JP3415353B2 - 車両のスロットル制御装置 - Google Patents

車両のスロットル制御装置

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JP3415353B2
JP3415353B2 JP32588595A JP32588595A JP3415353B2 JP 3415353 B2 JP3415353 B2 JP 3415353B2 JP 32588595 A JP32588595 A JP 32588595A JP 32588595 A JP32588595 A JP 32588595A JP 3415353 B2 JP3415353 B2 JP 3415353B2
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啓介 杉浦
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  • Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの駆動力
によって走行する車両の車速を制御するスロットル制御
装置に関する。 【0002】 【従来の技術】例えば、ゴルフ場内においてゴルフバッ
グ等の荷物や人を搬送するゴルフカーは、誘導経路に埋
設された誘導線を磁気的に検出しながらこれに沿って走
行する自動走行と乗員の手動操作によって走行する手動
走行が可能であり、その車速はスロットル制御装置によ
って制御されている。 【0003】ところで、上記スロットル制御装置は、車
速センサによって検出された現在車速とアクセル操作量
に応じて決定された目標車速との差分を求め、この差分
に応じてモータ等のアクチュエータを駆動してエンジン
のスロットル開度を制御する装置である。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところで、スロットル
制御装置を備えるゴルフカーの手動走行において、乗員
がアクセルを全開にして発進した場合には、車速が目標
車速を大幅に超えてしまい、所謂オーバーシュートが大
きくなる可能性がある。 【0005】上記不具合を解消するためにアクセル開度
に対してスロットルの開き方を緩慢にすると、アクセル
操作に対する車速の応答性が損なわれてしまう。 【0006】又、他の方法としてスロットル制御に加え
てブレーキ制御を行うようにすると、複雑な制御に起因
する信頼性の低下やエネルギ効率の悪化を招く他、円滑
な車両の走行が阻害される等の問題が発生する。 【0007】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、信頼性の低下やエネルギ効率
の悪化を招くことなく、スロットル制御のみで車速のオ
ーバーシュートを防いで車両の円滑な走行を実現するこ
とができる車両のスロットル制御装置を提供することに
ある。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、発明は、車速センサによって検出された現在車速
とアクセル操作量に応じて決定された目標車速との差分
を求め、この差分に応じてアクチュエータを駆動してス
ロットル開度を制御する車両のスロットル制御装置にお
いて、スロットルが設定開度以上に開けられた場合、目
標車速を最大設定車速よりも低い目標頭打車速に一旦設
定し、該目標頭打車速と同一又はそれよりも小さな値に
設定された中間車速に現在車速が達すると目標車速を最
大設定車速まで漸増させるとともに、現在車速が前記中
間車速に低下した場合、目標車速を目標頭打車速まで漸
減させることを特徴とする。 【0009】 【0010】従って、発明によれば、例えばアクセル
を全開にして発進した場合には、目標車速が最大設定車
速よりも低い目標頭打車速に一旦設定され、現在車速が
中間車速に達した時点から目標車速が最大設定車速まで
漸増されるため、現在車速も最大設定車速まで漸増され
てそのオーバーシュートが防がれ、信頼性の低下やエネ
ルギ効率の悪化を招くことなく、スロットル制御のみで
車両の円滑な発進を実現することができる。 【0011】又、発明によれば、車両が例えば登坂を
走行している間に現在車速が中間車速に低下した場合に
