JP2015209096A - 走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺環境への影響を考慮した走行を可能とする車両の走行制御装置を提供する。
【解決手段】駆動源としてのエンジンおよびモーターと、自車両から所定領域内の他車両と通信を行い車両情報の授受を行う通信手段１０１と、通信手段１０１によって他車両から得た車両情報に基づいて、自車両のエンジン利用率を調整するように自車両の制御モードを決定する制御モード判断手段１０２と、制御モード判断手段１０２で決定された制御モードに基づいて、自車両の車両機器１２０を制御する車両機器制御手段１０３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行制御装置に関し、特に、ハイブリッド車を駆動するための燃料エネルギーや電気エネルギーといった、複数のエネルギー源の管理を行う走行制御装置に関する。

燃料エネルギーや電気エネルギーなど、複数のエネルギー源を搭載する車両、すなわちエンジンおよびモーターを駆動源とするハイブリッド車は、エンジン単体、モーター単体の出力のみで走行するモードや、エンジンとモーターの出力を合わせて走行するモード、エンジンの出力で発電機を回し、電力を蓄電したりモーター駆動に使ったりするモードなど、様々な制御モードを備えている。その制御方法は、現在の車両状態を検知する車載センサー情報に基づいて、走行に必要な出力の算出と最適な制御モードの選択を行う、いわゆる逐次制御によって、できるだけエネルギー消費を抑えるようにプログラミングされている。

例えば特許文献１には、エンジン駆動、モーター駆動、エンジン駆動＋モーターアシストのうち、実質的に燃料消費量が小さい動力源を選択する方式が開示されている。

また、特許文献２には、運転者による要求トルクをエンジンの燃費効率に基づいて、過不足分をモーターに分散させ、燃費効率の高いトルクアシスト制御を行う方式が開示されている。

また、特許文献３には、停車によるエンジンストップ中に、冷房能力が確保されていればエンジンを始動せず、冷房能力が確保できなくなるとエンジンを始動させ、再度冷房能力が確保されたとしてもすぐにはエンジンを再停止させないなど、燃費悪化を防ぎつつ、始動・停止の繰り返しによる不快感を防止する技術が開示されている。

また、特許文献４には、周辺環境を考慮した制御スケジュールを生成し、走行予定経路のエンジン駆動音や排出ガスの排出量を低減することで、周辺環境に配慮した走行モード制御を行う技術が開示されている。

特許第３５３７８１０号公報 特許第３８９４１０５号公報 特許第３３８６０４４号公報 特許第５１５７８６２号公報

上記のように、個々の車両において省エネルギーや周辺環境への影響を考慮した制御によって走行モードを決定する技術は公知となっており、これらの制御を行う複数の車両が、同一経路上において同様の走行モードで走行することが予測される。これは、目的地に最短距離、最短時間で到達できるように、事前に走行予定経路を設定するナビゲーション装置のようなシステムを搭載した車両が増えつつある昨今の事情に基づいての予測であり、複数の車両が同一経路上において同様の走行モードで走行すると、ある区間では、騒音増加や排出ガス濃度上昇による周辺環境への影響が懸念されるという問題があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、周辺環境への影響を考慮した走行を可能とする車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る走行制御装置は、駆動源としてエンジンおよびモーターを備える車両の走行制御装置であって、自車両から所定領域内の他車両と通信を行い車両情報の授受を行う通信手段と、前記通信手段によって前記他車両から得た前記車両情報に基づいて、前記自車両のエンジン利用率を調整するように前記自車両の制御モードを決定する制御モード判断手段と、前記制御モード判断手段で決定された前記制御モードに基づいて、前記自車両の車両機器を制御する車両機器制御手段とを備えている。

上記走行制御装置によれば、自車両から所定領域内の他車両と通信を行って得た車両情報に基づいて、自車両のエンジン利用率を調整するように自車両の制御モードを決定し、決定した制御モードに基づいて、自車両の車両機器を制御するので、複数の車両がエンジン出力を制限しながらの走行や、走行中のエンジン始動のタイミングを分散させることができ、複数の車両の走行中の騒音や排出ガスによる周辺環境への影響に配慮した走行制御が可能となる。

本発明に係る実施の形態１の車両の走行制御装置の構成を示すブロック図である。 自車両と他車両との通信可能領域を説明する図である。 本発明に係る実施の形態１の制御モード判断手段の構成を示すブロック図である。 エンジン回転数に対する騒音レベルおよび排出ガスレベルとの関係を示す図である。 車速に対する騒音レベルおよび排出ガスレベルとの関係を示す図である。 燃料噴射量に対する騒音レベルおよび排出ガスレベルとの関係を示す図である。 トルクに対する騒音レベルおよび排出ガスレベルとの関係を示す図である。 エンジン出力に対する騒音レベルおよび排出ガスレベルとの関係を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の車両の走行制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態２の車両の走行制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施の形態２の制御モード判断手段の構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施の形態２の車両の走行制御装置の動作を示すフローチャートである。

