CN111542464B - 车辆控制方法及车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

在对包含起步以及停止在内的车辆的加减速控制进行自动控制的车辆控制方法中，在起步时，以超过起步时作用于车辆的阻力即起步时阻力的第1驱动力进行起步。而且，在起步后切换为比第1驱动力大的第2驱动力。

Description

车辆控制方法及车辆控制装置

技术领域

本发明涉及无需驾驶员进行操作就能够起步以及停止的车辆的控制。

背景技术

作为无需驾驶员进行操作而起步以及停止的车辆的控制，在JP2002-234358A中公开了如下控制，即，在存在在前车时，以保持预先设定的车间距离的方式跟随在前车进行行驶，在没有在前车时，以保持预先设定的车速的方式进行行驶。在上述文献的控制中，在从跟随在前车或者与停止信号等相应地停止的状态起步的情况下，以使得以与在前车的车间距离或者预先设定的车速相应的加速度进行加速的方式对驱动力进行控制。

发明内容

但是，为了使车辆进行加速，需要比作用于车辆的阻力大的驱动力。作用于车辆的主要阻力在停车状态下是静摩擦力，在行驶状态下是动摩擦力。而且，静摩擦力大于动摩擦力。即，在使车辆从停车状态变为行驶状态的情况(下面，也称为起步时)下，与使行驶状态的车辆加速的情况相比，为了使车辆以规定的加速度进行加速而需要的驱动力变大。换言之，在车辆的起步时，与从行驶状态进行加速的情况相比，作用于车辆的阻力大，与此相应地能量损耗多。而且，由于所产生的驱动力越大则燃料消耗量越多，因此从油耗性能的观点来看，如上述文献那样从能量损耗大的起步时起以与行驶状态相同的加速度进行加速的控制具有改善的余地。

因此，本发明的目的在于，在无需驾驶员进行操作而起步以及停止的控制中，抑制起步时的燃料消耗量，实现油耗性能的提高。

根据本发明的某个方式，在对包含起步以及停止在内的车辆的加减速控制进行自动控制的车辆控制方法中，在起步时，以超过起步时作用于车辆的阻力即起步时阻力的第1驱动力起步，在起步后切换为比第1驱动力大的第2驱动力。

附图说明

图1是第1实施方式所涉及的车辆的控制***结构图。

图2是表示第1实施方式所涉及的起步控制程序的流程图。

图3是变矩器的性能曲线的一个例子。

图4是执行了起步控制程序的情况下的时序图。

图5是第2实施方式所涉及的车辆的控制***结构图。

图6是表示第2实施方式所涉及的起步控制程序的流程图。

图7是表示第2实施方式的变形例所涉及的起步控制程序的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图等对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

参照图1～图4对第1实施方式进行说明。图1是第1实施方式所涉及的车辆的控制***结构图。

本实施方式所涉及的车辆具有内燃机(下面称为发动机)作为驱动源，将由发动机产生的驱动力经由变矩器传递至变速器。

自动驾驶开关1是用于进行不依赖于驾驶员的操作而自动地进行加减速控制的自动驾驶模式的开始指示以及结束指示、自动驾驶模式执行中的车速、加速度等的变更指示的开关。该自动驾驶开关1的状态被输出至后述的行驶控制器5。

车速传感器2是检测本车的车速的传感器，例如由测量车轮速度的旋转编码器等脉冲发生器构成。车速传感器2检测出的车轮速度信息被输出至后述的行驶控制器5。

外界识别装置3对在本车前方存在的在前车、信号机等进行识别，对识别出的在前车、信号机的状态进行检测。关于检测出的在前车、信号机的信息被输出至后述的行驶控制器5。外界识别装置3例如由雷达以及照相机构成。

