CN107000748A - 车辆的自动行驶控制装置和车辆的自动行驶方法 - Google Patents

Abstract

使用重量(M)、起点速度(vi－1)、坡度(θi)、(θi－1)、及水平距离(Δx)，基于短区间(li)中的车辆(10)的能量(E)的变化或车辆(10)的加速度(a)，来算出使车辆(10)在短区间(li)中惯性行驶的情况下的终点(Pi)处的终点速度(vi)，在所算出的终点速度(vi)收敛在速度范围(R1)内的情况下，进行使车辆(10)在短区间(li)中惯性行驶的控制，通过采用上述结构从而精度良好地算出使车辆惯性行驶的情况下的速度，即使使车辆惯性行驶，也避免很早地脱离所设定的速度范围，加长惯性行驶下的行驶距离而有效地提高燃料利用效率。

Description

车辆的自动行驶控制装置和车辆的自动行驶方法

技术领域

本发明涉及车辆的自动行驶控制装置和车辆的自动行驶方法，更详细而言，涉及通过精度良好地算出使车辆惯性行驶的情况下的速度，即使使车辆惯性行驶也避免很早地脱离所设定的速度范围，加长惯性行驶下的行驶距离，从而有效地提高燃料利用效率的车辆的自动行驶控制装置和车辆的自动行驶方法。

背景技术

在对车辆进行自动行驶控制(自动巡航控制)时，如果增加惯性行驶的频度，则燃料利用效率提高。

因此，例如日本申请的特开2012－219986号公报(专利文献1)记载的，提出了如下装置：控制车辆的惯性行驶，使得将车辆的速度收敛在比被设定为慢于预先设定的目标速度的下限速度快、且比被设定得快于目标速度的上限速度慢的速度范围内。

在坡度从正变化为负时，即进入了下坡路时，该装置开始惯性行驶。此外，在坡度为正、且坡度变化率为负时，判定为顶上附近，使用预先设定有坡度或坡度变化率等行驶路的形状和当前的车辆的速度以及车辆的重量的关系的映射，来推断使车辆在顶上附近惯性行驶的情况下的速度，在该推断的速度为下限速度以上的情况下也开始惯性行驶。

但是，在施加在车辆上的空气阻力、滚动阻力、及坡度阻力的影响下，由于下坡路的坡度的不同，上述的装置即使进行惯性行驶，也会发生如下状况：车辆的速度失速，很早地降低到设定的下限速度以下。

此外，即使在坡度为正、且坡度变化率为负的情况下，也存在不是顶上附近的情况，上述的装置即使在这样的情况下开始惯性行驶，也会发生如下状况：车辆的速度失速，很早地降低到设定的下限速度以下。

若这样仅根据行驶路的坡度或坡度变化率等行驶路的状况来判断惯性行驶的开始，则在上述那样的情况下，会发生很早地降低到设定的下限速度以下的状况。若陷入这样的状况，则为了解除惯性行驶并消耗燃料以使其恢复到目标速度会更加耗费燃料利用效率，因此，燃料利用效率更加恶化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本申请的特开2012－219986号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述的问题而完成的，其课题在于提供车辆的自动行驶控制装置和车辆的自动行驶方法，精度良好地算出使车辆惯性行驶的情况下的速度，即使使车辆惯性行驶也避免很早地脱离所设定的速度范围，加长惯性行驶下的行驶距离而有效地提高燃料利用效率。

用于解决课题的手段

用于解决上述的课题的本发明的车辆的自动行驶控制装置，其被设置在包括内燃机的车辆中，并进行如下控制：具有比被设定为慢于预先设定的目标速度的下限速度快、并比被设定为快于该目标速度的上限速度慢的速度范围，使上述车辆在上述车辆的前方预先设定了从起点到终点的水平距离的短区间中，将速度维持在上述速度范围内并自动地行驶，上述车辆的自动行驶控制装置的特征在于，包括：终点速度算出部件，其基于上述短区间中的上述车辆的能量的变化或上述车辆的加速度来算出在假定为使上述车辆在上述短区间中惯性行驶的情况下的上述终点处的上述车辆的速度即终点速度；以及速度判定部件，其判定所算出的上述终点速度是否收敛在上述速度范围内，上述车辆的自动行驶控制装置构成为：在上述终点速度收敛在上述速度范围内的情况下，进行使上述车辆在上述短区间中惯性行驶的控制。

