(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常走行を行う通常走行モードと、定速走行制御を行う定速走行モードとを切り換える運転モード切り換え手段と、
目標車速を設定する設定手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記実車速が目標車速と一致するように駆動力を制御する制御手段とを備えた車両用定速走行制御装置において、
前記制御手段は、
前記実車速を目標車速へ追従させる駆動力指令値を算出する駆動力指令値算出手段と、
前記車速に応じた基準走行抵抗値を設定する基準走行抵抗設定手段と、
定速走行制御が開始されると、前記基準走行抵抗値まで徐々に増加するベース駆動力を算出するベース駆動力算出手段と、
このベース駆動力を前記駆動力指令値に加算したものを目標駆動力として算出する目標駆動力算出手段とを備え、この目標駆動力となるように駆動力を制御することを特徴とする車両用定速走行制御装置。
【請求項２】
前記ベース駆動力算出手段は、定速走行制御が開始された時点から、時間の経過に応じて増加する走行抵抗相当リミット値を算出するリミット値算出手段と、前記基準走行抵抗値とリミット値のうち小さい方を選択してベース駆動力として出力する選択手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用定速走行制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、エンジンの吸気通路に介装された電子制御式スロットルを、目標駆動力となるように駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用定速走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の車速での走行を維持する車両用定速走行制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実車速が目標車速に一致するよう車両を制御する定速走行制御装置として特開平８−２９５１５２号公報などが知られている。
【０００３】
これは、目標車速と実車速との偏差に基づいて、実車速を目標車速に到達させるために必要な目標駆動力を演算するサーボ系を有しており、目標駆動力が得られるよう、目標駆動力を変速比で除算してエンジントルク指令値を求めている。
【０００４】
また、外乱補償器を備えて、外乱（勾配変化や車重変化による必要駆動力の変化）を推定して、これを上記サーボ系から算出される駆動力に加算したものを最終目標駆動力とすることで、外乱が発生したときであっても安定して制御が行えるように対外乱性（ロバスト性）を維持している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記サーボ系では、目標車速と実車速が一致している状態では、サーボ系から出力される目標駆動力は０となるが、実際にその車速を維持するためには車速に応じた走行抵抗分の駆動力が必要であり、この走行抵抗分を考慮しないと実車速が低下してしまう。
【０００６】
上記従来例では、この走行抵抗分も外乱補償器で補償可能ではあるが、常時補償量が大きくなってしまうため、精度及び安定性の面で好ましくない。
【０００７】
そこで、走行抵抗に応じた最終的な目標駆動力の算出に当たり、予め設定した走行抵抗値テーブルを参照し、このテーブルの値を加算することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、この走行抵抗値のテーブル値を加算する場合では、実際の走行抵抗値が走行抵抗値テーブルに格納された値とは異なるとき、特に実際の走行抵抗値の方が小さいときには、車速制御開始時または設定車速を変更した直後などにおいて、走行抵抗分の駆動力が実際に必要な駆動力よりも増大することになりショックが発生するという問題があった。
【０００９】
さらに、エンジントルクを制御する手段として、前記従来例のような負圧式スロットルを用いた場合、演算結果の反映に関しては応答性の低い負圧式のアクチュエータがダンパの役割を果たすため、駆動力の急増を抑制することもできた。
【００１０】
