JP5031482B2 - 車両用停止制御装置及び制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両を自動的に停止させる車両用停止制御装置及び停止制御システムに関する。

この種の制御装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、前方に位置する車両との車間距離を所望に制御する際に、車両の走行速度（車速）の目標値（目標車速）が停止制御開始車速以下となったら、予め定められた制動力を生成するようにブレーキアクチュエータを操作するものも提案されている。これにより、車速の検出に遅れが生じたとしても、適切なタイミングにて車両を確実に停止させることができる。
特許第３６９７９０４号公報

ところで、車両をユーザが手動で運転する際には、通常、車両を停止させる際のショックを緩和するように操作がなされている。このため、車両を自動的に停止させる場合においても、車両の停止に際してのショックを緩和することが望まれる。しかし、上記従来技術によって、車両の停止に際してのショックを緩和することは困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両を自動的に停止させるに際し、車両の停止に伴うショックを好適に緩和することのできる車両用停止制御装置及び停止制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、車両の走行速度を検出する速度検出手段の検出値である実車速を取得する手段と、前記車両の自動走行時、前記車両を停止させるに際し、前記実車速が減少するほど絶対値が減少するように車両の目標加速度を設定する目標値設定手段と、前記車両の実際の加速度が前記目標加速度となるように制御する制御手段と、前記車両の加速度を検出する加速度検出手段の検出値である実加速度を取得する手段と、前記実加速度及び前記実車速に基づき、前記制御手段による制御の開始時期を判断する判断手段とを備え、該判断手段は、前記実車速が、前記実加速度の絶対値が小さいほど絶対値が小さい値とされる車速境界値以下である場合に前記開始時期である旨判断する
ることを特徴とする。

上記発明では、実車速に応じて目標加速度が設定されるため、この目標加速度の設定によって、車両の停止に際して実際の加速度の絶対値が過度に大きくなることを、換言すれば減速度が過度に大きくなることを回避する制御が可能となる。このため、車両の停止に伴うショックを好適に緩和することができる。

また、上記発明では、実車速が減少するほど目標加速度の絶対値を減少させることで、実車速が減少するほど減速度を減少させる制御が可能となる。このため、車両の停止に伴うショックを好適に緩和することができる。
ところで、車両の減速度が小さい場合には車速がゼロとなるまでに要する時間も長くなる。このため、減速度が小さい場合に制御手段による制御に早期に切り替えたのでは、車両が実際に停止するまでに要する時間が長時間化するおそれがある。また、減速度が大きい場合には車速がゼロとなるまでに要する時間も短くなる。このため、減速度が大きい場合に制御手段による制御への切り替えが遅れると、大きい減速度のまま車両が停止して車両に生じるショックが大きくなるおそれがある。これに対し、実加速度の絶対値が小さいほど小さい車速で制御手段による制御に移行するようにすることで、車速がゼロとなる近傍における減速度を確実に低減することができ、ひいては車両停止までに要する時間の長時間化を回避しつつも車両にショックが生じることを好適に抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記目標加速度は、都度の走行速度に応じた加速度の目標値についての様々なパターンを車両モデルに入力する際に出力される走行速度及び加速度のパターンに基づき適合されていることを特徴とする。

車両の走行速度毎に目標加速度を設定したとしても、実際の加速度を目標加速度に制御する際には、応答遅れが生じ得る。このため、実際の走行速度及び実際の加速度の描く軌跡は、上記目標値設定手段によって設定されたものから離間するおそれがある。そして、この離間度合いによっては、車両の停止に伴うショックを十分に低減することが困難となる懸念がある。この点、上記発明では、都度の走行速度に応じた加速度の目標値についての様々なパターンを車両モデル（制御対象となる車両の応答特性を表現するモデル）に入力する際に出力される走行速度及び加速度のパターンに基づき、目標加速度が適合される。ここで、車両モデルから出力されるパターンは、入力されるパターンによって車両を制御した際の車両の走行速度及び加速度の軌跡に応じたものであると考えられる。このため、上記適合によって、実際の車両が走行速度及び加速度についての所望の軌跡を描くように目標加速度を設定することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記車両の加速度を検出する加速度検出手段の検出値である実加速度を取得する手段を更に備え、前記制御手段は、前記目標加速度を規範モデルにて変換する手段と、該規範モデルにて変換された値となるように前記実加速度をフィードバック制御する手段と、前記車両の実際の加速度を前記目標加速度に応じてフィードフォワード制御する手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、フィードバック制御及びフィードフォワード制御を併用する２自由度制御を用いることで、実際の加速度を目標加速度に高精度に制御することができる。なお、請求項４記載の発明が、請求項３記載の発明特定事項を有する場合、前記車両モデルとして、前記規範モデルが用いられてなることを特徴とすることが望ましい。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記規範モデルは、制御対象となる前記車両の前記目標加速度に対する応答遅れをモデル化したものであることを特徴とする。

上記発明では、制御対象となる車両の応答遅れをモデル化したものを規範モデルとすることで、目標加速度となるように車両の加速度を制御する際に想定される実際の加速度を規範モデルとすることができる。このため、フィードバック操作量を過度に大きくすることなく、適切に制御を行うことができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記規範モデルは、前記目標加速度の変化に対する応答遅れがもっとも大きくなるときの応答特性に基づき設定されていることを特徴とする。

上記発明では、車両の応答遅れがもっとも大きくなるときの応答特性に基づき規範モデルが設定されるために、車両のあらゆる運転状態において、車両の実際の加速度を、規範モデルに追従させるように制御することができる。このため、フィードバック操作量が過度に大きくなることを回避しつつ、簡易且つ適切に制御を行うことができる。

