JPH10119607A - 車両用自動車速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減速制御から定速走行制御に移る時の車速の
オーバーシュートを抑制する。 【解決手段】 目標車速を低減するための減速操作が終
了した時（ｔ１）に、その時のスロットルバルブ開度検
出値に基づいて車速検出値から目標車速まで加減速する
ためのスロットルアクチュエータの操作量を演算し、演
算された操作量にしたがってスロットルアクチュエータ
を駆動制御してスロットルバルブを開閉する。これによ
り、目標車速の減速操作が終了した時（ｔ１）に、実車
速を目標車速に一致させるための制御を開始しても、す
でにスロットルバルブが開いている分だけ余分にスロッ
トルバルブを開き過ぎることがなく、車速のオーバーシ
ュートを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の走行速度を
目標値に制御する車両用定速走行装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】実車速を目標車速に一致させるための目
標駆動力を演算し、実駆動力を目標駆動力に一致させる
ようにスロットル開度を制御する車両用自動車速制御装
置が知られている（例えば、特開平４−１３２８４５号
公報参照）。

【０００３】また、乗員が加速スイッチまたは減速スイ
ッチを操作している間だけ目標車速を一定の割合で増加
または減少させ、乗員がスイッチ操作を終了したらその
時の実車速を目標車速に設定して定速走行制御する車両
用自動車速制御装置が知られている（例えば、特開昭６
０−５６６３９号公報参照）。

【０００４】さらに、定速走行制御開始時にスロットル
開度に車速に応じた初期値を設定し、初期値から目標車
速と実車速との偏差に基づいてスロットル開度を制御す
る車両用自動車速制御装置が知られている（例えば、特
開昭５９−１６００５５号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の車両用自動車速制御装置を負圧式スロットルアクチュ
エータを備えた車両に用いた場合に、減速スイッチの操
作にともなってスロットルを全閉にすべくアクチュエー
タを制御するとアクチュエータの負圧が抜けてしまい、
減速スイッチ操作終了後に負圧を蓄えてふたたびスロッ
トルを開くまでにはかなりの時間がかかるので、車速が
大きくアンダーシュートしてしまう。

【０００６】そこで、減速制御終了後の定速走行制御開
始時にスロットル開度に車速に応じた初期値を設定し、
その初期値からスロットル開度を制御して車速のアンダ
ーシュートを防止する方法が考えられる。

【０００７】ところが、高速域や上り坂で上述した減速
制御を行なうと、スロットルを全閉にしなくても実車速
が一定の割合で減少する目標車速に追従してしまうこと
がある。そのような場合に、減速制御終了後の定速走行
制御時にスロットル開度を初期値から制御しようとする
とスロットルが開き過ぎてしまい、車速のオーバーシュ
ートが発生する。また、減速中にスロットルが全閉にな
った場合でも、アクチュエータ内の負圧が完全に抜けて
いるとは限らず、減速制御終了時に負圧が残っているこ
とがある。そのような場合に、定速走行制御を開始して
スロットル開度を初期値から制御しようとするとスロッ
トルが開き過ぎてしまい、車速のオーバーシュートが発
生する。

【０００８】本発明の目的は、減速制御から定速走行制
御に移る時の車速のオーバーシュートを抑制することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１） 請求項１の発明は、スロットルバルブを開閉す
る負圧式スロットルアクチュエータと、スロットルバル
ブの開度を検出する開度検出手段と、車速を検出する車
速検出手段と、目標車速を増減するための加減速操作部
材と、加減速操作部材により減速操作が行なわれている
間は目標車速を低減し、減速操作が終了すると終了時点
の前記車速検出値を目標車速に設定する目標車速設定手
段と、車速検出値から目標車速まで加減速するためのス
ロットルアクチュエータの操作量を演算する操作量演算
手段と、演算された操作量にしたがってスロットルアク
チュエータを駆動制御する駆動制御手段とを備えた車両
用自動車速制御装置に適用される。そして、操作量演算
手段によって、減速操作が終了した時に、その時のスロ
ットルバルブ開度検出値に基づいて車速検出値から目標
車速まで加減速するためのスロットルアクチュエータの
操作量を演算する。目標車速を低減するための減速操作
が終了した時に、その時のスロットルバルブ開度検出値
に基づいて車速検出値から目標車速まで加減速するため
のスロットルアクチュエータの操作量を演算し、演算さ
れた操作量にしたがってスロットルアクチュエータを駆
動制御してスロットルバルブを開閉する。 （２） 請求項２のの車両用自動車速制御装置は、駆動
制御手段は、スロットルアクチュエータの負圧を増加し
てスロットルバルブを開放側に駆動する負圧増加手段を
備え、操作量演算手段によって、車速検出値から目標車
速まで加減速するための目標スロットルバルブ開度を演
算し、目標スロットルバルブ開度と、スロットルバルブ
開度検出値と、負圧増加手段を連続運転した場合のスロ
ットルバルブの開放速度とに基づいてスロットルアクチ
ュエータの操作量を演算する。目標車速を低減するため
の減速操作が終了した時に、その時のスロットルバルブ
開度検出値と、目標スロットルバルブと、スロットルバ
ルブの最大開放速度とに基づいてスロットルアクチュエ
ータの操作量を演算する。 （３） 請求項３の車両用自動車速制御装置は、駆動制
御手段によって、減速操作が終了した時にスロットルバ
ルブが閉じられている場合は、いったんスロットルアク
チュエータの負圧を大気圧に開放する。 （４） 請求項４の発明は、スロットルバルブを開閉す
る負圧式スロットルアクチュエータと、スロットルバル
ブの開度を検出する開度検出手段と、車速を検出する車
速検出手段と、目標車速を増減するための加減速操作部
材と、加減速操作部材により減速操作が行なわれている
間は目標車速を低減し、減速操作が終了すると終了時点
の車速検出値を目標車速に設定する目標車速設定手段
と、車速検出値から目標車速まで加減速するためのスロ
ットルアクチュエータの操作量を演算する操作量演算手
段と、演算された操作量にしたがってスロットルアクチ
ュエータを駆動制御する駆動制御手段とを備えた車両用
自動車速制御装置に適用され、駆動制御手段は、減速操
作が終了した時にスロットルバルブが閉じられている場
合は、いったんスロットルアクチュエータの負圧を大気
圧に開放する。目標車速を低減するための減速操作が終
了した時にスロットルバルブが閉じられている場合は、
いったんスロットルアクチュエータの負圧を大気圧に開
放する。

