車両の加速度算出装置及び車両の走行制御装置
【課題】 加速度算出値に含まれるノイズを抑制できると同時に、フィルタ処理を行う際に応答遅れが大きくならないようにした、車両の加速度算出装置及びこれを用いた、車両の走行制御装置を提供する。
【解決手段】 車両の車速情報を検出する車速検出手段１００と、該車速検出手段によって検出された該車速情報を時間微分することにより予め設定された演算周期毎に該車両の車速微分値を加速度情報として算出する車速微分値算出手段１０７とをそなえ、該車速微分値算出手段１０７は、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と所定周期数ｒ（例えば、ｒ＝１５）だけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報とに基づいて、該加速度情報を算出する。
【解決手段】 車両の車速情報を検出する車速検出手段１００と、該車速検出手段によって検出された該車速情報を時間微分することにより予め設定された演算周期毎に該車両の車速微分値を加速度情報として算出する車速微分値算出手段１０７とをそなえ、該車速微分値算出手段１０７は、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と所定周期数ｒ（例えば、ｒ＝１５）だけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報とに基づいて、該加速度情報を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車速に基づいて、車両の加速度を算出する車両の加速度算出装置及びこれを用いた車両の走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の加速度を算出し、算出した加速度に基づいて車両の走行を制御する装置が実用化されている。
例えば、特許文献１には、車両を設定された速度で自動的に定速走行させるオートクルーズ装置において、車速の変化率（即ち、加速度）に応じて補助ブレーキのブレーキ力を制御する技術が開示されている。
【０００３】
車両の加速度とはすなわち車両の車速の変化率であり、従来、車両の加速度の算出は車速センサから入力される車速を微分回路等によって微分処理することによって行われている。
しかしながら、車両の車速を微分処理して算出した加速度算出値には、微小な変動（即ち、ノイズ）が多く含まれる（図４参照）。このため、加速度算出値を車両のＥＣＵ（電子制御装置）がそのまま用いるとノイズ等の影響によって車両の走行制御（例えば補助ブレーキの制御など）が不安定になるので、このノイズの影響を抑制するため、ＥＣＵでは所定のフィルタ係数で加速度算出値の信号にフィルタ処理を行うことによって信号値を平滑化させたものを用いている。
【０００４】
このフィルタ処理にはローパスフィルタ（ＬＰＦ）が用いられ、ＬＰＦでは、所定の演算周期（例えば２０ミリ秒）毎に所定のフィルタ係数に基づいてフィルタ演算が行われる。
また、ＬＰＦでは、（ａ＋ｂ＝１，ａ＞０，ｂ＞０）を満たすフィルタ係数ａ，ｂを設定し、１演算周期前にＬＰＦが算出したフィルタ後信号値Ｆ（ｎ−１）と入力された信号値（フィルタ前信号値）Ｌ（ｎ）とにフィルタ係数ａ，ｂをそれぞれ乗算したものを加算することによってフィルタ後信号値Ｆ（ｎ）を算出するようになっている［Ｆ（ｎ）＝ａＦ（ｎ−１）＋ｂＬ（ｎ）］。
【０００５】
これにより、フィルタ前信号値に含まれるノイズ（微小変化）分は、ＬＰＦによるフィルタ処理によってカット又は抑制されてフィルタ後信号値は滑らかな変動特性となる。
なお、ＬＰＦによってフィルタ処理されたフィルタ後信号値はそれ以前の各周期におけるフィルタ前信号値の影響を累積的に受けることになるが、この影響は、その時点に近いフィルタ前信号値ほど大きく、その時点から遠いフィルタ前信号値ほど小さくなる。
【０００６】
このとき、１演算周期前のフィルタ後信号値Ｆ（ｎ−１）を乗算するフィルタ係数ａの値を大きく［入力信号値Ｌ（ｎ）を乗算するフィルタ係数ｂの値を小さく］する（フィルタを重くするともいう）ほど、算出されるフィルタ後信号値は当該演算周期における入力信号値Ｌ（ｎ）内のノイズがより強く抑制されるので、振幅の大きなノイズでも除去することができる。
【０００７】
しかしこのようにフィルタ係数ａの値を大きくすると直近の入力信号値Ｌ（ｎ）が軽視されることになるので、例えば、図４に示すようにフィルタ前信号値Ｌ（ｎ）が変動した場合、フィルタ後信号値の値にフィルタ前信号値の変動が反映されるまでの応答遅れΔＴが大きくなってしまう。
反対に、フィルタ係数ａの値を小さく（フィルタ係数ｂの値を大きく）設定する（フィルタを軽くするともいう）と応答遅れΔＴを小さくすることができるが、ノイズの振幅が大きい場合にはノイズを十分に除去することができず、ＥＣＵによる車両の走行制御が不安定になってしまう。
【０００８】
したがって、車速情報及び車速情報に基づいて算出した加速度情報をフィルタ処理してノイズを除去する場合には、フィルタ係数ａ，ｂの値はできる限り、加速度算出値の変動に対して応答遅れを許容範囲内に抑えながらノイズを一定レベル以上除去することができる値に設定することが望ましい。
【特許文献１】特開平８−１８３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の加速度算出方法のように、フィルタ処理によって加速度情報に含まれるノイズを必要な程度だけ除去できるように、上述のフィルタ係数ａをある程度大きく設定（フィルタを重く）すると、図４に示すようにフィルタ後の加速度算出値に許容できない程度の大きな応答遅れ（ΔＴ）が生じてしまうことになる。
このように、従来の技術によれば、加速度算出値に振幅の大きいノイズが含まれてしまうため、このノイズを除くようにフィルタ処理を行うとフィルタ後の加速度算出値の応答遅れが大きくなり、ひいてはＥＣＵによる車両の走行制御に遅れが生じてしまうことになり、ノイズの除去と応答遅れの回避とを同時に実現することが困難であった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、車両の車速に基づいて算出した加速度算出値に含まれるノイズを抑制できると同時に、フィルタ処理を行う際に応答遅れが大きくならないようにした、車両の加速度算出装置及びこれを用いた、車両の走行制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の本発明の加速度算出装置は、 車両の車速情報を検出する車速検出手段と、該車速検出手段によって検出された該車速情報を時間微分することにより予め設定された演算周期毎に該車両の車速微分値を加速度情報として算出する車速微分値算出手段とをそなえ、該車速微分値算出手段は、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報とに基づいて、該加速度情報を算出することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明の加速度算出装置は、請求項１のものにおいて、該車速微分値算出手段が算出した該加速度情報をフィルタ処理するフィルタ手段をさらにそなえたことを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明の加速度算出装置は、請求項１又は２のものにおいて、該車速微分値算出手段は、該演算周期毎に、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と該所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報との差を該所定周期数ｒに相当する時間で除算して該加速度情報を算出することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４記載の本発明の加速度算出装置は、請求項１〜３のものにおいて、該演算周期の周期は１０〜４０ミリ秒であり、該所定周期数ｒは５〜５０であり、該車速微分値算出手段は、１演算周期毎に当該演算周期において入力された該車速情報と、ｒ演算周期前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報との差を該演算周期数ｒに相当する時間で除算して該加速度情報を算出することを特徴としている。
【００１４】
演算周期を短くすると、この演算周期に応じて算出した加速度に基づいて車両のＥＣＵ等で制御を行えば、高精度な制御が行えるが、演算及び制御の頻度が高くなって、コントローラ系の大きな負担となる。一方、演算周期を長くすると演算や制御の頻度は低く抑えられるが、制御の精度が低下してしまう。このような観点から、演算周期は１０〜４０ミリ秒を設定している。
