JP2010089691A - 走行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一定車速での走行を支援する際に、燃費の向上を図ることができる走行支援装置を提供する。
【解決手段】 走行制御ＥＣＵ１は、目標車速Ｖｔとする一定車速での走行制御を支援する。このとき、坂路の手前の区間において、坂路走行による車速変化と逆方向の車速変化を許容して支援を行う。たとえば、上り坂路の手前位置では、減速を抑制する制御を行い、下り坂路の手前位置では、加速を抑制する制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行支援装置に係り、特に、上り坂路や下り坂路を走行する際の車両の支援に適用して好適な走行支援装置に関する。

従来、車両の走行支援制御として、車両を一定車速で走行させるためのいわゆるオートクルーズ制御が知られている。オートクルーズ制御において、燃費の減少を図るオートクルーズ制御方法が知られている（たとえば、特許文献１）。このオートクルーズ制御方法では、車両が走行中の道路に上り坂路がある場合、現在の目標車速と、現在の目標車速から一定車速だけ遅い車速（たとえば１０ｋｍ／ｈ程度遅い車速）との間での最小燃費車速を目標車速として設定して直している。このように目標車速を設定することにより、上り坂路を走行する際の燃費向上を図るようにしている。
特開平８−２９５２５１号公報

しかし、上記特許文献１に記載されたオートクルーズ制御方法では、最小燃費車速を目標車速として加減速を行っている。このため、加減速に伴うエネルギーロスが発生してしまい、その分燃費に無駄を発生させてしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題は、一定車速での走行を支援する際に、燃費の向上を図ることができる走行支援装置を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る車両の走行支援装置は、一定の目標車速による車両の走行を支援し、傾斜路の走行時は目標車速に所定の許容範囲を設定して車速に関する支援を行う走行支援装置において、走行路前方の傾斜路情報を取得し、傾斜路の手前位置で、傾斜路走行による車速変化と逆方向の車速変化を許容して支援を行うことを特徴とするものである。

本発明に係る走行支援装置においては、一定の目標車速による車両の走行を支援し、傾斜路走行時は前記目標車速に所定の許容範囲を設定して車速に関する支援を行うにあたり、傾斜路の手前位置で、傾斜路走行による車速変化と逆方向の車速変化を許容して支援を行っている。具体的に、傾斜路が上り坂路である場合には、「傾斜路走行による車速変化」は減速となることから、「傾斜路走行による車速変化と逆方向の車速変化を許容」とは、減速を抑制しまたは加速を許容することとなる。一方、傾斜路が下り坂路である場合には、「傾斜路走行による車速変化」は加速となることから、「傾斜路走行による車速変化と逆方向の車速変化を許容」とは、加速を抑制しまたは減速を許容することとなる。このように傾斜路走行による車速変化と逆方向の車速変化を許容して支援を行うことにより、傾斜路走行時における加減速に伴うエネルギーロスを抑制することができる。その結果、一定車速での走行を支援する際に、エネルギーロスの抑制に伴う燃費の向上を図ることができる。

また、傾斜路の走行後の車速が目標車速となる傾斜路の走行前の車速に応じて、傾斜路の手前位置における支援を行う態様とすることができる。

このように、傾斜路走行後の車速が目標車速となる傾斜路走行前の車速に応じて、傾斜路の手前位置における支援を行うことにより、傾斜路による車速変化を相殺する方向の車速変化を許容することができる。そのため、傾斜路走行時および傾斜路走行後に必要となる加減速量を低減することができ、その分燃費の向上を図ることができる。ここで、傾斜路走行前の車速に応じて、傾斜路以前の区間における支援を行う態様としては、具体的に、傾斜路が上り坂路である場合には、目標車速に対する車速の増加を許容すること、または目標車速に対する車速の低下を抑制することとなる。一方、傾斜路が下り坂路である場合には、目標車速に対する車速の低下を許容すること、または目標車速に対する車速の増加を抑制することとなる。

