JP2018194046A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制する。
【解決手段】車両が走行中の現走行区間とは道路勾配が異なる走行区間であって、車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部１５と、先走行区間の道路勾配に基づいて先走行区間における車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部１６と、先走行区間の走行抵抗が現走行区間の走行抵抗より小さく、先ギヤ段における車両の現在の速度の駆動力から現走行区間における車両の走行抵抗を差し引いた値が第１所定値未満であり、且つ先ギヤ段における車両の現在の車速の駆動力から先走行区間における車両の走行抵抗を差し引いた値が第２所定値以上である場合に、現走行区間において先ギヤ段にシフトアップするシフト制御部１７とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ギヤ段をシフトアップさせるための車両制御装置に関する。
車両の現在位置から目標位置までの走行経路における道路情報と、走行経路における車両の駆動力とに基づいて、走行経路において燃料消費量が最小となるような変速スケジュールを設定する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平９−２１４５７号公報
原則として、なるべく高いギヤ段を選択するほど車両の燃料消費量を低減することが可能になるが、車両が上り勾配を走行する場合において加速度を得るには、比較的低いギヤ段を選択する必要がある。このため、従来の自動変速装置では、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、車両の最大駆動力から走行抵抗を差し引いた余裕駆動力を加味したギヤ段を選択することに起因して、車両の燃料消費量が増大するという問題があった。
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制することができる車両制御装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様の車両制御装置は、車両が走行中の現走行区間とは道路勾配が異なる走行区間であって、前記車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部と、前記先走行区間の道路勾配に基づいて前記先走行区間における前記車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部と、前記先走行区間の走行抵抗が前記現走行区間の走行抵抗より小さく、前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記現走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が第１所定値未満であり、且つ前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記先走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が第２所定値以上である場合に、前記現走行区間において前記先ギヤ段にシフトアップするシフト制御部とを備える。
前記シフト制御部は、前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力が前記現走行区間における前記車両の走行抵抗以上であり、且つ前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記先走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が第２所定値以上である場合に、前記現走行区間において前記先ギヤ段にシフトアップしてもよい。
前記車両は、自動で定速走行を行うオート走行モードと、運転者のアクセル操作で走行する操作走行モードとを有し、前記シフト制御部は、前記操作走行モードにおいて前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記現走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が前記第１所定値未満であり、且つ前記現走行区間の残り区間の距離が所定距離以上であれば、前記先ギヤ段へのシフトアップを延期してもよい。
前記シフト制御部は、前記操作走行モードにおいて前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記現走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が前記第１所定値未満であり、前記現走行区間の残り区間の距離が前記所定距離以上であり、且つ前記車両の速度が前記車両に設定された上限速度である場合には、前記先ギヤ段へのシフトアップを延期しなくてもよい。
前記シフト制御部は、前記オート走行モードにおいて前記車両のアクセル開度が閾値以上である場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしなくてもよい。
本発明によれば、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制するという効果を奏する。
