特許 7415997 車両制御装置及び車両制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】車両制御装置及び車両制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60T 7/12 20060101AFI20240110BHJP

   B60W 30/14 20060101ALI20240110BHJP

   B60W 30/02 20120101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

B60T7/12 C

B60W30/14

B60W30/02

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021049758

(22)【出願日】2021-03-24

(65)【公開番号】P2022148176

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2022-06-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大下 ワサンタ

(72)【発明者】

【氏名】林 賢志

(72)【発明者】

【氏名】嶋崎 翔

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１１７０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５６１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２５６８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｔ ７／１２－８／１７６９

Ｂ６０Ｗ ３０／１４

Ｂ６０Ｗ ３０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全車速ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）を行う車両に用いられる車両制御装置であって、
停車中の車両の勾配抵抗及び転がり抵抗に基づいて、車両がずり下がらないために必要な駆動力を要求駆動力として得る要求駆動力取得部と、
取得された前記要求駆動力に基づいて、エンジンの出力トルク及びトルクコンバーターのトルク比を制御することで、実駆動力が前記要求駆動力以上となるように制御する駆動力制御部と、
前記実駆動力と前記要求駆動力との差に基づいて、ブレーキ圧を調整するブレーキ制御部と、
を備え、
停車中において先行車との車間距離が所定距離以上になった時点ｔ０からの発進動作において、
前記ブレーキ制御部は、前記時点ｔ０から、前記実駆動力が前記要求駆動力と等しくなる時点ｔ１までは、車両がずり下がらない一定値に前記ブレーキ圧を制御するとともに、前記時点ｔ１以降は前記ブレーキ圧を減少させる、
車両制御装置。

【請求項2】

前記ブレーキ制御部は、先行車との乖離距離に応じて前記ブレーキ圧の減少速度を変更する、
請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項3】

全車速ＡＣＣを行う車両に用いられる車両制御方法であって、
停車中の車両の勾配抵抗及び転がり抵抗に基づいて、車両がずり下がらないために必要な駆動力を要求駆動力として得るステップと、
得られた前記要求駆動力に基づいて、エンジンの出力トルク及びトルクコンバーターのトルク比を制御することで、実駆動力が前記要求駆動力以上となるように制御するステップと、
前記実駆動力と前記要求駆動力との差に基づいて、ブレーキ圧を調整するステップと、
を含み、
停車中において先行車との車間距離が所定距離以上になった時点ｔ０からの発進動作において、
前記ブレーキ圧を制御するステップは、前記時点ｔ０から、前記実駆動力が前記要求駆動力と等しくなる時点ｔ１までは、車両がずり下がらない一定値に前記ブレーキ圧を制御するとともに、前記時点ｔ１以降は前記ブレーキ圧を減少させる、
車両制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば上り坂での車両のずり下がりを防止可能な車両制御装置及び車両制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のトルクコンバーターを有する車両においては、発進時にはクリープトルクが作用するようになっている。このクリープトルクの作用により、所定角度以下での上り坂では、車両のずり下がりが防止される。

【0003】

また、特許文献１等に記載されているように、ブレーキペダルの開放後あるいはブレーキペダルの踏力が弱くなったときに、比較的大きいクリープトルクやブレーキ力を発生させることで、急な上り坂でのずり下がりを抑制する方法も考えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－０２５６８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、従来のずり下がり抑制制御は、ブレーキペダルの操作量を基準に行われているので、全車速ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）を行う車両に適用するのは困難である。

【0006】

つまり、全車速ＡＣＣでは、車両の停車状態からの発進時を含む全ての車速に対応した自動追従制御が行われるので、発進時にドライバーによるブレーキペダル開放といった操作が行われないので、従来のブレーキペダルの開放タイミングを基準とした発進時のずり下がり制御をそのまま適用することはできない。