は目標車速を目標頭打車速まで漸減させるようにしたた
め、その後、車両が水平路又は下坂を走行する場合の車
速のオーバーシュートが防がれる。 【0012】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。 【0013】先ず、自動走行車の全体構成を図1に基づ
いて概説する。尚、図1は自動走行車の構成を示すブロ
ック図である。 【0014】本実施の形態に係る自動走行車は、例えば
ゴルフ場において使用されるゴルフカーとして利用され
るものであって、所定の誘導経路に沿う自動走行と乗員
の手動操作による手動走行が可能である。この自動走行
車にはエンジン1が搭載されており、該エンジン1から
Vベルト式自動変速機2を介して供給される駆動力を駆
動輪である後輪3a,3bに伝達するためのトランスミ
ッション4、操舵輪である前輪3c,3dを操舵するた
めのハンドル5、車速を変えるためにエンジン1のキャ
ブレタ6に設けられた不図示のスロットル弁の開度(ス
ロットル開度)を調整するためのアクセルペダル7、車
両に制動力を加えるためのブレーキペダル8とドラムブ
レーキ9、車両の前後進を切り替えるためのシフトレバ
ー10とが設けられている。 【0015】又、当該自動走行車には、自動走行のため
の制御を行うコントローラ11、ステアリングドライバ
12、ステアリングモータ13、スロットルモータ1
4、ブレーキモータドライバ15、ブレーキモータ1
6、電磁ブレーキ18の他、誘導線センサ19a,19
b,19c、定点センサ20、左右のバンパスイッチ2
1、追突防止センサ22、左右の障害物センサ23等の
各種センサ群、自動制動と手動制動を切り替えるための
切替機構24、リモコン送信器25からの信号を受信し
てコントローラ11に入力するためのリモコン受信器2
6等が設けられている。尚、図1において、27は追突
防止センサ22用のアンプである。 【0016】ところで、上記ステアリングドライバ12
は、自動走行時にコントローラ11から出力される操舵
指示信号に応じた駆動電流をステアリングリレー28を
介して前記ステアリングモータ13に供給するものであ
って、ステアリングモータ13の回転はギヤ29,30
を介してステアリング軸31に伝達され、該ステアリン
グ軸31が回動することによって所望のステアリング操
作がなされる。尚、自動走行時には、コントローラ11
からの信号によってステアリングクラッチ32がOFF
され、ハンドル5はステアリング軸31から切り離され
て手動によるステアリング操作が不能となる。 【0017】又、前記スロットルモータ14は、自動走
行時にコントローラ11から出力される開度指示信号に
応じて駆動されてキャブレタ6内のスロットル弁の開度
(スロットル開度)を調整するものであって、自動走行
時にはコントローラ11から出力される信号によってス
ロットルクラッチ33がONされてスロットルモータ1
4によってスロットル操作がなされ、手動走行時にはス
ロットルクラッチ33がOFFされて前記アクセルペダ
ル7によってスロットル操作がなされる。尚、アクセル
ペダル7の操作量(アクセル開度)はアクセル開度検出
センサ34によって検出され、スロットル開度はスロッ
トル開度検出センサ35によって検出され、それぞれの
検出信号はコントローラ11に入力される。 【0018】更に、前記ブレーキモータドライバ15
は、自動走行時にコントローラ11から出力される制御
指示信号に応じた駆動電流をブレーキリレー36を介し
てブレーキモータ16に供給するものであって、ブレー
キモータ16はギヤ37及び前記切替機構24を介して
四輪3a〜3dの各々に設けられた前記ドラムブレーキ
9を駆動し、車両に制動力を加える。そして、自動走行
時においても、ブレーキペダル8は切替機構24を介し
てドラムブレーキ9に接続されており、該ブレーキペダ
ル8の操作による制動も可能である。尚、ブレーキペダ
ル8の操作はブレーキスイッチ38によって検出され、
その検出信号はコントローラ11に入力される。 【0019】他方、前記誘導線センサ19a〜19c
は、車両の前端部に水平方向に回動自在に取り付けられ
たT字状アーム39の中央と左右に地面と対向するよう
に配置されている。これらの誘導線センサ19a〜19