請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれかに記載の発明において、前記加速度検出手段は、車輪の回転速度を検出する手段の検出値の時間微分演算に基づき前記車両の加速度を検出するものであり、前記制御手段は、前記加速度検出手段の出力及び前記規範モデルの出力の双方に対して同一のフィルタ処理を施したものを用いて前記フィードバック制御を行うことを特徴とする。

車輪の回転速度の検出値には、路面の凹凸の影響等によってノイズが混入するため、同検出値は、微小なタイムスケールで小刻みに振動するものとなる。このため、車輪の回転速度の検出値の時間微分演算値には、上記振動の影響が大きく現れるおそれがある。このため、時間微分演算値を車両の加速度として直接用いる代わりに、これにフィルタ処理を施すことが望まれる。ただし、フィルタ処理を施す場合には、遅延が生じるために、実際の加速度を規範モデルにて定まる加速度に制御することが困難となる。この点、上記発明では、規範モデルの出力にも同一のフィルタ処理を施すことで、検出値の時間微分演算値のフィルタ処理による遅れの影響を補償しつつ規範モデルにて定まる加速度へのフィードバック制御が可能となる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記目標値設定手段は、前記実車速が所定以下となる場合、前記目標加速度を所定期間に渡って固定することを特徴とする。

実車速が過度にゼロに近くなるときには、車輪の回転速度を高精度に検出することが困難となることなどから、実車速を高精度に検出することが困難となる。このため、こうした状況下にあっては、目標加速度を適切に設定することができない。この点、上記発明では、実車速が所定速度以下となるときには、目標加速度を所定期間に渡って固定することで、実車速が所定以下となるときにおいて目標加速度が過度に不適切な値となることを回避することができる。

なお、前記目標値設定手段は、前記目標加速度の固定後、前記目標加速度の絶対値を増大させることを特徴としてもよい。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の車両用停止制御装置と、前記実際の加速度を前記目標加速度に制御するために前記制御手段によって操作されるアクチュエータとを備えることを特徴とする。

以下、本発明にかかる車両用制御装置の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる車両用制御システムの全体構成を示す。

ここで、ガソリン式内燃機関としてのエンジン１０のクランク軸１２には、自動変速装置１４が接続されている。自動変速装置１４は、トルクコンバータ及び遊星歯車式自動変速機を備えている。遊星歯車式自動変速機は、遊星歯車ＰＧによって形成される複数の動力伝達経路のいずれかが、摩擦要素としてのクラッチＣやブレーキ（図示略）の係合状態によって選択されることで、動力伝達経路に応じた変速比を実現するものである。エンジン１０のクランク軸１２の回転力は、自動変速装置１４によって変速された後、駆動輪１６へと伝達される。

駆動輪１６や従動輪１８には、油圧駆動式のブレーキアクチュエータ２０によって制動力が付与可能とされている。ブレーキアクチュエータ２０は、電動式のポンプＰｏに加えて、各車輪（各駆動輪１６及び各従動輪１８）毎に、ホイールシリンダ２４に供給される作動油の圧力を保持するための保持バルブＶｋと、ホイールシリンダ２４内の作動油の圧力を減圧するための減圧バルブＶｒとを備えている。更に、ブレーキアクチュエータ２０は、図示しないマスタシリンダ側とホイールシリンダ２４側との圧力差を生じさせるリニアリリーフバルブＶｆを備えている。ここで、ポンプＰｏの吐出側は、保持バルブＶｋ及び減圧バルブＶｒを介してポンプＰｏの吸入側と接続されている。そして、保持バルブＶｋ及び減圧バルブＶｒの接続箇所とホイールシリンダ２４との間で作動油の流出入が生じる。

ここで、アンチブレーキロック制御（ＡＢＳ）や、トラクションコントロール制御、横滑り防止制御等、ユーザのブレーキ操作とは独立に行われる自動の制動制御は、上記リニアリリーフバルブＶｆや、保持バルブＶｋ、減圧バルブＶｒを操作することで行われる。すなわち、制動力を保持する際には、保持バルブＶｋ及び減圧バルブＶｒの双方を閉弁することでホイールシリンダ２４内の作動油の圧力を保持する。更に、制動力を低減する際には、保持バルブＶｋを閉弁状態として且つ減圧バルブＶｒを開弁状態とすることで、ホイールシリンダ２４内の圧力を低下させる。

一方、制動力を増大するためには、リニアリリーフバルブＶｆ及び保持バルブＶｋを開弁して且つ減圧バルブＶｒを閉弁させることで、ホイールシリンダ２４に供給される作動油の圧力を上昇させる。この際、ホイールシリンダ２４内の圧力の制御は、リニアリリーフバルブＶｆの通電操作によってなされる。すなわち、リニアリリーフバルブＶｆは、通電量に比例してマスタシリンダ側とホイールシリンダ２４側との圧力差を発生するものであるため、通電量によって上記差圧を調節することができ、ひいてはホイールシリンダ２４内の圧力を制御することができる。特に、車両の横滑り防止制御等、ユーザのブレーキ操作がなされない場合には、ポンプＰｏを作動させることでホイールシリンダ２４内に印加する圧力を生成するとともに、リニアリリーフバルブＶｆへの通電量に応じてその圧力を調節する。

