JP3608388B2

JP3608388B2 - Travel resistance estimation device and vehicle travel control device

Info

Publication number: JP3608388B2
Application number: JP20399298A
Authority: JP
Inventors: 幸一赤堀; 吉典山村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: JP2000033827A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両が走行中に受ける走行抵抗（転がり抵抗、勾配抵抗、空気抵抗の総和）を推定する走行抵抗推定装置、及びこの走行抵抗推定装置が推定した走行抵抗に基づいて制駆動力指令値の補正を行いながら車両を所定の速度で走行させる走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、走行抵抗推定装置を備えた車両用走行制御装置として、スロットルを操作して駆動力を補正する、特開平７−３０００２６号公報に開示されたものが知られている。このような従来の車両用走行制御装置では、定速制御開始時の走行抵抗に相当する目標駆動力初期値と、実車速を目標車速に一致させるための走行抵抗変化分に相当する目標駆動力補正値とを演算し、目標駆動力初期値に目標駆動力補正値を加算して目標駆動力を求める。そして、目標駆動力初期値を得るための初期目標スロットル開度及び目標駆動力を得るためのフィードバック制御用目標スロットル開度を演算し、定速制御開始時には初期目標スロットル開度となるように実スロットル開度を制御し、その後は、フィードバック制御用目標スロットル開度となるようにフィードバック制御するようにしている。これにより、走行抵抗に相当する駆動力を演算して高い外乱除去性能を実現していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の車両用走行制御装置には、次のような問題点があった。従来の車両用走行制御装置では、駆動軸トルク指令値に対する車速の応答から、走行抵抗（外乱）を推定しているため、ドライバがブレーキペダル又はアクセルペダルを操作しているときにはドライバのペダル操作（オーバーライド）による制駆動力トルクの変動も外乱と見なしてしまうため、走行抵抗を正しく推定できない。そこで、ドライバによる運転から車速制御による運転に切り替わるときには、それまでに行ってきた走行抵抗推定演算をリセットするようにしている。そのため、ドライバによる運転から速度制御運転に切り替わった瞬間には走行抵抗がゼロになるため、特に、上り坂のように実際の走行抵抗が大きい場合には車速が大きく変化してしまう問題点があった。
【０００４】
また、ブレーキ液圧サーボ系やスロットルサーボ系に数式で記述しにくい非線形性がある場合には、駆動軸トルク指令値から車速を推定することが難しい。例えば、ブレーキパッドがロータに当たるまでの無駄時間は経時的に変化する。これらの特性を正確に表せたとしても、コントローラでの演算が複雑になり、車載用のコンピュータに大きな負荷がかかってしまい、所定の演算周期で演算することができなくなってしまうことがある。これを避けるために、駆動軸トルク指令値から車速への応答を一部線形化などを行い、簡略化して記述すると、走行抵抗を正しく推定することができないので、実際の走行抵抗との間にずれが生じてしまう。推定した走行抵抗と実際の走行抵抗との差が大きいと、制御開始時に、特に走行抵抗が大きい場合には車速が大きく変化してしまうことになる。
【０００５】
そこで、駆動軸トルクを実際に計測して使用する方法も考えられる。実際に歪みゲージなどを用いれば駆動軸トルクとなって現れるエンジンによる制駆動力は計測可能である。しかしながら、ブレーキアクチュエータを用いた車両用速度制御を行おうとすると、ブレーキによる制動力の計測が難しいので、実際の制駆動トルクを実計測することは難しい問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、ドライバによるオーバーライド時も含めて常に正確に走行抵抗を推定することができる走行抵抗推定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はまた、ドライバによるオーバーライド時も含めて常に正確な走行抵抗の推定を行うことにより、高精度の車速応答性能と外乱除去性能を確保することができる車両用走行制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の車両用走行制御装置は、ドライバの加減速操作を検出する加減速操作検出手段と、車両の駆動力を駆動力制御入力に一致するように調整する駆動力調整手段と、車両の制動力を制動力制御入力に一致するように調整する制動力調整手段と、前記駆動力調整手段の動作状態と前記制動力調整手段の動作状態とに基づいて実制駆動力を演算する実制駆動力演算手段と、車両の実車速と前記実制駆動力演算手段の演算した実制駆動力と車両の諸元とを用いて車両にかかる走行抵抗の大きさを推定する走行抵抗推定手段と、外部から与えられた速度指令に対して実速度が一致するような第１の制駆動力指令値を演算する第１の制駆動力指令値演算手段と、前記第１の制駆動力指令値演算手段の算出した前記第１の制駆動力指令値を、前記走行抵抗推定手段の推定した走行抵抗推定値によって補正し、第２の制駆動力指令値を演算する第２の制駆動力指令値演算手段と、前記第２の制駆動力指令値を、前記駆動力調整手段の動作状態に対応する実駆動力と前記制動力調整手段の動作状態に対応する実制動力とを比較し、その偏差に基づいて当該駆動力調整手段の加減調整量及び制動力調整手段の加減調整量それぞれを演算し、第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力として出力する制駆動力制御手段と、ドライバの運転操作に基づく駆動力指令値及び制動力指令値それぞれを演算し、第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力として出力する制駆動力操作指令値演算手段と、定速走行制御中は前記第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力それぞれを前記駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに与え、定速走行制御中に前記加減速操作検出手段が前記ドライバの加減速操作を検出したときに前記第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力それぞれを前記駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに切り替えて与える制御入力切り替え手段とを備えたものである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明の車両用走行制御装置において、前記駆動力調整手段が、前記第１又は第２の駆動力制御入力に対してスロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量、マニフォールド圧力のうち、少なくとも１つを調整するものである。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明の車両用走行制御装置において、前記制動力調整手段が、前記第１又は第２の制動力制御入力に対してブレーキ液圧を調整するものである。
【００１６】
請求項１〜３の発明の車両用走行制御装置では、まず、第１の制駆動力指令値演算手段が、外部から与えられる速度指令に対して実速度が一致するような第１の制駆動力指令値を演算して、第２の制駆動力演算手段に与える。
【００１７】
また、制駆動力演算手段が、駆動力調整手段のスロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量又はマニフォールド圧力のような駆動力調整ファクタの調整動作状態、また制動力調整手段のブレーキ液圧のような制動力調整ファクタの調整動作状態に基づいて車両の実際の制駆動力を演算し、走行抵抗推定手段が車両の実車速と制動力演算手段の演算した制駆動力と車両の諸元とを用いて車両にかかる走行抵抗の大きさを推定して第２の制駆動力指令値演算手段に与える。
