JP2009277078A - 交通制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 個々の車両のみならず交通網における燃費向上及び環境負荷軽減を可能とした交通制御システムを提供する。
【解決手段】 各車両は、運転支援ＥＣＵ３０の指示により、電子制御ブレーキ４１、燃料噴射装置５１、セルモータ５２の作動を制御することで、自動的な減速制御機能と、自動的なエンジン停止とエンジン再始動によるアイドルストップ機能を有している。管制システム６２は、交通量センサ６３や路車間通信により得た交通情報と道路環境状況を基にしてアイドルストップ条件を満たす車両群の目標交通密度と車両台数を予測し、予測した結果に基づいて各車両に対して、減速開始地点、減速度等の走行スケジュールを指示することで、交通網全体におけるアイドルストップを最適化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は道路の交通を制御する交通制御システムに関し、特に、アイドルストップ機能を有する車両、もしくは、アイドルストップ機能と電気モータ走行機能を併せ持つハイブリッド車両に対する交通制御システムに関する。

赤信号や渋滞で停車した際に、自動的にエンジンを停止させ、発進時にエンジンを自動的に始動させるいわゆるアイドルストップ機能を備える車両が知られている。また、ハイブリッド車両の場合は、エンジン自動停止後、アイドルストップ期間を経て、発進時は電気モータのみによる走行（以下、ＥＶ走行と称する。）を行うことが可能である。このようなアイドルストップ機能による燃費向上や環境負荷軽減の効果は、アイドルストップを短時間に頻繁に繰り返すのではなく、比較的長時間行われる場合に得られる。上述した効果が十分に発揮される場合に限ってアイドルストップを行うための技術として特許文献１に開示されている技術が知られている。この文献１では、車両外部、例えば、他の車両や道路交通情報通信システムからの情報に基づいてアイドルストップの許可／禁止を行う技術が開示されている。
特開２０００−３４５８７７号公報

しかしながら、この技術は、専らアイドルストップが短くなり、上述の効果が得られない車両に対してアイドルストップの禁止を行うものにすぎない。多数の車両が走行している場合、信号待ちや渋滞時には個々の車両が頻繁に停車、発進を繰り返してしまい、上述の技術によれば各車両のアイドルストップが禁止されることとなり、ハイブリッド車両においては、さらにＥＶ走行が禁止されることになるため、上述した効果を得ることができない。

そこで本発明は、個々の車両のみならず交通網における燃費向上及び環境負荷軽減を可能とした交通制御システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、所定の条件に基づいて自動的なエンジン停止と再始動を行うアイドルストップ機能を備える車両群に対する交通制御システムであって、道路環境状況、各車両の走行状況を基に、アイドルストップ条件を満たす車両群の目標交通密度と車両台数を予想し、予想結果に基づいて各車両に対して減速開始地点、減速度を指示するものである。

各車両の減速度を運転者の減速度学習値に基づいて指示するとよく、減速指示による減速中もしくは減速開始に先立ち、アイドルストップ開始を指示してもよい。

本発明に係る交通制御システムは、アイドルストップ条件が満たされるときの車両群の目標交通密度とその際の車両台数を予想し、予想結果に基づいて各車両に対して減速開始地点、減速度を指示することにより、アイドルストップ条件を満たす車両の台数、各車両のアイドルストップ期間を適正化することができる。これにより、当該車両群全体として燃費向上、環境負荷軽減を図ることができ、交通網全体において当該効果を得ることができる。

指示する車両の減速度を運転者の減速度学習値に基づいて設定することで、運転者が減速時に感じる違和感が軽減される。さらに、減速指示と同時またはそれによる減速中にアイドルストップを開始することで、アイドルストップの期間を延長することができ、さらなる燃費向上、環境負荷軽減効果を得ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

本発明に係る交通制御システムの構成の一例を図１にブロック図で示す。このシステムは、インフラ側の設備と、各車両に搭載される設備とで構成されている。各車両に搭載される設備は、車両間で相互通信を行うための車々間通信機１０、アンテナ１１と後述する路側通信機６０と相互通信を行うための路車間通信機２０とアンテナ２１を有し、運転支援ＥＣＵ３０を中心に構成される。

運転支援ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭによって構成されており、アイドルストップを制御する機能を有している。運転支援ＥＣＵ３０は、ブレーキ系を制御するブレーキＥＣＵ４０、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ５０と相互通信を行う。この相互通信は車内ＬＡＮ等を介して行われる。ブレーキＥＣＵ４０、エンジンＥＣＵ５０もまたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭによって構成される。ここでは、各ＥＣＵを個別に設けた実施形態で説明するが、１つのＥＣＵが複数の系統の制御を行う形態としてもよい。

