(57)【要約】【課題】指令加速度に対する応答性を改善し、発進時などの加速フィーリングの向上等を図ることを目的とする。【解決手段】指令車速演算部４ａにより、指令加速度を積分して指令車速を演算し、指令スロットル開度出力部４ｂにより、車両運動特性のデータとして前記指令加速度と前記指令車速と車両運動系５のスロットルの開度の関係を示すデータを保持し、保持したデータから前記指令加速度と前記指令車速により定まる前記スロットルの開度を指令スロットル開度として導出し、この指令スロットル開度により前記スロットルの開度を制御して加速度をフィードフォワード制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令加速度を積分して指令車速を演算する指令車速演算手段と、
車両運動特性のデータとして前記指令加速度と前記指令車速と車両運動系のスロットルの開度の関係を示すデータを保持し、保持したデータから前記指令加速度と前記指令車速により定まる前記スロットルの開度を指令スロットル開度として導出する指令スロットル開度出力手段とを備え、
前記指令スロットル開度により前記スロットルの開度を制御して加速度をフィードフォワード制御することを特徴とする車両の加速度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の加速度制御装置において、
前記指令車速と検出車速との差に比例したフィードバック制御出力により前記指令スロットル開度を補正する補正手段を備えたことを特徴とする車両の加速度制御装置。
【請求項３】
前記補正手段が、前記指令スロットル開度と前記フィードバック制御出力との積を補正量として演算し、前記指令スロットル開度に前記補正量を加算して前記指令スロットル開度を補正することを特徴とする請求項２に記載の車両の加速度制御装置。
【請求項４】
前記指令加速度と前記指令車速と前記スロットルの開度の関係を示すデータが、前記指令加速度と前記指令車速と前記スロットルの開度との３次元のマップデータであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両の加速度制御装置。
【請求項５】
前記指令加速度が、車間距離制御の演算から導出されたものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両の加速度制御装置。
【請求項６】
指令加速度を積分して指令車速を演算し、
車両運動特性のデータとして保持した前記指令加速度と前記指令車速と車両運動系のスロットルの開度の関係を示すデータから、前記指令加速度と前記指令車速により定まる前記スロットルの開度を指令スロットル開度として導出し、
前記指令スロットル開度により、前記スロットルの開度を制御して加速度をフィードフォワード制御することを特徴とする車両の加速度制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の車両の加速度制御方法において、
前記指令車速と検出車速との差に比例したフィードバック制御出力により、前記指令スロットル開度を補正することを特徴とする車両の加速度制御方法。
【請求項８】
前記指令スロットル開度と前記フィードバック制御出力との積を補正量として演算し、前記指令スロットル開度に前記補正量を加算して前記指令スロットル開度を補正することを特徴とする請求項７に記載の車両の加速度制御方法。
【請求項９】
前記指令加速度と前記指令車速と前記スロットルの開度の関係を示すデータが、前記指令加速度と前記指令車速と前記スロットルの開度との３次元のマップデータであることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の車両の加速度制御方法。
【請求項１０】
前記指令加速度が、車間距離制御の演算から導出されたものであることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の車両の加速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車間距離を保ちつつ先行車に追従して走行する車両の加速度制御装置及び加速度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば本出願人の既出願（特願２００２−２０７６７１号）の明細書、図面等に記載されているように、レーザレーダ等から成る車間距離検出手段により自車と先行車との車間距離を検出し、検出した車間距離を自車速に応じた所定の目標車間距離に保持しつつ先行車に追従して走行する追従走行システム構成の車両が提案されている。
【０００３】
この種追従走行システム構成の車両の加速度制御には、フィードバック制御を基本とした制御アルゴリズムを用いることが考えられている。
【０００４】
つぎに、フィードバック制御の加速度制御を行う場合のこの種追従走行システム構成の車両の加速度制御装置について、図４のブロック図を参照して説明する。
