JP2022045160A - Vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device.
従来、車両のオートクルーズ制御装置に関し、大気圧とGPSデータに基づいて道路勾配を演算し、道路勾配に基づいて駆動力調節手段を制御することで定速クルーズを行う技術が公知である(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, regarding an auto-cruise control device for a vehicle, a technique of calculating a road gradient based on atmospheric pressure and GPS data and controlling a driving force adjusting means based on the road gradient to perform a constant speed cruise is known (for example). , Patent Document 1).
車両の走行時に発生する走行抵抗は、加速抵抗、勾配抵抗、転がり抵抗、および空気抵抗に分類される。これら走行抵抗のうち、空気抵抗は車両が走行するルートの周辺環境や地形、気象条件などに影響を受け易い。 The running resistance generated when the vehicle is running is classified into acceleration resistance, gradient resistance, rolling resistance, and air resistance. Of these running resistances, air resistance is easily affected by the surrounding environment, terrain, weather conditions, etc. of the route on which the vehicle travels.
一方、近時においては、アダプティブクルーズコントロールなどの運転支援システムが搭載された車両が出現している。これらの運転支援システムでは、例えば追従している先行車が車線変更などにより前方に存在しなくなった場合に、目標速度への速度回復が行われる場合がある。このような速度回復が行われる場面において、空気抵抗が大きい区間を走行中に車両が加速すると、燃費または電費が低下する可能性がある。 On the other hand, recently, vehicles equipped with driving support systems such as adaptive cruise control have appeared. In these driving support systems, for example, when the following preceding vehicle no longer exists in front due to a lane change or the like, the speed may be restored to the target speed. In such a situation where speed recovery is performed, if the vehicle accelerates while traveling in a section where air resistance is large, fuel consumption or electricity cost may decrease.
しかし、上記特許文献1に記載された技術は、走行抵抗のうち勾配抵抗のみに着目しており、空気抵抗を何ら考慮していないため、車両の加速時に燃費または電費が低下する問題がある。
However, the technique described in
そこで、本発明は、車両の加速時に燃費または電費が低下することを抑制することが可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle control device capable of suppressing a decrease in fuel consumption or electricity cost when the vehicle is accelerated.
本開示の要旨は以下のとおりである。 The gist of this disclosure is as follows.
(1)車両が走行するルートの道路地形情報を取得する道路地形情報取得部と、
道路地形情報に基づいて、車両が走行するルートにおいて、車両の現在位置から所定距離までの空気抵抗を予測する空気抵抗予測部と、
車両のドライバの操作によらず目標速度を維持するように車速を制御する速度制御部と、を備え、
前記速度制御部は、
目標速度より車速が低く、目標速度まで車両を加速させる際に、所定距離内で空気抵抗がより小さいと予測される区間で車両を加速させる速度回復制御部を含む、車両の制御装置。
(1) The road terrain information acquisition unit that acquires the road terrain information of the route on which the vehicle travels,
An air resistance prediction unit that predicts the air resistance from the current position of the vehicle to a predetermined distance on the route on which the vehicle travels based on the road topography information.
It is equipped with a speed control unit that controls the vehicle speed so as to maintain the target speed regardless of the operation of the driver of the vehicle.
The speed control unit
A vehicle control device including a speed recovery control unit that accelerates a vehicle in a section where the vehicle speed is lower than the target speed and the air resistance is predicted to be smaller within a predetermined distance when the vehicle is accelerated to the target speed.
本発明によれば、車両の加速時に燃費または電費が低下することを抑制することが可能になるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in fuel consumption or electricity cost when the vehicle is accelerated.
以下、本発明に係る幾つかの実施形態について図を参照しながら説明する。しかしながら、これらの説明は、本発明の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。 Hereinafter, some embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, these descriptions are intended merely to illustrate preferred embodiments of the invention and are not intended to limit the invention to such particular embodiments.
