JP4069071B2 - 車両速度の制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の速度の制御のための方法及び装置に関する。

ＤＥ−Ａ ２８ ４２ ０２３（米国特許第４，３３７，５１１号）から車両の走行速度がドライバーによって前もって定められた走行速度基準値に依存して調節される、走行速度コントローラが知られている。その際走行速度コントローラの出力信号は車両のエンジンの出力調整要素に対して作用する。走行速度コントローラは、比例的、積分的、及び／又は微分的な挙動を示す。コントローラの動的特性の改善のために、例えば、いわゆる加速ボタンの操作等の、走行速度の変化をもたらすコントロールプロセスの際に、走行速度コントロールの基準値が、ボタンの操作の際に測定された実際速度値に固定のオフセット値を含めた値へセットされて、車両速度が基準値の傾斜状の変化によって実行される。上記のオフセット値は、ドライバーによって望まれた速度に到達した時に再びキャンセルされ、これがキャンセルされると制御はその時の基準値をベースとして行われる。

上述のやり方によって、走行速度を引き上げるコントロールプロセス（加速、レジューム）の際の走行速度コントローラの動的特性は改善される。しかしながら、走行速度コントローラの場合には、その様な動的コントロールプロセスの終了後における、車両速度の、快適且つ正確な基準値への収束に対しても重要な注意が向けられるべきである。

この点に関連して、ＤＥ−Ａ ３７ ０３ ６４５（米国特許第４，８８４，２０３号）は、動的プロセス（例えば、加速プロセス）の終了時に、前もって定められた値だけの調節信号の戻りジャンプを行い、次いでこの調節信号を時間的流れに従って、車両の加速がゼロとなるまで維持するという解決策を提案している。調節信号の跳躍的な動きは少なくとも幾つかの適用例では快適さの悪化をもたらす。更に上記の解決策は、その適用コストの面で問題を残している。
〔発明の利点〕
加速プロセス或いは減速プロセスから定速走行への移行の際に、実際の制御偏差に応じて走行速度の基準値を変えることによって、車両速度の大きな瞬間的な変化或いは揺動が起こること無しに、快適な移行が仕立てられる。

これによって、有利な方法でコントローラの制御の質が全ての適用領域において改善される。何故なら、動的段階から定常的段階への移行の際に、走行速度の揺動の傾向がはっきりと減少されるからである。

更に、基準値の修正が実際の制御偏差に応じて簡単に適用でき、特性曲線のコストの掛かるデータ作成を要求しないということが特に有利である。これによって、適用時間が、従って適用コストが著しく短縮軽減される。

制御の質或いは快適な移行挙動がその時々の走行状況に依存しないということ、例えば車両が平坦路上を走っているか或いは上り坂を登っているかということに依存しないということは、特に有利である。

その他の利点は、実施例の説明から、或いは従属の特許請求項から明らかとなる。

本発明が以下に、図面に示されている実施態様に基づいて詳しく説明される。
図１には、主として入力回路１２、マイクロコンピュータ１４、出力回路１６から成り立っている、制御ユニット１０が示されている。これ等の要素は、通信システム１８を通じて互いにデータ交換のために結合されている。制御ユニット１０は、この好ましい実施例では、車両の駆動エンジンの駆動出力を制御する制御ユニットとなっている。その様な制御ユニットという枠組みの中には、多くの応用例では、走行速度コントローラも含まれている。以下の説明では、走行速度コントローラに直接結び付いている制御ユニット１０の部分だけが取り上げられ、制御ユニット１０の部分であるその他の機能については詳しく説明されない。

制御ユニット１０の入力回路１２には、制御ユニット１０をドライバーによって操作され、ドライバーが走行速度コントローラの機能モードを設定し或いは基準速度を調節する操作要素２２と結び付けている第一の入力線２０が接続されている。更に、制御ユニット１０を車両速度を求めるための測定装置２６と結び付けている入力線２４が備えられている。別の実施例では、制御ユニット１０には、走行速度信号の代わりに、一つ又は幾つかの車輪速度信号が送り込まれ、該信号からマイクロコンピュータ１４が自らの中に組み込まれているプログラムによって車両速度を決定する。更に、制御ユニット１０をエンジン及び／又は車両のその他の運転パラメータを測定するための測定装置３４から３８までと結び付けている入力線２８から３２までが備えられている。それ等の運転パラメータには、例えば、別の機能プログラムの枠組みの中で駆動エンジンの制御のために利用される、エンジン回転数、エンジン温度、アクセルペダル位置等がある。

