JP2000025487A - 車間距離制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車間距離制御の極低車速域における停止制御
の信頼性を向上させる。 【解決手段】 車間距離検出値Ｌを目標車間距離に一致
させるための目標車速Ｖsprを演算するとともに、車速
検出値Ｖspを目標車速Ｖsprに一致させるための車両の
目標制駆動力を演算し、目標制駆動力にしたがって車両
の制駆動力を制御する車間距離制御装置に、目標制動力
を発生する制動力制御手段３６と、目標車速Ｖsprが所
定値以下になったら目標制駆動力から目標制動力に切り
換えて車両を停止させる制駆動力切換手段３５，３７と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車速フィードバック
制御により先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制
御装置に関し、特に、極低車速域における車両の停止制
御を改善するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両が停止するまで車速フィードバック
制御により先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制
御装置が知られている（例えば、特開平９−１８３３２
０号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車速フィー
ドバック制御には、通常、図１２に示すような車速セン
サー１１が用いられる。この車速センサー１１は電磁発
電式であり、例えば車両の変速機の出力軸ギア１２に対
向して設置される。車両の走行にともなって変速機の出
力ギア１２が回転すると、車速センサー１１にギア１２
の凸部が対向するたびに、車速センサー１１の永久磁石
１１ａに巻き付けたコイル１１ｂに電磁誘導による起電
力が発生する。この起電力の大きさと周波数はギア１２
の凸部が車速センサー１１を通過する速度に比例するか
ら、車速が低くなってギア１２の回転速度が低下する
と、起電力が小さくなるとともに周波数が低くなる。つ
まり、極低車速になると、図１３に示すように、車速の
検出周期が長くなって実車速の検出に遅れが発生する。

【０００４】したがって、従来の車間距離制御装置で
は、上述した極低車速域における車速センサーの検出遅
れのために、車速フィードバック制御によって車両を停
止させることが困難になるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、車間距離制御の極低車速
域における停止制御の信頼性を向上させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１） 発明の第１の実
施の形態の構成を示す図１に対応づけて請求項１の発明
を説明すると、請求項１の発明は、先行車との車間距離
を検出する車間距離検出手段１と、車間距離検出値Ｌを
目標車間距離に一致させるための目標車速Ｖsprを演算
する車間距離制御手段３３と、車速を検出する車速検出
手段２と、車速検出値Ｖspを目標車速Ｖsprに一致させ
るための車両の目標制駆動力を演算する車速制御手段３
４と、目標制駆動力にしたがって車両の制駆動力を制御
する制駆動力制御手段３８とを備えた車間距離制御装置
に適用される。そして、目標制動力を発生する制動力制
御手段３６と、目標車速Ｖsprが所定値以下になったら
目標制駆動力から目標制動力に切り換えて車両を停止さ
せる制駆動力切換手段３５，３７とを備える。 （２） 発明の第２の実施の形態の構成を示す図８に対
応づけて請求項２の発明を説明すると、請求項２の発明
は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段１
と、車間距離検出値Ｌを目標車間距離に一致させるため
の目標車速Ｖsprを演算する車間距離制御手段３３と、
車速を検出する車速検出手段１と、車速検出値Ｖspを目
標車速Ｖsprに一致させるための車両の目標制駆動力を
演算する車速制御手段３４と、目標制駆動力にしたがっ
て車両の制駆動力を制御する制駆動力制御手段３８とを
備えた車間距離制御装置に適用される。そして、目標制
動力を発生する制動力制御手段３６と、目標車速Ｖspr
から実車速Ｖｓｐまでの車速制御系の数式化モデルを有
し、目標車速Ｖsprに対する車速応答値を演算する車速
演算手段３９と、車速応答値が所定値以下になったら目
標制駆動力から目標制動力に切り換えて車両を停止させ
る制駆動力切換手段３５Ａ，３７とを備える。

【０００７】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。

【０００８】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、車速
の検出に時間がかかり車速制御に応答遅れが発生するよ
うな極低車速域でも、先行車との車間距離を確保しなが
ら車両を確実に停止させることができ、車間距離制御の
極低車速域における停止制御の信頼性を向上させること
ができる。 （２） 請求項２の発明によれば、上記請求項１の効果
に加え、検出不可車速近傍の極低い車速まで車間距離制
御と車速制御を継続することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】《発明の第１の実施の形態》図１
は第１の実施の形態の構成を示す図である。車間距離セ
ンサー１は、レーザーレーダーなどにより先行車との車
間距離Ｌを検出する。車速センサー２は、変速機の出力
ギアなどに設置され、車速に応じた周期の車速パルスを
出力する。コントローラー３は、マイクロコンピュータ
ーとその周辺部品から構成され、車間距離と車速の制御
演算を行ってスロットルバルブ開度指令値とブレーキ液
圧指令値を出力する。スロットルアクチュエーター４は
スロットルバルブ開度指令値にしたがってスロットルバ
ルブ（不図示）の開度を調節し、ブレーキアクチュエー
ター５はブレーキ液圧指令値にしたがってブレーキ液圧
を調節する。

