JP3906525B2

JP3906525B2 - Vehicle speed setting device

Info

Publication number: JP3906525B2
Application number: JP23595997A
Authority: JP
Inventors: 吉典山村; 直鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2017-09-01
Also published as: JPH1178595A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行速度、加減速度を設定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
運転者が車速を設定する際に、自車両の駆動力と制動力に応じて車速設定レバーに適度な反力を付加し、車両の負荷状態を運転者に体感させるようにした車速設定装置が知られている（例えば、特開平８−６７１７０号公報参照）。
【０００３】
しかしながら、上述した従来の車速設定装置では、駆動力と制動力という自車両状態のみに応じて反力を決定しており、交通流の中で車両を運転操作するのに必要な走行環境、すなわち先行車との車間距離や相対速度、曲線路の曲率、加減速時の衝撃、路面からの振動などが考慮されていない。そのため、走行環境に適した車速を設定することができないという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、走行環境に適した車速を容易に設定することができる車速設定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明は、車両の加減速度を設定するための操作レバーであって、レバーを前に倒せば加速し、後ろに倒せば減速し、中立状態にすると定速で走行する操作レバーと、車両の走行環境を検出する環境検出手段と、運転者による操作レバーの操作に対して走行環境検出値に応じた反力を発生させる反力発生手段とを備え、反力発生手段は、操作レバーの操作速度が速いほど大きな反力を発生させる。
（２）請求項２の車速設定装置は、反力発生手段によって、操作レバーが加速側に操作された場合には、減速側に操作された場合よりも大きな反力を発生させるようにしたものである。
（３）請求項３の車速設定装置は、反力発生手段によって、操作レバーの加速側への操作量が大きいほど大きな反力を発生させるようにしたものである。
（４）請求項４の車速設定装置は、環境検出手段によって先行車との車間距離を検出し、反力発生手段によって車間距離検出値が小さいほど大きな反力を発生させるようにした
ものである。
（５）請求項５の車速設定装置は、環境検出手段によって道路の曲率半径を検出し、反力発生手段によって道路曲率半径検出値が小さいほど大きな反力を発生させるようにしたものである。
（６）請求項６の車速設定装置は、先行車追従装置により演算された車間距離を一定に保つための車速と、操作レバーにより設定された車速とを任意に切り換える切換手段を備える。
【０００６】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、運転者による操作レバーの操作に対して走行環境検出値に応じた反力を発生させるようにしたので、車間距離や曲線路の曲率半径などの走行環境に適した車速および加減速度を容易に設定することができる上に、操作レバーの操作速度が速いほど大きな反力を発生させるようにしたので、車両の加減速にともなう衝撃や、路面の凹凸による振動が運転者を介して操作レバーに伝わっても、それらの影響を受けずに車速および加減速度を設定することができる。
（２）請求項２の発明によれば、操作レバーが加速側に操作された場合には、減速側に操作された場合よりも大きな反力を発生させるようにしたので、車両の加減速にともなう衝撃や、路面の凹凸による振動が運転者を介して操作部材に伝わっても、不本意な加速度が設定されるのを防止できる。
（３）請求項３の発明によれば、操作レバーの操作量が大きいほど大きな反力を発生させるようにしたので、車両の加減速にともなう衝撃や、路面の凹凸による振動が運転者を介して操作レバーに伝わっても、不本意に大きな加速度が設定されるのを防止できる。
（４）請求項４の発明によれば、先行車との車間距離が小さいほど大きな反力を発生させるようにしたので、車間距離が小さい場合の微調整がしやすくなり、車間距離に適した車速および加減速度を容易に設定することができる。
（５）請求項５の発明によれば、道路曲率半径検出値が小さいほど大きな反力を発生させるようにしたので、急なカーブにおいても微調整がしやすくなり、曲線路の曲率半径に適した車速および加減速度を容易に設定することができる。
（６）請求項６の発明によれば、先行車追従装置により演算された車間距離を一定に保つための車速と、操作レバーにより設定された車速とを任意に切り換えるようにしたので、先行車に追従走行中でも任意の車速および加減速度を設定することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
−発明の第１の実施の形態−
図１は第１の実施の形態の全体構成を示す図であり、図２は第１の実施の形態の操作レバー部の構成を示す図である。
加減速操作レバー１は車両の加減速度を設定するための操作部材であり、操作レバー１を前に倒せば加速し、後に倒せば減速し、中立状態にすると定速で走行する。この加減速操作レバー１は、後述するエンジン・スロットル・アクチュエーターおよびブレーキ・アクチュエーターと機械的に接続されていない。レバー位置センサー２は、加減速操作レバー１の変位を検出する検出器である。アクチュエーター制御部３は、アクチュエーター制御ゲインを入力してアクチュエーター４の操作量を演算する。アクチュエーター４は、図２に示すように、ＤＣモーター４１とギア４２とリターンスプリング４３を備え、アクチュエーター操作量に応じた動力を加減速操作レバー１に伝達する。この動力は、加減速操作レバー１の運転者の操作力に対する反力になる。レーダー５は先行車までの車間距離を検出する。アクチュエーター制御ゲイン演算部６は、レーダー５により検出された車間距離に基づいてアクチュエーター制御ゲインを演算する。フィルター７は、レバー位置センサー２からの加減速信号を積分して車速信号に変換する。車速制御部８は実車速を車速指令値に一致させるための駆動軸トルク指令値を演算し、駆動軸トルク制御部９はトルク指令値にしたがって車両１０の駆動軸トルクを制御する。
【０００８】
加減速操作レバー１からアクチュエーター制御ゲイン演算部６までの操作レバー制御系の動作を説明する。
ＤＣモーター４１はギア４２を介して操作レバー１に連結されており、操作レバー１を操作するとＤＣモーター４１の出力軸が回転し、回転速度dθｍ／dtに応じた逆起電力を
発生する。ＤＣモーター４１の電機子端子はアクチュエーター制御部３に内蔵される可変抵抗器に接続されており、逆起電力による電流が流れ、操作レバー１の操作力に反抗するトルク、すなわち上述した反力が発生する。ＤＣモーター４１の電機子回路抵抗をＲｍ、トルク定数をＫT、逆起電力係数をＫE、モーター回転角をθｍとすると、逆起電力トルクＴCは次式により求められる。
【数１】

