JP2007083750A - 定速走行制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オートクルーズ走行時で、降坂時のオーバーシュート量を抑制し、一定走行時の速度安定性を確保すること。
【解決手段】主制動装置Ｂ４と、複数の補助制動装置Ｂ１〜Ｂ３と、燃料噴射制御手段11と、定速走行制御を行うべく燃料噴射制御手段11をして燃料噴射量を制御せしめ且つ主制動装置Ｂ１及び複数の補助制動装置Ｂ１〜Ｂ３の作動を制御する定速走行制御手段１０と、車速検出手段１２と、エンジン負荷検出手段１３と、を有する車両において、定速走行制御手段１０は降坂時に目標車速に対して実車速が超過した場合に、最初に最も制動能力の低い補助制動装置Ｂ１を作動させ、それでも目標車速に対する実車速が超過していれば、次に制動能力の低い補助制動装置から順に作動させるべき補助制動装置Ｂ１〜Ｂ３を追加し、最後に主制動装置Ｂ４を作動させるべき制動装置に追加するように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、定速走行制御装置（例えば、オートクルーズ装置）を有する車両において、オートクルーズ走行時の、特に降坂時における一定速走行の速度安定性を確保するための定速走行制御装置および制御方法に関する。

アクセルペダル操作に無関係に、車両を一定速度で走行させるべく車両走行状態を制御するオートクルーズ機能が知られている。
係る制御では、通常ＰＩＤ制御（連続したアナログ量を制御するための制御方法の1種）が行われる。
従来のオートクルーズ機能は、車両質量の違いや車速に係わらず、同一のＰＩＤ定数により燃料噴射量を制御しているため、例えば、貨物自動車の様に積載条件によって車両質量に大きな変化が生じた場合、とりわけ降坂時では、一定速走行の安定性が損なわれる。

一方、大型車両等においては、規制緩和による車両総質量の増大に対処するべく、それまでのエキゾーストブレーキのみならず、様々な補助ブレーキ（各種のエンジンブレーキ、リターダ等）が開発され、そのような様々な補助ブレーキを複数装備することによって必要制動能力を確保している。
また、そのような様々な補助ブレーキを複数装備した車両で、且つオートクルーズ機能を有する車両も増えつつある。

オートクルーズ走行では、降坂時に主ブレーキ、補助ブレーキを作動させオーバーシュート（目標車速に対する実車速の過剰分）を抑制する制御を行うものがあるが、車両質量及び車速の相違により、オーバーシュート量に差が発生してしまう。係るオーバーシュート量の差は、安定した速度を困難なものとし、安全運転にとっても支障となる。

定速走行の過渡特性を改善して、車速の落ち込みやオーバーシュートを大幅に抑制した定速走行装置が提案されている（例えば、特許文献1参照）。
然るに、特許文献１は、補助ブレーキ及び主ブレーキの影響が考慮されておらず、特に降坂時においては補助ブレーキ及び主ブレーキの作動によって、車速の落ち込みやオーバーシュートの適切な抑制は期待できない。
特開平６‐６４４６０号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、定速走行制御装置（例えば、オートクルーズ装置）及び複数の補助制動装置を有する車両において、オートクルーズ走行時で、降坂時におけるオーバーシュート量（目標車速に対する実車速の超過分）を抑制し、一定速走行時の速度安定性を確保することの出来る定速走行制御装置及び制御方法の提供を目的としている。

本発明の定速走行制御装置は、主制動装置（Ｂ４）と、複数の補助制動装置（Ｂ１〜Ｂ３）と、燃料噴射制御手段（エンジンコントローラ１１）と、定速走行制御を行うべく前記燃料噴射制御手段（１１）をして燃料噴射量を制御せしめ且つ前記主制動装置（Ｂ４）及び前記複数の補助制動装置（Ｂ１〜Ｂ３）の作動を制御する定速走行制御手段（コントロールユニット１０）と、車速検出手段（１２）と、エンジン負荷検出手段（１３）と、を有する車両において、前記定速走行制御手段（１０）は降坂時に目標車速に対して実車速が超過した場合に、最初に最も制動能力の低い補助制動装置（Ｂ１）を作動させ、それでも目標車速に対する実車速が超過していれば、次に制動能力の低い補助制動装置から順に作動させるべき補助制動装置（Ｂ１〜Ｂ３）を追加し、最後に主制動装置（Ｂ４）を作動させるべき制動装置に追加するように制御することを特徴としている（請求項１）。

