JP2013248998A - 惰性走行制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
車両の有している運動エネルギーを最大限利用した惰性走行による減速によって、車両走行の省エネルギー化、排出ガス量削減を図る。
【解決手段】惰性走行中の速度の異なる２時点（ｖ1 時点、ｖ2時点）における惰性走行減速度実測値α１、α2から、惰性走行減速度と車両速度の関係式
α＝Ｋ1 ＋Ｋ2・ｖ2 の計数Ｋ1 、Ｋ2値を特定して、惰性走行開始時（速度ｖ0）から終了時（速度ｖb）の間の惰性走行減速度速度平均値αabを算出し、前記算出された惰性走行減速度速度平均値αab と車両質量ｍで定まる走行抵抗速度平均値Ｒab と惰性走行開始時速度ｖ0〜終了時速度ｖb間運動エネルギー差ΔＥ、から惰性走行可能距離Ｄiを推定する。
【選択図】 図３
車両の有している運動エネルギーを最大限利用した惰性走行による減速によって、車両走行の省エネルギー化、排出ガス量削減を図る。
【解決手段】惰性走行中の速度の異なる２時点（ｖ1 時点、ｖ2時点）における惰性走行減速度実測値α１、α2から、惰性走行減速度と車両速度の関係式
α＝Ｋ1 ＋Ｋ2・ｖ2 の計数Ｋ1 、Ｋ2値を特定して、惰性走行開始時（速度ｖ0）から終了時（速度ｖb）の間の惰性走行減速度速度平均値αabを算出し、前記算出された惰性走行減速度速度平均値αab と車両質量ｍで定まる走行抵抗速度平均値Ｒab と惰性走行開始時速度ｖ0〜終了時速度ｖb間運動エネルギー差ΔＥ、から惰性走行可能距離Ｄiを推定する。
【選択図】 図３
Description
本願発明は、車両減速時に、減速開始時点に車両の有している運動エネルギーＥ＝ｍ・ｖ02／２（ｍ：車両質量、ｖ0：減速開始時の車両速度）を最大限車両の惰性走行エネルギーとして活用する惰性走行制御方法に関する。
車両減速時、その時点に車両の有している運動エネルギーを、回生して、あるいは直接車両の減速走行に利用して、燃料消費量、排出ガス量を削減しようとする試みは数多くなされている。
例えば、停止点までの一定距離範囲内に惰行領域を設定し、惰行領域内でアクセルオフした時点で燃料カットを行う（特許文献１）、目標地点に向けて走行中の車両が現車両速度、目標地点の位置、および惰性走行減速度、から目標地点までの惰性走行可否を判定し、可の場合惰性走行で目標地点に向かう車両走行制御方法（特許文献２）、惰性走行を活用しての追従走行（特許文献３、特許文献４）、惰性走行減速度を計測しての最大限の惰性走行距離算出・惰性走行実行（特許文献５）等である。
例えば、停止点までの一定距離範囲内に惰行領域を設定し、惰行領域内でアクセルオフした時点で燃料カットを行う（特許文献１）、目標地点に向けて走行中の車両が現車両速度、目標地点の位置、および惰性走行減速度、から目標地点までの惰性走行可否を判定し、可の場合惰性走行で目標地点に向かう車両走行制御方法（特許文献２）、惰性走行を活用しての追従走行（特許文献３、特許文献４）、惰性走行減速度を計測しての最大限の惰性走行距離算出・惰性走行実行（特許文献５）等である。
本願発明は上記考え方を発展させて、ハイブリッド車両、電気自動車の如くエネルギー回生して後の車両走行に生かす車両のみならず、単一駆動源の車両、すなわち小規模のエネルギー回生機能は有しているがそれによって回生されたエネルギーを車両走行に利用するのではなく車両の電装機器等の駆動に用いるガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等の車両、においても、車両減速時においてその時点で車両が有している運動エネルギーを最大限効率的に車両の惰性走行エネルギーとして活用することによって、システム的、体系的に車両のエネルギー消費量、排出ガス量の削減を図ろうとするものである。
ここで、惰性走行とは、エンジン、モータ等の車両駆動体駆動力の駆動輪への伝達を停止（あるいは低減）する、および／あるいはエンジン、モータ等の車両駆動体の駆動力発生動作を停止する、ことによってその時点で車両の有している運動エネルギーを車両駆動に効率的に活用する走行状態をいう。
ハイブリッド車両あるいは電気自動車等の減速時において、車両の有する運動エネルギーをエネルギー回生機能で回収・蓄積を行い、その後改めて前記回収・蓄積されたエネルギーを運動エネルギーへ転換即ち走行エネルギー化することによって車両走行に要するエネルギーを節約する方法は、エネルギーの回収効率、蓄積効率および転換効率を考えると、車両の有する運動エネルギーを直接惰性走行に活用する方法に比べてエネルギー利用効率は劣る。
