(57)【要約】乗り物の速度を制御する適応クルーズコントロール装置及び方法が開示される。装置は、一般に、選択されている速度未満の乗り物の制限速度に関連しているトルク指令を求める制御装置を有している。方法は、一般に、乗り物と乗り物の経路内で検出された物体との間の距離を求めることと、選択されている速度未満の制限速度に関連しているトルク指令を少なくとも距離から求めることと、トルク指令を乗り物のエンジン制御装置に送信することとを有している。
2009511321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度制御装置であって、
前記速度制御装置の動作状態を求めるように構成されている管理制御ロジック部と、
前記速度制御装置への複数の入力と前記動作状態とに基づいてトルク指令を求めるように構成されているトルク指令部と、
前記トルク指令をメッセージに含めるように構成されているメッセージ送信部と、
を有し、前記メッセージは乗り物のエンジンブレーキ装置への入力をさらに含む、速度制御装置。
【請求項２】
前記トルク指令は、トルク命令とトルク制限値との少なくとも一方を有している、請求項１に記載の速度制御装置。
【請求項３】
前記動作状態は非制御状態及び制御状態の一方である、請求項１に記載の速度制御装置。
【請求項４】
速度制御装置であって、
前記速度制御装置の動作状態を求めるように構成されている管理制御ロジック部と、
前記速度制御装置への複数の入力と前記動作状態とに基づいてトルク制限値を求めるように構成されているトルク指令部と、
前記トルク制限値をメッセージに含めるように構成されているメッセージ送信部と、
を有する速度制御装置。
【請求項５】
前記動作状態は非制御状態及び制御状態の一方である、請求項４に記載の速度制御装置。
【請求項６】
前記メッセージは乗り物のエンジンブレーキ装置への入力をさらに含む、請求項４に記載の速度制御装置。
【請求項７】
重作業用乗り物の速度を制御する方法であって、
速度制御装置の制御状態を求めることと、
少なくとも前記制御状態からトルク制限値を求めることと、
前記トルク制限値を前記乗り物のエンジン制御装置に送信することと、
を有する方法。
【請求項８】
エンジンブレーキ装置を使用して、前記乗り物のエンジンのトルク出力を減少させることをさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記制御状態を求めることは、前記乗り物と前記乗り物の経路内の物体との距離を求めることを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
レーダ装置を使用して前記距離を求めることをさらに有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記乗り物の速度を求めることをさらに有し、
前記トルク制限値は前記乗り物の前記速度から少なくとも求められる、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
設定速度信号を受け取ることをさらに有し、
前記設定速度信号は前記乗り物の巡航速度にほぼ等しい速度に関連づけられている、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記速度制御装置に対する少なくとも１つの可変パラメータを受け取ることをさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記乗り物と前記乗り物の経路内の物体との間の相対速度を求めることをさらに有し、
前記トルク制限値は前記乗り物と前記物体との間の前記相対速度から少なくとも求められる、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
前記トルク制限値を前記エンジン制御装置に送信することは、前記トルク制限値をＪ１９３９車両通信バスを通して送信することを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
プロセッサによって実行可能な複数の指令を有しているコンピュータ可読媒体であって、前記複数の指令は、請求項７に記載の方法をプロセッサに実行させるように構成されている、コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
重作業用乗り物の速度を制御する方法であって、
速度制御装置の制御状態を求めることと、
少なくとも前記制御状態からトルク指令を求めることと、
前記トルク指令を前記乗り物のエンジン制御装置に送信することと、
エンジンブレーキ装置を使用して前記乗り物のエンジンのトルク出力を減少させることと、
を有する方法。
【請求項１８】
前記トルク指令はトルク命令とトルク制限値との少なくとも一方を有している、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記制御状態を求めることは、前記乗り物と前記乗り物の経路内の物体との距離を求めることを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
レーダ装置を使用して前記距離を求めることをさらに有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
設定速度信号を受け取ることをさらに有し、
