JP2016182886A - 走行制御装置、及び、走行制御方法 - Google Patents

走行制御装置、及び、走行制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】走行抵抗のより正確な予測を可能とし、燃費の悪化を防止すること。【解決手段】抵抗係数に基づいて車両の走行制御を行う自動走行制御装置１２の惰性走行予測部１２ｃが、車両が惰性走行を行う場合の車速の変化を抵抗係数に基づいて予測し、車両情報取得部１２ｂが、車両が惰性走行を行った場合に検出された車速の情報を取得し、走行抵抗更新部１２ｆが、惰性走行予測部１２ｃにより予測された車速の変化の情報と、車両情報取得部１２ｂにより取得された車速の情報とに基づいて、抵抗係数の値を更新する。【選択図】図２

Description

本発明は、走行制御装置、及び、走行制御方法に関する。
従来、自動車などの車両の速度を設定速度に維持することにより、運転者の疲労を軽減したり、乗り心地を改善したり、燃費の向上を図ったりするオートクルーズの技術が開発されている。
例えば、特許文献１には、このような速度制御を行うハイブリッド電気自動車の制御装置が開示されている。この制御装置は、車両が上り勾配を走行する場合に、頂上地点での速度が許容下限値となるように頂上より手前の地点から惰性走行を開始させ、燃料消費量を削減する。また、特許文献１には、制御装置が上記地点を算出する場合に、転がり抵抗などのエネルギーロスを考慮することも記載されている。
特開２０１２−１３１２７３号公報
しかしながら、従来の技術では、車両の走行時に発生する転がり抵抗などの走行抵抗の大きさを予測する際に、転がり抵抗係数などの抵抗係数を固定値としていたため、正確な予測ができない可能性があった。
例えば、実際の走行抵抗が、上り坂の頂点手前で車両が惰性走行する際、予測値よりも大きいと、惰性走行中の車速の落ち込み量が予測した落ち込み量より大きくなる。その結果、上り坂の途中で再加速が必要となり、燃費が悪化する。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、より正確な走行抵抗の予測を可能とし、燃費の悪化を防止することができる走行制御装置、及び、走行制御方法を提供することである。
上記の課題を解決するため、本発明の走行制御装置は、抵抗係数に基づいて車両の走行制御を行う走行制御装置であって、車両が惰性走行を行う場合の車速の変化を抵抗係数に基づいて予測する惰性走行予測部と、車両が惰性走行を行った場合に検出された車速の情報を取得する車両情報取得部と、惰性走行予測部により予測された車速の変化の情報と、車両情報取得部により取得された車速の情報とに基づいて、抵抗係数の値を更新する走行抵抗更新部と、を備える。
本発明の走行制御方法は、抵抗係数に基づいて車両の走行制御を行う走行制御方法であって、車両が惰性走行を行う場合の車速の変化を抵抗係数に基づいて予測する惰性走行予測ステップと、車両が惰性走行を行った場合に検出された車速の情報を取得する車両情報取得ステップと、惰性走行予測ステップにおいて予測された車速の変化の情報と、車両情報取得ステップにおいて取得された車速の情報とに基づいて、抵抗係数の値を更新する走行抵抗更新ステップと、を含む。
本発明によれば、より正確な走行抵抗の予測を可能とし、燃費の悪化を防止することができる。
本発明の一実施形態に係る自動走行装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１に示した自動走行制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 車速変化ΔＶｃ、ΔＶａについて説明する図である。 本発明の一実施形態に係る抵抗係数更新処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自動走行装置２の構成の一例を示すブロック図である。また、図２は、図１に示した自動走行制御装置１２の構成の一例を示すブロック図である。
