JP5729539B2 - オートクルーズ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、オートクルーズ制御装置に係り、詳しくは運転者が指定した任意の速度で自動的に走行しつつ、前走車がある場合には当該前走車との車間距離制御を行うものであり、当該車間距離制御時のシフト制御（変速制御）に関する。

近年、運転者の負担軽減等を目的として、運転者が指定する任意の速度を保って走行を行うオートクルーズ機能等を備えた車両が開発されている。
このようなオートクルーズ走行中の変速機のシフト制御については、従来は車速に基づきシフトアップを行い、スロットル開度、エンジン回転数、及び加速度等に基づきシフトダウンを行っていた。

それに加えて、登坂路等でも運転者に違和感なくシフト指示を行うとともに、燃費の向上及び加速性の向上、または実用性の向上を図るためのシフトインジケータ装置が開発されている（特許文献１参照）。当該シフトインジケータ装置では、走行抵抗を算出して、当該走行抵抗に基づいてシフトアップ後の加速度を算出し、当該シフトアップ後の加速度が車速及びアクセル開度に応じた目標加速度であるときにシフトアップ指示条件を満たすと判断してシフトアップ表示を行っている。

特開２００９−９７６７０号公報

しかしながら、オートクルーズ走行中に、運転者が指定した速度よりも低速で走行している前走車が存在する場合には、当該前走車との衝突を避けるべく自車両の速度を落として一定の車間距離を保つ車間距離制御を行う必要がある。
上記特許文献１に開示された技術では、このような車間距離制御機能を有しておらず、車間距離制御中におけるシフト制御までは考慮されていない。単純にオートクルーズ中に車間距離制御を導入した場合、シフト制御は、前走車との相対距離や相対速度と関係なくオートクルーズ走行に係る目標車速に適したタイミングでシフトチェンジを行うこととなる。

つまり、目標車速が前走車より高速に設定されている場合であっても、車間距離制御時は自車両の車速は前走車に合わせて目標車速より低速になるのに対し、シフト制御においては目標車速に適したシフトチェンジが行われることで、車間距離を確保するのに適したシフトチェンジのタイミングと適合しない場合が生ずる。

例えば、前走車との車間距離を維持するため、または車間距離を拡げる等のために、自車両を減速させる場合、目標車速に適したシフト制御では高速走行を維持すべくエンジン回転数が大幅に低回転数にならない限りシフトダウンが行われない傾向にあり、高シフト（高ギヤ段）による低エンジン回転数での走行が維持される。このようにシフトダウンするタイミングが遅く、高シフトでの走行が維持されると、前走車が加速してこれに追従すべく自車両も加速する際に十分な駆動力を得られずに加速がもたつき、追従が遅れるという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、オートクルーズ走行中の車間距離制御において減速を行うとき、適切なタイミングでシフトダウンを行うことで、前走車が加速に移行したときにも円滑に追従することのできるオートクルーズ制御装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１のオートクルーズ制御装置では、任意に設定された目標車速により車両を自動的に走行させるオートクルーズ制御装置において、前記車両に設けられ、ギヤ比を変更することでエンジンからの駆動力を段階的に変速可能な変速手段と、オートクルーズ走行中に自車両の前方を走行する前走車との車間距離を制御する車間距離制御手段と、前記エンジンの回転数を算出するエンジン回転数算出手段と、前記エンジン回転数算出手段により算出されたエンジン回転数が、前記変速手段の各変速段に応じて設定された所定のシフトダウン閾値以下となったときに、前記変速手段の変速段を高ギヤ比側に変更する変速制御手段を備え、前記変速制御手段は、前記シフトダウン閾値として、前記車間距離制御手段による車間距離制御を行っていない前記オートクルーズ走行中の減速時に用いられるオートクルーズ用シフトダウン閾値、及び当該オートクルーズ走行中のシフトダウン閾値よりも高いエンジン回転数に設定され、前記オートクルーズ走行中であり且つ前記車間距離制御手段による車間距離制御中の減速時に用いられる車間距離制御用シフトダウン閾値を有していることを特徴としている。