前記設定速度信号は前記乗り物の巡航速度にほぼ等しい速度に関連づけられている、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記速度制御装置に対する少なくとも１つの可変パラメータを受け取ることをさらに有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記乗り物の速度を求めることをさらに有し、
前記トルク指令は前記乗り物の前記速度から少なくとも求められる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記乗り物と前記乗り物の経路内の物体との間の相対速度を求めることをさらに有し、
前記トルク指令は前記乗り物と前記物体との間の前記相対速度から少なくとも求められる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記トルク指令を前記エンジン制御装置に送信することは、前記トルク指令をＪ１９３９車両通信バスを通して送信することを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
プロセッサによって実行可能な複数の指令を有しているコンピュータ可読媒体であって、前記複数の指令は、請求項１７に記載の方法をプロセッサに実行させるように構成されている、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
乗り物のクルーズコントロール装置は、ドライバの介入をほとんど受けずに、さまざまな乗り物の装置を調整することができる。クルーズコントロール装置で採用されている電子制御装置の応答特性は、一般に、乗り物の重量やエンジン出力などの動作状態の範囲を考慮して、乗り物の特定の用途に対して調整されている。例えば、乗り物の速度が所望の巡航速度よりも低下したことを制御装置が検出したときには、制御装置は、その乗り物の速度が所望の巡航速度に到達するまで、制御系がその所望の速度に対して「オーバーシュート」することなしでその乗り物の速度を上昇させるように、迅速に応答しなければならない。所望の速度のいくらかのオーバーシュートは、一般に、制御系において本質的なものであって予期されるが、クルーズコントロール動作が運転者にできるだけ気づかれないように、オーバーシュートは最小化されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
乗り物と乗り物の経路内の物体との間の追従距離(following distance)を制御可能な適応クルーズコントロール（ＡＣＣ；adaptive cruise control）装置は、セミトラクタトレーラなどの長距離を運転される重作業用(heavy-duty)乗り物に対して特に有用になってきている。しかし、重作業用乗り物は、主として、重作業用乗り物が使用される可能性のあるさまざまな積載条件のせいで、クルーズコントロール装置の設計にとっては特に難しい用途である。たとえば、１００，０００ポンド（４５．３６ｔ）を超える最大積載量を運搬するように設計されているのに対して、無積載状態では２０，０００ポンド（９．０７２ｔ）未満の重量のトラクタトレーラ構成もある。少なくとも部分的に、可能性のある構成の広い範囲のせいで、現在のクルーズコントロール装置の応答は、積載条件の広い範囲にわたって不適切な場合が多い。例えば、重作業用乗り物用のクルーズコントロール装置は、乗り物が無積載の時とは反対である最大能力で動作しているときに、一般により迅速に、そして、例えばエンジンへのより大きな入力などの、より大きな度合いの介入によって、応答する必要があろう。
【０００３】
例えば、トラクタトレーラが最大積載時に道路の程度の変化に適切に応答可能であるものの、非積載時には応答が過敏であって選択されている巡航速度に対して系がオーバーシュートするような制御装置となるような、前述のような極端な場合に対応した設計上の妥協を一般に行わなければならない。逆に、乗り物が非積載構成の時に道路の程度の変化に適切に応答する制御装置は、登坂時に乗り物が顕著に遅くなるなど、その乗り物が最大積載時に適切に応答しないこともある。そのため、クルーズコントロール装置は、乗り物の速度が所望の設定速度に収束するまで、しばらくの間、所望の設定速度の上下での振動をもたらすことがある。要するに、現在のクルーズコントロール装置は、積載状態の全範囲にわたって変化する運転状態に対して正確にかつできるだけ短時間で収束するようには応答しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
［例示的な装置］
図１は、実施の一形態に基づく乗り物１０１用のクルーズコントロール装置１００を模式的に示している。装置１００は、乗り物通信バス１０４によって乗り物１０１のさまざまな装置と通信状態にあることができる速度制御装置１０２を有している。制御装置１０２は、一般に、トルク指令(torque instruction)をエンジン制御モジュール１１２に送信する。例えば、トルク指令は、トルク命令(torque command)とトルク制限値(torque limit value)との少なくとも一方を含んでいてもよい。トルク命令は、所望の巡航速度に関連づけられている指定されたトルクを達成するように、エンジン１１４に指令する。本明細書で開示している各実施形態におけるトルク制限値は、トルク命令に対して優先されていることが好ましい。それによって、トルク制限命令は、制御装置１０２に実装されている制御ロジックにしたがって定められ通信バス１０４を介して送信されるトルク指令に基づいてエンジントルクを制限することによって、一般に、乗り物を減速させる。制御装置１０２は、独自に設けられていてもよいし、従来のクルーズコントロール装置の補完機能として設けられていてもよい。