運転支援ＥＣＵ３０には、運転者への報知手段としてのディスプレイ３１、スピーカー３２が接続されている。ディスプレイ３１は、専用のものに限られず、ナビゲーション装置やＡＶ装置のディスプレイを兼ねていてもよく、計器表示を兼ねていてもよい。スピーカー３２も専用のものに限られず、カーオーディオ等のスピーカーを共用することができる。

ブレーキＥＣＵ４０は、電子制御ブレーキ４１に接続され、各車輪に付与する制動力を独立して調整することが可能な構成となっている。エンジンＥＣＵ５０は、燃料噴射装置５１とセルモータ５２に接続されており、燃料噴射装置５１による燃料噴射のオン／オフ切り替えとセルモータ５２によるエンジンの始動を行う機能を有している。

ハイブリッド車両の場合には、エンジンのほかに走行用モータ６６を備えるほか、エンジン走行とＥＶ走行との切り替えを制御するハイブリッドＥＣＵ６４、走行用モータ６６を制御するモータ制御ＥＣＵ６５を備える。

インフラ側の設備としては、車両との通信を行う路側通信機６０、アンテナ６１と、路側通信機６０による通信を制御する管制システム６２、所定の地点における交通量を検出する交通量センサ６３を備える。管制システム６２は、例えば、交差点ごとに設けられてもよいし、特定の地域について集中的に管理するシステムであってもよい。交通量センサ６３、路側通信機６０は、１対１に対応している必要はなく、検出範囲、交信範囲に基づき適宜同一もしくは別個の位置に配置される。

次に、本実施形態の交通制御システムによるアイドルストップ制御の具体的な態様を説明する。図２は、本発明に係る交通制御システムの動作を示すフローチャートである。この動作は、管制システム６２が、各車両の運転支援ＥＣＵ３０と協働して行うものである。最初に、制御領域内に制御対象車両が存在するかを判定する（ステップＳ１）。制御領域としては、信号機手前の所定区間のほか、渋滞の場合は、渋滞の最終車両前後の区間が対象となる。制御対象車両は、本発明に係る車両の搭載設備を備えている車両である。

制御領域内に制御対象車両が存在しない場合には、そのまま処理を行わずに終了する。一方、制御領域内に制御対象車両が存在する場合には、さらにステップＳ３の処理に進む。以下、信号の場合を例にとると、インフラセンサである交通量センサ６３や車々間通信機１０相互による車々間通信、路側通信機６０−路車間通信機２０による路車間通信によって交通状況を把握し、これと、当該信号機の点灯タイムスケジュール等に基づいて、信号手前における交通密度Ａ（台／ｋｍ）当該領域内に位置する車両の各車両速度を把握する。ここで、交通密度とは単位道路長あたりの車両台数として表される。

次に、当該信号が赤から青に変わるまで、渋滞の場合には渋滞末尾車両が発進判断を行うまでの目標交通密度Ｂ（台／ｋｍ）を算出する（ステップＳ５）。この目標交通密度は各車両を車間距離が等間隔になるように配置したものであり、信号の場合には、信号が赤から青に変わる直前のエンジン始動時間をオフセット時間ｔ_ｘとして車両台数を決定し、これを単位道路長あたりに変換することで求める。

次に、目標交通密度Ｂに従い、各車両の速度と各車両の運転者の減速度学習値を取得して比較する（ステップＳ７）。運転者の減速度学習値に基づいて、各車両の目標速度、減速開始点、減速度等からなる走行パターンを算出し、路側通信機６０から各車両の路車間通信機２０へ向けて送信する。

各車両においては、路車間通信機２０で取得したデータに基づいて運転支援ＥＣＵ３０がブレーキＥＣＵ４０、エンジンＥＣＵ５０を制御することで、送信された走行パターンに沿った走行を行う車両減速制御を実施する（ステップＳ１１）。

ここで、管制システムは、各車両のアイドルストップ予定時間と、所定の閾値とを比較する（ステップＳ１３）。ここで、アイドルストップ予定時間とは、エンジンへの燃料供給を停止してから、当該信号が赤から青に切り替わった後、さらに上記オフセットＴｘが経過してエンジンを実際に始動する時点までの経過時間であり、所定の閾値は、アイドルストップによる削減できる燃料量がエンジン始動時燃料量を上回る場合のアイドルストップの経過時間として設定されている。

