JP3966097B2

JP3966097B2 - 車両用路面標高推定装置

Info

Publication number: JP3966097B2
Application number: JP2002191803A
Authority: JP
Inventors: 欣高出口; 武俊川邊
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2022-07-01
Also published as: JP2004037141A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緯度経度と関連付けられた地表標高データ群から、車両走行経路の路面標高を高精度に推定できる車両用路面標高推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在市販されているナビゲーション装置は、地図データに勾配に関する情報が含まれていないため、地表標高データ群から走行経路の路面標高を推定したうえで、推定した路面標高データから勾配を推定検出することになる。地表標高データ群から走行経路の路面標高を推定する装置としては、特開２０００−１２３２９２号公報がある。そこには、道路上の複数点列の地表標高値を地形図の等高線データから求めた上で、それら複数点列の標高値に対して高い空間周波数成分を除去するフィルタ処理を施す方法が示されている。フィルタ処理にあたっては、道路の種別（高速道路国道、市街路など）や道路環境に応じて遮断周波数を切り替えることで、道路周辺環境に適した除去性能を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の路面標高推定装置では、車両の走行経路にトンネルがあったり、山岳路のように標高差があるヘアピン力ーブがある場合には、精度良く路面標高を推定するのが難しいという問題がある。
【０００４】
このような問題点を鑑み、本発明の目的は、車両の走行経路に係わりなく、走行経路の標高を精度よく推定する車両用路面標高推定装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、道路上の複数の地点の緯度経度を記憶した道路情報記憶手段と、地図上の複数の地点の地表標高情報を記憶した地表標高記憶手段と、前記道路上の複数の地点の路面標高値を、近傍にある地図上の複数の地点の地表標高データを用いて演算する補間標高値演算手段と、前記道路情報または前記標高値情報から、前記演算した複数地点の標高値の確からしさを演算する確からしさ演算手段と、前記補間標高値を入力とするとともに、前記標高値の確からしさが低い値は出力値に及ぼす影響が小さくなるようにフィルタ処理を施して道路路面標高値を推定するフィルタ処理手段とからなる。
【０００６】
【発明の効果】
本発明では、地表標高データに基づいて路面の標高を推定する際に、道路上の点の地表標高値を地表標高データから演算する手段の他に、その値の確からしさを演算する手段を有し、より確からしいデータを重視したフィルタ処理を行なうことにより路面の標高を推定するようにしたため、実路面標高に近い値として路面標高を推定できる。また、例えば、トンネルの出入り口では一般的に地表標高の変化が激しいことから、地表標高データの補間によって演算する値の確からしさが低いとし、推定値の逸脱許容度が大きい点の重み付けを逸脱許容度が小さい点よりも小さくフィルタ処理を行なうことができる。結果として、実路面標高に近い値として路面標高を推定できるようになり、道路標高あるいは道路勾配を用いた車両制御システムを備えた車両に対して、運転性を改善することができるようになった。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の路面標高推定装置が適用されるハイブリッド車両の実施形態の構成を図１に示す。図１において、太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧経路を示す。
【０００８】
