JP4865652B2 - 走行速度制限装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行速度制限装置に関するものである。

自車の走行速度が、乗員により設定された制限速度を超えないように、自車の走行制御を行う走行速度制限装置（可変スピードリミッター）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来の走行速度制限装置におけるＡＰ開度と走行速度との関係を示すグラフである。従来の走行速度制限装置では、図５（ａ）に示す速度偏差（制限速度Ｖｍ−走行速度）が０になるように、図５（ｂ）に示す目標アクセルペダル開度（以下「ＡＰ開度」という。）を算出している。そして、目標ＡＰ開度および乗員のアクセル操作によるＡＰ開度（実ＡＰ開度）のうち小さい方に基づいて、自車駆動力が設定されている（自車駆動力が、目標ＡＰ開度に対応する駆動力制限値以下に制限されている。）。すなわち、実ＡＰ開度に対応する要求駆動力が駆動力制限値より小さい場合には要求駆動力を自車駆動力とし、要求駆動力が駆動力制限値より大きい場合には駆動力制限値を自車駆動力とすべく、エンジンの出力制御を行う。これにより、自車の走行速度が制限速度を超えないように走行制御が行われる。
特開平１１−２９４２１５号公報

上記従来技術では、速度偏差が０になるように、次式にしたがって目標ＡＰ開度を算出している。
目標ＡＰ開度＝前回目標ＡＰ開度＋速度偏差に基づく補正値（−加速度補正値）
そのため、図５（ａ）に示すように走行速度が制限速度Ｖｍ以下となる状態が続いた場合（Ａ部）には、速度偏差に基づく補正値が目標ＡＰ開度に累積される。その結果、図５（ｂ）に示すように目標ＡＰ開度が１００％に張り付いてしまう（Ｂ部）。この状態で乗員がアクセルペダルを踏み込むと（Ｃ部）、目標ＡＰ開度が適正値に低下するまで、実ＡＰ開度に基づいて自車駆動力が決定されることになる。その結果、自車の加速が生じて、図５（ａ）に示すように走行速度が制限速度を大きく超えてしまう（Ｄ部）という問題がある。

例えば、制限速度１００ｋｍ／ｈに対して、走行速度９８ｋｍ／ｈ程度の走行がしばらく継続すると、目標ＡＰ開度は徐々に上昇し、最終的には１００％の状態となる。このときアクセルペダルを踏み込むと、走行速度の上昇とともに目標ＡＰ開度が適正値（例えば２０％）まで減少する。ところが、速度偏差に基づくフィードバック制御のため、目標ＡＰ開度の減少が走行速度の増加に追いつかず、走行速度が１００ｋｍ／ｈを超える状態（オーバーシュート）がしばらく続いてしまうこととなる。

走行速度のオーバーシュートが顕著になる場合として、制限速度が低速に設定されている場合が挙げられる。この場合には、制限速度を維持するため、実ＡＰ開度が低く（例えば１０％程度）なっている。そのため、目標ＡＰ開度が１００％から１０％程度まで低下するのに時間がかかり、走行速度が上昇しやすくなるからである。
なお下り坂を走行する場合にも、実ＡＰ開度が低くなっているため、同様に走行速度のオーバーシュートが顕著になる。

