JP2011173468A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標車速への追従性を犠牲にすることなく減速時の車速のアンダーシュートを抑制し、走行フィーリングの悪化を防止する。
【解決手段】減速燃料カットによって実車速が低下し、実車速と目標車速との偏差が車速差ΔＶになったとき、目標車速を初期値として疑似目標車速を設定する。そして、演算周期毎に、実車速を上回らない範囲で疑似目標車速を増加させていく。このとき、疑似目標車速の増加に伴って、要求加速度が極小値から減速燃料カットからの復帰に必要な加速度に向かって増加していく。減速燃料カットからの復帰後は、疑似目標車速を徐々に目標車速に近づけていき、要求加速度を等速運動に必要な加速度（加速度＝０）に向かって増加させる。これにより、目標車速への追従性を犠牲にすることなくアンダーシュートを抑制しつつ実車速を目標車速に一致させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、実車速と目標車速との偏差に基づいて駆動力を制御する車両の制御装置に関する。

一般に、自動車等の車両のオートクルーズ制御においては、車両の実車速と目標車速との偏差に基づいて駆動力をフィードバック制御し、一定速での走行を可能としているが、走行条件やドライバの操作等により、車速のアンダーシュートやオーバーシュートが発生する場合がある。

これに対処するため、例えば、特許文献１には、定速走行制御中にコーストスイッチが操作されると、走行抵抗がある程度以上の場合には一定の割合で目標車速を減少させ、走行抵抗が小さい場合には実車速と目標車速との偏差が所定値を越えないように目標車速を設定することで、車速のアンダーシュートやオーバーシュートを防止する技術が開示されている。

特開平８−４０１１０号公報

特許文献１に開示されるような従来のオートクルーズ制御では、クルーズ制御中の要求加速度は、実車速と目標車速との偏差に基づいて算出されるため、アクセルペダルによる加速操作後等の、実車速が目標車速よりも大きくなった場合には、速やかに実車速を目標車速に一致させるため、減速燃料カットが実施される。このため、実車速が目標車速を下回ってから加速を指示しても、減速燃料カットから直ぐには復帰せず、車両が加速し始めるまでに時間がかかってアンダーシュートが発生してしまう。

すなわち、図５に示すように、実車速が目標車速より大きく、減速燃料カットが実施されている状態では、要求加速度は、等速運動に必要な加速度（加速度＝０）より小さい負の極小値になっている。従って、実車速が目標車速に一致したタイミング（図中のＲ’点）で加速を指示しても、直ぐには要求加速度が燃料カットから復帰するための加速度（駆動力が０以上となる要求加速度；駆動力＝要求加速度×加速抵抗＋走行抵抗）に達せず、目標車速に対して実車速がアンダーシュートしてしまう。

この車速のアンダーシュートが発生すると、減速燃料カットから復帰したとき、目標車速が実車速より大きいため、実車速を目標車速に一致させようと急激に加速度が大きくなり、走行フィーリングの悪化を招いてしまう。このような問題は、車速の単位時間当たりの変化量を小さくする、すなわち加速度変化を小さくするように設定すれば対応可能であるが、反面、目標車速への追従性が犠牲になってしまい、何れにしても、走行フィーリングの悪化を解消することは困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、目標車速への追従性を犠牲にすることなく減速時の車速のアンダーシュートを抑制し、走行フィーリングの悪化を防止することのできる車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による車両の制御装置は、車両の実車速と目標車速との偏差に基づいて駆動力を制御し、要求駆動力が所定の値より小さくなったとき、エンジンの燃料カットを実行する車両の制御装置において、上記目標車速が上記実車速より小さく且つ上記実車速と上記目標車速との偏差が所定値以下の場合、上記目標車速より大きく且つ上記実車速より小さい擬似目標車速を設定する擬似目標車速設定部と、上記目標車速が上記実車速より大きい場合、上記実車速と上記目標車速との偏差に基づいて駆動力を制御し、上記目標車速が上記実車速より小さく且つ上記実車速と上記目標車速との偏差が所定値以下の場合、上記実車速と上記疑似目標車速との偏差に基づいて駆動力を制御する駆動力制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、目標車速への追従性を犠牲にすることなく減速時の車速のアンダーシュートを抑制することができ、走行フィーリングの悪化を防止することができる。