【００１０】コントローラー３は、マイクロコンピュー
ターのソフトウエア形態により相対速度演算部３１、先
行車速度演算部３２、車間距離制御部３３、車速制御部
３４、停止制御作動判断部３５、停止制御部３６、目標
駆動力選択部３７および制駆動力制御部３８を備えてい
る。

【００１１】相対速度演算部３１は、車間距離センサー
１による車間距離検出値Ｌを微分して先行車との相対速
度dＬ/dtを演算する。なお、車間距離検出値Ｌの差分を
演算して相対速度としてもよい。先行車速度演算部３２
は、車速センサー２による車速検出値Ｖspと相対速度d
Ｌ/dtの和により先行車速度Ｖspfを演算する。

【数１】Ｖspf＝Ｖsp＋dＬ/dt

【００１２】車間距離制御部３３は、車速制御系が、目
標車速Ｖsprに対する実車速（車速検出値Ｖsp）の応答
が時定数τvの一次遅れで近似できる系であるとする
と、例えば図２に示すような構成とすることができる。
この車間距離制御部３３では、車間距離検出値Ｌを目標
車間距離Ｌrに一致させるための目標車速Ｖsprを、車間
距離検出値Ｌと相対速度dＬ/dtと先行車速度Ｖspfとに
基づいて次式により求める。

【数２】 Ｖspr＝−ＫL・（Ｌr−Ｌ）−Ｋv・dＬ/dt＋Ｖspf 数式２において、ＫL、Ｋvは制御ゲインである。また、
目標車間距離Ｌrは例えば車速検出値Ｖspの関数として
次式により設定する。

【数３】Ｌr＝Ｌt・Ｖsp 数式３において、Ｌtは定数である。

【００１３】目標車間距離Ｌrから車間距離検出値Ｌま
での伝達特性は次式のようになる。

【数４】 数式４から明らかなように、制御ゲインＫL、Ｋvに最適
な値を設定することによって、車間距離制御系における
目標車間距離Ｌrに対する実車間距離（車間距離検出値
Ｌ）の応答特性を所望の応答にすることができる。

【００１４】車速制御部３４は、駆動軸トルク制御系の
伝達遅れを無視できるとすると、車間距離制御部３３で
演算した目標車速Ｖsprに実車速Ｖspを一致させるため
に、例えば図３に示すような構成とすることができる。
図３において、走行抵抗推定部は、目標駆動軸トルクＴ
wrと車速検出値Ｖspとに基づいて次式により走行抵抗Ｔ
dhを推定する。

【数５】 Ｔdh＝Ｈ（ｓ）・Ｍv・ｓ・Ｖsp−Ｈ（ｓ）・Ｔwr 数式５において、Ｍvは車両の質量、Ｈ（ｓ）はゲイン
１のローパスフィルターである。

【００１５】車速制御部３４は、走行抵抗推定値Ｔdhに
より実車速Ｖspを目標値Ｖsprに一致させるための目標
制駆動力すなわち目標駆動軸トルクＴwrを演算し、道路
勾配、空気抵抗、転がり抵抗などの影響を排除する。

【数６】Ｔwr＝Ｋsp・（Ｖspr−Ｖsp）−Ｔdh 数式６において、Ｋspは制御ゲインである。この走行抵
抗補正によって制御系への外乱の影響が排除されたとす
ると、目標車速Ｖsprから実車速Ｖspまでの伝達特性は
次式で表される。

【数７】 数式７から明らかなように、制御ゲインＫspに最適な値
を設定することによって、車速制御系における目標車速
Ｖsprに対する実車速Ｖspの応答特性を所望の応答にす
ることができる。

【００１６】停止制御作動判断部３５は、車間距離制御
部３３の目標車速Ｖsprが所定値以下になると、車間距
離制御部３３および車速制御部３４による制駆動力制御
に代えて、停止制御部３６による停止制御の作動を決定
する。停止制御部３６は、停止制御への切り換え時に車
速制御部３４の目標制駆動力に所定値を加算した値を目
標制動力として出力する。つまり、極低速域では、車速
制御部３４の目標制駆動力よりも大きな制動力を発生す
ることによって車両を停止させる。目標制駆動力選択部
３７は、停止制御作動判断部３５の判断結果にしたがっ
て、車速制御部３４からの目標制駆動力（目標駆動軸ト
ルクＴwr）と停止制御部３６の目標制動力（目標駆動軸
トルクＴwr）の内のいずれかを選択する。

