JP2008239002A - 車両の定速走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両乗員の違和感を生じさせずに、車両が目標巡航速度で定速走行できるようにする。
【解決手段】目標巡航速度となるように車速を制御する車両の定速走行装置であって、段階的に制動力を生じさせる第１補助ブレーキ１２，１３，１４と、該車両の加速度を検出する加速度検出手段２５と、該加速度検出手段２５によって検出された該加速度が第１閾値α_TH1よりも大きくなると該第１補助ブレーキ１２，１３，１４を作動させる補助ブレーキ作動手段２８と、該車速を検出する速度検出手段１５と、該速度検出手段１５により検出された該車速が増大するに連れて該第１閾値α_TH1を減少させる閾値変更手段２７とを有するように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の定速走行装置、いわゆるクルーズコントロール装置に関するものである。

従来より、車両の速度を一定に保つように制御するクルーズコントロール装置に関する技術が開発されている。このクルーズコントロール装置は、エンジンによる駆動力やブレーキによる制動力を適宜制御することにより、車両の速度がドライバにより設定された目標巡航速度で一定となるようにするものである。
また、バスやトラックといった大型車両においては、このクルーズコントロール装置により、補助ブレーキを制御することで、定速走行を実現するようにした技術が知られている。このような技術の一例を挙げると、例えば、以下の特許文献１の技術が挙げられる。

この特許文献１の技術においては、定速走行制御（オートクルーズ）実行中の車両において、ドライバが加速を意図していないにもかかわらず、車両が加速していると判定された場合には、補助ブレーキによる制動力を段階的に増大するようになっている。
特開平８−２８２３２９号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、車両の減速度が大きくなり過ぎたり、或いは、小さくなり過ぎたりする場合があり、車両の乗員に違和感をおぼえさせてしまうという課題がある。
例えば、車速が比較的小さい（例えば７０ｋｍ／ｈ）場合に加速中であると判定されることにより補助ブレーキが作動した場合と、車速が比較的大きい（例えば１２０ｋｍ／ｈ）場合に加速中であると判定されることにより同様の補助ブレーキが作動した場合とを比較すると、前者の場合、乗員は素早く減速していると感じ、後者の場合、乗員はゆっくりと減速していると感じることとなる。

この点、もう少し具体的に説明すると、特許文献１の技術では、目標巡航速度が比較的小さく設定された状態でオートクルーズを実行している場合を基準として、加速判定に用いられる加速度の閾値を設定したとすると、目標巡航速度が比較的大きく設定された状態でオートクルーズを実行している際に、実際の車速が目標巡航速度をオーバーシュートし易くなる。

逆に、目標巡航速度が比較的大きく設定された状態でオートクルーズを実行している場合を基準として、加速判定に用いられる加速度の閾値を設定したとすると、目標巡航速度が比較的小さく設定された状態でオートクルーズを実行している際に、目標巡航速度をアンダーシュートし易くなる。
これは、前者の場合は補助ブレーキが比較的作動し難く設定され、後者の場合は補助ブレーキが作動が比較的作動し易く設定されていることによる。

そして、このようなオーバーシュートあるいはアンダーシュートが生じることで、車両の乗員に違和感を覚えさせることとなってしまうのである。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、車両乗員の違和感を生じさせずに、車両が目標巡航速度で定速走行できるようにする、車両の定速走行装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両の定速走行装置（請求項１）は、目標巡航速度となるように車速を制御する車両の定速走行装置であって、段階的に制動力を生じさせる第１補助ブレーキと、該車両の加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段によって検出された該加速度が第１閾値よりも大きくなると該第１補助ブレーキを作動させる補助ブレーキ作動手段と、該車速を検出する速度検出手段と、該速度検出手段により検出された該車速が増大するに連れて該第１閾値を減少させる閾値変更手段とを有することを特徴としている。