エンジン制御系の概略構成図 定速走行制御に係る機能ブロック図 駆動力制御ルーチンのフローチャート 疑似目標車速による駆動力制御を示す説明図 従来のオートクルーズ制御における車速のアンダーシュートを示す説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１はエンジン、符号１０はエンジン１を制御する制御装置であり、マイクロコンピュータを中心として構成される電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御装置１０は、エンジン１の吸気通路２から吸入される空気量を検出するための吸入空気量センサ３、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ４、車速を検出するための車速センサ５、その他、図示しないネットワークを介して接続される車載の他の制御装置からの制御情報に基づいて、吸気通路２に介装されたスロットル弁６を開閉駆動するスロットルアクチュエータ７を介してエンジン１に供給される空気量を制御すると共に、インジェクタ８を駆動して吸入空気量に対応する燃料噴射量を制御し、エンジン１の駆動力制御を行う。

また、制御装置１０には、ユーザ（ドライバ）がマニュアル操作することで一定車速での走行を可能とするためのクルーズコントロールスイッチ２０が接続されている。クルーズコントロールスイッチ２０は、例えば、図示しないステアリングに配置されたプッシュスイッチ及びトグルスイッチ等からなる操作スイッチであり、定速走行制御（オートクルーズ制御）をＯＮ／ＯＦＦするクルーズスイッチ、定速走行制御を解除するためのキャンセルスイッチ、定速走行時の車速をセットしたり、定速走行時の車速を下降側へ変更するセット／コーストスイッチ、前回記憶しているセット車速で再セットしたり、セット車速を上昇側へ変更するリジューム／アクセラレートスイッチ等のスイッチ群で構成されている。

制御装置１０によるオートクルーズ制御は、基本的には、車速センサ５により検出された実車速とユーザによって設定された目標車速との偏差に基づいて、実験或いは適合等で決定された目標加速度を実現する駆動力をエンジン１に発生させる制御である。その際、ドライバの操作によるオーバーライドやアクセラレート操作後の、実車速＞目標車速の状態からの減速時には、インジェクタ８の駆動を停止して減速燃料カットを実施するが、従来のように実車速が目標車速まで低下したときに減速燃料カットから復帰して加速指示を行うと、実際に車両が加速し始めるまでに時間がかかり、アンダーシュートが発生してしまう。

このため、本制御装置１０は、オートクルーズ制御の機能として、図２に示すように、クルーズコントロールスイッチ２０を介したユーザの操作入力に従って定速走行の目標車速を設定する通常の目標車速設定部１１に加えて、目標車速に対して擬似的な目標車速となる疑似目標車速を設定する疑似目標車速設定部１２、実車速と目標車速との偏差に基づく駆動力制御及び実車速と疑似目標車速との偏差に基づく駆動力制御を行う駆動力制御部１３を備えている。このような機能構成を備えることにより、本制御装置１０は、疑似目標車速を用いて実車速が目標車速を下回る前に減速燃料カットから復帰させ、アンダーシュートの発生を抑制するようにしている。

詳細には、疑似目標車速設定部１２は、実車速と目標車速との偏差が正且つ所定値より小さいとき、すなわち、実車速が目標車速より大きく、燃料カットによる減速が実施されており、その上、実車速が目標車速に近いときに、実車速と目標車速とに基づいて擬似的な目標車速となる擬似目標車速を設定する。この擬似目標車速は、実車速が目標車速を下回る前に、実車速と一致するように徐々に大きくされ、実車速が目標車速と一致する前に、実車速と擬似目標車速との偏差に基づく要求加速度を大きくする（駆動力が０以上となる要求加速度にする）ことで、減速燃料カットから復帰させる。減速燃料カットからの復帰後は、目標車速を目指して擬似目標車速を減少させ、実車速がアンダーシュートすることなく目標車速に一致させる。

駆動力制御部１３は、実車速と目標車速との偏差に基づいて、実験或いは適合等で決定された目標加速度を実現するに必要な要求加速度を演算する。そして、この要求加速度に、車両重量と加速度とによる加速抵抗を乗算した上で、車両の前面投影面積と空気抵抗係数と車輪速度の２乗とによる空気抵抗、転がり抵抗係数と車両重量とによる車輪の転がり抵抗等の走行抵抗を加算し、要求駆動力を算出する。

尚、車両重量、空気抵抗係数、及び前面投影面積は、それぞれ車両諸元により事前に求められて設定されており、転がり抵抗係数は、事前に実験或いはシミュレーション等により求められて設定されている。また、車輪速度は、図示しない車輪速センサ等によって検出し、加速度は車輪速度から算出する。

