JP2006226178A

JP2006226178A - オートクルーズ制御装置

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Publication number: JP2006226178A
Application number: JP2005040351A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shimizu; 謙次清水
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: JP4554393B2

Abstract

【課題】極めて信頼性の高い道路勾配に基づいて定速クルーズの内部アクセル制御を行い、燃費を飛躍的に向上させる。
【解決手段】車速を含む車両の挙動を検出する車両情報検出手段（２〜４）と、エンジンから車輪に伝達される駆動力又は制動力を運転者の操作によらずに調節する駆動力調節手段（８，９）と、上記車速に基づいて車両が目標速度を維持して走行するように駆動力調節手段を制御する定速クルーズ制御手段（１０）とを備え、大気圧を計測するための大気圧計測手段と、ＧＰＳからＧＰＳデータを受信するためのＧＰＳ受信手段と、大気圧計測手段が計測した大気圧及びＧＰＳ受信手段が受信したＧＰＳデータに基づいて道路勾配を演算する道路勾配演算手段と、道路勾配演算手段が演算した道路勾配を記憶する道路勾配記憶手段とをさらに備え、定速クルーズ制御手段は、道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて駆動力調節手段を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の走行状態に応じてエンジンから車輪に伝達される駆動力を自動的に調節することにより、目標車速にて走行する定速クルーズ機能を備えたオートクルーズ制御装置に関する。

従来より、ドライバによる加減速のための操作の負担を軽減することを目的として、車両が目標速度を維持して走行するように車速を自動的に制御する、定速クルーズ機能を備えたオートクルーズ制御装置が知られている。この装置を搭載した車両は、アクセルペダルを操作することなく一定速度で走行することが可能なため、高速道路を走行する場合等に便利である（特許文献１及び２参照）。

このように、従来の定速クルーズ機能を備えたオートクルーズ制御装置は、速度を一定に保つことができる一方、定速クルーズ中に上り坂となった場合には、アクセルを断続的に踏み込む制御、いわゆる内部アクセルの波状制御が行われる。このような内部アクセルの波状制御が行われると、燃費を著しく悪化させるという問題がある。

このような問題を解決するため、ＧＰＳ（グローバルポジションシステム）から前方の道路勾配を読み取り、その道路勾配の予測に基づいて内部アクセルの制御を行うことが極めて有効と考えられる。しかしながら、ＧＰＳから標高データを取得し、この標高データから道路勾配を予測して定速クルーズ制御を行った場合、従来のＧＰＳの標高データでは、比較的精度のよいデータを得ることができるという利点がある一方で、車両の走行状態によりデータが不安定になることがあり、例えば車両の停止時やトンネル内走行時等に、データ値が大きく変動したり、計測不能になったりする等の現象が発生する場合がある。このため、安定性の面で必ずしも信頼性の高い標高データ、そして道路勾配を得ることができないという問題がある。
特開平１１−２０４９６（第３−７頁、第１−２図）特開平１１−２０４９７（第３−６頁、第１図，第３−４図）

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、車両の如何なる走行状態においても極めて信頼性の高い道路勾配に基づいて定速クルーズの内部アクセル制御を行うことができ、それにより燃費を飛躍的に向上させることができる、オートクルーズ制御装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、少なくとも車速を含む車両の挙動を検出する車両情報検出手段と、エンジンから車輪に伝達される駆動力又は制動力を運転者の操作によらずに調節する駆動力調節手段と、車両情報検出手段により検出された車速に基づいて車両が目標速度を維持して走行するように駆動力調節手段を制御する定速クルーズ制御手段とを備えたオートクルーズ制御装置において、大気圧を計測するための大気圧計測手段と、ＧＰＳからＧＰＳデータを受信するためのＧＰＳ受信手段と、大気圧計測手段が計測した大気圧及びＧＰＳ受信手段が受信したＧＰＳデータに基づいて道路勾配を演算する道路勾配演算手段と、道路勾配演算手段が演算した道路勾配を記憶する道路勾配記憶手段とをさらに備え、定速クルーズ制御手段は、道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて駆動力調節手段を制御することにある。

このように、大気圧計測手段が計測した大気圧と、ＧＰＳ受信手段が受信したＧＰＳデータとに基づいて道路勾配を検出し、定速クルーズ制御手段は、その道路勾配に基づいて駆動力調節手段を制御するから、分解能と安定性の面で優れる大気圧計測手段が計測した大気圧と、絶対精度の面で優れるＧＰＳデータとの組み合わせにより、両者の優れた点が相乗されて、車両の如何なる走行状態においても、実際の道路勾配に極めて近い道路勾配を予測することができる。つまり、車両の如何なる走行状態においても極めて信頼性の高い道路勾配に基づいて、定速クルーズの内部アクセル制御を行うことができる。

