JPH06344802A - 自動車一定速走行制御装置 - Google Patents

自動車一定速走行制御装置

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JPH06344802A
JPH06344802A JP5131645A JP13164593A JPH06344802A JP H06344802 A JPH06344802 A JP H06344802A JP 5131645 A JP5131645 A JP 5131645A JP 13164593 A JP13164593 A JP 13164593A JP H06344802 A JPH06344802 A JP H06344802A
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JP
Japan
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torque
constant speed
block
vehicle
estimating
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JP5131645A
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Inventor
Hiroshi Kuroiwa
弘 黒岩
Kazuhiko Yamaguchi
和彦 山口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06344802A publication Critical patent/JPH06344802A/ja
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/15Road slope, i.e. the inclination of a road segment in the longitudinal direction

Landscapes

  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子制御式自動変速機を具備した自動車におい
て、トルクを推定し、これより道路勾配,車重量を高精
度に求め、一定速走行制御のモードが選択されたら、こ
の道路勾配,車重量情報を利用して一定速走行制御用ア
クチュエータ、および自動変速機の変速段切り換え制御
を実行し、いかなる車重、いかなる道路勾配において
も、快適な一定速走行を実現させる自動車を提供するこ
と。 【構成】道路勾配,車重量を演算により推定する手段
と、車速検知手段と、一定速走行指示操作手段と、一定
速走行演算処理手段と、一定速走行制御駆動手段と、こ
の一定速走行制御と自動変速機とエンジンの制御を司る
少なくとも一つの電子制御装置より構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動変速機を装着した
自動車の一定速走行制御装置に関し、特に道路勾配の変
化に対応してエンジンの出力制御と自動変速機の変速段
切り換え制御を併用して行い、最適な一定速走行を実現
するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の公知例としては、自動車
技術会誌Vol.46,No.2,1992に記載のように、
エンジンに吸い込まれる空気量を制御するスロットルバ
ルブのアクセルペダルによる直接駆動のほかに、間接駆
動するアクチュエータの付加と、このアクチュエータに
駆動信号を出力する電子制御装置の付加により、従来の
一定速走行制御装置は構成されている。この電子制御装
置には車速信号のほかに、運転者が操作し一定速走行制
御の動作を開始させる操作信号と、動作を終了させるキ
ャンセル信号が入力されている。操作信号が入力される
と、その設定車速と同一にすべく実車速を前記アクチュ
エータにより制御する。しかし、荷物を満載した状態で
登り坂にかかったときなどは、前記アクチュエータによ
る制御だけでは前記設定車速を維持することが困難とな
り、最近では自動変速機の変速段切り換え制御も付加す
るようになってきた。例えば、4速で一定速走行中に平
坦路から登り坂にかかったとき、実車速は徐々に低下し
てくる。そこで、前記アクチュエータによりスロットル
バルブを所定量開けていき、実車速を設定車速に近づけ
るように制御する訳であるが、急勾配,高車重などの条
件下の場合、スロットルバルブを全開にしても設定車速
に到達しなくなり、かえって設定車速から離れていくと
云う結果が生じてくる。この場合、自動変速機を3速に
シフトダウンし、車輪の駆動力を高め、実車速を設定車
速に近づけるように制御する。しかしその後再び平坦路
になると、3速のままでは駆動力があり過ぎ、また、エ