【００１８】
第２の制駆動力演算手段は、第１の制駆動力指令値演算手段の算出した第１の制駆動力指令値を、走行抵抗推定手段の出力する走行抵抗推定値によって補正して第２の制駆動力指令値を求めて出力する。そして制駆動力制御手段が、この第２の制駆動力指令値を、駆動力調整手段の動作状態に対応する実駆動力と制動力調整手段の動作状態に対応する実制動力とを比較し、その偏差に基づいて当該駆動力調整手段の加減調整量及び制動力調整手段の加減調整量それぞれを演算し、第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力それぞれとして制御入力切り替え手段に与える。
【００１９】
一方、制駆動力操作指令値演算手段は、ドライバの運転操作に基づく駆動力指令値及び制動力指令値それぞれを演算し、第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力それぞれとして制御入力切り替え手段に与える。
【００２０】
これに対して、制御入力切り替え手段は、定速走行制御中は第１の駆動力制御入力、第１の制動力制御入力それぞれを駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに与え、定速走行制御中に加減速操作検出手段がドライバの加減速操作を検出すれば第２の駆動力制御入力、第２の制動力制御入力それぞれを駆動力調整手段、制動力調整手段それぞれに切り替えて与える。
【００２１】
駆動力調整手段は制御入力切り替え手段から与えられる第１又は第２の駆動力制御入力に基づいてスロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量又はマニフォールド圧力のような駆動力調整ファクタを調整し、また制動力調整手段は制御に利切り替え手段から与えられる第１又は第２の制動力制御入力に基づいてブレーキ液圧のような制動力調整ファクタを調整し、所望の制駆動力によって車両を定速走行させ、あるいは加減速する。
【００２２】
これにより、ドライバによるオーバーライド時も含めて常に正確な走行抵抗の推定値を得ながら定速走行制御とドライバの操作に対応した加減速制御との切り替えが行え、高精度の車速応答性能と外乱除去性能を確保することができる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１〜３の発明の車両用走行制御装置によれば、ドライバによるオーバーライド時も含めて常に正確な走行抵抗の推定値を得ながら定速走行制御とドライバの操作に対応した加減速制御との切り替えが行え、高精度の車速応答性能と外乱除去性能を確保することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の車両用走行制御装置の構成を示している。この車両用走行制御装置は、第１の制駆動力指令値設定部１、第２の制駆動力指令値設定部２、制駆動力制御部３、駆動力制御入力設定部４、制動力制御入力設定部５、制御入力切り替え部６、駆動力調整部７、制動力調整部８、駆動力動作状態検出部９、制動力動作状態検出部１０、加減速操作検出部１１、制駆動力算出部１２、走行抵抗推定部１３及び車両１４から構成されている。なお、図１に示す車両用走行制御装置において、駆動力調整部７、制動力調整部８、駆動力動作状態検出部９、制動力動作状態検出部１０、制駆動力算出部１２、走行抵抗推定部１３の部分は本発明の走行抵抗推定装置の１つの実施の形態を構成する。
【００２６】
第１の制駆動力指令値設定部１は、例えば、現実の車速（車速センサで計測される車速）を速度指令値に応じた値に一致させるために必要な制駆動力をＰＤ制御を用いて演算する。第２の制駆動力指令値設定部２は、第１の制駆動力指令値設定部１が演算した第１の制駆動力指令値に、後述する走行抵抗推定部１３で推定した走行抵抗を加味することにより第２の制駆動力指令値を演算する。制駆動力制御部３は、現実の制駆動力を第２の制駆動力指令値に一致させるために必要なスロットル弁で成る駆動力調整部７に対する駆動力動作状態指令値（ここでは、スロットル開度指令値）と、ブレーキアクチュエータで成る制動力調整部８に対する制動力動作状態指令値（ここでは、ブレーキ液圧指令値）とを演算する。
【００２７】
第１の駆動力制御入力設定部４は、ここではスロットルサーバ系であり、動作状態としてのスロットル開度を動作状態指令値であるスロットル開度指令値に応じた値に設定する。第１の制動力制御入力設定部５は、ここではブレーキ液圧サーボ系であり、動作状態としてのブレーキ液圧を動作状態指令値であるブレーキ液圧指令値に応じた値に設定する。
【００２８】
制御入力切り替え部６は、加減速操作検出部１１が入力するドライバのアクセルペダル又はブレーキペダルに対するペダル操作の検出信号入力があれば、駆動力調整部７への制御入力をドライバのアクセル操作に応じた値である第２の駆動力制御入力に、制動力調整部８への制御入力をドライバのブレーキ操作に応じた値である第２の制動力制御入力に切り替え、ペダル操作の検出信号入力がない場合には第１の駆動力制御入力設定部４、第１の制動力制御入力設定部５が設定する動作状態指令値であるスロットル開度指令値、ブレーキ液圧指令値それぞれを駆動力調整部７、制動力調整部８それぞれへの制御入力に切り替える。
【００２９】
上述したようにスロットル弁を駆動力調整部７とし、ブレーキアクチュエータを制動力調整部８としている。駆動力動作状態検出部９は、駆動力調整部７であるスロットル開度を検出し、制動力動作状態検出部１０は、制動力調整部８であるブレーキアクチュエータのブレーキ液圧を検出する。加減速操作検出部１１はドライバのアクセルペダル操作とブレーキペダル操作を検出する。
【００３０】
制駆動力算出部１２は、駆動力動作状態検出部９及び制動力動作状態検出部１０により検出された動作状態検出信号に基づいて駆動軸トルクを演算する。走行抵抗推定部１３は、この制駆動力演算部１２の演算した駆動軸トルクと車両１４の実車速と車両の諸元（車重その他の後述する諸量）から走行抵抗を推定する。
【００３１】
制駆動力制御部３は図２に示す内部構成であり、駆動軸トルク指令値Ｔｗｒからオートマチックトランスミッションの状態やギア比を考慮してエンジントルク指令値Ｔｅｒを演算するエンジントルク指令値演算部３−１、エンジントルク指令値Ｔｅと現実のエンジン回転数Ｎｅとに基づいて第１のスロットル開度指令値θ１を演算するスロットル開度指令値演算部３−２、スロットル開度下限値に応じて第１のスロットル開度指令値θ１に制限を加え、スロットルサーボ系に与えるスロットル開度指令値θｒを与えるスロットル開度リミッタ３−３を有している。
【００３２】
制駆動力演算部３はさらに、エンジン回転数Ｎｅに基づいてエンジントルクＴｅを演算するエンジントルク演算部３−４、スロットル開度がゼロであるとき、エンジンが発生する駆動軸トルクを演算する制駆動力補正値演算部３−５、制駆動力補正値演算部３−５が演算する駆動軸トルクと駆動軸トルク指令値Ｔｗｒを入力し、ブレーキ液圧サーボ系に入力するブレーキ液圧指令Ｐｂｒを演算する制動力演算部３−６を有している。
【００３３】
次に、上記の構成の車両用走行制御装置の動作を説明する。第１の制駆動力指令値設定部１では、例えば、ＰＤ制御を用いて車速指令値に実車速を一致させるための制駆動力指令値を演算する。第２の制駆動力指令値設定部２では、第１の制駆動力指令値設定部１で設定された第１の制駆動力指令値と後述する走行抵抗推定部１３が演算した走行抵抗推定値との総和となる制駆動力指令値を第２の制駆動力指令値として算出する。
【００３４】
制駆動力制御部３では、第２の制駆動力指令値設定部２の算出した第２の制駆動力指令値に対して、これを実現するためのスロットル開度指令値θｒとブレーキ液圧指令値Ｐｂｒとを演算し、それぞれ、第１の駆動力制御入力設定部４、第１の制動力制御入力設定部５に与える。
【００３５】
図３は、本発明の車両１４に対する走行制御系モデルのブロック図を示している。トルクコンバータのトルク増幅率Ｒｔ、変速機ギア比Ｒａｔ、ディファレンシャルギア比Ｒｄｅｆ、エンジンイナーシャＪｅ、エンジン回転数Ｎｅ、後述するブレーキトルク指令値Ｔｂｒを用いて、駆動軸トルクＴｗとエンジントルクＴｅとは、次の数１式の関係を有する。
【００３６】
【数１】

