特許 5725280 オートクルーズ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5725280

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】オートクルーズ制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/16 20120101AFI20150507BHJP

   B60W 10/04 20060101ALI20150507BHJP

   B60W 10/11 20120101ALI20150507BHJP

   B60W 40/12 20120101ALI20150507BHJP

   F16H 61/02 20060101ALI20150507BHJP

【ＦＩ】

   B60W30/16

   B60W10/00 106

   B60W10/11

   B60W40/12

   F16H61/02

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2010-261204(P2010-261204)

(22)【出願日】2010年11月24日

(65)【公開番号】特開2012-111320(P2012-111320A)

(43)【公開日】2012年6月14日

【審査請求日】2013年10月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】303002158

【氏名又は名称】三菱ふそうトラック・バス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】小関 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】熊沢 厚

【審査官】 ▲高▼木 真顕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０７２４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０４８８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０７４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８４８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１４２９６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／００ − ５０／１６

Ｆ０２Ｄ ２９／０２

Ｇ０８Ｇ １／１６

Ｂ６０Ｋ ３１／００

Ｆ１６Ｈ ５９／００ − ５９／７８

Ｆ１６Ｈ ６１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両が目標車速となるように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、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、
自車両の前方を走行する前走車があり、前記目標車速が前記前走車の車速よりも高く前記前走車と前記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記前走車に追従するよう車間距離を制御する車間距離制御手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
基準となる条件時の車両加速度と、前記加速度検出手段より検出される加速度との差に基づき車両の走行にかかる車両負荷度を算出する車両負荷度算出手段と、
前記エンジンの出力を検出するエンジン出力検出手段と、
前記変速手段の変速段を低ギア比側に変更した場合のエンジン回転数を算出する変速後エンジン回転数算出手段と、
前記車間距離制御手段により前記所定の車間距離を維持して前記前走車に追従する車間距離制御実行中に、
前記車両負荷度算出手段により算出される車両負荷度が、少なくとも前記車間距離制御により設定される車速を実現可能であり、前記変速手段のギア段が高いほど値が小さくなる所定の車両負荷度閾値以下であり、
前記エンジン出力検出手段により検出されるエンジン出力が少なくとも前記車間距離制御により設定される車速を実現可能な所定のエンジン出力閾値以下であり、
且つ前記変速後エンジン回転数算出手段により算出される変速後のエンジン回転数が少なくとも前記車間距離制御により設定される車速を実現可能な所定のエンジン回転数閾値以上である場合に前記変速手段の変速段を低ギア比側に変更する変速制御手段と、
を備えることを特徴とするオートクルーズ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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い、当該車間距離制御時のシフト制御に関する。

【背景技術】

【0002】

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、及び加速度に基づきシフトダウンを行っていた。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−９７６７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。従来のシフト制御によれば、前走車との距離を確保すべく車速を抑えると、運転者が指定した目標車速との差が拡がるため、高い加速度を得ようとシフトダウンが行われ、エンジン回転数は高くなる。しかし、前走車追従中に高い加速性能を維持することは不要であり、このように高いエンジン回転数での走行が続けば燃費が悪化し、非経済的である。

【0006】

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、高い加速性能を必要としない状況では極力低いエンジン回転数での走行を行うことで、低燃費で経済的な巡航走行を行う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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、車両が目標車速となるように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、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、自車両の前方を走行する前走車があり、前記目標車速が前記前走車の車速よりも高く前記前走車と前記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記前走車に追従するよう車間距離を制御する車間距離制御手段と、車両の加速度を検出する加速度検出手段と、基準となる条件時の車両加速度と、前記加速度検出手段より検出される加速度との差に基づき車両の走行にかかる車両負荷度を算出する車両負荷度算出手段と、前記エンジンの出力を検出するエンジン出力検出手段と、前記変速手段の変速段を低ギア比側に変更した場合のエンジン回転数を算出する変速後エンジン回転数算出手段と、前記車間距離制御手段により前記所定の車間距離を維持して前記前走車に追従する車間距離制御実行中に、前記車両負荷度算出手段により算出される車両負荷度が、少なくとも前記車間距離制御により設定される車速を実現可能であり、前記変速手段のギア段が高いほど値が小さくなる所定の車両負荷度閾値以下であり、前記エンジン出力検出手段により検出されるエンジン出力が少なくとも前記車間距離制御により設定される車速を実現可能な所定のエンジン出力閾値以下であり、且つ変速後エンジン回転数算出手段により算出される変速後のエンジン回転数が少なくとも前記車間距離制御により設定される車速を実現可能な所定のエンジン回転数閾値以上である場合に前記変速手段の変速段を低ギア比側に変更する変速制御手段と、を備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

