JPH08197979A - 車両用定速走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】定速走行装置の制御系の遅れを補償すること。 【構成】車両用定速走行装置１０は、車速に応じた車速
パルスを発生する車速センサー１、定速走行時または車
速減少時に操作されるセット・コーストスイッチ３、車
速増加時に操作されるリジューム・アクセルスイッチ
４、定速走行の解除時に操作されるキャンセルスイッチ
５、スロットルバルブ７の開度の調整を行うアクチュエ
ータ６、車速センサー１から車速パルスを入力して車両
の現在の走行速度（実車速）を演算し、定速走行時には
その実車速を設定速度（目標速度）に一致させるように
定速制御を行うコントローラ２から構成され、その制御
系は、車速に応じて可変な係数を乗算して進み補償値を
算出する微分項を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのスロットル
開度を制御して車両を目標車速で走行させる定速走行装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の実際の速度である実車速と
目標車速との差が小さくなるようにエンジンのスロット
ル開度を制御する車両用定速走行装置２０は、図４に示
されるように、実際の車両速度（実車速）を検出する実
車速検出手段ａ、車両の目標車速を記憶する目標車速記
憶手段ｂ、実車速と目標車速との偏差を算出する速度偏
差算出手段ｃ、スロットルバルブ７を調整するアクチュ
エータ６を駆動させる駆動手段ｅ、速度偏差算出手段ｃ
の出力値に基づいて制御量を演算し、駆動手段ｅを制御
してアクチュエータ６を駆動させる制御手段ｄから構成
される。

【０００３】上記構成において、制御系に遅れが生じる
と車両としての閉ループ系は不安定となり、周期的な車
速の変動が発生しやすくなる。その遅れの原因として
は、スロットルバルブ７の開度を調整するアクチュエー
タ６やリンク系のヒステリシスが考えられるが、アクチ
ュエータ６についてはヒステリシスを補正できるシステ
ムが考案されている。

【０００４】一方、リンク系ではスロットルバルブ７を
直接可変する方式と、アクセルペダルを介してスロット
ルバルブ７を可変する方式とがあるが、前者はリンク系
自体が線形となり制御系に遅れは生じないが、後者はワ
イヤ長が長く、かつ、アクセルペダルを介している分だ
けリンク荷重も大きいことから、制御系の遅れを生じ、
車速変動の発生原因となっている。また、リンク系の遅
れがなくとも、動特性の悪い車両（重量が大きく馬力の
ない車両等）では、上記と同様に制御系の遅れを生じ、
車速変動の発生原因となる。

【０００５】そこで、スロットルバルブ７を可変する方
式の制御系の遅れを補償するために、従来は制御手段ｄ
は速度偏差に応じた出力を行う比例項ｈと前記速度偏差
を補正する積分項ｉとで構成されていたが、図５に示さ
れるように新たに進み要素として比例項ｈと積分項ｉと
の前に微分項ｊを設け、現車速Ｖn を微分して車速の加
速度を算出し、その加速度にスキップ時間Ｔskを乗算し
て制御系の遅れを見込んだある一定時間後のスキップ車
速Ｖskを予測し、その車速Ｖskを用いて目標車速（設定
車速）Ｖt との差がなくなるように制御を行い、制御系
の遅れを補償し車速の変動を抑える方法が考えられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微分項
ｊのスキップ時間Ｔskを固定の値にすると、速度域によ
っては制御系の遅れの度合いが異なり、車速が変動する
という問題がある。例えば、横軸に時間、縦軸に車速を
とり、車速４０ｋｍ／ｈにおいてマッチングをとった後
に、車速８０ｋｍ／ｈで定速走行制御を行った場合の車
速の時間的推移を図６に示すが、車速４０ｋｍ／ｈで安
定した定速走行を行えたとしても、８０ｋｍ／ｈでは車
速が変動してしまう。

【０００７】同様に、図示してはいないが、車速８０ｋ
ｍ／ｈでの制御系の遅れを見込んでスキップ時間Ｔskを
設定しマッチングをとっても、車速４０ｋｍ／ｈでの制
御系の遅れの度合いが車速８０ｋｍ／ｈの場合と異なる
ために、車速は安定せずに変動する。この現象は、車両
の速度域によってリンク荷重、アクチュエータ６の動特
性、エンジンの動特性等が一様ではなく変化することに
より、制御系のレスポンスが変化し、低速域（約４０〜
６０ｋｍ／ｈ）と高速域（約６０ｋｍ／ｈ〜）とにおけ
る制御系の遅れの度合いが異なるために発生するもので
ある。