そこで本発明は、自車の走行速度が制限速度を大幅に超過（オーバーシュート）するのを防止することが可能な走行速度制限装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、自車の走行速度を検出する走行速度検出手段（例えば、実施形態における速度センサ２４）と、乗員により設定された制限速度を記憶する制限速度記憶手段（例えば、実施形態におけるメモリ３８）と、前記制限速度と前記走行速度との偏差に基づいて第１駆動力制限値（例えば、実施形態における第１目標ＡＰ開度）を算出する第１駆動力制限値算出手段（例えば、実施形態における第１目標値算出部１４）と、乗員のアクセル操作に基づく要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段（例えば、実施形態における要求駆動力算出部１２）と、前記自車の駆動力を前記第１駆動力制限値以下に制限する駆動力制限手段（例えば、実施形態における駆動力制限部１８）と、を備え、該駆動力制限手段の出力に基づいて自車の走行制御を行う走行速度制限装置（例えば、実施形態における走行速度制限装置１）において、前記要求駆動力に所定値（例えば、実施形態における所定値γ）を加算して第２駆動力制限値（例えば、実施形態における第２目標ＡＰ開度）を算出する第２駆動力制限値算出手段（例えば、実施形態における第２目標値算出部）を備え、前記駆動力制限手段は、前記第１駆動力制限値および前記第２駆動力制限値のうち低い方を最終駆動力制限値（例えば、実施形態における最終目標ＡＰ開度）とするとともに、前記自車の駆動力を前記最終駆動力制限値以下に制限し、前記第１駆動力制限値算出手段は、前回算出した前記最終駆動力制限値に、前記偏差に応じた速度偏差補正値を加算して、前記第１駆動力制限値を算出することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記第２駆動力制限値算出手段は、所定時間当たりの前記第２駆動力制限値の変化量が所定値（例えば、実施形態における所定値Ａ）以下となるように、前記第２駆動力制限値を算出することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記第２駆動力制限値算出手段は、一定周期ごとに前記第２駆動力制限値を算出するとともに、今回算出する前記第２駆動力制限値と前回算出した前記第２駆動力制限値との偏差で表される前記第２駆動力制限値の変化量が所定値以下となるように、前記第２駆動力制限値を算出することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記第２駆動力制限値算出手段は、前記第２駆動力制限値の増加量のみが所定値以下となるように、前記第２駆動力制限値を算出することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、要求駆動力に基づいて第２駆動力制限値を算出し、第１駆動力制限値および前記第２駆動力制限値のうち低い方を最終駆動力制限値とするので、走行速度が制限速度以下となる状態が続いた場合でも、速度偏差に基づく補正値の累積を回避することが可能になり、最終駆動力制限値の大幅な上昇を防止することができる。そして、自車の駆動力を最終駆動力制限値以下に制限するので、アクセルが踏み込まれた場合でも、自車の加速を抑制することが可能になり、走行速度が制限速度を大幅に超過するのを防止することができる。また、最終駆動力制限値が要求駆動力を大きく超えることがないので、最終駆動力制限値を基準として算出される第１駆動力制限値の大幅な上昇を防止することができる。そのため、アクセルが踏み込まれた場合でも、第１駆動力制限値を適正値まで迅速に低下させて、自車の駆動力を第１駆動力制限値以下に制限することが可能になる。したがって、自車の加速を抑制することが可能になり、走行速度が制限速度を大幅に超過するのを確実に防止することができる。

請求項２または３に係る発明によれば、要求駆動力に基づいて算出される第２駆動力制限値の変化量を所定値以下に制限するので、要求駆動力が急増する場合には、要求駆動力より第２駆動力制限値を小さくすることが可能になる。この第２駆動力制限値を自車駆動力とすることにより、自車の加速を抑制することが可能になり、走行速度が制限速度を大幅に超過するのを確実に防止することができる。

請求項４に係る発明によれば、要求駆動力に基づいて算出される第２駆動力制限値の増加量のみを所定値以下に制限するので、要求駆動力が急減する場合には、要求駆動力とともに第２駆動力制限値を減少させることが可能になる。この第２駆動力制限値を自車駆動力とすることにより、走行速度を迅速に低下させることが可能になり、乗員の違和感を防止することができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
（走行速度制限装置）
図１は、本実施形態に係る走行速度制限装置のブロック図である。本実施形態に係る走行速度制限装置１は、車両状態センサ２０と、制限速度設定スイッチ３０と、目標ＡＰ開度等を算出するＥＣＵ１０とを備えている。車両状態センサ２０として、アクセルペダル開度（以下「ＡＰ開度」という。）を検出するＡＰ開度センサ２２と、自車の走行速度を検出する速度センサ（走行速度検出手段）２４と、自車の加速度を検出する加速度センサ２６とが設けられている。