【００１０】

【発明の効果】

（１） 請求項１の発明によれば、目標車速を低減する
ための減速操作が終了した時に、その時のスロットルバ
ルブ開度検出値に基づいて車速検出値から目標車速まで
加減速するためのスロットルアクチュエータの操作量を
演算し、演算された操作量にしたがってスロットルアク
チュエータを駆動制御してスロットルバルブを開閉する
ようにしたので、目標車速の減速操作が終了した時に、
実車速を目標車速に一致させるための制御を開始して
も、すでにスロットルバルブが開いている分だけ余分に
スロットルバルブを開き過ぎることがなく、車速のオー
バーシュートを防止できる。 （２） 請求項２に発明によれば、目標車速を低減する
ための減速操作が終了した時に、その時のスロットルバ
ルブ開度検出値と、目標スロットルバルブと、スロット
ルバルブの最大開放速度とに基づいてスロットルアクチ
ュエータの操作量を演算し、演算された操作量にしたが
ってスロットルアクチュエータを駆動制御してスロット
ルバルブを開閉するようにしたので、請求項１の効果と
同様な効果が得られる。 （３） 請求項３の発明によれば、目標車速の減速操作
が終了した時に、スロットルバルブが閉じられている場
合は、いったんスロットルアクチュエータの負圧を大気
圧に開放するようにしたので、目標車速の減速操作が終
了した時に、実車速を目標車速に一致させるための制御
を開始しても、負圧が残っている分だけ余分にスロット
ルバルブを開き過ぎることがなく、車速のオーバーシュ
ートを防止できる。 （４） 請求項４の発明によれば、上記請求項３の発明
と同様な効果が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に一実施の形態の構成を示
す。車速制御用コントロールユニット１は、マイクロコ
ンピュータ１０、駆動回路１１およびフェイルセーフ用
遮断回路１２を備える。マイクロコンピュータ１０はメ
モリやインタフェースを備え、後述する制御プログラム
を実行して車両の走行速度を制御する。駆動回路１１
は、マイクロコンピュータ１０からの指令にしたがって
スロットルアクチュエータ３０を駆動する。また、フェ
イルセーフ用遮断回路１２は、異常発生時にバッテリＢ
ＡＴからアクチュエータ駆動回路１１への電源の供給を
遮断して、定速走行制御を停止する。

【００１２】コントロールユニット１には、メインスイ
ッチ２、セットスイッチ３、アクセラレートスイッチ
４、コーストスイッチ５、キャンセルスイッチ６、ブレ
ーキスイッチ７、車速センサ８、スロットルセンサ９、
エンジン回転数センサ１３が接続される。

【００１３】メインスイッチ２は、車速制御装置を起動
または停止させるためのスイッチである。セットスイッ
チ３は、定速走行制御の開始と車速の設定を行なうため
のスイッチである。アクセラレートスイッチ４は目標車
速の増加を指示するためのスイッチであり、コーストス
イッチ５は目標車速の低減を指示するためのスイッチで
ある。キャンセルスイッチ６は定速走行制御を解除する
ためのスイッチ、ブレーキスイッチ７はフットブレーキ
が操作された時に作動するスイッチである。このブレー
キスイッチ７が作動したら、キャンセルスイッチ６が操
作された場合と同様に定速走行制御を解除する。

【００１４】また、車速センサ８は車両の所定の走行距
離ごとにパルス信号を発生し、所定時間における発生パ
ルス数をカウントして車両の走行速度を検出することが
できる。スロットルセンサ９はスロットルの実開度を検
出する。さらに、エンジン回転数センサ１３はエンジン
の所定の回転角度ごとにパルス信号を発生し、所定時間
における発生パルス数をカウントしてエンジン回転速度
を検出することができる。

【００１５】自動変速機コントロールユニット２０は、
車両の自動変速機（オートマチックトランスミッショ
ン）を駆動制御する。自動変速機コントロールユニット
２０は、定速走行制御中の３速（以下、Ｄ３と呼ぶ）ま
たはオーバードライブ（以下、ＯＤと呼ぶ）のシフト位
置を、信号線４１を介して車速制御用コントロールユニ
ット１へ送る。なお、この実施形態ではＯＤを含む前進
４速のトランスミッションを例に上げて説明する。車速
制御用コントロールユニット１は、定速走行制御信号を
制御線４２を介して自動変速機コントロールユニット２
０へ送るとともに、定速走行制御中のＯＤキャンセル指
令を信号線４３を介して自動変速機コントロールユニッ
ト２０へ送る。

