JP2022149629A - Control apparatus - Google Patents

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Abstract

To improve comfort for a passenger in automatic shifting of a vehicle.SOLUTION: A control apparatus includes: an acquisition unit 221 to acquire a gradient function that indicates a relation between a gradient of a route and a travel position; an optimization unit 222 that calculates a first control input value that directs an engine torque, a second control input value that directs a gearshift, and a third control input value that directs an operating state of an auxiliary brake of a vehicle 100, to cause the vehicle 100 to be in a state where a deviation when a sum of an evaluation function including a first evaluation index for a deviation between an acceleration/deceleration of the vehicle 100 and a target acceleration/deceleration, a second evaluation index for a change in an engine torque per hour of the vehicle 100, and a third evaluation index for a change in an operating state of the auxiliary brake of the vehicle 100, is minimized, the change in engine torque per hour, and the change in the operating state of the auxiliary brake; and a driving control unit 223 that controls the driving of the vehicle 100 based on the calculated first control input value, second control input value, and third control input value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、車両の走行を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling travel of a vehicle.

モデルを用いたシミュレーションにより車両を制御する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。例えば、特許文献1には、車両を制御する別のコンピュータが指示した離散的なトルクダウン量と車両のトルクダウン量との誤差を小さくすること等を評価指標とした最適化手法を用いたシミュレーション結果に基づいて、車両を制御することが記載されている。 A technique for controlling a vehicle by simulation using a model has been proposed (for example, Patent Literature 1). For example, Patent Document 1 discloses a simulation using an optimization method using an evaluation index such as reducing the error between a discrete torque reduction amount instructed by another computer that controls the vehicle and the torque reduction amount of the vehicle. Controlling the vehicle based on the results is described.

特開2009-14086号公報JP 2009-14086 A

特許文献1に記載の技術では、車両を自動変速する際に、走行中の車両において補助ブレーキのオンオフが頻繁に切り替えられることがあった。このため、特許文献1に記載の技術では、車両の乗員の乗り心地が良好でないという問題があった。 In the technology disclosed in Patent Document 1, when the vehicle is automatically shifted, the auxiliary brake is frequently switched on and off in the vehicle that is running. Therefore, the technology described in Patent Document 1 has a problem that the passenger of the vehicle does not feel comfortable.

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両の自動変速において車両の乗員の乗り心地を改善することができる制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a control device capable of improving the ride comfort of a vehicle occupant during automatic shifting of a vehicle.

本発明の第1の態様の制御装置は、車両が走行する経路の勾配と走行位置との関係を示す勾配関数を取得する取得部と、前記勾配関数が示す勾配の道路を走行しているときの前記車両の加減速度と目標加減速度との偏差に関する第1評価指数、前記車両のエンジントルクの時間当たりの変化量に関する第2評価指数、及び、前記車両の補助ブレーキの動作状態の変化の有無に関する第3評価指数を含む評価関数の総和を最小又は最大にしたときの前記偏差、前記エンジントルクの時間当たりの変化量、及び、前記補助ブレーキの動作状態の変化の有無に前記車両がなるように、前記車両のエンジントルクを指示する第1制御入力値、前記車両の変速段を指示する第2制御入力値、及び前記車両の補助ブレーキの動作状態を指示する第3制御入力値を算出する最適化部と、前記最適化部が算出した前記第1制御入力値、前記第2制御入力値及び前記第3制御入力値に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御部と、を備える。 A control device according to a first aspect of the present invention includes an acquisition unit that acquires a gradient function indicating a relationship between a gradient of a route on which a vehicle travels and a travel position, and a first evaluation index relating to the deviation between the acceleration/deceleration of the vehicle and the target acceleration/deceleration, a second evaluation index relating to the amount of change in the engine torque of the vehicle per hour, and presence/absence of a change in the operating state of the auxiliary brake of the vehicle. When the sum of the evaluation functions including the third evaluation index for a first control input value that indicates the engine torque of the vehicle, a second control input value that indicates the shift stage of the vehicle, and a third control input value that indicates the operating state of the auxiliary brake of the vehicle. an optimization unit; and a travel control unit that controls travel of the vehicle based on the first control input value, the second control input value, and the third control input value calculated by the optimization unit. .

前記最適化部は、前記第1評価指数、前記第2評価指数、前記第3評価指数、及び、前記車両の変速の有無に関する第4評価指数を含む前記評価関数の総和を最小又は最大にしたときの前記第1制御入力値、前記第2制御入力値及び前記第3制御入力値を算出してもよい。 The optimization unit minimizes or maximizes the sum of the evaluation functions including the first evaluation index, the second evaluation index, the third evaluation index, and a fourth evaluation index regarding whether or not the vehicle is shifting gears. The first control input value, the second control input value, and the third control input value may be calculated.

前記最適化部は、前記評価関数を最小又は最大にしたときの前記第2制御入力値及び前記第3制御入力値として整数値を混合整数非線形計画法により算出してもよい。前記最適化部は、所定の拘束条件を満たすという条件下で前記評価関数の総和を最小又は最大にしたときの前記第1制御入力値、前記第2制御入力値及び前記第3制御入力値を算出してもよい。 The optimization unit may calculate integer values as the second control input value and the third control input value when the evaluation function is minimized or maximized by mixed integer nonlinear programming. The optimization unit calculates the first control input value, the second control input value, and the third control input value when the sum of the evaluation functions is minimized or maximized under a condition that a predetermined constraint condition is satisfied. can be calculated.

本発明によれば、車両の自動変速において車両の乗員の乗り心地を改善するという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in improving the riding comfort of the passenger|crew of a vehicle in the automatic transmission of a vehicle.

