JP3225846B2

JP3225846B2 - 車両用定速走行装置

Info

Publication number: JP3225846B2
Application number: JP22506296A
Authority: JP
Inventors: 和彦伊藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 2001-11-05
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH1059015A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の走行速度が
目標値となるように制御する車両用定速走行装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】登坂中に自動変速機がシフ
トダウンとシフトアップを繰り返す、いわゆるシフトハ
ンチングを防止するようにした車両用定速走行装置が知
られている（例えば、特開平２−３５３９号公報参
照）。

【０００３】しかしながら、従来の車両用定速走行装置
では、シフトダウン後のシフトアップ条件が適切でない
ために、シフトハンチングを十分に抑制できないという
問題がある。

【０００４】本発明の目的は、登坂中および降坂中の自
動変速機のシフトハンチングを抑制し、円滑なシフト制
御を行なうことにある。

【０００５】

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１の発明
は、実車速が目標車速に一致するようにエンジン出力と
変速機のシフトレンジを制御する車両用定速走行装置に
適用される。そして、請求項１の発明は、実車速と目標
車速との車速偏差が所定値α１以上のシフトダウン条件
で変速機のシフトダウンを行なう。ただし、走行抵抗を
推定するとともに実車速に基づいて平坦路走行抵抗を演
算し、シフトダウン条件が満足されていても、シフトダ
ウン条件が満たされる前の車速偏差が所定値α２（ただ
し、０＜α２＜α１）の時の走行抵抗推定値（走行抵抗
学習値）が、平坦路走行抵抗に所定値γを加えた値より
小さい場合は、シフトダウンを禁止する。また、シフト
ダウンが行われた場合に、シフトダウン後の車速偏差が
所定値α３（ただし、０＜α３＜α１）以下で、且つ、
シフトダウン後の走行抵抗推定値が走行抵抗学習値から
所定値γを減じた値以下となるシフトアップ条件で、変
速機のシフトアップを行なう。（２）請求項２の発明は、実車速が目標車速に一致す
るようにエンジン出力と変速機のシフトレンジを制御す
る車両用定速走行装置に適用される。そして、請求項２
の発明は、実車速と目標車速との車速偏差が所定値α１
以上のシフトダウン条件で変速機のシフトダウンを行な
う。また、車両の走行抵抗を推定し、シフトダウンが行
われた場合に、シフトダウン後の車速偏差が所定値α３
（ただし、０＜α３＜α１）以下で、且つ、シフトダウ
ン後の走行抵抗推定値が、シフトダウン前の車速偏差が
所定値α２（ただし、０＜α２＜α１）の時の走行抵抗
推定値（走行抵抗学習値）から所定値γを減じた値以下
となるシフトアップ条件で、変速機のシフトアップを行
なう。ただし、実車速に基づいて平坦路走行抵抗を演算
し、シフトダウンが行われた場合に、走行抵抗学習値が
平坦路走行抵抗に所定値γを加えた値より小さい状態が
所定時間続いたら、シフトアップ条件を満足しなくても
シフトアップする。（３）請求項３に記載の車両用定速走行装置は、所定
値α２を１ｋｍ／ｈ以下の値とする。（４）請求項４に記載の車両用定速走行装置は、所定
値γを略２％勾配相当の走行抵抗とする。

【０００７】

【発明の効果】

（１）請求項１の発明によれば、登坂中のシフトハン
チングを防止できる上に、登坂路の勾配が小さい場合で
も確実にシフトアップしてＯＤレンジに復帰できる。（２）請求項２の発明によれば、請求項１と同様な効
果が得られる。（３）請求項３の発明によれば、車速偏差が小さいの
でスロットル開度に車速偏差を解消するための加速度分
が含まれず、路面の勾配のみに対応した正確な走行抵抗
が得られる。（４）請求項４の発明によれば、登坂中のシフトハン
チングを適切に抑制することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】

−発明の第１の実施の形態− 図１に第１の実施形態の構成を示す。車速制御用コント
ロールユニット１は、マイクロコンピュータ１０、駆動
回路１１およびフェイルセーフ用遮断回路１２を備え
る。マイクロコンピュータ１０はメモリやインタフェー
スを備え、後述する制御プログラムを実行して車両の走
行速度を制御する。駆動回路１１は、マイクロコンピュ
ータ１０からの指令にしたがってスロットルアクチュエ
ータ３０を駆動する。また、フェイルセーフ用遮断回路
１２は、異常発生時にバッテリＢＡＴからアクチュエー
タ駆動回路１１への電源の供給を遮断して、定速走行制
御を停止する。

【０００９】コントロールユニット１には、メインスイ
ッチ２、セットスイッチ３、アクセラレートスイッチ
４、コーストスイッチ５、キャンセルスイッチ６、ブレ
ーキスイッチ７、車速センサ８、スロットルセンサ９、
エンジン回転数センサ１３が接続される。

【００１０】メインスイッチ２は、車速制御装置を起動
または停止させるためのスイッチである。セットスイッ
チ３は、定速走行制御の開始と車速の設定を行なうため
のスイッチである。アクセラレートスイッチ４は目標車
速の増加を指示するためのスイッチであり、コーストス
イッチ５は目標車速の低減を指示するためのスイッチで
ある。キャンセルスイッチ６は定速走行制御を解除する
ためのスイッチ、ブレーキスイッチ７はフットブレーキ
が操作された時に作動するスイッチである。このブレー
キスイッチ７が作動したら、キャンセルスイッチ６が操
作された場合と同様に定速走行制御を解除する。