【００１６】負圧式スロットルアクチュエータ３０に
は、図２に示すように、バキュームポンプ３１、ベント
バルブ３２、セーフティバルブ３３が接続される。バキ
ュームポンプ３１は、モータ３１ａによりダイアフラム
３１ｂが駆動され、アクチュエータ３０の負圧室３０ａ
に負圧を発生させる。ベントバルブ３２とセーフティバ
ルブ３３は、負圧室３０ａの負圧を抜いて大気圧にする
ために用いられる。車速制御用コントロールユニット１
は、信号線４４を介してベントバルブソレノイド３２ａ
とセーフティバルブソレノイド３３ａとバキュームポン
プモータ３１ａとを駆動制御する。負圧室３０ａの負圧
は、バキュームポンプ３１、ベントバルブ３２およびセ
ーフティバルブ３３により制御され、負圧に応じてダイ
アフラム３０ｂが図の左右に移動する。ダイアフラム３
０ｂの動きはアクセルワイヤ３０ｃを介してスロットル
バルブ３０ｄに伝達され、スロットルバルブ３０ｄが開
閉される。

【００１７】図３は自動車速制御のメインルーチンを示
すフローチャート、図４はコースト制御ルーチンを示す
フローチャート、図５はスロットル初期化ルーチンを示
すフローチャートである。これらのフローチャートによ
り、この実施の形態の動作を説明する。コントロールユ
ニット１のマイクロコンピュータ１０は、所定時間（こ
の実施形態では１００ｍｓｅｃ）ごとに図３に示すメイ
ンルーチンを実行する。ステップ１において、前回の制
御プログラム実行時から現在までの車速センサ８とエン
ジン回転数センサ１３の計測値に基づいて平均実車速Ｖ
spと平均エンジン回転速度Ｎｅを演算するとともに、ス
ロットルセンサ９によりスロットル実開度を計測する。
続くステップ２では、キャンセルスイッチ６が操作され
たか、あるいはブレーキスイッチ７によりフットブレー
キが操作されたか否かを確認し、キャンセルスイッチ６
またはフットブレーキが操作されたらステップ２１へ進
み、そうでなければステップ３へ進む。キャンセルスイ
ッチ６またはフットブレーキが操作された時は定速走行
制御の解除を決定し、ステップ２１で定速走行制御中を
示すＡＳＣＤ制御中フラグと各種変数を初期化する。そ
して、ステップ２２で、遮断回路１２によりアクチュエ
ータ駆動回路１１への電源の供給を遮断する。

【００１８】キャンセルスイッチ６もフットブレーキも
操作されていない場合は、ステップ３でセットスイッチ
３が操作されているかどうかを確認する。セットスイッ
チ３が操作されていればステップ４へ進み、ステップ１
で求めた実車速Ｖspを目標車速Ｖsprに設定して記憶す
る。さらにステップ５で、予めメモリに記憶したデータ
マップから目標車速で平坦路を走行した場合の走行抵抗
Ｒを求め、これを目標駆動力初期値Ｆoriとして記憶す
る。

【００１９】ステップ６において、目標駆動力初期値Ｆ
oriを得るのに必要なバキュームポンプ３１への出力パ
ルス幅初期値Ｔvaciを求める。まず、目標駆動力初期値
Ｆoriを用いて目標エンジントルク初期値Ｔeriを演算す
る。

【数１】Ｔeri＝（Ｆori・Ｒｔ）／Ｇｍ・Ｇｆ ここで、Ｇｍはトランスミッションのギア比、Ｇｆはフ
ァイナルギア比、Ｒｔはタイヤの有効半径である。

【００２０】次に、図６に示すエンジン非線形定常特性
マップを用いて、目標エンジントルク初期値Ｔeriとエ
ンジン回転数Ｎｅとから目標スロットル開度初期値Ｔvo
riを演算する。そして、目標スロットル開度初期値Ｔvo
riを得るのに必要なバキュームポンプ３１への出力パル
ス幅Ｔvaciを次式により演算する。

【数２】Ｔvaci＝Ｔvori−η＋λ ここで、λはアクチュエータ３０の無駄時間、ηはアク
チュエータ３０の平均変化率であり、予めメモリに記憶
されている。

【００２１】ステップ７では定速走行制御中を示すＡＳ
ＣＤ制御中フラグをセットし、続くステップ８でフェー
ルセーフ用遮断回路１２によりアクチュエータ駆動回路
１１へ電源を供給する。

【００２２】一方、ステップ３でセットスイッチ３が操
作されていない場合はステップ９へ進み、ＡＳＣＤ制御
中フラグがセットされているか否かを判別する。ＡＳＣ
Ｄ制御中フラグがセットされていればステップ１０へ進
み、図４に示すコースト制御（減速制御）ルーチンを実
行する。

【００２３】図４のステップ３１において、コーストス
イッチ５が操作されているかどうかを確認する。コース
トスイッチ５が操作されていればステップ３６へ進み、
コースト制御中フラグをセットする。そしてステップ３
７で、一制御周期前の目標車速Ｖspr(old)から一定値
（この実施の形態では０．２ｋｍ／ｈとする）を減じて
メインルーチンへ戻る。