制限速度設定スイッチ３０として、設定／減速スイッチ３２と、停止スイッチ３４と、再開／増速スイッチ３６とが設けられている。制限速度を設定するには、まず設定スイッチ３２を押圧して、自車のインスツルメントパネル等に制限速度の数値を表示させる。次に、減速スイッチ３２または増速スイッチ３６を押圧して、表示された数値を増減させることにより、制限速度を所望の値に設定する。ここで設定された制限速度に基づいて、走行速度制限装置１による速度制限モードが自動的に開始される。なお、設定された制限速度はメモリ（制限速度記憶手段）３８に記録される。

速度制限モードを停止して通常走行に戻る場合には、停止スイッチ３４を押圧する。また速度制限モードを再開する場合には、再開スイッチ３６を押圧する。これにより、前回の速度制限モードの停止時における制限速度がメモリ３８から読み出され、その制限速度に基づいて速度制限モードが再開される。ここで減速スイッチ３２または増速スイッチ３６を押圧することにより、制限速度を変更することも可能である。

ＥＣＵ（電子制御ユニット）１０には、乗員のアクセル操作に基づく要求駆動力を算出する要求駆動力算出部１２が設けられている。一般に車両では、乗員が操作するアクセルペダルの開度に比例して、駆動源（エンジンやモータなど）の出力（駆動力）が変化する。そこで要求駆動力算出部１２は、ＡＰ開度センサ２２により検出された実ＡＰ開度に基づいて、乗員の要求駆動力を算出するようになっている。

またＥＣＵ１０には、制限速度と走行速度との速度偏差に基づいて第１駆動力制限値を算出する第１目標値算出部１４が設けられている。第１目標値算出部１４は、第１駆動力制限値として第１目標ＡＰ開度を算出する。この第１目標ＡＰ開度は、自車の駆動力を制限するものであって、速度偏差が小さくなるように設定されるが、その具体的な算出方法については後述する。なお第１目標ＡＰ開度は、自車の駆動力（例えばエンジン出力）を制限するものであって、実ＡＰ開度を制限するものではなく、また実ＡＰ開度の誘導目標となるものでもない。

またＥＣＵ１０には、実ＡＰ開度に基づいて第２の駆動力制限値を算出する第２目標値算出部１６が設けられている。第２目標値算出部１６は、第２駆動力制限値として第２目標ＡＰ開度を算出する。この第２目標ＡＰ開度は、実ＡＰ開度を少しだけ上回る値に設定されるが、その具体的な算出方法については後述する。なお第２目標ＡＰ開度も第１目標ＡＰ開度と同様に、自車の駆動力を制限するものであって、実ＡＰ開度を制限するものではなく、また実ＡＰ開度の誘導目標となるものでもない。

またＥＣＵ１０には、最終駆動力制限値を算出する駆動力制限部１８が設けられている。駆動力制限部１８は、最終駆動力制限値として最終目標ＡＰ開度を算出する。この最終目標ＡＰ開度は、第１目標ＡＰ開度および第２目標ＡＰ開度のうち小さい方に設定する。そして、実ＡＰ開度が最終目標ＡＰ開度以下の場合には、実ＡＰ開度に対応する要求駆動力をそのまま自車駆動力に設定する。逆に、実ＡＰ開度が最終目標ＡＰ開度より大きい場合には、最終目標ＡＰ開度に対応する最終駆動力制限値を自車駆動力に設定する。後者の場合には、実ＡＰ開度に対応した要求駆動力よりも、自車駆動力が小さくなる。これにより、自車駆動力を、駆動力制限値（第１、第２および最終駆動力制限値）以下に制限しうるようになっている。
そして走行速度制限装置１は、駆動力制限部１８により設定された自車駆動力に基づいて、駆動源から駆動力を取出すことにより（例えばエンジンの出力制御を行うことにより）、自車の走行制御を行うようになっている。

