JP3794242B2 - 車速制御装置 - Google Patents
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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】
車間距離制御機能を備えた車速制御装置の先行技術としては、例えば特願平１１−１６６８２８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（定速走行用目標車速）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】
しかし、車速を制御するためのスロットルアクチュエータとして、コストおよび搭載性の観点から負圧式アクチュエータやステップモータ式アクチュエータを採用した場合、以下のような問題がある。すなわち、車間距離制御部の出力を使って車速制御部で車速を制御するシステムでは、車速制御部と車間距離制御部の応答特性を一致させる必要があるが、この応答特性を負圧式アクチュエータ等の低い応答特性に合わせると、先行車との車間距離を目標車間距離に追従させる車間距離制御では、制御が遅いものとなる。逆に、応答特性を負圧式アクチュエータ等の応答特性よりも高い応答特性に合わせると、車速制御でギクシャク感が生じ、運転者に違和感を与える。
【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、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性のアクチュエータを採用した場合に、車間距離制御の応答性がよく、かつ、車速制御で運転者に違和感を与えることのない車速制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、請求項１においては、先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合および先行車が検出されない場合は、先行車が車速変化量制限値未満の相対速度変化量で離れていく場合よりも、車間制御部と車速制御部の応答特性を遅くするように構成している。
【０００７】
また、請求項２においては、先行車が検出されていない場合および自車が定速走行用目標車速で走行し、かつ先行車が離れていく場合は、自車が定速走行用目標車速未満で走行し、かつ先行車が離れていく場合よりも、車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くするように構成している。
【０００８】
また、請求項３においては、先行車が定速走行用目標車速以上で走行している場合または先行車を検出していない場合は、先行車が定速走行用目標車速未満で走行している場合よりも、車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くするように構成している。
【０００９】
また、請求項４においては、スロットルアクチュエータの例として負圧式アクチュエータを用いた場合を示し、前記車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くする場合に、前記応答特性を負圧式アクチュエータの応答特性に合わせて遅くするように構成している。
【００１１】
【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下記のごとき効果が得られる。請求項１においては、先行車がいる場合であっても先行車が車速変化量制限値未満の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御が行われるため、速い応答特性で車間距離制御をすることで、制御遅れを防止できる。また、先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御はもはや困難であるため、応答特性を遅くすることで、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性に近づけてギクシャク感のない車速制御を行なうことができる。また、先行車がいない場合は応答特性が遅いため、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性とのアンマッチングも小さく、ギクシャク感を減少でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００１２】
また、請求項２においては、先行車がいる場合であっても自車が定速走行用目標車速未満で走行し、かつ先行車が離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御が行われる可能性が高いため、速い応答特性で車間距離制御をすることで、制御遅れを防止できる。また、先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御はもはや困難であると考えられるため、応答特性を低くすることで、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性に近づけてギクシャク感のない車速制御を行なうことができる。また、先行車がいない場合は応答特性が遅いため、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性とのアンマッチングも小さく、ギクシャク感を減少でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００１３】
また、請求項３においては、先行車がいる場合であっても先行車が定速走行用目標車速未満で走行している場合は、車速変化量制限値未満での車速制御が行われている可能性が高いため、速い応答特性で車間距離制御をすることで、制御遅れを防止できる。また、先行車が定速走行用目標車速以上で走行している場合は、車速変化量制限値未満での車速制御はもはや困難と考えられるため、応答特性を低くすることで、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性に近づけてギクシャク感のない車速制御を行なうことができる。また、先行車がいない場合は応答特性が遅いため、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性とのアンマッチングも小さく、ギクシャク感を減少でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００１４】
【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。
【００１５】
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ＬＡ(ｔ）、相対速度信号ΔＶ(ｔ）、自車両の速度信号ＶＡ(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。
【００１６】
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）ＶＡ(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ＬＡ(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ＶＡ(ｔ）を入力し、相対速度ΔＶ(ｔ）と自車速ＶＡ(ｔ）との差が、例えば±５％×ＶＡ(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。
【００１７】
車間時間設定部１５０は、運転者の操作によって車間時間ｄＴ(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。
【００１８】
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ｄＴ(ｔ）を入力し、前回の車間時間ｄＴ(ｔ−１）と今回の車間時間ｄＴ(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ｄＴ＿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。
ｄＴ ＨＰＦ(ｔ）＝ｄＴ(ｔ）・(Ｔ１・ｓ＋１）／(Ｔ２・ｓ＋１）
ただし、Ｔ１＞Ｔ２
ｓは微分演算子（以下の式でも同じ）、
Ｔ１、Ｔ２は、設計者が任意に設定する時定数であって、Ｔ１＞Ｔ２とすることにより、車間時間ｄＴ(ｔ）の位相を進めることが出来る。
【００１９】
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ｄＴ(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ｄＴＭから遠距離に相当する車間時間ｄＴＬや近距離に相当する車間時間ｄＴＳに設定を変更した場合には、目標とする新たな車間時間ｄＴＬやｄＴＳ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ｄＴＬやｄＴＳ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。
【００２０】
また、車間距離指令値決定部１１２は、自車速ＶＡ(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ｄＴ＿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）＝｛ＶＡ(ｔ）＋ΔＶ(ｔ）｝・ｄＴ＿ＨＰＦ(ｔ）
上記のように車間距離指令値Ｌ＊(ｔ）は、自車速ＶＡ(ｔ）と相対速度ΔＶ(ｔ）を加算した値に時間位相進み補償値ｄＴ＿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不安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ＬＡ(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ＬＡ(Ｆ）を目標相対速度ΔＶＴ(ｔ）および目標車間距離ＬＴ(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ＬＴ(ｔ）と目標相対速度ΔＶＴ(ｔ）と、を下記（数１）式に示すフィルタにより、算出する。
【００２１】
【数１】
ただし、
ωｎＴ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
ζＴ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ＬＴ(ｔ）を出力とした場合の伝達関数は下記の式で示される。
ＬＴ(ｔ）＝ωｎＴ ２・ｅ−ＬＶ・ｓ・Ｌ＊(ｔ）／（ｓ２＋2ζＴ・ωｎＴ・ｓ＋ωｎＴ ２）
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ＧＶ(ｓ)’
ＧＶ(ｓ)’＝１／（ＴＶ・ｓ＋１）
と積分器との積からなる伝達関数の逆系と、上記ＬＴ(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ＶＣ(ｔ）を算出する。
ＶＣ(ｔ）＝ωｎＴ ２・ｓ(ＴＶ・ｓ＋１)・Ｌ＊(ｔ)／（ｓ２＋2ζＴ・ωｎＴ・ｓ＋ωｎＴ ２）
また、（数１）式を用いて状態空間表現からＶＣ(ｔ）を求めると、下記（数２）に示すようになる。
【００２２】
【数２】
ただし、ＴＶは、車速制御部５００の伝達特性で使用する時定数である。
【００２３】
車間制御車速指令値演算部１４０は、実車間距離ＬＡ(ｔ）と、実自車速ＶＡ(ｔ）と、実相対速度ΔＶ(ｔ）と、目標車間距離ＬＴ(ｔ）と、目標相対速度ΔＶＴ(ｔ）と、補正車速指令値ＶＣ(ｔ）と、後述するフィードバック定数ｆＬ、ｆＶより、下式により車間制御用車速指令値Ｖ＊(ｔ）を算出する。
Ｖ＊(ｔ）＝ＶＡ(ｔ）＋ΔＶ(ｔ）−ＶＣ(ｔ）−｛ＬＴ(ｔ）−ＬＡ(ｔ）｝・ｆＬ−｛ΔＶＴ(ｔ）−ΔＶ(ｔ）｝・ｆＶ
以下、本発明の要点について説明する。
本発明においては、後記図１０のスロットルアクチュエータとして、負圧式アクチュエータを使用する。なお、負圧式アクチュエータは、負圧を動力源として動作するものであり、そのための負圧はバキュームモータを駆動して作ってもよいし、吸気管負圧を用いることも出来る。負圧式アクチュエータは一般に安価であり車両への搭載性もよいが、応答性は遅い。
車間制御部１００の目標車間距離演算部１２０および車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０における無駄時間ＬＶ(ｔ）は、負圧式スロットルアクチュエータの無駄時間とエンジンが有している無駄時間を加え合わせた値に設定している。
【００２４】
車速制御フィードバック特性決定部３００は、車間距離センサ１５から車間距離ＬＡ(ｔ）と相対速度ΔＶ(ｔ）およびフラグＦを入力し、フラグＦから先行車の有無を検出し、次のごとき場合分けを行なう。
（ａ１）先行車を検出し、かつ先行車が所定値以上で離れていく場合
（ａ２）先行車を検出していない場合
（ｂ１）先行車を検出し、かつ先行車が所定値よりも小さい相対速度変化量で離れていく場合
（ｂ２）先行車を検出し、かつ先行車が接近してくる場合または同じ速度で走行している場合
なお、相対速度変化量は相対速度ΔＶ(ｔ）の時間変化から、また先行車が接近してくるか離れていくかは相対速度ΔＶ(ｔ）の符号から判別する。
そして、場合ａ（ａ１、ａ２）は、場合ｂ（ｂ１〜ｂ２）に比べて、車速制御部５００の無駄時間ＬＶ(ｔ）を大きい値に設定する。そして、これらの無駄時間ＬＶ(ｔ）を車間距離制御部１０５の目標車間距離演算部１２０および車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０に送信する。これにより、応答特性が遅くなるので、定速走行制御および車間距離制御のいずれにおいても運転者に違和感を与えることがない。
【００２５】
なお、上記場合（ａ）に代えて次の場合（ｃ）、場合（ｂ）に代えて、次の場合（ｄ）としてもよい。
（ｃ１）先行車を検出し、かつ自車が車速指令最大値ＶＳＭＡＸ（ＶＳＭＡＸの入力は不図示）で走行し、かつ先行車が離れていく場合（相対速度が正で判断）
（ｃ２）先行車を検出していない場合
（ｄ１）先行車を検出し、かつ自車がＶＳＭＡＸ（ＶＳＭＡＸの入力は不図示）より小さい速度で走行し、かつ離れていく場合
（ｄ２）先行車を検出し、かつ先行車が接近してくる場合または同じ速度で走行している場合