出力回路１６と結ばれている出力線を通して、制御ユニット１０は、駆動エンジンの出力に、従って車両の車両速度に影響を与える。この好ましい実施例では、駆動エンジンは内燃機関であり、従って第一の出力線４０を通して空気の供給が、出力線４２を通して点火角度が、又出力線４４を通して燃料分配が影響を受ける。

以下に説明される走行速度コントロールのための方法は、単に内燃機関と結び付けてだけではなく、その他の駆動コンセプト、例えば電動モータと結び付けても同じ様に利用することができる。

従来技術から知られている様に、ドライバーは操作要素２２を通して、加速、減速、レジューム、セット等の様々な運転の種類を選択することができる。対応する選択は、入力線２０を通して信号によって制御ユニット１０に送り込まれる。制御ユニットでは、加速プロセス、減速プロセス、及び／又はレジュームプロセスが、例えば冒頭に述べられた従来技術を通じて示されている走行速度基準値の傾斜状の制御を通じて実行される。その際に使用されるコントローラは、実施例に応じて、比例的部分、及び／又は、積分的部分、及び／又は微分的部分を持つコントローラから成り立っている。加速という運転段階の終了時、即ちドライバーによって加速に対応する操作要素の位置が解除されたときには、そのときの実際速度が先ず基準速度として受けとられる。車両速度は、この走行速度基準値を超えて揺動する。しかしながら、車両の加速は、導入される、車両の速度を減少させるコントロールの介入によって引下げられ、その際、場合によっては、車両の負の加速が行われることさえ生じる。実際の加速が前もって定められている閾値を下回ったときに揺動特性を改善するために、車両速度コントローラの基準速度が修正される。その際、修正値は、基準速度値と実際速度値との間の実際の偏差に依存している。この好ましい実施例の場合には、実際の制御偏差をベースとして、その時の基準速度値に加算されるオフセット値が形成される。その際、この好ましい実施例では、修正値は或る最大値までに制限されている。更に好ましい実施例では、加速度の閾値が、車両の前後方向加速度に依存して、例えば加速段階の終了時に存在していた値に依存して決定される。一実施例では上記の閾値は、この加速度の値に適用可能な係数、例えば０．５ を乗算して作られる。

減速のプロセスから定速走行への移行についても同じ様に行われる。このことは、ドライバーが減速ボタンを解除した後は、その時に存在していた走行速度の値が基準値として設定されるということを意味している。車両の（負の）実際加速度が閾値をオーバーすると、この基準速度の値が修正される。ここでも又、実際の制御偏差が修正値として採用され、その際この修正値も最大値までに制限されるということが工夫されている。基準速度は、この好ましい実施例では、実際の制御偏差だけ引下げられる。この様にすることによって、動的運転段階から定速走行への快適な移行が達成される。同様にして、一実施例では、加速度の閾値は、例えば減速プロセスの終わりに加速度に依存して設定される。

この好ましい実施例では、上述の方法は、制御ユニット１０のマイクロコンピュータ１４で走らされるコンピュータプログラムを用いて実現される。その様なコンピュータプログラムの一つの例が、図２に流れ図を用いて示されている。その際、加速状態から定速走行への移行だけが示されている。減速段階から定速走行への移行は、上記に準じて実現される。

図２に示されているプログラムは、ドライバーによる加速ボタン（Ｂボタン）の解除と共に導入される。先ず最初のステップ９９で、オフセット値ＯＦＦＳＥＴとマークＦＬＡＧとがゼロにセットされる。次いでステップ１００で、基準速度Ｖ_ｓｏｌｌの値が実際の車両速度の値ＶＦＺにセットされる。その後、ステップ１０２で当該の車両の車両速度ＶＦＺが読み込まれる。ステップ１０２の後、ステップ１０４で車両加速度ＡＦＺが読み込まれる。車両加速度は、実施例に応じて、測定されるか或いは車両速度の変化から導き出される。その後ステップ１０６で、実際の車両加速度ＡＦＺが、前もって定められた限界値ＡＦＺ０を下回っているか否かがチェックされる。その際、上記の限界値は前もって固定値として与えられるか、或いは、例えば、加速段階の終了時に存在していた、記憶された車両の前後方向加速度から前もって定められた係数だけ差引いた値から計算される。上記の加速度が限界値を下回っていない場合には、ステップ１０８で、制御偏差ΔＶが基準速度値と実際速度値との間の偏差として形成される。それに続くステップ１１０では、走行速度コントローラの出力信号τが、装備されているコントローラの仕様に従って、制御偏差ΔＶに応じて計算される。この好ましい実施例では、走行速度コントローラの出力信号は、駆動ユニットの或いはドライブトレインの出力側におけるトルクに対するトルク要求と係わっており、このトルクは、駆動エンジン及び／又はトランスミッションのしかるべき制御によって調節される。その後ステップ１１２で、定速走行の運転領域が、例えば加速ボタンの再度の操作によって、走行速度コントローラの遮断によって、減速ボタンの操作等によって、終了しているか否かがチェックされる。該運転領域が終了していない場合には、プログラムはステップ１０２から繰り返される。