図1は、本発明の一実施形態による車両の制御装置が実装された車両制御システム200の概略構成図である。車両制御システム200は、例えばモータまたはエンジンを駆動源として走行する車両に搭載され、車両が走行するルートの空気抵抗を考慮した車速制御を行うことで電費または燃費を向上させる。車両制御システム200は、車載カメラ10と、表示装置20と、ナビゲーション装置30と、測位情報受信機40と、無線端末50と、1以上のセンサ60と、操作スイッチ70と、車両制御機器80と、制御装置(Electronic Control Unit (ECU))100と、を有する。車載カメラ10、表示装置20、ナビゲーション装置30、測位情報受信機40、無線端末50、1以上のセンサ60、操作スイッチ70、車両制御機器80、制御装置100のそれぞれは、コントローラエリアネットワーク(Controller Area Network (CAN))、イーサネット(登録商標)(Ethernet(登録商標))といった規格に準拠した車内ネットワークを介して通信可能に接続される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
車載カメラ10は、CCDあるいはC-MOSなど、可視光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された2次元検出器と、その2次元検出器上に撮影対象となる領域の像を結像する結像光学系を有する。車載カメラ10は、車両内部のダッシュボード、またはフロントガラスの近辺等に設けられ、所定の撮影周期(例えば1/30秒~1/10秒)ごとに車両の周囲(例えば、車両の前方)を撮影し、車両の周囲の環境を表す画像を生成する。車載カメラ10により得られた画像は、カラー画像であることが好ましい。また、車載カメラ10は、ステレオカメラから構成されていてもよい。車載カメラ10は、画像を生成する度に、その生成した画像を、車内ネットワークを介して制御装置100へ出力する。
The in-
表示装置20は、例えば液晶表示装置(LCD)等から構成され、メーターパネルまたはダッシュボードの近辺等、ドライバが視認し易い場所に設けられている。
The
ナビゲーション装置30は、車両の現在位置から移動目的地までの走行ルートを、ダイクストラ法といった所定の経路探索手法に従って求める。ナビゲーション装置30は、地図情報を記憶するメモリを備えている。なお、地図情報は、制御装置100のメモリ120に記憶されていてもよい。地図情報には、後述する道路地形情報が含まれている。
The
測位情報受信機40は、車両の現在位置及び姿勢を表す測位情報を取得する。例えば、測位情報受信機40は、GPS(Global Positioning System)受信機とすることができる。測位情報受信機40は、測位情報を受信する度に、取得した測位情報を、車内ネットワークを介して制御装置100へ出力する。
The
無線端末50は、例えば、アンテナと、無線信号の変調及び復調といった、無線通信に関連する各種の処理を実行する信号処理回路とを有する。無線端末50は、無線基地局等からダウンリンクの無線信号を受信し、ダウンリンクの無線信号から、外部のサーバ、他車両等から車両へ伝送される信号(例えば、後述する道路地形情報、気象情報など)を取り出して制御装置100へ出力する。
The
センサ60は、車両の運転状態に関わる各種情報を取得するセンサであり、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、ブレーキの制動量を検出するセンサ(ブレーキ油圧センサ)、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ、車速を検出する車速センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、LiDAR(Light Detection and Ranging)などを含む。
The
操作スイッチ70は、ステアリングまたはその周辺に設けられ、ドライバの操作が入力される。操作スイッチ70には、アダプティブクルーズコントロール(ACC:Adaptive Cruise Control、以下ACCと称する)のオン/オフを設定する操作、ACCの目標速度を設定する操作、ナビゲーション装置30の移動目的地を設定する操作などが入力される。操作スイッチ70は、これらの操作に対応する信号を制御装置100へ出力する。
The
車両制御機器80は、車両制御に関わる各種機器であり、車両を駆動する駆動源としての電動モータまたはエンジン等の駆動装置、駆動装置の駆動力を車輪に伝達する変速機、車両を制動する制動装置、車両を旋回させる操舵装置などを含む。
The
制御装置100は、車両制御システム200の全体を制御する構成要素であり、車両の制御装置の一態様である。制御装置100は、プロセッサ110と、メモリ120と、通信インターフェース130とを有する。プロセッサ110は、1個または複数個のCPU(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ110は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。メモリ120は、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有し、本実施形態に係る処理に関連するデータを必要に応じて記憶する。通信インターフェース130は、制御装置100を車内ネットワークに接続するためのインターフェース回路を有する。
