JP3697943B2

JP3697943B2 - 先行車追従制御装置

Info

Publication number: JP3697943B2
Application number: JP14071799A
Authority: JP
Inventors: 章東又; 武徳橋詰
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: JP2000326760A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車を認識して一定の車間距離を保ちつつ追従走行する先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先行車追従制御装置としては、例えば特開平７−２２３４５７号公報に記載されているものが知られている。
この従来例には、車間距離、車間距離及び自車両速度、並びに車間距離及び相対速度の何れかによって設定される変速機のシフトダウン条件を平坦路、登坂路、降坂路の夫々に応じて個別に設定し、常に適正な車間距離を保つようにした先行車追従制御装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、走行路が平坦路、登坂路、降坂路の何れであるかを判断し、これらに応じたシフトダウン条件を、路面勾配を考慮することなく、経験的あるいは実験的に決定した代表的なマップを用いて設定しているので、実際の路面勾配や走行条件に対してシフトダウンの適切なタイミングが得られず、運転者の感覚と合わないという未解決の課題がある。
【０００４】
これを解決するために、あらゆる路面勾配や走行条件を網羅したマップを作成することが考えられるが、これを作成するには膨大な情報量となり、実現は不可能である。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、路面勾配に応じてシフト閾値を変更することにより、最適なシフト制御を行うことができるようにした先行車追従制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る先行車追従制御装置は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、該車間距離検出手段で検出した車間距離検出値を目標車間距離に一致させるための目標車速を演算する車間距離制御手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、該自車速検出手段で検出した自車速検出値を前記目標車速に一致させるための目標制・駆動力を演算し、該目標制・駆動力に基づいて回転駆動力源、変速機及び／又は制動装置を制御する車速制御手段と、走行路面の下り勾配を検出又は推定する路面勾配検出手段とを備え、前記車速制御手段は、前記路面勾配検出手段で検出又は推定した路面下り勾配に応じたシフト用閾値を設定する閾値設定手段と、前記目標制・駆動力に基づいて算出される減速力余裕度と前記シフト用閾値とに基づいて前記変速機のシフト位置を決定するシフト位置決定手段とを備え、前記閾値設定手段は、シフト用閾値として、シフトダウン用閾値とシフトアップ用閾値とを設定するものであり、路面下り勾配が大きいほどシフトダウンが容易となるように前記シフトダウン用閾値を変更すると共に、路面下り勾配が大きいほどシフトダウン後のシフトアップが困難となるように前記シフトアップ用閾値を変更し、且つ路面下り勾配が大きいほど、前記シフトダウン用閾値と前記シフトアップ用閾値との差が大きくなるように各閾値を設定することでシフトダウン後のシフトアップを困難とするように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１に係る発明においては、車間距離制御手段で、先行車との車間距離を目標車間距離に一致させる目標車速を演算し、車速制御手段で、目標車速と自車速検出値とを一致させる目標制・駆動力を演算し、この目標制・駆動力に基づいて、エンジン等の回転駆動力源の回転駆動力を制御すると共に、制動装置の制動力を制御し、さらに変速機のシフト位置を制御して、目標車間距離を維持する追従走行制御を行う。このとき、自車両が下り勾配の降坂路を走行する状態となって、シフトダウンを必要とする場合には、下り勾配が大きくなるほどシフトダウンが容易となることにより、速めのダウンシフトによるエンジンブレーキ力増加によるブレーキ負荷が軽減され、路面下り勾配が大きいほどシフトダウン後のシフトアップが抑制されることになるので、シフトハンチングを確実に防止して適正車間距離を維持することが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に係る先行車追従制御装置は、請求項１に係る発明において、前記閾値設定手段は、前記シフトダウン用閾値と前記シフトアップ用閾値とが、路面下り勾配の大きさに応じて、緩やかな傾きで変化する部分と急な傾きで変化する部分を有するように各閾値を設定することを特徴としている。
この請求項２に係る発明においては、路面下り勾配の大きさに応じてシフト用閾値の変化率を変更するので、シフトダウン及びシフトアップの容易性を適切に変更して適正車間距離を確実に維持することができる。
【００１０】