この逆起電力トルクＴCは操作レバー１の操作速度に比例するので、レバー操作系におけ
る粘性抵抗が大きくなった場合と同様な効果が得られる。
【０００９】
この実施の形態のレバー操作系において、運転者による操作レバートルクＴLを入力と
し、操作レバー１の角度θLを出力とする伝達関数は次式で表される。
【数２】

ここで、ＪLは操作レバー換算慣性、ＤLは操作レバー換算粘性、ＫLはリターンスプリン
グ定数、ＲGRはギア比、ＲCは可変抵抗器の抵抗値である。数式２から明らかなように、
抵抗値ＲCを小さくすると操作速度に比例した粘性反力が増加するので、車両の加減速に
ともなう衝撃や路面の凹凸による振動が運転者を介して操作レバー１に伝わっても、それらの影響を受けにくい操作が可能になる。
【００１０】
アクチュエーター制御ゲイン演算部６は、レーダー５により検出される車間距離ＬXが
小さくなると粘性反力が大きくなるように、例えば抵抗値ＲCを次式により演算する。
【数３】

アクチュエーター制御部３はトランジスターなどを用いた可変抵抗器を内蔵しており、トランジスターの抵抗値がアクチュエーター制御ゲイン演算部６により演算された抵抗値ＲCになるようにトランジスターを制御する。
以上により、車間距離に応じて動特性が変化する操作系を構成することができる。
【００１１】
次に、上述した操作レバー制御系からの加減速信号を積分して車速信号に変換するフィルターの動作を説明する。
操作レバー１の中立点からの操作変位を車両加減速目標値とし、中立点で定速走行、前に倒せば加速、後に引けば減速とする。レバー位置センサー２にポテンショメーターを用い、ポテンショメーターの出力電圧ＶXが操作レバー１の角度に応じてＶM〜ＶPまで変わ
るものとする。そして、出力電圧ＶMの時に加速度が−α、出力電圧がＶPの時に加速度が＋α、出力電圧Ｖ０＝（ＶP＋ＶM）／２の時に０となるようにフィルター７のゲインを調整する。次に、加減速信号を積分して車速信号（車速指令値）Ｖsprを演算する。
【数４】

【００１２】
図３は車速制御部８の構成を示す。この図３により、車速制御部８の動作を説明する。
車速制御部８は、車速信号（車速指令値）Ｖsprに実車速Ｖspを一致させるための駆動
軸トルク指令値Ｔwrを演算する。図３において、駆動軸トルク制御部９の伝達遅れは無視できるものとする。走行抵抗推定部８１は、駆動軸トルク指令値Ｔwrと実車速Ｖspとに基づいて次式により走行抵抗Ｔdhを推定し、フィードバックすることにより勾配や空気抵抗、転がり抵抗などの影響を排除する。
【数５】

数式５において、Ｈ（ｓ）はローパスフィルターであり、右辺の第１項は駆動軸トルクＴwから走行抵抗Ｔdを減じた駆動軸トルクを表し、第２項は全駆動軸トルク指令値を表すか
ら、両者の差は走行抵抗推定値Ｔdhとなる。この走行抵抗推定によって制御系への外乱が排除されたとすると、車速指令値Ｖsprから実車速Ｖspまでの伝達特性は次式で表され、
定数Ｋspを適当な値に設定することによって車速制御系の応答性を所望の応答に一致させることができる。
【数６】

【００１３】
次に、駆動軸トルク制御部９の動作を説明する。
駆動軸トルク制御部９は、車速制御部８で演算された駆動軸トルクを実現するためのスロットル開度指令値とブレーキ液圧指令値を演算する。今、車速が十分に高く、トルクコンバーターの入出力速度比が１近傍にあると仮定する。この時、トルクコンバーターのトルク増幅が１倍となるので、これを無視すると駆動軸トルク指令値Ｔwrに対してエンジントルク指令値Ｔengは次式で求められる。
【数７】

ここで、Ｋdefはデファレンシャルギア比、Ｋatはオートマチックトランスミッションの
変速比である。
【００１４】
次に、数式７により求めたエンジントルク指令値Ｔengと、不図示のエンジン回転セン
サーにより検出したエンジン回転速度とに基づいて、図４に示すエンジン特性マップを用いてスロットル開度指令値Ｔhcmdを求める。一方、ブレーキはスロットル開度が０の時に作動させるものとすれば、ブレーキによる駆動軸トルクＴwrcは駆動軸トルク指令値Ｔwr
からエンジンブレーキによる駆動軸トルク分Ｔebを差し引く必要がある。したがって、駆動軸トルクＴwrcは次式で表される。
【数８】

ただし、エンジンブレーキによる駆動軸トルク分Ｔebは次式で算出される。
【数９】

ここで、Ｔeng０はスロットル開度が０の時のエンジントルクである。
【００１５】
ブレーキシリンダー面積をＳb、ブレーキローター半径をＲb、ブレーキパッド摩擦係数をμbとし、マスターシリンダー液圧が４輪に等しく分配されると仮定すると、駆動軸ト
ルク指令値Ｔwrcに対してブレーキ液圧指令値Ｐbrは次式で表される。
【数１０】