このハイブリッド車両のパワートレインは、モータ１、エンジン２、クラッチ３、モータ４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７から構成され、これらは同一軸上に配置される。モ−タ１とモータ２との間にエンジン２が配置され、さらにエンジン２とモータ４との間にはクラッチ３が介装される。従って、クラッチ３を介してモータ１の出力軸、エンジン２の出力軸、モータ４の出力軸が連結される。
【０００９】
クラッチ３締結時はエンジン２とモータ４が車両の推進源となり、クラッチ３解放時はモータ４のみが車両の推進源となる。モータ４は無段変速機５、減速装置６及び差動装置７を介して駆動輪８に動力を伝達する。無段変速機５には油圧装置９から圧油が供給される。油圧装置９の図示しないオイルポンプはモータ１０により駆動される。
【００１０】
モータ１、４、１０は三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機であり、モータ１は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モータ４は主として車両の推進と制動に用いられる。また、モータ１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。なお、モータ１、４、１０には交流機に限らず直流電動機を用いることもできる。また、クラッチ３締結時に、モータ１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ４を発電に用いることもできる。
【００１１】
クラッチ３は伝達トルクを調節する機能を有し、例えばパウダークラッチを用いることができる。なお、このクラッチ３に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いることもできる。無段変速機５は変速比を無段階に調節することができ、ベルト式やトロイダル式などの無段変速機である。モータ１、４、１０はそれぞれ、インバータ１１、１２、１３により駆動される。インバータ１１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介してメインバッテリ１５に接続されており、メインバッテリ１５の直流充電電力を交流電力に変換してモータ１、４、１０へ供給するとともに、モータ１、４の交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリ１５を充電する。なお、インバータ１１〜１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転中のモータにより発電された電力をメインバッテリ１５を介さずに直接、力行運転中のモータヘ供給することができる。メインバッテリ１５には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシタを用いることができる。
【００１２】
路面標高推定装置は、図２に示すように車両コントローラ１６、ナビゲーションシステム３２、各種センサ２２から２７等から構成される。
【００１３】
車両コントローラ１６はマイクロコンピュータとメモリなどの周辺部品から構成され、モータ１、４、１０の回転速度や出力トルク、エンジン２の回転速度や出力トルク、クラッチ３の締結と解放、無段変速機５の変速比など制御する。
【００１４】
車両コントローラ１６には、図２に示すように、キースイッチ２０、ブレーキスイッチ２１、アクセルセンサ２２、車速センサ２３、バッテリ温度センサ２４、バッテリＳＯＣ検出装置２５、エンジン回転センサ２６、スロットルセンサ２７などが接続される。
【００１５】
キースイッチ２０は車両のキーがＯＮ位置またはＳＴＡＲＴ位置に設定されるとオン（閉路）する。ブレーキスイッチ２１はブレーキペダルの踏み込み状態を検出し、アクセルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量（以下、アクセル開度と呼ぶ）を検出する。車速センサ２３は車両の走行速度を検出し、バッテリ温度センサ２４はメインバッテリ１５の温度を検出する。また、バッテリＳＯＣ検出装置２５はメインバッテリ１５の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ）を検出し、エンジン回転センサ２６はエンジン２の回転速度を検出する。さらに、スロットルセンサ２７はエンジン２のスロットルバルブ開度を検出する。