さらに、上記場合（ａ）（ｃ）に代えて次の場合（ｅ）、場合（ｂ）（ｄ）に代えて、次の場合（ｆ）としてもよい。
（ｅ１）先行車を検出し、かつ先行車がＶＳＭＡＸ以上で走行している場合、（先行車の速度は相対速度と自車速から演算）
（ｅ２）先行車を検出していない場合
（ｆ１）先行車を検出し、かつ先行車がＶＳＭＡＸ 未満で走行しかつ離れていく場合
（ｆ２）先行車を検出し、かつ先行車が接近してくる場合または同じ速度で走行している場合
このように、場合（ａ）（ｃ）（ｅ）では、場合（ｂ）（ｄ）（ｆ）に比べて、無駄時間ＬＶ(ｔ）を大きい値とするため、応答特性が遅くなり、負圧式アクチュエータの応答特性と合わせることができる。
【００２６】
なお、上述した例では無駄時間ＬＶ(ｔ）を変更するようにしたが、無駄時間ＬＶ(ｔ）の代わりに車速制御部５００の時定数ＴＶを変更してもよいし、或いはＬＶとＴＶの両方を代えてもよく、場合（ａ）（ｃ）（ｅ）では、場合（ｂ）（ｄ）（ｆ）に比べて、大きい値に設定する。
【００２７】
また、上述の例では、車間距離制御部１０５の目標車間距離演算部１２０および車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０における無駄時間ＬＶ(ｔ）は、負圧式スロットルアクチュエータの無駄時間とエンジンが有している無駄時間を加え合わせた値に設定しているが、これに代えて、車間距離制御部１０５の目標車間距離演算部１２０および車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０における無駄時間ＬＶ(ｔ）を、負圧式スロットルアクチュエータの無駄時間と同じにしてもよい。この場合は、場合（ａ）（ｃ）（ｅ）より、場合（ｂ）（ｄ）（ｆ）を小さくすることで、同様の効果を得ることができる。なお、制御の応答特性をアクチュエータに合わせるかアクチュエータより大とするかで（ａ）と（ｂ）のどちらを変化させるかが変わるが、（ａ）と（ｂ）の相対的な大小関係は変わらない。
【００２８】
上記のように、先行車がいる場合であっても先行車が車速変化量制限値未満の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御が行われるため、早い応答特性で車間距離制御をすることで、制御遅れを防止できる。また、先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御はもはや困難であるため、応答特性を遅くすることで、負圧式アクチュエータの応答特性に近づけてギクシャク感のない車速制御を行なうことができる。また、先行車がいない場合は応答特性が遅いため、負圧式アクチュエータの応答特性とのアンマッチングも小さく、ギクシャク感を減少でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。なお、（ｃ）（ｅ）と（ｄ）（ｆ）のように構成しても上記と同様の効果が得られる。
以上が本発明の要部の説明である。
【００２９】
また、車間制御フィードバック特性決定部３００は、車間距離ＬＡ(ｔ）、相対速度ΔＶ(ｔ）および設定された車間時間ｄＴ(ｔ）を入力し、フィードバック定数ｆＬ、ｆＶを演算する。
以下、図４に基づいてフィードバック定数ｆＬ、ｆＶ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。
【００３０】
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ＬＴ(ｔ）から実車間距離ＬＡ(ｔ）までの伝達関数ＧＤＢで表すと、下式に示すようになる。
ＧＤＢ(ｓ）＝｛ωｎＤＢ ２(ＴＶＢ・ｓ＋１）｝／｛ｓ２＋２ζｎＤＢ・ωｎＤＢ・ｓ＋ωｎＤＢ ２｝
ただし、
ζｎＤＢ＝(ｆＶ＋１)／２√(ｆＬ・ＴＶ) ：車間制御フィードバック系の減衰係数
ωｎＤＢ＝√(ｆＬ／ＴＶ) ：車間制御フィードバック系の固有振動数
ＴＶＢ＝ｆＬ／ＴＶ ：車間制御フィードバック系の零点相当の値
ＴＶ ：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ζｎＤＢを決定する。図示のようにζｎＤＢ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(ζｎＤＢ＝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。
【００３１】
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ωｎＤＢ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ωｎＤＢ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。
【００３２】
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ＬＡ(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ωｎＤＢを補正する補正係数ＣＤ１を求め、固有振動数ωｎＤＢを補正して、補正後の固有振動数ωｎＤＢＣ１を出力する。すなわち、ωｎＤＢＣ１は下式で示される。
ωｎＤＢＣ１＝ＣＤ１・ωｎＤＢ
補正係数ＣＤ１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ＣＤ１を１以上の値として、固有振動数ωｎＤＢ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ＣＤ１を１未満の値とし、固有振動数ωｎＤＢ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。
【００３３】
上記のように車間距離に応じて固有振動数ωｎＤＢの値を補正し、車間距離が大きい場合は固有振動数ωｎＤＢを小さくし、車間距離が小さい場合は固有振動数ωｎＤＢを大きくすることにより、車間距離が大きい場合は、車間距離制御の応答性を緩慢にしているので、演算誤差によって相対速度が大きく変化しても急峻な制御をすることを防ぎ、運転者に違和感を与えることがなくなる。また、車間距離が小さい場合には、応答性を速くしているので、自車速よりもわずかに遅い車両が自車両前方に割り込んだ場合には、速やかに車間距離を開くため運転者に不安感を与えることが無くなる。
フィードバック系固有振動数第２補正部３３１は、車間時間ｄＴ(ｔ）と車間制御フィードバック系の固有振動数ωｎＤＢＣ１とを入力し、前回の車間時間ｄＴ(ｔ−１）と今回の車間時間ｄＴ(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ＣＤ２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ＣＤ２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ωｎＤＢＣは下式で示される。
ωｎＤＢＣ＝ＣＤ２・ωｎＤＢＣ１
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ｄＴＬ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ｄＴＬ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ｄＶ(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ζｎＤＢを入力し、外乱推定値ｄＶ(ｔ）から路面勾配量φＡ(ｔ）を推定する。具体的には、図７に示すように、外乱推定値ｄＶ(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φＡ(ｔ）を求める。そして、図８に基づいて補正係数ＣＤ３を求め、車間制御フィードバック系の減衰係数ζｎＤＢを補正して、減衰係数ζｎＤＢＣの値を決定する。すなわち、減衰係数ζｎＤＢＣは下式で示される。
ζｎＤＢＣ＝ζｎＤＢ・ＣＤ３
ＣＤ３は、図８からも明らかなように、路面勾配量φＡ(ｔ）が所定の範囲にある場合は、ＣＤ３を１とし、路面勾配量φＡ(ｔ）の絶対値が大きい程、ＣＤ３の値を１より大きくしている。
【００３４】
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ζｎＤＢＣと固有振動数ωｎＤＢＣを入力し、フィードバック定数ｆＬ、ｆＶを下式から算出する。
ｆＬ＝ωｎＤＢＣ ２・ＴＶ
ｆＶ＝２・ζｎＤＢＣ・ωｎＤＢＣ・ＴＶ−１
この結果、車間距離ＬＡ(ｔ）が短いほど、補正係数ＣＤ２が小さくなり、固有振動数ωｎＤＢが大きくなって、フィードバック係数ｆＬ、ｆＶが共に大きくなり、減速が早くなる。このとき、車間距離ＬＡ(ｔ）が短い場合に、固有振動数ωｎＤＢＣを大きくしてフィードバック係数ｆＬ、ｆＶ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ｆＬ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ＣＤ３は大きくなり、減衰係数ζｎＤＢＣも大きくなってフィードバック定数ｆＶも大きくなり、減速が早くなる。
【００３５】
なお、車間制御フィードバック系の固有振動数ζｎＤＢ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ｄＶ(ｔ）を入力し、外乱推定値より図７から路面勾配量φＡ(ｔ）を推定し、図９のマップから補正係数ＣＤ４(＞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ＣＤ４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）＝〔ＶＡ(ｔ）＋ΔＶ(ｔ）〕・ｄＴ・ＣＤ４
この場合には、路面の傾斜角度を表す外乱推定値ｄＶ(ｔ）が大きいほど補正係数ＣＤ４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。
【００３６】
上記のように、路面の傾斜角度などを表す外乱推定値ｄＶ(ｔ）に応じて補正係数ＣＤ３やＣＤ４の値を設定することにより、登坂路走行中で、ずれ量による加速方向への制御が行われている場合には、車間距離制御のフィードバックの応答性を向上させるか、或いは目標車間距離の値を大きく設定するので、設定車間距離に到達した場合には速やかに減速が行われるか、早めに減速が開始されることになり、登坂中でも減速開始が遅れるのを防止することが出来る。また、外乱推定値ｄＶ(ｔ）を用いて登坂路の傾斜を算出するので、傾斜角センサ等の特別なセンサを設ける必要がない。
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。
【００３７】
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ＶＣＯＭ(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。
【００３８】
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ＶＡ(ｔ）を車速指令最大値ＶＳＭＡＸ（目標車速）として設定する。なお、自車速ＶＡ(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ＶＳＭＡＸ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ＶＳＭＡＸ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（ｓ）／１（ｓ）×５（ｋｍ／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ＶＳＭＡＸ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ＶＳＭＡＸ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（ｓ）／１（ｓ）×５（ｋｍ／ｈ）〕だけ高い値に設定される。
【００３９】
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ＶＡ(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ＶＳＵＢ(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。
【００４０】
まず、操舵角信号ＬＰＦ部５８１は、自車速ＶＡ(ｔ）と操舵角θ(ｔ）を入力し、操舵角ＬＰＦ値θＬＰＦ(ｔ）を演算する。θＬＰＦは以下の式で表される。
θＬＰＦ(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ＶＡ(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。
【００４１】
横Ｇ算出部５８２は、操舵角ＬＰＦ値θＬＰＦ(ｔ）と自車速ＶＡ(ｔ）を入力し、以下の式に従って横Ｇの値ＹＧ(ｔ）を算出する。
ＹＧ(ｔ)＝｛ＶＡ(ｔ)２・θＬＰＦ(ｔ)｝／｛Ｎ・Ｗ・〔１＋Ａ・ＶＡ(ｔ)２〕｝
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。
【００４２】
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。
ＹＧ(ｔ）＝ＶＡ(ｔ)・ψＬＰＦ
ψＬＰＦ＝ψ(ｔ）／（ＴＹＡＷ・ｓ＋１）
ただし、ＴＹＡＷはローパスフィルタの時定数であり、自車速ＶＡ(ｔ）が大きな値となるほど大きな値をとる。
【００４３】
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ＶＳＵＢ(ｔ）を算出する。車速補正量ＶＳＵＢ(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ΔＶＣＯＭ(ｔ）の最大値に等しい。
ＶＳＵＢ(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ＶＣＯＭ(ｔ）を演算する際には、上記の車速補正量ＶＳＵＢ(ｔ）を減算項として付加している。したがって車速補正量ＶＳＵＢ(ｔ）の値が大きいほど、車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）は制限されることになる。
【００４４】