此外，用于解决上述的课题的本发明的车辆的自动行驶方法，包括内燃机的车辆在上述车辆的前方预先设定了从起点到终点的水平距离的短区间中，将速度维持在比被设定为慢于预先设定的目标速度的下限速度快、并比被设定为快于该目标速度的上限速度慢的速度范围内，并自动地行驶，上述车辆的自动行驶方法的特征在于，基于上述短区间中的上述车辆的能量的变化或上述车辆的加速度，来算出在假定为使上述车辆在上述短区间中惯性行驶的情况下的上述终点处的终点速度，判定所算出的上述终点速度是否收敛在上述速度范围内，在所算出的上述终点速度收敛在上述速度范围内的情况下，上述车辆在上述短区间中惯性行驶。

发明效果

根据本发明的车辆的自动行驶控制装置和车辆的自动行驶方法，基于能量守恒定律或运动方程式的某一个，精度良好地算出在假定为在短区间中惯性行驶的情况下的终点处的终点速度。由此，即使使车辆惯性行驶，也避免很早地脱离所设定的速度范围，加长惯性行驶下的行驶距离而有效地提高燃料利用效率。

此外，根据上述的车辆的自动行驶控制装置和车辆的自动行驶方法，即使是较长距离的下坡路、或上坡路，如果取得车辆的重量、起点处的起点速度、其的坡度、及其水平距离，则精度良好地算出终点处的终点速度。并且，即使连续多个短区间，也精度良好地算出各个短区间的终点速度。也就是说，由于假定为在比现有技术长的距离中惯性行驶并进行判定，所以，更有利于提高燃料利用效率。

附图说明

图1是例示本发明的车辆的自动行驶控制装置的实施方式的说明图。

图2是表示图1的自动行驶控制装置的算出终点速度的部件的一个例子的说明图。

图3是表示图1的自动行驶控制装置的算出终点速度的部件的其他例子的说明图。

图4是例示本发明的车辆的自动行驶方法的实施方式的流程图。

图5是例示图2的短区间连续多个的长区间的说明图。

图6是表示图1的自动行驶控制装置的算出平衡坡度的部件的一个例子的说明图。

图7是表示图1的车辆的自动行驶的一个例子与此时的速度的关系的说明图。

图8是表示图1的车辆的自动行驶的其他例子与此时的速度的关系的说明图。

具体实施方式

以下，说明本发明的车辆的自动行驶控制装置和车辆的自动行驶方法。图1例示了本发明的实施方式的自动行驶控制装置30的构成。该自动行驶控制装置30使搭载有引擎11的车辆10在将速度收敛在预先设定的速度范围R1内的同时惯性行驶。

车辆10包括：控制装置20，其控制柴油引擎(以下，称为引擎)11的输出、离合器12的切断/接通、及变速器13的变速；以及自动行驶控制装置30，其在自动行驶时向控制装置20输送指令。

在该车辆10的通常行驶时，根据驾驶员对操作设备21的手柄22、换挡杆23、油门踏板24、及制动踏板25进行的操作、和各种传感器26的车速传感器26及加速度传感器27的检测值，由控制装置20进行控制。具体而言，控制装置20控制柴油引擎(以下，称为引擎)11的输出、离合器12的切断/接通、及变速器13的变速，将从引擎11输出的动力从未图示的曲柄轴经由离合器12传递到变速器13。进一步，从变速器13经由传动轴14传递到差动装置15，从差动装置15经由驱动轴16传递到驱动轮17，从而行驶。

此外，在该车辆10的自动行驶(自动巡航)时，根据驾驶员对自动行驶设定装置31的自动行驶开关32、目标车速设定装置33、及增减值设定装置34进行的操作，由自动行驶控制装置30向控制装置20发送指令，接收到该指令的控制装置20控制引擎11的输出、离合器12的切断/接通、及变速器13的变速，从而进行自动行驶。

在该自动行驶的开始时的操作中，驾驶员操作目标车速设定装置33来设定车辆10的自动行驶时的目标速度V1。此外，驾驶员操作增减值设定装置34来设定自动行驶时的速度增加值+va和速度减少值－vb。通过设定该速度增加值+va和速度减少值－vb，从而将速度增加值+va和速度减少值－vb分别加在目标速度V1上，设定比被设定为快于目标速度V1的上限速度V2慢、且比被设定为慢于目标速度V1的下限速度V3快的速度范围R1。

另外，目标速度V1、速度增加值+va、及速度减少值－vb能够由驾驶员独立地分别设定为任意的值。例如，在目标速度V1设为80km/h、速度增加值+va设为+10km/h、以及速度减少值－vb设为－5km/h的情况下，上限速度V2为90km/h，下限速度V3为75km/h。另外，该速度增加值+va和速度减少值－vb也可以设定为0km/h。