【数３】Ｖspr＝Ｖspr（old）−０．２km/h

【００２４】一方、コーストスイッチ５が操作されてい
なければステップ３２へ進み、コースト制御中フラグが
セットされているかどうかを確認する。コーストスイッ
チ５が操作されておらず、且つコースト制御中フラグが
セットされている場合は、コースト制御（減速制御）を
終了した直後であると判断し、ステップ３３で目標車速
Ｖsprに現在の実車速Ｖspを設定する。ステップ３４で
コースト制御中フラグをクリヤし、続くステップ３５で
図５に示すスロットル初期化ルーチンを実行する。な
お、ステップ３２でコースト制御中フラグがセットされ
ていない場合は、コースト制御中でもコースト制御終了
直後でもないからそのままメインルーチンへ戻る。

【００２５】図５のステップ４１において、スロットル
センサ９によりスロットルバルブ３０ｄが全閉（＝０
度）になっているか否かを確認する。全閉でなければ
（＞０度）ステップ４２へ進み、次式によりバキューム
ポンプ３１への出力パルス幅Ｔvaci１を演算する。

【数４】Ｔvaci１＝（Ｔvori−Ｔvoabs）・η ここで、ηはバキュームポンプ３１を連続運転した場合
のスロットル開速度の逆数、Ｔvoabsは現時点の実スロ
ットル開度、Ｔvoriは目標スロットル開度初期値であ
る。

【００２６】従来の自動車速制御装置では、コースト制
御終了時にスロットルバルブが開いていても、スロット
ルバルブが全閉（０度）であるとしてバキュームポンプ
出力パルス幅を演算していたので、パルス幅が長くな
り、スロットル開度が開き過ぎて車速がオーバーシュー
トしていた。この実施の形態では、コースト制御終了時
において、スロットルバルブが開いている場合は、目標
スロットル開度から実スロットル開度を差し引いてバキ
ュームポンプへの出力パルス幅を演算するので、コース
ト制御終了時にすでに開いている分だけ余分にスロット
ルバルブを開き過ぎることがなく、コースト制御終了時
の車速オーバーシュートを防止することができる。

【００２７】一方、スロットルバルブ３０ｄが全閉状態
であればステップ４３へ進み、アクチュエータ３０内の
負圧を抜くために、ベントバルブ３２とセーフティバル
ブ３３を開放する。続くステップ４４で、次式によりバ
キュームポンプ３１の出力幅Ｔvaci２を演算する。

【数５】Ｔvaci２＝Ｔvori・η＋λ ここで、λはアクチュエータ３０内の負圧が０の状態か
ら、バキュームポンプ３１を連続運転してスロットルバ
ルブ３０ｄが開き始めるまでのむだ時間である。ステッ
プ４５では、スロットル開度初期化処理中であることを
示すフラグ（イニシャライズフラグ）をセットし、メイ
ンルーチンへ戻る。

【００２８】上述したように、コースト制御終了時にス
ロットルバルブが全閉状態にあっても、スロットルアク
チュエータの負圧が大気圧になっているとは限らない。
従来の自動車速制御装置では、コースト制御終了時に、
負圧が大気圧に戻っていなくてもバキュームポンプ出力
を行なうので、アクチュエータ負圧が大きくなり過ぎて
スロットルバルブが開き過ぎ、車速のオーバーシュート
が発生していた。この実施の形態では、コースト制御終
了時に、スロットルバルブが全閉になっていれば、いっ
たんベントバルブとセーフティバルブを開いてアクチュ
エータ負圧を大気圧に戻してからバキュームポンプ出力
を行なうので、コースト制御終了時に負圧が残っていて
もその分だけ余分にスロットルバルブを開き過ぎること
がなく、所望の開度まで正確にスロットルバルブを開く
ことができ、車速のオーバーシュートを防止することが
できる。

【００２９】コースト処理後のステップ１２において、
イニシャライズフラグがセットされているか否かを確認
する。上述したように、イニシャライズフラグはコース
ト制御終了直後に実行されるスロットル初期化ルーチン
（図５）においてセットされ、コースト制御が終了した
ことを示す。イニシャライズフラグがセットされている
場合は車速フィードバック演算、目標スロットル開度演
算およびアクチュエータ出力パルス幅演算をスキップし
てステップ１３へ進む。ステップ１３では、セーフティ
バルブ３３が開放されているかどうかを確認し、スロッ
トル初期化ルーチンでセーフティバルブ３３が開放され
ている場合は処理を終了し、セーフティバルブ３３が開
放されていない場合はステップ２３へ進む。ステップ２
３で、バキュームポンプ３１の出力パルス幅Ｔvacを駆
動回路１１へ出力する。これにより、負圧式スロットル
アクチュエータ３０のバキュームポンプ３１が駆動回路
１１により駆動され、スロットルバルブ３０ｄの開度が
調節される。

【００３０】一方、コースト処理終了後にイニシャライ
ズフラグがセットされていない場合は、ステップ１４で
車速フィードバック演算を行なう。まず、実車速Ｖspを
目標車速Ｖsprに一致させるためのエンジンの最終目標
駆動力ｙ１を演算する。この演算は、図７に示すよう
に、線形制御手法であるモデルマッチング手法と近似ゼ
ロイング手法による車速フィードバック補償器を用いて
行なう。