なお、リニアリリーフバルブＶｆへの通電操作は、マスタシリンダ側とホイールシリンダ２４側との間の差圧に上記通電量の増加及び減少に伴ってヒステリシスが生じることに鑑み、これを低減する目的等から、印加電圧の論理「Ｈ」及び論理「Ｌ」の時比率（論理「Ｈ」及び論理「Ｌ」の周期に対する論理「Ｈ」の比：Ｄｕｔｙ）を調節する時比率制御によって行われる。この時比率制御の周波数（ディザ周波数）は、例えば「１ｋＨｚ」〜「数ｋＨｚ」程度である。

上記駆動輪１６や従動輪１８には、更に、その回転速度を検出する車輪速センサ２６が設けられている。

制御装置３０は、車両を制御対象として、その走行状態を制御する。詳しくは、制御装置３０では、上記エンジン１０の運転状態や自動変速装置１４の操作状態を検出する各種センサの検出値を始め、車輪速センサ２６、ユーザインターフェース３２、加速度センサ３４の出力信号を取り込み、これに応じて車両の走行制御を行う。ここで、ユーザインターフェース３２は、ユーザが車両の自動走行の要求を出す自動走行指示スイッチや、ユーザがエンジン１０に対するトルクの増大要求を指示するアクセル操作部材等を備えて構成されている。また、加速度センサ３４は、自身に加わる力に基づき加速度を感知するセンサである。加速度センサ３４としては、例えば振り子式や歪ゲージ式のものなどがある。

上記ユーザインターフェース３２を介してユーザから自動走行の要求が入力されると、制御装置３０では、車両の実際の加速度（実加速度）を、目標値（目標加速度）に制御する。以下、これについて詳述する。

図２は、制御装置３０の行う処理のうち、特に、自動走行制御に関する処理を示す。

図２においては、自動走行のためのアプリケーションとして、クルーズコントロール部Ｍ２、車間制御部Ｍ４、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６を例示している。ここで、クルーズコントロール部Ｍ２は、車両の走行速度を一定値に制御するクルーズ制御を行う。車間制御部Ｍ４は、前方の車両との車間距離を所定に保つ制御を行う。プリクラッシュコントロール部Ｍ６は、前方の車両との衝突の衝撃を緩和するための制御を行う。これらクルーズコントロール部Ｍ２、車間制御部Ｍ４、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６は、いずれも、加速度の要求値（要求加速度）と、後述する要求ジャーク制限値とを出力する。

調停器Ｍ８では、これらクルーズコントロール部Ｍ２、車間制御部Ｍ４、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６の出力に基づき、最終的な要求ジャーク制限値Ｊｒｅｑと、要求加速度（アプリ加速度ａｒａ）とを出力する。

前後方向制御部（ＶＬＣ）Ｍ１０は、アプリ加速度ａｒａに基づき、エンジン１０及び自動変速装置１４を備えて構成されるパワートレインに対する要求トルクである要求パワトレトルクＴｗｐｔと、ブレーキアクチュエータ２０に対する要求トルクである要求ブレーキトルクＴｗｂｋとを出力する。ここで、前後方向制御部Ｍ１０の制御周期Ｔｄは、クルーズコントロール部Ｍ２の制御周期Ｔａ、車間制御部Ｍ４の制御周期Ｔｂ、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６の制御周期Ｔｃと相違する。詳しくは、本実施形態では、前後方向制御部Ｍ１０の制御周期Ｔｄは、クルーズコントロール部Ｍ２の制御周期Ｔａ、車間制御部Ｍ４の制御周期Ｔｂ、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６の制御周期Ｔｃよりも短く設定されている。これは、アプリケーションが、レーダによって先行車を検出する検出手段等の各種検出値に基づき要求加速度を算出するものであり、これら検出手段による検出周期が、実車速や実加速度の検出周期よりも長くなる傾向にあることによる。

パワトレ制御部Ｍ１２は、要求パワトレトルクＴｗｐｔに応じて、エンジン１０に対するトルクの要求値（要求エンジントルクＴｅ）と、自動変速装置１４に対するギア比の要求値（要求ギア比Ｇｒ）とを出力する。ブレーキ制御部Ｍ１４では、要求ブレーキトルクＴｗｂｋに基づき、ブレーキアクチュエータ２０に対する作動油の圧力の要求値（要求ブレーキ圧Ｐｍｃ）を出力する。ここで、要求ブレーキ圧Ｐｍｃは、各駆動輪１６及び各従動輪１８において作動油圧を通じて制動力を調節するブレーキアクチュエータ２０の操作量である。

図３に、上記前後方向制御部Ｍ１０の処理の詳細を示す。

選択部Ｂ１０では、上記調停器Ｍ８から出力されるアプリ加速度ａｒａと、後述するソフト加速度ａｓとのいずれかを選択して、これを要求加速度ａｒとして、ジャーク制限部Ｂ１２に出力する。ジャーク制限部Ｂ１２では、前後方向制御部Ｍ１０における一制御周期内での加速度の要求値の変化量を、要求ジャーク制限値Ｊｒｅｑ以下に制限する処理を行う。