従って、本願発明における減速は、原則として車両が惰性走行可能な状態においては、最大限惰性走行を行うものとする。
即ち、車両の減速に際し、走行の安全性あるいは車両動作の信頼性が確保できる範囲内で、回生制動による減速走行、摩擦制動による減速走行、を極力避けて、最大限車両の有している運動エネルギー利用効率の最も高い惰性走行を可能な限り長距離行うものとする。
即ち、車両の減速に際し、走行の安全性あるいは車両動作の信頼性が確保できる範囲内で、回生制動による減速走行、摩擦制動による減速走行、を極力避けて、最大限車両の有している運動エネルギー利用効率の最も高い惰性走行を可能な限り長距離行うものとする。
上記思想に基づいて惰性走行を行う場合、車両が惰性走行する際の車両の走行抵抗による車両走行速度低下の時間変動量、即ち惰性走行減速度の検知が最重要となる。
即ち、車両現在位置から車両停止位置までの間、惰性走行で到達可能か否かの判定あるいは到達するための車両制御、を行う場合においては、正確な惰性走行減速度を知ることが必須である。
即ち、車両現在位置から車両停止位置までの間、惰性走行で到達可能か否かの判定あるいは到達するための車両制御、を行う場合においては、正確な惰性走行減速度を知ることが必須である。
個々の車両における標準的な道路での標準的な走行状態での前記惰性走行減速度をあらかじめ計測して走行制御装置内に記憶しておき、これを上記判定あるいは制御に用いることも可能であるが、実際の惰性走行減速度は車両走行中の道路状態（道路勾配、道路表面状況等）、車両走行状態（車両走行速度、車両重量、風速、風向、タイヤ状態等）によって大きく変化する。したがって正しい惰性走行可否の判定および惰性走行制御を行おうとした場合、車両の現在走行中の道路状態・走行状態に対応した正確な惰性走行減速度の計測、および前記正確な惰性走行減速度に基づく惰性走行可能最大距離の算出、が必要になる。
先ず走行抵抗Ｒと惰性走行減速度αの関係を説明する。
走行抵抗Ｒは（数１）で示される。
（数１）
Ｒ＝Ｒr ＋Ｒl
ここで
Ｒ：走行抵抗
Ｒr ：転がり抵抗
＝μr ・ｍ・ｇ
Ｒl ：空気抵抗
＝μa ・Ａ・ｖ2
μr ：転がり抵抗係数
ｍ：車両質量
ｇ：重力加速度
μa ：空気抵抗係数
Ａ：車両前面投影面積
ｖ：車両走行速度
である。
（数１）より、走行抵抗中の転がり抵抗成分Ｒr は車両速度のかかわらず一定であるが、空気抵抗成分Ｒl は車両速度ｖの二乗（ｖ2 ）に比例することが分かる。即ち、減速時、転がり抵抗は速度低下にかかわらず一定であるが、空気抵抗は速度低下とともに急激に減少する。
走行抵抗Ｒは（数１）で示される。
（数１）
Ｒ＝Ｒr ＋Ｒl
ここで
Ｒ：走行抵抗
Ｒr ：転がり抵抗
＝μr ・ｍ・ｇ
Ｒl ：空気抵抗
＝μa ・Ａ・ｖ2
μr ：転がり抵抗係数
ｍ：車両質量
ｇ：重力加速度
μa ：空気抵抗係数
Ａ：車両前面投影面積
ｖ：車両走行速度
である。
（数１）より、走行抵抗中の転がり抵抗成分Ｒr は車両速度のかかわらず一定であるが、空気抵抗成分Ｒl は車両速度ｖの二乗（ｖ2 ）に比例することが分かる。即ち、減速時、転がり抵抗は速度低下にかかわらず一定であるが、空気抵抗は速度低下とともに急激に減少する。
次に、走行抵抗と、走行抵抗による車両減速度（惰性走行減速度）αの関係は（数２）で表わされる。
（数２）
Ｒ＝ｍ・α
（数２）
Ｒ＝ｍ・α
従って惰性走行減速度αは（数３）で表わされる。
（数３）
α＝Ｒ／ｍ
＝Ｋ1 ＋Ｋ2 ・ｖ2
ここで、
Ｋ1 ：惰性走行減速度の転がり抵抗成分
（＝μr ・ｇ）
Ｋ2 ：惰性走行減速度空気抵抗係数（＝μa ・Ａ ／ｍ）
Ｋ2・ｖ2 ：惰性走行減速度空気抵抗成分（＝μa ・Ａ・ｖ2 ／ｍ）
である。
（数３）
α＝Ｒ／ｍ
＝Ｋ1 ＋Ｋ2 ・ｖ2
ここで、
Ｋ1 ：惰性走行減速度の転がり抵抗成分
（＝μr ・ｇ）
Ｋ2 ：惰性走行減速度空気抵抗係数（＝μa ・Ａ ／ｍ）
Ｋ2・ｖ2 ：惰性走行減速度空気抵抗成分（＝μa ・Ａ・ｖ2 ／ｍ）
である。
（数３）から、惰性走行減速度αは車両速度低下とともに減少することが分かる。
従って、速度ｖ0 で定速走行中の車両速度が、時刻ｔ0 から惰性走行を開始した後、時刻ｔb でｖb に低下したとすると、その間の時間経過に対する速度変化は図１の如く示される。但し、図１において、時刻ｔb 〜ｔs間は制動走行区間、時刻ｔｓは、走行停止時刻、である。制動走行区間においては、回生制動あるいは摩擦制動によって減速し時刻ｔs に停止する。