【００３１】ここで、車速フィードバック補償器に組み
込まれた制御対象の車両モデルについて説明する。目標
駆動力を操作量とし車速を制御量として車両をモデル化
するため、相対的に応答性の速いエンジンやトルクコン
バータの過渡特性、およびトルクコンバータの非線形定
常特性を省略することができ、車両のパワートレインの
挙動は図８に示す簡易非線形モデルで表わすことができ
る。そして、例えば図６に示すような、予め計測された
エンジン非線形補償マップを用いて目標駆動力に実駆動
力が一致するような目標スロットル開度を算出し、スロ
ットル開度をサーボコントロールすることにより、エン
ジン非線形定常特性を線形化することができる。したが
って、目標駆動力を入力とし車速を出力とする車両モデ
ルは積分特性となり、補償器ではこの車両モデルの伝達
特性をパルス伝達特性Ｐ（ｚ^-1）とおくことができる。

【００３２】図７において、ｚは遅延演算子であり、ｚ
^-1を乗ずると１サンプル周期前の値となる。また、Ｃ１
（ｚ^-1）、Ｃ２（ｚ^-1）は近似ゼロイング手法による外
乱推定器であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑制
する。さらに、Ｃ３（ｚ^-1）はモデルマッチング手法に
よる補償器であり、図９に示すように、目標車速Ｖｓｐ
ｒを入力とし実車速Ｖｓｐを出力とした場合の制御対象
の応答特性を、予め定めた一次遅れとむだ時間要素を持
つ規範モデルＨ（ｚ^-1）の特性に一致させる。

【００３３】制御対象の伝達特性は、パワートレインの
遅れであるむだ時間を考慮する必要がある。このむだ時
間は２００ｍｓｅｃ程度であり、この実施形態の２サン
プル周期に相当する。したがって、パルス伝達関数Ｐ
（ｚ^-1）は、次式に示す積分要素Ｐ１（ｚ^-1）とむだ時
間要素Ｐ２（ｚ^-1）（＝ｚ^-2）の積で表わすことができ
る。

【数６】 Ｐ１（ｚ^-1）＝Ｔ・ｚ^-1／｛Ｍ・（１−ｚ^-1）｝ ここで、Ｔはサンプル周期（この実施形態では１００ｍ
ｓｅｃ）、Ｍは平均車重である。

【００３４】またこの時、補償器Ｃ１（ｚ^-1）は次式で
表わされる。

【数７】 Ｃ１（ｚ^-1）＝（１−γ）・ｚ^-1／（１−γ・ｚ^-1）， γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔｂ） すなわち、補償器Ｃ１（ｚ^-1）は時定数Ｔｂのローパス
フィルタである。

【００３５】さらに、補償器Ｃ２（ｚ^-1）はＣ１／Ｐ１
として次式で表わされる。

【数８】Ｃ２＝（ｚ^-1）＝Ｍ・（１−γ）・（１−
ｚ^-1）／｛Ｔ・（１−γ・ｚ^-1｝ なお、補償器Ｃ２は、車両モデルの逆系にローパスフィ
ルタをかけたものであり、実車速Ｖｓｐから得られた外
乱（走行抵抗）の影響を受けた駆動力、すなわち図８に
示すように駆動力から走行抵抗を差し引いた駆動力を逆
算することができる。

【００３６】また、制御対象のむだ時間を無視して、規
範モデルＨ（ｚ^-1）を時定数Ｔａの１次ローパスフィル
タとすると、補償器Ｃ３は次のような定数となる。

【数９】 Ｃ３＝Ｋ＝｛１−ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔａ）｝・Ｍ／Ｔ

【００３７】図７のモデルマッチング補償器Ｃ３
（ｚ^-1）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖｓｐ
から目標車速Ｖｓｐｒまで加速するための目標駆動力ｙ
４を求める。データｙ（ｋ−１）は１サンプル周期前の
データｙ（ｋ）を表わすものとすると、

【数１０】 ｙ４（ｋ）＝Ｋ・（Ｖｓｐｒ（ｋ）−Ｖｓｐ（ｋ））

【００３８】次に、図７に示す外乱推定器の一部のロバ
スト補償器Ｃ２（ｚ^-1）に相当する部分の演算を行な
い、実車速Ｖｓｐに基づいて外乱（走行抵抗など）の影
響を受けた駆動力ｙ３を逆算する。

【数１１】ｙ３（ｋ）＝γ・ｙ３（ｋ−１）＋（１−
γ）・Ｍ・｛Ｖｓｐ（ｋ）−Ｖｓｐ（ｋ−１）｝／Ｔ

【００３９】さらに、目標駆動力ｙ４を走行抵抗推定値
Ｆｒで補正して最終目標駆動力ｙ１を求める。

【数１２】 ｙ１（ｋ）＝ｙ４（ｋ）−（ｙ３（ｋ）−ｙ２（ｋ−２）） ＝ｙ４（ｋ）＋（ｙ２（ｋ−２）−ｙ３（ｋ））， Ｆｒ＝ｙ２（ｋ−２）−ｙ３（ｋ） ここで、ｙ２（ｋ−２）は後述する駆動力ｙ２（ｋ）の
２サンプル周期前の値であり、駆動力ｙ２の演算は上述
した積分要素Ｐ１（ｚ^-1）の演算に相当し、その２サン
プル周期前の値を用いることはむだ時間要素Ｐ２
（ｚ^-1）の演算に相当する。ｙ３（ｋ）は実車速Ｖｓｐ
から求めた走行抵抗の影響を受けた駆動力であり、駆動
力ｙ２（ｋ−２）は補償器内で求めた走行抵抗の影響を
受けない駆動力であるから、両者の差が走行抵抗推定値
Ｆｒとなる。このように、近似ゼロイング手法で構成さ
れた外乱推定器は、制御対象モデルの出力と実際の制御
対象の出力との差に基づいて走行抵抗などの外乱を正確
に推定することができる。

