JP2023038664A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＭＴ車両で極低速追従走行する場合におけるクラッチの発熱や摩耗を抑制するうえで有利な車両の走行制御装置を提供する。【解決手段】 エンジンの出力を変速機構（４）に伝達するクラッチ（３）と、車速とエンジン回転数に応じて変速アクチュエータおよびクラッチアクチュエータを制御して前記変速機構のギア段変更操作を実行するＡＭＴコントローラ（４０）と、前記エンジンを加減速指令に応じて制御するエンジンコントローラ（２０）とを備えた車両の走行制御装置（１０）であって、自車走行レーンに設定車速未満で走行する先行車が存在する場合は、前記先行車に設定車間時間を維持して追従走行すべく加減速指令を出す機能を有するものにおいて、前記クラッチの係合状態で走行可能な最低車速（Ｖａ）未満の速度で走行する先行車に追従走行する場合に、前記クラッチを、所定周期（Ｔａ）で間欠的に開放する制御を実行する。【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の走行制御装置に関し、さらに詳しくは、ＡＭＴ方式の自動変速機を備えた車両の走行制御装置に関する。

エンジンの出力を変速機構に伝達するクラッチを備え、変速操作とクラッチ操作を自動で行うＡＭＴ（Automated Manual Transmission）方式の自動変速機が公知である（例えば特許文献１参照）。このような自動変速機は、動力伝達効率が高く、燃費性能に優れる利点がある。

一方、自車走行レーン前方に先行車が存在しない場合は設定車速で定速走行し、自車走行レーン前方に設定車速未満で走行する先行車が存在する場合は、設定車間時間を維持して先行車に追従走行するＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）が実用化され、渋滞などで低速走行する前車への追従走行や減速停止・再発進を含む全車速域対応ＡＣＣに拡張されている。

特許第６２４５１０９号公報

ところで、ＡＭＴ方式の自動変速機を備えた車両では、クラッチの係合状態で走行可能な最低車速が存在する。そのため、最低車速未満の極低速で走行する先行車に追従走行する場合に、クラッチを完全係合せずに半クラッチ状態に維持することが検討された。しかし、半クラッチ状態が継続するとクラッチの発熱や摩耗が懸念される。

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＡＭＴ車両で極低速追従走行する場合におけるクラッチの発熱や摩耗を抑制するうえで有利な車両の走行制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
エンジンの出力を変速機構に伝達するクラッチと、
前記クラッチを係脱するクラッチアクチュエータと、
前記変速機構のギア段を変更する変速アクチュエータと、
車速とエンジン回転数に応じて前記変速アクチュエータおよび前記クラッチアクチュエータを制御して前記変速機構のギア段変更操作を実行するＡＭＴコントローラと、
前記エンジンを加減速指令に応じて制御するエンジンコントローラと、
を備えた車両の走行制御装置であって、
自車走行レーンに設定車速未満で走行する先行車が存在する場合は、前記先行車に設定車間時間を維持して追従走行すべく加減速指令を出す機能を有するものにおいて、
前記クラッチの係合状態で走行可能な最低車速未満の速度で走行する先行車に追従走行する場合に、前記クラッチを間欠的に開放する制御を実行するように構成されていることを特徴とする車両の走行制御装置にある。

本発明に係る車両の走行制御装置は、上記のように、クラッチの係合状態で走行可能な最低車速未満の速度で走行する先行車に追従走行する場合に、クラッチを所定周期で間欠的に開放する制御を実行するように構成されているので、半クラッチ状態の継続が回避され、クラッチの発熱や摩耗を抑制しつつＡＭＴ車両の極低速走行を行える利点がある。

車両の走行制御システムを示すブロック図である。 本発明第1実施形態に係るクラッチ制御を示すタイムチャートである。 本発明第２実施形態に係るクラッチ制御を示すタイムチャートである。 本発明実施形態に係る走行制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１において、車両１は、内燃式のエンジン２、および、エンジン２から駆動輪（６）へのトルク伝達経路にクラッチ３を介して自動変速機４を備えている。

