JP2016183728A - 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】車両が所定区間を走行する場合に、変速回数を効果的に低減し、燃費の向上を図るとともに、頂上に到達するまでの時間を短縮すること。
【解決手段】第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを変速機５に実行させる自動走行制御装置１２の道路情報取得部１２ａが、第１の変速段で走行する車両１の前方の所定区間における道路の情報を取得し、車両情報取得部１２ｂが、車両１の情報を取得し、速度予測部１２ｃが、道路の情報及び車両１の情報に基づいて、所定区間を第１の変速段で走行した場合の所定区間における車速の推移を予測し、変速制御部１２ｄが、速度予測部１２ｃにより予測された車速が所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、シフトダウンを実行する速度として予め設定された速度よりも小さい値に設定された猶予速度より最小値が大きいという条件が満たされた場合は、変速機５にシフトダウンを実行させず、第１の変速段を維持させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを変速機に実行させる走行制御装置、及び、走行制御方法に関する。
従来、自動車などの車両において、車両の速度（車速）や運転手のアクセル操作などに応じ、変速段を自動的に切り替える自動変速機が用いられている。例えば、特許文献１には、このような自動変速機の変速制御装置について開示されている。
この変速制御装置は、車両の進路上にある坂の頂上を検出し、車両から坂の頂上までの距離が所定範囲内であるとき、シフトダウンを行わなくとも所定の車速以上で車両が頂上に到達できるか否かを判定する。そして、変速制御装置は、シフトダウンを行わなくとも所定の車速以上で車両が頂上に到達できると判定した場合に、シフトダウンを制限する。
これにより、頻繁な変速を抑制し、運転手に煩わしさを与えることを低減し、かつ、燃費を向上させるとしている。
特開２０１４−１８２４号公報
しかしながら、上述した特許文献１では、頻繁な変速の抑制にはつながらない場合もあり得る。
例えば、上り坂があり、その後短い下り坂があって、さらに上り坂があるような場合を考える。この場合、車両が最後の上り坂の頂上まで到達できることを考慮しなければ、たとえ車両が最初の上り坂の頂上に到達でき、最初の上り坂でシフトダウンを行わなかったとしても、最後の上り坂の途中でシフトダウンが必要となる可能性がある。この場合、その区間全体でみると、変速回数を減少させたことにはならない。
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、車両が所定区間を走行する場合に、変速回数を効果的に低減し、燃費の向上を図るとともに、頂上に到達するまでの時間を短縮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、第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを変速機に実行させる走行制御装置であって、第１の変速段で走行する車両の前方の所定区間における道路の情報を取得する道路情報取得部と、車両の情報を取得する車両情報取得部と、道路の情報、及び、車両の情報に基づいて、所定区間を第１の変速段で走行した場合の所定区間における車速の推移を予測する速度予測部と、速度予測部により予測された車速が所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、シフトダウンを実行する速度として予め設定された速度よりも小さい値に設定された猶予速度より上記最小値が大きいという条件が満たされた場合は、変速機に、第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを実行させず、第１の変速段を維持させる変速制御部と、を備える。
本発明の走行制御方法は、第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを変速機に実行させる走行制御方法であって、第１の変速段で走行する車両の前方の所定区間における道路の情報を取得する道路情報取得ステップと、車両の情報を取得する車両情報取得ステップと、道路の情報、及び、車両の情報に基づいて、所定区間を第１の変速段で走行した場合の所定区間における車速の推移を予測する速度予測ステップと、速度予測ステップにおいて予測された車速が所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、シフトダウンを実行する速度として予め設定された速度よりも小さい値に設定された猶予速度より上記最小値が大きいという条件が満たされた場合は、変速機に、第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを実行させず、第１の変速段を維持させる変速制御ステップと、を含む。