【００４０】次に、最終目標駆動力ｙ１を上下限値以内
に制限する。まず、スロットル全開時および全閉時のエ
ンジントルクをエンジン回転速度ごとに測定したデータ
テーブルを用いて、現在のエンジン回転速度Ｎｅに対応
する最大エンジントルクＴｅｍａｘと最小エンジントル
クＴｅｍｉｎを求める。次に、最大エンジントルクＴｅ
ｍａｘと最小エンジントルクＴｅｍｉｎから、次式によ
り最大駆動力Ｆｍａｘと最小駆動力Ｆｍｉｎを求める。

【数１３】Ｆｍａｘ＝Ｔｅｍａｘ・Ｇｍ・Ｇｆ／Ｒｔ， Ｆｍｉｎ＝Ｔｅｍｉｎ・Ｇｍ・Ｇｆ／Ｒｔ ここで、Ｇｍはトランスミッションのギア比、Ｇｆはフ
ァイナルギア比、Ｒｔはタイヤの有効半径である。そし
て、最終目標駆動力ｙ１を最大駆動力Ｆｍａｘと最小駆
動力Ｆｍｉｎ以内に制限する。

【数１４】 ｙ１（ｋ）≧Ｆｍａｘの場合は、ｙ５（ｋ）＝Ｆｍａｘ， ｙ１（ｋ）≦Ｆｍｉｎの場合は、ｙ５（ｋ）＝Ｆｍｉｎ， Ｆｍｉｎ＜ｙ１（ｋ）＜Ｆｍａｘの場合は、ｙ５（ｋ）＝ｙ１（ｋ）

【００４１】このように、最終目標駆動力をその上下限
値以内に制限することにより、定速走行制御中に急な上
り坂になって車両の最大駆動力でも駆動力が不足し、実
車速が目標車速から低下するような場合でも、外乱推定
器に入力される最終目標駆動力が実際の最大駆動力を越
えないように制限され、実際に得られないような大きな
目標駆動力にならないので、外乱推定器内部に誤差が蓄
積されない。したがって、平坦路に戻った後でも、外乱
推定器が速やかに機能して実車速がオーバーシュートす
るようなことがない。同様に、定速走行制御中に急な下
り坂になって最大エンジンブレーキ力でもブレーキ力が
不足し、実車速が目標車速を越えてしまうような場合で
も、外乱推定器に入力される最終目標駆動力が実際の最
小駆動力より小さくならないように制限され、実際に得
られないような大きなエンジンブレーキ力にはならない
ので、外乱推定器内部に誤差が蓄積されない。したがっ
て、平坦路に戻った後でも、外乱推定器が速やかに機能
して実車速がアンダーシュートするようなことがない。

【００４２】外乱推定器の一部であるローパスフィルタ
としての補償器Ｃ１（ｚ^-1）に相当する部分の演算を行
なう。

【数１５】ｙ２（ｋ）＝γ・ｙ２（ｋ−１）＋（１−
γ）・ｙ５（ｋ−１） 以上で、図７に示す車速フィードバック補償器の演算を
終了し、図３のステップ１５へ戻る。

【００４３】ステップ１５において、図１０に示すよう
に、最終目標駆動力ｙ１に基づいて目標スロットル開度
を演算する。まず、最終目標駆動力ｙ１から等価排気量
１リッター当たりの目標エンジントルクＴｅｒを算出す
る。

【数１６】Ｔｅｒ＝ｙ１・Ｒｔ／（Ｇｍ・Ｇｆ・Ｌ） ここで、Ｌはリッター単位の等価排気量であり、種々の
エンジンの定常特性を正規化するための指標である。こ
の実施形態では、例えばツインカムエンジンであれば排
気量と同一とし、ターボチャージャー付エンジンであれ
ば２割り増とし、シングルカムエンジンであれば３割減
として換算したエンジン排気量とする。この等価排気量
Ｌでエンジントルクを除算して正規化したいろいろな種
類のエンジンの非線形定常特性マップを予め用意してお
けばよい。これらの図から、エンジンの種類によらずほ
ぼ同一の特性になることがわかる。そこで、等価排気量
により正規化したエンジン非線形定常特性マップからエ
ンジントルク指令値Ｔｅｒとエンジン回転速度Ｎｅとに
対応する目標スロットル開度を表引き演算する。

【００４４】このように、個々のエンジンの等価排気量
により正規化された、エンジン回転速度をパラメータと
するエンジン非線形定常特性マップを用いて、エンジン
トルク指令値とエンジン回転速度とに対応する目標スロ
ットル開度を表引き演算するようにしたので、個々のエ
ンジンの非線形定常特性マップを用いなくても、正規化
したエンジン非線形定常特性マップと等価排気量とによ
り目標スロットル開度を求めることができ、エンジンの
種類に応じてその都度、非線形定常特性マップを設定す
る調整の煩雑さを解消できる。また、予め多くの種類の
エンジン非線形定常特性マップをメモリに記憶しておく
必要もない。なお、種々のエンジンの非線形定常特性マ
ップにおいて、低中開度域の傾きが同一でもトルク飽和
特性が大きくばらつく場合には、飽和特性の異なる数種
のエンジンの正規化エンジン非線形定常特性マップを用
意すればよい。