【００１７】制駆動力制御部３８は、図５に示すよう
に、車間距離制御および車速制御による目標制駆動力、
または停止制御による目標制動力に応じたスロットルバ
ルブ開度指令値とブレーキ液圧指令値を演算する。制御
系を簡略化するためにトルクコンバーターのトルク増幅
率を無視すると、駆動軸トルク指令値Ｔwrに対してエン
ジントルク指令値Ｔengは次式で表される。

【数８】Ｔeng＝Ｔwr／（Ｋdef・Ｋat） 数式８において、Ｋdefはデファレンシャルギア比、Ｋa
tはトランスミッションの変速比である。次に、このエ
ンジントルク指令値Ｔengとエンジン回転数に基づい
て、図４に示すエンジン非線形特性マップによりスロッ
トルバルブ開度指令値Ｔhcmdを求める。

【００１８】一方、ブレーキはスロットルバルブ開度が
０のときに作動させるものとすれば、ブレーキによる駆
動軸トルクＴwrcは、目標駆動軸トルクＴwrからエンジ
ンブレーキによる駆動軸トルクＴebを差し引く必要があ
るから、

【数９】Ｔwrc＝Ｔwr−Ｔeb ここで、エンジンブレーキによる駆動軸トルクＴebは次
式により求められる。

【数１０】Ｔeb＝Ｋdef・Ｋat・Ｔeng0 数式１０において、Ｔeng0はスロットルバルブ開度が０
のときのエンジントルクである。

【００１９】ブレーキシリンダーの面積をＳb、ブレー
キローターの半径をＲb、ブレーキパッドの摩擦係数を
μbとし、マスターシリンダーの液圧が４輪に等しく分
配されると仮定すると、ブレーキによる駆動軸トルクＴ
wrcに対してブレーキ液圧指令値Ｐbrは次式で表され
る。

【数１１】Ｐbr＝−Ｔwrc／（４・２・Ｓb・Ｒb・μb）

【００２０】図６は車間距離制御を示すフローチャート
である。このフローチャートにより、第１の実施の形態
の動作を説明する。ステップ１において車間距離センサ
ー１から車間距離検出値Ｌを読み込み、続くステップ２
で車間距離検出値Ｌを微分して先行車との相対速度dＬ/
dtを演算する（相対速度演算部３１）。ステップ３では
車速センサー２から車速検出値Ｖspを読み込み、続くス
テップ４で相対速度dＬ/dtと車速検出値Ｖspに基づいて
先行車速度Ｖspfを演算する（先行車速度演算部３
２）。

【００２１】ステップ５において、車間距離検出値Ｌを
目標値Ｌrに一致させるための車間距離制御の目標車速
Ｖsprを演算し（車間距離制御部３３）、続くステップ
６で、車間距離制御の目標車速Ｖsprが所定値以下か否
かを判定する（停止制御作動判断部３５）。目標車速Ｖ
sprが所定値より大きいときはステップ７へ進み、車間
距離制御および車速制御の目標制駆動力にしたがってス
ロットルアクチュエーター４とブレーキアクチュエータ
ー５を制御する（目標制駆動力選択部３７）。すなわ
ち、ステップ７で、実車速Ｖspを目標値Ｖsprに一致さ
せるための制駆動力を演算し（車速制御部３４）、続く
ステップ８で、演算した車間距離制御および車速制御の
制駆動力を制駆動力制御の目標値に設定する（目標制駆
動力選択部３７）。一方、目標車速Ｖsprが所定値以下
のときはステップ９へ進み、停止制御の目標制動力を制
駆動力制御の目標値に設定する（目標制駆動力選択部３
７）。

【００２２】ステップ１０では、車間距離制御および車
速制御の目標制駆動力、または停止制御の目標制動力に
応じたスロットルバルブ開度指令値Ｔhcmdまたはブレー
キ液圧指令値Ｐbrを演算する（制駆動力制御部３８）。
そして、ステップ１１で、スロットルバルブ開度指令値
Ｔhcmdをスロットルアクチュエーター４へ出力し、スロ
ットルバルブ開度が指令値Ｔhcmdと一致するようにスロ
ットルバルブの開度を調節する。一方、ブレーキ液圧指
令値をブレーキアクチュエーター５へ出力し、ブレーキ
液圧が指令値Ｐbrに一致するようにブレーキ液圧を調節
する。