＜実施の形態１＞
＜装置構成＞
図１は、本発明に係る実施の形態１のエンジンおよびモーターを駆動源とする車両の走行制御装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように走行制御装置１００は、自車両から所定領域内にある他車両と通信を行い、車両情報の授受を行う通信手段１０１と、通信手段１０１によって他車両から得た車両情報に基づいて、自車両のエンジン利用率を調整するように自車両の制御モードを決定する制御モード判断手段１０２と、制御モード判断手段１０２で決定された制御モードに基づいて、走行中の車両機器を制御する車両機器制御手段１０３と、を備えている。

なお、制御モード判断手段１０２および車両機器制御手段１０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置と、不揮発メモリなどの記憶装置によって実現され、通信手段１０１は上記演算装置によって制御される通信機器によって実現される。

ここで、通信手段１０１の通信方法には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）およびＩＥＥＥ８０２．１１に代表される近距離無線通信が挙げられるが、走行中に複数の車両と送受信できるのであればこれらに限定されるものではない。

通信手段１０１が所定領域内の他車両から入手する車両情報は、エンジン回転数、車速、燃料噴射量、トルクおよびエンジン出力情報の少なくとも１つを含む情報であり、通信手段１０１は、当該情報を制御モード判断手段１０２に与え、また、通信手段１０１は、制御モード判断手段１０２から自車両のエンジン回転数、車速、燃料噴射量、トルク、エンジン出力情報の少なくとも１つを含む情報を受け、他車両に対して送信する。

これらの車両情報は、騒音や排出ガスの発生に直接関与するパラメータであり、これらを用いることで騒音レベルや排出ガスレベルを効果的に算出することができる。

なお、自車両と他車両との間で、車両情報を授受することで本発明に係る走行制御装置が機能し、本発明に係る走行制御装置を搭載した車両が増えることで車両の走行による周辺環境への影響を軽減することができる。

ここで、所定領域内とは、例えば車車間を利用した無線通信である場合、図２に示す自車両ＶＣを中心とする半円領域で表される領域ＣＲのように、自車両ＶＣと他車両ＯＶＣとの間の通信が可能な通信可能領域内が該当する。

次に、制御モード判断手段１０２の詳細な構成を図３のブロック図を用いて説明する。図３に示すように、制御モード判断手段１０２は、他車両の騒音レベルを算出する騒音レベル演算部２００と、騒音レベル許容値を格納する騒音レベル許容値記憶部２０１と、他車両の排出ガスレベルを算出する排出ガスレベル演算部２０２と、排出ガスレベル許容値を格納する排出ガスレベル許容値記憶部２０３と、エンジン利用率演算部２０４と、制御モード決定部２０５とを備えている。

騒音レベル演算部２００、騒音レベル許容値記憶部２０１、排出ガスレベル演算部２０２および排出ガスレベル許容値記憶部２０３の出力はエンジン利用率演算部２０４に与えられ、エンジン利用率演算部２０４の出力は制御モード決定部２０５に与えられ、当該出力を用いて制御モード決定部２０５で決定された制御モードに基づいて、車両機器制御手段１０３により車両機器が制御される。なお、通信手段１０１とエンジン利用率演算部２０４との間では、直接に情報のやり取りも可能である。

騒音レベル演算部２００は、通信手段１０１を介して自車両を中心とする所定領域内の他車両からエンジン回転数、車速、燃料噴射量、トルク、エンジン出力情報の少なくとも１つを取得し、当該情報に基づいて他車両の騒音レベルを算出する。算出方法としては、物理式を使って演算しても良いし、各情報と騒音レベルとの関係を示すマップを予め準備しておき、当該マップに基づいて求めても良い。

物理式を使って演算する例としては、以下の数式（１）のようにエンジン回転数に所定のゲインを掛ける演算が挙げられる。

上記数式（１）において、α１はゲイン、β１はオフセット量を表す。

なお、上記ではエンジン回転数に基づいて騒音レベルを演算する例について説明したが、車速、燃料噴射量、トルクおよびエンジン出力に基づいて算出しても良い。

一方、マップに基づいて導出する例としては、図４〜図８に示すようなマップを用いることが考えられる。図４は、エンジン回転数［ｒｐｍ］に対する騒音レベル［ｄＢ］および排出ガスレベル［ｇ／ｋｍ］との関係をグラフで示すマップであり、エンジン回転数が増えると、騒音レベルおよび排出ガスレベルが高くなるという特性が示されている。

また、図５は、車速［ｋｍ／ｈ］に対する騒音レベル［ｄＢ］および排出ガスレベル［ｇ／ｋｍ］との関係をグラフで示すマップであり、車速が速くなると騒音レベルは高くなるが、排出ガスレベルは、どちらかと言えば車速が遅い方が高いという特性が示されている。

また、図６は、燃料噴射量［ｃｃ／ｍｉｎ］に対する騒音レベル［ｄＢ］および排出ガスレベル［ｇ／ｋｍ］との関係をグラフで示すマップであり、燃料噴射量が増えるほど排出ガスレベルが増えるが、騒音レベルはどこかで飽和するという特性が示されている。