【００１６】
さらに車両コントローラ１６には、エンジン２の燃料噴射装置３０、点火装置３１、スロットルバルブ制御装置３２、ナビゲーションシステム３３などが接続される。コントローラ１６は燃料噴射装置３０を制御してエンジン２への燃料の供給と停止および燃料噴射量を調節するとともに、点火装置３１を制御してエンジン２の点火を行い、スロットルバルブ調整装置３２を制御してエンジン２の出力トルクを調節する。
【００１７】
更に車両コントローラ１６は、ナビゲーションシステム３３内で推定された誘導経路の標高推定データをナビゲーションシステム３３から受信し、その標高推定データを基にモータ１、４、１０の回転速度や出力トルク、エンジン２の回転速度や出力トルク、クラッチ３の締結と解放、無段変速機５の変速比など制御する。
【００１８】
図２に示すようにナビゲーションシステム３３は、現在地および走行方向を検出するＧＰＳ５１、道路種別、車線数、道路曲率半径、標高あるいは道路勾配、交差点・トンネル・橋・高架・踏切・料金所などの有無、制限速度などの規制情報、市街路、山岳路などの地域情報、日本地図の地表標高メッシュデータなどを記憶したＤＶＤ−ＲＯＭ形態の地図データベース５３を備える。
【００１９】
ここで、日本地図に地表標高メッシュデータは、例えば国土地理院より提供されるメッシュ標高データとする。メッシュ標高データは、全国の地図を一辺５０ｍ程度の小さな正方形の領域に細かく区分した上で、各領域の中心の標高をそれぞれ記憶されたものである。本データは、ＤＶＤ−ＲＯＭに保存できる情報の容量にあわせて一辺の大きさを変更したものでも良い。例えば、メッシュ格子データをひとつおきに間引きすることにより、一辺１００ｍ程度のデータとしても良い。こうすることで情報の格納に必要なメモリ容量を１／４にできる。
【００２０】
ナビゲーションシステム３３は、ドライバがタッチパネル５４で設定する目的地までの経路を探索するとともにその経路に沿って乗員を誘導する誘導装置５５を有する。誘導装置５５は、経路を誘導していない場合には、車両の位置と進行方向の情報およびメモリに記憶している過去の走行経路から、車両の目的地および走行経路を予測する。たとえば、車両が通勤経路や日常良く走行する経路を走行していることを検出し、過去の走行時の情報から通勤先やスーパーなどの目的地を特定して走行経路を予測する。
【００２１】
またナビゲーションシステム３３は、目的地の変更、誘導経路の逸脱、あるいは渋滞状況の変化があったかどうかを経路上の特徴地点毎あるいは一定時間毎あるいは一定走行距離毎に確認する。そして、いずれかがあったときは、目的地までの経路を再探索し、目的地まで乗員を誘導する。
【００２２】
更にナビゲーションシステム３３は、地図データベース５３のデータおよび誘導装置５５にて演算された誘導経路の道路情報に基づいて、路面標高推定部５６にて目的地までの誘導経路の路面標高を推定し、車両コントローラ１６にそれらの推定値を送信する。
【００２３】
以下、本発明のポイントである、路面標高推定部５６の実施形態について説明する。まずは、路面標高推定部５６への２つの入力データについて説明する。１つ目の入力データはデータベース５３の標高メッシュデータである。一辺５０ｍの四角形の標高数値データ（ｈｇｔ、ｓｕｒｆａｃｅ）が、緯度（ａｘｉｓ、ｌａｔ）と経度（ａｘｉｓ、ｌｎｇ）に関連付けられており、メートル単位で保存されている。
【００２４】
２つ目の入力データは、誘導経路の道路情報である。誘導経路の道路情報は、誘導経路上の特徴点（例えば交差点・トンネル出入り口・橋の両端・急カーブ部位におけるカーブ形状等を表示するための点）ｎ個の点列データとして、誘導装置５５にて演算される。各点には、それぞれ緯度情報ｌａｔ［ｋ］、経度情報ｌｎｇ［ｋ］、次の点までの道のりの情報ｗａｙ［ｋ］が数値として関連付けられ、トンネルの出入り口か否かｔｕｎｎｅｌ１［ｋ］、トンネル内か否かｔｕｎｎｅｌ２［ｋ］、信号の有無ｓｉｇｎａｌ１［ｋ］、橋の端点か否かｂｒｉｄｇｅ１［ｋ］、橋の途中か否かｂｒｉｄｇｅ２［ｋ］、高架の上か否かｈｒｏａｄ１［ｋ］などの情報がビット情報として関連付けられて演算される。ここで、ｎは、現在地から目的地までの特徴点の数であり、ｋは、１からｎまでの整数である。