実施形態の第1制御装置及び第2制御装置を搭載する車両の概要を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the outline|summary of the vehicle which mounts the 1st control apparatus and 2nd control apparatus of embodiment. 車両の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a vehicle. 制御装置による車速の自動制御の処理手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a processing procedure of automatic control of vehicle speed by a control device;

[車両の概要]
図1は、本実施形態の第1制御装置1及び第2制御装置2を搭載する車両100の概要を示す図である。図1は、車両100の走行中の様子を示す。車両100に搭載された第1制御装置1及び第2制御装置2を破線で示す。車両100は、例えば、トラック等の商用車である。外部装置200は、車両100との間で通信可能なサーバである。外部装置200は、走行位置と、この走行位置における道路の勾配との関係を示す勾配関数を記憶している。また、外部装置200は、走行位置と、この走行位置における道路の曲率との関係を示す曲率関数を記憶している。
[Overview of vehicle]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a vehicle 100 equipped with a first control device 1 and a second control device 2 of this embodiment. FIG. 1 shows the vehicle 100 while it is running. A first control device 1 and a second control device 2 mounted on the vehicle 100 are indicated by dashed lines. Vehicle 100 is, for example, a commercial vehicle such as a truck. External device 200 is a server that can communicate with vehicle 100 . The external device 200 stores a gradient function that indicates the relationship between the driving position and the road gradient at this driving position. The external device 200 also stores a curvature function that indicates the relationship between the travel position and the curvature of the road at this travel position.

第1制御装置1は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)により構成される。第1制御装置1は、外部装置200と無線通信により通信する。第1制御装置1は、車両100が走行する予定の経路を示す経路情報を外部装置200へ送信する。第1制御装置1は、経路情報の送信後、車両100が走行する予定の経路上の走行位置と、この走行位置における道路の勾配との関係を示す勾配関数を外部装置200から取得する。また、第1制御装置1は、経路情報の送信後、車両100が走行する予定の経路上の走行位置と、この走行位置における道路の曲率と、の関係を示す曲率関数を外部装置200から取得する。 The first control device 1 is configured by, for example, an ECU (Electronic Control Unit). The first control device 1 communicates with the external device 200 by wireless communication. The first control device 1 transmits to the external device 200 route information indicating a route along which the vehicle 100 is scheduled to travel. After transmitting the route information, the first control device 1 acquires from the external device 200 a gradient function indicating the relationship between the travel position on the route on which the vehicle 100 is scheduled to travel and the gradient of the road at this travel position. Further, after transmitting the route information, the first control device 1 acquires from the external device 200 a curvature function indicating the relationship between the travel position on the route on which the vehicle 100 is scheduled to travel and the curvature of the road at this travel position. do.

第1制御装置1は、車両100の走行を制御する。例えば、第1制御装置1は、車両100の走行時の車速の目標値を指定する運転者の操作を受け付ける。第1制御装置1は、受け付けた車速の目標値と、外部装置200から取得した勾配関数と、取得した曲率関数とに基づいて、車両100の前後方向及び横方向の目標加減速度を所定期間ごとに決定する。所定期間は、例えば、第1制御装置1が目標加減速度を算出するのに要する時間に応じて定まる。第1制御装置1は、決定した目標加減速度を示す情報を第2制御装置2に逐次入力する。第1制御装置1は、受け付けた車速の目標値を示す情報を第2制御装置2に入力する。 The first control device 1 controls traveling of the vehicle 100 . For example, the first control device 1 receives a driver's operation to specify a target value for the vehicle speed when the vehicle 100 is running. The first control device 1 adjusts the target acceleration/deceleration in the longitudinal direction and the lateral direction of the vehicle 100 every predetermined period based on the received target value of the vehicle speed, the gradient function acquired from the external device 200, and the acquired curvature function. to decide. The predetermined period is determined, for example, according to the time required for the first control device 1 to calculate the target acceleration/deceleration. The first control device 1 sequentially inputs information indicating the determined target acceleration/deceleration to the second control device 2 . The first control device 1 inputs to the second control device 2 information indicating the received target value of the vehicle speed.

第2制御装置2は、例えば、第1制御装置1とは異なるECUにより構成される。第2制御装置2は、車両100が走行する予定の経路上の走行位置と、この走行位置における道路の勾配との関係を示す勾配関数を第1制御装置1から取得する。また、第2制御装置2は、車両100が走行する予定の経路上の走行位置と、この走行位置における道路の曲率と、の関係を示す曲率関数を第1制御装置1から取得する。 The second control device 2 is configured by an ECU different from that of the first control device 1, for example. The second control device 2 acquires from the first control device 1 a gradient function that indicates the relationship between the travel position on the route on which the vehicle 100 is scheduled to travel and the gradient of the road at this travel position. The second control device 2 also acquires from the first control device 1 a curvature function that indicates the relationship between the travel position on the route on which the vehicle 100 is scheduled to travel and the curvature of the road at this travel position.

また、車両100は、地図ECU(不図示)を別途搭載していてもよい。地図ECUは、車両100が走行する予定の経路の勾配を示す前方勾配情報を地図ECUに内蔵された記憶部から読み出し、読み出した前方勾配情報を勾配関数に変換してもよい。 Further, the vehicle 100 may be separately equipped with a map ECU (not shown). The map ECU may read forward slope information indicating the slope of the route on which the vehicle 100 is scheduled to travel from a storage unit built into the map ECU, and convert the read forward slope information into a slope function.

同様にして、地図ECUは、車両100が走行する予定の経路の曲率を示す前方曲率情報を地図ECUに内蔵された記憶部から読み出し、読み出した前方曲率情報を曲率関数に変換してもよい。第2制御装置2は、地図ECUが変換した前方勾配情報から変換した勾配関数と、前方曲率情報から変換した曲率関数とを取得してもよい。 Similarly, the map ECU may read forward curvature information indicating the curvature of the route on which the vehicle 100 is scheduled to travel from a storage unit built into the map ECU, and convert the read forward curvature information into a curvature function. The second control device 2 may acquire a gradient function converted from the forward gradient information converted by the map ECU and a curvature function converted from the forward curvature information.