また、上記の所定周期数ｒに相当する時間は、長すぎると実際の相対速度に対する応答遅れが大きくなりすぎ、また、短すぎると相対速度算出値のノイズの振幅抑制効果が薄れるので、好適には、上記の所定周期数ｒに相当する時間が２００ミリ秒から５００ミリ秒程度の範囲になるようにｒの値を設定する。
【００１５】
また、請求項５記載の本発明の加速度算出装置は、請求項１〜４のものにおいて、該車速検出手段が検出した該車速情報をフィルタ処理する車速フィルタ手段を備え、該車速微分値算出手段は、該車速フィルタ手段によってフィルタ処理されたフィルタ後車速情報に基づいて該加速度情報を算出することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６記載の本発明の車両の走行制御装置は、車両の走行状態に応じて、該車両の速度を制御する車両の走行制御装置において、該車両の加速度情報を算出する請求項１〜５のいずれか１項に記載の加速度算出装置と、車両を減速させる補助ブレーキ手段と、該補助ブレーキ手段を制御する補助ブレーキ制御手段とをそなえ、該補助ブレーキ制御手段は、該車両を減速させる際に、該加速度算出装置により算出された該加速度情報に応じて該補助ブレーキのブレーキ力を制御して該車両の走行を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
したがって、請求項１記載の本発明の加速度算出装置によれば、演算周期ｎにおいて加速度情報を算出する際に、演算周期ｎの車速情報と所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）の車速情報とに基づいて加速度情報を算出するので、従来のものよりも長い時間における車速情報の変化率を算出することにより、算出した加速度算出値に含まれるノイズの振幅を抑制することができる。
【００１８】
また、請求項２記載の本発明の加速度算出装置によれば、請求項１の効果に加え、算出した加速度算出値をフィルタ処理する際に比較的軽めのフィルタでも十分にノイズを抑制することができるので、実際の加速度の変動に対して応答性のよく、ノイズが抑制されて安定した加速度情報を算出することができる。
また、請求項３記載の本発明の加速度算出装置によれば、請求項１又は２の効果に加え、演算周期ｎにおける車速情報と所定周期前の演算周期（ｎ−ｒ）における車速情報との差を演算周期ｒに相当する時間で除算して車速情報の変化率を算出するので、常に適切な加速度情報を算出することができる。
【００１９】
また、請求項４記載の本発明の加速度算出装置によれば、請求項１〜３の効果に加え、１０〜４０ミリ秒である各演算周期毎に、現在の演算周期と５〜５０周期である演算周期数ｒだけ前に入力された該車速情報との差を演算周期数ｒに相当する時間で除算して加速度情報を算出するので、実際の加速度の変動に対して遅れることなく加速度情報を算出できる上、算出した加速度情報に含まれるノイズの振幅を抑制することができる
また、請求項５記載の本発明の加速度算出装置によれば、請求項１〜４の効果に加え、フィルタ処理を行ってノイズを少なくした車速情報に基づいて加速度情報を算出するので加速度算出値に含まれるノイズの振幅をさらに低減することができる。
【００２０】
また、請求項６記載の本発明の車両の走行制御装置によれば、車両を減速させる際に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車速微分値算出手段が算出した加速度が所定値以上の時にはブレーキを作動させて車両の走行を制御するので、車両を減速させるとき、加速度が所定値以上であり、減速が十分でないことを応答性良く判断でき、ブレーキ手段を作動させて十分な減速を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態に係る、加速度算出装置及び車両の走行制御装置を説明するためのものであって、図１は本発明の加速度算出装置を適用したオートクルーズ制御装置の構成を示すブロック図、図２は車速情報及び加速度情報のフィルタ処理にかかる演算回路並びに加速度算出にかかる演算回路を模式的に示す回路図、図３は本実施形態における加速度情報（車速微分値）とこれをフィルタ処理したフィルタ後信号値との経時変化の一例を示すグラフである。
【００２２】
本実施形態は、本発明の加速度算出装置を、車両の走行制御装置の一形態として、車両を設定された車速で自動的に定速走行させるオートクルーズ制御装置に適用したものである。
図１に示すように、本実施形態におけるオートクルーズ制御装置は、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるＥＣＵ（電子制御装置）１５０、車速検出手段（車速センサ）１００、ブレーキスイッチ１０１、スロットル開度センサ１０２、及び作動スイッチ１０３を備え、さらにスロットルアクチュエータ１０４、補助ブレーキ装置１０５を備えている。
【００２３】
ＥＣＵ１５０の入力側には、車速センサ１００、ブレーキスイッチ１０１、スロットル開度センサ１０２、及び作動スイッチ１０３が接続され、ＥＣＵ１５０の出力側には、スロットルアクチュエータ１０４及び各種補助ブレーキ装置１０５が接続されている。
車速センサ１００、ブレーキスイッチ１０１、スロットル開度センサ１０２は、それぞれ車両の車速、図示しないブレーキペダルのオン又はオフ、スロットル弁の開度の情報を検出するセンサである。作動スイッチ１０３はＥＣＵ１５０にオートクルーズ制御の開始を指示するためのスイッチであり、運転者が作動スイッチ１０３をオンとすると、その時の走行車速を設定車速Ｖ０に設定してオートクルーズ制御を開始するようになっている。なお、作動スイッチ１０３には、オートクルーズ時の設定車速Ｖ０を増減調整しうる機能も付設されている。
【００２４】
また、オートクルーズ制御の作動解除は、作動スイッチ１０３をオフとすることでも行えるが、ブレーキスイッチ１０１の信号から検知されるブレーキ作動によっても作動スイッチ１０３がオフにされ、オートクルーズ制御が解除されるようになっている。
補助ブレーキ装置１０５は、排気ブレーキ装置１２０、リターダ１２１から構成されている。
【００２５】
また、ＥＣＵ１５０は機能要素として車速ＬＰＦ（車速フィルタ手段）１０６、微分回路（車速微分値算出手段）１０７、加速度ＬＰＦ（フィルタ手段）１０８、目標車速設定手段１０９、スロットル制御手段１１０及び補助ブレーキ制御手段１１１を含む加減速制御手段１１２を備えている。
車速センサ１００からＥＣＵ１５０に入力された車速検出信号は、車速ＬＰＦ１０６によってフィルタ処理がなされる。これによって車速検出信号（車速情報）に含まれる微小な変動（ノイズ）が除去されて、不必要な変動の少ない安定した信号値（フィルタ後車速情報Ｖ）に変換される。そして、このフィルタ後車速情報Ｖは目標車速設定手段１０９に入力される。
【００２６】
また、車速ＬＰＦ１０６によってフィルタ処理されたフィルタ後車速情報Ｖは微分回路（車速微分値算出手段）１０７にも入力される。微分回路１０７では入力されたフィルタ後車速情報に微分処理が行われ、フィルタ後車速情報の変化率から加速度情報（加速度算出値）を算出するようになっている。
そして、算出された加速度算出値は、加速度ＬＰＦ１０８に入力されてフィルタ処理がなされる。これによって微分回路１０７から出力される加速度算出値に含まれる微小な変動（ノイズ）が除去されて、不必要な変動の少ない安定した信号値（フィルタ後加速度情報）Ｇに変換される。
【００２７】
かかるフィルタ処理及び加速度情報の算出の詳細については後述する。
目標車速設定手段１０９は、作動スイッチ１０３がオンとされると、その時点において車速ＬＰＦ１０６から入力された車両の車速を設定車速Ｖ０として記憶する。また、その後、運転者が作動スイッチ１０３を操作して設定車速Ｖ０の値を変更した場合には記憶した設定車速Ｖ０を変更するようになっている。
【００２８】
加減速制御手段１１２は、作動スイッチ１０３がオンにされると、車速ＬＰＦ１０６から入力される車速情報Ｖが目標車速設定手段１０９から入力された設定車速Ｖ０になるように車両を加速または減速させるようにフィードバック制御を行う。
加減速制御手段１１２では、スロットル制御手段１１０により車両を加速させる場合にはスロットル開度が大きくなるようにスロットルアクチュエータ１０４を制御し、車両を減速させる場合にはスロットル開度が小さくなるようにスロットルアクチュエータ１０４を制御することで上述のフィードバック制御を行う。
【００２９】
