JP3780820B2

JP3780820B2 - 車速制御装置

Info

Publication number: JP3780820B2
Application number: JP2000148732A
Authority: JP
Inventors: 健石津; 和孝安達; 淳介井野; 秀樹数藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: JP2001328452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車との車間距離を保ちながら走行するように制御する車間距離制御機能を備えた車速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車間距離制御装置の先行技術としては、例えば特願平１０−２４０１８０号（未公開）に記載されたものがある。このような先行技術においては、所定の車間距離を維持するための目標車速と運転者が設定した設定車速との小さい方の車速になるように自車速を制御し、先行車がない場合には運転者が設定した設定車速を維持するように自車速を制御するように構成されている。そして、設定車速を低下させるコーストスイッチや設定車速を上昇させるアクセラレートスイッチが運転者によって操作されると、設定車速が所定量変化し、その変化後の設定車速を目標車速として車速を所定の車速変化量（加速度または減速度）で制御するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような先行技術の構成においては、車間距離制御と車速制御とを組み合わせて制御しているので、実際の車速が運転者の設定した設定車速と一致しているとは限らない。例えば運転者が設定した設定車速よりも所定の車間距離を維持するための目標車速の方が小さい場合には、実際の車速は目標車速に一致するように制御されている。したがって実際の車速が設定車速と大幅に異なっていた場合には、運転者が設定車速を変更した場合に実際の車速が設定車速に収束するまで動作が運転者の感覚に一致しない状況が生じることがある。
例えば、先行車が存在して車間距離が制御されているために、設定車速は１００ｋｍ／ｈであるが、実車速は８０ｋｍ／ｈで走行していた場合に、料金所等に近づいたので運転者が減速しようとしてコーストスイッチを操作し、設定車速を７０ｋｍ／ｈに下げた場合、設定車速は１００ｋｍ／ｈから７０ｋｍ／ｈに大幅に変更になるが、実際には８０ｋｍ／ｈから７０ｋｍ／ｈにやや減速することになる。また、先行車がない場合には、設定車速が１００ｋｍ／ｈであれば実際の車速も１００ｋｍ／ｈに制御されているので、この場合に設定車速を７０ｋｍ／ｈに変更すれば実際の車速が大幅に変更されることになる。このような場合に、従来は一定の加減速で車速を変更していたので、前者のようにやや減速したい場合には減速度が大きすぎ、後者のように大幅に減速したい場合には設定車速に収束するまでに時間がかかるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決するためになされたものであり、設定車速と実際の車速とが異なる場合でも運転者の感覚に適合した車速制御を行うことの出来る車速制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明においては特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち、本発明においては、運転者によって設定車速が変更されたときの実際の自車速と、変更後の設定車速との偏差に応じて、偏差が大きいほど設定車速に到達するための車速変化量を大きくし、偏差が小さいほど前記車速変化量を小さくするように構成している。
【０００６】
【発明の効果】
上記のように構成したことにより、本発明においては、仮に変更前と変更後の設定車速が大幅に異なっていた場合でも、実際の自車速と変更後の設定車速との偏差が小さい場合には、小さな車速変化量（加速度または減速度）で車速が変化するので、前記のように運転者が車速を少し下げたいという場合に運転者の感覚に一致させることが出来る。また、実際の自車速と設定車速との偏差が大きい場合には、大きな車速変化量で車速が変化するので、変更後の新しい設定車速に速やかに収束させることができ、例えば車速を大きく下げたいという運転者の感覚に適合した制御を行うことが出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、車間距離制御装置の全体の構成について説明する。
図１は、本発明の車間距離制御装置の全体の構成を示すブロック図である。以下、図１に示す各ブロックの構成と動作を説明する。
車間距離制御部１０５（破線で囲んだ部分）は、マイクロコンピュータとその周辺部品から構成される。なお、車間距離制御部１０５内部のブロックはコンピュータの演算内容をブロックに別けて表示したものである。
【０００８】
車間距離制御部１０５は、車速センサ１０、車間距離センサ１５、車間時間設定部１５０および車速制御部５００からの車間距離信号Ｌ_Ａ(ｔ）、相対速度信号ΔＶ(ｔ）、自車両の速度信号Ｖ_Ａ(ｔ）等を入力し、車間制御用車速指令値Ｖ^＊(ｔ）を算出してそれを車速制御部５００へ送る。車速制御部５００の構成については図１０以降で詳細に説明する。なお、（ｔ）を付した符号は時間的に変化する値であることを意味する。ただし、図面では（ｔ）を省略して表示していることもある。
【０００９】
車速センサ１０は、タイヤの回転数から自車両の車速（以下、自車速と記す）Ｖ_Ａ(ｔ）を検出する。車間距離センサ１５は、例えばレーザレーダを利用したもので、光や電波の反射波によって先行車との車間距離Ｌ_Ａ(ｔ）および車間距離の時間変化から相対速度ΔＶ(ｔ）を検出するとともに、車速センサ１０から自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を入力し、相対速度ΔＶ(ｔ）と自車速Ｖ_Ａ(ｔ）との差が、例えば±５％×Ｖ_Ａ(ｔ）ｋｍ／ｈの範囲外にある場合に、車両前方の対象物を先行車と判断して先行車フラグＦを出力する。
【００１０】
車間時間設定部１５０は、運転者の操作によって車間時間ｄ_Ｔ(ｔ）を設定するものである。ここで、車間時間とは、先行車が停止した場合に、自車両が現在の速度で先行車に到達するまでの時間をいう。この車間時間設定部１５０は、例えば遠距離、中距離、近距離の３段階に切り換えるスイッチを運転者が操作することによって３種の車間時間を選択するように構成されている。例えば遠距離は２.２秒、中距離は１.８秒、近距離は１.４秒程度の値であり、中距離の１.８秒は時速１００ｋｍ／ｈの場合で車間距離約５０ｍに相当する。
【００１１】
車間距離指令値演算部１１０は、車間距離制御部１０５の一部を構成し、図２に示されるように、設定車間時間位相進み補償部１１１と車間距離指令値決定部１１２から構成される。
設定車間時間位相進み補償部１１１は、車間時間ｄ_Ｔ(ｔ）を入力し、前回の車間時間ｄ_Ｔ(ｔ−１）と今回の車間時間ｄ_Ｔ(ｔ）とが異なる場合、つまり、運転者が車間時間の設定を変更したと判断された場合には、車間時間位相進み補償値ｄ_{Ｔ＿ＨＰＦ}(ｔ）を出力する。下式に設定車間時間位相進み補償部１１１の伝達関数を示す。
ｄ_Ｔ _ＨＰＦ(ｔ）＝ｄ_Ｔ(ｔ）・(Ｔ_１・ｓ＋１）／(Ｔ_２・ｓ＋１）
ただし、Ｔ_１＞Ｔ_２
ｓは微分演算子（以下の式でも同じ）、
Ｔ_１、Ｔ_２は、設計者が任意に設定する時定数であって、Ｔ_１＞Ｔ_２とすることにより、車間時間ｄ_Ｔ(ｔ）の位相を進めることが出来る。
【００１２】
図３に設定車間時間位相進み補償部１１１の伝達関数のステップ応答を示す。図３に示すように、車間時間ｄ_Ｔ(ｔ）に設定車間時間位相進み補償部１１１の伝達関数で示されるような位相進み補償を施す。つまり、運転者が車間時間の設定を変更した場合、例えば図３に示した例のように、中距離に相当する車間時間ｄ_ＴＭから遠距離に相当する車間時間ｄ_ＴＬや近距離に相当する車間時間ｄ_ＴＳに設定を変更した場合には、目標とする新たな車間時間ｄ_ＴＬやｄ_ＴＳよりも一時的に車間時間の変化量を大きく（車間時間を大きな値に変更した場合はより大きく、小さな値に変更した場合はより小さく）し、その後に目標とする車間時間ｄ_ＴＬやｄ_ＴＳに収束させる。このように構成したことにより、運転者が車間時間の設定を変更した場合に、運転者の意志に速やかに応答させるように制御することができる。
【００１３】
また、車間距離指令値決定部１１２は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）、相対速度ΔＶ(ｔ）および運転者が任意に設定した車間時間による時間位相進み補償値ｄ_{Ｔ＿ＨＰＦ}(ｔ）から、下式に従って車間距離指令値Ｌ^＊(ｔ）を算出する。
Ｌ^＊(ｔ）＝｛Ｖ_Ａ(ｔ）＋ΔＶ(ｔ）｝・ｄ_{Ｔ＿ＨＰＦ}(ｔ）