定速クルーズ制御手段は、車両の下り坂走行時に道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて前方に上り坂があると判定した場合には、駆動力調節手段にエンジンからの制動力を車輪に伝達させないようにすることが望ましい。また、定速クルーズ制御手段は、車両の平坦路走行時に道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて前方に所定勾配を超える上り坂があると判定した場合には、駆動力調節手段にエンジンからの駆動力を車輪に伝達するギアのシフトアップ操作をさせないようにすることが望ましい。

定速クルーズにおいては、通常、車両の下り坂又は平坦路走行時に駆動力調節手段は順次シフトアップ操作を行う一方、その後上り坂に入ると上り勾配がきびしくなった時点でシフトダウン操作を行う。この場合、急激なシフトダウン操作により、燃費が著しく悪化する。しかしながら、下り坂走行時に前方に上り坂があると予測した場合には、駆動力調節手段にエンジンからの制動力を車輪に伝達させない、つまりニュートラルにすることにより、また、平坦路走行時にはエンジンからの駆動力を車輪に伝達するギアのシフトアップ操作をさせないことにより、上り坂に入ったときの急激なシフトダウン操作を排除することができる。このため、燃費が一段と向上する。

定速クルーズ制御手段は、車両の上り坂走行時に道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて前方の道路勾配が所定勾配未満と判定した場合には、駆動力調節手段にエンジンからの駆動力を車輪に伝達するギアのシフトダウン操作をさせないようにすることが望ましい。

定速クルーズにおいては、通常、車両の上り坂走行時にその上り勾配がきびしくなった時点で、駆動力調節手段は順次シフトダウン操作を行う。しかしながら、この急激なシフトダウン操作によりエンジン回転数が上昇する。また、クラッチを備えた車両では、上り坂走行中に一旦クラッチが切られるために走行速度も低下する。このため、燃費が著しく悪化する。しかしながら、前方の道路勾配が所定勾配未満になると予測した場合には、ギアのシフトダウン操作をしないことにより、エンジン回転数の上昇及び走行速度の低下を防ぐことができる。このため、燃費が一段と向上する。

また、上記のいずれの定速クルーズ制御手段も、車両の如何なる走行状態においても実際の道路勾配に極めて近い道路勾配に基づいて前方の道路勾配を予測するから、道路勾配に応じた最適な制御を行うことができるようになり、従来にはない燃費向上が見込める。

定速クルーズ制御手段は、道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて車両の積載量を演算すると共に車両の下り坂走行時に道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配と積載量に基づいて設定されたしきい値とに基づいて駆動力調節手段を制御することが望ましい。

車両の如何なる走行状態においても、実際の道路勾配に極めて近い道路勾配に基づいて積載量を演算することができるから、車両の下り坂走行時における駆動力調節を極めて仔細かつ正確にできるようになる。

定速クルーズ制御手段は、道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて車両の積載量を演算すると共に積載量に基づいて内部に記憶したシフトスケジュールマップを自動的に切り換えることが望ましい。また、定速クルーズ制御手段は、道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて車両の積載量を演算すると共に積載量に基づいて内部に記憶したエンジントルク曲線を自動的に切り換えることが望ましい。

車両の如何なる走行状態においても、実際の道路勾配に極めて近い道路勾配に基づいて積載量を演算することができるから、シフトスケジュールマップやエンジントルク曲線の変更を最適に行うことができ、燃費が一段と向上する。

上記ＧＰＳデータは、標高データを含み、上記道路勾配演算手段は、大気圧から仮標高を演算し、この仮標高を標高データにより補正して道路標高を演算し、この道路標高に基づいて上記道路勾配を演算することが望ましい。このように、大気圧から求めた仮標高をＧＰＳの標高データにより補正することにより、実際の標高にほぼ一致する道路標高を得ることができることが、様々な実験により確認された。

道路勾配演算手段は、標高データと仮標高との標高差の絶対値が所定のしきい値を超えた場合に上記補正を行なうことがさらに望ましい。このようなしきい値を設けることにより、使用目的に応じた精度の道路勾配を得ることができ、不要な演算を排除することもできる。

道路勾配演算手段は、標高データと仮標高との標高差を用いて仮標高の次回演算を行なうことがさらに望ましい。このようにすることにより、仮標高の精度を演算ごとに高めていくことができる。

上記ＧＰＳデータは、緯度データと経度データとを含み、道路勾配演算部は、この緯度データと経度データとに基づいて移動距離を演算し、道路標高とこの移動距離とに基づいて上記道路勾配を演算することがさらに望ましい。このようにすることにより、簡易かつ正確に移動距離を求めることができ、そして道路勾配を演算することができる。