しかし、下り坂走行中など、スロットル開度の制御（つまり、エンジンブレーキによる減速）のみでは車両を設定車速Ｖ０に維持することができない場合には、スロットル制御手段１１０が、スロットル開度が最小開度になるようにスロットルアクチュエータ１０４を制御した上で、補助ブレーキ制御手段１１１が、適切な制動力を得るように補助ブレーキ装置１０５を制御するようになっている。
【００３０】
ここで、補助ブレーキ制御手段１１１の制御条件についてさらに詳しく説明すると、補助ブレーキ制御手段１１１は、スロットル開度センサ１０２から入力されるスロットル開度が最小開度であり、且つ、加速度ＬＰＦ１０８から入力されるフィルタ後加速度情報Ｇが予め設定された所定値以上であるときには、排気ブレーキ装置１２０及びリターダ１２１のどちらか一方あるいは両方を作動させて車両の減速を補助するようになっている。
【００３１】
このときの所定値は、例えば、下り坂走行時等、スロットル開度が最小開度であるにも関わらず、設定車速Ｖ０を維持できず、設定車速Ｖ０を超えて加速するような状態を判定するために設定される。この所定値は一つでもよいが、大きさの異なる複数の所定値を設定し、加速度ＬＰＦ１０８から入力されるフィルタ後加速度情報Ｇの大きさに応じて、作動させる補助ブレーキ装置を選択して、補助ブレーキ装置１０５による制動力を調整するようにしてもよい。
【００３２】
本実施形態では、所定値は２つ設けられており、第１所定値と第１所定値よりも大きな値である第２所定値とが設定されている。
これにより、補助ブレーキ制御手段１１１は、スロットル開度が最小開度であり、且つ、フィルタ後加速度情報Ｇが第１所定値以上である場合には、排気ブレーキ装置１２０を作動させるようになっており、この状態でフィルタ後加速度情報Ｇが第２所定値以上である場合には、さらに、リターダ１２１を作動させるようにして補助ブレーキ装置による制動力を調整するようになっている。
【００３３】
次に、図２を参照して車速ＬＰＦ１０６及び加速度ＬＰＦ１０８におけるのフィルタ処理並びに車速微分値算出手段（微分回路）１０７における加速度の算出について説明する。
図２に示すように、車速ＬＰＦ１０６は、信号認知部２０１、第１増幅器２０２、第２増幅器２０３、遅延素子２０４、加算回路２０５によって構成されている。
【００３４】
車速センサ１００によって検出された車速情報の信号（電圧値）はまず、車速ＬＰＦ１０６の信号認知部２０１に入力され、そして信号認識部２０１は１演算周期（ここでは２０ミリ秒）毎に入力される車速検出信号の値を認識して、認識した値を車速検出信号値Ｌ１（ｎ）として出力するようになっている。
第１増幅器２０２は遅延素子２０４と加算回路２０５との間に、また、第２増幅器２０３は信号認識部２０１と加算回路２０５との間にそれぞれ介装されており、第１増幅器２０２及び第２増幅器２０３は入力された信号値にそれぞれ設定されたフィルタ係数ａ１，ｂ１（ただし、ａ１＋ｂ１＝１，ａ１＞０，ｂ１＞０）を乗じた値を出力するようになっている。
【００３５】
なお、フィルタ係数ａ１，ｂ１は車速検出信号値Ｌ１（ｎ）に含まれる微小変化（ノイズ）を十分に除去できるように予め設定された値である。この場合フィルタ係数ａ１が大きい（フィルタ係数ｂ１が小さい）程大きなノイズを除去できる反面、車速検出信号値Ｌ１（ｎ）の変化に対する応答遅れが大きくなるので、フィルタ係数ａ１，ｂ１の値はノイズを確実に除去できると同時に、車速検出信号値Ｌ１（ｎ）の変化に対する応答遅れがあまり大きくならないような値に設定する。
【００３６】
加算回路２０５には、第１増幅器２０２及び第２増幅器２０３から信号値が入力され、加算回路２０５は入力された信号値の値を加算して出力するようになっている。遅延素子２０４は加算回路２０５と第１増幅器２０２との間に介装され、遅延素子２０４は、加算回路２０５から入力された信号値（即ち、フィルタ後車速情報）を１演算周期（２０ミリ秒）遅延させて出力するようになっている。
【００３７】
したがって、信号認知部２０１から第２増幅器２０３に入力された車速検出信号値Ｌ１（ｎ）は第２増幅器２０３によってフィルタ係数ｂ１を乗算した信号値ｂ１Ｌ１（ｎ）に変換されて加算回路２０５に入力され、第１増幅器２０２には遅延素子２０４から１演算周期前のフィルタ後信号値Ｆ１（ｎ−１）が入力され、入力された１演算周期前のフィルタ後信号値Ｆ１（ｎ−１）は第１増幅器２０２によってフィルタ係数ａ１を乗算した信号値ａ１Ｆ１（ｎ−１）に変換されて加算回路２０５に入力される。
【００３８】
加算回路２０５は、第１増幅器２０２から入力された信号値ａ１Ｆ１（ｎ−１）と第２増幅器２０３から入力された信号値ｂ１Ｌ１（ｎ）とを加算し、加算された信号値ａ１Ｆ１（ｎ−１）＋ｂ１Ｌ１（ｎ）を出力する。
すなわち、車速ＬＰＦ１０６全体としてみれば、車速センサ１００から入力された車速検出信号値Ｌ１（ｎ）を
Ｆ１（ｎ）＝ａ１Ｆ１（ｎ−１）＋ｂ１Ｌ１（ｎ）・・・（Ｂ）
に変換して車速ＬＰＦ１０６から出力するようになっている。
【００３９】
そして、車速ＬＰＦ１０６において演算周期毎にフィルタ処理されたフィルタ後車速情報は微分回路（車速微分値算出手段）１０７及び目標車速設定手段１０９に入力されるようになっている。
微分回路１０７は、遅延素子２０６、加算回路２０７及び除算回路２０８によって構成される。
【００４０】
演算周期ｎにおいて、車速ＬＰＦ１０６から微分回路１０７に入力されたフィルタ後車速情報Ｆ１（ｎ）は、微分回路１０７の遅延素子２０６及び加算回路２０７に入力されるようになっている。
遅延素子２０６は、入力されたフィルタ後車速情報を１０〜２５演算周期（ここでは１５演算周期とする）遅延させて出力するようになっており、遅延されたフィルタ後車速情報Ｆ１（ｎ−１５）を正負を反転させた上で加算回路２０７に入力するようになっている。
【００４１】
そして、加算回路２０７は演算周期ｎにおいて入力されたフィルタ後車速情報Ｆ１（ｎ）と正負を反転させた１５演算周期前のフィルタ後車速情報−Ｆ１（ｎ−１５）とを加算した信号値を出力する。
そして、加算回路２０７から出力された信号は除算回路２０８に入力され、１５演算周期に相当する時間（即ち、３００ミリ秒）で除算された値を出力するようになっている。
【００４２】
つまり、微分回路１０７全体とすると
Ｌ２（ｎ）＝［Ｆ１（ｎ）−Ｆ１（ｎ−１５）］／１５演算周期・・・（Ｃ）
として演算周期ｎにおける加速度算出値Ｌ２（ｎ）を出力する。
ちなみに、次演算周期（ｎ＋１）において微分回路１０７は
Ｌ２（ｎ＋１）＝［Ｆ１（ｎ＋１）−Ｆ１（ｎ−１４）］／１５演算周期・・（Ｃ´）
を出力することになる。つまり、微分回路１０７では各演算周期（２０ミリ秒）毎に現在の演算周期において入力されたフィルタ後車速情報と現在の演算周期よりも１５演算周期前に入力されたフィルタ後車速情報との差を１５演算周期に相当する時間（３００ミリ秒）で除した信号値を出力するようになっている。
【００４３】
このようにして微分回路１０７において算出された信号値は車速情報（フィルタ後車速情報）の変化率は、即ち、車両の加速度を示す。つまり、微分回路１０７は各演算周期毎に加速度算出値を算出して、算出した加速度算出値を加速度ＬＰＦ１０８に入力するようになっている。
加速度ＬＰＦ１０８の構成は車速ＬＰＦ１０６の構成とほぼ同じであり、第１増幅器２０９、第２増幅器２１０、遅延素子２１１及び加算回路２１２によって構成されている。ただし、加速度ＬＰＦ１０８には、すでに演算周期毎に加速度算出値Ｌ２（ｎ）が入力されるため、車速ＬＰＦ１０６における信号認知部２０１のように信号を演算周期毎に認識する手段を備える必要はない。
【００４４】
第１増幅器２０９及び第２増幅器２１０は入力された信号値にそれぞれ設定されたフィルタ係数ａ２，ｂ２（ただし、ａ２＋ｂ２＝１，ａ２＞０，ｂ２＞０）を乗じた値を出力するようになっている。
なお、フィルタ係数ａ２，ｂ２は、加速度算出値Ｌ２（ｎ）に対応して加速度算出値Ｌ２（ｎ）の微小変化（ノイズ）を十分に除去できるように予め設定された値であるが、本発明によれば、加速度算出値Ｌ２（ｎ）に含まれるノイズの振幅が従来のものよりも抑制されるので、フィルタ係数ａ２は小さく（フィルタ係数ｂ２が大きく）設定して加速度算出値Ｌ２（ｎ）の変化に対する応答遅れが大きくならないようにする。
【００４５】
したがって、微分回路１０７から演算周期ｎにおいて入力された加速度算出値Ｌ２（ｎ）は、加速度ＬＰＦ１０８において
Ｆ２（ｎ）＝ａ２Ｆ２（ｎ−１）＋ｂ２Ｌ２（ｎ）・・・（Ｄ）
に変換してフィルタ後信号値Ｆ２（ｎ）を出力するようになっている。