【００４５】次にステップ１６において、スロットル開
度を目標値とするためのスロットルアクチュエータ３０
の駆動パルス幅を演算する。この演算には公知の線形演
算手法であるモデルマッチング手法を用いる。制御対象
の伝達特性をパルス伝達関数Ｐａ（ｚ^-1）とすると、補
償器の部分は図１１のようになる。

【００４６】図において、ｚは遅延演算子であり、ｚ^-1
を乗ずると１サンプル周期前の値となる。Ｃ４（ｚ^-1）
はモデルマッチング手法による補償器であり、制御対象
の応答特性を規範モデルの特性Ｈａ（ｚ^-1）に一致させ
る。

【００４７】アクチュエータ駆動パルスを入力とし、ス
ロットル開度を出力とする部分を制御対象とすると、Ｐ
ａ（ｚ^-1）は次式に示す積分要素で表わされる。

【数１７】 Ｐａ（ｚ^-1）＝Ｋａ・Ｔ・ｚ^-1／（１−ｚ^-1） ここで、Ｋａはアクチュエータ３０の開方向ゲイン、Ｔ
はサンプル周期である。

【００４８】規範モデル特性Ｈａ（ｚ^-1）を時定数Ｔac
trの１次遅れとすると、次式のように表わされる。

【数１８】 Ｈａ（ｚ^-1）＝（１−λ）・ｚ^-1／（１−λ・ｚ^-1）， λ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔactr）

【００４９】したがって、補償器Ｃ４は次式のように表
わされる。

【数１９】Ｃ４＝Ｈａ（ｚ^-1）／Ｐａ（ｚ^-1）＝｛（１
−λ）／Ｋａ・Ｔ｝・（１−ｚ^-1）／（１−λ・ｚ^-1）

【００５０】ステップ２３で、バキュームポンプ３１の
出力パルス幅Ｔvacとベントバルブ３２の出力パルス幅
Ｔventを駆動回路１１へ出力する。これにより、負圧式
スロットルアクチュエータ３０のバキュームポンプ３１
とベントバルブ３２が駆動回路１１により駆動され、ス
ロットルバルブ３０ｄの開度が調節される。

【００５１】セットスイッチ３が操作されておらず、且
つＡＳＣＤ制御中フラグとイニシャライズフラグがとも
にセットされている場合（Ｓ３→Ｓ９→Ｓ１０）にはス
テップ１７へ進み、セーフティバルブ３３を閉じる。続
くステップ１８において、目標駆動力初期値Ｆoriを得
るのに必要なバキュームポンプ３１への出力パルス幅初
期値Ｔvaciが１００ｍｓ以下か否かを確認する。出力パ
ルス幅初期値Ｔvaciが１００ｍｓ以下であればステップ
１９へ進み、スロットル開度の初期設定が完了したと判
断してイニシャライズフラグをクリヤする。一方、出力
パルス幅初期値Ｔvaciが１００ｍｓより大きい場合には
ステップ２０へ進み、現在の出力パルス幅初期値Ｔvaci
から１００ｍｓを差し引いた値を新たに出力パルス幅初
期値Ｖvaciとする。その後、ステップ２３へ進み、バキ
ュームポンプ３１の出力パルス幅Ｔvacとベントバルブ
３２の出力パルス幅Ｔventを駆動回路１１へ出力する。

【００５２】図１２は一実施の形態の制御結果を示す図
であり、目標車速、実車速および実スロットル開度の変
化とバキュームポンプのパルス幅を示す。コースト制御
終了時ｔ１において、スロットルバルブが開いている場
合は、目標スロットル開度から実スロットル開度を差し
引いてバキュームポンプへの出力パルス幅Ｔvaci１を演
算するので、コースト制御終了時にすでに開いている分
だけ余分にスロットルバルブを開き過ぎることがなく、
コースト制御終了時の車速オーバーシュートを防止する
ことができる。参考までに、従来の自動車速制御装置で
は、コースト制御終了時ｔ１にスロットルバルブが開い
ていても、スロットルバルブが全閉（０度）であるとし
てバキュームポンプ出力パルス幅Ｔvaciを演算するの
で、パルス幅が長くなり、スロットル開度が開き過ぎて
車速がオーバーシュートしていた。

【００５３】図１３は一実施の形態の他の制御結果を示
す図であり、目標車速、実車速、実スロットル開度およ
びスロットルアクチュエータの負圧の時間変化と、バキ
ュームポンプとセーフティバルブのパルス幅を示す。上
述したように、コースト制御終了時ｔ１にスロットルバ
ルブが全閉状態にあっても、スロットルアクチュエータ
の負圧が大気圧になっているとは限らない。従来の自動
車速制御装置では、コースト制御終了時ｔ１に、負圧が
大気圧に戻っていなくてもバキュームポンプ出力を行な
うので、アクチュエータ負圧が大きくなり過ぎてスロッ
トルバルブが開き過ぎ、車速のオーバーシュートが発生
していた。この実施の形態では、コースト制御終了時ｔ
１に、スロットルバルブが全閉になっていれば、いった
んベントバルブとセーフティバルブを開いてアクチュエ
ータ負圧を大気圧に戻してからバキュームポンプ出力を
行なうので、コースト制御終了時に負圧が残っていても
その分だけ余分にスロットルバルブを開き過ぎることが
なく、所望の開度まで正確にスロットルバルブを開くこ
とができ、車速のオーバーシュートを防止することがで
きる。

