JP5023894B2

JP5023894B2 - 走行計画生成装置

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Publication number: JP5023894B2
Application number: JP2007226550A
Authority: JP
Inventors: 康治田口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: JP2009056964A

Description

本発明は、走行計画生成装置に関するものである。

従来、車両の走行計画を生成する装置として、所定の座標における目標速度を示す速度パターンを用いて走行計画を生成する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、初期座標、目標座標、初期座標での車速、及び目標座標での目標速度を設定し、速度パターンを生成する装置である。
特開２００１−２５５９３７号公報

しかしながら、従来の走行計画生成装置にあっては、効率的にエネルギーを利用して走行する走行計画を生成することが困難な場合がある。例えば、ハイブリット車両の場合、走行中にバッテリーを用いてエネルギーを回収し、回収したエネルギーを再利用して走行するが、バッテリーが満充電状態となると、それ以上エネルギーを回収できず、エネルギーの有効利用が図れないため、効率的にエネルギーを利用した走行計画を生成できないこととなる。

そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、ハイブリット車両において、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる走行計画生成装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る走行計画生成装置は、ハイブリット車両の走行経路における走行計画を生成する走行計画生成装置であって、前記走行経路内を、所定の条件を満たす特定区間と前記特定区間以外の区間である特定外区間とに区別する区間区別手段と、前記特定区間を所定の走行計画で走行する際のエネルギー収支を推定するエネルギー収支推定手段と、前記エネルギー推定手段によってエネルギー収入が推定される場合には、推定されたエネルギー収入量に応じたエネルギーを放出するために前記特定区間の前の前記特定外区間を走行する際の目標速度を示す走行計画を生成する走行計画生成手段と、を備え、前記エネルギー収支推定手段は、前記エネルギー収支、及び前記特定区間の終了地点における目標充電量に基づいて前記特定区間の開始地点における目標充電量を算出し、算出された前記特定区間の開始地点における目標充電量に基づいて前記特定外区間で消費できる消費可能エネルギーを算出し、前記走行計画生成手段は、前記消費可能エネルギーと前記特定外区間を所定の駆動手段で走行した際の前記目標速度に応じた予測消費エネルギーとの比較に基づいて、前記特定外区間における前記目標速度を変化させて前記走行計画を生成する。

この発明によれば、ハイブリット車両において、走行経路を特定の条件を満たす特定区間と特定の条件を満たさない特定外区間とに区別し、特定区間を走行する走行計画からその特定区間を走行する場合のエネルギー収支を推定し、推定したエネルギー収支を用いて特定区間の前の特定外区間における走行計画を生成することができる。これにより、車両が特定区間及び特定外区間を連続走行する場合において、各区間のエネルギー収支の釣り合いを考慮して特定外区間の走行計画を生成することができるので、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる。また、車両が特定区間及び特定外区間を連続走行する場合において、特定外区間の直後に走行予定である特定区間の推定エネルギー収支と、特定外区間において所定の駆動手段で駆動を行った際の目標速度に応じたエネルギー収支とを比較して、両者が釣り合うように、特定外区間における速度パターンを設定することができる。さらに、車両が特定区間及び特定外区間を連続走行する場合において、特定外区間の直後に走行予定である特定区間において得られる推定エネルギー収入量に基づいて特定外区間において放出するエネルギー量を決定し、放出するエネルギー量に基づいて走行計画を生成することができる。これにより、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる。

また、走行計画生成装置において、前記走行計画生成手段は、前記エネルギー推定手段によりエネルギー支出が推定される場合には、推定されたエネルギー支出量に応じたエネルギーを回収する走行計画を生成することが好適である。

このように構成することで、車両が特定区間及び特定外区間を連続走行する場合において、特定外区間において放出予定のエネルギー量に基づいて、特定外区間の直後に走行予定である特定区間において回収するエネルギー収入量を決定し、回収するエネルギー収入量に基づいて走行計画を生成することができる。これにより、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる。

さらに、走行計画生成装置は、前記特定外区間においてエンジンを駆動させる優先度を取得する優先度取得手段と、前記走行経路の全区間におけるエネルギー収支を推定するエネルギー収支推定手段と、を備え、前記走行計画生成手段は、前記全区間においてエネルギー収入がエネルギー支出を上回るように、前記優先度に応じて前記特定外区間の走行計画を生成することが好適である。

このように構成することで、経路全体においてエネルギー収入がエネルギー支出を上回るように、優先度に応じて特定外区間の走行計画を生成することができる。複数ある特定外区間の中で、一気にエンジン駆動することができる区間を、優先度を用いて決定することにより、低燃費かつエンジン駆動による走行時間の短縮を両立することができる。

本発明によれば、ハイブリット車両において、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る走行計画生成装置は、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成する装置であって、例えば、作動原理が異なる二つ以上の動力源をもち、状況に応じて単独・複数と動力源を切替えて走行するハイブリット車両に好適に採用されるものである。

最初に、本実施形態に係る走行計画生成装置の構成を説明する。図１は本発明の実施形態に係る走行計画生成装置が備わる車両の構成図である。

車両１は、通信等により情報を入力しあるいはセンサ等によって情報を取得し、走行計画に沿って自動運転する機能を有するハイブリット車両である。ハイブリット車両１は、例えばエンジン及び電気モータを駆動源とし、車両１の減速時に運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する回生ブレーキを有している。この回生ブレーキによって回収された電気エネルギーは、車両１に搭載されたバッテリーに充電され、電気モータの駆動に使用される。