第2制御装置2は、車両100が走行する車速を自動制御する。第2制御装置2は、前後方向及び横方向の目標加減速度を第1制御装置1から取得する。第2制御装置2は、車両100の前後方向の加減速度と第1制御装置1から取得した前後方向の目標加減速度との偏差に関する第1評価指数、車両100のエンジントルクの時間当たりの変化量に関する第2評価指数、及び、車両100の補助ブレーキの動作状態の変化の有無に関する第3評価指数を含む評価関数を含む評価関数を記憶部から読み出す。 The second control device 2 automatically controls the vehicle speed at which the vehicle 100 travels. The second control device 2 acquires the target acceleration/deceleration in the longitudinal direction and the lateral direction from the first control device 1 . The second control device 2 provides a first evaluation index relating to the deviation between the longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle 100 and the target longitudinal acceleration/deceleration obtained from the first control device 1, and the amount of change per hour in the engine torque of the vehicle 100. and a third evaluation index regarding whether or not the operating state of the auxiliary brake of the vehicle 100 has changed is read out from the storage unit.

評価関数に含まれるこれらの評価指数は、評価関数を用いて算出される第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を定めるための変数である。第1制御入力値は、車両100のエンジントルクを指示する変数である。第2制御入力値は、車両100の変速段を指示する変数である。第3制御入力値は、車両100の補助ブレーキの動作状態を指示する変数である。補助ブレーキは、例えば、燃料噴射装置5がシリンダ内へ燃料を噴射することを停止させるエンジンブレーキ、バルブの開閉タイミングを操作することで動作させる圧縮開放ブレーキ、及び、トランスミッションの出力側に取り付けられている永久磁石式リターダである。 These evaluation indices included in the evaluation function are variables for determining the first control input value, the second control input value and the third control input value calculated using the evaluation function. The first control input value is a variable that indicates the engine torque of vehicle 100 . The second control input value is a variable that indicates the gear stage of vehicle 100 . The third control input value is a variable that indicates the operating state of the auxiliary brake of vehicle 100 . The auxiliary brakes are, for example, an engine brake that stops the fuel injection device 5 from injecting fuel into the cylinder, a compression release brake that is operated by manipulating the opening/closing timing of the valve, and an output side of the transmission. It is a permanent magnet type retarder.

一例としては、第3制御入力値は、車両100に搭載されたエンジンブレーキ、圧縮開放ブレーキ及び永久磁石式リターダの各補助ブレーキのうち、動作している補助ブレーキの数を示す。例えば、エンジンブレーキ及び圧縮開放ブレーキが動作中であり、永久磁石式リターダが動作していない場合には、第3制御入力値は2である。一方、エンジンブレーキ、圧縮開放ブレーキ及び永久磁石式リターダがいずれも動作している場合には、第3制御入力値は3である。 As an example, the third control input value indicates the number of operating auxiliary brakes among the engine brakes, compression release brakes, and permanent magnet type retarder auxiliary brakes mounted on the vehicle 100 . For example, the third control input value is 2 if the engine brake and compression release brake are in operation and the permanent magnet retarder is not in operation. On the other hand, the third control input value is 3 when the engine brake, compression release brake, and permanent magnet retarder are all operating.

第2制御装置2は、車両100の加減速度と第1制御装置1から取得した目標加減速度との偏差に関する第1評価指数、車両100のエンジントルクの時間当たりの変化量に関する第2評価指数、及び、車両100の補助ブレーキの動作状態の変化の有無に関する第3評価指数を変数として含む評価関数を最小にする第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値をそれぞれ算出する。 The second control device 2 provides a first evaluation index regarding the deviation between the acceleration/deceleration of the vehicle 100 and the target acceleration/deceleration obtained from the first control device 1, a second evaluation index regarding the amount of change in the engine torque of the vehicle 100 per hour, Then, a first control input value, a second control input value, and a third control input value that minimize an evaluation function including, as a variable, a third evaluation index relating to whether there is a change in the operating state of the auxiliary brake of the vehicle 100 are calculated. .

第2評価指数に対応するエンジントルクの時間当たりの変化量は、第1制御入力値に基づいて定まる。第3評価指数に対応する車両100の補助ブレーキの動作状態の変化の有無は、第3制御入力値に基づいて定まる。一方、第1評価指数に対応する加減速度は、上述する第1制御入力値と、第2制御入力値と、第3制御入力値とのみから定まるものではなく、車両100が走行する道路の勾配に応じて変化する。第2制御装置2は、勾配関数に基づいて、車両100の走行位置における道路の勾配を特定する。第2制御装置2は、特定した勾配の道路を車両100が走行しているという条件において、第1評価指数を含む評価関数の総和を最小にする第1制御入力値等を算出する。 The amount of change per hour in engine torque corresponding to the second evaluation index is determined based on the first control input value. Whether or not there is a change in the operating state of the auxiliary brake of vehicle 100 corresponding to the third evaluation index is determined based on the third control input value. On the other hand, the acceleration/deceleration corresponding to the first evaluation index is determined not only by the first control input value, the second control input value, and the third control input value, but also by the slope of the road on which the vehicle 100 travels. Varies depending on The second control device 2 specifies the slope of the road at the travel position of the vehicle 100 based on the slope function. The second control device 2 calculates a first control input value or the like that minimizes the sum of the evaluation functions including the first evaluation index under the condition that the vehicle 100 is traveling on the road with the specified gradient.

