JP5146119B2 - 走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行を制御する走行制御装置に関するものである。

従来、車両の走行を制御する装置として、燃費が向上するように車両の走行を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の装置は、エンジン及びモータを駆動源とするハイブリット車両に搭載されるものであって、目的地までの区間を複数の区間に分割して速度パターンを推定し、加速区間でのエンジンの熱効率を考慮して速度パターンを決定する機能を有している。

そして、特許文献１の装置は、決定した走行経路の特徴に合わせたモータ、エンジンの運転スケジュールを設定する機能を有している。例えば、発進時や低速走行時などのエンジンの熱効率が低い場合はモータ走行とし、所定車速以上や所定負荷以上の場合はエンジン走行とする。このように、特許文献１の装置では、モータをいわゆる無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）として使用している。
特開２００５−９１１１２号公報

しかしながら、従来の走行制御装置は、加速区間の走行方法をエンジンの熱効率のみで決定しており、モータをＣＶＴとして駆動させる際の変換効率を考慮していない。このため、理想的な低燃費走行とならないおそれがある。

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、エンジン及びモータを駆動源とする車両において、システム全体として低燃費化を図ることができる走行制御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制御装置は、エンジン及びモータを駆動源とする車両であって、所定地点までの行程を複数の区間に設定して各区間での速度パターンを生成する速度パターン生成手段と、速度パターンに基づいて加速する加速区間において、加速する際の速度が第１速度以下の速度域である場合には、エンジンの熱効率を優先した加速度パターンを生成し、加速する際の速度が第１速度より大きく第１速度よりも大きい第２速度以下の速度域である場合には、モータのエネルギー変換における損失を最小化することを優先した加速度パターンを生成する加速度パターン生成手段とを備えて構成される。

この発明では、エンジン又はモータ、あるいはこれらを組み合わせた駆動力により加速走行する場合に、加速する際の速度が第１速度以下の場合には、エンジンの熱効率を優先させ、加速する際の速度が第１速度より大きく第２速度以下の場合には、モータの変換効率のロスを最小にすることを優先させて加速度パターンを生成する。例えば、第１速度以下の低速走行の際には、エンジンの出力が車両の駆動に効率的に伝達されないので、モータの出力を駆動力として主に使用する。このため、エンジンの熱効率が最適となる加速を決定することにより、システム全体としてエネルギーを効率化することができる。また、エンジンの出力が車両の駆動に効率的に伝達される中速走行の際には、モータのエネルギー変換における損失が最小になるようにモータ駆動による加速を決定することができる。このように、ＣＶＴの変換による損失を考慮し、システム全体として低燃費化を図ることができる。

ここで、加速度パターン生成手段は、速度パターンに基づいて加速する加速区間において、加速する際の速度が第２速度よりも大きい速度域である場合には、モータの回転を最小化することを優先した加速度パターンを生成するが好適である。

このように構成することで、加速する際の速度が第２速度より大きい高速域において、エンジンにより発生した出力が強すぎるために駆動力とすることなく強制的に回生をする、いわゆるエネルギー循環の発生を回避することができる。これにより、ＣＶＴの変換による損失を考慮し、システム全体として低燃費化を図ることができる。

また、走行制御装置は、加速度パターンに基づいて、速度パターン生成手段により生成された速度パターンを再生成する速度パターン再生成手段を備えることが好適である。このように構成することで、システム全体として低燃費化した速度パターンを再生成することができる。

また、走行制御装置は、フィードバック制御により暫定的な加速度を求め、速度パターンに対する速度不足がある場合はエンジン熱効率の悪化に伴ってフィードバックゲインを低下させるフィードバック制御手段を備えることが好適である。

このように構成することで、速度を上げて速度パターンで規定される目標速度に合わせ込むフィードバック制御を実行する際に、エンジン熱効率が悪化する場合には、目標速度に合わせることよりもエンジン熱効率を優先してフィードバック制御を実行することができるので、フィードバック制御の実行を含めて低燃費化を図ることができる。

さらに、フィードバック制御手段を備える場合、速度パターン再生成手段は、フィードバック制御時の速度誤差を走行速度域別に統計処理して標準偏差を算出し、算出した標準偏差に従って速度パターンを再生成することが好適である。

このように構成することで、速度パターン全体を考慮してフィードバック制御が可能となるので、速度パターン全体を実行する際にも低燃費化を実現することができる。

本発明によれば、エンジン及びモータを駆動源とする車両において、システム全体として低燃費化を図ることができる。

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制御装置は、エンジン及びモータを駆動源とする車両の走行制御装置であって、例えば、自動運転機能を備えた車両や、追従運転や車線維持運転などの運転者支援システムを搭載した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制御装置（走行制御部）の構成を説明する。図１は本発明の実施形態に係る走行制御部を備えた車両の構成を示すブロック図である。図１に示す車両５は、自動運転機能を有する車両であって、エンジン４２、モータ４３及びバッテリ４４を含むハイブリットシステム４を備えている。