また、図７は、トルク［Ｎｍ］に対する騒音レベル［ｄＢ］および排出ガスレベル［ｇ／ｋｍ］との関係をグラフで示すマップであり、トルクの増加と共に騒音レベルも排出ガスレベルも増加するが、増加の特性は両者で異なっている。

また、図８は、エンジン出力［ｋＷ］に対する騒音レベル［ｄＢ］および排出ガスレベル［ｇ／ｋｍ］との関係をグラフで示すマップであり、トルクの増加と共に騒音レベルも排出ガスレベルも増加し、増加の特性は両者で類似している。

上述したように、騒音レベル演算部２００は、他車両から入手する、エンジン回転数、車速、燃料噴射量、トルクおよびエンジン出力情報などの情報に基づいて他車両の騒音レベルを求めるが、他車両には他種類の車両が含まれるので、上記情報に基づいて得られる騒音レベルには、ある程度の誤差を含んでいる。

騒音レベル許容値記憶部２０１に格納される騒音レベル許容値とは、地域の類型と基準時間帯の区分ごとに決められた値であり、環境省の騒音に係る環境基準に該当する値である。

また、環境基準によれば、地域の類型とは、ＡＡ：療養施設、社会福祉施設等が集合して設置される地域など特に静穏を要する地域、Ａ：専ら住居の用に供される地域、Ｂ：主として住居の用に供される地域、Ｃ：相当数の住居と併せて商業、工業等の用に供される地域の３つである。

また、基準時間帯とは、環境基準における時間の区分に該当し、環境基準によれば、昼間を午前６時から午後１０時までの間とし、夜間を午後１０時から翌日の午前６時までの間としている。

騒音レベル許容値は、制御モード判断手段１０２が騒音レベル許容値記憶部２０１に元々値を保有している構成であっても良いし、自車両に搭載されたナビゲーション装置やVehicle Information and Communication System（ＶＩＣＳ：登録商標）等の通信システムから入手して騒音レベル許容値記憶部２０１に格納し、随時に値を更新する構成であっても良い。

また、所定の車線以上の車線を有する道路に面する地域および幹線交通を担う道路に近接する空間については、上記環境基準の特例の基準値を騒音レベル許容値として用いても良い。

排出ガスレベル演算部２０２は、通信手段１０１を介して自車両を中心とする所定領域内の他車両からエンジン回転数、車速、燃料噴射量、トルク、エンジン出力情報の少なくとも１つを取得し、当該情報に基づいて排出ガスレベルを算出する。算出方法としては、物理式を使って演算しても良いし、各情報と排出ガスレベルとの関係を示すマップを予め準備しておき、当該マップに基づいて求めても良い。

物理式を使って演算する例としては、以下の数式（２）のようにエンジン回転数に所定のオフセット量を掛ける演算が挙げられる。

上記数式（２）において、α２はゲイン、β２はオフセット量を表す。

なお、上記ではエンジン回転数に基づいて排出ガスレベルを演算する例について説明したが、車速、燃料噴射量、トルクおよびエンジン出力に基づいて算出しても良い。

一方、マップに基づいて導出する例としては、図４〜図８に示すようなマップを用いれば良く、当該マップについては先に説明しているので説明は省略する。

ここで、排出ガスの種類としては、排気ガス、ブローバイガス、蒸発ガスの３種類であり、排出ガスの成分はこの３種類に含まれる大気汚染物質であれば、何でも良い。

排出ガスレベル許容値記憶部２０３に格納される排出ガスレベル許容値とは、一般社団法人日本自動車工業会で規定している自動車排出ガス規制値に該当する値であるが、ナビゲーション装置等の地図情報を提供する装置から、排出ガスレベル抑制推奨施設に関する情報、排出ガスレベル抑制推奨エリアおよび区画情報を入手し、排出ガスレベル許容値記憶部２０３に格納された値を変更しても良い。

すなわち、排出ガスレベル許容値記憶部２０３は、自動車排出ガス規制値に該当する排出ガスレベル許容値が格納されているが、事前に自車両の走行予定経路が決まっている場合には、その経路沿いにある排出ガスレベル抑制推奨施設に関する情報、排出ガスレベル抑制推奨エリアおよび区画情報を入手し、それぞれに対応した排出ガスレベル許容値を制御モード判断手段１０２で設定し、排出ガスレベル許容値を変更しても良い。この変更のための演算は、例えば、元々の排出ガスレベル許容値に排出ガスレベル抑制推奨施設、排出ガスレベル抑制推奨エリアおよび区画に対応した係数を掛けることで算出することが考えられる。なお、当該演算は制御モード判断手段１０２を実現する図示されない演算装置によって実行される。

ここで、排出ガスレベル抑制推奨施設とは、その施設周辺では車両等による排出ガスの排出を避けるように推奨されている施設であり、例えば、病院、学校、幼稚園、保育園、公園等が該当する。

また、排出ガスレベル抑制推奨エリアおよび区画とは、人間の経済的、社会的活動によって大気が有害物質で汚染され、人の健康（呼吸器に悪い影響を与える）や生活環境、動植物に悪影響が生じる可能性がある状態にあるエリア、行政区画等が該当する。