実施の形態に係る車両の概要について説明するための図である。 実施の形態に係る車両の構成について説明するための図である。 実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す図である。 車両の走行性能線図である。 走行区間決定部による走行区間の評価方法を説明するための図である。 車両の走行性能線図である。 車両制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 車両制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
＜実施の形態＞
［実施の形態に係る車両Ｖの概要］
図１を参照しながら、本実施の形態に係る車両Ｖの概要について説明する。図１は、本実施の形態の車両制御装置１０が搭載された車両Ｖの概要を説明するための図である。車両制御装置１０は、変速機を制御することにより、車両Ｖのギヤ段を変速する。
車両Ｖは、現走行区間Ａと現走行区間Ａに比べて道路の平均勾配の小さい先走行区間Ｂとの連続区間を走行する。走行区間は、道路の勾配が等しいとみなすことができる区間である。現走行区間Ａは、車両Ｖが走行中の走行区間であり、先走行区間Ｂは、現走行区間Ａに隣接し、且つ現走行区間Ａよりも車両Ｖの進行方向前方の走行区間である。先走行区間Ｂは、現走行区間Ａとは道路勾配が異なる。
車両制御装置１０は、車両Ｖにおいて道路の走行抵抗に比べて所定値Ｄ１以上大きな駆動力を発生可能なギヤ段のうち、最も高いギヤ段に変速する。所定値Ｄ１は、例えば、運転者がアクセル操作に対して所定の応答性を感じるための値として適宜定めることができる。また、車両制御装置１０は、現走行区間Ａ及び先走行区間Ｂにおいてギヤ段の変速後に車両Ｖに発生させる駆動力を求め、求めた駆動力が後述する条件を満たす場合に、現走行区間Ａにおいて先走行区間Ｂの始点に到達する前にギヤ段を予めシフトアップする。これにより、車両制御装置１０は、例えば、先走行区間の始点でシフトアップする場合に比べてシフトアップのタイミングをより早くするので、燃料消費を向上させることができる。
［実施の形態に係る車両の構成］
図２を参照しながら、本実施の形態に係る車両Ｖの構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る車両Ｖの構成を模式的に示す図である。本実施の形態に係る車両Ｖは、エンジン１、変速機２、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサ３、重量センサ４、速度センサ５、アクセル開度センサ６及び車両制御装置１０を備える。
車両Ｖは、ディーゼルエンジン等のエンジン１を駆動力とする大型車両であり、特にオート走行モードを搭載する車両である。変速機２は、エンジン１の駆動力を車両Ｖの駆動輪（不図示）に伝達する。変速機２は、エンジン１の駆動力を変換するための複数段のギヤを含む。
ここで、車両Ｖにおける「オート走行モード」とは、運転者がアクセルやシフトレバーを操作しなくても、予め設定された車両Ｖの速度を維持するように、エンジン１及び変速機２等が車両制御装置１０によって自動で定速走行を行うモードをいう。オート走行モードは、車両Ｖが高速道路を走行する際に使用されることが主に想定されている。一方、車両Ｖにおける「操作走行モード」は、オート走行モードとは異なるモードであり、運転者のアクセル操作で走行するモードである。
ＧＰＳセンサ３は、複数の航法衛星から送信された電波を受信して解析することにより、ＧＰＳセンサ３の位置、すなわちＧＰＳセンサ３を搭載する車両Ｖの位置を取得する。ＧＰＳセンサ３は、車両Ｖの位置を示す情報を車両制御装置１０に出力する。
重量センサ４は、車両Ｖの総重量を取得する。具体的には、重量センサ４は車両Ｖの積荷の重量を計測し、積荷を除いた車両Ｖ単体の重量と合算することで車両Ｖの総重量を取得する。重量センサ４は、車両Ｖの総重量を示す情報を車両制御装置１０に出力する。
速度センサ５は、車両Ｖの速度を計測する。速度センサ５は、計測された車両Ｖの速度を示す情報を車両制御装置１０に出力する。アクセル開度センサ６は、車両Ｖの運転者によるアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度を計測する。アクセル開度センサ６は、アクセル開度を示す情報を車両制御装置１０に出力する。
車両制御装置１０は、上述の各センサから情報を取得し、取得した情報に基づいてエンジン１内のシリンダに供給する燃料の量、及び変速機２のギヤ段を制御する。車両制御装置１０は、車両Ｖがオート走行モードの場合には、車両Ｖにおいて設定された速度を保って走行するように、エンジン１及び変速機２を制御する。また、車両制御装置１０は、車両Ｖの速度制限装置（Speed Limit Device：ＳＬＤ）が稼働している場合には、車両Ｖの速度が設定された上限速度を超えないように、エンジン１及び変速機２を制御する。
［車両制御装置の構成］
図３は、本実施の形態に係る車両制御装置１０の構成を示す図である。本実施の形態に係る車両制御装置１０は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。
記憶部１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）である。記憶部１１は、制御部１２を機能させるための各種のプログラムを記憶する。