【０００５】
前記の車間距離検出手段（図示せず）の時々刻々の車間距離が与えられる車間制御ＥＣＵ１は、車間距離と自車速（検出車速）とに基づくコンピュータ処理により、自車速に応じた所定の目標車間距離に保持しつつ先行車に追従して走行するのに必要な加速度を演算し、この加速度を指令加速度としてスロットル制御ＥＣＵ２に与える。
【０００６】
このＥＣＵ２は、指令加速度と、速度センサ（図示せず）の検出車速から得られた加速度（実加速度）との誤差（制御偏差）に基づくコンピュータ処理により、前記誤差に応じたスロットル開度を、指令スロットル開度（操作量）として求め、この指令スロットル開度を、スロットル、エンジン等が構成する車両運動系３に与える。
【０００７】
そして、車両運動系３のスロットルを指令スロットル開度に応じた開度に制御し、自車の加速度を指令加速度に制御する。
【０００８】
このフィードバック制御により、自車速に応じた所定の車間距離を保ちつつ先行車に追従して走行するように、自車の加速度を、指令加速度と実加速度との誤差に基づいてフィードバック制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記フィードバック制御の加速度制御の場合、スロットルの開度に対して車両の運動が非線形な挙動を示すことから、例えば図５の加速度制御の特性図に示すように、指令加速度に対して実加速度に大きなオーバーシュート、アンダーシュートが発生し、制御結果がなかなか安定しない。
【００１０】
図５において、横軸は時間、縦軸は加速度であり、実線ａが指令加速度、実線ｂが実加速度である。
【００１１】
そのため、指令加速度に対する応答性が悪く、その結果、特に発進時などの加速フィーリングが悪いという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、指令加速度に対する応答性を改善し、発進時などの加速フィーリングの向上等を図ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明にかかる車両の加速度制御装置は、指令加速度を積分して指令車速を演算する指令車速演算手段と、車両運動特性のデータとして前記指令加速度と前記指令車速と車両運動系のスロットルの開度の関係を示すデータを保持し、保持したデータから前記指令加速度と前記指令車速により定まる前記スロットルの開度を指令スロットル開度として導出する指令スロットル開度出力手段とを備え、前記指令スロットル開度により前記スロットルの開度を制御して加速度をフィードフォワード制御することを特徴としている（請求項１）。
【００１４】
このような構成によれば、指令スロットル開度出力手段の指令スロットル開度により、指令加速度に基づいて実加速度がフィードフォワード制御され、スロットルの開度に対して車両の運動が非線形な挙動を示しても、実加速度が指令加速度に応答性良く制御され、指令加速度に対する応答性が改善され、発進時などの加速フィーリングが向上する。
【００１５】
また、本発明にかかる車両走行制御装置は、前記指令車速と検出車速との差に比例したフィードバック制御出力により前記指令スロットル開度を補正する補正手段も備えることを特徴としている（請求項２）。
【００１６】
このような構成によれば、前記のフィードフォワード制御に補正手段によるフィードバック制御の補正が加味され、フィードフォワード制御のみでは補償されない、指令スロットル開度のデータ誤差の補償や、外力に対するロバスト安定性の改善等が図られ、指令加速度に対する応答性が一層改善され、発進時などの加速フィーリングがさらに向上する。
【００１７】
そして、前記補正手段は、前記指令スロットル開度と前記フィードバック制御出力との積を補正量として演算し、前記指令スロットル開度に前記補正量を加算して前記指令スロットル開度を補正することが実用的で好ましい（請求項３）。
【００１８】
さらに、本発明にかかる車両の加速度制御装置は、前記指令加速度と前記指令車速と前記スロットルの開度の関係を示すデータが、前記指令加速度と前記指令車速と前記スロットルの開度との３次元のマップデータであることを特徴としている（請求項４）。
【００１９】
このような構成によれば、指令車速と指令加速度により定まる指令スロットル開度が、いわゆるマップ出力として、指令スロットル開度出力手段から容易に導出される。
【００２０】
そして、追従走行システム構成の車両の加速度制御装置にあっては、前記指令加速度が、車間距離制御の演算から導出されたものであることが実用的である（請求項５）。
【００２１】
つぎに、本発明にかかる車両の加速度制御方法は、指令加速度を積分して指令車速を演算し、車両運動特性のデータとして保持した前記指令加速度と前記指令車速と車両運動系のスロットルの開度の関係を示すデータから、前記指令加速度と前記指令車速により定まる前記スロットルの開度を指令スロットル開度として導出し、その指令スロットル開度により、前記スロットルの開度を制御して加速度をフィードフォワード制御することを特徴としている（請求項６）。