したがって、駆動軸トルク指令値Ｔｗｒに対して、次の数２式でエンジントルク指令値Ｔｅｒを計算し、このエンジントルク指令値Ｔｅｒを発生させるスロットル開度θ１を、図４に示すようなエンジンマップを用いて算出する。
【００３７】
【数２】

得られるスロットル開度指令値θ１が０以上であれば、スロットル開度指令値θｒ＝θ１とし、ブレーキを使わずにエンジントルクのみで駆動軸トルク指令値通りのトルクを実現できる。反対に、スロットル開度指令値θ１が０以下となれば、スロットル開度を０（スロットル開度指令値θｒ＝０）とし、このときにエンジンによって出力される駆動軸トルクを考慮して、駆動軸トルクを指令値に一致させるためのブレーキ操作量を演算する。
【００３８】
以上により、エンジントルク指令値Ｔｅｒと、ブレーキトルク指令値Ｔｂｒの分配制御則は、次のようになる。
【００３９】
（Ａ）スロットル開度指令値θ１≧０のとき
【数３】

したがって、駆動軸トルク指令値Ｔｗｒに対して、次の数４式のエンジントルクＴｅｒを発生させればよいことになる。このとき、最終的なスロットル開度指令値θｒ＝θ１である。
【００４０】
【数４】

