JP4994794B2 - 車両のクルーズコントロール装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の設定した車速を維持するようにエンジン制御及び変速制御を行う車両のクルーズコントロール装置に関する。

一般に、この種のクルーズコントロール装置は、運転者の設定した車速と実際の車速（実車速）との差（速度差）を検出し、この速度差に基づいてエンジン出力、及び自動変速機の変速段（変速比）を制御して、実車速が目標車速に収束するように制御している。例えば、クルーズコントロールによる走行中に、登坂路のような走行負荷の大きい路面にさしかかると、車速が一時的に低下するため、エンジン制御でスロットル弁開度を大きくしてエンジン出力を増加させる。一方、変速制御では登坂路走行等においてスロットル弁開度が大きく開いたときは、変速制御手段で変速機をダウンシフトさせて実車速を設定車速になるように制御している。

例えば、特許文献１（特許第３８０３４６１号公報）には、クルーズコントロールによる走行中は、設定車速と実車速との速度差に基づいてエンジンの出力を制御し、更に、そのときの設定車速を維持し或いは設定車速を達成するために必要な基準駆動トルクと実駆動トルクとに基づいて算出した走行負荷量と実車速とに基づいて変速機のダウンシフトの要否を判定し、この判定結果に基づいて変速機の変速を制御する技術が開示されている。

この文献に開示されている技術によれば、オートクルーズコントロールによる走行中における変速制御を、基準駆動トルク及び実駆動トルクから求めた走行負荷量と実車速とに基づいて行うようにしているので、エンジンの出力制御だけでは設定車速を維持できない場合であっても、早めのダウンシフトにより実車速を速やかに回復させて、設定車速を容易に維持することが可能となる。
特許第３８０３４６１号公報

ところで、通常の自動変速機においては、運転者が操作したアクセル開度と車速とに基づいて変速制御が行われている。この場合、オートクルーズコントロールにおける変速制御においては、設定車速と実車速との速度差に基づいて算出したエンジンの要求トルクから擬似的なアクセル開度（以下「疑似アクセル開度」と称する）を算出し、この疑似アクセル開度と車速とに基づいてダウンシフト、或いはアップシフトを行うことで、通常の変速制御と同じ変速制御を行うことができる。

しかし、エンジンによっては、アクセル開度（＝スロットル開度）の変化に対してエンジントルクＴの変化が微小な特性を有するものがある。例えば図６に示すように、アクセル開度θａ[％]のθ１〜θ２間における変化量に対して、エンジントルクＴの変化量が微小（Ｔ１〜Ｔ２）である場合、この領域ではエンジンの要求トルクに基づいて疑似アクセル開度を算出すると、微小な要求トルクの変化であっても、アクセル開度が大きく変化してしまうため、オートクルーズコントロールでは、過剰なキックダウン、或いはアップシフトが行われてしまう等、運転者の意思に反した変速制御が行われてしまう不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、エンジンの要求トルクから疑似アクセル開度を算出し、この疑似アクセル開度と車速とに基づいてクルーズコントロールによる走行中の変速制御を行う場合であっても、過剰なキックダウン及びアップシフトが行われてしまうことがなく、運転者の意思に沿った変速制御を行うことのできる車両のクルーズコントロール装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による車両のクルーズコントロール装置は、少なくともアクセル開度に基づいてエンジンを制御するエンジン制御手段と、実車速をクルーズコントロール装置における目標車速であるクルコン目標車速に収束させる要求トルクを求め、該要求トルクに対応する目標スロットル開度を設定して前記エンジン制御手段へ出力すると共に、該要求トルクに基づきクルーズコントロール装置が要求するアクセル開度であるクルコン要求アクセル開度を設定して前記エンジン制御手段へ出力するクルーズコントロール手段と、前記クルコン要求アクセル開度と車速とに基づいて変速機のダウンシフト或いはアップシフトの変速制御を行う変速制御手段とを備える車両のクルーズコントロール装置において、記クルーズコントロール手段は、中車速から高車速運転にかけての低変速比から、該低変速比の変速比に比し変速比が大きく変化する高変速比側ヘの変速制御を規制する値に設定されている上限しきい値を有し、前記要求トルクに基づいて算出される疑似アクセル開度と前記上限しきい値とを比較し、該疑似アクセル開度が該上限しきい値よりも高いときは該上限しきい値を前記クルコン要求アクセル開度に設定し、上記疑似アクセル開度が上限しきい値よりも低いときは該疑似アクセル開度を前記クルコン要求アクセル開度に設定することを特徴とする。