このようにして、第2制御装置2は、第1制御装置1が決定した目標加減速度への追従性を向上させる第1制御入力値等を算出することができる。第2制御装置2は、車両100の前後方向加減速度の時間当たりの変化量である躍度を低減させ、且つ、車両100の補助ブレーキの動作状態をなるべく変化させないように第1制御入力値等を算出することにより、車両100の乗員の乗り心地を改善することができる。 In this manner, the second control device 2 can calculate the first control input value or the like that improves the ability to follow the target acceleration/deceleration determined by the first control device 1 . The second control device 2 reduces the jerk, which is the amount of change per unit time in the longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle 100, and controls the first control input value and the like so as not to change the operating state of the auxiliary brake of the vehicle 100 as much as possible. By calculating , it is possible to improve the ride comfort of the occupant of the vehicle 100 .

[車両の構成]
図2は、車両100の構成を示す図である。車両100は、第1制御装置1、第2制御装置2、タッチパネル3、通信部4及び燃料噴射装置5を備える。第2制御装置2は、記憶部21及び制御部22を備える。
[Vehicle configuration]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of vehicle 100. As shown in FIG. A vehicle 100 includes a first control device 1 , a second control device 2 , a touch panel 3 , a communication section 4 and a fuel injection device 5 . The second control device 2 includes a storage section 21 and a control section 22 .

タッチパネル3は、ディスプレイ(不図示)に重畳して形成されたタッチセンサによりユーザの操作を検出する。通信部4は、外部装置200と通信するための通信モジュールである。燃料噴射装置5は、車両100のエンジンのシリンダ内へ燃料を噴射する。 The touch panel 3 detects a user's operation by means of a touch sensor superimposed on a display (not shown). The communication unit 4 is a communication module for communicating with the external device 200 . The fuel injection device 5 injects fuel into the cylinders of the engine of the vehicle 100 .

第1制御装置1は、通信部4を介して、外部装置200と無線通信により通信する。第1制御装置1は、タッチパネル3を介して、ユーザの操作を受け付ける。 The first control device 1 wirelessly communicates with the external device 200 via the communication unit 4 . The first control device 1 receives user operations via the touch panel 3 .

記憶部21は、例えば、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等により構成される。記憶部21は、制御部22を機能させるための各種プログラムや各種データを記憶する。制御部22は、記憶部21に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部221、最適化部222及び走行制御部223として機能する。 The storage unit 21 is configured by, for example, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The storage unit 21 stores various programs and various data for causing the control unit 22 to function. The control unit 22 functions as an acquisition unit 221 , an optimization unit 222 and a travel control unit 223 by executing programs stored in the storage unit 21 .

取得部221は、車両100が走行する経路の勾配と走行位置との関係を示す勾配関数を取得する。例えば、取得部221は、勾配関数を第1制御装置1から取得する。このとき、取得部221は、勾配関数に加えて、車両100が走行する経路の曲率と走行位置との関係を示す曲率関数とを第1制御装置1から取得する。取得部221は、勾配関数及び曲率関数を外部装置200から取得してもよい。 The acquisition unit 221 acquires a gradient function that indicates the relationship between the gradient of the route along which the vehicle 100 travels and the travel position. For example, the acquisition unit 221 acquires the gradient function from the first control device 1 . At this time, the acquisition unit 221 acquires from the first control device 1 a curvature function indicating the relationship between the curvature of the route along which the vehicle 100 travels and the travel position, in addition to the gradient function. The acquisition unit 221 may acquire the gradient function and the curvature function from the external device 200 .

また、車両100に別途搭載された地図ECUが、車両100が走行する予定の経路の勾配を示す前方勾配情報と、車両100が走行する予定の経路の曲率を示す前方曲率情報とを地図ECUに内蔵された記憶部から取得してもよい。地図ECUは、取得した前方勾配情報が示す道路の勾配と、走行位置との関係を近似する勾配関数を生成する。例えば、地図ECUは、道路の勾配と、走行位置との関係を多項式近似する勾配関数を生成する。地図ECUは、取得した前方曲率情報が示す道路の曲率と、走行位置との関係を近似する曲率関数を生成する。取得部221は、地図ECUが生成した勾配関数及び曲率関数を取得してもよい。 Further, a map ECU separately mounted on the vehicle 100 transmits forward gradient information indicating the gradient of the route along which the vehicle 100 is scheduled to travel and forward curvature information indicating the curvature of the route along which the vehicle 100 is scheduled to travel to the map ECU. It may be acquired from a built-in storage unit. The map ECU generates a gradient function that approximates the relationship between the road gradient indicated by the acquired forward gradient information and the driving position. For example, the map ECU generates a gradient function that polynomially approximates the relationship between road gradients and driving positions. The map ECU generates a curvature function that approximates the relationship between the road curvature indicated by the acquired forward curvature information and the travel position. The obtaining unit 221 may obtain the gradient function and the curvature function generated by the map ECU.

取得部221は、第1制御装置1が決定した目標加減速度を第1制御装置1から取得する。取得部221は、第1制御装置1が前後方向の目標加減速度を決定する度に、この目標加減速度を取得する。取得部221は、車速の目標値を第1制御装置1から取得する。取得部221は、取得した勾配関数、曲率関数、前後方向の目標加減速度、及び車速の目標値を最適化部222へ通知する。 The acquisition unit 221 acquires from the first control device 1 the target acceleration/deceleration determined by the first control device 1 . The acquisition unit 221 acquires the target acceleration/deceleration each time the first control device 1 determines the target acceleration/deceleration in the longitudinal direction. The acquisition unit 221 acquires the target value of the vehicle speed from the first control device 1 . The acquiring unit 221 notifies the optimizing unit 222 of the acquired gradient function, curvature function, longitudinal target acceleration/deceleration, and vehicle speed target value.

