JP2013014205A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クルーズコントロール制御と惰性走行制御を備える車両の走行制御装置において、クルーズコントロール制御中に目標車速よりも走行車速が速い場合、惰性走行の実施により得られる減速度が小さいと走行車速と目標車速がずれた状態が長く続き運転者に違和感を与える。
【解決手段】クルーズコントロール制御中に目標車速に比べて走行車速が速く、惰性走行を実施しても所定値よりも大きな減速度が得られる場合は惰性走行を実施する。
【選択図】図２

Description

本発明は、原動機を備え車両走行中に原動機による動力を切り離して走行可能な車両の制御技術に関し、特に運転者が設定した目標車速に従って車両を走行させる走行制御技術に関する。

自動車等の原動機としてエンジンおよびモータの少なくとも一方を備えた車両においては、近年、車両の走行車速が運転者の設定した目標車速に従って、原動機が出力する駆動力を自動的に調整するクルーズコントロール制御が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

また、下記の特許文献１に記載の車両は原動機としてエンジンを備え、エンジンにより駆動力を発生させて走行するエンジン走行と、エンジンを停止させて惰性によって車両を走行させる惰性走行とを行う。そして、エンジン走行と惰性走行を運転者の設定した目標車速に対して定められた上限車速と下限車速の範囲内で交互に繰り返すことで燃費を向上させる走行制御技術が開示されている。この走行制御技術は、上限車速までエンジン走行によって加速し、下限車速まで惰性走行による減速を繰り返して走行することを特徴とする。

さらに特許文献１の走行制御技術では、上限車速に到達後に惰性走行へ切換える際、もしくは惰性走行する際に、車速が上限車速を超えて増速することを判定する手段を備えており、増速と判定される場合は惰性走行を禁止する技術が開示されている。これにより、惰性走行中に車両が増速して目標車速に対して定められた上限車速を超えて走行することを抑止できる。

特許文献２には、特許文献１においてエンジンを停止させて惰性走行する走行制御技術に替わって、エンジンの駆動力をクラッチにより切り離して車両を惰性走行させる走行制御技術が開示されている。

特開２０１０−２８０２８１ 特開昭６１−２８７８２７

ところで、上記のような走行制御装置では、緩やかな下り勾配などを走行する際に車速の変化が等速や微減速であっても惰性走行が行われる。そのような場合、車速が低下せずに上限車速近傍で目標車速と走行車速が離れた状態の走行が長く続くことになり、運転者は目標車速と走行車速との差に違和感を覚える。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものである。その目的は、惰性走行制御において目標車速と走行車速の差による運転者の違和感を低減する車両の走行制御装置を提供することである。

かかる目的を達成するために、請求項１に係る発明はエンジンとモータとの少なくとも一方を原動機として備え、前記原動機と車輪の間の動力の切り離しと接続を行うクラッチとを備え、運転者が設定する目標車速で車両を走行させるクルーズコントロール制御を行う車両の走行制御装置において、前記クルーズコントロール制御中に前記目標車速よりも走行車速が速い場合に、前記車両が前記クラッチを切り離して走行する際の推定減速度が予め定められた所定値よりも大きければ、前記クラッチを切り離して走行し、前記推定減速度が前記所定値よりも小さければ、クラッチを接続して走行することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記目標車速と前記走行車速との差が大きくなるほど、前記所定値を大きく設定することを特徴とする。

請求項１に係る発明の車両の走行制御装置によれば、目標車速に比べて走行車速が速く、惰性走行する際の推定減速度が所定値よりも大きければ惰性走行を実施し、所定値よりも小さければ惰性走行を実施しない。そのため、惰性走行する際にも十分な減速度が得られるため目標車速に素早く減速させることができ、目標車速と走行車速とのずれが長く続くことによる運転者の覚える違和感が低減される。

本発明が適用される車両の走行制御装置の構成を説明する図である。 図１の車両の走行制御装置における惰性走行の実施判定のフローチャートである。 図１の車両の走行制御装置におけるクルーズコントロール制御中の目標車速に対する走行車速の変化を表す図である。 図１の車両の走行制御装置における減速度の所定値の設定について表す図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る車両の走行制御装置の構成を説明する図である。原動機であるエンジン１０の駆動力は変速機１２を介して車輪１４へ伝達される。そして、クラッチ１６の切り離しまたは接続によりエンジン１０と車輪１４の接続を選択的に切換えることができる。なお、クラッチ１６はエンジン１０と変速機１２の間や変速機１２と車輪１４の間などエンジン１０の駆動力を切り離し可能な位置に設けられていれば良い。

