JP2606386B2 - 車両の走行特性制御装置 - Google Patents

車両の走行特性制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は運転者の操作特性や走行環境に応じて車両の
走行特性を自動的に変化させる制御装置に関する。
（従来の技術） 車両の走行特性（モード）を変化させるものとして、
たとえば自動変速機のシフトパターンを何種類か設定し
ておき、走行条件等に応じて異なったシフトパターンを
選択することにより、市街地走行や高速走行、あるいは
登坂走行等でそれぞれ最適なシフトパターンによって自
動変速機のギヤシフトを行うようにしたものがある。
この場合シフトパターンを選択するための走行条件の
特定は、たとえば特開昭63−28741号公報によれば、車
速の微分値から加速度を求め、この絶対値を積分し、そ
の算出値によって市街地走行か登坂走行かを判定してお
り、また、特開昭62−180153号公報では、エンジントル
クが一定値以上を維持しているにもかかわず、車速が低
下して高速段から低速段に切換えがされたときに登坂走
行にあると判断している。
そして、走行条件がそれまでのシフトパターンと異な
る特定の状態に移行したと判定されると、ただちにシフ
トパターンの変更が実施され、走行モードの切換が行な
われる。
（発明が解決しようとする課題） ところで、運転者は普通この走行モードが切換えられ
たことを感知していないため、切換前の走行特性が得ら
れるものと思って運転操作したときは、車両が運転者の
期待に反した挙動を起こし、違和感を与えることがあ
る。
また、仮に運転者が切換えを予知していたとしても、
切換後の走行特性になじむまでの間は同じように違和感
をもたらすのであり、しかもこれには個人差もあり、こ
れらはそのまま運転操作の戸惑いとなって現れ、運転フ
ィーリングを悪化させる原因となっている。
そしてこのことは自動変速機のシフトパターンの変更
に限らず、たとえばアクセル開度に対するスロットル開
度の対応関係や、アクセル開度と空燃比の濃度や点火時
期等エンジンの発生出力の特性を走行条件等によって変
化させる場合についても同じように言うことができる。
そこで本発明は、走行モードの切換時にいったん中間
的なモードに移行し、運転者の反応を観察しながら、反
応状態に応じてさらに切換えを進めたり、停止したりす
ることにより、このような問題を解決することを目的と
する。
（課題を解決するための手段） そこで本発明は、第１図にも示すように、いくつかの
特性の異なる走行モードを設定した手段１と、車両の走
行条件を判定する手段２と、判定された走行条件に基づ
いて走行モードを選択する手段３とを備えた車両の走行
特性制御装置において、異なる走行モードに移行すると
きに両モードの中間的な特性となる少なくとも一つの近
似走行モードを設定する手段４と、走行条件の変更時に
そのときの走行モードから目標走行モードに切換える前
にいったん近似走行モードに移行させる手段５と、走行
モード切換時に運転操作の変化率の大小からモード切換
の適否を判断する手段６と、この判断結果から変化率の
小さい時は近似走行モードから目標走行モードへと移行
させ、大きいときは切換を停止するか元の走行モードに
戻す制御手段７とを備える。
（作用） 走行条件が変化して現在とは異なる走行モードに移行
する場合、現在の走行モードから目標とする走行モード
にいきなり切換わるのではなく、まず目標走行モードに
徐々に近似していく近似走行モードに移行する。
そして、この状態で運転者の反応を観察して、所定の
時間における運転操作の変化率が大きいかどうか、つま
り違和感なく運転が行なわれているかどうかを判定す
る。変化率が所定値よりも大きいのは運転操作上好まし
くない状態であるとして、近似走行モードから目標走行
モードへの移行はとりあえず禁止するか、あるいは元の
走行モードに戻してやる。
これに対して、変化率の少ないときは違和感のないと
きであるから、近似走行モードからさらに目標走行モー
ドへと移行していき、走行条件の変化に対応した最適な
走行特性のもとで車両の走行を制御する。
これによって、運転操作上、違和感のない走行モード
の切換えを実現し、しかも切換に伴う違和感の個人差を