本発明によれば、車両が所定区間を走行する場合に、変速回数を効果的に低減し、燃費の向上を図るとともに、頂上に到達するまでの時間を短縮することができる。
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。 本発明の一実施形態に係るシフトダウンの要否の判定処理の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシフトダウンの要否の判定処理の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る走行制御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。
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２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。
制動装置４０は、車両１に制動力を付与する装置である。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。
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、速度予測部１２ｃ、変速制御部１２ｄ、を備える。
道路情報取得部１２ａは、車両１の現在地点の前方の所定区間におけ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所定区間の道路勾配や前方道路の所定区間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。
なお、道路情報取得部１２ａは、車両１の速度に応じて所定区間を決定することとしてもよい。例えば、道路情報取得部１２ａは、現在の車速と所定の時間との積から距離を算出し、前方道路のうち、車両１の現在地点からその距離までの区間を所定区間として設定することとしてもよい。
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。
速度予測部１２ｃは、道路情報と車両情報とに基づいて、車両１が前方道路の所定区間を現在の変速段でアクセル開度を全開にして走行とするとした場合の所定区間における車速の推移を予測する。速度予測部１２ｃによる車速の予測方法については後に詳しく説明する。
変速制御部１２ｄは、動力伝達用ＥＣＵ１１を介して、変速機５によりなされる変速動作を制御する。
具体的には、変速制御部１２ｄは、車速、アクセルペダルの踏み込み量、及び、変速段の関係を定めたシフトマップを記憶する。そして、変速制御部１２ｄは、シフトマップを参照し、車両情報取得部１２ｂが取得した現在の車速、及び、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に対応する変速段の情報を取得して、現在の変速段を変更するか否かを判定する。
そして、変速制御部１２ｄは、変速段の変更を行うと判定した場合、動力伝達用ＥＣＵ１１に指示を送ることにより変速段を変更させる。
なお、変速制御部１２ｄの代わりに、動力伝達用ＥＣＵ１１がシフトマップを記憶し、動力伝達用ＥＣＵ１１が、シフトマップに基づいて、変速段の制御を行うこととしてもよい。
さらに、変速制御部１２ｄは、シフトダウンを行う車速としてシフトマップに予め設定されている車速（以下、シフトダウン車速と呼ぶ。）よりも小さい値に設定された猶予車速の情報を記憶する。
そして、変速制御部１２ｄは、速度予測部１２ｃにより予測された車速が所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、その最小値が猶予車速よりも大きいという条件が満たされた場合、変速機５に、現在の変速段からのシフトダウンを実行させず、現在の変速段を維持させる。
ここで、所定区間を走行する車両１の車速は、所定区間の最高点を通過する際に最小になると考えられる。そして、予測された速度が終端以外で最小値を示すということは、上記最高点を猶予車速よりも大きな車速で通過することができれば、たとえその所定区間に登坂路が複数ある場合でも、現在の変速段を変更することなく走行可能であることを意味する。
そのため、このような制御を行うことにより、車両が所定区間を走行する場合に、変速回数を効果的に低減し、燃費の向上を図るとともに、頂上に到達するまでの時間を短縮することができる。
次に、速度予測部１２ｃにおける車速の予測方法について説明する。現在の車速をＶｎ［ｋｍ／ｈ］、Ｌ［ｍ］先の前方位置の予測された車速をＶｎ＋１［ｋｍ／ｈ］とすると、ＶｎとＶｎ＋１の関係は次式（１）により表わされる。
Figure 2016183728
そして、ΔＶｎ［ｋｍ／ｈ］は、次式（２）を用いて算出される。