エンジン利用率演算部２０４は、騒音レベル演算部２００から騒音レベル演算結果を、騒音レベル許容値記憶部２０１から騒音レベル許容値を入手し、また、排出ガスレベル演算部２０２から排出ガスレベル演算結果を排出ガスレベル許容値記憶部２０３から排出ガスレベル許容値を入手し、騒音レベルと騒音レベル許容値との差、および排出ガスレベルと排出ガスレベル許容値との差に基づいてエンジン利用率を演算する。

ここでエンジン利用率の計算方法について説明する。エンジン利用率は騒音から求めたエンジン利用率Ａおよび排出ガスから求めたエンジン利用率Ｂのうちの最小値とし、エンジン回転数、トルクおよびエンジン出力の少なくとも１つによって規定される。

すなわち、エンジン利用率Ａは、まず、騒音レベル許容値記憶部２０１から入手した騒音レベル許容値と、騒音レベル演算部２００で求めた他車両の騒音レベルの合計値（騒音レベルを求めた他車両が１台の場合はその値のみ）との差を求めて最大発生可能騒音とする。当該計算は下記の数式（３）で表される。

そして、上記数式（３）で求めた最大発生可能騒音の情報を用いて、図４、図７および図８に示したマップから、それぞれ最大利用可能なエンジン回転数、トルクおよびエンジン出力を算出の何れかを求めてエンジン利用率Ａとする。

エンジン利用率Ｂは、まず、排出ガスレベル許容値記憶部２０３から入手した排出ガスレベル許容値と、排出ガスレベル演算部２０２で求めた他車両の排出ガスレベルの合計値（排出ガスレベルを求めた他車両が１台の場合はその値のみ）との差を求めて最大発生可能排出ガスとする。当該計算は下記の数式（４）で表される。

そして、上記数式（４）で求めた最大発生可能排出ガスの情報を用いて、図４、図７および図８に示したマップから、それぞれ最大利用可能なエンジン回転数、トルクおよびエンジン出力の何れかを求めてエンジン利用率Ｂとする。

エンジン利用率演算部２０４は、エンジン利用率Ａおよびエンジン利用率Ｂのうちの小さい方を最終的なエンジン利用率とし、エンジン利用情報として出力する。

なお、エンジン出力は、エンジン回転数およびトルクから、下記の数式（５）で算出することもできる。

エンジン利用率としては、エンジン回転数、トルクおよびエンジン出力の何れを用いても良いが、大小を比較するため、エンジン利用率Ａとエンジン利用率Ｂとで同じ種類の情報を用いるものとする。

なお、エンジン利用率演算部２０４は、数式（３）の他車両騒音レベル合計値および数式（４）の他車両排出ガスレベル合計値の少なくとも一方が許容値を超えている場合、すなわち、最大発生可能騒音および最大発生可能排出ガスの少なくとも一方が負の値となる場合はエンジン利用不可であるとの結果をエンジン利用情報として出力する。

制御モード決定部２０５は、エンジン利用率演算部２０４からエンジン利用情報を入手し、エンジン利用情報に基づいてエンジン駆動、モーター駆動、発電機による発電およびそれらの組合せなどの制御モードを決定する。

具体的な制御モードとしては、エンジン駆動のみの「エンジンモード」、モーター駆動のみの「ＥＶモード」、エンジン駆動とモーター駆動（モーターはアシスト）を行う「ＨＥＶモード」、エンジン駆動と発電機による発電を行う「発電モード」、モーター駆動と発電機による発電を行う「回生モード」、エンジン駆動と発電機による発電とモーター駆動（エンジンは発電機を使用するために必要）を行う「シリーズモード」および駆動も回生も行わず慣性によって走行する「惰行走行モード」が挙げられる。

例えば、エンジン出力をエンジン利用率として使用する場合であって、自車両が現在は「エンジンモード」で走行している場合、エンジン出力がエンジン利用率演算部２０４の出力するエンジン利用率に近づくように「ＨＥＶモード」を制御モードとして決定する。また、エンジン利用率演算部２０４からエンジン利用不可であるとの結果がエンジン利用情報として出力される場合は、制御モード決定部２０５は「ＥＶモード」を制御モードとして決定する。

そして、車両機器制御手段１０３は、制御モード判断手段１０２における制御モード決定部２０５が決定した制御モードに従い、決定した制御モードで自車両が駆動するように、車両機器１２０（図１）を制御する。

＜動作＞
次に、図９に示すフローチャートを用いて、走行制御装置１００の車両制御動作を説明する。

車両（システム）の起動などにより、走行制御装置１００の動作フローが開始されると、まずステップＳ１０１において、通信手段１０１において自車両を中心とする所定領域内に他車両がいるか否かを探索し、他車両を検出したか否かを判断する。他車両を検出した場合にはステップＳ１０２に移行し、他車両を検出しない場合には現在の制御モードのままステップＳ１１０に移行する。なお、他車両の有無は、例えば、通信手段１０１から応答要求信号を発し、それに応答する車両があるか否かで判断しても良いし、逆に、他車両が発する応答要求信号を受信することで判断しても良い。