クラッチ３は、その係合／開放動作を行う不図示のクラッチアクチュエータを備えており、クラッチアクチュエータの動作ストロークおよび動作速度を制御することにより、クラッチ３の係合率および係合速度／開放速度を制御可能である。

例えば、クラッチ３は、自動変速機４の入力軸に軸方向に摺動可能かつ回転不可能にスプライン係合するクラッチディスク、プレッシャープレートを介してクラッチディスクを付勢するクラッチスプリング（ダイヤフラムスプリング）を備え、クラッチアクチュエータの不作動状態では、エンジン２のクランクシャフトに連結されたフライホイールに、クラッチスプリングの付勢によりクラッチディスクが圧接され、クランクシャフトから自動変速機４に、エンジン２の動力を伝達可能である。

そして、クラッチ３は、クラッチアクチュエータの動作により、そのストロークに応じて、クラッチレバーを介してレリーズベアリングが押圧されることで、クラッチディスクがクラッチスプリングの付勢に抗してフライホイールから離反し、エンジン２の動力伝達が遮断される。また、クラッチアクチュエータの動作ストロークによって与えられる接圧（係合率）に応じて部分的にエンジン２の動力が伝達される半クラッチ状態とすることができる。

また、クラッチアクチュエータの動作速度を制御することで、クラッチ３の係合速度および開放速度を制御可能である。例えば、クラッチアクチュエータとして油圧アクチュエータが使用される場合は、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御し、油圧アクチュエータの動作速度を制御可能であるとともに、油圧アクチュエータの任意のストロークで油圧を保持することにより、そのストロークによって与えられる係合率を制御可能である。

自動変速機４は、ＭＴ方式の変速機構、例えば、常時噛合シンクロメッシュを備えた平行歯車式変速機構と、そのギア段動作を行う変速アクチュエータとを備えるＡＭＴ方式の自動変速機として構成されており、車両１の走行条件に応じて変速動作を実行するＡＭＴコントローラ４０を備えている。

変速アクチュエータは、不図示のセレクトレバーの操作位置に応じたＰ／Ｒ／Ｎ／Ｄレンジの切替と高速段／低速段の切替を行うセレクトアクチュエータと、シフト動作を行うシフトアクチュエータを含み、クラッチアクチュエータと連動して、クラッチ開放、ギア段変更、クラッチ係合からなる変速動作を実行する。なお、セレクトアクチュエータ、シフトアクチュエータとして油圧アクチュエータが使用され、それらおよびクラッチアクチュエータに油圧を供給する電動ポンプや油圧回路、アキュムレータ、電磁バルブなどがユニット化されて搭載されている。

車両１は、不図示のアクセルペダル操作によって与えられるスロットル開度（トルク要求）や後述するＡＣＣコントローラ１０の加減速指令に応じてエンジン２の出力を制御するエンジンコントローラ２０を備えている。ＡＭＴコントローラ４０は、エンジンコントローラ２０との協調制御により、上記変速動作におけるクラッチ開放／係合動作と連動したエンジン制御を実行する。

例えば、Ｄレンジが選択されている場合、ＡＭＴコントローラ４０は、車速、エンジン回転数、トルク（走行抵抗）などの走行条件から決定されるギア段で走行中に、加速要求／減速要求や路面勾配の変化により、ギア段変更（シフトアップ／シフトダウン）が必要と判断されると、ギア段変更（シフトアップ／シフトダウン）を行い、クラッチ３の係合率に応じて自動変速機４に駆動トルクが伝達され、一連の変速動作が終了すると、エンジンコントローラ２０によるエンジン制御に復帰する。

車両１は、不図示のブレーキペダル操作や後述するＡＣＣコントローラ１０の減速指令に応じて、左右前車輪６のブレーキ３６および左右後車輪７のブレーキ３７の制動力を個別に制御可能なブレーキコントローラ３０と不図示のブレーキアクチュエータ（油圧アクチュエータ）、左右前車輪６の車輪速センサ３６、および、左右後車輪７の車輪速センサ３７を備え、ＡＢＳ／車両挙動安定化装置を構成するブレーキシステムを備えている。