【0007】

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、全車速ＡＣＣを行う場合に、坂道発進時での車両のずり下がりを抑制できる車両制御装置及び車両制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の車両制御装置の一つの態様は、
全車速ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）を行う車両に用いられる車両制御装置であって、
停車中の車両の勾配抵抗及び転がり抵抗に基づいて、車両がずり下がらないために必要な駆動力を要求駆動力として得る要求駆動力取得部と、
取得された前記要求駆動力に基づいて、エンジンの出力トルク及びトルクコンバーターのトルク比を制御することで、実駆動力が前記要求駆動力以上となるように制御する駆動力制御部と、
前記実駆動力と前記要求駆動力との差に基づいて、ブレーキ圧を調整するブレーキ制御部と、
を備える。

【0009】

本開示の車両制御方法の一つの態様は、
全車速ＡＣＣを行う車両に用いられる車両制御方法であって、
停車中の車両の勾配抵抗及び転がり抵抗に基づいて、車両がずり下がらないために必要な駆動力を要求駆動力として得るステップと、
得られた前記要求駆動力に基づいて、エンジンの出力トルク及びトルクコンバーターのトルク比を制御することで、実駆動力が前記要求駆動力以上となるように制御するステップと、
前記実駆動力と前記要求駆動力との差に基づいて、ブレーキ圧を調整するステップと、
を含む。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、全車速ＡＣＣを行う場合に、坂道発進時での車両のずり下がりを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係る車両制御装置が適用される車両の例を示す外観図

【図2】実施の形態の車両の構成を示すブロック図

【図3】実施の形態の車両制御装置の構成を示すブロック図

【図4】実施の形態の車両制御装置による動作の説明に供する図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0013】

＜１＞車両の構成
まず、本開示の一実施の形態に係る車両制御装置を含む車両の構成について説明する。

【0014】

図１は、本実施の形態に係る車両制御装置が適用される車両１の例を示す外観図である。また、図２は、車両１の構成を示すブロック図である。なお、車両１は、全車速ＡＣＣを実行する運転支援装置を有し、ここでは、運転支援装置に関連する部分に着目して、図示及び説明を行う。

【0015】

図１に示すように、車両１は、トレーラー２を連結して牽引することが可能なトラクタヘッド（牽引車）である。車両１は、エンジン及び駆動輪等の動力系統や運転席を含む車両本体部３と、車両本体部３に連結されるトレーラー２と、を有する。

【0016】

図２に示すように、車両１は、車両１を走行させる駆動系統１０、車両１を減速させる制動系統２０、及び運転者による車両１の運転を支援する運転支援装置３０等を有する。上述したように運転支援装置３０は、全車速ＡＣＣを実行する。

【0017】

駆動系統１０は、エンジン１１、クラッチ１２、変速機（トランスミッション）１３、推進軸（プロペラシャフト）１４、差動装置（デファレンシャルギヤ）１５、駆動軸（ドライブシャフト）１６、車輪１７、エンジン用ＥＣＵ１８、及び動力伝達用ＥＣＵ１９を有する。本実施の形態の場合、クラッチ１２はトルクコンバーターである。

【0018】

エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用ＥＣＵ１９は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。エンジン用ＥＣＵ１８は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、エンジン１１の出力を制御する。動力伝達用ＥＣＵ１９は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、クラッチ１２のトルク比（トルコン増幅率）及び変速機１３の変速を制御する。

【0019】

エンジン１１の動力は、トルクコンバーターであるクラッチ１２を経由して変速機１３に伝達される。変速機１３に伝達された動力は、さらに、推進軸１４、差動装置１５、及び駆動軸１６を介して車輪１７に伝達される。これにより、エンジン１１の動力が車輪１７に伝達されて車両１が走行する。

【0020】

制動系統２０は、常用ブレーキ２１、補助ブレーキ２２、２３、駐車ブレーキ（図示略）、及びブレーキ用ＥＣＵ２４を有する。

【0021】

常用ブレーキ２１は、一般に、主ブレーキ、摩擦ブレーキ、フットブレーキ、あるいはファウンデーションブレーキ等と呼ばれるブレーキである。常用ブレーキ２１は、例えば、車輪１７と一緒に回転するドラムの内側にブレーキライニングを押し付けることにより制動力を得るドラムブレーキである。