【０００８】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、現車速の進み補償値（スキップ車速Ｖsk）と目標車
速Ｖt との差がなくなるようにスロットルバルブ７の調
整を行う定速走行装置に対し、車両の加速度を検出し、
車速に応じて可変したスキップ時間Ｔskを加速度に乗算
することによって演算されたスキップ車速Ｖskを用いる
ことにより、制御系の遅れを補償し、車速が変動するこ
とのない定速走行装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の構成は、車両の燃焼室内への空気流量を可
変するスロットルの開度をアクチュエータにて調整し、
車両を目標車速にて定速走行させる車両用定速走行装置
であって、車両の速度に相当する物理量を検出する実車
速検出手段と、予め設定された車両の目標車速を記憶す
る目標車速記憶手段と、実車速検出手段にて検出された
速度と目標車速記憶手段にて記憶された目標車速との速
度偏差を算出する速度偏差算出手段と、アクチュエータ
を駆動させる駆動手段と、速度偏差算出手段にて算出さ
れた速度偏差からアクチュエータの制御量を演算し、そ
の制御量に基づいて駆動手段を制御し、アクチュエータ
を駆動させる制御手段とを備え、その制御手段は、速度
偏差に応じた出力を行う比例項、速度偏差を補正する積
分項に加えて、車両の加速度を検出し、車両の速度に応
じて可変な係数を加速度に乗算して進み補償値を算出す
る微分項を有することを特徴とする。

【００１０】

【作用及び効果】本発明による作用は、実車速と目標車
速との偏差からアクチュエータの制御量を演算し、その
制御量に基づいて駆動手段の制御を行う制御手段に対
し、車速の速度偏差に応じた出力を行う比例項、その速
度偏差を補正する積分項に加えて、車両の加速度を検出
し車両の速度に応じて可変な係数を加速度に乗算して加
速度量を算出する微分項を設け、実車速に応じてその微
分項の係数を変化させることであり、その効果は、アク
セルペダルを介してスロットル開度の調整を行う定速走
行装置における制御系の遅れ、動特性の悪い車両の制御
系の遅れ、及び、非線形スロットルによる遅れを全速度
域にわたって補償することができ、車速が安定し変動す
ることがない。（請求項１）

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明の第一実施例の構成を示したも
のである。車両用定速走行装置１０は、車両の走行速度
に応じた車速パルスを発生する車速センサー１（実車速
検出手段に相当）、定速走行時または車速減少時に操作
されるセット・コーストスイッチ３、車速増加時に操作
されるリジューム・アクセルスイッチ４、定速走行の解
除時に操作されるキャンセルスイッチ５、スロットルバ
ルブ７の開度の調整を行うアクチュエータ６、車速セン
サー１から車速パルスを入力して車両の現在の走行速度
（実車速）を演算し、定速走行時にはその実車速を設定
速度（目標車速）に一致させるように定速制御を行うコ
ントローラ２から構成される。

【００１２】コントローラ２は、車速センサー１からの
他にセット・コーストスイッチ３、リジューム・アクセ
ルスイッチ４、キャンセルスイッチ５から信号が入力さ
れ、制御プログラム等を記憶するＲＯＭ、目標車速等の
データを記憶するＲＡＭ（目標車速記憶手段に相当）、
目標車速と実車速との偏差を算出し、その偏差に基づい
てアクチュエータ６の制御量を演算し、アクチュエータ
６に制御信号を出力しアクチュエータ６の制御を行うＣ
ＰＵ（速度偏差算出手段、制御手段、駆動手段に相当）
から構成される。

【００１３】アクチュエータ６は、モーター式のもの
で、コントローラ２からの制御信号に基づきスロットル
バルブ７の開度を調整する。スロットルバルブ７は、そ
の開度が調整されることにより、エンジンの燃焼室への
空気流量が調整され、車両の走行速度が変化し、実車速
を目標車速に一致するように制御される。

【００１４】次に、車両用定速走行装置１０の作用につ
いて図２のフローチャートを用いて説明する。まず、車
両の運転開始時にイグニッションスイッチがオンされる
と、車載バッテリーからの電源が図１に示される各構成
品の電源系に供給され、それぞれの構成品は作動状態と
なる。

【００１５】この後、ステップ１００でイニシャライズ
処理を行い、定速走行における設定車速（目標車速）の
値を０に設定すると共に、車速センサー１からの車速パ
ルスに基づく割り込み演算処理（図示せず）を許可す
る。従って、これ以降は割り込み演算処理によって車両
速度（実車速）が求められる。尚、この車速センサー１
が出力した車速パルスに基づいた車速演算処理は、実車
速検出手段に相当する。

【００１６】次のステップ１０１において定速走行制御
が行われているかどうかの判別を行う。この判別は、タ
イマ割り込みプログラム（図示せず）により周期的にセ
ット・コーストスイッチ３の操作状態をチェックし、セ
ット・コーストスイッチ３が操作されているときに制御
フラグをオンとし、セット・コーストスイッチ３が操作
されていないときに制御フラグをオフとして、制御フラ
グがオフのときは制御中と見なさず、ＮＯと判定しステ
ップ１０２にて非制御状態処理を行う。この非制御状態
処理とは、具体的にはアクチュエータ６によるスロット
ルバルブ７の開度の調整を行わないようにすることであ
る。

