JP3582838B2 - 車両ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、車両の加速抵抗に応じて、走行に適した経路を探索、案内する車両ナビゲーション装置に関する。
背景技術
近年、地理に不案内な運転者に対して目的地まで経路案内を行う車両ナビゲーション装置が提案されている。この車両ナビゲーション装置では、記憶装置に道路データを格納しており、この道路データに基づき現在位置から目的地までの自動車の走行経路を探索し、車両の現在位置に応じて経路案内を行うようになっている。
しかしながら、従来の車両ナビゲーション装置では、牽引走行の場合や重量のある荷物を運搬する場合等、坂道抵抗を除いた走行負荷が大きいときでも、通常の場合と同様に経路探索、経路案内を行っていた。そのため、坂道や狭い道等、走行するのが容易でない道路や十分な加速、減速が期待できない道路が車両ナビゲーション装置によって案内される可能性もあった。
そこで本発明の目的は、車両の加速抵抗に応じて、走行に適した経路を探索、案内することのできる車両ナビゲーション装置を提供することにある。
発明の開示
本発明は、目的地を含む情報を入力するため入力手段と、経路探索および経路案内に必要な道路情報を記憶する記憶手段と、車両の加速抵抗を検出する加速抵抗検出手段と、この加速抵抗検出手段によって検出された車両の加速抵抗と記憶手段によって記憶された道路情報とに基づいて走行道路を抽出し、抽出した走行道路を用いて、入力手段によって入力された目的地までの経路を探索する経路探索手段と、この経路探索手段によって探索された経路に従って経路案内を行う経路案内手段とを、車両ナビゲーション装置に具備させる。
すなわち、記憶手段によって、経路探索および経路案内に必要な道路情報が記憶され、加速抵抗検出手段によって車両の加速抵抗が検出される。そして、経路探索手段によって、加速抵抗検出手段によって検出された加速抵抗と記憶手段によって記憶された道路情報とに基づいて走行道路が抽出され、この抽出された走行道路を用いて、入力手段によって入力された目的地までの経路が探索され、この経路に従って経路案内手段によって経路案内が行われる。
また、本発明は、上述の車両ナビゲーション装置において、加速抵抗検出手段が、エンジントルクから求めた基準加速度と車速から求めた実加速度とを比較して、坂道抵抗を除く車両の負荷状態に関連したデータを検出するように構成する。すなわち、加速抵抗検出手段によって、エンジントルクから求めた基準加速度と車速から求めた実加速度とが比較され、車両の加速抵抗で検出される。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施例に係る車両ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
図２は、車両ナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。
図３は、通常時にスロットル開度が約20％の状態での基準加速度、実加速度等の時間的変化を表す特性図である。
図４は、牽引時にスロットル開度が約20％の状態での基準加速度、実加速度等の時間的変化を表す特性図である。
図５は、通常時にスロットル開度が約30％の状態での基準加速度、実加速度等の時間的変化を表す特性図である。
図６は、牽引時にスロットル開度が約30％の状態での基準加速度、実加速度等の時間的変化を表す特性図である。
図７は、通常時にスロットル開度が約40％の状態での基準加速度、実加速度等の時間的変化を表す特性図である。
図８は、牽引時にスロットル開度が約40％の状態での基準加速度、実加速度等の時間的変化を表す特性図である。
図９は、通常時と牽引時とで車両ナビゲーション装置によって探索される経路が異なる場合の一例を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の車両ナビゲーション装置における好適な実施例について、図１から図９を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る車両ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
この車両ナビゲーション装置は、演算部10を備え、この演算部10には、タッチパネルとして機能するディスプレイ11aとこのディスプレイ11aの周囲に設けられた操作用のスイッチ11bとを含む表示部11と、この表示部11のタッチパネルやスイッチ11bからの入力を管理するスイッチ入力類管理部12と、現在位置測定部13と、車速を検出する車速センサ141と、エンジン回転数を検出する第１回転センサ142と、トランスミッションからの出力回転数を検出する第２回転センサ143と、図示しないエンジンコントローラよりスロットル開度の情報を取得するスロットル開度取得部144と、地図データ記憶部15と、音声認識部16と、音声出力部17とが接続されている。