【0022】

補助ブレーキ２２は、推進軸１４の回転に直接負荷を与えることで制動力を得るリターダーであり（以下「リターダー２２」と称する）、例えば、電磁式リターダーである。補助ブレーキ２３は、エンジンの回転抵抗を利用してエンジンブレーキの効果を高める排気ブレーキである（以下「排気ブレーキ２３」と称する）。リターダー２２及び排気ブレーキ２３を設けることにより、制動力を増大できるとともに、常用ブレーキ２１の使用頻度が低減されるので、ブレーキライニング等の消耗を抑制することができる。

【0023】

ブレーキ用ＥＣＵ２４は、ＣＡＮ等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。ブレーキ用ＥＣＵ２４は、運転支援装置３０からの制動指令に従って、常用ブレーキ２１の制動力（車輪１７のホイールシリンダーのブレーキ液圧）を制御する。

【0024】

常用ブレーキ２１の制動動作は、運転支援装置３０及びブレーキ用ＥＣＵ２４によって制御される。リターダー２２及び排気ブレーキ２３の制動動作は、運転支援装置３０によってオン／オフで制御される。リターダー２２及び排気ブレーキ２３の制動力はほぼ固定であるため、所望の制動力を正確に発生させる場合には、制動力を細かく調整できる常用ブレーキ２１が適している。

【0025】

運転支援装置３０は、ミリ波レーダーやカメラからの情報を入力する。ミリ波レーダーやカメラからの情報は、車両前方の交通状況や道路状況を示す情報である。また、運転支援装置３０は、ＡＣＣ用操作部４１、アクセル操作検出部４３、ブレーキ操作検出部４４などを有する。

【0026】

運転支援装置３０は、駆動系統１０及び制動系統２０の動作を制御するための制御信号を形成する。具体的には、運転支援装置３０は、全車速ＡＣＣを実現するための目標加減速度を求め、これらを適宜エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９及びブレーキ用ＥＣＵ２４に出力する。

【0027】

なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４及び運転支援装置３０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、及び通信回路をそれぞれ有する。この場合、例えば、運転支援装置３０を構成する後述の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４、及び運転支援装置３０の全部又は一部は、一体的に構成されていてもよい。

【0028】

ＡＣＣ用操作部４１は、ＡＣＣを起動及び解除するためのＡＣＣオンオフスイッチを含む。また、ＡＣＣ用操作部４１は、ＡＣＣの各種設定を行うための設定スイッチを含む。ドライバーは、設定スイッチを操作することで、例えば目標車間距離及び目標自車速度を設定することができる。なお、これらのスイッチは、タッチパネル付きディスプレイに表示されたユーザインタフェースによって具現化されていてもよい。

【0029】

アクセル操作検出部４３は、アクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出結果を運転支援装置３０へ出力する。運転支援装置３０は、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて、エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用ＥＣＵ１９に駆動指令を送出する。

【0030】

ブレーキ操作検出部４４は、常用ブレーキ２１を動作させるためのブレーキペダルの踏み込み量を検出する。また、ブレーキ操作検出部４４は、リターダー２２又は排気ブレーキ２３を動作させる補助ブレーキレバーが操作されたか否かを検出する。そして、ブレーキ操作検出部４４は、ブレーキペダル及び補助ブレーキレバーに関する検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。運転支援装置３０は、ブレーキペダルの踏み込み量に基づいて、ブレーキ用ＥＣＵ２４に制動指令を送出する。また、運転支援装置３０は、補助ブレーキレバーの操作に基づいて、リターダー２２又は排気ブレーキ２３のオン／オフ動作を制御する。

【0031】

また、運転支援装置３０は、走行やＡＣＣに関する各種情報を情報出力部５０から出力する。例えば、ＡＣＣが作動中であることや、ＡＣＣが解除されたことを示す表示や音が情報出力部５０から出力される。