図５は、以上の駆動軸トルク制御系を表したものである。
【００１６】
以上の構成により、操作レバーを倒せば加速し、引けば減速し、中立点で定速走行を行い、且つ、車間距離が小さくなれば操作レバーの粘性反力が増加して運転者の微調整をしやすくし、逆に車間距離が長くなれば操作レバーの粘性反力が減少して比較的大きな加減速度が力をいれず楽に設定できるようになる。したがって、運転者は車速および加減速度を安全に設定することができる。さらに、操作速度に比例して粘性反力が増加するので、車両の加減速にともなう衝撃や、路面の凹凸による振動が運転者を介して加減速操作レバーに伝わっても、それらの影響を受けにくい操作が可能になる。
【００１７】
−発明の第２の実施の形態−
レバー位置センサー２からのレバー位置信号すなわち加減速信号をアクチュエーター制御部３へフィードバックし、アクチュエーター４の動特性を可変とした第２の実施の形態を説明する。なお、この第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
図６は第２の実施の形態の全体構成を示す図であり、図７は第２の実施の形態の操作レ
バー部の構成を示す図である。なお、図１および図２に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
アクチュエーター制御部３Ａは、アクチュエーター制御ゲインとレバー位置とを入力し、アクチュエーター操作量を演算する。アクチュエーター制御ゲイン演算部６Ａは、レーダー５により検出された車間距離に基づいてアクチュエーター制御ゲインＦ１とＦ２を演算する。
【００１８】
まず、加減速操作レバー１からアクチュエーター制御ゲイン演算部６Ａまでの操作レバー制御系の動作を説明する。
図７において、モータートルクＴMから操作レバー位置θLまでの伝達関数は次式で表される。
【数１１】

【００１９】
伝達関数ＧL2（ｓ）に対して図８に示す制御系を構成すると、操作レバートルクＴLか
ら操作レバー位置θLまでの伝達特性は次式となる。
【数１２】

【００２０】
数式１２から明らかなように、フィードバックゲインＦ１，Ｆ２により操作レバートルクＴLに対する粘性係数とばね定数を自由に設定できる。操作レバートルクＴLに対する操作レバー位置θLの定常ゲインの逆数が操作レバー制御系のばね定数ＫLCとなり、次式で
与えられる。
【数１３】

また、システムの固有振動数ωと減衰率ζは次式で表される。
【数１４】

【数１５】

【００２１】
したがって、制御ゲインＦ１，Ｆ２は、操作系の所望のばね定数ＫLCと減衰率ζから次式により求められる。
【数１６】

【数１７】

【００２２】
アクチュエーター制御ゲイン演算部６Ａは制御ゲインＦ２を０とし、レーダー１からの車間距離ＬXが小さくなると粘性反力が大きくなるように、例えば次式にように減衰率ζ
を車間距離と反比例した関数を用いて設定すれば（ただし、オーバーシュート防止のため、ζは１以上とする）、第ｌの実施の形態と同様な効果が得られる。
【数１８】

ただし、数式１８においてＫxは定数である。
【００２３】
さらに、ばね定数ＫLを、次式に示す車間距離と反比例した関数を用いて設定すれば、
車間距離に応じて操作系のばね反力が増加するので、第１の実施の形態の効果に加えて、先行車に接近しているか否かの判断が操作レバー１を通してできるようになる。
【数１９】

ただし、数式１９においてＫKは定数である。
【００２４】
アクチュエーター制御ゲイン演算部６Ａは、車間距離を入力して上記数式１６〜数式１９により制御ゲインＦ１，Ｆ２を演算し、アクチュエーター制御部３Ａへ出力する。アクチュエーター制御部３Ａは、操作レバー位置θLと制御ゲインＦ１，Ｆ２とに基づいて次
式によりモーター電流指令値ＩMを演算する。
【数２０】

【数２１】

さらに、実際のモーター電流が電流指令値ＩMとなるような電圧をモーター４１に印加す
る。
【００２５】
また、上記実施の形態の他に、加速側はレバー操作に対する反力を大きくする一方、減速側は反力を小さくしたり、加速側の操作量すなわち設定加速度が大きいほど反力を大きくするなど、レバーの操作方向と操作量とで反力を変える場合には、次式に示すように数式１８，１９によるアクチュエーター制御ゲイン演算において操作レバー位置を考慮する。
【数２２】

【数２３】

ただし、数式２２、２３においてＫθZ、ＫθLは定数である。
【００２６】
あるいは、図９に示すように、モータートルク指令値ＴMにリミッターを設け、正側の
リミッター値を小さくし、負側のリミッター値を大きくしてもよい。これにより、加速側へのレバー操作に対する反力が大きくなり、減速側へのレバー操作に対する反力が小さくなる。
【００２７】
さらに、ナビゲーション・システムやカメラの画像処理システムなど、カーブ路の曲率を検出する装置を備えている場合には、数式２２，２３によるアクチュエーター制御ゲイン演算において、カーブ曲率半径Ｒrdに応じてばね定数ＫLと減衰率ζを変更する項を付
加し、曲率半径Ｒrdが小さいほどばね定数ＫLと減衰率ζを大きくすればよい。これによ
り、道路の曲率が小さく急なカーブほど加速操作に対するばね反力が大きくなり、安全な車速および加減速度を容易に設定することができる。
【数２４】

【数２５】

たたし、数式２４、数式２５においてＫRZ、ＫRLは定数である。
【００２８】
また、操作系ばね定数ＫLや減衰率ζは、上記数式１８，１９，２２〜２５により演算
してもよいし、テーブルマップを参照する方式にしてもよい。
【００２９】
−発明の第３の実施の形態−
図１０は第３の実施の形態の全体構成を示す図であり、図１１は第３の実施の形態の操作レバー部の構成を示す図である。
操作検出ボタン１１は、運転者による操作レバー１の操作を検出する操作部材である。信号切換部１２は、加減速操作レバー１からアクチュエーター制御演算部６までの操作レバー制御系により決定された車速信号（車速指令値）Ｖsprと、後述する車間距離制御演
算により演算される車速信号（車速指令値）とを切換えるスイッチであり、ドライバー操作検出ボタン１１により運転者の操作が検出されると前者の車速信号Ｖsprが選択され（
Ａ側）、そうでない場合は後者の車速信号が選択される（Ｂ側）。フィルター１３は、車間距離制御部１４により演算される車速指令値を微分して適当なゲインを乗じ、操作レバー１を動作させる目標信号とする。車間距離制御部１４は、実際の車間距離をその指令値に一致させるための車速指令値を演算する。
【００３０】
まず、車間距離制御部１４について説明する。
車間距離制御部１４は、レーダーなどによって測定された車間距離Ｌを車間距離指令値Ｌrに一致させる。車間距離指令値Ｌrは、確保したい車間時間をＴとし、実車速をＶspとして次式により求められる。
【数２６】