さらに、請求項３に係る先行車追従制御装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記閾値設定手段は、路面下り勾配が０％のときから前記シフトダウン用閾値と前記シフトアップ用閾値とに差を与えていることを特徴としている。
【００１１】
この請求項３に係る発明においては、路面下り勾配が０％のときからシフトダウン用閾値とシフトアップ用閾値とに差を与え、路面下り勾配が大きくなるほどこの差が大きくなるようにするので、各閾値の差を十分確保することができ、シフトハンチングを確実に防止することができる。
また、請求項４に係る先行車追従制御装置は、請求項１乃至３の何れか一項に係る発明において、前記閾値設定手段は、路面下り勾配が４％から１４％の範囲で、路面下り勾配が大きくなるほど、前記シフトダウン用閾値と前記シフトアップ用閾値との差が大きくなるように各閾値を設定することを特徴としている。
この請求項４に係る発明においては、路面下り勾配が４％から１４％の範囲で、路面下り勾配が大きくなるほど、シフトダウン用閾値とシフトアップ用閾値との差が大きくなるように各閾値を設定するので、路面下り勾配が大きいほどシフトダウン後のシフトアップを抑制してシフトハンチングを確実に防止することができると共に、適正車間距離を確実に維持することができる。
さらにまた、請求項５に係る先行車追従制御装置は、請求項１乃至４の何れか一項に係る発明において、前記回転駆動力源は、電動モータで構成されていることを特徴としている。
この請求項５に係る発明においては、回転駆動力源として電動モータを使用することにより、回転駆動力源としてエンジンを使用する場合と同様に、下り勾配でのシフトダウン及びシフトアップのタイミングを適切に変更して、追従走行性能を向上することができる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に係る先行車追従制御装置によれば、自車両が下り勾配の降坂路を走行する状態となって、シフトダウンを必要とする場合には、下り勾配が大きくなるほどシフトダウンが容易となることにより、速めのダウンシフトによる減速力余裕度を向上させて、降坂路での適正車間距離の維持が可能となると共に、下り勾配が大きいほどシフトダウン後のシフトアップが抑制されることになるので、シフトハンチングを確実に防止して適正車間距離を維持することが可能となるという効果が得られる。
【００１４】
また、請求項２に係る先行車追従制御装置によれば、路面下り勾配の大きさに応じてシフト用閾値の変化率を変更するので、シフトダウン及びシフトアップの容易性を適切に変更して適正車間距離を確実に維持することができるという効果が得られる。
さらに、請求項３に係る先行車追従制御装置によれば、路面下り勾配が０％のときからシフトダウン用閾値とシフトアップ用閾値とに差を与え、路面下り勾配が大きくなるほどこの差が大きくなるようにするので、各閾値の差を十分確保することができ、シフトハンチングを確実に防止することができるという効果が得られる。
また、請求項４に係る先行車追従制御装置によれば、路面下り勾配が４％から１４％の範囲で、路面下り勾配が大きくなるほど、シフトダウン用閾値とシフトアップ用閾値との差が大きくなるように各閾値を設定するので、路面下り勾配が大きいほどシフトダウン後のシフトアップを抑制してシフトハンチングを確実に防止することができると共に、適正車間距離を確実に維持することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項５に係る先行車追従制御装置によれば、回転駆動力源として電動モータを使用することにより、回転駆動力源としてエンジンを使用する場合と同様に、下り勾配でのシフトダウン及びシフトアップのタイミングを適切に変更して、追従走行性能を向上することができるという効果が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１ＦＬ，１ＦＲは従動輪としての前輪、１ＲＬ，１ＲＲは駆動輪としての後輪であって、後輪１ＲＬ，１ＲＲは、エンジン２の駆動力が自動変速機３、プロペラシャフト４、最終減速装置５及び車軸６を介して伝達されて回転駆動される。
【００１６】
前輪１ＦＬ，１ＦＲ及び後輪１ＲＬ，１ＲＲには、夫々制動力を発生するディスクブレーキ７が設けられていると共に、これらディスクブレーキ７の制動油圧が制動制御装置８によって制御される。
ここで、制動制御装置８は、図示しないブレーキペダルの踏込みに応じて制動油圧を発生すると共に、追従制御用コントローラ２０からの目標駆動力Ｆ^*が負値であるときに、その大きさに応じて制動油圧を発生するように構成されている。
【００１７】
また、エンジン２には、その出力を制御するエンジン出力制御装置９が設けられている。このエンジン出力制御装置９は、エンジン出力の制御方法として、スロットルバルブの開度を調整してエンジン回転数を制御する方法と、アイドルコントロールバルブの開度を調整してエンジン２のアイドル回転数を制御する方法とが考えられるが、本実施形態では、スロットルバルブの開度を調整する方法が採用されている。
【００１８】
さらに、自動変速機３には、その変速位置を制御する変速機制御装置１０が設けられている。この変速機制御装置１０は、後述する追従制御用コントローラ２０より論理値“１”のＯＤ禁止制御信号ＣＳが入力されると、これに応じて自動変速機３における４速（ＯＤ）ギヤ位置での変速を禁止して、３速ギヤ位置にシフトダウンし、この３速ギヤ位置にシフトダウンしている状態で、ＯＤ禁止制御信号ＣＳが論理値“０”に復帰すると、４速ギヤ位置にシフトアップするように構成されている。