また、車両１は、アンテナ３１、通信部３２、センサ３３、ＧＰＳ受信機３４及びＥＣＵ２を備えている。ここで、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。

通信部３２は、他車両や、路側に配置された通信装置と通信する機能を有している。通信部３２は、ＥＣＵ２から送信データを入力しアンテナ３１を介して他車両や通信装置に送信する機能と、他車両や通信装置からアンテナ３１を介してデータを受信し受信データをＥＣＵ２へ出力する機能とを有している。

センサ３３は、車両の周辺情報を取得する機能を有しており、例えば、カメラ等の画像センサや、ミリ波レーダ、超音波センサ等が用いられる。センサ３３は、車両の周辺情報を取得し、取得した情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

ＧＰＳ受信機３４は、ＧＰＳを用いて車両の位置や走行環境に関する情報を取得する機能を有する装置である。ここで、ＧＰＳ（Global Positioning System）とは、衛星を用いた計測システムのことであり、自車両の現在位置の把握に好適に用いられるものである。走行環境に関する情報には、例えば地形情報が含まれており、この地形情報には、道路形状に加えて道路勾配に関する情報が含まれている。

ＥＣＵ２は、区間識別部（区間区別手段）２１、特定区間走行計画部２２、エネルギー推定部（エネルギー推定手段）２３及び特定外区間走行計画部（走行計画生成手段）２４を備えて構成される。

区間識別部２１は、走行予定の経路において、所定の条件を満たす特定区間と所定の条件を満たさない特定外区間とを識別する機能を有している。所定の条件を満たす特定区間とは、例えば、ブレーキを踏み続けないと法定速度を満たすことができないような区間であり、具体的には、道路形状がカーブであって、なおかつ下り坂の場合等が挙げられる。他方、特定外区間とは、特定区間以外の区間のことである。区間識別部２１は、ＧＰＳ受信機３４から例えば道路形状及び道路勾配に関する情報を入力し、区間の識別を行う機能を有している。また、区間識別部２１は、走行予定の経路において、識別した特定区間及び特定外区間に関する情報を特定区間走行計画部２２へ出力する機能を有している。以下では、特定区間を低速走行区間（速度極小区間）、特定外区間を高速走行可能区間として説明する。

特定区間走行計画部２２は、低速走行区間の走行計画を生成する機能を有している。特定区間走行計画部２２は、区間識別部２１から入力した低速走行区間に関する情報に基づいて、走行計画を生成する。ここで、走行計画とは、所定の時間内又は所定の地点までの走行をどのような制御で行うか予め決定したものであり、例えば、走行軌跡及び速度パターンを含んでいる。

エネルギー推定部２３は、低速走行区間を走行する際のエネルギー収支を推定する機能を有している。エネルギー収支において、エネルギー支出は駆動（エンジンやモータ）に使用したエネルギーであり、エネルギー収入は回生によって回収したエネルギーである。例えば、エネルギー推定部２３は、低速走行区間の終了地点における目標充電量、低速走行区間の開始地点の位置エネルギーと終了地点の位置エネルギーの差分、及び回生率等に基づいて、低速走行区間の開始地点の充電量を推定する機能を有している。さらに、エネルギー推定部２３は、推定した充電量を特定外区間走行計画部２４へ出力する機能を有している。

特定外区間走行計画部２４は、高速走行可能区間の走行計画を生成する機能を有している。特定外区間走行計画部２４は、区間識別部２１から入力した高速走行可能区間に関する情報や、エネルギー推定部２３から入力されたエネルギー収支を考慮して、走行計画を生成する機能を有している。

また、ＥＣＵ２は、高速走行可能区間の走行計画に沿って走行する際の消費エネルギーをシミュレーションによって算出する機能を有している。

次に、本実施形態に係る走行計画生成装置の動作について説明する。図２及び図３は、本実施形態に係る走行計画生成装置の動作を示すフローチャートである。図４は、本実施形態に係る走行計画生成装置が備わる車両の経路を示す概要図である。

図２及び図３に示す制御処理は、ＥＣＵ２で実行され、例えばイグニッションオンされてから所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、図４に示すように、車両１が山頂の地点Ｘ１から山麓の地点Ｘ６へ下る経路を走行する場合について説明する。車両１が走行する区間においては、カーブ区間の法定速度が３０ｋｍ／ｈの低速走行区間、直線区間の法定速度が６０ｋｍ／ｈの高速走行可能区間となっている。また、車両１では、下り坂の低速走行区間では駆動力を与えなくても法定速度を超える走行が可能であるとする。

図２に示すように、走行計画生成装置２０は、車両情報設定処理から開始する（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理は、ＥＣＵ２で実行され、走行中の走行路において許容できる最大の横加速度等を設定する処理である。この許容最大加速度は、例えば、運転者によって事前に設定されてもよいし、手動走行時にＥＣＵ２の学習によって自動設定されても良い。同様に、希望限界速度、希望限界加速度、及び希望限界減速度を設定する。Ｓ１０の処理が終了すると、道路勾配確認処理へ移行する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の処理は、区間識別部２１で実行され、現在地点Ｘ１から規定距離を対象として、下り坂が多いか否かを判定する処理である。規定距離は、例えば数キロ程度として設定される（図４の地点Ｘ１〜地点Ｘ４）。区間識別部２１は、現在地点から規定距離で定めた対象区間の勾配情報をＧＰＳ受信機３４から入力し、所定の勾配を有する下り坂が、対象区間全体に対して規定の割合以上存在するか否かを判定する。規定の割合として、例えば９０％が設定される。Ｓ１２の処理において、対象区間の規定割合以上が下り坂でないと判定した場合には、対象区間内に下り坂が少ないと判定し、前半確認処理へ移行する（Ｓ１４）。