而且，若驾驶员将自动行驶开关32接通，则开始自动行驶，若断开、或者驾驶员进行操作设备21的油门踏板24及制动踏板25的操作，则自动行驶结束。

此外，在自动行驶时的控制中，自动行驶控制装置30选择目标速度维持行驶和惯性行驶，在该目标速度维持行驶中，使燃料燃烧并用引擎11的输出来维持目标速度V1而行驶，在该惯性行驶中，使离合器12成为切断状态、或者使变速器13成为空挡以维持速度范围R1而行驶。另外，在惯性行驶时，优选将引擎11维持为怠速状态，但是，在惯性行驶时也能够使引擎11停止。

惯性行驶由于仅消耗用于引擎怠速的燃料，所以有利于提高燃料利用效率。另一方面，在开始了惯性行驶时，若在很早地发生了速度不收敛在速度范围R1内的状况而被切换到目标速度维持行驶，则此时由于更多使用燃料，所以，有时反而燃料利用效率恶化。

因此，本发明的自动行驶控制装置30被构成为包括根据图2所示的短区间l_i中的车辆10的能量E的变化来算出终点速度v_i的部件、或算出图3所示的短区间l_i中的车辆10的加速度a来算出终点速度v_i的部件的某一者，来作为终点速度算出部件。

而且，自动行驶控制装置30被构成为，包括判定终点速度v_i是否收敛在速度范围R1内的部件来作为速度判定部件，在终点速度v_i收敛在速度范围R1内的情况下，进行使车辆10在短区间l_i进行惯性行驶的控制。

此外，自动行驶控制装置30被构成为，具有取得终点算出部件所使用的参数的部件，并作为重量取得部件而取得控制装置20所算出的车辆10的重量M，并且，作为起点速度取得部件而取得车速传感器26的检测值。此外，自动行驶控制装置30被构成为包括与卫星定位系统(GPS)35通信的导航系统36、和行车记录仪37来作为坡度取得部件。

控制装置20在变更变速器13的变速挡时算出车辆10的重量M。算出该重量M的部件没有特别限定，例如能够例示基于车速传感器26及加速度传感器27的检测值来算出车辆10的驱动力并根据该驱动力进行算出的部件、或根据空气悬挂的压力来进行取得的部件。

导航系统36是与卫星定位系统35逐次通信，参照预先存储的三维道路数据，取得车辆10的当前位置、或者输出前方的道路状况的装置。该导航系统36作为坡度取得部件，参照三维道路数据，取得预先设定有以当前位置为起点P_i－1到终点P_i的水平距离Δx的短区间l_i的坡度θ_i、和以起点P_i－1为终点的前一个短区间l_i－1的坡度θ_i－1，并将该坡度θ_i、坡度θ_i－1及水平距离Δx发送到自动行驶控制装置30。另外，作为坡度取得部件不限于此，例如，也能够例示根据被存储在行车记录仪37中的三维道路数据来进行取得的部件。

由该导航系统36取得的坡度θ_i及坡度θ_i－1通常以百分率来表示相对于水平100m垂直地上升了几m，例如，若上升了1m，则以1％表示。另外，不限于此，也可以采用角度(°)或弧度(rad)。

行车记录仪37是存储包含车辆10所行驶的行驶路或此时的速度的行驶状况的装置。

如图2所示，若假定为使车辆10在短区间l_i中惯性行驶，则终点速度v_i会基于车辆10在短区间l_i中的能量变化。即，基于能量守恒定律，根据起点P_i－1处的车辆10的起点能量E_i－1、终点P_i处的车辆10的终点能量E_i、以及从起点P_i－1到终点P_i损失的损失能量E_loss的关系算出终点速度v_i。

起点能量E_i－1由使用了起点P_i－1处的重量M、起点速度v_i－1、及起点标高h_i－1的势能及动能表示。另外，起点标高h_i－1由以下的数学公式(4)表示。

[数学公式4]

终点能量E_i由使用了终点P_i处的重量M、终点速度v_i、及终点标高h_i的势能及动能表示。另外，终点标高h_i由以下的数学公式(5)表示。

[数学公式5]

从起点P_i－1到终点P_i之间，动能由于空气阻力或滚动阻力而衰减。也就是说，损失能量E_loss由于与空气阻力Fa及滚动阻力Fr对车辆10的做功量等效，所以，通过对空气阻力Fa及滚动阻力Fr乘以短区间l_i中的行驶距离di来表示。

空气阻力Fa由以下的数学公式(6)表示，其中，此时的车辆10的平均速度设为V，空气密度设为ρ，车辆10的前表面投影面积设为A，空气阻力系数设为C_d，常数设为λ。