も吸収するような適応ができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第２図において、10はエンジン、11は自動変速機であ
り、エンジン10の点火時期やスロットル開度（吸入空気
量）を運転状態等に応じて制御する駆動装置12と、自動
変速機11のギヤシフトを運転状態等に応じて制御する駆
動装置13とが設けられ、これら各駆動装置12,13はマイ
クロコンピュータ等で構成される制御回路14によって作
動が制御される。
制御回路14には車両の運転状態、走行条件や運転者の
運転操作等を検出するための種々の信号が入力されるの
であり、15はアクセル開度を検出するアクセルセンサ、
16は車速を検出するための車速センサ、17はエンジン回
転数を検出するための回転数センサである。
制御回路14では車両の走行条件に応じていくつかの異
なる制御特性のうちから、そのときの走行条件に対応し
た最適な点火時期制御特性（モード）を選択し、またア
クセル開度に対するスロットル開度の対応関係を選択す
る（この場合、アクセルペダルとスロットルバルブの連
動関係は一定の正比例特性ではなく、選択に応じて自由
な比例特性に設定できるようになっていて、スロットル
バルブの開度はたとえばモータにより駆動制御され
る）。さらに同じようにしていくつか設定された自動変
速機の変速特性（シフトパターン）のうちから走行条件
にあった最適なものを選択する。
第４図にはアクセル開度とスロットル開度との対応関
係の一例を示すが、通常（ノーマル）走行ではほぼ1:1
の関係が、加速指向（登坂走行）ではアクセル操作に対
して敏感に出力を増加させるためにスロットル開度を早
めに増大し、逆に渋滞走行（ノロノロ運転）や狭い道路
の走行ではアクセル開度のわずかな変化による出力の急
変を防ぐためにスロットル開度を遅れて開き、また、高
速道路走行では追い越し時などアクセル大開度域でのス
ロットル開度の増加率を大きくする。
同様にして第５図と第６図には、高速道路走行と狭小
道路走行でのエンジン特性及び自動変速機変速特性の一
例を示す。
高速道路走行での特徴的な変速特性としては、４速か
ら３速へのシフトダウンを高スロットル域でしやすくし
ており、また狭小道路走行では緩やかな発進を行うため
に２速発進となるようにしている。
このようにして車両の走行条件によって最適な特性が
得られる走行モードが選択されるのであるが、本発明で
は最適な走行モードに移行するにあたり、いきなり現在
の走行モードから目標とする走行モードへ移行させるの
ではなく、その前に現在の走行モードから目標走行モー
ドに徐々に近似していく中間的な近似走行モードに切換
え、この状態で運転者の反応を運転操作の変化率を観察
することにより把握し、変化率が少ないときは走行モー
ドの切換えに伴う運転操作上の戸惑い、違和感が少ない
ものとして、さらに次の目標走行モードへと移行してい
くが、変化率の大きいときは違和感が大きく、切換えに
よる戸惑いがあるものと判断して近似走行モードから目
標走行モードへの切換えを禁止するか、いったん元の走
行モードに戻して運転者の反応を見るようになってい
る。
第７図、第８図にも示すように、たとえば走行モード
ＡからＢに移行するにあたり、両特性の中間的な特性を
もつ走行モードCi（ただしｉ＝1,2,3…ｎ C1≒A,Cn≒
Ｂ）を設定しておき、走行モードの切換えを判定したと
きは、まずきわめてモードＡに近いモードC1を選び、予
めタイマ等で設定した時間の経過後に運転操作の変化率
を判断して、変化率が小さいときはモードC2,C3…へと
順次移行していき、これに対して変化率が所定値よりも
大きいときは、モード切換を停止して、ひとつ前の走行
モードに戻すのである。
運転操作の変化率を判断するための一つの手法とし
て、この実施例ではアクセル開度の変化率を観察してい
る。
一般に走行モードの切換が運転者の知らないうちに行
なわれると、運転操作に対して車両は運転者の予想と異
なる挙動を起こすため、運転者がこれを修正するためな
いしはこの挙動に慣れるために、短時間のうちにアクセ
ルの踏み込みあるいは戻しが頻繁に繰り返される傾向が
ある。
したがって、走行モードの切換時にアクセル操作の変
化率が著しく大きくなる場合、運転者は切換えに戸惑い
を感じていると想定できるし、小さいときは格別に戸惑