（走行速度制限方法）
次に、本実施形態に係る走行速度制限方法について具体的に説明する。
図２は、本実施形態に係る走行速度制限方法のフローチャートである。まずＳ１０において、乗員により設定された制限速度から、速度センサ２４により検出された走行速度を減算し、速度偏差を求める。以下のＳ１２〜Ｓ１６では、速度偏差が小さくなるように、第１目標値算出部１４により第１目標ＡＰ開度を算出する。

Ｓ１２では、速度偏差がβより大きいか判断する。このβは、０より大きい値であって、例えば２〜１０ｋｍ／ｈである。Ｓ１２の判断がＹｅｓの場合には、走行速度が制限速度より非常に小さくなっているので、Ｓ１３において制限なし演算により第１目標ＡＰ開度を求める。制限なし演算は、ＡＰ開度が所定時間で全開となるように第１目標ＡＰ開度を増加させる演算であり、次式で表される。
第１目標ＡＰ開度＝前回最終目標ＡＰ開度＋制限なし演算用ΔＡＰ開度 ・・・（１）
すなわち、駆動力制限部１８により算出された前回の最終目標ＡＰ開度に、制限なし演算用のＡＰ開度変化量を加算して、第１目標ＡＰ開度を算出する。

Ｓ１２の判断がＮｏ（速度偏差≦β）の場合には、Ｓ１４に進んで速度偏差が−αより小さいか判断する。このαは、０より大きい値であって、例えば２ｋｍ／ｈである。Ｓ１４の判断がＹｅｓの場合には、走行速度が制限速度より非常に大きくなっているので、Ｓ１５において全閉演算により第１目標ＡＰ開度を求める。全閉演算は、ＡＰ開度が所定時間で全閉となるように第１目標ＡＰ開度を減少させる演算であり、次式で表される。
第１目標ＡＰ開度＝前回最終目標ＡＰ開度−全閉演算用ΔＡＰ開度 ・・・（２）
すなわち、駆動力制限部１８により算出された前回の最終目標ＡＰ開度から、全閉演算用のＡＰ開度変化量を減算して、第１目標ＡＰ開度を算出する。

Ｓ１４の判断がＮｏ（−α≦速度偏差≦β）の場合には、走行速度が制限速度に接近しているので、Ｓ１６においてフィードバック（Ｆ／Ｂ）演算により第１目標ＡＰ開度を算出する。フィードバック演算は次式で表される。
第１目標ＡＰ開度
＝前回最終目標ＡＰ開度＋速度偏差補正値 −加速度補正値
＝前回最終目標ＡＰ開度＋Ｐ係数×速度偏差−Ｄ係数×加速度 ・・・（３）
すなわち、速度偏差にＰ（比例制御）係数を乗算して、速度偏差補正値を算出する。また、加速度センサ２６により検出された加速度にＤ（微分制御）係数を乗算して、加速度補正値を算出する。そして、駆動力制限部１８により決定された前回の最終目標ＡＰ開度に、速度偏差補正値を加算し、さらに加速度補正値を減算して、第１目標ＡＰ開度を算出する。

なおＳ１５の全閉演算では、第１目標ＡＰ開度の低下に伴って走行速度が低下することになるが、速度偏差≧−αになればＳ１６のフィードバック演算に切り替わるので、走行速度が制限速度を大幅に下回ることはない。またＳ１３の制限なし演算では、第１目標ＡＰ開度の上昇に伴って走行速度の増加が許容されることになるが、速度偏差≦βになればＳ１６のフィードバック演算に切り替わるので、走行速度が制限速度を大幅に上回ることはない。

