(57)【要約】【課題】自車の前方を走行する先行車と自車との相対的な走行状態によって制御度合を変更する車速制御装置を提供する。【解決手段】車両の操作状態を検出する操作状態検出手段２，３と、操作状態に基づいて、所定の応答特性をもって自車の目標車速を設定する目標車速設定手段３０と、自車の実車速を検出する実車速検出手段４と、実車速をフィードバックして、実車速が目標車速に一致するように制御する車速制御手段４０，５０，６０と、自車の前方を走行する先行車と自車との相対的な走行状態を検出する走行状態検出手段９と、自車の先行車に対する相対的な走行状態に基づいて、目標車速設定手段の操作状態に対する応答特性を補正する応答特性補正手段７０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操作状態を検出する操作状態検出手段と、
前記操作状態に基づいて、所定の応答特性をもって自車の目標車速を設定する目標車速設定手段と、
自車の実車速を検出する実車速検出手段と、
前記実車速をフィードバックして、実車速が前記目標車速に一致するように制御する車速制御手段と、
自車の前方を走行する先行車と自車との相対的な走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記自車の先行車に対する相対的な走行状態に基づいて、前記目標車速設定手段の前記操作状態に対する応答特性を補正する応答特性補正手段と、
を有する車速制御装置。
【請求項２】
前記走行状態検出手段は、自車と先行車との車間距離を検出し、
前記応答特性補正手段は、前記走行状態検出手段で検出した車間距離に基づいて応答特性を補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車速制御装置。
【請求項３】
前記応答特性補正手段は、車間距離が近づくほど応答特性が低くなるように補正する、
ことを特徴とする請求項２に記載の車速制御装置。
【請求項４】
前記走行状態検出手段は、自車の先行車に対する相対車速を検出し、
前記応答特性補正手段は、前記走行状態検出手段で検出した相対車速に基づいて応答特性を補正する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車速制御装置。
【請求項５】
前記応答特性補正手段は、自車が先行車に接近する速度が高いほど応答特性が低くなるように補正する、
ことを特徴とする請求項４に記載の車速制御装置。
【請求項６】
前記操作状態検出手段は、アクセル踏込量を検出するアクセルポジションセンサであり、
前記車速制御手段は、或る特定の伝達特性に基づいてアクセル踏込量から駆動トルク指令値を算出する過程を有し、
前記応答特性補正手段は、前記伝達特性の時定数を変更することで応答特性を補正する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の意図する車速に車両を制御する車速制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転者の負担軽減を目的として、車速指令信号に基づいてスロットル開度、変速比等を制御して車速を制御する車速制御装置が従来より種々提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、アクセル開度に基づいて目標加速度又は目標減速度を求め、その目標加減速度を達成できるようにスロットルバルブのバルブ開度を制御する。次に車速センサより実車速を検出し、その車速を微分して実加減速度を求める。そして目標加減速度と実加減速度とが一致しているか否かを判断し、一致していなければ、バルブ開度に補正を加えることでアクセルの踏み込みに対する車両加速度の応答性を高めるようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２０５０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述した従来の車速制御装置は、単に目標加減速度と実加減速度とが一致しているか否かを判断し、一致していなければ、バルブ開度に補正を加えることでアクセルペダルの踏み込みに対する車両加速度の応答性を高めるようにしているので、走行場面によっては過大な補正がなされることがあった。
【０００５】
すなわち、例えば、前方を走行している先行車との車間距離が、もう少しで適正な距離になりそうなときに、ドライバがアクセルを踏み込んで、接近を試みることがある。また先行車との車間距離が適正な距離であるときに、ドライバーの操作ミス等によってアクセルを踏みすぎてしまう可能性もある。このような場合にアクセルペダルの踏み込みに対する車両加速度の応答性が高められすぎていては、自車が前方車両に接近しすぎる可能性がある。