[数学公式6]

也就是说，能够预先设定空气密度ρ、车辆10的前表面投影面积A、及空气阻力系数C_d，并替换为常数λ。另外，在包括取得迎面风的风速的部件的情况下，也可以代替平均速度V的平方，而使用对平均速度V加上风速并对其乘方的结果。

滚动阻力Fr由数学公式(7)表示，其中，滚动阻力系数设为μ，重力加速度设为g。

[数学公式7]

短区间l_i中的车辆10的行驶距离_di由以下的数学公式(8)表示。

[数学公式8]

根据基于能量守恒定律的起点能量E_i－1、终点能量E_i、及损失能量E_loss的关系(E_i－1－E_loss＝E_i)，终点速度v_i由以下的数学公式(1)表示。

[数学公式1]

另外，此处，将使车辆10在短区间l_i中惯性行驶的情况下的平均速度V视为固定值，并将数学公式(6)中的平均速度V设定为起点P_i－1的起点速度v_i－1。关于该平均速度V，也可以在行车记录仪37中逐次存储使车辆10惯性行驶的情况下的速度，并使用该存储的速度的平均值。此外，也可以通过实验、试验，将使车辆10惯性行驶的情况下的速度的平均值作为平均速度V来利用，或者，在上坡路的情况下将起点速度v_i－1和下限速度V3的平均值作为平均速度V来利用，在下坡路的情况下，将起点速度v_i－1和上限速度V2的平均值作为平均速度V来利用。

此外，在短区间l_i连续的情况下，也可以将最初的短区间l₁中的起点P₀的标高h₀视为零来算出。

如图3所示，若假定为使车辆10在短区间l_i中惯性行驶，则能够通过将积分常数设定为起点速度v_i－1并对短区间l_i中的车辆10的加速度a进行积分来算出终点速度v_i。也就是说，由于施加于车辆10的空气阻力Fa、滚动阻力Fr、及坡度阻力Fs等于车辆10的动量的变化，所以，基于运动方程式来算出。

此处，坡度阻力Fs由以下的数学公式(9)表示。

[数学公式9]

因而，由于从起点P_i－1到终点P_i的动量的变化由(Fa+Fr+Fs＝M·a)表示，所以，由以下的数学公式(2)表示。

[数学公式2]

另外，此处，也将使车辆10在短区间l_i中惯性行驶的情况下的平均速度V视为固定值，将数学公式(6)中的平均速度V设定为起点P_i－1的起点速度v_i－1。

关于该自动行驶控制装置30的动作即车辆10的自动行驶方法，参照图4的流程图来说明。

首先，在步骤S10中，自动行驶控制装置30从控制装置20取得车辆10的重量M。接下来，在步骤S20中，自动行驶控制装置30经由控制装置20取得车速传感器26的检测值即起点速度v_i－1。接下来，在步骤S30中，自动行驶控制装置30从导航系统36取得短区间l_i的坡度θ_i、短区间l_i的前一个短区间l_i－1的坡度θ_i－1、及水平距离Δx。接下来，在步骤S40中，自动行驶控制装置30将车辆10在短区间l_i中惯性行驶的情况下的平均速度V视为固定，取得起点速度v_i－1。

接下来，在步骤S50中，自动行驶控制装置30使用重量M、起点速度v_i－1、坡度θ_i、坡度θ_i－1及水平距离Δx，根据上述的数学公式(1)或数学公式(2)算出终点速度v_i。

接下来，在步骤S60中，自动行驶控制装置30判定在步骤S50中算出的终点速度v_i是否收敛在速度范围R1内，即，终点速度v_i是否为下限速度V3以上、上限速度V2以下。

在步骤S60中终点速度v_i未收敛在速度范围R1内，即不成立(否)的情况下，进入步骤S70。接下来，在步骤S70中，自动行驶控制装置30向控制装置20发出指令使车辆10在短区间l_i以维持目标速度行驶的方式行驶。

在步骤S60中终点速度v_i收敛在速度范围R1内，即成立(是)的情况下，进入步骤S80。接下来，在步骤S80中，自动行驶控制装置30向控制装置20发出指令使车辆10在短区间l_i中以惯性行驶的方式行驶。