加速器踏板传感器4A对驾驶员操作的加速指示用的操作件即加速器踏板的操作量进行检测。检测出的加速器踏板操作量被输出至后述的行驶控制器5。

制动器踏板传感器4B对驾驶员操作的减速指示用的操作件即制动器踏板的操作量进行检测。检测出的制动器踏板操作量被输出至后述的行驶控制器5。

在这里，加速器踏板以及制动器踏板构成驾驶员操作的驾驶操作件。另外，有时也将加速器踏板传感器4A以及制动器踏板传感器4B称为驾驶操作件工作状态检测单元4。

作为行驶控制部的行驶控制器5基于自动驾驶开关1的状态、基于来自车速传感器2的信号的本车的车速、由外界识别装置3取得的与外界相关的信息、和驾驶操作件工作状态检测单元4的状态，进行行驶控制。即，如果自动驾驶开关1为ON，则行驶控制器5进行自动驾驶。在进行自动驾驶的情况下，当在本车的前方存在在前车时，行驶控制器5设定用于将与在前车之间的车间距离维持为预先设定的规定距离而进行跟随行驶的目标车速、和基于目标车速的目标加减速度。而且，行驶控制器5计算用于实现目标加减速度的目标驱动力或者目标制动力(下面，也将它们统称为目标加减速控制量)，将计算出的目标加减速控制量输出至加减速控制装置6。另外，在进行自动驾驶的情况下不存在在前车时，行驶控制器5例如将法定速度设定为目标车速，设定与目标车速相应的目标加速度。而且，行驶控制器5计算用于实现目标加减速度的目标加减速控制量，将该目标加减速控制量输出至后述的加减速控制装置6。此外，关于本实施方式中的自动驾驶中的起步控制，在后面叙述。

另外，行驶控制器5在进行自动驾驶的情况下，基于上述各信息对变速指令值进行设定，将该变速指令值输出至变速器控制器7。

此外，行驶控制器5由具有中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。也能够由多个微型计算机构成行驶控制器5。

加减速控制装置6具有作为驱动力控制部的发动机控制器6A和制动器控制器6B。发动机控制器6A基于从行驶控制器5输入的加减速控制量，控制作为驱动源的发动机的节流阀开度。制动器控制器6B基于从行驶控制器5输入的加减速控制量，对制动力进行控制。制动力的控制通过对液压制动器的液压、基于再生制动器的再生电力量进行控制来进行。

下面，对行驶控制器5执行的自动驾驶中的起步控制进行说明。

行驶控制器5如果在通过自动驾驶进行的跟随行驶中在前车停止，则隔开预先设定的停止时用的车间距离而使本车停止，如果在前车起步，则使本车起步。另外，行驶控制器5在没有在前车的状态下的自动驾驶中，例如与停止信号相应地停止，如果信号机从停止信号变为行驶信号则起步。

在车辆停止的状态下，作用于车辆的阻力是作用于车轮与路面之间的静摩擦力、车辆的动力传递路径上的各部件的静摩擦力。而且，为了使车辆起步，需要超过上述各静摩擦力的最大值即最大静摩擦力的驱动力。此外，在下面的说明中，将作用于车轮与路面之间的最大静摩擦力和作用于车辆动力传递路径上的各部件的最大静摩擦力之和称为起步时阻力。

另一方面，在车辆开始移动后，作用于车辆的阻力从静摩擦力向动摩擦力转变。而且，动摩擦力小于静摩擦力。

即，在车辆起步时，与从行驶状态进行加速的情况相比，作用于车辆的阻力大，与此相应地能量损耗大。而且，为了从起步时起以基于目标速度设定的目标加速度进行加速，需要与能量损耗大的量相应的大的驱动力，这会导致油耗性能的降低。

因此，行驶控制器5为了实现自动驾驶中的油耗性能的提高，进行起步控制，即，以爬行扭矩起步，在起步后切换为为了以基于目标速度设定的目标加速度进行加速所需的驱动力。这里所说的爬行扭矩是作为驱动源的发动机在怠速状态下产生的扭矩。参照图2的流程图更详细地说明该起步控制。

图2是表示在行驶控制器5中编程的起步控制的控制程序的流程图。该控制程序在自动驾驶中车辆停止时执行。

在步骤S100中，行驶控制器5判定当前停止的路面是否是平坦道路。例如使用加速度传感器来推定坡度，如果坡度小于或等于3％则判定为是平坦道路。行驶控制器5在判定为是平坦道路的情况下执行步骤S110的处理，在判定为不是平坦道路的情况下执行步骤S160的处理。行驶控制器5在步骤S160中执行通常控制。这里所说的通常控制是上述的自动驾驶控制。即，是如下的控制，即，在存在在前车的情况下，以跟随在前车进行行驶的方式设定目标车速以及目标加减速度，在没有在前车的情况下，设定规定的目标车速以及目标加减速度，使发动机产生基于任意的目标加减速度的驱动力。

此外，本步骤的目的是判定是否能够以爬行扭矩起步。与通常的车辆相同地，本实施方式所涉及的车辆的爬行扭矩比平坦道路上的起步时阻力大，如果是平坦道路则能够以爬行扭矩起步。此外，3％的阈值是能够通过爬行扭矩起步的坡度即能够视为平坦道路的坡度的一个例子，并不限于此。