さらに、傾斜路が上り坂路である場合、傾斜路の手前位置で、減速を抑制する支援を行う態様とすることができる。

このように、傾斜路が上り坂路である場合、傾斜路の手前位置で、減速を抑制することにより、車速が目標車速を上回った状態で上り坂路に進入することとなる。その結果、上り坂路走行による車速の低下を補うことができ、エネルギーロスの抑制に伴う燃費の向上を図ることができる。

また、傾斜路が下り坂路である場合、傾斜路の手前位置で、加速を抑制する支援を行う態様とすることができる。

このように、傾斜路が下り坂路である場合、傾斜路の手前位置で、加速を抑制することにより、車速が目標車速を下回った状態で下り坂路に進入することとなる。その結果、下り坂路走行による車速の増大を補うことができ、エネルギーロスの抑制に伴う燃費の向上を図ることができる。

本発明に係る走行支援装置によれば、一定車速での走行を支援する際に、燃費の向上を図ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、本発明の実施形態に係る走行支援装置のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る走行支援装置は、走行制御ＥＣＵ（Electronic ControlUnit）１を備えている。この走行制御ＥＣＵ１には、ナビゲーションＥＣＵ２が接続されており、ナビゲーションＥＣＵ２には、ＧＰＳ（Global PositioningSystem）装置３が接続されている。また、走行制御ＥＣＵ１には、駆動制御ＥＣＵ４およびブレーキ制御ＥＣＵ５が接続されている。さらに、走行制御ＥＣＵ１は、走行条件取得部１１、位置エネルギー算出部１２、目標現在速度算出部１３、速度比較部１４、および車速制御部１５を備えている。

走行制御ＥＣＵ１は、ＣＰＵ（Central ProcessingUnit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および入出力ポートなどを備える電子制御ユニットであり、操舵支援装置を統括制御している。

ナビゲーションＥＣＵ２は、車両の現在位置や目的地までの経路情報を、運転者に提供するための装置である。ナビゲーションＥＣＵ２は、車両が走行する道路に関する地図情報を記憶している。この地図情報における道路に関する地図情報には、道路の勾配、曲率、その道路の安全速度等が含まれている。

ＧＰＳ装置３は、車両外に配置されているＧＰＳ衛星との間で無線通信を行っており、この無線通信の結果に基づいて、ＧＰＳ装置３が搭載される車両の位置を検出する。ＧＰＳ装置３は、検出した車両の位置に関する車両位置検出値をナビゲーションＥＣＵ２に送信する。

さらに、ナビゲーションＥＣＵ２は、ＧＰＳ装置３から送信される車両位置検出値により車両の走行位置を概略的に検出し、車速センサ、ジャイロ、ヨーレートセンサ等を車両位置検出値により、検出された概略位置周辺の地図情報とマッチングを取りつつ、車両の正確な現在位置および進行方向を検出している。ナビゲーションＥＣＵ２は、道路の勾配情報や曲率情報を含む道路情報および車両の現在位置および進行方向に関する走行位置情報を走行制御ＥＣＵ１における走行条件取得部１１に送信する。また、ナビゲーションＥＣＵ２は、道路情報を位置エネルギー算出部１２に送信する。

走行制御ＥＣＵ１における走行条件取得部１１は、ナビゲーションＥＣＵ２から送信される道路情報および走行位置情報に基づいて、車両が走行する予定となる道路である走行予定経路の走行予定経路情報を取得する。ここでの走行予定経路情報としては、道路の高度や勾配、線路長、カーブ曲率やバンク等の安全速度情報等が含まれる。走行条件取得部１１は、取得した前方勾配情報や走行予定経路情報を位置エネルギー算出部１２に出力する。

また、走行条件取得部１１は、取得した前方勾配情報や走行予定経路情報等に基づいて、車両が安全に走行するための安全速度範囲（Ｖmax，Ｖmin）および坂路を走行する際の加減速量を算出する。走行条件取得部１１は、算出した安全速度範囲を車速制御部１５に出力するとともに、算出した加減速量を目標現在速度算出部１３に出力する。

位置エネルギー算出部１２は、ナビゲーションＥＣＵ２から出力された道路情報に基づいて、坂路を走行した後に車両が獲得し、あるいは喪失する位置エネルギーを算出する。位置エネルギー算出部１２は、算出した位置エネルギーを目標現在速度算出部１３に出力する。