【００２３】図７は第１の実施の形態による制御結果を
示すタイムチャートであり、車間距離検出値Ｌ（実線）
と目標車間距離Ｌr（破線）［ｍ］、車間距離誤差ΔＬ
（＝Ｌr−Ｌ）［ｍ］、車速検出値Ｖsp（実線）と目標
車速Ｖspr（破線）［km/h］、目標駆動軸トルクＴwr
［Ｎ・ｍ］の変化を示す。目標車速Ｖsprが所定値より
大きい間は、車間距離制御および車速制御による目標制
駆動力（目標駆動軸トルクＴwr）にしたがって車間距離
を保ちながら減速が行われている。時刻ｔ１で目標車速
Ｖsprが所定値以下になると、車間距離制御および車速
制御による目標制駆動力に代えて、停止制御の目標制動
力（目標駆動軸トルクＴwr）により車両を減速する。

【００２４】このように、目標車速Ｖsprが所定値以下
になると、車間距離制御および車速制御による制動を行
わず、別個に設定した目標制動力にしたがって車両を制
動するようにしたので、車速の検出に時間がかかり車速
制御に応答遅れが発生するような極低車速域でも、先行
車との車間距離を確保しならが車両を確実に停止させる
ことができる。

【００２５】《発明の第２の実施の形態》図８は第２の
実施の形態の構成を示す図である。なお、図１に示す機
器および制御ブロックと同様な機器および制御ブロック
に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明す
る。車速制御応答モデル演算部３９は、例えば数式７に
示すような目標車速Ｖsprから実車速Ｖspまでの車速制
御系の数式化モデルを設定し、車間距離制御部３３で演
算された目標車速Ｖsprに対する車速応答値Ｖsp’を演
算する。停止制御作動判断部３５Ａは、車速制御応答モ
デル演算部３９で演算された車速応答値Ｖsp’が所定値
以下になったら、車間距離制御と車速制御による目標制
駆動力から停止制御の目標制動力に切り換える。

【００２６】図９は、第２の実施の形態の車間距離制御
を示すフローチャートである。なお、図６に示す処理と
同様な処理を行うステップに対しては同一の符号を付し
て相違点を中心に説明する。ステップ２１において、車
速制御系の数式化モデルを用いて目標車速Ｖsprに対す
る車速応答値Ｖsp’を演算し、続くステップ２２で、車
速応答値Ｖsp’が所定値以下か否かを判定する。車速応
答値Ｖsp’が所定値以下のときはステップ７へ進み、車
間距離制御および車速制御の目標制駆動力にしたがって
スロットルアクチュエーター４とブレーキアクチュエー
ター５を制御する。一方、車速応答値Ｖsp’が所定値よ
り大きいときはステップ９へ進み、停止制御の目標制動
力にしたがってスロットルアクチュエーター４とブレー
キアクチュエーター５を制御する。

【００２７】図１０は、第２の実施の形態による制御結
果を示すタイムチャートであり、車間距離検出値Ｌ（実
線）と目標車間距離Ｌr（破線）［ｍ］、車間距離誤差
ΔＬ（＝Ｌr−Ｌ）［ｍ］、車速検出値Ｖsp（実線）と
目標車速Ｖspr（破線）［km/h］、目標駆動軸トルクＴw
r［Ｎ・ｍ］の変化を示す。車速制御系の数式化モデル
を用いて演算した目標車速Ｖsprに対する車速応答値Ｖs
p’が所定値より大きい間は、車間距離制御および車速
制御による目標制駆動力（駆動軸トルクＴwr）にしたが
って車間距離を保ちながら減速が行われている。時刻ｔ
１で車速応答値Ｖsp’が所定値以下になると、車間距離
制御および車速制御による目標制駆動力に代えて、停止
制御の目標制動力により車両を減速する。

【００２８】このように、車速制御系の数式化モデルを
用いて目標車速Ｖsprに対する車速応答値Ｖsp’を演算
し、車速応答値Ｖsp’が所定値以下になると、車間距離
制御および車速制御による制動を行わず、別個に設定し
た目標制動力にしたがって車両を制動するようにしたの
で、車速の検出に時間がかかり車速制御に応答遅れが発
生するような極低車速域でも、先行車との車間距離を確
保しならが車両を確実に停止させることができる。