【００２５】
路面標高推定部５６でこの２つのデータに基づいて行う制御内容について図３を用いて説明する。
【００２６】
まず、ステップ１で、ｎ個の特徴点ｐｎｔ［ｋ］の標高値ｈｇｔ、ｓｔｅｐ１［ｋ］をメッシュ標高データ（ｈｇｔ、ｓｕｒｆａｃｅ）の表引きで演算する。ステップ１は表引き演算であり、標高値ｈｇｔ、ｓｔｅｐ１［ｋ］は特徴点を含む一辺５０ｍの四角形の頂点データを基にした線形補間により演算する。例えば、図４（ａ）の特徴点Ｂの標高値ｈｇｔ、ｓｔｅｐ１［ｉ］は点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の標高データの線形補間により演算する。ここで、補間方法としてはスプライン補間など別の方法を用いても良い。図４（ｂ）に図４（ａ）のデータから演算した特徴点の標高値例を記号ｘで示す。
【００２７】
ステップ２で、ｎ個の特徴点ｐｎｔ［ｋ］について、それぞれ近傍のメッシュ標高データの格子点をｍ個選定する。これらの格子点はｐｎｔｓ［ｋ］［ｐ］とおく（ｐ＝１、２、．．．ｍ）。これらの格子点は、確からしさを演算するために使用する。ここで、近傍のメッシュ標高データの格子点ｐｎｔｓ［ｋ］［ｐ］として、ステップ１の補間演算に使用した格子点を選定する。例えば、図４（ａ）の点Ｂについては、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の４点をｐｎｔｓ［ｉ］［１］、ｐｎｔｓ［ｉ］［２］、ｐｎｔｓ［ｉ］［３］、ｐｎｔｓ［ｉ］［４］として選定する（このときｍ＝４）。
【００２８】
続くステップ３で、選定した格子点ｐｎｔｓ［ｋ］［ｐ］に対する標高データｈｇｔ、ｐｎｔｓ［ｋ］［ｐ］をそれぞれメッシュ標高データ（ｈｇｔ、ｓｕｒｆａｃｅ）の表引きにより演算する。例えば、図４（ａ）の点Ｂについての演算値は、ｈｇｔ、ｐｎｔｓ［ｉ］［１］＝３３、ｈｇｔ、ｐｎｔｓ［ｉ］［２］＝３３、ｈｇｔ、ｐｎｔｓ［ｉ］［３］＝３５、ｈｇｔ、ｐｎｔｓ［ｉ］［４］＝３６である。したがって、点Ｂについての標高値の幅は下限値３３から上限値３６となる。
【００２９】
ステップ４で、ｎ個の特徴点ｐｎｔ［ｋ］のそれぞれについて、標高データｈｇｔ、ｐｎｔｓ［ｋ］［ｐ］のばらつき、および、ｎ個の特徴点ｐｎｔ［ｋ］のビット情報に基づいて、確からしさを演算する。ここで確からしさとは、特徴点ｐｎｔ［ｋ］の実際の標高値と標高データｈｇｔ、ｐｎｔｓ［ｋ］［ｐ］から演算される標高値との差の大きさを示し、特徴点ｐｎｔ［ｋ］の標高値を演算する標高データｈｇｔ、ｐｎｔｓ［ｋ］［ｐ］のばらつき具合で特徴点ｐｎｔ［ｋ］の確からしさを示す。
【００３０】
具体的には、図４（ａ）の点Ｂの場合には、３３から３５の幅を確からしさとして演算する。図４（ｂ）に図４（ａ）のデータを基に演算した点Ａから点Ｇの確からしさの例を標高値の幅として示してある。ここで、幅の値を各特徴点のビット情報に応じて補正する。例えば、点Ｄはトンネル内であり、地表標高値との相関が極めて低いため、幅の下限値を強制的に充分小さい値（例えば下限補正値−２０ｍ）としてもよいし、トンネルの出入口の点Ｃ、Ｅに基づいて設定してもよい。橋・高架などは通常地表より高いところに位置することから、ビット情報を基に幅の上限値を高めに補正（例えば上限補正値＋１０ｍ）するなどしてもよい。したがって、トンネル内あるいは高架上あるいは橋の上の地点における補間標高値の確からしさが低いものとして演算することで、特徴点に関しては、その特徴に応じた適切な確からしさの設定が可能となる。
【００３１】
ステップ５で、ｎ個の特徴点ｐｎｔ［ｋ］の標高値ｈｇｔ、ｓｔｅｐ１［ｋ］とその確からしさから、目的地までの誘導経路の路面標高を演算する。それにあたり、特徴点の中から確からしさの高い（標高値幅が小さい）点を選ぶ。ここでは選ぶ基準として、確からしさを示す標高値幅が５ｍ以下であるという判断基準を用い、点Ａ、Ｂ、Ｆ、Ｇを選び出す。他の選定基準としては、他にも確からしさを示す標高値幅が小さい方から５０％に入るものを選ぶという基準などがある。このような基準で選び出された特徴点を折れ線で結ぶ。ここで特徴点間の距離は、前述したようにｗａｙ［ｋ］として既知であるので、横軸を目標地点までの道のりにとれば、図４（ｂ）に示すＬＩＮＥ１のように線を結ぶことができる。