[評価関数の最適化]
最適化部222は、勾配関数が示す勾配の道路を走行しているときの車両100の加減速度と目標加減速度との偏差、車両100のエンジントルクの時間当たりの変化量、及び、車両100の補助ブレーキの動作状態の変化の有無が、複数の評価指数を含む評価関数を最小にしたときの加減速度と目標加減速度との偏差、エンジントルクの時間当たりの変化量、及び、補助ブレーキの動作状態の変化の有無になるように、第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出する。このとき、最適化部222は、後述する所定の拘束条件を満たすという条件下で複数の評価指数を変数として含む評価関数の総和を最小にしたときの第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出する。評価関数Lは、例えば、以下の式(1)で表される。
[Optimization of evaluation function]
The optimization unit 222 calculates the deviation between the acceleration/deceleration of the vehicle 100 and the target acceleration/deceleration when traveling on a road with a gradient indicated by the gradient function, the amount of change per hour in the engine torque of the vehicle 100, and the Deviation between acceleration/deceleration and target acceleration/deceleration when an evaluation function including multiple evaluation indexes is minimized, amount of change in engine torque per unit time, and operation of auxiliary brake A first control input value, a second control input value, and a third control input value are calculated so that there is no change in state. At this time, the optimization unit 222 minimizes the sum of evaluation functions including a plurality of evaluation indices as variables under the condition that a predetermined constraint condition (to be described later) is satisfied, the first control input value and the second control input value. and a third control input value. The evaluation function L is represented, for example, by the following formula (1).

Figure 2022149629000002
Figure 2022149629000002

式(1)中、第1項は、勾配関数が示す勾配の道路を走行しているときの車両100の加減速度と、取得部221が取得した目標加減速度との偏差に関する第1評価指数を示す。車両100の前後方向の加減速度と、前後方向の目標加減速度との偏差が大きくなるほど、第1指数は大きくなる。第2項は、エンジントルクの時間当たりの変化量に関する第2評価指数を示す。エンジントルクの時間当たりの変化量が大きくなるほど、第2評価指数は大きくなる。 In equation (1), the first term is a first evaluation index relating to the deviation between the acceleration/deceleration of the vehicle 100 traveling on a road with a gradient indicated by the gradient function and the target acceleration/deceleration obtained by the obtaining unit 221. show. The larger the deviation between the longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle 100 and the longitudinal target acceleration/deceleration, the larger the first exponent. The second term indicates a second evaluation index relating to the amount of change in engine torque per unit time. The second evaluation index increases as the amount of change in engine torque per hour increases.

第3項は、車両100の補助ブレーキの動作状態の変化の有無に関する第3評価指数を示す。車両100に搭載された補助ブレーキのうち、オンオフの動作状態を変化させる補助ブレーキの数が多くなるほど、第3評価指数は大きくなる。補助ブレーキは、オンとオフとの2段階で制御されるため、補助ブレーキの動作時には比較的強い制動力が一気に発生する。このため、補助ブレーキのオンオフの動作状態を頻繁に変化させると、車両100の乗員の乗り心地を損なう可能性がある。最適化部222は、補助ブレーキの動作状態をなるべく変化させないように評価関数Lを最適化することにより、車両100の乗員の乗り心地を改善することができる。 A third term indicates a third evaluation index relating to whether or not there is a change in the operating state of the auxiliary brake of vehicle 100 . Among the auxiliary brakes mounted on the vehicle 100, the third evaluation index increases as the number of auxiliary brakes that change the on/off operation state increases. Since the auxiliary brake is controlled in two stages, ON and OFF, a relatively strong braking force is generated at once when the auxiliary brake is activated. Therefore, if the on/off operation state of the auxiliary brake is frequently changed, the ride comfort of the occupant of the vehicle 100 may be impaired. The optimization unit 222 can improve the ride comfort of the occupant of the vehicle 100 by optimizing the evaluation function L so as not to change the operation state of the auxiliary brake as much as possible.

式(1)に示す評価関数Lには、車両100のメインブレーキを動作させるか否かを示す変数は含まれていないが、本明細書の例では、第2制御装置2は、補助ブレーキをメインブレーキよりも優先して動作させるものとする。このため、最適化部222は、車両100に搭載された全ての補助ブレーキをオンにした後にのみ、メインブレーキを動作させるという条件において評価関数を最適化するものとする。 Although the evaluation function L shown in equation (1) does not include a variable indicating whether to operate the main brake of the vehicle 100, in the example of this specification, the second control device 2 operates the auxiliary brake. It shall be operated with priority over the main brake. Therefore, the optimization unit 222 optimizes the evaluation function under the condition that the main brake is operated only after all the auxiliary brakes mounted on the vehicle 100 are turned on.

本明細書の例では、評価関数は、第1評価指数、第2評価指数及び第3評価指数に加えて、車両100のギヤ段の変速の有無に関する第4評価指数を変数として含む。第4評価指数は、車両100のギヤ段を変速した場合に、車両100のギヤ段を変速しない場合よりも大きくなる。最適化部222は、車両100をなるべく変速させないように評価関数Lを最適化することにより、車両100の乗員の乗り心地を改善することができる。 In the example of this specification, the evaluation function includes, as a variable, a fourth evaluation index regarding whether or not the vehicle 100 shifts gears, in addition to the first evaluation index, the second evaluation index, and the third evaluation index. The fourth evaluation index becomes larger when the gear stage of vehicle 100 is changed than when the gear stage of vehicle 100 is not changed. The optimization unit 222 can improve the ride comfort of the occupants of the vehicle 100 by optimizing the evaluation function L so that the vehicle 100 is shifted as little as possible.

定数W、定数W、定数W、定数W及び定数Wは、それぞれの評価指数に対する重みを示す重み係数である。最適化部222は、重み係数が大きいほど、この重み係数が割り当てられた評価指数を優先した第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出する。 A constant W 1 , a constant W 2 , a constant W 3 , a constant W 4 , and a constant W 5 are weighting factors that indicate weights for the respective evaluation indexes. The optimization unit 222 calculates the first control input value, the second control input value, and the third control input value prioritizing the evaluation index to which the weighting factor is assigned as the weighting factor increases.