【００１９】
一方、車両の前方側の車体下部には、先行車両との間の車間距離Ｌを検出する車間距離検出手段としてのレーダ装置で構成される車間距離センサ１２が設けられている。この車間距離センサ１２としては、例えばレーザ光を前方に掃射して先行車両からの反射光を受光することにより、先行車両と自車両との車間距離Ｌを計測するレーダ装置や電波や超音波を利用して車間距離Ｌを計測する距離センサを適用することができる。
【００２０】
また、車両には、自動変速機３の出力側に配設された出力軸の回転数を検出することにより、自車速Ｖを検出する車速センサ１３が配設されている。
そして、車間距離センサ１２及び車速センサ１３の各出力信号が追従制御用コントローラ２０に入力され、この追従制御用コントローラ２０によって、車間距離センサ１２で検出した車間距離Ｌ、車輪速度センサ１３で検出した自車速Ｖに基づいて、制動制御装置８、エンジン出力制御装置９及び変速機制御装置１０を制御することにより、先行車両との間に適正な車間距離を維持しながら追従走行する追従走行制御を行うと共に、追従走行制御中に、先行車両が降坂路を走行する状態となると、下り勾配の大きさに応じたシフトダウン用閾値及びシフトアップ用閾値を設定して自動変速機３のシフト位置を制御する。
【００２１】
この追従制御用コントローラ２０は、図２に示すように、車間距離センサ１２でレーザー光を掃射してから先行車の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行車との車間距離Ｌを演算する測距信号処理部２１と、車速センサ１３からの車速パルスの周期を計測し、自車速Ｖｓを演算する車速信号処理部３０と、測距信号処理部２１で演算された車間距離Ｌ及び車速信号処理部３０で演算した自車速Ｖｓに基づいて車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^*に維持する目標車速Ｖ^*を演算する車間距離制御手段としての車間距離制御部４０と、この車間距離制御部４０で演算した目標車速Ｖ^*及び相対速度ΔＶに基づいて制動制御装置８、エンジン出力制御装置９及び変速制御装置１０を制御して、自車速を目標車速Ｖ^*に一致するように制御する車速制御手段としての車速制御部５０とを備えている。
【００２２】
車間距離制御部４０は、測距信号処理部２０から入力される車間距離Ｌに基づいて先行車との相対速度ΔＶを演算する相対速度演算部４１と、車速信号処理部３０から入力される自車速Ｖｓに基づいて先行車と自車との間の目標車間距離Ｌ^*を算出する目標車間距離設定部４２と、相対速度演算部４１で演算された相対速度ΔＶ及び目標車間距離設定部４２で算出された目標車間距離Ｌ^*に基づいて車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^*に一致させるための目標車速Ｖ^*を演算する車間距離演算部４３とを備えている。
【００２３】
ここで、相対速度演算部４１は、測距信号処理部２０から入力される車間距離Ｌを例えばバンドパスフィルタ処理するバンドパスフィルタで構成されている。このバンドパスフィルタは、その伝達関数が下記（１）式で表すことができ、分子にラプラス演算子ｓの微分項を有するので、実質的に車間距離Ｌを微分して相対速度ΔＶを近似的に演算することになる。
【００２４】
Ｆ(s) ＝ω_C ²ｓ／（ｓ²＋２ζω_Cｓ＋ω_C ²） …………（１）
但し、ω_C＝２πｆ_C、ｓはラプラス演算子である。
このように、バンドパスフィルタを使用することにより、車間距離Ｌの単位時間当たりの変化量から簡易的な微分演算を行って相対速度ΔＶを算出する場合のように、ノイズに弱く、追従制御中にふらつきが生じるなど、車両挙動に影響を与えやすいことを回避することができる。なお、（１）式におけるカットオフ周波数ｆ_Cは、車間距離Ｌに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後の加速度変動の許容値とにより決定する。また、相対速度ΔＶの算出には、バンドパフィルタを使用する場合に代えて、車間距離Ｌにハイパスフィルタ処理を行うハイパスフィルタで微分処理を行うようにしてもよい。
【００２５】
また、目標車間距離設定部４２は、自車速Ｖｓに相対速度ΔＶを加算して算出した先行車車速Ｖｔ（＝Ｖｓ＋ΔＶ）と自車が現在の先行車の後方Ｌ_S［ｍ］の位置に到達するまでの時間Ｔ₀（車間時間）とから下記（２）式に従って先行車と自車との間の目標車間距離Ｌ^*を算出する。
Ｌ^*＝Ｖｔ×Ｔ₀＋Ｌ_S …………（２）
この車間時間という概念を取り入れることにより、車速が速くなるほど、車間距離が大きくなるように設定される。なお、Ｌ_Sは停止時車間距離である。
【００２６】
さらに、車間距離演算部４３は、車間距離Ｌ、目標車間距離Ｌ^*及び相対速度ΔＶに基づいて、車間距離Ｌをその目標値Ｌ^*に保ちながら追従走行するための目標車速Ｖ^*を演算する。具体的には、下記（３）式に示すように、目標車間距離Ｌ^*と実車間距離Ｌとの偏差（Ｌ^*−Ｌ）に距離制御ゲインｆｄを乗じた値と、相対速度ΔＶに速度制御ゲインｆｖを乗じた値との線形結合を含む構成によって目標相対速度ΔＶ^*を求め、さらに下記（４）式に示すように先行車速度Ｖｔ（＝Ｖｓ＋ΔＶ）から目標相対速度ΔＶ^*を減じて目標車速Ｖ^*を算出する。