今、車速制御系において、車速指令値Ｖsprに対する実車速Ｖspの応答が時定数τvの一次遅れ系で近似できるものとすると、車間距離制御系は例えば図１２に示す構成となり、この時の車間距離指令値Ｌrから実車間距離Ｌvまでの伝達特性は次式で表される。
【数２７】

ただし、数式２７でω＝１／τvである。数式２７から明らかなように、ＫVとＫLを適当
な値に設定することによって追従応答性を所望の応答に一致させることができる。
【００３１】
次に、操作レバー制御系について説明する。
モータートルクＴMから操作レバー位置θLまでの伝達関数は、上述した第２の実施の形態の数式１１となる。数式１１に対して図１３に示す制御系を構成すると、操作レバー位置指令θLCから実際の操作レバー位置θLまでの伝達関数は次式となる。
【数２８】

また、図１３におけるＧFFは次式で与えられる。
【数２９】

【００３２】
この実施の形態の操作レバー制御系では、中間信号θLC0から実操作レバー位置θLまでの伝達特性をＧθで指定し、数式２９のフィードフォワードによってＧθを打ち消し、Ｇactを付加する構成としているので、操作レバー位置指令値θLCから操作レバー位置θLまでの伝達関数はＧactとなり、その伝達特性は制御ゲインＦ１，Ｆ２に依存しない。また
、操作トルクＴLから操作レバー位置θLまでの伝達特性は、外部から入力される制御ゲインＦ１，Ｆ２と、操作レバー位置指令値θLCに応じて変化する。
そこで、車間距離制御部１４で演算される車速指令値Ｖspcをフィルター１３で適当な
ゲインを乗じて微分し、加減速指令に変換した信号を操作レバー位置指令とすれば、操作レバー１は車間距離制御部１４が要求する車両加速度に応じて動作する。
【数３０】