この場合、数３式から、ブレーキ操作量は０となる。
【００４１】
（Ｂ）スロットル開度指令値θ１＜０のとき
スロットル開度が０のときのエンジントルクをＴｅｏとすると、数１式は次のように変形される。
【００４２】
【数５】

このスロットル開度０のときのエンジントルクは、図４に示すようなマップから求める。したがって、駆動軸トルク指令値Ｔｗｒに対して、次の数６式のブレーキトルクＴｂｒを発生させればよいことになる。ただし、スロットル開度指令値θｒ＝０である。
【００４３】
【数６】

ここで、ブレーキシリンダ面積Ａｂ、ロータ有効半径Ｒｂ、パッド摩擦係数μｂとすると、ブレーキトルク指令値Ｔｂｒに対して、ブレーキ操作量である液圧指令値Ｐｂｒは、次の数７式となる。
【００４４】
【数７】

ただし、数字の８は、４輪車で、各輪をブレーキパッドで両側から挟み込むブレーキの場合の数値４×２を示している。
【００４５】
制駆動力算出部１２では、トルクコンバータのトルク増幅率Ｒｔ、変速ギア比Ｒａｔ、ディファレンシャルギア比Ｒｄｅｆ、実スロットル開度θとエンジン回転数Ｎｅをもとにして図５に示すエンジンマップより求めたエンジントルクＴｅ２、ブレーキシリンダ面積Ａｂ、ロータ有効半径Ｒｂ、パッド摩擦係数μｂ、実ブレーキ液圧Ｐｂを用いて、駆動軸トルクＴｗ２を次の数８式により求める。
【００４６】
【数８】

走行抵抗推定部１３では、制駆動力算出部１２が算出した駆動軸トルクＴｗ２と実車速Ｖｓｐから、次の数９式により走行抵抗の駆動軸トルク換算値Ｔｒを推定する。
【００４７】
【数９】