【００１７】ステップ１０１にてセット・コーストスイ
ッチ３が操作され、制御フラグがオンの場合は、ＹＥＳ
と判定しステップ１０３に進み、セット・コーストスイ
ッチ３が操作されたときの車両の走行速度を現車速Ｖn
としてＲＡＭに記憶する。続いて、ステップ２００に進
み、定速走行制御のためのスロットルバルブ７の開度の
調整量を演算する。

【００１８】スロットルバルブ７の開度の調整量は、現
車速Ｖn と記憶されてある目標車速Ｖt との差に応じて
求められる。実際には、アクチュエータ６の作動遅れ、
スロットルバルブ７やリンク系の遊び、無駄時間等を補
償するため、現車速Ｖn そのものではなく、車速変化分
（微分成分）を加算したスキップ車速Ｖskを用いる。こ
のスキップ車速Ｖskは式１にて定義される。

【００１９】

【数１】 Ｖsk ＝ Ｖn ＋Ｔsk×（Ｖn −Ｖn-4 ）／（４Ｔ） …（１） ここで、Ｖskはスキップ車速を、Ｖn は現車速を、Ｖn-
4 は４制御周期前の実車速を、Ｔskは微分項係数（スキ
ップ時間）を、Ｔは制御周期をそれぞれ示す。

【００２０】従来の方式では、式１に用いられる微分項
係数Ｔskは一定の値であったが、車両の速度域によって
は、スロットルバルブ７の開度に伴うリンク荷重、アク
チュエータ６の動特性、エンジンの動特性等が変化し、
制御系全体の遅れの度合いが一様ではないため、微分項
係数Ｔskが一定の値であると制御系の遅れを全ての車速
域にわたって補償することはできない。

【００２１】そこで、本実施例では車速によって微分項
係数Ｔskを変化させ、例えば、高速域になると制御系の
レスポンスが向上するタイプの車両では、図３に示され
る特性マップのように高速域では低速域に比べて微分項
係数Ｔskを小さく設定することにより、全車速域にわた
って制御系の遅れの補償を可能とし、安定した定速走行
を実現することができる。

【００２２】上記実施例では、車速が高速域になると制
御系のレスポンスが向上するタイプの車両の場合である
ために微分項係数Ｔskの特性マップは車速の増加と共に
右下がりの傾向を示すが、高速域において制御系のレス
ポンスが低下するタイプの車両では車速の増加と共に右
上がりの傾向を示す微分項係数Ｔskの特性マップを用い
ればよい。

【００２３】本実施例では、図３の横軸を車速とした
が、車速が低速域ではアクチュエータ６の開度は小さ
く、高速域ではアクチュエータ６の開度が大きくなるこ
とから、図３の横軸を車速に置き換えてアクチュエータ
６の開度にしてもよい。また、本実施例では、図３に示
されるような特性マップを用いて微分項係数Ｔskを車速
に応じて変化するように設定したが、所定の計算式に基
づいて微分項係数Ｔskを算出するようにしてもよい。

【００２４】上記に示されるように、本発明によれば、
車両用定速走行装置において、制御手段に制御系の遅れ
を補償するための進み要素として微分項を設け、その微
分項係数を車速に応じて変化させることにより、全速度
域にわたって制御系の遅れを補償することができ、制御
系が不安定となることがなく、車速変動を発生せずに安
定した定速走行を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第一実施例の構成を示した構造
図。

【図２】本発明に係わる第一実施例の処理手順を示した
フローチャート。

【図３】微分項係数の車速に応じた変化を示す模式図。

【図４】従来の車両用定速走行装置の機能構成を示した
機能ブロック図。

【図５】制御手段の機能構成を示した機能ブロック図。

【図６】従来例において車速４０ｋｍ／ｈでマッチング
をとった後に８０ｋｍ／ｈで制御を行った場合の車速の
時間的推移を示す模式図。

【符号の説明】

１ 車速センサー（実車速検出手段） ２ コントローラ ３ セット・コーストスイッチ ４ リジューム・アクセルスイッチ ５ キャンセルスイッチ ６ アクチュエータ ７ スロットルバルブ １０ 車両用定速走行装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥居 良成 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の燃焼室内への空気流量を可変するス
   ロットルの開度をアクチュエータにて調整し、前記車両
   を目標車速にて定速走行させる車両用定速走行装置であ
   って、 前記車両の速度に相当する物理量を検出する実車速検出
   手段と、 予め設定された前記車両の前記目標車速を記憶する目標
   車速記憶手段と、 前記実車速検出手段にて検出された前記速度と前記目標
   車速記憶手段にて記憶された前記目標車速との速度偏差
   を算出する速度偏差算出手段と、 前記アクチュエータを駆動させる駆動手段と、 前記速度偏差算出手段にて算出された前記速度偏差から
   前記アクチュエータの制御量を演算し、前記制御量に基
   づいて前記駆動手段を制御し、前記アクチュエータを駆
   動させる制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記速度偏差に応じた出力を行う比例
   項、前記速度偏差を補正する積分項に加えて、前記車両
   の加速度を検出し、前記車両の前記速度に応じて可変な
   係数を前記加速度に乗算して進み補償値を算出する微分
   項を有することを特徴とする車両用定速走行装置。