【００１１】また、車速センサ８は車両の所定の走行距
離ごとにパルス信号を発生し、所定時間における発生パ
ルス数をカウントして車両の走行速度を検出することが
できる。スロットルセンサ９はスロットルの実開度を検
出する。さらに、エンジン回転数センサ１３はエンジン
の所定の回転角度ごとにパルス信号を発生し、所定時間
における発生パルス数をカウントしてエンジン回転速度
を検出することができる。

【００１２】自動変速機コントロールユニット２０は、
車両の自動変速機（オートマチックトランスミッショ
ン）を駆動制御する。自動変速機コントロールユニット
２０は、定速走行制御中の３速（以下、Ｄ３と呼ぶ）ま
たはオーバードライブ（以下、ＯＤと呼ぶ）のシフト位
置を、信号線４１を介して車速制御用コントロールユニ
ット１へ送る。なお、この実施形態ではＯＤを含む前進
４速のトランスミッションを例に上げて説明する。車速
制御用コントロールユニット１は、定速走行制御信号を
制御線４２を介して自動変速機コントロールユニット２
０へ送るとともに、定速走行制御中のＯＤキャンセル指
令を信号線４３を介して自動変速機コントロールユニッ
ト２０へ送る。

【００１３】負圧式スロットルアクチュエータ３０に
は、図２に示すように、負圧ポンプ３１、ベントバルブ
３２、セーフティバルブ３３が接続される。負圧ポンプ
３１は、モータ３１ａによりダイアフラム３１ｂが駆動
され、アクチュエータ３０の負圧室３０ａに負圧を発生
させる。ベントバルブ３２とセーフティバルブ３３は、
負圧室３０ａの負圧を抜いて大気圧にするために用いら
れる。車速制御用コントロールユニット１は、信号線４
４を介してベントバルブソレノイド３２ａとセーフティ
バルブソレノイド３３ａと負圧ポンプモータ３１ａとを
駆動制御する。負圧室３０ａの負圧は、負圧ポンプ３
１、ベントバルブ３２およびセーフティバルブ３３によ
り制御され、負圧に応じてダイアフラム３０ｂが図の左
右に移動する。ダイアフラム３０ｂの動きはアクセルワ
イヤ３０ｃを介してスロットルバルブ３０ｄに伝達さ
れ、スロットルバルブ３０ｄが開閉される。

【００１４】ここで、図３〜図５により、第１の実施形
態の自動変速機のシフト制御方法を説明する。この実施
形態ではＯＤレンジとＤ３レンジのシフト制御を例に上
げて説明する。第１の実施形態では、図３に示すよう
に、車速センサ８により検出した実車速が目標車速から
所定値α２、この実施形態では１ｋｍ／ｈ低下した時の
走行抵抗推定値を学習する。以下では、この値を単に学
習値と呼ぶ。さらに実車速が目標車速から所定値α１、
この実施形態では３ｋｍ／ｈ低下した時にＯＤからＤ３
にシフトダウンする。そして、Ｄ３走行中に走行抵抗推
定値の絶対値が（｜学習値｜−所定値γ）に達した時に
ＯＤにシフトアップする。なお、この実施形態ではγを
２％勾配相当の走行抵抗とし、所定値α１，α２は０＜
α２＜α１の関係にあるものとする。

【００１５】ところが、上述した方法でシフト制御を行
なうと、２％勾配以下の登坂路においてシフトダウンし
た場合には、登坂を終了してもシフトアップしないこと
がある。今、図４に示すように、１．５％勾配の登坂路
を走行する場合には、実車速が目標車速より１ｋｍ／ｈ
低下した時に走行抵抗推定値を学習し、さらに実車速が
目標車速より３ｋｍ／ｈ低下した時にシフトダウンす
る。しかし、平坦路に戻っても走行抵抗推定値は（｜学
習値｜−２％勾配相当の走行抵抗）に達せず、シフトア
ップ条件を満足しないので平坦路でもＤ３のままで走行
する。ただし、下り坂になった場合は、走行抵抗推定値
の絶対値が（｜学習値｜−２％勾配相当の走行抵抗）に
達し、シフトアップしてＯＤに復帰する。

【００１６】そこで、第１の実施形態では次の方法でシ
フト制御を行なう。まず、次式により平坦路走行抵抗を
演算する。

【数１】（平坦路走行抵抗）＝（転がり抵抗）＋（空気抵抗），（転がり抵抗）＝（転がり摩擦係数）×（車両質量）×
９．８，（空気抵抗）＝０．５×Ｃｄ値×前面投影面積×（車
速）² そして、図５に示すように、車速偏差がα２（１ｋｍ／
ｈ）の時の走行抵抗推定値の学習値と、数式１で求めた
平坦路走行抵抗とが次式を満足する場合には、車速偏差
がα１（３ｋｍ／ｈ）になってもシフトダウンを禁止す
る。