【００２７】
ΔＶ^*＝ｆｄ（Ｌ^*−Ｌ）＋ｆｖ・ΔＶ …………（３）
Ｖ^*＝Ｖｔ−ΔＶ^* …………（４）
車速制御部５０は、入力される目標車速Ｖ^*に自車速Ｖｓを一致させるための駆動力指令値Ｆ_OR及び外乱推定値ｄ_V′を算出し、これらの偏差でなる目標制・駆動力Ｆ^*を算出する車速サーボ部５１と、この車速サーボ部５１で算出された目標制・駆動力Ｆ^*及び前述した目標車速Ｖ^*に基づいて減速力余裕度Ｆ_DMを算出する減速力余裕度算出部５２と、車速サーボ部５１で算出される外乱推定値ｄ_V′に基づいてシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを設定する閾値設定部５３と、減速力余裕度算出部５２で算出された減速力余裕度Ｆ_DM、閾値設定部５３で設定されたシフトダウン用閾値ＴＨ_D，シフトアップ用閾値ＴＨ_U及び相対速度演算部４１で算出された相対速度ΔＶに基づいてシフト位置判断を行うシフト位置判断部５４とを備えている。
【００２８】
ここで、車速サーボ部５１は、図３に示すように、例えばロバストモデルマッチング制御手法による車速サーボ系の構成を有し、車間距離制御部４０から入力される目標車速Ｖ^*に基づいて制・駆動力指令値Ｆ_ORを算出するモデルマッチング補償器５１Ａと、このモデルマッチング補償器５１Ａで算出された制・駆動力指令値Ｆ_ORより自己が算出した外乱推定値ｄ_V′を減算して目標制・駆動力Ｆ^*を算出する減算器５１Ｂと、この減算器５１Ｂより出力される目標制・駆動力Ｆ^*と自車速Ｖｓとに基づいて外乱推定値ｄ_V′を算出するロバスト補償器５１Ｃとで構成され、前記目標制・駆動力Ｆ^*を制御対象車両に操作量として供給している。ここで、制御対象車両は、目標制・駆動力Ｆ^*を操作量とし、自車速Ｖｓを制御量とした伝達関数Ｇｖ(s) の数式化モデルで表し、この伝達特性Ｇｖ(s) はパワートレインの遅れであるむだ時間要素を含まないものとする。
【００２９】
モデルマッチング補償器５１Ａは、車速サーボ系の応答特性を規範モデルに一致させるための補償器であって、フィードフォワード部の規範モデルＲ₂(s)で入出力応答特性を設定し、フィードバック部の規範モデルＲ₁(s)で外乱除去機能と安定性を決定し、目標車速Ｖ^*と自車速Ｖｓとから制・駆動力指令値Ｆ_ORを算出する。
【００３０】
ロバスト補償器５１Ｃは、入力される目標制・駆動力Ｆ^*を実際に車両で発生し得る最大駆動力及び最大制動力に制限する制・駆動力リミッタ５１ａと、この駆動力リミッタ５１ａの出力により現在の実際の路面勾配、モデル化誤差等を含んだ制・駆動力Ｆ１を求めるローパスフィルタ５１ｂと、自車速Ｖｓが入力され、これに車両モデルの逆系にローパスフィルタをかけて（Ｈ(s) ／Ｇｖ(s) ）現在の自車速Ｖｓを維持するための制・駆動力Ｆ２を求める補償器５１ｃと、この補償器５１ｃより出力される制・駆動力Ｆ２からローパスフィルタ５１ｂより出力される制・駆動力Ｆ１を減算する減算器５１ｄとを備えており、減算器５１ｄより路面勾配、モデル化誤差等を含んだ外乱推定値ｄ_V′が出力される。この外乱推定値ｄ_V′は、これに含まれるモデル化誤差は平坦路面での走行抵抗に吸収されるので、実質的に路面勾配の変化分が外乱推定値となって現れる。
【００３１】
そして、減算器５１Ｂより出力される目標制・駆動力Ｆ^*が制動制御装置８及びエンジン出力制御装置９に供給され、制動制御装置８では、目標制・駆動力Ｆ^*が負値で且つエンジンブレーキによる制動力範囲の下限近傍に設定された所定値より小さい値となったときに、その大きさに応じた制動力を発生するように、ディスクブレーキ７の制動圧を制御し、エンジン出力制御装置９では、目標制・駆動力Ｆ^*が正値であるときに、その大きさに応じた駆動力を発生するようにスロットル開度を制御し、負値であるときにはスロットル開度を全閉状態に制御する。
【００３２】
また、減速力余裕度算出部５２は、図３に示すように、頻繁なシフトダウンとシフトハンチングとを防止するために、目標制・駆動力Ｆ^*に例えば０．５Ｈｚ程度のローパスフィルタ処理を行って減速力要求値Ｆ_Dを出力するローパスフィルタ５２ａと、目標車速Ｖ^*が入力され、これをもとに、４速（ＯＤ）でスロットルバルブを全閉にしたときの車速Ｖに対する減速度αの関係を示す特性記憶テーブルを参照して、最大減速度α_MAXを算出する最大減速度算出部５２ｂと、この最大減速度算出部５２ｂで算出した最大減速度α_MAXに車両質量Ｍを総減速比（４速ギヤ比×ファイナルギヤ比）で除した値を乗算して４速（ＯＤ）での最大減速力Ｆ_DMAXを算出する乗算部５２ｃと、減速力要求値Ｆ_Dより最大減速力Ｆ_DMAXを減算して減速力余裕度Ｆ_DMを算出する減算器５２ｄとを備えている。
【００３３】
さらに、閾値設定部５３は、ロバスト補償器５１Ｃから出力される実質的に路面勾配を表す外乱推定値ｄ_V′が入力され、これをもとに、図３に示す、外乱推定値ｄ_V′とシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uとの関係を示す特性記憶テーブルを参照して、シフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを算出する。