cは、ゴルフ場のコースに沿って埋設された不図示の誘
導線を磁気的に検出し、誘導線との距離に応じた検出信
号をコントローラ11に入力する。すると、コントロー
ラは11、誘導線センサ19a〜19cからの検出信号
に基づいて車両位置の誘導線からの偏差量を算出し、こ
の偏差量を「0」とするような操舵指示信号をステアリ
ングドライバ12に対して出力することによって車両を
誘導線に沿って自動走行せしめる。 【0020】又、前記定点センサ20は、地面と対向す
るよう車両の所定位置に取り付けられており、ゴルフ場
のコース等に所定間隔を置いて埋設された不図示の複数
の永久磁石から成る定点を磁気的に検出し、その並びの
パターンに対応した検出信号をコントローラ11に対し
て出力することによって車両の停止/発進、車速等の走
行制御を行うための情報をコントローラ11に提供する
ものである。 【0021】ところで、運転席の近傍には操作盤40が
設置されており、この操作盤40にはメインスイッチの
他、手動走行と自動走行の切替を指示する手動/自動切
替スイッチ、発進と停止を指示する発進/停止スイッチ
等の各種スイッチ及び警告表示等を行う警告灯や表示灯
が設けられている。尚、この操作盤40の手動/自動切
替スイッチにて自動走行が選択されると、コントローラ
11は車両の走行モードを手動走行から自動走行に切り
替え、自動走行のための制御を行う。その他、車両の走
行状態を検出するセンサ群として、トランスミッション
4には車速を検出する2つ(No.1,2)の車速セン
サ41,42、エンジン1には回転数を検出する回転セ
ンサ43、ギヤ37にはドラムブレーキ9及び制動力伝
達経路を含むブレーキ系のストロークが大きくなったた
めにブレーキモータ16の回転角が一定の限界値を超え
たか否かを検出するブレーキリミットスイッチ44がそ
れぞれ設けられており、これらの検出信号はコントロー
ラ11に入力される。 【0022】又、シフトレバー10の近傍には、該シフ
トレバー10の位置を検出する前進検出スイッチ45と
後進検出スイッチ46が設けられるとともに、後進時に
警報を発するための警報ブザー47が設けられており、
これらはコントローラ11に電気的に接続されている。 【0023】ここで、コントローラ11の要部(本発明
に係るスロットル制御装置に関する部分)の構成を図2
に基づいて説明する。尚、図2はコントローラ11の要
部の構成を示すブロック図である。 【0024】コントローラ11はCPU(中央演算処理
装置)48、メモリ等のハードウェアによって構成され
ているが、図2に示すように、CPU48には、アクセ
ル開度検出センサ34、車速センサ41,42及びスロ
ットル開度検出センサ35によって検出された検出信号
が開度検出センサ入力部49、車速センサ入力部50、
開度検出センサ入力部51をそれぞれ介して入力され
る。 【0025】而して、CPU48にはソフトウェアとし
て、前記アクセル開度検出センサ34からの検出信号に
よってアクセル開度を算出するアクセルセンサ演算処理
部52、前記車速センサ41,42からの検出信号に基
づいて車両の実速度及び加速度を算出する車両速度演算
処理部53、前記スロットル開度検出センサ35からの
検出信号に基づいてスロットル開度を算出するスロット
ルセンサ演算処理部54、前記アクセルセンサ演算処理
部52において求められたアクセル開度と前記車両速度
演算処理部53において求められた車両の実速度及び加
速度とに基づいて車両の目標車速を算出する目標車速演
算処理部55及び前記車両速度演算処理部53において
求められた車両の実速度及び加速度と前記スロットルセ
ンサ演算処理部54において求められたスロットル開度
とからスロットル開度の制御量(スロットル指示量)を
求めるスロットル指示演算処理部56が組み込まれてい
る。 【0026】そして、上記スロットル指示演算処理部5
6において求められたスロットル制御量に応じた制御信
号がスロットル指示演算処理部56からスロットル出力
部57を介して前記スロットルモータ14に対して出力
され、該スロットルモータ14が駆動されてエンジン1
のスロットル弁が開閉され、エンジン1の回転数が調整
されて車両の車速が制御される。 【0027】ここで、従来のスロットル制御装置による