以上のような基本構成を備えた車両１は、ＡＣＣコントローラ１０とともにＡＣＣシステムを構成する先行車検出手段１１を備えている。先行車検出手段１１としては、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＥＲなど、自車前方の先行車や物体（障害物、構造物）の存在を検知する機能を有するとともに、先行車や障害物と自車両との相対距離（相対車間時間）を測定可能な１つまたは複数の検出手段を用いることができる。

ＡＣＣコントローラ１０は、先行車検出手段１１の検出情報と、車輪速センサ３６、３７の検出値から算出される車速に基づいて、運転者のアクセル／ブレーキ操作に代わり、エンジンコントローラ２０およびブレーキコントローラ３０に加減速指令を出し、全車速域対応アダプティブ・クルーズ・コントロール（定速走行／追従走行制御／減速停止・再発進制御）を実行するように構成されている。

すなわち、ＡＣＣコントローラ１０からの減速指令を受けたブレーキコントローラ３０（ブレーキコントローラ）は、ブレーキアクチュエータにブレーキ要求（液圧要求）を出し、ブレーキ３６，３７の制動力を制御することで車速を制御する。また、ＡＣＣコントローラ１０からの加減速指令を受けたエンジンコントローラ２０は、エンジン２にトルク要求を出し、アクチュエータ出力（スロットル開度）を制御することで、エンジン２のトルクを制御し、車速を制御する。

ＡＣＣコントローラ１０の上記制御により、車両１は、先行車が無い場合は設定車速を維持して定速走行し、先行車に追いついた場合には、先行車の速度に合わせて、所定の車間時間（タイムギアップ＝車間距離／自車速）に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従走行する。さらに、車両１は、追従走行中に先行車が減速停止するか、または、減速停止する先行車に追い付いた場合には、所定の車間距離を確保して減速停車し、所定時間内に先行車が発進した場合は、それに合わせて再発進して追従走行を継続する。

以上述べたエンジンコントローラ２０、ＡＭＴコントローラ４０、ブレーキコントローラ３０、および、ＡＣＣコントローラ１０は、何れも制御プログラムや設定データなどを格納するＲＯＭ、演算処理結果を一時記憶するＲＡＭ、演算処理を行うＣＰＵ、通信Ｉ／Ｆなどからなるマイコン（ＭＣＵ）で構成され、車載ネットワーク（ＣＡＮなど）を介して、先行車検出手段１１および傾斜センサ１２を含むセンサ群とともに相互通信可能に接続されている。

（ＡＣＣ極低速追従制御）
ところで、既に述べたように、ＡＭＴ方式の自動変速機４を備えた車両１は、クラッチ３の係合状態で走行可能な最低車速が存在する。すなわち、減速比が最大になる１速でエンジンストールしない最低限度のエンジン回転数で走行可能な最低車速は、路面勾配や積載重量にもよるが７～９ｋｍ／ｈである。ＡＭＴ車両でもクラッチを完全係合せずに半クラッチ状態に維持することで疑似的クリープ走行を行えるが、クラッチの発熱や摩耗の点から継続的なクリープ走行は好ましくない。

一方、ＡＭＴ方式以外のＡＴ車両やＥＶ走行可能な車両は、上記最低車速未満の極低速で走行する場合もありうる。そこで、本発明に係る走行制御装置は、渋滞などで最低車速未満の極低速で走行する先行車にＡＣＣ追従走行する場合に、以下のような極低速追従制御に移行するように構成されている。

ずなわち、図２に示す第１実施形態では、クラッチ３を所定周期で間欠的に開放する制御を実行することで、クラッチ係合状態での最低車速Ｖａ未満の低速走行を実現する。この第１実施形態は、クラッチ係合率が１００％未満の半クラッチ領域にあるαａと、係合率０％の開放状態を所定周期で反復する制御により、半クラッチ状態が継続しないようにしてクラッチの発熱や摩耗を回避しつつ、間欠的な係合率αａによる部分的かつ断続的な伝達トルクにより最低車速Ｖａ未満の低速走行が可能である。