制御部１２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されているプログラムを実行することによって、現ギヤ段選択部１３、道路勾配取得部１４、走行区間決定部１５、先ギヤ段選択部１６及びシフト制御部１７の機能を実現する。
現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの現走行区間Ａの走行抵抗に基づいて現走行区間における変速機２のギヤ段である現ギヤ段を選択する。現走行区間Ａの走行抵抗は、車両Ｖのタイヤの転がり抵抗、車両Ｖにかかる空気抵抗、車両Ｖが走行中の道路の勾配に基づく勾配抵抗等を合算した抵抗である。
現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの駆動力及び加速度を測定しており、車両Ｖの駆動力と加速度との関係から車両Ｖの走行抵抗を求める。現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの駆動力が車両Ｖの現走行区間Ａの走行抵抗よりも所定値Ｄ１以上大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段を現ギヤ段として選択する。
［現ギヤ段の選択方法］
図４を参照して、現ギヤ段選択部１３による現ギヤ段の選択方法について説明する。図４は、車両Ｖの走行性能線図である。図４の縦軸は、エンジン１の駆動力をｋｇｆで示し、横軸は、車両Ｖの速度をｋｍ／ｈで示す。実線Ｐ７〜Ｐ１２は、それぞれ７段〜１２段における車両Ｖの最大駆動力を示す。破線Ｐ１０’〜Ｐ１２’は、それぞれ１０段〜１２段における現ギヤ段の補正駆動力である。補正駆動力は、最大駆動力に１より小さい所定の係数を乗じて得た値である。
また、曲線Ｈは、走行中の車両Ｖにおける現走行区間Ａの走行抵抗を示す。原則として、車両Ｖの燃料消費は、高いギヤ段ほど減少する。一方、現ギヤ段選択部１３において現走行区間Ａの走行抵抗より小さい最大駆動力を有するギヤ段を選択したとすれば、車両Ｖの最大駆動力に比べて車両Ｖにかかる現走行区間Ａの走行抵抗が大きくなるので、車両Ｖは失速する。また、現ギヤ段選択部１３において現走行区間Ａの走行抵抗より低い現ギヤ段の補正駆動力を有するギヤ段を選択したとすれば、車両Ｖは、実駆動力が走行抵抗よりも高くなる場合を除き、失速する。
そこで、現ギヤ段選択部１３は、現ギヤ段の補正駆動力が現走行区間Ａの走行抵抗より大きいギヤ段のうち、最も高いギヤ段を現ギヤ段として選択する。現ギヤ段選択部１３は、現ギヤ段の補正駆動力が現走行区間Ａの走行抵抗より大きくなるように、ギヤ段を選択するので、最大駆動力と現ギヤ段の補正駆動力の差分を所定値Ｄ１の駆動力とすれば、車両Ｖの最大駆動力は、少なくとも所定値Ｄ１以上、現走行区間Ａの走行抵抗より大きくなる。
図４の例では、車両Ｖの速度を８０ｋｍ／ｈとすれば、破線Ｐ１２’に示す１２段の現ギヤ段の補正駆動力は、曲線Ｈに示す現走行区間Ａの走行抵抗より小さくなる。一方、破線Ｐ１１’に示す１１段のギヤ段は、その現ギヤ段の補正駆動力が現走行区間Ａの走行抵抗より大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段になる。このため、現ギヤ段選択部１３は、１１段のギヤ段を選択する。
道路勾配取得部１４は、ＧＰＳセンサ３から取得した車両Ｖの位置を示す情報と、記憶部１１に格納されている地図情報とに基づいて、車両Ｖが走行中の道路における道路勾配を取得する。道路勾配取得部１４は、所定の勾配取得範囲における道路勾配を取得し、例えば、ＧＰＳセンサ３から取得した車両Ｖの走行位置から車両Ｖの進行方向前方５００ｍの位置までの道路勾配を取得する。また、道路勾配取得部１４は、道路勾配を例えば２５ｍの測定単位ごとに取得し、車両Ｖが２５ｍ前進するごとに車両の走行位置の５００ｍ先の位置における道路勾配を記憶部１１から読み出す。
走行区間決定部１５は、道路勾配取得部１４が取得した道路勾配に基づいて、現走行区間Ａ及び先走行区間Ｂを決定する。まず、走行区間決定部１５は、勾配取得範囲において仮の走行区間を定める。例えば、走行区間決定部１５は、車両Ｖの走行位置から車両Ｖの進行方向前方１００ｍの最小区間までを仮走行区間と定める。
［走行区間の評価方法］
次に、図５を参照して、走行区間決定部１５による走行区間の評価方法を説明する。図５は、仮走行区間を分割した様子を示す。走行区間決定部１５は、仮走行区間が車両Ｖの走行位置Ｐ１から位置Ｐ９までの範囲である場合に、仮走行区間を複数の区間に等分する。ここでは、走行区間決定部１５は、位置Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ８において仮走行区間を８等分する。さらに、走行区間決定部１５は、等分された区間の端点である位置Ｐ１―Ｐ２、位置Ｐ２―Ｐ３、位置Ｐ３―Ｐ４、位置Ｐ４―Ｐ５、位置Ｐ５―Ｐ６、位置Ｐ６―Ｐ７、位置Ｐ７―Ｐ８、位置Ｐ８―Ｐ９をそれぞれ結ぶ線分を順にたどる折れ線Ｂと、Ｐ１―Ｐ９を結ぶ線分Ｌとの間に形成される面積の総和を求める。