目標現在速度算出部１３は、走行条件取得部１１から出力された加減速量に基づいて、目標現在車速を算出する。目標現在車速は、前方走行路を走行後に目標車速となっているための現在の速度である。目標現在速度算出部１３は、算出した目標現在車速を速度比較部１４に出力する。

速度比較部１４は、目標車速と目標現在車速とを比較し、その比較結果を車速制御部１５に出力する。車速制御部１５では、速度比較部１４から出力された比較結果および走行条件取得部１１から出力された安全速度範囲に基づいて、車速制御を行う。

車速制御部１５では、車速制御を行うにあたり、目標車速（目標現在車速）を厳密に定めるのではなく、目標車速からある程度の許容範囲をもって速度誤差αを許容して制御を行う。たとえば、前方の走行路が上り坂路である場合には、目標車速に速度誤差α_＋をもって許容範囲を設定する。また、前方の走行路が下り坂路である場合には、目標車速に速度誤差α₋をもって許容範囲を設定する。

これらの速度誤差αは、前方の走行路の勾配や安全速度等に基づいて決定する。具体的には、目標車速を９０ｋｍ／ｈとした場合に、速度誤差α_＋は１０ｋｍ／ｈ、速度誤差α₋は−１０ｋｍ／ｈとする。車速制御部１５は、こうして定めた目標車速に応じた車両の加減速度を算出し、算出した加減速度に基づく加減速量を駆動制御ＥＣＵ４およびブレーキ制御ＥＣＵ５に送信する。このとき、前方の走行路が坂路である場合には加減速の抑制を行うが、このときの加減速の抑制は、制御ゲインまたは出力調整によって行う。

駆動制御ＥＣＵ４は、走行制御ＥＣＵ１における車速制御部１５から送信された加減速量に基づいて、エンジン、モータ、ハイブリッドコンピュータなどの駆動装置の制御を行う。また、ブレーキ制御ＥＣＵ５は、走行制御ＥＣＵ１における車速制御部１５から送信された加減速量に基づいて、ブレーキ等の制動装置による減速制御を行う。

次に、本実施形態に係る走行支援装置における処理手順を説明する。図２は、本実施形態に係る走行支援装置における処理手順を示すフローチャートである。

図２に示すように、本実施形態に係る走行支援装置では、まず、走行条件取得部１１において、車両の走行予定経路情報を取得する（Ｓ１）。ここでは、ナビゲーションＥＣＵ２から送信される地図情報および走行位置情報に基づいて、走行予定経路の勾配情報、道路の高度、線路長、安全速度等を走行予定経路情報として取得する。このとき、走行予定経路の前方が上り坂路または下り坂路である場合には、現在の位置とその頂上との高度差δｈを求める。さらには、安全速度を取得した際に、安全速度範囲における下限速度Ｖminおよび上限速度Ｖmaxを走行予定経路情報としてさらに取得する。そのほか、車両情報として車両の重量ｍを取得する。

走行予定経路情報を取得したら、位置エネルギー算出部１２において、前方走行路を走行した場合に車両が獲得しまたは喪失する位置エネルギーＥｐを算出する（Ｓ２）。ここで、走行予定経路における上り坂路または下り坂路を走行した場合に獲得しまたは喪失する位置エネルギーＥｐは、道路勾配から得られる高度差δｈに基づいて算出される。

こうして、位置エネルギーＥｐの算出が行われたら、目標現在速度算出部１３において、上り坂路または下り坂路を走行する際の車速である坂路走行車速Ｖｌとし、エネルギーロスが生じないための坂路の速度となる目標車速Ｖｔと、車両が坂路を走行完了した際にその車速が目標車速Ｖｔをとなっているための現在の車速である目標現在車速Ｖｅとを求める（Ｓ３）。

ここで、坂路の走行が完了した後に、車両速度が目標車速Ｖｔとなるまで許容するとし、坂路の走行完了後、坂路走行車速Ｖｌが目標車速Ｖｔとなるとして、目標現在車速Ｖｅを算出する。この場合、目標現在車速Ｖｅは、位置エネルギーＥｐ、走行予定経路から得られる坂路走行車速Ｖｌ、および目標車速Ｖｔの関係から、下記（１）式によって求めることができる。また、下記（１）式は、下記（２）式〜（４）式を変形することによって得ることができる。