上記の補正係数は、図１３に示すように横Ｇの値ＹＧ(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ＶＣＯＭ(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。
【００４５】
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ＶＡ(ｔ）に、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）を加算し、車速補正値ＶＳＵＢ(ｔ）を減算することによって車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）を算出している。したがって、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）が車速補正値ＶＳＵＢ(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ＶＳＵＢ(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ＹＧ(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ＹＧ(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ＶＡ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）と車速補正値ＶＳＵＢ(ｔ）とを減算することによって車速指令値ＶＣＯＭ(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ＶＳＵＢ(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。
【００４６】
上述したように、車速補正値ＶＳＵＢ(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θＬＰＦ(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ＶＳＵＢ(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。
【００４７】
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ωｎＳＴＲの特性は、以下の式で示される。
ωｎＳＴＲ＝(２Ｗ／ＶＡ)√〔Ｋｆ・Ｋｒ・(１＋Ａ・ＶＡ ２)／ｍＶ・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、ｍＶ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ωｎＳＴＲ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ωｎＳＴＲ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ωｎＳＴＲ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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸ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ΔＶＣＯＭ(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ΔＶＣＯＭ(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ΔＶＣＯＭ(ｔ）を小さくして、車速指令最大値ＶＳＭＡＸ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。
【００４８】
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ＶＳＵＢ(ｔ）をモニタしており、車速補正値ＶＳＵＢ(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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸ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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸ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ΔＶＣＯＭ(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ＶＡ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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、｜ＶＡ(ｔ）―ＶＳＭＡＸ｜の代わりに、自車速ＶＡ(ｔ）に変更したマップ（図示省略）を用い、自車速ＶＡ(ｔ）が小さいほど車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸが等しくなると終了する。
【００４９】
なお、カーブが終了したと判定された時の実際の自車速ＶＡ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）を決定する上述した例に代えて、車速補正値ＶＳＵ Ｂ(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ＶＡ(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ＶＡ(end）との差ΔＶＡ＝ＶＡ(start）―ＶＡ(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ΔＶＣＯＭ(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、｜ＶＡ(ｔ）―ＶＳＭＡＸ｜の代わりに、車速差ΔＶＡに変更したマップ（図示省略）を用い、車速差ΔＶＡが大きいほど車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸが等しくなると終了する。
【００５０】
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ＶＡ(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ΔＶＡの大きさに応じて、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）を変更するように構成している。
【００５１】
なお、カーブ路終了時に車速が低いか、または車速差ΔＶＡ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ΔＶＡが大きい場合には、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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ΔＶＡ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ΔＶＣＯＭ(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。
【００５２】
また、上記のように車速指令値変化量決定部５９０では、基本的には実車速ＶＡ(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ＶＳＭＡＸ）との偏差が大きい場合には車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ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ΔＶＣＯＭ(ｔ）が設定される。つまり、変更前の設定車速と変更後の設定車速の偏差が仮に小さかったとしても、実車速と変更後の設定車速の偏差が大きければ車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）は大きな値となる。これにより、運転者の設定車速を下げたいという意思に加速感を合わせることができる。
【００５３】
次に、図１０の車速指令値決定部５１０は、自車速ＶＡ(ｔ）、車速補正値ＶＳＵＢ(ｔ）、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）および車速指令最大値ＶＳＭＡＸを入力し、以下のようにして車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）を算出する。
（１）車速指令最大値ＶＳＭＡＸが自車速ＶＡ(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
ＶＣＯＭ(ｔ）＝ｍｉｎ〔ＶＳＭＡＸ、ＶＡ(ｔ）＋ΔＶＣＯＭ(ｔ）−ＶＳＵＢ(ｔ）〕
つまり、車速指令最大値ＶＳＭＡＸとＶＡ(ｔ）＋ΔＶＣＯＭ(ｔ）−ＶＳＵＢ(ｔ）とのうちの小さい方を選択して車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）とする。
（２）ＶＳＭＡＸとＶＡ(ｔ）が等しい場合、つまり、一定車速を維持している場合
ＶＣＯＭ(ｔ）＝ＶＳＭＡＸ−ＶＳＵＢ(ｔ）
つまり、車速指令最大値ＶＳＭＡＸから車速補正値ＶＳＵＢ(ｔ）を減算して車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）とする。
（３）車速指令最大値ＶＳＭＡＸが自車速ＶＡ(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
ＶＣＯＭ(ｔ)＝ｍａｘ〔ＶＳＭＡＸ、ＶＡ(ｔ)−ΔＶＣＯＭ(ｔ)−ＶＳＵＢ(ｔ）〕
つまり、車速指令最大値ＶＳＭＡＸとＶＡ(ｔ）−ΔＶＣＯＭ(ｔ）−ＶＳＵＢ(ｔ）とのうちの大きい方を選択して車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）とする。
【００５４】
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ＶＳＭＡＸとを比較し、小さい方の値を車速指令値ＶＣ(ｔ）とし、ＶＣＯＭ(ｔ）を下記の式で算出する。
ＶＣＯＭ(ｔ）＝ＶＣ(ｔ）−ＶＳＵＢ(ｔ）
上記のようにして車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）が決定され、これに応じて車速を制御する。
【００５５】
次に、駆動トルク指令値算出部５３０は、車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）と自車速ＶＡ(ｔ）を入力し、以下に示すようにして駆動トルク指令値ｄＦＣ(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ＶＣＯＭ(ｔ）を入力とし、自車速ＶＡ(ｔ）を出力とした場合の伝達特性ＧＶ(ｓ）は、下式で表すことができる。
ＧＶ(ｓ）＝１／(ＴＶ・ｓ＋１）・ｅ（−Ｌｖ・ｓ）
ただし、ＴＶは１次遅れ時定数、ＬＶはパワートレイン系の遅れによる無駄時間である。
【００５６】
また、制御対象の車両モデルは、駆動トルク指令値ｄＦＣ(ｔ）を操作量とし、自車速ＶＡ(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。
ＶＡ(ｔ）＝１／(ｍＶ・Ｒｔ・ｓ）ｅ（−Ｌｖ・ｓ）・ｄＦＣ(ｔ）
ただし、Ｒｔは、タイヤの有効回転半径、ｍＶは車両質量である。
このように駆動トルク指令値ｄＦＣ(ｔ）を入力とし、自車速ＶＡ(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。
【００５７】
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ＬＶ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ＬＶ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ｄＦＣ(ｔ）を入力とし、自車速ＶＡ(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。
【００５８】
ここで、車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）を入力とし、自車速ＶＡ(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ＴＶと無駄時間ＬＶ要素をもつ伝達特性ＧＶ(ｓ）の特性に一致させると、図１６に示すようなＣ１(ｓ）、Ｃ２(ｓ）およびＣ３(ｓ）を用いて、以下のように定めることができる。ただし、Ｃ１(ｓ）、Ｃ２(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、Ｃ３(ｓ）はモデルマッチング手法による補償器を示す。
補償器Ｃ１(ｓ）＝ｅ（−Ｌｖ・ｓ）／(ＴＨ・ｓ＋１）
補償器Ｃ２(ｓ）＝(ｍＶ・Ｒｔ・ｓ）／(ＴＨ・ｓ＋１）
このとき、外乱推定値ｄＶ(ｔ）は、
ｄＶ(ｔ）＝Ｃ２(ｓ）・ＶＡ(ｔ）−Ｃ１(ｓ）・ｄＦＣ(ｔ）
となる。
【００５９】
また、制御対象の無駄時間を無視して、規範モデルＧＶ(ｓ）を時定数ＴＶの１次ローパスフィルタとすると、補償器Ｃ３(ｓ）は次のような定数となる。
補償器Ｃ３(ｓ）＝ｍＶ・Ｒｔ／ＴＶ
以上のＣ１(ｓ）、Ｃ２(ｓ）、Ｃ３(ｓ）の補償器により、駆動トルク指令値ｄＦＣ(ｔ）は次式によって算出される。
ｄＦＣ(ｔ）＝Ｃ３(ｓ）・｛ＶＣＯＭ(ｔ）−ＶＡ(ｔ）｝−｛Ｃ２(ｓ）・ＶＡ(ｔ）−Ｃ１(ｓ）・ｄＦＣ(ｔ）｝
上記の駆動トルク指令値ｄＦＣ(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ｄＦＣ(ｔ）に実駆動トルクｄＦＡ(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。
【００６０】
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ＬＵＳ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ＴＨ（図１６のＣ１(ｓ）、Ｃ２(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。