【数２】（走行抵抗学習値）＜（平坦路走行抵抗）＋
（所定値γ）なお、この実施形態では所定値γを２％勾配相当の走行
抵抗とする。

【００１７】図３に示す基本的なシフト制御方法を図５
により説明した制御方法でバックアップすることによ
り、図４に示すような所定値γよりも小さい勾配の登坂
路を走行し、シフトダウン後の走行抵抗推定値の絶対値
が（｜学習値｜−所定値γ）以下にならない場合でも、
シフトダウンしたまま走行することが避けられ、確実に
シフトアップさせることができる。

【００１８】図６〜図９は第１の実施形態の車速制御を
示すフローチャートである。これらのフローチャートに
より、一実施形態の動作を説明する。コントロールユニ
ット１のマイクロコンピュータ１０は、所定時間（この
実施形態では１００ｍｓｅｃ）ごとにこの制御プログラ
ムを実行する。ステップ１において、前回の制御プログ
ラム実行時から現在までの車速センサ８とエンジン回転
数センサ１３の計測値に基づいて平均実車速Ｖｓｐと平
均エンジン回転速度Ｎｅを演算するとともに、スロット
ルセンサ９によりスロットル実開度を計測する。続くス
テップ２では、キャンセルスイッチ６が操作されたか、
あるいはフットブレーキが操作されたか否かを確認し、
キャンセルスイッチ６またはフットブレーキが操作され
たらステップ１２へ進み、そうでなければステップ３へ
進む。キャンセルスイッチ６またはフットブレーキが操
作された時は定速走行制御の解除を決定し、ステップ１
２で定速制御中フラグと各種変数を初期化する。そし
て、ステップ１３で、遮断回路１２によりアクチュエー
タ駆動回路１１への電源の供給を遮断する。

【００１９】キャンセルスイッチ６もフットブレーキも
操作されていない場合は、ステップ３でセットスイッチ
３が操作されているかどうかを確認する。セットスイッ
チ３が操作されていればステップ４へ進み、操作されて
いなければステップ７へ進む。セットスイッチ３が操作
されている時は、ステップ４において、ステップ１で求
めた実車速Ｖｓｐを目標車速Ｖｓｐｒに設定して記憶す
る。さらに、ステップ５で定速制御中フラグをセット
し、続くステップ６で遮断回路１２によりアクチュエー
タ駆動回路１１への電源の供給を行なう。

【００２０】一方、セットスイッチ３が操作されていな
い時は、ステップ７で定速制御中フラグがセットされて
いるか、すなわち定速走行制御中か否かを確認する。定
速走行制御中の時は、ステップ８〜１１において実車速
Ｖｓｐが目標車速Ｖｓｐｒに一致するようにスロットル
アクチュエータ３０の駆動制御を行なう。定速走行制御
中でない時はステップ１３へ進み、遮断回路１２により
アクチュエータ駆動回路１１への電源の供給を遮断して
処理を終了する。

【００２１】次に、定速制御におけるスロットルアクチ
ュエータ３０の駆動制御について説明する。まず、ステ
ップ８で、図９に示すサブルーチンを実行し、実車速Ｖ
ｓｐを目標車速Ｖｓｐｒに一致させるためのエンジンの
最終目標駆動力ｙ１を演算する。この演算は、図１０に
示すように、線形制御手法であるモデルマッチング手法
と近似ゼロイング手法による車速フィードバック補償器
を用いて行なう。

【００２２】ここで、車速フィードバック補償器に組み
込まれた制御対象の車両モデルについて説明する。目標
駆動力を操作量とし車速を制御量として車両をモデル化
するため、相対的に応答性の速いエンジンやトルクコン
バータの過渡特性、およびトルクコンバータの非線形定
常特性を省略することができ、車両のパワートレインの
挙動は図１１に示す簡易非線形モデルで表わすことがで
きる。そして、例えば図１２に示すような、予め計測さ
れたエンジン非線形補償マップを用いて目標駆動力に実
駆動力が一致するようなスロットル開度指令値を算出
し、スロットル開度をサーボコントロールすることによ
り、エンジン非線形定常特性を線形化することができ
る。したがって、目標駆動力を入力とし車速を出力とす
る車両モデルは積分特性となり、補償器ではこの車両モ
デルの伝達特性をパルス伝達特性Ｐ（ｚ^-1）とおくこと
ができる。

【００２３】図１０において、ｚは遅延演算子であり、
ｚ^-1を乗ずると１サンプル周期前の値となる。また、Ｃ
１（ｚ^-1）、Ｃ２（ｚ^-1）は近似ゼロイング手法による
外乱推定器であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑
制する。さらに、Ｃ３（ｚ^-1）はモデルマッチング手法
による補償器であり、図１３に示すように、目標車速Ｖ
ｓｐｒを入力とし実車速Ｖｓｐを出力とした場合の制御
対象の応答特性を、予め定めた一次遅れとむだ時間要素
を持つ規範モデルＨ（ｚ^-1）の特性に一致させる。