The
図2は、制御装置100のプロセッサ110の機能ブロックを示す模式図である。制御装置100のプロセッサ110は、運転状態取得部111と、道路地形情報取得部112と、気象情報取得部113と、空気抵抗予測部114と、物体検出部115と、車両制御部116を有している。プロセッサ110が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ110上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。つまり、プロセッサ110の機能ブロックは、プロセッサ110とこれを機能させるためのプログラム(ソフトウェア)から構成される。また、そのプログラムは、制御装置100が備えるメモリ120または外部から接続される記録媒体に記録されていてもよい。あるいは、プロセッサ110が有するこれらの各部は、プロセッサ110に設けられる専用の演算回路であってもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a functional block of the
以上のように構成された車両制御システム200は、ACCにより車両を制御することができる。ACCによる制御は、操作スイッチ70からACCをオンに設定する操作が入力されると行われ、操作スイッチ70からACCをオフに設定する操作が入力されると停止される。また、ACCによる制御では、操作スイッチ70から入力された目標速度に応じて車速が制御される。
The
ACCによる制御において、車両制御システム200は、先行車が存在しない場合は操作スイッチ70から入力された目標速度で車両が走行するように制御を行い、目標速度よりも低い速度の先行車が存在する場合は、先行車の車速を目標速度として、先行車との車間距離が一定となるように車両を制御することで車両を先行車に追従させる。なお、追従する先行車の車速が操作スイッチ70から入力された目標速度を上回ると、操作スイッチ70から入力された目標速度で車両が走行するように制御が行われる。
In the control by ACC, the
ACCにより車両を制御している間に、追従していた先行車が車線変更を行い、または先行車が加速するなどした結果、先行車が前方に存在しなくなると、操作スイッチ70から入力された目標速度まで速度回復(加速)が行われる。そのとき、車両が一時的に高負荷で走行されるため、モータまたはエンジンが効率の低い領域で運転され、電費または燃費が低下する。
While the vehicle is being controlled by the ACC, when the preceding vehicle that was following changes lanes or the preceding vehicle accelerates, and as a result, the preceding vehicle no longer exists in front, it is input from the
図3は、車両がモータを駆動源とする場合に、ACCで車両を制御中に車速と電力消費量が時系列に変化する様子を示す特性図である。時刻t0では、操作スイッチ70からの入力に基づいて設定された目標速度vで車両が走行している。時刻t1で車速が低い先行車に車両が近づくと、車両が先行車の車速まで減速され、時刻t2から先行車に追従する制御が行われる。その後、時刻t3で先行車が車線変更等により車両前方に存在しなくなると、時刻t3から時刻t4の間で速度回復が行われる。速度回復が行われた後、時刻t4以降は、再び目標速度vで車両が走行する。このような場合、時刻t3と時刻t4の間で車両が一時的に高負荷で走行されるため、モータの効率が低下し、電力消費量が増加する。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing how the vehicle speed and the power consumption change in time series while the vehicle is controlled by the ACC when the vehicle uses a motor as a drive source. At time t0, the vehicle is traveling at the target speed v set based on the input from the
このため、制御装置100は、ナビゲーション装置30から得られる、車両がこれから走行するルートの情報から、トンネルなど空気抵抗が低い場所の情報を先読みし、空気抵抗が低い場所を走行中に速度回復を行うよう速度回復のタイミングを制御する。
Therefore, the
以下では、制御装置100のプロセッサ110が行う処理について詳細に説明する。プロセッサ110の運転状態取得部111は、センサ60が検出した情報に基づき、車両の現在の運転状態を表す情報として、車速、ステアリングの操舵角などの各種情報を取得する。
Hereinafter, the processing performed by the
