JP4546731B2 - 車両走行速度の制御方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両走行速度の制御方法および装置に関するものである。

欧州特許第５０７０７２号（米国特許第５３５１７７６号）から、ドライバの希望と、ドライバ支援システムからの目標値との関数として、車両の縦方向加速度に対する目標加速度値が導かれ、目標加速度値が車両の駆動系ないしブレーキ装置の制御により調節される車両用の電子式制御装置が既知である。独立なシステムから決定された複数の目標加速度値を調整するための具体的な課題は与えられていない。

２０００年９月２６日付のドイツ特許出願第１００４８０１５号から、変速機出力目標トルク値または種々の制御装置の駆動目標トルク値から駆動ユニットを制御するための合成目標トルク値が形成され、合成目標トルク値が駆動ユニットの操作変数への対応の変換により形成される、駆動ユニットに対する制御装置が既知である。

例えば、ドイツ特許公開第１９６１６７３２号（米国特許第６２０８９２６号）から、ドライバのブレーキ・ペダル操作により、または例えば適応走行速度制御装置のようなドライバ支援システムにより形成される目標減速度値から目標ブレーキ・トルクに変換し、目標ブレーキ・トルクは車両ブレーキ装置の操作により形成されることが既知である。

文献ＳＡＥ−Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．９６１０１０、「アダプティブ・クルーズ・コントロール（適応定速走行制御）、システムの展望および開発動向」、１９９６年、Ｈｅｒｍａｎｎ Ｗｉｎｎｅｒ，Ｓｔｅｆａｎ ｗｉｔｔｅ，Ｗｅｒｎｅｒ ＵｈｌｅｒおよびＢｅｒｎｄ Ｌｉｃｈｔｅｎｂｅｒｇ共著から、適応走行速度制御装置（車間距離測定を有する走行速度制御装置）が既知である。
〔発明の利点〕
上記の調整により、速度制御機能および速度制限機能の並列動作が可能にされる。異なるタイプおよび／または出所（異なるメーカー）の機能とのおよび／または異なる製品との結合（例えば適応走行速度制御装置および通常のクルーズ・コントロールを有する同じ速度制限装置の使用）が可能となる。

さらに、速度制御機能および速度制限機能の同時利用は有利である。機能の交互選択、したがってより高価な操作要素は必要なくなる。これにより、システムの利用快適性および／または操作性が向上される。

上記の調整により、さらに、例えばカーブ速度制限のような車両の縦方向運動に作用する他の適用とのモジュラ結合が可能となる。
他の利点が以下の実施例の説明ないし従属請求項から得られる。

以下に本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。

図１は電子式の制御ユニット１０を示し、電子式の制御ユニット１０は、実施例に応じてそれぞれ、エンジン制御、変速機制御、ブレーキ制御のための制御ユニット、車両制御システムの中央制御ユニット、または他の制御ユニットであってもよい。図示の好ましい実施例においては、制御ユニット１０は、駆動エンジンを制御するための制御ユニットであり、この場合、制御ユニットは、メモリを備えたマイクロコンピュータ１２、入力回路１４、および出力回路１６からなっている。これらの要素は、データ交換のために通信系１８により相互に結合されている。入力回路１４に入力ラインが接続され、入力ラインは、制御ユニット１０を、車両の縦方向運動を調節する他の制御システムと、車両、駆動ユニット、駆動系またはブレーキ装置の運転変数を測定するための測定装置と結合している。好ましい実施例によれば、第１の入力ライン２０は、制御ユニット１０を走行速度制限装置（ＶＧＢ）２２と結合し、第２の入力ライン２４は、制御ユニット１０を走行速度制御装置（ＦＧＲ）ないし適応走行速度制御装置（ＡＣＣ）２６と結合している。入力ライン２８を介して、制御ユニット１０に、測定装置３０から、ドライバにより操作される操作要素の位置を表わす少なくとも１つの変数が供給される。この操作要素は、例えば加速ペダルである。さらに入力ライン３２−３６が設けられ、入力ライン３２−３６は、制御ユニット１０を測定装置３８−４２と結合している。これらの測定装置は、車両、駆動装置またはブレーキ装置のその他の運転変数を表わす信号を決定する。ここでは、例として、エンジン回転速度、エンジン温度、車両の駆動に関与しない補助消費機器の状態、駆動系内の変速比等を挙げておく。