車速制御を図4(a)に示すタイミングチャートに基づ
いて説明する。 【0028】発進に際して乗員がアクセルペダル7をス
ロットル全開位置まで踏み込んだ場合、スロットル開度
は図4(a)に示すように変化し、これに対して目標車
速が図4(a)に示すように最大設定車速(以下、リミ
ット車速と称す)Vmax まで急激に立ち上げられた後、
そのリミット車速Vmax に保持されるため、この目標車
速に対して現在車速(実際の車速)が図示のように若干
の時間遅れを伴って急激に上昇し、やがてリミット車速
max を超えて図示のようにオーバーシュートしてしま
う。 【0029】又、走行中にスロットル開度を全閉とした
後、再度アクセルペダル7を踏み込んだために目標車速
が図4(a)に示すようにリミット車速Vmax まで急激
に立ち上げられた場合には、現在車速は図示ように再び
オーバーシュートしてしまう。 【0030】本発明はスロットル制御(より具体的に
は、目標車速制御)のみによって上記オーバーシュート
を解消するようにしたものであって、以下、本発明に係
るスロットル制御装置の作用を図3に示すフローチャー
トと図4及び図5に示すタイミングチャートに基づいて
説明する。 【0031】発進に際して乗員がアクセルペダル7をス
ロットル全開位置まで踏み込んだ場合、スロットル開度
は図4(b)に示すように変化し、従来よりもΔTだけ
早いタイミングでスロットル開度が減少を開始する。 【0032】而して、目標車速制御においては、先ず、
リミット車速Vmax よりも低い目標頭打車速Vとアクセ
ル車速(アクセル開度に対して決定される車速であっ
て、従来の目標車速(図4(a)参照)に同じ)がそれ
ぞれ次式によって求められる(図3のSTEP1)。 【0033】 【数1】 目標頭打車速(V)=中間車速(Vm )+定数α …(1) アクセル車速=アクセル開度×速度変換係数β …(2) 尚、上記中間車速Vm は実験によってその最適値が求め
られるものであり、目標頭打車速Vは中間車速Vm より
も定数α(≧0)だけ高く設定される。又、アクセル車
速はアクセル開度に対して図4(b)に示すように求め
られ、従来の目標車速(図4(a)参照)と同様にリミ
ット車速Vmax まで直線的に急激に立ち上げられた後、
リミット車速Vmax に保持される。 【0034】次に、CPU48の現在車両速度演算処理
部53(図2参照)において求められた現在車速が前記
中間車速Vm 以上で、且つ、アクセル車速が目標頭打車
速V以上であるか否かが判断される(図3のSTEP2)、
アクセル車速が目標頭打車速Vよりも低い発進初期にお
いては、STEP2での判断結果は「NO」となるため、処
理はSTEP3に進み、STEP3では目標車速が目標頭打車速
Vよりも大きく、且つ、現在車速が中間車速Vm よりも
小さく、且つ、アクセル車速が中間車速Vm よりも大き
いか否かが判断される。 【0035】アクセル車速が中間車速Vm よりも低い発
進初期においては、STEP3での判断結果は「NO」とな
るため、処理はSTEP4に進み、目標車速がアクセル車速
に設定され、この状態は目標車速が目標頭打車速Vに達
するまで維持される(STEP5)。このときの目標車速の
経時的変化は図4(b)に直線aにて示される。 【0036】そして、目標車速が目標頭打車速Vに達す
ると、STEP5での判断結果は「YES」となり、図4
(b)に直線bにて示すように目標車速が所定時間だけ
一旦目標頭打車速Vに設定される(STEP6)。 【0037】以上のように目標車速を制御することによ
って現在車速が図4(b)に示すように上昇し、該現在
車速がやがて中間車速Vm に達すると、STEP2での判断
結果は「YES」となるため、処理はSTEP7に進み、車
両の平均加速度αavが「0」以上であるか(αav≧0)
否かが判断される。ここで、平均加速度αavは、次式に
示すように制御サイクル5回分の現在車速Vi (i=
1,2,〜5)をそれぞれ時間tで微分して得られた加
速度αi (i=1,2,〜5)を平均して算出される。 【0038】 【数2】 αi =dVi /dt (i=1,2,〜5) …(3) αav=Σαi /5 …(4) 而して、発進時には図4(b)に示すように現在車速は
増加中であるため、上記(4)式によって算出される平