【００６１】
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Ｃ１(ｓ）および補償器Ｃ２(ｓ）と設計者が定めた応答特性を達成するための補償器Ｃ３(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ＣＦ(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ＣＲ(ｓ）、および規範モデル演算部ＣＲ(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Ｃ３(ｓ)’によって構成することもできる。
【００６２】
前置補償器ＣＦ(ｓ）は車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）に対する実際の自車速ＶＡ(ｔ）の伝達関数ＧＶ(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ｄＦＣ１(ｔ）を演算する。
ｄＦＣ１(ｔ）＝ｍＶ・ＲＴ・ｓ・ＶＣＯＭ(ｔ）／（ＴＶ・ｓ＋１）
規範モデル演算部ＣＲ（ｓ）は、車速制御系の目標応答ＶＴ(ｔ）を伝達関数ＧＶ(ｓ）と車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）から演算する。すなわち
ＶＴ(ｔ）＝ＧＶ(ｓ）・ＶＣＯＭ(ｔ）
である。
【００６３】
フィードバック補償器Ｃ３(ｓ)’は、目標応答ＶＴ(ｔ）と実際の自車速ＶＡ(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ｄＶ(ｔ)’を演算する。すなわちｄＶ(ｔ)’は下記の式で示される。
ｄＶ(ｔ)’＝〔（ＫＰ・ｓ＋ＫＩ）／ｓ〕〔ＶＴ(ｔ)−ＶＡ(ｔ)〕
ただし、ＫＰはフィードバック補償器Ｃ３（ｓ)’の比例制御ゲイン、ＫＩはフィードバック補償器Ｃ３（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ｄＶ(ｔ)’は前記図１６で説明した外乱推定値ｄＶ(ｔ）に相当する。
このとき、ロックアップ状態信号ＬＵＳ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ｄＶ(ｔ)’が演算される。すなわち、
ｄＶ(ｔ)’＝〔(ＫＰ’・ｓ＋ＫＩ’)／ｓ〕〔ＶＴ(ｔ)−ＶＡ(ｔ)〕
である。ただし、
ＫＰ’＜ＫＰ
ＫＩ’＜ＫＩ
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ｄＦＣ(ｔ）は、基準駆動トルク指令値ｄＦＣ１(ｔ）と駆動トルク指令値補正量ｄＶ(ｔ)’から、
ｄＦＣ(ｔ）＝ｄＦＣ１(ｔ）＋ｄＶ(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。
【００６４】
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ｄＦＣ(ｔ）、自車速ＶＡ(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ＶＡ(ｔ）と駆動トルク指令値ｄＦＣ(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ＴＶＯＥＳＴＩを算出する。次にスロットル開度推定値ＴＶＯＥＳＴＩと自車速ＶＡ(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ＮＩＮ＿ＣＯＭを算出する。そして、変速指令値ＤＲＡＴＩＯ(ｔ）は、自車速ＶＡ(ｔ）とエンジン回転数指令値ＮＩＮ＿ＣＯＭより、下式から求める。
ＤＲＡＴＩＯ(ｔ)＝ＮＩＮ＿ＣＯＭ・２π・Ｒｔ／〔６０・ＶＡ(ｔ)・Ｇｆ〕
ただし、Ｇｆはファイナルギア比である。
【００６５】
（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ＶＳＭＡＸ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。
【００６６】
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ＮＥ(ｔ）と、自車速ＶＡ(ｔ）とにより、下式に従って、実変速比ＲＡＴＩＯ(ｔ）を算出する。
ＲＡＴＩＯ(ｔ)＝ＮＥ(ｔ)／〔ＶＡ(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ｄＦＣ(ｔ）とＲＡＴＩＯ(ｔ）から、下式に従って、エンジントルク指令値ＴＥＣＯＭ(ｔ）を算出する。
ＴＥＣＯＭ(ｔ）＝ｄＦＣ(ｔ）／〔Ｇｆ・ＲＡＴＩＯ(ｔ）〕。
【００６７】
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ＴＥＣＯＭ(ｔ）とエンジン回転数ＮＥ(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ＴＶＯＣＯＭを算出し、スロットルアクチュエータ６０へ出力する。
【００６８】
図１０のブレーキ圧指令値算出部６３０は、エンジン回転数ＮＥ(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ＴＥＣＯＭ’を求め、エンジンブレーキトルクＴＥＣＯＭ’とエンジントルク指令値ＴＥＣＯＭ(ｔ）から次式によってブレーキ圧指令値ＲＥＦＰＢＲＫ(ｔ）を算出し、ブレーキアクチュエータ５０へ出力する。
ＲＥＦＰＢＲＫ(ｔ）＝(ＴＥＣＯＭ−ＴＥＣＯＭ’)・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。
【００６９】
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ＴＶＯＣＯＭに相当するアクセル操作量ＡＰＯ１、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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ＶＡ(ｔ）が車速指定最大値ＶＳＭＡＸ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ｄＦＣ(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。
【００７３】
また、駆動（この場合は制動）力指令値ｄＦＣ(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ＢＰ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。
【００７４】
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ΔＶＣＯＭ(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。
【００７５】
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ＶＡ(ｔ）を入力し、下式によって駆動輪加速度αＯＢＳ(ｔ）を演算する。
αＯＢＳ(ｔ）＝〔ＫＯＢＳ・ｓ／（ＴＯＢＳ・ｓ２＋ｓ＋ＫＯＢＳ）〕・ＶＡ(ｔ）
ただし、ＫＯＢＳは定数、ＴＯＢＳは時定数である。
なお、上記の自車速ＶＡ(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αＯＢＳ(ｔ）は駆動輪速度ＶＡ(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。
【００７６】
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αＯＢＳ(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αＯＢＳ(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。
【００７７】
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ΔＶＣＯＭ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αＯＢＳ(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αＯＢＳ(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αＯＢＳ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ΔＶＣＯＭ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αＯＢＳ(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ΔＶＣＯＭと駆動輪加速度αＯＢＳ(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。
【００７８】
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ＶＣＯＭ(ｔ）が、入力した自車速ＶＡ(ｔ）よりも高く、かつ、減速方向に変化した場合（ＶＳＭＡＸ＜ＶＡか否か）を判定する。そして、車速指令値ＶＣＯＭを自車速ＶＡ(ｔ）もしくはそれ以下の所定の速度ＶＣＯＭ(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、Ｃ２(ｓ）・ＶＡ(ｔ）−Ｃ１(ｓ）・ｄＦＣ(ｔ）＝ｄＶ(ｔ）の出力をゼロにするように、Ｃ２(ｓ）とＣ１(ｓ）の積分器の初期値を自車速ＶＡ(ｔ）とする。この結果Ｃ１(ｓ）の出力もＣ２(ｓ）の出力もＶＡ(ｔ）となり、結果として外乱推定値ｄＶ(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、ＶＣＯＭ(ｔ）の変化率であるΔＶＣＯＭ(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（ＶＡ(ｔ）→ＶＣＯＭ(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。
【００７９】
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ΔＶＣＯＭ(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ＶＣＯＭ(ｔ）の変更〔ＶＡ(ｔ）→ＶＣＯＭ(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〔ＶＡ(ｔ）→ΔＶＣＯＭ(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ζｎＤＢ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ωｎＤＢを決定するためのマップ。
【図６】補正係数ＣＤ１を求めるためのマップ。
【図７】路面勾配量φＡ(ｔ）を求めるためのマップ。
【図８】補正係数ＣＤ３を求めるためのマップ。
【図９】補正係数ＣＤ４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ＶＡ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ＶＳＵＢ(ｔ）を計算するための補正係数と横Ｇの値ＹＧ(ｔ）との関係を示す特性図。
【図１４】固有振動数ωｎＳＴＲと自車速ＶＡとの関係を示す特性図。
【図１５】自車速ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸとの偏差の絶対値と、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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
ＬＡ(ｔ）…車間距離 ΔＶ(ｔ）…相対速度
Ｖ＊(ｔ）…車間制御用車速指令値 ｄＴ(ｔ）…車間時間
Ｌ＊(ｔ）…車間距離指令値 ΔＶＴ(ｔ）…目標相対速度
ＬＴ(ｔ）…目標車間距離 Ｆ…先行車フラグ
ＶＣ(ｔ）…補正車速指令値
ｆＬ、ｆＶ…フィードバック定数
ＶＡ(ｔ）…自車速 ＶＳＭＡＸ…車速指令最大値
θ(ｔ）…操舵角 ＶＳＵＢ(ｔ）…車速補正量
θＬＰＦ(ｔ）…操舵角ＬＰＦ値 ＶＣＯＭ(ｔ）…車速指令値
ΔＶＣＯＭ(ｔ）…車速指令値変化量 ｄＦＣ(ｔ）…駆動トルク指令値
ｄＶ(ｔ）…外乱推定値
ｄＶ(ｔ)’…駆動トルク指令値補正量
ｄＦＡ(ｔ）…実駆動トルク ＣＦ(ｓ）…前置補償器
ＣＲ(ｓ）…規範モデル演算部
ｄＦＣ１(ｔ）…基準駆動トルク指令値
Ｃ１(ｓ）、Ｃ２(ｓ）、Ｃ３(ｓ）…補償器
Ｃ３(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
ＹＧ(ｔ）…横Ｇの値 ψ…ヨーレイト
ωｎＳＴＲ…操舵角に対する車両応答の固有振動数
αＯＢＳ…駆動輪加速度
ＴＶＯＥＳＴＩ…スロットル開度推定値
ＴＶＯＣＯＭ…目標スロットル開度 ＡＰＯ…アクセル操作量
ＮＩＮ＿ＣＯＭ…エンジン回転数指令値 ＤＲＡＴＩＯ(ｔ）…変速指令値
ＴＥＣＯＭ(ｔ）…エンジントルク指令値
ＴＥＣＯＭ’…エンジンブレーキトルク
ＲＥＦＰＢＲＫ(ｔ）…ブレーキ圧指令値 ＢＰ…ブレーキ制御禁止信号
【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】
車間距離制御機能を備えた車速制御装置の先行技術としては、例えば特願平１１−１６６８２８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（定速走行用目標車速）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】
しかし、車速を制御するためのスロットルアクチュエータとして、コストおよび搭載性の観点から負圧式アクチュエータやステップモータ式アクチュエータを採用した場合、以下のような問題がある。すなわち、車間距離制御部の出力を使って車速制御部で車速を制御するシステムでは、車速制御部と車間距離制御部の応答特性を一致させる必要があるが、この応答特性を負圧式アクチュエータ等の低い応答特性に合わせると、先行車との車間距離を目標車間距離に追従させる車間距離制御では、制御が遅いものとなる。逆に、応答特性を負圧式アクチュエータ等の応答特性よりも高い応答特性に合わせると、車速制御でギクシャク感が生じ、運転者に違和感を与える。