上記のように車間距離指令値Ｌ^＊(ｔ）は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と相対速度ΔＶ(ｔ）を加算した値に時間位相進み補償値ｄ_{Ｔ＿ＨＰＦ}(ｔ）を乗算した値である。したがって上記のように車間時間が変更された場合、図３に示した特性のように、一時的に車間時間の変化量を大きくし、その後に目標とする車間時間に収束させることにより、運転者の操作後に急速に車間距離が変化する。そのため、例えば運転者が先行車に近づき過ぎたと判断して、車間時間を大きくするように設定を変えた後は、車間距離が直ちに変化するので、車間距離の変化が緩慢なために運転者に違和感を与えるおそれがなくなる。
次に、図１の目標車間距離演算部１２０は、車間距離センサ１５からの先行車フラグＦ、相対速度ΔＶ(ｔ）および車間距離Ｌ_Ａ(ｔ）を入力し、先行車を認識したときの相対速度ΔＶ(Ｆ）および車間距離Ｌ_Ａ(Ｆ）を目標相対速度ΔＶ_Ｔ(ｔ）および目標車間距離Ｌ_Ｔ(ｔ）の初期値とし、入力を車間距離指令値Ｌ^＊(ｔ）とした場合における目標車間距離Ｌ_Ｔ(ｔ）と目標相対速度ΔＶ_Ｔ(ｔ）と、を下記（数１）式に示すフィルタにより、算出する。
【００１４】
【数１】

ただし、
ω_ｎＴは目標車間距離応答の固有振動数であり、設計者が任意に設定する値
ζ_Ｔは目標車間距離応答の減衰係数であり、設計者が任意に設定する値
上記（数１）式について、車間距離指令値Ｌ^＊(ｔ）を入力、目標車間距離Ｌ_Ｔ(ｔ）を出力とした場合の伝達関数は下記の式で示される。

前置補償車速指令値演算部１３０は、車速制御部５００の無駄時間を無視した伝達特性Ｇ_Ｖ(ｓ)’
Ｇ_Ｖ(ｓ)’＝１／（Ｔ_Ｖ・ｓ＋１）
と積分器との積からなる伝達関数の逆系と、上記Ｌ_Ｔ(ｔ）式の無駄時間を無視した伝達関数との積からなり、下記の式で示されるＶ_Ｃ(ｔ）を算出する。

また、（数１）式を用いて状態空間表現からＶ_Ｃ(ｔ）を求めると、下記（数２）に示すようになる。
【００１５】
【数２】

ただし、Ｔ_Ｖは、車速制御部５００の伝達特性で使用する時定数である。
【００１６】
車間制御車速指令値演算部１４０は、実車間距離Ｌ_Ａ(ｔ）と、実自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と、実相対速度ΔＶ(ｔ）と、目標車間距離Ｌ_Ｔ(ｔ）と、目標相対速度ΔＶ_Ｔ(ｔ）と、補正車速指令値Ｖ_Ｃ(ｔ）と、後述するフィードバック定数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｖより、下式により車間制御用車速指令値Ｖ^＊(ｔ）を算出する。

車間制御フィードバック特性決定部３００は、車間距離Ｌ_Ａ(ｔ）、相対速度ΔＶ(ｔ）および設定された車間時間ｄ_Ｔ(ｔ）を入力し、フィードバック定数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｖを演算する。
【００１７】
以下、図４に基づいてフィードバック定数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｖの決定方法について説明する。
図４は、車間制御フィードバック特性決定部３００のブロック線図を示す。車間制御フィードバック特性決定部３００は車間距離制御部１０５のフィードバック系減衰係数決定部３１０、フィードバック系減衰係数補正部３１１、フィードバック系固有振動数決定部３２０、フィードバック系固有振動数第１補正部３３０、フィードバック系固有振動数第２補正部３３１およびフィードバック定数決定部３４０から構成されている。
【００１８】
この車間制御フィードバック特性決定部３００のブロック線図を、目標車間距離Ｌ_Ｔ(ｔ）から実車間距離Ｌ_Ａ(ｔ）までの伝達関数Ｇ_ＤＢで表すと、下式に示すようになる。

ただし、
ζ_ｎＤＢ＝(ｆ_Ｖ＋１)／２√(ｆ_Ｌ・Ｔ_Ｖ) ：車間制御フィードバック系の減衰係数
ω_ｎＤＢ＝√(ｆ_Ｌ／Ｔ_Ｖ) ：車間制御フィードバック系の固有振動数
Ｔ_ＶＢ＝ｆ_Ｌ／Ｔ_Ｖ：車間制御フィードバック系の零点相当の値
Ｔ_Ｖ：車速制御部５００における車速フィードバック制御の時定数
フィードバック系減衰係数決定部３１０は、相対速度ΔＶ(ｔ）を入力し、相対速度ΔＶ(ｔ）に応じて図５(ａ）に示すマップにより車間制御フィードバック系減衰係数ζ_ｎＤＢを決定する。図示のようにζ_ｎＤＢは相対速度が変化しても一定である。これは振動的になることを防ぎ、かつ応答性を良くするには、値を１(ζ_ｎＤＢ＝１のとき、臨界制動という）とすることが最適であるからである。
【００１９】
フィードバック系減衰係数決定部３２０は、相対速度ΔＶ(ｔ）を入力し、相対速度ΔＶ(ｔ）に応じて図５(ｂ）に示すマップにより車間制御フィードバック系の固有振動数ω_ｎＤＢを決定する。図５(ｂ）に示す特性は、相対速度ΔＶ(ｔ）の絶対値が小さい場合には固有振動数ω_ｎＤＢを小さくすることで、緩慢に制御し、大きい場合には大きくすることで、先行車の挙動に遅れが発生しないように速い制御としている。
【００２０】
フィードバック系固有振動数第１補正部３３０は、実車間距離Ｌ_Ａ(ｔ）を変数として予め設定された図６に示すマップから、車間制御フィードバック系の固有振動数ω_ｎＤＢを補正する補正係数Ｃ_Ｄ１を求め、固有振動数ω_ｎＤＢを補正して、補正後の固有振動数ω_{ｎＤＢＣ１}を出力する。すなわち、ω_{ｎＤＢＣ１}は下式で示される。
ω_{ｎＤＢＣ１}＝Ｃ_Ｄ１・ω_ｎＤＢ
補正係数Ｃ_Ｄ１は、図６から明らかなように、車間距離が第１の所定値（例えば２０ｍ程度）より短い場合は、補正係数Ｃ_Ｄ１を１以上の値として、固有振動数ω_ｎＤＢを大きくすることにより、車間距離制御の応答性が早くなるようにしている。また、車間距離が第２の所定値（例えば９０ｍ程度）より長い場合は、補正係数Ｃ_Ｄ１を１未満の値とし、固有振動数ω_ｎＤＢを小さくして、車間距離制御の応答性が遅くなるようにしている。
【００２１】
フィードバック系固有振動数第２補正部３３１は、車間時間ｄ_Ｔ(ｔ）と車間制御フィードバック系の固有振動数ω_{ｎＤＢＣ１}とを入力し、前回の車間時間ｄ_Ｔ(ｔ−１）と今回の車間時間ｄ_Ｔ(ｔ）とが異なる場合、つまり、運転者が車間時間の設定を変更したと判断された場合には、１秒間のあいだ、補正係数Ｃ_Ｄ２の値を予め設定された１から１.５に変更することによって、車間制御フィードバック系の固有振動数を一時的に大きくする。通常、補正係数Ｃ_Ｄ２の値は１であり、車間時間の設定が変更された場合のみ、１より大きい値を取ることによって、車間制御フィードバック系の固有振動数を一時的に大きくし、車間時間の変更を速やかに行えるようにするためである。補正後の固有振動数ω_ｎＤＢＣは下式で示される。
ω_ｎＤＢＣ＝Ｃ_Ｄ２・ω_{ｎＤＢＣ１}
なお、上記フィードバック系固有振動数第２補正部３３１では、車間距離フィードバック系の固有振動数（ゲイン）を大きくすることによって応答性を向上させているが、この構成では先行車が急な挙動をした場合に、過敏に反応することがあり、乗り心地が多少悪くなるおそれがある。その点、前記車間距離指令値決定部１１２で説明したように、車間時間が変更された場合に、新たな車間時間ｄ_ＴＬよりも一時的に車間時間の値を大きくまたは小さくし、その後に目標とする車間時間ｄ_ＴＬに収束させるように構成した場合には、上記のような過敏に反応するおそれがない。
フィードバック系減衰係数補正部３１１は、車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０で算出された外乱推定値ｄ_Ｖ(ｔ）を入力し、かつ、フィードバック系減衰係数決定部３１０からζ_ｎＤＢを入力し、外乱推定値ｄ_Ｖ(ｔ）から路面勾配量φ_Ａ(ｔ）を推定する。具体的には、図７に示すように、外乱推定値ｄ_Ｖ(ｔ）が負の場合は、登坂路であり、正の場合は、降坂路として、路面勾配量φ_Ａ(ｔ）を求める。そして、図８に基づいて補正係数Ｃ_Ｄ３を求め、車間制御フィードバック系の減衰係数ζ_ｎＤＢを補正して、減衰係数ζ_ｎＤＢＣの値を決定する。すなわち、減衰係数ζ_ｎＤＢＣは下式で示される。
ζ_ｎＤＢＣ＝ζ_ｎＤＢ・Ｃ_Ｄ３
Ｃ_Ｄ３は、図８からも明らかなように、路面勾配量φ_Ａ(ｔ）が所定の範囲にある場合は、Ｃ_Ｄ３を１とし、路面勾配量φ_Ａ(ｔ）の絶対値が大きい程、Ｃ_Ｄ３の値を１より大きくしている。
【００２２】
フィードバック定数決定部３４０は、車間制御フィードバック系の減衰係数ζ_ｎＤＢＣと固有振動数ω_ｎＤＢＣを入力し、フィードバック定数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｖを下式から算出する。
ｆ_Ｌ＝ω_ｎＤＢＣ ^２・Ｔ_Ｖ
ｆ_Ｖ＝２・ζ_ｎＤＢＣ・ω_ｎＤＢＣ・Ｔ_Ｖ−１
この結果、車間距離Ｌ_Ａ(ｔ）が短いほど、補正係数Ｃ_Ｄ２が小さくなり、固有振動数ω_ｎＤＢが大きくなって、フィードバック係数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｖが共に大きくなり、減速が早くなる。このとき、車間距離Ｌ_Ａ(ｔ）が短い場合に、固有振動数ω_ｎＤＢＣを大きくしてフィードバック係数ｆ_Ｌ、ｆ_Ｖを大きくする代わりに、車間距離に応じて直接、車間制御フィードバック定数ｆ_Ｌを補正しても良い。
また、道路の傾斜が大きいほど、補正係数Ｃ_Ｄ３は大きくなり、減衰係数ζ_ｎＤＢＣも大きくなってフィードバック定数ｆ_Ｖも大きくなり、減速が早くなる。