在步骤S110中，行驶控制器5判定处于本车前方的在前车(前车)是否已起步，如果已起步则执行步骤S120的处理。

在步骤S120中，行驶控制器5执行爬行起步控制。具体而言，将变速器控制在行驶挡，在将作为驱动源的发动机维持在怠速状态的状态下解除制动。即，爬行起步控制是通过爬行现象使车辆起步的控制。通过爬行现象使车辆起步是为了降低能量损耗大的起步时的燃料消耗量。

此外，根据车辆的规格，有时通过爬行扭矩得到的车速比通常的爬行行驶时的车速小而会给驾驶者带来不适感。在该情况下，为了成为不会给驾驶员带来不适感的程度的车速，也可以将发动机转速提高至比怠速状态高。这样提高发动机转速的控制也包含于爬行起步控制。

在步骤S130中，行驶控制器5判定变矩器的速度比是否大于或等于0.3，如果大于或等于0.3，则在步骤S160中向通常控制切换，如果小于0.3，则执行步骤S140的处理。

速度比是变矩器的输出转速相对于输入转速的比例。输入转速与发动机转速相等。输出转速能够根据车速求出。即，速度比能够根据发动机转速以及车速求出。而且，爬行起步控制中的发动机转速维持在怠速状态。因此，速度比是否大于或等于0.3的判定能够基于车速来进行。例如，预先调查爬行行驶时的车速与变矩器的速度比的关系而预先存储于行驶控制器5，如果达到速度比大于或等于0.3时的车速，则能够判定为速度比大于或等于0.3。

这里，关于将本步骤的判定所使用的速度比的阈值设为大于或等于0.3的理由，参照图3进行说明。图3是应用本实施方式的车辆所使用的变矩器的性能曲线。

作为表示变矩器的性能的参数，有容量系数C。容量系数C表示输入转速上升的容易度，容量系数C越大，则变矩器的输入转速越难以上升。而且，如图3所示，容量系数C在速度比为0～0.3时增大，如果速度比超过0.3则逐渐变小。

即，步骤S130的判定是判定当前的速度比是否大于或等于容量系数C成为最大的速度比。而且，对于行驶控制器5，如果该判定的结果为肯定，则从爬行起步控制向通常控制切换，如果为否定，则继续进行爬行起步控制。关于在从爬行起步控制向通常控制切换的情况下发动机驱动力的变化，在后面叙述。

这里，对将判定用的速度比的阈值设为0.3的理由进行说明。

变矩器从输入转速上升起至输出转速上升存在延迟。因此，可能产生如下状况，即，即使增大发动机的驱动力，也仅发动机转速上升而车辆不会加速。由于这样的发动机转速的上冲会导致油耗性能的降低，因此，从爬行起步向通常控制的切换优选在发动机转速的上冲变得更小的定时进行。

第一，考虑在速度比为0.3时切换为通常控制而使发动机的驱动力增大的情况。在该情况下，由于容量系数C最大，因此变矩器的输入转速即发动机转速最难上升。因此，能够抑制与向通常控制的切换相伴的发动机转速的上冲。

第二，考虑在速度比大于0.3时切换为通常控制而使发动机的驱动力增大的情况。在该情况下，与速度比为0.3的情况相比容量系数C小，因此，在刚刚切换为通常控制之后，发动机转速容易上升。但是，由于变矩器的特性，输出转速的上升相对于输入转速的上升存在延迟，因此速度比E随着发动机转速的上升而变小。其结果，速度比接近0.3而容量系数C增大，因此能够抑制发动机转速的上升。

第三，考虑在速度比小于0.3时切换为通常控制而使发动机的驱动力增大的情况。在该情况下，如果向通常控制切换，则发动机转速上升，容量系数C随之变小，因此抑制发动机转速上升的效果比速度比大于或等于0.3的情况小。

根据以上情况，在本实施方式中，在速度比大于或等于0.3时从爬行起步控制向通常控制切换，抑制与向通常控制的切换相伴的发动机转速的上冲。

此外，如果容量系数C成为最大的速度比不是0.3而是其他值，则将该其他值用作阈值。

返回至流程图的说明。

在步骤S140中，行驶控制器5判定本车的车速是否大于或等于5km/h，如果车速大于或等于5km/h，则在步骤S160中向通常控制切换，如果车速小于5km/h，则执行步骤S150的处理。

在步骤S150中，行驶控制器5判定从爬行起步起的经过时间是否大于或等于3秒，如果大于或等于3秒，则在步骤S160中向通常控制切换，如果小于3秒，则返回至步骤S130的处理。