【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、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性のアクチュエータを採用した場合に、車間距離制御の応答性がよく、かつ、車速制御で運転者に違和感を与えることのない車速制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、請求項１においては、先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合および先行車が検出されない場合は、先行車が車速変化量制限値未満の相対速度変化量で離れていく場合よりも、車間制御部と車速制御部の応答特性を遅くするように構成している。
【０００７】
また、請求項２においては、先行車が検出されていない場合および自車が定速走行用目標車速で走行し、かつ先行車が離れていく場合は、自車が定速走行用目標車速未満で走行し、かつ先行車が離れていく場合よりも、車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くするように構成している。
【０００８】
また、請求項３においては、先行車が定速走行用目標車速以上で走行している場合または先行車を検出していない場合は、先行車が定速走行用目標車速未満で走行している場合よりも、車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くするように構成している。
【０００９】
また、請求項４においては、スロットルアクチュエータの例として負圧式アクチュエータを用いた場合を示し、前記車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くする場合に、前記応答特性を負圧式アクチュエータの応答特性に合わせて遅くするように構成している。
【００１１】
【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下記のごとき効果が得られる。請求項１においては、先行車がいる場合であっても先行車が車速変化量制限値未満の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御が行われるため、速い応答特性で車間距離制御をすることで、制御遅れを防止できる。また、先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御はもはや困難であるため、応答特性を遅くすることで、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性に近づけてギクシャク感のない車速制御を行なうことができる。また、先行車がいない場合は応答特性が遅いため、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性とのアンマッチングも小さく、ギクシャク感を減少でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００１２】
また、請求項２においては、先行車がいる場合であっても自車が定速走行用目標車速未満で走行し、かつ先行車が離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御が行われる可能性が高いため、速い応答特性で車間距離制御をすることで、制御遅れを防止できる。また、先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御はもはや困難であると考えられるため、応答特性を低くすることで、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性に近づけてギクシャク感のない車速制御を行なうことができる。また、先行車がいない場合は応答特性が遅いため、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性とのアンマッチングも小さく、ギクシャク感を減少でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００１３】
また、請求項３においては、先行車がいる場合であっても先行車が定速走行用目標車速未満で走行している場合は、車速変化量制限値未満での車速制御が行われている可能性が高いため、速い応答特性で車間距離制御をすることで、制御遅れを防止できる。また、先行車が定速走行用目標車速以上で走行している場合は、車速変化量制限値未満での車速制御はもはや困難と考えられるため、応答特性を低くすることで、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性に近づけてギクシャク感のない車速制御を行なうことができる。また、先行車がいない場合は応答特性が遅いため、負圧式アクチュエータ等の低い応答特性とのアンマッチングも小さく、ギクシャク感を減少でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【００１４】
【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。
【００１５】
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ＬＡ(ｔ）、相対速度信号ΔＶ(ｔ）、自車両の速度信号ＶＡ(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。
【００１６】
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）ＶＡ(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ＬＡ(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ＶＡ(ｔ）を入力し、相対速度ΔＶ(ｔ）と自車速ＶＡ(ｔ）との差が、例えば±５％×ＶＡ(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。
【００１７】
車間時間設定部１５０は、運転者の操作によって車間時間ｄＴ(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。
【００１８】
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ｄＴ(ｔ）を入力し、前回の車間時間ｄＴ(ｔ−１）と今回の車間時間ｄＴ(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ｄＴ＿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。
ｄＴ ＨＰＦ(ｔ）＝ｄＴ(ｔ）・(Ｔ１・ｓ＋１）／(Ｔ２・ｓ＋１）
ただし、Ｔ１＞Ｔ２
ｓは微分演算子（以下の式でも同じ）、
Ｔ１、Ｔ２は、設計者が任意に設定する時定数であって、Ｔ１＞Ｔ２とすることにより、車間時間ｄＴ(ｔ）の位相を進めることが出来る。
【００１９】
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ｄＴ(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ｄＴＭから遠距離に相当する車間時間ｄＴＬや近距離に相当する車間時間ｄＴＳに設定を変更した場合には、目標とする新たな車間時間ｄＴＬやｄＴＳ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ｄＴＬやｄＴＳ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。
【００２０】
また、車間距離指令値決定部１１２は、自車速ＶＡ(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ｄＴ＿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）＝｛ＶＡ(ｔ）＋ΔＶ(ｔ）｝・ｄＴ＿ＨＰＦ(ｔ）
上記のように車間距離指令値Ｌ＊(ｔ）は、自車速ＶＡ(ｔ）と相対速度ΔＶ(ｔ）を加算した値に時間位相進み補償値ｄＴ＿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不安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ＬＡ(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ＬＡ(Ｆ）を目標相対速度ΔＶＴ(ｔ）および目標車間距離ＬＴ(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ＬＴ(ｔ）と目標相対速度ΔＶＴ(ｔ）と、を下記（数１）式に示すフィルタにより、算出する。
【００２１】
【数１】
ωｎＴ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
ζＴ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ＬＴ(ｔ）を出力とした場合の伝達関数は下記の式で示される。
ＬＴ(ｔ）＝ωｎＴ ２・ｅ−ＬＶ・ｓ・Ｌ＊(ｔ）／（ｓ２＋2ζＴ・ωｎＴ・ｓ＋ωｎＴ ２）
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ＧＶ(ｓ)’
ＧＶ(ｓ)’＝１／（ＴＶ・ｓ＋１）
と積分器との積からなる伝達関数の逆系と、上記ＬＴ(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ＶＣ(ｔ）を算出する。
ＶＣ(ｔ）＝ωｎＴ ２・ｓ(ＴＶ・ｓ＋１)・Ｌ＊(ｔ)／（ｓ２＋2ζＴ・ωｎＴ・ｓ＋ωｎＴ ２）
また、（数１）式を用いて状態空間表現からＶＣ(ｔ）を求めると、下記（数２）に示すようになる。
【００２２】
【数２】
【００２３】
車間制御車速指令値演算部１４０は、実車間距離ＬＡ(ｔ）と、実自車速ＶＡ(ｔ）と、実相対速度ΔＶ(ｔ）と、目標車間距離ＬＴ(ｔ）と、目標相対速度ΔＶＴ(ｔ）と、補正車速指令値ＶＣ(ｔ）と、後述するフィードバック定数ｆＬ、ｆＶより、下式により車間制御用車速指令値Ｖ＊(ｔ）を算出する。
Ｖ＊(ｔ）＝ＶＡ(ｔ）＋ΔＶ(ｔ）−ＶＣ(ｔ）−｛ＬＴ(ｔ）−ＬＡ(ｔ）｝・ｆＬ−｛ΔＶＴ(ｔ）−ΔＶ(ｔ）｝・ｆＶ
以下、本発明の要点について説明する。
本発明においては、後記図１０のスロットルアクチュエータとして、負圧式アクチュエータを使用する。なお、負圧式アクチュエータは、負圧を動力源として動作するものであり、そのための負圧はバキュームモータを駆動して作ってもよいし、吸気管負圧を用いることも出来る。負圧式アクチュエータは一般に安価であり車両への搭載性もよいが、応答性は遅い。
車間制御部１００の目標車間距離演算部１２０および車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０における無駄時間ＬＶ(ｔ）は、負圧式スロットルアクチュエータの無駄時間とエンジンが有している無駄時間を加え合わせた値に設定している。
【００２４】
車速制御フィードバック特性決定部３００は、車間距離センサ１５から車間距離ＬＡ(ｔ）と相対速度ΔＶ(ｔ）およびフラグＦを入力し、フラグＦから先行車の有無を検出し、次のごとき場合分けを行なう。
（ａ１）先行車を検出し、かつ先行車が所定値以上で離れていく場合
（ａ２）先行車を検出していない場合
（ｂ１）先行車を検出し、かつ先行車が所定値よりも小さい相対速度変化量で離れていく場合
（ｂ２）先行車を検出し、かつ先行車が接近してくる場合または同じ速度で走行している場合
なお、相対速度変化量は相対速度ΔＶ(ｔ）の時間変化から、また先行車が接近してくるか離れていくかは相対速度ΔＶ(ｔ）の符号から判別する。
そして、場合ａ（ａ１、ａ２）は、場合ｂ（ｂ１〜ｂ２）に比べて、車速制御部５００の無駄時間ＬＶ(ｔ）を大きい値に設定する。そして、これらの無駄時間ＬＶ(ｔ）を車間距離制御部１０５の目標車間距離演算部１２０および車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０に送信する。これにより、応答特性が遅くなるので、定速走行制御および車間距離制御のいずれにおいても運転者に違和感を与えることがない。
【００２５】
なお、上記場合（ａ）に代えて次の場合（ｃ）、場合（ｂ）に代えて、次の場合（ｄ）としてもよい。
（ｃ１）先行車を検出し、かつ自車が車速指令最大値ＶＳＭＡＸ（ＶＳＭＡＸの入力は不図示）で走行し、かつ先行車が離れていく場合（相対速度が正で判断）
（ｃ２）先行車を検出していない場合
（ｄ１）先行車を検出し、かつ自車がＶＳＭＡＸ（ＶＳＭＡＸの入力は不図示）より小さい速度で走行し、かつ離れていく場合
（ｄ２）先行車を検出し、かつ先行車が接近してくる場合または同じ速度で走行している場合
さらに、上記場合（ａ）（ｃ）に代えて次の場合（ｅ）、場合（ｂ）（ｄ）に代えて、次の場合（ｆ）としてもよい。
（ｅ１）先行車を検出し、かつ先行車がＶＳＭＡＸ以上で走行している場合、（先行車の速度は相対速度と自車速から演算）
（ｅ２）先行車を検出していない場合
（ｆ１）先行車を検出し、かつ先行車がＶＳＭＡＸ 未満で走行しかつ離れていく場合
（ｆ２）先行車を検出し、かつ先行車が接近してくる場合または同じ速度で走行している場合
このように、場合（ａ）（ｃ）（ｅ）では、場合（ｂ）（ｄ）（ｆ）に比べて、無駄時間ＬＶ(ｔ）を大きい値とするため、応答特性が遅くなり、負圧式アクチュエータの応答特性と合わせることができる。
【００２６】
なお、上述した例では無駄時間ＬＶ(ｔ）を変更するようにしたが、無駄時間ＬＶ(ｔ）の代わりに車速制御部５００の時定数ＴＶを変更してもよいし、或いはＬＶとＴＶの両方を代えてもよく、場合（ａ）（ｃ）（ｅ）では、場合（ｂ）（ｄ）（ｆ）に比べて、大きい値に設定する。
【００２７】
また、上述の例では、車間距離制御部１０５の目標車間距離演算部１２０および車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０における無駄時間ＬＶ(ｔ）は、負圧式スロットルアクチュエータの無駄時間とエンジンが有している無駄時間を加え合わせた値に設定しているが、これに代えて、車間距離制御部１０５の目標車間距離演算部１２０および車速制御部５００の駆動トルク指令値算出部５３０における無駄時間ＬＶ(ｔ）を、負圧式スロットルアクチュエータの無駄時間と同じにしてもよい。この場合は、場合（ａ）（ｃ）（ｅ）より、場合（ｂ）（ｄ）（ｆ）を小さくすることで、同様の効果を得ることができる。なお、制御の応答特性をアクチュエータに合わせるかアクチュエータより大とするかで（ａ）と（ｂ）のどちらを変化させるかが変わるが、（ａ）と（ｂ）の相対的な大小関係は変わらない。