本発明のオートクルーズ制御装置は、少なくとも車速を含む車両の挙動を検出する車両情報検出手段と、エンジンから車輪に伝達される駆動力又は制動力を運転者の操作によらずに調節する駆動力調節手段と、車両情報検出手段により検出された車速に基づいて車両が目標速度を維持して走行するように駆動力調節手段を制御する定速クルーズ制御手段とを備えたオートクルーズ制御装置において、大気圧を計測するための大気圧計測手段と、ＧＰＳからＧＰＳデータを受信するためのＧＰＳ受信手段と、大気圧計測手段が計測した大気圧及びＧＰＳ受信手段が受信したＧＰＳデータに基づいて道路勾配を演算する道路勾配演算手段と、道路勾配演算手段が演算した道路勾配を記憶する道路勾配記憶手段とをさらに備え、定速クルーズ制御手段は、道路勾配記憶手段に記憶された道路勾配に基づいて駆動力調節手段を制御する。

したがって、車両の如何なる走行状態においても極めて信頼性の高い道路勾配に基づいて定速クルーズの内部アクセル制御を行うことができ、これにより燃費を飛躍的に向上させることができるという優れた効果を奏する。

本発明に係るオートクルーズ制御装置を実施するための最良の形態を、図１ないし図１２を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明のオートクルーズ制御装置を示すブロック図である。図１に示すように、オートクルーズ制御装置１は、車両の前方にある物体の位置やその相対速度を検出するスキャニング測距器２（車情報検出手段）と、ハンドル操作角の変化量を検出する操舵角センサ３（車情報検出手段）と、車速を検出する車速センサ４（車情報検出手段）とを備える。

また、オートクルーズの制御に対する各種指令を入力するためのクルーズコントロールスイッチ５と、ドライバによる加減速操作等を検出する操作検出スイッチ６と、オートクルーズの制御に関する設定値、動作状態、センサ異常等を表示する表示器７と、制動力を発生させるための排気ブレーキ、２段のリターダ装置等を駆動制御するブレーキ制御部８（駆動力調節手段）と、エンジンヘの燃料噴射量を制御することによりエンジン出力を調整するエンジン出力制御部９（駆動力調節手段）とを備える。

さらに、スキャニング測距器２、操舵角センサ３、車速センサ４、クルーズコントロールスイッチ５、操作検出スイッチ６からの各種信号等に基づいて、表示器７への表示制御、ブレーキ制御部８の制御、エンジン出力制御部９等を行うコントローラ１０を備える。これらの構成は一般的なものであり、ここではその詳細な説明は省略する。ただし、本オートクルーズ制御装置１においては、一般のオートクルーズ制御装置には含まれない道路勾配検出装置１１が、コントローラ１０に接続される。

図２に示すように、上述の道路勾配検出装置１１は、ＧＰＳからＧＰＳデータを受信するためのＧＰＳアンテナ（ＧＰＳ受信手段）１２と、ＧＰＳユニット（ＧＰＳ受信手段）１３と、大気圧を計測するための大気圧センサ（大気圧計測手段）１４とを備える。また、この大気圧センサ１４が検出した大気圧ＰとＧＰＳユニット１３が受信したＧＰＳデータとに基づいて道路勾配θを演算する道路勾配演算部（道路勾配演算手段）１６と、道路勾配演算部１６が演算した道路勾配θを記憶する道路勾配記憶部（道路勾配記憶手段）１７とを備える。ＧＰＳアンテナ１２はＧＰＳユニット１３に接続され、ＧＰＳユニット１３及び大気圧センサ１４が、道路勾配演算部１６に電気的に接続される。

次に、本オートクルーズ制御装置１の作動について説明する。

コントローラ１０は、クルーズコントロールスイッチ５の操作によりＯＮになると、車速センサ４の検出信号から車速Ｖを演算し、それをメモリ上に格納する処理等を実行する。図３に示すように、目標車速Ｖｏが設定されているか否かを判定し（ステップＳ２）、目標車速Ｖｏが設定されていなければ、このステップＳ２以降を繰り返す。

目標車速Ｖｏが設定されている場合には、動作が一時解除されているが否かを判定する（ステップＳ４）。動作が一時解除されている場合には、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。動作が解除されていない場合には、クルーズコントロールスイッチ５の設定が車間クルーズモードか否かを判定する（ステップＳ６）。車間クルーズモードの場合には、車間クルーズ制御を行う（ステップＳ８）。本オートクルーズ制御装置１における車間クルーズ制御は一般的なものであり、その詳細な説明は省略する。この一方、クルーズコントロールスイッチ５の設定が車間クルーズモードではない場合には、以下の定速クルーズ制御を実行する（ステップＳ１０）。

次に、本オートクルーズ制御装置１の定速クルーズ制御について説明する。ただし、一般のオートクルーズ制御装置の定速クルーズ制御と同様の部分については、その説明を省略する。