本発明の一実施形態に係る、加速度算出装置及び車両の走行制御装置はこのように構成されているので、特に微分回路１０７において、現在の演算周期における車速情報と１５演算周期前における車速情報との差を１５演算周期に相当する時間（３００ミリ秒）で除算して算出するので、算出した加速度算出値のばらつき（ノイズ）の幅を小さく抑えることができる（図３参照）。
【００４６】
また、これによって、加速度ＬＰＦ１０８において設定されるフィルタ係数ａ２の値を小さく（ｂ２の値を大きく）設定しても加速度算出値に含まれるノイズを十分に除去することができる。すなわち、フィルタを軽めに設定することで応答遅れを抑制することができる。
また、微分回路１０７は、１演算周期（２０ミリ秒）毎に加速度算出値を算出するので、実際の加速度に変化に対して遅れることなく加速度算出値を算出することができる。
【００４７】
したがって、図３に示すように、Ｔ１の時点で、車両が下り坂にさしかかるなどして、スロットル開度が最小開度でありながらも加速度が増大する場合であっても、加速度算出値Ｌ２（ｎ）に対するフィルタ後加速度情報Ｆ２（ｎ）の応答遅れΔＴを低減することができ、加速度算出値Ｌ２（ｎ）に含まれるノイズは確実に除去されながら、応答遅れΔＴが小さく、安定した加速度情報（フィルタ後信号値）が加減速制御手段１１２に入力されるので、補助ブレーキ制御手段１１１は実際の加速度の変化に対して遅れることなく、補助ブレーキ装置１０５を作動させることができ、急に道路が下り坂になるような場合でも車両が安定して定速走行を行うことができる。
【００４８】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態においては、本発明の加速度算出装置をオートクルーズ制御装置に適用しているが、オートクルーズ装置に限らず、車両の加速度情報を用いる装置であれば、何にでも適用することができる。
例えば、自動変速機は、車両の加速度情報に基づいてアップシフト及びダウンシフト等の変速のタイミングを制御するが、この自動変速機に本発明の加速度算出装置を適用することで、実際の加速度の変動に対して応答性のよい変速制御を行うことができる。
【００４９】
また、上述の実施形態においては、検出した車速及び算出した加速度をそれぞれフィルタ処理してノイズを除去しているが、本発明における車速微分値算出手段のように、現在の車速と所定演算周期前の車速との差に着目して加速度を算出することで、ノイズが十分に抑制され、応答遅れも十分に抑制されるのであれば、車速ＬＰＦ（車速フィルタ手段）及び加速度ＬＰＦ（フィルタ手段）のどちらか一方もしくは両方は省略して実施することも可能である。
【００５０】
特に、車速ＬＰＦによって、ノイズが抑制されたフィルタ後車速情報に基づいて加速度算出値を算出すれば、加速度ＬＰＦを用いずとも十分な効果が得られることが考えられる。 また、上述の実施形態においては、車速情報の微分処理に係る演算周期は１演算周期が２０ミリ秒であり最も好適であるが１演算周期の時間はこれに限定するものではない。
ただし、演算周期を４０ミリ秒程度よりも長く設定すると演算及び制御の頻度が低減するのでＣＰＵ等にかかる負荷は低減するが、加速度算出値の精度（データ密度）が低下し、例えば実施形態における加減速制御手段１１２のように加速度情報を用いる制御の精度が粗くなる上、実際の加速度に対する加速度算出値の応答遅れも増大する。
【００５１】
また、演算周期を１０ミリ秒程度よりも短く設定すると、制御の精度及び加速度算出応答性は向上するが、それよりも、時間当たりの演算及び制御の頻度が過多となり、ＣＰＵにかかる負荷が大きくなりすぎる。
このため、演算処理にかかる負荷を抑えながら、加速度算出値の応答遅れの増大及び制御上の精度の悪化が生じないように、演算周期の長さは略１０〜４０ミリ秒の範囲に設定するのが好ましい。
【００５２】
また、実施形態において、微分回路１０８の遅延素子２０６が遅延させる時間（即ち所定周期数ｒに相当する時間）についてもこれに限定するものではない。
ただし、所定周期数ｒに相当する時間が長すぎると実際の加速度に対する加速度算出値応答遅れが大きくなってしまう。また、所定周期数ｒに相当する時間が短すぎると加速度算出値に含まれるノイズを十分に抑制することができない。このため、所定周期数ｒに相当する時間は、略２００〜５００ミリ秒の範囲に設定するのが好ましい。
【００５３】
すなわち、１演算周期を１０ミリ秒に設定した場合には所定周期数ｒの値は２０〜５０の範囲に設定し、１演算周期を２０ミリ秒に設定した場合には所定周期数ｒの値は１０〜２５の範囲に設定し、１演算周期を４０ミリ秒に設定した場合には所定周期数ｒの値は５〜１２の範囲に設定するのが好ましい。
ただし、車速ＬＰＦあるいは加速度ＬＰＦを省略するなどして、フィルタ処理に係る応答遅れが生じない場合や、それほどの応答性が要求されない場合には、所定周期数ｒに相当する時間は上述の２００〜５００ミリ秒程度よりも長く設定してもよい。そのようにすることで、加速度算出値に含まれるノイズをさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る、加速度算出装置を適用したオートクルーズ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、車速情報及び加速度情報のフィルタ処理にかかる演算回路並びに加速度算出にかかる演算回路を模式的に示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、加速度情報（車速情報の微分値）とこれをフィルタ処理したフィルタ後信号値との経時変化の一例を示すグラフである。
【図４】従来の車速制御装置に用いられる加速度情報に関するフィルタ前の信号値及びフィルタ後の信号値の経時変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 車速検出手段（車速センサ）
１０１ ブレーキスイッチ
１０２ スロットル開度センサ
１０３ 作動スイッチ
１０４ スロットルアクチュエータ
１０５ 補助ブレーキ装置
１０６ 車速ＬＰＦ（車速フィルタ手段）
１０７ 微分回路（車速微分値算出手段）
１０８ 加速度ＬＰＦ（フィルタ手段）
１０９ 目標車速設定手段
１１０ スロットル制御手段
１１１ ブレーキ制御手段
１１２ 加減速制御手段
１５０ ＥＣＵ
２０１ 信号認知部
２０２ 第１増幅器（車速）
２０３ 第２増幅器（車速）
２０４ 遅延素子（車速）
２０５ 加算回路（車速）
２０６ 遅延素子（微分回路）
２０７ 加算回路（微分回路）
２０８ 除算回路
２０９ 第１増幅器（加速度）
２１０ 第２増幅器（加速度）
２１１ 遅延素子（加速度）
２１２ 加算回路（加速度）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車速に基づいて、車両の加速度を算出する車両の加速度算出装置及びこれを用いた車両の走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の加速度を算出し、算出した加速度に基づいて車両の走行を制御する装置が実用化されている。
例えば、特許文献１には、車両を設定された速度で自動的に定速走行させるオートクルーズ装置において、車速の変化率（即ち、加速度）に応じて補助ブレーキのブレーキ力を制御する技術が開示されている。
【０００３】
車両の加速度とはすなわち車両の車速の変化率であり、従来、車両の加速度の算出は車速センサから入力される車速を微分回路等によって微分処理することによって行われている。
しかしながら、車両の車速を微分処理して算出した加速度算出値には、微小な変動（即ち、ノイズ）が多く含まれる（図４参照）。このため、加速度算出値を車両のＥＣＵ（電子制御装置）がそのまま用いるとノイズ等の影響によって車両の走行制御（例えば補助ブレーキの制御など）が不安定になるので、このノイズの影響を抑制するため、ＥＣＵでは所定のフィルタ係数で加速度算出値の信号にフィルタ処理を行うことによって信号値を平滑化させたものを用いている。
【０００４】
このフィルタ処理にはローパスフィルタ（ＬＰＦ）が用いられ、ＬＰＦでは、所定の演算周期（例えば２０ミリ秒）毎に所定のフィルタ係数に基づいてフィルタ演算が行われる。
また、ＬＰＦでは、（ａ＋ｂ＝１，ａ＞０，ｂ＞０）を満たすフィルタ係数ａ，ｂを設定し、１演算周期前にＬＰＦが算出したフィルタ後信号値Ｆ（ｎ−１）と入力された信号値（フィルタ前信号値）Ｌ（ｎ）とにフィルタ係数ａ，ｂをそれぞれ乗算したものを加算することによってフィルタ後信号値Ｆ（ｎ）を算出するようになっている［Ｆ（ｎ）＝ａＦ（ｎ−１）＋ｂＬ（ｎ）］。
【０００５】
これにより、フィルタ前信号値に含まれるノイズ（微小変化）分は、ＬＰＦによるフィルタ処理によってカット又は抑制されてフィルタ後信号値は滑らかな変動特性となる。