Ｖｅ＝（Ｖｔ^２＋２ｇδｈ）^１／２ ・・・（１）
Ｅｐ／ｍ＝２ｇδｈ＝Ｖｅ^２−Ｖｌ^２ ・・・（２）
Ｖｌ＝（Ｖｅ^２−２ｇδｈ）^１／２ ・・・（３）
Ｖｌ＝Ｖｔ ・・・（４）

こうして、目標現在車速Ｖｅを求めたら、速度比較部１４において、目標現在車速Ｖｅと目標車速Ｖｔとの差分を求め、目標現在車速Ｖｅと目標車速Ｖｔの大小を判断する（Ｓ４）。その結果、目標現在車速Ｖｅと目標車速Ｖｔとが同一である（Ｖｅ−Ｖｔ＝０）と判断した場合には、車両の前方の道路が平坦であることとなり、この場合には、車速制御部１５において、通常制御を行う（Ｓ９）。通常制御では、現在車速を目標車速に近づけるための車両の加減速を行う。

また、目標現在車速Ｖｅの方が目標車速Ｖｔよりも大きい（Ｖｅ＞Ｖｔ）と判断した場合には、現在の車速である現在車速Ｖnowが、目標現在車速Ｖｅと安全速度範囲の上限速度Ｖmaxとの最小値以下となっているか否か、換言すれば、現在車速Ｖnowが安全速度範囲内で目標現在車速Ｖｅ以下となっているか否かを判断する（Ｓ５）。

その結果、現在車速Ｖnowが安全速度範囲内で目標現在車速Ｖｅ以下となっている場合には、車速制御部１５において、減速を抑制する減速抑制制御を行う（Ｓ６）。減速抑制制御は、ブレーキ制御の出力を抑制しまたは制御ゲインの減速側を抑制すること等によって行う。ブレーキ制御の出力を抑制する際には、ブレーキ制御を実施しないこともできるしブレーキ制御の出力を小さくすることもできる。また、制御ゲインの減速側を抑制する際には、制御ゲインを０とすることもできるし、制御ゲインを小さくすることもできる。このように、減速抑制制御を行うことにより、減速制御によるエネルギーロスを低減することができる。

一方、現在車速Ｖnowが安全速度範囲内で目標現在車速Ｖｅ以下となっていない場合には、制御偏差によるエネルギーの確保は不要となる。このため通常の制御を行うこととする（Ｓ９）。ただし、（−）側の偏差を想定して、目標現在車速Ｖｅをある程度大きくした修正した修正目標現在車速Ｖｅ＋β_＋とすることもできる。こうして、期待される速度よりある程度高めの速度まで許容することもできる。

また、現在車速Ｖnowが安全速度範囲の上限速度Ｖmaxより大きく、安全速度範囲内を外れている場合には、安全な走行範囲の上限を維持するように、上限速度Ｖmax以内の速度となるように、通常の制御を行う（Ｓ９）。ただし、上限速度Ｖmaxへの制御性能を考慮し、上限速度を修正した修正上限速度Ｖmax−γ_＋として、制御誤差を考慮した遅めの速度までを安全速度範囲として設定することもできる。

また、目標現在車速Ｖｅの方が目標車速Ｖｔよりも小さい（Ｖｅ＜Ｖｔ）と判断した場合には、現在の車速である現在車速Ｖnowが、目標現在車速Ｖｅと安全速度範囲の下限速度Ｖminとの最大値以上となっているか否か、換言すれば、現在車速Ｖnowが安全速度範囲内で目標現在車速Ｖｅ以上となっているか否かを判断する（Ｓ７）。

その結果、現在車速Ｖnowが安全速度範囲内で目標現在車速Ｖｅ以上となっている場合には、車速制御部１５において、加速を抑制する加速抑制制御を行う（Ｓ８）。加速抑制制御は、駆動制御の出力を抑制しまたは制御ゲインの加速側を抑制すること等によって行う。駆動制御の出力を抑制する際には、駆動制御を実施しないこともできるし駆動制御の出力を小さくすることもできる。また、制御ゲインの加速側を抑制する際には、制御ゲインを０とすることもできるし、制御ゲインを小さくすることもできる。このように、加速抑制制御を行うことにより、加速制御によるエネルギーロスを低減することができる。