ステップＳ１０２では、制御モード判断手段１０２が通信手段１０１を介して、所定領域内の他車両からエンジン回転数、車速、燃料噴射量、トルクおよびエンジン出力情報の少なくとも１つを含む情報を取得し、ステップＳ１０３に移行する。

ステップＳ１０３では、騒音レベル演算部２００において、ステップＳ１０２で取得した情報に基づいて騒音レベル（他車両騒音レベル合計値）を演算し、演算が完了したら、ステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、エンジン利用率演算部２０４において、ステップＳ１０３で算出した騒音レベルと、騒音レベル許容値記憶部２０１に格納された騒音レベル許容値との比較を行い、騒音レベル許容値に比べて騒音レベルが高ければステップＳ１０８に移行し、騒音レベルの方が低ければステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０５では、排出ガスレベル演算部２０２において、ステップＳ１０２で取得した情報に基づいて排出ガスレベル（他車両排出ガスレベル合計値）を演算し、演算が完了したら、ステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０６では、エンジン利用率演算部２０４において、ステップＳ１０５で算出した排出ガスレベルと、排出ガスレベル許容値記憶部２０３に格納された排出ガスレベル許容値との比較を行い、排出ガスレベル許容値に比べて排出ガスレベルが高い場合、すなわちエンジン利用不可であるとの結果が出された場合は、ステップＳ１０８に移行し、排出ガスレベルの方が低ければステップＳ１０７に移行する。

ステップＳ１０７では、エンジン利用率演算部２０４において、ステップＳ１０３で算出した騒音レベルとび騒音レベル許容値記憶部２０１に格納された騒音レベル許容値との差、およびステップＳ１０５で算出した排出ガスレベルと排出ガスレベル許容値記憶部２０３に格納された排出ガスレベル許容値との差に基づいて、エンジン利用率を演算する。演算が完了したら、ステップＳ１０９に移行する。

一方、ステップＳ１０８では、制御モード決定部２０５において、現在の自車両がエンジン利用中であるか否かを検出する。そして、エンジン利用中であれば、ステップＳ１０９に移行し、エンジン利用中でなければ、現在の制御モードのままステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１０９では、制御モード決定部２０５が、エンジン利用率演算部２０４からエンジン利用情報を入手し、当該情報に基づいて、「エンジンモード」、「ＥＶモード」、「ＨＥＶモード」、「発電モード」、「回生モード」、「シリーズモード」および「惰行走行モード」の何れかを決定し、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で決定した制御モードまたは現在の制御モードで自車両が駆動するように車両機器１２０（図１）を制御することで一連の車両制御動作が完了するが、ステップＳ１０１以下の動作は自車両のエンジンキーがオフになるまで定期的に繰り返される。

以上説明したように、本発明に係る実施の形態１の走行制御装置１００によれば、走行中の車車間通信によって所定領域内の他車両から得た車両情報に基づいて、自車両のエンジン利用率を調整するので、複数の車両がエンジン出力を制限しながらの走行や、走行中のエンジン始動のタイミングを分散させることができるので、複数の車両の走行中の騒音や排出ガスによる周辺環境への影響に配慮した走行制御が可能となる。

なお、走行中のエンジン始動のタイミングを分散させるという効果の一例としては、例えば、自車両の前方１００ｍを走行する車が地点Ａで「ＥＶモード」から「エンジンモード」に切り替えてエンジンを始動した場合、自車両が時速５０ｋｍで走行しているのであれば、自車両は地点Ａを通過する際にはエンジンを始動させず、始動タイミングを１０秒ずらす。これにより、エンジン始動地点を地点Ａより約１４０ｍずらすことが可能となり、地点Ａでエンジンを始動する車両が集中することが抑制され、エンジン始動に伴う騒音および排出ガスを低減する効果が得られる。

なお、上記地点Ａを、排出ガスレベル抑制推奨施設、排出ガスレベル抑制推奨エリアおよび区画に該当させることで、周辺環境への影響に配慮した効果がより高いものとなる。

＜実施の形態２＞
＜装置構成＞
図１０は、本発明に係る実施の形態２のエンジンおよびモーターを駆動源とする車両の走行制御装置２００の構成を示すブロック図である。図１０に示すように走行制御装置２００は、実施の形態１において図１を用いて説明した走行制御装置１００の通信手段１０１、制御モード判断手段１０２Ａおよび車両機器制御手段１０３に加えて、走行経路算出手段１０４およびエネルギー計画立案手段１０５をさらに備えている。

走行経路算出手段１０４は、車両の走行経路を算出して制御モード判断手段１０２およびエネルギー計画立案手段１０５に与える。

エネルギー計画立案手段１０５は、走行経路算出手段１０４で算出された走行経路における自車両の機器制御に伴って消費される駆動源のエネルギー消費の最適な計画を立案して制御モード判断手段１０２Ａに与えると共に、制御モード判断手段１０２Ａからエンジン利用情報を受ける。なお、通信手段１０１および車両機器制御手段１０３は、実施の形態１の走行制御装置１００と基本的な構成および動作が同じであるので説明は省略する。