この負圧式アクチュエータに代わって、応答性の高い電子制御式スロットルを採用し、上記のように最終目標駆動力を走行抵抗値テーブルの値に加算すると、エンジントルクの変化応答性が向上するため、上記のような車速制御開始時または設定車速変更時に生じるショックがさらに大きくなって、運転者に不快感を与えるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、定速走行制御の開始時などで、ショックが発生するのを抑制することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、通常走行を行う通常走行モードと、定速走行制御を行う定速走行モードとを切り換える運転モード切り換え手段と、
目標車速を設定する設定手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記実車速が目標車速と一致するように駆動力を制御する制御手段とを備えた車両用定速走行制御装置において、
前記制御手段は、
前記実車速を目標車速へ追従させる駆動力指令値を算出する駆動力指令値算出手段と、
前記車速に応じた基準走行抵抗値を設定する基準走行抵抗設定手段と、
定速走行制御が開始されると、前記基準走行抵抗値まで徐々に増加するベース駆動力を算出するベース駆動力算出手段と、
このベース駆動力を前記駆動力指令値に加算したものを目標駆動力として算出する目標駆動力算出手段とを備え、この目標駆動力となるように駆動力を制御する。
【００１３】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記ベース駆動力算出手段は、定速走行制御が開始された時点から、時間の経過に応じて増加する走行抵抗相当リミット値を算出するリミット値算出手段と、前記基準走行抵抗値とリミット値のうち小さい方を選択してベース駆動力として出力する選択手段とを設けたる。
【００１４】
また、第３の発明は、前記第１または第２の発明において、前記制御手段は、エンジンの吸気通路に介装された電子制御式スロットルを、目標駆動力となるように駆動する。
【００１５】
【発明の効果】
したがって、第１の発明は、定速走行制御の開始時には、車速に応じた基準走行抵抗値よりも小さなベース駆動力によって目標駆動力が徐々に増加するので、実際の走行抵抗が基準走行抵抗値よりも小さい場合に定速走行制御が開始された場合であっても、目標駆動力が一時的に過大となってショックを発生するのを抑制でき、運転者へ違和感を与えることがなくなって、車両用定速走行制御装置の品質を高めることができる。また定常時には基準走行抵抗値が用いられるため、定常時の制御の安定性も確保することができる。
【００１６】
また、第２の発明は、ベース駆動力は、基準走行抵抗値と走行抵抗相当リミット値のうち小さい方を選択するので、走行抵抗相当リミット値が徐々に増加している最中でも、車速に応じた基準走行抵抗値が小さい状況では、ベース駆動力を小さくすることができ、定速走行制御が開始されたときにショックが生じるのを抑制できる。
【００１７】
また、第３の発明は、応答性の高い電子制御式スロットルを採用しているため、エンジンの出力は迅速に変動可能であるが、定速走行制御の開始時では、目標駆動力を徐々に増加させることで、応答性の高い電子制御式スロットルを採用した場合であっても、定速走行制御の開始時にショックの発生を抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、定速走行制御コントロールユニット１０は、マイクロコンピュータや各種インタフェース及び記憶手段を主体にして構成され、目標車速に応じた駆動力となるように、吸気通路９に介装された電子制御式スロットル８（エンジントルク制御手段）を介してエンジン１の制御を行う。なお、定速走行制御コントロールユニット１０は、エンジン１の燃料噴射量や点火時期なども制御しており、定速走行制御を行っていないとき（通常走行モード）には、図示しないアクセルペダルの操作量に基づいて、エンジン１の制御を行う。
【００２０】
また、エンジン１に連結された自動変速機２は、変速制御コントロールユニット２０によって制御され、変速制御コントロールユニット２０は、車速ＶＳＰと図示しないアクセルペダルの操作量に応じて変速比または変速段を制御する。なお、定速走行制御コントロールユニット１０は変速制御コントロールユニット２０によって設定された変速比または変速段を読み込んで、後述する駆動力の演算を行う。