なお、ＬＰＦによってフィルタ処理されたフィルタ後信号値はそれ以前の各周期におけるフィルタ前信号値の影響を累積的に受けることになるが、この影響は、その時点に近いフィルタ前信号値ほど大きく、その時点から遠いフィルタ前信号値ほど小さくなる。
【０００６】
このとき、１演算周期前のフィルタ後信号値Ｆ（ｎ−１）を乗算するフィルタ係数ａの値を大きく［入力信号値Ｌ（ｎ）を乗算するフィルタ係数ｂの値を小さく］する（フィルタを重くするともいう）ほど、算出されるフィルタ後信号値は当該演算周期における入力信号値Ｌ（ｎ）内のノイズがより強く抑制されるので、振幅の大きなノイズでも除去することができる。
【０００７】
しかしこのようにフィルタ係数ａの値を大きくすると直近の入力信号値Ｌ（ｎ）が軽視されることになるので、例えば、図４に示すようにフィルタ前信号値Ｌ（ｎ）が変動した場合、フィルタ後信号値の値にフィルタ前信号値の変動が反映されるまでの応答遅れΔＴが大きくなってしまう。
反対に、フィルタ係数ａの値を小さく（フィルタ係数ｂの値を大きく）設定する（フィルタを軽くするともいう）と応答遅れΔＴを小さくすることができるが、ノイズの振幅が大きい場合にはノイズを十分に除去することができず、ＥＣＵによる車両の走行制御が不安定になってしまう。
【０００８】
したがって、車速情報及び車速情報に基づいて算出した加速度情報をフィルタ処理してノイズを除去する場合には、フィルタ係数ａ，ｂの値はできる限り、加速度算出値の変動に対して応答遅れを許容範囲内に抑えながらノイズを一定レベル以上除去することができる値に設定することが望ましい。
【特許文献１】特開平８−１８３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の加速度算出方法のように、フィルタ処理によって加速度情報に含まれるノイズを必要な程度だけ除去できるように、上述のフィルタ係数ａをある程度大きく設定（フィルタを重く）すると、図４に示すようにフィルタ後の加速度算出値に許容できない程度の大きな応答遅れ（ΔＴ）が生じてしまうことになる。
このように、従来の技術によれば、加速度算出値に振幅の大きいノイズが含まれてしまうため、このノイズを除くようにフィルタ処理を行うとフィルタ後の加速度算出値の応答遅れが大きくなり、ひいてはＥＣＵによる車両の走行制御に遅れが生じてしまうことになり、ノイズの除去と応答遅れの回避とを同時に実現することが困難であった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、車両の車速に基づいて算出した加速度算出値に含まれるノイズを抑制できると同時に、フィルタ処理を行う際に応答遅れが大きくならないようにした、車両の加速度算出装置及びこれを用いた、車両の走行制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の本発明の加速度算出装置は、 車両の車速情報を検出する車速検出手段と、該車速検出手段によって検出された該車速情報を時間微分することにより予め設定された演算周期毎に該車両の車速微分値を加速度情報として算出する車速微分値算出手段とをそなえ、該車速微分値算出手段は、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報とに基づいて、該加速度情報を算出することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明の加速度算出装置は、請求項１のものにおいて、該車速微分値算出手段が算出した該加速度情報をフィルタ処理するフィルタ手段をさらにそなえたことを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明の加速度算出装置は、請求項１又は２のものにおいて、該車速微分値算出手段は、該演算周期毎に、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と該所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報との差を該所定周期数ｒに相当する時間で除算して該加速度情報を算出することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４記載の本発明の加速度算出装置は、請求項１〜３のものにおいて、該演算周期の周期は１０〜４０ミリ秒であり、該所定周期数ｒは５〜５０であり、該車速微分値算出手段は、１演算周期毎に当該演算周期において入力された該車速情報と、ｒ演算周期前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報との差を該演算周期数ｒに相当する時間で除算して該加速度情報を算出することを特徴としている。
【００１４】
演算周期を短くすると、この演算周期に応じて算出した加速度に基づいて車両のＥＣＵ等で制御を行えば、高精度な制御が行えるが、演算及び制御の頻度が高くなって、コントローラ系の大きな負担となる。一方、演算周期を長くすると演算や制御の頻度は低く抑えられるが、制御の精度が低下してしまう。このような観点から、演算周期は１０〜４０ミリ秒を設定している。
また、上記の所定周期数ｒに相当する時間は、長すぎると実際の相対速度に対する応答遅れが大きくなりすぎ、また、短すぎると相対速度算出値のノイズの振幅抑制効果が薄れるので、好適には、上記の所定周期数ｒに相当する時間が２００ミリ秒から５００ミリ秒程度の範囲になるようにｒの値を設定する。
【００１５】
また、請求項５記載の本発明の加速度算出装置は、請求項１〜４のものにおいて、該車速検出手段が検出した該車速情報をフィルタ処理する車速フィルタ手段を備え、該車速微分値算出手段は、該車速フィルタ手段によってフィルタ処理されたフィルタ後車速情報に基づいて該加速度情報を算出することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６記載の本発明の車両の走行制御装置は、車両の走行状態に応じて、該車両の速度を制御する車両の走行制御装置において、該車両の加速度情報を算出する請求項１〜５のいずれか１項に記載の加速度算出装置と、車両を減速させる補助ブレーキ手段と、該補助ブレーキ手段を制御する補助ブレーキ制御手段とをそなえ、該補助ブレーキ制御手段は、該車両を減速させる際に、該加速度算出装置により算出された該加速度情報に応じて該補助ブレーキのブレーキ力を制御して該車両の走行を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
したがって、請求項１記載の本発明の加速度算出装置によれば、演算周期ｎにおいて加速度情報を算出する際に、演算周期ｎの車速情報と所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）の車速情報とに基づいて加速度情報を算出するので、従来のものよりも長い時間における車速情報の変化率を算出することにより、算出した加速度算出値に含まれるノイズの振幅を抑制することができる。
【００１８】
また、請求項２記載の本発明の加速度算出装置によれば、請求項１の効果に加え、算出した加速度算出値をフィルタ処理する際に比較的軽めのフィルタでも十分にノイズを抑制することができるので、実際の加速度の変動に対して応答性のよく、ノイズが抑制されて安定した加速度情報を算出することができる。
また、請求項３記載の本発明の加速度算出装置によれば、請求項１又は２の効果に加え、演算周期ｎにおける車速情報と所定周期前の演算周期（ｎ−ｒ）における車速情報との差を演算周期ｒに相当する時間で除算して車速情報の変化率を算出するので、常に適切な加速度情報を算出することができる。
【００１９】
また、請求項４記載の本発明の加速度算出装置によれば、請求項１〜３の効果に加え、１０〜４０ミリ秒である各演算周期毎に、現在の演算周期と５〜５０周期である演算周期数ｒだけ前に入力された該車速情報との差を演算周期数ｒに相当する時間で除算して加速度情報を算出するので、実際の加速度の変動に対して遅れることなく加速度情報を算出できる上、算出した加速度情報に含まれるノイズの振幅を抑制することができる
また、請求項５記載の本発明の加速度算出装置によれば、請求項１〜４の効果に加え、フィルタ処理を行ってノイズを少なくした車速情報に基づいて加速度情報を算出するので加速度算出値に含まれるノイズの振幅をさらに低減することができる。
【００２０】