【００２２】
このような構成によれば、指令加速度に基づいて実加速度がフィードフォワード制御され、スロットルの開度に対して車両の運動が非線形な挙動を示しても、実加速度が指令加速度に応答性良く制御され、指令加速度に対する実加速の応答性を改善し、発進時などの加速フィーリングが向上する。
【００２３】
また、本発明にかかる車両の加速度制御方法は、前記指令車速と検出車速との差に比例したフィードバック制御出力により、前記指令スロットル開度を補正することも特徴としている（請求項７）。
【００２４】
このような構成によれば、前記のフィードフォワード制御にフィードバック制御の補正が加味され、フィードフォワード制御のみでは補償されない、指令スロットル開度のデータ誤差の補償や、外力に対するロバスト安定性の改善等が図られ、指令加速に対する応答性が一層改善され、発進時などの加速フィーリングがさらに向上する。
【００２５】
そして、前記指令スロットル開度と前記フィードバック制御出力との積を補正量として演算し、前記指令スロットル開度に前記補正量を加算して前記指令スロットル開度を補正することが実用的で好ましい（請求項８）。
【００２６】
さらに、本発明にかかる車両の加速度制御方法は、前記指令加速度と前記指令車速と前記スロットルの開度の関係を示すデータが、前記指令加速度と前記指令車速と前記スロットルの開度との３次元のマップデータであることを特徴としている（請求項９）。
【００２７】
このような構成によれば、指令車速と指令加速度により定まる指令スロットル開度が、いわゆるマップ出力として容易に導出される。
【００２８】
そして、追従走行システム構成の車両の加速制御にあっては、前記指令加速度が、車間距離制御の演算から導出されたものであることが実用的である（請求項１０）。
【００２９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。但し、図１はブロック図、図２は図１のスロットル開度マップ部のデータ構造図、図３は図１の加速度制御の特性図である。
【００３０】
本実施形態における車両の加速度制御装置は、図１に示すように構成されている。
【００３１】
そして、例えば、図４の車間制御ＥＣＵ１と同様の車間制御ＥＣＵが形成する上位装置（図示せず）から出力された時々刻々の指令加速度Ｇｒｅｆ（ｔ）が、図４のスロットル制御ＥＣＵ２に代わる加速度コントローラ４の指令車速演算部４ａおよび指令スロットル開度出力部４ｂのスロットル開度マップ部４ｃに与えられる。
【００３２】
ところで、加速度コントローラ４はマイクロコンピュータにより形成される。
【００３３】
また、指令車速演算部４ａは指令車速演算手段を形成し、指令加速度Ｇｒｅｆ（ｔ）を積分して時々刻々の指令車速Ｖｒｅｆ（ｔ）を演算する。
【００３４】
さらに、指令スロットル開度出力部４ｂは指令スロットル開度出力手段を形成し、そのスロットル開度マップ部４ｃは、車両の運動特性のデータとして、スロットルの各開度での加速度と車速の計測結果等により予め得られた指令加速度と指令車速とスロットルの開度の関係を示すデータを保持する。
【００３５】
このデータはどのような構造であってもよいが、３次元のマップデータであることが好ましく、この３次元のマップデータは、例えば図２に示すような構造に形成され、直交する３軸が指令車速Ｖｒｅｆ、指令加速度Ｇｒｅｆ、スロットル開度θｍａｐであり、指令車速Ｖｒｅｆ、指令加速度Ｇｒｅｆの各値から、対応するスロットル開度θｍａｐが容易に導出される。
【００３６】
このスロットル開度θｍａｐは、制御対象である車両運動の特性を持ったスロットル開度マップ部４ｃの出力である。
【００３７】
そして、このマップ部４ｃから導出された時々刻々のスロットル開度θｍａｐを、マップ出力θｍａｐ（ｔ）とすると、その誤差の補償や、外力に対するロバスト安定性の改善等が不要な場合、すなわち、理想的な条件で平坦路を走行するような場合は、マップ出力θｍａｐ（ｔ）を、そのまま時々刻々の指令スロットル開度θ（ｔ）とし、この指令スロットル開度θ（ｔ）を、指令スロットル開度出力部４ｂから図４の車両運動系３に相当する車両運動系５に与える。
【００３８】
そして、指令スロットル開度θ（ｔ）により、車両運動系５のスロットルの開度を制御して車両の加速度をフィードフォワード制御する。
【００３９】
このフィードフォワード制御により、スロットル開度に対して車両の運動が非線形な挙動を示しても、その実加速度が指令加速度に応答性良く制御され、指令加速に対する実加速の応答性が、フィードバック制御を基本とした制御アルゴリズムを用いた場合より改善され、発進時などの加速フィーリング等が向上する。
【００４０】
ところで、指令スロットル開度θ（ｔ）にマップ出力θｍａｐ（ｔ）の誤差に基づく誤差（データ誤差）が存在し、実際の道路には路面勾配等があり、前記のフィードフォワード制御のみでは、それらのデータ誤差の補償や、走行中の外力に対するロバスト安定性の改善等が図られないことから、本実施形態にあっては、つぎに説明するように、前記のフィードフォワード制御に、フィードバック制御の補正を加える。