【０００５】
乗り物通信バス１０４は、一般に、乗り物通信バス１０４に接続されている複数の乗り物サブ装置用の集中通信プラットフォームを実現する。乗り物のそのようなサブ装置は、標準化されているフォーマットの命令及び／または情報を乗り物通信バス１０４に出力することができる。それよって、乗り物通信バス１０４に接続されている他の乗り物サブ装置は、それらの命令及び／または情報を受信したりそれらにアクセスしたりことができる。さまざまな種類の公知の乗り物通信バスを、乗り物１０１内で採用することができる。例えば、乗り物通信バス１０４は、重作業用車両用の通信システムを一般に対象としているソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ（ＳＡＥ；Society of Automotive Engineers）Ｊ１９３９標準にしたがって動作してもよい。
【０００６】
制御装置１０２は、乗り物１０１の経路内での物体の存在を検知するように動作可能なレーダ装置１０６に直接接続されていてもよい。一実施形態では、米国オハイオ州クリーブランドに所在のEaton Corporationによって製造されているEVT-300 SmartCruise（登録商標）システムが採用されている。さらに、乗り物１０１の経路内の物体を検知する他の装置をレーダ１０６の代わりにまたはレーダ１０６に加えて使用してもよい。例えば、カメラまたは他の光または熱感知装置をレーダ装置１０６の代わりに使用することができる。さらにレーダ装置１０６は、制御装置１０２に直接接続されている必要はない。例えばレーダ装置１０６は、乗り物通信バス１０４を介して制御装置１０２と通信できるように、乗り物通信バス１０４に接続されているのが便利である。
【０００７】
制御装置１０２は、乗り物通信バス１０４を介して乗り物速度検知器１０８と通信してもよい。乗り物速度検知器１０８は、一般に、乗り物１０１の速度を示す信号を通信バス１０４に出力する。乗り物速度検出器１０８は、速度検出をさまざまな方法で行うことができる。例えば乗り物速度検出器１０８は、乗り物１０１の車輪、乗り物のトランスミッションの歯車、乗り物の車軸などの回転を計測してもよい。前述の乗り物の速度の指示値は、一般に、その動作の一部分として乗り物の速度に依存しているいくつかの他の乗り物装置に供給される。例えば、速度計（不図示）が運転者に乗り物速度を示すために乗り物１０１に一般に設けられており、速度計は、一般に、乗り物１０１の速度の指示値を通信バス１０４を介して受け取る。
【０００８】
ユーザインターフェイス１１０は、乗り物１０１の運転者が装置１００の動作パラメータと対話的に接してそれらを調整するように設けられている。ユーザインターフェイス１１０は、ステアリングコラム上に取り付けられている制御レバー、ステアリングホイールまたはダッシュボードなどに配置されているキーパッドやボタンなどの、しかしこれらには限定されない、さまざまな形態を取ることができる。ユーザインターフェイス１１０は、通常、乗り物１０１の運転者が装置１００をオン／オフし、巡航速度を設定できるようにする。またユーザインターフェイス１１０は、乗り物１０１の運転者が乗り物１０１の巡航速度を増減できるようにする。さらにユーザインターフェイス１１０は、運転者が、乗り物１０１とその先行する乗り物との間の所望の追従距離などの、制御装置１０２の動作パラメータを調整できるようにしてもよい。制御装置１０２は、乗り物１０１の運転者によって選択された入力から適切な制御装置パラメータを決定するための経験則（ヒューリスティック）を有していてもよい。そのような機能は、運転者が自身の運転の好みに従って装置１００を調節することができるようにするには好ましい。しかし、調整可能なパラメータの機能は、運送事業者(fleet operator)や製造者が、クルーズコントロール装置に同一の動作特性を持たせたい場合や、製造者が好ましいとする設定を運転者が変更するのを防止したい場合には、好ましくない場合もある。
【０００９】
エンジン制御モジュール（ＥＣＭ；engine control module）１１２は、一般に、乗り物１０１内のエンジン１１４の動作パラメータを管理し監視する。ＥＣＭ１１２は、公知のように、乗り物通信バス１０４に接続されていて、装置１００以外の乗り物装置から、エンジン１１４の動作の制御に有用な情報を受け取ってもよい。例えば、多くの乗り物で一般的なように、ＥＣＭ１１２は、情報を受け取り、乗り物１０１のトランスミッション制御モジュール（不図示）と一般に相互動作してもよい。
【００１０】
装置１００は、多くの重作業用乗り物に設けられているように、エンジンリターダ(engine retarder)あるいはエンジンブレーキ装置１１６をさらに有していてもよい。エンジンブレーキ装置１１６は、乗り物１０１を減速させるように、乗り物のブレーキ（不図示）と組み合わされて使用可能な、乗り物１０１の二次ブレーキ装置を実現する。二次ブレーキ装置は、重作業用乗り物用のブレーキ装置には一般的な過酷な動作状態の結果としての乗り物ブレーキ装置の過度な摩耗を防止するために、有用である。エンジンブレーキ装置１１６は、エンジンの１つまたは２つ以上のシリンダの吸気弁及び排気弁のタイミングを変更してクランク軸の速度を少なくとも減少させ、さらにはクランク軸の回転とは反対に作用する力を発生させ、クランク軸をより顕著に減速させるようにしてもよい。エンジンブレーキ装置１１６は、それによってエンジン１１４の速度を低下させ、それがさらにトランスミッション（不図示）を介して乗り物１０１を減速させる。