【００２１】
次に１２〜１６は運転者によって操作されるスイッチ群１１であり、これらスイッチの操作に応じて定速走行制御コントロールユニット１０は定速走行制御の開始（定速走行モード）または解除（通常走行モード）を判断する。
【００２２】
１２は定速走行制御のメインスイッチであり、セットスイッチ１３は定速走行制御の開始及び車速の設定を行うもので、ＡＣＣ（増速）スイッチ１４及びＣＯＡＳＴ（減速）スイッチ１５は、それぞれ、目標車速の増大及び減少を指令し、キャンセルスイッチ１６及びブレーキスイッチ１７は、定速走行制御を解除するものである。
【００２３】
定速走行制御コントロールユニット１０には車両の運転状態を検出するため、車速ＶＳＰを検出する車速センサ８と、エンジン１の回転数Ｎｅを検出するクランク角センサ１７などが接続される。
【００２４】
エンジン１の吸気通路９には吸入空気量を制御する電子制御式スロットル８が介装され、この電子制御式スロットル８は定速走行制御コントロールユニット１０の指令に応動するアクチュエータ７に駆動されてスロットルの開度ＴＶＯを制御するものである。
【００２５】
次に、定速走行制御コントロールユニット１０で行われる制御の一例を、図２〜図４のブロック図及び図５のフローチャートに示す。
【００２６】
まず、図２のブロック図において、フィードバック制御部１０１は、操作スイッチ群１１からの指令に基づく目標車速ＶＳＰｒと車速センサ１８が検出した実際の車速ＶＳＰの偏差に応じて、駆動力指令値を算出する。
【００２７】
走行抵抗演算部１０２は、車速ＶＳＰに応じた走行抵抗テーブルを備え、車速ＶＳＰに応じた基準走行抵抗値を出力する。なお、走行抵抗テーブルの基準走行抵抗値は、例えば、平坦路における走行抵抗相当駆動力で設定される。
【００２８】
モード判定部１０４は、操作スイッチ群１１からの指令に基づいて、現在の運転モードが定速走行モードと通常走行モードのいずれにあるかを判定する。
【００２９】
リミット値演算部１０５は、運転モードが定速走行モードに切り替わってから（または、目標車速ＶＳＰｒの再設定が行われてから）所定時間の間、目標駆動力を制限しながら基準走行抵抗値まで増加するリミット値を出力する。なお、リミット値は走行抵抗相当の駆動力の制限値（走行抵抗相当リミット値）である。
【００３０】
選択部１０３では、走行抵抗演算部１０２からの基準走行抵抗値と、リミット値演算部１０５からのリミット値のうち小さい方を選択してベース駆動力として出力する。
【００３１】
加算部１０６は、この選択部１０３からのベース駆動力を、フィードバック制御部１０１からの駆動力指令値に加算して目標駆動力を出力する。
【００３２】
そして、目標駆動力は目標駆動力制御部１１０へ入力されて、運転状態に応じたスロットル開度ＴＨに変換されて、電子制御式スロットル８のアクチュエータ７を駆動する。
【００３３】
すなわち、目標駆動力制御部１１０では、図３に示すように、除算部１１１、１１２において、タイヤ半径やファイナルギア比などに応じた定数Ｋ、変速制御コントロールユニット２０から読み込んだ変速比で、目標駆動力を除して目標エンジントルクを算出する。
【００３４】
スロットル開度演算部１１３は、目標エンジントルクとエンジン回転数Ｎｅに応じて、予め設定したマップよりスロットル開度ＴＨを求め、電子制御式スロットル８の駆動を行う。
【００３５】
上記フィードバック制御部１０１は、前記従来例の特開平８−２９５１５２号公報と同様に構成され、目標車速ＶＳＰｒに実車速ＶＳＰを一致させるために、図４（ａ）に示す補償器を用いて公知の線形制御手法であるモデルマッチング手法及び近似ゼロイング手法を用いて、エンジンの駆動力指令値ｙ１を演算する。
【００３６】
ここで、補償器に組み込まれた制御対象である車両のモデル化について説明しておく。
【００３７】
目標の駆動力を演算入力し、車速を被制御量とするため、相対的に応答性の速いエンジンやトルクコンバータの過渡特性及びトルクコンバータの非線形定常特性を省略することが可能であり、パワートレインの挙動は、図７に示す簡易非線形モデルで表すことができる。
【００３８】
そして、例えば、図３のスロットル開度演算部１１３に示すように、予め計測し、記憶されたエンジン非線形補償マップを用いて目標駆動力に実駆動力が一致するようなスロットル開度指令値を算出し、スロットル開度ＴＨをサーボコントロールすることで、エンジン非線形定常特性を線形化する。