【００３４】
ここで、特性記憶テーブルは、図４に示すように、シフトダウン用閾値ＴＨ_Dが平坦路即ち下り勾配が０％であるときに最大値ＴＨ_DMAXとなり、これから下り勾配が４％程度までは非常に緩やかに低下し、４％〜１４％の範囲で比較的急な傾きで低下し、１４％以上で再度非常に緩やかに低下する特性線ＬＤで表され、シフトアップ用閾値ＴＨ_Uが、下り勾配が０％であるときにシフトダウン用閾値ＴＨ_Dの最大値ＴＨ_DMAXの倍程度の最大値ＴＨ_UMAXとなり、これから下り勾配が４％程度までは比較的緩やかに低下し、４〜１４％の範囲やや急な傾きで低下し、１４％以上で非常に緩やかに低下する特性線ＬＵで表され、下り勾配が４％から１４％に向かうに従いシフトダウン用閾値ＴＨ_Dとシフトアップ用閾値ＴＨ_Uとの差分が増加するように設定されている。
【００３５】
シフト位置判断部５４は、車間距離制御部３０の相対速度演算部４１で演算された相対速度ΔＶ、減速力余裕度算出部５２で算出された減速力余裕度Ｆ_DM、閾値設定部５３で設定されたシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uとが入力され、これらに基づいてオーバードライブＯＤへのシフトを許容するか否かを判断する。
【００３６】
このシフト位置判断部５４では、図５に示すように所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として行われるシフト位置判断処理を実行し、先ず、ステップＳ１で、減速力余裕度算出部５２で算出された減速力余裕度Ｆ_DMを読込み、次いでステップＳ２に移行して、閾値設定部５３で設定されたシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを読込んでからステップＳ３に移行する。
【００３７】
このステップＳ３では、変速機制御装置１０より入力される現在のギヤ位置情報を読込み、これが４速（ＯＤ）ギヤ位置であるか３速ギヤ位置であるかを判定し、４速ギヤ位置であるときには、ステップＳ４に移行して、減速度余裕度Ｆ_DMがシフトダウン用閾値ＴＨ_D以下であるか否かを判定し、Ｆ_DM＞ＴＨ_Dであるときには、減速力余裕が十分にあるものと判断してそのままタイマ割込処理を終了し、Ｆ_DM≦ＴＨ_Dであるときには、減速力余裕がないものと判断してステップＳ５に移行し、相対速度ΔＶが“０”又は負であるか否かを判定し、ΔＶ＞０であるときには、先行車の方が車速が速く、車間距離Ｌが長くなることにより、減速制御の必要がないものと判断してそのままタイマ割込処理を終了し、ΔＶ≦０であるときには、車間距離Ｌが短くなって接近する方向にあり、減速制御の必要があるものと判断してステップＳ６に移行し、４速（ＯＤ）ギヤ位置をキャンセルする例えば論理値“１”のＯＤ禁止制御信号ＣＳを変速機制御装置１０に出力してからタイマ割込処理を終了する。
【００３８】
また、ステップＳ３の判定結果が、ギヤ位置が３速ギヤ位置であるときには、ステップＳ７に移行して、減速力余裕度Ｆ_DMがシフトアップ用閾値ＴＨ_U以上であるか否かを判定し、Ｆ_DM＜ＴＨ_Uであるときには、４速ギヤ位置に復帰させても減速力余裕がないものと判断してそのままタイマ割込処理を終了し、Ｆ_DM≧ＴＨ_Uであるときには、４速ギヤ位置に復帰させても十分な減速力余裕があるものと判断してステップＳ８に移行し、相対速度ΔＶが予め設定した設定値ΔＶｓ（例えば−３ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判定し、ΔＶ＜ΔＶｓであるときには、先行車に接近する状態を継続しているものと判断して、そのままタイマ割込処理を終了し、ΔＶ≧ΔＶｓであるときには、先行車への接近が殆ど収まったものと判断して、ステップＳ９に移行し、路面勾配を表す外乱推定値ｄ_V′が設定値θｓ未満であるか否かを判定し、ｄ_V′≧θｓであるときには、降坂路走行状態を継続しているものと判断してそのままタイマ割込処理を終了し、ｄ_V′＜θｓであるときには、略平坦路走行状態に復帰したものと判断してステップＳ１０に移行し、４速ギヤ位置への復帰を許容する例えば論理値“０”のＯＤ禁止制御信号ＣＳを変速機制御装置１０に出力してからタイマ割込処理を終了する。
【００３９】
そして、減速力余裕度算出部５２、閾値設定部５３及びシフト位置判断部５４でシフト位置決定手段が構成されている。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両が比較的下り勾配の少ない降坂路を先行車が存在しない状態で、且つ自動変速機３が４速（ＯＤ）ギヤ位置にシフトされた状態で、図６（ａ）の時点ｔ1 に示すように、例えば設定車速１００ｋｍ／ｈで定速走行しているものとする。この走行状態では、先行車がいないので、車間距離センサ１２で検出される車間距離Ｌは無限大となるところであるが、図示しないリミッタを設けているため、図６（ｂ）に示すように、車間距離Ｌが最大値の１２０ｍを維持しているので、目標車間距離設定部４２で設定される目標車間距離Ｌ^*が図６（ｂ）で破線図示のように４０ｍに設定され、相対速度演算部４１で算出される相対速度ΔＶも図６（ｃ）に示すように“０”を維持しており、減速力余裕度算出部５２の減算器５２ｄより出力される減速力余裕度Ｆ_DMが図６（ｄ）に示すように＋８００（Ｎ）程度となっており、これに応じてエンジン出力制御装置９で算出されるスロットル開度ＴＶＯが図６（ｅ）に示すように８度程度に設定され、且つ自動変速機３でのギヤ位置が図６（ｅ）に示すように４速（ＯＤ）ギヤ位置に設定されている。また、車両が下り勾配の少ない降坂路を走行しているので、ロバスト補償器５１Ｃから下り勾配の大きさに応じた正の比較的大きな値でなる外乱推定値ｄ_V′が出力されており、これが減算器５１Ｂでモデルマッチング補償器５１Ａより出力される制・駆動力指令値Ｆ_ORより減算されるので、減算器５１Ｂより出力される目標制・駆動力Ｆ^*は、平坦な水平路を走行している場合に比較して小さい値となり、下り坂による加速分を相殺している。