また、請求項２記載の本発明の車両の定速走行装置は、請求項１記載の内容において、該車両には、該第１補助ブレーキから独立して該車両に設けられ段階的に制動力を生じさせる第２補助ブレーキが備えられ、該補助ブレーキ作動手段は、既に該第１補助ブレーキが作動している際に該加速度が該第１閾値を超えると該第１補助ブレーキに加えて該第２補助ブレーキを作動させることを特徴としている。

また、請求項３記載の本発明の車両の定速走行装置は、請求項２記載の内容において、該補助ブレーキ作動手段は、該加速度検出手段によって検出された該加速度が該第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなると該第１補助ブレーキおよび該第２補助ブレーキのうち既に作動している補助ブレーキのみの作動を保持する補助ブレーキ保持手段を有することを特徴としている。

本発明の車両の定速走行装置によれば、車両乗員の違和感を生じさせずに、車両を目標巡航速度で定速走行させることが出来る。（請求項１）
また、車速と加速度とに応じて補助ブレーキによる制動力を強めることが可能となり、より高い精度で目標巡航速度での定速走行を実現することが出来る。（請求項２）
また、車速と加速度とに応じて補助ブレーキによる制動力を維持することが可能となり、より高い精度で目標巡航速度での定速走行を実現することが出来る。（請求項３）

以下、図面により、本発明の一実施形態に係る車両の定速走行装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式的なブロック構成図、図２は補助ブレーキの制御内容を示す模式的な表、図３は補助ブレーキ制御マップを示す模式図、図４は制御内容を示す模式的なフローチャートである。
図１で示すように、バス（車両）１０には、駆動源としてディーゼルエンジン（エンジン）１１が搭載されている。

また、このバス１０には、ブレーキペダル（図示略）の踏み込み量に応じて車輪（図示略）を制動する主ブレーキ（図示略）に加え、補助ブレーキ（第１または第２補助ブレーキ）として用いられる、排気通路バルブ１２，流体リターダ１３，エンジンブレーキバルブ１４が設けられている。
排気通路バルブ１２は、いわゆる、排気ブレーキを作動させるものであって、エンジン１１に接続された排気管（図示略）内に設けられている。この排気通路バルブ１２が、排気通路バルブアクチュエータ（図示略）により閉じられることによって、排気通路内における排気流れが制限され、エンジン１１の回転を抑制することが出来るようになっている。また、この排気通路バルブ１２は、選択的に「開」または「閉」となるものであり、したがって、排気ブレーキは、選択的にオン／オフされるようになっている。

流体リターダ１３は、バス１０に設けられたプロペラシャフト（図示略）とともに回転するロータ（図示略）と、流体リターダ１３のハウジング（図示略）に固定されたステータ（図示略）とを有し、これらのロータとステータとの間に作動油が充填されることで、プロペラシャフトの回転を抑制し、制動力を生じさせるものである。この流体リターダ１３も、選択的にオン／オフされるようになっている。

エンジンブレーキバルブ１４は、エンジン１１において設けられた一般的な排気バルブ（図示略）とは別に設けられた、排気バルブであって、圧縮圧開放式エンジンブレーキを作動させるために用いられるものである。また、このエンジンブレーキバルブ１４は、図示しないエンジンブレーキバルブアクチュエータによって駆動されるようになっている。なお、圧縮圧開放式エンジンブレーキとは、このエンジンブレーキバルブ１４を、圧縮行程と膨張行程との間で一時的に開放することで、エンジン１１の回転を抑制し、制動力を生じさせるものである。なお、この圧縮圧開放式エンジンブレーキも、オンまたはオフが選択されるようになっている。

また、このバス１０には、車速Ｖを検出する車速センサ（速度検出手段）１５が設けられるとともに、アクセルペダル（図示略）の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ（図示略）が設けられている。なお、これらの車速センサ１５およびアクセルペダルポジションセンサによる検出結果は、後述するクルーズコントロールＥＣＵ２４により読み込まれるようになっている。