本発明によれば、変速制御手段へ出力するクルコン要求アクセル開度は上限しきい値で規制した後の値を出力しているので、エンジンの要求トルクから疑似アクセル開度を算出し、この疑似アクセル開度と車速とに基づいて、クルーズコントロールによる走行中の変速制御を行う場合であっても、過剰なキックダウン及びアップシフトが行われてしまうことがなく、運転者の意思に沿った変速制御を行うことができる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１にエンジン制御装置の概略構成図を示す。

同図の符号１はエンジンで、このエンジン１の出力側に、トルクコンバータ２を介して自動変速機３が連設されている。エンジン１からの出力は、トルクコンバータ２の流体或いは、このトルクコンバータ２に設けられているロックアップクラッチを介して自動変速機３に伝達され、この自動変速機３で所定の変速段（変速比）に変速された後、出力軸４から後輪或いは前輪等の駆動輪側へ動力が伝達される。尚、本実施形態による自動変速機３は前進５速の変速段を有している。

又、エンジン１の吸気ポート（図示せず）に連通する吸気通路５の中途にスロットル弁６が介装されている。このスロットル弁６は、ステッピングモータ等からなるスロットルモータ８に連設されており、このスロットルモータ８が後述するエンジン制御部２３から出力される駆動信号で駆動されて、スロットル弁６の開弁角度を制御する。

又、自動変速機３には、遊星歯車等で構成された変速機構が内装されていると共に、この変速機構の変速段（変速比）を選択的に切換えるコントロールバルブ１１が併設されている。このコントロールバルブ１１は、後述する変速制御部２４からの変速信号にて切換え動作される。

又、符号２１は、車両の走行状態を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを主体に構成されている。このＥＣＵ２１には、クルーズコントロール（以下、「クルコン」と表記）時の走行状態を制御する機能として、クルコン手段としてのオートクルコン部２２、エンジン制御手段としてのエンジン制御部２３、変速制御手段としての変速制御部２４が備えられている。

オートクルコン部２２は、クルコン操作スイッチ２６をＯＮすると、車速検出手段２７で検出した車速Ｓ[Km/h]、エンジン回転数検出手段２８で検出したエンジン回転数Ｎｅ[rpm]、アクセル開度検出手段２９で検出したアクセル開度θａ[％]に基づき、目標スロットル開度θαｓ[deg]と疑似アクセル開度θｈａ[％]とを求めると共に、この疑似アクセル開度θｈａとアクセル開度上限しきい値θｓとを比較してクルコン要求アクセル開度θａｓを求める。尚、車速検出手段２７としては、車速センサや車輪速センサがある。車輪速センサは各車輪の車輪速を検出するもので、この各車輪速センサで検出した車輪速の平均値が車速Ｓとなる。又、エンジン回転数検出手段２８はエンジンの出力軸の回転数を検出するものでエンジン回転数センサ、クランク角センサ等がある。

エンジン制御部２３は、オートクルコン部２２で求めた目標スロットル開度θαｓに基づきスロットルモータ８を駆動させて、スロットル弁６の開度が目標スロットル開度θαｓに収束するようにフィードバック制御する。

変速制御部２４は、オートクルコン部２２で求めたクルコン要求アクセル開度θａｓと車速Ｓとに基づき、所定タイミングでダウンシフト、或いはアップシフトの変速制御を行う。