【００２４】制御対象の伝達特性は、パワートレインの
遅れであるむだ時間を考慮する必要がある。このむだ時
間は２００ｍｓｅｃ程度であり、この実施形態の２サン
プル周期に相当する。したがって、パルス伝達関数Ｐ
（ｚ^-1）は、次式に示す積分要素Ｐ１（ｚ^-1）とむだ時
間要素Ｐ２（ｚ^-1）（＝ｚ^-2）の積で表わすことができ
る。

【数３】Ｐ１（ｚ^-1）＝Ｔ・ｚ^-1／｛Ｍ・（１−ｚ^-1）｝ここで、Ｔはサンプル周期（この実施形態では１００ｍ
ｓｅｃ）、Ｍは平均車重である。また、この時、補償器
Ｃ１（ｚ^-1）は次式で表わされる。

【数４】Ｃ１（ｚ^-1）＝（１−γ）・ｚ^-1／（１−γ・ｚ^-1）， γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔｂ）すなわち、補償器Ｃ１（ｚ^-1）は時定数Ｔｂのローパス
フィルタである。さらに、補償器Ｃ２（ｚ^-1）はＣ１／
Ｐ１として次式で表わされる。

【数５】Ｃ２＝（ｚ^-1）＝Ｍ・（１−γ）・（１−
ｚ^-1）／｛Ｔ・（１−γ・ｚ^-1｝なお、補償器Ｃ２は、車両モデルの逆系にローパスフィ
ルタをかけたものであり、実車速Ｖｓｐから得られた外
乱（走行抵抗）の影響を受けた駆動力、すなわち図１０
に示すように駆動力から走行抵抗を差し引いた駆動力を
逆算することができる。また、制御対象のむだ時間を無
視して、規範モデルＨ（ｚ^-1）を時定数Ｔａの１次ロー
パスフィルタとすると、補償器Ｃ３は次のような定数と
なる。

【数６】Ｃ３＝Ｋ＝｛１−ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔａ）｝・Ｍ／Ｔ

【００２５】図９のステップ４１において、図１０のモ
デルマッチング補償器Ｃ３（ｚ^-1）に相当する部分の演
算を行ない、実車速Ｖｓｐから目標車速Ｖｓｐｒまで加
速するための目標駆動力ｙ４を求める。データｙ（ｋ−
１）は１サンプル周期前のデータｙ（ｋ）を表わすもの
とすると、

【数７】ｙ４（ｋ）＝Ｋ・（Ｖｓｐｒ（ｋ）−Ｖｓｐ（ｋ））続
くステップ４２で、図１０に示す外乱推定器の一部のロ
バスト補償器Ｃ２（ｚ^- ¹）に相当する部分の演算を行な
い、実車速Ｖｓｐに基づいて外乱（走行抵抗など）の影
響を受けた駆動力ｙ３を逆算する。

【数８】ｙ３（ｋ）＝γ・ｙ３（ｋ−１）＋（１−γ）
・Ｍ・｛Ｖｓｐ（ｋ）−Ｖｓｐ（ｋ−１）｝／Ｔ

【００２６】ステップ４３では、目標駆動力ｙ４を走行
抵抗推定値Ｆｒで補正して最終目標駆動力ｙ１を求め
る。

【数９】ｙ１（ｋ）＝ｙ４（ｋ）−（ｙ３（ｋ）−ｙ２（ｋ−２））＝ｙ４（ｋ）＋（ｙ２（ｋ−２）−ｙ３（ｋ）），Ｆｒ＝ｙ２（ｋ−２）−ｙ３（ｋ）ここで、ｙ２（ｋ−２）は後述するステップ４５で演算
される駆動力ｙ２（ｋ）の２サンプル周期前の値であ
り、ステップ４５における演算は上述した積分要素Ｐ１
（ｚ^-1）の演算に相当し、その２サンプル周期前の値を
用いることはむだ時間要素Ｐ２（ｚ^-1）の演算に相当す
る。ｙ３（ｋ）は実車速Ｖｓｐから求めた走行抵抗の影
響を受けた駆動力であり、駆動力ｙ２（ｋ−２）は補償
器内で求めた走行抵抗の影響を受けない駆動力であるか
ら、両者の差が走行抵抗推定値Ｆｒとなる。このよう
に、近似ゼロイング手法で構成された外乱推定器は、制
御対象モデルの出力と実際の制御対象の出力との差に基
づいて走行抵抗などの外乱を正確に推定することができ
る。

【００２７】ステップ４４では、最終目標駆動力ｙ１を
上下限値以内に制限する。まず、スロットル全開時およ
び全閉時のエンジントルクをエンジン回転速度ごとに測
定したデータテーブルを用いて、現在のエンジン回転速
度Ｎｅに対応する最大エンジントルクＴｅｍａｘと最小
エンジントルクＴｅｍｉｎを求める。次に、最大エンジ
ントルクＴｅｍａｘと最小エンジントルクＴｅｍｉｎか
ら、次式により最大駆動力Ｆｍａｘと最小駆動力Ｆｍｉ
ｎを求める。

【数１０】Ｆｍａｘ＝Ｔｅｍａｘ・Ｇｍ・Ｇｆ／Ｒｔ，Ｆｍｉｎ＝Ｔｅｍｉｎ・Ｇｍ・Ｇｆ／Ｒｔここで、Ｇｍはトランスミッションのギア比、Ｇｆはフ
ァイナルギア比、Ｒｔはタイヤの有効半径である。そし
て、最終目標駆動力ｙ１を最大駆動力Ｆｍａｘと最小駆
動力Ｆｍｉｎ以内に制限する。