また、請求項６記載の本発明の車両の走行制御装置によれば、車両を減速させる際に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車速微分値算出手段が算出した加速度が所定値以上の時にはブレーキを作動させて車両の走行を制御するので、車両を減速させるとき、加速度が所定値以上であり、減速が十分でないことを応答性良く判断でき、ブレーキ手段を作動させて十分な減速を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態に係る、加速度算出装置及び車両の走行制御装置を説明するためのものであって、図１は本発明の加速度算出装置を適用したオートクルーズ制御装置の構成を示すブロック図、図２は車速情報及び加速度情報のフィルタ処理にかかる演算回路並びに加速度算出にかかる演算回路を模式的に示す回路図、図３は本実施形態における加速度情報（車速微分値）とこれをフィルタ処理したフィルタ後信号値との経時変化の一例を示すグラフである。
【００２２】
本実施形態は、本発明の加速度算出装置を、車両の走行制御装置の一形態として、車両を設定された車速で自動的に定速走行させるオートクルーズ制御装置に適用したものである。
図１に示すように、本実施形態におけるオートクルーズ制御装置は、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるＥＣＵ（電子制御装置）１５０、車速検出手段（車速センサ）１００、ブレーキスイッチ１０１、スロットル開度センサ１０２、及び作動スイッチ１０３を備え、さらにスロットルアクチュエータ１０４、補助ブレーキ装置１０５を備えている。
【００２３】
ＥＣＵ１５０の入力側には、車速センサ１００、ブレーキスイッチ１０１、スロットル開度センサ１０２、及び作動スイッチ１０３が接続され、ＥＣＵ１５０の出力側には、スロットルアクチュエータ１０４及び各種補助ブレーキ装置１０５が接続されている。
車速センサ１００、ブレーキスイッチ１０１、スロットル開度センサ１０２は、それぞれ車両の車速、図示しないブレーキペダルのオン又はオフ、スロットル弁の開度の情報を検出するセンサである。作動スイッチ１０３はＥＣＵ１５０にオートクルーズ制御の開始を指示するためのスイッチであり、運転者が作動スイッチ１０３をオンとすると、その時の走行車速を設定車速Ｖ０に設定してオートクルーズ制御を開始するようになっている。なお、作動スイッチ１０３には、オートクルーズ時の設定車速Ｖ０を増減調整しうる機能も付設されている。
【００２４】
また、オートクルーズ制御の作動解除は、作動スイッチ１０３をオフとすることでも行えるが、ブレーキスイッチ１０１の信号から検知されるブレーキ作動によっても作動スイッチ１０３がオフにされ、オートクルーズ制御が解除されるようになっている。
補助ブレーキ装置１０５は、排気ブレーキ装置１２０、リターダ１２１から構成されている。
【００２５】
また、ＥＣＵ１５０は機能要素として車速ＬＰＦ（車速フィルタ手段）１０６、微分回路（車速微分値算出手段）１０７、加速度ＬＰＦ（フィルタ手段）１０８、目標車速設定手段１０９、スロットル制御手段１１０及び補助ブレーキ制御手段１１１を含む加減速制御手段１１２を備えている。
車速センサ１００からＥＣＵ１５０に入力された車速検出信号は、車速ＬＰＦ１０６によってフィルタ処理がなされる。これによって車速検出信号（車速情報）に含まれる微小な変動（ノイズ）が除去されて、不必要な変動の少ない安定した信号値（フィルタ後車速情報Ｖ）に変換される。そして、このフィルタ後車速情報Ｖは目標車速設定手段１０９に入力される。
【００２６】
また、車速ＬＰＦ１０６によってフィルタ処理されたフィルタ後車速情報Ｖは微分回路（車速微分値算出手段）１０７にも入力される。微分回路１０７では入力されたフィルタ後車速情報に微分処理が行われ、フィルタ後車速情報の変化率から加速度情報（加速度算出値）を算出するようになっている。
そして、算出された加速度算出値は、加速度ＬＰＦ１０８に入力されてフィルタ処理がなされる。これによって微分回路１０７から出力される加速度算出値に含まれる微小な変動（ノイズ）が除去されて、不必要な変動の少ない安定した信号値（フィルタ後加速度情報）Ｇに変換される。
【００２７】
かかるフィルタ処理及び加速度情報の算出の詳細については後述する。
目標車速設定手段１０９は、作動スイッチ１０３がオンとされると、その時点において車速ＬＰＦ１０６から入力された車両の車速を設定車速Ｖ０として記憶する。また、その後、運転者が作動スイッチ１０３を操作して設定車速Ｖ０の値を変更した場合には記憶した設定車速Ｖ０を変更するようになっている。
【００２８】
加減速制御手段１１２は、作動スイッチ１０３がオンにされると、車速ＬＰＦ１０６から入力される車速情報Ｖが目標車速設定手段１０９から入力された設定車速Ｖ０になるように車両を加速または減速させるようにフィードバック制御を行う。
加減速制御手段１１２では、スロットル制御手段１１０により車両を加速させる場合にはスロットル開度が大きくなるようにスロットルアクチュエータ１０４を制御し、車両を減速させる場合にはスロットル開度が小さくなるようにスロットルアクチュエータ１０４を制御することで上述のフィードバック制御を行う。
【００２９】
しかし、下り坂走行中など、スロットル開度の制御（つまり、エンジンブレーキによる減速）のみでは車両を設定車速Ｖ０に維持することができない場合には、スロットル制御手段１１０が、スロットル開度が最小開度になるようにスロットルアクチュエータ１０４を制御した上で、補助ブレーキ制御手段１１１が、適切な制動力を得るように補助ブレーキ装置１０５を制御するようになっている。
【００３０】
ここで、補助ブレーキ制御手段１１１の制御条件についてさらに詳しく説明すると、補助ブレーキ制御手段１１１は、スロットル開度センサ１０２から入力されるスロットル開度が最小開度であり、且つ、加速度ＬＰＦ１０８から入力されるフィルタ後加速度情報Ｇが予め設定された所定値以上であるときには、排気ブレーキ装置１２０及びリターダ１２１のどちらか一方あるいは両方を作動させて車両の減速を補助するようになっている。
【００３１】
このときの所定値は、例えば、下り坂走行時等、スロットル開度が最小開度であるにも関わらず、設定車速Ｖ０を維持できず、設定車速Ｖ０を超えて加速するような状態を判定するために設定される。この所定値は一つでもよいが、大きさの異なる複数の所定値を設定し、加速度ＬＰＦ１０８から入力されるフィルタ後加速度情報Ｇの大きさに応じて、作動させる補助ブレーキ装置を選択して、補助ブレーキ装置１０５による制動力を調整するようにしてもよい。
【００３２】
本実施形態では、所定値は２つ設けられており、第１所定値と第１所定値よりも大きな値である第２所定値とが設定されている。
これにより、補助ブレーキ制御手段１１１は、スロットル開度が最小開度であり、且つ、フィルタ後加速度情報Ｇが第１所定値以上である場合には、排気ブレーキ装置１２０を作動させるようになっており、この状態でフィルタ後加速度情報Ｇが第２所定値以上である場合には、さらに、リターダ１２１を作動させるようにして補助ブレーキ装置による制動力を調整するようになっている。
【００３３】
次に、図２を参照して車速ＬＰＦ１０６及び加速度ＬＰＦ１０８におけるのフィルタ処理並びに車速微分値算出手段（微分回路）１０７における加速度の算出について説明する。
図２に示すように、車速ＬＰＦ１０６は、信号認知部２０１、第１増幅器２０２、第２増幅器２０３、遅延素子２０４、加算回路２０５によって構成されている。
【００３４】
車速センサ１００によって検出された車速情報の信号（電圧値）はまず、車速ＬＰＦ１０６の信号認知部２０１に入力され、そして信号認識部２０１は１演算周期（ここでは２０ミリ秒）毎に入力される車速検出信号の値を認識して、認識した値を車速検出信号値Ｌ１（ｎ）として出力するようになっている。
第１増幅器２０２は遅延素子２０４と加算回路２０５との間に、また、第２増幅器２０３は信号認識部２０１と加算回路２０５との間にそれぞれ介装されており、第１増幅器２０２及び第２増幅器２０３は入力された信号値にそれぞれ設定されたフィルタ係数ａ１，ｂ１（ただし、ａ１＋ｂ１＝１，ａ１＞０，ｂ１＞０）を乗じた値を出力するようになっている。
【００３５】
なお、フィルタ係数ａ１，ｂ１は車速検出信号値Ｌ１（ｎ）に含まれる微小変化（ノイズ）を十分に除去できるように予め設定された値である。この場合フィルタ係数ａ１が大きい（フィルタ係数ｂ１が小さい）程大きなノイズを除去できる反面、車速検出信号値Ｌ１（ｎ）の変化に対する応答遅れが大きくなるので、フィルタ係数ａ１，ｂ１の値はノイズを確実に除去できると同時に、車速検出信号値Ｌ１（ｎ）の変化に対する応答遅れがあまり大きくならないような値に設定する。
【００３６】