【００３２】
次に、特徴点の中でＬＩＮＥ１が確からしさの範囲を通らないものの中で最も現在地に近いものを抽出する。この例の場合、点Ｃが該当する。この点については、ＬＩＮＥ１が確からしさの幅の下限値を下回っている場合には、その特徴点の下限値を通るように折れ線を補正し（点Ｂの標高値ｈｇｔ、ｓｔｅｐ１［ｉ］と点Ｃの下限値を結ぶ）上限値を上回っている場合には、その特徴点の上限値を通るように折れ線を補正する（補正したものが図中のＬＩＮＥ２）。この手順を補正された折れ線が全て標高幅の範囲に入るまで繰り返す。
【００３３】
図４の場合、もう一度点Ｅについて補正すれば、繰り返し終了である。繰り返し補正した直線の結果を図４（ｃ）にＬＩＮＥ３で示す。このような制御によって、精度良く路面標高を推定できる。
【００３４】
したがって、地表標高データに基づいて路面の標高を推定する際に、道路上の点の地表標高値を地表標高データから演算する他に、その値の確からしさを演算し、より確からしいデータを重視したフィルタ処理を行なうことにより路面の標高を推定するようにした。例えば、トンネル内においては地表標高と路面標高の相関が極めて低いとし、つまり確からしさを極めて低く演算し、フィルタ処理の際に無視するという操作ができ、結果として、実路面標高に近い値として路面標高を推定できる。また、例えば、トンネルの出入り口では一般的に地表標高の変化が激しいことから、地表標高データの補間によって演算する値の確からしさが低いとし（例えば±２０ｍの誤差があるとし）、推定値の逸脱許容度が大きい点の重み付けを逸脱許容度が小さい点よりも小さくフィルタ処理を行なうことができる。結果として、実路面標高に近い値として路面標高を推定できるようになり、道路標高あるいは道路勾配を用いた車両制御システムを備えた車両に対して、運転性を改善することができる。
【００３５】
また、地表標高データの補間計算値の確からしさを、近接するメッシュ格子点の標高値のばらつき具合に応じて演算するものとし、ばらつきが大きいほど確からしさが低いように演算するものとした。これによって、補間計算値の確からしさを注目地点近傍の標高変化具合に応じて適切に設定できる。
【００３６】
本路面標高推定部５６の演算には、類似した他の様々な演算方法が考えられ、それらを用いてもよい。例えば、ステップ４で確からしさを演算する際に、地表標高データを用いる方法を示したが、より簡単には、特徴点のビット情報のみを用いる方法もある。トンネルの出入り口では一般的に地表標高の変化が激しいことから、確からしさを示す標高幅を一律標高値ｈｇｔ、ｓｔｅｐ１［ｋ］±２０ｍとするなどの方法である。またトンネル中である特徴点については、確からしさを示す標高幅を一律無限幅に設定し、結果的にその点を無視して路面標高を推定する方法などもある。
【００３７】
また第２の実施形態としてステップ２の近傍のメッシュ標高データの格子点ｐｎｔｓ［ｋ］［ｐ］を選定する別の方法を図６に示す。
【００３８】
図６に示すようにメッシュの領域を四角形から三角形で構成し、点Ｂ近傍の格子点として、点Ｂを含む三角形Ｒ１の頂点（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を選定するものである。また道路の向きを考慮し、道路に沿った複数の三角形の格子点を選定するようにしてもよい。図６の第２の実施形態では、例えば三角形Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の３つを考慮し、格子点Ｂ１〜Ｂ５を選定したが、道路に沿って選定する格子点を広く取るためにＲ１〜Ｒ５の５つの三角形領域まで考慮し、それらの格子点Ｂ１〜Ｂ７を選定してもよい。また、選定した格子点の中からさらに格子点を選び出しても良く、例えばＢ１〜Ｂ７の標高データのうち最大値と最小値を除いた５つの点を最終選定の格子点とし、それらを基に確からしさを求めるようにしても良い。
【００３９】
３つの三角形領域を考慮して確からしさを求めた上で、ステップ５を実施した結果例を図５に示す。