前記定速走行制御手段（１０）は、定速走行制御時には車両質量を推定し、推定した車両質量と実車速とによってＰＩＤ定数を決定し、該ＰＩＤ定数によって燃料噴射量を演算し、且つ、主制動装置（Ｂ４）及び各補助制動装置（Ｂ１〜Ｂ３）の作動車速限界値（ＰＩＤ定数）を求めて、該作動車速限界値（ＰＩＤ定数）によって当該主制動装置（Ｂ４）及び補助制動装置（Ｂ１〜Ｂ３）の作動を決定するように構成されている（請求項２）。

前記補助制動装置（Ｂ１〜Ｂ３）は、排気ブレーキ（Ｂ１）、エンジン（１）の動弁機構部に設けられたエンジンブレーキ（エンジンリターダＢ２）、駆動系の一部に設けられた電磁式、流体式又は渦電流発生式のリターダ（ドライブラインリターダＢ３）、の内の少なくとも１つ以上を含む（請求項３）。

本発明の定速走行制御方法は、請求項１の定速走行制御手段によって定速走行制御を行うに際して、定速走行制御時であるか否かを確認する工程（Ｓ１１）と、定速走行時の場合に、実車速から目標車速を減じた値が当該補助制動装置の作動限界値以上であるか否かを判断する工程（Ｓ１２〜Ｓ１４）と、実車速から目標車速を減じた値が当該補助制動装置の作動限界値以上である場合に当該補助制動装置を作動させる工程（Ｓ１７〜Ｓ１９）と、実車速から目標車速を減じた値が主制動装置の作動限界値以上であるか否かを判断する工程（Ｓ１５）と、実車速から目標車速を減じた値が主制動装置の作動限界値以上である場合に、主制動装置を作動させる工程（Ｓ２０）と、を有することを特徴としている（請求項４）。

請求項４では、補助制動装置の作動限界値を速度の閾値としているが、マップのＹ列を加速度の閾値としても良い。

上述した構成及び制御方法の本発明によれば、定速走行制御手段（コントロールユニット１０）は、降坂時で、目標車速に対して実車速が超過した場合に、最初に最も制動能力の低い補助制動装置（Ｂ１）を作動させ、それでも目標車速に対する実車速が超過していれば、次に制動能力の低い補助制動装置から順に作動させるべき補助制動装置（Ｂ１〜Ｂ３）を追加し、最後に主制動装置（Ｂ４）を作動させるべき制動装置に追加するように制御するので、常に必要最小限の制動力を発揮することとなり、その結果、車両質量や車速の大小に係わらず速度変動が抑制される。
速度変動の抑制は、快適運転を約束し、且つ、安全運転にも貢献する。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る定速走行制御装置の構成について説明する。
図１において、符号１はエンジンを、符号２はクラッチを、符号３はトランスミッションを、符号４は動力伝達手段であるプロペラシャフトを、符号５はディファレンシャルを、符号６は車軸を、符号７は車輪（タイヤ）を夫々示している。

全体を符号１００で示す定速走行制御装置は、定速走行制御手段であるコントロールユニット１０と、燃料噴射量を制御するエンジンコントローラ１１とを有している。このコントロールユニット１０とエンジンコントローラ１１とは一体のものでもよい。
また、定速走行制御装置１００は、制御対象であって、主制動装置である主ブレーキＢ４と、制御対象であって、補助制動装置でありエンジン１のエキゾーストパイプ８に介装されたエキゾーストブレーキＢ１とエンジン１の動弁系に組み込まれたエンジンリターダ（エンジンブレーキ）Ｂ２とプロペラシャフト４に介装されたドライブラインリターダ（例えば渦電流式リターダ）Ｂ３とを含んでいる。
尚、本実施形態では、補助ブレーキの制動能力は、エキゾーストブレーキＢ１、エンジンリターダＢ２、ドライブラインリターダＢ３の順に高くなっている。

更に、定速走行制御装置１００は、エンジン１の燃料噴射装置９と、トランスミッション３に取り付けられた車速センサ１２と、エンジン１に取り付けられたエンジン負荷センサ１３及びエンジン回転センサ１４を含んでいる。

前記エキゾーストブレーキＢ１は、エキゾーストシャッタＢ１１とそのエキゾーストシャッタＢ１１の開閉を行うアクチュエータＢ１２とで構成されている。
前記エンジンリターダＢ２はリタード機構（エンジンブレーキ機構）Ｂ２１とリタード機構Ｂ２１を作動させるアクチュエータＢ２２とで構成されている。