エンジン１０およびクラッチ１６はＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８によって制御される。ＥＣＵ１８はクルーズコントロール制御の要求、目標車速、走行車速および勾配情報から得られる推定減速度に基づいてエンジン１０の駆動力やクラッチ１６の切り離しと接続とを制御する。また、惰性走行を実施する際には車両の推定減速度を求め惰性走行実施の判定を行う。そして、エンジン加速、惰性走行、エンジンブレーキを効かせた減速などの走行パターンに応じてエンジン１０の駆動力やクラッチ１６の切り離しと接続とを制御する。

なお、惰性走行中は原動機の駆動力が車輪１４と切り離された状態で車両が走行すれば良い。例えば原動機がエンジンである場合、燃費を向上させるため惰性走行中にエンジンを停止させても良い。

また、原動機としてモータを備える場合、エンジンブレーキを効かせた減速に替えてモータの回生制動によって減速してもよい。

変速機１２には出力軸に回転センサが設けられており、該回転センサの検出値より車輪１４の径などに基づいて車速を取得することができる。すなわち車速センサ２０として利用することができる。

車両の減速力αは駆動力F、走行抵抗Ｒ、車両重量ｍから以下の関係式によって表される。

（数１）
F−R = mα・・・数式（１）

走行抵抗Ｒは空気抵抗Ra、転がり抵抗Rr、勾配抵抗R_θ、加速抵抗R_αの和で表される。

（数２）
R = Ra + Rr + R_θ+ R_α・・・数式（２）

空気抵抗Raは車体の形状によって決定される定数kと車速vの2乗の積によって求められる。

（数３）
Ra=kv²・・・数式（３）

したがって、車速センサ２０によって検出された車速を用いることで車両の空気抵抗Raを算出することができる。転がり抵抗Rrは、転がり抵抗係数μと車両重量mと重力加速度gの積によって得られる。

（数４）
Rr=μmg・・・数式（４）

勾配抵抗R_θは、車両重量mと重力加速度gの積のうち、走行路面に対して平行な成分によって表される。

（数５）
R_θ＝mg sin(θ)・・・数式（５）

例えばナビゲーションシステム２２に搭載されたデータベースより路面の勾配情報θを取得することで勾配抵抗R_θを求めることができる。また、車速の微分によって得ることのできる車両の加速度と車両に働く力から勾配情報θを推定して求めることもできる。加速抵抗R_αは駆動機構の回転部分の慣性相当重量Δmと車両の減速度αの積によって得られる。

（数６）
R_α =Δmα・・・数式（６）

以上より、惰性走行時の推定減速度を求めるには数式（１）において駆動力Fをゼロとして数式（２）、数式（６）を利用して減速度αについて求めればよい。

（数７）
α = (R_a + R_r + R_θ) / (m+Δm)・・・数式（７）

クルーズコントロール制御は、運転者の設定する目標車速と走行車速との偏差に基づいて、走行車速を目標車速に一致させるように運転者がアクセルペダルを操作することなく自動的にエンジン１０の駆動力を制御する。すなわち、運転者がブレーキやアクセルを操作することなく目標の車速で走行することができる。

運転者の設定した目標車速で車両を走行させる手法として、目標車速に対して設定された上限車速と下限車速との範囲内でエンジン１０を駆動源とするエンジン加速走行と惰性走行とを繰り返す走行制御がある。この制御では、上限車速までエンジン加速走行を行い、上限車速に達すると下限速度まで惰性走行によって減速する。そして、下限車速に達すると再びエンジン１０を作動させて上限車速まで加速することを繰り返すことで、目標車速で車両を走行させる。

上限車速と下限車速は目標車速の速さに応じて設定することもできる。例えば、上限車速と下限車速との範囲を広くすれば、走行抵抗の大きい高速走行において加速と減速の切り替わりが頻繁に発生することによる違和感を低減できる。一方、上限車速と下限車速との範囲を狭くすると、惰性走行時の車速変化が小さい低速走行において目標車速に近い車速で走行することができる。本発明の備えるクルーズコントロール制御はこのような走行制御であってもよい。