【００３９】
したがって、目標の駆動力を演算入力し、車速を出力とする制御対象のモデル化は、積分特性となる。そして、補償器ではこのときの伝達特性をパルス伝達関数Ｐ（ｚ-1）でおくことができる。
【００４０】
図４（ａ）において、ｚは遅延演算素子であり、ｚ-1を乗ずると、１サンプル周期前の値となる。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であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑制するものである。また、Ｃ３（ｚ-1）は、モデルマッチング手法による補償器で、図４（ｂ）に示すように、目標車速を入力、実車速を出力としたときの制御対象の応答特性が予め定めた一次遅れとむだ時間を持つ規範モデルＨ（ｚ-1）の特性と一致するように設定する。
【００４１】
制御対象の伝達特性は、実際にはパワートレイン系の遅れであるむだ時間を考慮する必要があり、本実施形態では２サンプル周期（１００msec）程度であることが分かっている。このため、パルス伝達関数Ｐ（ｚ-1）は次式に示す積分要素Ｐ１（ｚ-1）とむだ時間要素Ｐ２（ｚ-1）＝ｚ-2の積でおくことができる。
【００４２】
Ｐ１（ｚ-1）＝Ｔ・ｚ-1／Ｍ・（１−ｚ-1）
ただし、Ｔ；サンプル周期＝５０ｍｓｅｃ
Ｍ；平均車重
このとき、Ｃ１（Ｚ-1）、Ｃ２（Ｚ-1）は次式となる。
【００４３】
Ｃ１（Ｚ-1）＝（１−γ）・ｚ-1／（１−γ・ｚ-1）
（ローパスフィルタ）
Ｃ２（Ｚ-1）＝Ｍ・（１−γ）・（１−ｚ-1）／Ｔ・（１−γ・ｚ-1）
（Ｃ２＝Ｃ１／Ｐ１）
ただし、γ＝exp（−Ｔ／ｔｂ）
なお、補償器Ｃ２は車両モデルの逆形にローパスフィルタをかけたものであり、実車速ＶＳＰに対応する駆動力、すなわち、図７に示されるように、駆動力から走行抵抗を引いた値を求めることができる。
【００４４】
又、制御対象のむだ時間を無視して、規範モデルＨ（ｚ-1）を時定数ｔａの１次ローパスフィルタとすると、Ｃ３は下記の定数となる。
【００４５】
Ｃ３＝Ｋ＝｛１−exp（−Ｔ／ｔａ）｝・Ｍ／Ｔ
以上の制御手法に基づいて、モデルマッチング補償器に相当する次の演算を行い、駆動力ｙ４を求める。ただし、データｙ（ｋ−１）は１サンプル周期前のデータｙ（ｋ）を示す。
【００４６】
ｙ４（ｋ）＝Ｋ・（ＶＳＰｒ（ｋ）−ＶＳＰ（ｋ））
次に、外乱推定器の一部である補償器Ｃ２（Ｚ-1）に相当する次の演算を行う。
【００４７】
0003856092.tif 000002
さらに、駆動力ｙ４を次式で補正して、駆動力指令値ｙ１を求める。ただし、ｙ２（ｋ−２）は後述のステップＳ１４で求められるｙ（ｋ）の２サンプル周期前のデータであり、ステップＳ１４での演算は前記積分要素Ｐ１（ｚ-1）に相当し、２サンプル周期前のデータを用いることが前記むだ時間要素Ｐ２（ｚ-1）に相当する。
【００４８】
ｙ１（ｋ）＝ｙ４（ｋ）−ｙ３（ｋ）＋ｙ２（ｋ−２）
そして、ｙ２（ｋ−２）は、補償器内で求めたベース駆動力（走行抵抗）の分を差し引いた駆動力であるのに対して、ｙ３（ｋ）は駆動力から実走行抵抗を引いた値であることから、ｙ２（ｋ−２）−ｙ３（ｋ）がベース駆動力と実走行抵抗とのずれ（外乱）になる。
【００４９】
また、外乱推定器の一部である補償器Ｃ１（ｚ-1）は、
ｙ２（ｋ）＝γ・ｙ２（ｋ−１）＋（１−γ）・ｙ５（ｋ−１）
により、ｙ２を求めることができる。
【００５０】
次に、図５のフローチャートに基づいて上記図２で行われる制御の一例を説明する。なお、図５のフローチャートは、上記周期５０msecなどの所定周期毎に実行される。
【００５１】
まず、ステップＳ１では、上記図２のモード判定部１０４と同様に、運転モードが通常走行モードから定速走行モードへ切り替わったか、または、定速走行モードで目標車速（設定車速ＶＳＰ）ＶＳＰｒが変更されたかを判定し、定速走行モードへの切り換えまたは目標車速ＶＳＰｒの変更があったときにはステップＳ２へ進む一方、そうでない場合にはステップＳ３に進む。
【００５２】
定速走行モードへの切り換えまたは目標車速ＶＳＰｒの変更があったステップＳ２では、上記リミット値演算部１０５で、リミット値をリセット（例えば、０等の小さい値にセット）してから、ステップＳ３でリミット値を経過時間に応じて加算（増加）する。なお、リミット値の増加は、所定の時間が経過するまでは徐々に増加する一方、所定時間が経過した後には予め設定した最大値を維持する。
