａ，１９ｂへと出力する。前記第１の指令値選択部１９ａでは、後述する定速制御時を除き、前記アクセル開度を要求スロットル開度として補正演算部１８を介してスロットルモータ制御部２０へと出力する。また、前記第２の指令値選択部１９ｂでは、定速制御時を除き、アクセル開度を変速比を決定するためのパラメータとして変速機コントローラ１５へと出力する。スロットルモータ制御部２０は、開度指令値をスロットルモータ１４に出力して、スロットルバルブ４が指令開度となるようにスロットルセンサ２６からの信号を監視しながらフィードバック制御を行う。一方、変速機コントローラ１５は、前記アクセル開度信号と車速とに基づき所定の駆動力が得られるように、図３に例示したような変速マップを参照して自動変速機２５の変速段ないし変速比を制御する。なお図３中の数字１〜４は自動変速機の第１速〜第４速の変速段を表している。また、前記スロットル開度補正演算部１８は、希薄空燃比運転を行うときのスロットル開度増量補正演算等を行う。
【００２２】
一方、定速制御演算部１７では、セット操作スイッチ１の状態を示す信号と、車速センサ２からの車速信号とに基づいて、定速制御のための駆動力指令値を演算し、これを指令値選択部１９ａと１９ｂに向けて出力する。ただし、スロットルモータ制御部２０への駆動力指令値は自動変速機２５から得られる変速比信号で除算され、この除算結果であるエンジントルク指令値がスロットル開度制御部２１に付与されて開度指令値となる。また、変速機コントローラ１５への駆動力指令値は車速センサ２からの車速信号と共にマップ２２に付与され、前述したように指令値選択部１９ｂにはこのマップ２２を参照して得られる開度信号が出力される。
【００２３】
定速制御演算部１７での処理としては、セット操作スイッチ１が操作（閉成）されたときの車速を目標値として記憶し、車速信号を監視しながら実車速が目標車速と一致するような駆動力を演算してこれを駆動力指令値として出力する。このとき、指令値選択部１９ａ，１９ｂでは、前記定速制御演算部１７からの駆動力指令値に基づきマップ２２からの指令値が入力したときには、これをアクセル開度演算部１６からの指令値に優先してスロットルモータ制御部２０（スロットル開度補正演算部１８）および変速機コントローラ１５へと出力することで、アクセルペダル操作に依存しない定速走行制御を行わせる。なお、この定速走行制御は例えば運転者の解除操作または制動操作等により終了し、以後は再び定速走行のセット操作がなされない限り、前述したアクセルペダル操作に基づくスロットル開度および変速比の制御が行われる。
【００２４】
スロットルモータ制御部２０または変速機コントローラ１５は、前述したようにそれぞれアクセルペダル操作量に基づく開度指令値、または定速走行制御状態にあっては定速制御演算部１７からの駆動力指令値に基づく開度指令値によりエンジンのスロットル開度または変速機の変速比を制御する。すなわち定速制御演算部１７からの指令値によりスロットル開度または変速比が制御される定速走行制御状態下では、変速機コントローラ１５に付与される指令値は原則としてマップ２２により与えられるスロットル開度相当の信号である。
【００２５】
ただし、この実施形態では、スロットル開度制御部２１に入力するエンジントルク指令値に上限値によりエンジントルクの上限を規制し、規制されている状態をエンジントルク飽和状態と判定する。この上限値は、例えば図４に示したようにエンジン回転数Ｎｅに対してエンジントルクの最大値を付与するように予め設定されたテーブルを参照することで決定される。また、詳しくは後述するが、変速機コントローラ１５からの駆動保護指令が出力されている駆動保護制御状態のとき、定速制御演算部１７での駆動力指令値の増加を前述と同様にして抑制するとともに、駆動力飽和判定部２３にて駆動力飽和状態が判定されているときには、変速機コントローラ１５に付与する開度指令値を増加補正して早期のダウンシフトを促すようにしている。
【００２６】
前記駆動保護指令は、例えば自動変速機２５に低油温状態で高トルクが入力したときの故障を防止するために、スロットル開度制御部２１に対して保護指令を出力することにより、図５に例示したような特性で設定される変速機入力トルクの上限値よりも出力が増大しないように開度指令値を抑制する。この駆動保護指令およびエンジントルク飽和状態判定は、駆動力飽和判定部２３に対して後述する開度補正のための一条件として送信されると共に、定速制御部１７に対して後述するリミッタの作動条件として送信される。
【００２７】