Ｓ１４の処理は、区間識別部２１で実行され、対象区間の前半部分において、下り坂が多いか否かを判定する処理である。下り坂が多いか否かの判定は、例えば下り坂が規定の割合以上存在するか否かを判定することによって行う。ここでは、規定の割合として、例えば９０％が設定される。Ｓ１４の処理において、対象区間の前半部分の規定割合以上が下り坂でないと判定した場合には、対象区間内に下り坂が少ないと判定し、通常の走行計画生成処理へ移行する（Ｓ１６）。

Ｓ１６の処理は、ＥＣＵ２で実行され、走行する区間には回生する箇所が少ないため、回収するエネルギーを考慮せずに走行計画を生成する処理である。例えば、ＥＣＵ２は、ＧＰＳ受信機３４等から入力した走行環境条件等を考慮して、Ｓ１２の処理で規定した距離の走行計画を生成する。Ｓ１６の処理が終了すると、図２及び図３に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ１２の処理において、対象区間の規定割合以上が下り坂であると判定した場合には、対象区間内に下り坂が多いと判定し、許容最大速度の算出処理へ移行する（Ｓ１８）。また、Ｓ１４の処理において、対象区間の前半部分の規定割合以上が下り坂であると判定した場合には、対象区間内に下り坂が多いと判定し、許容最大速度の算出処理へ移行する（Ｓ１８）。Ｓ１８の処理は、ＥＣＵ２で実行され、走行中の走行路において各地点での許容できる最大の速度を算出する処理である。許容最大速度は、Ｓ１０の処理で入力した許容最大横加速度及び希望限界速度に基づいて算出される。Ｓ１８の処理が終了すると、後続車両確認処理へ移行する（Ｓ２０）。

Ｓ２０の処理は、ＥＣＵ２で実行され、後続車両が存在し追従しているか否か判定する処理である。例えば、通信部３２、センサ３３及びＧＰＳ受信機３４から得られた情報に基づいて後続車両が存在し追従しているか否かを判定する。Ｓ２０の処理において、後続車両が追従していると判定した場合には、走行計画生成処理へ移行する（Ｓ２２）。

Ｓ２２の処理は、ＥＣＵ２で実行され、後続車両との車間距離を維持するように許容最大速度で走行するための走行計画を生成する処理である。例えば、ＥＣＵ２は、Ｓ１８の処理で算出した各地点での許容最大速度、ＧＰＳ受信機３４等から入力した走行環境条件等を考慮して、対象区間の走行計画を生成する。このように、後続車が存在する場合には、対象となる全区間において、自車両の燃費よりも交通流や安全性を優先した走行計画を生成する。なお、走行計画に含まれる速度パターンは、Ｓ１０の処理で入力した希望限界加速度及び希望限界減速度を超えない範囲で、各区間の速度パターンの連続性を維持して生成される。Ｓ２２の処理が終了すると、図２及び図３に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ２０の処理において、後続車両が追従していないと判定した場合には、目標充電量の設定処理へ移行する（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理は、区間識別部２１及びエネルギー推定部２３で実行され、低速走行区間の識別と、識別した低速走行区間の終了地点における目標充電量を予め設定する処理である。Ｓ２４の処理について、図５を用いて説明する。図５のａは、距離に依存した充電量を示すグラフである。区間識別部２１は、最初に道路情報等に基づいて低速走行区間Ｌ１及びＬ３と、高速走行可能区間Ｌ２とを識別する。次に、Ｓ１２の処理で設定した低速走行区間Ｌ１及びＬ３の終了地点Ｘ２、Ｘ４における目標充電量Ｂ１、Ｂ２を設定する。目標充電量Ｂ１、Ｂ２は、満充電状態となる値が好適である。Ｓ２４の処理が終了すると、低速走行区間の速度パターン生成処理へ移行する（Ｓ２６）。

Ｓ２６の処理は、特定区間走行計画部２２で実行され、低速走行区間の速度パターンを生成する処理である。低速走行区間においては、その区間で回生により回収できるエネルギー量が、その区間を走行するために消費できる最大の運動エネルギー量を超える区間であるので、低速走行区間の速度パターンとして、低速走行区間の許容最大速度（ここでは３０ｋｍ／ｈ）を維持した速度パターンを生成する。図５のｂは、距離に依存した速度を示す速度パターンであり、Ｓ２６の処理では、低速走行区間Ｌ１及びＬ３に対応する速度パターンを生成する。Ｓ２６の処理が終了すると、エネルギー推定処理へ移行する（Ｓ２８）。

Ｓ２８の処理は、エネルギー推定部２３で実行され、低速走行区間の開始地点における目標充電量を算出する処理である。エネルギー推定部２３は、例えば、低速走行区間開始地点Ｘ３の目標充電量Ａ２を、低速走行区間終了地点Ｘ４の目標充電量Ｂ２から逆算して算出する。低速走行区間の開始地点Ｘ３と終了地点Ｘ４との位置エネルギー差をＵ１とし、回生率をαとすると、目標充電量Ａ２は、以下の式１で表すことができる。

Ａ２＝Ｂ２−α・Ｕ１ …（１）

位置エネルギー差Ｕ１は、ＧＰＳ受信機３４から入力した道路勾配情報に基づいて算出することができる。式１を用いることで、低速走行区間の開始地点Ｘ３における目標充電量Ａ２を設定することができる。Ｓ２８の処理が終了すると、高速走行可能区間の消費可能エネルギー量の算出処理へ移行する（Ｓ３０）。