【数１１】ｙ１（ｋ）≧Ｆｍａｘの場合は、ｙ５（ｋ）＝Ｆｍａｘ，ｙ１（ｋ）≦Ｆｍｉｎの場合は、ｙ５（ｋ）＝Ｆｍｉｎ，Ｆｍｉｎ＜ｙ１（ｋ）＜Ｆｍａｘの場合は、ｙ５（ｋ）＝ｙ１（ｋ）

【００２８】このように、最終目標駆動力をその上下限
値以内に制限することにより、定速走行制御中に急な上
り坂になって車両の最大駆動力でも駆動力が不足し、実
車速が目標車速から低下するような場合でも、外乱推定
器に入力される最終目標駆動力が実際の最大駆動力を越
えないように制限され、実際に得られないような大きな
目標駆動力にならないので、外乱推定器内部に誤差が蓄
積されない。したがって、平坦路に戻った後でも、外乱
推定器が速やかに機能して実車速がオーバーシュートす
るようなことがない。同様に、定速走行制御中に急な下
り坂になって最大エンジンブレーキ力でもブレーキ力が
不足し、実車速が目標車速を越えてしまうような場合で
も、外乱推定器に入力される最終目標駆動力が実際の最
小駆動力より小さくならないように制限され、実際に得
られないような大きなエンジンブレーキ力にはならない
ので、外乱推定器内部に誤差が蓄積されない。したがっ
て、平坦路に戻った後でも、外乱推定器が速やかに機能
して実車速がアンダーシュートするようなことがない。

【００２９】ステップ４５において、外乱推定器の一部
であるローパスフィルタとしての補償器Ｃ１（ｚ^-1）に
相当する部分の演算を行なう。

【数１２】ｙ２（ｋ）＝γ・ｙ２（ｋ−１）＋（１−
γ）・ｙ５（ｋ−１）以上で、図１０に示す車速フィードバック補償器の演算
を終了し、図６のステップ９へ戻る。

【００３０】ステップ９において、図１４に示すよう
に、最終目標駆動力ｙ１に基づいてスロットル開度指令
値を演算する。まず、最終目標駆動力ｙ１から等価排気
量１リッター当たりの目標エンジントルクＴｅｒを算出
する。

【数１３】Ｔｅｒ＝ｙ１・Ｒｔ／（Ｇｍ・Ｇｆ・Ｌ）ここで、Ｌはリッター単位の等価排気量であり、種々の
エンジンの定常特性を正規化するための指標である。こ
の実施形態では、例えばツインカムエンジンであれば排
気量と同一とし、ターボチャージャー付エンジンであれ
ば２割り増とし、シングルカムエンジンであれば３割減
として換算したエンジン排気量とする。この等価排気量
Ｌでエンジントルクを除算して正規化したいろいろな種
類のエンジンの非線形定常特性マップを予め用意してお
けばよい。これらの図から、エンジンの種類によらずほ
ぼ同一の特性になることがわかる。そこで、等価排気量
により正規化したエンジン非線形定常特性マップからエ
ンジントルク指令値Ｔｅｒとエンジン回転速度Ｎｅとに
対応するスロットル開度指令値を表引き演算する。

【００３１】このように、個々のエンジンの等価排気量
により正規化された、エンジン回転速度をパラメータと
するエンジン非線形定常特性マップを用いて、エンジン
トルク指令値とエンジン回転速度とに対応するスロット
ル開度指令値を表引き演算するようにしたので、個々の
エンジンの非線形定常特性マップを用いなくても、正規
化したエンジン非線形定常特性マップと等価排気量とに
よりスロットル開度指令値を求めることができ、エンジ
ンの種類に応じてその都度、非線形定常特性マップを設
定する調整の煩雑さを解消できる。また、予め多くの種
類のエンジン非線形定常特性マップをメモリに記憶して
おく必要もない。なお、種々のエンジンの非線形定常特
性マップにおいて、低中開度域の傾きが同一でもトルク
飽和特性が大きくばらつく場合には、飽和特性の異なる
数種のエンジンの正規化エンジン非線形定常特性マップ
を用意すればよい。

【００３２】ステップ１０では、ＰＩＤ制御手法により
スロットル開度偏差（目標開度−実開度）に基づいて、
負圧ポンプモータ３１ａ、ベントバルブソレノイド３２
ａおよびセーフティバルブソレノイド３３ａの駆動信号
のＰＷＭデューティー比を演算する。そして、続くステ
ップ１１で、算出したデューティーのＰＷＭ駆動信号を
信号線４４を介して出力し、負圧ポンプモータ３１ａ、
ベントバルブソレノイド３２ａおよびセーフティバルブ
ソレノイド３３ａを駆動する。

【００３３】次に、図７のステップ２１において、ＯＤ
キャンセル処理に用いる走行抵抗推定値Ｆｒ’を演算す
る。図１５に示すように、まず、正規化エンジン非線形
定常特性マップを用いて、実スロットル開度とエンジン
回転速度に対応する等価排気量１リッター当たりのエン
ジントルク推定値Ｔｅを表引き演算する。ここで、正規
化エンジン非線形定常特性マップは個々のエンジンの非
線形定常特性マップを等価排気量Ｌにより換算したもの
である。次に、次式により実際のエンジン排気量の駆動
力推定値Ｔｏを求める。