プロセッサ110の道路地形情報取得部112は、ナビゲーション装置30から、車両がこれから走行するルートの道路情報、地形情報を取得する。なお、車両がこれから走行するルートは、操作スイッチ70から入力された移動目的地の情報と、測位情報受信機40が受信した測位情報がナビゲーション装置30に送られることで、ナビゲーション装置30により探索される。道路地形情報取得部112は、ナビゲーション装置30が有する地図情報から、探索されたルートに関する道路情報、地形情報を取得する。道路情報は、道路に沿って設置された防音壁、防風林、フェンスなどの情報を含む。また、地形情報は、道路が通過する切通し、トンネルなどの情報を含む。なお、以下では、道路情報と地形情報を総称して道路地形情報と称する。道路地形情報取得部112は、測位情報受信機40から得られる車両の現在位置からx[m]先までの道路地形情報を取得する。
The road terrain
なお、道路地形情報取得部112は、ナビゲーション装置30以外から得られる情報に基づいて、車両がこれから走行するルートの道路地形情報を取得してもよい。例えば、道路地形情報取得部112は、無線端末50が外部のサーバから受信した無線信号から道路地形情報を取得してもよい。また、道路地形情報取得部112は、無線端末50が他車両から受信した無線信号から、車車間通信により道路地形情報を取得してもよい。また、道路地形情報取得部112は、無線端末50が路側機から受信した無線信号から、路車間通信により道路地形情報を取得してもよい。
The road terrain
更に、道路地形情報取得部112は、車載カメラ10が生成した車両前方を表す画像を解析することで道路地形情報を取得してもよい。例えば、車両前方にトンネルが存在する場合は、車載カメラ10の画像を解析することで、車両前方にトンネルが存在することを表す情報が取得され、またトンネルまでの距離が取得される。この場合、道路地形情報取得部112は、後述する物体検出部115と同様の処理を行うことで道路地形情報を取得する。
Further, the road terrain
プロセッサ110の気象情報取得部113は、無線端末50が外部のサーバ等から受信した気象情報を取得する。特に、気象情報取得部113は、気象情報として、車両がこれから走行するルートにおける風向きと風力についての情報を取得する。気象情報取得部113は、測位情報受信機40から得られる車両の現在位置からx[m]先までの気象情報を取得する。
The weather
プロセッサ110の空気抵抗予測部114は、道路地形情報取得部112が取得した道路地形情報に基づいて、車両がこれから走行するルートにおいて、車両の現在位置からx[m]先までの空気抵抗を予測する。例えば、空気抵抗予測部114は、道路地形情報取得部112が取得した道路地形情報に基づいて、車両の現在位置からx[m]先までにトンネルが存在すれば、トンネル内は車両の流れに起因して追い風が発生しており、またトンネル内に換気装置があれば換気により追い風が発生しているため、トンネルの区間の空気抵抗が「低」であると予測する。特に、例えば高速道路のトンネルなどのようにトンネル内が対面通行でない場合は、車両が一方向に走行するため、車両が追い風の影響を受け易い。また、高速道路のトンネルでは換気装置により車両の流れ方向に換気による風が発生している。したがって、空気抵抗予測部114は、高速道路のトンネルでは一般道路のトンネルよりも更に空気抵抗が低いと予測してもよい。
The air
また、空気抵抗予測部114は、道路地形情報取得部112が取得した道路地形情報に基づいて、車両の現在位置からx[m]先までに、道路脇に防音壁(フェンスなど)、または防風林が存在すれば、これらが存在する区間は車両が横風の影響を受けにくいため、その区間の空気抵抗が「中」であると予測する。
Further, the air
また、空気抵抗予測部114は、道路地形情報取得部112が取得した道路地形情報に基づいて、車両の現在位置からx[m]先までに切通しが存在すれば、切通しの区間は車両が横風の影響を受けにくいため、切通しの区間の空気抵抗が「中」であると予測する。
Further, if the air
また、空気抵抗予測部114は、道路地形情報取得部112が取得した道路地形情報に基づいて、車両の現在位置からx[m]先までにトンネル、防音壁、切通しのいずれも存在しない開けた区間が存在する場合、または橋の上の区間が存在する場合は、その区間では様々な方向から風を受けるため、その区間の空気抵抗が「高」であると予測する。
Further, the air
また、空気抵抗予測部114は、気象情報取得部113が取得した気象情報に基づいて、車両がこれから走行するルートの空気抵抗を予測する。例えば、空気抵抗予測部114は、車両の現在位置からx[m]先までに追い風となる区間が存在すれば、風力に応じてその区間の空気抵抗が「低」または「中」であると予測する。例えば、空気抵抗予測部114は、車両の現在位置からx[m]先までに追い風となる区間が存在し、風速が10[m/s]以上であればその区間の空気抵抗が「低」であると予測し、風速が10[m/s]未満であればその区間の空気抵抗が「中」であると予測する。
Further, the air
以上のようにして、空気抵抗予測部114は、道路地形情報または気象情報に基づいて現在位置からx[m]先までのルートにおいて空気抵抗が最も小さい区間を予測する。空気抵抗予測部114は、道路地形情報または気象情報に基づいて空気抵抗を予測するため、車両がこれから走行するルートの空気抵抗を区間毎に精度よく予測することができる。