さらに、このバス１０には、クルーズコントロールシステム２０が備えられている。
また、このクルーズコントロールシステム２０には、メインスイッチ２１，セットスイッチ２２，リジュームスイッチ２３およびクルーズコントロールＥＣＵ(Electronic Control Unit)２４が設けられている。
メインスイッチ２１は、クルーズコントロールＥＣＵ２４の作動をオン／オフする際に操作されるスイッチである。

セットスイッチ２２は、目標速度（目標巡航速度）を設定する際に操作されるスイッチである。
リジュームスイッチ２３は、一時的にオートクルーズの実行が解除された際に、オートクルーズの実行を復帰させる際に操作されるスイッチである。
クルーズコントロールＥＣＵ２４は、いずれも図示しないインターフェース，メモリ，ＣＰＵなどが設けられた電子制御ユニットである。

また、このクルーズコントロールＥＣＵ２４のメモリには、いずれもソフトウェアとして、加速度算出部（加速度検出手段）２５および補助ブレーキ制御部２６が記録されるとともに、補助ブレーキ制御マップ（閾値変更手段）２７が記録されている。
加速度算出部２５は、車速センサ１５によって検出された車速Ｖを微分することでバス１０の加速度αを算出するものである。

補助ブレーキ制御部２６は、３つの補助ブレーキ、即ち、排気ブレーキ，流体リターダおよび圧縮圧開放式エンジンブレーキをそれぞれ制御するものであって、補助ブレーキ作動部（補助ブレーキ作動手段）２８および補助ブレーキ保持部（補助ブレーキ保持手段）２９をサブプログラムとして有している。
これらのうち、補助ブレーキ作動部２８は、素早く減速する必要があると判定した場合に、上述の補助ブレーキをそれぞれ作動させるものである。

つまり、いずれの補助ブレーキも作動していない状態において、補助ブレーキを作動させることが必要となった場合、図２中「第１段階」として示すように、この補助ブレーキ作動部２８は、まず、排気通路バルブ１２を閉じることで、排気ブレーキをオンにするようになっている。
そして、排気ブレーキをオンにしてもなお、さらなる減速が必要であると判定された場合、補助ブレーキ作動部２８は、排気ブレーキの作動に加え、圧縮圧開放式エンジンブレーキを作動させる。つまり、この補助ブレーキ作動部２８は、排気通路バルブ１２を閉じるとともに、圧縮行程と膨張行程との間でエンジンブレーキバルブ１４を一時的に開放することで、エンジン１１の回転を抑制するようになっている（第２段階）。

その後、排気ブレーキおよび圧縮圧開放式エンジンブレーキを作動させても、さらなる減速が必要であると判定された場合、この補助ブレーキ作動部２８は、排気ブレーキおよび圧縮圧開放式のエンジンブレーキのオンに加え、流体リターダ１３を作動させる。つまり、補助ブレーキ作動部２８は、排気通路バルブ１２を閉じるとともに、圧縮行程と膨張行程との間でエンジンブレーキバルブ１４を一時的に開放させ、さらに、流体リターダ１３内のロータとステータとの間に作動油を充填することで、プロペラシャフトの回転を制限するようになっている（第３段階）。

補助ブレーキ保持部２９は、素早く減速する必要はないものの、現在の減速度を保持することが必要であると判定した場合に、現在作動している補助ブレーキの作動を維持する、即ち、図２に示す補助ブレーキ段階を維持するものである。
ここで、補助ブレーキ作動部２８による「素早く減速する必要がある」との判定、および、補助ブレーキ保持部２９による「素早く減速する必要はないものの、現在の減速度を保持することが必要である」との判定について説明する。