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中の車間距離制御実行時であって、高い加速度を必要としない前走車追従時にシフトアップを行い、極力低いエンジン回転数での走行を行うことができる。このことから、低燃費で経済的な巡航走行を行うことができる。

【0010】

また、車両負荷度、エンジン出力、シフトアップ後のエンジン回転数の判定を行った上で、シフトアップを行うことから、シフトアップ後も車間距離制御の車速を実現した安定的な走行を維持することができる。
さらに、車両の加速度のみで登坂路や車両の重量が重いことを判別可能であり、このように演算容易なパラメータを用いつつも、適切にシフトアップのタイミングを判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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アップ制御ルーチンを表したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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ア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。

【0013】

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。

【0014】

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ア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のギア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）、手動でギア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。

【0015】

また、車両１にはエンジンＥＣＵ１４、ブレーキＥＣＵ１６、変速機ＥＣＵ１８、オートクルーズＥＣＵ２０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ＥＣＵ１４、１６、１８、２０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。

【0016】

詳しくは、エンジンＥＣＵ１４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。
ブレーキＥＣＵ１６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。

【0017】

変速機ＥＣＵ１８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ア段の選択を行う。
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２２が設けられており、オートクルーズＥＣＵ２０は当該オートクルーズ操作部２２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。

【0018】

以下、当該オートクルーズＥＣＵ２０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ＥＣＵ２０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ＥＣＵ２０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ＥＣＵ１４等のセンサ類及びＥＣＵが接続されており、これら各種センサ類及びＥＣＵ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ＥＣＵ２０の出力側にはエンジンＥＣＵ１４、ブレーキＥＣＵ１６、変速機ＥＣＵ１８が接続されており、当該オートクルーズＥＣＵ２０における演算結果に基づき各種ＥＣＵに情報を出力する。

【0019】

詳しくは、オートクルーズ操作部２２における設定情報、シフト位置センサ１２により検出されたシフト位置情報、及び車速センサ１０により検出された自車両の車速情報は、オートクルーズＥＣＵ２０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２２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２２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。

【0020】

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（車間距離制御手段）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、オートクルーズの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、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演算する。例えば、当該車間距離制御部３２は、前走車との車間距離を一定に保つ場合には自車両の車速を前走車と同じ速度に、車間距離を拡げる場合には自車両の車速を前走車よりも低く設定する。そして、当該演算結果の運転条件での運転を行うべく、エンジンＥＣＵ１４、ブレーキＥＣＵ１６、変速機ＥＣＵ１８に当該運転条件に応じた指示を出力する。

【0021】

また、車速センサ１０により検出された車速情報は、オートクルーズＥＣＵ２０の実加速度算出部３４（加速度検出手段）にも入力される。当該実加速度算出部３４では、車速の単位時間当たりの変化に基づき自車両の実加速度を算出する。この算出された実加速度は車両負荷度算出部３６（車両負荷度算出手段）に入力される。