【数１４】Ｔｏ＝Ｔｅ・Ｇｍ・Ｇｆ・Ｌ／Ｒｔそして、駆動力推定値Ｔｏからステップ４２で求めた駆
動力ｙ３を減じて走行抵抗推定値Ｆｒ’を求める。

【数１５】Ｆｒ’＝Ｔｏ−ｙ３（ｋ）

【００３４】このように、個々のエンジンの等価排気量
により正規化された、エンジン回転速度をパラメータと
する正規化エンジン非線形定常特性マップを用いて、実
スロットル開度とエンジン回転速度とに対応する単位排
気量当たりのエンジントルクを推定し、このエンジント
ルク推定値と等価排気量とに基づいてエンジンの駆動力
を推定する。さらに、この駆動力推定値から、実車速か
ら求めた走行抵抗の影響を受けた駆動力を減算して走行
抵抗を推定するようにしたので、個々のエンジンの非線
形定常特性マップを用いなくても、正規化したエンジン
非線形定常特性マップと等価排気量とによりエンジンの
駆動力を推定することができ、エンジンの種類に応じて
その都度、非線形定常特性マップを設定する調整の煩雑
さを解消できる。また、予め多くの種類のエンジン非線
形定常特性マップをメモリに記憶しておく必要もない。
なお、種々のエンジンの非線形定常特性マップにおい
て、低中開度域の傾きが同一でもトルク飽和特性が大き
くばらつく場合には、飽和特性の異なる数種のエンジン
の正規化エンジン非線形定常特性マップを用意すればよ
い。

【００３５】ステップ２２において、信号線４１を介し
て自動変速機コントロールユニット２０から送られる制
御信号に基づいて、自動変速機のシフト位置がＯＤか否
かを確認し、ＯＤ位置にあればステップ２３へ進み、そ
うでなければ図８のステップ３１へ進む。ＯＤ位置にシ
フトされている時は、ステップ２３で、目標車速と実車
速との車速偏差の絶対値が所定値α２（この実施形態で
は１ｋｍ／ｈ）以下か否かを確認し、車速偏差の絶対値
が所定値α２以下であれば目標車速がほぼ維持されてい
る、すなわち走行抵抗と駆動力とがほぼ平衡していると
判断してステップ２４へ進み、上記ステップ２１で演算
した走行抵抗推定値Ｆｒ’をＯＤにおける最大駆動力の
学習記憶値ＦＢとして記憶する。なお、このとき演算さ
れる走行抵抗推定値Ｆｒ’は、まだ車速偏差が小さいの
でスロットル開度に車速偏差を解消するための加速度分
が含まれておらず、路面の勾配のみに対応した値であ
る。また、この駆動力にはエンジンブレーキによる負の
駆動力（制動力）が含まれる。一方、車速偏差の絶対値
が所定値α２よりも大きい場合は走行抵抗が増大してい
ると判断してステップ２４をスキップする。

【００３６】ステップ２５で、目標車速と実車速との車
速偏差の絶対値が所定値α１（この実施形態では３ｋｍ
／ｈ）以上かどうかを確認する。この所定値α１はシフ
トダウンするか否かを判断するための基準値であり、車
速偏差の絶対値が所定値α１以上であればシフトダウン
すべきであると判断してステップ２６へ進み、そうでな
ければステップ２９へ進む。

【００３７】ステップ２６で上述した数式１により平坦
路走行抵抗を演算し、続くステップ２７で上記数式２を
満足するか否かを判別する。車速偏差がα２（１ｋｍ／
ｈ）の時の走行抵抗学習値が（平坦路走行抵抗＋所定値
γ）以上であればステップ２８へ進み、自動変速機コン
トロールユニット２０へシフトダウンを指示するために
ＯＤキャンセルフラグをセットする。一方、走行抵抗学
習値が（平坦路走行抵抗＋所定値γ）より小さい場合
は、たとえ車速偏差がα１（３ｋｍ／ｈ）以上あっても
シフトダウンを行なわず、ステップ２９へ進む。

【００３８】このように、車速偏差がα２の時に推定し
た走行抵抗学習値が、平坦路走行抵抗演算値に所定値γ
を加算した値より小さい場合は、たとえシフトダウン条
件である車速偏差がα１以上になってもシフトダウンを
禁止するようにしたので、所定値γよりも小さい走行抵
抗の登坂路を走行しても、不必要にシフトダウンされる
ことがなく、従来のようにシフトダウンしたまま走行す
ることが避けられる。

【００３９】現在のシフト位置がＯＤでない場合は、図
８のステップ３１で、目標車速と実車速との車速偏差の
絶対値が所定値α３（ただし、０＜α３＜α１とする）
以下かどうかを確認し、車速偏差の絶対値が所定値α３
以下であれば目標車速がほぼ維持されている、あるいは
所定の定速走行範囲に実車速が復帰したと判断してステ
ップ３２へ進み、そうでなければ図７のステップ２９へ
進む。なお、α３＝α２としてもよい。