【００４０】
この場合には、地表標高データの補間計算値の確からしさを、道路の向きに沿った道路上の地点に近接するメッシュ格子点の標高値のばらつき具合に応じて演算し、ばらつきが大きいほど確からしさが低いように演算するものとした。これによって、補間計算値の確からしさを注目地点近傍の標高変化具合、および、道路の向きに沿った標高変化具合に応じて適切に設定でき、精度良く路面標高を推定できる。
【００４１】
第３の実施形態として、確からしさを示す標高値幅を演算する別の方法を図７に示す。これは標高値幅を演算するとき、複数道路の情報を用いる実施形態であり、より確からしく（標高値幅を小さく）演算することができる。
【００４２】
図７に示すようにＡ〜Ｂ〜Ｃの誘導経路の向きに沿って確からしさを求める場合に、三角形Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’の格子点の値の幅は、３３〜４０である。これに対し、点Ｂにて交差する別の道路について図６のＲ１、Ｒ２、Ｒ３のように三角形領域とし、その格子点を取り、標高値の幅を求めると３３〜３５である。この大きいほうの下限値と小さいほうの上限値をとって確からしさを示す標高幅とすれば、３３〜３５となり、誘導経路に沿って求めた確からしさよりも幅を小さくすることができる（必ずしも小さくなるとは限らないが大きくなることは無い）。このようにして確からしさの標高幅を小さくすることでより精度良く路面標高を推定することができるようになる。
【００４３】
したがって、道路の交差地点における地表標高データの補間計算値の確からしさを、交差する複数道路の向きに沿った道路上の地点に近接するメッシュ格子点の標高値のばらつき具合に応じて演算し、特に複数道路の標高値ばらつきの内、最もばらつきが小さい道路のばらつき具合に基づいて確からしさを演算するようにしたので、より確からしい標高値を用いて路面標高を推定でき、路面標高の推定精度を上げることができる。
【００４４】
また第４の実施形態は、ステップ４にて、近傍の格子点の最大標高差の逆数（λ（ｋ）とする）などで確からしさを表し、ステップ５にて、補間演算した標高値ｈｇｔ、ｓｔｅｐ１［ｋ］に対して、その確からしさで重み付けをした上で経路路面標高関数を最小二乗近似した方法である。この場合、誘導経路の道のりを変数ｘとし、経路路面標高関数ｙ（ｘ）を次式とおいた上で、
【００４５】
【数１】

【００４６】
係数ａ０、ａ１、ａ２、．．．、ａｎを次の評価関数Ｊが最小となるように推定し、
【００４７】
【数２】

【００４８】
ここで、ｘ１、ｘ２、ｘ３、．．．、ｘｎは各特徴点における出発点からの道のり（λ（ｋ）≧０のとき）
誘導経路の標高を道のりの関数として記述することになる。本方法は一般的なものであるので詳細な記述は省略する。
【００４９】
続いて、前述のように算出した経路上の路面標高推定値を用いて経路の道路状況に適合した車両制御を実現する方法について説明する。
【００５０】
例えば特開平８−３２２１０７公報に示されたハイブリッド電気自動車のモータ制御装置に本発明の経路上の路面標高推定値を用いて経路の道路状況に適合した車両制御を実現するがことが可能である。この公報では、ナビゲーション装置よりこれから進む走行経路の勾配を検出し、上り坂がある場合は、バッテリの充電量が下限値を下回らないようモータ走行を制限し、下り坂がある場合には上限値を超えないようにモータ走行の比率を多くして、バッテリの充放電パターンを走行路の勾配状況に対応させ、充放電を効率的に行なう方法が開示されている。これらの演算は、車両コントローラ１６内で実現することになるが、詳細な実現形態については、特開平８−３２２１０７公報や特開２００１−２９８８０５公報などに開示されているので、説明を省略する。
【００５１】
ハイブリッド電気自動車を用いて車両制御を説明したが、このほか、例えばエンジン自動車のパワートレーンの制御において、下り坂を検出した場合は予めシフトアップを禁止してエンジンブレーキの量を増加させる準備をし、上り坂を検出した場合は電制スロットルのゲインを上げて走行に必要なトルクの増加に備えるよう制御特性を決定することもできる。この場合車両の運転性が向上する。他にも自動配光ランプや自動ブレーキシステムや前車追従のための制駆動力等の制御に本発明を適用してもよい。制御の演算は、車両コントローラ１６内で実現する。これらの実施形態に関しては、従来使用している路面標高データあるいは／および勾配データを、発明の方法で演算したもの路面標高データあるいは／および勾配データと置き換えることで実現できるので、説明は省略する。