【0022】

当該車両負荷度算出部３６にはエンジンＥＣＵ１４からエンジントルク情報も入力され、その他予め記憶されている車両１の諸元情報等を用いて車両負荷度を算出する。
ここでの車両負荷度とは、直線平坦路において車両１に何も積載していない空車状態を基準として、当該基準に対し現在の車両１にかかる負荷がどの程度であるかを示す値であり、具体的には直線平坦路空車状態での加速度（以下、理想加速度という）と実加速度との差に基づいて算出する。なお、当該理想加速度は、基本的には運動方程式に基づき、エンジントルク及び駆動系の動力伝達効率等から算出される車両１の駆動力と、空車時の車両重量から算出される。このように算出される車両負荷度は、例えば登坂路走行や車両重量が大きい場合には、理想加速度よりも実加速度が低くなり、その差が大きくなるほど高い値となる。一方、下り坂等で、理想加速度と実加速度の差が小さい、または実加速度の方が理想加速度よりも高くなるような場合には、車両負荷度は低い値となる。

【0023】

また、オートクルーズＥＣＵ２０はシフトアップ後回転数算出部３８（変速後エンジン回転数算出手段）を有しており、当該シフトアップ後回転数算出部３８には、車速センサ１０からの車速情報及び変速機ＥＣＵ１８からの現在選択されているギア段情報が入力される。そして、当該シフトアップ後回転数算出部３８は、現在の車速に基づき、現在のギア段よりも１段シフトアップさせた場合のギア比から、シフトアップ後のエンジン回転数を算出する。

【0024】

さらに、オートクルーズＥＣＵ２０はシフト制御部４０（変速制御手段）を有しており、当該シフト制御部４０には、上記車両負荷度算出部３６において算出された車両負荷度、シフトアップ後回転数算出部３８において算出されたシフトアップ後のエンジン回転数、エンジンＥＣＵ１４からのエンジン出力情報、及び車間距離制御部３２からの車間距離制御情報が入力される。

【0025】

当該シフト制御部４０には、これら入力される各情報に対応して、車両負荷度閾値、シフトアップ後回転数閾値、及びエンジン出力閾値が設定されており、車間距離制御中において入力される各情報と当該各閾値とを比較して、車間距離制御に基づく車速を実現しつつ低エンジン回転数で運転可能と判断した場合には変速機ＥＣＵ１８へ変速機４のシフトアップを行うよう指示する。

【0026】

以下、当該シフト制御部４０において実行されるシフトアップ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ＥＣＵ２０のシフト制御部４０おいて実行されるオートクルーズ中のシフトアップ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。

【0027】

図３のステップＳ１に示すように、シフト制御部４０は、まず車間距離制御部３２からの情報から車間距離制御を実行中であるか否かを判別する。つまり、オートクルーズ操作部２２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くオートクルーズ走行中であって、車間距離制御により前走車に追従している状態である場合には、当該判別結果は真（Ｙｅｓ）となり、次のステップＳ２に進む。

【0028】

一方、上記条件が満たされずオートクルーズ走行を行っていない、またはオートクルーズ走行を行っている場合でも前走車がなく車間距離制御が行われていないような場合には、判別結果は偽（Ｎｏ）となり当該ルーチンをリターンする。この場合には、本機能によるシフト制御は行われず、例えば車間距離制御ＯＦＦ時と同様のオートクルーズ制御に基づくシフト制御がなされる。
ステップＳ２では、車両負荷度算出部３６において算出された車両負荷度が、車両負荷度閾値以下であるか否かを判別する。当該車両負荷度閾値は、シフトアップ後も車間距離制御により設定される車速を実現可能な車両負荷の上限値に相当し、変速機４のギア段が高いほど小さくなるよう設定されている。一般にギア段が高いほどギア比は低くなり同じエンジントルクで発生する加速度は小さくなる。車両負荷度は理想加速度と実加速度との差であり、発生する加速度が小さくなれば車両負荷度も小さくなる傾向にあることから、車両負荷度閾値の設定はギア段が高いほど小さくなるよう設定されている。

【0029】

具体的には、登坂路での走行や車両重量が重く、シフトアップすると車間距離制御の車速を実現できないような場合は、車両負荷度が車両負荷度閾値よりも大きくなるため、判別結果は偽（Ｎｏ）となってステップＳ３に進む。
ステップＳ３では現状のギア段を維持すべく変速機ＥＣＵ１８にシフトアップ指示はせず、当該ルーチンをリターンする。