いもなく、そのまま次のモードに移行しても運転操作の
安定性が保たれると考えてよい。
このようなアクセル操作の変化率を判定する一つの手
法として、この実施例では統計処理上の差分法の、アク
セル開度変化の一階差分値の不偏分散検定を採り入れて
いる。
いま与えられた関数ｙ＝ｆ（ｘ）において、等間隔に
あるｘの値、xn＝x0＋nhに対するｙの値を、yn＝ｆ（x
n）とすると、Δyn＝ｙ（ｎ＋１）−ynを一階差分値、
そしてΔ2yn＝Δｙ（ｎ＋１）−Δynを二階差分値とい
う。
そこで、アクセル開度θについての時間０＜ｔ≦t0に
おける一階差分値をΔθｉとして、t0時間内にｎ個のデ
ータサンプルを行うものとすると、所定の時間t0におけ
るアクセル開度の一階差分値の不偏分散値δは次のよう
にして求められる。
これらについては、走行モードＡでの不偏分散値δＡ
と、走行モードCi（＝C1）の不偏分散値δC1とをそれぞ
れ算出し、これらから不偏分散比ｆを、 ｆ＝δC1/δＡ ただしｆ≦１のときはｆ＝δA/δC1…（２） として求める。
そして、不偏分散検定の手法による自由度（ｎ−1,n
−１）のＦ分布より、たとえば危険率５％程度のＦ値を
求め、このＦ値と前記ｆ値とを比較して、もしｆ＞Ｆな
らばアクセル開度の一階差分値に有意なバラツキの差が
生じたと判定され、逆にｆ≦Ｆならばバラツキは少ない
とされる。
第９図に切換前後の一階差分値の変化の様子を示す
が、一般的に運転者が車両の走行特性（モード）を予測
できないときほどアクセル開度の一階差分値が大きくバ
ラツキを起こすので、これをもって運転操作の変化率が
大きいと判断することができるのである。
ただし、実際には前記ｆ値の比較値としてＦ値をその
まま用いると、運転操作時に人間本来のもつバラツキに
依存した変化までも検出してしまう可能性もあるので、
比較値としてはＦ値の1.5〜２倍程度のものを採用する
ことが好ましい。
なお、このような統計的処理により運転操作の変化率
を求める他、たとえばアクセル開度の一階差分値、もし
くは二階差分値の所定時間内の合計値を所定の基準値と
比較することにより求めることもでき、基準値よりも大
きいときは、アクセルの踏み込みと戻し頻度が高く、運
転者が走行特性の切換えに戸惑いを感じているものと判
断することができる。
あるいは、非常に長い時間（たとえば60〜90分）の単
位時間毎のアクセル開度の一階差分値の平均値Alと、走
行特性切換直後の短い時間（10〜20秒）の単位時間毎の
アクセル開度の一階差分値Asを比較し、この比率が非常
に大きいときは違和感を感じていると判断してもよい。
第３図に以上のことがらを達成するために制御回路14
で実行される制御動作のフローチャートを示す。この動
作は一定の単位短時間毎に繰り返されるもので、また運
転操作の変化率は不偏分散検定の手法により判断してい
る場合を例示している。
まず現在の走行モードＡを推定して、その不偏分散値
δＡを算定する（ステップ51,52）。走行条件がそれま
での走行モードを切換えるべき領域に変化したかどうか
を判定する（ステップ53）。なおこの判定はたとえば車
両の平均車速や、回転数と車速の関係、あるいはアクセ
ル開度と車速の関係等を勘案して、前述したように高速
道路走行、登坂走行、狭小道路走行、通常道路走行等の
うちどの走行モードにあるかを判断すること等により行
う。
走行条件が走行モードＡを切換える状態に移行したと
判断したときは、まず目標とする走行モードに徐々に近
似する現行モードと少し異なったモードC1に切換え、こ
の状態で不偏分散値δC1を算定する（ステップ54,5
5）。
そして、２つの不偏分散値δＡとδC1との比率、つま
り不偏分散比ｆを算定し、これを不偏分散検定のＦ分布
によるＦ値の所定数倍値Ｆ′と比較し、ｆ≧Ｆ′のとき
は運転者が切換に伴う違和感が大きいと判断して、走行
モードをC1から元のモードＡに戻す（ステップ56〜5
8）。
これに対してｆ＜Ｆ′のときは運転者の戸惑いが少な
いものとして、更に次のステップ、つまり目標とする走
行モードに移行すべく、上記したルーチンを繰り返して
いく。
ところで走行特性（モード）の切換は、そのときの走
行モードから目標とする走行モードにいきなり切換るの
ではなく、その中間的な近似走行モードにいったん切換
え、その状態で実際の運転者の反応、つまり運転操作を