【００５２】
したがって本実施形態では、推定される標高値あるいは／およびそれらから演算する勾配値に応じて、走行路状態に適合する車両の制御特性を決定するものとした。誘導経路の標高情報あるいは／および勾配の検出精度が高いため、これをもとに決定される車両の制御特性は、走行路状況に適合する車両走行特性をもたらす。例えば勾配が下り坂の場合は、ハイブリッド電気自動車の制御において、回生発電による充電に備え、バッテリが過充電とならないよう予めモータ走行の比例を多くし、上り坂の場合には、上り坂を走行するに必要な力行エネルギーからバッテリが過放電とならないようモータ走行の比例を減らしてバッテリの消費を抑えるように制御特性を決定することができる。
【００５３】
また、エンジン自動車のパワートレーンの制御においては、勾配が下り坂の場合には、予めシフトアップを禁止してエンジンブレーキ量を増加させる準備をし、上り坂の場合には電制スロットルのゲインを上げて走行に必要なトルクの増加に備えるように車両の制御特性を決定することもできる。誘導経路の標高情報あるいは／および勾配の検出精度が高いため、これらの制御により、実走行路状況に適合する車両特性を実現できる。
【００５４】
また、本発明を用いて、目的地までの燃料消費量を精度良く予測し、それを運転者に情報提供するものがある。この機能はナビゲーションシステム３３にて実現することが出来る。
【００５５】
まず、本発明の基づき算出した路面標高データを用いて、目的地までの誘導経路上に３次元誘導経路データを作成する。そして、市街地道路か、郊外の道路か、又は高速道路かにより燃料消費係数（平均的な条件に対する燃料消費量の比）を設定し、更に平坦路か、上り勾配か、又は下り勾配かにより燃料消費係数を補正する。それら燃料消費率と区間毎の燃料消費係数及び区間毎の走行距離とにより、目的地に到達するまでに必要な燃料の量を計算する。本方法の詳細な実現形態については説明を省略するが、特開平１０−１９７２７２公報に開示されている形態で実現できる。
【００５６】
したがって、推定された路面標高値あるいは推定された路面標高から演算される勾配推定値に応じて車両の未来情報を予測し運転者に提供することができる。目的地までの燃費は、例えば目的地までの経路の標高変化に依存するものである。目的地の標高が現在地より高い場合には、車両をより高い位置に運ぶためのポテンシャルエネルギーが必要なので目的地の標高が現在値と同じ場合に比べて、燃料消費量が多くなる傾向にある。このような情報を提供する場合にも、本発明を用いれば精度良く路面標高や勾配を推定できるので、より正確な情報を運転者にできるという効果がある。
【００５７】
これまで地表標高情報および道路情報を保有する地図データベース５３を車両に搭載する実施形態を示したが、本発明は必ずしもそのような形態に限定されるものではない。
【００５８】
例えば、地表標高情報および道路情報からあらかじめ全ての道路に関しで前述の路面推定処理を実施しておき、その結果を地図データベース５３に保有する形態もある。本形態を取れば、メッシュ標高データを地図データベース５３に保有する必要は無く、路面推定処理した結果のみを道路上の特徴点に関連付けて標高データとして保有するようにしておけば良い。この形態をとると、データベース５３の使用メモリを減らすことができる。また、車両コントローラ１６では路面推定処理のための演算が不要となるのでより低価格のマイクロコンピュータで実現可能となるメリットがある。
【００５９】