なお、図１では、エンジン３が直列６気筒のディーゼルエンジンであるものとして説明するが、本発明は、ガソリンエンジンにも適用することができ、その気筒の数や配列は特に限定されない。また、車両１がディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの大型車両である場合を例として説明するが、本発明はトラックなどの大型車両に限定されない。また、惰性走行とは、変速機５のギヤ段がニュートラルである場合の惰性走行を指す。
図１に示すように、この実施形態の自動走行装置２が搭載される車両１において、エンジン３の動力は、クラッチ４を経由して変速機（トランスミッション）５に伝達され、変速機５より推進軸（プロペラシャフト）６を介して差動装置（デフアレンシャルギヤ）７に伝達され、さらに、差動装置７より駆動軸（ドライブシャフト）８を介して車輪９に伝達される。これにより、エンジン３の動力が車輪９に伝達されて車両１が走行する。
本実施形態の自動走行装置２は、エンジン３の出力、クラッチ４の断接、及び変速機５の変速を制御して、車両１を自動走行させる装置であり、複数の制御装置を備える。
具体的には、自動走行装置２は、エンジン３の出力を制御するエンジン用ＥＣＵ（エンジン用制御装置）１０、クラッチ４の断接及び変速機５の変速を制御する動力伝達用ＥＣＵ（動力伝達用制御装置）１１、及び、車両１の自動走行を制御する自動走行制御装置１２を備えている。
エンジン用ＥＣＵ１０、動力伝達用ＥＣＵ１１、自動走行制御装置１２はそれぞれ、マイクロコントローラにより構成される。そして、エンジン用ＥＣＵ１０、動力伝達用ＥＣＵ１１、及び、自動走行制御装置１２は、車載ネットワークにより相互に接続され、必要なデータや制御信号を相互にやり取りしている。
また、自動走行装置１は、図示しない運転席のダッシュボードに、目標車速設定装置１３、及び、増減値設定装置１４を備え、これら目標車速設定装置１３、及び、増減値設定装置１４は、自動走行制御装置１２に接続される。
目標車速設定装置１３は、車両１の自動走行が開始される前に、運転手によって手動で操作され、車両１の自動走行時の目標車速Ｖ’［ｋｍ／ｈ］が設定される装置である。運転手により目標車速設定装置１３に目標車速Ｖ’が設定されると、その目標車速Ｖ’は自動走行制御装置１２に送信され、自動走行制御装置１２が有する記憶装置に記憶される。
また、増減値設定装置１４は、車両１の自動走行が開始される前で、かつ目標車速Ｖ’が設定された後に、運転手によって操作され、車両１の自動走行時の速度減少値−ｖａ［ｋｍ／ｈ］、及び、速度増加値＋ｖｂ［ｋｍ／ｈ］の両方が設定される装置である。
運転手により増減値設定装置１４に速度減少値−ｖａ、及び、速度増加値＋ｖｂの両方が設定されると、速度減少値−ｖａ、及び、速度増加値＋ｖｂは自動走行制御装置１２に送信され、自動走行制御装置１２が有する記憶装置に記憶される。
また、自動走行制御装置１２は、目標車速Ｖ’に速度減少値−ｖａ、及び、速度増加値＋ｖｂのそれぞれを加算して下限目標車速Ｖａ’［ｋｍ／ｈ］、及び、上限目標車速Ｖｂ’［ｋｍ／ｈ］を算出し、算出したそれらの値を自動走行制御装置１２が有する記憶装置に記憶する。
例えば、目標車速Ｖ’を８０ｋｍ／ｈ、速度減少値−ｖａを−５ｋｍ／ｈ、速度増加値＋ｖｂを＋１０ｋｍ／ｈとした場合、下限目標車速Ｖａ’は７５ｋｍ／ｈとなり、上限目標車速Ｖｂ’は９０ｋｍ／ｈとなる。なお、速度減少値−ｖａ、及び、速度増加値＋ｖｂはゼロに設定されてもよい。