次にＳ２０において、第２目標値算出部１６により第２目標ＡＰ開度を算出する。
図３は、第２目標ＡＰ開度の算出サブルーチンのフローチャートである。まずＳ２２において、ＡＰ開度センサ２２により検出された実ＡＰ開度に、０以上の所定値γを加算して、第２目標ＡＰ開度を算出する。なお実ＡＰ開度に１以上の所定値を乗算して、第２目標ＡＰ開度を算出してもよい。

次にＳ２４において、第２目標ＡＰ開度の増加量を求める。具体的には、一定周期ごとに第２駆動力制限値を算出し、今回算出した第２目標ＡＰ開度から前回算出した第２目標ＡＰ開度を減算して、所定時間（第２駆動力制限値の算出周期）当りの第２目標ＡＰ開度の増加量を求める。次にＳ２６において、第２目標ＡＰ開度の増加量が所定値Ａより大きいか判断する。Ｓ２６の判断がＮｏの場合には、第２目標ＡＰ開度の増加量は小さいから、Ｓ２７において今回の第２目標ＡＰ開度をそのまま第２目標ＡＰ開度とする。Ｓ２６の判断がＮｏの場合には、第２目標ＡＰ開度の増加量は大きいから、Ｓ２８において前回の第２目標ＡＰ開度に所定値Ａを加算したものを第２目標ＡＰ開度とする。これにより、第２駆動力制限値の増加量を所定値Ａ以下に制限することができる。

図２に戻り、Ｓ３０において、駆動力制限部１８により第１目標ＡＰ開度が第２目標ＡＰ開度より大きいか判断する。Ｓ３０の判断がＮｏの場合はＳ３１に進み、小さい方である第１目標ＡＰ開度を最終目標ＡＰ開度に設定する。Ｓ３０の判断がＹｅｓの場合はＳ３２に進み、小さい方である第２目標ＡＰ開度を最終目標ＡＰ開度に設定する。

次にＳ３４において、実ＡＰ開度が最終目標ＡＰ開度より大きいか判断する。Ｓ３４の判断がＮｏの場合はＳ３５に進み、小さい方である実ＡＰ開度に対応する要求駆動力をそのまま自車駆動力に設定する。Ｓ３４の判断がＹｅｓの場合はＳ３６に進み、小さい方である最終目標ＡＰ開度に対応する最終駆動力制限値を自車駆動力に設定する。
このように設定された自車駆動力を駆動源から取出すことにより（例えば、設定された自車駆動力に基づいてエンジンの出力制御を行うことにより）、走行速度が制限速度を超えないように走行制御を行うことができる。

図４は、本実施形態の走行速度制限装置におけるＡＰ開度と走行速度との関係を示すグラフである。なお図４（ｂ）に示す実ＡＰ開度は、図５に示す実ＡＰ開度と一致していることに注目されたい。図４（ｂ）に示すように、第２目標ＡＰ開度は、実ＡＰ開度を少しだけ上回るように設定されている。また、第１目標ＡＰ開度および第２目標ＡＰ開度のうち小さい方が最終目標ＡＰ開度に設定され、最終目標ＡＰ開度および実ＡＰ開度のうち小さい方が駆動力設定ＡＰ開度に設定されている。なお第１目標ＡＰ開度は、（３）式により前回最終目標ＡＰ開度を基準にして設定されるので、第２目標ＡＰ開度（および実ＡＰ開度）を大きく超えていない。

上述した本実施形態では、要求駆動力に基づいて第２目標ＡＰ開度を算出し、第１目標ＡＰ開度および第２目標ＡＰ開度のうち小さい方を最終目標ＡＰ開度としている。そのため、図４（ａ）に示すように走行速度が制限速度Ｖｍ以下となる状態が続いた場合（Ａ部）でも、速度偏差補正値の累積が回避されるので、図４（ｂ）に示すように最終目標ＡＰ開度が上昇していない（Ｂ部）。そして本実施形態では、自車駆動力を、最終目標ＡＰ開度に対応する最終駆動力制限値以下に制限している。そのため、アクセルペダルが踏み込まれた場合でも（Ｃ部）、自車の加速を抑制することが可能になり、図４（ａ）に示すように走行速度が制限速度を大幅に超過するのを防止することができる（Ｄ部）。