前記主ブレーキＢ４は、ＡＢＳ仕様（ＡＢＳ付き）であって、作動流体である高圧エアをエアタンクＢ４１０からブレーキ配管４１１を経由してブレーキ本体Ｂ４２に圧送する途中で、ＡＢＳモジュレータＢ４１によって制動（ＯＮ）・否制動（ＯＦＦ）に切換えられるように構成されている。

コントロールユニット１０は、車速センサ１２から車速情報を受信している。
エンジンコントローラ１１は、エンジン負荷センサ１３及びエンジン回転数センサ１４と接続され、エンジン負荷情報及びエンジン回転数情報を受信している。

コントロールユニット１０とエンジンコントローラ１１とは接続されており、互いに得た情報を共有できるように構成されている。
そして、エンジンコントローラ１１は、燃料噴射装置９とも接続され、エンジン負荷情報を受信すると共にエンジンコントローラ１１及び／又はコントローラ１０の制御信号に基づいて燃料噴射装置９の燃料噴射量を制御できるように構成されている。

そして、コントロールユニット１０は、車速センサ１２からの車速情報に基づいて、降坂時に目標車速に対して実車速が超過した場合に、最初に最も制動能力の低いエキゾーストブレーキＢ１を作動させ、それでも目標車速に対する実車速が超過していれば、次に制動能力の低いエンジンリターダＢ２を加え、まだ目標車速に対する実車速が超過していれば、次に制動能力の低いドライブラインリターダＢ２を追加し、最後に主制動装置（Ｂ４）を追加して作動させるように構成されている。

本実施形態の定速走行制御装置１００では、定速走行モード（オートクルーズ）中の燃料噴射量にかかわる制御（図２）と、定速走行モード（オートクルーズ）中の主ブレーキ及び補助ブレーキの制御（図３）を行っている。

図２のフローチャートに基づいて、定速走行モード（オートクルーズ）中の燃料噴射量にかかわる制御方法を説明する。
先ず、ステップＳ１では、コントロールユニット１０は、オートクルーズ中であるか否かを判断して、オートクルーズ中であれば（ステップＳ１のＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。オートクルーズ中でなければ（ステップＳ１のＮＯ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ２では、図示では省略しているが、車両が有する通常の距離測定機能と車速センサ１２で検出した車速情報及び、その車速情報を微分して得られる加速度と、エンジン負荷センサ１３からのエンジン負荷情報によってその時点での車両質量が推定される。或いは、公知の技術である車載した自重計によっても車両質量を推定することが出来る。そして、その推定車両質量と実車速とによってＰＩＤ定数を決定する。

詳細には、ＰＩＤ定数決定に際しては、図４で示すＰＩＤ定数算定マップが用いられる。後述する図５〜図８は、各種補助ブレーキ及び主ブレーキ毎に用意された補助ブレーキ及び主ブレーキ作動車速偏差算出マップである。
図４（ＰＩＤ定数算定マップ）は横行（Ｘ行）に推定車両質量の代表値（Ｘ１〜Ｘ４）が大小順に示され、縦列（Ｙ列）には実車速の代表値（Ｙ１〜Ｙ４）が大小順に示されている。また４図の太線で囲った各カラムにはそのカラムの所属するＸ行の推定車両質量代表値及び縦列の実車速代表値に対応するＰＩＤ定数（求めるＰＩＤ定数）が示されている。従って、推定車両質量と実車速を知ることによってＰＩＤ定数は決定される。
尚、ＰＩＤ定数は定性的には、推定質量及び実車速に比例するが、定量的には、車両の仕様や制御方法等によってケース・バイ・ケースで決定される。

図２のフローチャートに戻り、次のステップＳ３では、車速フィードバック制御による燃料噴射量を演算する。
一方、ステップＳ４ではエンジンコントローラ１１からの情報によってガバナマップによる燃料噴射量を演算する。
ステップＳ５ではステップＳ３で求めた燃料噴射量と、ステップＳ４で求めた燃料噴射量から、最終燃料噴射量を演算し、燃料噴射装置９にこの最終燃料噴射量情報を発進する。

ステップＳ６では、コントロールユニット１０は、制御を終了するか否かを判断して、終了するのであれば（ステップＳ６のＹＥＳ）そのまま終了し、制御を続行するのであれば（ステップＳ６のＮＯ）、ステップＳ１まで戻り同様の制御サイクルを継続する。

次に、図３のフローチャートに基づいて、定速走行モード（オートクルーズ）中の主ブレーキＢ４及び補助ブレーキＢ１〜Ｂ３の制御方法を説明する。
先ず、ステップＳ１１では、コントロールユニット１０は、オートクルーズ中であるか否かを判断して、オートクルーズ中であれば（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。
オートクルーズ中でなければ（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ１６に進み、主ブレーキＢ４及び全ての補助ブレーキＢ１〜Ｂ３を作動させないように制御した後ステップＳ２１に進む。