【0030】

一方、上記ステップＳ２において、平坦路で前走車に追従している等、比較的低い車両負荷度で走行しており、車両負荷度が車両負荷度閾値以下となることから、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、エンジンＥＣＵ１４から入力されるエンジン出力がエンジン出力閾値以下であるか否かを判別する。当該エンジン出力閾値は、シフトアップ後も車間距離制御により設定される車速を実現可能なエンジン出力の上限値に相当し、ほぼ定速状態から緩加速状態のエンジン出力、例えば３０％程度のエンジン出力に設定されている。

【0031】

車両１が加速状態にあり大きなエンジン出力を出しており、エンジン出力がエンジン出力閾値より大である場合は、判別結果は偽（Ｎｏ）となり、ステップＳ３に進み、ギア段を維持して当該ルーチンをリターンする。一方、ほぼ定速状態から緩加速状態であり、エンジン出力が小さく、エンジン出力閾値以下である場合には、判別結果は真（Ｙｅｓ）となり、次のステップＳ５に進む。

【0032】

ステップＳ５では、シフトアップ後エンジン回転数算出部３８で算出されたシフトアップ後のエンジン回転数がシフトアップ後回転数閾値以上であるか否かを判別する。当該シフトアップ後回転数閾値は、シフトアップ後も車間距離制御により設定される車速を実現可能なエンジン回転数の下限値であり、ギア段が低いほど加速を重視すべく高い値に、ギア段が高いほど経済性を重視すべく低い値に設定されている。例えば、当該シフトアップ後回転数閾値は、シフトアップ後のエンジン回転数低下により少なくともエンジンストールが生じない値に設定されている。

【0033】

したがって、算出されたシフトアップ後のエンジン回転数が低く、シフトアップ後回転数閾値より小である場合は当該判別結果は偽（Ｎｏ）となり、ステップＳ３に進み、ギア段を維持して当該ルーチンをリターンする。一方、算出されたシフトアップ後のエンジン回転数がシフトアップ後回転数閾値以上であり、必要な回転数を確保できる場合には、当該判別結果は真（Ｙｅｓ）となり、次のステップＳ６に進む。

【0034】

ステップＳ６ではシフトアップを実行するよう変速機ＥＣＵ１８に指示して当該ルーチンをリターンする。
このように、オートクルーズ走行中の車間距離制御実行時には以上のような制御ルーチンが繰り返され、高い加速度を必要としない前走車追従時にはシフトアップが行われ、極力低いエンジン回転数での走行が行われる。このことから、車両１は低燃費で経済的な巡航走行を行うことができる。

【0035】

また、上記ステップＳ２、Ｓ４、Ｓ５のように各閾値を用いて、車両負荷度、エンジン出力、シフトアップ後のエンジン回転数の判定を行った上で、シフトアップを行うことから、シフトアップ後も車間距離制御の車速を実現した安定的な走行を維持することができる。
特に上記ステップＳ２の車両負荷度の判定では、車両の加速度のみで登坂路や車両の重量が重いことを判別可能であり、このように演算容易なパラメータを用いつつも、適切にシフトアップのタイミングを判断することができる。

【0036】

なお、上記ステップＳ２、Ｓ４について、所定の判定時間を設け、当該所定の判定時間の間条件が成立している場合に判別結果を真（Ｙｅｓ）とするよう設定することが好ましい。これにより、一時的な車両負荷度の低下または一時的なエンジン出力の低下による不用意なシフトアップを防ぐことができる。
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。

【0037】

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２２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。

【符号の説明】

【0038】

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 エンジンＥＣＵ（エンジン出力検出手段）
１６ ブレーキＥＣＵ
１８ 変速機ＥＣＵ
２０ オートクルーズＥＣＵ
２２ 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 実加速度算出部（加速度検出手段）
３６ 車両負荷度算出部（車両負荷度算出手段）
３８ シフトアップ後回転数算出部（変速後エンジン回転数算出手段）
４０ シフト制御部（変速制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】