道路勾配検出装置１１の道路勾配演算部１６は、オートクルーズ制御装置１の作動開始時に、ＧＰＳデータ等を利用して、大気圧センサ１４の初期設定を行なう。次に、図４に示すように、道路勾配演算部１６は、ＧＰＳから緯度及び経度を読み込む（ステップＳ１２）。そして、過去に計測した道路勾配データが道路勾配記憶部１７に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１４）。道路勾配記憶部１７に過去に計測した道路勾配データが記憶されている場合には、その道路勾配θを読み込み、オートクルーズ制御装置１のコントローラ１０に提供する（ステップＳ１６）。

オートクルーズ制御装置１のコントローラ１０は、道路勾配検出装置１１から提供されたこの道路勾配θに基づいて、図５以降に示す各種定速クルーズ制御を行う（ステップＳ１８）。一方、道路勾配記憶部１７に道路勾配データが記憶されていない場合には、道路勾配演算部１６は、図１４以降に示す道路勾配記憶ルーチンを実行し、そのときの道路勾配θをメモリ上に記憶していく（ステップＳ１００）。

図５及び図６を参照して、下り坂制御について説明する。図５に示すように、この下り坂制御は、車両が下り坂を走行しているときに、前方に上り坂があることが予測された場合に行なわれる制御である。まず、オートクルーズ制御装置１のコントローラ１０は、道路勾配検出装置１１から提供された道路勾配θに基づいて、現在下り坂を走行中か否かを判定する（ステップＳ２２）。下り坂を走行中ではないと判定した場合には、一般の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ３４）、本ルーチンを終了する。

一方、コントローラ１０は、下り坂を走行中と判定した場合、道路勾配検出装置１１から提供された道路勾配θに基づいて、前方Ｌa 〜Ｌb ｋｍの範囲内に上り坂があるか否かを判定する（ステップＳ２４）。前方Ｌa 〜Ｌb ｋｍの範囲内に上り坂がないと判定した場合には、通常の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ３４）、本ルーチンを終了する。これに対し、前方Ｌa 〜Ｌb ｋｍの範囲内に上り坂があると判定した場合には、エンジン出力制御部にエンジンからのエンジンブレーキによる制動力を車輪に伝達させないようにする。すなわち、ギアをニュートラルに設定する（ステップＳ２６）。

コントローラ１０は、その後上り坂に入り、車速Ｖが、例えば９０ｋｍ／ｈ未満となった場合には、再びギア入れ操作を行う（ステップＳ２８及びＳ３０）。その後も上り坂ではない場合、及び、上り坂ではあるが車速Ｖが未だ９０ｋｍ／ｈ以上である場合には、一般の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ３４）、本ルーチンを終了する。

一般の定速クルーズ制御においては、車両の下り坂走行時に、エンジン出力制御部は順次シフトアップ操作を行う一方、その後上り坂に入ると上り勾配がきびしくなった時点でシフトダウン操作が行われる。この場合、急激なシフトダウン操作により、燃費が著しく悪化する。しかしながら、図５及び図６に示す定速クルーズ制御においては、下り坂走行時に前方に上り坂があると予測した場合に、エンジンからの駆動力を車輪に伝達するギアをニュートラルにすることにより、その後の上り坂における急激なシフトダウン操作を回避することができ、燃費を一段と向上させることができる。

図７及び図８を参照して、平坦路制御について説明する。図７に示すように、この平坦路制御は、車両が平坦路を走行しているときに、前方に上り坂があることが予測された場合に行なわれる制御である。まず、オートクルーズ制御装置１のコントローラ１０は、道路勾配検出装置１１から提供された道路勾配θに基づいて、現在平坦路を走行中か否かを判定する（ステップＳ４２）。平坦路を走行中ではないと判定した場合には、一般の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ４８）、本ルーチンを終了する。

一方、コントローラ１０は、平坦路を走行中と判定した場合、前方Ｌc ｋｍ先の道路勾配θが所定の道路勾配θc を超えるか否かを判定する（ステップＳ４４）。前方Ｌc ｋｍ先の道路勾配θが所定の道路勾配θc を超えると判定した場合には、その後エンジン出力制御部にギアのシフトアップ操作を行わせない（ステップＳ４６）。また、前方Ｌc ｋｍ先の道路勾配θが所定の道路勾配θc を超えないと判定した場合には、一般の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ４８）、本ルーチンを終了する。

一般の定速クルーズ制御においては、車両の平坦路走行時に、エンジン出力制御部は順次シフトアップ操作を行う一方、その後上り坂に入ると上り勾配がきびしくなった時点でシフトダウン操作が行われる。この場合、急激なシフトダウン操作により、燃費が著しく悪化する。しかしながら、図７及び図８に示す定速クルーズ制御においては、前方Ｌc ｋｍ先の道路勾配θが所定の道路勾配θc を超えると判定した場合には、ギアのシフトアップ操作を行わないから、その後の上り坂における急激なシフトダウン操作を回避することができ、燃費を一段と向上させることができる。