ただし、アクセルペダルが踏み込まれてから、第１目標ＡＰ開度が実ＡＰ開度を下回るまでは、実ＡＰ開度に基づく要求駆動力が自車駆動力となる。そのため、少しながら自車の加速が生じて制限速度を超過することになる。
これに対して本実施形態では、図３のＳ２６およびＳ２８に示すように、実ＡＰ開度に基づいて算出される第２目標ＡＰ開度の増加量を所定値Ａ以下に制限した。これにより、実ＡＰ開度が急増する場合には、実ＡＰ開度より第２目標ＡＰ開度を小さくすることが可能になる。この第２目標ＡＰ開度に基づく第２駆動力制限値を自車駆動力とすることにより、自車の加速をさらに抑制することが可能になり、走行速度が制限速度を大幅に超過するのを確実に防止することができる。

なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では駆動力制限値として目標ＡＰ開度を求めたが、目標スロットル開度や目標燃料噴射量を採用してもよい。

実施形態に係る走行速度制限装置のブロック図である。 実施形態に係る走行速度制限方法のフローチャートである。 第２目標ＡＰ開度の算出サブルーチンのフローチャートである。 実施形態の走行速度制限装置におけるＡＰ開度と走行速度との関係を示すグラフである。 従来の走行速度制限装置におけるＡＰ開度と走行速度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…走行速度制限装置 １２…要求駆動力算出部（要求駆動力算出手段） １４…第１目標値算出部（第１駆動力制限値算出手段） １６…第２目標値算出部（第２駆動力制限値算出手段） １８…駆動力制限部（駆動力制限手段） ２４…速度センサ（走行速度検出手段） ３８…メモリ（制限速度記憶手段）

Claims (4)

1. 自車の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
   乗員により設定された制限速度を記憶する制限速度記憶手段と、
   前記制限速度と前記走行速度との偏差に基づいて第１駆動力制限値を算出する第１駆動力制限値算出手段と、
   乗員のアクセル操作に基づく要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段と、
   前記自車の駆動力を前記第１駆動力制限値以下に制限する駆動力制限手段と、を備え、
   該駆動力制限手段の出力に基づいて前記自車の走行制御を行う走行速度制限装置において、
   前記要求駆動力に所定値を加算して第２駆動力制限値を算出する第２駆動力制限値算出手段を備え、
   前記駆動力制限手段は、
   前記第１駆動力制限値および前記第２駆動力制限値のうち低い方を最終駆動力制限値とするとともに、
   前記自車の駆動力を前記最終駆動力制限値以下に制限し、
   前記第１駆動力制限値算出手段は、前回算出した前記最終駆動力制限値に、前記偏差に応じた速度偏差補正値を加算して、前記第１駆動力制限値を算出することを特徴とする走行速度制限装置。
2. 前記第２駆動力制限値算出手段は、
   所定時間当たりの前記第２駆動力制限値の変化量が所定値以下となるように、前記第２駆動力制限値を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の走行速度制限装置。
3. 前記第２駆動力制限値算出手段は、
   一定周期ごとに前記第２駆動力制限値を算出するとともに、
   今回算出する前記第２駆動力制限値と前回算出した前記第２駆動力制限値との偏差で表される前記第２駆動力制限値の変化量が所定値以下となるように、前記第２駆動力制限値を算出する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の走行速度制限装置。
4. 前記第２駆動力制限値算出手段は、
   前記第２駆動力制限値の増加量のみが前記所定値以下となるように、前記第２駆動力制限値を算出する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の走行速度制限装置。

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