As described above, the air
プロセッサ110の物体検出部115は、車載カメラ10により生成された画像から、車両の周囲の構造物(例えば、先行車、道路上の区画線、道路境界線など)を検出する。例えば、物体検出部115は、画像を識別器に入力することで、画像に表された構造物を検出する。物体検出部115は、識別器として、例えば、入力された画像から、その画像の各画素について、その画素に表される可能性の有る物体の種類ごとに、その物体がその画素に表されている確からしさを出力し、確からしさが最大となる物体が表されていると識別するように予め学習されたセグメンテーション用の識別器を用いることができる。物体検出部115は、そのような識別器として、例えば、Fully Convolutional Network(FCN)といった、セグメンテーション用のコンボリューショナルニューラルネットワーク型(CNN)のアーキテクチャを有するディープニューラルネットワーク(DNN)を用いることができる。あるいは、物体検出部115は、ランダムフォレストあるいはサポートベクトルマシンといった他の機械学習手法に従ったセグメンテーション用の識別器を利用してもよい。なお、物体検出部115は、インスタンスセグメンテーション以外の手法を用いた識別器を用いて、画像に表された構造物を検出してもよい。また、物体検出部115は、LiDARが走査することで得られた情報を処理することで、車両の周囲に存在する構造物を検出してもよい。
The
また、物体検出部115は、車載カメラ10がステレオカメラから構成される場合、左右画像の視差から画像上の各構造物までの距離を検出する。更に、物体検出部115は、所定時間毎に検出される先行車までの距離に基づいて、自車と先行車との相対速度を検出し、検出した相対速度と自車の車速とから先行車の車速を検出する。
Further, when the vehicle-mounted
プロセッサ110の車両制御部116は、運転状態取得部111が取得した運転状態を表す情報、空気抵抗予測部114が予測した車両の現在位置からx[m]先までの空気抵抗、物体検出部115が検出した車両の周囲の構造物に基づいて車両を制御する。車両制御部116は、目標速度、先行車の車速、自車の車速、道路上に設けられた車線を区画する区画線などの情報に基づいて車両制御機器80に含まれる駆動装置、変速機、制動装置、操舵装置を制御し、車両を先行車に追従させる制御を行う。
The
車両制御部116は、車速を制御する機能ブロックとして、車両のドライバの操作によらず目標速度を維持するように車速を制御する速度制御部116aを有する。速度制御部116aは、車両前方に先行車が存在しない場合は、操作スイッチ70からの入力に基づいて設定された目標速度を維持するように車両制御機器80を制御することで、車速を制御する。また、速度制御部116aは、車両前方に目標速度よりも低い車速の先行車が存在する場合は、先行車の車速を目標速度として、先行車との車間距離が一定となり、車両が先行車に追従するように車両制御機器80を制御することで、車速を制御する。
The
また、速度制御部116aは、速度回復制御部116bを有する。速度回復制御部116bは、目標速度より車速が低く目標速度まで車両を加速させる場合、すなわち目標速度への加速が必要な場合、車両の現在位置からx[m]先までの範囲で空気抵抗が最も低いと予測される区間で車両を加速させ、目標速度まで速度回復を行う。具体的には、速度回復制御部116bは、操作スイッチ70からの入力に基づいて設定された目標速度よりも低い速度で先行車に追従している状態から、物体検出部115により先行車が車両前方に存在しなくなったことが検出されると、車両の現在位置からx[m]先までの範囲で空気抵抗が最も低いと予測される区間で目標速度まで速度回復を行う。
Further, the
また、速度回復制御部116bは、追従している先行車の速度を目標速度として、この目標速度まで車両を加速させる際に、車両の現在位置からx[m]先までの範囲で空気抵抗が最も低いと予測される区間で車両を加速させる。例えば、速度回復制御部116bは、先行車に追従する制御を行っている際に、先行車が加速すると、加速後の先行車の速度を目標速度として、車両の現在位置からx[m]先までの範囲で空気抵抗が最も低いと予測される区間で車両を加速させる。
Further, the speed
これにより、目標速度までの加速が、空気抵抗が最も低いと予測される区間で行われるため、速度回復時の加速によるモータまたはエンジンの負荷が低下し、モータまたはエンジンが効率の低い領域で運転されることが抑制されるため、電費または燃費が向上される。 As a result, acceleration to the target speed is performed in the section where the air resistance is predicted to be the lowest, so that the load on the motor or engine due to acceleration during speed recovery is reduced, and the motor or engine operates in an inefficient region. Since it is suppressed, the electricity cost or the fuel consumption is improved.