Ｓ３０の処理は、エネルギー推定部２３で実行され、高速走行可能区間の消費可能エネルギー量の算出する処理である。高速走行可能区間Ｌ２の開始地点は、低速走行区間Ｌ１の終了地点Ｘ２であり、終了地点Ｘ２の目標充電量はＢ１となる。他方、高速走行可能区間Ｌ２の終了地点は、低速走行区間Ｌ３の開始地点Ｘ３であり、開始地点Ｘ３の目標充電量はＡ２となる。高速走行可能区間の開始地点Ｘ２と終了地点Ｘ３との位置エネルギー差をＵ２とし、回生率をαとすると、高速走行可能区間で消費できる消費可能エネルギーＤ２は、以下の式１で表すことができる。

Ｄ２＝Ａ２−Ｂ１＋α・Ｕ２ …（２）

位置エネルギー差Ｕ２は、ＧＰＳ受信機３４から入力した道路勾配情報に基づいて算出することができる。式２を用いることで、高速走行可能区間において消費可能なエネルギーを算出することができる。Ｓ３０の処理が終了すると、高速走行可能区間における速度パターンの生成処理へ移行する（Ｓ３２）。

Ｓ３２の処理は、特定外区間走行計画部２４で実行され、高速走行可能区間の速度パターンを生成する処理である。特定外区間走行計画部２４は、最初に目標最低速度を設定し、目標最低速度に沿った走行計画を生成する。Ｓ３２の処理が終了すると、消費エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ３４）。

Ｓ３４の処理は、ＥＣＵ２で実行され、高速走行可能区間の消費エネルギーを予測する処理である。例えば、高速走行におけるエンジン駆動や回生処理で損失するエネルギー（転がり抵抗や空気抵抗等）を考慮して消費エネルギーを推定する。この推定は、例えばハイブリット車両モデルを用いたシミュレーション手法等で行えばよい。Ｓ３４の処理が終了すると、判定処理へ移行する（Ｓ３６）。

Ｓ３６の処理は、ＥＣＵ２で実行され、Ｓ３４の処理で生成した予測消費エネルギーが、Ｓ３０の処理で生成した消費可能エネルギーＤ２と等しいか否かを判定する処理である。Ｓ３６の処理において、高速走行可能区間で消費予定の消費エネルギーと消費可能エネルギーＤ２とが等しいと判定した場合には、速度パターン採用処理へ移行する（Ｓ３８）。

Ｓ３８の処理は、特定外区間走行計画部２４で実行され、高速走行可能区間の速度パターンとしてＳ３２の処理で生成した速度パターンを採用する処理である。Ｓ３８の処理によって、図５に示す低速走行区間Ｌ３で充電しきれないエネルギー分だけ低速走行区間Ｌ３の直前の高速走行可能区間Ｌ２において速度を速めて消費することができる。Ｓ３８の処理が終了すると、図２及び３に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ３６の処理において、高速走行可能区間で消費予定の消費エネルギーと消費可能エネルギーＤ２とが等しくないと判定した場合には、速度判定処理へ移行する（Ｓ４０）。Ｓ４０の処理は、ＥＣＵ２で実行され、高速走行可能区間において、Ｓ３２の処理で生成した速度パターンがＳ１８で生成した許容最大速度を超えたか否かを判定する処理である。Ｓ４０の処理において、許容最大速度を超えていないと判定した場合には、目標最低速度の増加処理へ移行する（Ｓ４２）。

Ｓ４２の処理は、特定外区間走行計画部２４で実行され、高速走行可能区間の速度パターン生成に使用される目標最低速度を増加させる処理である。例えば、目標最低速度を加速及び減速（最大回生減速）の際において１ｋｍ／ｈ増加させる。Ｓ４２の処理が終了すると、高速走行可能区間の速度パターン生成処理に移行し（Ｓ３２）、新たに生成された高速走行可能区間の速度パターンを用いて、消費エネルギーの予測（Ｓ３４）、及び消費可能エネルギーとの比較を行うことができる（Ｓ３６）。この処理によって、高速走行可能区間の消費エネルギーを消費可能エネルギーＤ２に近づけることが可能となる。

一方、Ｓ４０の処理において、許容最大速度を超えていると判定した場合には、速度パターンの採用処理へ移行する（Ｓ４４）。Ｓ４４の処理は、特定外区間走行計画部２４で実行され、Ｓ３２の処理で生成した速度パターンのうち、許容最大速度を超えたと判定された速度パターンの直前に生成された速度パターンを採用する処理である。Ｓ４４の処理によって、高速走行可能区間で最大のエネルギー消費を期待できる速度パターンを採用することができる。Ｓ４４の処理が終了すると、速度上昇の余地判定処理へ移行する（Ｓ４６）。

Ｓ４６の処理は、特定外区間走行計画部２４で実行され、前回以前に図２及び３の処理を実行し生成した前の高速走行可能区間での速度パターンを参照し、速度を上げる余地が存在するか否かを判定する処理である。例えば、図５に示す経路において、実線で示す区間Ｌ１〜Ｌ３までの速度パターンを生成した後、点線で示す区間Ｌ４における速度パターンを生成する際に、区間Ｌ４では区間Ｌ４の許容最大速度を超えないと区間Ｌ５から算出した消費可能エネルギーを消費できない場合には、前回以前の処理で生成した高速走行可能区間Ｌ２の速度パターンを参照し、速度を上げる余地があるか否かを確認する。具体的には、高速走行可能区間Ｌ２の速度パターンの最大速度と許容最大速度との差が１ｋｍ／ｈ以上であるか否かによって、速度を上げる余地があるか否かを判定する。Ｓ４６の処理において、速度を上げる余地が無いと判定した場合には、余剰エネルギー判定処理へ移行する（Ｓ５０）。