図４に、ジャーク制限部Ｂ１２の行う処理の手順を示す。この一連の処理では、まずステップＳ１０において、要求加速度ａｒ、要求ジャーク制限値Ｊｒｅｑ、及びジャーク制限部Ｂ１２からの現在の出力であるジャーク加速度ａｊを取得する。続くステップＳ１２では、ジャーク加速度ａｊを前回値ａｊ０とする。続くステップＳ１４、Ｓ１６では、要求加速度ａｒの変化を、前回値ａｊ０との差がジャーク制限値Ｊｒｅｑ以下となるように制限する。すなわち、ステップＳ１４においては、ジャーク制限値Ｊｒｅｑに制御周期Ｔｄを乗算した値に前回値ａｊ０を加算した値と、要求加速度ａｒとのうち小さい方の値ａｊ１を求める。続くステップＳ１６では、ジャーク制限値Ｊｒｅｑに制御周期Ｔｄを乗算した値を前回値ａｊ０から引いた値と、上記小さい方の値ａｊ１とのうちの大きい方の値ａｊ２を算出する。そしてステップＳ１８においては、大きい方の値ａｊ２を、ジャーク加速度ａｊとする。

これにより、アプリケーションの一制御周期内において、前後方向制御部Ｍ１０の制御周期Ｔｄ毎に、ジャーク加速度ａｊが、ジャーク制限値Ｊｒｅｑを最大変化量としつつ要求加速度ａｒに段階的に移行する。

前後方向制御部Ｍ１０では、２自由度制御によって、車両の加速度をジャーク加速度ａｊに制御する。すなわち、実加速度をジャーク加速度ａｊにフィードバック制御するとともに、実加速度をジャーク加速度ａｊにフィードフォワード制御する。ここでは、まずフィードバック制御について説明する。

＜フィードバック制御＞
先の図３に示す規範モデル設定部Ｂ１４では、ジャーク加速度ａｊを規範モデルにて変換することで、規範加速度ａｍ１を出力する。規範モデルは、ジャーク加速度ａｊが変化する車両の過渡走行時において目標とする加速度の挙動を定めるものである。規範モデル設定部Ｂ１４の行う処理は、図５（ａ）にステップＳ２０として示す処理である。すなわち、規範モデルは、１次遅れモデルであり、ジャーク加速度ａｊは、１次遅れモデルによって変換される。ここで、１次遅れモデルは、図５（ｂ）に示すように、目標加速度（１点鎖線）をステップ状に変化させる際、実際の加速度（実線）の応答遅れがもっとも大きくなるときの応答特性に基づき設定する。すなわち、応答特性は、エンジン１０の回転速度等の車両の運転状態に応じて変化するものであるため、これらのうち応答遅れがもっとも大きくなるときの特性を用いる。

先の図３に示す微分演算部Ｂ１６では、実車速Ｖを時間微分する演算を行う。ここで、実車速Ｖは、各駆動輪１６及び各従動輪１８毎に設けられる車輪速センサ２６の検出値に基づくものである。具体的には、例えば４つの車輪速センサ２６の検出値の平均値や、検出値の最大値を実車速Ｖとすればよい。

ローパスフィルタＢ１８は、微分演算部Ｂ１６の出力する実加速度ａ１のうち高周波成分を除去するフィルタ処理を行うものである。すなわち、各駆動輪１６及び各従動輪１８の回転速度は、路面の凹凸の影響等によって微小な変動を生じ得るものであるため、車輪速センサ２６の検出値には、ノイズ成分が含まれる。このため、実車速Ｖの時間微分演算値（実加速度ａ１）には、時間微分演算のために、実車速Ｖよりも顕著なノイズが生じ得る。このノイズを除去すべく、ローパスフィルタＢ１８によるフィルタ処理を行う。本実施形態では、ローパスフィルタＢ１８を、バタワースフィルタを備えて構成する。

一方、ローパスフィルタＢ２０は、規範モデル設定部Ｂ１４の出力する規範加速度ａｍ１に対して、上記ローパスフィルタＢ１８が微分演算部Ｂ１６の出力する実加速度ａ１に対して施したのと同一のフィルタ処理を施したものを、規範加速度ａｍとして出力するものである。このため、ローパスフィルタＢ２０は、ローパスフィルタＢ１８と同一のフィルタ処理を行う部分となる。

偏差算出部Ｂ２２では、ローパスフィルタＢ１８の出力する実加速度ａに対するローパスフィルタＢ２０の出力する規範加速度ａｍの差（偏差ｅｒｒ）を算出する。この差は、実際の加速度に対する規範加速度ａｍ１の差についてのローパスフィルタＢ１８，Ｂ２０による遅延量だけ過去の値となっている。

フィードバック制御器Ｂ２４は、実加速度ａを規範加速度ａｍにフィードバック制御する部分である。具体的には、本実施形態では、比例積分微分制御を行う。図６に、フィードバック制御器Ｂ２４の行う処理の手順を示す。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、偏差ｅｒｒに基づき、積分値Ｉｅｒｒと、微分値Ｄｅｒｒとを算出する。すなわち、今回の偏差ｅｒｒに制御周期Ｔｄを乗算した値を前回の積分値Ｉｅｒｒ０に加算することで今回の積分値Ｉｅｒｒを算出する。また、今回の偏差ｅｒｒから前回の偏差ｅｒｒ０を減算した値を、制御周期Ｔｄで除算することで、微分値Ｄｅｒｒを算出する。続くステップＳ３２においては、フィードバック操作量Ｔｆｂを算出する。すなわち、偏差ｅｒｒに比例ゲインＫｐを乗算した値と、積分値Ｉｅｒｒに積分ゲインＫｉを乗算した値と、微分値Ｄｅｒｒに微分ゲインＫｄを乗算した値との和として、フィードバック操作量Ｔｆｂを算出する。これら比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、及び微分ゲインＫｄは、偏差ｅｒｒ、積分値Ｉｅｒｒ、及び微分値Ｄｅｒｒを要求トルクに変換するものである。すなわち、フィードバック操作量Ｔｆｂは、実加速度ａを規範加速度ａｍとするために要求されるトルクとなっている。なお、ステップＳ３２の処理が完了するときには、ステップＳ３４において、偏差ｅｒｒを前回の偏差ｅｒｒ０として記憶するとともに、積分値Ｉｅｒｒを前回の積分値Ｉｅｒｒ０として記憶する。