図９及び図１０を参照して、上り坂制御について説明する。図９に示すように、この上り坂制御は、車両が上り坂を走行しているときに、前方の道路勾配が所定勾配θd 未満の場合、例えば、前方に平坦路ないしそれに近い緩い上り坂があることが予測された場合に行なわれる制御である。まず、オートクルーズ制御装置１のコントローラ１０は、道路勾配検出装置１１から提供された道路勾配θに基づいて、現在上り坂を走行中か否かを判定する（ステップＳ６２）。上り坂を走行中ではないと判定した場合には、一般の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ６８）、本ルーチンを終了する。

一方、コントローラ１０は、上り坂を走行中と判定した場合、前方Ｌd ｋｍ先の道路勾配θが所定の道路勾配θd 未満か否かを判定する（ステップＳ６４）。前方Ｌd ｋｍ先の道路勾配θが所定の道路勾配θd 未満であると判定した場合には、その後エンジン出力制御部にギアのシフトダウン操作を行わせない（ステップＳ６６）。また、前方Ｌd ｋｍ先の道路勾配θが所定の道路勾配θd 未満にはならないと判定した場合には、一般の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ６８）、本ルーチンを終了する。

一般の定速クルーズ制御においては、車両の上り坂走行時に、その上り勾配がきびしくなった時点で、エンジン出力制御部は順次シフトダウン操作を行う。この場合、急激なシフトダウン操作により、エンジン回転数が上昇する。また、クラッチを備えた車両では上り坂走行中に一旦クラッチが切られるために走行速度も低下する。このため、燃費が著しく悪化する。しかしながら、図９及び図１０に示す定速クルーズ制御においては、前方Ｌd ｋｍ先の道路勾配θが所定の道路勾配θd 未満の場合、例えば、平坦路ないしそれに近い緩い上り坂になると判定した場合にはギアのシフトダウン操作を行わないから、エンジン回転数の上昇及び走行速度の低下を防ぐことができる。したがって、燃費を一段と向上させることができる。

このように、上述の図５ないし図１０に示す定速クルーズ制御においては、コントローラ１０が、道路勾配検出装置１１から提供された道路勾配θに基づいて各制御を行う。すなわち、車両の如何なる走行状態においても実際の道路勾配に極めて近い道路勾配に基づいて前方の道路勾配を予測し、その道路勾配に応じて最適な制御を行うから、従来にはない燃費向上が見込める。

図１１を参照して、積載量による下り坂制御について説明する。本オートクルーズ制御装置１のコントローラ１０は、道路勾配検出装置１１から提供された道路勾配θに基づいて、以下のようにして積載量Ｗを演算する（ステップＳ５２）。

まず、発進ギアの加速度α、発進ギアの平均燃料噴射量Ｑ、道路勾配θから求めた平均道路勾配θａと、内部に記憶する燃料噴射量マップとから、エンジントルクＴを算出する。

ここで、車両重量をＷs 、ギアレシオｉを、タイヤ径をｒとすると、Ｗs は次式（１）式で表すことができる。

Ｗs ＝（Ｔ×ｉ×２πｒ）／（α＋ｃｏｓθ）・・・（１）
この車両重量Ｗs から、エンジンの始動後の複数回の発進を平均して、そのときの積載量Ｗを算出する。

次に、コントローラ１０は、現在下り坂を走行中か否かを判定する（ステップＳ５４）。下り坂を走行中ではないと判定した場合には、一般の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ６０）、本ルーチンを終了する。一方、コントローラ１０は、下り坂を走行中と判定した場合、道路勾配検出装置１１から提供された道路勾配θから、Ｌｋｍ先までの平均勾配θｍを求め、その平均勾配θｍが以下の表１に定める各動作条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ５６）、満たす場合には各動作を実行する（ステップＳ５８）。

（表１）
（平均勾配θｍ）（動作）

θｍ≦ａシフトダウン
ａ＜θｍ≦ｂリターダ装置２段作動
ｂ＜θｍ≦ｃリターダ装置１段作動
ｃ＜θｍ≦ｄ操作変更なし
ｄ＜θｍ≦ｅギアをニュートラル

ここで、平均勾配θｍに関する各しきい値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、そのときの積載量Ｗにより変化する。一方、平均勾配θｍが下記に定める各動作条件を満たさない場合には、一般の定速クルーズ制御を実行し（ステップＳ６０）、本ルーチンを終了する。このように、実際の道路勾配に極めて近い道路勾配θに基づいて積載量Ｗを演算するため、車両の下り坂走行時における駆動力調節を極めて仔細かつ正確にできる。