Ｓ５０の処理は、ＥＣＵ２で実行され、余剰エネルギーが存在するか否かを判定する処理である。余剰エネルギーが存在する場合として、例えば、低速走行区間Ｌ３の区間が長距離であって、高速走行可能区間Ｌ２で消費することができない場合が挙げられる。余剰エネルギーが存在するか否かの判定は、例えば、消費可能エネルギーを低速走行区間の開始地点前に消費できるか否かを判定することで行われる。Ｓ５０の処理において、余剰エネルギーが発生すると判定した場合には、熱廃棄計画生成処理へ移行する（Ｓ５２）。

Ｓ５２の処理は、ＥＣＵ２で実行され、Ｓ５２の処理で判定した余剰エネルギーを熱として廃棄する計画を生成する処理である。例えば、エンジンブレーキによってエネルギー消費を行うことによって廃棄する。Ｓ５２の処理が終了すると、図２及び３に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ４６の処理において、前回以前に図２及び３の処理を実行し生成した高速走行可能区間での速度パターンを参照し、速度を上げる余地があると判定した場合には、速度パターン修正処理へ移行する（Ｓ４８）。Ｓ４８の処理は、特定外区間走行計画部２４で実行され、前回以前の速度パターンを修正する処理である。例えば、今回の処理対象の高速走行可能区間の消費可能エネルギーから、今回の処理対象の高速走行可能区間で消費するエネルギーを除いた残りのエネルギーを消費できるように、前回以前の速度パターンを修正する。具体的には、図５の高速走行可能区間Ｌ４が今回の処理対象とした場合には、高速走行可能区間Ｌ４の消費可能エネルギーから高速走行可能区間Ｌ４で消費するエネルギーを除いた残りのエネルギーを、高速走行可能区間Ｌ２で消費できるように、高速走行可能区間Ｌ２の速度パターンを修正する。速度パターンの修正方法は、Ｓ３２〜Ｓ４２の処理と同様の処理で行う。

以上、第１実施形態における走行計画生成装置２０によれば、走行経路を特定の条件を満たす低速走行区間Ｌ１，Ｌ３と特定の条件を満たさない高速走行可能区間Ｌ２とに区別し、低速走行区間Ｌ３を走行する走行計画からその低速走行区間Ｌ３を走行する場合のエネルギー収支を推定し、推定したエネルギー収支を用いて低速走行区間Ｌ３の前の高速走行可能区間Ｌ２における走行計画を生成することができる。これにより、車両が低速走行区間Ｌ１，Ｌ３及び高速走行可能区間Ｌ２を連続走行する場合において、各区間のエネルギー収支の釣り合いを考慮して高速走行可能区間Ｌ２の走行計画を生成することができるので、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる。

また、第１実施形態における走行計画生成装置２０によれば、車両１が低速走行区間Ｌ１，Ｌ３及び高速走行可能区間Ｌ２を連続走行する場合において、高速走行可能区間Ｌ２の直後に走行予定である低速走行区間Ｌ３の推定エネルギー収支と、高速走行可能区間Ｌ２において所定の駆動手段で駆動を行った際の目標速度に応じたエネルギー収支とを比較して、両者が釣り合うように、高速走行可能区間Ｌ２における速度パターンを設定することができる。

また、第１実施形態における走行計画生成装置２０によれば、車両１が低速走行区間Ｌ１，Ｌ３及び高速走行可能区間Ｌ２を連続走行する場合において、高速走行可能区間Ｌ２の直後に走行予定である低速走行区間Ｌ３において得られる推定エネルギー収入量に基づいて高速走行可能区間Ｌ２において放出するエネルギー量を決定し、放出するエネルギー量に基づいて走行計画を生成することができる。これにより、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る走行計画生成装置４０は、第１実施形態に係る走行計画生成装置２０とほぼ同様に構成されるものであって、走行計画生成装置２０と比べ、走行予定の複数の区間の総エネルギーを考慮して、平地においてエネルギー利用効率の良い走行計画を生成する点が相違する。第２実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。

まず、本実施形態に係る走行計画生成装置４０の構成から説明する。図６は第２実施形態に係る走行計画生成装置４０が備わる車両１の概要図である。本実施形態に係る走行計画生成装置４０は、総エネルギー推定部（全エネルギー収支推定手段）４１及びエンジン駆動優先度取得部（優先度取得手段）４２を備えている。

総エネルギー推定部４１は、走行計画を生成する対象の区間全ての総エネルギー収支を推定する機能を有している。総エネルギー推定部４１は、低速走行区間及び高速走行可能区間において、エネルギー支出として駆動（エンジンやモータ）に使用したエネルギーを算出し、エネルギー収入として回生によって回収したエネルギーを算出する機能を有している。また、算出した低速走行区間及び高速走行可能区間のエネルギーを合算する機能を有している。

エンジン駆動優先度取得部４２は、各高速走行可能区間のそれぞれにおいて、エンジンを優先的に駆動させる順番を示すエンジン駆動優先度を算出する機能を有している。また、エンジン駆動優先度取得部４２は、算出した優先度を特定外区間走行計画部２４へ出力する機能を有している。