ただし、Ｍｖは車重、Ｒｒｔはタイヤ半径、Ｈ（ｓ）は定常ゲイン１のローパスフィルタである。また、ｓはラプラス変換子である。
【００４８】
図６及び図７に従来例と本発明とのシミュレーション結果を対比して示している。これらのシミュレーションは、下り坂で時間２０ｓｅｃのときにドライバがブレーキ操作を終了し、同時に速度制御を開始した場合を想定している。
【００４９】
図６に示した従来例の場合、オーバーライド検出時に走行抵抗推定値をいったん０リセットし、その後に改めに走行抵抗を推定していくため、走行抵抗値が正しい値になるまで遅れが生じてしまう。その間、制動力が不足しているため、車速は設定車速に対してオーバーシュートしている。
【００５０】
これに対して図７に示した本発明の場合、ドライバがペダル操作を行っているときでも走行抵抗値を継続的に推定しているので、速度制御に切り替わったときでも走行抵抗推定値を０リセットすることがないので、速度制御に切り替わったときに車速が敏速に設定車速に追従していることが分かる。
【００５１】
以上のように、上記の実施の形態の走行制御装置では、実速度と速度指令値との差に基づく制駆動力指令値に対して、現実の走行抵抗を推定して得た走行抵抗推定値を加算し、これを最終的な制駆動力指令値（第２の制駆動力指令値）とし、これに対応するスロットル開度指令値とブレーキ液圧指令値とを求め、スロットル開度とブレーキ液圧を制御することによって定速走行制御を行うようにしたので、高精度の車速応答性能と外乱除去性能を確保することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の車両用走行制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記の実施の形態における制駆動力制御部の詳しい内部構成を示すブロック図。
【図３】上記の実施の形態による制御系のブロック線図。
【図４】上記の実施の形態において用いるスロットル開度とエンジントルクとの対応を示すエンジンマップ。
【図５】上記の実施の形態において用いるエンジントルクとスロットル開度との対応を示すエンジンマップ。
【図６】従来例のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図７】本発明のシミュレーション結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１第１の制駆動力指令値設定部
２第２の制駆動力指令値設定部
３制駆動力制御部
４第１の駆動力制御入力設定部
５第１の制動力制御入力設定部
６制御入力切り替え部
７駆動力調整部
８制動力調整部
９駆動力動作状態検出部
１０制動力動作状態検出部
１１加減速操作検出部
１２制駆動力算出部
１３走行抵抗推定部
１４車両
３−１エンジントルク指令値演算部
３−２スロットル開度演算部
３−３スロットル開度リミッタ
３−４エンジントルク演算部
３−５制駆動力補正値演算部
３−６制動力演算部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a running resistance estimation device that estimates a running resistance (total of rolling resistance, gradient resistance, and air resistance) that a vehicle receives during running, and a braking / driving force command based on the running resistance estimated by the running resistance estimation device. The present invention relates to a travel control device that travels a vehicle at a predetermined speed while correcting values.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicular travel control device including a travel resistance estimation device, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-300026 is known in which a driving force is corrected by operating a throttle. In such a conventional vehicle travel control device, the target drive force initial value corresponding to the travel resistance at the start of constant speed control and the target drive force corresponding to the travel resistance change for making the actual vehicle speed coincide with the target vehicle speed. The correction value is calculated, and the target driving force is calculated by adding the target driving force correction value to the target driving force initial value. Then, the initial target throttle opening for obtaining the initial target driving force and the target throttle opening for feedback control for obtaining the target driving force are calculated, and the initial target throttle opening is obtained at the start of constant speed control. The throttle opening is controlled, and thereafter, feedback control is performed so that the target throttle opening for feedback control is obtained. Thereby, the driving force corresponding to the running resistance is calculated to realize high disturbance removal performance.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional vehicle travel control device has the following problems. In the conventional vehicle travel control device, the travel resistance (disturbance) is estimated from the response of the vehicle speed to the drive shaft torque command value. Therefore, when the driver operates the brake pedal or the accelerator pedal, the driver's pedal operation ( Since the fluctuation of the braking / driving force torque due to the override is also regarded as a disturbance, the running resistance cannot be estimated correctly. Therefore, when switching from driving by the driver to driving by vehicle speed control, the running resistance estimation calculation performed so far is reset. As a result, the running resistance becomes zero at the moment of switching from driving by the driver to speed control driving, and there is a problem that the vehicle speed changes greatly, especially when the actual running resistance is large, such as uphill. It was.
[0004]
In addition, when the brake fluid pressure servo system and the throttle servo system have non-linearities that are difficult to describe by mathematical formulas, it is difficult to estimate the vehicle speed from the drive shaft torque command value. For example, the dead time until the brake pad hits the rotor changes with time. Even if these characteristics can be expressed accurately, the calculation in the controller becomes complicated, and a large load is applied to the in-vehicle computer, and the calculation may not be performed at a predetermined calculation cycle. In order to avoid this, if the response from the drive shaft torque command value to the vehicle speed is partially linearized and described in a simplified manner, the running resistance cannot be estimated correctly. Deviation occurs. If the difference between the estimated running resistance and the actual running resistance is large, the vehicle speed will change greatly at the start of control, particularly when the running resistance is large.
[0005]
Therefore, a method of actually measuring and using the drive shaft torque is also conceivable. If a strain gauge or the like is actually used, the braking / driving force generated by the engine that appears as drive shaft torque can be measured. However, when the vehicle speed control using the brake actuator is performed, it is difficult to measure the braking force by the brake, so it is difficult to actually measure the actual braking / driving torque.
[0006]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a running resistance estimation device that can always accurately estimate running resistance even when overriding by a driver.
[0007]
It is another object of the present invention to provide a vehicular travel control device capable of ensuring high-accuracy vehicle speed response performance and disturbance elimination performance by always accurately estimating travel resistance, including when it is overridden by a driver. Objective.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The vehicle travel control apparatus according to the first aspect of the present invention includes an acceleration / deceleration operation detecting means for detecting an acceleration / deceleration operation of the driver, a driving force adjusting means for adjusting the driving force of the vehicle to coincide with the driving force control input, The actual braking / driving force is calculated based on the braking force adjusting means for adjusting the braking force of the vehicle to match the braking force control input, the operating state of the driving force adjusting means, and the operating state of the braking force adjusting means. The actual braking / driving force calculation means, the running resistance estimation for estimating the magnitude of the running resistance applied to the vehicle using the actual vehicle speed of the vehicle, the actual braking / driving force calculated by the actual braking / driving force calculation means, and the specifications of the vehicle Means, a first braking / driving force command value calculating means for calculating a first braking / driving force command value such that the actual speed matches an externally supplied speed command, and the first braking / driving force. The first braking / driving force command value calculated by the command value calculating means is The second braking / driving force command value calculating means for calculating the second braking / driving force command value corrected by the running resistance estimated value estimated by the running resistance estimating means, and the second braking / driving force command value, The actual driving force corresponding to the operating state of the driving force adjusting unit is compared with the actual braking force corresponding to the operating state of the braking force adjusting unit, and the amount of adjustment and control of the driving force adjusting unit and the amount of control are adjusted based on the deviation. The braking / driving force control means that calculates the adjustment amount of the power adjusting means and outputs the first driving force control input and the first braking force control input, and the driving force command value and the braking force based on the driving operation of the driver. A braking / driving force operation command value calculating means for calculating each command value and outputting it as a second driving force control input and a second braking force control input, and the first driving force control input during constant speed running control, Each of the first braking force control inputs is driven When the acceleration / deceleration operation detecting means detects the acceleration / deceleration operation of the driver during constant speed traveling control, the second driving force control input and the second braking force control are given to the adjusting means and the braking force adjusting means, respectively. Control input switching means is provided for switching each input to the driving force adjusting means and the braking force adjusting means.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the vehicular travel control apparatus according to the first aspect of the present invention, the driving force adjusting means controls the throttle opening, intake air amount, fuel with respect to the first or second driving force control input. At least one of the injection amount and the manifold pressure is adjusted.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the vehicle travel control device according to the first or second aspect of the invention, the braking force adjusting means adjusts a brake fluid pressure with respect to the first or second braking force control input. It is.
[0016]
In the vehicle travel control device of the invention of claim 1 to 3, firstly, the first longitudinal force command value calculating means, a first braking-driving, such as the actual speed coincides with respect to the speed command given from the outside The force command value is calculated and given to the second braking / driving force calculating means.
[0017]
In addition, the braking / driving force calculating means adjusts the throttle opening degree of the driving force adjusting means, the intake air amount, the fuel injection amount or the adjusting operation state of the driving force adjusting factor such as the manifold pressure, and the brake fluid pressure of the braking force adjusting means. The actual braking / driving force of the vehicle is calculated based on the adjustment operation state of the braking force adjustment factor, and the driving resistance estimation means calculates the actual vehicle speed of the vehicle, the braking / driving force calculated by the braking force calculation means, the vehicle specifications, Is used to estimate the magnitude of the running resistance applied to the vehicle and provide it to the second braking / driving force command value calculation means.
[0018]