ハイブリットシステム４は、エンジン４２及びモータ４３の２つの駆動源を、単独であるいは組み合わせて駆動させることにより車両５を走行させる機能を有している。例えば、ハイブリットシステム４は、エンジン４２を停止したままの惰性による走行、いわゆる滑空走行が可能に構成されている。エンジン４２は、例えば電子スロットル等のスロットルアクチュエータにより出力を制御可能に構成されている。モータ４３は、接続されたバッテリ４４から供給される電力、あるいは発電機（不図示）を介して供給される電力により駆動する機能を有している。このモータ４３は、例えば、それぞれ電動モータ及び発電機として選択的に機能する第１モータジェネレータＭＧ１（不図示）及び第２モータジェネレータＭＧ２（不図示）を有している。

また、ハイブリットシステム４は、回生ブレーキあるいは発電機により、モータ４３を回転させて運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生制御を行う機能を有している。そして、ハイブリットシステム４は、得られた電気エネルギーをバッテリ４４に充電する機能を有している。また、ハイブリットシステム４は、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２に接続され、ＥＣＵ２から出力される信号に基づいて駆動制御、回生制御を行う機能を有している。

また、車両５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機３０、センサ３１、操作部３２、ナビゲーションシステム３３、ＥＣＵ２、操舵アクチュエータ４０、ブレーキアクチュエータ４１を備えている。ここで、ＧＰＳ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。また、ＥＣＵ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（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、及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。

ＧＰＳ受信機３０は、例えば、車両５の位置情報を受信する機能を有している。また、ＧＰＳ受信機３０は、受信した位置情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

センサ３１は、車両５の周囲の走行環境情報や、車両５の車両状態情報を取得する機能を有している。センサ３１としては、例えば、車両５の走行レーンを認識するためのレーン認識センサや画像センサ、車両５の周辺の障害物や後続車両を検知し距離情報を取得する電磁波センサやミリ波センサ、ヨーレートを計測するヨーレートセンサ、バッテリ４４のＳＯＣを検出するセンサ、モータ４３の回転数を検出するセンサ、エンジン４２の回転数を検出するセンサ、ハンドル舵角及びタイヤ角を検知する舵角センサ、加速度を検出する加速度センサ、車輪速を計測する車輪速センサ等が用いられる。また、センサ３１は、取得した情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

操作部３２は、運転者の要求する条件を入力する機能を有している。操作部３２としては、例えば、目標地点、目標旅行時間、乗り心地レベル等を入力する操作パネル等が用いられる。また、操作部３２は、入力した情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

ナビゲーションシステム３３は、所定地点（例えば目的地）までの経路案内等を行う機能を有している。また、ナビゲーションシステム３３は、例えば地図データベースから現在走行中付近の道路情報を読み出し、その道路情報をナビ信号としてＥＣＵ２へ出力する機能を有している。さらに、ナビゲーションシステム３３は、信号機点灯情報等の交通情報をナビ信号としてＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

ＥＣＵ２は、目標速度パターン生成部（速度パターン生成手段）１０、目標速度パターン再生成部（加速度パターン生成手段、速度パターン再生成手段）１１、車両運動制御部１２、加減速制御部２０及び操舵制御部２１を備えており、目標速度パターン生成部１０、目標速度パターン再生成部１１及び車両運動制御部１２により走行制御部１が構成されている。

目標速度パターン生成部１０は、車両５の目標速度パターンを生成する機能を有している。目標速度パターンは、例えば、時刻又は距離に依存した速度を示すものである。目標速度パターン生成部１０は、所定地点までの行程を複数の区間に分割して各区間での目標速度パターン（初期速度パターン）を生成する機能を有している。例えば、目標速度パターン生成部１０は、操作部３２が出力した目的地と、ナビゲーションシステム３３が出力した地図情報等に基づいて、目的地までの行程を複数の区間に分割する機能を有している。そして、目標速度パターン生成部１０は、例えば、センサ３１が入力した車両５の周囲の走行環境情報及びＥＣＵ２のメモリに格納された車両情報に基づいて、分割した区間ごとに初期速度パターンを生成する機能を有している。例えば、目標速度パターン生成部１０は、車両の走行において必ず満たさなければならない条件である拘束条件と、重視する項目を評価するための項を含む評価関数とを用いた最適化処理により、速度パターンを生成する機能を有している。重視する項目が燃費の場合、例えばエンジン４２の熱効率を評価する項を評価関数に含むことによって、低燃費な初期速度パターンを生成することができる。この低燃費な初期速度パターンは、エンジン４２の熱効率の評価により、例えば２０ｋｍ／ｈ程度の低速な速度パターンや、加速する区間と減速する区間を繰り返す波状の速度パターンとなる。なお、加速区間においてはエンジン４２の熱効率が最も良い条件で生成され、減速区間においてはエンジン４２を停止した走行、いわゆる滑空走行となる。また、目標速度パターン生成部１０は、生成した初期速度パターンを目標速度パターン再生成部１１へ出力する機能を有している。