折れ線Ｂと線分Ｌとは、位置Ｐ３とＰ４との間の位置Ｘにおいて交差している。折れ線Ｂと線分Ｌとの間に形成される面積の総和は、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＸの４箇所からなる四角形の面積と、位置Ｘ、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８及びＰ９の７箇所からなる七角形の面積との合計として求められる。このとき、四角形は、線分Ｌの上側に形成され、七角形は、線分Ｌの下側に形成される。そこで、走行区間決定部１５は、線分Ｌの上側に形成される面積を正の面積とし、線分Ｌの下側に形成される面積を負の面積として総和を求めてもよい。
走行区間決定部１５は、折れ線Ｂと線分Ｌとの間に形成される面積の総和の絶対値を等勾配判定閾値と比較し、面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値よりも大きければ、末端の位置Ｐ９を除いた位置Ｐ１から位置Ｐ８までの区間を一の走行区間であると決定する。この等勾配判定閾値は、走行区間内の各位置の勾配が等しいとみなせるか否かを判定するための値である。
一方、走行区間決定部１５は、面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値よりも小さければ、仮の走行区間をさらに延長する。例えば、走行区間決定部１５は、仮の走行区間が測定単位だけ延長されるように新たな位置Ｐ１０を追加し、同様に、位置Ｐ１からＰ１０までの範囲を仮走行区間として等分された区間の各端点である位置Ｐ（ｋ）―Ｐ（ｋ+１）（ｋ＝１、２、・・・、９）間の線分を順にたどる折れ線と、仮走行区間の端点である位置Ｐ１―Ｐ１０の線分との間に形成される面積の総和を求める。走行区間決定部１５は、この面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値より大きくなるまで、仮の走行区間を延長することにより、一の走行区間を決定する。走行区間決定部１５は、互いに隣接する複数の走行区間を順次決定することにより、現走行区間Ａ及び先走行区間Ｂを決定する。
先ギヤ段選択部１６は、先走行区間Ｂの道路勾配と車両Ｖの速度とに基づいて、先走行区間Ｂにおける変速機２のギヤ段である先ギヤ段を選択する。現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの駆動力と車両Ｖの加速度との関係から現走行区間Ａの走行抵抗を求めるのに対し、先ギヤ段選択部１６は、道路勾配取得部１４が取得した道路勾配を用いて、車両Ｖにかかる先走行区間Ｂの走行抵抗を求める。先ギヤ段選択部１６は、車両Ｖの最大駆動力が車両Ｖの先走行区間Ｂの走行抵抗よりも所定値Ｄ２以上大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段を先ギヤ段として選択する。このため、先ギヤ段にシフトアップしたときの車両Ｖの最大駆動力から車両Ｖの先走行区間Ｂの走行抵抗を差し引いた余裕駆動力は、車両Ｖの速度等の変動がなければ、所定値Ｄ２以上になる。
先ギヤ段選択部１６は、ＧＰＳセンサ３により取得した車両Ｖの位置に対応する道路勾配データを取得しているため、現走行区間Ａの走行抵抗よりも高精度に先走行区間Ｂの走行抵抗を把握できる。そのため、現ギヤ段の算出に対し、先ギヤ段は、最大駆動力と先ギヤ段の補正駆動力との差分の駆動力である所定値Ｄ２を０又は現ギヤ段選択時の所定値Ｄ１に対して小さく設定した条件において先ギヤ段を選択できる。所定値Ｄ２を所定値Ｄ１より小さくすることができるため、先ギヤ段選択部１６がより高いギヤ段を選ぶ頻度が向上する。このため、燃費をより良好にすることができる。
図６を参照して、先ギヤ段選択部１６による先ギヤ段の選択方法について説明する。図６は、車両Ｖの走行性能線図である。図４と同様に、図６の縦軸は、車両の駆動力をｋｇｆで示し、横軸は、車両Ｖの速度をｋｍ／ｈで示す。実線Ｐ７〜Ｐ１２は、それぞれ７段〜１２段における車両Ｖの最大駆動力であり、図４と同一である。一点鎖線Ｐ１０”〜Ｐ１２”は、それぞれ１０段〜１２段における先ギヤ段の補正駆動力である。最大駆動力と先ギヤ段の補正駆動力との差分の駆動力である所定値Ｄ２は、所定値Ｄ１より小さいため、一点鎖線Ｐ１０”〜Ｐ１２”は、それぞれ１０段〜１２段における現ギヤ段の補正駆動力を示す破線Ｐ１０’〜Ｐ１２’よりも大きな値となる。先ギヤ段の補正駆動力は、最大駆動力に１より小さい所定の係数を乗じて得た値である。
先走行区間Ｂの走行抵抗を示す曲線Ｈ’を図６に示す。曲線Ｈ’の走行抵抗は、曲線Ｈの走行抵抗とは走行区間の勾配が異なる場合のものである。先ギヤ段選択部１６は、先走行区間Ｂの走行抵抗を超える先ギヤ段の補正駆動力を有するギヤ段のうち、最も高いギヤ段を選択する。
図６の例では、車両Ｖの速度を８０ｋｍ／ｈとすれば、曲線Ｈ’上に示す先走行区間Ｂの走行抵抗を超える先ギヤ段の補正駆動力を有するギヤ段のうち、最も高いギヤ段は１２段のギヤ段である。このため、先ギヤ段選択部１６は、先ギヤ段として１２段のギヤ段を選択する。
シフト制御部１７は、変速機２を制御することにより、車両Ｖを変速させる。シフト制御部１７は、現走行区間Ａにおいて現ギヤ段選択部１３に選択された現ギヤ段に変速する。シフト制御部１７は、オート走行モードであること、車両Ｖの速度制限装置が稼働していること、あるいは、速度センサ５が計測した車両Ｖの速度の変動幅が定常走行判定閾値よりも小さい定常状態であることのいずれにも該当しない場合には、先ギヤ段選択部１６により選択された先ギヤ段に変速せず、現ギヤ段選択部１３に選択された現ギヤ段に変速する。定常走行判定閾値は、右左折や停止の少ない道路を車両Ｖが走行していることを検出するための値である。右左折や停止の少ない道路としては、例えば、高速道路が挙げられる。