従って、速度ｖ0 で定速走行中の車両速度が、時刻ｔ0 から惰性走行を開始した後、時刻ｔb でｖb に低下したとすると、その間の時間経過に対する速度変化は図１の如く示される。但し、図１において、時刻ｔb 〜ｔs間は制動走行区間、時刻ｔｓは、走行停止時刻、である。制動走行区間においては、回生制動あるいは摩擦制動によって減速し時刻ｔs に停止する。
上記速度ｖ0 〜ｖb 間の惰性走行減速度平均値αab は、（数３）で示される惰性走行減速度αを速度ｖ0 〜ｖb 間速度ｖで定積分した値の速度平均値として（数４）で示される。
（数４）
αab ＝{∫（Ｋ1 ＋Ｋ2 ・ｖ2）dv }／（ｖ0 −ｖb）
＝[（ｖ0 −ｖb）・｛Ｋ1＋Ｋ2・（ｖ02 ＋ｖ0・ｖb ＋ｖb2 ）／３｝]／（ｖ0 −ｖb）
＝Ｋ1＋Ｋ2・（ｖ02 ＋ｖ0・ｖb ＋ｖb2 ）／３
＝Ｒab ／ｍ
（数４）
αab ＝{∫（Ｋ1 ＋Ｋ2 ・ｖ2）dv }／（ｖ0 −ｖb）
＝[（ｖ0 −ｖb）・｛Ｋ1＋Ｋ2・（ｖ02 ＋ｖ0・ｖb ＋ｖb2 ）／３｝]／（ｖ0 −ｖb）
＝Ｋ1＋Ｋ2・（ｖ02 ＋ｖ0・ｖb ＋ｖb2 ）／３
＝Ｒab ／ｍ
また、上記速度ｖ0 〜vb 間に車両の消費する運動エネルギーΔＥは（数５）で示されることから、速度ｖ0 〜vb 間惰性走行を行った場合の車両走行距離即ち惰性走行可能距離Ｄiは（数６）で表わされる。
（数５）
ΔＥ＝ｍ・（ｖ02 −ｖb2）／２
（数６）
Ｄi ＝ΔＥ／Ｒab
＝｛（ｖ02 −ｖb2）／２｝／｛Ｋ1＋Ｋ2・（ｖ02 ＋ｖ0・ｖb ＋ｖb2 ）／３｝
（数５）
ΔＥ＝ｍ・（ｖ02 −ｖb2）／２
（数６）
Ｄi ＝ΔＥ／Ｒab
＝｛（ｖ02 −ｖb2）／２｝／｛Ｋ1＋Ｋ2・（ｖ02 ＋ｖ0・ｖb ＋ｖb2 ）／３｝
即ち、惰性走行により車両速度がｖ0 からvb に低下する間の車両走行距離（惰性走行可能距離）Ｄiは、（数６）より、惰性走行減速度の転がり抵抗成分Ｋ1および惰性走行減速度空気抵抗係数Ｋ2が定まれば、求まることが分かる。
このうちＫ1 は、速度にかかわらず一定ではあるが、車両の走行する道路表面状態、車両タイヤ状態等で変化する、またＫ2 は車両重量によって変化する。
従って、Ｋ1、Ｋ2 を車両の特定値としてあらかじめ記憶しておき、速度ｖ0 〜ｖb に対応してＤiを算出する方法では正確なＤi値を得ることができない。即ち正確に惰性走行可能距離Ｄiを算出するためには、個々の車両毎に車両状態、車両走行状態に対応したＫ1、Ｋ2値を用いる必要がある。
このうちＫ1 は、速度にかかわらず一定ではあるが、車両の走行する道路表面状態、車両タイヤ状態等で変化する、またＫ2 は車両重量によって変化する。
従って、Ｋ1、Ｋ2 を車両の特定値としてあらかじめ記憶しておき、速度ｖ0 〜ｖb に対応してＤiを算出する方法では正確なＤi値を得ることができない。即ち正確に惰性走行可能距離Ｄiを算出するためには、個々の車両毎に車両状態、車両走行状態に対応したＫ1、Ｋ2値を用いる必要がある。
以下に、実走行状態におけるＫ1、Ｋ2 値算出方法について図２を用いて説明する。
惰性走行中の速度ｖ1 周辺の速度ｖ11 、ｖ12、時の時刻ｔ11 、ｔ12 、速度ｖ2周辺の速度ｖ21 、ｖ22、時の時刻ｔ21 、ｔ22 を各々計測して減速度α1 、α2 を（数７）、（数8）より算出する。
惰性走行中の速度ｖ1 周辺の速度ｖ11 、ｖ12、時の時刻ｔ11 、ｔ12 、速度ｖ2周辺の速度ｖ21 、ｖ22、時の時刻ｔ21 、ｔ22 を各々計測して減速度α1 、α2 を（数７）、（数8）より算出する。
（数７）
α1 ＝（ｖ11 −ｖ12）／（ｔ12 −ｔ11）
但し
ｖ11 ＝ｖ1 ＋Δｖ1
ｖ12 ＝ｖ１−Δｖ1
Δｖ１：ｖ１
からの速度偏差
（数８）
α2 ＝（ｖ21 −ｖ22）／（ｔ22 −ｔ21）
但し
ｖ21 ＝ｖ2 ＋Δｖ
ｖ22 ＝ｖ2 −Δｖ
Δｖ2：ｖ2 からの速度偏差
α1 ＝（ｖ11 −ｖ12）／（ｔ12 −ｔ11）
但し
ｖ11 ＝ｖ1 ＋Δｖ1
ｖ12 ＝ｖ１−Δｖ1
Δｖ１：ｖ１
からの速度偏差
（数８）
α2 ＝（ｖ21 −ｖ22）／（ｔ22 −ｔ21）
但し
ｖ21 ＝ｖ2 ＋Δｖ
ｖ22 ＝ｖ2 −Δｖ
Δｖ2：ｖ2 からの速度偏差
また、上記α1 、α2 は、（数３）を用いて各々（数９）、（数１０）と表わされる。
（数９）
α1 ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 ・ｖ12
（数１０）
α2 ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 ・ｖ22