また、図１２に示すように、上記（１）式から求めた積載量Ｗの変化Ｗa ，Ｗb ，Ｗc に基づいて、内部に記憶したシフトスケジュールマップを自動的に切り換えることもできる。また、図１３に示すように、上記（１）式から求めた積載量Ｗの変化Ｗd ，Ｗe ，Ｗf に基づいて、内部に記憶したエンジントルク曲線を自動的に切り換えることもできる。この場合、車両の如何なる走行状態においても、実際の道路勾配に極めて近い道路勾配θに基づいて積載量Ｗを演算するため、シフトスケジュールマップやエンジントルク曲線の変更をより正確に行うことができ、燃費を一段と向上させることができる。

一方、図４に示すように、道路勾配記憶部１７に過去に計測した道路勾配データが記憶されていない場合には、道路勾配記憶ルーチンを実行して、そのときの道路勾配θを道路勾配記憶部１７のメモリ上に記憶していく（ステップＳ１００）。この道路勾配記憶ルーチンは、次のように実行される。

図１４及び図１５に示すように、道路勾配演算部１６は、大気圧センサ１４の出力電圧から大気圧Ｐを読み込み（ステップＳ１０２）、次式（１）により、この大気圧Ｐから仮標高Ｈ’を演算する（ステップＳ１０４）。ここで、α，βは、所定の仮標高演算定数である。

Ｈ’＝α×Ｐ＋β ・・・（１）
次に、道路勾配演算部１６は、ＧＰＳユニット１３からＧＰＳデータを取得し（ステップＳ１０６）、ＧＰＳによる標高計測の可否を判定する（ステップＳ１０８）。ＧＰＳによる標高計測が可能な場合には、ＧＰＳの標高データＨｇを読込み（ステップＳ１１０）、次式（２）により、判定値を算出する（ステップＳ１１２）。

判定値＝Ｈｇ−Ｈ’ ・・・（２）
道路勾配演算部１６は、この判定値の絶対値が、所定のしきい値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。判定値が所定のしきい値を超える場合には、ステップＳ１０４で求めた仮標高Ｈ’を、次式（３）により、この判定値を用いて補正し、道路標高Ｈを演算する（ステップＳ１１６）。

Ｈ＝Ｈ’−（判定値）・・・（３）
＝Ｈ’−（Ｈｇ−Ｈ’）
＝２Ｈ’−Ｈｇ・・・（４）
ここで、（４）式から明らかなように、仮標高Ｈ’は、ＧＰＳの標高データＨｇを用いて補正される。また、演算部６の道路勾配演算部は、上記（１）式の仮標高演算定数βを、次式（５）により、上記判定値を用いて修正する（ステップＳ１１８）。

β＝β−（判定値）・・・（５）
＝β−（Ｈｇ−Ｈ’）
このように、仮標高Ｈ’の精度を演算ごとに高めていくから、次回演算において、仮にステップＳ１０８のＧＰＳの標高計測が不可能な場合にも、実際の標高に極めて近い仮標高Ｈ’を演算することができる。

一方、ＧＰＳによる標高計測が不可能な場合には、ステップＳ１０４で求めた仮標高Ｈ’をそのときの道路標高Ｈとし（ステップＳ１２０）、以下のステップＳ１２２以降を実行する。

また、判定値が所定のしきい値以下の場合にも、同様に、ステップＳ１０４で求めた仮標高Ｈ’をそのときの道路標高Ｈとし（ステップＳ１２０）、以下のステップＳ１２２以降を実行する。このようなしきい値を設けることにより、使用目的に応じた精度の道路標高を得ることができ、また、不要な演算を排除することができる。

次に、道路勾配演算部１６は、図４のステップＳ１２で読み込んだＧＰＳの緯度及び経度データから、区間移動距離ΔＬを演算し（ステップＳ１２２）、ステップＳ１１６又はＳ１２０で求めた道路標高Ｈから、この区間移動距離ΔＬに相当する区間標高差ΔＨを演算する（ステップＳ１２４）。

道路勾配演算部１６は、ステップＳ１２２で求めた区間移動距離ΔＬと、ステップＳ１２４で求めた区間標高差ΔＨとから、次式（６）により、道路勾配θを演算する（ステップＳ１２６）。

θ＝Ｔａｎ^-1（ΔＨ／ΔＬ）・・・（６）
道路勾配演算部１６は、ステップＳ１１６又はＳ１２０で求めた道路標高Ｈ、ステップＳ１２６で求めた道路勾配θ、その他必要なデータを道路勾配記憶部１７に記録する（ステップＳ１２８）。