步骤S140以及S150的处理用于防止爬行行驶持续过长时间。即使变矩器的速度比没有达到0.3，例如如果在起步后变为下坡则车速也会变为大于或等于5km/h。在这种情况下，如果继续爬行行驶，则会扰乱周围车辆的流动，因此，迅速切换为通常控制。另外，作为即使从起步起经过大于或等于3秒而车速也没有达到5km/h的状况，例如考虑小石子等障碍物、车辙成为阻碍，尽管是平坦道路也不能进行爬行行驶的状况。在这种状况下，如果继续进行爬行起步控制，则会导致油耗性能的降低，因此迅速向通常控制切换。

如上所述，本实施方式的自动驾驶时的起步控制，通过比起步时阻力大的爬行扭矩进行起步，在即使增大发动机的驱动力也能够抑制发动机转速的上升的定时切换为通常控制(步骤S120、S130、S160)。另外，基于爬行起步后的车速、经过时间，防止爬行行驶持续过长时间(步骤S140、S150)。

图4是执行上述起步控制的情况下的时序图。纵轴是力的大小，横轴是时间。此外，图中由虚线表示的驱动力对应于在切换为通常控制之后的驱动力控制的其他例子。

如图所示，在本实施方式中，行驶控制器5以爬行扭矩使车辆起步。随着起步，作用于车辆的摩擦力从静摩擦力向动摩擦力转变而降低，但行驶控制器5继续进行爬行起步控制直至定时T2为止。而且，在变矩器的速度比大于或等于0.3的定时T2，行驶控制器5从爬行起步控制切换为通常控制。通过切换为通常控制，发动机的驱动力增大。此时的驱动力的增大的方式可以如图中的实线那样成正比地增大，也可以如图中的虚线那样阶梯式地增大。

如上所述，在本实施方式中，在起步时，以超过起步时作用于车辆的阻力即起步时阻力的第1驱动力进行起步，在起步后切换为比第1驱动力大的第2驱动力。由此，能够抑制能量损耗大的起步时的燃料消耗量，实现油耗性能的提高。

本实施方式中的第2驱动力是基于通常控制中的目标加减速控制量的驱动力。即，在存在在前车的情况下，是为了将与在前车之间的车间距离设为预先设定的车间距离所需要的驱动力，在没有在前车的情况下，是为了加速至预先设定的车速所需要的驱动力。通过这样设定第2驱动力，能够在作用于车辆的阻力变小之后，迅速地加速。

在本实施方式中，从第1驱动力向第2驱动力切换的定时是本车的车速达到预先设定的切换车速的定时。由此，无需为本实施方式设置新的检测装置，就能够利用通常的车辆中也具有的车速传感器对切换定时进行判断。

在本实施方式中，将变矩器的速度比大于或等于变矩器的容量系数成为最大时的速度比的车速设为切换车速。由此，能够抑制向通常控制切换而驱动力增大时的发动机转速的上冲。

在本实施例中，如果在起步后经过规定时间，则即使没有达到切换车速，也切换为第2驱动力。由此，能够防止徒劳地长时间持续爬行行驶。

在本实施方式中，将第1驱动力设为爬行扭矩。由此，能够抑制起步时的燃料消耗量。

(第2实施方式)

参照图5以及图6对第2实施方式进行说明。

图5是第2实施方式所涉及的车辆的控制***的结构图。图5的控制***基本上与图1相同。但是，本实施方式所涉及的车辆是将驱动源设为电动机的电动车辆，因此加减速控制装置8具有电动机控制器8A和制动器控制器8B。

在第2实施方式中，行驶控制器5也以爬行扭矩进行起步，然后向通常控制切换。但是，伴随着驱动源是电动机，本实施方式所涉及的车辆不具有变矩器。因此，在本实施方式和第1实施方式中，起步后向通常控制切换的定时不同。下面，以该不同点为中心进行说明。

图6是表示在行驶控制器5中编程的、第2实施方式所涉及的起步控制的控制程序的流程图。该控制程序在自动驾驶中车辆停止时执行。

步骤S200以及步骤S210的处理与图1的步骤S100以及步骤S110的处理相同，因此省略说明。

在步骤S220中，行驶控制器5执行爬行起步控制。具体而言，行驶控制器5将进行所谓爬行行驶所需的扭矩设定为电动机的目标扭矩，将该目标扭矩输出至电动机控制器8A。由此，车辆进行爬行起步。

在步骤S230中，行驶控制器5判定本车的车速是否大于或等于1km/h，如果是1km/h，则在步骤S250中进行向通常控制的切换，如果低于1km/h，则执行步骤S240的处理。

在步骤S240中，行驶控制器5与图1的步骤S150同样地判定从起步起是否经过了3秒，如果经过了，则在步骤S250中进行向通常控制的切换，如果未经过，则返回至步骤S230的处理。