【００２３】
なお、車間制御フィードバック系の固有振動数ζ_ｎＤＢを変更するのではなく、車間距離指令値演算部１１０の目標車間距離Ｌ^＊(ｔ）を大きくしてもよい。具体的には、車間距離指令値演算部１１０が、車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０で算出された外乱推定値ｄ_Ｖ(ｔ）を入力し、外乱推定値より図７から路面勾配量φ_Ａ(ｔ）を推定し、図９のマップから補正係数Ｃ_Ｄ４(＞１）を決定し、図２で示した車間距離指令値決定部１１２におけるＬ^＊(ｔ）に上記の補正係数Ｃ_Ｄ４を乗算して目標車間距離Ｌ^＊(ｔ）を算出してもよい。すなわち、
Ｌ^＊(ｔ）＝〔Ｖ_Ａ(ｔ）＋ΔＶ(ｔ）〕・ｄ_Ｔ・Ｃ_Ｄ４
この場合には、路面の傾斜角度などを表す外乱推定値ｄ_Ｖ(ｔ）が大きいほど補正係数Ｃ_Ｄ４が大きくなるため、目標車間距離Ｌ^＊(ｔ）が大きくなる。よって、減速の開始が早くなる。
【００２４】
次に、車速制御部５００について説明する。
図１０は、車速制御装置の全体の構成を示すブロック図である。以下、図１０における各ブロックの構成と動作を説明する。
まず、図示しないシステムスイッチをオンにすると装置全体の電源が投入され、待機状態となる。そしてこの状態においてセットスイッチ２０がオンにされると制御が開始される。
車速制御部５００（破線で囲んだ部分）は、マイクロコンピュータとその周辺部品から構成される。なお、車速制御部５００内部のブロックはコンピュータの演算内容をブロックに別けて表示したものである。
【００２５】
車速制御部５００内において、車速指令値決定部５１０では、制御周期１０ｍｓ毎に車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）を算出する。なお、(ｔ）を付した符号は時間的に変化する値であることを意味する。ただし、図面では（ｔ）を省略して表示していることもある。
【００２６】
車速指令最大値設定部５２０は、セットスイッチ２０が押されたときの自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸ（目標車速）として設定する。なお、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）は車速センサ１０がタイヤの回転数から検出した自車両の実際の速度である。また、上記のようにセットスイッチ２０によって車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸが設定された後、コーストスイッチ３０が１回押される毎に、車速指令最大値設定部５２０は、車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸを５ｋｍ／ｈずつ低い値に設定する。すなわち、ｎ回押すとｎ×５ｋｍ／ｈ（押し続けた場合は押している時間をｔとすると、例えばｔ／１０ｍｓ×５ｋｍ／ｈ）だけ低い値に設定される。また、上記のようにセットスイッチ２０によって車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸが設定された後、アクセラレートスイッチ４０が１回押される毎に、車速指令最大値設定部５２０は、車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸを５ｋｍ／ｈずつ高い値に設定する。すなわち、ｎ回押すとｎ×５ｋｍ／ｈ（押し続けた場合は押している時間をｔとすると、例えばｔ／１０ｍｓ×５ｋｍ／ｈ）だけ高い値に設定される。
【００２７】
次に、横Ｇ車速補正量算出部５８０は、操舵角センサ１００から出力されるハンドルの操舵角θ(ｔ）と自車速Ｖ_Ａ(ｔ）とを入力し、後述する車速指令値を横方向の加速度（以下、横Ｇと記す）に応じて補正するための車速補正量Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）を演算する。なお、横Ｇ車速補正量算出部５８０は、具体的には図１１に示すように、操舵角信号ローパスフィルタ（以下、操舵角信号ＬＰＦ部と記す）５８１、横Ｇ算出部５８２、車速補正量算出マップ５８３より構成される。
【００２８】
まず、操舵角信号ＬＰＦ部５８１は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と操舵角θ(ｔ）を入力し、操舵角ＬＰＦ値θ_ＬＰＦ(ｔ）を演算する。θ_ＬＰＦは以下の式で表される。
θ_ＬＰＦ(ｔ）＝θ(ｔ)／(ＴＳＴＲ・ｓ＋１）
ただし、ｓは微分演算子（以下の式でも同）
ここで、ＬＰＦの時定数ＴＳＴＲは、ＴＳＴＲ＝１／(２π・ｆｃ）
であらわされ、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃは、図１２に示すような自車速Ｖ_Ａ(ｔ）に対するカットオフ周波数ｆｃのマップによって決定される。このマップは、高車速域ほどカットオフ周波数ｆｃが低く設定されている。例えば５０ｋｍ／ｈに比べて１００ｋｍ／ｈの方が低い値をとる。
【００２９】
横Ｇ算出部５８２は、操舵角ＬＰＦ値θ_ＬＰＦ(ｔ）と自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を入力し、以下の式に従って横Ｇの値Ｙ_Ｇ(ｔ）を算出する。

ただし、Ｗは車両のホイルベース、Ｎはステアリングギア比、Ａはスタビリティファクタである。
【００３０】
なお、上記の式は、操舵角から横Ｇを検出する場合を示したが、ヨーレイトセンサを使用してヨーレイトψ(ｔ）にローパスフィルタを施して横Ｇを検出する場合は下記の式を用いればよい。
Ｙ_Ｇ(ｔ）＝Ｖ_Ａ(ｔ)・ψ_ＬＰＦ
ψ_ＬＰＦ＝ψ(ｔ）／（Ｔ_ＹＡＷ・ｓ＋１）
ただし、Ｔ_ＹＡＷはローパスフィルタの時定数であり、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）が大きな値となるほど大きな値をとる。
【００３１】
車速補正量算出マップ５８３は、横Ｇに応じて車速指令値を補正するための車速補正量Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）を算出する。車速補正量Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）は、横Ｇによって決まる補正係数に所定の車速指令値変化量制限値〔例えば０.０２１（ｋｍ／ｈ）／１０（ｍｓ）＝０.０６Ｇ〕を乗じて算出する。なお、上記の車速指令値変化量制限値の値は、後記図１５に示す車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）の最大値に等しい。
Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）＝補正係数×０.０２１（ｋｍ／ｈ）／１０（ｍｓ）
後述するように、最終的に車速を制御する値となる車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）を演算する際には、上記の車速補正量Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）を減算項として付加している。したがって車速補正量Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）の値が大きいほど、車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）は制限されることになる。
【００３２】
上記の補正係数は、図１３に示すように横Ｇの値Ｙ_Ｇ(ｔ）が大きいほど大きくなる。これは、横Ｇが大きいほど車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）の変化に大きな制限を設けるためである。ただし、図１３に示すように横Ｇが０.１Ｇ以下の場合は、車速指令値の補正の必要がないと判断して補正係数をゼロとしている。また、横Ｇが０.３Ｇ以上となる場合は、通常の使用では発生しない値である上に、横Ｇ検出値が誤って大きくなった場合に補正量が過大となることを防ぐため、０.３Ｇ以上は補正係数を一定（例えば２）にしている。
【００３３】