図１６は、上述の道路勾配記憶ルーチンにより求めた、道路標高の実測データを示すグラフである。図１６に、一例として、低気圧領域にあるＡ地点から、それよりも標高が低くかつ高気圧領域にあるＢ地点へ走行した場合の実験例を示す。従来の大気圧センサのみにより求めた道路標高Ｈ1 を一点鎖線で、従来のＧＰＳの標高データのみにより求めた道路標高Ｈ2 を二点鎖線で、道路勾配θ記憶ルーチンにより求めた道路標高Ｈを実線で、また、実際の道路標高を丸印で、それぞれ示す。

図１６から明らかなように、大気圧センサの初期設定を行ったＡ地点では、従来の大気圧センサのみにより求めた道路標高Ｈ1 と、従来のＧＰＳの標高データのみにより求めた道路標高Ｈ2 と、道路勾配記憶ルーチンによって求めた道路標高Ｈと、実際の標高は、すべて一致している。Ａ地点からＢ地点への走行を開始すると、従来の大気圧センサのみにより求めた道路標高Ｈ1 は、比較的安定して降下するが、車両が低気圧域から高気圧域へ移動したことによる大気圧の変動により、見かけ上、実際の標高よりも大きく降下したように表示された。

また、従来のＧＰＳの標高データのみにより求めた道路標高Ｈ2 は、Ａ地点からＢ地点へかけて、全体として実際の標高にほぼ沿った標高を示した。しかしながら、この従来のＧＰＳの標高データのみにより求めた道路標高Ｈ2 は、車両の走行状態によってはデータがしばしば不安定になり、例えば車両の停止時やトンネル内走行時等に、データ値が上下に大きく変動したり、あるいは計測不能になったりする等の現象が見られた。

一方、本道路勾配記憶ルーチンによって求めた道路標高Ｈは、実際の標高にほぼ一致し、かつ、データとしてにも極めて安定したものが得られることが判った。なお、図１６において、二点鎖線で示す従来のＧＰＳの標高データのみから求めた道路標高Ｈ2 が、実線で示す本道路勾配計測システム１により求めた道路標高Ｈに沿い、それよりも常に上方に描かれている部分があるが、これは単に図示上の都合によるものであり、実際には上述のとおりである。

このように、本オートクルーズ制御装置は、大気圧センサ１４が計測した大気圧と、ＧＰＳユニット１３が受信した標高、緯度及び経度データとに基づいて、道路勾配θを演算するから、分解能と安定性の面で優れる大気圧センサ１４と、絶対精度の面で優れるＧＰＳとの組み合わせにより、両者の優れた点が相乗されて、車両の如何なる走行状態においても、実際の道路勾配に極めて近い道路勾配θを得ることができる。したがって、車両の如何なる走行状態においても極めて信頼性の高い道路勾配に基づいて、定速クルーズ制御を行なうことができ、燃費を飛躍的に向上させることができる。

本発明のオートクルーズ制御装置を示すブロック図である。道路勾配演算装置を示すブロック図である。オートクルーズ制御を示すフローチャートである。道路勾配に基づくオートクルーズ制御を示すフローチャートである。下り坂制御を示す模試図である。下り坂制御を示すフローチャートである。平坦路制御を示す模試図である。平坦路制御を示すフローチャートである。上り坂制御を示す模試図である。上り坂制御を示すフローチャートである。搭載量による下り坂制御を示すフローチャートである。搭載量によるシフトスケジュールマップの変更を示す図である。搭載量によるエンジントルク曲線の変更を示す図である。道路勾配記憶ルーチンの前部を示すフローチャートである。道路勾配記憶ルーチンの後部を示すフローチャートである。道路標高の実測データを示すグラフである。

符号の説明

１オートクルーズ制御装置
２スキャニング測距器
３操舵角センサ
４車速センサ
５クルーズコントロールスイッチ
６操作検出スイッチ
７表示器
８ブレーキ制御部
９エンジン出力制御部
１０コントローラ
１１道路勾配検出装置
１２ＧＰＳアンテナ
１３ＧＰＳユニット
１４大気圧センサ
１６道路勾配演算部
１７道路勾配記憶部
Ａ，Ｂ地点
Ｈ，Ｈ1 ，Ｈ2 道路標高
Ｈ’ 仮標高
ＨｇＧＰＳ標高データ
ΔＨ区間標高差
Ｌ移動距離
Ｌa ，Ｌb ，Ｌc 前方距離
ΔＬ区間移動距離
Ｐ大気圧
Ｖ車速
Ｖo 目標車速
Ｗ，Ｗa , Ｗb ，Ｗc ，Ｗd ，Ｗe ，Ｗf 積載量
α，β 仮標高演算定数
θ 道路勾配
θc 所定勾配
θm 平均勾配