【０００６】
アクセルペダルの踏み込みに対する車両加速度の応答性が高い車両は、レスポンスのよい車両であるとしてドライバに好まれがちであるが、常にそのような制御であっては、本来、運転者の負担軽減を目的とする車速制御装置のためにかえって運転者の疲労を増大してしまう可能性があったのである。
【０００７】
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あり、自車の前方を走行する先行車と自車との相対的な走行状態によって制御度合を変更する車速制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００９】
本発明は、車両の操作状態を検出する操作状態検出手段（２，３）と、前記操作状態に基づいて、所定の応答特性をもって自車の目標車速を設定する目標車速設定手段（３０）と、自車の実車速を検出する実車速検出手段（４）と、前記実車速をフィードバックして、実車速が前記目標車速に一致するように制御する車速制御手段（４０，５０，６０）と、自車の前方を走行する先行車と自車との相対的な走行状態を検出する走行状態検出手段（９）と、前記自車の先行車に対する相対的な走行状態に基づいて、前記目標車速設定手段の前記操作状態に対する応答特性を補正する応答特性補正手段（７０）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自車の前方を走行する先行車と、自車との相対的な走行状態を検出し、その検出した走行状態に基づいて、操作状態に対する目標車速設定手段の応答特性を補正するようにしたので、先行車がある場合に、ドライバーの操作ミス等によりアクセルを踏みすぎたときであっても、前方車両に接近しすぎることを防ぐことができるとともに、先行車がない場合は、アクセルペダルの踏み込みに対して車両加速度の応答性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明による車速制御装置の第１実施形態を示すシステム構成を示す図である。
【００１２】
制御開始スイッチ１は、車速制御を実行するか否かを検出する。スイッチオン状態の場合は、車速制御実行と判断する。スイッチオフの場合は、車速制御を停止する。
【００１３】
ブレーキスイッチ２は、ドライバーがブレーキを踏んでいるか否かを検出する。ブレーキを踏んでいる場合はオン状態となる。ブレーキを離している場合はオフ状態となる。
【００１４】
車間距離センサ９は、レーザや電波を利用したもので、反射波より先行車との車間距離La、相対速度Vtを検出する。
【００１５】
アクセルポジションセンサ３は、ドライバーのアクセル踏込み量APOを検出する。
【００１６】
車速センサ４は、タイヤの回転速度から車両の実車速aVSPを検出する。
【００１７】
エンジン回転速度センサ５は、エンジンの点火信号からエンジン回転速度aNEを検出する。
【００１８】
車速制御ＥＣＵ１０は、マイクロコンピューターとその周辺部品とにより構成され、制御周期（例えば１０ｍｓ）毎に制御開始スイッチ１、ブレーキスイッチ２、アクセルポジションセンサ３、車速センサ４、エンジン回転速度センサ５、車間距離センサ９からの信号を取込んで、エンジンＥＣＵ６、トランスミッションＥＣＵ７に指令値を出力する。車速制御ＥＣＵ１０は、図１に示すように、マイクロコンピューターのソフトウェア形態により構成される制御開始判定部２０、目標車速算出部３０、車速制御部４０、実変速比算出部５０、駆動力分配部６０、規範モデル時定数決定部７０を備えている。車速制御ＥＣＵ１０は、スロットルとトランスミッションとを用いることによって、車速を制御する。なお車速制御ＥＣＵ１０の各構成部の詳細については後述する。
【００１９】
エンジンＥＣＵ６は、車速制御ＥＣＵ１０から出力されたエンジントルク指令値cTE及び制御実行フラグfSTARTに基づいて、スロットル開度を算出し、スロットルアクチュエータ８にスロットル開度信号を出力する。すなわち、エンジンＥＣＵ６は、制御実行フラグfSTARTが１の場合には車速制御実行状態であると判定し、車速制御ＥＣＵ１０から出力されたエンジントルク指令値cTEに基づいたエンジントルクを出力するようにスロットルアクチュエータ８を制御する。一方、制御実行フラグfSTARTが０の場合には車速制御停止状態である判定し、アクセル踏込み量APOに応じたエンジントルクを出力するようにスロットルアクチュエータ８を制御する。
【００２０】
スロットルアクチュエータ８は、スロットル開度信号に従ってエンジンのスロットルバルブを調整する。
【００２１】