制御ユニット１０の出力回路１６から出ている出力ライン４４を介して、車両の駆動ユニット４６は、出力パラメータに対する操作変数により制御される。さらに、結合ライン４８を介してブレーキ制御装置５０との結合が設けられ、この結合を介して、ブレーキ装置の制御ユニット５０ａに減速希望が出力され、制御ユニット５０ａは、車両のブレーキ装置５０ｂを操作する。このようなブレーキ制御装置５０は、例えば既知の電気油圧式ブレーキ装置である。

図示の実施例においては、以下に記載の、速度制御装置を競合することなく共存させるための手段は、制御ユニット１０の一部であり、制御ユニット１０は、車両の駆動ユニット４６を制御するための操作変数を供給する。他の実施例において、この調整装置はブレーキ装置の制御ユニット５０ａの一部であり、この場合、対応の制御信号は、車両の駆動ユニットを制御するための制御ユニットに出力される。さらに他の実施例においては、制御ユニット１０は中央制御ユニットであり、またはブレーキ制御装置ないし駆動制御装置に対する操作信号を決定する支援システムの制御ユニットである。この場合、駆動ユニット４６は、実施例に応じてそれぞれ内燃機関または電動機である。

さらに、図１において、走行速度制限装置２２ないし走行速度制御装置２６は、それらの機能を実行するためにそれぞれ固有のマイクロコンピュータを含む個別の制御ユニットとして示されている。他の実施例においては、上記の機能はマイクロコンピュータ１２のプログラムであり、この場合、入力ラインを介して、ドライバの操作信号、および車両速度および車間距離に関する測定信号のみが伝送され、一方、これらの制御装置の加速度目標値は、マイクロコンピュータ１２の内部に存在している。

入力ライン２８を介して、制御ユニット１０は、ドライバにより操作可能な操作要素、例えば加速ペダルの位置を表わす変数を受け取る。この変数から、例えば冒頭記載の従来技術に詳細に説明されているように、目標トルク値が導かれ、目標トルク値は、他の目標トルク値と組み合わされて駆動ユニットを操作するための操作変数に変換される。適応走行速度制御装置は加速度目標信号を発生する。このような方法に対する例が冒頭記載の従来技術から既知である。この従来技術は目標加速度を制御ユニット１０に伝送する。例として示された走行速度制限装置２２は、対応の目標信号を形成する。

上記のように、設定速度を制御するための補助機能（走行速度制御装置またはクルーズ・コントロールＦＧＲ）または車間距離を制御するための補助機能（例えばアダプティブ・クルーズ・コントロールＡＣＣ）のほかに、設定上限速度に制限するための機能（速度制限機能）もまた要求されてきている。このような制限機能に対する適用例は、ドライバにより設定された上限速度への制限、またはカーブ走行における、許容最高重量の超過が検出されたときにおけるまたはタイヤの圧力損失における速度制限等である。速度制御装置および速度制限装置が同時に作動している場合、競合が発生することがある。例えば速度制御装置は８０ｋｍ／ｈに制御しているが、５０ｋｍ／ｈの速度制限が存在する場合、両方の制御装置は相互に対立して作動し、場合により存在する積分器は大きな値をとることになるであろう。これにより、例えば振動によって乗り心地が失われることがある。

図２に示されている、上記の制御ユニットのマイクロコンピュータのプログラムを表わす流れ図は、上記の競合を有効に阻止する手段を示す。これに関して、車両の縦方向における推進を要求する機能は速度制御機能と理解される。車両の縦方向における推進は、正としてのみならず負としても調節される。これに対する例は、適応走行速度制御装置、クルーズ・コントロール、並びに転がり停止制御装置である。速度制限機能は、車両の縦方向における推進の制限を要求し、したがってこの推進を負の方向にのみ調節する機能である。この例は、ドライバによる設定を有する走行速度制限装置、カーブ速度制限装置等である。