【００４０】
したがって、閾値設定部５３では、小さな下り勾配で外乱推定値ｄ_V′が小さいことにより、図４の特性記憶テーブルを参照して算出されるシフトダウン用閾値ＴＨ_Dが平坦路に近い比較的小さな値として設定されると共に、シフトアップ用閾値ＴＨ_Uもシフトダウン用閾値ＴＨ_Dよりは大きいが比較的小さな値として設定される。
【００４１】
この状態で、時点ｔ２で、図６（ａ）で一点鎖線図示の車速が例えば７０ｋｍ／ｈで定速走行している先行車に追いつき、相対速度演算部４１で算出される先行車との相対速度ΔＶが−８ｍ／ｓであるものとすると、車間距離制御部４３で算出される目標車速Ｖ^*が図６（ａ）で破線図示のように徐々に低下され、これに応じて車速サーボ部５１で算出される目標制・駆動力Ｆ^*が図６（ｄ）に示すように比較的大きな傾きで減少することにより、エンジン出力制御装置９でスロットル開度ＴＶＯが図６（ｅ）に示すように急激に閉方向に制御され、時点ｔ３で目標制・駆動力Ｆ^*が負値となると、スロットル開度ＴＶＯが全閉状態に制御され、エンジンブレーキによる制動力が発生される。
【００４２】
このとき、自車両が平坦な水平路を走行しているので、自車速Ｖｓが図６（ａ）に示すように目標車速Ｖ^*の低下に応じて徐々に低下すると共に、相対車速ΔＶも図６（ｃ）に示すように徐々に先行車との速度差を解消する方向に向かうことになる。
一方、減速度余裕度算出部５２におけるローパスフィルタ５２ａでローパスフィルタ処理された減速力要求値Ｆ_Dは、図６（ｄ）で破線図示のように、目標制・駆動力Ｆ^*の低下に対して位相遅れをもって緩やかに減少し、これに応じて減速力余裕度Ｆ_DMも図６（ｄ）で一点鎖線図示のように、減速力要求値Ｆ_Dに対して最大減速力Ｆ_DMAX分のオフセット量をもって減少する。
【００４３】
そして、時点ｔ４で減速度余裕度Ｆ_DMがシフトダウン用閾値ＴＨ_Dより小さくなると、図５のシフト位置制御処理で、ステップＳ５からステップＳ６に移行して、論理値“１”のＯＤ禁止制御信号ＣＳが変速機制御装置１０に出力され、これに応じて自動変速機３が４速ギヤ位置から３速ギヤ位置にシフトダウンされて、エンジンブレーキによる制動力が増加される。
【００４４】
したがって、自車速Ｖｓが目標車速Ｖ^*に近づくと共に、車間距離Ｌも目標車間距離Ｌ^*を大きく下回ることなく、目標車間距離Ｌ^*に追従する。そして、エンジンブレーキによる制動力の増加による自車速Ｖｓの低下によって、目標制・駆動力Ｆ^*が増加傾向となり、これに応じて減速力余裕度も徐々に増加して、時点ｔ５でシフトダウン用閾値ＴＨ_Dを越える状態となっても、図５のシフト位置制御処理では、シフトギヤ位置が３速ギヤ位置であるので、ステップＳ３からステップＳ７に移行し、シフトダウン用閾値ＴＨ_Dより大きな値のシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを越えていないので、３速ギヤ位置を維持する。
【００４５】
その後、時点ｔ６で減速力余裕度がシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを越え、且つ相対速度ΔＶが設定値ΔＶｓ以上となると、下り勾配の小さい降坂路を走行しており、外乱推定値ｄ_V′が略“０”であって設定値θｓより小さいので、ステップＳ７〜Ｓ９を経てステップＳ１０に移行し、ＯＤ禁止制御信号ＣＳを論理値“０”に復帰させ、これによって、変速機制御装置１０で自動変速機３が４速（ＯＤ）ギヤ位置に復帰される。
【００４６】
このとき、自車速Ｖｓは先行車の車速を下回ることになるが、その後の時点ｔ７で目標制・駆動力Ｆ^*が正値となるので、エンジン出力制御装置９でスロットル開度ＴＶＯが徐々に増加することにより、自車速Ｖｓが増加して、車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ^*に一致した時点で自車速Ｖｓが先行車の車速と略一致して、追従走行状態となる。
【００４７】
このように、下り勾配が緩やかである降坂路を走行している場合には、下り勾配が小さいことにより、閾値設定部５３で設定されるシフトダウン用閾値ＴＨ_Dが小さな値となり、４速（ＯＤ）ギヤ位置での走行状態から３速ギヤ位置へのシフトダウンが減速力余裕度Ｆ_DMが大幅に低下するまで行われず、不用意なシフトダウンを行うことがないので、運転者に違和感を与えることなく適正なシフトダウンを行うことができる。
【００４８】