更に、駆動力制御部１３は、要求駆動力とエンジン回転数とに基づいて目標スロットル開度を演算する。そして、スロットル弁６の開度が目標スロットル開度に一致するよう、ＰＩＤ制御等によりスロットルアクチュエータ７を介してスロットル弁６を開閉駆動することで、実車速が目標車速に一致するようにフィードバック制御する。

以上の目標車速に基づく駆動力制御は、基本的に実車速が目標車速より小さい場合の処理であり、アクセラレート操作等によって実車速が目標車速よりも大きくなると、駆動力制御部１３は、設定している要求加速度を、目標車速での等速運動に必要な加速度（加速度＝０）よりも小さい極小値とする。この要求加速度が極小値の状態では、減速燃料カット条件が成立し、インジェクタ８の駆動が停止されると共にスロットル弁６の開度が所定の開度に保持される。

要求加速度が極小値で減速燃料カットが実施されている状態では、実車速と目標車速との偏差が所定値以下になったとき、上述したように、疑似目標車速設定部１２で通常の目標車速より大きく且つ実車速より小さい疑似目標車速が設定される。これに対して、駆動力制御部１３は、実車速と疑似目標車速との偏差（疑似偏差）に基づいて、要求加速度を再演算する。

実車速と疑似目標車速との疑似偏差に基づいて演算される要求加速度は、疑似目標車速が上昇するに従い、等速運動に必要な加速度（加速度＝０）に向かって上昇する。そして、実車速が疑似目標車速と一致する前に、要求加速度が燃料カットを解除可能な加速度に達し、実車速が目標車速を下回る前に減速燃料カットが解除されて復帰する。減速燃料カットからの復帰後は、擬似目標車速が目標車速に向かって減少していき、走行抵抗−駆動力＜０の状態（要求加速度＜０の状態）で車両が減速され、実車速がアンダーシュートすることなく、実車速を目標車速に一致させることができる。

以上のオートクルーズ制御における駆動力制御は、具体的には、制御装置１０で実行されるソフトウエア処理によって実行される。次に、この駆動力制御のソフトウエア処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。

図３のフローチャートは、所定の周期で実行される駆動力制御ルーチンを示している。この駆動力制御ルーチンは、先ず、最初のステップＳ１において、車速センサ５で検出した実車速と、設定されている目標車速との偏差を演算する。次いで、ステップＳ２へ進み、実車速と目標車速との偏差が正、且つ偏差が所定範囲内（車速差ΔＶの範囲内）にある条件が成立するか否かを調べる。

その結果、ステップＳ２の条件不成立の場合、すなわち、実車速と目標車速との偏差が正で減速燃料カットの実施によって車速が低下しても、目標車速との差が所定範囲内に入っていない場合には、ステップＳ２からステップＳ３へ進み、実車速と目標車速との偏差に基づく駆動力制御を実行する。一方、ステップＳ２の条件が成立する場合、すなわち減速燃料カットにより車速が低下して目標車速との差が所定範囲内に入った場合には、ステップＳ２からステップＳ４へ進み、条件成立の初回経験が有るか否かを調べる。

ステップＳ４において、条件成立の初回経験がない場合（ステップＳ２の条件成立を初めて経験した場合）、ステップＳ４からステップＳ５へ進んで目標車速を初期値として疑似目標車速を設定する（疑似目標車速＝目標車速）。続くステップＳ６では、フラグ等を用いて初回経験有りの制御状態にセットする。そして、ステップＳ７で、実車速と疑似目標車速との偏差（疑似偏差；実車速−疑似目標車速）に基づく駆動力を出力し、ルーチンを抜ける。

ステップＳ２の条件成立を経験した後は、次回のルーチンでステップＳ４からステップＳ８へ進んで疑似車速に基づく駆動力を出力し、ステップＳ９で疑似偏差が閾値Ａ以下の状態の経験が有るか否かを調べる。そして、閾値Ａ以下の経験が無い場合、ステップＳ１０で疑似偏差が閾値Ａ以下になったか否かを調べる。閾値Ａ以下の経験が無い場合、ステップＳ１１で疑似目標車速に所定の値を加算して疑似目標車速を目標車速に向かって増加させ、ルーチンを抜ける。