【0032】

＜２＞本実施の形態による車両制御の説明
本実施の形態の車両制御装置１００は、運転支援装置３０内に設けられている。

【0033】

図３は、車両制御装置１００の構成を示すブロック部である。

【0034】

車両制御装置１００は、要求駆動力取得部１１０と、駆動制御部１２０と、ブレーキ制御部１３０と、を有する。

【0035】

要求駆動力取得部１１０は、停車中の車両１の勾配抵抗及び転がり抵抗に基づいて、車両１がずり下がらないために必要な駆動力を要求駆動力として得る。

【0036】

駆動制御部１２０は、要求駆動力取得部１１０によって取得された要求駆動力に基づいて、エンジン１１の出力トルク及びトルクコンバーター（クラッチ１２）のトルク比（トルコン増幅率）を制御することで、実駆動力が要求駆動力以上となるように制御する。

【0037】

ブレーキ制御部１３０は、実駆動力と要求駆動力との差に基づいて、ブレーキ圧を調整する。

【0038】

より具体的に説明する。

【0039】

要求駆動力取得部１１０は、例えば車両１に設けられた角度センサー（図示せず）から勾配情報を入力し、これに用いて勾配抵抗を算出する。勾配抵抗とは、車両１が坂道をずり下がろうとする力である。勾配抵抗Ｒｅ［Ｎ］は、車両総重量ｍ［ｋｇ］、傾斜角度θ、重力加速度ｇ［ｍ／ｓ^２］を用いて、Ｒｅ＝ｍ×ｇ×ｓｉｎθにより求めることができる。

【0040】

また、要求駆動力取得部１１０は、転がり抵抗を算出する。転がり抵抗は、主に、タイヤの変形によるエネルギー損失により発生する抵抗である。転がり抵抗Ｒｒ［Ｎ］は、車両総重量ｍ［ｋｇ］、転がり抵抗係数μ、重力加速度ｇ［ｍ／ｓ^２］を用いて、Ｒｒ＝μ×ｍ×ｇにより求めることができる。

【0041】

車両１が上り坂においてずり下がろうとする力は、勾配抵抗から転がり抵抗を引いた値となる。よって、要求駆動力取得部１１０は、勾配抵抗から転がり抵抗を引いた値を要求駆動力として求める。

【0042】

実際上、上述した勾配抵抗及び転がり抵抗を求めるためのパラメータのうち傾斜角度θと車両総重量ｍ以外のパラメータはほぼ一定値なので、要求駆動力取得部１１０は、傾斜角度θと車両総重量ｍ以外のパラメータ値を予め記憶しておき、傾斜角度θと車両総重量ｍをセンサー（図示せず）から入力して要求駆動力を求めればよい。

【0043】

要求駆動力取得部１１０によって取得された要求駆動力は、駆動制御部１２０及びブレーキ制御部１３０に出力される。

【0044】

駆動制御部１２０は、車輪に要求駆動力に相当する駆動力が伝達されるように、エンジン１１及びクラッチ１２（トルクコンバーター）を制御するための制御信号を出力する。駆動制御部１２０は、エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用ＥＣＵ１９に制御信号を出力することで、エンジン１１及びクラッチ１２を制御する。

【0045】

具体的には、駆動制御部１２０、エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用ＥＣＵ１９によって、次の式（１）及び式（２）が成り立つように、エンジン出力トルク及びトルク比（トルコン増幅率）が制御される。

【0046】

まず、次式を満たすようなトルコン出力トルクを求める。
要求駆動力［Ｎ］＝(トルコン出力トルク － エンジンフリクショントルク)×ギア比
×伝達効率×Final比÷タイヤ半径 ………（１）

【0047】

次に、次式を満たすようなエンジン出力トルク(トルコン入力トルク)及びトルク比(トルコン増幅率)を求めて、エンジン１１及びクラッチ１２を制御する。
トルコン出力トルク［Ｎ・ｍ］
＝エンジン出力トルク(トルコン入力トルク)×トルク比(トルコン増幅率)
‥‥‥（２）

