JPWO2011101949A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

車両制御装置１００は、自車両の車輪に対して加速方向への駆動力を与えることにより自車両を加速させる区間を含む加速走行パターンと、自車両の車輪に対する加速方向への駆動力及び減速方向への制動力を０とする区間を含む惰性走行パターンとを交互に繰り返す速度パターンを生成するため、燃費を向上させることができる。また、車両制御装置１００は、自車両が走行する道路の交差点及び自車両が走行する道路に通じる出口のいずれかの地点の手前において自車両の車速が減少するような速度パターンを生成する。交差点や出口は他車両と遭遇する可能性があり、自車両が走行する道路で交通流を形成する他車両も含めて、もともと減速せざるを得ない地点である。したがって、もともと減速せざるを得ない交差点や出口の地点に速度パターンの車速が減少する地点を合わせることにより、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することが可能となる。

Description

本発明は、車両制御装置に関し、特に自車両の速度パターンを生成する車両制御装置に関する。
昨今の環境を改善する意識の高まりから、車両の燃費向上は極めて重要な課題となっている。１リットルのガソリンでの走行距離を競う競技等では、ガソリンエンジンの出力により自車両を一旦加速した後に、ガソリンエンジンの出力による車輪の駆動や回生による減速を行わず、慣性により自車両を走行させる走行方法が有効であることが知られている。
例えば、特許文献１には、ガソリンエンジンと電動機との両方を動力に用いるハイブリッド車両に適用される車両制御装置において、エンジンによる加速及び回生を共に行わない無回生無加速走行を行った場合の走行速度パターンである無回生無加速走行パターンを生成する無回生無加速走行パターン生成手段と、生成された無回生無加速走行パターンに基づいて進行方向前方に位置する減速目標地点にて目標速度となる目標走行速度パターンを生成する目標走行速度パターン生成手段と、生成された目標走行速度パターンに基づいて車両の走行速度を制御する制御手段とを備えた車両制御装置が開示されている。平均速度が維持されていれば、多くの一般ユーザが要求する利便性は満たされるため、平均速度を維持しつつ燃費を改善する技術は社会において望まれる技術である。
特開２００８−７４３３７号公報
ところで、上記のような燃費を改善する技術を一般道路に適用する際の主要な課題は、自車両周辺の交通流の速度に合わせた走行が出来ないと、自車両周辺の交通を乱す走行となる点である。自動車のための専用道路以外の一般道路では、様々な外的要因によって交通流の速度が変化することが通常である。反社会的な協調性の無い工業製品を一般道路に適用することは困難であるため、実際の工業製品は、燃費の向上が過剰に抑えられた仕様となる恐れがある。
もし、自車両周辺の交通流に適合しつつ上記のような燃費を改善する技術を一般道路に適用することが可能であれば、既存の交通を乱さずに燃費を改善することが可能となる。燃費の改善は、環境を改善する見地及び経済的な見地の両方から大きな社会的需要があると考えられる。そのため、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上する技術は、上記のような燃費を改善する技術を一般に普及させるためにも、必須の技術である。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することにある。
本発明は、自車両の車輪に対して加速方向への駆動力を与えることにより自車両を加速させる区間を含む加速走行パターンと、自車両の車輪に対する加速方向への駆動力及び減速方向への制動力を０とする区間を含む惰性走行パターンとを交互に繰り返す速度パターンを生成する速度パターン生成ユニットを備え、速度パターン生成ユニットは、自車両が走行する道路の交差点及び自車両が走行する道路に通じる出口のいずれかの地点の手前において自車両の車速が減少するような速度パターンを生成する車両制御装置である。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、自車両の車輪に対して加速方向への駆動力を与えることにより自車両を加速させる区間を含む加速走行パターンと、自車両の車輪に対する加速方向への駆動力及び減速方向への制動力を０とする区間を含む惰性走行パターンとを交互に繰り返す速度パターンを生成するため、燃費を向上させることができる。また、速度パターン生成ユニットは、自車両が走行する道路の交差点及び自車両が走行する道路に通じる出口のいずれかの地点の手前において自車両の車速が減少するような速度パターンを生成する。交差点や出口は他車両と遭遇する可能性があり、自車両が走行する道路で交通流を形成する他車両も含めて、もともと減速せざるを得ない地点である。したがって、もともと減速せざるを得ない交差点や出口の地点に速度パターンの車速が減少する地点を合わせることにより、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することが可能となる。
なお、本発明で、自車両の車輪に対する加速方向への駆動力及び減速方向への制動力を０とする区間を含む惰性走行パターンとは、内燃機関や電動機等による車輪の駆動や回生を行わず、車輪には軸受けとの摩擦抵抗や路面との転がり抵抗のみが働き、あたかもトランスミッションをニュートラルの操作位置とした状態で走行する区間を含む走行パターンを意味する。また、惰性走行パターンにおいて、必ずしも損失する車両の運動エネルギーが最小となる必要はない。例えば、惰性走行パターンにおいても、回生による制動や、ディスクブレーキ、ドラムブレーキによる制動が一部の区間において適宜行われても良い。
この場合、速度パターン生成ユニットは、交差点及び出口のいずれかの地点の手前において、自車両の車速が極小値となるような速度パターンを生成するものとできる。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、交差点及び出口のいずれかの地点の手前において、自車両の車速が極小値となるような速度パターンを生成する。もともと局所的に減速せざるを得ない交差点や出口の地点に速度パターンの車速の極小値を合わせることにより、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することがさらに高い効率で可能となる。