【００４０】ステップ３２では、上記ステップ２１で演
算された走行抵抗推定値Ｆｒ’の絶対値が、ステップ２
４のＯＤ最大駆動力の学習値の絶対値から所定値γ（こ
の実施形態では、２％勾配相当の走行抵抗）を減じた値
以下であるか否かを確認し、肯定される場合はステップ
３３へ進み、そうでなければ図７のステップ２９へ進
む。ステップ３３では、ＯＤで目標車速を維持できるよ
うな道路勾配になったと判断してＯＤキャンセルフラグ
をリセットする。

【００４１】走行状況に応じてＯＤキャンセルフラグを
セットまたはリセットした後、図７のステップ２９で、
定速走行制御フラグに基づく定速走行制御信号を信号線
４２を介して自動変速機コントロールユニット２０へ送
る。さらにステップ３０で、ＯＤキャンセルフラグに基
づくＯＤキャンセル信号を信号線４３を介して自動変速
機コントロールユニット２０へ送る。

【００４２】−発明の第２の実施の形態− 第２の実施形態のシフト制御方法を説明する。なお、シ
フト制御方法以外は上述した第１の実施形態と同様であ
り、相違点を中心に説明する。この第２の実施形態で
は、図３に示す第１の実施形態と同様な、基本的なシフ
ト制御方法を行なう。すなわち、車速偏差がα１（この
実施形態では、３ｋｍ／ｈとする）になってシフトダウ
ンした後、第１の実施形態と同様に、車速偏差が所定値
α３（０＜α３＜α１であって、この実施形態ではα３
＝１ｋｍ／ｈとする）以下で、且つ、現在の走行抵抗推
定値が走行抵抗学習値から所定値γを減じた値以下にな
ったら、シフトアップする。ここで、この実施形態では
所定値γを２％勾配相当の走行抵抗とする。しかし、上
述したように所定値γ未満の勾配の登坂路を走行する
と、シフトダウン後の走行抵抗推定値が（｜学習値｜−
所定値γ）以下にならないことがあり、シフトダウンし
たままで走行することになる。

【００４３】そこで、この第２の実施形態では、シフト
ダウン後に上記シフトアップ条件が満足されなくても、
図１６に示すように、車速偏差α２（０＜α２＜α１）
の時の走行抵抗推定値の学習値と、数式１で求めた平坦
路走行抵抗とが上記数式２を満足する状態が所定時間
（この実施形態では１６秒間）続いたら、強制的にシフ
トアップしてＯＤレンジに復帰させる。

【００４４】図３に示す基本的なシフト制御方法を図１
６により説明した制御方法でバックアップすることによ
り、図４に示すような所定値γよりも小さい勾配の登坂
路を走行し、シフトダウン後の走行抵抗推定値が（｜学
習値｜−所定値γ）以下にならなくても、確実にシフト
アップしてＯＤレンジに復帰させることができ、シフト
ダウンしたままで走行することが避けられる。

【００４５】図１７〜図１９は、第２の実施形態の車速
制御を示すフローチャートである。なお、図６〜図８に
示す車速制御と同様な処理を行なうステップに対しては
同一のステップ番号を付して相違点を中心に説明する。
この第２の実施形態では、ステップ２５で車速偏差がα
１以上になったら、ステップ２８でシフトダウンするた
めにＯＤキャンセルフラグをセットする。シフトダウン
後の図１９のステップ３１，３２がともに肯定されれば
ステップ３３へ進み、シフトアップするためにＯＤキャ
ンセルフラグをリセットする。しかし、走行抵抗推定値
が（｜学習値｜−所定値γ）以下にならず、ステップ３
２が否定された場合はステップ５１へ進む。

【００４６】ステップ５１では、数式１により平坦路走
行抵抗を演算する。続くステップ５２で数式２の演算を
行ない、ステップ２４で求めた走行抵抗学習値がステッ
プ５１で求めた平坦路走行抵抗に所定値γを加えた値よ
りも小さい場合はステップ５３へ進み、そうでなければ
ステップステップ２９へ進む。

【００４７】ステップ５３では、数式２を満足する状態
を計時するためのタイマが動作中であるか否かを確認
し、すでに計時中であればステップ５４へ進んでタイム
アップしたか否かを確認する。タイムアップしていれ
ば、数式２を満足する状態が所定時間、すなわちこの実
施形態では１６秒間継続されたので、現在の走行抵抗推
定値が（｜学習値｜−所定値γ）以下にならなくても、
ステップ５５でＯＤキャンセルフラグをリセットして強
制的にシフトアップする。なお、ステップ５２で数式２
の強制シフトアップ条件が満足されない場合はステップ
２９へ進む。また、ステップ５３でタイマが動作中でな
い時はステップ５６でタイマをスタートさせ、ステップ
２９へ進む。さらに、ステップ５４でタイマがタイムア
ップしていない時はステップ２９へ進む。

【００４８】以上の一実施形態の構成において、車速制
御コントロールユニット１がシフトダウン制御手段、平
坦路走行抵抗演算手段、シフトダウン禁止手段、走行抵
抗推定手段およびシフトアップ制御手段をそれぞれ構成
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の構成を示す図である。