図２に示すように、オートクルコン部２２は、詳細にはクルコン目標車速演算部３１、ドライバ要求トルク演算部３２、クルコン要求馬力演算部３３、クルコン要求トルク演算部３４、要求トルク選択演算部３５、目標スロットル開度演算部３６、疑似アクセル開度演算部３７、クルコン要求アクセル開度演算部３８、クルコン要求ダウンシフト演算部３９を有している。

次に、エンジン制御部２３を構成する各演算部３１〜３９で実行される処理について説明する。

車両の走行中に運転者が、図示しないステアリングハンドル付近に配設されているクルコン操作スイッチ２６をＯＮすると、車両の走行状態がオートクルーズモードとなり、クルコン目標車速演算部３１では、運転者の設定した車速（セット車速）をクルコン目標車速Ｓｏとして設定する。

このクルコン目標車速Ｓｏは、クルコン要求馬力演算部３３、及びクルコン要求ダウンシフト演算部３９で読込まれる。このクルコン要求馬力演算部３３は、クルコン目標車速Ｓｏと車速検出手段２７で検出した実際の車速（以下「実車速」と称する）Ｓとの速度差ΔＳ（＝Ｓｏ−Ｓ）に基づき、実車速Ｓをクルコン目標車速Ｓｏに到達させるためのクルコン要求馬力ＨＰｓを、計算式或いはテーブル検索により求める。

このクルコン要求馬力ＨＰｓがクルコン要求トルク演算部３４で読込まれる。クルコン要求トルク演算部３４は、クルコン要求馬力ＨＰｓとエンジン回転数Ｎｅとに基づきクルコン要求トルクＴｃｓを計算式から求める（Ｔｃｓ＝ｋ・(ＨＰｓ／Ｎｅ)、ここでｋは係数である）。

一方、ドライバ要求トルク演算部３２は、アクセル開度検出手段２９で検出したアクセルペダルの踏込み量であるアクセル開度θａに基づき、計算式或いはテーブル検索によりドライバ要求トルクＴａｃｓを求める。

要求トルク選択演算部３５は、クルコン要求トルクＴｃｓとドライバ要求トルクＴａｃｓとを比較し、何れか値の高い方を要求トルクＴｓとして設定する。従って、運転者がアクセルペダルを開放した状態ではクルコン要求トルクＴｃｓが要求トルクＴｓとして設定される（Ｔｓ←Ｔｃｓ）。

この要求トルクＴｓが、目標スロットル開度演算部３６と疑似アクセル開度演算部３７とに読込まれる。目標スロットル開度演算部３６は、要求トルクＴｓに基づき、当該要求トルクＴｓに対応する目標スロットル開度θαｓを求め、エンジン制御部２３へ出力する。一方、疑似アクセル開度演算部３７は、要求トルクＴｓから疑似アクセル開度θｈａを逆算して求める。

この疑似アクセル開度θｈａはクルコン要求アクセル開度演算部３８で読込まれる。クルコン要求アクセル開度演算部３８は、疑似アクセル開度θｈａとアクセル開度上限しきい値θｓとを比較し、θｈａ≦θｓのときは、疑似アクセル開度θｈａをクルコン要求アクセル開度θａｓに設定して（θａｓ←θｈａ）、変速制御部２４へ出力する。又、θｈａ＞θｓのときは、アクセル開度上限しきい値θｓをクルコン要求アクセル開度θａｓに設定して（θａｓ←θｓ）、変速制御部２４へ出力する。