均加速度αav≧0となって、STEP7での判断結果は「Y
ES」となり、処理はSTEP8に進み、目標車速がアクセ
ル車速(リミット車速Vmax )までV0 ずつアップさ
れ、従って、図4(b)に直線cにて示すように、現在
車速が中間車速Vm に達した時点において、目標車速が
目標頭打車速Vからアクセル車速(リミット車速V
max )まで漸増され、目標車速がアクセル車速(リミッ
ト車速Vmax )に達した時点で、図4(b)に直線dに
て示すように、その値がアクセル車速(リミット車速V
max )に設定される。 【0039】以上のように、アクセルを全開にして発進
した場合には、目標車速がリミット車速Vmax よりも低
い目標頭打車速Vに一旦設定され、現在車速が中間車速
mに達した時点から目標車速がアクセル車速(リミッ
ト車速Vmax )まで漸増されるため、図4(b)に示す
ように現在車速もアクセル車速(リミット車速Vmax
まで漸増されてオーバーシュートが防がれる。そして、
本実施の形態では、スロットル制御(目標車速制御)の
みで現在車速のオーバーシュートを防ぐことができるた
め、信頼性の低下やエネルギ効率の悪化を招くことな
く、車両の円滑な発進を実現することができる。 【0040】次に、車両がアクセル車速(リミット車速
max )で走行している間に乗員がアクセルペダル7を
解除したためにスロットルが全閉状態となると、目標車
速は図4(b)に直線eにて示すようにアクセル車速と
共に減少し(STEP10)、これに伴って現在車速も減少
する。そして、その後に乗員がアクセルペダル7をスロ
ットル全開位置まで踏み込むと、発進時と同様にSTEP
2,3での判断結果が共に「NO」となって、目標車速
がアクセル車速に設定されて(STEP4)目標頭打車速V
まで図4(b)の直線fに沿って急激に立ち上げられる
(STEP5)。 【0041】而して、現在車速が中間車速Vm まで低下
していない間にアクセル車速が目標頭打車速Vに達する
と、STEP2での判断結果は「YES」となるため、処理
はSTEP7に進む。このとき、車両は減速中であって、図
4(b)に示すように現在車速は減少しているため、車
両の平均加速度αav<0となり、従って、STEP7での判
断結果は「NO」となり、処理はSTEP7に進み、目標車
速がV0 よりも大きなV1 (>V0 )ずつアップされ
る。すると、現在車速は減速から増速に転じて平均加速
度αav≧0となるため、STEP7での判断結果が「YE
S」となり、以後は目標車速がアクセル車速(リミット
車速Vmax )に達するまで、該目標車速がV1 よりも小
さな値V0 (<V1 )ずつアップされる(STEP8)。 【0042】即ち、目標車速が目標頭打車速Vに達した
後は、現在車速が減速から増速に転じて車両の平均加速
度αav≧0となるまで、目標車速は図4(b)の直線g
に沿って比較的急激に漸増されるため、再加速でのアク
セル応答性が高められ、それ以後は図4(b)の直線h
に沿って比較的緩慢に漸増されるため、それに伴って現
在車速も比較的緩慢に増大し、再加速時の現在車速のオ
ーバーシュートが防がれる。 【0043】そして、目標車速がアクセル車速(リミッ
ト車速Vmax )に達すると、STEP9での判断結果は「Y
ES」となるため、図4(b)に直線iにて示すよう
に、目標車速はアクセル車速(リミット車速Vmax )に
設定され(STEP10)、車両はアクセル車速(リミット
車速Vmax )で走行する。 【0044】次に、車両が発進して現在車速がアクセル
車速(リミット車速Vmax )に達した後、例えば10°
以上の勾配の登坂を走行する場合のスロットル制御を図
5に示すタイミングチャートに基づいて説明する。 【0045】車両が発進してから現在車速がアクセル車
速(リミット車速Vmax )に達すると、目標車速はアク
セル車速(リミット車速Vmax )に設定される(図3の
STEP10)が、車両が登坂を走行するためにその現在車
速が図5に示すように次第に低下し、やがて目標車速ま
で低下すると、図3のSTEP3での判断結果が「YES」
となるため、処理はSTEP12,13に進み、目標車速が
アクセル車速(リミット車速Vmax )から目標頭打車速