【００５３】
次に、ステップＳ４では、実際の車速ＶＳＰを検出して、予め設定された走行抵抗テーブル（図２の走行抵抗演算部１０２）から基準走行抵抗値（図中走行抵抗テーブル値）を求め、ステップＳ３で求めたリミット値と基準走行抵抗値を比較する。
【００５４】
基準走行抵抗値よりもリミット値の方が小さければステップＳ５でリミット値をベース駆動力として選択する一方、そうでない場合にはステップＳ６で基準走行抵抗値（走行抵抗テーブル値）を選択し（図２の選択部１０３）、ステップＳ７では、ステップＳ５またはＳ６で選択されたベース駆動力を駆動力指令値に加算する。
【００５５】
こうして、通常走行モードから定速走行モードへ切り換え（または再開）られたり、目標車速ＶＳＰｒが変更されると、駆動力指令値に加算されるベース駆動力の値は、リミット値と基準走行抵抗値のうち小さい方が選択され、さらに、リミット値は時間の経過とともに０から徐々に増大するため、運転モードの切り換えまたは設定車速の変更時には、必ずリミット値が０などの小さい値から徐々に増加するリミット値がまず選択される。
【００５６】
したがって、定速走行モードへの切り換え直後には、駆動力指令値は何も加算されず、その後時間の経過とともに増大するリミット値によって、駆動力指令値にリミット値を加えた目標駆動力が徐々に増大する。
【００５７】
その後、リミット値が基準走行抵抗値よりも大きくなった時点で、駆動力指令値に加算されるベース駆動力は基準走行抵抗値に切り替わるのである。
【００５８】
例えば、実際の走行抵抗が走行抵抗テーブルに格納された基準走行抵抗値よりも小さい状況で、定速走行制御が開始されると、前記従来例で述べたように、走行抵抗テーブルからの基準走行抵抗値を、そのまま駆動力指令値へ加算する場合では、図６の中段のように目標駆動力が一時的に突出してショックを発生する一方、本発明によれば図６の下段のように、目標駆動力が徐々に立ち上がるとともに、実走行抵抗を大きく超えるのが抑制されて、定速走行制御の開始時や再開時等で駆動力が一時的に過大になってショックが発生するのを抑制できるのである。
【００５９】
従来の例では、時間ｔ０でセットスイッチ１３がＯＮとなり、定速走行モードが開始されると、走行抵抗テーブルの基準走行抵抗値（図中テーブル値）まで急増し、その後フィードバック制御部１０１によって実際の走行抵抗に応じた目標駆動力へ収束する。
【００６０】
これに対して本発明では、時間ｔ０でセットスイッチ１３がＯＮとなり、定速走行モードが開始されると、まず、リミット値が０になっているので、初期の目標駆動力は０となり、その後、時間経過とともに増大するリミット値と、フィードバック制御部１０１のフィードバック分が徐々に加算されて目標駆動力が増加するため、定速走行制御の開始時などでショックが発生するのを抑制できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す定速走行制御装置の構成図。
【図２】同じく制御の概念を示すブロック図。
【図３】同じく目標駆動力制御部で行われる制御の概念を示すブロック図。
【図４】フィードバック制御部の補償器の構成図で、（ａ）は補償器を、（ｂ）は規範モデルを示す。
【図５】定速走行制御コントロールユニットで行われる制御の一例を示すフローチャート。
【図６】作用を示す説明図で、セットスイッチの状態、駆動力と時間の関係を示し、中段が従来の例で、下段が本発明を示す。
【図７】車両のパワートレインの簡易非線形モデル。
【符号の説明】
１  エンジン
２  自動変速機
８  電子制御式スロットル８
１０  定速走行制御コントロールユニット
１１  スイッチ群
１２  メインスイッチ
１３  セットスイッチ
１７  クランク角センサ
１８  車速センサ
２０  変速制御コントロールユニット
２０  自動変速機コントロールユニット
【図１】
0003856092.tif 000003
【図２】
0003856092.tif 000004
【図３】
0003856092.tif 000005
【図４】
0003856092.tif 000006
【図５】
0003856092.tif 000007
【図６】
0003856092.tif 000008
【図７】
0003856092.tif 000009