【００２８】
上記のように、先行車がいる場合であっても先行車が車速変化量制限値未満の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御が行われるため、早い応答特性で車間距離制御をすることで、制御遅れを防止できる。また、先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合は、車速変化量制限値未満での車速制御はもはや困難であるため、応答特性を遅くすることで、負圧式アクチュエータの応答特性に近づけてギクシャク感のない車速制御を行なうことができる。また、先行車がいない場合は応答特性が遅いため、負圧式アクチュエータの応答特性とのアンマッチングも小さく、ギクシャク感を減少でき、運転者に違和感を与えることを防止できる。なお、（ｃ）（ｅ）と（ｄ）（ｆ）のように構成しても上記と同様の効果が得られる。
以上が本発明の要部の説明である。
【００２９】
また、車間制御フィードバック特性決定部３００は、車間距離ＬＡ(ｔ）、相対速度ΔＶ(ｔ）および設定された車間時間ｄＴ(ｔ）を入力し、フィードバック定数ｆＬ、ｆＶを演算する。
以下、図４に基づいてフィードバック定数ｆＬ、ｆＶ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。
【００３０】
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ＬＴ(ｔ）から実車間距離ＬＡ(ｔ）までの伝達関数ＧＤＢで表すと、下式に示すようになる。
ＧＤＢ(ｓ）＝｛ωｎＤＢ ２(ＴＶＢ・ｓ＋１）｝／｛ｓ２＋２ζｎＤＢ・ωｎＤＢ・ｓ＋ωｎＤＢ ２｝
ただし、
ζｎＤＢ＝(ｆＶ＋１)／２√(ｆＬ・ＴＶ) ：車間制御フィードバック系の減衰係数
ωｎＤＢ＝√(ｆＬ／ＴＶ) ：車間制御フィードバック系の固有振動数
ＴＶＢ＝ｆＬ／ＴＶ ：車間制御フィードバック系の零点相当の値
ＴＶ ：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ζｎＤＢを決定する。図示のようにζｎＤＢ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(ζｎＤＢ＝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。
【００３１】
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ωｎＤＢ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ωｎＤＢ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。
【００３２】
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ＬＡ(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ωｎＤＢを補正する補正係数ＣＤ１を求め、固有振動数ωｎＤＢを補正して、補正後の固有振動数ωｎＤＢＣ１を出力する。すなわち、ωｎＤＢＣ１は下式で示される。
ωｎＤＢＣ１＝ＣＤ１・ωｎＤＢ
補正係数ＣＤ１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ＣＤ１を１以上の値として、固有振動数ωｎＤＢ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ＣＤ１を１未満の値とし、固有振動数ωｎＤＢ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。
【００３３】
上記のように車間距離に応じて固有振動数ωｎＤＢの値を補正し、車間距離が大きい場合は固有振動数ωｎＤＢを小さくし、車間距離が小さい場合は固有振動数ωｎＤＢを大きくすることにより、車間距離が大きい場合は、車間距離制御の応答性を緩慢にしているので、演算誤差によって相対速度が大きく変化しても急峻な制御をすることを防ぎ、運転者に違和感を与えることがなくなる。また、車間距離が小さい場合には、応答性を速くしているので、自車速よりもわずかに遅い車両が自車両前方に割り込んだ場合には、速やかに車間距離を開くため運転者に不安感を与えることが無くなる。
フィードバック系固有振動数第２補正部３３１は、車間時間ｄＴ(ｔ）と車間制御フィードバック系の固有振動数ωｎＤＢＣ１とを入力し、前回の車間時間ｄＴ(ｔ−１）と今回の車間時間ｄＴ(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ＣＤ２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ＣＤ２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ωｎＤＢＣは下式で示される。
ωｎＤＢＣ＝ＣＤ２・ωｎＤＢＣ１
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ｄＴＬ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ｄＴＬ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ｄＶ(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ζｎＤＢを入力し、外乱推定値ｄＶ(ｔ）から路面勾配量φＡ(ｔ）を推定する。具体的には、図７に示すように、外乱推定値ｄＶ(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φＡ(ｔ）を求める。そして、図８に基づいて補正係数ＣＤ３を求め、車間制御フィードバック系の減衰係数ζｎＤＢを補正して、減衰係数ζｎＤＢＣの値を決定する。すなわち、減衰係数ζｎＤＢＣは下式で示される。
ζｎＤＢＣ＝ζｎＤＢ・ＣＤ３
ＣＤ３は、図８からも明らかなように、路面勾配量φＡ(ｔ）が所定の範囲にある場合は、ＣＤ３を１とし、路面勾配量φＡ(ｔ）の絶対値が大きい程、ＣＤ３の値を１より大きくしている。
【００３４】
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ζｎＤＢＣと固有振動数ωｎＤＢＣを入力し、フィードバック定数ｆＬ、ｆＶを下式から算出する。
ｆＬ＝ωｎＤＢＣ ２・ＴＶ
ｆＶ＝２・ζｎＤＢＣ・ωｎＤＢＣ・ＴＶ−１
この結果、車間距離ＬＡ(ｔ）が短いほど、補正係数ＣＤ２が小さくなり、固有振動数ωｎＤＢが大きくなって、フィードバック係数ｆＬ、ｆＶが共に大きくなり、減速が早くなる。このとき、車間距離ＬＡ(ｔ）が短い場合に、固有振動数ωｎＤＢＣを大きくしてフィードバック係数ｆＬ、ｆＶ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ｆＬ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ＣＤ３は大きくなり、減衰係数ζｎＤＢＣも大きくなってフィードバック定数ｆＶも大きくなり、減速が早くなる。
【００３５】
なお、車間制御フィードバック系の固有振動数ζｎＤＢ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ｄＶ(ｔ）を入力し、外乱推定値より図７から路面勾配量φＡ(ｔ）を推定し、図９のマップから補正係数ＣＤ４(＞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ＣＤ４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）＝〔ＶＡ(ｔ）＋ΔＶ(ｔ）〕・ｄＴ・ＣＤ４
この場合には、路面の傾斜角度を表す外乱推定値ｄＶ(ｔ）が大きいほど補正係数ＣＤ４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。
【００３６】
上記のように、路面の傾斜角度などを表す外乱推定値ｄＶ(ｔ）に応じて補正係数ＣＤ３やＣＤ４の値を設定することにより、登坂路走行中で、ずれ量による加速方向への制御が行われている場合には、車間距離制御のフィードバックの応答性を向上させるか、或いは目標車間距離の値を大きく設定するので、設定車間距離に到達した場合には速やかに減速が行われるか、早めに減速が開始されることになり、登坂中でも減速開始が遅れるのを防止することが出来る。また、外乱推定値ｄＶ(ｔ）を用いて登坂路の傾斜を算出するので、傾斜角センサ等の特別なセンサを設ける必要がない。
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。
【００３７】
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ＶＣＯＭ(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。
【００３８】
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ＶＡ(ｔ）を車速指令最大値ＶＳＭＡＸ（目標車速）として設定する。なお、自車速ＶＡ(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ＶＳＭＡＸ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ＶＳＭＡＸ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（ｓ）／１（ｓ）×５（ｋｍ／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ＶＳＭＡＸ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ＶＳＭＡＸ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（ｓ）／１（ｓ）×５（ｋｍ／ｈ）〕だけ高い値に設定される。
【００３９】
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ＶＡ(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ＶＳＵＢ(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。
【００４０】
まず、操舵角信号ＬＰＦ部５８１は、自車速ＶＡ(ｔ）と操舵角θ(ｔ）を入力し、操舵角ＬＰＦ値θＬＰＦ(ｔ）を演算する。θＬＰＦは以下の式で表される。
θＬＰＦ(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ＶＡ(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。
【００４１】
横Ｇ算出部５８２は、操舵角ＬＰＦ値θＬＰＦ(ｔ）と自車速ＶＡ(ｔ）を入力し、以下の式に従って横Ｇの値ＹＧ(ｔ）を算出する。
ＹＧ(ｔ)＝｛ＶＡ(ｔ)２・θＬＰＦ(ｔ)｝／｛Ｎ・Ｗ・〔１＋Ａ・ＶＡ(ｔ)２〕｝
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。
【００４２】
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。
ＹＧ(ｔ）＝ＶＡ(ｔ)・ψＬＰＦ
ψＬＰＦ＝ψ(ｔ）／（ＴＹＡＷ・ｓ＋１）
ただし、ＴＹＡＷはローパスフィルタの時定数であり、自車速ＶＡ(ｔ）が大きな値となるほど大きな値をとる。
【００４３】
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ＶＳＵＢ(ｔ）を算出する。車速補正量ＶＳＵＢ(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ΔＶＣＯＭ(ｔ）の最大値に等しい。
ＶＳＵＢ(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ＶＣＯＭ(ｔ）を演算する際には、上記の車速補正量ＶＳＵＢ(ｔ）を減算項として付加している。したがって車速補正量ＶＳＵＢ(ｔ）の値が大きいほど、車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）は制限されることになる。
【００４４】
上記の補正係数は、図１３に示すように横Ｇの値ＹＧ(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ＶＣＯＭ(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。
【００４５】
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ＶＡ(ｔ）に、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）を加算し、車速補正値ＶＳＵＢ(ｔ）を減算することによって車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）を算出している。したがって、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）が車速補正値ＶＳＵＢ(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ＶＳＵＢ(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ＹＧ(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ＹＧ(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ＶＡ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）と車速補正値ＶＳＵＢ(ｔ）とを減算することによって車速指令値ＶＣＯＭ(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ＶＳＵＢ(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。