（数９）
α1 ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 ・ｖ12
（数１０）
α2 ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 ・ｖ22
上記（数７）、（数８）、（数９）、（数１０）より、Ｋ1 、Ｋ2 は、各々（数１１）、（数１２）と表わせる。
（数１１）
Ｋ1 ＝α1 −（α1 −α2）・ｖ12／（ｖ12 −ｖ22）
（数１２）
Ｋ2 ＝（α1 −α2）／（ｖ12 −ｖ22）
（数１１）
Ｋ1 ＝α1 −（α1 −α2）・ｖ12／（ｖ12 −ｖ22）
（数１２）
Ｋ2 ＝（α1 −α2）／（ｖ12 −ｖ22）
従って、惰性走行可能距離Ｄi は、（数６）に、惰性走行開始時の速度ｖ0 、惰性走行終了時速度（制動開始速度）ｖb 、および（数１１）、（数１２）で算出したＫ1 、Ｋ2 、を代入することによって、算出することができる。
即ち、走行中に目標地点（停止点）が特定され、現走行速度ｖ0 に対応した車両現在地点から停止点までの距離Ｄnが（数１３）を満足した場合には、現時点で車両の有している運動エネルギーを最大限活用しての停止点（正確には停止点手前距離Ｄb 点）までの惰性走行到達が可能となることがわかる。
（数１３）
Ｄi ≧Ｄn −Ｄb
即ち、走行中に目標地点（停止点）が特定され、現走行速度ｖ0 に対応した車両現在地点から停止点までの距離Ｄnが（数１３）を満足した場合には、現時点で車両の有している運動エネルギーを最大限活用しての停止点（正確には停止点手前距離Ｄb 点）までの惰性走行到達が可能となることがわかる。
（数１３）
Ｄi ≧Ｄn −Ｄb
本願発明による惰性走行によって、車両減速時に車両の有している運動エネルギーは、減速開始時（惰性走行開始時）車両速度ｖ0 から制動走行開始時（惰性走行終了時）車両速度ｖb までの間、最大限効率的に惰性走行エネルギーとして車両の走行抵抗に打ち勝っての減速走行（惰性走行）に生かすことができ、車両走行の省エネルギー化、排出ガス量削減化に大きく貢献することができる。
本願発明を効果的に実施するに際しては、惰性走行開始時には車両駆動体と駆動輪間接続を遮断するとともに車両駆動体の車両駆動を停止する、また惰性走行終了時、即ち通常走行復帰時あるいは制動走行移行時、には前記遮断あるいは停止動作を直ちに回復させる、必要がある。従って本発明による惰性走行制御を行う車両は、前記操作を自動的に行う走行形態制御装置を有することが望まれる。
図３に本願発明による惰性走行制御手順実施例を示す。
図３において、
３０１は、本願発明による惰性走行制御手順開始点、
３０２は、車両が走行中か否かを、例えば車両走行速度ｖから、判定する車両走行状態判定処理、
３０３は、次の目標地点（停止点）が特定されたか否かを、車両が目標地点情報（目標地点名情報、目標地点位置情報等。）を、例えば特定地点からの路車間通信によって通報を受けたか否かから、判定する目標地点特定判定処理、
３０４は、一定時間あるいは一定距離通常走行を行う通常走行処理、
３０５は、現地点−目標地点間距離Ｄnを、例えば前記目標地点位置情報とＧＰＳによる車両現地点情報から算出するＤn計測処理、
図３において、
３０１は、本願発明による惰性走行制御手順開始点、
３０２は、車両が走行中か否かを、例えば車両走行速度ｖから、判定する車両走行状態判定処理、
３０３は、次の目標地点（停止点）が特定されたか否かを、車両が目標地点情報（目標地点名情報、目標地点位置情報等。）を、例えば特定地点からの路車間通信によって通報を受けたか否かから、判定する目標地点特定判定処理、
３０４は、一定時間あるいは一定距離通常走行を行う通常走行処理、
３０５は、現地点−目標地点間距離Ｄnを、例えば前記目標地点位置情報とＧＰＳによる車両現地点情報から算出するＤn計測処理、
３０６は、現時点の車両速度ｖ0を計測するｖ0計測処理、
３０７は、惰性走行可能距離Ｄi を、現時点の車両速度ｖ0、あらかじめ定められている制動開始時の車両速度ｖb、計測・算出・記憶されているＫ1 、Ｋ2 値、から前記（数６）を用いて算出するＤi 算出処理、
３０８は、処理３０７において算出された惰性走行可能距離Ｄiが車両現在位置から車両制動開始位置までの間の距離（Ｄn −Ｄb ）以上か否か、即ち車両現在位置から惰性走行によって制動開始地点まで到達可能か否かを判定する、惰性走行による到達可否判定処理、
３０７は、惰性走行可能距離Ｄi を、現時点の車両速度ｖ0、あらかじめ定められている制動開始時の車両速度ｖb、計測・算出・記憶されているＫ1 、Ｋ2 値、から前記（数６）を用いて算出するＤi 算出処理、