請求項２のオートクルーズ制御装置では、請求項１において、前記変速制御手段は、前記エンジン回転数算出手段により算出されたエンジン回転数が、前記変速手段の各変速段に応じて設定された所定のシフトアップ閾値以上となったときに、前記変速手段の変速段を低ギヤ比側に変更するものであり、前記シフトアップ閾値として、前記車間距離制御手段による車間距離制御を行っていない前記オートクルーズ走行中の加速時に用いられるオートクルーズ用シフトアップ閾値、及び前記オートクルーズ走行中であり且つ前記車間距離制御手段による車間距離制御中の加速時に用いられる車間距離制御用シフトアップ閾値を有し、前記車間距離制御用シフトダウン閾値は、前記車間距離制御用シフトアップ閾値よりも低いエンジン回転数に設定されていることを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１のオートクルーズ制御装置によれば、オートクルーズ走行時と車間距離制御時とで、変速に係るエンジン回転数閾値を使い分けてシフト制御を行っている。このような使い分けを行うことで、オートクルーズ走行時及び車間距離制御時のそれぞれに適したタイミングで変速を行うことができる。

特に、車間距離制御中の減速時において、オートクルーズ用シフトダウン閾値よりも高いエンジン回転数に設定されている車間距離用シフトダウン閾値を用いてシフトダウンを行うことで、オートクルーズ走行時よりも早い段階でシフトダウンが行われて前走車の加速に備えることができる。
これにより、前走車が加速し当該前走車に追従すべく自車両も加速する際に、事前に低シフトに設定されていることで、十分な駆動力を得ることができ、円滑な追従を行うことができる。

請求項２のオートクルーズ制御装置によれば、減速時における車間距離制御用シフトダウン閾値は、加速時における車間距離用シフトアップ閾値よりも低く設定されていることで、シフトダウンとシフトアップのハンチングが発生せず、安定したシフト制御を行うことができる。

本発明に係るオートクルーズ制御装置の一実施形態における全体構成を示した概略構成図である。 本発明に係るオートクルーズ制御装置の一実施形態におけるオートクルーズＥＣＵの構成を示したブロック図である。 本発明に係るオートクルーズ制御装置の一実施形態におけるオートクルーズＥＣＵのシフト制御部が実行するシフト制御ルーチンを表したフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態における全体構成を示した概略構成図であり、同図に基づき当該一実施形態における構成について説明する。
図１に示す車両１は、貨物を積載可能なトラックである。当該車両１には、駆動源としてのエンジン２が搭載されており、当該エンジン２には変速機４（変速手段）が接続されている。当該エンジン２はスロットル開度に応じてエンジン出力の調整が可能である。また、変速機４は、クラッチの断接及びシフトチェンジに応じたギヤ段の選択を運転者の操作によらず自動的に行うことが可能ないわゆる機械式自動変速機（ＡＭＴ）である。

また車両１の各車輪には、制動力を付与するブレーキ６が設けられている。
さらに車両１には、ミリ波レーダ８、車速センサ１０、シフト位置センサ１２、クランク角センサ１４等の各種センサが設けられている。
ミリ波レーダ８は、車両１の前部に設置され、ミリ波帯の電波を用いて車両１の前方にある前走車等の障害物を検知し、自車両に対しての前走車の相対距離及び相対速度を測定するものである。

車速センサ１０は、車両１の車輪速から車速を検出するものである。
シフト位置センサ１２は、運転者のシフトレバー操作により選択されるシフト位置を検出するものであり、シフト位置としては、例えば自動変速を行うドライブレンジ（Ｄレンジ）、トランスミッションのギヤをニュートラルにして駆動力を遮断状態とするニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、変速機４のギヤをロックするパーキングレンジ（Ｐレンジ）、後退を行うリバースレンジ（Ｒレンジ）、手動でギヤ段を選択するセカンドレンジ（２ｎｄレンジ）、ファーストレンジ（１ｓｔレンジ）等がある。

クランク角センサ１４はエンジン１のクランク角を検出するものである。
また、車両１にはエンジンＥＣＵ１６、ブレーキＥＣＵ１８、変速機ＥＣＵ２０、オートクルーズＥＣＵ２２等の各種ＥＣＵ（電子コントロールユニット）が搭載されている。これら各種ＥＣＵ１６、１８、２０、２２は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されており、それぞれ対象とする装置の制御を行うものである。

詳しくは、エンジンＥＣＵ１６はエンジン２のスロットル開度や燃料の噴射量、噴射時期等を調整し、エンジン駆動力（エンジントルク）やエンジン出力等の制御を行うものである。また、当該エンジンＥＣＵ１６にて、クランク角センサ１４により検出されるクランク角情報から、エンジン回転数が算出される。

ブレーキＥＣＵ１８は、図示しないアクチュエータを介して各車輪のブレーキ６の制動力を制御する。
変速機ＥＣＵ２０は、シフト位置センサ１２により検出されるシフト位置に従い、Ｄレンジであれば運転状態に応じて、図示しないアクチュエータを介してクラッチの断接及びギヤ段の選択を行う。