【００４６】
上述したように、車速補正値ＶＳＵＢ(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θＬＰＦ(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ＶＳＵＢ(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。
【００４７】
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ωｎＳＴＲの特性は、以下の式で示される。
ωｎＳＴＲ＝(２Ｗ／ＶＡ)√〔Ｋｆ・Ｋｒ・(１＋Ａ・ＶＡ ２)／ｍＶ・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、ｍＶ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ωｎＳＴＲ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ωｎＳＴＲ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ωｎＳＴＲ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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸ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ΔＶＣＯＭ(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ΔＶＣＯＭ(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ΔＶＣＯＭ(ｔ）を小さくして、車速指令最大値ＶＳＭＡＸ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。
【００４８】
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ＶＳＵＢ(ｔ）をモニタしており、車速補正値ＶＳＵＢ(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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸ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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸ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ΔＶＣＯＭ(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ＶＡ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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、｜ＶＡ(ｔ）―ＶＳＭＡＸ｜の代わりに、自車速ＶＡ(ｔ）に変更したマップ（図示省略）を用い、自車速ＶＡ(ｔ）が小さいほど車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸが等しくなると終了する。
【００４９】
なお、カーブが終了したと判定された時の実際の自車速ＶＡ(ｔ）から車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）を決定する上述した例に代えて、車速補正値ＶＳＵ Ｂ(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ＶＡ(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ＶＡ(end）との差ΔＶＡ＝ＶＡ(start）―ＶＡ(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ΔＶＣＯＭ(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、｜ＶＡ(ｔ）―ＶＳＭＡＸ｜の代わりに、車速差ΔＶＡに変更したマップ（図示省略）を用い、車速差ΔＶＡが大きいほど車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸが等しくなると終了する。
【００５０】
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ＶＡ(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ΔＶＡの大きさに応じて、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）を変更するように構成している。
【００５１】
なお、カーブ路終了時に車速が低いか、または車速差ΔＶＡ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ΔＶＡが大きい場合には、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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ΔＶＡ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ΔＶＣＯＭ(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。
【００５２】
また、上記のように車速指令値変化量決定部５９０では、基本的には実車速ＶＡ(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ＶＳＭＡＸ）との偏差が大きい場合には車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ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ΔＶＣＯＭ(ｔ）が設定される。つまり、変更前の設定車速と変更後の設定車速の偏差が仮に小さかったとしても、実車速と変更後の設定車速の偏差が大きければ車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）は大きな値となる。これにより、運転者の設定車速を下げたいという意思に加速感を合わせることができる。
【００５３】
次に、図１０の車速指令値決定部５１０は、自車速ＶＡ(ｔ）、車速補正値ＶＳＵＢ(ｔ）、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(ｔ）および車速指令最大値ＶＳＭＡＸを入力し、以下のようにして車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）を算出する。
（１）車速指令最大値ＶＳＭＡＸが自車速ＶＡ(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
ＶＣＯＭ(ｔ）＝ｍｉｎ〔ＶＳＭＡＸ、ＶＡ(ｔ）＋ΔＶＣＯＭ(ｔ）−ＶＳＵＢ(ｔ）〕
つまり、車速指令最大値ＶＳＭＡＸとＶＡ(ｔ）＋ΔＶＣＯＭ(ｔ）−ＶＳＵＢ(ｔ）とのうちの小さい方を選択して車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）とする。
（２）ＶＳＭＡＸとＶＡ(ｔ）が等しい場合、つまり、一定車速を維持している場合
ＶＣＯＭ(ｔ）＝ＶＳＭＡＸ−ＶＳＵＢ(ｔ）
つまり、車速指令最大値ＶＳＭＡＸから車速補正値ＶＳＵＢ(ｔ）を減算して車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）とする。
（３）車速指令最大値ＶＳＭＡＸが自車速ＶＡ(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
ＶＣＯＭ(ｔ)＝ｍａｘ〔ＶＳＭＡＸ、ＶＡ(ｔ)−ΔＶＣＯＭ(ｔ)−ＶＳＵＢ(ｔ）〕
つまり、車速指令最大値ＶＳＭＡＸとＶＡ(ｔ）−ΔＶＣＯＭ(ｔ）−ＶＳＵＢ(ｔ）とのうちの大きい方を選択して車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）とする。
【００５４】
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ＶＳＭＡＸとを比較し、小さい方の値を車速指令値ＶＣ(ｔ）とし、ＶＣＯＭ(ｔ）を下記の式で算出する。
ＶＣＯＭ(ｔ）＝ＶＣ(ｔ）−ＶＳＵＢ(ｔ）
上記のようにして車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）が決定され、これに応じて車速を制御する。
【００５５】
次に、駆動トルク指令値算出部５３０は、車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）と自車速ＶＡ(ｔ）を入力し、以下に示すようにして駆動トルク指令値ｄＦＣ(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ＶＣＯＭ(ｔ）を入力とし、自車速ＶＡ(ｔ）を出力とした場合の伝達特性ＧＶ(ｓ）は、下式で表すことができる。
ＧＶ(ｓ）＝１／(ＴＶ・ｓ＋１）・ｅ（−Ｌｖ・ｓ）
ただし、ＴＶは１次遅れ時定数、ＬＶはパワートレイン系の遅れによる無駄時間である。
【００５６】
また、制御対象の車両モデルは、駆動トルク指令値ｄＦＣ(ｔ）を操作量とし、自車速ＶＡ(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。
ＶＡ(ｔ）＝１／(ｍＶ・Ｒｔ・ｓ）ｅ（−Ｌｖ・ｓ）・ｄＦＣ(ｔ）
ただし、Ｒｔは、タイヤの有効回転半径、ｍＶは車両質量である。
このように駆動トルク指令値ｄＦＣ(ｔ）を入力とし、自車速ＶＡ(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。
【００５７】
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ＬＶ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ＬＶ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ｄＦＣ(ｔ）を入力とし、自車速ＶＡ(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。
【００５８】
ここで、車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）を入力とし、自車速ＶＡ(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ＴＶと無駄時間ＬＶ要素をもつ伝達特性ＧＶ(ｓ）の特性に一致させると、図１６に示すようなＣ１(ｓ）、Ｃ２(ｓ）およびＣ３(ｓ）を用いて、以下のように定めることができる。ただし、Ｃ１(ｓ）、Ｃ２(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、Ｃ３(ｓ）はモデルマッチング手法による補償器を示す。
補償器Ｃ１(ｓ）＝ｅ（−Ｌｖ・ｓ）／(ＴＨ・ｓ＋１）
補償器Ｃ２(ｓ）＝(ｍＶ・Ｒｔ・ｓ）／(ＴＨ・ｓ＋１）
このとき、外乱推定値ｄＶ(ｔ）は、
ｄＶ(ｔ）＝Ｃ２(ｓ）・ＶＡ(ｔ）−Ｃ１(ｓ）・ｄＦＣ(ｔ）
となる。
【００５９】
また、制御対象の無駄時間を無視して、規範モデルＧＶ(ｓ）を時定数ＴＶの１次ローパスフィルタとすると、補償器Ｃ３(ｓ）は次のような定数となる。
補償器Ｃ３(ｓ）＝ｍＶ・Ｒｔ／ＴＶ
以上のＣ１(ｓ）、Ｃ２(ｓ）、Ｃ３(ｓ）の補償器により、駆動トルク指令値ｄＦＣ(ｔ）は次式によって算出される。
ｄＦＣ(ｔ）＝Ｃ３(ｓ）・｛ＶＣＯＭ(ｔ）−ＶＡ(ｔ）｝−｛Ｃ２(ｓ）・ＶＡ(ｔ）−Ｃ１(ｓ）・ｄＦＣ(ｔ）｝
上記の駆動トルク指令値ｄＦＣ(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ｄＦＣ(ｔ）に実駆動トルクｄＦＡ(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。
【００６０】
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ＬＵＳ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ＴＨ（図１６のＣ１(ｓ）、Ｃ２(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。
【００６１】
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Ｃ１(ｓ）および補償器Ｃ２(ｓ）と設計者が定めた応答特性を達成するための補償器Ｃ３(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ＣＦ(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ＣＲ(ｓ）、および規範モデル演算部ＣＲ(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Ｃ３(ｓ)’によって構成することもできる。
【００６２】
前置補償器ＣＦ(ｓ）は車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）に対する実際の自車速ＶＡ(ｔ）の伝達関数ＧＶ(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ｄＦＣ１(ｔ）を演算する。
ｄＦＣ１(ｔ）＝ｍＶ・ＲＴ・ｓ・ＶＣＯＭ(ｔ）／（ＴＶ・ｓ＋１）
規範モデル演算部ＣＲ（ｓ）は、車速制御系の目標応答ＶＴ(ｔ）を伝達関数ＧＶ(ｓ）と車速指令値ＶＣＯＭ(ｔ）から演算する。すなわち
ＶＴ(ｔ）＝ＧＶ(ｓ）・ＶＣＯＭ(ｔ）
である。
【００６３】