予定時間が閾値以下の場合には、アイドルストップを実施しても燃料使用量が削減されず燃費及び環境負荷の軽減効果が得られないので、アイドルストップを禁止する（ステップＳ１５）。これは、路車間通信を通じて管制システム６２が当該車両に対してアイドルストップを禁止する信号を発進することで行う。一方、予定時間が閾値を超える場合には、アイドルストップ実施により燃料使用量を削減でき、燃費向上と環境負荷軽減ができるので、アイドルストップを許可する（ステップＳ１７）。具体的には、路車間通信を通じて管制システム６２が当該車両に対し、燃料供給を停止する時点と、エンジン再始動を許可する時点を指示することで各車両に適切なアイドルストップを実行させる。ここで、燃料供給停止は、当該車両が停止する以前の減速中の時点であると好ましい。停車に向けられた減速時には、エンジンが停止していても惰性で走行することが可能であり、減速中に燃料供給を停止することで、停止後に燃料供給を停止する場合に比較して、アイドルストップ時間を延長し、燃料使用量をさらに削減して、燃費向上と環境負荷軽減効果を高めることができる。

管制システム６２の指示に従い、上記車両減速制御を実施することにより各車両を順次停止させていく（ステップＳ１７）。各車両の運転者が再発進のため、ブレーキを解除してアクセルを踏むと、エンジンＥＣＵ５０は、セルモータ５２によりエンジンを回転させ、あわせて燃料噴射装置５１による燃料噴射を再開することで、エンジンを再始動させて、車両を発進させる。

なお、運転支援ＥＣＵ３０が車々間通信、路車間通信により取得した交通情報を基にして、あるいは、管制システム６２からの指示によりエンジンの再始動タイミングを制御してもよい。このようにすると、実際のアクセル操作に先行してエンジンの再始動動作をスタートさせることにより、アクセル操作時にエンジンの始動遅れが生じないようにすることができる。

また、ハイブリッド車両においては、エンジンを停止させたまま、ハイブリッドＥＣＵ６４を通じてモータ制御ＥＣＵ６５に指示し、走行用モータ６６を作動させてＥＶ走行を行うことで、エンジン停止による燃料供給カットを継続したまま走行を行ってもよい。

渋滞の場合においては、渋滞長とその先の車両の進行状況に基づいて渋滞末尾車両の速度を把握する。渋滞末尾手前の実交通密度をＡとし、この渋滞末尾車両を信号相当と見なして、目標交通密度Ｂを算出することで、上記の処理を行えばよい。

本管制システムによる車両挙動例について述べる。図３は、車両群の挙動を示すタイミングチャートであり、図４は、その交通状況を説明する図である。図５は、図３の車両群中の一車両の挙動を示すタイミングチャートであり、図６はその車両の挙動を説明する図である。

図４（ａ）に示される信号２０１で停車する車両群について挙動を考慮する。ここで、Ａ車１０１、Ｂ車１０２、Ｃ車１０３、Ｄ車１０４、Ｅ車１０５、Ｆ車１０６とし、Ａ車１０１〜Ｄ車１０４と、Ｅ車１０５およびＦ車１０６とは、別の車線を走行しているものとする。

図３に示されるタイミングチャートは、上段が信号サイクルを示し、中段がそれぞれの車両の運転者の判断によって車両を停車させた場合の各車両の車速変化を表しており、下段が本発明に係る管制システムによる管制に基づいて走行した場合の各車両の車速変化を表している。

本発明に係る交通制御システムによれば、管制システム６２は、信号スケジュールと交通状況に基づき、信号２０２が青信号の段階で、各車両の停止予測点を求め、目標交通密度Ｂを算出する。求めた目標交通密度Ｂに基づいて各車両の走行スケジュールを設定して、各車両に通知し、各車両の運転支援ＥＣＵ３０が設定された走行スケジュールにしたがって、各車両の走行を制御する。

本発明に係る交通制御システムによれば、図３の下段に示されるように、Ｃ車１０３、Ｄ車１０４の減速を早めに開始することができ、中段に示される従来の場合に比較して、Ｃ車１０３の停車開始時刻を時刻ｔ_ｆから時刻ｔ_ｅに、Ｄ車１０４の停車開始時刻を時刻ｔ_ｈから時刻ｔ_ｆにそれぞれ早めて、アイドルストップ時間を延長して燃料消費量を削減することにより、燃費向上と環境負荷を軽減する効果が得られる。信号が赤になってから交差点に接近してくるＥ車１０５、Ｆ車１０６についても同様に走行スケジュールを設定することで、適切に減速を行い、時刻ｔ_ｇ、ｔ_ｈにそれぞれ停車させて、十分なアイドルストップ時間を確保することができる。

本発明にかかる交通制御システムは、減速時の減速度を運転者の減速度学習値に基づいて設定しているので、図３の中段と下段を比較すると明らかなように、各車両の減速時の減速度を従来と同じように制御することができ、各車両の運転者にとって違和感の少ない減速を行うことができる。