後記車速指令値決定部５１０で詳細を説明するように、前記のアクセラレートスイッチ４０の操作によって目標車速が上昇した場合、すなわち、加速が要求された場合には、現在の自車速Ｖ_Ａ(ｔ）に、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を加算し、車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）を減算することによって車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）を算出している。したがって、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）が車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）より大であれば加速し、小であれば減速することになる。そして前記のように車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）は、車速指令値変化量制限値（車速指令値変化量の最大値）に図１３に示すような補正係数を乗算して求めているので、例えば車速指令値変化量制限値＝車速指令値変化量の場合には、補正係数が１のとき（図１３の例ではＹ_Ｇ(ｔ）＝０.２の場合）には加速分と減速分とが等しくなって現在の車速が維持される。つまり、この例では、横Ｇの値Ｙ_Ｇ(ｔ）が０.２より小の場合には加速され、大の場合には減速されることになる。また、前記のコーストスイッチ３０の操作によって目標車速が低下した場合、すなわち、減速が要求された場合には、現在の自車速Ｖ_Ａ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）と車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）とを減算することによって車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）を算出している。したがってこの場合には常に減速することになるが、減速の程度は車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）が大きいほど、すなわち横Ｇが大きいほど大きくなる。なお、車速指令値変化量制限値についての上記の値０.０２１（ｋｍ／ｈ）／１０（ｍｓ）は、高速道路での使用を想定した値である。
【００３４】
上述したように、車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）は、横Ｇに応じた補正係数と車速指令値変化量制限値との積により求め、横Ｇが大きくなると減算項（車速補正値）の値が大きくなって横Ｇが大きくならないように車速が制御される。しかし、図１１の操舵角信号ＬＰＦ部５８１で説明したように、高車速域ほど、カットオフ周波数ｆｃを低くしているので、ＬＰＦの時定数ＴＳＴＲは大きくなり、操舵角ＬＰＦ値θ_ＬＰＦ(ｔ）が小さくなって、横Ｇ算出部５８２で推定される横Ｇも小さくなり、その結果、車速補正量算出マップ５８３を介して得られる車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）が小さくなるため、操舵角による車速指令値への補正（加速減少方向への補正）がかかりにくくなる。
【００３５】
この点について詳述すると、操舵角に対する車両応答の固有振動数ω_ｎＳＴＲの特性は、以下の式で示される。
ω_ｎＳＴＲ＝(２Ｗ／Ｖ_Ａ)√〔Ｋｆ・Ｋｒ・(１＋Ａ・Ｖ_Ａ ^２)／ｍ_Ｖ・Ｉ〕
ただし、Ｋｆ、Ｋｒは前後輪タイヤコーナリングパワー(１輪分）、Ｗはホイールベース、ｍ_Ｖは車両質量、Ａはスタビリティファクタ、Ｉは車両ヨー慣性モーメントである。
固有振動数ω_ｎＳＴＲの特性は、図１４に示すように車速が上がるに従って固有振動数ω_ｎＳＴＲが低くなり、操舵角に対する車両応答性が悪くなるのに対し、車速が下がるに従って固有振動数ω_ｎＳＴＲが高くなり、操舵角に対する車両応答性が良くなることがわかる。つまり、高車速域ほど、操舵を行っても横Ｇが発生しにくく、また低車速域程、少しの操舵でも横Ｇが発生しやすくなる。そのため、図１２に示したように高車速域程カットオフ周波数ｆｃを低くすることで、応答性を遅くして操舵角による車速指令値に対する補正がかかりにくくしている。
次に、図１０の車速指令値変化量決定部５９０は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸとの偏差の絶対値に基づき、図１５に示すマップにより車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を算出する。このマップは、偏差の絶対値が或る範囲内(図１５中の範囲Ｂ）では、車速制御中止判定部６１０で述べる加速度制限値αを超えない程度に、絶対値が大きいほど車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を大きくして、なるべく速やかに加速または減速する。そして偏差の絶対値が小さいほど加速度感が損なわれない程度に、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を小さくして、車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸをオーバーシュートしないようにしている。偏差の絶対値が大きい範囲（図１５中の範囲Ａ）では、加速度制限値αを超えない値で一定値（たとえば０.０６Ｇ）とする。また、小さい範囲（図１５中の範囲Ｃ）では一定値（たとえば０.０３Ｇ）とする。
【００３６】
さらに、車速指令値変化量決定部５９０では、前記の横Ｇ車速補正量算出部５８０から出力される車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）をモニタしており、車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）の値がゼロから一旦ゼロ以外になった後に再びゼロに戻った場合には、カーブ路の走行が終了したと判定するとともに、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸが等しくなったかどうかを検出している。
そして、カーブ終了と判定された場合は、上述した自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸとの偏差の絶対値に基づいて図１５を使用して車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を決定することに代えて、カーブが終了したと判定された時の自車速Ｖ_Ａ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を決定する。その時の特性は図１５と同様な傾向を示す特性を用いる。すなわち、図１５の横軸を、｜Ｖ_Ａ(ｔ）―Ｖ_ＳＭＡＸ｜の代わりに、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）に変更したマップ（図示省略）を用い、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）が小さいほど車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）は小さな値となるように設定された特性になっている。そして、この処理は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸが等しくなると終了する。
【００３７】
なお、カーブが終了したと判定された時の実際の自車速Ｖ_Ａ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を決定する上述した例に代えて、車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）がゼロ以外の値になった場合に、カーブ路走行が開始された判定し、その時の自車速Ｖ_Ａ(start）を予め記憶しておき、かつカーブ路が終了したと判定されたときの自車速Ｖ_Ａ(end）との差ΔＶ_Ａ＝Ｖ_Ａ(start）―Ｖ_Ａ(end）(すなわち車速指令値の補正による車速落ち込み量）の大きさから車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を決定しても良い。この時の特性は図１５と逆の傾向を示す特性を用いる。すなわち、図１５の横軸を、｜Ｖ_Ａ(ｔ）―Ｖ_ＳＭＡＸ｜の代わりに、車速差ΔＶ_Ａに変更したマップ（図示省略）を用い、車速差ΔＶ_Ａが大きいほど車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）が小さな値をとるように設定されている。なお、この処理は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸが等しくなると終了する。
【００３８】
カーブ路走行時には、横Ｇの値が過大にならないように車速指令値が補正されるので、一般に車速が低下する。そのため上記のように、カーブ路の走行が終了し、車速が落ち込んだ後は、カーブ路終了時の自車速Ｖ_Ａ(ｔ）、またはカーブ路開始時と終了時（車速指令値の補正により車速が落ち込む前と後）の車速差ΔＶ_Ａの大きさに応じて、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を変更するように構成している。
【００３９】