また、速度パターン生成ユニットは、交差点及び出口のいずれかにおいて自車両が他車両と遭遇する可能性が高いほど、交差点及び出口のいずれかの地点の手前において、自車両の車速がより減少するような走行パターンを生成するものとできる。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、交差点及び出口のいずれかにおいて自車両が他車両と遭遇する可能性が高いほど、交差点及び出口のいずれかの地点の手前において、自車両の車速がより減少するような走行パターンを生成する。他車両と遭遇する可能性が高く、もともと減速せざる得ない可能性が高い地点ほど自車両の車速がより減少する速度パターンを生成することにより、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することがさらに高い効率で可能となる。
また、速度パターン生成ユニットは、先行車が存在しないときは、停止信号時における自車両の運転者の操作による平均減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定し、先行車が存在するときは、停止信号時における先行車の平均減速度及び自車両の運転者の操作による平均減速度のいずれか小さい方の減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定するものとできる。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、先行車が存在しないときは、停止信号時における自車両の運転者の操作による平均減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定し、先行車が存在するときは、停止信号時における先行車の平均減速度及び自車両の運転者の操作による平均減速度のいずれか小さい方の減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定する。先行車が存在しないときは、停止信号時における自車両の運転者の操作による平均減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定することにより、自車両の運転者の違和感を防止できる。また、先行車が存在するときは、停止信号時における先行車の平均減速度及び自車両の運転者の操作による平均減速度のいずれか小さい方の減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定することにより、先行車との接触を防止して自車両周囲の交通と協調した速度パターンを生成することができる。
また、速度パターン生成ユニットは、交差点及び出口のいずれかの信号機が表示する信号が判明する地点において、自車両の車速が減少するような速度パターンを生成するものとできる。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、交差点及び出口のいずれかの信号機が表示する信号が判明する地点において、自車両の車速が減少するような速度パターンを生成する。一般道路の信号機には、自車両から見通しが良い信号機や、自車両から見通しが悪い信号機や、光ビーコン等により表示される信号の情報を入手可能な信号機等の様々な種類が存在する。そのため、一律に信号機手前で減速するのではなく、信号機が表示する信号が判明する地点において自車両の目標車速が減少する速度パターンを生成することにより、信号機の状況に応じて燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することが可能となる。
この場合、速度パターン生成ユニットは、交差点及び出口のいずれかの信号機が表示する信号が判明する地点において、自車両の車速が極小値となるような速度パターンを生成するものとできる。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、交差点及び出口のいずれかの信号機が表示する信号が判明する地点において、自車両の車速が極小値となるような速度パターンを生成する。このため、信号機の状況に応じて燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することがさらに高い効率で可能となる。
また、速度パターン生成ユニットは、信号機の手前において自車両の運転者の操作による減速が開始される平均的な地点を、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点に設定するものとできる。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、信号機の手前において自車両の運転者の操作による減速が開始される平均的な地点を、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点に設定する。これにより、自車両の運転者の違和感を防止できる。
また、速度パターン生成ユニットは、先行車が存在するときは、信号機の手前において先行車の減速が開始される平均的な地点から先行車と自車両との距離だけ離れた地点を、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点に設定するものとできる。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、先行車が存在するときは、信号機の手前において先行車の減速が開始される平均的な地点から先行車と自車両との距離だけ離れた地点を、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点に設定する。これにより、先行車の減速を考慮し、自車両周囲の交通と協調しつつ信号機の状況に応じて燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することが可能となる。
また、速度パターン生成ユニットは、信号機が表示する信号に関する情報を無線通信により取得可能か否かの状況ごとに、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点を設定するものとできる。
この構成では、速度パターン生成ユニットは、信号機が表示する信号に関する情報を無線通信により取得可能か否かの状況ごとに、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点を設定する。信号機が表示する信号に関する情報を光ビーコン等の無線通信により取得可能か否かによって、実現可能な速度パターンは大きく異なる。そのため、信号機の状況に応じて燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することがより高い効率で可能となる。