下限目標車速Ｖａ’及び上限目標車速Ｖｂ’は、車両１の自動走行時に運転手が許容することができる車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］の範囲となる。
また、道路情報取得装置２０は、前方道路の道路情報を取得するための装置である。前方道路とは、車両の現在位置から車両の進行方向に延在する道路である。
例えば、道路情報取得装置２０は、衛星測位システム（ＧＰＳ）の受信機である現在位置取得装置２１と、前走車や並走車などの周囲の走行車両との距離や車速差を検知する周囲センサ２２と、を備える。
車両情報取得装置３０は、車両１の車両情報を取得するための装置である。例えば、車両情報取得装置３０は、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ３１、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するブレーキスイッチ３２、シフトレバー３３、ターンシグナルスイッチ３４、及び、車両１の車速Ｖを検出する車速センサ３５を含む。また、エンジン用ＥＣＵ１０と動力伝達用ＥＣＵ１１も車両情報取得装置３０に含まれる。
図２に示すように、自動走行制御装置１２は、道路情報取得部１２ａ、車両情報取得部１２ｂ、惰性走行予測部１２ｃ、惰性走行制御部１２ｄ、目標車速維持走行制御部１２ｅ、及び、走行抵抗更新部１２ｆ、を備える。
道路情報取得部１２ａは、前方道路を決定し、前方道路で車両１を自動走行させるために必要となる道路情報を取得する。
具体的には、道路情報取得部１２ａは、現在位置取得装置２１が取得した現在位置、及び、予め記憶しておいた地図データなどから前方道路を決定すると共に、取得される前方道路の道路勾配や前方道路に設けられたカーブ、信号の有無の情報などを取得する。また、道路情報取得部１２ａは、周囲センサ２２が検知した周囲の走行車両との距離や車速差などの情報を取得する。
車両情報取得部１２ｂは、車両１を自動走行させるために必要な車両情報を取得する。
具体的には、車両情報取得部１２ｂは、アクセルセンサ３１により検出されたアクセルペダルの踏み込み量、ブレーキスイッチ３２により検出されたブレーキペダルの踏み込みの有無、シフトレバー３３やターンシグナルスイッチ３４の操作、車速センサ３５により検出された車両１の車速Ｖ、エンジン用ＥＣＵ１０及び動力伝達用ＥＣＵ１１で使用されるエンジン３の出力情報、車両１の重量、及び、変速機５の変速段の情報などを取得する。
なお、道路情報取得部１２ａと車両情報取得部１２ｂとが取得する情報は、上記のものに限定されず、車両１を自動走行させるために必要となる他の情報を取得することとしてもよい。また、取得する情報に合わせて、道路情報取得装置２０や車両情報取得装置３０に設けられる装置を変更したり、増やしたりしてもよい。
惰性走行予測部１２ｃは、道路情報と車両情報とに基づいて、車両１が前方道路を所定の区間惰性走行とするとした場合の予測車速が下限目標車速Ｖａ’と上限目標車速Ｖｂ’との間の範囲に含まれるか否かを判定する。
惰性走行制御部１２ｄは、惰性走行予測部１２ｃにより、予測車速が下限目標車速Ｖａ’と上限目標車速Ｖｂ’との間の範囲に含まれると判定された場合に、前方道路の車両１の走行をエンジン３の燃料噴射を停止して惰性走行とする制御を行う。この制御は、エンジン用ＥＣＵ１０にエンジン３の燃料噴射を停止するように指示を送ることによりなされる。
目標車速維持走行制御部１２ｅは、惰性走行予測部１２ｃにより、予測車速が下限目標車速Ｖａ’と上限目標車速Ｖｂ’との間の範囲に含まれないと判定された場合に、前方道路の車両１の走行を目標車速維持走行とする制御を行って、車速Ｖを目標車速Ｖ’に近づけるようにする。