目標速度パターン再生成部１１は、目標速度パターン生成部１０が生成した初期速度パターンに基づいて、加速度パターンを生成するとともに、速度パターンを再生成する機能を有している。加速度パターンは、例えば、時刻又は距離に依存した加速度を示すものである。例えば、速度パターンに基づいて加速する加速区間において、加速する際の速度が第１閾値（第１速度）以下の速度域である場合には、エンジン４２の熱効率を優先した加速度パターンを生成する機能を有している。この第１閾値は、低速域であるか否かを判断するための閾値であり、例えば３０ｋｍ／ｓが用いられる。エンジン４２の熱効率は、例えば予め取得されたトルクの回転数依存性を示すマップを参照して算出する。また、目標速度パターン再生成部１１は、速度パターンに基づいて加速する加速区間において、加速する際の速度が第１閾値より大きく第２閾値（第２速度）以下の速度域である場合には、モータ４３の変換効率のロス最小を優先として加速度パターンを生成する機能を有している。第２閾値は、中速域であるか否かを判断するための閾値であり、第１閾値よりも大きな値が用いられる。第２閾値として、例えば６０ｋｍ／ｓが用いられる。また、モータ４３の変換効率は、電気エネルギーを力学エネルギー、あるいは力学エネルギーを電気エネルギーに変換する効率のことである。すなわち、変換効率のロス最小とは、上述したエネルギー変換の際に生じる損失を最小とすることである。さらに、速度パターンに基づいて加速する加速区間において、加速する際の速度が第２閾値よりも大きい速度域である場合には、モータ４３の回転の最小化を優先した加速度パターンを生成する機能を有している。そして、生成した加速度パターンに基づいて速度パターンを再生成する機能を有している。また、目標速度パターン再生成部１１は、再生成した速度パターンを車両運動制御部１２へ出力する機能を有している。

車両運動制御部１２は、目標速度パターン及びセンサ３１からの周囲の走行環境や自車両の走行状態に基づいて、操舵制御情報や加減速制御情報を算出する機能を有している。また、車両運動制御部１２は、算出した操舵制御情報を操舵制御部２１へ、算出した加減速制御情報を加減速制御部２０へ出力する機能を有している。さらに、回生ブレーキを作動させる命令信号をハイブリットシステム４に出力する機能を有している。

加減速制御部２０は、車両運動制御部１２が出力した加減速制御情報に基づいて、ハイブリットシステム４や、ブレーキアクチュエータ４１を制御するための信号を生成し、生成した制御信号をハイブリットシステム４及びブレーキアクチュエータ４１へ出力する機能を有している。ここで、ブレーキアクチュエータ４１は、例えば油圧式ブレーキの場合には、各車輪のブレーキ油圧の調整を行うバルブ等が用いられる。

操舵制御部２１は、車両運動制御部１２が出力した操舵制御情報に基づいて操舵アクチュエータ４０を制御するための信号を生成し、生成した制御信号を操舵アクチュエータ４０へ出力する機能を有している。なお、操舵アクチュエータ４０は、車両の走行を制御する機械的な構成要素であり、例えば、操舵角制御モータ等が用いられる。

次に、第１実施形態に係る走行制御部１の動作について説明する。図２は、第１実施形態に係る走行制御部１の動作を示すフローチャートである。図２に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両５に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。