例えば、最適化部222は、第1項の重み係数Wが他の重み係数WからWに比べて大きい場合、エンジントルクの時間当たりの変化量を小さくすることや、車両100の補助ブレーキの動作状態をなるべく変化させないことに比べて、車両100の加減速度と目標加減速度との偏差を小さくすることを優先した第1制御入力値から第3制御入力値を算出する。このようにして、最適化部222は、評価関数Lの総和を最小にすることにより、複数の評価指数に割り当てられた重み係数に応じたバランスでそれぞれの評価指数をなるべく小さくするように第1制御入力値から第3制御入力値を算出することができる。 For example, when the weighting factor W1 of the first term is larger than the other weighting factors W2 to W5 , the optimization unit 222 reduces the amount of change per hour in the engine torque, A third control input value is calculated from the first control input value giving priority to reducing the deviation between the acceleration/deceleration of the vehicle 100 and the target acceleration/deceleration over minimizing the change in the operating state of the brake. In this way, the optimization unit 222 minimizes the sum of the evaluation functions L, thereby minimizing the first evaluation index so that each evaluation index is as small as possible with a balance according to the weighting factors assigned to the plurality of evaluation indexes. A third control input value can be calculated from the control input value.

式(1)中の変数Accdevは、前後方向の加減速度と、前後方向の目標加減速度との偏差である。最適化部222は、車両100のエンジントルクを指示する第1制御入力値と、車両の変速段を指示する第2制御入力値と、車両の補助ブレーキの動作状態を指示する第3制御入力値とがいずれかの値であると仮定し、取得部221が取得した勾配関数が示す路面の勾配を走行する車両100の前後方向の加減速度及び車速を算出する。最適化部222は、算出した前後方向の加減速度と、取得部221が取得した前後方向の目標加減速度との偏差Accdevを算出する。偏差Accdevは、式(1)の第1評価指数に対応するものである。 The variable Acc dev in equation (1) is the difference between the longitudinal acceleration/deceleration and the longitudinal target acceleration/deceleration. The optimization unit 222 uses a first control input value that instructs the engine torque of the vehicle 100, a second control input value that instructs the shift stage of the vehicle, and a third control input value that instructs the operating state of the auxiliary brake of the vehicle. is any value, and the acceleration/deceleration in the longitudinal direction and the vehicle speed of the vehicle 100 traveling on the road gradient indicated by the gradient function acquired by the acquisition unit 221 are calculated. The optimization unit 222 calculates the deviation Acc dev between the calculated acceleration/deceleration in the longitudinal direction and the target acceleration/deceleration in the longitudinal direction acquired by the acquisition unit 221 . The deviation Acc dev corresponds to the first evaluation index of equation (1).

最適化部222は、車両100のエンジントルクを指示する第1制御入力値と、この第1制御入力値の一つ前の計算時に算出した第1制御入力値との差に基づいて、エンジントルク時間当たりの変化を示す変数EngTrqDiffを算出する。エンジントルク時間当たりの変化を示す変数EngTrqDiffは、式(1)の第2評価指数に対応するものである。式(1)において車両100の補助ブレーキの動作状態の変化の有無に関する第3評価指数に対応する変数uchangeは、補助ブレーキの動作状態を示す第3制御入力値が変化したときに1を示し、第3制御入力値が変化していないときに0を示す。式(1)において車両100の変速の有無に関する第4評価指数に対応する変数Gearchangeは、車両の変速段を指示する第2制御入力値が変化したときに1を示し、この第2制御入力値が変化していないときに0を示す。 The optimization unit 222 calculates the engine torque based on the difference between the first control input value that indicates the engine torque of the vehicle 100 and the first control input value that was calculated when the first control input value was calculated immediately before. A variable EngTrqDiff is calculated that indicates the change per hour. The variable EngTrqDiff, which indicates the change per engine torque time, corresponds to the second evaluation index of equation (1). In the equation (1), the variable u change corresponding to the third evaluation index regarding whether or not the operating state of the auxiliary brake of the vehicle 100 has changed indicates 1 when the third control input value indicating the operating state of the auxiliary brake changes. , indicates 0 when the third control input value has not changed. The variable Gear change corresponding to the fourth evaluation index relating to whether or not the vehicle 100 shifts gears in the equation (1) indicates 1 when the second control input value indicating the gear position of the vehicle changes. Indicates 0 when the value has not changed.

以上のように、最適化部222は、第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値がいずれかの値であると仮定することにより、式(1)の変数Accdev、変数EngTrqDiff、変数uchange、変数Gearchangeをそれぞれ算出するので、評価関数Lを算出することが可能である。 As described above, the optimization unit 222 assumes that the first control input value, the second control input value, and the third control input value are any of the values, and the variables Acc dev and Since the variable EngTrqDiff, the variable u change and the variable Gear change are calculated, the evaluation function L can be calculated.

評価関数Lは、第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値により決定される関数であるということができる。このため、最適化部222は、数理最適化手法を用いて、評価関数Lの総和を最小にしたときの第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出することができる。 It can be said that the evaluation function L is a function determined by the first control input value, the second control input value and the third control input value. Therefore, the optimization unit 222 can use a mathematical optimization method to calculate the first control input value, the second control input value, and the third control input value when the sum of the evaluation functions L is minimized. can.

