CN102741899A - 车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆控制装置，其生成规定行驶区间的车辆的速度模型，并基于速度模型对车辆进行控制，其特征在于，具备：平均交通流车速获取单元，获取规定行驶区间的平均交通流车速；最优低燃耗速度模型生成单元，基于平均交通流车速生成最优化速度模型，以降低规定行驶区间的车辆的燃料消耗；及控制单元，基于最优低燃耗速度模型对车辆进行控制。

Description

车辆控制装置

技术领域

本发明涉及车辆控制装置。

背景技术

以往，作为本领域的技术，已知有例如日本特开2008-129804号公报所记载的行驶控制计划生成系统。在该行驶控制计划生成系统中，通过将行驶控制的计划阶梯化成上位计划与下位计划，可以一边由上位计划来满足车辆的燃耗性等行驶方针，一边考虑周边车辆的下位计划，并根据基于规定指标进行的评价来选定车辆的下位计划，因此，实现了基于按照规定条件生成的适当计划的一台车辆的控制。

专利文献1：日本特开2008-129804号公报

发明内容

但是，在上述专利文献1所记载的行驶控制计划生成系统中，例如当因周边车辆的台数增加等而发生拥堵时，存在着车辆无法如所生成的行驶控制计划那样行驶、无法满足燃耗性等行驶方针的问题。

因此，本发明目的在于提供一种车辆控制装置，能够通过考虑周边车辆的车速而生成最优的低燃耗速度模型来实现燃耗性优良的车辆行驶。

为解决上述问题，本发明提供一种车辆控制装置，其生成规定行驶区间的车辆的速度模型，并基于速度模型对车辆进行控制，其特征在于，具备：平均交通流车速获取单元，获取规定行驶区间的平均交通流车速；最优低燃耗速度模型生成单元，基于平均交通流车速生成最优化速度模型，以降低规定行驶区间的车辆的燃料消耗；及控制单元，基于最优低燃耗速度模型对车辆进行控制。

在上述本发明中，通过平均交通流车速获取单元来获取规定行驶区间的平均交通流车速，由此，能够基于平均交通流车速生成最优化速度模型，以降低规定行驶区间的车辆的燃料消耗，能够考虑到周边车辆的车速而进行行驶，并且，即使发生拥堵等，也能够实现燃耗性优良的车辆行驶。

另外，在本发明的车辆控制装置中，优选为，规定行驶区间包括从车辆的行驶位置到交通截断部的当前区间；车辆控制装置具备：截断定时信息获取单元，获取交通截断部的截断定时信息；及推定行驶计算单元，基于平均交通流车速及截断定时信息计算出车辆在当前区间的推定行驶速度及推定行驶距离；最优低燃耗速度模型生成单元利用推定行驶速度及推定行驶距离来生成车辆在当前区间的最优低燃耗速度模型。

当规定行驶区间存在信号机等交通截断部时，例如，由于周边车辆等停止于交通截断部而容易发生拥堵等，但在本发明中，通过获取交通截断部的截断定时信息，并根据平均交通流车速和截断定时信息来计算出在从车辆的行驶位置到交通截断部的当前区间的推定行驶速度及推定行驶距离，由此，能够生成车辆在当前区间的最优低燃耗速度模型，能够实现燃耗性优良的车辆行驶。

本发明的车辆控制装置优选为，具备：停止判断单元，基于推定行驶距离和从车辆到交通截断部的距离来判断交通截断部是否会使车辆停止；通过速度计算单元，当判断为交通截断部不会使车辆停止时，计算出车辆能够通过交通截断部的通过速度；及通过速度模型生成单元，利用通过速度生成车辆在当前区间的通过速度模型。

在上述车辆控制装置中，优选为，当判断为推定行驶距离比从车辆到交通截断部的距离长时，车辆不会因交通截断部而停止，也不会因停止而产生能量损失，因此，可计算能够通过交通截断部的通过速度，并生成当前区间的通过速度模型。

进而，本发明的车辆控制装置优选为，具备：可靠度计算单元，根据获取平均交通流车速的路径计算出可靠度；及控制调整单元，基于可靠度来调整基于最优低燃耗速度模型而进行的车辆的控制。由于平均交通流车速的可靠度根据所获取的路径而不同，所以，根据获取平均交通流车速的路径来计算可靠度，由此能够根据可靠度对基于最优低燃耗速度模型的车辆的控制进行调整。