The second braking / driving force calculating means corrects the first braking / driving force command value calculated by the first braking / driving force command value calculating means with the running resistance estimated value output from the running resistance estimating means, The braking / driving force command value is calculated and output. The braking / driving force control means compares the second braking / driving force command value with the actual driving force corresponding to the operating state of the driving force adjusting means and the actual braking force corresponding to the operating state of the braking force adjusting means. Then, based on the deviation, the adjustment amount of the driving force adjusting unit and the adjustment amount of the braking force adjusting unit are calculated, and the control input switching unit is used as the first driving force control input and the first braking force control input, respectively. To give.
[0019]
On the other hand, the braking / driving force operation command value calculating means calculates the driving force command value and the braking force command value based on the driving operation of the driver, and controls them as the second driving force control input and the second braking force control input, respectively. Give to input switching means.
[0020]
On the other hand, the control input switching means gives the first driving force control input and the first braking force control input to the driving force adjusting means and the braking force adjusting means, respectively, during the constant speed running control, and the constant speed running. If the acceleration / deceleration operation detecting means detects the acceleration / deceleration operation of the driver during the control, the second driving force control input and the second braking force control input are respectively switched to the driving force adjusting means and the braking force adjusting means.
[0021]
The driving force adjustment means adjusts a driving force adjustment factor such as throttle opening, intake air amount, fuel injection amount or manifold pressure based on the first or second driving force control input given from the control input switching means, The braking force adjusting means adjusts a braking force adjustment factor such as brake fluid pressure based on the first or second braking force control input given from the interest switching means for control, and determines the vehicle by a desired braking / driving force. Drive at high speed or accelerate / decelerate.
[0022]
This makes it possible to switch between constant-speed driving control and acceleration / deceleration control corresponding to the driver's operation while always obtaining an accurate estimated value of driving resistance, including when overriding by the driver, with high-accuracy vehicle speed response performance and disturbance rejection. Performance can be ensured.
[0024]
【The invention's effect】
According to the vehicle travel control device of the first to third aspects of the present invention, constant speed travel control and acceleration / deceleration control corresponding to the operation of the driver while always obtaining an accurate estimated value of travel resistance, including overriding by the driver, Can be switched, and highly accurate vehicle speed response performance and disturbance removal performance can be ensured.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a vehicle travel control apparatus according to one embodiment of the present invention. The vehicle travel control apparatus includes a first braking / driving force command value setting unit 1, a second braking / driving force command value setting unit 2, a braking / driving force control unit 3, a driving force control input setting unit 4, a braking force control, and the like. Input setting unit 5, control input switching unit 6, driving force adjusting unit 7, braking force adjusting unit 8, driving force operating state detecting unit 9, braking force operating state detecting unit 10, acceleration / deceleration operation detecting unit 11, braking / driving force calculation It comprises a part 12, a running resistance estimation part 13 and a vehicle 14. In the vehicle travel control apparatus shown in FIG. 1, the driving force adjusting unit 7, the braking force adjusting unit 8, the driving force operating state detecting unit 9, the braking force operating state detecting unit 10, the braking / driving force calculating unit 12, the driving resistance The part of the estimation part 13 comprises one embodiment of the running resistance estimation apparatus of this invention.
[0026]
The first braking / driving force command value setting unit 1 uses, for example, PD control for the braking / driving force necessary to match the actual vehicle speed (the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor) with a value corresponding to the speed command value. To calculate. The second braking / driving force command value setting unit 2 adds the running resistance estimated by the running resistance estimation unit 13 to be described later to the first braking / driving force command value calculated by the first braking / driving force command value setting unit 1. The second braking / driving force command value is calculated by taking into account. The braking / driving force control unit 3 is a driving force operation state command value (here, the throttle force) for the driving force adjustment unit 7 formed of a throttle valve necessary for making the actual braking / driving force coincide with the second braking / driving force command value. Opening degree command value) and a braking force operation state command value (here, brake fluid pressure command value) for the braking force adjusting unit 8 formed of a brake actuator.
[0027]
Here, the first driving force control input setting unit 4 is a throttle server system, and sets the throttle opening as the operating state to a value corresponding to the throttle opening command value that is the operating state command value. Here, the first braking force control input setting unit 5 is a brake fluid pressure servo system, and sets the brake fluid pressure as an operation state to a value corresponding to a brake fluid pressure command value that is an operation state command value.
[0028]
If there is a pedal operation detection signal input to the accelerator pedal or brake pedal of the driver input by the acceleration / deceleration operation detecting unit 11, the control input switching unit 6 sends the control input to the driving force adjusting unit 7 according to the driver's accelerator operation. The control input to the braking force adjusting unit 8 is switched to the second driving force control input that is a value corresponding to the driver's brake operation, and the detection signal input of the pedal operation is If not, the first driving force control input setting unit 4 and the throttle opening command value, which is the operation state command value set by the first braking force control input setting unit 5, and the brake fluid pressure command value are adjusted for driving force. The control input is switched to each of the unit 7 and the braking force adjustment unit 8.
[0029]
As described above, the throttle valve is the driving force adjustment unit 7 and the brake actuator is the braking force adjustment unit 8. The driving force operation state detection unit 9 detects the throttle opening that is the driving force adjustment unit 7, and the braking force operation state detection unit 10 detects the brake fluid pressure of the brake actuator that is the braking force adjustment unit 8. The acceleration / deceleration operation detection unit 11 detects the driver's accelerator pedal operation and brake pedal operation.
[0030]
The braking / driving force calculation unit 12 calculates the drive shaft torque based on the operation state detection signals detected by the driving force operation state detection unit 9 and the braking force operation state detection unit 10. The travel resistance estimation unit 13 estimates the travel resistance from the drive shaft torque calculated by the braking / driving force calculation unit 12, the actual vehicle speed of the vehicle 14, and vehicle specifications (vehicle weight and other later-described quantities).
[0031]
The braking / driving force control unit 3 has an internal configuration shown in FIG. 2, and an engine torque command value calculation unit 3- calculates the engine torque command value Ter from the drive shaft torque command value Twr in consideration of the state of the automatic transmission and the gear ratio. 1. A throttle opening command value calculation unit 3-2 for calculating a first throttle opening command value θ1 based on the engine torque command value Te and the actual engine speed Ne, and a first value according to the throttle opening lower limit value. 1 has a throttle opening degree limiter 3-3 that restricts the throttle opening degree command value θ1 and gives a throttle opening degree command value θr to be given to the throttle servo system.
[0032]
The braking / driving force calculation unit 3 further includes an engine torque calculation unit 3-4 for calculating the engine torque Te based on the engine speed Ne, and a control for calculating the drive shaft torque generated by the engine when the throttle opening is zero. A drive shaft torque and a drive shaft torque command value Twr calculated by the drive force correction value calculation unit 3-5 and braking / driving force correction value calculation unit 3-5 are input, and a brake fluid pressure command Pbr is input to the brake fluid pressure servo system. Has a braking force calculating section 3-6.
[0033]
Next, the operation of the vehicle travel control apparatus having the above-described configuration will be described. The first braking / driving force command value setting unit 1 calculates a braking / driving force command value for making the actual vehicle speed coincide with the vehicle speed command value using, for example, PD control. The second braking / driving force command value setting unit 2 estimates the first braking / driving force command value set by the first braking / driving force command value setting unit 1 and the running resistance estimated by the running resistance estimation unit 13 described later. The braking / driving force command value that is the sum of the values is calculated as the second braking / driving force command value.
[0034]
In the braking / driving force control unit 3, the throttle opening command value θr and the brake fluid pressure for realizing the second braking / driving force command value calculated by the second braking / driving force command value setting unit 2 are realized. The command value Pbr is calculated and given to the first driving force control input setting unit 4 and the first braking force control input setting unit 5, respectively.
[0035]
FIG. 3 shows a block diagram of a travel control system model for the vehicle 14 of the present invention. Using the torque converter's torque gain Rt, transmission gear ratio Rat, differential gear ratio Rdef, engine inertia Je, engine speed Ne, and brake torque command value Tbr, which will be described later, the drive shaft torque Tw and the engine torque Te are: It has the following equation (1).
[0036]
[Expression 1]