＜フィードフォワード制御＞
次に、上記２自由度制御のうちのフィードフォワード制御について説明する。

先の図３に示すフィードフォワード制御器Ｂ２６は、ジャーク加速度ａｊとなるように、フィードフォワード制御を行う部分である。図７に、フィードフォワード制御器Ｂ２６の処理手順を示す。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、ジャーク加速度ａｊとするために車両の走行方向に加えるべき力Ｆｘを算出する。ここでは、空気抵抗、路面抵抗、重力、及び規範力の和として力Ｆｘを算出する。ここで、規範力は、ジャーク加速度ａｊに車両重量Ｍを乗算することで得られる。これは、車両の走行に際してなんら抵抗力が加わっていない状態において、ジャーク加速度ａｊにて車両を走行させるために必要な力である。また、空気抵抗は、車両が走行する際に空気によって走行方向と逆方向に加えられる力である。本実施形態では、空気抵抗を、実車速Ｖの２乗に空気密度ρ、係数Ｃｄ、車両の前面投影面積Ｓ及び「１／２」を乗算した値として算出する。路面抵抗は、路面と駆動輪１６及び従動輪１８との間の摩擦によって生じる抵抗力である。これは、摩擦係数μ、車両重量Ｍ及び重力加速度ｇの乗算値として算出する。上記「重力」とは、路面が傾いている場合に車両の走行方向に加わる重力を示す。これは、路面勾配θを用いて「Ｍｇｓｉｎθ」と表現することのできる量である。なお、路面勾配θは、実車速Ｖや、上記加速度センサ３４の検出値に基づき算出されるものである。

続くステップＳ４２においては、力Ｆｘに、駆動輪１６の半径ｒを乗算することで、フィードフォワード操作量Ｔｆｆを算出する。このフィードフォワード操作量Ｔｆｆは、車両をジャーク加速度ａｊにて走行させるために要求されるトルクとなっている。

先の図３に示す車軸トルク算出部Ｂ２８では、フィードバック操作量Ｔｆｂとフィードフォワード操作量Ｔｆｆとを加算することで、要求車軸トルクＴｗを算出する。

分配部Ｂ３０では、要求車軸トルクＴｗを、要求パワトレトルクＴｗｐｔと要求ブレーキトルクＴｗｂｋとに分割（分配）する。図８に、分配部Ｂ３０の行う処理の手順を示す。

この一連の処理では、まずステップＳ５０において、要求車軸トルクＴｗが最小トルクＴｐｔｍｉｎ以上であるか否かを判断する。この処理は、要求車軸トルクＴｗをパワートレインのみによって生成可能か否かを判断するものである。ここで、最小トルクＴｐｔｍｉｎは、エンジン１０及び自動変速装置１４によって実現可能な最小のトルクとなっている。そして、要求車軸トルクＴｗが最小トルクＴｐｔｍｉｎ以上である場合には、要求車軸トルクＴｗをパワートレインのみによって実現できると判断し、ステップＳ５２に移行する。ステップＳ５２においては、要求パワトレトルクＴｗｐｔを要求車軸トルクＴｗとするとともに、要求ブレーキトルクＴｗｂｋをゼロとする。これに対し、ステップＳ５０にて否定判断される場合には、要求車軸トルクＴｗをパワートレインのみによって生成することができないと判断し、ステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４においては、要求パワトレトルクＴｗｐｔを、最小トルクＴｐｔｍｉｎとして且つ、要求ブレーキトルクＴｗｂｋを、要求車軸トルクＴｗから最小トルクＴｐｔｍｉｎを減算した値とする。

上記一連の処理によれば、車両の実際の加速度を、ジャーク加速度ａｊに制御することができ、また、ジャーク加速度ａｊが変化する際には、実際の加速度を規範加速度ａｍ１に好適に制御することができる。すなわち、ジャーク加速度ａｊが変化するときにおいては、車両の加速度をジャーク加速度ａｊにフィードフォワード制御する場合、車両の応答遅れのために、実際の加速度はジャーク加速度ａｊの変化に対して応答遅れを生じる。しかし、この応答遅れによって想定される実際の加速度は、規範加速度ａｍ１にて近似することができる。そして、フィードバック制御によって、実際の加速度（ローパスフィルタＢ１８による遅れ分を除いた実加速度ａ１）は規範加速度ａｍ１に高精度に制御されることとなる。

ところで、上記アプリ加速度ａｒａは、必ずしも車両の停止に伴うショックを抑制する上で適切なものとはなっていない。このため、例えば車間制御部Ｍ４等の要求によって、車両が停止状態となる際には、車両の停止に伴ってショックが発生するおそれがある。

そこで本実施形態では、車両の停止に際し、都度の実車速Ｖ毎に目標加速度（ソフト加速度ａｓ）を設定し、実際の加速度をソフト加速度ａｓに制御する。

詳しくは、先の図２に示すように、ソフト加速度設定部Ｂ３２を備えている。このソフト加速度設定部Ｂ３２では、都度の車両の走行速度毎に目標加速度（ソフト加速度ａｓ）を設定するためのマップを備えている。詳しくは、図示されるように、このマップは、実車速が小さいほど加速度の絶対値（減速度）が小さくなるように設定されている。ソフト加速度設定部Ｂ３２の出力するソフト加速度ａｓは、上述した選択部Ｂ１０に取り込まれる。切替制御部Ｂ３４では、選択部Ｂ１０を操作することで、実加速度ａ及び実車速Ｖに基づき、アプリ加速度ａｒａ及びソフト加速度ａｓのいずれかを選択的に要求加速度ａｒとする。