図２の流れ図には、速度制限機能２００並びに速度制御機能２０２が示されている。このような機能の形態は、例えば冒頭記載の従来技術から既知である。この場合、これらの機能は上記の作用の少なくとも１つを実行するが、いくつかの実施例においては、上記作用の複数を実行する（例えば、制限機能は、カーブ制限、圧力損失制限、およびドライバにより設定された制限を含んでもよい）。冒頭記載の従来技術に対応して、それぞれの機能は、操作変数ａＶＬｉｍＳｏｌｌないしａＶＲｅｇＳｏｌｌを形成し、これらの操作変数は継続処理するための機能を与える。好ましい実施例においては、操作変数は、車両の加速度ないし減速度に対する目標値である。他の実施例においては、これらの目標変数は目標トルク変数等である。操作変数は、それぞれの機能の１つに付属されているそれぞれのミキサ２０４ないし２０６に伝送される。この場合、速度制限機能に対してはミキサ（Ｌｉｍ）２０４が付属され、速度制御機能に対してはミキサ（Ｒｅｇ）２０６が付属されている。これらのミキサは、それぞれの目標値（加速度希望）に制限する機能を有している。これはブロック２０８において形成された基本値ａＢａｓｅの関数として行われる。これらの値の形成は以下にミキサの機能と共に詳細に説明する。ミキサによる制限の結果は、場合により制限される目標値である。目標値は、速度制限機能の場合にはミキサ２０４の出力変数としてａＶＬｉｍｍｉｘで表わされ、速度制御機能の場合にはミキサ２０６の出力変数としてａＶＲｅｇｍｉｘで表わされる。場合により制限されるこれらの目標値は、次に分配器２１０において調整される。分配器は、供給されたこれらの加速度希望値から選択して１つまたは複数の推進目標値Ｓｏｌｌを形成し、推進目標値Ｓｏｌｌは、エンジン、ブレーキおよび／または変速機に対する対応の制御機能に出力される。図６は、このような分配器の好ましい実施例を示す。

ブロック２０８において、加速度基本値が形成される。好ましい実施例においては、実際の正の加速度が車両に発生するように、目標加速度が少なくともそれを超えなければならない値である第１の基本値ａＢａｓｅＭａｘが形成され、一方、負の加速度が車両に発生するように、目標加速度が少なくともそれを下回らなければならない値である第２の値として値ａＢａｓｅＭｉｎが決定される。これらの基本値は、ミキサ２０４および２０６と、速度制御機能ないし速度制限機能とに伝送される。この場合、基本値は複数の機能を果たす。一方で、基本値は、操作変数を制限するための標準値、積分器からの標準値および／または初期化のための標準値として、速度制御機能および速度制限機能を果たす。即ち、例えば操作変数はそれぞれの基本値に制限され、その理由は、操作変数はより大きな値においてのみ作用を行い且つ積分器をこの基本値にセットするからである。

さらに、基本値は、物理的に不可能な範囲、例えば最大エンジン・トルクまたは最大ブレーキ圧力を超えることを阻止する。
第３の作用として、基本値は、急激な制限に対するヒステリシス値として働き、したがって乗り心地のために有効である。図２に示されているように、基本値は走行機能に供給される。走行機能は、それらの目標値ａＶＲｅｇＳｏｌｌないしａＶＬｉｍＳｏｌｌの制限を図３ないし図４に示すように実行するために、基本値を利用する。これにより、基本値を所定の絶対値だけ上回ることないし下回ることが許容される。この絶対値は決定可能であり、即ち目標値信号内に不快なジャンプが発生しないように選択される。