また、速度パターン生成ユニットは、自車両周辺に存在する他車両の密度が所定の閾値以上のときは、自車両に速度パターンを実行させないものとできる。
この構成によれば、速度パターン生成ユニットは、自車両周辺に存在する他車両の密度が所定の閾値以上のときは、自車両に速度パターンを実行させない。自車両周辺に存在する他車両の密度が所定の閾値以上に高い場合は、低燃費のため惰性で走行するような走行方法が望ましくない場合がある。そのため、自車両周辺に存在する他車両の密度が所定の閾値以上に高い場合には、自車両に低燃費のための速度パターンを実行させないことにより、自車両周囲の交通と協調することができる。
本発明の車両制御装置によれば、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することが可能となる。
第１実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 低燃費を実現するための理想的な速度パターンを示すグラフである。 交差点等の手前に停止する場合に低燃費を実現するために理想的な速度パターンを示すグラフである。 第１実施形態に係る代表的な速度パターンを示すグラフである。 第１実施形態において生成される具体的な速度パターンを示すグラフである。 第１実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態の車両制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１、路車間通信機１２、レーダ１３、ハンドル操作量センサ１４、ブレーキ操作量センサ１５、アクセル操作量センサ１６、ヨーレートセンサ１７、車輪速センサ１８、レーン認識センサ１９、操舵制御装置２１、操舵アクチュエータ２２、加減速制御装置２３、ＨＶシステム２４及びブレーキアクチュエータ２５を備えている。本実施形態の車両制御装置１００は、ガソリンエンジンと電動機との両方を動力に用いるハイブリッド車両に搭載される。本実施形態の車両制御装置１００は、自車両の車輪に対して加速方向への駆動力を与えることにより自車両を加速させる区間を含む加速走行パターンと、自車両の車輪に対する加速方向への駆動力及び減速方向への制動力を０とする区間を含む惰性走行パターンとを交互に繰り返す速度パターンを生成し、燃費の向上を図るための装置である。
ナビゲーションシステム１１は、ＧＰＳ(Global Positioning System)による自車両の現在位置の検出及び目的地までの経路案内を行う。また、ナビゲーションシステム１１は、地図情報を記憶したデータベースから、自車両が現在走行中の道路の形状に関する情報を取得する。
路車間通信機１２は、路側施設の光ビーコン等から自車両前方の道路の形状に関する情報や信号機に表示される信号に関する情報を取得するためのものである。レーダ１３は、具体的には前方レーダ、後方レーダ、前側方レーダ及び後側方レーダ等から構成される。レーダ１３は自車両が走行する道路の形状に関する情報を取得する。レーダ１３は先行車や自車両周囲の他車両に関する情報を取得する。本実施形態では、レーダ１３の他、カメラ等を装備していても良い。
ハンドル操作量センサ１４、ブレーキ操作量センサ１５及びアクセル操作量センサ１６は、それぞれハンドル、ブレーキペダル及びアクセルペダルの操作量を検出するセンサである。
ヨーレートセンサ１７は、自車両のヨーレートを検出するセンサである。車輪速センサ１８は、自車両の車輪の回転速度を検出することにより、自車両の車速を検出するためのセンサである。レーン認識センサ１９は、カメラで自車両前方の道路を撮像することにより、自車両が走行する車線を認識するためのセンサである。
車両制御装置１００は、制御部１０２、記憶部１０４及び不図示のディスプレイ、スピーカ等のユーザインターフェースを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の装置である。制御部１０２は、車両制御装置１００の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）等である。記憶部１０４は、各種のデータベースを格納するハードディスク等の装置である。記憶部１０４には、自車両の運転者による運転履歴や、先行車等の他車両の運転履歴に関する情報が記憶される。
操舵制御装置２１は、車両制御装置１００から受信した指令信号に基づいて、操舵アクチュエータ２２に操舵制御信号を送信する装置である。操舵アクチュエータ２２は、電動機等によりステアリング機構に操舵トルクを与えるアクチュエータである。
加減速制御装置２３は、車両制御装置１００から受信した指令信号に基づいて、ＨＶシステム２４やブレーキアクチュエータ２５を駆動する装置である。ＨＶシステム２４は、ガソリンエンジン及び電動機を使い分けて自車両の車輪を駆動させるためのシステムである。ブレーキアクチュエータ２５は、油圧や電動機の回生等によりブレーキ機構に制動力を与えるアクチュエータである。
以下、本実施形態の車両制御装置１００の動作について説明する。本実施形態の車両制御装置１００は低燃費を実現する理想的な速度パターンとして図２に示すような速度パターンを生成する。すなわち、加速走行区間Ａでは、車両制御装置１００は、ガソリンエンジンの熱効率が最大値となる負荷（トルク）と回転数との領域においてガソリンエンジンを運転させる。ガソリンエンジンは、熱効率が最大となる運転状態で車輪を駆動して自車両を加速させる。加速走行区間Ａは、自車両の速度が目標平均速度を所定の速度超えた時に終了する。これにより、加速走行区間Ａにおいては、最良の低燃費が実現される。
一方、惰性走行区間Ｆでは、車両制御装置１００はガソリンエンジンを停止し、電動機による回生や、ディスクブレーキ及びドラムブレーキ等による制動を行わない。すなわち、惰性走行区間Ｆでは、自車両の車輪に対する加速方向への駆動力及び減速方向への制動力が０とされる。惰性走行区間Ｆは、自車両の速度が目標平均速度を所定の速度下回った時に終了する。これにより、惰性走行区間Ｆにおいては、燃料の消費が０となる。また、惰性走行区間Ｆにおいては、加速走行区間Ａにおいて蓄えられた運動エネルギーが最も効率良く利用される。