このため、車両の停止に際しては、ソフト加速度ａｓが選択され、車両の実際の加速度がソフト加速度ａｓに制御される。ただし、上述したように、ジャーク加速度ａｊが変化する際には実際の加速度に応答遅れが生じる。このため、ソフト加速度ａｓを恣意的に設定したのでは、車両の停止に際して車両の実際の加速度及び実車速Ｖが描く軌跡が所望のものから大きくずれるおそれがある。このため、本実施形態では、図９に示す態様にてソフト加速度ａｓを適合する。

すなわち、制御対象となる車両の加速度の応答特性を表現する車両モデルＶＭに対して、都度の車速毎に加速度を様々に設定する複数のパターンを入力する。この際、車両モデルＶＭから出力される加速度及び車速の描く軌跡は、上記入力されるパターンに従って目標加速度（ソフト加速度ａｓ）を設定した場合に実際の車両が描く軌跡となると考えられる。このため、車両モデルＶＭの出力する軌跡のうち、車両の停止に際して特にショックを低減する上で好適な軌跡を選択し、これに対応する入力パターンに基づき目標加速度（ソフト加速度ａｓ）を設定する。これにより、実際の車両の応答遅れにかかわらず車両の停止に際してショックを好適に抑制することが可能となる。

特に本実施形態では、車両モデルＶＭとして、先の図３の規範モデル設定部Ｂ１４で設定されている規範モデルを用いる。これは、本実施形態では、フィードバック制御によって実際の加速度が規範モデルによって定まる加速度に制御されるためである。このように、制御装置３０におけるモデル追従型制御に用いられる規範モデルと車両モデルＶＭとを同一とすることで、車両モデルＶＭによって実際の車両の停止制御時の挙動を高精度にシミュレーションすることができる。

ここで本実施形態にかかる車両の自動停止制御の処理について詳述する。図１０は、上記処理の手順を示す。この処理は、制御装置３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ６０において、自動走行制御中であるか否かを判断する。すなわち、ユーザインターフェース３２を通じてユーザから自動走行の要求が出され、制御装置３０によって車両の自動走行がなされているか否かを判断する。そして自動走行制御中であると判断される場合には、ステップＳ６２において、上記ソフト加速度asに追従させる制御をする旨のソフト停止制御フラグがオンとなっているか否かを判断する。そしてステップＳ６２において否定判断されるときには、ステップＳ６４に移行する。ステップＳ６４においては、実加速度ａを取得する。

続くステップＳ６６においては、ソフト加速度ａｓによる制御を開始する車速の境界を定める車速境界値ＶＬ（ａ）を算出する。ここで、車速境界値ＶＬ（ａ）は、図１１に示すように、実加速度ａの絶対値が小さいほど（減速度が小さいほど）、小さい値となっている。これは、車両の停止までの時間を長時間化させることなく車速が略ゼロとなるときにおける減速度を確実に低減するための設定である。すなわち、減速度が小さい場合には車速がゼロとなるまでに要する時間も長くなる。このため、減速度が小さい場合にソフト加速度ａｓによる制御に早期に切り替えたのでは、車両が実際に停止するまでに要する時間が長時間化するおそれがある。また、減速度が大きい場合には車速がゼロとなるまでに要する時間も短くなる。このため、減速度が大きい場合にソフト加速度ａｓによる制御への切り替えが遅れると、大きい減速度のまま車両が停止して車両に生じるショックが大きくなるおそれがある。これに対し、実加速度ａが小さいほど小さい車速でソフト加速度ａｓの制御に移行するようにすることで、車速がゼロとなる近傍における減速度を確実に低減することができ、ひいては車両にショックが生じることを好適に抑制することができる。

先の図１０のステップＳ６８においては、実車速Ｖが車速境界値ＶＬ（ａ）以下であるか否かを判断する。この処理は、ソフト加速度ａｓによる制御に切り替える条件が成立したか否かを判断するものである。そしてステップＳ６８において車速境界値ＶＬ（ａ）以下であると判断される場合には、ステップＳ７０において、ソフト停止制御フラグをオンとする。

ステップＳ７０の処理が完了する場合や、上記ステップＳ６２において肯定判断される場合には、ステップＳ７２において、実車速Ｖが検出下限値Ｖｂ１以下であるか否かを判断する。ここで、検出下限値Ｖｂ１とは、車輪速センサ２６によって検出を行うことのできる車速の下限値のことである。そして、検出下限値Ｖｂ１より大きいと判断されるときには、ステップＳ７４において、実車速Ｖに基づきソフト加速度ａｓをマップ演算する。

一方、ステップＳ７２において検出下限値Ｖｂ１以下であると判断される場合には、ステップＳ７６において、ソフト加速度ａｓを保持する制御を行う。これは、実車速Ｖを検出することができない状況下、ソフト加速度ａｓが不適切な値に設定されることを回避するための処理である。この処理は、所定時間αに渡って行われる（ステップＳ７８）。ここで所定時間αは、車両が略停止すると想定される時間に設定される。そして、所定時間αが経過すると、ステップＳ８０においてソフト加速度ａｓの絶対値を一旦大きく増大させる制御を、換言すれば、減速度を一旦大きく増大させる制御を行う。これは、車両を確実に停止させるために車両の制動力を一旦増大させる処理である。そして、この処理が完了すると、ソフト停止制御フラグをオフとする。