また、目標車速維持走行制御部１２ｅは、惰性走行中の車両１の車速Ｖが、車速が下限目標車速Ｖａ’と上限目標車速Ｖｂ’との間の範囲に含まれない場合、前方道路の車両１の走行を目標車速維持走行とする制御を行って、車速Ｖを目標車速Ｖ’に近づけるようにする。
具体的には、目標車速維持走行制御部１２ｅは、予測車速が下限目標車速Ｖａ’を下回ると判定された場合、または、惰性走行中の車速Ｖが下限目標車速Ｖａ’を下回った場合、エンジン用ＥＣＵ１０にエンジン３の燃料噴射を開始するように指示を送ると共に、動力伝達用ＥＣＵ１１に変速機５のギヤ段を所定のギヤ段にするように指示を送る。
これにより、エンジン３の出力を車輪９に伝達し、車速Ｖを増加させて、目標車速Ｖ’に近づける。
一方、目標車速維持走行制御部１２ｅは、予測車速が上限目標車速Ｖｂ’を上回ると判断された場合、または、惰性走行中の車速Ｖが上限目標車速Ｖｂ’を上回った場合、惰性走行を維持しながら、制動装置４０を制御して、車両１に制動力を付与し、車速Ｖを目標車速Ｖ’に近づける。
なお、制動装置４０には、フットブレーキ４１やリターダ４２、エンジン用ＥＣＵ１０、動力伝達用ＥＣＵ１１により制御される排気ブレーキなどの補助ブレーキ４３が含まれる。
走行抵抗更新部１２ｆは、車両情報取得部１２ｂにより取得された惰性走行時の車速の
変化の情報と、惰性走行予測部１２ｃにより予測された惰性走行時の車速の変化の情報とに基づいて、抵抗係数の値を更新する。この抵抗係数の値は、惰性走行予測部１２ｃによる車速の予測などに用いられる。
以下に、走行係数の更新方法について、図３を参照しつつ説明する。図３は、車速変化ΔＶｃ［ｋｍ／ｈ］、ΔＶａ［ｋｍ／ｈ］について説明する図である。
時間ｔ［ｈ］を用いて惰性走行しているときの減速度をｄＶ／ｄｔ［ｋｍ／ｈ２］と表すと、減速度と走行抵抗値ＲＲとの間の関係は、以下の式（１）により表される。
Figure 2016182886
 ここで、θは前方道路の道路勾配であり、登り坂の場合に符号がマイナス、下り坂の場合に符号がプラスとなる。θは、前述のように地図データから得られる。ｇ［ｋｍ／ｈ２］は重力加速度である。
また、走行抵抗値ＲＲは以下の式（２）で表される。
Figure 2016182886
 ここで、ｍ［ｋｇ］は車両の重量、ＲＲＣは転がり抵抗係数、ＡＲＣ［kｇｆ／（ｋｍ／ｈ）２］は空気抵抗係数であり、これらの値は予め設定される。なお、式（２）における速度Ｖには、惰性走行を行う区間の初速が用いられる。
次に、前方区間の予測される車速変化をΔＶｃ（図３を参照）と表し、時間Δｔ［ｈ］（図３を参照。Δｔ＝ｔ２−ｔ１）で車速変化ΔＶｃが生じるとすれば、車速変化ΔＶｃは、式（１）を用いて、以下の式（３）のように表される。
Figure 2016182886
また、実際の車速変化をΔＶａ（図３を参照）、実際の走行抵抗値をＲＲａとすると、車速変化ΔＶａは、式（１）を用いて、以下の式（４）のように表される。
Figure 2016182886
ここで、式（３）、式（４）におけるΔｔは、近似的に区間長Ｌを区間初速Ｖで除することにより得られるものとする。この場合、式（３）と式（４）とから、以下の式（５）が得られる。
Figure 2016182886
そして、式（５）の両辺を走行抵抗値ＲＲで除して、比ＲＲａ／ＲＲについて整理すると、以下の式（６）が得られる。
Figure 2016182886
式（６）において、前方道路の道路勾配θは既知であり、走行抵抗値ＲＲは式（２）により算出可能であり、また、比ΔＶａ／ΔＶｃは、実際の車速変化を車速変化の予測値で除することにより得られるので、比ＲＲａ／ＲＲの値を算出することができる。