走行制御装置２００では、走行経路算出手段１０４から出力される、出発地点から到着地点までの走行経路情報、出発時刻と到着予想時刻、走行経路の道路勾配情報と道路属性および予測速度情報を用いる。

エネルギー計画立案手段１０５は、走行経路算出手段１０４の出力に基づいて、自車両が走行経路を走行するために必要なエネルギー消費量を計算し、自車両の走行前、または走行中に、目的地（走行経路の最終地点）での予め設定された目標値を満足するように、自車両の機器の制御計画を立てる部位であり、ＣＰＵなどの演算装置で実現される。

エネルギー計画立案手段１０５の機能としては、より具体的には、走行経路の道路勾配情報と予測速度、車両諸元情報（車両重量や走行抵抗係数など）から、自車両の走行に必要なエネルギーを算出し、さらに自車両の走行に必要な必要走行エネルギーを確保しつつ、燃料消費量を最小にするように、エンジン、モーターおよび発電機の起動計画を立てる。

例えば、エネルギー計画立案手段１０５において、上り坂に差しかかる前には、登坂に必要な電力を、回生エネルギーが発生する領域やエンジン効率の良い領域で発電するように発電計画を立てることで、登坂時にモーターによるアシストをさせて、燃料消費効率の良い動作領域でエンジンを駆動させることが可能となる。また、下り坂に差しかかる前に、下り坂ではエンジンを使用せず、モーターのみで走行する計画を立てることで、燃料消費を抑えられるだけでなく、バッテリの充電量の上限のために回生電力をバッテリに充電することができずに、運動エネルギーを油圧ブレーキの熱として捨てるような無駄を抑制できる。

次に、制御モード判断手段１０２Ａの詳細な構成を図１１のブロック図を用いて説明する。図１１示すように、制御モード判断手段１０２Ａは、他車両の騒音レベルを算出する騒音レベル演算部２００と、騒音レベル許容値を格納する騒音レベル許容値記憶部２０１と、他車両の排出ガスレベルを算出する排出ガスレベル演算部２０２と、排出ガスレベル許容値を格納する排出ガスレベル許容値記憶部２０３と、エンジン利用率演算部２０４と、制御モード決定部２０５とを備えている。なお、騒音レベル演算部２００、騒音レベル許容値記憶部２０１、排出ガスレベル演算部２０２、排出ガスレベル許容値記憶部２０３およびエンジン利用率演算部２０４は、実施の形態１の制御モード判断手段１０２Ａと基本的な構成および動作が同じであるので説明は省略する。

制御モード決定部２０５は、実施の形態１と同様に、エンジン利用率演算部２０４からエンジン利用情報を入手し、エンジン駆動、モーター駆動、発電機による発電およびそれらの組合せなどの制御モードを決定するのに加えて、走行経路算出手段１０４の出力を受け、また、エンジン利用率演算部２０４によって演算されるエンジン利用情報をエネルギー計画立案手段１０５に通知し、再計画を指示する。

＜動作＞
次に、図１２に示すフローチャートを用いて、走行制御装置２００の車両制御動作を説明する。

車両（システム）の起動などにより、走行制御装置２００の動作フローが開始されると、まずステップＳ２０１において、走行経路算出手段１０４へ目的地の入力によって目的地までの走行経路が探索される。なお、目的地の入力は、車両の利用者が、ユーザインタフェースを使って行っても良いし、走行経路算出手段１０４がこれまでの走行履歴の情報に基づいて目的地を推定し、自らに設定しても良い。走行経路の探索が終了すると、ステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０２では、エネルギー計画立案手段１０５が、走行経路算出手段１０４から走行経路上における、自車両のエネルギー消費に関連する情報を入手する。例えば、道路種別（高速道路か一般道路かなど）情報や高度情報、道路種別ごとの平均車速情報などを入手する。これらの情報は、ナビゲーション装置が有しており、走行経路算出手段１０４をナビゲーション装置と連動させる、あるいはナビゲーション装置の機能の一部として構成することで入手することができる。これらの情報を入手したら、ステップＳ２０３に移行する。

ステップＳ２０３では、エネルギー計画立案手段１０５において、走行経路を走りきるのに必要なエネルギー消費量の計算を行う。まず、道路勾配と平均車速といったエネルギー消費関連情報と、車両の諸元情報とから、以下の式（６）〜（１０）によって、必要走行エネルギーを計算する。