【００５４】以上の一実施形態の構成において、スロッ
トルセンサ９が開度検出手段を、車速センサ８が車速検
出手段を、アクセラレートスイッチ４およびコーストス
イッチ５が加減速操作部材を、マイクロコンピュータ１
０が目標車速設定手段および操作量演算手段を、マイク
ロコンピュータ１０および駆動回路１１が駆動制御手段
を、バキュームポンプ３１が負圧増加手段をそれぞれ構
成する。

【００５５】なお、上述した実施の形態ではバキューム
ポンプを用いたスロットルアクチュエータを例に上げて
説明したが、エンジンの吸気負圧をバキュームバルブを
介して負圧室に導入する負圧式スロットルアクチュエー
タを用いた車両に対しても本発明を適用することができ
る。また、上述した実施の形態ではコースト制御終了に
ベントバルブとセーフティバルブをともに開放する例を
示したが、セーフティバルブとベントバルブのいずれか
一方のみを開放するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。

【図２】 一実施の形態の負圧式スロットルアクチュエ
ータの構成を示す図である。

【図３】 一実施の形態の自動車速制御のメインルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図４】 コースト制御ルーチンを示すフローチャート
である。

【図５】 スロットル初期化ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図６】 エンジン非線形定常特性マップを示す図であ
る。

【図７】 車速フィードバック補償器の構成を示す図で
ある。

【図８】 車両のパワートレインの簡易非線形モデルを
示す図である。

【図９】 モデルマッチング補償器の構成を示す図であ
る。

【図１０】 目標スロットル開度の演算方法を説明する
図である。

【図１１】 バキュームポンプ出力パルス幅の演算方法
を説明する図である。

【図１２】 一実施の形態の制御結果を示す図である。

【図１３】 一実施の形態の他の制御結果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 車速制御用コントロールユニット ２ メインスイッチ ３ セットスイッチ ４ アクセラレートスイッチ ５ コーストスイッチ ６ キャンセルスイッチ ７ ブレーキスイッチ ８ 車速センサ ９ スロットルセンサ １０ マイクロコンピュータ １１ 駆動回路 １２ フェイルセーフ用遮断回路 １３ エンジン回転数センサ ２０ 自動変速機コントローラ ３０ スロットルアクチュエータ ３０ａ 負圧室 ３０ｂ ダイアフラム ３０ｃ アクセルワイヤ ３０ｄ スロットルバルブ ３１ バキュームポンプ ３１ａ モータ ３１ｂ ダイアフラム ３２ ベントバルブ ３２ａ ベントバルブソレノイド ３３ セーフティバルブ ３３ａ セーフティバルブソレノイド ４１，４３，４４ 信号線 ４２ 制御線 ＢＡＴ バッテリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブを開閉する負圧式スロ
   ットルアクチュエータと、 スロットルバルブの開度を検出する開度検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 目標車速を増減するための加減速操作部材と、 前記加減速操作部材により減速操作が行なわれている間
   は目標車速を低減し、減速操作が終了すると終了時点の
   車速検出値を目標車速に設定する目標車速設定手段と、 車速検出値から目標車速まで加減速するための前記スロ
   ットルアクチュエータの操作量を演算する操作量演算手
   段と、 演算された操作量にしたがって前記スロットルアクチュ
   エータを駆動制御する駆動制御手段とを備えた車両用自
   動車速制御装置において、 前記操作量演算手段は、減速操作が終了した時に、その
   時のスロットルバルブ開度検出値に基づいて車速検出値
   から目標車速まで加減速するための前記スロットルアク
   チュエータの操作量を演算することを特徴とする車両用
   自動車速制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用自動車速制御装
   置において、 前記駆動制御手段は、前記スロットルアクチュエータの
   負圧を増加して前記スロットルバルブを開放側に駆動す
   る負圧増加手段を備え、 前記操作量演算手段は、車速検出値から目標車速まで加
   減速するための目標スロットルバルブ開度を演算し、目
   標スロットルバルブ開度と、スロットルバルブ開度検出
   値と、前記負圧増加手段を連続運転した場合の前記スロ
   ットルバルブの開放速度とに基づいて前記スロットルア
   クチュエータの操作量を演算することを特徴とする車両
   用自動車速制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の車両用
   自動車速制御装置において、 前記駆動制御手段は、減速操作が終了した時に前記スロ
   ットルバルブが閉じられている場合は、いったん前記ス
   ロットルアクチュエータの負圧を大気圧に開放すること
   を特徴とする車両用自動車速制御装置。
4. 【請求項４】 スロットルバルブを開閉する負圧式スロ
   ットルアクチュエータと、 スロットルバルブの開度を検出する開度検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 目標車速を増減するための加減速操作部材と、 前記加減速操作部材により減速操作が行なわれている間
   は目標車速を低減し、減速操作が終了すると終了時点の
   車速検出値を目標車速に設定する目標車速設定手段と、 車速検出値から目標車速まで加減速するための前記スロ
   ットルアクチュエータの操作量を演算する操作量演算手
   段と、 演算された操作量にしたがって前記スロットルアクチュ
   エータを駆動制御する駆動制御手段とを備えた車両用自
   動車速制御装置において、 前記駆動制御手段は、減速操作が終了した時に前記スロ
   ットルバルブが閉じられている場合は、いったん前記ス
   ロットルアクチュエータの負圧を大気圧に開放すること
   を特徴とする車両用自動車速制御装置。