クラッチ３の間欠的な係合率αａによる伝達トルクは、クラッチ３を間欠的に開放する周期（Ｔａ）および／またはデューティー比（ａ／Ｔａ）によって与えられる。すなわち、エンジントルクが最低限度まで絞り込まれた最低車速Ｖａ未満の極低速追従制御では、平均化された車速が目標車速となるように、クラッチ３を間欠的に開放する周期および／またはデューティー比が制御される。

この際、図２に示す第１実施形態では、間欠的な係合状態の係合率αａが半クラッチ領域に留められていることに加えて、車両に作用する慣性力により車速が平準化されることにより、クラッチ３の係合速度に対応する係合時間ａ１と、クラッチ３の開放速度に対応する開放時間ａ３が同程度でも、クラッチ係合時の衝撃は殆どなく、平均化された車速での極低速追従走行が可能となる。

一方、図３に示す第２実施形態では、クラッチ３の係合時αｂでは半クラッチ領域ではなく係合率１００％の完全係合状態として、クラッチの発熱や摩耗の抑制効果を一層向上するとともに、クラッチ３の係合速度に対応する係合時間ｂ１を、クラッチ３の開放速度に対応する開放時間ｂ２よりも長くして、緩やかな係合により係合時の衝撃が小さくなるようにしている。

この第２実施形態では、第１実施形態に比べてクラッチ係合時αｂのトルク伝達効率が高いため、その分、係合率１００％の時間ｂ２およびデューティー比（ｂ／Ｔｂ）を小さくし、クラッチ開放期間ｂ０の割合を多くすることで、第１実施形態と同程度の目標車速に対応可能である。

上記第１および第２実施形態に係る極低速走行制御、すなわち、ギア段が１速でクラッチ３の係合／開放を間欠的（断続的）に実行すると同時にそれに同期してエンジン２への最小限度のトルク要求を間欠的（断続的）に実行する制御は、極低速走行モード（例えば仮想０．５速）としてＡＭＴコントローラ４０に用意しておき、ＡＣＣコントローラ１０から最低車速Ｖａ未満の減速指令が出された場合に、この極低速走行モードにシフトダウンすることにより実行されても良い。

あるいは、ＡＣＣコントローラ１０に、極低速走行モードに相当する極低速減速指令（間欠的トルク要求）を用意しておき、目標車速が最低車速Ｖａ未満になった場合に極低速減速指令（間欠的トルク要求）が出された場合に、ＡＭＴコントローラ４０が間欠的なクラッチ係合／開放制御を実行し、それに同期して、エンジンコントローラ２０がエンジン２に対しトルク要求に対応する間欠的なスロットル制御を実行するように構成することもできる。

その場合、上記間欠的トルク要求において、トルク要求有とトルク要求無が反復されることで、エンジンコントローラ２０は「トルク要求無」を車両停止（アイドリング）と判断してクラッチを開放し、「トルク要求有」を再発進と判断してクラッチの係合動作に入るので、このような車両停止の制御を利用して極低速走行制御を行うこともできる。

図４は、以上述べたようなＡＣＣ極低速追従制御の流れを示している。図４において、車両１の走行中にＡＣＣ機能が起動している状態で、自車走行レーンの前方の設定車間時間内に設定車速未満で走行する先行車が存在しない場合は、車両１の車速が設定車速に維持されるように、ＡＣＣコントローラ１０から加減速指令が出され、エンジンコントローラ２０は加減速指令に基づいてエンジン２のトルク制御を行い、ブレーキコントローラ３０は減速時にブレーキ制御を行う。

一方、先行車検出手段１１に設定車速未満で走行する先行車が検出された場合は、先行車との設定車間時間が維持されるように、先行車の車速を目標車速として、ＡＣＣコントローラ１０から加減速指令が出され、エンジンコントローラ２０は加減速指令に基づいてエンジン２のトルク制御を行い、ブレーキコントローラ３０は減速時にブレーキ制御を行う、ＡＣＣ追従走行に移行する（ステップ１００）。