現在位置測定部13は、緯度と経度による座標データを検出することで、車両が現在走行または停止している現在位置を検出する。この現在位置測定部13には、人工衛星を利用して車両の位置を測定するGPS（Global Position System）レシーバ21と、路上に配置されたビーコンからの位置情報を受信するビーコン受信装置20と、方位センサ22と、距離センサ23とが接続され、現在位置測定部13はこれらからの情報を用いて車両の現在位置を測定するようになっている。
方位センサ22は、例えば、地磁気を検出して車両の方位を求める地磁気センサ、車両の回転角速度を検出しその角速度を積分して車両の方位を求めるガスレートジャイロや光ファイバジャイロ等のジャイロ、左右の車輪センサを配置しその出力パルス差（移動距離の差）により車両の旋回を検出することで方位の変位量を算出するようにした車輪センサ、等が使用される。距離センサ23は、例えば、車輪の回転数を検出して計数し、または加速度を検出して２回積分するもの等の各種の方法が使用される。
なお、GPSレシーバ21とビーコン受信装置20は単独で位置測定が可能であるが、GPSレシーバ21やビーコン受信装置20による受信が不可能な場所では、方位センサ22と距離センサ23の双方を用いた推測航法によって現在位置を検出するようになっている。
地図データ記憶部15は、経路探索および経路案内に必要な道路データを記憶した道路データ記憶部151と表示データを記憶した表示データ記憶部152とを備えている。道路データ記憶部151には、経路探索に使用される交差点、ノード、道路等のデータである道路データが格納されている。道路データは、各道路に付随する車線、道路幅、高さ制限、重量制限、曲がり角の曲率半径、傾斜角度等の種々のデータを含んでいる。表示データ記憶部152には、道路と共に地図上に表示される選択可能な目的地のデータである目的地データや、道路と共に地図上に表示される建物、交通機関、河川等の背景のデータが格納されている。音声認識部16には、音声を入力するためのマイク24が接続されている。
音声出力部17は、音声をディジタル信号として出力する音声出力用IC26と、この音声出力用IC26の出力をディジタル−アナログ変換するD/Aコンバータ27と、このD/Aコンバータ27の出力を増幅するアンプ28とを備えている。アンプ28はの出力端にはスピーカ29が接続されている。
演算部10は、車速センサ141および地図データ記憶部15に接続され、地図データ記憶部15に記憶されたデータを読み込む地図データ読込部31と、地図データ記憶部15に記憶されたデータを用いて地図を描画する地図描画部32と、地図データ読込部31および地図描画部32を管理する地図管理部33と、地図描画部32および表示部11に接続され、ディスプレイ11aの画面を管理する画面管理部34を備えている。
また、演算部10は、スイッチ入力類管理部12および音声認識部16に接続され、入力を管理する入力管理部35と、音声出力部17の音声出力用IC26に接続され、音声出力を管理する音声出力管理部36と、車速センサ141、第１回転センサ142、第２回転センサ143およびスロットル開度取得部144に接続され、車両の負荷状態（加速抵抗）を検出する負荷状態検出部38と、地図管理部33、画面管理部34、入力管理部35、音声出力管理部36および負荷状態検出部38を管理する全体管理部37とを備えている。
演算部10は、CPU（中央処理装置）、ROM（リード・オンリ・メモリ）、RAM（ランダム・アクセス・メモリ）等を備え、CPUがRAMをワーキングエリアとしてROMに格納されたプログラムを実行することによって、上記の各構成を実現するようになっている。
RAMには、通常の経路探索と牽引等の経路探索とを区別するための索種別データＦの値が格納されるようになっている。この車両ナビゲーション装置では、例えば、イグニッションキーがオンされると、探索種別データＦの値が、"0"に初期設定されるようになっている。探索種別データＦは、Ｆ＝１が牽引等の経路探索済みの状態を表し,F＝２が経路探索済みの状態を表している。
次に、図２のフローチャートを参照して、本実施例に係る車両ナビゲーション装置の動作について説明する。
使用者は、表示部11のタッチパネルやスイッチ11bを用いて手によって、あるいはマイク24を用いて音声によって、目的地を入力する。タッチパネルやスイッチ11bを用いて入力された情報はスイッチ入力類管理部12、入力管理部35を経て全体管理部37に入力される。マイク24を用いて音声によって入力された情報は音声認識部16で認識され、入力管理部35を経て全体管理部37に入力される。
車両ナビゲーション装置は、経路探索の指示を受けると、図２に示した処理を開始する。この処理では、まず、全体管理部37が、アダプティブシフト制御判断許可条件が成立するか否かを判断する（ステップ101）。