发明效果

根据本发明，可提供一种车辆控制装置，能够通过考虑周边车辆的车速而生成最优的低燃耗速度模型来实现燃耗性优良的车辆行驶。

附图说明

图1是表示本发明涉及的车辆控制装置的结构的一实施方式的框图。

图2是表示具备图1的车辆控制装置的车辆的行驶例的示意图。

图3是表示最优低燃耗速度模型的生成过程的前半部分的流程图。

图4是表示最优低燃耗速度模型的生成过程的后半部分的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明涉及的车辆控制装置的优选实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实施方式涉及的车辆控制装置1中，生成最优化的速度模型，以降低车辆A的燃料消耗，并按照最优低燃耗速度模型对车辆A进行行驶控制，由此实现最优的低燃耗运转。另外，最优低燃耗速度模型是指：基于规定行驶区间的平均交通流车速，对车辆A的预定行驶轨迹上的各地点的速度目标进行计划，以使车辆A实现最优的低燃耗行驶。

车辆控制装置1具有对装置进行统一控制的ECU（Electric ControlUnit）2。ECU2例如具备最优低燃耗速度模型生成单元、推定行驶计算单元、停止判断单元、通过速度计算单元、通过速度模型生成单元及控制单元，并与车速传感器3、导航系统4、路车间通信器5及动作部6电连接。

车速传感器3分别设置于车辆A的四个车轮，并根据车轮的旋转速度来检测车辆A的车速。车速传感器3将检测出的车速作为车速信息输出至ECU2。

导航系统4对从当前地点到设定的目的地的路径进行引导。导航系统4具有用于检测车辆A的当前位置的GPS接收部和地图数据库。在地图数据库中记录有与道路形状相关的道路形状信息及与道路上的停止线位置相关的停止线信息。导航系统4检测出车辆A的当前位置的信息及车辆A附近的地图数据作为导航信息而输出至ECU2。另外，当能够从也用于VICS等的传感器来获得与平均交通流车速相关的详细信息时，用该传感器（或者经由中央中心）获取平均交通流车速。

路车间通信器5用于与设置于道路旁边的光信标等基础设施设备进行路车间通信。对于此种基础设施设备，例如预计在交通截断部即信号机B1的200m之前的地点的路车间通信地进行配置。路车间通信器5通过与基础设施设备之间的路车间通信来获取与车辆A前方的信号机B1的截断定时（信号机的颜色切换的定时）相关的截断定时信息。路车间通信器5将获取的截断定时信息输出至ECU2。

动作部6对车辆A进行控制。控制部6由控制发动机的节气门的节气门促动器、控制制动系统的制动促动器及控制转向机构的转向促动器等构成。控制部6根据来自ECU2的指令来驱动各促动器而对车辆A进行控制。

ECU2基于从各传感器类3～5获取的各种信息生成最优低燃耗速度模型，并按照生成的最优低燃耗速度模型对车辆A进行控制。ECU2在生成最优低燃耗速度模型时判断车辆A是否会在信号机B1处停止。当判断为信号机B1为绿色信号而能够通过时，车辆A优先通过信号，因此，计算出通过速度并生成当前区间的通过速度模型。因而，此时，ECU2不会生成最优低燃耗速度模型。ECU2基于生成的最优低燃耗速度模型或通过速度模型向动作部6输出指令，并按照最优低燃耗速度模型或通过速度模型对车辆A进行行驶控制。

图2是表示具备图1的车辆控制装置1的车辆A的行驶例的示意图。车辆A的行驶区间包括从车辆的行驶位置到信号机B1的当前区间P1和从信号机B1到信号机B2的下一区间P2。图2中虽未图示，但由于在车辆A的前后左右存在周边车辆，所以例如当信号机B1、信号机B2变成红色信号时，有时会在当前区间、下一区间发生拥堵。

接着，通过图3及4的流程图对ECU2的最优低燃耗速度模型的生成过程进行说明。首先，如图3所示，在步骤1中，从也用于设置于道路的VICS等的传感器（或者经由中央中心）来判断是否能够获得行驶于当前区间P1的车辆群的车速的大致平均值（以下称为“平均交通流车速”）。