Therefore, the engine opening torque command value Ter is calculated with the following formula 2 with respect to the drive shaft torque command value Twr, and the throttle opening degree θ1 for generating the engine torque command value Ter is represented by an engine map as shown in FIG. Calculate using.
[0037]
[Expression 2]

If the obtained throttle opening command value θ1 is equal to or greater than 0, the throttle opening command value θr = θ1 is set, and the torque according to the drive shaft torque command value can be realized only by the engine torque without using the brake. On the other hand, if the throttle opening command value θ1 is 0 or less, the throttle opening is set to 0 (throttle opening command value θr = 0), and the drive shaft torque output by the engine at this time is taken into account. The brake operation amount for making the shaft torque coincide with the command value is calculated.
[0038]
As described above, the distribution control law between the engine torque command value Ter and the brake torque command value Tbr is as follows.
[0039]
(A) When throttle opening command value θ1 ≧ 0

Therefore, it is only necessary to generate the following equation 4 of engine torque Ter with respect to drive shaft torque command value Twr. At this time, the final throttle opening command value θr = θ1.
[0040]
[Expression 4]

In this case, the brake operation amount is 0 from Equation 3.
[0041]
(B) When the throttle opening command value θ1 <0, and the engine torque when the throttle opening is 0 is Teo, Equation 1 is transformed as follows.
[0042]
[Equation 5]

The engine torque at the throttle opening 0 is obtained from a map as shown in FIG. Therefore, it is only necessary to generate the brake torque Tbr of the following formula 6 with respect to the drive shaft torque command value Twr. However, the throttle opening command value θr = 0.
[0043]
[Formula 6]

Here, assuming that the brake cylinder area Ab, the rotor effective radius Rb, and the pad friction coefficient μb, the hydraulic pressure command value Pbr as the brake operation amount with respect to the brake torque command value Tbr is expressed by the following equation (7).
[0044]
[Expression 7]

However, the numeral 8 indicates a numerical value 4 × 2 in the case of a four-wheeled vehicle in which each wheel is sandwiched from both sides by a brake pad.
[0045]
The braking / driving force calculation unit 12 is obtained from the engine map shown in FIG. 5 based on the torque amplification factor Rt of the torque converter, the transmission gear ratio Rat, the differential gear ratio Rdef, the actual throttle opening θ, and the engine speed Ne. Using the engine torque Te2, the brake cylinder area Ab, the rotor effective radius Rb, the pad friction coefficient μb, and the actual brake fluid pressure Pb, the drive shaft torque Tw2 is obtained by the following equation (8).
[0046]
[Equation 8]