ここで、アダプティブシフト制御判断許可条件とは、次の６つの条件である。すなわち、（ａ）5km/h＜車速＜120km/hであり、（ｂ）40℃＜油温であり、（ｃ）変速中でなく、（ｄ）前進レンジ（シフトレバ位置がLow,Second,Third,Drive等の前進時のシフトレバ位置）であり、（ｅ）フェール検出（車速センサ、回転センサ、スロットルセンサ、油温センサ、シフトレバ位置検出スイッチ、ソレノイド（アクチュエータ）などのセンサ等が故障している場合）でも確定中でもなく、（ｆ）現在位置の道路が平坦路である、場合にアダプティブシフト制御判断許可条件が成立する。
ここで、現在位置の道路が平坦路であるか否かの判断は、例えば、車両が現在いる道路上の２点間の標高差を道路データ記憶部151に格納されている標高データから算出し、算出した標高差から平坦路か否かを判断する。また、車両に進行方向の傾斜センサを配置し、その計測値から平坦路か否かを判断するようにしてもよい。更に、道路データ記憶部151に、一定以上の傾斜角を有する道路について、その傾斜角を表す傾斜データを格納しておき、この傾斜データの有無および、傾斜角度の値から平坦路か否かを判断するようにしてもよい。
アダプティブシフト制御判断許可条件が成立する場合（Ｙ）には、負荷状態検出部38が、以下のようにして、車両の負荷状態（加速抵抗）を検出する。
まず、スロットル開度、エンジン回転数およびエンジントルクの関係を表すマップを用いて、スロットル開度取得部144で取得したスロットル開度と第１回転センサ142で検出したエンジン回転数より、エンジントルクを算出する（ステップ102）。次に、エンジン回転数と第２回転センサ143で検出したトランスミッションからの出力回転数より、速度比を求める（ステップ103）。次に、速度比とトルク比の関係を表すマップを用いて、速度比よりトルク比を求める（ステップ104）。
次に、エンジントルクにトルク比を掛けて、トランスミッションからの出力トルクを算出し（ステップ105）、トランスミッションからの出力トルクからギア損失、空気抵抗等の損失を引き、これを車重で割って、エンジントルクから求まる基準加速度を算出する（ステップ106）。
そして、基準加速度から実加速度を引いた値が所定値Ａを越えるか否かを判断する（ステップ107）。すなわち、車両の負荷状態（加速抵抗）を検出する。
なお、実加速度は、車速センサ141で検出した車速を微分することによって得られる。また、所定値Ａは、例えば１トン以上の物を牽引した場合あるいは１トン以上の荷物を積んだ場合において基準加速度と実加速度との差が、これを越えるような値に設定される。
ステップ107において基準加速度から実加速度を引いた値が所定値Ａを越えない場合（;N）には、探索種別データＦがＦ＝２か否かを判断する（ステップ108）。探索種別データがＦ＝２でない場合（ステップ108;N）、すなわち、Ｆ＝０またはＦ＝１の場合、全体管理部37は現在位置測定部13で測定された現在位置から目的地までの最適な経路を探索する（ステップ109）。
ここで、Ｆ＝０は、例えば走行開始前のように、未だ目的地までの経路探索が行われていず最初の経路探索を行う場合である。またはＦ＝１は、牽引等の経路探索が既にされているいるが、牽引や荷重物の積載が終了したために目的地までの経路を再探索（通常の経路探索）する場合である。
通常の経路探索は、山間部や急な坂道と通常の道路とを特に区別せずに探索対象に含めた、通常の経路探索を行うものである。この通常の経路探索が終了した後、探索種別データをＦ＝２に設定し（ステップ110）、メインルーチンにりターンする。
ステップ108において、探索種別データＦの値がＦ＝２である場合には（;Y）、既に通常の経路探索済みなので、メインルーチンにリターンする。
一方、ステップ107において基準加速度から実加速度を引いた値が所定値Ａを越える場合（ステップ107;Y）には、探索種別データＦが"1"か否かを判断する（ステップ111）。探索種別データがＦ＝１でない場合（ステップ111;N）、すなわち、Ｆ＝０またはＦ＝２の場合、全体管理部37は牽引または荷重物積載車両として経路探索を行う（ステップ112）。
ここで、Ｆ＝０は、最初の経路探索を行う場合である。また、Ｆ＝２は、通常の経路探索が既にされているいるが、途中で牽引や荷重物を積載した走行を開始したために目的地までの経路を再探索する場合である。
牽引または荷重物積載車両として経路探索を行う場合には、全体管理部37は、地図データ記憶部15の道路データ記憶部151に記憶された道路データに基づいて、狭い道や急な登坂や曲がりくねった道等、走行するのに不適当な道路を除外して、走行可能な道路を抽出し、この抽出した走行可能な道路を用いて、現在位置から目的地までの経路を探索する。
この牽引等の経路探索が終了した後、探索種別データをＦ＝１に設定し（ステップ113）、メインルーチンにりターンする。