すなわち、図４に示すように、減速燃料カットによって実車速が低下し、実車速と目標車速との偏差が車速差ΔＶになったとき、目標車速を初期値として疑似目標車速を設定する。そして、図４中に破線で示すように、演算周期毎に疑似目標車速に所定値を加算し、実車速を上回らない範囲で疑似目標車速を増加させていく。このとき、疑似目標車速の増加に伴って、要求加速度が負の極小値から減速燃料カットからの復帰に必要な加速度に向かって増加していく。

そして、実車速と疑似目標車速との疑似偏差が閾値Ａ以下になると、ステップＳ１０からステップＳ１２へ進み、フラグ等を用いて疑似目標車速一致経験有りの制御状態にセットする。このとき、実車速と疑似目標車速とが一致する前のタイミング（図４のＲ点）で要求加速度が減速燃料カットからの復帰に必要な加速度に達し、減速燃料カットから復帰する。

疑似偏差が閾値Ａ以下の状態を経験した後は、ステップＳ９からステップＳ１３へ進み、疑似目標車速と目標車速との差が閾値Ｂ以下になったか否かを調べる。そして、閾値Ｂ以下に達していない場合、ステップＳ１３からステップＳ１４へ進み、疑似目標車速から所定の値を減算する処理を本ルーチンの繰り返しによる演算周期毎に行う。

すなわち、図４に示すように、減速燃料カットからの復帰後は、疑似目標車速を徐々に目標車速に近づけていき、要求加速度を等速運動に必要な加速度（加速度＝０）に向かって増加させる。これにより、走行抵抗−駆動力＜０の状態で減速させ、アンダーシュートを抑制しつつ実車速を目標車速に一致させることができる。

その後、疑似目標車速と目標車速との差が閾値Ｂ以下になると、ステップＳ１３からステップＳ１５へ進み、実車速と目標車速との偏差が正且つ所定範囲内にある条件の初回経験、疑似目標車速、及び疑似目標車速一致経験をリセットする。そして、以後、実車速と目標車速との偏差に基づく通常のオートクルーズ制御に移行する。

このように本実施の形態においては、目標車速が実車速より小さく且つ実車速と目標車速との偏差が所定値以下の場合、目標車速より大きく且つ実車速より小さい擬似目標車速を設定する。そして、疑似目標車速を実車速に向かって上昇させ、実車速と疑似目標車速との偏差に基づいて駆動力を制御することで、早期に要求加速度を減速燃料カットからの復帰に必要な加速度まで上昇させ、実車速が目標車速を下回る前に減速燃料カットから復帰させる。燃料カットからの復帰後は、疑似目標車速を目標車速に向かって徐々に減少させていき、走行抵抗−駆動力＜０の状態で減速させる。

これにより、オートクルーズ制御中のドライバの操作によるオーバーライドやアクセラレート操作後に見られる、実車速＞目標車速の状態からの減速時に、目標車速への追従性を犠牲にすることなくアンダーシュートを抑制することができる。

１ エンジン
３ 吸入空気量センサ
４ クランク角センサ
５ 車速センサ
６ スロットル弁
７ スロットルアクチュエータ
８ インジェクタ
１０ 制御装置
１１ 目標車速設定部
１２ 疑似目標車速設定部
１３ 駆動力制御部
２０ クルーズコントロールスイッチ

Claims (4)

1. 車両の実車速と目標車速との偏差に基づいて駆動力を制御し、要求駆動力が所定の値より小さくなったとき、エンジンの燃料カットを実行する車両の制御装置において、
   上記目標車速が上記実車速より小さく且つ上記実車速と上記目標車速との偏差が所定値以下の場合、上記目標車速より大きく且つ上記実車速より小さい擬似目標車速を設定する擬似目標車速設定部と、
   上記目標車速が上記実車速より大きい場合、上記実車速と上記目標車速との偏差に基づいて駆動力を制御し、上記目標車速が上記実車速より小さく且つ上記実車速と上記目標車速との偏差が所定値以下の場合、上記実車速と上記疑似目標車速との偏差に基づいて駆動力を制御する駆動力制御部と
   を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
2. 上記擬似目標車速を、上記目標車速を初期値として演算周期毎に所定の値を加算して増加させることを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
3. 上記擬似目標車速が上記実車速を上回らないように設定することを特徴とする請求項１又は２記載の車両の制御装置。
4. 上記実車速と上記擬似目標車速との偏差が所定値以下になった場合、上記擬似目標車速から演算周期毎に所定の値を減算することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両の制御装置。

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