【００１１】
制御装置１０２は、マイクロプロセッサ及びメモリとして、またはソフトウェアとして設けられていてもよいし、あるいは、例えばＥＣＭ１１２や他の任意の公知の形態などの、乗り物１０１の他のプロセッサまたは電子装置内に設けられあるいは埋め込まれていてもよい。さまざまな実施形態において制御装置１０２は、乗り物１０１の１つまたは２つ以上の計算装置によって実行可能な複数の指令を含んでいてもよい。そのような指令は、Ｊａｖａ（商標）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ  Ｓｃｒｉｐｔ、Ｐｅｒｌなどの、しかしこれらには限定されない、また、これらが単独のあるいは組み合わされた、さまざまな公知のプログラミング言語及び／または技術を使用して作られているコンピュータプログラムから、コンパイルされあるいはインタープリタによって解釈されてもよい。一般に、プロセッサ（例えばマイクロプロセッサ）は、例えばメモリやコンピュータ可読媒体などから指令を受信し、これらの指令を実行することによって、本明細書に記載している１つまたは２つ以上の処理を含む、１つまたは２つ以上の処理を実行する。そのような指令と他のデータとは、さまざまな公知のコンピュータ可読媒体を使用して保存し、伝達することができる。
【００１２】
コンピュータ可読媒体には、コンピュータによって読み取り可能なデータ（例えば複数の指令）の供給に関与する任意の媒体が含まれる。そのような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、伝送媒体などの、しかしこれらには限定されない、多くの形態を取ることができる。不揮発性媒体には、例えば、光学または磁気ディスクや他の持続性メモリが含まれる。揮発性媒体には、通常の場合にメインメモリを構成するダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）が含まれる。伝送媒体には、プロセッサに結合されているシステムバスを構成している電線を含む、同軸ケーブル、銅線及び光ファイバが含まれる。伝送媒体には、無線周波数（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に発生するような、音波、光波及び電磁放射が含まれていても、あるいはこの伝送媒体がこれらを伝搬させてもよい。コンピュータ可読媒体の一般的な形態には、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、任意の他の光媒体、パンチカード、紙テープ、穴パターンを備えている任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、以降で説明する搬送波、コンピュータが読み取り可能な任意の他の媒体が含まれる。
【００１３】
さまざまな種類の従来のクルーズコントロール装置が、制御装置１０２に含まれていたり、制御装置１０２と組み合わされて使用されてもよい。例えば一実施形態では、制御装置１０２は、乗り物１０１の所望の巡航速度を維持するための比例−積分（ＰＩ）制御器を有している。安定した巡航速度を維持するようなトルク命令を生成するための経験則は、多数の形態で用意されていてもよく、装置１００が実装されている乗り物の特定の特性に依存していてもよい。そのような特性は、乗り物の重量、エンジンの大きさ及び／または出力、トランスミッションギヤ比などを含んでいてもよい。
【００１４】
制御装置１０２は、ＡＣＣ機能を実装するために、一般に、さらに３つの構成要素を含んでいる。３つの構成要素１２２，１２４，１２６は、制御装置１０２のハードウェア及び／またはソフトウェア内で分離されていても、あるいは、３つの構成要素を実現するための制御装置１０２における１つのハードウェア及び／またはソフトウェアの領域に統合されていてもよい。第１の構成要素である制御ロジック１２２は、装置１００の動作状態(operating state)を求めるために使用可能な管理制御ロジックを有していてもよい。第２の構成要素であるトルク指令部１２４は、制御装置１０２へのさまざまな入力と第１の構成要素１２２によって求められたＡＣＣ部分の動作状態とにしたがってトルク命令を求めるための経験則を有している。第３の構成要素であるトルク指令フォーマッティング部１２６は、トルク指令部１２４内で求められたトルク指令を乗り物通信バス１０４に準拠しているメッセージに変換する。一実施形態では、メッセージはフォーマット（書式設定）され、Ｊ１９３９標準にしたがって通信バス１０４を通して出力される。例示的な処理に関し、３つの構成要素の動作を以下でさらに説明する。
【００１５】
［例示的な処理］
ここで図２を参照すると、制御装置１０２内で具体的に実施可能な例示的な処理２００が示されている。任意採用であって以下で説明する特定の実施形態においては省略されるステップ２０２において、設定速度信号が制御装置１０２によって受信される。設定速度信号は、運転者が制御装置１０２にユーザインターフェイス１１０を介してアクセスしたときに出力されてもよい。そして設定速度信号は、乗り物１０１の運転者によって設定されたとおりの所望の巡航速度を指示する。処理２００はステップ２０４に進んでもよい。
【００１６】