最適化部222は、評価関数を最小にするときの第2制御入力値及び第3制御入力値として整数値を算出する。整数値を含む制御入力値を算出するための数理最適化手法としては、例えば、混合整数非線形計画法等の公知の手法を用いることができる。最適化部222は、混合整数非線形計画法において例えば、分枝限定法を適用して命題を複数の部分問題に分解し、これらの部分問題をそれぞれ求解することにより、評価関数Lの総和を最小にする第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出することができる。 The optimization unit 222 calculates integer values as the second control input value and the third control input value when minimizing the evaluation function. As a mathematical optimization method for calculating control input values including integer values, for example, a known method such as mixed integer nonlinear programming can be used. The optimization unit 222 applies, for example, the branch and bound method in the mixed integer nonlinear programming method to decompose the proposition into a plurality of subproblems, and solves each of these subproblems to minimize the sum of the evaluation function L. It is possible to calculate a first control input value, a second control input value, and a third control input value that make

評価関数の総和を最小にしたときとは、一例としては、評価関数の総和が極値又は最小値であるときである。最適化部222は、評価関数を最小にしたときの第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出する例に限定されず、評価関数を最大にしたときの第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出してもよい。例えば、最適化部222は、評価関数がLの逆数L’=1/Lである場合には、評価関数L’を最大にしたときの第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出してもよい。 When the sum of the evaluation functions is minimized is, for example, when the sum of the evaluation functions is an extreme value or a minimum value. The optimization unit 222 is not limited to the example of calculating the first control input value, the second control input value, and the third control input value when the evaluation function is minimized, and the first control input value when the evaluation function is maximized. A control input value, a second control input value and a third control input value may be calculated. For example, when the evaluation function is the reciprocal of L, L′=1/L, the optimization unit 222 determines the first control input value, the second control input value, and the third control input value when the evaluation function L′ is maximized. A control input value may be calculated.

[車速と目標値との偏差に関する拘束条件]
本明細書の例では、最適化部222は、車速v(t)と、取得部221が取得した車速の目標値vとの偏差に関する拘束条件を満たすように評価関数Lの総和を最小にする第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出する。車速v(t)と車速の目標値との偏差に関する拘束条件は、以下の不等式(2)で表される。
[Constraint Concerning Deviation Between Vehicle Speed and Target Value]
In the example of this specification, the optimization unit 222 minimizes the sum of the evaluation functions L so as to satisfy the constraint on the deviation between the vehicle speed v (t) and the vehicle speed target value vd acquired by the acquisition unit 221 . A first control input value, a second control input value, and a third control input value are calculated. A constraint on the deviation between the vehicle speed v(t) and the target value of the vehicle speed is represented by the following inequality (2).

Figure 2022149629000003
式(2)中、定数Vmaxは、車速v(t)が目標値vより大きい場合に、車速v(t)と車速の目標値vとの偏差の絶対値として許容される最大値である。定数Vminは、車速v(t)が車速の目標値vより小さい場合に、車速v(t)と車速の目標値vとの偏差の絶対値として許容される最大値である。
Figure 2022149629000003
In equation (2), the constant Vmax is the maximum allowable absolute value of the deviation between the vehicle speed v (t) and the target vehicle speed vd when the vehicle speed v( t ) is greater than the target value vd. is. The constant Vmin is the maximum allowable absolute value of the deviation between the vehicle speed v (t) and the target vehicle speed vd when the vehicle speed v( t ) is smaller than the target vehicle speed vd.

走行制御部223は、最適化部222が算出した第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値に基づいて、車両100の走行を制御する。例えば、走行制御部223は、最適化部222が算出した第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値に対応する燃料噴射量の燃料をエンジンのシリンダ内へ噴射することを燃料噴射装置5に指示する。 The travel control unit 223 controls travel of the vehicle 100 based on the first control input value, the second control input value, and the third control input value calculated by the optimization unit 222 . For example, the travel control unit 223 selects to inject fuel into the cylinder of the engine in a fuel injection amount corresponding to the first control input value, the second control input value, and the third control input value calculated by the optimization unit 222. The fuel injection device 5 is instructed.

[制御装置による車速の自動制御の処理手順]
図3は、第1制御装置1による車速の自動制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、例えば、車両100が走行する予定の経路上の車両の走行位置と、この走行位置における勾配との関係を示す勾配関数を第1制御装置1が外部装置200から取得したときに開始する。
[Procedure for automatic control of vehicle speed by control device]
FIG. 3 is a flow chart showing a processing procedure of automatic vehicle speed control by the first control device 1 . This processing procedure is performed, for example, when the first control device 1 acquires from the external device 200 a gradient function indicating the relationship between the vehicle travel position on the route along which the vehicle 100 is scheduled to travel and the gradient at this travel position. Start.

取得部221は、経路情報が示す経路上の車両の走行位置と、この走行位置における勾配との関係を示す勾配関数を第1制御装置1から取得する(S101)。取得部221は、目標加減速度を第1制御装置1から取得する(S102)。 The acquisition unit 221 acquires from the first control device 1 a gradient function that indicates the relationship between the traveling position of the vehicle on the route indicated by the route information and the gradient at this traveling position (S101). The acquisition unit 221 acquires the target acceleration/deceleration from the first control device 1 (S102).

最適化部222は、複数の評価指数を含む評価関数を最小にしたときの加減速度と目標加減速度との偏差、エンジントルクの時間当たりの変化量、及び、補助ブレーキの動作状態の変化の有無に車両100がなるように、第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値を算出する(S103)。 The optimization unit 222 determines the difference between the acceleration/deceleration and the target acceleration/deceleration when an evaluation function including a plurality of evaluation indices is minimized, the amount of change in engine torque per hour, and whether or not there is a change in the operating state of the auxiliary brake. (S103).