一方、駆動力飽和判定部２３では、定速制御演算部１７からの情報（クルーズ判定）に基づき定速制御状態であることを検出したときには、目標車速、実車速、変速ギヤ位置情報およびスロットル開度制御部２１からの情報に基づき駆動力飽和状態にあるか否か等を判定し、その結果を加算開度演算部２４に付与する。駆動力飽和判定部２３は、エンジントルクが前記飽和状態または駆動保護指令により抑制されているか、または目標車速に対する偏差が基準値以上の状態がある判定基準時間以上継続した車速追従不可状態であるかに基づき、駆動力飽和状態を判定する。なお、エンジントルク飽和状態は上限値との関係で判定するほか、例えばエンジントルク指令値から目標吸気流量→スロットル開口面積→スロットル開度と変換して算出して、任意のスロットル開度での目標吸気流量に対しエンジン回転数に応じた上限値を設けておき、目標吸気流量がこの上限値に達しているときにエンジントルク飽和状態と判定するようにしてもよい。
【００２８】
図６は駆動力飽和判定部２３およびその判定結果に基づく加算開度演算部２４の演算動作内容を表した流れ図であり、この演算動作はコントローラ１５による駆動力制御の一環として周期的に実行される。なお図中の符号Ｓは処理ステップを表す。この演算動作では、定速制御中であること、前述したエンジントルク飽和状態または駆動保護状態であること、車速追従不可状態であること、自動変速機２５がダウンシフトしていないことをすべて満足したときに駆動力飽和状態であるとして開度信号の増加補正分を演算し、既述したマップ２２による開度信号に前記補正分を加算する（ステップ１〜７）。これに対して、前記何れかの条件でも成立しないときには前記補正分を最小限ゼロに達するまで減じる（ステップ８）。
【００２９】
図７は、前記駆動保護制御およびエンジントルク飽和判定がなされるときの定速制御演算部１７でのリミッタ（本発明の駆動力指令値の増加を抑制する手段に相当）の働きを示している。これは実車速Ｖｓｐが目標車速Ｖｓｐｒに一致するように駆動力指令値を決定するフィードバック制御例を概念的に表しており、図示したようにこの制御においてリミッタは駆動保護制御中またはエンジントルク飽和判定状態下ではその直前の入力値を上限リミッタとして設定することで駆動力指令値の増加を抑制する。なお、図中のｚは遅延演算子であり、ｚ−１は１サンプル周期前の値を表す。また、Ｃ１（ｚ−１）、Ｃ２（ｚ−１）は近似ゼロイング手法による外乱推定器、Ｃ３（ｚ−１）はモデルマッチング手法による補償器である。
【００３０】
図８は前記実施形態によるタイミングチャートである。図中の破線はリミッタを設けなかった場合の特性を示しており、この場合は図示したようにエンジン飽和判定後も駆動力指令値が増大し、その後変速機がダウンシフトすると増大した駆動力指令値に見合った実駆動力が出てしまい、その直後に実駆動力が過大となったことによりこんどは駆動力指令値が急減することから、車速が大きく変動する。これに対して本実施形態では、リミッタの機能により駆動力指令値の増加が抑制される一方で、開度信号の加算処理により早期にダウンシフトが起きる。ダウンシフトに際しても、もともと駆動力指令値が抑制されているため駆動力指令値の変動は少なく、したがって車速の変動が少ない滑らかな走行性能が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図。
【図２】前記実施形態の駆動力マップの構成例を示す説明図。
【図３】前記実施形態の変速マップの構成例を示す説明図。
【図４】前記実施例のトルク指令値のリミッタの構成例を示す説明図。
【図５】前記実施形態において自動変速機の油温に応じて入力トルクの上限値を付与するテーブルの構成例を示す説明図。
【図６】前記実施形態の加算開度演算部の演算動作内容を表す流れ図。
【図７】前記実施形態の定速制御演算部でのフィードバック制御の概念図。
【図８】前記実施形態の効果を示したタイミングチャート。
【符号の説明】
１    セット操作スイッチ
２    車速センサ
４    スロットルバルブ
１１    コントローラ
１２    アクセルペダルセンサ
１３    アクセルペダル
１４    スロットルモータ
１５    変速機コントローラ
１６    アクセル開度演算部
１７    定速制御演算部
１８    スロットル開度補正演算部
１９ａ，１９ｂ    指令値選択部
２０    スロットルモータ制御部
２１    スロットル開度制御部
２２    駆動力マップ
２３    駆動力飽和判定部
２４    加算開度演算部
２５    無段自動変速機（ＣＶＴ）
２６    スロットルセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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