次に、任意採用であって以下で説明するように他のステップによって置き換え可能なステップ２０４では、ステップ２０２で選択された設定速度に関連しているエンジントルクを求めてもよい。前述のように制御装置１０２は、所望の設定速度を維持するためのエンジントルクを求めるための経験則を有していてもよい。さまざまな公知の制御経験則を実装し、乗り物の質量、エンジンの構成及び／または有効出力などのような乗り物の特性を考慮することができる。そのような経験則は、制御装置１０２または例えばＥＣＭ１１２などの他の乗り物サブ装置内で具体化することができる。ステップ２０４で求められたトルク値または任意の他の制御パラメータを制御装置１０２のメモリ内に保存してもよく、このトルク値または任意の他の制御パラメータは、ステップ２１０において呼び出される。
【００１７】
実施形態によってはステップ２０２が省略され、制御装置１０２を使用して所望の巡航速度を指定する他のステップでステップ２０４が置き換えられる。例えばステップ２０４は、例えばエンジン速度、トランスミッション速度、エンジン出力などの、所望の設定速度に関連づけられている任意の非トルクパラメータを求めるステップをさらに有していてもよい。
【００１８】
次にステップ２０６において、制御ロジック部１２２は、制御装置１０２内に制御状態が存在しており、そのため制御装置１０２はトルク指令をＥＣＭ１１２に出力すべきかどうかを判断する。この判断は、一般に「制御」状態か「非制御」状態かのいずれかとすることができる制御装置１０２内の動作状態に基づいて、一般に行われる。制御装置１０２の第１の動作状態は、「非制御」状態と呼ぶことができる。この状態としては、例えば、乗り物１０１の前方で物体がレーダ装置１０６によって検知されていない場合や、制御装置１０２が乗り物１０１の運転者によって作動させられていない場合がある。先行物体がレーダ装置１０６によって識別されたが、制御装置１０２によって、その先行物体は衝突の危険を有するものでない、例えば乗り物１０１よりも速く移動している物体であると判断された場合にも、制御装置１０２はこの状態になることがある。非制御状態に該当するかどうかを判断するために、乗り物１０１と乗り物１０１の前方の任意の物体との間の距離（つまりレンジ）と、乗り物１０１とその物体との間の相対速度とは、信号雑音がＡＣＣサブ装置１２０の介入のきっかけとなるのを防止するように、レーダ装置１０６の実際の計測値をローパスフィルタによってフィルタリングしたものであってもよい。制御装置１０２は、乗り物１０１の現在の速度と、他の乗り物及び道路パラメータとから、制御装置１０２が制御状態を開始する必要があるかどうかを判断してもよい。
【００１９】
制御装置１０２の制御ロジック１２２は、多数の要因に応答して制御状態が存在しているかどうかをステップ２０６において判断してもよい。例えば、乗り物１０１とレーダ装置によって検出された物体との間の追従距離が所望の距離よりも長いまたは短いと制御装置１０２が判断した場合、制御装置１０２は制御状態を開始してもよい。制御状態が存在しているかどうかを判断するために、制御装置１０２は、例えば乗り物１０１が砂利道を移動していたり道路上に雨や雪があるような、非理想的な道路状態の指標などのパラメータに依存していてもよい。そのような非理想的な状態は、湿度、振動等を検出するためのさまざまな公知の装置を使用して制御装置１０２によって検出されてもよい。
【００２０】
制御装置１０２が制御状態が存在していると判断できる他の例は、「巡航速度の回復(resuming cruise speed)」状態と呼ばれることもある。この状態では、制御装置１２０は、一連のトルク指令を送信するが、選択された巡航速度に戻るように乗り物１０１の速度を増加させるために、時間とともにこれらのトルク指令に対応しているトルク値を増加させている。この「巡航速度の回復」状態は、装置１００が先行物体を見失い（例えば、乗り物１０１または先行乗り物が曲がったり、あるいは、他方の経路から離れたりした場合）、所望の設定速度に戻っているときに発生する可能性がある。この動作状態のために、復帰速度は、所望の設定速度までゆっくりと上昇する計算された速度であってもよい。
【００２１】
ＡＣＣ装置１２０が「非制御」状態にある場合、処理２００はステップ２０６からステップ２１０に進む。しかしＡＣＣ装置１２０が「距離制御」状態または「ＣＣＣ速度の回復」状態のいずれかにある場合、処理２００はステップ２０８に進む。
【００２２】
ステップ２０８では、ＡＣＣサブ装置１２０のトルク指令部１２４が、トルク指令を決定する。トルク指令は、指定されたトルクを達成するようにエンジン１１４に指令するトルク命令、またはエンジン１１４のトルク出力を減少させるようにエンジンブレーキ装置１１６に指令するトルク制限値を含んでいてもよい。前述のように制御装置１０２は、レーダ装置１０６から、乗り物１０１と乗り物１０１の経路内の物体との間の距離と、さらに距離が変化する割合（つまり相対速度）を示している入力を受け取ってもよい。制御装置１０２は、乗り物速度検出器１０８から、乗り物１０１の現在の速度を示している信号をも受け取ってもよい。制御装置１０２は、一般に、乗り物１０１と乗り物１００の経路内で検出された物体との間の距離及び／または相対速度を含む経験則から、トルク指令を定めることができる。トルク指令を求めるための例示的な制御経験則の様相が図３に示されており、以下で説明する。
【００２３】
ステップ２０８は、ＰＩ制御ロジックを有していてもよい。しかし、トルク指令を求めるために制御装置１０２によって使用される制御ロジックは、他の形態を取ってもよい。例えば一実施形態は、公知のリアプノフ(Lyapunov)のフレームワークにおいてトルク指令が求められる非線形制御ロジックを有していてもよい。ＰＩベースの制御装置は、雑音とレーダ装置１０６から受信するレーダ計測値の低分解能に関して、わずかに影響を受けにくくすることができ、そのため、非線形制御ロジックよりも一般に好ましい。