走行抵抗更新部１２ｆは、惰性走行が実行される度に、比ΔＶａ／ΔＶｃを算出し、比ΔＶａ／ΔＶｃが所定の範囲から外れた場合に、式（６）を用いて比ＲＲａ／ＲＲを算出する。
そして、走行抵抗更新部１２ｆは、この比ＲＲａ／ＲＲを転がり抵抗係数ＲＲＣ、空気抵抗係数ＡＲＣにそれぞれ乗じ、その結果得られた値を転がり抵抗係数ＲＲＣ、空気抵抗係数ＡＲＣの値として新たに設定することにより、転がり抵抗係数ＲＲＣ、空気抵抗係数ＡＲＣの値を更新する。これにより、その後の走行抵抗の予測をより精度よく行うことが可能となる。
次に、本発明の一実施形態に係る抵抗係数更新処理の処理手順の一例について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る抵抗係数更新処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、道路情報取得部１２ａは、前方道路を決定し（ステップＳ１１）、前方道路の道路情報を取得する（ステップＳ１２）。そして、車両情報取得部１２ｂは、車両状況の情報を取得する（ステップＳ１３）。
続いて、惰性走行予測部１２ｃは、取得した情報を用いて惰性走行を行った場合の車両１の車速を予測する（ステップＳ１４）。
その後、走行抵抗更新部１２ｆは、車両１が惰性走行を実施したか否かを判別する（ステップＳ１５）。車両１が惰性走行を実施していない場合（ステップＳ１５においてＮＯの場合）、ステップＳ１１以降の処理が再度実行される。
車両１が惰性走行を実施した場合（ステップＳ１５においてＹＥＳの場合）、走行抵抗更新部１２ｆは、前述のような方法で算出した比ΔＶａ／ΔＶｃが所定の範囲から外れたか否かを判定する（ステップＳ１６）。
比ΔＶａ／ΔＶｃが所定の範囲から外れていない場合（ステップＳ１６においてＮＯの場合）、ステップＳ１１以降の処理が再度実行される。
比ΔＶａ／ΔＶｃが所定の範囲から外れた場合（ステップＳ１６においてＹＥＳの場合）、走行抵抗更新部１２ｆは、前述のような方法で抵抗係数を更新する（ステップＳ１７）。
その後、走行抵抗更新部１２ｆは、この抵抗係数更新処理を終了するか否かを判定する
（ステップＳ１８）。例えば、走行抵抗更新部１２ｆは、運転者から自動走行を終了する指示があった場合に、この抵抗係数更新処理を終了すると判定する。
走行抵抗更新部１２ｆは、抵抗係数更新処理を終了すると判定した場合（ステップＳ１８においてＹＥＳの場合）、抵抗係数更新処理を終了する。また、走行抵抗更新部１２ｆが抵抗係数更新処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ１８においてＮＯの場合）、ステップＳ１１以降の処理が再度実行される。
なお、走行抵抗更新部１２ｆは、惰性走行が行われ、比ΔＶａ／ΔＶｃが所定の範囲から外れた場合に、抵抗係数の値を更新することとしたが、惰性走行が行われる度に抵抗係数の値を更新することとしてもよい。
また、比ΔＶａ／ΔＶｃは、車速の予測精度が悪化したか否かを判定するために用いられるパラメータであるが、この判定に用いられるパラメータは比ΔＶａ／ΔＶｃに限定されず、他のパラメータを用いることとしてもよい。
例えば、走行抵抗更新部１２ｆは、差ΔＶａ−ΔＶｃの絶対値が所定の範囲から外れた場合に、車速の予測精度が悪化したと判定し、抵抗係数の値を更新することとしてもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、抵抗係数に基づいて車両１の走行制御を行う自動走行制御装置１２の惰性走行予測部１２ｃが、車両１が惰性走行を行う場合の車速の変化を抵抗係数に基づいて予測し、車両情報取得部１２ｂが、車両１が惰性走行を行った場合に検出された車速の情報を取得し、走行抵抗更新部１２ｆが、惰性走行予測部１２ｃにより予測された車速の変化の情報と、車両情報取得部１２ｂにより取得された車速の情報とに基づいて、抵抗係数の値を更新する。これにより、走行抵抗のより正確な予測を可能とし、燃費の悪化を防止することができる。