ンジン回転数も高過ぎるので4速に復帰させる必要があ
る。そこで従来のものではこれをタイマーにより、例え
ば20秒間だけ3速にすると云うような制御を追加して
いた。しかしこのものでは急勾配がそのまま続いていた
場合、4⇒3⇒4⇒3⇒4とシフトを繰り返すことにな
り、いわゆるビジィシフトとなって乗員は不快感を感ず
ることになる。そこで前記公知例ではファジィ制御技術
を応用して、スロットル開度と車速の動きからエンジン
の負荷状態、すなわち、勾配を推定し、3速から4速へ
の復帰タイミングを最適に制御する手法を前記一定速走
行電子制御装置に盛り込んでいる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した複雑な制御に
ファジィ制御を応用するには、演算を高速に行うことが
できるファジィチップの実用化が不可欠である。しかし
現在のところ、自動車用としてはコスト,耐環境性,機
能の集積度と云った点で不十分であり、改良が望まれて
いる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記一定速走
行電子制御装置でのファジィ制御による道路勾配の推定
を行うことなく、自動変速機制御用の電子制御装置でエ
ンジントルク特性,トルクコンバータ特性を利用して駆
動輪の駆動トルク,平地走行抵抗トルク,勾配走行抵抗
トルク,加速走行抵抗トルクを推定し、これより道路勾
配,車重量を高精度に求め、一定速走行制御のモードが
選択されたら、この道路勾配,車重量情報を利用して一
定速走行制御用アクチュエータ、および自動変速機の変
速段切り換え制御を実行するようにしたものである。
【0005】
【作用】以上の手段を構成することにより、車重量の大
小に係らず、また、道路勾配のいかなる変化にも係ら
ず、自動車の実車速を所定の設定車速に常に追従させる
ことができ、運転者は快適な走行感覚を得ることができ
る。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明のシステム構成図である。1は
エンジン、2は自動変速機(AT)、3はプロペラシャ
フト、4は終減速機を兼ねる差動装置、5は駆動輪、6
はATの油圧回路、7はマイクロコンピュータ内蔵のA
Tのコントロールユニット(電子制御装置)、ここでは
ATCUと称す。8はマイクロコンピュータ内蔵のエン
ジンのコントロールユニット(電子制御装置)、ここで
はECUと称す。9はエアークリーナ、10はエアーフ
ローセンサ、11はスロットルチャンバ、12は吸入マ
ニホールド、13は燃料を噴射するインジェクタであ
る。ATの内部はさらにトルクコンバータ14とギアト
レイン15に分かれており、トルクコンバータ14の出
力軸回転数、すなわち、ミッション出力軸回転数を検出
するタービンセンサ16,ミッション出力軸回転数を検
出するミッション出力軸回転センサ17が付設されてい
る。ECU8にはクランク角センサ,エアーフローセン
サ10,スロットルセンサ18等の情報が入力され、エ
ンジン回転数信号他の諸演算を実行して、インジェクタ
13に開弁駆動信号を出力し燃料量を制御、また、図示
していないが、点火プラグに点火信号を出力し点火時期
を制御等、種々の制御を実行する。一方、ATCU7に
はミッション出力軸回転センサ17,AT油温センサ等
からの信号、および、ECU8からのエンジン回転数,
スロットル開度信号等が入力され諸演算を実行して、油
圧回路6に装着された油圧制御,切り換え電磁弁20開
弁駆動信号,点火時期修正信号等を出力するようになっ
ている。また、スロットルチャンバ11に配設されたス
ロットルバルブは、図示してないが、アクセルペダルと
連動して開閉されるが、さらにスロットルバルブは、A
SCDアクチュエータ19(一定速走行制御用アクチュ
エータ)によっても開閉動作される。このASCDアクチュ
エータ19はATCU7によって演算,駆動制御され
る。
【0007】上記したATCU,ECUのごとき制御装
置の構成例を図2に示す。制御装置は少なくともCPU
21とROM23とRAM24と入出力インタフェース
回路26、これらを連絡するバス22から成り、図1に
示したようにATCU7とECU8をLANで結ぶ場合
はLAN制御回路25が必要である。
【0008】上記した本発明の構成例ではATCUとE
CUを各々一個設けているが、両者を一体化した制御装
置でもよいことは云うまでもない。この場合、CPUは
各々一個設けてもよいし、統合して一個でもよい。
【0009】図3は一定速走行制御装置の構成例を示し
たものである。スロットルチャンバ11に配設されたス
ロットルバルブ60は、このスロットルバルブ60と一
体化した形で付設されたスロットルレバー61とスロッ
トルワイヤ62を介してASCDアクチュエータ19によっ
て開閉駆動される。ASCDアクチュエータ19は負圧