なお、カーブ路終了時に車速が低いか、または車速差ΔＶ_Ａが大きい場合は、そのカーブ路の曲率半径が小さい（カーブがきつい）ために車速が落ち込んだと推定される。そしてカーブ路が連続している場合（例えばＳ字カーブ等）には上記のような状況になる可能性が大きい。そのため、カーブ路終了時の車速が低いか、または車速差ΔＶ_Ａが大きい場合には、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を小さくして車速指令値による車速制御の加速度を小さくする。これにより、連続したカーブ（Ｓ字路）において、カーブを回る毎に大きな加速が行われることがなくなる。同様に、カーブ路終了時に車速が高いか、または車速差ΔＶ_Ａが小さい場合には、単一のカーブであると判断し、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を大きくする。これにより、単一のカーブ終了後には直ちに加速されるので、加速が緩慢になって運転者に違和感を与えるというおそれがなくなる。
【００４０】
以下、本発明の要点について説明する。
上記のように車速指令値変化量決定部５９０では、図１５に示すように実車速Ｖ_Ａ(ｔ）と変更された後の設定車速（上記の場合には車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸ）との偏差が大きい場合には車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）を大きくするように構成している。したがって、前記図１に示した車間距離制御部１０５からの信号に基づいて先行車に追従走行している場合であって、車間距離制御における設定車速と実車速とが異なる状況で走行していた場合には、変更された設定車速と実車速との偏差に応じて車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）が設定される。つまり、仮に変更前と変更後の設定車速が大幅に異なっていた場合でも、実車速Ｖ_Ａ(ｔ）と変更後の設定車速との偏差が小さい場合には、小さな車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）（加速度または減速度）で車速が変化するので、運転者が車速を少し下げたいという場合に運転者の感覚に一致させることが出来る。また、実車速と設定車速との偏差が大きい場合には、大きな車速変化量で車速が変化するので、変更後の新しい設定車速に速やかに収束させることができ、例えば車速を大きく下げたいという運転者の感覚に適合した制御を行うことが出来る。
以上が本発明の要点の説明である。
【００４１】
次に、図１０の車速指令値決定部５１０は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）、車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）および車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸを入力し、以下のようにして車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）を算出する。
（１）車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸが自車速Ｖ_Ａ(ｔ）より大きい場合、つまり、アクセラレートスイッチ４０（またはリジュームスイッチ）の操作による加速要求があった場合

つまり、車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸとＶ_Ａ(ｔ）＋ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）−Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）とのうちの小さい方を選択して車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）とする。
（２）Ｖ_ＳＭＡＸとＶ_Ａ(ｔ）が等しい場合、つまり、一定車速を維持している場合
Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）＝Ｖ_ＳＭＡＸ−Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）
つまり、車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸから車速補正値Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）を減算して車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）とする。
（３）車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸが自車速Ｖ_Ａ(ｔ）より小さい場合、つまり、コーストスイッチ３０の操作による減速要求があった場合
Ｖ_ＣＯＭ(ｔ)＝ｍａｘ〔Ｖ_ＳＭＡＸ、Ｖ_Ａ(ｔ)−ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ)−Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）〕
つまり、車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸとＶ_Ａ(ｔ）−ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）−Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）とのうちの大きい方を選択して車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）とする。
【００４２】
ただし、車速指令値決定部５１０は、図１に示した車間距離制御部１０５から車間制御用車速指令値Ｖ^＊(ｔ）と車間距離センサ１５からの先行車フラグＦを入力し、次のような処理を行う。
（４）先行車フラグＦを入力した場合
先行車フラグＦが入力された場合には、車間制御用車速指令値Ｖ^＊(ｔ）と車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸとを比較し、小さい方の値を車速指令値Ｖ_Ｃ(ｔ）とし、Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）を下記の式で算出する。
Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）＝Ｖ_Ｃ(ｔ）−Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）
上記のようにして車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）が決定され、これに応じて車速を制御する。
【００４３】
次に、駆動トルク指令値算出部５３０は、車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）と自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を入力し、以下に示すようにして駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）を演算する。なお、図１６は駆動トルク指令値算出部５３０の構成の一例を示すブロック図である。
まず、車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）を入力とし、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を出力とした場合の伝達特性Ｇ_Ｖ(ｓ）は、下式で表すことができる。
Ｇ_Ｖ(ｓ）＝１／(Ｔ_Ｖ・ｓ＋１）・ｅ^{（−Ｌｖ・ｓ）}
ただし、Ｔ_Ｖは１次遅れ時定数、Ｌ_Ｖはパワートレイン系の遅れによる無駄時間である。
【００４４】
また、制御対象の車両モデルは、駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）を操作量とし、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を制御量としてモデル化することによって、車両のパワートレインの挙動は下式に示す簡易線形モデルで表すことができる。
Ｖ_Ａ(ｔ）＝１／(ｍ_Ｖ・Ｒｔ・ｓ）ｅ^{（−Ｌｖ・ｓ）}・ｄ_ＦＣ(ｔ）
ただし、Ｒｔは、タイヤの有効回転半径、ｍ_Ｖは車両質量である。
このように駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）を入力とし、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を出力とする車両モデルは、１／ｓの形となるので積分特性を有することになる。
【００４５】
なお、制御対象の特性にはパワートレイン系の遅れにより無駄時間Ｌ_Ｖも含まれ、かつ、使用するアクチュエータやエンジンによって無駄時間Ｌ_Ｖの値が変化する非線形特性が、後記のごとき近似ゼロイング手法による外乱推定器を用いることにより、駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）を入力とし、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を出力とする車両モデルは、上記と同じ式で表すことができる。