【図２】スロットルアクチュエータの構成を示す図で
ある。

【図３】第１の実施形態の自動変速機のシフト制御方
法を説明する図である。

【図４】図３に続く、第１の実施形態の自動変速機の
シフト制御方法を説明する図である。

【図５】図４に続く、第１の実施形態の自動変速機の
シフト制御方法を説明する図である。

【図６】第１の実施形態の車速制御を示すフローチャ
ートである。

【図７】図６に続く、第１の実施形態の車速制御を示
すフローチャートである。

【図８】図７に続く、第１の実施形態の車速制御を示
すフローチャートである。

【図９】目標駆動力演算ルーチンを示すフローチャー
トである。

【図１０】車速フィードバック制御を示すブロック図
である。

【図１１】車両のパワートレインの簡易非線形モデル
である。

【図１２】エンジンの非線形特性を示すマップで、ス
ロットル開度とエンジントルクとの関係を示す図であ
る。

【図１３】規範モデルを示す図である。

【図１４】正規化エンジン定常特性マップを用いた目
標スロットル開度の演算方法を説明する図である。

【図１５】正規化エンジン定常特性マップを用いた駆
動力推定値の演算方法を説明する図である。

【図１６】第２の実施形態の自動変速機のシフト制御
方法を説明する図である。

【図１７】第２の実施形態の車速制御を示すフローチ
ャートである。

【図１８】図１７に続く、第２の実施形態の車速制御
を示すフローチャートである。

【図１９】図１８に続く、第２の実施形態の車速制御
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１車速制御用コントロールユニット２メインスイッチ３セットスイッチ４アクセラレートスイッチ５コーストスイッチ６キャンセルスイッチ７ブレーキスイッチ８車速センサ９スロットルセンサ１０マイクロコンピュータ１１スロットルアクチュエータ駆動回路１２フェイルセーフ用遮断回路１３エンジン回転数センサ２０自動変速機コントロールユニット３０負圧式スロットルアクチュエータ３０ａ負圧室３０ｂダイアフラム３０ｃアクセルワイヤ３０ｄスロットルバルブ３１負圧ポンプ３１ａモータ３１ｂダイアフラム３２ベントバルブ３２ａソレノイド３３セーフティバルブ３３ａソレノイド４１〜４４信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 31/00 B60K 41/04 - 41/06 F02D 29/02 F16H 59/00 - 61/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】実車速が目標車速に一致するようにエン
ジン出力と変速機のシフトレンジを制御する車両用定速
走行装置において、実車速と目標車速との車速偏差が所定値α１以上のシフ
トダウン条件で前記変速機のシフトダウンを行なうシフ
トダウン制御手段と、車両の走行抵抗を推定する走行抵抗推定手段と、実車速に基づいて平坦路走行抵抗を演算する平坦路走行
抵抗演算手段と、前記シフトダウン条件が満足されていても、該シフトダ
ウン条件が満たされる前の車速偏差が所定値α２（ただ
し、０＜α２＜α１）の時の走行抵抗推定値（以下、走
行抵抗学習値と呼ぶ）が、前記平坦路走行抵抗に所定値
γを加えた値より小さい場合は、シフトダウンを禁止す
るシフトダウン禁止手段と、シフトダウンが行われた場合に、シフトダウン後の車速
偏差が所定値α３（ただし、０＜α３＜α１）以下で、
且つ、シフトダウン後の走行抵抗推定値が前記走行抵抗
学習値から所定値γを減じた値以下となるシフトアップ
条件で、前記変速機のシフトアップを行なうシフトアッ
プ制御手段とを備えることを特徴とする車両用定速走行
装置。
【請求項２】実車速が目標車速に一致するようにエン
ジン出力と変速機のシフトレンジを制御する車両用定速
走行装置において、実車速と目標車速との車速偏差が所定値α１以上のシフ
トダウン条件で前記変速機のシフトダウンを行なうシフ
トダウン制御手段と、車両の走行抵抗を推定する走行抵抗推定手段と、シフトダウンが行われた場合に、シフトダウン後の車速
偏差が所定値α３（ただし、０＜α３＜α１）以下で、
且つ、シフトダウン後の走行抵抗推定値が、シフトダウ
ン前の車速偏差が所定値α２（ただし、０＜α２＜α
１）の時の走行抵抗推定値（以下、走行抵抗学習値と呼
ぶ）から所定値γを減じた値以下となるシフトアップ条
件で、前記変速機のシフトアップを行なうシフトアップ
制御手段と、実車速に基づいて平坦路走行抵抗を演算する平坦路走行
抵抗演算手段とを備え、前記シフトアップ制御手段は、シフトダウンが行われた
場合に、前記走行抵抗学習値が前記平坦路走行抵抗に所
定値γを加えた値より小さい状態が所定時間続いたら、
前記シフトアップ条件を満足しなくてもシフトアップす
ることを特徴とする車両用定速走行装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の車両用
定速走行装置において、前記所定値α２を１ｋｍ／ｈ以下の値にすることを特徴
とする車両用定速走行装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかの項に記載の車
両用定速走行装置において、前記所定値γを略２％勾配相当の走行抵抗とすることを
特徴とする車両用定速走行装置。