基本値は設定され、特に車両の実際加速度ないし実際減速度の関数である。好ましい実施態様においては、基本値は特性曲線から導かれる。
好ましい実施例においては、基本値は次のように決定される。速度制御機能が作動していると仮定した場合、ａＢａｓｅＭａｘは、前の加速度目標値ａＶＲｅｇｍｉｘ（ｎ−１）およびそのときの車両実際加速度ａＢａｓｅＡｃｔに基づいて計算される。この場合、ａＢａｓｅＭａｘは、一般に、目標値の正の勾配においては目標値に対応し、負の勾配においては実際加速度値に対応する。この場合、ａＢａｓｅＭａｘは、実際加速度値を、決定可能な値（例えば、−０．７ｍ／ｓ）より多く超えないことに注意すべきである。したがって、ａＢａｓｅＭａｘは、前の目標値との結合により、実際値から大きく離れることが阻止される。

それに対応して、ａＢａｓｅＭｉｎは、前の加速度目標値および実際加速度値に基づいて計算される。この場合、ａＢａｓｅＭｉｎは、一般に、負の目標値勾配においては目標値に対応し、正の目標値勾配においては実際値に対応する。この場合もまた、ａＢａｓｅＭｉｎは、実際値を、決定可能な値（例えば、０．７ｍ／ｓ）より多く下回ってはならない。したがって、ａＢａｓｅＭｉｎは、前の目標値との結合により実際値から大きく離れることが阻止される。

図３に、線図によりミキサ２０４の作用が示されている。図３は特性曲線を示し、特性曲線は、供給された目標値ａＶＬｉｍＳｏｌｌを、制限された目標値ａＶＬｉｍｍｉｘに変換するために使用される。この場合、出力変数ａＶＬｉｍｍｉｘは、入力変数ａＶＬｉｍＳｏｌｌに対して目盛られている。この場合、特性曲線は本質的に制限されているオリジナル直線を表わす。上部限界線は値（ａＢａｓｅＭａｘ＋ａＰｌｕｓＬｉｍ）により形成され、下部限界線は値（ａＢａｓｅＭｉｎ−ａＭｉｎｕｓＬｉｍ）により形成される。この場合、変数ａＰｌｕｓＬｉｍおよびａＭｉｎｕｓＬｉｍは固定設定変数である。したがって、所定加速度希望以上の加速度希望を固定最大値ないし最小値に制限する特性曲線が得られる。出力変数ａＶＬｉｍｍｉｘの正並びに負の変化は、上部および下部限界線の値に制限されて、基準値の外側において可能である。

図４はミキサ２０６に対する実施例を示す。これもまた制限された特性曲線、好ましくはオリジナル直線を示す。この場合もまた、出力変数ａＶＲｅｇｍｉｘが入力変数ａＶＲｅｇＳｏｌｌに対して目盛られている。ミキサ２０６の入力変数は、ａＶＲｅｇＳｏｌｌである。上部限界変数は変数ａＰｌｕｓが加算された基本値ａＢａｓｅＭａｘにより形成され、下部限界変数は固定設定値ａＭｉｎｕｓＲｅｇが差し引かれた基本値ａＢａｓｅＭｉｎにより形成される。変数ａＰｌｕｓは可変である。変数ａＰｌｕｓは、走行速度制限装置の能動的係合が存在するかどうかの関数である。車両が走行速度制限装置の作用のもとで減速されるとき、または、例えば加速ペダルからの他の設定変数が走行速度制限装置により制限されるとき、常に走行速度制限装置の能動的係合が与えられている。走行速度制限装置による能動的係合が存在するときは、ａＢａｓｅＭａｘにより上部限界が設定される。これにより、この場合には速度制御機能は正の加速度変化を発生することはできない。したがって、走行速度制限装置に抵抗して正の加速度変化が行われることが阻止される。速度制御機能による負の加速度変化は危険ではないので、これはいつでも可能である。即ち、ミキサ２０６は、走行速度制限装置による能動的係合が存在するときに、速度制御装置の加速度希望を上方に制限する一種の弁を形成する。