【００４６】
ここで、車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）を入力とし、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）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Ｔ_Ｖと無駄時間Ｌ_Ｖ要素をもつ伝達特性Ｇ_Ｖ(ｓ）の特性に一致させると、図１６に示すようなＣ_１(ｓ）、Ｃ_２(ｓ）およびＣ_３(ｓ）を用いて、以下のように定めることができる。ただし、Ｃ_１(ｓ）、Ｃ_２(ｓ）は近似ゼロイング手法による外乱推定器を示し、外乱やモデル化誤差による影響を抑制するように働く補償器であり、Ｃ_３(ｓ）はモデルマッチング手法による補償器を示す。
補償器Ｃ_１(ｓ）＝ｅ^{（−Ｌｖ・ｓ）}／(Ｔ_Ｈ・ｓ＋１）
補償器Ｃ_２(ｓ）＝(ｍ_Ｖ・Ｒｔ・ｓ）／(Ｔ_Ｈ・ｓ＋１）
このとき、外乱推定値ｄ_Ｖ(ｔ）は、
ｄ_Ｖ(ｔ）＝Ｃ_２(ｓ）・Ｖ_Ａ(ｔ）−Ｃ_１(ｓ）・ｄ_ＦＣ(ｔ）
となる。
【００４７】
また、制御対象の無駄時間を無視して、規範モデルＧ_Ｖ(ｓ）を時定数Ｔ_Ｖの１次ローパスフィルタとすると、補償器Ｃ_３(ｓ）は次のような定数となる。
補償器Ｃ_３(ｓ）＝ｍ_Ｖ・Ｒｔ／Ｔ_Ｖ
以上のＣ_１(ｓ）、Ｃ_２(ｓ）、Ｃ_３(ｓ）の補償器により、駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）は次式によって算出される。

上記の駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）に基づいて駆動トルクを制御する。すなわち、図１７に示すような予め計測されたエンジン非線形定常特性マップを用いて駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）に実駆動トルクｄ_ＦＡ(ｔ）を一致させるようなスロットル開度指令値を算出し、また、エンジンの負の駆動トルクでは足りない場合には変速機やブレーキで補うように分配する。このように、スロットル開度、変速機、ブレーキを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。
【００４８】
なお、無段変速機７０が、ロックアップ付き流体コンバータを有している場合には、無段変速機７０のコントローラからロックアップ状態信号ＬＵ_Ｓを入力し、それによってアンロックアップ状態であると判断された場合には時定数Ｔ_Ｈ（図１６のＣ_１(ｓ）、Ｃ_２(ｓ）の分母に記載）を大きくする。これにより、車速制御フィードバック補正量（所望の応答特性を維持するためのフィードバックループの補正係数）が小さくなり、ロックアップ時に比べてアンロックアップ時に遅れる制御対象の応答特性に合わせることができ、ロックアップ時、アンロックアップ時ともに車速制御系の安定性が確保されるようになる。
【００４９】
また、図１６に示した駆動トルク指令値演算部５３０では、制御対象の伝達特性を補償するための補償器Ｃ_１(ｓ）および補償器Ｃ_２(ｓ）と設計者が定めた応答特性を達成するための補償器Ｃ_３(ｓ）で構成していたが、図２１に示すように、設計者が定めた任意の応答特性になるように補償するための前置補償器Ｃ_Ｆ(ｓ）、設計者が定めた任意の応答特性を演算する規範モデル演算部Ｃ_Ｒ(ｓ）、および規範モデル演算部Ｃ_Ｒ(ｓ）の応答特性からのずれ量（目標車速−自車速）を補償するためのフィードバック補償器Ｃ_３(ｓ)’によって構成することもできる。
【００５０】
前置補償器Ｃ_Ｆ(ｓ）は車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）に対する実際の自車速Ｖ_Ａ(ｔ）の伝達関数Ｇ_Ｖ(ｓ）を達成するために、下記の式で示すフィルタを用いて基準駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ１(ｔ）を演算する。
ｄ_ＦＣ１(ｔ）＝ｍ_Ｖ・Ｒ_Ｔ・ｓ・Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）／（Ｔ_Ｖ・ｓ＋１）
規範モデル演算部Ｃ_Ｒ（ｓ）は、車速制御系の目標応答Ｖ_Ｔ(ｔ）を伝達関数Ｇ_Ｖ(ｓ）と車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）から演算する。すなわち
Ｖ_Ｔ(ｔ）＝Ｇ_Ｖ(ｓ）・Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）
である。
【００５１】
フィードバック補償器Ｃ_３(ｓ)’は、目標応答Ｖ_Ｔ(ｔ）と実際の自車速Ｖ_Ａ(ｔ）とに偏差が生じた場合に、この偏差をなくすように駆動トルク指令値補正量ｄ_Ｖ(ｔ)’を演算する。すなわちｄ_Ｖ(ｔ)’は下記の式で示される。
ｄ_Ｖ(ｔ)’＝〔（Ｋ_Ｐ・ｓ＋Ｋ_Ｉ）／ｓ〕〔Ｖ_Ｔ(ｔ)−Ｖ_Ａ(ｔ)〕
ただし、Ｋ_Ｐはフィードバック補償器Ｃ_３（ｓ)’の比例制御ゲイン、Ｋ_Ｉはフィードバック補償器Ｃ_３（ｓ)’の積分制御ゲインである。なお、駆動トルク指令値補正量ｄ_Ｖ(ｔ)’は前記図１６で説明した外乱推定値ｄ_Ｖ(ｔ）に相当する。
このとき、ロックアップ状態信号ＬＵ_Ｓによってアンロックアップ状態であると判断された場合には補正量ｄ_Ｖ(ｔ)’が演算される。すなわち、
ｄ_Ｖ(ｔ)’＝〔(Ｋ_Ｐ’・ｓ＋Ｋ_Ｉ’)／ｓ〕〔Ｖ_Ｔ(ｔ)−Ｖ_Ａ(ｔ)〕
である。ただし、
Ｋ_Ｐ’＜Ｋ_Ｐ
Ｋ_Ｉ’＜Ｋ_Ｉ
であるため、フィードバックゲインは小さくなる。したがって、駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）は、基準駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ１(ｔ）と駆動トルク指令値補正量ｄ_Ｖ(ｔ)’から、
ｄ_ＦＣ(ｔ）＝ｄ_ＦＣ１(ｔ）＋ｄ_Ｖ(ｔ)’
と演算される。このようにロックアップ時に比べてアンロックアップ時にはフィードバックゲインを小さくしているため、駆動トルク指令値補正量の変化速度が小さくなり、ロックアップ時に比べてアンロックアップ時に遅れる制御対象の応答特性に合わせることができるので、ロックアップ時、アンロックアップ時ともに車速制御系の安定性が確保されるようになる。
【００５２】
次に、図１０のアクチュエータ駆動系について説明する。
変速指令値算出部５４０は、駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）、コーストスイッチ３０の出力およびアクセルペダルセンサ９０の出力を入力し、以下のように変速指令値ＤＲＡＴＩＯ(ｔ）を演算して、無段変速機７０へ出力する。
（１）コーストスイッチ３０のオフ時
自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）とに基づいて、図１８に示すようなスロットル開度推定マップからスロットル開度推定値ＴＶＯ_ＥＳＴＩを算出する。次にスロットル開度推定値ＴＶＯ_ＥＳＴＩと自車速Ｖ_Ａ(ｔ）とに基づいて、図１９に示すようなＣＶＴ変速マップからエンジン回転数指令値Ｎ_{ＩＮ＿ＣＯＭ}を算出する。そして、変速指令値ＤＲＡＴＩＯ(ｔ）は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）とエンジン回転数指令値Ｎ_{ＩＮ＿ＣＯＭ}より、下式から求める。
ＤＲＡＴＩＯ(ｔ)＝Ｎ_{ＩＮ＿ＣＯＭ}・２π・Ｒｔ／〔６０・Ｖ_Ａ(ｔ)・Ｇｆ〕
ただし、Ｇｆはファイナルギア比である。
【００５３】
（２）コーストスイッチ３０のオン時
コーストスイッチ３０をオンにして車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸを下げている場合は、変速指令値ＤＲＡＴＩＯ(ｔ）として前回の変速指令値ＤＲＡＴＩＯ(ｔ−１）を保持する。そのため、コーストスイッチ３０を連続的にオンした場合でも、変速指令値はコーストスイッチ３０をオフするまで前回値、つまりコーストスイッチ３０のオン直前の値を保持するため、シフトダウンはされない。従って、設定車速を大きく下げた後にアクセラレートスイッチ４０により設定車速を戻す場合、加速するためにスロットル開度は開く方向に制御されても、シフトダウンされていない状態ではエンジン回転数が急激に高くなることはなく、運転者に与える騒音の発生を防止できる。
【００５４】
図１０の実変速比算出部５５０は、エンジン回転センサ８０がエンジンの点火信号から検出したエンジン回転数Ｎ_Ｅ(ｔ）と、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）とにより、下式に従って、実変速比ＲＡＴＩＯ(ｔ）を算出する。
ＲＡＴＩＯ(ｔ)＝Ｎ_Ｅ(ｔ)／〔Ｖ_Ａ(ｔ)・Ｇｆ・２π・Ｒｔ〕