アクセル開度上限しきい値θｓは車速Ｓに基づきテーブル検索により設定される。図３にアクセル開度上限しきい値テーブルを示す。尚、同図には、説明の便宜上、ダウンシフト（実線で示すライン）、及びアップシフト（破線で示すライン）の変速ラインが併記されている。前述の図６に示すように、エンジンによっては、アクセル開度θａの変化（θ１〜θ２間）に比し、エンジントルクＴの変化（Ｔ１〜Ｔ２間）が微小な領域が存在する。疑似アクセル開度θｈａは要求トルクＴｓに基づいて設定されるため、要求トルクＴｓが、図３のＴ１〜Ｔ２間にある場合、要求トルクＴｓの変化が微小であっても、疑似アクセル開度θｈａが大きく変化する。その結果、過剰なキックダウン、或いはアップシフトが行われてしまうばかりでなく、ダウンシフトとアップシフトとが繰り返される制御ハンチングが発生する。

これに対し、本実施形態のように、疑似アクセル開度θｈａの上限をアクセル開度上限しきい値θｓで規制することで、疑似アクセル開度θｈａが大きく変動しても、その変化の上限が車速Ｓに応じて規制されるため、変速制御部２４における過剰なキックダウン、或いはアップシフトを防止することができる。過剰なキックダウンは大きな変速ショックとして表れるため、図３に示すように、本実施形態によるアクセル開度上限しきい値θｓは、中車速（例えば５０[Km/h]付近）から高車速にかけては、５速から４速へのダウンシフトライン及び４速から５速へのアップシフトラインと、４速から３速へダウンシフトラインとの間に設定されている。

従って、例えば車速８０[Km/h]付近での走行時に、疑似アクセル開度θｈａが、アクセル開度上限しきい値θｓよりも高い７０[％]に設定された場合、アクセル開度上限しきい値θｓが無い状態では、変速制御部２４において、高速段であり、低変速比を有する５速から、この５速の変速比に比し、比較的高い変速比を有する３速へのダウンシフトが指示されるため強い変速ショックを感じる。しかし、本実施形態では、上述したように、アクセル開度上限しきい値θｓが５速から４速へのダウンシフトラインと、４速から３速へのダウンシフトラインとの間に設定されているため、中車速（例えば５０[Km/h]付近）以上の車速Ｓでは、３速へダウンシフトされることはない。従って、この領域では、５速から４速へのダウンシフトのみが許容されるため、強い変速ショックを感じることが無く、運転者の意思に沿った変速制御が行われる。又、クルコン要求アクセル開度θａｓがアクセル開度上限しきい値θｓで規制されているため、要求トルクＴｓの微小な変化に対し、疑似アクセル開度θｈａが大きく変動した場合であっても、ダウンシフトとアップシフトとが繰り返される等の不要な変速制御が行われず、制御ハンチングを良好に防止することができる。

一方、１速からの発進加速において、疑似アクセル開度θｈａが急に大きな値となり、アクセル開度上限しきい値θｓを越えた場合は、クルコン要求アクセル開度θａｓがアクセル開度上限しきい値θｓで制限されるため、比較的低車速（４０[Km/h]付近）で早めにアップシフト指示信号が出力されるため、過剰な加速感を運転者に与えることがない。

クルコン要求ダウンシフト演算部３９は、クルコン目標車速Ｓｏと実車速Ｓとの速度差ΔＳ（＝Ｓｏ−Ｓ）に基づき、速度差テーブルを参照して加速度判定用しきい値Ｇｓを求める。そして、実際の加速度である実加速度Ｇと加速度判定用しきい値Ｇｓとを比較し、Ｇ≦Ｇｓのときは、加速時の実車速Ｓがアンダーシュートを起こしていると判定し、変速制御部２４に対してダウンシフト要求信号を出力する。その結果、変速制御部２４ではダウンシフト指示信号を出力し、車速Ｓのアンダーシュートを防止する。

図４に速度差テーブルの特性を例示する。同図に示すように、速度差テーブルには、速度差ΔＳが大きくなるに従い大きな値の加速度判定用しきい値Ｇｓが設定されている。尚、加速度判定用しきい値Ｇｓが負の値で示されている領域は、ダウンシフトの不要な領域である。