停車後、運転支援ＥＣＵ３０は、管制システム６２から路車間通信により、信号が赤から青色に変化する時刻ｔ_ｊに関する情報を取得しておき、時刻ｔ_ｊより上記オフセット時間ｔ_ｘ先行する時刻ｔ_ｉにおいてエンジンを自動的に再始動させて、アイドルストップを終了させる。これにより、信号が赤から青色に変化した時刻ｔ_ｊに、各車両の運転者がアクセル操作を行うと、エンジン始動に遅れが生じることなく、速やかに車両を発進させることができる。

本発明によれば、個々の車両についてだけでなく、同じ交差点で停車する車両群全体、ひいては交通網における全体のアイドルストップが最適化されるので、個々の車両の燃費改善効果だけでなく、社会全体における車両の燃料消費量を削減することができ、環境負荷の軽減効果が得られる。

車両群のうち１車両（Ａ車）の挙動を示したのが、図５、図６である。従来であれば、中下段に示されるように、停車した時刻ｔ_３においてアイドルストップを開始し、信号が変わって発進する時刻ｔ_４にエンジンを再始動させてアイドルストップを解除していた。これに対し、本発明においては、走行スケジュールを通知した時点ｔ_０の後（図６（ａ）の車両１１０ａで示される時点）、減速を開始する時点ｔ_２に先立ち、時刻ｔ_１において、管制システム６２が各車両に対して燃料供給をカットして、アイドルストップを開始するよう指示し、運転支援ＥＣＵ３０が燃料供給カットを行う（図６（ａ）の車両１１０ｂで示される時点）。または、車両ごとに信号情報からアイドルストップ開始時刻ｔ_１において、運転支援ＥＣＵ３０が燃料供給カットを行ってもよい。

これにより、停車時点（時刻ｔ３、図６（ａ）の車両１１０ｃ、信号２１０ｃで示される時点）。アイドルストップ時間を（ｔ_３−ｔ_１）だけ延長することができ、燃料消費量をより一層削減し、燃費向上と環境負荷軽減効果を高めることができる。停車に向けられた減速時には、エンジンを停止した状態でも惰性での走行が可能であり、ブレーキ負荷を削減する効果も得られる。その後、時刻ｔ_５（図６（ｂ）の車両１１０ｄ、信号２１０ｄに示される時点）において、信号が赤から青に変化すると、発進操作が行われ、エンジンを再始動させることで、アイドルストップは解除される。

さらには、信号が赤から青に変化するタイミングよりエンジン始動オフセット時間ｔ_ｘ’先行する時点ｔ_４において、エンジンを再始動させてアイドルストップを解除すれば、始動遅れなく速やかに車両を発進させることができる。

以上の説明では、路車間通信を用いた交通制御システムを説明したが、管制システムかと各車両間の通信は相互通信である必要はなく、管制システムから各車両に対する一方向通信であってもよく、各種の通信システムを利用することが可能である。

また、管制システムを用いない場合には、車々間通信を利用し、例えば、図３においてＣ車が最も早く停止する車両であれば、Ｃ車をマスターとして各車両に対し、必要な情報を配信し、制御を促すことも可能である。

本発明に係る交通制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明に係る交通制御システムの動作を示すフローチャートである。 図２のフローチャートに対応する車両群の交通状況を示すタイミングチャートである。 図３に示す交通状況を説明する図である。 図２のフローチャートに対応する一車両の挙動を示すタイミングチャートである。 図５に示す車両の挙動を説明する図である。

符号の説明

１０…車々間通信機、１１…アンテナ、２０…路車間通信機、２１…アンテナ、３０…運転支援ＥＣＵ、３１…ディスプレイ、３２…スピーカー、４０…ブレーキＥＣＵ、４１…電子制御ブレーキ、５０…エンジンＥＣＵ、５１…燃料噴射装置、５２…セルモータ、６０…路側通信機、６１…アンテナ、６２…管制システム、６３…交通量センサ、６４…ハイブリッドＥＣＵ、６５…モータ制御用ＥＣＵ、６６…走行用モータ、１０１〜１０６、１１０…車両、２０１、２０２、２１０…信号。

Claims (3)

1. 所定の条件に基づいて自動的なエンジン停止と再始動を行うアイドルストップ機能を備える車両群に対する交通制御システムであって、
   道路環境状況、各車両の走行状況を基に、アイドルストップ条件を満たす車両群の目標交通密度と車両台数を予想し、予想結果に基づいて各車両に対して減速開始地点、減速度を指示する交通制御システム。
2. 各車両の減速度を運転者の減速度学習値に基づいて指示する請求項１記載の交通制御システム。
3. 減速指示による減速中もしくは減速開始に先立ち、アイドルストップ開始を指示する請求項１記載の交通制御システム。
   

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