なお、上記ステップＳ６０、Ｓ６８において否定判断される場合や、ステップＳ７４、Ｓ８０の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図１２に、上記処理による車両の停止制御の態様を例示する。詳しくは、図１２（ａ）は、アプリ加速度ａｒａの推移を示し、図１２（ｂ）は、ソフト加速度ａｓの推移を示し、図１２（ｃ）は、要求加速度ａｒの推移を示し、図１２（ｄ）は、実車速Ｖの推移を示す。

図示されるようにアプリ加速度ａｒａの減少に伴い、要求加速度ａｒも減少すると、実加速度ａがこれに追従するように制御されることで減少することから、車速境界値ＶＬが増大する。そして、実車速Ｖが車速境界値ＶＬ以下となる時刻ｔ２以降、ソフト加速度ａｓが要求加速度ａｒとして採用される。そして、実車速Ｖが検出下限値Ｖｂ１以下となる時刻ｔ３から所定時間αに渡ってソフト加速度ａｓが保持制御される。そして、所定時間αが経過する時刻ｔ４において、ソフト加速度ａｓが一旦大きく低減されることで、ブレーキアクチュエータ２０による制動力の増大制御がなされる。これにより、車速がゼロとなる近傍における減速度を好適に抑制しつつも、車両を確実に停止させることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）車両を停止させるに際し、実車速Ｖに応じて車両の目標加速度（ソフト加速度ａｓ）を設定し、車両の実際の加速度がソフト加速度ａｓとなるように制御した。これにより、ソフト加速度ａｓの設定によって、車両の停止に際して実際の加速度の絶対値が過度に大きくなることを、換言すれば減速度が過度に大きくなることを回避する制御が可能となる。このため、車両の停止に伴うショックを好適に緩和することができる。

（２）実車速Ｖが減少するほどソフト加速度ａｓの絶対値を減少させた。これにより、車両の停止に伴うショックを好適に緩和することができる。

（３）都度の走行速度に応じた加速度の目標値についての様々なパターンを車両モデルＶＭに入力する際に出力される走行速度及び加速度のパターンに基づき、ソフト加速度ａｓを適合した。これにより、実際の車両が走行速度及び加速度についての所望の軌跡を描くようにソフト加速度ａｓを設定することができる。

（４）規範モデルにて変換されたジャーク加速度ａｊである規範加速度ａｍ１となるように実際の加速度をフィードバック制御するとともに、車両の実際の加速度を目標加速度に応じてフィードフォワード制御するモデル追従型の２自由度制御を行った。これにより、実際の加速度を規範加速度ａｍ１に高精度に制御することができる。

（５）規範モデルを、制御対象となる車両の目標加速度に対する応答遅れをモデル化したものとした。これにより、目標加速度となるように車両の加速度を制御する際に想定される実際の加速度を規範加速度ａｍ１とすることができる。このため、フィードバック操作量を過度に大きくすることなく、適切に制御を行うことができる。

（６）規範モデルを、目標加速度の変化に対する応答遅れがもっとも大きくなるときの応答特性に基づき設定した。これにより、フィードバック操作量が過度に大きくなることを回避しつつ、簡易且つ適切に制御を行うことができる。

（７）実車速Ｖの時間微分演算に基づき車両の加速度を検出する際にフィルタ処理を施して且つ、規範モデル設定部Ｂ１４の出力する規範加速度ａｍ１にも同一のフィルタ処理を施した。これにより、実車速Ｖの時間微分演算値のフィルタ処理による遅れの影響を補償しつつ規範加速度ａｍ１への制御が可能となる。

（８）実車速Ｖが所定以下となる場合、ソフト加速度ａｓを所定時間αに渡って固定した。これにより、実車速Ｖを検出することができない状況下においてソフト加速度ａｓが過度に不適切な値となることを回避することができる。

（９）実加速度ａの絶対値が小さいほど、車速境界値ＶＬを小さく設定した。これにより、車両の停止に要する時間が長時間化することを回避しつつも、実車速がゼロとなる直前に実際の加速度の絶対値が過度に大きくなることを確実に回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態では、目標加速度のステップ状の変化に対して実際の加速度の応答遅れがもっとも大きくなるときの応答特性に基づき規範モデルを設定したがこれに限らない。例えば都度の車両運転状態における応答特性に応じて規範モデルを可変設定してもよい。また、規範モデルとしては、１次遅れモデルに限らず、例えば２次遅れモデルであってもよい。

・上記実施形態では、都度の実車速Ｖに対するソフト加速度ａｓの適合に際して、規範モデル設定部Ｂ１４にて設定される規範モデルを車両モデルＶＭとして用いたがこれに限らない。例えば実際の車両の都度の運転状態に応じた応答特性を車両モデルＶＭとして用いて適合を行ってもよい。

・フィードバック制御器Ｂ２４としては、ＰＩＤ制御を行うものに限らない。例えば、Ｐ制御、Ｉ制御及びＤ制御のいずれか１つ又は２つを行うものであってもよい。

・フィードフォワード制御器Ｂ２６としては、上記処理を行うものに限らない。例えば規範力Ｍａｊのみからフィードフォワード操作量Ｔｆｆを算出してもよい。また、これに加えて、空気抵抗、路面抵抗、重力のいずれか１つ又は２つを用いてフィードフォワード操作量Ｔｆｆを算出してもよい。