ステップ111において、探索種別データＦの値がＦ＝１である場合（;Y）には、既に牽引等の経路探索済みなので、メインルーチンにリターンする。
ステップ101において、アダプティブシフト制御判断許可条件が成立しない場合（;N）、探索種別データＦが"0"か否かを判断する（ステップ114）。Ｆ＝０でない場合（ステップ114;N）、すなわち、Ｆ＝１の場合には牽引等の経路探索が、Ｆ＝２の場合には通常の経路探索が、それぞれ済んでいるので、メインルーチンにリターンする。
一方、探索種別データＦがＦ＝０である場合（ステップ114;Y）、例えば走行開始前のように未だ目的地までの経路探索が行われていず最初の経路探索を行う必要があるが、アダプティブシフト制御判断許可条件が不成立なので、通常の経路探索を行うために、ステップ109に以降する。
このようにして通常の経路探索や牽引等の経路探索が行われた後、全体管理部37は、ディスプレイ11aに表示する地図や音声出力部17より出力する音声ガイダンスによって、探索した経路に従って経路案内を行う。
ここで、図３〜図８を用いて、基準加速度と実加速度との差から車両の負荷状態（加速抵抗）を検出できることについて説明する。
これらの図において、符号51はエンジントルクから求まる基準加速度（m/sec2）、52は実加速度（m/sec）、53はスロットル開度（％）、54はエンジン回転数（rpm）、55はギア（速）を表している。
図３は牽引してない通常時にスロットル開度が約20％の状態での上記各パラメータの時間的変化を表している。
図４は牽引時にスロットル開度が約20％の状態での上記各パラメータの時間的変化を表し、図５は通常時にスロットル開度が約30％の状態での上記各パラメータの時間的変化を表し、図６は牽引時にスロットル開度が約30％の状態での上記各パラメータの時間的変化を表し、図７は通常時にスロットル開度が約40％の状態での上記各パラメータの時間的変化を表し、図８は牽引時にスロットル開度が約40％の状態での上記各パラメータの時間的変化を表している。
これらの図から分かるように、通常時には基準加速度51と実加速度52との差は小さいが、牽引時には基準加速度51と実加速度52との差は大きくなる。そこで、本実施例のように、基準加速度51から実加速度52を引いた値が所定値Ａを越えるか否かによって車両の負荷状態（加速抵抗）を検出することができる。
図９は通常時と牽引時（荷重物積載時を含む）とで車両ナビゲーション装置によって探索される経路が異なる場合の一例を示したものである。
図９（ａ）は通常時において車両ナビゲーション装置によって探索される経路61を示したもので、この例に示したように、通常時には途中に山道を含んでいても、距離あるいは時間的に最短の経路61が探索される。
一方、図９（ｂ）は牽引時において車両ナビゲーション装置によって探索される経路を示したもので、この例に示したように、牽引時には山道等、走行するのに不適当な道路を含まない経路62が探索される。
以上説明したように本実施例によれば、負荷状態検出部38で検出した車両の負荷状態（加速抵抗）と地図データ記憶部15の道路データ記憶部151に記憶された道路データとに基づいて、走行可能な道路を抽出し、抽出した走行可能な道路を用いて、経路探索および経路案内を行うようにしたので、車両の負荷状態（加速抵抗）に応じて、走行に適した経路を探索、案内することができる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、経路案内時に、走行可能な道路のみディスプレイ11aに表示するようにしても良い。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る車両ナビゲーション装置は、車両の走行経路の案内装置として、有用である。特に、牽引したり、荷重物を積載して走行する車両の走行経路案内に適している。

Claims (2)

1. 目的地を含む情報を入力するための入力手段と、
   経路探索および経路案内に必要な道路情報を記憶する記憶手段と、
   車両の加速抵抗を検出する加速抵抗検出手段と、
   この加速抵抗検出手段によって検出された車両の加速抵抗と前記記憶手段によって記憶された道路情報とに基づいて走行道路を抽出し、抽出した走行道路を用いて、前記入力手段によって入力された目的地までの経路を探索する経路探索手段と、
   この経路探索手段によって探索された経路に従って経路案内を行う経路案内手段
   とを具備することを特徴とする車両ナビゲーション装置。
2. 前記加速抵抗検出手段は、エンジントルクから求めた基準加速度と車速から求めた実加速度とを比較して、車両の加速抵抗を検出することを特徴とする請求の範囲第１項記載の車両ナビゲーション装置。

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