加速走行区間Ａにおける加速走行パターンと惰性走行区間Ｆにおける惰性走行パターンとが交互に行われることにより、自車両は目標平均速度で走行する。一般に行われる速度パターンは、目標平均速度まで自車両が加速され、その後、目標平均速度で自車両の速度が維持される運転である。しかし、一般にガソリンエンジンは、熱効率が最大値となる負荷（トルク）と回転数との領域の外で運転されると熱効率が低下し、燃費が悪化する。そのため、図２に示すような速度パターンを実行することにより、同じ平均速度でも最も良好な燃費を実現することができる。
図２に示すような速度パターンにおいて、自車両を交差点手前等の所定位置に停止させる場合がある。このような場合、図３に示すように惰性走行区間Ｆにおいて、自車両ＶＭの車速が軸受けとの摩擦抵抗や路面との転がり抵抗により徐々に低下し、最後に交差点Ｃ等の手前に自車両ＶＭが停止するような速度パターンが生成される。
しかしながら、一般道路では、様々な外的要因によって交通流の速度が変化することが通常である。そこで、本実施形態では、図４に示すように、自車両ＶＭが他車両ＶＯと遭遇し、停止せざるを得ない可能性がある交差点Ｃや施設等の出口Ｅの手前において、自車両ＶＭの速度が減少するような速度パターンが生成される。さらに理想的には、交差点Ｃや施設等の出口Ｅの手前において、自車両ＶＭの速度が極小値となるような速度パターンが生成される。
そのため、本実施形態においては、加速走行区間Ａにおける熱効率や惰性走行区間Ｆにおける運動エネルギーの損失が図２の理想の速度パターンから離れても、交差点Ｃや出口Ｅの手前において、自車両ＶＭの速度が減少することを優先した速度パターンが生成される。これにより、仮に交差点Ｃや出口Ｅの手前において、自車両ＶＭが停止せざるを得なくなったときでも、すでに自車両ＶＭの車速は低くなっているため、惰性走行区間Ｆにおける運動エネルギーの損失は最小限に抑えられる。
なお、図２の理想の速度パターンから図４に示す現実的な速度パターとするためには、加速走行区間Ａにおいては熱効率の低下が最低となる加速走行パターンが生成される。また、惰性走行区間Ｆにおいては、可能な限りディスクブレーキやドラムブレーキによる制動や、エンジンを運転させたままトランスミッションのギア比を多くすることによる制動（エンジンブレーキ）を行わずに、回生による制動により運動エネルギーの有効活用が図られる。
まず前提として、本実施形態では、図５に示すように、車両制御装置１００は自車両の走行する道路のカーブに応じて各地点での上限速度をカーブ速として予め定める。カーブ速は、ナビゲーションシステム１１の地図データを参照することにより各地点において予想される横方向への加速度と、一般的な安全基準と、自車両の運転者の運転履歴とから算出される。
図６に示すように、車両制御装置１００は、先行車の存在と、赤信号により自車両が停止したか否かとを判定する（Ｓ１０１）。車両制御装置１００は、先行車の存在をレーダ１３により判定する。車両制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１により取得した信号機の位置と、車輪速センサ１７により自車両の速度が０ｋｍ／ｈとなった事とから、赤信号により自車両が停止したことを判定する。先行車が存在しておらず、赤信号により自車両が停止した場合は（Ｓ１０１）、車両制御装置１００は、車輪速センサ１７により自車両の減速度を検出し、その平均値を自車平均信号減速度Ａとして算出し、記憶部１０４に記憶させる（Ｓ１０２）。
一方、先行車が存在しており、赤信号により自車両が停止した場合は（Ｓ１０３）、車両制御装置１００は、先行車の減速度を検出し、その平均値を先行車平均信号減速度Ｂとして算出し、記憶部１０４に記憶させる（Ｓ１０４）。車両制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１により取得した信号機の位置と、レーダ１３により検出した先行車と自車両との相対速度と、車輪速センサ１７により検出した自車両の速度とから先行車の減速度を検出する。なお、車両制御装置１００は、自車平均信号減速度Ａの方が先行車平均信号減速度Ｂよりも小さい場合には、自車平均信号減速度Ａを先行車平均信号減速度Ｂとする。
車両制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１や路車間通信機１２により取得した情報により、自車両前方の例えば１ｋｍ以内といった範囲に交差点や自車両の走行する道路に通じる出口が存在するか否かを判定する（Ｓ１０５）。この場合の交差点は信号機の有無を問わない。また、この場合の出口は、特に店舗の駐車場等の車両の出入が多い出口を重点的に判定する。もし、交差点や出口が存在しないときは、車両制御装置１００は図７に示す後述の工程Ｓ１２１を実行する。
自車両が走行する道路に通じる出口が存在しないときは（Ｓ１０６）、車両制御装置１００は図７に示す後述の工程Ｓ１１１を実行する。自車両が走行する道路に通じる出口が存在するときは（Ｓ１０６）、車両制御装置１００はその地点における出口通過回数に“１”を加算し、加算後の出口通過回数を記憶部１０４に記憶させる（Ｓ１０７）。
車両制御装置１００は、レーダ１３やカメラで撮像した画像により出口から出てくる他車両を検出する（Ｓ１０８）。もし、出口から出てくる他車両が有れば（Ｓ１０８）、出口から出てくる他車両１台ごとに出口車数に“１”を加算し、加算後の出口車数を記憶部１０４に記憶させる（Ｓ１０９）。
車両制御装置１００は、それまで記憶部１０４に記憶されている出口車数及びその地点での出口通過回数とを参照し、出口車数を出口通過回数で除して出口車遭遇率Ｃを算出する（Ｓ１１０）。
図７に示すように、自車両前方が交差点である場合や自車両前方の出口の出口車遭遇率Ｃが例えば１０％に満たない場合（Ｓ１１１）、車両制御装置１００は図３に示す後述の工程Ｓ１２１を実行する。自車両前方が交差点ではない場合や自車両前方の出口の出口車遭遇率Ｃが例えば１０％以上の場合（Ｓ１１１）、車両制御装置１００は、加速走行パターン及び惰性走行パターンを含む速度パターンを生成するための前提条件の設定として、以下に示すような速度設定（最低速地点決定）を行う。すなわち、車両制御装置１００は、交差点や出口に、速度パターンにおける自車両の速度の極小値となる地点を合わせるための処理を行う。
出口車遭遇率Ｃが例えば１０〜３０％程度の出口車遭遇率Ｃの低い駐車場等の出口である場合（Ｓ１１２）、車両制御装置１００は、法定上限速度等のその道路で想定される最高速度から若干低い値に、その地点の交差点又は出口に基づく上限速度（以下、交差・出口速と呼ぶ）を設定する（Ｓ１１３）。例えば、車両制御装置１００は、法定上限速度等のその道路で想定される最高速度×０．９に、その地点の交差・出口速を設定する（Ｓ１１３）。