加算回路２０５には、第１増幅器２０２及び第２増幅器２０３から信号値が入力され、加算回路２０５は入力された信号値の値を加算して出力するようになっている。遅延素子２０４は加算回路２０５と第１増幅器２０２との間に介装され、遅延素子２０４は、加算回路２０５から入力された信号値（即ち、フィルタ後車速情報）を１演算周期（２０ミリ秒）遅延させて出力するようになっている。
【００３７】
したがって、信号認知部２０１から第２増幅器２０３に入力された車速検出信号値Ｌ１（ｎ）は第２増幅器２０３によってフィルタ係数ｂ１を乗算した信号値ｂ１Ｌ１（ｎ）に変換されて加算回路２０５に入力され、第１増幅器２０２には遅延素子２０４から１演算周期前のフィルタ後信号値Ｆ１（ｎ−１）が入力され、入力された１演算周期前のフィルタ後信号値Ｆ１（ｎ−１）は第１増幅器２０２によってフィルタ係数ａ１を乗算した信号値ａ１Ｆ１（ｎ−１）に変換されて加算回路２０５に入力される。
【００３８】
加算回路２０５は、第１増幅器２０２から入力された信号値ａ１Ｆ１（ｎ−１）と第２増幅器２０３から入力された信号値ｂ１Ｌ１（ｎ）とを加算し、加算された信号値ａ１Ｆ１（ｎ−１）＋ｂ１Ｌ１（ｎ）を出力する。
すなわち、車速ＬＰＦ１０６全体としてみれば、車速センサ１００から入力された車速検出信号値Ｌ１（ｎ）を
Ｆ１（ｎ）＝ａ１Ｆ１（ｎ−１）＋ｂ１Ｌ１（ｎ）・・・（Ｂ）
に変換して車速ＬＰＦ１０６から出力するようになっている。
【００３９】
そして、車速ＬＰＦ１０６において演算周期毎にフィルタ処理されたフィルタ後車速情報は微分回路（車速微分値算出手段）１０７及び目標車速設定手段１０９に入力されるようになっている。
微分回路１０７は、遅延素子２０６、加算回路２０７及び除算回路２０８によって構成される。
【００４０】
演算周期ｎにおいて、車速ＬＰＦ１０６から微分回路１０７に入力されたフィルタ後車速情報Ｆ１（ｎ）は、微分回路１０７の遅延素子２０６及び加算回路２０７に入力されるようになっている。
遅延素子２０６は、入力されたフィルタ後車速情報を１０〜２５演算周期（ここでは１５演算周期とする）遅延させて出力するようになっており、遅延されたフィルタ後車速情報Ｆ１（ｎ−１５）を正負を反転させた上で加算回路２０７に入力するようになっている。
【００４１】
そして、加算回路２０７は演算周期ｎにおいて入力されたフィルタ後車速情報Ｆ１（ｎ）と正負を反転させた１５演算周期前のフィルタ後車速情報−Ｆ１（ｎ−１５）とを加算した信号値を出力する。
そして、加算回路２０７から出力された信号は除算回路２０８に入力され、１５演算周期に相当する時間（即ち、３００ミリ秒）で除算された値を出力するようになっている。
【００４２】
つまり、微分回路１０７全体とすると
Ｌ２（ｎ）＝［Ｆ１（ｎ）−Ｆ１（ｎ−１５）］／１５演算周期・・・（Ｃ）
として演算周期ｎにおける加速度算出値Ｌ２（ｎ）を出力する。
ちなみに、次演算周期（ｎ＋１）において微分回路１０７は
Ｌ２（ｎ＋１）＝［Ｆ１（ｎ＋１）−Ｆ１（ｎ−１４）］／１５演算周期・・（Ｃ´）
を出力することになる。つまり、微分回路１０７では各演算周期（２０ミリ秒）毎に現在の演算周期において入力されたフィルタ後車速情報と現在の演算周期よりも１５演算周期前に入力されたフィルタ後車速情報との差を１５演算周期に相当する時間（３００ミリ秒）で除した信号値を出力するようになっている。
【００４３】
このようにして微分回路１０７において算出された信号値は車速情報（フィルタ後車速情報）の変化率は、即ち、車両の加速度を示す。つまり、微分回路１０７は各演算周期毎に加速度算出値を算出して、算出した加速度算出値を加速度ＬＰＦ１０８に入力するようになっている。
加速度ＬＰＦ１０８の構成は車速ＬＰＦ１０６の構成とほぼ同じであり、第１増幅器２０９、第２増幅器２１０、遅延素子２１１及び加算回路２１２によって構成されている。ただし、加速度ＬＰＦ１０８には、すでに演算周期毎に加速度算出値Ｌ２（ｎ）が入力されるため、車速ＬＰＦ１０６における信号認知部２０１のように信号を演算周期毎に認識する手段を備える必要はない。
【００４４】
第１増幅器２０９及び第２増幅器２１０は入力された信号値にそれぞれ設定されたフィルタ係数ａ２，ｂ２（ただし、ａ２＋ｂ２＝１，ａ２＞０，ｂ２＞０）を乗じた値を出力するようになっている。
なお、フィルタ係数ａ２，ｂ２は、加速度算出値Ｌ２（ｎ）に対応して加速度算出値Ｌ２（ｎ）の微小変化（ノイズ）を十分に除去できるように予め設定された値であるが、本発明によれば、加速度算出値Ｌ２（ｎ）に含まれるノイズの振幅が従来のものよりも抑制されるので、フィルタ係数ａ２は小さく（フィルタ係数ｂ２が大きく）設定して加速度算出値Ｌ２（ｎ）の変化に対する応答遅れが大きくならないようにする。
【００４５】
したがって、微分回路１０７から演算周期ｎにおいて入力された加速度算出値Ｌ２（ｎ）は、加速度ＬＰＦ１０８において
Ｆ２（ｎ）＝ａ２Ｆ２（ｎ−１）＋ｂ２Ｌ２（ｎ）・・・（Ｄ）
に変換してフィルタ後信号値Ｆ２（ｎ）を出力するようになっている。
本発明の一実施形態に係る、加速度算出装置及び車両の走行制御装置はこのように構成されているので、特に微分回路１０７において、現在の演算周期における車速情報と１５演算周期前における車速情報との差を１５演算周期に相当する時間（３００ミリ秒）で除算して算出するので、算出した加速度算出値のばらつき（ノイズ）の幅を小さく抑えることができる（図３参照）。
【００４６】
また、これによって、加速度ＬＰＦ１０８において設定されるフィルタ係数ａ２の値を小さく（ｂ２の値を大きく）設定しても加速度算出値に含まれるノイズを十分に除去することができる。すなわち、フィルタを軽めに設定することで応答遅れを抑制することができる。
また、微分回路１０７は、１演算周期（２０ミリ秒）毎に加速度算出値を算出するので、実際の加速度に変化に対して遅れることなく加速度算出値を算出することができる。
【００４７】
したがって、図３に示すように、Ｔ１の時点で、車両が下り坂にさしかかるなどして、スロットル開度が最小開度でありながらも加速度が増大する場合であっても、加速度算出値Ｌ２（ｎ）に対するフィルタ後加速度情報Ｆ２（ｎ）の応答遅れΔＴを低減することができ、加速度算出値Ｌ２（ｎ）に含まれるノイズは確実に除去されながら、応答遅れΔＴが小さく、安定した加速度情報（フィルタ後信号値）が加減速制御手段１１２に入力されるので、補助ブレーキ制御手段１１１は実際の加速度の変化に対して遅れることなく、補助ブレーキ装置１０５を作動させることができ、急に道路が下り坂になるような場合でも車両が安定して定速走行を行うことができる。
【００４８】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態においては、本発明の加速度算出装置をオートクルーズ制御装置に適用しているが、オートクルーズ装置に限らず、車両の加速度情報を用いる装置であれば、何にでも適用することができる。
例えば、自動変速機は、車両の加速度情報に基づいてアップシフト及びダウンシフト等の変速のタイミングを制御するが、この自動変速機に本発明の加速度算出装置を適用することで、実際の加速度の変動に対して応答性のよい変速制御を行うことができる。
【００４９】
また、上述の実施形態においては、検出した車速及び算出した加速度をそれぞれフィルタ処理してノイズを除去しているが、本発明における車速微分値算出手段のように、現在の車速と所定演算周期前の車速との差に着目して加速度を算出することで、ノイズが十分に抑制され、応答遅れも十分に抑制されるのであれば、車速ＬＰＦ（車速フィルタ手段）及び加速度ＬＰＦ（フィルタ手段）のどちらか一方もしくは両方は省略して実施することも可能である。
【００５０】
特に、車速ＬＰＦによって、ノイズが抑制されたフィルタ後車速情報に基づいて加速度算出値を算出すれば、加速度ＬＰＦを用いずとも十分な効果が得られることが考えられる。 また、上述の実施形態においては、車速情報の微分処理に係る演算周期は１演算周期が２０ミリ秒であり最も好適であるが１演算周期の時間はこれに限定するものではない。
ただし、演算周期を４０ミリ秒程度よりも長く設定すると演算及び制御の頻度が低減するのでＣＰＵ等にかかる負荷は低減するが、加速度算出値の精度（データ密度）が低下し、例えば実施形態における加減速制御手段１１２のように加速度情報を用いる制御の精度が粗くなる上、実際の加速度に対する加速度算出値の応答遅れも増大する。
【００５１】
また、演算周期を１０ミリ秒程度よりも短く設定すると、制御の精度及び加速度算出応答性は向上するが、それよりも、時間当たりの演算及び制御の頻度が過多となり、ＣＰＵにかかる負荷が大きくなりすぎる。
このため、演算処理にかかる負荷を抑えながら、加速度算出値の応答遅れの増大及び制御上の精度の悪化が生じないように、演算周期の長さは略１０〜４０ミリ秒の範囲に設定するのが好ましい。