【００２４】
図３はトルク指令を求めるために使用可能な典型的なＰＩ制御モデルを示している。例として、ステップ２０８を示しているＰＩ制御モデルが図３に示されている。ＰＩ制御モデルは、一般に、入力加算ブロック３０２、比例ゲインブロック３０４、積分ゲインブロック３０８、積分ブロック３１２、加算ブロック３０６、定常状態トルク入力ブロック３１４及び出力加算ブロック３１６を少なくとも有している。ステップ３１０，３１８，３２０，３２４は、以下で説明するように、任意採用のものである。
【００２５】
図３に示されている制御ロジックの一般的な目的は、乗り物１０１と乗り物１０１の前方で検出された任意の物体との間の指定された所望の距離ｄdisrelを維持することである。乗り物１０１と検出された物体との間の所望の距離ｄdisrelは、速度検出器１０８によって示されている乗り物１０１の現在の速度に、乗り物１０１と乗り物１０１の経路内で検出された物体との間の所望の車頭時間(time headway)を乗ずることによって求めることができる：
ｄdisrel＝ｖvehicle＊ｈ          (1)
ここで、ｖvehicleは乗り物１０１の速度であり、ｈは所望の車頭時間である。
【００２６】
所望の車頭時間ｈは、乗り物の質量、停止性能、ハンドリング特性あるいは乗り物１０１の衝突の危険性に影響する可能性のある任意の要因などの、乗り物１０１の特定の特性から求めることができる。さらに所望の車頭時間ｈは、乗り物１０１の運転者がユーザインターフェイス１１０を介して調整することもできる。
【００２７】
制御装置１０２が受け取るレーダ計測値に加えて、乗り物及び道路のパラメータをトルク指令の生成に使用することができる。トルク指令は、一般に２つの構成要素、すなわち、現在の速度に対応している定常状態要素Ｔenginesteadyと、過渡誤差依存要素ΔＴengineとを含む。
【００２８】
Ｔengine＝Ｔenginesteady＋ΔＴengine          (2)
定常状態トルクＴenginesteadyは、レーダ装置１０６が目標の先行物体を捕捉した後で一定速度を維持するために必要なトルクである。このトルク成分は、乗り物の速度、乗り物パラメータ（例えば、トランスミッションギヤ比、構成要素のイナーシャ、構成要素の効率、車輪半径、乗り物の空力学など）、及び道路パラメータ（例えば、道路等級、摩擦係数など）の関数である。第２の成分ΔＴengineを求める際には、一般に、２組の要因、すなわち（１）乗り物及び道路の推定したパラメータでの不正確さの補償と、（２）乗り物１０１と乗り物１０１の経路内で検出された物体との間の距離の制御に必要な、適切なトルク指令の生成とを考慮することができる。
【００２９】
成分ΔＴengineは、乗り物１０１の速度と検出された物体からの距離とが好ましい定常状態値ではないとき（すなわち、レーダ装置１０６が目標の先行乗り物を捕捉し、追従距離が好ましい追従距離よりも長いか短いとき）に、制御装置１０２の過渡応答中に機能する。このトルク値ΔＴengineは、以下のように定められる相対速度と距離の両方に関連する、所望の値と実際の値との差、すなわち誤差を補償する。
【００３０】
ｖrel＝ｖlead−ｖhost          (3)
ｄrel＝ｄlead−ｄhost          (4)
図３に示しているように、ｖrelは加算ブロック３０２の入力である。加算ブロック３０２の第２の入力はΔｄrelであり、これは、Δｄrel＝ｄrel−ｄdisrel（ｄdisrelは式(1)で与えられる）と定義される。系の全体の誤差ｅが、加算ブロック３０２の出力である：
ｅ＝ｖrel＋Ｃd＊Δｄrel          (5)
ここでＣdは、速度と距離制御の目標物とのそれぞれのみ付け係数である。全体としての誤差ｅは、加算ブロック３０２から出力され、比例ゲインステップ３０４に入力される。全体誤差ｅは、積分ゲインブロック３０８にも入力される。積分ゲインブロック３０８の出力は、積分器３１２に直接入力されてもよい。以下で説明するように、任意構成として、積分ゲインブロックの出力をスイッチブロック３１０に入力してもよい。積分器３１２の出力は、比例ゲインブロック３０４の出力とともに、加算ブロック３０６に入力される。そのため、加算ブロック３０６の出力は、過渡誤差成分ΔＴengineとなる：
ΔＴengine＝Ｋp＊ｅ＋Ｋl＊∫ｅ          (6)
そのため、ΔＴengineは、古典的なＰＩ制御装置の一般形式であって、モデルの不正確さを非明示的に補償するため、系全体の誤差を最小化する。
【００３１】
トルク指令Ｔengineは、一般に、定常状態成分ＴenginesteadyとΔＴengineとの和である。Ｔenginesteadyは、公知のように、さまざまな乗り物パラメータと入力ブロック３１４への入力とに基づいて、制御装置１０２によって求めることができる。式(2),(5),(6)を組み合わせることによって、ブロック３１６において、出力トルク指令Ｔengineを得る：
Ｔengine＝Ｔenginesteady＋Ｋp＊(ｖrel＋Ｃd＊Δｄrel)＋Ｋl＊∫(ｖrel＋Ｃd＊Δｄrel)          (7)
【００３２】
ＰＩ制御装置成分だけを含むトルク指令とは反対に、エンジン、乗り物または道路のパラメータが正確にはわからないときであっても、式(7)は、制御装置ゲインが小さく、有利である。そのためＡＣＣサブ装置１２０の制御ロジックは、定常状態の乗り物追従状況において過度に敏感になることなく、乗り物１０１の速度を素早く変更したいという要求に素早く対応することができる。