【００４１】
すなわち、車両運動系５の時々刻々の検出車速Ｖ（ｔ）を加速度コントローラ４の減算器４ｄに帰還し、この減算器４ｄにより、指令車速Ｖｒｅｆ（ｔ）と検出車速Ｖ（ｔ）との誤差を速度偏差ｅ（ｔ）とし、この速度偏差ｅ（ｔ）を定数器４ｅによりＫ倍してフィードバック出力θｆｂ（ｔ）（＝Ｋ×（Ｖｒｅｆ（ｔ）−Ｖ（ｔ））を算出し、このフィードバック出力θｆｂ（ｔ）を乗算器４ｆに供給する。
【００４２】
そして、この乗算器４ｆによりマップ出力θｍａｐ（ｔ）とフィードバック出力θｆｂ（ｔ）とを乗算し、マップ出力θｍａｐ（ｔ）の補正量θδ（ｔ）（＝θｍａｐ（ｔ）×θｆｂ（ｔ））を算出して補正用の加算器４ｇに供給する。
【００４３】
この加算器４ｇは、マップ出力θｍａｐ（ｔ）に補正量θδ（ｔ）を加算し、この加算により補正されたマップ出力（＝θｍａｐ（ｔ）×（１＋θδ（ｔ））を、指令スロットル開度θ（ｔ）として車両運動系５に与える。
【００４４】
この場合、フィードフォワード制御にフィードバック制御の補正を加味して車両運動系５のスロットルの開度が制御され、フィードフォワード制御を基本とした制御により、フィードフォワード制御のみでは補償されない、指令スロットル開度θ（ｔ）の誤差（データ誤差）の補償や、外力に対するロバスト安定性の改善等も図られる。
【００４５】
なお、減算器４ｄ、定数器４ｅ、乗算器４ｆ、加算器４ｇにより、補正手段が形成されている。
【００４６】
そして、補正されたマップ出力を指令スロットル開度θ（ｔ）として車両運動系５に与えることにより、例えば、図３に示す加速度制御の特性図が得られた。
【００４７】
この図３において、横軸は時間、縦軸は加速度であり、実線Ａが指令加速度、実線Ｂが実加速度である。
【００４８】
そして、図３と図５との比較からも明らかなように、本実施形態の場合、指令加速度に対する実加速度のオーバーシュート、アンダーシュート量が極めて減少し、制御結果が迅速に安定する。
【００４９】
そのため、指令加速度に対する応答性が大幅に改善され、発進時などの加速フィーリングが著しく向上する。
【００５０】
なお、本発明は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、加速度コントローラ４はロジック回路等を用いたハードウエア構成であってもよく、指令加速度と指令車速とスロットルの開度の関係を示すデータが前記の３次元のマップデータ構造以外のデータ構造であってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１、６に記載の発明によれば、指令加速度に基づいて実加速度がフィードフォワード制御され、スロットル開度に対して車両の運動が非線形な挙動を示しても、実加速度が指令加速に応答性良く制御され、指令加速度に対する応答性を改善し、発進時などの加速フィーリングを向上することができる。
【００５２】
また、請求項２、７に記載の発明によれば、フィードフォワード制御にフィードバック制御の補正が加味され、フィードフォワード制御のみでは補償されない、指令スロットル開度のデータ誤差の補償や、外力に対するロバスト安定性の改善等を図ることができ、指令加速に対する応答性を一層改善し、発進時などの加速フィーリングをさらに向上することができる。
【００５３】
つぎに、請求項３、８に記載の発明によれば、指令スロットル開度とフィードバック制御出力との積を補正量として演算し、この補正量を加算して指令スロットル開度を補正したため、フィードバック制御の補正を施す実用的な構成を提供することができる。
【００５４】
また、請求項４、９に記載の発明によれば、指令車速と指令加速度により定まる指令スロットル開度を、いわゆるマップ出力として容易に導出することができる。
【００５５】
さらに、請求項５、１０に記載の発明によれば、追従走行システム構成の車両の加速制御に適用した場合の実用的な構成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】図２は図１のスロットル開度マップ部のデータ構造図である。
【図３】図３は図１の加速度制御の特性図である。
【図４】フィードバック制御の加速度制御のブロック図である。
【図５】図５は図４の加速度制御の特性図である。
【符号の説明】
４    加速度コントローラ
４ａ  指令車速演算部（指令車速演算手段）
４ｂ  指令スロットル開度出力部（指令スロットル開度出力手段）
４ｃ  スロットル開度マップ部
４ｄ  減算器
４ｅ  定数器
４ｆ  乗算器
４ｇ  加算器
【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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