その地点が、自車両が走行する道路の側に一時停止や信号機等の停止義務が存在しない交差点や、出口車遭遇率Ｃが例えば３０〜５０％程度の出口車遭遇率Ｃが中程度の駐車場等の出口である場合（Ｓ１１４）、車両制御装置１００は、工程Ｓ１１３よりもさらに下げた値にその地点の交差・出口速を設定する（Ｓ１１５）。例えば、車両制御装置１００は、法定上限速度等のその道路で想定される最高速度×０．８に、その地点の交差・出口速を設定する（Ｓ１１５）。
その地点が、自車両が走行する道路の側に一時停止や信号機等の停止義務が存在する交差点や、出口車遭遇率Ｃが例えば５０％以上の出口車遭遇率Ｃが高い駐車場等の出口である場合（Ｓ１１６）、車両制御装置１００は、工程Ｓ１１５よりもさらに下げた値にその地点の交差・出口速を設定する（Ｓ１１７）。例えば、車両制御装置１００は、法定上限速度等のその道路で想定される最高速度×０．７に、その地点の交差・出口速を設定する（Ｓ１１７）。
以上のようにして、図５に示すような交差・出口速が設定される。ここで、自車両の走行する道路のカーブに応じた各地点での上限速度であるカーブ速が工程Ｓ１１２〜Ｓ１１７で定めた交差・出口速より大きいときは（Ｓ１１８）、車両制御装置１００は、速度パターンにおける各地点での設定速度を工程Ｓ１１２〜Ｓ１１７で定めた交差・出口速に設定し直す（Ｓ１１９）。もし、カーブ速が工程Ｓ１１２〜Ｓ１１７で定めた交差・出口速より大きいときは（Ｓ１１８）、車両制御装置１００は、速度パターンにおける各地点での設定速度をそのまま予め定めたカーブ速とする（Ｓ１１９）。すなわち、車両制御装置１００は、工程Ｓ１１２〜Ｓ１１７で定めた交差・出口速と予め定めたカーブ速とのいずれか低い方を設定速度として設定する。
例えば前方１ｋｍといった自車両前方に複数の交差点や出口がある場合は、車両制御装置１００は、工程Ｓ１１２〜Ｓ１１９の処理を繰り返す（Ｓ１２０）。
先行車が存在するときは（Ｓ１２１）、速度パターンにおける減速度として、車両制御装置１００は自車平均信号減速度Ａを設定する（Ｓ１２２）。先行車が存在しないときは（Ｓ１２１）、速度パターンにおける減速度として、車両制御装置１００は先行車平均信号減速度Ｂを設定する（Ｓ１２３）。上述のように、車両制御装置１００は、自車平均信号減速度Ａの方が先行車平均信号減速度Ｂよりも小さい場合には、自車平均信号減速度Ａを先行車平均信号減速度Ｂとする。したがって、車両制御装置１００は、速度パターンにおける減速度として、自車平均信号減速度Ａ及び先行車平均信号減速度Ｂのいずれか小さい方を設定する。
車両制御装置１００は、図５に示すように、上述のようにして設定したカーブ速、交差・出口速及び減速度に従って、燃費が最高となる速度パターンを生成する（Ｓ１２４）。Ｓ１０１〜Ｓ１２３の処理により、各地点での設定速度が得られるため、車両制御装置１００は図５に示すように各地点での設定速度を滑らかに繋いで、速度パターンを生成する。
車両制御装置１００は、操舵制御装置２１や加減速制御装置２３により運転者の操作を助けることによって速度パターンを実行する。あるいは車両制御装置１００は、ディスプレイやスピーカ等のインターフェイスにより運転者に速度パターンに関する情報を与えることによって速度パターンを実行する。出口や交差点や信号機のある地点では、車両制御装置１００は運転者に自由な操作を可能としつつも運転者の操作を支援する。
本実施形態では、車両制御装置１００は、自車両の車輪に対して加速方向への駆動力を与えることにより自車両を加速させる区間を含む加速走行パターンと、自車両の車輪に対する加速方向への駆動力及び減速方向への制動力を０とする区間を含む惰性走行パターンとを交互に繰り返す速度パターンを生成するため、燃費を向上させることができる。また、車両制御装置１００は、自車両が走行する道路の交差点及び自車両が走行する道路に通じる出口のいずれかの地点の手前において自車両の車速が減少するような速度パターンを生成する。交差点や出口は他車両と遭遇する可能性があり、自車両が走行する道路で交通流を形成する他車両も含めて、もともと減速せざるを得ない地点である。したがって、もともと減速せざるを得ない交差点や出口の地点に速度パターンの車速が減少する地点を合わせることにより、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することが可能となる。
従来の技術では、カーブ等の上限速度を規定する条件が与えられれば、その条件内で燃費が最適となる速度パターンの速度を設定できる。しかし、例えば、平面の長い直線路においては、速度を抑制する条件が法定上限速度等しか存在しないため、一定の法定上限速度を維持する走行や、加速後に法定上限速度に達したら、惰性による走行を行う等の単純な制御となりがちである。そのため、安全等の複雑な条件で速度を変更する周囲の一般車両と協調しつつ走行することが困難である。しかし、本実施形態では、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することが可能となる。
また、本実施形態では、車両制御装置１００は、交差点及び出口のいずれかの地点の手前において、自車両の車速が極小値となるような速度パターンを生成する。もともと局所的に減速せざるを得ない交差点や出口の地点に速度パターンの車速の極小値を合わせることにより、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することがさらに高い効率で可能となる。
一般道路には、光ビーコン等の無線通信により信号機の表示する信号に関する情報が事前に入手できない信号機がある。また、一般道路には、信号機に関する情報を事前に入手できたとしても、感応式の信号機のように交差道路の車両の有無によって信号が変化してしまい、事前に赤信号の時期を予想できない信号機がある。そこで本実施形態では、カーブ速の条件を加えつつ、信号機のある交差点付近で、速度パターンの車速の極小値となるように合わせることにより、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上できる。
一般的な運転者の挙動を考慮すると、一般的な運転者は、青信号が見えていても信号機の手前で定常速度から減速し、再度加速する。これは、おそらく交差点の安全のためか、黄信号に備えての減速であると推測される。したがって、本実施形態で生成される速度パターンは一般的な運転者の挙動とも合致し、運転者に違和感を与えることを防止できる。