ステップＳ１２では、コントロールユニット１０は、実車速から目標車速を減じた値、即ち、速度超過分が第１の閾値以上であるか否かを判断する。ここで、第１の閾値とは、エキゾーストブレーキＢ１を作動させる限界値（エキゾーストブレーキ作動車速偏差）であり、図５にその限界値を求めるマップが示されている。
図５（エキゾーストブレーキ作動車速偏差算出マップ）に拠れば、横行（Ｘ行）に推定車両質量の代表値（Ｘ１〜Ｘ４）が大小順に示され、縦列（Ｙ列）には実車速の代表値（Ｙ１〜Ｙ４）が大小順に示され、太線で囲った各カラムに求めるエキゾーストブレーキ作動車速偏差が示されている。

実車速から目標車速を減じた値が第１の閾値以上でなければ（ステップＳ１２のＮＯ）、主ブレーキ及び全ての補助ブレーキを作動させないように制御（Ｓ１６）した後、ステップＳ２１に進む。
実車速から目標車速を減じた値が第１の閾値以上であれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、コントロールユニット１０は、実車速から目標車速を減じた値が第２の閾値以上であるか否かを判断する。ここで、第２の閾値とは、エンジンリターダＢ２を作動させる限界値（エンジンリターダ作動車速偏差）であり、図６にその限界値を求めるマップが示されている。
図６では、図５と同様の方法で、エンジンリターダ作動に係わる実車速の限界値（エンジンリターダ作動車速偏差）が示されている。

実車速から目標車速を減じた値が第２の閾値以上でなければ（ステップＳ１３のＮＯ）、エキゾーストブレーキＢ１のみを作動させるように制御（Ｓ１７）した後、ステップＳ２１に進む。
実車速から目標車速を減じた値が第２の閾値以上であれば（ステップＳ１３のＹＥＳ）、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、コントロールユニット１０は、実車速から目標車速を減じた値が第３の閾値以上であるか否かを判断する。ここで、第３の閾値とは、ドライブラインリターダＢ３を作動させる限界値（ドライブラインリターダ作動車速偏差）であり、図７にその限界値を求めるマップが示されている。
図７では、図５と同様の方法で、ドライブラインリターダ作動に係わる実車速の限界値（ドライブラインリターダ作動車速偏差）が示されている。

実車速から目標車速を減じた値が第３の閾値以上でなければ（ステップＳ１４のＮＯ）、エキゾーストブレーキＢ１とエンジンリターダＢ２を作動させるように制御（Ｓ１８）した後、ステップＳ２１に進む。
実車速から目標車速を減じた値が第３の閾値以上であれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、コントロールユニット１０は、実車速から目標車速を減じた値が第４の閾値以上であるか否かを判断する。ここで、第４の閾値とは、主ブレーキＢ４を作動させる限界値（主ブレーキ作動車速偏差）であり、図８にその限界値を求めるマップが示されている。
図８では、図５と同様の方法で、主ブレーキ作動に係わる実車速の限界値（主ブレーキ作動車速偏差）が示されている。

実車速から目標車速を減じた値が第４の閾値以上でなければ（ステップＳ１５のＮＯ）、エキゾーストブレーキＢ１とエンジンリターダＢ２とドライブラインリターダＢ３を作動させるように制御（Ｓ１９）した後、ステップＳ２１に進む。
実車速から目標車速を減じた値が第４の閾値以上であれば（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、主ブレーキＢ４を含む全ての補助ブレーキを作動させた後ステップＳ２１に進む。そして、ステップＳ２１では、コントロールユニット１０は制御を終了するか否かを判断して、制御を終了するのであれば（ステップＳ２１のＹＥＳ）、そのまま終了する。一方、未だ、制御を続行するのであれば（ステップＳ２１のＮＯ）、ステップＳ１２まで戻り、再びステップＳ１２以降を繰り返す。

上述した実施例では、制御パラメータを実車速としているが、実車速の代わりに車両の加速度を制御パラメータとすることも可能である。
その場合、図２のステップＳ２では、「推定車両質量と実車速よりＰＩＤ定数を決定」とあるのが、「推定車両質量と実加速度よりＰＩＤ定数を決定」と読み代える。
そして、図３のＳ１１〜Ｓ１５において、「実車速−目標車速」を「推定車両質量と実加速度より補助ブレーキおよび主ブレーキ作動車速偏差」と読み代えれば良い。すなわち、Ｙ列の実車速を実加速度と読み代えれば良い。