係数ａＰｌｕｓの形成が図５の流れ図により示されている。値ａＰｌｕｓは切換要素３００の出力変数である。切換要素３００は、制限装置が能動的係合をしていないときには図示の位置にある。これは、固定設定変数ａＰｌｕｓＲｅｇが、ａＰｌｕｓの値として伝送されることを意味する。速度制限装置の能動的係合が存在するとき（Ｂ＿ＶＧＢ＿Ａｋｔ＝１）、切換要素３００は図示されていない位置に切り換わるので、ａＰｌｕｓの値として値０が伝送される。制限装置による減速度が検出されたとき（ａＳｏｌｌＬｉｍ＜ａＢａｓｅＭｉｎ）、または加速ペダルから導かれたドライバの希望の、制限装置の出力変数による制限が存在するとき、切換信号Ｂ＿ＶＧＢ＿Ａｋｔが形成される。

図６は、分配器２１０の好ましい実施態様をドライバの希望トルクＭＦＷを考慮して表わした流れ図を示す。入力変数は、目標値ａＶＲｅｇｍｉｘおよびａＶＬｉｍｍｉｘのほかに、加速ペダル値から決定されるドライバの希望トルクＭＦＷである。出力変数ＭＰＴは、走行機能およびドライバの希望から形成された推進トルクに対する合成希望である。変数ａＢｒは、走行機能から得られる合成希望減速度を表わす。二進情報Ｂ＿ＢｒＥｎは、ａＢｒの有効性を表わす。ブロック２１０１および２１０２において、走行運動方程式により、加速度目標値ａＶＲｅｇｍｉｘおよびａＶＬｉｍｍｉｘが、対応の変速機出力トルクに変換される。最大値選択（ＭＡＸ）２１０３に、ドライバの希望トルクＭＦＷと、および制御装置の目標加速度値ａＶＲｅｇｍｉｘから導かれた目標値とが供給される。最大値選択において両方の値の最大値が選択される。これにより、走行速度制御装置がドライバの希望によって超えられることが可能である。

最大値選択の結果が最小値選択（ＭＩＮ）２１０４に供給され、最小値選択２１０４には、さらに、制限装置の目標加速度値ａＶＬｉｍｍｉｘから導かれた目標値が供給される。両方の値の最小値が推進希望ＭＰＴを形成する。このようにして、制限装置による走行速度制御装置およびドライバの希望の制限が可能となる。

減速度希望ａＢｒは、最小値選択（ＭＩＮ）２１０５により、制御装置および制限装置の加速度目標値から形成される。この場合、さらに、ヒステリシスを有する切換要素２１０６が設けられている。決定されたａＢｒに対する値が上方限界値より大きい場合、有効性信号Ｂ＿ＢｒＥｎがセットされ、決定されたａＢｒに対する値がより小さい他の限界値を下回った場合、有効性信号Ｂ＿ＢｒＥｎがリセットされる。この場合、上方限界値として、駆動系のドラグ・トルクにより発生される減速度が設定される。

図１は、種々の走行速度調節機能を競合することなく共存させるための手段を可能にする制御装置の全体図を示す。 図２は、図１の制御ユニットのマイクロコンピュータのプログラムを表わす流れ図を示す。 図３は、第１のミキサ２０４の作用線図を示す。 図４は、第２のミキサ２０６の作用線図を示す。 図５は、係数ａＰｌｕｓの形成を表わす流れ図を示す。 図６は、目標値分配器の好ましい形態の流れ図を示す。

Claims (6)