・上記実施形態では、２自由度制御を行ったがこれに限らない。例えばＰＩＤ制御等のフィードバック制御のみを行うものであってもよい。この場合であれ、実車速Ｖに応じた目標加速度（ソフト加速度ａｓ）を設定することで、車両を停止させる際のショックを緩和することができる。特にこの際、目標加速度（ソフト加速度ａｓ）の適合を、車両モデルに基づき行うことで、実加速度ａをソフト加速度ａｓに好適に追従させることができる。

・上記実施形態では、モデル追従型の制御を行ったが、これに代えて、規範モデル設定部Ｂ１４を備えないものであってもよい。この場合であっても、実車速Ｖに応じた目標加速度（ソフト加速度ａｓ）を設定することで、車両を停止させる際のショックを緩和することができる。特にこの際、目標加速度（ソフト加速度ａｓ）の適合を、車両モデルに基づき行うことで、実加速度ａをソフト加速度ａｓに好適に追従させることができる。

・ローパスフィルタＢ２０、Ｂ１８としては、バタワースフィルタに限らない。例えば１次遅れフィルタであってもよい。この際、これら２つのローパスフィルタＢ２０、Ｂ１８が同一のフィルタ処理を施すものとする。

・上記実施形態では、加速度制御に際して車両（より詳しくはその駆動輪１６）に正のトルクを付与する手段として、動力発生装置としてのエンジン１０及び自動変速装置１４を備えるパワートレインを例示したがこれに限らない。例えば、動力発生装置として電動機を用いてもよい。また、自動変速装置１４としては、遊星歯車式の自動変速機を備えるものに限らず、例えば、変速比を連続的に調節可能な無段変速機（ＣＶＴ）を備えるものであってもよい。

・上記実施形態では、加速度制御に際して車両（より詳しくはその駆動輪１６）に負のトルクを付与する手段として、油圧駆動式のブレーキアクチュエータを用いたが、これに限らず、例えば車輪（駆動輪１６、従動輪１８）の回転力を電気エネルギに変換する発電機を用いてもよい。

一実施形態にかかる車両用制御システムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる自動走行制御に関する処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる前後方向制御部の処理の詳細を示すブロック図。 前後方向制御部のジャーク制限部の処理手順を示す流れ図。 前後方向制御部の規範モデル設定部の処理手順を示す流れ図。 前後方向制御部のフィードバック制御器の処理手順を示す流れ図。 前後方向制御部のフィードフォワード制御器の処理手順を示す流れ図。 前後方向制御部の分配部の処理手順を示す流れ図。 上記実施形態にかかるソフト加速度の適合手法を示す図。 同実施形態にかかる車両の停止制御の処理手順を示す流れ図。 上記停止制御においてソフト加速度による制御に切り替えるための閾値の設定手法を示す図。 上記停止制御の態様を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…エンジン、１４…自動変速装置、１６…駆動輪、１８…従動輪、２０…ブレーキアクチュエータ、３０…制御装置。

Claims (8)

1. 車両の走行速度を検出する速度検出手段の検出値である実車速を取得する手段と、
   前記車両の自動走行時、前記車両を停止させるに際し、前記実車速が減少するほど絶対値が減少するように車両の目標加速度を設定する目標値設定手段と、
   前記車両の実際の加速度が前記目標加速度となるように制御する制御手段と、
   前記車両の加速度を検出する加速度検出手段の検出値である実加速度を取得する手段と、
   前記実加速度及び前記実車速に基づき、前記制御手段による制御の開始時期を判断する判断手段とを備え、
   該判断手段は、前記実車速が、前記実加速度の絶対値が小さいほど絶対値が小さい値とされる車速境界値以下である場合に前記開始時期である旨判断する
   ることを特徴とする車両用停止制御装置。
2. 前記目標加速度は、都度の走行速度に応じた加速度の目標値についての様々なパターンを車両モデルに入力する際に出力される走行速度及び加速度のパターンに基づき適合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用停止制御装置。
3. 前記車両の加速度を検出する加速度検出手段の検出値である実加速度を取得する手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記目標加速度を規範モデルにて変換する手段と、該規範モデルにて変換された値となるように前記実加速度をフィードバック制御する手段と、前記車両の実際の加速度を前記目標加速度に応じてフィードフォワード制御する手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の車両用停止制御装置。
4. 前記規範モデルは、制御対象となる前記車両の前記目標加速度に対する応答遅れをモデル化したものであることを特徴とする請求項３記載の車両用停止制御装置。
5. 前記規範モデルは、前記目標加速度の変化に対する応答遅れがもっとも大きくなるときの応答特性に基づき設定されていることを特徴とする請求項４記載の車両用停止制御装置。
6. 前記加速度検出手段は、車輪の回転速度を検出する手段の検出値の時間微分演算に基づき前記車両の加速度を検出するものであり、
   前記制御手段は、前記加速度検出手段の出力及び前記規範モデルの出力の双方に対して同一のフィルタ処理を施したものを用いて前記フィードバック制御を行うことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の車両用停止制御装置。
7. 前記目標値設定手段は、前記実車速が所定以下となる場合、前記目標加速度を所定期間に渡って固定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用停止制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の車両用停止制御装置と、
   前記実際の加速度を前記目標加速度に制御するために前記制御手段によって操作されるアクチュエータとを備えることを特徴とする車両用停止制御システム。

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