３０８は、処理３０７において算出された惰性走行可能距離Ｄiが車両現在位置から車両制動開始位置までの間の距離（Ｄn −Ｄb ）以上か否か、即ち車両現在位置から惰性走行によって制動開始地点まで到達可能か否かを判定する、惰性走行による到達可否判定処理、
３０９は、処理３０８によって、惰性走行によって目標地点到達可と判定された場合、惰性走行を行う惰性走行処理、でありこの惰性走行処理による惰性走行の間、前記α1 、α２ の計測、Ｋ1 、Ｋ2 の算出、および現地点−目標地点間距離Ｄn
の計測、も並行して行う。
の計測、も並行して行う。
３１０は、車両現在位置−目標地点位置間距離Ｄnが、制動距離Ｄb に達したか否かを判定する制動走行開始可否判定処理、であり、本制動走行開始可否判定が否の場合即ち未だ惰性走行を継続すべき状態にある場合は、処理３０９中で新たに算出したＫ1 、Ｋ2を用いての惰性走行可能距離Ｄi 算出および惰性走行による制動開始点までの到達可否判定の為、処理３０６に戻る。
３１１は、処理３１０で、車両現在位置−目標地点位置間距離Ｄnが制動距離Ｄb に達したと判定された場合制動（摩擦制動あるいは回生制動）を開始する制動走行処理、
３１２は、車両速度が０、即ち車両が停止したか否かを判定する車両停止判定処理、
３１３は、本願発明による惰性走行制御手順終了点、
である。
上記処理によって、車両は目標地点（停止点）に対して最大距離の惰性走行による減速走行が可能となる。
３１２は、車両速度が０、即ち車両が停止したか否かを判定する車両停止判定処理、
３１３は、本願発明による惰性走行制御手順終了点、
である。
上記処理によって、車両は目標地点（停止点）に対して最大距離の惰性走行による減速走行が可能となる。
本願発明によって、電気自動車、ハイブリッド車は勿論、ガソリンエンジン車あるいはディーゼルエンジン車においても、車両の有している運動エネルギーを最大限活用しての停止点までの惰性走行による減速走行が可能となり、車両走行の効果的・効率的な省エネルギー化、排出ガス量削減化、が可能になる。
Ｒ：走行抵抗
Ｒr：転がり抵抗
Ｒl ：空気抵抗
μr ：転がり抵抗係数
ｍ：車両質量
ｇ：重力加速度
μa ：空気抵抗係数
Ａ：車両前面投影面積
ｖ：車両走行速度
ｖ0 ：惰性走行開始時車両速度
ｖb ：制動走行開始時車両速度
α：惰性走行減速度
αab：速度ｖ0 〜ｖb 間の惰性走行減速度平均値
Ｒab：速度ｖ0 〜ｖb 間の走行抵抗速度平均値
Ｋ1 ：惰性走行減速度の転がり抵抗成分
（＝μr ・ｇ）
Ｋ2 ：惰性走行減速度空気抵抗係数（＝μa ・Ａ ／ｍ）
Ｋ2・ｖ2 ：惰性走行減速度空気抵抗成分（＝μa ・Ａ・ｖ2 ／ｍ）
Ｄ：惰性走行可能最大距離
Ｄn ：現地点−目標地点（停止地点）間距離
Ｄb ：制動走行距離
Ｒr：転がり抵抗
Ｒl ：空気抵抗
μr ：転がり抵抗係数
ｍ：車両質量
ｇ：重力加速度
μa ：空気抵抗係数
Ａ：車両前面投影面積
ｖ：車両走行速度
ｖ0 ：惰性走行開始時車両速度
ｖb ：制動走行開始時車両速度
α：惰性走行減速度
αab：速度ｖ0 〜ｖb 間の惰性走行減速度平均値
Ｒab：速度ｖ0 〜ｖb 間の走行抵抗速度平均値
Ｋ1 ：惰性走行減速度の転がり抵抗成分
（＝μr ・ｇ）
Ｋ2 ：惰性走行減速度空気抵抗係数（＝μa ・Ａ ／ｍ）
Ｋ2・ｖ2 ：惰性走行減速度空気抵抗成分（＝μa ・Ａ・ｖ2 ／ｍ）
Ｄ：惰性走行可能最大距離
Ｄn ：現地点−目標地点（停止地点）間距離
Ｄb ：制動走行距離
本願発明は、車両減速に際し、減速開始時点に車両の有している運動エネルギーＥ＝ｍ・ｖ02／２（ｍ：車両質量、ｖ0：減速開始時の車両速度）を最大限車両の惰性走行エネルギーとして活用する惰性走行制御方法に関する。
ハイブリッド車両あるいは電気自動車等の減速時において、車両の有する運動エネルギーをエネルギー回生機能で回収・蓄積を行い、その後改めて前記回収・蓄積されたエネルギーを運動エネルギーへ転換即ち走行エネルギー化することによって車両走行に要するエネルギーを節約する方法は、エネルギーの回収効率、蓄積効率、および転換効率を考えると、車両の有する運動エネルギーを直接惰性走行に活用する方法に比べてエネルギー利用効率は劣る。
従って、本願発明における減速は、原則として車両が惰性走行可能な状態においては、最大限惰性走行を行うものとする。
即ち、車両の減速に際し、走行の安全性あるいは車両動作の信頼性が確保できる範囲内で、回生制動による減速走行、摩擦制動による減速走行、を極力避けて、車両の有している運動エネルギー利用効率の最も高い惰性走行を可能な限り長距離行うものとする。