1. 速度制限機能（２００）から第１の設定変数（ａＶＬｉｍＳｏｌｌ）が形成され、および速度制御機能（２０２）から第２の設定変数（ａＶＲｅｇＳｏｌｌ）が形成され、
   速度制限機能（２００）および速度制御機能（２０２）のそれぞれに対して、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）が形成され且つ供給され、
   第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）が、それを超えたときに車両の加速が行われる値を与え、第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）が、それを下回ったときに車両の減速が行われる値を与え、
   第１の設定変数（ａＶＬｉｍＳｏｌｌ）と、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）が、第１のミキサー（２０４）に供給されて、第１の設定変数（ａＶＬｉｍＳｏｌｌ）が、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）の関数として制限され、
   第２の設定変数（ａＶＲｅｇＳｏｌｌ）と、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）が、第２のミキサー（２０６）に供給されて、第２の設定変数（ａＶＲｅｇＳｏｌｌ）が、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）の関数として制限され、
   第１のミキサー（２０４）で制限された第１の設定変数（ａＶＬｉｍＭｉｘ）および第２のミキサー（２０６）で制限された第２の設定変数（ａＶＲｅｇＭｉｘ）が、分配器（２１０）に供給され、分配器（２１０）において、制限された第１の設定変数（ａＶＬｉｍｍｉｘ）および制限された第２の設定変数（ａＶＲｅｇｍｉｘ）に対して選択が実行されて、１または複数の推進目標値（ａＳｏｌｌ，ＭＳｏｌｌ）が形成され、この推進目標値（ａＳｏｌｌ，ＭＳｏｌｌ）が、エンジン、ブレーキ、トランスミッションの少なくともいずれかの操作要素を制御するために与えられることを特徴とする車両走行速度の制御方法。
2. 前記第１および第２の設定変数が加速度変数であり、前記第１および第２の基本値が加速度基本値であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記速度制限機能の第１の設定変数が、前記第１の基本値の関数である最大限界値を超えたとき、この最大限界値に制限され、前記第２の基本値の関数である最小限界値を超えたとき、この最小限界値に制限されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
4. 前記速度制御機能の第２の設定変数が、前記第１の基本値の関数である最大限界値を超えたとき、この最大限界値に制限され、前記第２の基本値の関数である最小限界値を超えたとき、この最小限界値に制限されることを特徴とする請求項項１ないし３のいずれかに記載の制御方法。
5. 前記速度制限機能が実行されているときに、前記速度制御機能の第２の設定変数の最大限界値が前記第１の基本値に対応することを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
6. 第１の設定変数（ａＶＬｉｍＳｏｌｌ）を形成する速度制限機能（２００）と、
   第２の設定変数（ａＶＲｅｇＳｏｌｌ）を形成する速度制御機能（２０２）と、
   速度制限機能（２００）および速度制御機能（２０２）のそれぞれに対して、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）を形成し且つ供給し、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）が、それを超えたときに車両の加速が行われる値を与え、第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）が、それを下回ったときに車両の減速を可能にする値を与える基本値を形成し且つ供給する手段（２０８）と、
   第１の設定変数（ａＶＬｉｍＳｏｌｌ）と、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）が供給されて、第１の設定変数（ａＶＬｉｍＳｏｌｌ）を、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）の関数として制限する第１のミキサー（２０４）と、
   第２の設定変数（ａＶＲｅｇＳｏｌｌ）と、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）が供給されて、第２の設定変数（ａＶＲｅｇＳｏｌｌ）を、第１の基本値（ａＢａｓｅＭａｘ）および第２の基本値（ａＢａｓｅＭｉｎ）の関数として制限する第２のミキサー（２０６）と、
   第１のミキサー（２０４）で制限された第１の設定変数（ａＶＬｉｍＭｉｘ）および第２のミキサー（２０６）で制限された第２の設定変数（ａＶＲｅｇＭｉｘ）が供給され、エンジン、ブレーキ、トランスミッションの少なくともいずれかの操作要素を制御するために、制限された第１の設定変数（ａＶＬｉｍｍｉｘ）および制限された第２の設定変数（ａＶＲｅｇｍｉｘ）に対して選択を実行して、１または複数の推進目標値（ａＳｏｌｌ，ＭＳｏｌｌ）を形成する分配器（２１０）と、
   を備えたことを特徴とする車両走行速度の制御装置。

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