次いで、図1の車両の走行制御装置における惰性走行実施の判定の流れを図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０にて、ＥＣＵ１８は運転者によってクルーズコントロール制御の実施が指示されているか否かを判定する。

運転者によりクルーズコントロール制御の実施が指示されていない場合、Ｓ１５に進み、運転者のアクセルペダル操作に応じた走行を実施し本フローのルーチンを終了する。

一方、運転者によってクルーズコントロール制御の実施が指示されている場合、次いでＳ１１にて、ＥＣＵ１８は車速センサ２０によって得られた走行車速と運転者の設定した目標車速とを比較し、走行車速が目標車速よりも速いか否かを判定する。

走行車速が目標車速よりも遅い場合、特段の制御を行わず現在の走行モードを維持して走行する。

一方、走行車速が目標車速よりも速い場合、次いでＳ１２にて、ＥＣＵ１８は惰性走行を実施する際の推定減速度が、予め定められた所定値よりも大きいか否かを判定する。

推定減速度が予め定められた所定値よりも大きい場合、惰性走行を実施しても目標車速と走行車速が素早く近づくためＳ１３にてクラッチ１６を切り離して惰性走行を実施する。

一方、推定減速度が予め定められた所定値よりも小さい場合、車速が微減速もしくは増速していると判断できる。すなわち、惰性走行を実施すると目標車速と走行車速がずれた状態で走行する時間が長くなる、もしくは目標車速から遠ざかるため、Ｓ１４にてクラッチ１６を接続したまま減速走行を行う。

図３は本発明のクルーズコントロール制御中の目標車速に対する走行車速の変化を表す図である。さらに、減速度軸上の点は各時刻において惰性走行を実施する場合の推定減速度を表している。ここでは目標車速に上限車速と下限車速を設定し、下限車速に到達した際にエンジン走行によって加速し、上限車速に到達した際に惰性走行の実施の判定を行うものとする。

まず、時刻t_１では下限車速に到達したためクラッチ１６を接続しエンジン走行に切換えて加速する。

次に、加速走行によって上限車速に到達した時刻t₂では図２のフローチャートに従って惰性走行の実施の判定を行う。図3より時刻t₂では目標車速よりも走行車速のほうが速く、推定減速度は所定値よりも大きい。したがって、惰性走行を実施しても目標車速に素早く減速することができるためクラッチ１６を切り離して惰性走行を実施する。

時刻t₄においても時刻t₂と同様に惰性走行の判定が行われる。緩やかな下り勾配などを走行する際は平地を走行する際に比べて減速度が小さくなるため、所定値よりも大きな減速度が得られない。したがって、時刻t₄では惰性走行を実施せずクラッチ１６を接続したままエンジン１０による減速走行を実施する。

本実施例において、目標車速と走行車速の差に応じて惰性走行の実施を判定する際に比較する所定の減速度を変化させても良い。

例えば図４に示すように、目標車速と走行車速の差が大きいほど所定値が大きくなるように設定する。車速の差が大きい際は減速度が小さいと目標車速に近づくのに時間がかかるが、所定値を大きくすることで惰性走行を実施しても素早く目標車速に近づけることができる。一方、車速の差が小さい際は減速度が小さくても目標車速に時間をかけずに近づけることができるため、所定値を小さくすることで惰性走行を実施しやすくする。惰性走行の機会を増加させることで燃費を良化して走行することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：エンジン（原動機）
１２：変速機
１４：車輪
１６：クラッチ
１８：ＥＣＵ
２０：車速センサ
２２：ナビゲーションシステム

Claims (2)

1. エンジンとモータとの少なくとも一方を原動機として備え、
   前記原動機と車輪の間の動力の切り離しと接続を行うクラッチとを備え、
   運転者が設定する目標車速で車両を走行させるクルーズコントロール制御を行う車両の走行制御装置において、
   前記クルーズコントロール制御中に前記目標車速よりも走行車速が速い場合に、
   前記車両が前記クラッチを切り離して走行する際の推定減速度が予め定められた所定値よりも大きければ、前記クラッチを切り離して走行し、
   前記推定減速度が前記所定値よりも小さければ、クラッチを接続して走行すること
   を特徴とする車両の走行制御装置。
2. 前記目標車速と前記走行車速との差が大きいほど前記所定値を大きくすることを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。