【００３３】
運転者は、操作レバー１に軽く手を添えていれば、車間距離制御部１４の加速要求を確認しながら運転することができる。運転者が車間距離を調整したい時には、操作検出ボタン１１を押せば信号切換部１２がＡ側になり、レバー操作に応じた加減速ができる。運転者の操作中にも車間距離制御部１４の加減速要求値が操作レバー１に伝達されるので、車間距離制御部１４の加減速要求を確認しながら運転できる。
また、アクチュエーター制御ゲイン演算部６で演算するゲインＦ１，Ｆ２は、上述した第２の実施の形態と同様な手法を用いることができるが、この実施の形態の場合、車間距離が小さくなると車間距離制御部１４が要求する車両加速度が負となり、操作レバー１を減速側に引き戻す方向に力が働くので、ばね反力ゲインを一定としても車間距離に応じて反力が変化する。
【００３４】
以上の一実施の形態の構成において、加減速操作レバー１が操作部材を、レーダー５が環境検出手段を、アクチュエーター４、アクチュエーター制御ゲイン演算部６，６Ａおよびアクチュエーター制御部３，３Ａ，３Ｂが反力発生手段を、操作検出ボタン１１および信号切換部１２が切換手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の第１の実施の形態の全体構成を示す図である。
【図２】発明の第１の実施の形態の操作レバー部の構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の車速制御部の構成を示す図である。
【図４】エンジン特性マップを示す図である。
【図５】駆動軸トルク制御部の構成を示す図である。
【図６】発明の第２の実施の形態の全体構成を示す図である。
【図７】発明の第２の実施の形態の操作レバー部の構成を示す図である。
【図８】第２の実施の形態のモータートルクから操作レバー位置までの制御系の構成を示す図である。
【図９】図８に示す制御系のモータートルクにリミッターを設けた制御系を示す図である。
【図１０】発明の第３の実施の形態の全体構成を示す図である。
【図１１】発明の第３の実施の形態の操作レバー部の構成を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態の車間距離制御系の構成を示す図である。
【図１３】第３の実施の形態のモータートルクから操作レバー位置までの制御系の構成を示す図である。
【符号の説明】
１加減速操作レバー
２レバー位置センサー
３，３Ａ，３Ｂアクチュエーター制御部
４アクチュエーター
５レーダー
６，６Ａアクチュエーター制御ゲイン演算部
７フィルター
８車速制御部
９駆動軸トルク制御部
１０車両
１１操作検出ボタン
１２信号切換部
１３フィルター
１４車間距離制御部
２１アクセルペダル
２２アクセルペダル位置センサー
２３アクチュエーター制御部
２４アクチュエーター
２６アクチュエーター制御ゲイン演算部
３１ブレーキペダル
３２ブレーキペダル位置センサー
３３アクチュエーター制御部
３４アクチュエーター
４１モーター
４２ギア
４３リターンスプリング
８１走行抵抗推定部 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for setting a traveling speed and acceleration / deceleration of a vehicle.
[0002]
[Prior art and its problems]
When the driver sets the vehicle speed, there is a vehicle speed setting device that applies an appropriate reaction force to the vehicle speed setting lever according to the driving force and braking force of the host vehicle so that the driver can feel the load state of the vehicle. It is known (for example, see JP-A-8-67170).
[0003]
However, in the conventional vehicle speed setting device described above, the reaction force is determined only in accordance with the state of the vehicle such as the driving force and the braking force, and the driving environment necessary for driving the vehicle in the traffic flow, that is, It does not take into consideration the inter-vehicle distance and relative speed with the preceding vehicle, the curvature of the curved road, the impact during acceleration / deceleration, and the vibration from the road surface. Therefore, there is a problem that a vehicle speed suitable for the traveling environment cannot be set.
[0004]
An object of the present invention is to provide a vehicle speed setting device that can easily set a vehicle speed suitable for a traveling environment.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention of claim 1 is an operation lever for setting the acceleration / deceleration of the vehicle. The operation lever is accelerated when the lever is tilted forward, decelerated when the lever is tilted backward, and travels at a constant speed when it is neutral. A reaction force generating means comprising: an operating lever; an environment detecting means for detecting a driving environment of the vehicle; and a reaction force generating means for generating a reaction force corresponding to a detected value of the driving environment in response to an operation of the operating lever by the driver. Generates a larger reaction force as the operating speed of the operating lever increases.
(2) In the vehicle speed setting device according to claim 2, when the operating lever is operated to the acceleration side by the reaction force generating means, a larger reaction force is generated than when the operation lever is operated to the deceleration side. It is.
(3) In the vehicle speed setting device according to the third aspect, the reaction force is generated by the reaction force generating means as the operation amount to the acceleration side of the operation lever increases.
(4) The vehicle speed setting device according to claim 4 detects the inter-vehicle distance from the preceding vehicle by the environment detection means, and generates a larger reaction force as the inter-vehicle distance detection value becomes smaller by the reaction force generation means. .
(5) The vehicle speed setting device according to claim 5 detects the curvature radius of the road by the environment detection means, and generates a larger reaction force as the road curvature radius detection value becomes smaller by the reaction force generation means.
(6) The vehicle speed setting device according to claim 6 includes switching means for arbitrarily switching between the vehicle speed for keeping the inter-vehicle distance calculated by the preceding vehicle following device constant and the vehicle speed set by the operation lever.
[0006]
【The invention's effect】
(1) According to the first aspect of the present invention, the reaction force corresponding to the travel environment detection value is generated in response to the operation of the operation lever by the driver. The vehicle speed and acceleration / deceleration suitable for the environment can be set easily, and the greater the operating speed of the control lever, the greater the reaction force is generated. Even if vibration due to is transmitted to the operation lever via the driver, the vehicle speed and acceleration / deceleration can be set without being affected by them.
(2) According to the invention of claim 2, when the operation lever is operated to the acceleration side, a larger reaction force is generated than when the operation lever is operated to the deceleration side. Even if the accompanying impact or vibration due to road surface irregularities is transmitted to the operating member via the driver, it is possible to prevent unintended acceleration from being set.
(3) According to the invention of claim 3, the greater the operation amount of the operation lever, the greater the reaction force is generated. Therefore, the impact caused by the acceleration / deceleration of the vehicle and the vibration caused by the unevenness of the road surface are caused through the driver. Even if it is transmitted to the control lever, it is possible to prevent unintentionally setting a large acceleration.
(4) According to the invention of claim 4, since the greater reaction force is generated as the inter-vehicle distance is smaller, the fine adjustment is facilitated when the inter-vehicle distance is small, which is suitable for the inter-vehicle distance. The vehicle speed and acceleration / deceleration can be easily set.
(5) According to the invention of claim 5, since the larger reaction force is generated as the road curvature radius detection value is smaller, fine adjustment is facilitated even in a sharp curve, which is suitable for the curvature radius of a curved road. The vehicle speed and acceleration / deceleration can be set easily.
(6) According to the invention of claim 6, since the vehicle speed for keeping the inter-vehicle distance calculated by the preceding vehicle follow-up device constant and the vehicle speed set by the operation lever are arbitrarily switched, It is possible to set an arbitrary vehicle speed and acceleration / deceleration even while following the vehicle.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
-First embodiment of the invention-
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of the first embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an operation lever portion of the first embodiment.
The acceleration / deceleration operation lever 1 is an operation member for setting the acceleration / deceleration speed of the vehicle. The acceleration / deceleration operation lever 1 accelerates when the operation lever 1 is tilted forward, decelerates when the lever is tilted later, and travels at a constant speed when it is neutral. The acceleration / deceleration operation lever 1 is not mechanically connected to an engine, throttle actuator, and brake actuator described later. The lever position sensor 2 is a detector that detects the displacement of the acceleration / deceleration operation lever 1. The actuator control unit 3 inputs an actuator control gain and calculates an operation amount of the actuator 4. As shown in FIG. 2, the actuator 4 includes a DC motor 41, a gear 42, and a return spring 43, and transmits power corresponding to the amount of operation of the actuator to the acceleration / deceleration operation lever 1. This power becomes a reaction force against the operating force of the driver of the acceleration / deceleration operating lever 1. The radar 5 detects the inter-vehicle distance to the preceding vehicle. The actuator control gain calculation unit 6 calculates an actuator control gain based on the inter-vehicle distance detected by the radar 5. The filter 7 integrates the acceleration / deceleration signal from the lever position sensor 2 and converts it into a vehicle speed signal. The vehicle speed control unit 8 calculates a drive shaft torque command value for making the actual vehicle speed coincide with the vehicle speed command value, and the drive shaft torque control unit 9 controls the drive shaft torque of the vehicle 10 according to the torque command value.
[0008]
The operation of the operation lever control system from the acceleration / deceleration operation lever 1 to the actuator control gain calculation unit 6 will be described.
The DC motor 41 is connected to the operation lever 1 via a gear 42. When the operation lever 1 is operated, the output shaft of the DC motor 41 rotates and generates a counter electromotive force according to the rotational speed dθm / dt. The armature terminal of the DC motor 41 is connected to a variable resistor built in the actuator control unit 3, and a current caused by a back electromotive force flows, and a torque that opposes the operating force of the operating lever 1, that is, the above-described reaction force is generated. appear. When the armature circuit resistance of the DC motor 41 is Rm, the torque constant is KT, the counter electromotive force coefficient is KE, and the motor rotation angle is θm, the counter electromotive force torque TC is obtained by the following equation.
[Expression 1]