最適化部222は、算出した第1制御入力値、第2制御入力値及び第3制御入力値に対応する車速を算出する。最適化部222は、算出した車速と目標値との偏差に関する拘束条件が満たされるか否かを判定する(S104)。走行制御部223は、S104の判定において拘束条件が満たされると最適化部222が判定した場合に(S104のYES)、最適化部222が算出した第1制御入力値等に対応する分量の燃料をエンジンのシリンダ内へ噴射することを燃料噴射装置5に指示し(S105)、処理を終了する。最適化部222は、S104の判定において拘束条件を満たされないと判定した場合(S105のNO)に、S103の処理に戻り、拘束条件を満たすように第1制御入力値等を再度算出する。 The optimization unit 222 calculates vehicle speeds corresponding to the calculated first control input value, second control input value, and third control input value. The optimization unit 222 determines whether or not a constraint condition regarding the deviation between the calculated vehicle speed and the target value is satisfied (S104). When the optimization unit 222 determines that the constraint condition is satisfied in the determination in S104 (YES in S104), the travel control unit 223 supplies fuel in an amount corresponding to the first control input value calculated by the optimization unit 222. is instructed to the fuel injection device 5 to inject into the engine cylinder (S105), and the process ends. If the optimization unit 222 determines in S104 that the constraint condition is not satisfied (NO in S105), the optimization unit 222 returns to S103 and recalculates the first control input value and the like so as to satisfy the constraint condition.

[本実施形態の制御装置による効果]
本実施形態によれば、最適化部222は、第1制御装置1が決定した目標加減速度への追従性を向上させる第2制御入力値等を算出することができる。最適化部222は、車両100の前後方向加減速度の時間当たりの変化量である躍度を低減させ、且つ、車両100の補助ブレーキの動作状態をなるべく変化させないように第1制御入力値等を算出することにより、車両100の乗員の乗り心地を改善することができる。
[Effects of the control device of the present embodiment]
According to this embodiment, the optimization unit 222 can calculate the second control input value or the like that improves the ability to follow the target acceleration/deceleration determined by the first control device 1 . The optimization unit 222 reduces the jerk, which is the amount of change per time in the longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle 100, and adjusts the first control input value and the like so as not to change the operation state of the auxiliary brake of the vehicle 100 as much as possible. By calculating, it is possible to improve the ride comfort of the occupant of the vehicle 100 .

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、装置の全部又は一部は、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併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed and integrated in arbitrary units. In addition, new embodiments resulting from arbitrary combinations of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment caused by the combination has the effect of the original embodiment.

1 第1制御装置
2 第2制御装置
3 タッチパネル
4 通信部
5 燃料噴射装置
21 記憶部
22 制御部
100 車両
200 外部装置
221 取得部
222 最適化部
223 走行制御部
1 First control device 2 Second control device 3 Touch panel 4 Communication unit 5 Fuel injection device 21 Storage unit 22 Control unit 100 Vehicle 200 External device 221 Acquisition unit 222 Optimization unit 223 Travel control unit

Claims (4)

車両が走行する経路の勾配と走行位置との関係を示す勾配関数を取得する取得部と、
前記勾配関数が示す勾配の道路を走行しているときの前記車両の加減速度と目標加減速度との偏差に関する第1評価指数、前記車両のエンジントルクの時間当たりの変化量に関する第2評価指数、及び、前記車両の補助ブレーキの動作状態の変化の有無に関する第3評価指数を含む評価関数の総和を最小又は最大にしたときの前記偏差、前記エンジントルクの時間当たりの変化量、及び、前記補助ブレーキの動作状態の変化の有無に前記車両がなるように、前記車両のエンジントルクを指示する第1制御入力値、前記車両の変速段を指示する第2制御入力値、及び前記車両の補助ブレーキの動作状態を指示する第3制御入力値を算出する最適化部と、
前記最適化部が算出した前記第1制御入力値、前記第2制御入力値及び前記第3制御入力値に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御部と、
を備える制御装置。
an acquisition unit that acquires a gradient function that indicates the relationship between the gradient of the route on which the vehicle travels and the travel position;
A first evaluation index relating to the deviation between the acceleration/deceleration of the vehicle and the target acceleration/deceleration when the vehicle is traveling on a road having a slope indicated by the slope function, a second evaluation index relating to the amount of change in the engine torque of the vehicle per hour, and the deviation when the sum of evaluation functions including a third evaluation index relating to the presence or absence of a change in the operating state of the auxiliary brake of the vehicle is minimized or maximized, the amount of change in the engine torque per hour, and the auxiliary brake. A first control input value indicating an engine torque of the vehicle, a second control input value indicating a gear stage of the vehicle, and an auxiliary brake of the vehicle such that the vehicle is subject to a change in brake operating state. an optimization unit that calculates a third control input value that indicates the operating state of the
a travel control unit that controls travel of the vehicle based on the first control input value, the second control input value, and the third control input value calculated by the optimization unit;
A control device comprising:
前記最適化部は、前記第1評価指数、前記第2評価指数、前記第3評価指数、及び、前記車両の変速の有無に関する第4評価指数を含む前記評価関数の総和を最小又は最大にしたときの前記第1制御入力値、前記第2制御入力値及び前記第3制御入力値を算出する、
請求項1に記載の制御装置。
The optimization unit minimizes or maximizes the sum of the evaluation functions including the first evaluation index, the second evaluation index, the third evaluation index, and a fourth evaluation index regarding whether or not the vehicle is shifting gears. calculating the first control input value, the second control input value and the third control input value when
A control device according to claim 1 .
前記最適化部は、前記評価関数を最小又は最大にしたときの前記第2制御入力値及び前記第3制御入力値として整数値を混合整数非線形計画法により算出する、
請求項1又は2に記載の制御装置。
The optimization unit calculates integer values as the second control input value and the third control input value when the evaluation function is minimized or maximized by mixed integer nonlinear programming,
3. A control device according to claim 1 or 2.
前記最適化部は、所定の拘束条件を満たすという条件下で前記評価関数の総和を最小又は最大にしたときの前記第1制御入力値、前記第2制御入力値及び前記第3制御入力値を算出する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置。
The optimization unit calculates the first control input value, the second control input value, and the third control input value when the sum of the evaluation functions is minimized or maximized under a condition that a predetermined constraint condition is satisfied. calculate,
A control device according to any one of claims 1 to 3.
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