一方、比較的急な下り勾配（例えば１５°程度）の降坂路を走行している状態で先行車を補足した場合には、ロバスト補償器５１Ｃより出力される外乱推定値ｄ_V′が下り勾配に応じた正の比較的大きな値となり、これに応じて閾値設定部５３で下り勾配の大きさに応じて緩やかな下り勾配の半分程度のシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uが設定され、これらがシフト位置判定部５４に入力されることから、図７（ａ）に示すように、シフトダウン用閾値ＴＨ_Dが一点鎖線図示のように“０”に近い小さい値となると共に、目標制・駆動力Ｆ^*も外乱推定値ｄ_V′分小さい値となることにより、減速力余裕度Ｆ_DMも低下することから、この減速力余裕度Ｆ_DMが前述した緩やかを下り勾配を走行する場合に比較して速い時点ｔ４′でシフトダウン用閾値ＴＨ_Dを下回ることになり、図７（ｂ）に示すように、４速（ＯＤ）ギヤ位置から３速ギヤ位置に早めにシフトダウンされる。このため、早めに大きなエンジンブレーキによる制動力を作用させることができ、下り勾配の大きい降坂路で先行車との車間距離が急激に縮まって運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
【００４９】
その後、下り勾配が設定値θｓより大きい状態を継続する降坂路の走行を継続すると、時点ｔ５′で減速力余裕度Ｆ_DMがシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを上回る状態となっても、図５のシフト位置制御処理で、ステップＳ９からそのままタイマ割込処理を終了することにより、３速ギヤ位置が維持され、降坂路でのシフトハンチングを確実に防止することができる。
【００５０】
また、３速ギヤ位置にシフトダウンした状態で、降坂路の下り勾配が小さくなって、外乱推定値ｄ_V′が小さい値となり、設定値θｓを下回る状態となると、図５のシフト位置制御処理において、ステップＳ９からステップＳ１０に移行して、論理値“０”のＯＤ禁止制御信号ＣＳを変速機制御装置１０に出力することにより、自動変速機３のギヤ位置が４速（ＯＤ）ギヤ位置に復帰される。
【００５１】
また、平坦な水平路を走行する場合には、閾値設定部５３で設定されるシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uが緩い下り坂を走行する場合に比較して、小さな値となることにより、よりシフトダウンし難い状態となり、不用意なシフトダウンを防止して、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
【００５２】
このように、上記実施形態によると、シフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを降坂路の下り勾配の大きさに応じて変更し、下り勾配が大きくなるにつれてシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを小さくして、シフトダウンを容易に行えるようにして、シフトダウンタイミングを速めることができ、エンジンブレーキによる制動力を高めて、追従走行性能を向上させることができる。
【００５３】
しかも、下り勾配が大きくなるにつれてシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uの差値が大きくなるように設定されているので、下り勾配が大きくなるにつれてシフトダウン後のシフトアップがしにくくなり、シフトハンチングを確実に防止することができる。
さらに、降坂路でのシフトダウン後にシフトアップする条件として、下り勾配が設定値θｓ未満となったときが追加されているので、設定値以上の下り勾配を継続して走行している場合には、シフトダウン状態を継続することになり、シフトハンチングを確実に防止することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態においては、閾値設定部５３で下り勾配の大きさ即ち外乱推定値ｄ_V′の値に応じてシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uを連続的に変化させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、下り勾配の増加に応じてシフトダウン用閾値ＴＨ_D及びシフトアップ用閾値ＴＨ_Uをステップ状に変化させるようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態においては、降坂路の下り勾配をロバスト補償器５１Ｃから出力される外乱推定値ｄ_V′で推定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、傾斜計を車体に設置して降坂路の下り勾配を直接計測するようにしてもよく、或いは予め測定された勾配情報をカーナビゲーションシステム等に記憶しておき、この勾配情報を使用して下り勾配を検出するようにしてもよい。
【００５６】
さらに、上記実施形態においては、４速（ＯＤ）ギヤ位置と３速ギヤ位置との間でのシフトダウン及びシフトアップを行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他のギヤ位置との間でシフトダウン及びシフトアップを行うようにしてもよく、さらにはオーバードライブ付自動変速機以外の自動変速機や、ベルト式無段変速機、トロイダル式無段変速機等の他の変速機にも本発明を適用し得る。
【００５７】