シフト制御部１７は、先走行区間Ｂの走行抵抗が現走行区間Ａの走行抵抗より小さい場合、所定条件下において現走行区間Ａの走行中に先ギヤ段にシフトアップする。より詳しくは、シフト制御部１７は、現走行区間Ａの走行抵抗と、先ギヤ段における駆動力を比較する。言い換えれば、シフト制御部１７は、先ギヤ段における最大駆動力が、現走行区間の走行抵抗よりも大きいか否かを比較する。
シフト制御部１７は、先ギヤ段にシフトアップしたときの車両Ｖの最大駆動力が車両Ｖの現走行区間Ａの走行抵抗以上である場合、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする。
車両Ｖがオート走行モードの場合には、加速する必要がないため、シフト制御部１７は、先ギヤ段にシフトアップしたときの現走行区間Ａの余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であっても、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする。先ギヤ段選択部１６は、先走行区間の余裕駆動力が所定値Ｄ２以上になるように先ギヤ段を選択し、且つ先走行区間では走行抵抗が減少するため、現走行区間Ａにおいて余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であっても、先走行区間Ｂにおいて車速を維持することができる。
一方、オート走行モードにおいてアクセル開度センサ６が計測したアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には、運転者は、燃料消費を低減させることよりも加速度を得ることを優先している可能性が高い。加速判定閾値は、運転者がオート走行モードにおいて設定された車両Ｖの速度よりも高い速度で走行することを意図しているか否かを判定するための閾値である。そこで、シフト制御部１７は、オート走行モードにおいて車両Ｖのアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には、先ギヤ段にシフトアップしない。
また、操作走行モードにおいて現走行区間Ａの残り区間がわずかであり、且つ先走行区間Ｂにおいて十分な加速度が得られる場合には、車両Ｖの加速度が小さくても運転者が違和感を覚える可能性は小さい。このため、シフト制御部１７は、（１）操作走行モードにおいて先ギヤ段にシフトアップしたときの現走行区間Ａの余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であっても、（２）現走行区間Ａの残り距離が所定距離未満であり、且つ（３）先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて車両Ｖが失速しない場合には、現走行区間Ａで先ギヤ段にシフトアップする。
所定距離は、車両Ｖの加速度の低下に運転者が違和感を覚えない程度の距離である。先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて車両Ｖが失速しないとは、先ギヤ段にシフトアップしたときに車両Ｖの現在の速度の駆動力が現走行区間Ａにおける車両Ｖの走行抵抗以上であることに相当する。
シフト制御部１７は、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて車両Ｖが失速しないか否かを確認するために、現走行区間Ａの走行抵抗と、車両Ｖの先ギヤ段の最大駆動力とを比較する。先ギヤ段の最大駆動力が現走行区間Ａの走行抵抗以上である場合には、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて車両Ｖは失速しない。一方、先ギヤ段の最大駆動力が現走行区間Ａの走行抵抗未満である場合には、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて車両Ｖは失速する。
シフト制御部１７は、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて車両Ｖが失速する場合には、先ギヤ段にシフトアップしない。また、シフト制御部１７は、（１）先ギヤ段にシフトアップしたときの現走行区間Ａの余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であり、且つ（２）操作走行モードにおいて現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離以上であれば、現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離未満になるまで、先ギヤ段へのシフトアップを延期する。シフト制御部１７は、先ギヤ段へのシフトアップを延期した後、操作走行モードにおいて現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離未満になったときに、先ギヤ段にシフトアップするか否かを再度判定してもよい。
また、操作走行モードにおいて車両Ｖに設定された上限速度に達したことにより、速度制限装置が稼働している場合には、速度制限装置は、車両Ｖの速度が設定された上限速度を超えないように、エンジン１及び変速機２を制御する。車両Ｖは、速度制限装置が稼働している場合、加速することができない。