Claims

少なくとも車速（Ｖ）を含む車両の挙動を検出する車両情報検出手段（２，３，４）と、エンジンから車輪に伝達される駆動力又は制動力を運転者の操作によらずに調節する駆動力調節手段（８，９）と、前記車両情報検出手段により検出された前記車速に基づいて前記車両が目標速度を維持して走行するように前記駆動力調節手段を制御する定速クルーズ制御手段（１０）とを備えたオートクルーズ制御装置において、大気圧を計測するための大気圧計測手段（１４）と、ＧＰＳからＧＰＳデータを受信するためのＧＰＳ受信手段（１２，１３）と、前記大気圧計測手段が計測した前記大気圧（Ｐ）及び前記ＧＰＳ受信手段が受信した前記ＧＰＳデータに基づいて道路勾配（θ）を演算する道路勾配演算手段（１６）と、前記道路勾配演算手段が演算した前記道路勾配を記憶する道路勾配記憶手段（１７）とをさらに備え、前記定速クルーズ制御手段は、前記道路勾配記憶手段に記憶された前記道路勾配に基づいて前記駆動力調節手段を制御することを特徴とするオートクルーズ制御装置。
前記定速クルーズ制御手段（１０）は、前記車両の下り坂走行時に前記道路勾配記憶手段（１７）に記憶された前記道路勾配（θ）に基づいて前方に上り坂があると判定した場合には前記駆動力調節手段（８，９）に前記エンジンからの前記制動力を前記車輪に伝達させないことを特徴とする請求項１に記載のオートクルーズ制御装置。
前記定速クルーズ制御手段（１０）は、前記車両の平坦路走行時に前記道路勾配記憶手段（１７）に記憶された前記道路勾配（θ）に基づいて前方に所定勾配（θc ）を超える上り坂があると判定した場合には前記駆動力調節手段（８，９）に前記エンジンからの前記駆動力を前記車輪に伝達するギアのシフトアップ操作をさせないことを特徴とする請求項１に記載のオートクルーズ制御装置。
前記定速クルーズ制御手段（１０）は、前記車両の上り坂走行時に前記道路勾配記憶手段（１７）に記憶された前記道路勾配（θ）に基づいて前方の前記道路勾配（θ）が所定勾配（θd ）未満と判定した場合には前記駆動力調節手段（８，９）に前記エンジンからの前記駆動力を前記車輪に伝達するギアのシフトダウン操作をさせないことを特徴とする請求項１に記載のオートクルーズ制御装置。
前記定速クルーズ制御手段（１０）は、前記道路勾配記憶手段（１７）に記憶された前記道路勾配（θ）に基づいて前記車両の積載量（Ｗ）を演算すると共に前記車両の下り坂走行時に前記道路勾配記憶手段に記憶された前記道路勾配と前記積載量に基づいて設定されたしきい値（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）とに基づいて前記駆動力調節手段（８，９）を制御することを特徴とする請求項１に記載のオートクルーズ制御装置。
前記定速クルーズ制御手段（１０）は、前記道路勾配記憶手段（１７）に記憶された前記道路勾配（θ）に基づいて前記車両の積載量（Ｗ）を演算すると共に前記積載量に基づいて内部に記憶したシフトスケジュールマップを自動的に切り換えることを特徴とする請求項１に記載のオートクルーズ制御装置。
前記定速クルーズ制御手段（１０）は、前記道路勾配記憶手段（１７）に記憶された前記道路勾配（θ）に基づいて前記車両の積載量（Ｗ）を演算すると共に前記積載量に基づいて内部に記憶したエンジントルク曲線を自動的に切り換えることを特徴とする請求項１に記載のオートクルーズ制御装置。
前記ＧＰＳデータは、標高データ（Ｈｇ）を含み、前記道路勾配演算手段（１６）は、前記大気圧（Ｐ）から仮標高（Ｈ’）を演算し、前記仮標高を前記標高データにより補正して道路標高（Ｈ）を演算し、前記道路標高に基づいて前記道路勾配（θ）を演算することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載のオートクルーズ制御装置。
前記道路勾配演算手段（１６）は、前記標高データ（Ｈｇ）と前記仮標高（Ｈ’）との標高差の絶対値が所定のしきい値を超える場合に前記補正を行なうことを特徴とする請求項８に記載のオートクルーズ制御装置。
前記道路勾配演算手段（１６）は、前記標高データ（Ｈｇ）と前記仮標高（Ｈ’）との標高差を用いて前記仮標高の次回演算を行なうことを特徴とする請求項８又は９に記載のオートクルーズ制御装置。
前記ＧＰＳデータは、緯度データと経度データとを含み、前記道路勾配演算手段（１６）は、前記緯度データと経度データとに基づいて移動距離（Ｌ）を演算し、前記道路標高（Ｈ）と前記移動距離とに基づいて前記道路勾配（θ）を演算することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一つに記載のオートクルーズ制御装置。