次に、本実施形態に係る走行計画生成装置４０の動作について説明する。図７及び図８は、本実施形態に係る走行計画生成装置４０の動作を示すフローチャートである。図９は、本実施形態に係る走行計画生成装置が備わる車両の経路を示す概要図である。

図７及び図８に示す制御処理は、ＥＣＵ２で実行され、例えばイグニッションオンされてから所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、図９に示すように、平野において車両１が出発地Ｘ１から目的地Ｘ４までの経路を走行する場合について説明する。車両１が走行する区間においては、カーブ区間の法定速度が３０ｋｍ／ｈの低速走行区間、直線区間の法定速度が６０ｋｍ／ｈの高速走行可能区間となっている。

図７に示すように、走行計画生成装置２０は、車両情報設定処理から開始する（Ｓ６０）。Ｓ６０の処理は、ＥＣＵ２で実行され、走行中の走行路において許容できる最大の横加速度等を設定する処理である。この許容最大加速度は、例えば、運転者によって事前に設定されてもよいし、手動走行時にＥＣＵ２の学習によって自動設定されても良い。同様に、希望限界速度、希望限界加速度、及び希望限界減速度を設定する。Ｓ６０の処理が終了すると、許容最大速度の算出処理へ移行する（Ｓ６２）。

Ｓ６２の処理は、ＥＣＵ２で実行され、走行中の走行路において各地点での許容できる最大の速度を算出する処理である。許容最大速度は、Ｓ６０の処理で入力した許容最大横加速度及び希望限界速度に基づいて算出される。Ｓ６２の処理が終了すると、後続車両確認処理へ移行する（Ｓ６４）。

Ｓ６４の処理は、ＥＣＵ２で実行され、後続車両が存在し追従しているか否か判定する処理である。例えば、通信部３２、センサ３３及びＧＰＳ受信機３４から得られた情報に基づいて後続車両が存在し追従しているか否かを判定する。Ｓ６４の処理において、後続車両が追従していると判定した場合には、走行計画生成処理へ移行する（Ｓ６６）。

Ｓ６６の処理は、ＥＣＵ２で実行され、後続車両との車間距離を維持するように許容最大速度で走行するための走行計画を生成する処理である。例えば、ＥＣＵ２は、Ｓ１８の処理で算出した各地点での許容最大速度、ＧＰＳ受信機３４等から入力した走行環境条件等を考慮して、対象区間の走行計画を生成する。このように、後続車が存在する場合には、対象となる全区間において、自車両の燃費よりも交通流や安全性を優先した走行計画を生成する。なお、走行計画に含まれる速度パターンは、Ｓ６０の処理で入力した希望限界加速度及び希望限界減速度を超えない範囲で、各区間の速度パターンの連続性を維持して生成される。Ｓ６６の処理が終了すると、図７及び図８に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ６６の処理において、後続車両が追従していないと判定した場合には、低速走行区間の速度パターン生成処理へ移行する（Ｓ６８）。Ｓ６８の処理は、区間識別部２１及び特定区間走行計画部２２で実行され、低速走行区間の識別と、低速走行区間の速度パターンを生成する処理である。低速走行区間の速度パターンは低速走行区間の許容最大速度（ここでは３０ｋｍ／ｈ）を維持した速度パターンを生成する。図１０のｂは、距離に依存した速度を示す速度パターンであり、Ｓ６８の処理では、低速走行区間Ｌ１及びＬ３に対応する速度パターンを生成する。なお、低速走行区間においては低い速度を保つことが要求されるためエンジンよりも低出力のモータを駆動させ、他方、高速走行可能区間では高出力が要求されるためエンジンを駆動させる。このように、モータとエンジンとを選択的に駆動させる際には、めりはりをつけて使用することにより効率的なエネルギー利用が期待できる。このため、低速走行においては、バッテリーを使用したモータのみを用いて速度を維持する。Ｓ６８の処理が終了すると、消費量算出処理へ移行する（Ｓ７０）。

Ｓ７０の処理は、エネルギー推定部２３で実行され、低速走行区間におけるバッテリーの消費量を算出する処理である。Ｓ７０の処理では、バッテリー走行による消費量Ｃ２を、ハイブリット車両モデルを用いた一般的なシミュレーション手法等によって導出する。Ｓ７０の処理が終了すると、目標充電量の設定処理へ移行する（Ｓ７２）。

Ｓ７２の処理は、エネルギー推定部２３で実行され、低速走行区間の開始地点における目標充電量を予め設定する処理である。Ｓ７２の処理について、図１０を用いて説明する。図１０のａは、距離に依存した充電量を示すグラフである。エネルギー推定部２３は、Ｓ６８の処理で設定した低速走行区間Ｌ３の開始地点Ｘ３における目標充電量Ａ２を設定する。目標充電量Ａ２は、バッテリーの中間充電量をＫとすると、Ｓ７０の処理で算出した消費量Ｃ２を用いて以下の式３で表すことができる。

Ａ２＝Ｋ＋Ｃ２／２ …（３）

このように目標充電量Ａ２を設定することで、バッテリーの中間充電量を中心として、目標充電量Ａ２の変化を制御することができる。Ｓ７２の処理が終了すると、目標充電量の設定処理へ移行する（Ｓ７４）。

Ｓ７４の処理は、エネルギー推定部２３で実行され、低速走行区間の終了地点における目標充電量を予め設定する処理である。目標充電量Ｂ２は、バッテリーの中間充電量をＫとすると、Ｓ７０の処理で算出した消費量Ｃ２を用いて以下の式４で表すことができる。