そこで、シフト制御部１７は、（１）操作走行モードにおいて車両Ｖの速度が車両Ｖに設定された上限速度である場合には、（２）先ギヤ段にシフトアップしたときの現走行区間Ａの余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であり、且つ（３）現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離以上であっても、先ギヤ段へのシフトアップを延期せず、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする。
［車両制御装置１０の動作の一例を示すフローチャート］
図７及び図８は、車両制御装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。速度センサ５が計測した車両Ｖの速度の変動幅が定常走行判定閾値よりも小さい定常状態であるときにこの処理手順は開始される。定常走行判定閾値は、右左折や停止の少ない道路を車両Ｖが走行していることを検出するための値である。
まず、シフト制御部１７は、車両Ｖの現在のギヤ段と先ギヤ段とを比較する（Ｓ１１）。シフト制御部１７は、先ギヤ段が現在のギヤ段より高い場合（Ｓ１１のＹＥＳ）、アクセル開度センサ６においてキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度を計測したか否かを判定する（Ｓ１２）。シフト制御部は、アクセル開度センサにおいて計測したアクセル開度がキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度を計測していないと判定した場合には（Ｓ１２のＮＯ）、先ギヤ段にシフトアップしたときの現走行区間Ａの駆動力と、走行抵抗とを比較する（Ｓ１３）。シフト制御部１７は、現走行区間Ａの駆動力が走行抵抗以上である場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、現走行区間Ａの残り区間の距離と所定距離とを比較する（Ｓ１４）。所定距離は、車両Ｖの加速度が低下していることに運転者が違和感を覚えない程度の距離である。シフト制御部１７は、現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離以上である場合には（Ｓ１４のＮＯ）、ステップＳ２１の処理に移る。
シフト制御部１７は、現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離以上である場合には、車両Ｖにおいて設定された上限速度に車両Ｖの速度が達しているか否かを判定する（Ｓ２１）。シフト制御部１７は、車両Ｖの速度が上限速度に達していない場合には（Ｓ２１のＮＯ）、車両Ｖがオート走行モードであるか否かを判定する（Ｓ２２）。シフト制御部１７は、車両Ｖがオート走行モードである場合には（Ｓ２２のＹＥＳ）、アクセル開度センサ６が計測したアクセル開度が加速判定閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２３）。
シフト制御部１７は、アクセル開度が加速判定閾値未満である場合には（Ｓ２３のＮＯ）、先走行区間Ｂが傾斜判定閾値を超える勾配を有する下り勾配であるか否かを判定する（Ｓ２４）。傾斜判定閾値は、エンジンブレーキをかける必要のある傾斜を検出するための閾値である。シフト制御部１７は、先走行区間Ｂが傾斜判定閾値を超える勾配を有する下り勾配でないと判定した場合には（Ｓ２４のＮＯ）、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップし（Ｓ２５）、処理を終了する。
シフト制御部１７は、図７のステップＳ１１の判定において先ギヤ段が現在のギヤ段と同じ又は低いギヤ段である場合には（Ｓ１１のＮＯ）、処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ１２の判定においてアクセル開度センサ６が計測したアクセル開度がキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度であると判定した場合には（Ｓ１２のＹＥＳ）、現在のギヤ段からシフトダウンし（Ｓ１５）、処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ１３の判定において先ギヤ段における現走行区間Ａの駆動力が走行抵抗よりも小さい場合には（Ｓ１３のＮＯ）、先ギヤ段にシフトアップせず処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ１４の判定において現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離未満である場合には（Ｓ１４のＹＥＳ）、ステップＳ２４の処理に移る。
シフト制御部１７は、ステップＳ２１の判定において車両Ｖの速度が上限速度に達している場合には（Ｓ２１のＹＥＳ）、ステップＳ２４の処理に移る。シフト制御部１７は、ステップＳ２２の判定において車両Ｖが操作走行モードである場合には（Ｓ２２のＮＯ）、先ギヤ段にシフトアップせず、処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ２３の判定においてアクセル開度センサ６が計測したアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には（Ｓ２３のＹＥＳ）、先ギヤ段にシフトアップをせずに処理を終了する。