Figure 2016183728
 ここで、θ［％］は現在位置からＬだけ先の前方位置までの平均道路勾配である。平均道路勾配は、前述の地図データから算出される。
また、Ｇ［ｋｍ／ｈ２］は現在の変速段において、アクセル開度を全開にして走行するとした場合の加速度であり、次式（３）を用いて算出される。
Figure 2016183728
 ここで、ｔｑ［ｋｇｆ・ｍ］は現在の変速段で車速Ｖｎで走行する場合のエンジン３の最大トルク、ｒｔは現在の変速段のギヤ比、ｒｆはファイナルギヤのギヤ比、ηは伝達効率、ｔｒ［ｍ］はタイヤ半径、Ｍ［ｋｇ］は車両重量、ｒｒｃは転がり抵抗係数、ａｒｃ［kｇｆ／（ｋｍ／ｈ）２］は空気抵抗係数である。これらの情報は、車両情報取得部１２ｂが取得する車両情報に含まれる。
式（１）〜（３）を用いることにより、速度予測部１２ｃは、現在の車速Ｖ０を初期値として、現在位置からｎＬ（ｎ＝１、２、・・・）だけ先の車速Ｖｎを予測することができる。
次に、本発明の一実施形態に係るシフトダウンの要否の判定処理の一例について説明する。図３、図４は、本発明の一実施形態に係るシフトダウンの要否の判定処理の一例を示す図である。
図３には、登坂路を走行している車両１と、そこから５Ｌだけ前方の降坂路を走行している車両１’が示されている。図４には、登坂路を走行している車両１と、降坂路を通過し、５Ｌだけ前方の次の登坂路を走行している車両１’が示されている。また、図３、図４に示すグラフには予測された車速の推移が示されている。
図３の場合、所定区間の終端以外の地点における車速Ｖ２が最小値となる。そして、車速Ｖ２は、猶予車速よりも大きいので、変速制御部１２ｄは、変速機５に変速段を維持させる制御を行う。
図４の場合、所定区間の終端地点における車速Ｖ５が最小値となる。また、車速Ｖ５は、猶予車速よりも小さいので、変速制御部１２ｄは、変速機５に変速段を維持させる制御を行わせず、現在の変速段からのシフトダウンを実行させる。
次に、本発明の一実施形態に係る走行制御の処理手順の一例について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る走行制御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、速度予測部１２ｃは、道路情報と車両情報とに基づいて、所定区間を現在の変速段でアクセル開度を全開にして走行した場合の所定区間における車両１の車速の推移を予測する（ステップＳ１４）。
次に、変速制御部１２ｄは、速度予測部１２ｃにより予測された車速が所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、その最小値が猶予車速よりも大きいという条件が満たされるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
そして、所定区間における車速の最小値が前述の条件を満たす場合（ステップＳ１５においてＹＥＳの場合）、変速制御部１２ｄは、変速機５にシフトダウンを行わせず、現在の変速段を維持させる（ステップＳ１６）。
そして、所定区間における車速の最小値が前述の条件を満たさない場合（ステップＳ１５においてＮＯの場合）、変速制御部１２ｄは、シフトダウンを変速機５に実行させる（ステップＳ１７）。
ステップＳ１６またはステップＳ１７の処理の後、変速制御部１２ｄは、変速制御を終了するか否かを判定する（ステップＳ１８）。例えば、変速制御部１２ｄは、運転者から自動走行を終了する指示があった場合、あるいは、現在の車速が目標車速Ｖ’に達した場合に、この変速制御を終了すると判定する。
変速制御部１２ｄは、変速制御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）、変速制御を終了する。また、変速制御部１２ｄが変速制御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、以上説明した本発明の一実施形態では、速度予測部１２ｃは、車両１が前方道路の所定区間を現在の変速段でアクセル開度を全開にして走行とするとした場合の車速の推移を予測するとしたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、速度予測部１２ｃは、アクセル開度が全開でなくても、現在のアクセル開度以上のアクセル開度にして走行するとした場合の車速の推移を予測してもよい。
この場合も、速度予測部１２ｃにより予測された車速が所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、その最小値が猶予車速よりも大きいという条件が満たされた場合、変速制御部１２ｄは、変速機５に、現在の変速段からのシフトダウンを実行させずに、現在の変速段を維持させる。