即ち、車両の減速に際し、走行の安全性あるいは車両動作の信頼性が確保できる範囲内で、回生制動による減速走行、摩擦制動による減速走行、を極力避けて、車両の有している運動エネルギー利用効率の最も高い惰性走行を可能な限り長距離行うものとする。
上記思想に基づいて惰性走行を行う場合、車両が惰性走行する際の車両の走行抵抗による車両走行速度低下の時間変動量、即ち惰性走行減速度の検知が最重要となる。
即ち、車両現在位置から車両停止位置までの間、惰性走行で到達可能か否かの判定あるいは到達するための車両制御、即ち惰性走行可能な最大距離惰性走行制御を行う場合においては、正確な惰性走行減速度を知ることが必須である。
即ち、車両現在位置から車両停止位置までの間、惰性走行で到達可能か否かの判定あるいは到達するための車両制御、即ち惰性走行可能な最大距離惰性走行制御を行う場合においては、正確な惰性走行減速度を知ることが必須である。
以下の説明においては、走行路は平坦路とし、走行抵抗を転がり抵抗と空気抵抗の和と想定する。
先ず走行抵抗Ｒと惰性走行減速度αの関係を説明する。
走行抵抗Ｒは（数１）で示される。
（数１）
Ｒ＝Ｒr ＋Ｒl
ここで
Ｒ：走行抵抗
Ｒr ：転がり抵抗
＝μr ・ｍ・ｇ
Ｒl ：空気抵抗
＝μa ・Ａ・ｖ2
μr ：転がり抵抗係数
ｍ：車両質量
ｇ：重力加速度
μa ：空気抵抗係数
Ａ：車両前面投影面積
ｖ：車両走行速度
である。
（数１）より、走行抵抗Ｒ中の転がり抵抗成分Ｒr は車両速度にかかわらず一定であるが、空気抵抗成分Ｒl は車両速度ｖの二乗（ｖ2 ）に比例すること、即ち、減速時、転がり抵抗は速度低下にかかわらず一定であるが、空気抵抗は速度低下とともに急激に減少することが分かる。
先ず走行抵抗Ｒと惰性走行減速度αの関係を説明する。
走行抵抗Ｒは（数１）で示される。
（数１）
Ｒ＝Ｒr ＋Ｒl
ここで
Ｒ：走行抵抗
Ｒr ：転がり抵抗
＝μr ・ｍ・ｇ
Ｒl ：空気抵抗
＝μa ・Ａ・ｖ2
μr ：転がり抵抗係数
ｍ：車両質量
ｇ：重力加速度
μa ：空気抵抗係数
Ａ：車両前面投影面積
ｖ：車両走行速度
である。
（数１）より、走行抵抗Ｒ中の転がり抵抗成分Ｒr は車両速度にかかわらず一定であるが、空気抵抗成分Ｒl は車両速度ｖの二乗（ｖ2 ）に比例すること、即ち、減速時、転がり抵抗は速度低下にかかわらず一定であるが、空気抵抗は速度低下とともに急激に減少することが分かる。
（数３）から、惰性走行減速度αは車両速度低下とともに減少することが分かる。
従って、速度ｖ0 で定速走行中の車両速度が、時刻ｔ0 から惰性走行を開始した後、時刻ｔb でｖb に低下したとすると、その間の時間経過に対する速度変化は図１の如く示される。但し、図１において、時刻ｔb 〜ｔs間は制動走行区間、時刻ｔsは、走行停止時刻、である。制動走行区間においては、回生制動あるいは摩擦制動によって減速し時刻ｔs に停止する。
従って、速度ｖ0 で定速走行中の車両速度が、時刻ｔ0 から惰性走行を開始した後、時刻ｔb でｖb に低下したとすると、その間の時間経過に対する速度変化は図１の如く示される。但し、図１において、時刻ｔb 〜ｔs間は制動走行区間、時刻ｔsは、走行停止時刻、である。制動走行区間においては、回生制動あるいは摩擦制動によって減速し時刻ｔs に停止する。
上記速度ｖ0 〜ｖb 間の惰性走行減速度平均値αab は、（数３）で示される惰性走行減速度αを速度ｖ0 〜ｖb 間速度ｖで定積分した値の速度平均値として（数４）で示される。
また、上記速度ｖ0 〜vb 間に車両の消費する運動エネルギーΔＥは（数５）で示されることから、速度ｖ0 〜vb 間惰性走行を行った場合の車両走行距離即ち惰性走行可能距離Ｄiは（数６）で表わされる。
（数５）
ΔＥ＝ｍ・（ｖ02 −ｖb2）／２
（数６）
Ｄi ＝ΔＥ／Ｒab
＝｛（ｖ0 2 −ｖb 2 ）／２｝／αab
＝｛（ｖ02 −ｖb2）／２｝／｛Ｋ1＋Ｋ2・（ｖ02 ＋ｖ0・ｖb ＋ｖb2 ）／３｝
（数５）
ΔＥ＝ｍ・（ｖ02 −ｖb2）／２
（数６）
Ｄi ＝ΔＥ／Ｒab
＝｛（ｖ0 2 −ｖb 2 ）／２｝／αab
＝｛（ｖ02 −ｖb2）／２｝／｛Ｋ1＋Ｋ2・（ｖ02 ＋ｖ0・ｖb ＋ｖb2 ）／３｝
即ち、惰性走行により車両速度がｖ0 からvb に低下する間の車両走行距離（惰性走行可能距離）Ｄiは、（数６）より、惰性走行減速度の転がり抵抗成分Ｋ1および惰性走行減速度空気抵抗係数Ｋ2が定まれば、求まることが分かる。