フィードバック補償器Ｃ３(ｓ)’は、目標応答ＶＴ(ｔ）と実際の自車速ＶＡ(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ｄＶ(ｔ)’を演算する。すなわちｄＶ(ｔ)’は下記の式で示される。
ｄＶ(ｔ)’＝〔（ＫＰ・ｓ＋ＫＩ）／ｓ〕〔ＶＴ(ｔ)−ＶＡ(ｔ)〕
ただし、ＫＰはフィードバック補償器Ｃ３（ｓ)’の比例制御ゲイン、ＫＩはフィードバック補償器Ｃ３（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ｄＶ(ｔ)’は前記図１６で説明した外乱推定値ｄＶ(ｔ）に相当する。
このとき、ロックアップ状態信号ＬＵＳ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ｄＶ(ｔ)’が演算される。すなわち、
ｄＶ(ｔ)’＝〔(ＫＰ’・ｓ＋ＫＩ’)／ｓ〕〔ＶＴ(ｔ)−ＶＡ(ｔ)〕
である。ただし、
ＫＰ’＜ＫＰ
ＫＩ’＜ＫＩ
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ｄＦＣ(ｔ）は、基準駆動トルク指令値ｄＦＣ１(ｔ）と駆動トルク指令値補正量ｄＶ(ｔ)’から、
ｄＦＣ(ｔ）＝ｄＦＣ１(ｔ）＋ｄＶ(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。
【００６４】
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ｄＦＣ(ｔ）、自車速ＶＡ(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ＶＡ(ｔ）と駆動トルク指令値ｄＦＣ(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ＴＶＯＥＳＴＩを算出する。次にスロットル開度推定値ＴＶＯＥＳＴＩと自車速ＶＡ(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ＮＩＮ＿ＣＯＭを算出する。そして、変速指令値ＤＲＡＴＩＯ(ｔ）は、自車速ＶＡ(ｔ）とエンジン回転数指令値ＮＩＮ＿ＣＯＭより、下式から求める。
ＤＲＡＴＩＯ(ｔ)＝ＮＩＮ＿ＣＯＭ・２π・Ｒｔ／〔６０・ＶＡ(ｔ)・Ｇｆ〕
ただし、Ｇｆはファイナルギア比である。
【００６５】
（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ＶＳＭＡＸ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。
【００６６】
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ＮＥ(ｔ）と、自車速ＶＡ(ｔ）とにより、下式に従って、実変速比ＲＡＴＩＯ(ｔ）を算出する。
ＲＡＴＩＯ(ｔ)＝ＮＥ(ｔ)／〔ＶＡ(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ｄＦＣ(ｔ）とＲＡＴＩＯ(ｔ）から、下式に従って、エンジントルク指令値ＴＥＣＯＭ(ｔ）を算出する。
ＴＥＣＯＭ(ｔ）＝ｄＦＣ(ｔ）／〔Ｇｆ・ＲＡＴＩＯ(ｔ）〕。
【００６７】
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ＴＥＣＯＭ(ｔ）とエンジン回転数ＮＥ(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ＴＶＯＣＯＭを算出し、スロットルアクチュエータ６０へ出力する。
【００６８】
図１０のブレーキ圧指令値算出部６３０は、エンジン回転数ＮＥ(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ＴＥＣＯＭ’を求め、エンジンブレーキトルクＴＥＣＯＭ’とエンジントルク指令値ＴＥＣＯＭ(ｔ）から次式によってブレーキ圧指令値ＲＥＦＰＢＲＫ(ｔ）を算出し、ブレーキアクチュエータ５０へ出力する。
ＲＥＦＰＢＲＫ(ｔ）＝(ＴＥＣＯＭ−ＴＥＣＯＭ’)・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。
【００６９】
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ＴＶＯＣＯＭに相当するアクセル操作量ＡＰＯ１、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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ＶＡ(ｔ）が車速指定最大値ＶＳＭＡＸ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ｄＦＣ(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。
【００７３】
また、駆動（この場合は制動）力指令値ｄＦＣ(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ＢＰ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。
【００７４】
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ΔＶＣＯＭ(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。
【００７５】
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ＶＡ(ｔ）を入力し、下式によって駆動輪加速度αＯＢＳ(ｔ）を演算する。
αＯＢＳ(ｔ）＝〔ＫＯＢＳ・ｓ／（ＴＯＢＳ・ｓ２＋ｓ＋ＫＯＢＳ）〕・ＶＡ(ｔ）
ただし、ＫＯＢＳは定数、ＴＯＢＳは時定数である。
なお、上記の自車速ＶＡ(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αＯＢＳ(ｔ）は駆動輪速度ＶＡ(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。
【００７６】
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αＯＢＳ(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αＯＢＳ(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。
【００７７】
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ΔＶＣＯＭ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αＯＢＳ(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αＯＢＳ(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αＯＢＳ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ΔＶＣＯＭ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αＯＢＳ(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ΔＶＣＯＭと駆動輪加速度αＯＢＳ(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。
【００７８】
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ＶＣＯＭ(ｔ）が、入力した自車速ＶＡ(ｔ）よりも高く、かつ、減速方向に変化した場合（ＶＳＭＡＸ＜ＶＡか否か）を判定する。そして、車速指令値ＶＣＯＭを自車速ＶＡ(ｔ）もしくはそれ以下の所定の速度ＶＣＯＭ(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、Ｃ２(ｓ）・ＶＡ(ｔ）−Ｃ１(ｓ）・ｄＦＣ(ｔ）＝ｄＶ(ｔ）の出力をゼロにするように、Ｃ２(ｓ）とＣ１(ｓ）の積分器の初期値を自車速ＶＡ(ｔ）とする。この結果Ｃ１(ｓ）の出力もＣ２(ｓ）の出力もＶＡ(ｔ）となり、結果として外乱推定値ｄＶ(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、ＶＣＯＭ(ｔ）の変化率であるΔＶＣＯＭ(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（ＶＡ(ｔ）→ＶＣＯＭ(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。
【００７９】
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ΔＶＣＯＭ(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ＶＣＯＭ(ｔ）の変更〔ＶＡ(ｔ）→ＶＣＯＭ(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〔ＶＡ(ｔ）→ΔＶＣＯＭ(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ζｎＤＢ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ωｎＤＢを決定するためのマップ。
【図６】補正係数ＣＤ１を求めるためのマップ。
【図７】路面勾配量φＡ(ｔ）を求めるためのマップ。
【図８】補正係数ＣＤ３を求めるためのマップ。
【図９】補正係数ＣＤ４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ＶＡ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ＶＳＵＢ(ｔ）を計算するための補正係数と横Ｇの値ＹＧ(ｔ）との関係を示す特性図。
【図１４】固有振動数ωｎＳＴＲと自車速ＶＡとの関係を示す特性図。
【図１５】自車速ＶＡ(ｔ）と車速指令最大値ＶＳＭＡＸとの偏差の絶対値と、車速指令値変化量ΔＶＣＯＭ(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
ＬＡ(ｔ）…車間距離 ΔＶ(ｔ）…相対速度
Ｖ＊(ｔ）…車間制御用車速指令値 ｄＴ(ｔ）…車間時間
Ｌ＊(ｔ）…車間距離指令値 ΔＶＴ(ｔ）…目標相対速度
ＬＴ(ｔ）…目標車間距離 Ｆ…先行車フラグ
ＶＣ(ｔ）…補正車速指令値
ｆＬ、ｆＶ…フィードバック定数
ＶＡ(ｔ）…自車速 ＶＳＭＡＸ…車速指令最大値
θ(ｔ）…操舵角 ＶＳＵＢ(ｔ）…車速補正量
θＬＰＦ(ｔ）…操舵角ＬＰＦ値 ＶＣＯＭ(ｔ）…車速指令値
ΔＶＣＯＭ(ｔ）…車速指令値変化量 ｄＦＣ(ｔ）…駆動トルク指令値
ｄＶ(ｔ）…外乱推定値
ｄＶ(ｔ)’…駆動トルク指令値補正量
ｄＦＡ(ｔ）…実駆動トルク ＣＦ(ｓ）…前置補償器
ＣＲ(ｓ）…規範モデル演算部
ｄＦＣ１(ｔ）…基準駆動トルク指令値
Ｃ１(ｓ）、Ｃ２(ｓ）、Ｃ３(ｓ）…補償器
Ｃ３(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
ＹＧ(ｔ）…横Ｇの値 ψ…ヨーレイト
ωｎＳＴＲ…操舵角に対する車両応答の固有振動数
αＯＢＳ…駆動輪加速度
ＴＶＯＥＳＴＩ…スロットル開度推定値
ＴＶＯＣＯＭ…目標スロットル開度 ＡＰＯ…アクセル操作量
ＮＩＮ＿ＣＯＭ…エンジン回転数指令値 ＤＲＡＴＩＯ(ｔ）…変速指令値
ＴＥＣＯＭ(ｔ）…エンジントルク指令値
ＴＥＣＯＭ’…エンジンブレーキトルク
ＲＥＦＰＢＲＫ(ｔ）…ブレーキ圧指令値 ＢＰ…ブレーキ制御禁止信号
Claims (4)
- 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定速走行用目標車速との小さい方の車速になるように車速を制御し、先行車が存在しない場合には、運転者が設定した定速走行用目標車速を維持するように車速を制御し、かつ、目標車速と実車速との偏差を無くすように時々刻々の車速指令値を演算する際に、車速指令値の変化量を所定の車速変化量制限値以下に制限する車速制御装置において、
先行車が車速変化量制限値以上の相対速度変化量で離れていく場合および先行車が検出されない場合は、先行車が車速変化量制限値未満の相対速度変化量で離れていく場合よりも、車間制御部と車速制御部の応答特性を遅くするように構成した車速制御装置。 - 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定速走行用目標車速との小さい方の車速になるように車速を制御し、先行車が存在しない場合には、運転者が設定した定速走行用目標車速を維持するように車速を制御し、かつ、目標車速と実車速との偏差を無くすように時々刻々の車速指令値を演算する際に、車速指令値の変化量を所定の車速変化量制限値以下に制限する車速制御装置において、
先行車が検出されていない場合および自車が定速走行用目標車速で走行し、かつ先行車が離れていく場合は、自車が定速走行用目標車速未満で走行し、かつ先行車が離れていく場合よりも、車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くするように構成した車速制御装置。 - 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定速走行用目標車速との小さい方の車速になるように車速を制御し、先行車が存在しない場合には、運転者が設定した定速走行用目標車速を維持するように車速を制御し、かつ、目標車速と実車速との偏差を無くすように時々刻々の車速指令値を演算する際に、車速指令値の変化量を所定の車速変化量制限値以下に制限する車速制御装置において、
先行車が定速走行用目標車速以上で走行している場合または先行車を検出していない場合は、先行車が定速走行用目標車速未満で走行している場合よりも、車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くするように構成した車速制御装置。 - スロットル開度を調節するスロットルアクチュエータとして、負圧を動力源とする負圧式アクチュエータを用い、前記車間距離制御部および車速制御部における応答特性を遅くする場合に、前記応答特性を負圧式アクチュエータの応答特性に合わせて遅くするように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車速制御装置。
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