ここまで説明された解決策は、ステップ１０６における比較を除いて、従来からの走行速度コントロールに対応している。
車両加速度がステップ１０６でチェックされた限界値を下回っている場合には、移行の改善のために特別な措置が考えられている。限界値を下回り、且つステップ１１４で、マークＦＬＡＧが値１を取っていないということが検知された場合には、ステップ１０８で求められたものに対応する制御偏差ΔＶが修正値の形成のために援用される。ステップ１１８では、オフセット値ＯＦＦＳＥＴが、制御偏差ΔＶと前もって定められている最大値 MAXとのうちの小さい方の値として形成される。上記の最大値は、その際に適用可能であり、加速度による基準値の修正の上限を表している。この好ましい実施例では、最大値は５ｋｍ／ｈである。一実施例では、最大値は、運転パラメータ、例えばエンジン回転数、走行速度、エンジン負荷等に依存している。

修正値は、一実施例では実際の制御偏差から、例えば、場合によっては運転パラメータに依存している係数（エンジン回転数、エンジン負荷、ドライバーのタイプ等）を用いた修正によって導き出される。

ステップ１１８の後は、ステップ１２０で、マークＦＬＡＧが値１にセットされる。次のステップ１２２では、基準速度値Ｖ_ｓｏｌｌが、ステップ１１８で計算されたオフセット値を考慮しながら修正される。この好ましい実施例では、オフセット値は実際の走行速度基準値に加算される。ステップ１２２の後、ステップ１０８〜１１０での制御は、ステップ１２２で行われた基準速度の修正に従って実施される。ステップ１２０でセットされたマークは、ステップ１１４でチェックされる。マークが値０を取っていれば、初めてステップ１０６の加速条件の存在が認知される。この場合には、基準値の修正が行われる。この基準値の修正は後続の定常的運転領域全体にわたって維持されるから、一回の修正の後に、マークは値１にセットされ、従ってステップ１１４で、Ｙ（肯定）という答えになった場合には、基準速度値の新たな修正が行われること無しに、直ちに制御ステップ１０８〜１１０が行われる。ステップ１１２から定常的運転状態が終了しているということが明らかとなった場合には、オフセット値ＯＦＦＳＥＴ並びにマークＦＬＡＧが値０にセットされ、プログラムは加速ボタンが次に解除されるまで終了される。

同様の方法は、減速状態から定常的運転状態への移行の際にも行われ、その際、対応するプログラムは、減速ボタンが解除されたときに導入される。この場合、基準値の修正に至るためには、加速度の比較が、車両の（負の）実際加速度が前もって定められている（負の）閾値をオーバーしなければならないというところまで実行される、ということが注意されるべきである。上記の修正は、基準速度が一定の、制御偏差に依存した係数だけ引き下げられるということから成り立っている。この好ましい実施例では、上記の修正は、移行ポイントで記憶された基準車両速度からステップ１２２に対応しているオフセット値を差引くことによって実現される。

図３は、１つの応用例で上述の方法を使用した時の車両加速度ＡＦＺ、車両速度ＶＦＺ、並びに目標速度Ｖ_ｓｏｌｌの時間的変化を示している。時点ｔ_０で、ドライバーが加速ボタンを操作する。基準値（一点鎖線で表されている）は前もって定められている時間傾斜に従って引き上げられる。これによって、時点ｔ_１にドライバーが加速ボタンを解除するまで、対応する加速度と車両速度との上昇がもたらされる。次いで基準値がその時に存在している実際の速度値へ引下げられ、このことが速度と加速度とを低下させる制御介入をもたらす。時点ｔ_２では、加速が前もって定められている閾値を下回り、その結果、基準値がその際に存在している制御偏差から形成される値に設定される。その際、オフセット値（ＯＦＦＳＥＴ）は、最大値をオーバーしていない限り、図３に示されている、基準速度値に対する実際速度値の偏差となる。この様にすることによって、大きな瞬間的ジャンプ或いは走行速度の揺動無しに、快適な、満足の行く移行の挙動が達成される。