このうちＫ1 は、速度にかかわらず一定ではあるが、車両の走行する道路表面状態、車両タイヤ状態等で変化する、またＫ2 は車両質量によって変化する。
従って、Ｋ1、Ｋ2 を車両の特定値としてあらかじめ記憶しておき、速度ｖ0 〜ｖb に対応して惰性走行可能距離Ｄiを算出する方法では正確なＤi値を得ることができない。即ち正確に惰性走行可能距離Ｄiを算出するためには、個々の車両毎に車両状態、車両走行状態に対応したＫ1、Ｋ2値を用いる必要がある。
このうちＫ1 は、速度にかかわらず一定ではあるが、車両の走行する道路表面状態、車両タイヤ状態等で変化する、またＫ2 は車両質量によって変化する。
従って、Ｋ1、Ｋ2 を車両の特定値としてあらかじめ記憶しておき、速度ｖ0 〜ｖb に対応して惰性走行可能距離Ｄiを算出する方法では正確なＤi値を得ることができない。即ち正確に惰性走行可能距離Ｄiを算出するためには、個々の車両毎に車両状態、車両走行状態に対応したＫ1、Ｋ2値を用いる必要がある。
上記（数７）、（数８）、（数９）、（数１０）より、Ｋ1 、Ｋ2 は、各々（数１１）、（数１２）と表わせる。
（数１１）
Ｋ1 ＝（α2・ｖ1 2 −α1・ｖ2 2 ） ／（ｖ1 2
−ｖ2 2 ）｝
（数１２）
Ｋ2 ＝（α1 −α2）／（ｖ12 −ｖ22）
（数１１）
Ｋ1 ＝（α2・ｖ1 2 −α1・ｖ2 2 ） ／（ｖ1 2
−ｖ2 2 ）｝
（数１２）
Ｋ2 ＝（α1 −α2）／（ｖ12 −ｖ22）
従って、惰性走行可能距離Ｄi は、（数６）に、惰性走行開始時の速度ｖ0 、惰性走行終了時速度（制動開始速度）ｖb 、および（数１１）、（数１２）で算出したＫ1 、Ｋ2 、を代入することによって、算出することができる。
即ち、走行中に目標地点（停止点）が特定され、現走行速度ｖ0 に対応した車両現在地点から停止点までの距離Ｄnが（数１３）を満足した場合には、現時点で車両の有している運動エネルギーを最大限活用しての停止点（正確には停止点手前距離Ｄb 点）までの惰性走行到達が可能となることがわかる。
（数１３）
Ｄi ≧Ｄn −Ｄb
但し、Ｄi ＞Ｄn −Ｄb なる場合の余る走行距離分ΔＤ（ΔＤ＝Ｄi −（Ｄn −Ｄb））に相当するエネルギーは、ΔＤ＝０となるよう惰性走行に回生制動を加えて走行することによって吸収することが望ましい。
即ち、走行中に目標地点（停止点）が特定され、現走行速度ｖ0 に対応した車両現在地点から停止点までの距離Ｄnが（数１３）を満足した場合には、現時点で車両の有している運動エネルギーを最大限活用しての停止点（正確には停止点手前距離Ｄb 点）までの惰性走行到達が可能となることがわかる。
（数１３）
Ｄi ≧Ｄn −Ｄb
但し、Ｄi ＞Ｄn −Ｄb なる場合の余る走行距離分ΔＤ（ΔＤ＝Ｄi −（Ｄn −Ｄb））に相当するエネルギーは、ΔＤ＝０となるよう惰性走行に回生制動を加えて走行することによって吸収することが望ましい。
本願発明を効果的に実施するに際しては、惰性走行開始時には車両駆動体と駆動輪間接続を遮断するとともに車両駆動体の車両駆動を停止する、また惰性走行終了時、即ち通常走行復帰時あるいは制動走行移行時、には必要に応じて前記遮断あるいは停止動作を直ちに回復させる、必要がある。従って本発明による惰性走行制御を行う車両は、前記操作を自動的に行う走行形態制御装置を有することが望まれる。
３１１は、処理３１０で、車両現在位置−目標地点位置間距離Ｄnが制動距離Ｄb に達したと判定された場合制動（回生制動および／あるいは摩擦制動）を開始する制動走行処理、
３１２は、車両速度が０、即ち車両が停止したか否かを判定する車両停止判定処理、
３１３は、本願発明による惰性走行制御手順終了点、
である。
上記処理によって、車両は目標地点（停止点）に対して最大距離の惰性走行による減速走行が可能となる。
３１２は、車両速度が０、即ち車両が停止したか否かを判定する車両停止判定処理、
３１３は、本願発明による惰性走行制御手順終了点、
である。
上記処理によって、車両は目標地点（停止点）に対して最大距離の惰性走行による減速走行が可能となる。
即ち、惰性走行により車両速度がｖ0 からvb に低下する間の車両走行距離（惰性走行可能距離）Ｄiは、（数６）より、惰性走行減速度の転がり抵抗成分Ｋ1および惰性走行減速度空気抵抗係数Ｋ2が定まれば、求まることが分かる。
このうちＫ1 は、速度にかかわらず一定ではあるが、車両の走行する道路表面状態、車両タイヤ状態等で変化する、またＫ2 は車両質量によって変化する。