図５（ａ）に示すように、例えば車両が登坂走行中にトルク不足が発生し、実車速Ｓがクルコン目標車速Ｓｏよりも低くなると、疑似アクセル開度θｈａは実車速Ｓをクルコン目標車速Ｓｏに近づけるために大きな値となり車両はクルコン目標車速Ｓｏまで加速される。しかし、疑似アクセル開度θｈａがアクセル開度上限しきい値θｓにて規制されているため、クルコン要求ダウンシフト演算部３９によるクルコンダウン要求が無い場合は、急激な登坂走行中に負荷が増大しても変速制御部２４からはダウンシフト指示信号が出力されず、トルク不足が解消されず車速Ｓのアンダーシュートが発生する。

本実施形態では、実車速Ｓがクルコン目標車速Ｓｏ以下となり、その速度差ΔＳが加速度判定用しきい値Ｇｓ以下となった場合、変速制御部２４に対してダウンシフト要求信号を出力するので、実車速Ｓのアンダーシュートが防止され、運転者の意思に沿った加速度を得ることができる。

又、図５（ｂ）は登坂走行における変速制御を示している。例えば、先行車に対する追従走行中に、先行車がコースから外れた場合、車両はセット車速による定速走行を行うべく、目標車速を徐々にセット車速に近づける制御を行うが、その際、疑似アクセル開度θｈａが大きな値に設定されても、その上限がアクセル開度上限しきい値θｓにて規制されているため、クルコン要求ダウンシフト演算部３９によるクルコンダウン要求が無い場合は、加速不足となる。本実施形態では、実車速Ｓがクルコン目標車速Ｓｏよりも相対的に低くなり、その速度差ΔＳが加速度判定用しきい値Ｇｓ以下となった場合は、変速制御部２４に対してダウンシフト指示信号を出力するので、良好な加速性能を得ることができる。

このように、本実施形態によれば、疑似アクセル開度θｈａの上限をアクセル開度上限しきい値θｓで規制したので、要求トルクＴｓの微小な変化に対し、疑似アクセル開度θｈａが大きく変動した場合であっても、過剰なキックダウン、或いはアップシフトを防止することができる。その際、エンジン制御部２３では、オートクルコン部２２で演算した目標スロットル開度θαｓに基づいて、スロットル弁６の開度をフィードバック制御している。従って、オートクルコン部２２におけるトルク演算のフィードバック制御を適合させる際に、変速制御とスロットル制御とが切り離して適合されているので、スロットル弁６の開度は制限を受けず、良好な出力特性を得ることができる。その結果、図６に示すような、アクセル開度θａの変化（θ１〜θ２間）に比し、エンジントルクＴの変化（Ｔ１〜Ｔ２間）が微小な領域が存在するエンジン１であっても、オートクルーズモードによる走行中のエンジン１の出力制御、及び自動変速機３の変速制御を、運転者のアクセルペダル操作による走行に近い状態、すなわち、運転者の意思に沿った状態で制御することができ、安定した走行性能を得ることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えばアクセル開度上限しきい値θｓは、任意に設定できるため、変速段が６速以上、或いは４速以下の自動変速機に対しても、搭載されているエンジンの特性に応じた最適なアクセル開度上限しきい値θｓを設定することができる。

又、本実施形態では、疑似アクセル開度θｈａとアクセル開度上限しきい値θｓとを、オートクルコン部２２で比較して目標アクセル開度θａｓを設定しているが、疑似アクセル開度θｈａとアクセル開度上限しきい値θｓとを、変速制御部２４で比較してクルコン要求アクセル開度θａｓを設定するようにしても良い。

更に、クルコン要求ダウンシフト演算部３９では、ダウンシフト要求信号を出力する条件として、上述した速度差ΔＳ以外に、変速段とエンジン回転数と車速とを加え、変速段が所定時間以上変化せず、且つ、エンジン回転数及び車速が所定しきい値未満のときダウンシフト要求信号を出力するようにしてもよい。これらの条件を加えることでダウンシフトによる挙動の悪化を防止することができる。