また、本実施形態では、車両制御装置１００は、交差点及び出口のいずれかにおいて自車両が他車両と遭遇する可能性が高いほど、交差点及び出口のいずれかの地点の手前において、自車両の車速がより減少するような走行パターンを生成する。他車両と遭遇する可能性が高く、もともと減速せざる得ない可能性が高い地点ほど自車両の車速がより減少する速度パターンを生成することにより、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することがさらに高い効率で可能となる。
駐車場の出口は店舗の種類等により出口から車両が出る頻度が変化する。本実施形態では、過去の履歴を把握して出口車遭遇率Ｃを算出し、出口車遭遇率Ｃが高いほど多く減速するように対応することにより、不必要な減速を回避することができる。また、本実施形態では、自車両が走行する道路側に一時停止や信号機等の停止義務が存在するか否かによって、上限速度を調整することにより、想定される他車両との遭遇する率に応じた過不足の無い上限速度の設定が可能となる。
また、本実施形態では、車両制御装置１００は、先行車が存在しないときは、停止信号時における自車両の運転者の操作による平均減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定し、先行車が存在するときは、停止信号時における先行車の平均減速度及び自車両の運転者の操作による平均減速度のいずれか小さい方の減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定する。先行車が存在しないときは、停止信号時における自車両の運転者の操作による平均減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定することにより、自車両の運転者の違和感を防止できる。また、先行車が存在するときは、停止信号時における先行車の平均減速度及び自車両の運転者の操作による平均減速度のいずれか小さい方の減速度に応じて速度パターンにおける減速度を設定することにより、先行車との接触を防止して自車両周囲の交通と協調した速度パターンを生成することができる。
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、運転者から信号機の目視確認ができる時期の差や、光ビーコン等の無線通信により信号機が表示する信号に関する情報を取得できるか否かといった信号機の設置状況を考慮して、速度パターンにおける車速の極小値が設定される。
図８に示すように、通常の手動運転時において（Ｓ２０１）、赤信号により自車両が停止した場合において、車両制御装置１００は、その減速のために自車両の運転者がアクセルペダルのＯＦＦあるいはブレーキペダルのＯＮを開始した地点の信号機からの距離を検出して記憶部１０４に記憶する（Ｓ２０２）。本実施形態では、運転者が信号を確認後、加速走行パターン及び惰性走行パターンを繰り返す速度パターンによる低燃費の走行を続行することが可能か否かを判断するシステムを想定する。また、本実施形態では、運転者が信号を確認後、速度パターンによる低燃費の走行を続行することが不可能と判断したときに、ブレーキペダルを踏み込むことにより、車両制御装置１００に速度パターンの中止を指示するシステムを想定する。
車両制御装置１００は信号機ごとに減速を開始した地点の信号機からの距離の平均値を検出する（Ｓ２０４）。車両制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１により取得した信号機の位置と、車輪速センサ１７により自車両の速度が０ｋｍ／ｈとなった事とから、赤信号により自車両が停止したことを判定する。
ただし、減速を開始した地点の信号機からの距離のデータの中で、例えば標準偏差よりも大きくばらついているデータについては、車両制御装置１００は、前方に割り込んできた他車両等の別の理由によって減速したものと判断し、除外する（Ｓ２０３）。
走行中に光ビーコン等の無線通信によって、信号機が表示する信号に関する情報を取得することが可能な場合は（Ｓ２０５）、車両制御装置１００は、情報をス得することができた時点の信号機（交差点）までの距離を検出し、その距離の平均値を算出する（Ｓ２０６）。
加速走行パターン及び惰性走行パターンを繰り返す速度パターンによる低燃費運転が行われていなければ（Ｓ２０７）、車両制御装置１００は処理を終了する。自車両前方に信号機が存在しないときは（Ｓ２０８）、車両制御装置１００は、図６及び７に示した処理手順１と同様の処理を実施した後（Ｓ２０９）、処理を終了する。
図９に示すように、例えば１ｋｍ前方において、光ビーコン等の無線通信によって表示する信号に関する情報を取得することが可能な信号機が存在する場合は（Ｓ２１０）、車両制御装置１００は、記憶部１０４を参照し、当該信号機について工程Ｓ２０６で算出した平均距離が存在するか否かを調べる（Ｓ２１１）。平均距離が存在する場合は（Ｓ２１１）、車両制御装置１００は平均距離だけ信号機から手前の地点で上限速度となる速度パターンを生成する（Ｓ２１２）。平均距離が存在しない場合は（Ｓ２１１）、車両制御装置１００は、例えば２００ｍといった情報を取得できる標準距離だけ信号機から手前の地点で上限速度となる速度パターンを生成する（Ｓ２１３）。例えば、車両制御装置１００は、法定上限速度等のその道路で想定される最高速度×０．８に、その地点の交差・出口速を設定する（Ｓ２１２，Ｓ２１３）。
例えば１ｋｍ前方において、光ビーコン等の無線通信によって表示する信号に関する情報を取得することが不可能な信号機が存在する場合は（Ｓ２１４）、車両制御装置１００は、記憶部１０４を参照し、当該信号機について工程Ｓ２０４で算出した平均距離が存在するか否かを調べる（Ｓ２１５）。平均距離が存在する場合は（Ｓ２１５）、車両制御装置１００は平均距離だけ信号機から手前の地点で交差・出口速となる速度パターンを生成する（Ｓ２１６）。
平均距離が存在しない場合は（Ｓ２１５）、車両制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１等により取得した道路線形に関する情報から、一般的な幾何計算によって信号機から道路上に直線を描いた際の最長距離である信号機の見通し距離を算出する。車両制御装置１００は、算出した信号機の見通し距離だけ信号機から手前の地点で交差・出口速となる速度パターンを生成する（Ｓ２１７）。
例えば、車両制御装置１００は、法定上限速度等のその道路で想定される最高速度×０．７に、その地点の交差・出口速を設定する（Ｓ２１２，Ｓ２１３）。車両制御装置１００は、光ビーコン等により情報が得られない場合は、光ビーコン等により情報が得られる場合に比べて運転者の操作の自由度を尊重し、交差・出口速を低めの速度に設定する。