駆動ダイアフラム装置63と負圧制御ソレノイド68,
69によって構成されている。負圧駆動ダイアフラム装
置63はダイアフラム64,バネ65より構成され、負
圧室66の負圧の大きさに応じて、バネ65の抗力とダ
イアフラム64の受圧面積と負圧の積より定まる作用力
のバランス点にダイアフラムは移動しバランスする。こ
れによって、負圧室66の負圧の大きさに応じてスロッ
トルバルブ60の開度は自動的に決定される。負圧制御
ソレノイドは二つ設けられており、一方は吸入マニホル
ド12の負圧を連通する連通孔67を開閉する負圧制御
ソレノイドA68、もう一方は、負圧室66と大気との
間を開閉する負圧制御ソレノイドB69より構成されて
いる。この二つの負圧制御ソレノイドはATCU7内の
一定速走行制御電子回路70によって、その駆動信号は
演算,処理されるようになっている。一定速走行制御電
子回路70には車速信号VSP,操作信号,キャンセル
信号,ブレーキSW信号,勾配等の信号が入力されるよ
うになっている。
【0010】つぎに、トルク推定,勾配推定,車重推定
について詳述する。図4はエンジントルクマップ利用の
トルク推定ブロック図である。エンジントルクマップ2
7でスロットル開度TVOとエンジン回転数Neよりエ
ンジントルクTeを求め、エアコンその他で使われる補
機トルクTACC を差引き、トルクコンバータへの入力ト
ルク、すなわち、ポンプトルクTpを求める。ここで、
補機トルクTACC は後述する方法で求めるか、予め定め
た個々の補機のトルクの代表的数値、あるいは、運転状
態毎に予め定めた個々の補機のトルク値を用いる。これ
にトルク比tとブロック30のギア比r(GP)とブロック
31のファイナルギア比rf を掛けて駆動トルクToを
求める。トルク比tは28のブロックで、Neとトルク
コンバータのタービン回転数Ntよりトルクコンバータ
のスリップ比eを求め、予め記憶しておいたe−t特性
図(ブロック29)、あるいは、e−t特性式を利用し
て求める。
【0011】図5はトルクコンバータの機械的特性(ト
ルコン特性)を利用のトルク推定ブロック図である。N
eとトルクコンバータのタービン回転数Ntよりブロッ
ク32でトルクコンバータのスリップ比eを求め、ブロ
ック33で予め記憶しておいたe−τ特性図、あるい
は、e−τ特性式を利用して(τはトルクコンバータ個
々で保有の、スリップ比eによって定まる容量係数)τ
を求める。これにNeの2乗を掛けるとトルクコンバー
タへの入力トルク、すなわち、ポンプトルクTpとな
る。これにブロック34で求めたトルク比tと、ブロッ
ク30で求めたギア比r(GP)と、ブロック31で求めた
ファイナルギア比rf を掛けて駆動トルクToを求める
ことができる。
【0012】以上の二つのトルク推定方法((1)エン
ジントルクマップ利用のトルク推定方法、(2)トルク
コンバータの機械的特性(トルコン特性)を利用のトル
ク推定方法)には、それぞれ下記のごとき弱点がある。
(1)の方法については、補機トルクTACC を正確に推
定しないと、推定エンジントルクTe,最終的な推定駆
動トルクToの精度が不十分になる。(2)の方法につ
いては、トルクコンバータのスリップ比eが大きくな
り、スリップ比e≒0.85 より大の領域、いわゆるカ
ップリング領域になると、上記したトルクコンバータ個
々で保有のスリップ比eによって定まる容量係数τの値
が急激に変化し、十分な精度でのポンプトルクTpの推
定、すなわち、最終的な駆動トルクToの推定ができな
い。
【0013】そこでこの両者の弱点をカバーするため、
図6に示すようなトルク推定法切り換え式を用いること
がより望ましい。すなわち、例えばスリップ比e≒0.
9 を境界として、それ以下の領域では上記の(2)の
方法で、それ以上の領域では上記の(1)の方法でトル
ク推定を行うと云うものである。ここで補機トルクT
ACCの推定は、例えばスリップ比e≒0.85のポイント
で補機トルクTACCの学習を行えば良い。ブロック35
で、このポイントにおけるポンプトルク推定部36から
求めたポンプトルクTpとエンジントルク推定部37か
ら求めたエンジントルクTeより TACC=Te−Tp …(1) のごとくして補機トルクTACC を求め、つぎにスリップ
比e≒0.85の学習ポイントがくるまで、このTACC
の値を補機トルクとして記憶し、上記(1)の方法でT
oを推定する場合に利用すればよい。このトルク切り換
えはブロック38で行う。この切り換えはブロック32
からのスリップ比eと、ブロック39のコースト,エン
ブレ,ロックアップ判定部からの指令により行う。コー
スト,エンブレ,ロックアップ運転領域ではなく、e≦
0.9 ならば、ブロック36で求めたTpを用いる。コ
ースト,エンブレ,ロックアップ運転領域ではなく、e
>0.9 ならば、ブロック37,ブロック35より求め