【００５２】
また、実施形態において、微分回路１０８の遅延素子２０６が遅延させる時間（即ち所定周期数ｒに相当する時間）についてもこれに限定するものではない。
ただし、所定周期数ｒに相当する時間が長すぎると実際の加速度に対する加速度算出値応答遅れが大きくなってしまう。また、所定周期数ｒに相当する時間が短すぎると加速度算出値に含まれるノイズを十分に抑制することができない。このため、所定周期数ｒに相当する時間は、略２００〜５００ミリ秒の範囲に設定するのが好ましい。
【００５３】
すなわち、１演算周期を１０ミリ秒に設定した場合には所定周期数ｒの値は２０〜５０の範囲に設定し、１演算周期を２０ミリ秒に設定した場合には所定周期数ｒの値は１０〜２５の範囲に設定し、１演算周期を４０ミリ秒に設定した場合には所定周期数ｒの値は５〜１２の範囲に設定するのが好ましい。
ただし、車速ＬＰＦあるいは加速度ＬＰＦを省略するなどして、フィルタ処理に係る応答遅れが生じない場合や、それほどの応答性が要求されない場合には、所定周期数ｒに相当する時間は上述の２００〜５００ミリ秒程度よりも長く設定してもよい。そのようにすることで、加速度算出値に含まれるノイズをさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る、加速度算出装置を適用したオートクルーズ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、車速情報及び加速度情報のフィルタ処理にかかる演算回路並びに加速度算出にかかる演算回路を模式的に示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、加速度情報（車速情報の微分値）とこれをフィルタ処理したフィルタ後信号値との経時変化の一例を示すグラフである。
【図４】従来の車速制御装置に用いられる加速度情報に関するフィルタ前の信号値及びフィルタ後の信号値の経時変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 車速検出手段（車速センサ）
１０１ ブレーキスイッチ
１０２ スロットル開度センサ
１０３ 作動スイッチ
１０４ スロットルアクチュエータ
１０５ 補助ブレーキ装置
１０６ 車速ＬＰＦ（車速フィルタ手段）
１０７ 微分回路（車速微分値算出手段）
１０８ 加速度ＬＰＦ（フィルタ手段）
１０９ 目標車速設定手段
１１０ スロットル制御手段
１１１ ブレーキ制御手段
１１２ 加減速制御手段
１５０ ＥＣＵ
２０１ 信号認知部
２０２ 第１増幅器（車速）
２０３ 第２増幅器（車速）
２０４ 遅延素子（車速）
２０５ 加算回路（車速）
２０６ 遅延素子（微分回路）
２０７ 加算回路（微分回路）
２０８ 除算回路
２０９ 第１増幅器（加速度）
２１０ 第２増幅器（加速度）
２１１ 遅延素子（加速度）
２１２ 加算回路（加速度）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車速情報を検出する車速検出手段と、
該車速検出手段によって検出された該車速情報を時間微分することにより予め設定された演算周期毎に該車両の車速微分値を加速度情報として算出する車速微分値算出手段とをそなえ、
該車速微分値算出手段は、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報とに基づいて、該加速度情報を算出する
ことを特徴とする、車両の加速度算出装置。
【請求項２】
該車速微分値算出手段が算出した該加速度情報をフィルタ処理するフィルタ手段をさらにそなえた
ことを特徴とする、請求項１記載の車両の加速度算出装置。
【請求項３】
該車速微分値算出手段は、該演算周期毎に、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と該所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報との差を該所定周期数ｒに相当する時間で除算して該加速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両の加速度算出装置。
【請求項４】
該演算周期の周期は１０〜４０ミリ秒であり、該所定周期数ｒは５〜５０であり、該車速微分値算出手段は、１演算周期毎に当該演算周期において入力された該車速情報と、ｒ演算周期前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報との差を該演算周期数ｒに相当する時間で除算して該加速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の加速度算出装置。
【請求項５】
該車速検出手段が検出した該車速情報をフィルタ処理する車速フィルタ手段を備え、
該車速微分値算出手段は、該車速フィルタ手段によってフィルタ処理されたフィルタ後車速情報に基づいて該加速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の加速度算出装置。
【請求項６】
車両の走行状態に応じて、該車両の速度を制御する車両の走行制御装置において、
該車両の加速度情報を算出する請求項１〜５のいずれか１項に記載の加速度算出装置と、
車両を減速させる補助ブレーキ手段と、
該補助ブレーキ手段を制御する補助ブレーキ制御手段とをそなえ、
該補助ブレーキ制御手段は、該車両を減速させる際に、該加速度算出装置により算出された該加速度情報に応じて該補助ブレーキのブレーキ力を制御して該車両の走行を制御する
ことを特徴とする、車両の走行制御装置。
【請求項１】
車両の車速情報を検出する車速検出手段と、
該車速検出手段によって検出された該車速情報を時間微分することにより予め設定された演算周期毎に該車両の車速微分値を加速度情報として算出する車速微分値算出手段とをそなえ、
該車速微分値算出手段は、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報とに基づいて、該加速度情報を算出する
ことを特徴とする、車両の加速度算出装置。
【請求項２】
該車速微分値算出手段が算出した該加速度情報をフィルタ処理するフィルタ手段をさらにそなえた
ことを特徴とする、請求項１記載の車両の加速度算出装置。
【請求項３】
該車速微分値算出手段は、該演算周期毎に、演算周期ｎにおいて入力された該車速情報と該所定周期数ｒだけ前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報との差を該所定周期数ｒに相当する時間で除算して該加速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両の加速度算出装置。
【請求項４】
該演算周期の周期は１０〜４０ミリ秒であり、該所定周期数ｒは５〜５０であり、該車速微分値算出手段は、１演算周期毎に当該演算周期において入力された該車速情報と、ｒ演算周期前の演算周期（ｎ−ｒ）において入力された該車速情報との差を該演算周期数ｒに相当する時間で除算して該加速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の加速度算出装置。
【請求項５】
該車速検出手段が検出した該車速情報をフィルタ処理する車速フィルタ手段を備え、
該車速微分値算出手段は、該車速フィルタ手段によってフィルタ処理されたフィルタ後車速情報に基づいて該加速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の加速度算出装置。
【請求項６】
車両の走行状態に応じて、該車両の速度を制御する車両の走行制御装置において、
該車両の加速度情報を算出する請求項１〜５のいずれか１項に記載の加速度算出装置と、
車両を減速させる補助ブレーキ手段と、
該補助ブレーキ手段を制御する補助ブレーキ制御手段とをそなえ、
該補助ブレーキ制御手段は、該車両を減速させる際に、該加速度算出装置により算出された該加速度情報に応じて該補助ブレーキのブレーキ力を制御して該車両の走行を制御する
ことを特徴とする、車両の走行制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３４７４０４（Ｐ２００６−３４７４０４Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７６９６３（Ｐ２００５−１７６９６３）
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
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