図２に示すように、走行制御部１は初期速度パターン生成処理から開始する（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理は、目標速度パターン生成部１０が実行し、初期速度パターンを生成する処理である。目標速度パターン生成部１０は、例えば、操作部３２により取得した目的地と、ナビゲーションシステム３３が出力した地図情報等に基づいて、目的地までの行程を複数の区間に分割する。そして、例えば、重視する項目を評価する項を含む評価関数を用いて最適化処理により初期速度パターンを生成する。以下では説明理解の容易性を考慮して、低燃費速度パターンを生成する例を説明する。目標速度パターン生成部１０は、例えば、ＥＣＵ２のメモリに格納された車両情報を入力して拘束条件を設定する。車両情報として、例えば、車両加速性能、車両減速性能、車重、許容最大加速度、許容最大減速度、許容最大ジャーク、最高速度、最大横加速度、最大ハンドル角速度、最小定常速度、最小定常加速度、最小定常ジャーク、加減速時の加減速変化回数、緊急ブレーキ性能、故障判定時間、速度制御誤差、位置制御誤差が用いられる。これらの値は、諸元情報や、操作部３２から入力された運転者の要望、学習等により設定される。

次に、旅行時間とエンジン出力熱効率を評価する項を含む評価関数とを用いた最適化処理により、低燃費な初期速度パターンを生成する。例えば、評価関数を収束演算することにより初期速度パターンを生成する。生成された初期速度パターンの一例を図３（ａ）に示す。図３に示すグラフは、横軸が時間、縦軸が速度で示された速度パターンである。図３（ａ）に示す速度パターンは、車両５が発進して停止するまで、例えば青点灯による発進時刻ｔ０から赤点灯による停止時刻ｔ６までの短い時間の速度パターンである。このような速度パターンを繋げることによって目的地までの速度パターンが完成する。図３（ａ）では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの加速区間Ｔ１、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの波状走行区間Ｔ２、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの波状走行区間Ｔ３、時刻ｔ５から時刻ｔ６まで減速区間Ｔ４の４つの区間に分割して低燃費な速度パターンを生成している。波状走行区間Ｔ２、Ｔ３内には減速区間Ｔ２ａ、Ｔ３ａと加速区間Ｔ２ｂ、Ｔ３ｂが含まれており、波状走行区間が連続することにより、減速区間と加速区間が交互に繰り返されている。減速区間Ｔ２ａ、Ｔ３ａ、Ｔ４での走行は、いわゆる滑空走行であり、エンジン４２は停止している。目標速度パターン生成部１０が初期速度パターンを生成すると、Ｓ１０の処理は終了し、低速加速時の速度パターン再生成処理へ移行する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の処理は、目標速度パターン再生成部１１が実行し、低速域の加速区間においてエンジン４２を作動させて、エンジン４２の最も熱効率の良いエンジン回転数を使用した加速を行うように加速度パターンを生成して速度パターンを変更する処理である。目標速度パターン再生成部１１は、速度パターンの加速区間において、第１閾値以下の低速域の加速領域を選択する。第１閾値として、例えば３０ｋｍ／ｈが用いられる。そして、選択した加速領域において、エンジン４２の熱効率が最も良いエンジン回転数を設定する。図４は、エンジントルクのエンジン回転数依存性を示す一例である。ここで、エンジン４２の熱効率が高いエンジン回転数は、使用した燃料に対して力学エネルギーとして取り出せる比率が最も高い領域である。図４に示すように、最大回転数を約５０００ｒｐｍとすると、その半分程度の約２５００ｒｐｍ周辺が熱効率の良いエンジン回転数である。そして、低速域においては、エンジン４２及びモータ４３を組み合わせて駆動させる場合、加速要求を十分実現するために、エンジン４２の駆動力よりもモータ４３の駆動力が優先される。このため、エンジン４２の出力する馬力に関わらず、エンジン４２により発生したエネルギーのうち直接的に加速エネルギーとなる成分（エンジン直達成分）が少ない。このため、低速域ではエンジン４２は駆動力への寄与が少ないので駆動力よりも燃費を優先させることができる。よって、最もエンジン４２の熱効率の良いエンジン回転数で低速域の加速区間を走行させる速度パターンを再生成する。Ｓ１２の処理が終了すると、区間速度判定処理へ移行する（Ｓ１４）。

Ｓ１４の処理は、目標速度パターン再生成部１１が実行し、低速域の区間よりも高速な加速区間が存在するか否かを判定する処理である。目標速度パターン再生成部１１は、例えば第１閾値よりも大きい速度の加速区間が存在するか否かを判定する。Ｓ１４の処理において、第１閾値よりも大きい速度の加速区間が存在すると判定した場合には、中速加速時の速度パターン再生成処理へ移行する（Ｓ１６）。