なお、速度回復制御部116bは、車両の現在位置からx[m]先までに車両の現在位置よりも空気抵抗が低いと予測される区間が存在しない場合は、車両の現在位置で通常の速度回復時の加速度よりも緩やかな加速度で速度回復を行う。または、速度回復制御部116bは、車両の現在位置からx[m]先までに車両の現在位置よりも空気抵抗が低いと予測される区間が存在しない場合は、速度回復のための加速を行わなくてもよい。これにより、車両の現在位置からx[m]先までに車両の現在位置よりも空気抵抗が低いと予測される区間が存在しない場合においても、電費または燃費の低下が抑制される。
If there is no section from the current position of the vehicle to x [m] ahead where the air resistance is predicted to be lower than the current position of the vehicle, the speed
なお、目標速度への加速が必要な場合に、車両の現在位置からx[m]先までの範囲で空気抵抗が最も低いと予測される区間で車両が加速されるため、目標速度への加速が必要となった直後に加速が行われないことでドライバに違和感が生じる可能性がある。このため、目標速度への加速が必要となった後、車両が加速されるまでの間は、表示装置20に「速度復帰待機中」などのように表示がなされることが好ましい。これにより、ドライバに違和感が生じることが抑制される。
When acceleration to the target speed is required, the vehicle is accelerated in the section where the air resistance is predicted to be the lowest in the range from the current position of the vehicle to x [m] ahead, so acceleration to the target speed is achieved. There is a possibility that the driver may feel uncomfortable because the acceleration is not performed immediately after the need for. For this reason, it is preferable that the
道路地形情報取得部112または気象情報取得部113が道路地形情報、気象情報を取得する際に適用される車両の現在位置からの距離x[m]の値は、車速等に応じて変更されてもよい。例えば、速度回復の必要が生じてから空気抵抗が最も低いと予測される区間に車両が到達するまで待機する時間の最大値Tを予め固定値として定めておくと、距離x[m]の値は最大値Tと車速から求まる。なお、上述したドライバの違和感を抑制する観点から、最大値Tは例えば数分程度に設定されることが好ましい。
The value of the distance x [m] from the current position of the vehicle, which is applied when the road terrain
図4は、制御装置100のプロセッサ110が所定の制御周期毎に行う処理を示すフローチャートである。なお、図4では、道路地形情報に基づいて空気抵抗を予測し、予測した空気抵抗に基づいて速度回復を行う場合が示されている。先ず、ACCにより車両が制御されているか否かが判定される(ステップS10)。ステップS10でACCにより車両が制御されている場合は、目標速度への加速が必要であるか否かが判定される(ステップS12)。一方、ステップS10でACCにより車両が制御されていない場合は、本制御周期における処理が終了する。
FIG. 4 is a flowchart showing a process performed by the
ステップS12で目標速度への加速が必要な場合、道路地形情報取得部112は、ナビゲーション装置30から、車両がこれから走行するルートにおいて現在位置からx[m]先までの道路地形情報を取得する(ステップS14)。一方、ステップS12で目標速度への加速が必要でない場合、本制御周期における処理は終了する。
When acceleration to the target speed is required in step S12, the road terrain
次に、空気抵抗予測部114が道路地形情報に基づいて現在位置からx[m]先までのルートにおいて空気抵抗が最も小さい区間を予測し、速度回復制御部116bがその区間で目標速度への加速を実施する(ステップS16)。ステップS16の後、本制御周期における処理は終了する。
Next, the air
なお、図4の処理において、気象情報取得部113が取得した気象情報に基づいて空気抵抗予測部114が空気抵抗を予測する場合は、ステップS14において、気象情報取得部113が、車両の現在位置からx[m]先までの気象情報を取得する。そして、ステップS16において、空気抵抗予測部114が気象情報に基づいて現在位置からx[m]先までのルートにおいて空気抵抗が最も小さい区間を予測する。
In the process of FIG. 4, when the air
図5は、ACCで車両を制御中に車速、電力消費量、および車両の現在位置の空気抵抗予測値が時系列に変化する様子を示す特性図であって、図3と同様に速度回復を行う場合に、空気抵抗が小さい区間で速度回復を行った結果、電力消費量が図3よりも低下した様子を示している。 FIG. 5 is a characteristic diagram showing how the vehicle speed, power consumption, and the predicted air resistance value of the current position of the vehicle change in time series while the vehicle is controlled by the ACC, and the speed recovery is performed in the same manner as in FIG. It shows that the power consumption is lower than that in FIG. 3 as a result of speed recovery in the section where the air resistance is small.