ステップＳ２４の判定において先走行区間Ｂが傾斜判定閾値を超える勾配を有する下り勾配であると判定した場合には（Ｓ２４のＹＥＳ）、より強いエンジンブレーキをかける必要があるため、先ギヤ段に比べて低い現在のギヤ段を維持することが望ましい。そこで、シフト制御部１７は、先ギヤ段にシフトアップをせずに処理を終了する。
本実施の形態によれば、シフト制御部１７は、先ギヤ段における車両Ｖの現在の速度の最大駆動力から現走行区間Ａにおける車両Ｖの走行抵抗を差し引いた現走行区間Ａの余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であっても、先ギヤ段における車両Ｖの現在の速度の駆動力から先走行区間Ｂにおける車両Ｖの走行抵抗を差し引いた先走行区間Ｂの余裕駆動力が所定値Ｄ２以上であり、且つ先走行区間では走行抵抗が減少する場合、先ギヤ段にシフトアップする。このため、シフト制御部１７は、先ギヤ段にシフトアップするタイミングを早めることにより、エンジン１をより早く高負荷低回転の状態にすることができる。このため、車両Ｖの燃料消費を低減させることができる。
また、本実施の形態によれば、シフト制御部１７は、先ギヤ段における車両Ｖの現在の速度の駆動力が現走行区間Ａにおける車両Ｖの走行抵抗以上である場合に、先ギヤ段にシフトアップする。このため、シフト制御部１７は、先ギヤ段へのシフトアップに起因して現走行区間において車両Ｖが失速することを抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、シフト制御部１７は、操作走行モードにおいて先ギヤ段における現走行区間Ａの余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であり、且つ現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離以上であれば、先ギヤ段へのシフトアップを延期する。このため、操作走行モードにおいて車両Ｖの余裕駆動力が低下した状態が所定距離以上継続することにより運転者が違和感を覚えることを抑制することができる。一方、オート走行モードでは、加速する必要がない。このため、シフト制御部１７は、余裕駆動力を確保する必要がなくなり、より高いギヤ段を選択することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、シフト制御部１７は、車両Ｖの速度が車両Ｖに設定された上限速度である場合には、先ギヤ段における現走行区間Ａの余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であり、且つ現走行区間Ａの残り区間の距離が所定距離以上であっても、先ギヤ段へのシフトアップを延期しない。車両Ｖに設定された上限速度において速度制限装置が稼働している場合には、加速することができない状態であるため、余裕駆動力を確保する必要がない。このため、シフト制御部１７は、高いギヤ段を選択することが可能となる。したがって、シフト制御部１７は、車両Ｖの燃料消費を低減させることができる。
また、本実施の形態によれば、シフト制御部１７は、オート走行モードにおいて車両Ｖのアクセル開度センサ６が計測したアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には、先ギヤ段にシフトアップしない。アクセル開度センサ６が計測したアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には、運転者は、燃料消費を低減させることよりも加速度を得ることを優先している可能性が高い。このため、シフト制御部１７は、現ギヤ段を維持することにより、シフトアップに起因する加速度の低下を抑制することができる。
なお、本実施の形態ではシフト制御部１７が、（１）先走行区間Ｂの走行抵抗が現走行区間Ａの走行抵抗より小さく、（２）先ギヤ段にシフトアップしたときの現走行区間Ａの余裕駆動力が所定値Ｄ１未満であり、且つ（３）先ギヤ段にシフトアップしたときの先走行区間Ｂの余裕駆動力が所定値Ｄ２以上である場合に、（４）車両Ｖがオート走行モード又は車両Ｖの速度が車両Ｖに設定された上限値であることを条件として、先ギヤ段での走行時に現走行区間における余裕駆動力が０に近くなることを許容し、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする場合の例について説明した。
しかしながら、本発明は、車両Ｖがオート走行モード又は車両Ｖの速度が車両Ｖに設定された上限値であることを条件とする例に限定されない。例えば、シフト制御部１７は、上述の（１）〜（３）の場合に、速度センサ５が計測した車両Ｖの速度の変動幅が定常走行判定閾値よりも小さい定常状態であることを条件として、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする構成であってもよい。
また、現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの駆動力が車両Ｖの現走行区間Ａの走行抵抗より所定値Ｄ１以上大きくなるようにギヤ段を選択し、先ギヤ段選択部１６は、車両Ｖの駆動力が車両Ｖの先走行区間Ｂの走行抵抗より所定値Ｄ２以上大きくなるようにギヤ段を選択する。本実施の形態では、所定値Ｄ２が所定値Ｄ１よりも小さいか、または所定値Ｄ２が０である場合の例について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、所定値Ｄ１と、所定値Ｄ２とが同一の値であってもよい。