これらの判定は、図３に示すように、補助ブレーキ制御マップ２７を用いて行なわれる。
補助ブレーキ制御マップ２７においては、縦軸に加速度αが規定されるとともに、横軸に車速Ｖが規定されている。また、この補助ブレーキ制御マップ２７においては、ブレーキ増段領域Ｚ₁およびブレーキ保持領域Ｚ₂が規定され、さらに、ブレーキ増段領域Ｚ₁とブレーキ保持領域Ｚ₂との間には、ヒステリシス領域Ｚ₃が規定されている。

また、ブレーキ増段領域Ｚ₁とヒステリシス領域Ｚ₃との境界である加速度（第１閾値）α_TH1は、車速Ｖの増大に伴って低下するように定義されている。
同様に、ヒステリシス領域Ｚ₃とブレーキ保持領域Ｚ₂との境界である加速度（第２閾値）α_TH2も、車速Ｖの増大に伴って低下するように定義されている。
これらの第１閾値α_TH1および第２閾値α_TH2の傾きは同一に設定されている。

また、図３中、具体的な車速Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃およびＶ₄は、下式（１）の関係を有している。
Ｖ₁＜Ｖ₂＜Ｖ₃＜Ｖ₄・・・（１）
そして、これらの第１閾値α_TH1および第２閾値α_TH2の傾きは、車速ゼロとＶ₁との間で−ａ₁に設定され、車速Ｖ₁とＶ₂との間で−ａ₂に設定され、車速Ｖ₂とＶ₃との間で−ａ₃に設定され、車速Ｖ₃とＶ₄との間で−ａ₄に設定され、車速Ｖ₄以上間で−ａ₅に設定されている。

そして、これらの傾き−ａ₁，−ａ₂，−ａ₃，−ａ₄，−ａ₅は、下式（２）の関係を有している。
｜ａ₁｜＜｜ａ₂｜＜｜ａ₃｜＜｜ａ₄｜＜｜ａ₅｜・・・（２）
また、これらの傾き−ａ₁，−ａ₂，−ａ₃，−ａ₄，−ａ₅は、第１閾値α_TH1および第２閾値α_TH2で同一である。

そして、加速度αおよび車速Ｖが、ブレーキ増段領域Ｚ₁内にある場合には、補助ブレーキ作動部２８が「素早く減速する必要がある」と判定するようになっている。
また、加速度αおよび車速Ｖが、ブレーキ保持領域Ｚ₂内にある場合には、補助ブレーキ保持部２８が「素早く減速する必要はないものの、現在の減速度を保持することが必要である」と判定するようになっている。

また、加速度αおよび車速Ｖが、ヒステリシス領域Ｚ₃内にある場合には、補助ブレーキ作動部２８または補助ブレーキ保持部２９の作動状態がそのまま維持されるようになっている。つまり、加速度αおよび車速Ｖが、ヒステリシス領域Ｚ₃内に入った際、既に、補助ブレーキ作動部２８が作動している場合には、そのまま補助ブレーキ作動部２８を作動させ続け、一方、補助ブレーキ保持部２９が作動している場合には、そのまま補助ブレーキ保持部２９を作動させ続けるようになっている。

また、ブレーキ増段領域Ｚ₁とブレーキ保持領域Ｚ₂との間にヒステリシス領域Ｚ₃を規定することにより、補助ブレーキ作動部２８による判定と、補助ブレーキ保持部２９による判定とが、短い期間内に頻繁に切り替わることを防ぐことが出来るようになっている。
本発明の一実施形態に係る車両の定速走行装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。

図４に示すように、メインスイッチがオンであり（ステップＳ１１のＹｅｓルート）、且つ、アクセルペダルポジションセンサにより検出されたアクセルペダル踏み込み量がゼロであり（ステップＳ１２のＹｅｓルート）、且つ、エンジン１１における燃料噴射量がゼロである場合には（ステップＳ１３のＹｅｓルート）、加速度算出部２５が加速度αを算出する（ステップＳ１４）。