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを変速機に実行させる自動走行制御装置１２の道路情報取得部１２ａが、第１の変速段で走行する車両１の前方の所定区間における道路の情報を取得し、車両情報取得部１２ｂが、車両１の情報を取得し、速度予測部１２ｃが、道路の情報、及び、車両１の情報に基づいて、所定区間を第１の変速段で走行した場合の所定区間における車速の推移を予測し、変速制御部１２ｄが、速度予測部１２ｃにより予測された車速が所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、シフトダウンを実行する速度として予め設定された速度よりも小さい値に設定された猶予速度より最小値が大きいという条件が満たされた場合は、変速機５に、第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを実行させず、第１の変速段を維持させる。これにより、車両１が所定区間を走行する場合に、変速回数を効果的に低減し、燃費の向上を図るとともに、頂上に到達するまでの時間を短縮することができる。
また、本実施形態によれば、速度予測部１２ｃにより予測される車速の推移は、車両が所定区間をアクセル開度が全開の状態で走行した場合の車速の推移である。これにより、変速回数をより効果的に低減し、頂上に到達するまでの時間をより短縮することができる。
また、本実施形態によれば、道路情報取得部１２ａは、車両１の現在速度に応じて所定区間を決定する。これにより、車速を予測する所定区間をより適切に変更できる。
また、本実施形態によれば、変速制御部１２ｄは、予め設定された目標速度Ｖ’に車両１の速度が達した場合に、変速機５に、第１の変速段を維持させる制御を解除する。これにより、車速が目標速度となるよう車両１の走行を制御する自動走行制御にスムーズに復帰することができる。
本発明は、第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを変速機に実行させる走行制御装置、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 速度予測部
１２ｄ 変速制御部
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 (5)

  1. 第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを変速機に実行させる走行制御装置であって、
    前記第１の変速段で走行する車両の前方の所定区間における道路の情報を取得する道路情報取得部と、
    前記車両の情報を取得する車両情報取得部と、
    前記道路の情報、及び、前記車両の情報に基づいて、前記所定区間を前記第１の変速段で走行した場合の前記所定区間における車速の推移を予測する速度予測部と、
    前記速度予測部により予測された前記車速が前記所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、前記シフトダウンを実行する速度として予め設定された速度よりも小さい値に設定された猶予速度より前記最小値が大きいという条件が満たされた場合は、前記変速機に、前記第１の変速段から前記第２の変速段へのシフトダウンを実行させず、前記第１の変速段を維持させる変速制御部と、
    を備える走行制御装置。
  2. 前記速度予測部により予測される前記車速の推移は、前記車両が前記所定区間をアクセル開度が全開の状態で走行した場合の車速の推移である、
    請求項１に記載の走行制御装置。
  3. 前記道路情報取得部は、前記車両の現在速度に応じて前記所定区間を決定する、
    請求項１または２に記載の走行制御装置。
  4. 前記変速制御部は、予め設定された目標速度に前記車両の速度が達した場合に、前記変速機に、前記第１の変速段を維持させる制御を解除する、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の走行制御装置。
  5. 第１の変速段から第２の変速段へのシフトダウンを変速機に実行させる走行制御方法であって、
    前記第１の変速段で走行する車両の前方の所定区間における道路の情報を取得する道路情報取得ステップと、
    前記車両の情報を取得する車両情報取得ステップと、
    前記道路の情報、及び、前記車両の情報に基づいて、前記所定区間を前記第１の変速段で走行した場合の前記所定区間における車速の推移を予測する速度予測ステップと、
    前記速度予測ステップにおいて予測された前記車速が前記所定区間の終端以外で最小値を示し、かつ、前記シフトダウンを実行する速度として予め設定された速度よりも小さい値に設定された猶予速度より前記最小値が大きいという条件が満たされた場合は、前記変速機に、前記第１の変速段から前記第２の変速段へのシフトダウンを実行させず、前記第１の変速段を維持させる変速制御ステップと、
    を含む走行制御方法。
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