若步骤S70及步骤S80完成，则返回到开始，该自动行驶方法开始接下来的判定。

根据上述的车辆10的自动行驶控制装置30及车辆10的自动行驶方法，利用基于能量守恒定律的数学公式(1)，根据短区间l_i中的车辆10的能量E的变化来精度良好地算出使车辆10在短区间l_i中惯性行驶的情况下的终点P_i处的终点速度v_i。此外，利用基于运动方程式的数学公式(2)，来算出短区间l_i中的车辆10的加速度a，精度良好地算出使车辆10在短区间l_i中惯性行驶的情况下的终点速度v_i。由此，即使使车辆10惯性行驶，也避免很早地脱离所设定的速度范围R1，从而加长惯性行驶下的行驶距离并有效地提高燃料利用效率。

另外，由于利用基于能量守恒定律的数学公式(1)算出的终点速度v_i比利用基于运动方程式的数学公式(2)算出的终点速度v_i精度高，所以优选。这是因为，基于运动方程式的数学公式(2)除了空气阻力Fa以外，还将车辆10惯性行驶的情况下的速度视为固定值。在短区间l_i中惯性行驶的情况下的速度不一定如平均速度V那样为固定值。因而，利用基于能量守恒定律的数学公式(1)进行算出时，会算出更高精度的终点速度v_i，因此，有利于提高燃料利用效率。

图5表示具有连续的多个短区间l₁～短区间l_n的长区间L。在图中，变量n设为1～20。

在上述的自动行驶控制装置30中，包括设定有具有连续的多个短区间l₁～l_n的长区间L的导航系统36来作为长区间设定部件，自动行驶控制装置30最好构成为，对于长区间L，在各个短区间l₁～l_n中算出终点速度v₁～v_n，判定是否该所有的终点速度v₁～v_n收敛在速度范围R1内，在该所有的终点速度v₁～v_n收敛在速度范围R1内的情况下，进行使车辆10在长区间L中惯性行驶的控制。

各个短区间l₁～短区间l_n是具有预先设定的水平距离Δx的区间。该水平距离Δx优选被设定为在目标速度V1的单位时间中车辆10所行驶的距离。例如，在目标速度V1为90km/h的情况下，被设定为单位时间中行驶的距离即25m。这样，通过对目标速度V1的单位时间中行驶的每个距离算出终点速度v_i，从而也能够应对细小的坡度θ_i的变化，因此，有利于提高精度。另外，也可以将水平距离Δx设定为使车辆10惯性行驶的情况下的平均速度V的单位时间中车辆10所行驶的距离。

长区间L是具有连续的多个短区间l₁～l_n并具有预先设定的水平距离Δy的区间。该长区间L的水平距离Δy优选至少连续20个区间以上的短区间l₁～l_n的值。例如，在短区间的水平距离Δx为25m的情况下，被设定为500m以上。但是，若使长区间L的水平距离Δy过长，则惯性行驶的机会减少，因此，设定为2000m以下。

在该长区间L中的终点速度v₁～v_n的算出中，采用算出起点速度v₁～v_n－1而得到的终点速度v₁～v_n－1。

在这样算出的长区间L的所有终点速度v₁～v_n收敛在速度范围R1内的情况下，通过使车辆10在长区间L中惯性行驶，从而以惯性行驶的方式行驶的距离变长，有利于提高燃料利用效率。

另外，在长区间L中，在算出终点速度v₁～v_n的情况下，将最初的短区间l₁中的起点P₀的标高设定为零即可。

图6表示坡度θ_i为负的下坡路且作用于车辆10的空气阻力Fa、滚动阻力Fr、及坡度阻力Fs相平衡的短区间l_i。

在使车辆10在短区间l_i中惯性行驶的情况下的作用于车辆10的空气阻力Fa、滚动阻力Fr、及坡度阻力Fs相平衡的情况，是在坡度θ_i为负的下坡路的短区间l_i中行驶的情况。在这样的情况下，即使是下坡路的短区间l_i，车辆10的速度也不会增加。

因此，在该下坡路的短区间l_i的接下来的短区间l_i+1是上坡路的短区间l_i+1的情况下，车辆10的速度降低到下限速度V3以下的可能性较大。

因此，在上述的自动行驶控制装置30中，被构成为：作为平衡坡度算出部件，包括算出使车辆10在短区间l_i中惯性行驶的情况下的作用于车辆10的空气阻力Fa、滚动阻力Fr、及坡度阻力Fs相平衡的平衡坡度θ_neut的部件，并且作为平衡判定部件，包括判定下坡路的短区间l_i中的负的坡度θ_i的绝对值是否小于平衡坡度θ_neut的绝对值的部件，在坡度θ_i的绝对值小于平衡坡度θ_neut的绝对值的情况下，最好进行使下限速度V3接近目标速度V1的控制。