また、本実施の形態では、現ギヤ段選択部１３が、車両Ｖの駆動力と車両Ｖの加速度との関係から現走行区間Ａの走行抵抗を求め、この走行抵抗及び車両Ｖの速度に基づいて走行抵抗を求める場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、現ギヤ段選択部１３は、道路勾配取得部１４が記憶部１１から読み出した道路勾配を用いて走行抵抗を求めてもよい。
また、本実施の形態では、選択するギヤ段によらずに所定値Ｄ１及びＤ２が一定である場合の例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、ギヤ段ごとに異なる所定値を用いてもよく、より高いギヤ段を選択する場合に所定値をより大きくする構成であってもよい。
また、本実施の形態では、現ギヤ段選択部１３及び先ギヤ段選択部１６が、図４の走行性能線図を利用してそれぞれ現ギヤ段及び先ギヤ段を選択する場合の例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、現ギヤ段選択部１３及び先ギヤ段選択部１６が、等馬力線図を利用してそれぞれ現ギヤ段及び先ギヤ段を選択する構成であってもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
１ エンジン
２ 変速機
３ ＧＰＳセンサ
４ 重量センサ
５ 速度センサ
６ アクセル開度センサ
１０ 車両制御装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１３ 現ギヤ段選択部
１４ 道路勾配取得部
１５ 走行区間決定部
１６ 先ギヤ段選択部
１７ シフト制御部
Ｖ 車両

Claims (5)

  1. 車両が走行中の現走行区間とは道路勾配が異なる走行区間であって、前記車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部と、
    前記先走行区間の道路勾配に基づいて前記先走行区間における前記車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部と、
    前記先走行区間の走行抵抗が前記現走行区間の走行抵抗より小さく、前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記現走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が第１所定値未満であり、且つ前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記先走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が第２所定値以上である場合に、前記現走行区間において前記先ギヤ段にシフトアップするシフト制御部とを備える、車両制御装置。
  2. 前記シフト制御部は、前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力が前記現走行区間における前記車両の走行抵抗以上であり、且つ前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記先走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が第２所定値以上である場合に、前記現走行区間において前記先ギヤ段にシフトアップする、請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 前記車両は、自動で定速走行を行うオート走行モードと、運転者のアクセル操作で走行する操作走行モードとを有し、
    前記シフト制御部は、前記操作走行モードにおいて前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記現走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が前記第１所定値未満であり、且つ前記現走行区間の残り区間の距離が所定距離以上であれば、前記先ギヤ段へのシフトアップを延期する、請求項１又は２に記載の車両制御装置。
  4. 前記シフト制御部は、前記操作走行モードにおいて前記先ギヤ段における前記車両の現在の速度の駆動力から前記現走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が前記第１所定値未満であり、前記現走行区間の残り区間の距離が前記所定距離以上であり、且つ前記車両の速度が前記車両に設定された上限速度である場合には、前記先ギヤ段へのシフトアップを延期しない、請求項３に記載の車両制御装置。
  5. 前記シフト制御部は、前記オート走行モードにおいて前記車両のアクセル開度が閾値以上である場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしない、請求項３又は４に記載の車両制御装置。
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