従って、Ｋ1、Ｋ2 を車両の特定値としてあらかじめ記憶しておき、速度ｖ0 〜ｖb に対応して惰性走行可能距離Ｄiを算出する方法では正確なＤi値を得ることが困難である。即ち正確に惰性走行可能距離Ｄiを算出するためには、個々の車両毎に車両状態、車両走行状態に対応したＫ1、Ｋ2値を用いることが望ましい。
このうちＫ1 は、速度にかかわらず一定ではあるが、車両の走行する道路表面状態、車両タイヤ状態等で変化する、またＫ2 は車両質量によって変化する。
従って、Ｋ1、Ｋ2 を車両の特定値としてあらかじめ記憶しておき、速度ｖ0 〜ｖb に対応して惰性走行可能距離Ｄiを算出する方法では正確なＤi値を得ることが困難である。即ち正確に惰性走行可能距離Ｄiを算出するためには、個々の車両毎に車両状態、車両走行状態に対応したＫ1、Ｋ2値を用いることが望ましい。
Claims (2)
- 惰性走行可能距離Ｄiを、惰性走行開始時および終了時の車両速度値ｖ0 およびｖb と、その間の走行抵抗平均値（推定値）Ｒab 、から算出し、前記算出した惰性走行可能距離Ｄi の間惰性走行による減速を行うこと、を特徴とする惰性走行制御方法。
- 惰性走行可能距離Ｄi 算出に際して必要となる、走行抵抗平均値（推定値）Ｒabは、惰性走行中の速度の異なる２時点（ｖ1 時点、ｖ2時点）における惰性走行減速度実測値α１、α2 で特定される惰性走行減速度転がり抵抗成分Ｋ1 および惰性走行減速度空気抵抗係数Ｋ2 を用いて推定すること、を特徴とする惰性走行制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012125553A JP2013248998A (ja) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 惰性走行制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012125553A JP2013248998A (ja) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 惰性走行制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013248998A true JP2013248998A (ja) | 2013-12-12 |
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ID=49848109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012125553A Pending JP2013248998A (ja) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 惰性走行制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013248998A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2016158478A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | いすゞ自動車株式会社 | 走行制御装置および走行制御方法 |
| JP2017124806A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-07-20 | 渡邉 雅弘 | 省エネルギー減速走行制御方法 |
| JP2018030460A (ja) * | 2016-08-25 | 2018-03-01 | 渡邉 雅弘 | 省エネルギー走行制御方法 |
| JP2019137228A (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 本田技研工業株式会社 | 自動運転車両、及び車両制御方法 |
-
2012
- 2012-06-01 JP JP2012125553A patent/JP2013248998A/ja active Pending
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| JP2017124806A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-07-20 | 渡邉 雅弘 | 省エネルギー減速走行制御方法 |
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