図４は、減速プロセスと関連した、対応する挙動を示している。ドライバーが既に減速ボタンを押しているので、速度は基準速度によって前もって定められている時間傾斜に従って引き下げられる。車両加速度は負である。時点ｔ_０で減速ボタンが解除されるので、その時に存在している実際速度が新しい基準速度として受け入れられる。これによって制御介入がもたらされるが、この介入は、負の制御偏差の故に、車両速度のその後の引下げを緩やかにする。これと車両加速度の上昇が結び付けられており、この加速度は、図示されている例の場合、時点ｔ_１に前もって定められている閾値をオーバーする。この例では、その時に支配的な制御偏差から形成されるオフセット値（ＯＦＦＳＥＴ）が、存在している基準値から差引かれる。新しい基準値は、時点ｔ_１から次の定速段階になると適用される。この様にすることによって、図示されている応用例では、減速状態から定常的状態への移行の際に、快適で、正確な走行速度値の収束が達成される。

対応する方法は、制限速度の領域内で限界値に合わせて制御を行う走行速度リミッタと結び付けて使用することも可能である。

車両の走行速度を制御するための制御装置の概略回路図である。 加速段階から定速走行への移行を形成するための好ましい実施態様の流れ図である。 基準速度を修正するために提案されている方法を利用した、加速段階或いは減速段階から定速走行への移行の際の重要な信号の時間図である。 基準速度を修正するために提案されている方法を利用した、加速段階或いは減速段階から定速走行への移行の際の重要な信号の時間図である。

Claims (7)

1. 車両の駆動エンジンが、車両速度のための基準値と測定された実際車両速度とに依存して制御され、車両加速度が求められる、車両速度の制御方法において、
   走行速度コントローラの加速・動的運転状態から定常的運転状態への移行の際に、前記車両加速度が前もって定められた閾値に到達したか、或いは下回ったとき、または、
   走行速度コントローラの減速・動的運転状態から定常的運転状態への移行の際に、前記車両加速度が前もって定められた閾値に到達したか、或いは閾値をオーバーしたときに、
   走行速度コントローラの動的運転状態から定常的運転状態への移行の際の車両速度のための基準値は、移行の際に、当該基準値と前記実際車両速度との間の偏差として形成された制御偏差（ΔＶ）に依存した値を用いて修正されること、
   を特徴とする車両速度の制御方法。
2. 前記動的運転状態から前記定常的運転状態への移行の際に、その際に存在している車両速度が基準値として設定され、次いで該基準値が前記制御偏差に依存した修正値によって修正されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記動的運転状態から前記定常的運転状態への移行が、ドライバーによる対応するボタンの解除或いは操作要素の対応する位置の離脱の際に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
4. 前記修正値がオフセット値であり、
   該オフセット値が、加速のケースでは前記基準値に加算され、減速のケースでは前記基準値から差し引かれることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御方法。
5. 前記修正が最大値までに制限されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の制御方法。
6. 車両加速度のための前記閾値は、前記動的運転状態から前記定常的運転状態への移行の際に存在していた車両加速度から求められることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の制御方法。
7. 車両の駆動エンジンが、車両速度のための基準値と測定された実際車両速度とに依存して制御され、車両加速度が求められる、車両速度の制御装置において、
   走行速度コントローラの加速・動的運転状態から定常的運転状態への移行の際に、前記車両加速度が前もって定められた閾値に到達したか、或いは下回ったとき、または、
   走行速度コントローラの減速・動的運転状態から定常的運転状態への移行の際に、前記車両加速度が前もって定められた閾値に到達したか、或いは閾値をオーバーしたときに、
   走行速度コントローラの動的運転状態から定常的運転状態への移行の際の車両速度のための基準値は、移行の際に、当該基準値と前記実際車両速度との間の偏差として形成された制御偏差（ΔＶ）に依存した値を用いて修正されること、
   を特徴とする車両速度の制御装置。

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