Ｂ２＝Ｋ−Ｃ２／２ …（４）

このように目標充電量Ｂ２を設定することで、バッテリーの中間充電量を中心に目標充電量Ａ２の変化を制御することができる。Ｓ７４の処理が終了すると、直前の低速走行区間における目標充電量の設定処理へ移行する（Ｓ７６）。

Ｓ７６の処理は、エネルギー推定部２３で実行され、Ｓ７２及びＳ７４の処理の処理対象である低速走行区間の直前の低速走行区間における目標充電量を設定する処理である。例えば、低速走行区間Ｌ３が処理対象であるとすると、その直前の低速走行区間Ｌ１において、開始地点での目標充電量Ａ１、及び終了地点での目標充電量Ｂ１を算出する。算出方法は、Ｓ６８〜Ｓ７４の処理と同様である。Ｓ７６の処理が終了すると、高速走行可能区間の必要エネルギーの算出処理へ移行する（Ｓ７８）。

Ｓ７８の処理は、エネルギー推定部２３で実行され、高速走行可能区間の必要エネルギーの算出する処理である。高速走行可能区間Ｌ２の開始地点は、低速走行区間Ｌ１の終了地点Ｘ２であり、終了地点Ｘ２の目標充電量はＢ１となる。他方、高速走行可能区間Ｌ２の終了地点は、低速走行区間Ｌ３の開始地点Ｘ３であり、開始地点Ｘ３の目標充電量はＡ２となる。開始地点Ｘ２と終了地点Ｘ３との間における走行エネルギーをＰ１とすると、高速走行可能区間で消費できる消費可能エネルギーＤ２は、以下の式１で表すことができる。

Ｄ２＝Ａ２−Ｂ１＋Ｐ１ …（５）

走行エネルギーＰ１は、ハイブリット車両モデルを用いた一般的なシミュレーション手法等で算出することができ、開始地点Ｘ２と終了地点Ｘ３との速度差は、回生及び駆動する際の加減速を用いた速度パターンを生成して求めることができる。式５を用いることで、高速走行可能区間において消費可能なエネルギーを算出することができる。Ｓ７８の処理が終了すると、エンジン駆動優先度の算出処理へ移行する（Ｓ８０）。

Ｓ８０の処理は、エンジン駆動優先度取得部４２で実行され、各高速走行可能区間に関してエンジン駆動優先度を算出する処理である。エンジン駆動優先度Ｑは、区間走行時間をＴ_Ｂ、高速走行可能区間の速度をＶ_Ｈ、低速走行区間の速度をＶ_Ｌとすると、以下の式６を用いて表すことができる。

Ｑ＝Ｔ_Ｂ・（Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ） …（６）

エンジン駆動優先度取得部４２は、式６を用いてエンジン駆動優先度Ｑを算出する。Ｓ８０の処理が終了すると、高速走行可能区間の速度パターン生成処理へ移行する（Ｓ８２）。

Ｓ８２の処理は、特定外区間走行計画部２４で実行され、Ｓ８０の処理で算出したエンジン駆動優先度Ｑの高い高速走行可能区間から順に速度パターンを生成する処理である。特定外区間走行計画部２４は、最初にエンジン駆動優先度Ｑの最も高い高速走行可能区間について、速度パターンを生成する。特定外区間走行計画部２４は、高速走行可能区間の上限の速度（法定速度）までエンジン熱効率最大域における加速をし、最大回生減速度による減速をした速度パターンを生成する。このように、エンジンを駆動させる場合には、エネルギーをより回収できるような速度パターンとする。また、エンジン駆動優先度Ｑの低い高速走行可能区間はモータを用いて走行する。Ｓ８２の処理が終了すると、エネルギー収支の判定処理へ移行する（Ｓ８４）。

Ｓ８４の処理は、総エネルギー推定部４１で実行され、処理対象の全区間の総エネルギー収支がプラスとなっているか否かを判定する処理である。Ｓ８４の処理において、全区間の総エネルギー収支がプラスになっていないと判定した場合には、エンジン駆動の優先度Ｑに応じてエンジンを駆動させる高速走行可能区間を増やし（Ｓ８２）、全区間の総エネルギー収支がプラスになるまで繰りかえす。Ｓ８４の処理において、全区間の総エネルギー収支がプラスとなった場合には、充電量確認処理へ移行する（Ｓ８６）。

Ｓ８６の処理は、ＥＣＵ２で実行され、バッテリーの充電量が不足している区間が存在するか否かを確認する処理である。バッテリー充電量が不足する区間が存在する場合には、エンジン駆動設定処理へ移行する（Ｓ８８）。

Ｓ８８の処理は、特定外区間走行計画部２４で実行され、バッテリー充電量の不足が発生する区間の直前の高速走行可能区間において、エンジン駆動をするように設定する処理である。速度パターンの生成方法は、Ｓ８２の処理と同様である。Ｓ８８の処理が終了すると、余剰エネルギー判定処理へ移行する（Ｓ９０）。

Ｓ９０の処理は、ＥＣＵ２で実行され、余剰エネルギーが存在するか否かを判定する処理である。余剰エネルギーが存在する場合として、例えば、Ｓ８８の処理でエンジン駆動する高速走行可能区間が増えることによってエネルギー収入が増加し、他の区間においてエネルギーを消費することができない場合が挙げられる。Ｓ９０の処理において、余剰エネルギーが発生すると判定した場合には、エンジン停止処理へ移行する（Ｓ９２）。