平衡坡度θ_neut是作用于车辆10的空气阻力Fa、滚动阻力Fr、及坡度阻力Fs相平衡的坡度，由将上述的数学公式(6)、(7)、(9)代入到Fa+Fr+Fs＝0中并整理出来的以下的数学公式(10)表示。

[数学公式10]

若将该数学公式(10)使用三角函数的合成公式来整理，则平衡坡度θ_neut由以下的数学公式(3)表示。

[数学公式3]

使用这样算出的平衡坡度θ_neut，判定坡度θ_i为负的下坡路的短区间l_i中的坡度θ_i的绝对值是否小于平衡坡度θ_neut的绝对值。而且，在为小于平衡坡度θ_neut的绝对值的坡度θ_i的情况下，通过使下限速度V3接近目标速度V1，即限制惯性行驶的开始，从而能够避免因平缓的下坡路中的惯性行驶时的失速而导致的运行晚点、或恢复到目标速度维持行驶时的燃料消耗的增加。

图7和图8例示了利用本发明的自动行驶控制装置30使车辆10自动行驶的情况。另外，在图中，单点划线表示目标速度维持行驶，实线表示惯性行驶。

图7表示在坡度θ₁为正的上坡路之后，经过顶上而接续有坡度θ2为负的下坡路的长区间L₁。在长区间L₁的起点P₀，即顶上的近前，自动行驶控制装置30算出长区间L₁的各短区间l_i中的终点速度v_i。而且，自动行驶控制装置30由于判定为该所有的终点速度v_i收敛在速度范围R1内，所以，使车辆10在长区间L₁中惯性行驶。此外，自动行驶控制装置30由于判定为坡度θ2的绝对值为平衡坡度θ_neut的绝对值以上，所以，在下限速度V3不变的状态下，使车辆10在长区间L₁中惯性行驶。

到长区间L₁的顶上之前，车辆10的速度失速到下限速度V3的附近。接下来，经过顶上后，车辆10的速度超过目标速度V1，增速到上限速度V2。接下来，在经过了长区间L₁的终点P_n时，车辆10的速度超过上限速度V2，因此，此处，结束惯性行驶，使车辆10进行维持目标速度行驶。

此时，在会超过上限速度V2这样的情况下，也可以在超过上限速度V2之前，不进行使离合器12成为断开状态、或者使变速器13成为空挡而惯性行驶的空挡惯性行驶，而是切换为施加引擎制动的油门关闭惯性行驶。另外，油门关闭惯性行驶是指，一边进行以下的制动中的任何一者或组合来对车辆10付与制动力一边进行惯性行驶，其中，上述制动包括：通过将在引擎11的压缩行程中产生的较高的压力释放，从而避免产生在使曲轴转动的方向上作用的能量而提高制动力的压缩释放制动；将设置在排气通道中的快门式阀门关闭的排气制动；以及在油门关闭时停止引擎11的燃料喷射的状态下行驶的引擎制动。

在使用该加速关闭惯性行驶的情况下，在车辆10上除了施加空气阻力Fa、滚动阻力Fr、及坡度阻力Fs之外，还施加引擎制动力Ff。因此，在数学公式(1)及数学公式(2)中追加该引擎制动力Ff即可。

图8表示在坡度θ₃为负的下坡路之后接续有平坦路的长区间L₂。在长区间L₂的起点P₀，即平坦路的近前，自动行驶控制装置30算出长区间L₂的各短区间l_i中的终点速度v_i，由于判定为该所有的终点速度v_i收敛在速度范围R1内，所以，使车辆10在长区间L₂中惯性行驶。此外，自动行驶控制装置30由于判定为坡度θ₃的绝对值小于平衡坡度θ_neut的绝对值，所以，将下限速度V3设定为目标速度V1，即将速度减少值－vb设定为零，使车辆10在长区间L₁中惯性行驶。

在小于平衡坡度θ_neut的坡度θ₃这样的平缓的下坡路中，车辆10的速度失速到目标速度V1的附近。接下来，在从下坡路进入平坦路时，由于车辆10的速度超过目标速度V1，所以，此处，结束惯性行驶，使车辆10进行维持目标速度行驶。

这样，根据本发明的车辆10的自动行驶控制装置30和车辆10的自动行驶方法，基于能量守恒定律或运动方程式，来精度良好地算出使车辆10在短区间l_i中惯性行驶的情况下的终点速度v_i。而且，在该终点速度v_i收敛在预先设定的速度范围R1内的情况下，进行惯性行驶，在终点速度v_i脱离速度范围R1的情况下，进行维持目标速度行驶，从而即使使车辆10惯性行驶，也避免很早地脱离所设定的速度范围R1，加长惯性行驶下的行驶距离而有效地提高燃料利用效率。