例えば前方１ｋｍといった自車両前方に複数の信号機がある場合は、車両制御装置１００は、工程Ｓ２１０〜Ｓ２１７の処理を繰り返す（Ｓ２１８）。車両制御装置１００は、工程Ｓ２０１〜Ｓ２１８で設定した交差・出口速を追加の条件とし、それ以外の交差点等の交差・出口速等を上述した第１実施形態の処理手順１と同様に設定して、速度パターンを生成する（Ｓ２１９）。
本実施形態では、走行制御装置１００は、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点において、自車両の目標車速が減少する速度パターンを生成する。一般道路の信号機には、自車両から見通しが良い信号機や、自車両から見通しが悪い信号機や、光ビーコン等により表示される信号の情報を入手可能な信号機等の様々な種類が存在する。そのため、一律に信号機手前で減速するのではなく、信号機が表示する信号が判明する地点において自車両の車速が減少する速度パターンを生成することにより、信号機の状況に応じて燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することが可能となる。
また、走行制御装置１００は、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点において、自車両の車速が極小値となる速度パターンを生成する。このため、信号機の状況に応じて燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することがさらに高い効率で可能となる。
また、走行制御装置１００は、信号機の手前において自車両の運転者の操作による減速が開始される平均的な地点を、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点に設定する。これにより、自車両の運転者の違和感を防止できる。
また、走行制御装置１００は、信号機が表示する信号に関する情報を無線通信により取得可能か否かの状況ごとに、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点を設定する。信号機が表示する信号に関する情報を光ビーコン等の無線通信により取得可能か否かによって、実現可能な速度パターンは大きく異なる。そのため、信号機の状況に応じて燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することがより高い効率で可能となる。
以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、自車両の速度パターンにおける目標車速の極小値となる時刻を先行車の減速時刻に合わせる。また、本実施形態では、自車両周囲の交通流の密度も考慮して速度パターンを自車両に実行させるか否かを決定する。
図１０に示すように、走行制御装置１００は、上記第２実施形態の処理手順２の工程Ｓ２０１〜Ｓ２０７を実行する（Ｓ３０１）。走行制御装置１００は、レーダ１３の前方レーダ、後方レーダ、前側方レーダ及び後側方レーダ等から自車両周辺の他車両を検出する（Ｓ３０２）。交通流を形成する自車両と同方向に進行中の車両（対向車を除いた他車両）の密度が所定の閾値以上に高く、例えば、自車両周辺の各方向に他車両が存在する場合には（Ｓ３０３）、走行制御装置１００は加速走行パターンと惰性走行パターンとを含む速度パターンによる低燃費の走行を中止し、車間時間が例えば１秒以内に設定された一般的な追従走行（ＡＣＣ：Adaptive Cruse Control）に切替え（Ｓ３０４）、処理を終了する。
交通流を形成する自車両と同方向に進行中の車両（対向車を除いた他車両）の密度が所定の閾値未満のときは、走行制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１により取得した自車両の位置に関する情報と、レーダ１３により検出した先行車との車間距離に関する情報とから、先行車の位置を推定する。走行制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１に推定した先行車の位置を自車両の位置に置き換えさせて（Ｓ３０５）、以下の処理を行う。
自車両前方に信号機が存在しないときは（Ｓ３０６）、車両制御装置１００は、図６及び７に示した処理手順１と同様の処理を実施した後（Ｓ３０７）、処理を終了する。
図１１に示すように、例えば１ｋｍ前方において、光ビーコン等の無線通信によって表示する信号に関する情報を取得することが可能な信号機が存在する場合は（Ｓ３０８）、車両制御装置１００は、記憶部１０４を参照し、当該信号機について工程Ｓ３０１で算出した平均距離が存在するか否かを調べる（Ｓ３０９）。平均距離が存在する場合は（Ｓ３０９）、車両制御装置１００は平均距離＋先行車との車間距離だけ信号機から手前の地点で交差・出口速となる速度パターンを生成する（Ｓ３１０）。平均距離が存在しない場合は（Ｓ３０９）、車両制御装置１００は、例えば２００ｍといった情報を取得できる標準距離＋先行車との車間距離だけ信号機から手前の地点で交差・出口速となる速度パターンを生成する（Ｓ３１１）。例えば、車両制御装置１００は、法定上限速度等のその道路で想定される最高速度×０．８に、その地点の交差・出口速を設定する（Ｓ３１０，Ｓ３１１）。
例えば１ｋｍ前方において、光ビーコン等の無線通信によって表示する信号に関する情報を取得することが不可能な信号機が存在する場合は（Ｓ３１２）、車両制御装置１００は、記憶部１０４を参照し、当該信号機について工程Ｓ３０１で算出した平均距離が存在するか否かを調べる（Ｓ３１３）。平均距離が存在する場合は（Ｓ３１３）、車両制御装置１００は平均距離＋先行車との車間距離だけ信号機から手前の地点で交差・出口速となる速度パターンを生成する（Ｓ３１４）。
平均距離が存在しない場合は（Ｓ３１２）、車両制御装置１００は、ナビゲーションシステム１１等により取得した道路線形に関する情報から、一般的な幾何計算によって信号機から道路上に直線を描いた際の最長距離である信号機の見通し距離を算出する。車両制御装置１００は、算出した信号機の見通し距離＋先行車との車間距離だけ信号機から手前の地点で交差・出口速となる速度パターンを生成する（Ｓ３１５）。
例えば、車両制御装置１００は、法定上限速度等のその道路で想定される最高速度×０．７に、その地点の交差・出口速を設定する（Ｓ３１４，Ｓ３１５）。車両制御装置１００は、光ビーコン等により情報が得られない場合は、光ビーコン等により情報が得られる場合に比べて運転者の操作の自由度を尊重し、交差・出口速を低めの速度に設定する。