【００３３】
ＡＣＣの経験則の整定時間、オーバーシュート及びダンピングに関する動的性能は、Ｃdなどの制御装置パラメータと制御装置ゲインＫp及びＫiに依存する。これらのパラメータに対するなんらかの制約条件を、特定の運転シナリオにおいて期待される性能の結果として定めることができる。例えば、（先行する乗り物の速度が乗り物１０１よりも高い、先行する乗り物の割り込みのシナリオなどの）いくつかのシナリオにおいては、ＡＣＣサブ装置１２０が乗り物１０１の速度に影響しないことが好ましい。これらのシナリオ以前に乗り物１０１の速度が一定であった仮定すると、制御装置１０２が乗り物１０１の現在の速度を維持することが要件となろう。乗り物のパラメータがわかっていると仮定すると、これはΔＴが０に等しくなければならないことを意味する。そのためＶrel及びｄrelの値を利用して、制御装置のゲインを拘束することができる。
【００３４】
したがって、Ｔengineは、トルク命令またはトルク制限値を含むことができるトルク命令を表す。Ｔengineは加算ブロック３１６からの出力であってもよい。あるいは、制御装置１０２の性能のさまざまな局面を改善するように、任意採用の構成要素３１０，３１８，３２０，３２２，３２４を有するようにしてもよい。
【００３５】
アンチワインドアップ(anti-windup)制御３１８は、任意採用であり、トルク指令がエンジン１１４またはエンジンブレーキ装置１１６がそれぞれ実現できる最大または最小の制限値の範囲外にあるトルクを命令している場合に、積分器３１２の出力を減少させるようにスイッチブロック３１０とともに使用することができる。アンチワインドアップ制御ブロック３１８の入力は、前述のように、トルク指令Ｔengineと加算ブロック３０２で求められた誤差信号とである。アンチワインドアップ制御ブロック３１８は、積分器３１２への入力が制限されることが好ましい場合を特定する任意の公知の経験則から、アンチワインドアップ制御（ＡＷＣ）信号を求めることができる。例として、Ｔengineがエンジン１１４が発生可能な最大トルクを超えたとき、積分器３１２を制限することが好ましい場合がある。さらに、アンチワインドアップ制御ブロック３１８の経験則は、乗り物１０１の運転者によって調整可能であってもよい。そのため出力ＡＷＣ信号は、積分器３１２への入力を制限することが好ましいときには整数値１であって、積分ゲインブロック３０８の出力が積分器３１２に入力できることが好ましいときには０である。
【００３６】
スイッチ３１０は、アンチワインドアップ制御ブロック３１８によって求められたＡＷＣ信号と積分ゲインブロック３０８の出力とを入力として受け取る。アンチワインドアップ制御ブロック３１８からのＡＷＣ信号が０以下の場合、スイッチブロック３１０は、積分ゲインブロック３０８の出力を積分器３１２に送信する。ＡＷＣ信号が０よりも大きい場合、スイッチブロック３１０は値０を積分器３１２に送信し、このようにして積分器ブロック３１２の出力を最小にする。
【００３７】
任意採用の制限機能を除算ブロック３２０及びスイッチブロック３２４によって適用し、必要がないときにエンジンブレーキ装置１１６を作動解除することができる。Δｄrelとｄdisrelが、Δｄrelをｄdisrelで除算する除算ブロック３２０に入力される。この出力がスイッチ３２４に入力される。除算ブロック３２０の出力が負となるようにΔｄrelが０未満の場合、スイッチ３２４の出力は整数の１である。除算ブロック３２０の出力が０よりも大きい場合、スイッチブロック３２４の出力は０である。さらに、スイッチブロック３２４の出力を１とするか０とするかを決定するために、整数０のほかに他のしきい値を採用してもよい。スイッチブロック３２４の出力は、アンチワインドアップ制御３１８に入力されてもよく、それによってスイッチ３２４の出力がゼロの場合にエンジンブレーキ装置１１８を作動解除することができる。したがって、実際の車頭時間が所望の車頭時間ｈよりも長いときには、そのような状況ではエンジンブレーキ装置１１６は一般に必要ないため、エンジンブレーキ装置１１６は無効にされることになろう。
【００３８】
さらに、任意採用のスイッチブロック３２２では、リターダ制限信号が整数の１である時に、出力Ｔengineを最小にすることができる。スイッチブロック３２２への入力は、スイッチブロック３２４からのリターダ制限信号と加算ブロック３１６の出力とである。リターダ制限信号が１の場合には、エンジンブレーキ装置１１６は作動解除され、それによって、スイッチブロック３２２はＴengineをゼロに設定する。あるいは、リターダ制限信号が０の場合、スイッチブロック３２２はＴengineをエンジン１１４に対するトルク指令として送信してもよい。
【００３９】
図２に戻ると、ステップ２０８でひとたびトルク指令が求められると、ステップ２０８に続くステップ２１０での検索のために、トルク指令をメモリに保存したり、制御装置１０２によって保持することができる。
【００４０】