トランスミッションＥＣＵ７は、車速制御ＥＣＵ１０から出力された変速比指令値cRATIO及び制御実行フラグfSTARTに基づいて、変速機の変速比を調整する。すなわち、トランスミッションＥＣＵ７は、制御実行フラグfSTARTが１の場合には車速制御実行状態であると判定し、車速制御ＥＣＵ１０から出力された変速比指令値cRATIOに変速比を設定する。一方、制御実行フラグfSTARTが０の場合には、車速制御停止状態であると判定し、アクセル踏込み量APOと実車速aVSPとに応じた変速比を設定する。
【００２２】
続いて車速制御ＥＣＵ１０の各構成部について詳述する。
≪制御開始判定部２０≫
制御開始判定部２０の動作を図２に示したフローチャートに基づいて説明する。
【００２３】
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、制御開始スイッチ１からの信号を取込んでスイッチがオン状態であるか、オフ状態であるかを判定する。オン状態である場合はステップ２へ進み、オフ状態である場合はステップ４へ進む。
【００２４】
ステップ２では、ブレーキスイッチ２からの信号を取込んでブレーキスイッチがオン状態であるか、オフ状態であるかを判定する。オン状態である場合はステップ４へ進み、オフ状態である場合はステップ３へ進む。
【００２５】
ステップ３では制御実行フラグfSTARTを１とする。
【００２６】
ステップ４では制御実行フラグfSTARTを０とし、車速制御の停止処理を行う。例えば、ドライバーがブレーキを踏んでいる場合は、スロットル開度と変速比とでは目標車速tVSPに実車両の速度aVSPを追従させることができないのでフラグfSTARTを０として車速制御の停止処理を行う。
【００２７】
制御開始判定部２０から出力された制御実行フラグfSTARTは、エンジンＥＣＵ６、トランスミッションＥＣＵ７に入力され、エンジンＥＣＵ６及びトランスミッションＥＣＵ７は、上述した制御を行う。
【００２８】
≪目標車速算出部３０≫
目標車速算出部３０は、図３に示すように目標加速度決定部３１、積分処理部３２より構成され、制御実行フラグfSTART、実車速aVSP、アクセル踏込み量APOを取込み、目標車速tVSPを算出する。
【００２９】
目標加速度決定部３１は、積分処理部３２で算出された目標車速tVSPとアクセル踏込み量APOとから図４に示すマップに基づき目標加速度tACCを決定する。図４に示されるように目標加速度tACCは、アクセル踏込み量が大きいほど大きくなる。また車速が高くなるほど走行抵抗は大きくなり、実現可能な加速度は小さくなることに対応するため、図４では同じアクセル踏込み量であれば、車速が高いほど、目標加速度は小さくなるように設定されている。
【００３０】
積分処理部３２は、制御実行フラグfSTART、実車速aVSP、目標加速度tACCに基づいて目標車速tVSPを算出する。ここで図５を参照して積分処理部３２の処理内容について説明する。制御実行フラグfSTARTが０の場合、つまり制御開始スイッチ１がオフ状態、またはブレーキを踏んでいる場合には、目標車速tVSP及びtVSP前回値を実車速aVSPで初期化する（ステップ７）。制御実行フラグfSTARTが１の場合、つまり制御開始スイッチ１がオン状態かつブレーキを踏んでいない場合には、tVSP前回値に目標加速度tACCを加算して目標車速tVSPとする。目標車速tVSP算出後、tVSP前回値を目標車速tVSPで更新する（ステップ６）。目標車速tVSPは車速制御部４０に出力される。
【００３１】
≪規範モデル時定数決定部７０≫
規範モデル時定数決定部７０は、前方を走行する車両(先行車)との車間距離La、相対速度Vt(＝先行車の車速−自車の車速)に基づいて規範モデル時定数τHを決定する。具体的には図６に示すマップに基づき決定する。規範モデル時定数τHは図６に示されるように、車間距離が縮まるほど、そして相対速度が負側（接近方向）に大きくなるほど大きな値を採る。なお、後述するように規範モデル時定数τHが大きいほど、アクセル操作に対する応答性が低くなる（応答が鈍くなる）。
【００３２】
先行車がいない場合は、車間距離１００［ｍ］での値を設定し、応答性をよくする。
【００３３】
≪車速制御部４０≫
図７に車速制御部４０の構成を示す。また図８に制御対象の車両モデルを示す。
【００３４】
制御対象の車両モデルは、駆動トルク指令値を操作量とし、車速を制御量としてモデル化することによって、車両のパワートレインの挙動は図８に示す簡易非線形モデルで表すことができ、次式で表される。
【００３５】
【数１】
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【００３６】