また、本実施形態によれば、走行抵抗更新部１２ｆが、惰性走行が行われる度に抵抗係数の値を更新する。これにより、常に最新の抵抗係数を用いて走行抵抗の予測を行うことができる。
また、本実施形態によれば、走行抵抗更新部１２ｆが、惰性走行が行われ、車速の予測精度が悪化したと判定した場合に、抵抗係数の値を更新する。これにより、効率的に抵抗係数を更新し、走行抵抗の予測を行うことができる。
また、本実施形態によれば、走行抵抗更新部１２ｆが、予測された車速の変化量と検出された車速の変化量との比、前方道路の勾配、及び、抵抗係数に基づいて予測された走行抵抗の値に基づいて、抵抗係数の値を更新する。これにより、走行抵抗の計算をより正確に行うことができる。
また、本実施形態によれば、抵抗係数は、転がり抵抗係数、及び、空気抵抗係数である。これにより、転がり抵抗係数、及び、空気抵抗係数がより正確な値に更新されるので、走行抵抗の計算をより正確に行うことができる。
本発明は、抵抗係数に基づいて車両の走行制御を行う走行制御装置、及び、走行制御方法に利用することができる。
１ 車両
２ 自動走行装置
３ エンジン
４ クラッチ
５ 変速機
１０ エンジン用ＥＣＵ（エンジン用制御装置）
１１ 動力伝達用ＥＣＵ（動力伝達用制御装置）
１２ 自動走行制御装置
１２ａ 道路情報取得部
１２ｂ 車両情報取得部
１２ｃ 惰性走行予測部
１２ｄ 惰性走行制御部
１２ｅ 目標車速維持走行制御部
１２ｆ 走行抵抗更新部
１３ 目標車速設定装置
１４ 増減値設定装置
２０ 道路情報取得装置
３０ 車両情報取得装置
４０ 制動装置

Claims (6)

  1. 抵抗係数に基づいて車両の走行制御を行う走行制御装置であって、
    前記車両が惰性走行を行う場合の車速の変化を前記抵抗係数に基づいて予測する惰性走行予測部と、
    前記車両が惰性走行を行った場合に検出された車速の情報を取得する車両情報取得部と、
    前記惰性走行予測部により予測された車速の変化の情報と、前記車両情報取得部により取得された車速の情報とに基づいて、前記抵抗係数の値を更新する走行抵抗更新部と、
    を備える走行制御装置。
  2. 前記走行抵抗更新部は、前記惰性走行が行われる度に前記抵抗係数の値を更新する請求項１に記載の走行制御装置。
  3. 前記走行抵抗更新部は、前記惰性走行が行われ、前記車速の予測精度が悪化したと判定した場合に、前記抵抗係数の値を更新する請求項１に記載の走行制御装置。
  4. 前記走行抵抗更新部は、予測された車速の変化量と検出された車速の変化量との比、前方道路の勾配、及び、前記抵抗係数に基づいて予測された走行抵抗の値に基づいて、前記抵抗係数の値を更新する請求項１〜３のいずれか１項に記載の走行制御装置。
  5. 前記抵抗係数は、転がり抵抗係数、及び、空気抵抗係数である請求項１〜４のいずれか１項に記載の走行制御装置。
  6. 抵抗係数に基づいて車両の走行制御を行う走行制御方法であって、
    前記車両が惰性走行を行う場合の車速の変化を前記抵抗係数に基づいて予測する惰性走行予測ステップと、
    前記車両が惰性走行を行った場合に検出された車速の情報を取得する車両情報取得ステップと、
    前記惰性走行予測ステップにおいて予測された車速の変化の情報と、前記車両情報取得ステップにおいて取得された車速の情報とに基づいて、前記抵抗係数の値を更新する走行抵抗更新ステップと、
    を含む走行制御方法。
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