此外，在坡度θ_i为负的下坡路的情况下，通过比较该坡度θ_i与平衡坡度θ_neut来判定在下坡路上行驶时车辆10是否能够加速，在未预计到加速的情况下，通过使下限速度V3接近目标速度V1，从而能够避免速度失速到下限速度V3附近时的运行晚点、或恢复到维持目标速度行驶时的燃料消耗的增加。

并且，对于长区间L，通过在各个短区间l₁～l_n中算出终点速度v₁～v_n，并判定该所有的终点速度v₁～v_n是否收敛到速度范围R1内，从而使车辆10以比现有技术长的距离进行惯性行驶，因此，有利于提高燃料利用效率。

在上述的自动行驶控制装置30中，也可以代替坡度取得部件而采用如下构成：包括以起点P_i－1的起点标高h_i－1为基准而取得终点P_i处的终点标高h_i的标高取得部件，并用水平距离Δx和终点标高h_i的关系来表示坡度θ_i。在此情况下，预先在导航系统36的数据中存储各地点的绝对标高，并使用该绝对标高即可。此外，也可以预先在行车记录仪37中存储各地点的绝对标高，并使用该绝对标高。

附图标记说明

10 车辆

11 引擎

12 离合器

13 变速器

20 控制装置

26 车速传感器

27 加速度传感器

30 自动行驶控制装置

31 自动行驶设定装置

32 自动行驶开关

33 目标车速设定装置

34 增减值设定装置

35 卫星定位系统

36 导航系统

37 行车记录仪

E 能量

E_i 终点能量

E_i－1 起点能量

E_loss 损失能量

Fa 空气阻力

Fr 滚动阻力

Fs 坡度阻力

L 长区间

P_i 终点

P_i－1 起点

R1 速度范围

a 加速度

l_i 短区间

v_i 终点速度

v_i－1 起点速度

Δx 水平距离

θ_i 坡度

Claims (12)

1.一种车辆的自动行驶控制装置，其被设置在包括内燃机的车辆中，并进行如下控制：具有比被设定为慢于预先设定的目标速度的下限速度快、并比被设定为快于该目标速度的上限速度慢的速度范围，使上述车辆在上述车辆的前方预先设定了从起点到终点的水平距离的短区间中，将速度维持在上述速度范围内并自动地行驶，上述车辆的自动行驶控制装置的特征在于，

包括：

终点速度算出部件，其基于上述短区间中的上述车辆的能量的变化或上述车辆的加速度来算出在假定为使上述车辆在上述短区间中惯性行驶的情况下的上述终点处的上述车辆的速度即终点速度；以及

速度判定部件，其判定所算出的上述终点速度是否收敛在上述速度范围内；

上述车辆的自动行驶控制装置构成为：在上述终点速度收敛在上述速度范围内的情况下，进行使上述车辆在上述短区间中惯性行驶的控制。

2.如权利要求1所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

将上述终点速度算出部件构成为：

根据上述车辆的上述起点处的势能及动能、上述终点处的势能及动能、以及从上述起点到上述终点损失的损失能量的关系，来算出上述终点速度。

3.如权利要求1所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

将上述终点速度算出部件构成为：

基于从上述起点到上述终点施加于上述车辆的阻力来算出上述车辆的加速度，基于该加速度来算出上述终点速度。

4.如权利要求1～3的任何一项所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

包括：重量取得部件，其取得上述车辆的重量；起点速度取得部件，其取得上述起点处的上述车辆的速度即起点速度；以及坡度取得部件，其取得上述短区间及该短区间的前一短区间的坡度；

将上述终点速度算出部件构成为：使用上述重量、上述起点速度、上述坡度、及上述水平距离来算出上述终点速度。

5.如权利要求4所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

将上述终点速度算出部件构成为：将上述重量设为M，将上述起点速度设为v_i－1，将上述终点速度设为v_i，将上述短区间的坡度设为θ_i，将上述短区间的前一短区间的坡度设为θ_i－1，将上述水平距离设为Δx，将预先决定的空气阻力系数设为λ，将预先决定的滚动阻力系数设为μ，从而利用下述的数学公式(1)来算出上述终点速度：

[数学公式1]