また、車両１の運転席にはオートクルーズ機能のＯＮ、ＯＦＦの切り替え及び当該オートクルーズ走行における任意の目標車速を設定するオートクルーズ操作部２４が設けられており、オートクルーズＥＣＵ２２は当該オートクルーズ操作部２４での設定に応じて、車両１の自動走行制御を行うものである。
以下、当該オートクルーズＥＣＵ２２の構成について詳しく説明する。

ここで図２を参照すると、オートクルーズＥＣＵ２２の構成を概念的に表したブロック図が示されており、以下同図に基づき説明する。
図２に示すように、オートクルーズＥＣＵ２２の入力側には上記ミリ波レーダ８、車速センサ１０、シフト位置センサ１２、エンジンＥＣＵ１６、オートクルーズ操作部２４等のセンサ類及びＥＣＵ等が接続されており、これら各種センサ類及びＥＣＵ等にて検出された各種情報が入力される。一方で、当該オートクルーズＥＣＵ２２の出力側にはエンジンＥＣＵ１６、ブレーキＥＣＵ１８、変速機ＥＣＵ２０が接続されており、当該オートクルーズＥＣＵ２２における演算結果に基づき各種ＥＣＵに情報を出力する。

詳しくは、オートクルーズ操作部２４において運転者により任意に設定された目標車速情報、車速センサ１０により検出された自車両の車速情報、及びシフト位置センサ１２により検出されたシフト位置情報は、オートクルーズＥＣＵ２２のオートクルーズ制御部３０に入力される。当該オートクルーズ制御部３０では、オートクルーズ操作部２４によりオートクルーズ機能がＯＮに設定されている上で、所定の条件を満たしているときに、オートクルーズ操作部２４により設定されている目標車速で走行するのに要するエンジン出力や制動力等の運転条件を演算する。ここでオートクルーズを行う所定の条件とは、例えばシフト位置センサ１２により検出されたシフト位置がＤレンジであり、運転者によるアクセル操作及びブレーキ操作がなされていない状態とする。

そして、当該オートクルーズ制御部３０における演算結果は車間距離制御部３２に入力される。
車間距離制御部３２にはオートクルーズ制御部３０において演算された運転条件が入力されるとともに、ミリ波レーダ８により検出される前走車との相対距離及び相対速度等が入力される。

当該車間距離制御部３２では、オートクルーズ走行中に前走車があり、目標車速が当該前走車よりも高く、前走車と自車両との相対距離が短くなるような場合に、所定の車間距離を維持して前走車に追従するよう、一定の車間距離を維持するために要するエンジン出力や制動力等の運転条件を演算する。つまり、当該車間距離制御部３２は、前走車との車間距離が縮まった場合には減速し、拡がった場合には加速するように、エンジンＥＣＵ１６、ブレーキＥＣＵ１８に当該運転条件に応じた指示を出力する。なお、当該車間距離制御部３２は、自車両の前方に前走車等がない場合には、オートクルーズ制御部３０において演算された運転条件に基づきエンジンＥＣＵ１６及びブレーキＥＣＵ１８に指示を出力する。

一方、上記オートクルーズ制御部３０において演算された運転条件はオートクルーズＥＣＵ２２のオートクルーズ用エンジン回転数閾値設定部３４（以下、オートクルーズ用閾値設定部３４ともいう）にも入力される。当該オートクルーズ用閾値設定部３４では、目標車速を実現するためのシフトチェンジのタイミングを定めるべく、当該目標車速に応じて各変速段ごとに加速時及び減速時におけるエンジン回転数閾値を設定する。当該各変速段ごとのエンジン回転数閾値は、例えば目標車速に応じたマップ等が予め記憶されており、当該マップから算出する。

また、上記車間距離制御部３２において演算された運転条件はオートクルーズＥＣＵ２２の車間距離制御用エンジン回転数閾値設定部３６（以下、車間距離制御用閾値設定部３６ともいう）にも入力される。当該車間距離制御用閾値設定部３６では、車間距離制御実行時の加速及び減速に応じたシフトチェンジのタイミングを定めるべく、車速に応じて各変速段ごとに加速時及び減速時のエンジン回転数閾値を設定する。

これらオートクルーズ用閾値設定部３４にて設定されたオートクルーズ用閾値及び車間距離制御用閾値設定部３６にて設定された車間距離制御用閾値は、オートクルーズＥＣＵ２２のシフト制御部３８に入力される。また、当該シフト制御部３８には、クランク角センサ１４により検出されたクランク角情報に基づきエンジンＥＣＵ１６により算出されたエンジン回転数情報が入力される。