上述した様な構成及び制御方法の本発明の実施形態によれば、降坂時で、目標車速に対して実車速が超過した場合に、最初に最も制動能力の低いエキゾーストブレーキＢ１を作動させ、それでも目標車速に対する実車速が超過していれば、次に制動能力の低いエンジンリターダＢ２、ドライブラインリターダＢ３の順に作動させるべき補助ブレーキを追加し、最後に主ブレーキＢ４を追加して作動させるように制御するので、常に必要最小限の制動力を発揮することとなる。
その結果、車両質量や車速の大小に係わらず速度変動が抑制される。
速度変動の抑制は、快適運転を約束し、且つ、安全運転にも貢献することとなる。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではなく、例えば、補助制動装置の制動能力の大きさが図示の例と異なれば、制動能力の低い順に作動させる補助制動装置を増やせばよい。

本発明の実施形態の定速走行制御装置全体の構成を示したブロック図。 本発明の実施形態に係り、オートクルーズ中の燃料噴射量にかかわる制御方法を示したフローチャート。 本発明の実施形態に係り、オートクルーズ中の主ブレーキ及び補助ブレーキの制御方法を示したフローチャート。 本発明の実施形態に係る一般的なＰＩＤ定数算定マップを示した図。 本発明の実施形態に係り、エキゾーストブレーキ作動車速偏差を算出するためのＰＩＤ定数算定マップ。 本発明の実施形態に係り、エンジンリターダ作動車速偏差を算出するためのＰＩＤ定数算定マップ。 本発明の実施形態に係り、ドライブラインリターダ作動車速偏差を算出するためのＰＩＤ定数算定マップ。 本発明の実施形態に係り、主ブレーキ作動車速偏差を算出するためのＰＩＤ定数算定マップ。

符号の説明

１・・・エンジン
２・・・クラッチ
３・・・トランスミッション
４・・・プロペラシャフト
５・・・ディファレンシャル
６・・・後車軸
７・・・車輪（タイヤ）
８・・・エキゾーストパイプ
９・・・燃料噴射装置
１０・・・コントロールユニット
１１・・・エンジンコントローラ
１２・・・車速センサ
１３・・・エンジン負荷センサ
１４・・・エンジン回転数センサ
Ｂ１・・・エキゾーストブレーキ
Ｂ２・・・エンジンリターダ
Ｂ３・・・ドライブラインリターダ
Ｂ４・・・主ブレーキ

Claims (4)

1. 主制動装置と、複数の補助制動装置と、燃料噴射制御手段と、定速走行制御を行うべく前記燃料噴射制御手段をして燃料噴射量を制御せしめ且つ前記主制動装置及び前記複数の補助制動装置の作動を制御する定速走行制御手段と、車速検出手段と、エンジン負荷検出手段と、を有する車両において、前記定速走行制御手段は降坂時に目標車速に対して実車速が超過した場合に、最初に最も制動能力の低い補助制動装置を作動させ、それでも目標車速に対する実車速が超過していれば、次に制動能力の低い補助制動装置から順に作動させるべき補助制動装置を追加し、最後に主制動装置を作動させるべき制動装置に追加するように制御することを特徴とした定速走行制御装置。
2. 前記定速走行制御手段は、定速走行制御時には車両質量を推定し、推定した車両質量と実車速とによってＰＩＤ定数を決定し、該ＰＩＤ定数によって燃料噴射量を演算し、且つ、主制動装置及び各補助制動装置の作動車速限界値を求めて、該作動車速限界値によって当該主制動装置及び補助制動装置の作動を決定するように構成された請求項１の定速走行制御装置。
3. 前記補助制動装置は、排気ブレーキ、エンジンの動弁機構部に設けられたエンジンブレーキ、駆動系の一部に設けられたリターダ、の内の少なくとも１つ以上を含む請求項１、請求項２の何れかの定速走行制御装置。
4. 請求項１の定速走行制御手段の制御方法において、定速走行制御時であるか否かを確認する工程と、定速走行時の場合に、実車速から目標車速を減じた値が当該補助制動装置の作動限界値以上であるか否かを判断する工程と、実車速から目標車速を減じた値が当該補助制動装置の作動限界値以上である場合に当該補助制動装置を作動させる工程と、実車速から目標車速を減じた値が主制動装置の作動限界値以上であるか否かを判断する工程と、実車速から目標車速を減じた値が主制動装置の作動限界値以上である場合に、主制動装置を作動させる工程とを有することを特徴とする定速走行制御方法。

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