Ｓ９２の処理は、ＥＣＵ２で実行され、Ｓ９０の処理で判定した余剰エネルギーを最小にするようにエンジンを停止する計画を生成する処理である。例えば、余剰エネルギーが発生する区間の直前のエンジン駆動する高速走行可能区間において、エンジンを停止する計画を生成する。これにより、余剰エネルギーを最小に抑えることができる。Ｓ９２の処理が終了すると、図７及び図８の制御処理を終了する。

以上、第２実施形態における走行計画生成装置４０によれば、走行経路を特定の条件を満たす低速走行区間Ｌ１，Ｌ３と特定の条件を満たさない高速走行可能区間Ｌ２とに区別し、低速走行区間Ｌ３を走行する走行計画からその低速走行区間Ｌ３を走行する場合のエネルギー収支を推定し、推定したエネルギー収支を用いて低速走行区間Ｌ３の前の高速走行可能区間Ｌ２における走行計画を生成することができる。これにより、車両が低速走行区間Ｌ１，Ｌ３及び高速走行可能区間Ｌ２を連続走行する場合において、各区間のエネルギー収支の釣り合いを考慮して高速走行可能区間の走行計画を生成することができるので、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる。

また、第２実施形態における走行計画生成装置４０によれば、車両１が低速走行区間Ｌ１，Ｌ３及び高速走行可能区間Ｌ２を連続走行する場合において、高速走行可能区間Ｌ２において放出予定のエネルギー量に基づいて、高速走行可能区間Ｌ２の直後に走行予定である低速走行区間Ｌ１，Ｌ３において回収するエネルギー収入量を決定し、回収するエネルギー収入量に基づいて走行計画を生成することができる。これにより、エネルギー利用効率の良い走行計画を生成することができる。

また、第２実施形態における走行計画生成装置４０によれば、経路全体においてエネルギー収入がエネルギー支出を上回るように、エンジン駆動優先度Ｑに応じて高速走行可能区間Ｌ２の走行計画を生成することができる。複数ある高速走行可能区間Ｌ２の中で、一気にエンジン駆動することができる区間を、エンジン駆動優先度Ｑを用いて決定することにより、低燃費かつエンジン駆動による走行時間の短縮を両立することができる。

なお、上述した各実施形態は本発明に係る走行計画生成装置の一例を示すものである。本発明に係る走行計画生成装置は、これらの各実施形態に係る走行計画生成装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る走行計画生成装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記実施形態においては、処理対象となる区間を、２つの低速走行区間とその２つの低速走行区間に挟まれた高速走行可能区間の計３つの場合について説明しているが、低速走行区間と高速走行可能区間が連続していれば３つ以上の区間であっても良い。

第１実施形態に係る走行計画生成装置が備わる車両の構成図である。第１実施形態に係る走行計画生成装置の動作を示すフローチャートである。第１実施形態に係る走行計画生成装置の動作を示すフローチャートである。図１の車両の経路を示す概要図である。図１の車両において、距離に依存した充電量及び速度を示すグラフである。第２実施形態に係る走行計画生成装置が備わる車両の構成図である。第２実施形態に係る走行計画生成装置の動作を示すフローチャートである。第２実施形態に係る走行計画生成装置の動作を示すフローチャートである。図６の車両の経路を示す概要図である。図６の車両において、距離に依存した充電量及び速度を示すグラフである。

符号の説明

１…車両、２０，４０…走行計画生成装置、２１…区間識別部（区間区別手段）、２３…エネルギー推定部（エネルギー推定手段）、２４…特定外区間走行計画部（走行計画生成手段）、４１…総エネルギー推定部（全エネルギー収支推定手段）、４２…エンジン駆動優先度取得部（優先度取得手段）。

Claims

ハイブリット車両の走行経路における走行計画を生成する走行計画生成装置であって、
前記走行経路内を、所定の条件を満たす特定区間と前記特定区間以外の区間である特定外区間とに区別する区間区別手段と、
前記特定区間を所定の走行計画で走行する際のエネルギー収支を推定するエネルギー収支推定手段と、
前記エネルギー推定手段によってエネルギー収入が推定される場合には、推定されたエネルギー収入量に応じたエネルギーを放出するために前記特定区間の前の前記特定外区間を走行する際の目標速度を示す走行計画を生成する走行計画生成手段と、
を備え、
前記エネルギー収支推定手段は、
前記エネルギー収支、及び前記特定区間の終了地点における目標充電量に基づいて前記特定区間の開始地点における目標充電量を算出し、
算出された前記特定区間の開始地点における目標充電量に基づいて前記特定外区間で消費できる消費可能エネルギーを算出し、
前記走行計画生成手段は、
前記消費可能エネルギーと前記特定外区間を所定の駆動手段で走行した際の前記目標速度に応じた予測消費エネルギーとの比較に基づいて、前記特定外区間における前記目標速度を変化させて前記走行計画を生成すること、
を特徴とする走行計画生成装置。
前記走行計画生成手段は、前記エネルギー収支推定手段によりエネルギー支出が推定される場合には、推定されたエネルギー支出量に応じたエネルギーを回収する走行計画を生成することを特徴とする請求項１に記載の走行計画生成装置。
前記特定外区間においてエンジンを駆動させる優先度を取得する優先度取得手段と、
前記走行経路の全区間におけるエネルギー収支を推定する全エネルギー収支推定手段と、を備え、
前記走行計画生成手段は、経路全体においてエネルギー収入がエネルギー支出を上回るように、前記優先度に応じて前記特定外区間の走行計画を生成すること、を特徴とする請求項２に記載の走行計画生成装置。