さらにまた、上記実施形態においては、車間距離制御部４０及び車速制御部５０をハードウェアで構成する場合について説明したが、これらをマイクロコンピュータを使用する演算処理によってソフトウェアによって構成するようにしてもよく、同様にシフト位置判断部５４で図５のシフト位置制御処理を行うようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、比較器、オア回路等を組み合わせた電子回路で構成するようにしてもよい。
【００５８】
なおさらに、上記実施形態においては、減速制御時にディスクブレーキ７を制御する制動制御装置７も制御するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、制動装置の制御を省略して、スロットルバルブを閉じると共に、自動変速機３のシフトダウンによるエンジンブレーキ力とによって制動制御するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態においては、後輪駆動車に本発明を適用した場合について説明下が、前輪駆動車に本発明を適用することもでき、また回転駆動源としてエンジン２を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータを適用することもでき、さらには、エンジンと電動モータとを使用するハイブリッド車にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の追従制御用コントローラの具体的構成を示すブロック図である。
【図３】図２の追従制御用コントローラの車速サーボ部の具体的構成を示すブロック線図である。
【図４】閾値設定部の下り勾配とシフトダウン用閾値及びシフトアップ用閾値との関係を示す特性記憶テーブルを示す説明図である。
【図５】シフト位置判断部で実行するシフト位置判断処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の緩い下り勾配の降坂路を走行する場合の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図７】本発明の急な下り勾配の降坂路を走行する場合の動作の説明に供するタイムチャートである。
【符号の説明】
２エンジン
３自動変速機
７ディスクブレーキ
８制動制御装置
９エンジン出力制御装置
１０変速機制御装置
１２車間距離センサ
１３車速センサ
２０追従制御用コントローラ
４０車間距離制御部
４１相対速度演算部
４２目標車間距離設定部
４３車間距離演算部
５０車速制御部
５１車速サーボ部
５２減速力余裕度算出部
５３閾値設定部
５４シフト位置判断部

Claims

先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、該車間距離検出手段で検出した車間距離検出値を目標車間距離に一致させるための目標車速を演算する車間距離制御手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、該自車速検出手段で検出した自車速検出値を前記目標車速に一致させるための目標制・駆動力を演算し、該目標制・駆動力に基づいて回転駆動力源、変速機及び／又は制動装置を制御する車速制御手段と、走行路面の下り勾配を検出又は推定する路面勾配検出手段とを備え、前記車速制御手段は、前記路面勾配検出手段で検出又は推定した路面下り勾配に応じたシフト用閾値を設定する閾値設定手段と、前記目標制・駆動力に基づいて算出される減速力余裕度と前記シフト用閾値とに基づいて前記変速機のシフト位置を決定するシフト位置決定手段とを備え、前記閾値設定手段は、シフト用閾値として、シフトダウン用閾値とシフトアップ用閾値とを設定するものであり、路面下り勾配が大きいほどシフトダウンが容易となるように前記シフトダウン用閾値を変更すると共に、路面下り勾配が大きいほどシフトダウン後のシフトアップが困難となるように前記シフトアップ用閾値を変更し、且つ路面下り勾配が大きいほど、前記シフトダウン用閾値と前記シフトアップ用閾値との差が大きくなるように各閾値を設定することでシフトダウン後のシフトアップを困難とするように構成されていることを特徴とする先行車追従制御装置。
前記閾値設定手段は、前記シフトダウン用閾値と前記シフトアップ用閾値とが、路面下り勾配の大きさに応じて、緩やかな傾きで変化する部分と急な傾きで変化する部分を有するように各閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の先行車追従制御装置。
前記閾値設定手段は、路面下り勾配が０％のときから前記シフトダウン用閾値と前記シフトアップ用閾値とに差を与えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の先行車追従制御装置。
前記閾値設定手段は、路面下り勾配が４％から１４％の範囲で、路面下り勾配が大きくなるほど、前記シフトダウン用閾値と前記シフトアップ用閾値との差が大きくなるように各閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の先行車追従制御装置。
前記回転駆動力源は、電動モータで構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の先行車追従制御装置。