【００２９】図１１は、第１の実施の形態による制御結
果と第２の実施の形態による制御結果とを比較したもの
である。図１３により説明したように、極低車速域では
車速センサー２の検出遅れのために目標車速Ｖsprに対
する実車速Ｖspの応答が遅れる。第１の実施の形態で
は、目標車速Ｖsprが所定値Ｖstp1以下になると、車間
距離制御と車速制御による制動から停止制御による制動
に切り換える。一方、第２の実施の形態では、車速制御
系の数式化モデルにより演算した車速応答値Ｖsp’が所
定値Ｖstp2以下になると、車間距離制御と車速制御によ
る制動から停止制御による制動に切り換える。車速制御
系の数式化モデルにより演算した車速応答値Ｖsp’は実
車速Ｖspにほぼ等しいので、第２の実施の形態では、所
定値Ｖstp2をＶstp1よりも低い検出不可車速近傍の値に
設定することができ、低い車速まで車間距離制御と車速
制御を継続することができる。

【００３０】以上の一実施の形態の構成において、車間
距離センサー１が車間距離検出手段を、車間距離制御部
３３が車間距離制御手段を、車速センサー２が車速検出
手段を、車速制御部３４が車速制御手段を、制駆動力制
御部３８が制駆動力制御手段を、停止制御部３６が制動
力制御手段を、停止制御作動判断部３５，３５Ａおよび
目標制駆動力選択部３７が制駆動力切換手段を、車速制
御応答モデル演算部３９が車速演算手段をそれぞれ構成
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態の構成を示す図である。

【図２】 車間距離制御系の構成を示す図である。

【図３】 車速制御系の構成を示す図である。

【図４】 エンジン非線形特性マップを示す図である。

【図５】 制駆動力制御系の構成を示す図である。

【図６】 第１の実施の形態の動作を示すフローチャー
トである。

【図７】 第１の実施の形態の制御結果を示すタイムチ
ャートである。

【図８】 第２の実施の形態の構成を示す図である。

【図９】 第２の実施の形態の動作を示すフローチャー
トである。

【図１０】 第２の実施の形態の制御結果を示すタイム
チャートである。

【図１１】 第１の実施の形態と第２の実施の形態の制
御結果の違いを説明する図である。

【図１２】 車速センサーの構成を示す図である。

【図１３】 極低車速域における車速の検出遅れを示す
図である。

【符号の説明】

１ 車間距離センサー ２ 車速センサー ３，３Ａ コントローラー ４ スロットルアクチュエーター ５ ブレーキアクチュエーター ３１ 相対速度演算部 ３２ 先行車速度演算部 ３３ 車間距離制御部 ３４ 車速制御部 ３５，３５Ａ 停止制御作動判断部 ３６ 停止制御部 ３７ 目標制駆動力選択部 ３８ 制駆動力制御部 ３９ 車速制御応答モデル演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山村 吉典 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D041 AA41 AA66 AB01 AC01 AC08 AC15 AD04 AD31 AD47 AD51 AE04 AE41 AF01 3D044 AA01 AA21 AA45 AB01 AC26 AC59 AD04 AD21 AE03 AE04 3D046 BB18 EE01 GG02 HH20 HH22 HH52 JJ05 3G093 AA05 BA04 BA15 BA23 CB00 CB02 DA01 DB05 DB11 DB16 EA09 EB04 FA05 5H301 AA03 AA10 BB20 CC02 GG14 JJ01 LL03 LL11 LL14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先行車との車間距離を検出する車間距離検
   出手段と、 前記車間距離検出値を目標車間距離に一致させるための
   目標車速を演算する車間距離制御手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記車速検出値を前記目標車速に一致させるための車両
   の目標制駆動力を演算する車速制御手段と、 前記目標制駆動力にしたがって車両の制駆動力を制御す
   る制駆動力制御手段とを備えた車間距離制御装置におい
   て、 目標制動力を発生する制動力制御手段と、 前記目標車速が所定値以下になったら前記目標制駆動力
   から前記目標制動力に切り換えて車両を停止させる制駆
   動力切換手段とを備えることを特徴とする車間距離制御
   装置。
2. 【請求項２】先行車との車間距離を検出する車間距離検
   出手段と、 前記車間距離検出値を目標車間距離に一致させるための
   目標車速を演算する車間距離制御手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記車速検出値を前記目標車速に一致させるための車両
   の目標制駆動力を演算する車速制御手段と、 前記目標制駆動力にしたがって車両の制駆動力を制御す
   る制駆動力制御手段とを備えた車間距離制御装置におい
   て、 目標制動力を発生する制動力制御手段と、 目標車速から実車速までの車速制御系の数式化モデルを
   有し、前記目標車速に対する車速応答値を演算する車速
   演算手段と、 前記車速応答値が所定値以下になったら前記目標制駆動
   力から前記目標制動力に切り換えて車両を停止させる制
   駆動力切換手段とを備えることを特徴とする車間距離制
   御装置。