たTpを用いる。一方、スリップ比eの大小に関係無
く、ロックアップ運転領域の場合にも、ブロック37,
ブロック35より求めたTpを用いる。コースト,エン
ブレ運転領域ではブロック40からのTpを用いるよう
に切り換える。なお、補機トルクTACC の学習部35で
の学習は、変速中は行わないことが望ましいので、ブロ
ック41で変速中か、どうか判別している。これには、
CURGP(現時点のギア位置)とNXTGP(これから変速
しようとしているギア位置)の信号より行っている。
【0014】図7は図4〜図6の駆動トルク推定のいず
れかを利用して、道路勾配θt を推定するブロック図を
示している。ブロック42は図4〜図6の駆動トルク推
定部のいずれかを該当させる。ここで車輪の駆動力FO
は走行抵抗FR,加速抵抗Fα,勾配抵抗Fθの和と等
しく FO=FR+Fα+Fθ …(2) ここで右辺の各項はそれぞれ次のごとく表せる。
【0015】 FR=Fr+FA …(3) Fr=μr・W・g …(4) FA=μ1・A・V2 …(5) Fθ=W・g・sinθt …(6) Fα=(W+Wr)・α …(7) Fr;転がり抵抗 FA;空気抵抗 FR;走行抵抗 F
α;加速抵抗 Fθ;勾配抵抗 μr;転がり抵抗係数 μ1;空気抵抗
係数 W;自動車総重量 g;重力の加速度 A;自動車前面
投影面積 V;車速 Wr;回転部相当重量 α;自動車の走行加
速度 したがって、トルクで(2)式を書き替えると To=TR+Tα+Tθ …(8) ゆえにTθは Tθ=To−TR−Tα …(9) となる。勾配θtは(6)式を変換して θt=arcSIN(Tθ/(W・g・R) …(10) として求めることができる。また、TR,Tαは TR=R・(Fr+FA) …(11) Tα=R・Fα=R・(W+Wr)・α …(12) となる。ブロック43で(11)式,(4),(5)式
を用いて平地走行トルクTR を求め、ブロック45,4
6で(12)式のαを、ブロック46で(12)式のα
以外の部分を求め、ブロック51で、両者から加速トル
クTαを求める。ブロック47で(9)式にしたがって
θを求め、ローパスフィルター(LPF)48を介して
さらに安定なTθとし、ブロック49,ブロック50で
(10)式を演算して道路勾配θt を求めることができ
る。ここで求めた道路勾配θt はRAMに一旦記憶させ
ておく。
【0016】図8は車重推定ブロック図を示したもので
ある。図7で示したブロックと一部重複して記載されて
いる。出力軸トルク推定部42で求めたToと、平地走
行抵抗推定部43で求めたTR 、図7のブロック42,
43,47,48を包含した勾配抵抗推定部52で求め
たTθより、ブロック54で(8)式を変形した次式に
より、 Tα=To−TR−Tθ …(13) 加速抵抗トルクTαを求める。図7のブロック44,4
5を包含した車前後加速度推定部53で求めたαとブロ
ック55からのタイヤ半径Rをブロック56で乗じ、
(12)式を変換した次式 W+Wr=Tα/R・α …(14) よりブロック57でW+Wrを求め、ブロック58で予
め記憶しておいたWr分を差引き、車重量Wを求めると
いうものである。ここで求めた車重量WはRAMに一旦
記憶させておき、次回、TR,Tθを算出するとき利用
する。
【0017】上記したごとくして記憶された道路勾配θ
t ,車重量Wは一定速走行モードに入ったときに以下の
ごとくして利用される。
【0018】図9は一定速走行制御フローを示したもの
である。ブロック71で運転者が一定速走行モードとす
べく操作ボタンを操作し、操作信号がONとなると、ブ
ロック72では設定車速(VSP)Oをセットする。ブロ
ック73では、この(VSP)Oと現在の実車速VSPの
偏差ΔVを算出する。ブロック74では、オーバードラ
イブOD、すなわち、前進4段の場合、最高段の4速
(ギア比1以下)かどうか判別する。ATCU7では常
に現在のギア位置GPを求めているので、この信号を利
用する。ODと判断されるとブロック75に進み、設定
許容幅εより車速偏差ΔVが大きいかどうか判別する。
ここで大きいと判断されるとブロック76に進み、先に
記憶しておいた道路勾配θt ,車重量Wを読み込む。そ
してブロック77に進み、図10(a)に示したθt
Wによりマップ化した制御ゲイン値kを検索し抽出す
る。そしてブロック78に進み、ΔVと制御ゲイン値k
の積をとり、これをスロットル開度補正分ΔTVOとす
る。ブロック79ではこのΔTVOと現在のTVOの和を
とり、これを新たなTVOとする。そしてブロック80
に進み、このTVOが設定値cより小さいかどうか判別
する。この設定値cは全開付近に設定するのが望まし
い。全開付近でないと判断されると、ブロック81に進
み、スロットル開度補正分ΔTVOの制御を実行する。
設定値cよりTVOが大と判断されると、ブロック82