そして、ステップＳ１４において算出された加速度αが第１閾値α_TH1よりも大きい場合、即ち、速度αおよび車速Ｖが、ブレーキ増段領域Ｚ₁内にある場合は（ステップＳ１５のＹｅｓルート）、補助ブレーキ追加判定がなされる（ステップＳ１６）。つまり、この場合、補助ブレーキ作動部２８が「素早く減速する必要である」との判定を行なう。
その後、補助ブレーキ作動部２８が、図２に示す補助ブレーキ段階を１つ上げ、新たな補助ブレーキを作動させる（ステップＳ１７）。

一方、ステップＳ１５において、加速度αが第１閾値α_TH1よりも小さいと判定された場合は（ステップＳ１５のＮｏルート）、さらに、加速度αが第２閾値α_TH2よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ１８）。
ここで、加速度αが第２閾値α_TH2よりも小さいと判定された場合、即ち、速度αおよび車速Ｖが、ブレーキ保持領域Ｚ₂内にあると判定された場合には（ステップＳ１８のＹｅｓルート）、補助ブレーキ保持判定がなされる（ステップＳ１９）。つまり、この場合、補助ブレーキ保持部２９が「素早く減速する必要はないものの、現在の減速度を保持することが必要である」との判定を行なうのである。

その後、補助ブレーキ保持部２９が、図２に示す補助ブレーキ段階を維持する（ステップＳ２０）。
ステップＳ１８において、加速度αが第２閾値α_TH2よりも大きいと判定された場合、即ち、速度αおよび車速Ｖが、ヒステリシス領域Ｚ₃内にあると判定された場合は（ステップＳ１８のＮｏルート）、前回の補助ブレーキ判定が維持される。つまり、この場合、既に、補助ブレーキ作動部２８が作動している場合には、そのまま補助ブレーキ作動部２８を作動させ続け、一方、補助ブレーキ保持部２９が作動している場合には、作動中の補助ブレーキの作動を保持し続ける。

なお、メインスイッチ２１がオフである場合（ステップＳ１１のＮｏルート）、アクセルペダルが踏み込まれている場合（ステップＳ１２のＮｏルート）、および、エンジン１１で燃料噴射が行なわれている場合は（ステップＳ１３のＮｏルート）、そのままリターンする。
このように、本発明の一実施形態に係る車両の定速走行装置によれば、車速Ｖに応じて補助ブレーキの作動態様を適宜変更することで、バス１の乗員の違和感を生じさせずに、車両が目標巡航速度で定速走行することが出来る。

また、加速度αと車速Ｖとに応じて段階的に補助ブレーキによる制動力を強めることが可能となり、より高い精度で目標巡航速度での定速走行を実現することが出来る。
また、加速度αと車速Ｖとに応じて補助ブレーキによる制動力を維持することが可能となり、より高い精度で目標巡航速度での定速走行を実現することが出来る。
ここで、改めて、背景技術の欄で上述した従来の技術と、本発明とを対比して説明する。

排気ブレーキ，流体リターダ，圧縮圧開放式エンジンブレーキといった補助ブレーキによる制動力は、段階的に制御されるものであって、一般的な主ブレーキによる制動力のように線形に制御されるものではない。
そして、背景技術の欄で上述した特許文献１の技術では、車速には着目せずにオートクルーズ実行中における補助ブレーキの作動トリガを設定している。

このため、例えば、特許文献１の技術において、１２０ｋｍ／ｈで走行している車両を基準として補助ブレーキの作動トリガを設定した場合に、目標巡航速度が７０ｋｍ／ｈでオートクルーズが実行されると、過剰な頻度で補助ブレーキが作動してしまうこととなる。
つまり、比較的高速（例えば１２０ｋｍ／ｈ）で走行中の車両を基準として補助ブレーキの作動トリガを設定する場合には、補助ブレーキが比較的作動し易く設定する傾向にある。これは、高速領域では、補助ブレーキを作動させても、目標巡航速度にまで減速するために要する期間が比較的長くなってしまうことに起因するものと考えられる。