シフト制御部３８では、車間距離制御を行っていないオートクルーズ制御時にはオートクルーズ用閾値を用いて、エンジン回転数に応じたシフトアップ及びシフトダウンの判定を行う。一方、オートクルーズ制御中に車間距離制御が実行される際には、車間距離制御用閾値を用いて、エンジン回転数に応じたシフトアップ及びシフトダウンの判定を行う。

ここで、車間距離制御用閾値は、特に減速時における車間距離制御用閾値（車間距離制御用シフトダウン閾値）が、オートクルーズ走行中の減速時に用いられるオートクルーズ用閾値（オートクルーズ用シフトダウン閾値）よりも高いエンジン回転数に設定されおり、減速時におけるエンジン回転数の低下に対して、オートクルーズ制御のみの減速時よりも早い段階でシフトダウンするよう設定されている。

また、当該減速時における車間距離制御用閾値は、それぞれ対応する変速段の加速時における車間距離閾値よりも低いエンジン回転数に設定されている。例えば、１１速から１０速に減速する際の車間距離制御用閾値を８５０ｒｐｍとし、１０速から１１速に加速する際の車間距離制御用閾値は減速時の閾値よりも高い１１００ｒｐｍに設定する。

シフト制御部３８は、このようにオートクルーズ制御時のみの場合と車間距離制御を行っている場合において変速に係る閾値を切り換え、当該閾値を用いてエンジン回転数に応じた変速段を決定する。そして、変速時にはシフト制御部３８から変速機ＥＣＵ２０へ変速機４のシフトアップまたはシフトダウンを行うよう指示する。

以下、当該シフト制御部３８において実行されるシフト制御について詳しく説明する。
図３には、当該オートクルーズＥＣＵ２２のシフト制御部３８おいて実行されるオートクルーズ中のシフト制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下同図に基づき説明する。

図３のステップＳ１に示すように、シフト制御部３８は、オートクルーズ制御を実行しているか否かを判別する。つまり、オートクルーズ操作部２４においてオートクルーズ機能がＯＮであり、シフトレバーがＤレンジに設定され、アクセル及びブレーキ操作がない場合には、オートクルーズ制御部３０からオートクルーズ用閾値設定部３４を介して、オートクルーズ制御実行中である情報を受信する。当該情報がない場合、即ち運転者の運転操作に基づく運転が行われている場合には当該判別結果は偽（Ｎｏ）となり、当該ルーチンをリターンする。一方、オートクルーズ制御実行中である場合には当該判別結果は真（Ｙｅｓ）となり次のステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、車間距離制御部３２から車間距離用閾値設定部３６を介して受信した情報から、オートクルーズ走行中の車間距離制御を実行中であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちオートクルーズ制御を行っており、前走車がなく車間距離制御は行われていないような場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、オートクルーズ用閾値を用いたシフト制御がなされ、当該ルーチンをリターンする。
一方、ステップＳ２において、オートクルーズ制御実行中であって且つ車間距離制御を行っている場合には、当該判別結果は真（Ｙｅｓ）となり、次のステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、車間距離制御部３２からの情報に基づき、自車両が減速しているか否かを判別する。ここで前走車に追従すべく加速状態または定速状態にある場合は、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、変速に係るエンジン回転数閾値を加速時の車間距離制御用閾値（車間距離制御用シフトアップ閾値）に設定し、エンジンＥＣＵ１６から得られるエンジン回転数が当該閾値以上であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちエンジン回転数が加速時の車間距離用閾値より小である場合は、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、シフトチェンジを行わず現状のギヤ段を維持して当該ルーチンを抜ける。
一方、当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちエンジン回転数が加速時の車間距離用閾値以上である場合には、ステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、ギヤ段を１段上げてギヤ比を低ギヤ比側に変更するシフトアップを行うよう変速機ＥＣＵ２０に指示して、当該ルーチンを抜ける。

車間距離制御中に加速している場合は上記ステップＳ５〜７にようにシフト制御を行う一方、前走車が減速したり、車間距離を拡げたりするために車間距離制御中に減速する場合には、上記ステップＳ４の判別結果が真（Ｙｅｓ）なり、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、変速に係るエンジン回転数閾値を減速時の車間距離制御用閾値（車間距離制御用シフトダウン閾値）に設定し、エンジンＥＣＵ１６から得られるエンジン回転数が当該閾値以下であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちエンジン回転数が減速時の車間距離用閾値より大である場合は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６は上述したように現状のシフトを維持して当該ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ８の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちエンジン回転数が減速時の車間距離用閾値以下である場合には、ステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、ギヤ段を１段下げてギヤ比を高ギヤ比側に変更するシフトダウンを行うよう変速機ＥＣＵ２０に指示して、当該ルーチンを抜ける。
このように、オートクルーズＥＣＵ２２のシフト制御部３８では以上のような制御ルーチンが繰り返され、オートクルーズ走行時と車間距離制御時とで、変速に係るエンジン回転数閾値を使い分けてシフト制御を行っている。このような使い分けを行うことで、オートクルーズ走行時及び車間距離制御時のそれぞれに適したタイミングで変速を行うことができる。