ＡＣＣ追従走行に移行後、先行車の減速により車両１のギア段が１速にシフトダウンされると、ＡＣＣコントローラ１０は、ＡＣＣ追従走行の目標車速（先行車の車速）が、クラッチ係合状態での最低車速Ｖａ未満か否かを監視する（ステップ１１０）。渋滞などにより、目標車速が最低車速Ｖａ未満となった場合には（ステップ１１０；ＹＥＳ）、クラッチ３を間欠的に開放する極低速追従制御に移行する（ステップ１１１）。

極低速追従制御の実行中に、先行車の加速などにより、目標車速が最低車速Ｖａ以上となった場合は（ステップ１１２；ＹＥＳ）、極低速追従制御を終了し、通常のＡＣＣ追従走行に復帰する（ステップ１１３）。

また、極低速追従制御の実行中に先行車が停止した場合は、車両１は設定車間距離を維持して停止し、極低速追従制御は終了する。その後、先行車が再発進すると、車両１は１速で再発進するが、目標車速が最低車速Ｖａ以上となるまでは、最低車速Ｖａ未満か否かの監視は継続されており、先行車の車速が最低車速Ｖａ未満に留まる場合は、クラッチ３を間欠的に開放する極低速追従制御が実行される。

なお、クラッチ係合状態での最低車速Ｖａは、走路傾斜によっても異なる。有意な下り傾斜が存在する場合は、極低速追従走行をブレーキ制御のみで実行できる。しかし、有意な上り傾斜が存在する登坂路では、走路傾斜に応じて最低車速Ｖａは小さくなる。したがって、走路傾斜に応じて最低車速Ｖａを動的に設定することが好ましい。また、有意な上り傾斜が存在する登坂路では、走路傾斜に応じて、クラッチ３を間欠的に開放する周期が短くなるようにすることが好ましい。

なお、上記実施形態では、ＡＣＣ追従制御において最低車速Ｖａ未満の極低速で先行車に追従する場合の制御について述べたが、本発明に係る極低速走行制御は、手動運転での坂道発進時にクリープトルクを発生させる制御に実施することもできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ 車両
２ エンジン
３ クラッチ
４ 自動変速機
１０ ＡＣＣコントローラ
１１ 先行車検出手段
１２ 傾斜センサ
１６，１７ 車輪速センサ
２０ エンジンコントローラ
３０ ブレーキ制御装置
３６，３７ ブレーキ
４０ ＡＭＴコントローラ

Claims (5)

1. エンジンの出力を変速機構に伝達するクラッチと、
   前記クラッチを係脱するクラッチアクチュエータと、
   前記変速機構のギア段を変更する変速アクチュエータと、
   車速とエンジン回転数に応じて前記変速アクチュエータおよび前記クラッチアクチュエータを制御して前記変速機構のギア段変更操作を実行するＡＭＴコントローラと、
   前記エンジンを加減速指令に応じて制御するエンジンコントローラと、
   を備えた車両の走行制御装置であって、
   自車走行レーンに設定車速未満で走行する先行車が存在する場合は、前記先行車に設定車間時間を維持して追従走行すべく加減速指令を出す機能を有するものにおいて、
   前記クラッチの係合状態で走行可能な最低車速未満の速度で走行する先行車に追従走行する場合に、前記クラッチを、間欠的に開放する制御を実行するように構成されていることを特徴とする、車両の走行制御装置。
2. 前記クラッチを間欠的に開放する制御は、前記クラッチの係合率１００％未満の半クラッチ状態と係合率０％の開放状態とを所定周期で反復する制御によって実行されることを特徴とする、請求項１記載の車両の走行制御装置。
3. 前記クラッチを間欠的に開放する制御は、前記クラッチの係合率１００％の係合状態と係合率０％の開放状態を所定周期で反復する制御によって実行されることを特徴とする、請求項１記載の車両の走行制御装置。
4. 前記クラッチを間欠的に開放する制御は、前記クラッチの開放状態から前記半クラッチ状態または前記係合状態に向かう係合速度が、前記クラッチの開放状態に向かう開放速度よりも遅いことを特徴とする、請求項２または３記載の車両の走行制御装置。
5. 前記クラッチを間欠的に開放する制御の周期は、前記先行車の速度と路面傾斜に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１～４の何れか一項記載の車両の走行制御装置。

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