ステップ２１０では、制御装置１０２のトルク指令フォーマッティング部１２６がトルク指令を乗り物通信バス１０４に送信する。出力されるトルク指令は、ステップ２０８で求められたように、トルク指令とトルク制限値との少なくとも一方を有していてもよい。ステップ２１０は、乗り物通信バス１０４との適合性のために、トルク指令を書式設定（フォーマット）することを有している。乗り物通信バス１０４がＳＡＥ  Ｊ１９３９標準にしたがって動作する一実施形態では、トルク指令フォーマッティング部１２６は、Ｊ１９３９標準にしたがってトルク指令を書式設定する。トルク指令は、任意の書式設定が行われた後、通信バス１０４を通してＥＣＭ１１２に送信される。ＥＣＭ１１２は、所望のトルク指令を実現するように、エンジン１１４及び／またはエンジンブレーキ装置１１６の動作パラメータを変更してもよく、ステップ２０８のトルク制限命令が存在する場合にはそのトルク制限指令が、ステップ２０４で求められたもののような任意の設定速度トルク信号、または任意の他の設定速度信号に対して優先する。それによって制御装置１０２は、エンジン１１４のトルク出力を減少させ、乗り物１０１の速度を所望の設定速度未満に減少させることができる。エンジントルク制限値は、一般に、距離制御状態またはＣＣＣ速度回復状態において送信される。さらに、特定の状況（例えば、近距離での乗り物の割り込みシナリオ）については、制御装置１０２は、エンジンブレーキ装置１１６を適用することを示すものとしてステップ２１０において制御装置１０２によって解釈される負のトルク制限値を生成することになる。所望のトルクが、エンジンブレーキ装置１１６が現在作用している状態であるようなものである場合、エンジンブレーキ装置１１６の最大効果を適用するように、所望のトルクが０であるエンジントルク制限命令を送信することができる。
【００４１】
［結論］
以上から、制御装置１０２は、正のエンジントルク命令とエンジンブレーキ装置１１６によって実現される負のエンジントルク指令との間の継ぎ目のない切り換えを可能にするように、エンジン１１４における所望のトルクを、トルク命令またはトルク制限値を含んでもよいトルク指令を用いて、命令することができる。負の所望のトルクは、エンジンブレーキ装置１１６を作動させる命令と解釈することができるのに対して、正の所望のトルクは、エンジントルクが巡航速度まで増加して回復できるように時間の経過とともに着実に増加するエンジントルク制限命令によって実現することができる。それによって制御装置１０２は、乗り物１０１の前方に乗り物が割り込んでくるような無謀な交通シナリオに素早く適応できる一方で、定常状態の乗り物追従状態で過度に敏感になることがなく、円滑な制御性能がもたらされる。さらに制御装置１０２の性能は、装置１００が広範囲な動作状態にわたって適切に応答するように、乗り物及び道路のパラメータの不正確な知識にもかかわらず概ね堅牢である。
【００４２】
本明細書における「一実施形態」または「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明している特定の機能、構造または特徴が少なくとも一つの実施形態に含まれていることを意味している。本明細書のさまざまな箇所での「一実施形態において」という言い回しは、その言い回しが現れるごとに必ずしも同一の実施形態を指しているとは限らない。
【００４３】
本明細書で説明している処理、装置、方法、経験則等については、そのような処理等の複数のステップは特定の順序にしたがって発生すると説明しているが、そのような処理は、これらの記載された複数のステップが本明細書で説明している順番以外の順番によって実行されることによって、実施されてもよい。さらに、当然、特定の複数のステップを同時に実行したり、他のステップを追加したり、本明細書で説明している特定のステップを省略することができる。言い換えれば、本明細書での処理の説明は、特定の実施形態を説明することが目的であり、請求項に記載の発明を限定するように決して解釈すべきではない。
【００４４】
そのため、前述の説明は例示が目的であって限定が目的ではないと理解すべきである。前述の説明を読むことにより、説明した例以外の多くの実施形態と用途とが当業者には明らかになろう。本発明の範囲は、前述の説明を参照してではなく、その代わりに、添付の請求項をそのような請求項に対して認められる均等物の完全な範囲とともに参照して定められるべきである。本明細書で説明した技術において将来開発が行われ、また開示している装置と方法がそのような将来の実施形態に組み込まれることになることが予測され、また意図されている。つまり、本発明は変更と変形が可能であり、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されると理解すべきである。
【００４５】
請求項で使用されている全ての用語には、本明細書でそうではないことが明示的に示されている場合を除き、当業者によって理解されている最も広い妥当な解釈とそれらの通常の意味とが与えられることを意図している。特に、"a"、"the"、"said"などの単数冠詞は、請求項がそうではないと明示的に限定している場合を除き、１つまたは２つ以上の指示している要素を述べていると読み取るべきである。
【００４６】
［関連出願の参照］
本出願は、参照によって全体が本明細書で完全に援用される２００５年１０月７日に出願された米国仮出願第６０／７２４，８３９号に基づく優先権を主張する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】一実施形態に基づく適応クルーズコントロール装置のアーキテクチャの図である。
【図２】乗り物の速度を制御するための、一実施形態に基づく例示的な処理を示す。
【図３】図２の例示的な処理のステップの制御ロジックを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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