当能够从上述传感器获得平均交通流车速时，在步骤2中，对本平均交通流车速（V1）涉及的推定可靠度（R1）进行设定。由于V1是从上述传感器获得的比较详细的信息，所以例如将R1设定成50%。另一方面，当不能从上述传感器获得平均交通流车速时，在步骤3中，对是否能够根据VICS信息获得平均交通流车速进行判断。

当能够根据VICS信息获得平均交通流车速时，在步骤4中，经由FM、信标来接收平均交通流车速（V2），并对V2涉及的推定可靠度（R2）进行设定。当能够根据VICS信息获得的平均交通流车速为包括当前区间的规定行驶区间的平均交通流车速时，由于没有详细的数据，所以例如将R2设定成30%。

在步骤5中，对是否能够通过导航系统4与探测信息连接进行判断，但判断为能够连接时，在步骤6中，通过探测信息获取平均交通流车速（V3），并对V3涉及的推定可靠度（R3）进行设定。由于通过探测信息获得的平均交通流车速是实时的详细数据，所以将R3设定成例如70%。

在步骤7中，对是否能获得上述的V1~V3进行判断。当无法获得时，在步骤8中，将由车速传感器3获取的过去5分钟的车辆A的平均速度（包括停止时间）设定成推定平均交通流车速（Ve）。此时，将平均交通流车速可靠度（Re）设定成较小的值（例如10%），并跳到步骤12。

在步骤9中，对在步骤1～7中获得的平均交通流车速是否为V1~V3中的任意一个进行判断。当仅能获得V1~V3中的任意一个时，在步骤10中，将该值作为推定平均交通流车速（例如：Ve=V1），并将平均交通流车速可靠度代入（例如：Re=R1）。

另一方面，当步骤9的判断结果为获得两个以上的平均交通流车速时，在步骤11中，参考与多个获得路径的可靠度对应的加权平均值来进行计算。例如，当能够获得V1和V3时，例如，如以下的式子（1）及式子（2）那样地进行计算。

Ve=(V1×R1+V3×R3)/(R1+R3)…（1）

Re=(R1+R3)/2…（2）

接着，在步骤12中，从信号机、管制中心等基础设施强调系统获得当前区间的交通截断部（信号机B1）的截断定时信息即信号周期（红色信号的时间：Tr、绿色黄色信号的时间：Tb），并对信号周期是否固定进行判断。当信号周期固定时，在步骤13中，采用上一次的信号周期。此处，一般而言，为适当调整交通流，信号周期每次变化几秒左右，因此，当信号周期不固定时，在步骤14中，采用例如过去三次的信号周期的平均周期。

在步骤15中，将Tb设成车辆A的假定行驶时间，将Tr设成车辆A的假定停止时间，例如，如以下的式子（3）及式子（4）那样地计算车辆A在当前区间的推定行驶速度（Vt）及推定行驶距离（St）。

Vt=Ve/(Tb/(Tr+Tb))…（3）

St=Vt·Tb…（4）

接着，在步骤16中，设定控制速度余量（Vm），作为基本控制误差余量，例如将2km/h代入至Vm。在步骤17中，对电池填充状态（SOC）是否不足50%进行判断，例如当低达不足50%时，在步骤18中，使Vｍ如以下的式子（5）那样地增加。考虑控制余量而生成速度。可防止因预测误差、控制误差产生不必要的发动机起动和进行油压制动的动作而导致燃耗变差。

Vm=Vm+3km/h…（5）

在步骤19中，对St是否比到信号的距离（Ss）长进行判断。当St比Ss长时，判断为车辆A能够在绿色信号时通过信号机B1，跳至步骤22。另一方面，当St为Ss以下时，判断为车辆A不能在绿色信号时通过信号机B1，进行在当前区间停止的处理。具体而言，在步骤20中，例如通过自法定限制速度（Vr）中减去Vｍ来设定上限车速，以St、Vt为条件并利用最优化技术等来生成最优低燃耗速度模型。

在步骤21中，对例如平均车速误差为5km/h以上等、是否满足步骤20的平均车速等条件进行判断。当满足时，跳至步骤29。另一方面，当较大程度地不满足平均车速等条件时，在步骤22中，对上限车速的增减等条件进行重新评估，并在步骤20中再次生成最优低燃耗速度模型。