なお、一般的な主ブレーキであれば、目標巡航速度にまで減速するために要する期間を一定とするべく、制動力の大きさを適宜増減すればよいのであるが、オン／オフ制御される補助ブレーキの場合、主ブレーキのような手法が使えないのである。
これに対し、本発明は、加速度αのみならず、車速Ｖに着目して補助ブレーキの作動トリガを設定するようにしているので、オートクルーズ実行中の車両の挙動を安定させ、乗員の違和感を生じさせずに、目標巡航速度で定速走行することを可能としているのである。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。
上述の実施形態においては、駆動源としてディーゼルエンジン１１がバス１０に搭載された場合を例にとって説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、ガソリンエンジン，電気モータ，油圧モータおよびエンジンと電気モータとの組合せを駆動源としてもよい。

また、上述の実施形態においては、車両がバス１０である場合を例にとって説明したが、これに限定するものではなく、補助ブレーキが設けられているのであれば、トラックであっても良いし、乗用車であっても良く、車両の種類に限定されない。
また、上述の実施形態においては、補助ブレーキとして、排気ブレーキ，流体リターダおよび圧縮圧開放式エンジンブレーキの３つを用いる場合を例にとって説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、これら３つのうちの１つだけを用いても良いし、２つであっても良い。また、４つ以上の補助ブレーキを組み合わせて用いても良い。

また、上述の実施形態においては、バス１０に流体リターダ１３が備えられている場合を例にとって説明したが、この流体リターダ１３に換えて、電気抵抗式のリターダを用いても良い。

本発明の一実施形態に係る車両の定速走行装置の全体構成を示す模式的なブロック構成図である。 本発明の一実施形態に係る車両の定速走行装置における補助ブレーキの制御内容を示す模式的な表である。 本発明の一実施形態に係る車両の定速走行装置における補助ブレーキ制御マップを示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る車両の定速走行装置における制御内容を示す模式的なフローチャートである。

符号の説明

１２ 排気通路バルブ（第１または第２補助ブレーキ手段）
１３ 流体リターダ（第１または第２補助ブレーキ手段）
１５ 車速センサ（速度検出手段）
１４ エンジンブレーキバルブ（第１または第２補助ブレーキ手段）
２５ 加速度算出部（加速度検出手段）
２７ 補助ブレーキ制御マップ２７（閾値変更手段）
２８ 補助ブレーキ作動部（補助ブレーキ作動手段）
２９ 補助ブレーキ保持部（補助ブレーキ保持手段）
α_TH1 第１閾値
α_TH2 第２閾値

Claims (3)

1. 目標巡航速度となるように車速を制御する車両の定速走行装置であって、
   段階的に制動力を生じさせる第１補助ブレーキと、
   該車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
   該加速度検出手段によって検出された該加速度が第１閾値よりも大きくなると該第１補助ブレーキを作動させる補助ブレーキ作動手段と、
   該車速を検出する速度検出手段と、
   該速度検出手段により検出された該車速が増大するに連れて該第１閾値を減少させる閾値変更手段とを有する
   ことを特徴とする、車両の定速走行装置。
2. 該車両には、該第１補助ブレーキから独立して該車両に設けられ段階的に制動力を生じさせる第２補助ブレーキが備えられ、
   該補助ブレーキ作動手段は、既に該第１補助ブレーキが作動している際に該加速度が該第１閾値を超えると該第１補助ブレーキに加えて該第２補助ブレーキを作動させる
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両の定速走行装置。
3. 該補助ブレーキ作動手段は、
   該加速度検出手段によって検出された該加速度が該第１閾値よりも小さい第２閾値よりも小さくなると該第１補助ブレーキおよび該第２補助ブレーキのうち既に作動している補助ブレーキのみの作動を保持する補助ブレーキ保持手段を有する
   ことを特徴とする、請求項２記載の車両の定速走行装置。

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