例えば前方１ｋｍといった自車両前方に複数の信号機がある場合は、車両制御装置１００は、工程Ｓ３０８〜Ｓ３１５の処理を繰り返す（Ｓ３１６）。車両制御装置１００は、工程Ｓ３０１〜Ｓ３１６で設定した交差・出口速を追加の条件とし、それ以外の交差点等の交差・出口速等を上述した第１実施形態の処理手順１と同様に設定して、速度パターンを生成する（Ｓ３１７）。
本実施形態では、車両制御装置１００は、先行車が存在するときは、信号機の手前において先行車の減速が開始される平均的な地点から先行車と自車両との距離だけ離れた地点を、自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点に設定する。これにより、先行車の減速を考慮し、自車両周囲の交通と協調しつつ信号機の状況に応じて燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することが可能となる。
また、本実施形態では、車両制御装置１００は、自車両周辺に存在する他車両の密度が所定の閾値以上のときは、自車両に加速走行パターンと惰性走行パターンとを含む速度パターンを実行させない。自車両周辺に存在する他車両の密度が所定の閾値以上に高い場合は、低燃費のため惰性で走行するような走行方法が望ましくない場合がある。そのため、自車両周辺に存在する他車両の密度が所定の閾値以上に高い場合には、自車両に低燃費のための速度パターンを実行させないことにより、自車両周囲の交通と協調することができる。
すなわち、本実施形態では、先行車の減速や周辺の交通流の密度を考慮した走行を実現できるために、より自然により着実に燃費を向上することが可能な速度パターンを生成することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明を内燃機関と電動機とを駆動源として組み合わせたハイブリッドシステム（ハイブリッド車）に適用した例について説明を行った。しかし、本発明はハイブリッドシステムに限定されず、走行中にエンジン等の内燃機関を停止することが可能なシステムにおいて、同様に適用することができる。また、アイドリング状態で燃焼消費量が少ない熱機関の場合には、惰性走行パターンを実行中に熱機関を停止させることなく、熱機関の駆動力の車輪への伝達を遮断させることのみで、惰性走行パターンを実行しても良い。
本発明の車両制御装置によれば、自車両周囲の交通と協調しつつ燃費を向上することが可能となる。
１１ ナビゲーションシステム
１２ 路車間通信機
１３ レーダ
１４ ハンドル操作量センサ
１５ ブレーキ操作量センサ
１６ アクセル操作量センサ
１７ ヨーレートセンサ
１８ 車輪速センサ
１９ レーン認識センサ
２１ 操舵制御装置
２２ 操舵アクチュエータ
２３ 加減速制御装置
２４ ＨＶシステム
２５ ブレーキアクチュエータ
１００ 車両制御装置
１０２ 制御部
１０４ 記憶部

Claims (10)

  1. 自車両の車輪に対して加速方向への駆動力を与えることにより前記自車両を加速させる区間を含む加速走行パターンと、前記自車両の車輪に対する加速方向への駆動力及び減速方向への制動力を０とする区間を含む惰性走行パターンとを交互に繰り返す速度パターンを生成する速度パターン生成ユニットを備え、
    前記速度パターン生成ユニットは、前記自車両が走行する道路の交差点及び前記自車両が走行する道路に通じる出口のいずれかの地点の手前において前記自車両の車速が減少するような前記速度パターンを生成する、車両制御装置。
  2. 前記速度パターン生成ユニットは、前記交差点及び前記出口のいずれかの地点の手前において、前記自車両の車速が極小値となるような前記速度パターンを生成する、請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 前記速度パターン生成ユニットは、前記交差点及び前記出口のいずれかにおいて前記自車両が他車両と遭遇する可能性が高いほど、前記交差点及び前記出口のいずれかの地点の手前において、前記自車両の車速がより減少するような前記走行パターンを生成する、請求項１又は２に記載の車両制御装置。
  4. 前記速度パターン生成ユニットは、
    先行車が存在しないときは、停止信号時における前記自車両の運転者の操作による平均減速度に応じて前記速度パターンにおける減速度を設定し、
    前記先行車が存在するときは、停止信号時における前記先行車の平均減速度及び前記自車両の運転者の操作による平均減速度のいずれか小さい方の減速度に応じて前記速度パターンにおける減速度を設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
  5. 前記速度パターン生成ユニットは、前記交差点及び前記出口のいずれかの信号機が表示する信号が判明する地点において、前記自車両の車速が減少するような前記速度パターンを生成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
  6. 前記速度パターン生成ユニットは、前記交差点及び前記出口のいずれかの信号機が表示する信号が判明する地点において、前記自車両の車速が極小値となるような前記速度パターンを生成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
  7. 前記速度パターン生成ユニットは、前記信号機の手前において前記自車両の運転者の操作による減速が開始される平均的な地点を、前記自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点に設定する、請求項５又は６に記載の車両制御装置。
  8. 前記速度パターン生成ユニットは、先行車が存在するときは、前記信号機の手前において前記先行車の減速が開始される平均的な地点から前記先行車と前記自車両との距離だけ離れた地点を、前記自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点に設定する、請求項５又は６に記載の車両制御装置。
  9. 前記速度パターン生成ユニットは、前記信号機が表示する信号に関する情報を無線通信により取得可能か否かの状況ごとに、前記自車両が走行する道路の信号機が表示する信号が判明する地点を設定する、請求項５〜８のいずれか１項に記載の車両制御装置。
  10. 前記速度パターン生成ユニットは、前記自車両周辺に存在する他車両の密度が所定の閾値以上のときは、前記自車両に前記速度パターンを実行させない、請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両制御装置。
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