図5において、時刻t0から時刻t5までは、車両がトンネル、防音壁、防風林、切通しなどの存在しない開けた道路を走行する。また、時刻t5以降は、車両がトンネル内を走行する。図3と同様、時刻t0では操作スイッチ70からの入力に基づいて設定された目標速度vで車両が走行しており、時刻t1で車速が低い先行車に車両が近づくと、車両が先行車の車速まで減速され、時刻t2から先行車に追従する制御が行われる。
In FIG. 5, from time t0 to time t5, the vehicle travels on an open road where there are no tunnels, noise barriers, windbreaks, cuts, or the like. Further, after the time t5, the vehicle travels in the tunnel. Similar to FIG. 3, at time t0, the vehicle is traveling at the target speed v set based on the input from the
その後、時刻t3で先行車が車線変更等により車両前方に存在しなくなるが、車両の現在位置からx[m]先までの範囲にトンネルが存在するため、図3と異なり時刻t3では速度回復は行われない。その後、時刻t5で車両がトンネルに入り、車両が受ける空気抵抗が小さくなると、時刻t5から時刻t6の間で速度回復が行われる。図5中に破線で示す車速と電力消費量の特性は、図3と同様に時刻t3から時刻t4の間で速度回復を行った場合を比較のため示したものである。トンネル内で速度回復が行われることで、モータの高負荷運転が回避されるため、トンネル外で速度回復が行われる場合(破線)に比べて電力消費量がΔEだけ減少する。したがって、本実施形態によれば、空気抵抗がより小さい区間で速度回復が行われるため、モータの効率低下が抑制され、速度回復時の電費が向上される。 After that, at time t3, the preceding vehicle will no longer exist in front of the vehicle due to a lane change, etc., but since there is a tunnel in the range from the current position of the vehicle to x [m] ahead, the speed recovery will not occur at time t3 unlike FIG. Not done. After that, when the vehicle enters the tunnel at time t5 and the air resistance received by the vehicle becomes small, speed recovery is performed between time t5 and time t6. The characteristics of the vehicle speed and the power consumption shown by the broken line in FIG. 5 show the case where the speed is recovered between the time t3 and the time t4 as in FIG. 3 for comparison. Since the speed recovery is performed inside the tunnel, the high load operation of the motor is avoided, so that the power consumption is reduced by ΔE as compared with the case where the speed recovery is performed outside the tunnel (dashed line). Therefore, according to the present embodiment, since the speed recovery is performed in the section where the air resistance is smaller, the decrease in the efficiency of the motor is suppressed, and the electricity cost at the time of speed recovery is improved.
図6~図8は、車両の現在位置よりも先の道路地形情報に基づいて速度回復が行われる具体例を示す模式図である。図6に示す例は、車両500がこれから走行するルート600において、車両500の現在位置からL1[m]先にトンネル700が存在する場合を示している。車両500の現在位置で目標速度への加速が必要となった場合に、L1≦xであれば、車両500の現在位置よりもトンネル700の方が空気抵抗は低いため、車両500がトンネル700に入ってから速度回復が行われる。一方、L1>xであれば、車両500の現在位置からx[m]より遠くにトンネル700が位置するため、車両500の現在位置で通常の速度回復の加速度よりも小さな加速度で速度回復が行われる。あるいは、L1>xの場合、車両の現在位置では速度回復のための加速を行わなくてもよい。
6 to 8 are schematic views showing a specific example in which speed recovery is performed based on road topography information ahead of the current position of the vehicle. The example shown in FIG. 6 shows a case where the
また、図7に示す例は、車両500がこれから走行するルート600において、車両500の現在位置からL1[m]先にトンネル700が存在し、現在位置からL2[m]先でトンネルよりも手前に防音壁800が存在する場合を示している。車両500の現在位置で目標速度への加速が必要となった場合に、L1≦xであれば、トンネル700と防音壁800のいずれも車両500の現在位置より空気抵抗は低いが、トンネル700の方が防音壁800よりも更に空気抵抗が低いため、車両500がトンネル700に入ってから速度回復が行われる。一方、L1>xであり且つL2≦xの場合は、車両500の現在位置からx[m]より遠くにトンネル700が位置するため、速度回復を行う区間としてトンネル700は対象から外れる。そして、車両500の現在位置よりも防音壁800の方が空気抵抗は低いため、車両500が防音壁800の区間に入ってから速度回復が行われる。
Further, in the example shown in FIG. 7, in the
また、図8に示す例は、車両500が現在位置で防音壁800が設置された区間を走行し、現在位置からL3[m]先にトンネル700が存在する場合を示している。車両500の現在位置で目標速度への加速が必要となった場合に、L3≦xであれば、車両500が現在走行している防音壁800の区間よりもトンネル700の方が空気抵抗は低いため、車両500がトンネル700に入ってから速度回復が行われる。一方、L3>xであれば、車両500の現在位置からx[m]より遠くにトンネル700が位置するため、速度回復を行う区間としてトンネル700は対象から外れる。一方、車両の現在位置からx[m]先までのルートにおいて空気抵抗が最も小さい区間は、車両が現在走行している防音壁800の区間である。したがって、車両500の現在位置で速度回復が行われる。なお、L3>xの場合、車両500は空気抵抗が比較的低い防音壁800の区間を走行しているため、通常の速度回復の加速度よりも小さな加速度で速度回復を行う必要はない。
Further, the example shown in FIG. 8 shows a case where the