Since the counter electromotive force torque TC is proportional to the operation speed of the operation lever 1, the same effect as when the viscous resistance in the lever operation system is increased can be obtained.
[0009]
In the lever operation system of this embodiment, the transfer function having the operation lever torque TL by the driver as an input and the angle θL of the operation lever 1 as an output is expressed by the following equation.
[Expression 2]

Here, JL is the operation lever conversion inertia, DL is the operation lever conversion viscosity, KL is the return spring constant, RGR is the gear ratio, and RC is the resistance value of the variable resistor. As is clear from Equation 2,
Decreasing the resistance value RC increases the viscous reaction force proportional to the operation speed, so even if the impact caused by the acceleration / deceleration of the vehicle or the vibration caused by the road surface unevenness is transmitted to the operation lever 1 through the driver, the influence of these effects will be reduced. Operation that is difficult to receive becomes possible.
[0010]
The actuator control gain calculation unit 6 calculates, for example, the resistance value RC by the following equation so that the viscous reaction force increases as the inter-vehicle distance LX detected by the radar 5 decreases.
[Equation 3]

The actuator control unit 3 includes a variable resistor using a transistor or the like, and controls the transistor so that the resistance value of the transistor becomes the resistance value RC calculated by the actuator control gain calculation unit 6.
As described above, an operation system in which the dynamic characteristics change according to the inter-vehicle distance can be configured.
[0011]
Next, the operation of the filter that integrates the acceleration / deceleration signal from the control lever control system and converts it into a vehicle speed signal will be described.
The operation displacement from the neutral point of the control lever 1 is set as a vehicle acceleration / deceleration target value, and the vehicle is driven at a constant speed at the neutral point, accelerated when tilted forward, and decelerated when pulled backward. It is assumed that a potentiometer is used for the lever position sensor 2 and the output voltage VX of the potentiometer varies from VM to VP according to the angle of the operation lever 1. Then, the gain of the filter 7 is adjusted so that the acceleration is -α when the output voltage is VM, the acceleration is + α when the output voltage is VP, and 0 when the output voltage V0 = (VP + VM) / 2. Next, the acceleration / deceleration signal is integrated to calculate a vehicle speed signal (vehicle speed command value) Vspr.
[Expression 4]

[0012]
FIG. 3 shows the configuration of the vehicle speed control unit 8. The operation of the vehicle speed control unit 8 will be described with reference to FIG.
The vehicle speed control unit 8 calculates a drive shaft torque command value Twr for making the actual vehicle speed Vsp coincide with the vehicle speed signal (vehicle speed command value) Vspr. In FIG. 3, it is assumed that the transmission delay of the drive shaft torque control unit 9 can be ignored. The running resistance estimation unit 81 estimates the running resistance Tdh by the following equation based on the drive shaft torque command value Twr and the actual vehicle speed Vsp, and eliminates the influence of gradient, air resistance, rolling resistance, etc. by feedback.
[Equation 5]

In Equation 5, H (s) is a low-pass filter, the first term on the right side represents the drive shaft torque obtained by subtracting the running resistance Td from the drive shaft torque Tw, and the second term represents the total drive shaft torque command value. The difference between them is the running resistance estimated value Tdh. If the disturbance to the control system is eliminated by this running resistance estimation, the transfer characteristic from the vehicle speed command value Vspr to the actual vehicle speed Vsp is expressed by the following equation:
By setting the constant Ksp to an appropriate value, the response of the vehicle speed control system can be matched with a desired response.
[Formula 6]

[0013]
Next, the operation of the drive shaft torque control unit 9 will be described.
The drive shaft torque control unit 9 calculates a throttle opening command value and a brake fluid pressure command value for realizing the drive shaft torque calculated by the vehicle speed control unit 8. It is assumed that the vehicle speed is high enough and the input / output speed ratio of the torque converter is close to 1. At this time, since the torque amplification of the torque converter becomes 1 time, if this is ignored, the engine torque command value Teng is obtained by the following equation with respect to the drive shaft torque command value Twr.
[Expression 7]

Here, Kdef is a differential gear ratio, and Kat is a gear ratio of the automatic transmission.
[0014]
Next, based on the engine torque command value Teng obtained by Expression 7 and the engine speed detected by an unillustrated engine rotation sensor, the throttle opening command value Thcmd is obtained using the engine characteristic map shown in FIG. . On the other hand, if the brake is operated when the throttle opening is 0, the drive shaft torque Twrc by the brake is the drive shaft torque command value Twr.
It is necessary to subtract the drive shaft torque Teb by the engine brake from Therefore, the drive shaft torque Twrc is expressed by the following equation.
[Equation 8]

However, the drive shaft torque Teb by the engine brake is calculated by the following equation.
[Equation 9]

Here, Teng0 is the engine torque when the throttle opening is zero.
[0015]
Assuming that the brake cylinder area is Sb, the brake rotor radius is Rb, the brake pad friction coefficient is μb, and the master cylinder hydraulic pressure is equally distributed to the four wheels, the brake hydraulic pressure command value against the drive shaft torque command value Twrc Pbr is expressed by the following equation.
[Expression 10]