観察し、運転に戸惑いを感じているかどうかを判断する
ことにより、次のモードに移行するかどうかを決めてい
るため、走行モード切換時の適応性に運転者の個人差が
あったとしても、これに対応して切換えの適否を判断で
き、したがってたとえば、一定の時間だけ中間的な近似
走行モードに移行し、その後に自動的に目標走行モード
に切換えたりするのに比べると、はるかに運転者個々の
立場に立った適応性の高い制御であるということができ
る。
なお、上記実施例では走行モードの切換時に運転操作
の変化率が大きいときは、元の走行モードに戻すように
しているが、元に戻さずにそのまま近似走行モードを維
持し、目標走行モードへの移行をとりあえず禁止するよ
うにしてもよい。この場合、その後に近似走行モードで
の運転操作の変化率が小さくなったときに、目標走行モ
ードへと移行させていくのである。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、現在とは異なる走行モ
ードに移行する場合、現在の走行モードから目標とする
走行モードにいきなり切換わるのではなく、まずいった
ん目標モードに近い近似走行モードに移行し、この状態
で運転者の反応を観察して、運転操作の単位時間当たり
の変化率が大きいかどうか、つまり違和感なく運転が行
なわれているかどうかを判定し、変化率が大きく運転操
作上好ましくない状態のときは、近似走行モードから目
標走行モードへの移行はとりあえず禁止するか、あるい
は元の走行モードに戻してやり、これに対して、変化率
の少ない違和感のないときは、近似走行モードからさら
に目標走行モードへと移行していき、走行条件の変化に
対応した最適な走行モードのもとで車両の走行を制御す
るため、運転操作上、違和感のない走行特性の切換えを
実現し、しかも切換に伴う違和感の個人差にも対応して
これをも吸収するような適応ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成を示すクレーム対応図、第２図は
本発明の実施例を示すブロック図、第３図は制御動作を
示すフローチャート、第４図は各走行モードでのアクセ
ル開度とスロットル開度との対応関係を示す説明図、第
５図（Ａ）（Ｂ）と、第６図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ高
速道路走行と狭小道路走行でのアクセル開度とスロット
ル開度の対応関係並びに自動変速機の変速特性を示す説
明図、第７図は走行モード切換時の近似走行モードの変
化を示す説明図、第８図（Ａ）（Ｂ）も同じく近似走行
モードのアクセル開度とスロットル開度との対応関係
と、車速とスロットル開度との対応関係を示す説明図、
第９図はアクセル開度の一階差分値を時間の変化に対応
して表す説明図である。 10……エンジン、11……自動変速機、14……制御回路、
15……アクセルセンサ、16……車速センサ、17……回転
数センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｈ 59/44 Ｆ１６Ｈ 59/44 61/10 61/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】いくつかの特性の異なる走行モードを設定
    した手段と、車両の走行条件を判定する手段と、判定さ
    れた走行条件に基づいて走行モードを選択する手段とを
    備えた車両の走行特性制御装置において、異なる走行モ
    ードに移行するときに両モードの中間的な特性となる少
    なくとも一つの近似走行モードを設定する手段と、走行
    条件の変更時にそのときの走行モードから目標走行モー
    ドに切換える前にいったん近似走行モードに移行させる
    手段と、走行モード切換時に運転操作の変化率の大小か
    らモード切換の適否を判断する手段と、この判断結果か
    ら変化率の小さい時は近似走行モードから目標走行モー
    ドへと移行させ、大きいときは切換を停止するか元の走
    行モードに戻す制御手段とを備えることを特徴とする車
    両の走行特性制御装置。
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