一方、現在車速Ｖnowが安全速度範囲内で目標現在車速Ｖｅ以上となっていない場合には、制御偏差によるエネルギーの確保は不要となる。このため通常の制御を行うこととする（Ｓ９）。ただし、（＋）側の偏差を想定して、目標現在車速Ｖｅをある程度小さくした修正した修正目標現在車速Ｖｅ＋β₋とすることもできる。こうして、期待される速度よりある程度高めの速度まで許容することもできる。

また、現在車速Ｖnowが安全速度範囲の下限速度Ｖminより小さく、安全速度範囲内を外れている場合には、安全な走行範囲の下限を維持するように、下限速度Ｖmin以内の速度となるように、通常の制御を行う（Ｓ９）。ただし、下限速度Ｖminへの制御性能を考慮し、下限速度を修正した修正下限速度Ｖmin＋γ_＋として、制御誤差を考慮した遅めの速度までを安全速度範囲として設定することもできる。

このように、車速制御部１５では、目標現在速度算出部１３で算出した目標現在車速Ｖｅに基づいて、速度制御の速度誤差αをある程度範囲まで許容して、進行方向の勾配などの外界の条件により、制御誤差の許容の仕方や範囲、あるいは制御方法や制御ゲインを変更している。このため、制御偏差を回復するための加減速を抑制することができるので、アクセル操作やブレーキ操作によるエネルギーロスを低減することができる。その結果、目標車速Ｖｔでの走行を支援する際に、燃費の向上を図ることができる。

たとえば、図３に模式的に示す走行路を車両が走行するにあたり、目標車速を９０ｋｍ／ｈとする。図３に示す走行路は、それぞれ水平となる第一平坦路ＲＬ１、第二平坦路ＲＬ２、および第三平坦路ＲＬ３を備え、第一平坦路ＲＬ１と第二平坦路ＲＬ２との間に上り坂路ＲＵが存在し、第二平坦路ＲＬ２と第三平坦路ＲＬ３との間に下り坂路ＲＤが存在するとする。また、第一平坦路ＲＬ１と上り坂路ＲＵとの境目を第一境目点Ａ、上り坂路ＲＵと第二平坦路ＲＬ２との境目を第二境目点Ｂ、第二平坦路ＲＬ２と下り坂路ＲＤとの境目を第三境目点Ｃ、下り坂路ＲＤと第三平坦路ＲＬ３との境目を第四境目点Ｄとする。また、目標車速Ｖｔは９０ｋｍ／ｈとなっており、速度誤差αが１０ｋｍ／ｈとなっているとする。

ここで、車両Ｍが第一平坦路ＲＬ１または上り坂路ＲＵを走行しているときには、前方の走行路が上り坂路であることとなる。この場合、第二平坦路ＲＬ２における目標車速Ｖｔが９０ｋｍ／ｈとなるが、たとえば第一平坦路ＲＬ１または上り坂路ＲＤを走行する車両が９０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ以下の速度で走行していたとする。

車両Ｍがこの範囲の速度で第一平坦路ＲＬ１を走行している際には、車両Ｍにかけるブレーキを抑制することにより、制御偏差を速度の獲得に利用することができる。また、車両Ｍがこの範囲の速度で上り坂路ＲＵを走行している際には、車両Ｍに対する速度低下を許容するアクセル要求を行うことにより、制御偏差を速度の獲得に利用することができる。こうして、ブレーキ操作によるエネルギーロスを低減することができる。その結果、目標車速Ｖｔでの走行を支援する際に、燃費の向上を図ることができる。

また、車両Ｍが第二平坦路ＲＬ２または下り坂路ＲＤを走行しているときには、前方の走行路が下り坂路であることとなる。この場合、第三平坦路ＲＬ３における目標車速Ｖｔが９０ｋｍ／ｈとなるが、たとえば第二平坦路ＲＬ２または下り坂路ＲＤを走行する車両Ｍが８０ｋｍ／ｈ以上９０ｋｍ／ｈ以下の速度で走行していたとする。