FIG. 5 shows the above drive shaft torque control system.
[0016]
With the above configuration, if the operation lever is tilted, it accelerates, if it pulls, it decelerates, runs at a constant speed at the neutral point, and if the inter-vehicle distance is reduced, the viscous reaction force of the operation lever increases and fine adjustment of the driver Conversely, if the inter-vehicle distance is increased, the viscous reaction force of the operating lever is reduced, and a relatively large acceleration / deceleration can be easily set without applying force. Therefore, the driver can safely set the vehicle speed and acceleration / deceleration. Furthermore, since the viscous reaction force increases in proportion to the operation speed, even if the impact due to acceleration / deceleration of the vehicle or the vibration due to road surface irregularities is transmitted to the acceleration / deceleration operation lever via the driver, it is affected by these effects. Difficult operations are possible.
[0017]
-Second embodiment of the invention-
A second embodiment in which the lever position signal from the lever position sensor 2, that is, the acceleration / deceleration signal is fed back to the actuator control unit 3 to make the dynamic characteristics of the actuator 4 variable will be described. In the second embodiment, the description will focus on differences from the first embodiment described above.
FIG. 6 is a diagram showing the overall configuration of the second embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the operation lever portion of the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected with respect to the apparatus similar to the apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, and it demonstrates centering around difference.
The actuator controller 3A inputs an actuator control gain and a lever position, and calculates an actuator operation amount. The actuator control gain calculator 6A calculates actuator control gains F1 and F2 based on the inter-vehicle distance detected by the radar 5.
[0018]
First, the operation of the operation lever control system from the acceleration / deceleration operation lever 1 to the actuator control gain calculation unit 6A will be described.
In FIG. 7, the transfer function from the motor torque TM to the operating lever position θL is expressed by the following equation.
[Expression 11]

[0019]
When the control system shown in FIG. 8 is configured for the transfer function GL2 (s), the transfer characteristic from the operating lever torque TL to the operating lever position θL is expressed by the following equation.
[Expression 12]

[0020]
As is apparent from Equation 12, the viscosity coefficient and the spring constant for the operating lever torque TL can be freely set by the feedback gains F1 and F2. The reciprocal of the steady gain of the operating lever position θL with respect to the operating lever torque TL is the spring constant KLC of the operating lever control system and is given by the following equation.
[Formula 13]

Further, the natural frequency ω and the damping rate ζ of the system are expressed by the following equations.
[Expression 14]

[Expression 15]

[0021]
Therefore, the control gains F1 and F2 are obtained from the desired spring constant KLC of the operation system and the damping rate ζ by the following equation.
[Expression 16]

[Expression 17]

[0022]
The actuator control gain calculating unit 6A sets the control gain F2 to 0, and the viscous reaction force increases as the inter-vehicle distance LX from the radar 1 decreases.
Is set using a function inversely proportional to the inter-vehicle distance (however, in order to prevent overshoot, ζ is set to 1 or more), the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[Formula 18]

However, in Equation 18, Kx is a constant.
[0023]
Furthermore, if the spring constant KL is set using a function inversely proportional to the inter-vehicle distance shown in the following equation,
Since the spring reaction force of the operation system increases according to the inter-vehicle distance, in addition to the effect of the first embodiment, it is possible to determine whether or not the vehicle is approaching through the operation lever 1.
[Equation 19]

However, in Equation 19, KK is a constant.
[0024]
The actuator control gain calculation unit 6A inputs the inter-vehicle distance, calculates the control gains F1 and F2 according to the above Equations 16 to 19, and outputs them to the actuator control unit 3A. The actuator controller 3A calculates a motor current command value IM according to the following equation based on the operating lever position θL and the control gains F1 and F2.
[Expression 20]

[Expression 21]

Further, a voltage is applied to the motor 41 so that the actual motor current becomes the current command value IM.
[0025]
In addition to the above embodiment, the acceleration side increases the reaction force against the lever operation, while the deceleration side decreases the reaction force, or the acceleration side operation amount, that is, the set acceleration increases, the reaction force increases. When the reaction force is changed depending on the lever operation direction and the operation amount, the operation lever position is taken into account in the actuator control gain calculation according to the equations 18 and 19, as shown in the following equation.
[Expression 22]

[Expression 23]

However, in equations 22 and 23, KθZ and KθL are constants.
[0026]
Alternatively, as shown in FIG. 9, a limiter may be provided for the motor torque command value TM, the positive limiter value may be reduced, and the negative limiter value may be increased. As a result, the reaction force against the lever operation toward the acceleration side increases, and the reaction force against the lever operation toward the deceleration side decreases.
[0027]
Further, when a device for detecting the curvature of a curved road, such as a navigation system or a camera image processing system, is provided, the spring constant KL is calculated according to the curve curvature radius Rrd in the actuator control gain calculation according to Equations 22 and 23. A term for changing the damping rate ζ is added, and the spring constant KL and the damping rate ζ may be increased as the radius of curvature Rrd decreases. As a result, the sharper the curve of the road, the greater the spring reaction force against the acceleration operation, and the safe vehicle speed and acceleration / deceleration can be easily set.
[Expression 24]

[Expression 25]

However, in Equations 24 and 25, KRZ and KRL are constants.
[0028]
Further, the operating system spring constant KL and the damping rate ζ may be calculated by the above formulas 18, 19, and 22 to 25, or may be a system that refers to a table map.
[0029]
-Third embodiment of the invention-
FIG. 10 is a diagram showing an overall configuration of the third embodiment, and FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an operation lever portion of the third embodiment.
The operation detection button 11 is an operation member that detects an operation of the operation lever 1 by the driver. The signal switching unit 12 is a vehicle speed signal (vehicle speed command value) Vspr determined by the operation lever control system from the acceleration / deceleration operation lever 1 to the actuator control calculation unit 6 and a vehicle speed signal (by vehicle distance control calculation described later) ( A vehicle speed command value), and when the driver's operation is detected by the driver operation detection button 11, the former vehicle speed signal Vspr is selected (
A side), otherwise, the latter vehicle speed signal is selected (B side). The filter 13 differentiates the vehicle speed command value calculated by the inter-vehicle distance control unit 14 and multiplies the vehicle speed command value by an appropriate gain to obtain a target signal for operating the operation lever 1. The inter-vehicle distance control unit 14 calculates a vehicle speed command value for making the actual inter-vehicle distance coincide with the command value.
[0030]
First, the inter-vehicle distance control unit 14 will be described.
The inter-vehicle distance control unit 14 matches the inter-vehicle distance L measured by a radar or the like with the inter-vehicle distance command value Lr. The inter-vehicle distance command value Lr is obtained by the following equation, where T is the time to be secured and T is the actual vehicle speed.
[Equation 26]