エンジン制御装置の概略構成図 オートクルコン部の構成を示す機能ブロック図 アクセル開度上限しきい値テーブルの概念図 速度差テーブルの特性を示す概念図 （ａ）は登坂走行中のトルク不足よる目標車速と実車速との速度差を示す説明図、（ｂ）は登坂走行時の加速不足による目標車速と実車速との速度差を示す説明図 エンジンのアクセル開度とエンジントルクとの関係を示す特性図

符号の説明

１…エンジン、
３…自動変速機、
２１…電子制御ユニット、
２２…オートクルコン部、
２３…エンジン制御部、
２４…変速制御部、
２６…クルコン操作スイッチ、
２７…車速検出手段、
２８…エンジン回転数検出手段、
２９…アクセル開度検出手段、
３１…クルコン目標車速演算部、
３２…ドライバ要求トルク演算部、
３３…クルコン要求馬力演算部、
３４…クルコン要求トルク演算部、
３５…要求トルク選択演算部、
３６…目標スロットル開度演算部、
３７…疑似アクセル開度演算部、
３８…クルコン要求アクセル開度演算部、
３９…クルコン要求ダウンシフト演算部、
Ｇ…加速度、
Ｇｓ…加速度判定用しきい値、
ＨＰｓ…クルコン要求馬力、
Ｎｅ…エンジン回転数、
Ｓ…実車速、
Ｓｏ…クルコン目標車速、
ΔＳ…速度差、
Ｔａｃｓ…ドライバ要求トルク、
Ｔｃｓ…クルコン要求トルク、
Ｔｓ…要求トルク
θαｓ…目標スロットル開度、
θａ…アクセル開度、
θａｓ…クルコン要求アクセル開度、
θｈａ…疑似アクセル開度、
θｓ…アクセル開度上限しきい値、

Claims (4)

1. 少なくともアクセル開度に基づいてエンジンを制御するエンジン制御手段と、
   実車速をクルーズコントロール装置における目標車速であるクルコン目標車速に収束させる要求トルクを求め、該要求トルクに対応する目標スロットル開度を設定して前記エンジン制御手段へ出力すると共に、該要求トルクに基づきクルーズコントロール装置が要求するアクセル開度であるクルコン要求アクセル開度を設定して前記エンジン制御手段へ出力するクルーズコントロール手段と、
   前記クルコン要求アクセル開度と車速とに基づいて変速機のダウンシフト或いはアップシフトの変速制御を行う変速制御手段と
   を備える車両のクルーズコントロール装置において、
   前記クルーズコントロール手段は、中車速から高車速運転にかけての低変速比から、該低変速比の変速比に比し変速比が大きく変化する高変速比側ヘの変速制御を規制する値に設定されている上限しきい値を有し、前記要求トルクに基づいて算出される疑似アクセル開度と前記上限しきい値とを比較し、該疑似アクセル開度が該上限しきい値よりも高いときは該上限しきい値を前記クルコン要求アクセル開度に設定し、上記疑似アクセル開度が上限しきい値よりも低いときは該疑似アクセル開度を前記クルコン要求アクセル開度に設定する
   ことを特徴とする車両のクルーズコントロール装置。
2. 前記上限しきい値は、実車速に基づいて可変設定される
   ことを特徴とする請求項１記載の車両のクルーズコントロール装置。
3. 前記クルーズコントロール手段は、加速度判定用しきい値と実加速度とを比較し、実加速度が加速度判定用しきい値以下のときは前記変速制御手段に対してダウンシフト指示信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１或いは２記載の車両のクルーズコントロール装置。
4. 前記加速度判定用しきい値は、前記クルコン目標車速と前記実車速との速度差に基づいて設定される
   ことを特徴とする請求項３記載の車両のクルーズコントロール装置。

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