駆動トルク指令値を入力とし、車速を出力とする車両モデルは積分特性となる。ただし、制御対象の特性にはパワートレイン系の遅れにより無駄時間も含まれることになり、使用するアクチュエータやエンジンによって無駄時間ＬPは変化する。
【００３７】
車速制御部４０はフィードフォワード制御部（以下Ｆ／Ｆ制御部と略す）とフィードバック制御部（以下Ｆ／Ｂ制御部と略す）とからなる２自由度制御系で構成されている。車速制御部４０は、目標車速tVSPを入力とし、出力を自車速aVSPとした場合の伝達特性が図７の規範モデル４２の伝達特性となるようにＦ／Ｆ制御部とＦ／Ｂ制御部を用いて制御を行う。
【００３８】
Ｆ／Ｆ制御部は図７に示すように位相補償器４１で構成され、Ｆ／Ｆ指令値は目標車速tVSPを入力とし、実車速aVSPを出力とした場合の制御対象の応答特性を、伝達特性ＧT(s)の特性に一致させる。位相補償器４１の伝達特性ＧC(s)は、次式で表される。
【００３９】
【数２】
2006291870.tif 000004
【００４０】
Ｆ／Ｂ制御部は、図７に示すように規範モデル４２とフィードバック補償器４３とにより構成される。
【００４１】
規範モデル４２の伝達関数ＧT(s)は、次式で表される。
【００４２】
【数３】
2006291870.tif 000005
【００４３】
すなわち、規範モデル４２の伝達関数ＧT(s)は時定数τHの一次遅れとむだ時間ＬVとからなる。時定数τHは、前述した規範モデル時定数決定部７０にて決定された値を用いる。なおｓはラプラス演算子を表す。また目標車速tVSPは、目標車速演算部３０で算出された値である。
【００４４】
フィードバック補償器４３は、図７に示されるようにＰＤ補償器をもちいる。フィードバック補償器４３は、規範モデル４２から出力される規範応答Vrefと自車速aVSPとの差を入力とし、Ｆ／Ｂ指令値を算出する。なおＫpは比例制御ゲインであり、Ｋdは微分制御ゲインである。Ｆ／Ｂ指令値により外乱やモデル化誤差による影響を抑える。
【００４５】
駆動トルク変換部４４は、位相補償器（Ｆ／Ｆ制御部）４１で算出されたＦ／Ｆ指令値と、Ｆ／Ｂ補償器４３で算出されたＦ／Ｂ指令値とを加算した値に、車両質量Ｍ及びタイヤ動半径Ｒｔを掛け合わせ、駆動トルク指令値cTDRを算出する。駆動トルク指令値cTDRは、後述のように駆動力分配部６０で、エンジントルク指令値cTE、変速比指令値cRATIOに分配することで実現される。
【００４６】
≪実変速比算出部５０≫
図１の実変速比算出部５０は、自車速aVSPとエンジン回転速度aNEより下式に従って実変速比aRATIOを算出する。
【００４７】
【数４】
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【００４８】
≪駆動力分配部６０≫
駆動力分配部６０について図９に基づいて説明する。駆動力分配部６０では、車速aVSP、駆動トルク指令値cTDR、実変速比aRATIOを入力として変速比指令値cRATIOとエンジントルク指令値cTEを算出する。
【００４９】
変速比指令値cRATIOについては、変速比指令値設定部６１にて算出される。変速比指令値設定部６１では、図１０に示されるマップを用いて駆動トルク指令値cTDRと自車速aVSPから変速比指令値cRATIOを決定する。なお図１０は無段変速機を用いた場合のマップを示している。
【００５０】
エンジントルク指令値算出部６２では、駆動トルク指令値cTDRと実変速比aRATIOより下式に従ってエンジントルク指令値cTEを算出する。
【００５１】
【数５】
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【００５２】
駆動力分配部６０にて算出された変速比指令値cRATIOは、図１に示される通り、トランスミッションＥＣＵ７へ出力される。エンジントルク指令値cTEは、エンジンＥＣＵ６へ出力される。
【００５３】
本発明では、規範モデル時定数決定部７０により、規範モデル４２の時定数τHを変更するようにした。このようにすると、アクセル踏込み量APOに対する車両の応答を変更することができる。
【００５４】
図１１は、時刻ｔ０〜ｔ１において目標車速がＶ0→Ｖ1と変化したときに、同一のアクセル踏込み量での実車速の応答性を示している。図１１（Ａ）は時定数τHが小さい場合を示し、図１１（Ｂ）は時定数τHが大きい場合を示す。
【００５５】
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）を見ると、時定数τHを大きくすることで規範車速Vrefの立ち上がりが緩やかになり、自車速aVSPの立ち上がりも緩やかになることがわかる。
【００５６】
図１２，図１３に前方車両に接近しているときのアクセル踏込量に対する車両挙動を示す。図１２は、先行車との車間距離La、相対速度Vtにかかわらず、規範モデル時定数τHを変更しない場合である。