【0048】

このようにすることで、車両１のずり下がりを防止できる。

【0049】

ただし、要求駆動力に応じた実駆動力を即座に得ることは困難なので、本実施の形態では、ブレーキ制御と連携することで、ずり下がりを防止する。

【0050】

図４は、実施の形態の車両制御装置１００による動作の説明に供する図である。

【0051】

前提として、車両１は全車速ＡＣＣを行っているものとする。また、車両１は上り坂に渋滞などで停車しているものとする。

【0052】

先行車が発進して、時点ｔ０で先行車との車間距離が所定距離以上になったとする。すると、車両１は先行車に追従して発進動作を開始する。

【0053】

先ず、この発進時において、車両１の要求駆動力取得部１１０が、時点ｔ０で、要求駆動力を駆動制御部１２０に出力する。この要求駆動力を受けて、駆動制御部１２０は、要求駆動力を満たすように、エンジン１１１の出力トルク及びクラッチ１１２のトルク比（トルコン増幅率）を制御する。

【0054】

この制御により、実駆動力が増加していく。やがて、時点ｔ１になると、実駆動力が要求駆動力に等しくなる。この結果、車両１は、時点ｔ１以降はブレーキによるサポートがなくてもずり下がらない状態となる。よって、ブレーキ制御部１３０は、時点ｔ１で、常用ブレーキ２１のブレーキ圧を減少させるための制御信号をブレーキ用ＥＣＵ２４に出力することで、ブレーキ圧を急激に減少させる。

【0055】

つまり、ブレーキ制御部１３０は、実駆動力が要求駆動力に等しくなるまではブレーキ圧を車両がずり下がらない所定値以上に調整し、実駆動力が要求駆動力に等しくなった後にはブレーキ圧を小さくする。

【0056】

このように、車両制御装置１００は、車両１がずり下がらないようにするための要求駆動力を求めて、この要求駆動力に基づいてエンジン１１１及びクラッチ１１２を制御し、実駆動力が要求駆動力に到達したときにブレーキを解除するようにしたことにより、全車速ＡＣＣモードでの坂道発進時のずり下がりを確実に防止できる。

【0057】

＜３＞実施の形態の効果
以上説明したように、本実施の形態によれば、全車速ＡＣＣを行う車両１に用いられる車両制御装置１００において、停車中の車両の勾配抵抗及び転がり抵抗に基づいて車両１がずり下がらないために必要な駆動力を要求駆動力として得る要求駆動力取得部１１０と、取得された要求駆動力に基づいてエンジン１１１の出力トルク及びトルクコンバーター（クラッチ１１２）のトルク比を制御することで実駆動力が要求駆動力以上となるように制御する駆動力制御部１２０と、実駆動力と要求駆動力との差に基づいてブレーキ圧を調整するブレーキ制御部１３０と、を設けたことにより、全車速ＡＣＣを行う場合に、坂道発進時での車両のずり下がりを抑制できるようになる。

【0058】

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

【0059】

上述の実施の形態に加えて、先行車との乖離距離に応じてブレーキ圧の減少速度を変更してもよい。つまり、先行車との乖離距離が大きくなるほどブレーキ圧の減少速度を大きくする。これにより、先行車への追従の応答性を良くすることができる。

【0060】

上述の実施の形態では、ブレーキ制御部１３０は、実駆動力と要求駆動力とが等しくなったときにブレーキ圧を小さくするようにしたが、これに限らず、ブレーキ制御部１３０は、実駆動力と要求駆動力との差に基づいてブレーキ圧を調整すればよい。例えば、実駆動力と要求駆動力との差が小さくなるほどブレーキ圧を小さくするように制御してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本開示の車両制御装置及び車両制御方法は、全車速ＡＣＣを行う車両に広く適用可能である。

【符号の説明】

【0062】

１ 車両（自車）
２ トレーラー
３ 車両本体部
１０ 駆動系統
１１ エンジン
１２ クラッチ
１３ 変速機
１４ 推進軸
１５ 差動装置
１６ 駆動軸
１７ 車輪
１８ エンジン用ＥＣＵ
１９ 動力伝達用ＥＣＵ
２０ 制動系統
２１ 常用ブレーキ
２２ リターダー
２３ 排気ブレーキ
２４ ブレーキ用ＥＣＵ
３０ 運転支援装置
４１ ＡＣＣ用操作部
４３ アクセル操作検出部
４４ ブレーキ操作検出部
５０ 情報出力部
１００ 車両制御装置
１１０ 要求駆動力取得部
１２０ 駆動制御部
１３０ ブレーキ制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】