数式（６）は、道路勾配（傾斜角θ）が車両に作用する力Ｆ_Ｇｒａｄを算出する数式であり、ｍは車両重量、ｇは重力加速度である。

数式（７）は、転がり抵抗が車両に作用する力Ｆ_Ｒｏｌｌを算出する数式であり、Ｃ_Ｒｏｌｌは転がり抵抗係数である。

数式（８）は、空気抵抗が車両に作用する力Ｆ_Ａｉｒを算出する数式であり、ρは空気密度、ＣＣＤは空気抵抗係数、ＣＦＡは車両の前面投影面積、Ｖは車速である。

数式（９）は、加速抵抗が車両に作用する力ＦＡ_ｃｃを算出する数式である。

数式（１０）は、単位時間当たりのエネルギーＥを算出する数式であり、数式（６）〜数式（９）での計算結果に基づいて、自車両の単位時間当たりの消費エネルギーを算出することができる。

実施の形態１において説明したように、制御モードとしては、「エンジンモード」、「ＥＶモード」、「ＨＥＶモード」、「発電モード」、「回生モード」、「シリーズモード」および「惰行走行モード」が挙げられるが、例えば、「ＥＶモード」で走行する場合は、必要走行エネルギーをすべて電力で賄うので、燃料消費量は０、電力消費量は必要走行エネルギー分に、モーターやインバータの効率を乗じた値となる。なお、モーターやインバータの効率は物理式を使って求めても良いし、データマップを使って求めても良い。

一方、「エンジンモード」で走行する場合は、必要走行エネルギーをすべて燃料で賄うので、電力消費量は０、燃料消費量は、例えばトルクおよびエンジン回転数から算出したり、出力と燃料消費量の関係を表すＢＳＦＣ（Brake Specific Fuel Consumption）と呼ばれる燃料消費率マップを使って計算することができる。

また、「ＨＥＶモード」で走行する場合は、例えば、必要走行エネルギーのうち、まずエンジンが担保する分について、エンジンが最も効率よく働くトルクと回転数を選択した場合を前提として上記ＢＳＦＣから燃料消費量を求め、残りのエネルギーをモーターで担保するものとして電力消費量を求める。

「発電モード」の場合は、エンジンが最も効率よく働くトルクと回転数を選択したことを前提とし、余った出力分で発電するものとして、電力消費量と燃料消費量を計算する。

「回生モード」の場合は、ＥＶモードと同様の計算を行うが、結果の正負が逆になり、「惰性走行モード」の場合は、電力消費量も燃料消費量も０となる。

また、「シリーズモード」の場合は、「ＥＶモード」と「発電モード」を合わせたような計算となる。

エネルギー計画立案手段１０５では、上記のようにして得られた燃料消費量や電力消費量に基づいて、経路を走破した際のエネルギー消費量が目標値となるように、例えば燃料消費量が最小になるように車両機器の制御計画を含むエネルギー消費計画を作成する。この計画を作成した後はステップＳ２０４に移行する。

ここで、車両機器の制御計画とは、走行経路での必要走行エネルギーを、車両の複数のエネルギー源(エンジン、モーター、発電機)のうち、どのエネルギー源が担保するかを割り当てるものであり、上り坂に差しかかる前には、発電できるタイミングで発電を行ってバッテリを充電をしておき、登坂時にはモーターを駆動させて燃料消費を抑制し、下り坂に差しかかる前には、下り坂では回生で得られる電力量が予想できるので、回生中にバッテリの充電量が上限にならない程度まで、バッテリの電力を走行や空調に利用すると言った計画である。

ステップＳ２０４では、通信手段１０１において自車両を中心とする所定領域内に他車両がいるか否かを探索し、他車両を検出したか否かを判断する。他車両を検出した場合にはステップＳ２０５に移行し、他車両を検出しない場合には現在の制御モードのままステップＳ２１５に移行する。

なお、ステップＳ２０５〜ステップＳ２１１の動作については、図９を用いて説明したステップＳ１０２〜ステップＳ１０８の動作と同様であるので説明は省略する。なお、ステップＳ２１１では、制御モード決定部２０５が現在の自車両がエンジン利用中であるか検出する。エンジン利用中であれば、ステップＳ２１２に移行し、利用中でなければ、現在の制御計画のままとして、ステップＳ２１４に移行する。

ステップＳ２１２では、制御モード決定部２０５が、エンジン利用率演算部２０４からエンジン利用情報を入手し、エンジン利用情報をエネルギー計画立案手段１０５に通知する。通知が終了すると、ステップＳ２１３に移行する。

ステップＳ２１３では、制御モード決定部２０５が、エンジン利用率演算部２０４からのエンジン利用情報およびエネルギー計画立案手段１０５からの車両機器の制御計画を入手し、当該情報および計画に基づいて、「エンジンモード」、「ＥＶモード」、「ＨＥＶモード」、「発電モード」、「回生モード」、「シリーズモード」および「惰行走行モード」の何れかを決定し、ステップＳ２１４に移行する。

ステップＳ２１４では、ステップＳ２１３で決定した制御モードまたは現在の制御モードで自車両が駆動するように車両機器１２０（図１）を制御することで一連の車両制御動作が完了するが、ステップＳ２０１以下の動作は自車両のエンジンキーがオフになるまで定期的に繰り返され、制御モード決定部２０５は、エネルギー計画立案手段１０５にエネルギー計画の再計画を指示する（ステップＳ２１５）。