$\frac{v_i=\sqrt{\frac{2}{M}\·\{\frac{1}{2}\·M\·{v_{i-1}}^2+M\·g\·\mathrm{\Δ}x\·\frac{{\mathrm{\θ}}_{i-1}}{100}-M\·g\·\mathrm{\Δ}x\·\frac{{\mathrm{\θ}}_i}{100}\}}}{-\[\mathrm{\λ}\·{v_{i-1}}^2\·g+\mathrm{\μ}\·M\·g\·\cos \left({\tan }^{-1}\frac{{\mathrm{\θ}}_i}{100}\right)\]\·\mathrm{\Δ}x\·\sqrt{1+{\left(\frac{{\mathrm{\θ}}_i}{100}\right)}^2}\}}\mathrm{...}\left(1\right).$

6.如权利要求4所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

将上述终点速度算出部件构成为：将上述重量设为M，将上述起点速度设为v_i－1，将上述终点速度设为v_i，将上述坡度设为θ_i，将上述水平距离设为Δx，将预先决定的空气阻力系数设为λ，将预先决定的滚动阻力系数设为μ，从而利用下述的数学公式(2)来算出上述终点速度：

[数学公式2]

$\begin{array}{c}{v}_i=v_{i-1}\\ -\left\{\frac{\mathrm{\λ}\·{v_{i-1}}^2\·g+\mathrm{\μ}\·M\·g\·\cos \left({\tan }^{-1}\frac{{\mathrm{\θ}}_i}{100}\right)+M\·g\·\sin \left({\tan }^{-1}\frac{{\mathrm{\θ}}_i}{100}\right)}{M}\right\}\\ \·\frac{\mathrm{\Δ}x\·\sqrt{1+{\left(\frac{{\mathrm{\θ}}_i}{100}\right)}^2}}{v_{i-1}}\end{array}\mathrm{...}\left(2\right).$

7.如权利要求1～6的任何一项所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

包括长区间设定部件，其设定具有连续的多个上述短区间的长区间，

将上述终点速度算出部件构成为：对于上述长区间，针对每个上述短区间算出上述终点速度，并且，将上述速度判定部件构成为：判定是否其所有的该终点速度收敛在上述速度范围内，

在所有的终点速度收敛在上述速度范围内的情况下，进行使上述车辆在上述长区间中惯性行驶的控制。

8.如权利要求1～7的任何一项所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

将上述短区间的上述水平距离设定为在上述目标速度的单位时间中上述车辆所行驶的距离。

9.如权利要求1～8的任何一项所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

包括：

平衡坡度算出部件，其算出在假定为使上述车辆在上述短区间中惯性行驶的情况下的作用于上述车辆的空气阻力、滚动阻力、及坡度阻力相平衡的平衡坡度；以及

平衡判定部件，其判定下坡路的上述短区间中的负的坡度的绝对值是否小于上述平衡坡度的绝对值；

在上述坡度的绝对值小于上述平衡坡度的绝对值的情况下，进行使上述下限速度接近上述目标速度的控制。

10.如权利要求9所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

将上述平衡坡度算出部件构成为：将上述平衡坡度设为θ_neut，将上述车辆的重量设为M，将上述起点处的起点速度设为v_i－1，将预先决定的空气阻力系数设为λ，将预先决定的滚动阻力系数设为μ，从而利用下述的数学公式(3)来算出上述平衡坡度：

[数学公式3]

$\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_{neut}=100\\ \·\{\tan \[{\sin }^{-1}(-\frac{\mathrm{\λ}\·{v_{i-1}}^2}{M\·\sqrt{1+{\mathrm{\μ}}^2}})-{\sin }^{-1}\left(\frac{\mathrm{\μ}}{\sqrt{1+{\mathrm{\μ}}^2}}\right)\]\}\end{array}\mathrm{...}\left(3\right).$

11.如权利要求4～6的任何一项所述的车辆的自动行驶控制装置，其中，

代替上述坡度取得部件而包括标高取得部件，其以上述起点的起点标高为基准而取得上述终点处的终点标高，

构成为以上述水平距离、上述起点标高、及上述终点标高的关系来表示上述坡度。

12.一种车辆的自动行驶方法，包括内燃机的车辆在上述车辆的前方预先设定了从起点到终点的水平距离的短区间中，将速度维持在比被设定为慢于预先设定的目标速度的下限速度快、并比被设定为快于该目标速度的上限速度慢的速度范围内，并自动地行驶，上述车辆的自动行驶方法的特征在于，

基于上述短区间中的上述车辆的能量的变化或上述车辆的加速度，来算出在假定为使上述车辆在上述短区间中惯性行驶的情况下的上述终点处的终点速度，

判定所算出的上述终点速度是否收敛在上述速度范围内，

在所算出的上述终点速度收敛在上述速度范围内的情况下，上述车辆在上述短区间中惯性行驶。