図１０のエンジントルク指令値算出部５６０は、駆動トルク指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）とＲＡＴＩＯ(ｔ）から、下式に従って、エンジントルク指令値ＴＥ_ＣＯＭ(ｔ）を算出する。
ＴＥ_ＣＯＭ(ｔ）＝ｄ_ＦＣ(ｔ）／〔Ｇｆ・ＲＡＴＩＯ(ｔ）〕。
【００５５】
図１０の目標スロットル開度算出部５７０は、エンジントルク指令値ＴＥ_ＣＯＭ(ｔ）とエンジン回転数Ｎ_Ｅ(ｔ）に基づいて、図２０に示すようなエンジン全性能マップより、目標スロットル開度ＴＶＯ_ＣＯＭを算出し、スロットルアクチュエータ６０へ出力する。
【００５６】
図１０のブレーキ圧指令値算出部６３０は、エンジン回転数Ｎ_Ｅ(ｔ）に基づいて、図２０に示すエンジン全性能マップからスロットル全閉時のエンジンブレーキトルクＴＥ_ＣＯＭ’を求め、エンジンブレーキトルクＴＥ_ＣＯＭ’とエンジントルク指令値ＴＥ_ＣＯＭ(ｔ）から次式によってブレーキ圧指令値ＲＥＦ_ＰＢＲＫ(ｔ）を算出し、ブレーキアクチュエータ５０へ出力する。
ＲＥＦ_ＰＢＲＫ(ｔ）＝(ＴＥ_ＣＯＭ−ＴＥ_ＣＯＭ’)・Ｇｍ・Ｇｆ／
｛４・(２・ＡＢ・ＲＢ・μＢ)｝
ただし、Ｇｍは自動変速機の変速比、ＡＢはホイルシリンダ力（シリンダ圧×面積）、ＲＢはディクスロータ有効半径、μＢはパッド摩擦係数である。
【００５７】
次に、車速制御の中断処理について説明する。
図１０の車速制御中断判定部６２０は、アクセルペダルセンサ９０で検出されたアクセル操作量ＡＰＯを入力し、アクセル操作量ＡＰＯと所定値とを比較する。この所定値は、目標スロットル開度算出部５７０から入力した目標スロットル開度ＴＶＯ_ＣＯＭに相当するアクセル操作量ＡＰＯ_１、つまりその時点における自動制御された車速に相当したアクセル開度の値である。そして、アクセル操作量ＡＰＯが上記の所定値より大きい場合、つまり、運転者がアクセルペダルを踏んだことにより、その時点におけるスロットルアクチュエータ６０によるスロットル開度以上にスロットル開度が開かれた場合には、車速制御中断信号を出力する。
【００５８】
そして、車速制御中断信号により、駆動トルク指令値演算部５３０および目標スロットル開度算出部５７０は、それまでの演算を初期化するとともに、無段変速機７０は変速機コントローラにより定速走行変速マップから通常走行用変速マップへの切り替えを行う。つまり、自動制御による定速走行を中断して運転者のアクセル操作に対応した通常走行制御とする。
【００５９】
無段変速機７０は通常走行用変速マップと定速走行用変速マップを持ち、定速走行制御中断時には、車速制御装置から変速機に対して、定速走行用変速マップから通常走行用変速マップへの切替え指令を出力する。ここで、通常走行用変速マップは、例えば、加速時はシフトダウンが緩慢にならないように急峻な（応答性の良い）制御マップに、定速走行用変速マップはゆったり感が出せるように緩やかな制御マップにしておくことにより、定速走行から通常走行切替え時に運転者に違和感を与えないようにしている。
【００６０】
また、車速制御中断判定部６２０は、アクセル操作量ＡＰ０が所定値未満に戻ったときに車速制御中断信号の出力を停止し、かつ、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）が車速指定最大値Ｖ_ＳＭＡＸよりも大きい場合には、減速要求を駆動トルク指令値算出部５３０に出力する。そして、駆動トルク指令値算出部５３０は、車速制御中断判定部６２０からの車速制御中断信号の出力が停止され、かつ減速要求を入力した場合には、演算した駆動力指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）を、スロットルで実現するように、目標スロットル開度算出部５７０で算出されたスロットル開度で減速制御されるが、スロットル全閉だけでは制動力が足りない場合は、スロットルと変速比で実現するように、降坂路、平坦路の別に関わらず、変速指令値算出部５４０から変速比指令値ＤＲＡＴＩＯ（シフトダウン要求）を出力して、無段変速機７０のシフトダウン制御を行い、制動力不足を補うように制御する。
【００６１】
また、駆動（この場合は制動）力指令値ｄ_ＦＣ(ｔ）が大きく、無段変速機のシフトダウンによる制動力でも上限にある場合には、平坦路では通常ブレーキにより制動力を補うが、降坂路では、駆動トルク指令値算出部５３０からブレーキ圧指令値算出部６３０へのブレーキ制御禁止信号Ｂ_Ｐを出力し、それによって降坂路でのブレーキ制御を禁止している。このように制御する理由は次のとおりである。すなわち、降坂路ではブレーキで減速を行うと連続してブレーキをかけることが必要になり、ブレーキフェード等の問題を生じるおそれがある。そのため、上記のように降坂路ではスロットル開度と無段変速機のシフトダウン制御による減速のみで必要な制動力を得るように制御することにより、ブレーキを用いずに制動するように構成している。
【００６２】
以上のような方法により、運転者が一時的にアクセルペダルを踏んで加速することによって定速走行制御が中断した後、再び定速走行制御に復帰した場合においても、変速機のシフトダウンによって、スロットル開度全閉制御のみの減速度よりも大きな減速度を得られるようになるため、目標車速への収束時間を短くすることができる。また、無段変速機を使うことによって、長い下り坂でも変速ショックが発生することなく、スロットル開度全閉制御のみの減速度よりも大きく、かつ、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）に基づいた駆動トルクを実現するようにスロットルおよび変速比が制御されるため、所定の減速度を保ったまま、スムーズに減速できるようになる。なお、通常の有段変速機ではシフトダウン時にショックが生じるので、従来は上記のように減速制御要求が大きい場合でもスロットル制御のみを行い、変速機のシフトダウン制御はしていなかった。しかし、無段変速機を用いればスムーズにシフトダウン出来るので、上記のごとき制御を行うことにより、スロットル開度全閉制御のみの減速度以上の大きな減速度で円滑に減速することができる
次に、車速制御の中止処理について説明する。
図１０の駆動輪加速度算出部６００は、自車速Ｖ_Ａ(ｔ）を入力し、下式によって駆動輪加速度α_ＯＢＳ(ｔ）を演算する。
α_ＯＢＳ(ｔ）＝〔Ｋ_ＯＢＳ・ｓ／（Ｔ_ＯＢＳ・ｓ^２＋ｓ＋Ｋ_ＯＢＳ）〕・Ｖ_Ａ(ｔ）
ただし、Ｋ_ＯＢＳは定数、Ｔ_ＯＢＳは時定数である。
なお、上記の自車速Ｖ_Ａ(ｔ）は、前記のようにタイヤ（駆動輪）の回転速度から算出した値であるから、この値自体が駆動輪の回転速度に対応した値であり、上記の駆動輪加速度α_ＯＢＳ(ｔ）は駆動輪速度Ｖ_Ａ(ｔ）から車速の変化量（駆動輪加速度）を求めた値になっている。
【００６３】
そして車速制御中止判定部６１０は、駆動輪加速度演算部６００で求めた駆動輪加速度α_ＯＢＳ(ｔ）と所定の加速度制限値α（この加速度は車速の変化量に対応する値であり、例えば０.２Ｇ）とを比較し、駆動輪加速度α_ＯＢＳ(ｔ）が加速度制限値αを超えた場合に、車速制御中止信号を出力する。この車速制御中止信号により、駆動トルク指令値算出部５３０および目標スロットル開度算出部５７０は、その演算を初期化する。なお、車速制御が一旦中止されると、セットスイッチ２０を再度オンにするまで、車速制御は復帰しない。
【００６４】
図１０の装置は、車速指令値変化量決定部５９０で決定した車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭに基づいた車速指令値で車速を制御するシステムであるため、通常の状態では前記の車速指令値変化量制限値〔例えば０.０６Ｇ＝０.０２１（ｋｍ／ｈ）／１０（ｍｓ）〕を超える車速変化は生じない。したがって駆動輪加速度α_ＯＢＳ(ｔ）が上記の車速指令値変化量制限値に対応した値よりも大きい所定の加速度制限値α（例えば０.２Ｇ）を超えた場合というのは、駆動輪にスリップが発生した可能性が高い。このように駆動輪加速度α_ＯＢＳ(ｔ）と予め定めた所定の加速度制限値αを比較することにより、スリップ発生を検出することができる。そのため、ＴＣＳ(トラクションコントロールシステム）等のスリップ抑制装置等で加速度センサを別途設けたり、駆動輪と従動輪との回転数差を検出したりすることなく、通常の車速センサ（駆動輪の回転速度を検出するセンサ）からの出力で駆動輪加速度α_ＯＢＳを求めることにより、スリップ判断と、制御の中止判断を行うことができる。また、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭを大きくすることで目標車速への応答性を向上させることができる。なお、駆動輪加速度α_Ｏ _ＢＳ(ｔ）と所定値との比較から定速走行制御中止を判断する代わりに、車速指令値変化量決定部５９０で演算している車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭと駆動輪加速度α_ＯＢＳ(ｔ）との差が所定値以上になった場合に制御を中止させるようにしても良い。
【００６５】