The travel resistance estimation unit 13 estimates the drive resistance torque converted value Tr of the travel resistance from the drive shaft torque Tw2 calculated by the braking / driving force calculation unit 12 and the actual vehicle speed Vsp using the following equation (9).
[0047]
[Equation 9]

However, Mv is a vehicle weight, Rrt is a tire radius, and H (s) is a low-pass filter with a steady gain of 1. S is a Laplace transformer.
[0048]
6 and 7 show comparison results of the simulation results of the conventional example and the present invention. These simulations assume a case where the driver finishes the brake operation at the time of 20 seconds on the downhill and starts the speed control at the same time.
[0049]
In the case of the conventional example shown in FIG. 6, since the running resistance estimated value is once reset to 0 when an override is detected, and then the running resistance is estimated anew, a delay occurs until the running resistance value becomes a correct value. . Meanwhile, since the braking force is insufficient, the vehicle speed overshoots the set vehicle speed.
[0050]
On the other hand, in the case of the present invention shown in FIG. 7, since the running resistance value is continuously estimated even when the driver is operating the pedal, the running resistance estimated value is set to 0 even when the speed control is switched. Since there is no reset, it can be seen that the vehicle speed quickly follows the set vehicle speed when switching to speed control.
[0051]
As described above, in the travel control device of the above-described embodiment, the travel resistance estimation value obtained by estimating the actual travel resistance with respect to the braking / driving force command value based on the difference between the actual speed and the speed command value. Is added to obtain the final braking / driving force command value (second braking / driving force command value), and the throttle opening command value and the brake fluid pressure command value corresponding to the braking / driving force command value are obtained. Since the constant speed traveling control is performed by controlling the hydraulic pressure, highly accurate vehicle speed response performance and disturbance removal performance can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle travel control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed internal configuration of a braking / driving force control unit in the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram of a control system according to the above embodiment.
FIG. 4 is an engine map showing the correspondence between the throttle opening and the engine torque used in the embodiment.
FIG. 5 is an engine map showing correspondence between engine torque and throttle opening used in the embodiment.
FIG. 6 is a graph showing simulation results of a conventional example.
FIG. 7 is a graph showing a simulation result of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st braking / driving force command value setting part 2 2nd braking / driving force command value setting part 3 Braking / driving force control part 4 1st driving force control input setting part 5 1st braking force control input setting part 6 Control Input switching unit 7 Driving force adjusting unit 8 Braking force adjusting unit 9 Driving force operating state detecting unit 10 Braking force operating state detecting unit 11 Acceleration / deceleration operation detecting unit 12 Braking / driving force calculating unit 13 Running resistance estimating unit 14 Vehicle 3-1 Engine Torque command value calculation unit 3-2 Throttle opening calculation unit 3-3 Throttle opening limiter 3-4 Engine torque calculation unit 3-5 Braking / driving force correction value calculation unit 3-6 Braking force calculation unit

Claims

Acceleration / deceleration operation detection means for detecting the acceleration / deceleration operation of the driver;
Driving force adjusting means for adjusting the driving force of the vehicle to match the driving force control input;
Braking force adjusting means for adjusting the braking force of the vehicle to match the braking force control input;
Actual braking / driving force calculating means for calculating an actual braking / driving force based on an operating state of the driving force adjusting means and an operating state of the braking force adjusting means;
Travel resistance estimating means for estimating the magnitude of the travel resistance applied to the vehicle using the actual vehicle speed of the vehicle, the actual braking / driving force calculated by the actual braking / driving force calculating means, and the specifications of the vehicle;
First braking / driving force command value calculating means for calculating a first braking / driving force command value such that the actual speed matches an externally supplied speed command;
The first braking / driving force command value calculated by the first braking / driving force command value calculating means is corrected by the running resistance estimated value estimated by the running resistance estimating means, and the second braking / driving force command value is obtained. Second braking / driving force command value calculating means for calculating;
The second braking / driving force command value is compared with the actual driving force corresponding to the operating state of the driving force adjusting means and the actual braking force corresponding to the operating state of the braking force adjusting means, and based on the deviation A braking / driving force control unit that calculates the adjustment amount of the driving force adjustment unit and the adjustment amount of the braking force adjustment unit, and outputs the first driving force control input and the first braking force control input;
A driving force command value and a braking force command value based on the driving operation of the driver are calculated, and a braking / driving force operation command value calculating unit that outputs the second driving force control value and the second braking force control input, and
During the constant speed traveling control, the first driving force control input and the first braking force control input are given to the driving force adjusting means and the braking force adjusting means, respectively, and the acceleration / deceleration operation detecting means during the constant speed traveling control. Control input switching means for switching and supplying the second driving force control input and the second braking force control input to the driving force adjusting means and the braking force adjusting means, respectively, when detecting the acceleration / deceleration operation of the driver; A vehicle travel control device comprising:

The driving force adjusting means adjusts at least one of a throttle opening, an intake air amount, a fuel injection amount, and a manifold pressure with respect to the first or second driving force control input. Item 2. The vehicle travel control device according to Item 1.

The vehicle travel control device according to claim 1 or 2, wherein the braking force adjusting means adjusts a brake fluid pressure with respect to the first or second braking force control input.