さらに、車両Ｍがこの範囲の速度で第二平坦路ＲＬ２または下り坂路ＲＤを走行している際には、車両Ｍにかけるアクセル制御を抑制することにより、制御偏差を速度の獲得に利用することができる。また、車両Ｍがこの範囲の速度で下り坂路ＲＤを走行している際には、車両Ｍに対する加速を許容するブレーキ要求を行うことにより、制御偏差を速度の獲得に利用することができる。こうして、アクセル操作によるエネルギーロスを低減することができる。その結果、目標車速Ｖｔでの走行を支援する際に、燃費の向上を図ることができる。

それから、車速制御部１５では、決定した加減速量等に応じた車速制御を行う（Ｓ１０）。この車速制御を行うにあたり、車速制御部１５は、駆動制御ＥＣＵ４やブレーキ制御ＥＣＵ５に対して加減速量を送信する。

次に、本実施形態に係る走行制御を行った場合における走行路と車速との変化のイメージを図４に示す。図４では、現在の走行路の状況が平坦路であり、前方の走行路が上り坂路である場合には、速度を稼ぐように制御ゲインを調整し、速度変化が高めに推移している。続く上り坂路では、稼いだ速度を消費し、かつ制御ゲインは速度を稼ぐように調整されている。

また、現在の道路状況が平坦路であり、前方の走行路が下り坂路である場合には、速度を減らすように制御ゲインを調整し、速度変化が低めに推移している。続く下り坂路では、低下した速度が回復され、かつ制御ゲインは速度を減らすように調整されている。このような速度制御を行うことにより、ブレーキ操作やアクセル操作によるエネルギーロスを低減することができる。その結果、目標車速Ｖｔでの走行を支援する際に、燃費の向上を図ることができる。

以上、本発明の好適な実施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い。たとえば、上記実施形態では、坂路の手前における目標現在車速に応じて減速制御または加速制御の抑制を行っているが、目標現在車速に係わらずに減速制御または加速制御の抑制を行う態様とすることができる。また、上記実施形態では、安全速度範囲の上限速度および下限速度を前方勾配情報や走行予定経路情報等に基づいて決定しているが、予め設定された上限速度および下限速度を用いることもできる。

本発明の実施形態に係る走行支援装置のブロック構成図である。 本実施形態に係る走行支援装置における処理手順を示すフローチャートである。 車両が走行する走行路の模式図である。 本実施形態に係る走行制御を行った場合における走行路と車速との変化のイメージを示すグラフである。

符号の説明

１…走行制御ＥＣＵ、２…ナビゲーションＥＣＵ、３…ＧＰＳ装置、４…駆動制御ＥＣＵ、５…ブレーキ制御ＥＣＵ、１１…走行条件取得部、１２…位置エネルギー算出部、１３…目標現在速度算出部、１４…速度比較部、１５…車速制御部、Ｍ…車両、ＲＬ１…第一平坦路、ＲＬ２…第二平坦路、ＲＬ３…第三平坦路、ＲＤ…下り坂路、ＲＵ…上り坂路。

Claims (4)

1. 一定の目標車速による車両の走行を支援し、傾斜路の走行時は前記目標車速に所定の許容範囲を設定して車速に関する支援を行う走行支援装置において、
   走行路前方の傾斜路情報を取得し、前記傾斜路の手前位置で、前記傾斜路走行による車速変化と逆方向の車速変化を許容して支援を行うことを特徴とする走行支援装置。
2. 前記傾斜路の走行後の車速が前記目標車速となる前記傾斜路の走行前の車速に応じて、前記傾斜路の手前位置における支援を行う請求項１に記載の走行支援装置。
3. 前記傾斜路が上り坂路である場合、前記傾斜路の手前位置で、減速を抑制する支援を行う請求項１または請求項２に記載の走行支援装置。
4. 前記傾斜路が下り坂路である場合、前記傾斜路の手前位置で、加速を抑制する支援を行う請求項１または請求項２に記載の走行支援装置。

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