VまでV0 ずつ漸減せしめられる。 【0046】即ち、車両が発進の後に登坂を走行する場
合、その現在車速が中間車速Vm に達するまでは図5に
直線jにて示すように目標車速がアクセル車速(リミッ
ト車速Vmax )に設定され、それ以後は目標車速は図5
の直線kに沿って漸減される。尚、本実施の形態では、
STEP8での目標車速の増加比率とSTEP12での目標車速
の増加比率を共にV0 に設定したが、両者を互いに異な
る値に設定しても良いことは勿論である。 【0047】そして、目標車速が目標頭打車速Vまで低
下すると、目標車速が目標頭打車速Vに設定され(STEP
14)、以後、その状態が維持される(図5の直線m参
照)。 【0048】以上のように、本実施の形態によれば、車
両が登坂を走行している間に現在車速が中間車速Vm
低下した場合には目標車速が中間車速Vm まで漸減され
るため、その後、車両が水平路又は下坂を走行する場合
の車速のオーバーシュートが防がれる。 【0049】尚、本実施の形態では本発明を特にゴルフ
カー等の自動走行車に適用した場合について説明した
が、本発明はエンジンの駆動力によって走行する任意の
車両に対して適用可能である。 【0050】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、発明に
よれば、例えばアクセルを全開にして発進した場合に
は、目標車速が最大設定車速よりも低い目標頭打車速に
一旦設定され、現在車速が中間車速に達した時点から目
標車速が最大設定車速まで漸増されるため、現在車速も
最大設定車速まで漸増されてそのオーバーシュートが防
がれ、信頼性の低下やエネルギ効率の悪化を招くことな
く、スロットル制御のみで車両の円滑な発進を実現する
ことができるという効果が得られる。 【0051】又、発明によれば、車両が例えば登坂を
走行している間に現在車速が中間車速に低下した場合に
は目標車速を目標頭打車速まで漸減させるようにしたた
め、その後、車両が水平路又は下坂を走行する場合の車
速のオーバーシュートが防がれるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係るスロットル制御装置を備える自動
走行車の構成を示すブロック図である。 【図2】本発明に係るスロットル制御装置を備える自動
走行車のコントローラの構成を示すブロック図である。 【図3】本発明に係るスロットル制御装置の作用(目標
車速制御)を説明するためのフローチャートである。 【図4】(a)は従来のスロットル制御装置による車速
制御での各種速度の変化を示す図、(b)は本発明に係
るスロットル制御装置による車速制御での各種速度の変
化(発進後に減速して再加速する場合)を示す図であ
る。 【図5】本発明に係るスロットル制御装置による車速制
御での各種速度の変化(発進後に登坂を走行する場合)
を示す図である。 【符号の説明】 7 アクセルペダル 11 コントローラ 14 スロットルモータ(アクチュエータ) 34 アクセル開度検出センサ 35 スロットル開度検出センサ 41,42 車速センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 31/00 F02D 9/02 331 F02D 29/02 301 F02D 41/14 320

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 車速センサによって検出された現在車速
    とアクセル操作量に応じて決定された目標車速との差分
    を求め、この差分に応じてアクチュエータを駆動してス
    ロットル開度を制御する車両のスロットル制御装置にお
    いて、 スロットルが設定開度以上に開けられた場合、目標車速
    を最大設定車速よりも低い目標頭打車速に一旦設定し、
    該目標頭打車速と同一又はそれよりも小さな値に設定さ
    れた中間車速に現在車速が達すると目標車速を最大設定
    車速まで漸増させるとともに、現在車速が前記中間車速
    に低下した場合、目標車速を目標頭打車速まで漸減させ
    ことを特徴とする車両のスロットル制御装置。
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