また、地表標高情報および道路情報からあらかじめ全ての道路に関して記述の路面推定処理を実施しておき、その結果をサービスプロバイダ（車両と無線通信を行なえる基地局）に保持しておく形態もある。この場合には、地表標高情報および道路情報を車両に保持しなくてもよい。ただしこの場合、車両はサービスプロバイダと通信機能を有する必要がある。乗員が設定した目的地情報および現在地情報は通信機能を利用してサービスプロバイダに送信し、サービスプロバイダ側で経路誘導探索およびその経路上の標高を演算し、それらのデータを車両が受信する。これによって車両側で誘導経路の路面標高を推定することができる。本形態によると、地図データベース５３が保有する情報量は少なくてよく、使用メモリを減らすことができる。また、ナビゲーションシステム３３では路面推定処理のための演算が不要となるので、より低価格のマイクロコンピュータで実現可能となるメリットがある。
【００６０】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の路面推定装置を搭載した車両の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】路面推定装置の構成を示す図である。
【図３】路面標高推定部５６で行う制御内容について説明する図である。
【図４】本発明による路面標高推定方法を説明する図である。
【図５】本発明による路面標高推定方法を説明する別の図である。
【図６】確からしさを求める方法を説明する図である。
【図７】確からしさを求める方法を説明する別の図である。
【符号の説明】
１、４、１０モータ
２エンジン
３クラッチ
５無段変速機
６減速機
１６コントローラ

Claims

道路上の複数の地点の緯度経度を記憶した道路情報記憶手段と、
地図上の複数の地点の地表標高情報を記憶した地表標高記憶手段と、
前記道路上の複数の地点の路面標高値を、近傍にある地図上の複数の地点の地表標高データを用いて演算する補間標高値演算手段と、
前記道路情報または前記標高値情報から、前記演算した複数地点の標高値の確からしさを演算する確からしさ演算手段と、
前記補間標高値を入力とするとともに、前記標高値の確からしさが低い値は出力値に及ぼす影響が小さくなるようにフィルタ処理を施して道路路面標高値を推定するフィルタ処理手段と、
からなる車両用路面標高推定装置。
前記確からしさ演算手段は、前記道路上の複数地点に近接する前記地図上の複数地点の標高値のばらつき具合に応じて確からしさを演算し、確からしさは前記ばらつきが大きいほど低く演算されることを特徴とする請求項１に記載の車両用路面標高推定装置。
前記確からしさ演算手段は、前記道路上の複数地点を含む道路の向きに沿って近接する前記地図上の複数地点の標高値のばらつき具合に応じて確からしさを演算し、確からしさは前記ばらつきが大きいほど低く演算されることを特徴とする請求項２に記載の車両用路面標高推定装置。
前記確からしさ演算手段は、複数の道路が交差する地点においては、それぞれの道路に沿って近接する前記地図上の複数地点の標高値のばらつき具合をそれぞれ演算し、演算されたばらつき具合を所定条件に基づき選択し、選択されたばらつき具合に応じて確からしさを演算することを特徴とする請求項３に記載の車両用路面標高推定装置。
前記ばらつき具合を選択するための所定条件は、前記複数の道路ごとにばらつき具合を演算し、ばらつき具合が最も小さい道路のばらつき具合を選択することを特徴とする請求項４に記載の車両用路面標高推定装置。
前記道路情報記憶手段は、道路形状（トンネル、高架、橋）に関する情報も有するとともに、確からしさ演算手段は、トンネル内あるいは高架上あるいは橋の上の地点における補間標高値の確からしさが低いものとして演算する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の車両用路面標高推定装置。
車両の制御特性を決定する制御特性決定手段を備え、
この制御特性決定手段は、推定された路面標高値あるいは推定された路面標高から演算される勾配推定値に応じて走行状態に適合する車両の制御特性を決定する手段である、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の車両用路面標高推定装置。
推定された路面標高値あるいは推定された路面標高から演算される勾配推定値に応じて車両の未来情報を予測し運転者に提供する未来情報提供手段を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の車両用路面標高推定装置。