【００５７】
前方車両に接近しつつあるが、まだ十分な車間距離があるので、車間距離を縮めようとしてドライバがアクセルを少し踏んだ場合には（図１２（Ａ）の時刻ｔ11〜ｔ12）、或る車両加速度が発生し（図１２（Ｂ））、車間距離が詰まることとなる（図１２（Ｄ））。
【００５８】
もう少しで適正な車間距離になりそうなときに（時刻ｔ13）、ドライバが再び前回と同様にアクセルを踏み込むと（図１２（Ａ））、車間距離が離れているときと同じように応答よく加速してしまって（図１２（Ｂ））、必要以上に車間が詰まってしまうおそれがある（図１２（Ｄ））。
【００５９】
図１３は、先行車との車間距離La、相対速度Vtに応じて、規範モデル時定数τHを変更する場合である。なお規範モデル時定数τHを変更しない場合の応答(すなわち図１２に示された応答)を破線で示す。
【００６０】
前方車両に接近しつつあるが、まだ十分な車間距離があるので、車間距離を縮めようとしてドライバがアクセルを少し踏んだ場合には（図１３（Ａ）の時刻ｔ21〜ｔ22）、或る車両加速度が発生し（図１３（Ｂ））、車間距離が詰まることとなる（図１３（Ｄ））。
【００６１】
もう少しで適正な車間距離になりそうなときに（時刻ｔ23）、ドライバが再び前回と同様にアクセルを踏み込んだ場合には（図１３（Ａ））、規範モデル時定数τHが先行車との車間距離La、相対速度Vtに応じて大きくされているので、車両加速度が上がらず（図１３（Ｂ））、車間距離の急激な減少を避けることができるのである（図１３（Ｄ））。
【００６２】
以上、詳細に述べたように、本実施形態によれば、規範モデル時定数τHが先行車との車間距離La、相対速度Vtに応じて大きくされるので、前方車両に対して接近度合いが強いときは、アクセル操作に対する車両の応答性が下がる。したがって、ドライバーの操作ミス等によりアクセルを踏みすぎたときであっても、前方車両に接近しすぎることを防ぐことができる。
【００６３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による車速制御装置の第１実施形態を示すシステム構成を示す図である。
【図２】制御開始判定部２０の動作を示すフローチャートである。
【図３】目標車速算出部３０を示すブロック図である。
【図４】目標加速度決定部３１にて用いられる目標加速度算出マップの一例である。
【図５】積分処理部３２の動作を示すフローチャートである。
【図６】規範モデル時定数決定部７０にて用いられる規範モデル時定数算出マップの一例を示す図である。
【図７】車速制御部４０を示すブロック図である。
【図８】車両モデル４５のブロック図である。
【図９】駆動力分配部６０を示すブロック図である。
【図１０】変速比指令値設定部６１にて用いられる変速比算出マップの一例である。
【図１１】規範モデル時定数変更による応答性変化を説明する図である。
【図１２】規範モデル時定数τHを変更しない場合のアクセル踏込量に対する車両挙動を示す図である。
【図１３】規範モデル時定数τHを変更する場合のアクセル踏込量に対する車両挙動を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  制御開始スイッチ
２  ブレーキスイッチ（操作状態検出手段）
３  アクセルポジションセンサ（操作状態検出手段）
４  車速センサ
５  エンジン回転速度センサ
６  エンジンＥＣＵ
７  トランスミッションＥＣＵ
９  車間距離センサ（走行状態検出手段）
１０  車速制御ＥＣＵ
３０  目標車速算出部（目標車速設定手段）
４０  車速制御部（車速制御手段）
５０  実変速比算出部（車速制御手段）
６０  駆動力分配部（車速制御手段）
７０  規範モデル時定数決定部（応答特性補正手段）
【図１】
2006291870.tif 000008
【図２】
2006291870.tif 000009
【図３】
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【図４】
2006291870.tif 000011
【図５】
2006291870.tif 000012
【図６】
2006291870.tif 000013
【図７】
2006291870.tif 000014
【図８】
2006291870.tif 000015
【図９】
2006291870.tif 000016
【図１０】
2006291870.tif 000017
【図１１】
2006291870.tif 000018
【図１２】
2006291870.tif 000019
【図１３】
2006291870.tif 000020