接着，基于图4对步骤23以后的处理进行阐述。在步骤23中，当到绿色信号开始为止的时间为Tb1（秒）时，例如，如下所示地计算能够在绿色信号时通过当前区间的信号机B1的最高平均速度（Vmax）。

Vmax=min(Vr、Ss/Tb1)

在步骤24中，设成Vt=Vmax，与步骤19及步骤20同样地生成当前区间的通过速度模型。由于该通过速度模型是以在绿色信号时通过当前区间的信号机B1为最优先的模型，所以不一定是考虑最优低燃耗而生成的速度模型。

在步骤25中，将步骤24的当前区间的信号机B1的通过速度、通过时刻作为初始条件，与步骤1~步骤15同样地来计算Ve2、Re2、Vt2及St2。在步骤26中，当St2比到下一区间的信号机B2的距离（Ss2）长时，判断为车辆A能够在绿色信号时通过信号机B2，跳至步骤28。

步骤27是判断为车辆A不能在绿色信号时通过信号机B2的情况，与步骤19及步骤20同样地生成下一区间的最优低燃耗速度模型。另一方面，在步骤28中，与步骤22同样地以能够在绿色信号时通过下一区间的最高平均速度作为条件来生成下一区间的速度模型。

在步骤29中，利用驾驶员协调技术来进行对最优低燃耗速度模型的支援控制。此时，通过使可靠度Re乘以强制感应增益等表示支援程度（程度越高，则支援越强）的数值，由此能够由控制调整单元来调整支援水平。

这样一来，在本实施方式的车辆控制装置1中，获取规定行驶区间的平均交通流车速，基于平均交通流车速生成最优化的速度模型，以降低规定行驶区间的车辆的燃料消耗，由此，能够以考虑到周边车辆的车速而生成的最优低燃耗速度模型对车辆进行控制，能够实现燃耗性优良的车辆行驶。

本发明不限于上述的实施方式。例如，交通截断部可以是线路的铁路道口，也可以是高速汽车道的收费站。

工业实用性

根据本发明，能够提供一种车辆控制装置，其考虑周边车辆的车速而生成最优的低燃耗速度模型，由此能够实现燃耗性优良的车辆行驶。

标号说明

1…车辆控制装置

2…ECU

3…车速传感器

4…导航系统

5…路车间通信器

6…动作部

A…车辆

B1…第1信号机（第1交通截断部）

B2…第2信号机（第2交通截断部）

P1…当前区间

P2…下一区间

Claims (4)

1.一种车辆控制装置，生成规定行驶区间的车辆的速度模型，并基于所述速度模型对所述车辆进行控制，其特征在于，具备：

平均交通流车速获取单元，获取所述规定行驶区间的平均交通流车速；

最优低燃耗速度模型生成单元，基于所述平均交通流车速生成最优化速度模型，以降低所述规定行驶区间的所述车辆的燃料消耗；及

控制单元，基于所述最优低燃耗速度模型对所述车辆进行控制。

2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，

所述规定行驶区间包括从所述车辆的行驶位置到交通截断部的当前区间；

所述车辆控制装置具备：

截断定时信息获取单元，获取所述交通截断部的截断定时信息；及

推定行驶计算单元，基于所述平均交通流车速及所述截断定时信息计算出所述车辆在当前区间的推定行驶速度及推定行驶距离；

所述最优低燃耗速度模型生成单元利用所述推定行驶速度及所述推定行驶距离来生成所述车辆在所述当前区间的最优低燃耗速度模型。

3.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其中，具备：

停止判断单元，基于所述推定行驶距离和从所述车辆到所述交通截断部的距离来判断所述交通截断部是否会使所述车辆停止；

通过速度计算单元，当判断为所述交通截断部不会使所述车辆停止时，计算出所述车辆能够通过所述交通截断部的通过速度；及

通过速度模型生成单元，利用所述通过速度生成所述车辆在所述当前区间的通过速度模型。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的车辆控制装置，其中，具备：

可靠度计算单元，根据获取所述平均交通流车速的路径计算出可靠度；及

控制调整单元，基于所述可靠度来调整基于所述最优低燃耗速度模型而进行的所述车辆的控制。

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