また、図１０の車速指令値決定部５１０において、入力したフラグＦにより、先行車を検出しているか否かを判定し、先行車を検出していないと判定した場合は、自身で演算した車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）が、入力した自車速Ｖ_Ａ(ｔ）よりも高く、かつ、減速方向に変化した場合（Ｖ_ＳＭＡＸ＜Ｖ_Ａか否か）を判定する。そして、車速指令値Ｖ_ＣＯＭを自車速Ｖ_Ａ(ｔ）もしくはそれ以下の所定の速度Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）(例えば自車速から５ｋｍ／ｈを引いた値）に設定するとともに、図１６に示した駆動トルク指令値算出部５３０における、Ｃ_２(ｓ）・Ｖ_Ａ(ｔ）−Ｃ_１(ｓ）・ｄ_ＦＣ(ｔ）＝ｄ_Ｖ(ｔ）の出力をゼロにするように、Ｃ_２(ｓ）とＣ_１(ｓ）の積分器の初期値を自車速Ｖ_Ａ(ｔ）とする。この結果Ｃ_１(ｓ）の出力もＣ_２(ｓ）の出力もＶ_Ａ(ｔ）となり、結果として外乱推定値ｄ_Ｖ(ｔ）は、ゼロとなる。
更に、上述の制御を行うタイミングとして、Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）の変化率であるΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）が所定値(０.０６Ｇ）より減速側に大きかった場合とする。これにより、不要な初期化（Ｖ_Ａ(ｔ）→Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）の初期化と積分器の初期化）が減少するので、減速ショックが少なくなる。
上記のように車速指令値（目標車速に到達するまでの時々刻々の制御指令値）が実車速よりも大きく、かつ、車速指令値の時間的変化が減速方向に変化した場合に、車速指令値を実車速もしくはそれ以下の所定の車速に変更することにより、迅速に目標車速に収束させることが出来る。また、前記の設定した実車速もしくはそれ以下の車速を用いて駆動トルク指令値算出部５３０を初期化することにより、制御の継続性を保つことができる。
【００６６】
なお、運転者が設定した先行車との目標車間距離を保って走行するように、実車間距離を目標車間距離に一致させるように制御する車速制御装置においては、上記車速指令値が上記目標車間距離を保つように設定されるが、入力したフラグＦにより先行車を検出していると判定した場合は、実車間距離が所定値以下で、かつ、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）が減速側に所定値（０.０６Ｇ）より大きかった場合に、車速指令値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）の変更〔Ｖ_Ａ(ｔ）→Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）〕と駆動トルク指令値算出部５３０（具体的にはその中の積分器）の初期化を行う。このように構成することにより、迅速に目標車間距離に収束させることが出来るので、先行車に近寄り過ぎるというおそれがなくなり、かつ、制御の継続性を保つことができる。また、これにより、不要な初期化〔Ｖ_Ａ(ｔ）→ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）の初期化と積分器の初期化）が減少するので、減速ショックが少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車間距離制御装置の全体の構成を示すブロック図。
【図２】車間距離指令値演算部１１０の構成を示すブロック図。
【図３】設定車間時間位相進み補償部１１１の伝達関数のステップ応答を示す特性図。
【図４】車速制御系フィードバック特性決定部３００の構成を示すブロック図。
【図５】車速制御系フィードバック特性決定部３００における各係数を決定するための特性図であり、(ａ）は車間制御フィードバック系減衰係数ζ_ｎＤＢを決定するためのマップ、(ｂ）は車間制御フィードバック系の固有振動数ω_ｎＤＢを決定するためのマップ。
【図６】補正係数Ｃ_Ｄ１を求めるためのマップ。
【図７】路面勾配量φ_Ａ(ｔ）を求めるためのマップ。
【図８】補正係数Ｃ_Ｄ３を求めるためのマップ。
【図９】補正係数Ｃ_Ｄ４を求めるためのマップ。
【図１０】車速制御装置の全体の構成を示すブロック図。
【図１１】横Ｇ車速補正量算出部５８０の構成を示すブロック図。
【図１２】自車速Ｖ_Ａとローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃと関係を示す特性図。
【図１３】車速補正量Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）を計算するための補正係数と横Ｇの値Ｙ_Ｇ(ｔ）との関係を示す特性図。
【図１４】固有振動数ω_ｎＳＴＲと自車速Ｖ_Ａとの関係を示す特性図。
【図１５】自車速Ｖ_Ａ(ｔ）と車速指令最大値Ｖ_ＳＭＡＸとの偏差の絶対値と、車速指令値変化量ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）との関係を示す特性図。
【図１６】駆動トルク指令値演算部５３０の構成を示すブロック図。
【図１７】エンジン非線形定常特性マップの一例を示す図。
【図１８】スロットル開度推定マップの一例を示す図。
【図１９】ＣＶＴ変速マップの一例を示す図。
【図２０】エンジン全性能マップの一例を示す図。
【図２１】駆動トルク指令値演算部５３０の他の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１０…車速センサ１５…車間距離センサ
２０…セットスイッチ３０…コーストスイッチ
４０…アクセラレートスイッチ５０…ブレーキアクチュエータ
６０…スロットルアクチュエータ７０…無段変速機
８０…エンジン回転センサ９０…アクセルペダルセンサ
１００…操舵角センサ１０５…車間距離制御部
１１０…車間距離指令値演算部１１１…設定車間時間位相進み補償部
１１２…車間距離指令値決定部１２０…目標車間距離演算部
１３０…前置補償車速指令値演算部１４０…車間制御車速指令値演算部
１５０…車間時間設定部
３００…車間制御フィードバック特性決定部
３１０…フィードバック系減衰係数決定部
３１１…フィードバック系減衰係数補正部
３２０…フィードバック系固有振動数決定部
３３０…フィードバック系固有振動数第１補正部
３３１…フィードバック系固有振動数第２補正部
３４０…フィードバック定数決定部
５００…車速制御部５１０…車速指令値決定部
５２０…車速指令最大値設定部５３０…駆動トルク指令値算出部
５４０…変速指令値算出部５５０…実変速比算出部
５６０…エンジントルク指令値算出部５７０…目標スロットル開度算出部
５８０…横Ｇ車速補正量算出部５８１…操舵角信号ＬＰＦ部
５８２…横Ｇ算出部５８３…車速補正量算出マップ
５９０…車速指令値変化量決定部６００…駆動輪加速度算出部
６１０…車速制御中止判定部６２０…車速制御中断判定部
６３０…ブレーキ圧指令値算出部
Ｌ_Ａ(ｔ）…車間距離 ΔＶ(ｔ）…相対速度
Ｖ^＊(ｔ）…車間制御用車速指令値ｄ_Ｔ(ｔ）…車間時間
Ｌ^＊(ｔ）…車間距離指令値 ΔＶ_Ｔ(ｔ）…目標相対速度
Ｌ_Ｔ(ｔ）…目標車間距離Ｆ…先行車フラグ
Ｖ_Ｃ(ｔ）…補正車速指令値
ｆ_Ｌ、ｆ_Ｖ…フィードバック定数
Ｖ_Ａ(ｔ）…自車速Ｖ_ＳＭＡＸ…車速指令最大値
θ(ｔ）…操舵角Ｖ_ＳＵＢ(ｔ）…車速補正量
θ_ＬＰＦ(ｔ）…操舵角ＬＰＦ値Ｖ_ＣＯＭ(ｔ）…車速指令値
ΔＶ_ＣＯＭ(ｔ）…車速指令値変化量ｄ_ＦＣ(ｔ）…駆動トルク指令値
ｄ_Ｖ(ｔ）…外乱推定値
ｄ_Ｖ(ｔ)’…駆動トルク指令値補正量
ｄ_ＦＡ(ｔ）…実駆動トルクＣ_Ｆ(ｓ）…前置補償器
Ｃ_Ｒ(ｓ）…規範モデル演算部
ｄ_ＦＣ１(ｔ）…基準駆動トルク指令値
Ｃ_１(ｓ）、Ｃ_２(ｓ）、Ｃ_３(ｓ）…補償器
Ｃ_３(ｓ)’…フィードバック補償器
ｓ…微分演算子
ｆｃ…ＬＰＦのカットオフ周波数
Ｙ_Ｇ(ｔ）…横Ｇの値 ψ…ヨーレイト
ω_ｎＳＴＲ…操舵角に対する車両応答の固有振動数
α_ＯＢＳ…駆動輪加速度
ＴＶＯ_ＥＳＴＩ…スロットル開度推定値
ＴＶＯ_ＣＯＭ…目標スロットル開度ＡＰＯ…アクセル操作量
Ｎ_{ＩＮ＿ＣＯＭ}…エンジン回転数指令値ＤＲＡＴＩＯ(ｔ）…変速指令値
ＴＥ_ＣＯＭ(ｔ）…エンジントルク指令値
ＴＥ_ＣＯＭ’…エンジンブレーキトルク
ＲＥＦ_ＰＢＲＫ(ｔ）…ブレーキ圧指令値Ｂ_Ｐ…ブレーキ制御禁止信号

Claims

先行車が存在する場合には、先行車と自車両との間に所定の車間距離を維持するための目標車速を設定し、該目標車速と運転者が設定した設定車速との小さい方の車速になるように自車速を制御し、先行車が存在しない場合には、運転者が設定した設定車速を維持するように自車速を制御する車速制御装置において、
運転者の操作によって前記設定車速を変更する手段を備え、
運転者によって設定車速が変更されたときの実際の自車速と、変更後の設定車速との偏差に応じて、偏差が大きいほど設定車速に到達するための車速変化量を大きくし、偏差が小さいほど前記車速変化量を小さくすることを特徴とする車速制御装置。