如上所述，在本实施方式中不进行相当于图1的步骤S130的判定。这是因为本实施方式所涉及的车辆不具有变矩器。

另外，在图1的步骤S140的判定中阈值是5km/h，与此相对，在图6的步骤S230的判定中阈值是1km/h。这是因为，在不经由变矩器而进行动力传递的电动车辆中，不可能产生相当于由变矩器的响应延迟引起的发动机转速的上冲的现象，因此即使在起步后立即切换为通常控制也没有问题。即，步骤S230中的阈值只要是能够判定车辆是否开始移动的数值即可，并不限于1km/h。

如上所述，本实施方式的起步控制与第1实施方式的相同点在于，也从停止状态以爬行行驶进行起步，然后切换为通常控制，加速至目标速度为止。但是，由于不具有变矩器，因此在本实施方式中能够使向通常控制的切换定时比第1实施方式早。

此外，能够应用本实施方式的车辆不限于电动车辆。即使驱动源是发动机，只要是例如取代变矩器而具有离合器的车辆，就能够应用。

如上所述，在不具有变矩器的车辆中，也能够利用爬行现象进行起步，在起步后切换为通常控制，由此，能够抑制起步时的能量损耗而实现油耗性能的提高。

但是，在第1以及第2实施方式中，执行爬行起步控制的限于平坦道路。但是，为了在除了平坦道路以外也执行，也可以以如下方式进行变形。

(变形例)

图7是表示第2实施方式的变形例所涉及的起步控制的控制程序的流程图。该变形例也在本发明的范围内。以与图6的流程图的不同点为中心进行说明。

在步骤S300中，行驶控制器5取得停车的路面的坡度。这里，与图2的步骤S100、图6的步骤S200同样地，使用加速度传感器取得坡度。

在步骤S310中，行驶控制器5对起步时的驱动力即第1扭矩进行设定。具体而言，行驶控制器5使用基于坡度计算出的最大静摩擦力来推定起步时阻力，将比起步时阻力大的驱动力设定为第1扭矩。这里，第1扭矩设定为起步后的车速成为通常的爬行行驶时的车速的大小。

然后，行驶控制器5如果在步骤S320中确认了前车的起步，则在步骤S330中以第1扭矩进行起步。此后的步骤S340-S360的处理与图6的步骤S230-250相同，因此省略说明。

在本变形例中，取得停车的路面的坡度，基于坡度对第1驱动力进行设定。由此，即使在上坡道路上，也能够抑制起步时的燃料消耗量而实现油耗性能的提高。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式表示的只不过是本发明的应用例的一部分，并不表示将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

Claims (7)

1.一种车辆控制方法，其对包含起步以及停止在内的车辆的加减速控制进行自动控制，其中，

在起步时以超过起步时作用于车辆的阻力即起步时阻力的第1驱动力进行起步，

在起步后切换为比所述第1驱动力大的第2驱动力，在存在在前车的情况下，所述第2驱动力是为了将与所述在前车之间的车间距离设为预先设定的车间距离所需要的驱动力，在没有所述在前车的情况下，所述第2驱动力是为了加速至预先设定的车速为止所需要的驱动力。

2.根据权利要求1所述的车辆控制方法，其中，

在本车的车速达到预先设定的切换车速的定时，进行从所述第1驱动力向所述第2驱动力的切换。

3.根据权利要求2所述的车辆控制方法，其中，

在车辆具有变矩器的情况下，将使得所述变矩器的速度比大于或等于所述变矩器的容量系数成为最大时的速度比的车速设为所述切换车速。

4.根据权利要求2或3所述的车辆控制方法，其中，

如果在起步后经过了规定时间，则即使未达到所述切换车速也切换为所述第2驱动力。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆控制方法，其中，

所述第1驱动力是爬行扭矩，并且大于平坦道路上的所述起步时阻力。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆控制方法，其中，

取得正在停车的路面的坡度，

基于所述坡度对所述第1驱动力进行设定。

7.一种车辆控制装置，其对包含起步以及停止在内的车辆的加减速控制进行自动控制，其具有：

行驶控制部，其对驱动源的目标驱动力进行设定；以及

驱动力控制部，其以成为所述目标驱动力的方式控制所述驱动源，

所述行驶控制部将超过起步时作用于车辆的阻力即起步时阻力的第1驱动力设定为起步时的所述目标驱动力，

设定比所述第1驱动力大的第2驱动力，在存在在前车的情况下，所述第2驱动力是为了将与所述在前车之间的车间距离设为预先设定的车间距离所需要的驱动力，在没有所述在前车的情况下，所述第2驱动力是为了加速至预先设定的车速为止所需要的驱动力，

在起步后将所述目标驱动力切换为所述第2驱动力。

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