なお、制御モード決定部２０５は、ステップＳ２１１においてエンジン利用中でないと判断された場合や、ステップＳ２０９でエンジン利用不可であるとの結果が出されながらも、ステップＳ２１１においてエンジン利用中と判断された場合にも、エネルギー計画立案手段１０５にエネルギー計画の再計画を指示する。

以上説明したように、本発明の実施の形態２に係る車両の走行制御装置２００によれば、走行中の車車間通信によって所定領域内の他車両から得た車両情報に基づいて、自車両のエンジン利用率を調整するので、複数の車両がエンジン出力を制限しながらの走行や、走行中のエンジン始動のタイミングを分散させることができるので、複数の車両の走行中の騒音や排出ガスによる周辺環境への影響に配慮した走行制御が可能となる。

また、自車両の走行経路計画がある場合でも、自車両のエネルギー消費量ができるだけ少なくなるように車両や車載機器の制御計画を立てるので、走行中の騒音や排出ガスによる周辺環境への影響をさらに軽減することが可能となる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００，２００ 走行制御装置、１０１ 通信手段、１０２ 制御モード判断手段、１０３ 車両機器制御手段、１０４ 走行経路算出手段、１０５ エネルギー計画立案手段、２００ 騒音レベル演算部、２０１ 騒音レベル許容値記憶部、２０２ 排出ガスレベル演算部、２０３ 排出ガスレベル許容値記憶部、２０４ エンジン利用率演算部、２０５ 制御モード決定部。

Claims (7)

1. 駆動源としてエンジンおよびモーターを備える車両の走行制御装置であって、
   自車両から所定領域内の他車両と通信を行い車両情報の授受を行う通信手段と、
   前記通信手段によって前記他車両から得た前記車両情報に基づいて、前記自車両のエンジン利用率を調整するように前記自車両の制御モードを決定する制御モード判断手段と、
   前記制御モード判断手段で決定された前記制御モードに基づいて、前記自車両の車両機器を制御する車両機器制御手段と、を備える、走行制御装置。
2. 前記制御モード判断手段は、
   前記車両情報に基づいて、前記他車両の騒音レベルを算出する騒音レベル演算部と、
   前記車両情報に基づいて、前記他車両の排出ガスレベルを算出する排出ガスレベル演算部と、
   前記騒音レベルおよび前記排出ガスレベルと、それらの許容値とに基づいて前記自車両のエンジン利用率を算出し、エンジン利用情報として出力するエンジン利用率演算部と、
   前記エンジン利用率演算部が出力する前記エンジン利用情報に基づいて前記自車両の制御モードを決定する制御モード決定部と、を有する、請求項１記載の走行制御装置。
3. 前記エンジン利用率演算部は、
   前記騒音レベルおよび前記排出ガスレベルの少なくとも一方が、その許容値を超えた場合には前記自車両はエンジン利用不可との結果を前記エンジン利用情報として出力する、請求項２記載の走行制御装置。
4. 前記自車両の走行経路を算出する走行経路算出手段と、
   前記走行経路における前記自車両の機器制御に伴って消費される前記駆動源のエネルギー消費計画を作成するエネルギー計画立案手段と、をさらに備え、
   前記エネルギー計画立案手段は、
   前記走行経路算出手段から与えられる前記走行経路の道路勾配情報、前記自車両の予測速度および自車両の諸元情報に基づいて、前記自車両の走行に必要なエネルギーを算出し、さらに自車両の走行に必要な必要走行エネルギーを確保しつつ、燃料消費量を最小にするように前記車両機器の制御計画を含む前記エネルギー消費計画を作成する、請求項１記載の走行制御装置。
5. 前記制御モード判断手段は、
   前記車両情報に基づいて、前記他車両の騒音レベルを算出する騒音レベル演算部と、
   前記車両情報に基づいて、前記他車両の排出ガスレベルを算出する排出ガスレベル演算部と、
   前記騒音レベルおよび前記排出ガスレベルと、それらの許容値とに基づいて前記自車両のエンジン利用率を算出し、エンジン利用情報として出力するエンジン利用率演算部と、
   前記エンジン利用率演算部が出力する前記エンジン利用情報および前記エネルギー計画立案手段が出力する前記エネルギー消費計画に基づいて前記自車両の制御モードを決定する制御モード決定部と、を有する、請求項４記載の走行制御装置。
6. 前記エンジン利用率演算部は、
   前記騒音レベルおよび前記排出ガスレベルの少なくとも一方が、その許容値を超えた場合には前記自車両はエンジン利用不可との結果を前記エンジン利用情報として出力し、
   前記制御モード決定部は、
   前記エンジン利用不可との結果を前記エンジン利用情報として受けた場合は、前記エネルギー計画立案手段に前記エネルギー消費計画の再計画を指示する、請求項５記載の走行制御装置。
7. 前記通信手段によって前記他車両から入手する前記車両情報は、
   エンジン回転数、車速、燃料噴射量、トルクおよびエンジン出力情報のうち少なくとも１つを含む、請求項１記載の車両の走行制御装置。

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