Now, in the vehicle speed control system, if the response of the actual vehicle speed Vsp to the vehicle speed command value Vspr can be approximated by a first-order lag system of the time constant τv, the inter-vehicle distance control system has a configuration shown in FIG. The transfer characteristic from the command value Lr to the actual inter-vehicle distance Lv is expressed by the following equation.
[Expression 27]

However, in Equation 27, ω = 1 / τv. As is apparent from Equation 27, the tracking response can be matched with a desired response by setting KV and KL to appropriate values.
[0031]
Next, the operation lever control system will be described.
The transfer function from the motor torque TM to the operating lever position θL is expressed by Equation 11 of the second embodiment described above. If the control system shown in FIG. 13 is configured with respect to Equation 11, the transfer function from the operation lever position command θLC to the actual operation lever position θL is expressed by the following equation.
[Expression 28]

Further, GFF in FIG. 13 is given by the following equation.
[Expression 29]

[0032]
In the control lever control system of this embodiment, the transfer characteristic from the intermediate signal θLC0 to the actual control lever position θL is designated by Gθ, Gθ is canceled by the feedforward of Expression 29, and Gact is added. The transfer function from the lever position command value θLC to the operating lever position θL is Gact, and the transfer characteristic does not depend on the control gains F1 and F2. Further, the transfer characteristic from the operating torque TL to the operating lever position θL changes according to the control gains F1 and F2 input from the outside and the operating lever position command value θLC.
Therefore, if the vehicle speed command value Vspc calculated by the inter-vehicle distance control unit 14 is differentiated by multiplying an appropriate gain by the filter 13 and converted into an acceleration / deceleration command, the operation lever position command is used. It operates according to the vehicle acceleration requested by the control unit 14.
[30]

[0033]
The driver can drive while confirming the acceleration request of the inter-vehicle distance control unit 14 if he / she touches the operation lever 1 lightly. When the driver wants to adjust the inter-vehicle distance, if the operation detection button 11 is pressed, the signal switching unit 12 becomes the A side, and acceleration / deceleration according to the lever operation can be performed. Since the acceleration / deceleration request value of the inter-vehicle distance control unit 14 is transmitted to the operation lever 1 even during the operation by the driver, it is possible to drive while confirming the acceleration / deceleration request of the inter-vehicle distance control unit 14.
The gains F1 and F2 calculated by the actuator control gain calculation unit 6 can use the same method as in the second embodiment described above. In this embodiment, the inter-vehicle distance decreases as the inter-vehicle distance decreases. Since the vehicle acceleration required by the control unit 14 becomes negative and a force acts in a direction in which the operation lever 1 is pulled back to the deceleration side, the reaction force changes according to the inter-vehicle distance even if the spring reaction force gain is constant.
[0034]
In the configuration of the above embodiment, the acceleration / deceleration operating lever 1 is the operating member, the radar 5 is the environment detecting means, the actuator 4, the actuator control gain calculating units 6, 6A, and the

actuator control units

3, 3A, 3B are counteracted. As the force generation means, the operation detection button 11 and the signal switching section 12 constitute the switching means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an operation lever portion according to the first embodiment of the invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle speed control unit according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing an engine characteristic map.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a drive shaft torque control unit.
FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of a second embodiment of the invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an operation lever portion according to a second embodiment of the invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a control system from a motor torque to an operation lever position according to the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a control system in which a limiter is provided for the motor torque of the control system shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram showing an overall configuration of a third embodiment of the invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an operation lever portion according to a third embodiment of the invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an inter-vehicle distance control system according to a third embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a control system from a motor torque to an operation lever position according to a third embodiment .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acceleration / deceleration operation lever 2

Lever position sensor

3, 3A, 3B Actuator control part 4 Actuator 5 Radar 6, 6A Actuator control gain calculation part 7 Filter 8 Vehicle speed control part 9 Drive shaft torque control part 10 Vehicle 11 Operation detection button 12 Signal switching part 13 filter 14 distance control section 21 accelerator pedal 22 accelerator pedal position sensor 23 actuator control unit 24 actuator 26 actuator control gain calculating unit 31 brake pedal 32 brake pedal position sensor 33 actuator control unit 34 actuator 41 motor 42 gear 43 return scan purine grayed
8 1 Running resistance estimation part

Claims

An operation lever for setting the acceleration / deceleration of the vehicle, which is accelerated by tilting the lever forward, decelerating by tilting backward, and traveling at a constant speed when neutral ,
An environment detection means for detecting the traveling environment of the vehicle;
Reaction force generating means for generating a reaction force according to the traveling environment detection value with respect to the operation of the operation lever by the driver ,
The vehicle speed setting device, wherein the reaction force generating means generates a larger reaction force as the operation speed of the operation lever is higher .

The vehicle speed setting device according to claim 1,
The vehicle speed setting device, wherein the reaction force generating means generates a larger reaction force when the operation lever is operated to the acceleration side than when the operation lever is operated to the deceleration side .

In the vehicle speed setting device according to claim 1 or 2,
The vehicle speed setting device, wherein the reaction force generation means generates a larger reaction force as the operation amount of the operation lever toward the acceleration side is larger .

In the vehicle speed setting device according to any one of claims 1 to 3,
The vehicle speed setting device, wherein the environment detection means detects an inter-vehicle distance from a preceding vehicle, and the reaction force generation means generates a larger reaction force as the inter-vehicle distance detection value is smaller .

In the vehicle speed setting device according to any one of claims 1 to 4,
The vehicle speed setting device, wherein the environment detection means detects a curvature radius of a road, and the reaction force generation means generates a larger reaction force as the road curvature radius detection value is smaller .

In the vehicle speed setting device according to claim 4 or 5 ,
A vehicle speed setting device comprising switching means for arbitrarily switching between a vehicle speed for maintaining a constant inter-vehicle distance calculated by a preceding vehicle following device and a vehicle speed set by the operation lever .