図9は、車両の現在位置よりも先の気象情報に基づいて速度回復が行われる具体例を示す模式図である。図9に示す例は、車両500がこれから走行するルート600において、車両500の現在位置からL4[m]先に車両が追い風を受ける領域900が存在する場合を示している。なお、図9では、追い風の向きが矢印で示されている。車両500の現在位置で目標速度への加速が必要となった場合に、L4≦xであれば、車両500の現在位置よりも追い風を受ける領域900の方が空気抵抗は低いため、車両500が領域900に入ってから速度回復が行われる。一方、L4>xであれば、車両500の現在位置からx[m]より遠くに追い風の領域900が位置するため、車両500の現在位置で通常の速度回復の加速度よりも小さな加速度で速度回復が行われる。あるいは、L4>xの場合、車両の現在位置では速度回復のための加速を行わなくてもよい。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a specific example in which speed recovery is performed based on weather information ahead of the current position of the vehicle. The example shown in FIG. 9 shows a case where there is a
なお、上述した実施形態では、ACCによる制御中の速度回復を例に挙げて説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態は、ドライバがブレーキペダルを踏むことでACCによる制御が自動的に解除された後、ドライバがACCによる制御に復帰する操作をしたことで実施される速度回復などにも適用が可能である。更には、本実施形態は、先行車と車車間通信をすることで先行車との車間距離を制御するCACC(Cooperative Adaptive Cruise Control)における速度回復にも適用が可能である。以上のように、本実施形態は様々な態様の速度回復が行われる場面に広く適用可能である。 In the above-described embodiment, speed recovery during control by ACC has been described as an example, but the present embodiment is not limited to this. For example, this embodiment is also applicable to speed recovery performed by the driver performing an operation of returning to the control by the ACC after the control by the ACC is automatically released by the driver stepping on the brake pedal. It is possible. Further, the present embodiment can also be applied to speed recovery in CACC (Cooperative Adaptive Cruise Control), which controls the inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the preceding vehicle by communicating with the preceding vehicle. As described above, the present embodiment can be widely applied to various aspects of speed recovery.
以上説明したように本実施形態によれば、ACCで車両を制御中に目標速度への加速が必要となった場合に、より空気抵抗が小さい区間で速度回復が行われるため、モータまたはエンジンの高負荷運転が抑制される。これにより、空気抵抗を考慮してエネルギーマネージメントが行われるため、更なる燃費または電費の向上が実現される。 As described above, according to the present embodiment, when acceleration to the target speed is required while controlling the vehicle by the ACC, the speed is recovered in the section where the air resistance is smaller, so that the motor or the engine High load operation is suppressed. As a result, energy management is performed in consideration of air resistance, so that further improvement in fuel consumption or electricity cost is realized.
10 車載カメラ
20 表示装置
30 ナビゲーション装置
40 測位情報受信機
50 無線端末
60 センサ
70 操作スイッチ
80 車両制御機器
100 制御装置
110 プロセッサ
111 運転状態取得部
112 道路地形情報取得部
113 気象情報取得部
114 空気抵抗予測部
115 物体検出部
116 車両制御部
116a 速度制御部
116b 速度回復制御部
120 メモリ
130 通信インターフェース
200 車両制御システム
500 車両
600 ルート
700 トンネル
800 防音壁
900 領域
10 In-
Claims (1)
前記道路地形情報に基づいて、車両が走行する前記ルートにおいて、車両の現在位置から所定距離までの空気抵抗を予測する空気抵抗予測部と、
車両のドライバの操作によらず目標速度を維持するように車速を制御する速度制御部と、を備え、
前記速度制御部は、前記目標速度より車速が低く、前記目標速度まで車両を加速させる際に、前記所定距離内で前記空気抵抗がより小さいと予測される区間で車両を加速させる速度回復制御部を含む、車両の制御装置。 The road terrain information acquisition unit that acquires the road terrain information of the route on which the vehicle travels,
An air resistance prediction unit that predicts the air resistance from the current position of the vehicle to a predetermined distance on the route on which the vehicle travels based on the road topography information.
It is equipped with a speed control unit that controls the vehicle speed so as to maintain the target speed regardless of the operation of the driver of the vehicle.
The speed control unit is a speed recovery control unit that accelerates the vehicle in a section where the vehicle speed is lower than the target speed and the air resistance is predicted to be smaller within the predetermined distance when accelerating the vehicle to the target speed. Vehicle control devices, including.
Priority Applications (1)
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- 2020-09-08 JP JP2020150691A patent/JP2022045160A/en active Pending
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