特に、車間距離制御中の減速時においては、オートクルーズ走行における減速時のオートクルーズ用閾値よりも高いエンジン回転数に設定されている車間距離用閾値を用いてシフトダウンを行うことで、オートクルーズ走行時よりも早い段階でシフトダウンが行われて前走車の加速に備えることができる。
これにより、前走車が加速し当該前走車に追従すべく自車両も加速する際に、事前に低シフトに設定されていることで、十分な駆動力を得ることができ、円滑な追従を行うことができる。

また、減速時における車間距離制御用閾値は、加速時における車間距離用閾値よりも低く設定されていることで、シフトダウンとシフトアップのハンチングが発生せず、安定したシフト制御を行うことができる。
以上で本発明に係るオートクルーズ制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。

例えば、上記実施形態では、オートクルーズ制御の条件として、オートクルーズ操作部２４においてオートクルーズ機能がＯＮであり、シフトレバーがＤレンジに設定され、アクセル及びブレーキ操作がないこととしているが、オートクルーズ制御の条件はこれに限られるものではなく、他の条件からオートクルーズ制御を実行するものであっても構わない。

また、上記実施形態では、ミリ波レーダ８を用いて前走車の検出を行っているが、前走車の検出手段はこれに限られるものではなく、例えばカメラやその他のセンサ等を用いても構わない。

１ 車両
２ エンジン
４ 変速機（変速手段）
６ ブレーキ
８ ミリ波レーダ
１０ 車速センサ
１２ シフト位置センサ
１４ クランク角センサ
１６ エンジンＥＣＵ（エンジン回転数算出手段）
１８ ブレーキＥＣＵ
２０ 変速機ＥＣＵ
２２ オートクルーズＥＣＵ
２４ オートクルーズ操作部
３０ オートクルーズ制御部
３２ 車間距離制御部（車間距離制御手段）
３４ オートクルーズ用エンジン回転数閾値設定部
３６ 車間距離制御用エンジン回転数閾値設定部
３８ シフト制御部（変速制御手段）

Claims (2)

1. 任意に設定された目標車速により車両を自動的に走行させるオートクルーズ制御装置において、
   前記車両に設けられ、ギヤ比を変更することでエンジンからの駆動力を段階的に変速可能な変速手段と、
   オートクルーズ走行中に自車両の前方を走行する前走車との車間距離を制御する車間距離制御手段と、
   前記エンジンの回転数を算出するエンジン回転数算出手段と、
   前記エンジン回転数算出手段により算出されたエンジン回転数が、前記変速手段の各変速段に応じて設定された所定のシフトダウン閾値以下となったときに、前記変速手段の変速段を高ギヤ比側に変更する変速制御手段を備え、
   前記変速制御手段は、前記シフトダウン閾値として、前記車間距離制御手段による車間距離制御を行っていない前記オートクルーズ走行中の減速時に用いられるオートクルーズ用シフトダウン閾値、及び当該オートクルーズ走行中のシフトダウン閾値よりも高いエンジン回転数に設定され、前記オートクルーズ走行中であり且つ前記車間距離制御手段による車間距離制御中の減速時に用いられる車間距離制御用シフトダウン閾値を有していることを特徴とするオートクルーズ制御装置。
2. 前記変速制御手段は、前記エンジン回転数算出手段により算出されたエンジン回転数が、前記変速手段の各変速段に応じて設定された所定のシフトアップ閾値以上となったときに、前記変速手段の変速段を低ギヤ比側に変更するものであり、
   前記シフトアップ閾値として、前記車間距離制御手段による車間距離制御を行っていない前記オートクルーズ走行中の加速時に用いられるオートクルーズ用シフトアップ閾値、及び前記オートクルーズ走行中であり且つ前記車間距離制御手段による車間距離制御中の加速時に用いられる車間距離制御用シフトアップ閾値を有し、
   前記車間距離制御用シフトダウン閾値は、前記車間距離制御用シフトアップ閾値よりも低いエンジン回転数に設定されていることを特徴とする請求項１記載のオートクルーズ制御装置。

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