に進み、3速シフトダウンを実行する。ブロック81,
82を通過すると再びブロック73に戻る。3速シフト
ダウン後のブロック77での制御ゲイン値kのマップ検
索は、図10(b)の3速用のマップを利用する。図1
0(a),(b)とも制御ゲイン値kは、θt ,Wが大
ほど大きい値を設定しておく。
【0019】ブロック74でODでないと判断されると
ブロック83に進み、道路勾配θtを読み込む。ここで
θt は図7で詳述したごとく、時々刻々と演算して求め
ており、その最新データを読み込む。そしてブロック8
4に進み、このθt が設定値dより小さいかどうか判別
する。この設定値dは平坦路の勾配付近に設定する。θ
t が設定値dより小、すなわち、平坦路に近いと判断さ
れるとブロック85に進み、4速アップシフトを実行す
る。そして再びブロック73に戻る。
【0020】ブロック75で設定許容幅εより車速偏差
ΔVが小さいと判断されるとブロック86に進み、車速
偏差ΔVが正か、負か判定する。負ならばブロック76
にすぐに戻る。正ならば、すなわち、ε≧ΔV≧0とい
うことで、車速は設定許容幅内に入っていると判断して
ブロック87で現在のΔTVO維持の制御を実行する。
そして再びブロック73に戻る。
【0021】ブロック84でθt が設定値dより大と判
断されると、すなわち、まだ登り坂を走行中であると判
断し、ブロック88に進み現在のギア位置GP(3速)
の維持を決定し、ブロック75に戻る。
【0022】次にブロック81のΔTVO制御について
詳述する。ΔTVOはブロック75,86,78からも
明らかなように、正,負の値を取り得る。ΔTVOが
正、すなわち、現在の開度からさらにΔTVO分開ける
場合、図3の負圧制御ソレノイドB69を動作させ、負
圧室66の大気との連通を遮断させ、負圧室66の負圧
を高めることによりスロットルバルブを更に開ける。Δ
TVOが負、すなわち、現在の開度からΔTVO分閉じ
る場合、図3の負圧制御ソレノイドB69の動作を停止
させ、負圧室66の大気との連通を行い、負圧室66の
負圧を低めることによりスロットルバルブを閉じ方向に
制御する。なお、負圧制御ソレノイドA68はブロック7
1の操作信号がONになると動作し、連通孔67と負圧
室66を連通させる。
【0023】図9に示した制御フローはキャンセル信号
が入力されると、直ちに実行が停止される。また、ブレ
ーキSWのON信号が入力された場合も一時的に実行を
停止し、運転者が操作ボタンを操作し復帰させようとし
た場合は、再び図9に示した制御フローを実行させる。
【0024】
【発明の効果】以上の本発明により、車重量の大小に係
らず、また、道路勾配のいかなる変化にも係らず、自動
車の実車速を所定の設定車速に常に追従させることがで
き、運転者は快適な走行感覚を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシステム構成図である。
【図2】制御装置の構成図である。
【図3】一定速走行制御装置を示す図である。
【図4】エンジントルクマップ利用のトルク推定ブロッ
ク図である。
【図5】トルコン特性利用のトルク推定ブロック図であ
る。
【図6】トルク推定法切り換え式のブロック図である。
【図7】勾配推定ブロック図である。
【図8】車重推定ブロック図である。
【図9】一定速走行制御フロー図である。
【図10】制御ゲインkマップを示す図である。
【符号の説明】
1…エンジン、2…AT、7…ATCU、8…ECU、
19…ASCDアクチュエータ、42…駆動トルク推定
部、43…平地走行抵抗トルク推定部、50…勾配推定
部、51…加速走行抵抗トルク推定部、58…車重推定
部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンと自動変速機の電子制御を司る少
    なくとも一つ以上の電子制御装置を具備したシステムに
    おいて、 駆動輪の駆動トルクを推定する第一の推定手段と、平地
    走行抵抗トルクを推定する第二の推定手段と、勾配走行
    抵抗トルクを推定する第三の推定手段と、加速走行抵抗
    トルクを推定する第四の推定手段と、前記四つの推定手
    段より道路勾配を推定する手段と、前記四つの推定手段
    より車重量を推定する手段と、一定速走行指示操作手段
    と、一定速走行演算処理手段と、一定速走行制御駆動手
    段とを有し、 前記手段より得た道路勾配,車重量情報を用いて前記一
    定速走行制御駆動手段を制御するようにしたことを特徴
    とする自動車一定速走行制御装置。
JP5131645A 1993-06-02 1993-06-02 自動車一定速走行制御装置 Pending JPH06344802A (ja)

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