Ｓ１６の処理は、目標速度パターン再生成部１１が実行し、中速域の加速区間においてエンジン４２を作動させて、モータ４３のエネルギー変換における損失を最小化することを優先した加速度パターンを生成して速度パターンを変更する処理である。目標速度パターン再生成部１１は、速度パターンの加速区間において、第１閾値より大きく第２閾値以下の中速域の加速領域を選択する。第２閾値として、例えば６０ｋｍ／ｈが用いられる。そして、選択した加速領域において、エンジン出力に対するエンジン直達成分の割合（エンジン直達率）が徐々に高くなるように、駆動力を決定する。エンジン直達率Ｔ_Ｅは、例えば、速度をｖ、第１閾値をＫ_１、第２閾値をＫ_２とすると、以下の式１で表すことができる。

Ｔ_Ｅ＝（ｖ−Ｋ_１）／（Ｋ_２−Ｋ_１） …（１）

目標速度パターン再生成部１１は、上記エンジン直達率Ｔ_Ｅ、速度ｖ、及び図４に示すエンジン熱効率特性を用いて、一般的なＨＶ制御技術によって駆動力を決定する。なお、中速域においては、エンジン４２の出力を大きくするほど、モータ４３による変換を経由する成分（全てのエンジン４２の出力から直達成分を除いた成分）の比率が高くなるため、エンジン４２の出力を上げると、全体のエネルギー効率に対してモータ４３が寄与する部分が大きくなる。そして、モータ４３による変換を経由する成分は、例えば２０％程度損失されるため、直達成分に比べてエネルギー効率が良くない。このため、モータ４３の変換効率を考慮すると、モータ４３をなるべくＣＶＴとして機能させない方がエネルギー効率が上昇する可能性がある。よって、中速域においては、モータ４３の変換効率を考慮してハイブリットシステム４全体のエネルギー効率が向上するように制御する。これにより、速度が上昇するに従い馬力が徐々に低下するエンジン出力で加速する速度パターンとなる。Ｓ１６の処理が終了すると、区間速度判定処理へ移行する（Ｓ１８）。

Ｓ１８の処理は、目標速度パターン再生成部１１が実行し、中速域の区間よりも高速な加速区間が存在するか否かを判定する処理である。目標速度パターン再生成部１１は、例えば第２閾値よりも速度の大きい加速区間が存在するか否かを判定する。Ｓ１８の処理において、第２閾値よりも速度の大きい加速区間が存在すると判定した場合には、高速加速時の速度パターン再生成処理へ移行する（Ｓ２０）。

Ｓ２０の処理は、目標速度パターン再生成部１１が実行し、高速域の加速区間においてエンジン４２を作動させて、車両の駆動力がエンジン直達成分のみの状態となるように、加速度パターンを生成して速度パターンを変更する処理である。目標速度パターン再生成部１１は、速度パターンの加速区間において、第２の閾値より大きい高速域の加速領域を選択する。そして、選択した加速領域において、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によるエネルギー変換が全く行われないように、一般的なＨＶ制御技術によって駆動力を決定する。例えば、ＨＶ制御技術において、一般的な共線図を用い、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数が０回転、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数が車速に基づく回転数とし、第２モータジェネレータＭＧ２の負荷を道路勾配、転がり抵抗、及び空気抵抗としてモータ回転数を計算する。すなわち、モータ４３の最小のモータ回転数を計算する。そして、モータ回転数から駆動力を算出する。ここで、高速域において、道路勾配が無く、速度一定の定常走行という状況になると、エンジン４２により発生した出力が強すぎるために駆動力とすることなく強制的に回生をする、いわゆるエネルギー循環が発生する場合がある。エネルギー循環が発生すると、エンジン４２による過剰な力学エネルギーがモータ４３により電気エネルギーに変換されてバッテリ４４へ充電される。すなわち、エネルギー循環が発生すると、エンジン４２により発生させた力学エネルギーは、モータ４３によるエネルギー変換によりその一部が損失する。また、バッテリ４４を充電する場合、バッテリ４４へのエネルギーの出し入れの際に、その一部が損失する。このため、燃費が低下するおそれがある。このため、エネルギー循環の発生を回避すべく、加速度要求を行うように制御する。このエネルギー循環を考慮したＨＶ制御技術により、高速域の加速域では、速度が上昇するに従い馬力が上がるため、加速度がほぼ一定となる。よって、高速域の加速域では加速度をほぼ一定として速度パターンを再生成する。Ｓ２０の処理が終了すると、図２に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ１４の処理において、第１閾値よりも大きい速度の加速区間が存在しないと判定した場合には、図２に示す制御処理を終了する。また、Ｓ１８の処理において、第２閾値よりも速度の大きい加速区間が存在しないと判定した場合には、図２に示す制御処理を終了する。

以上で図２に示す制御処理を終了する。図２に示す制御処理をすることで、加速区間の加速が変更されて新たな速度パターンが再生成される。ここで、図２に示す制御処理を実行することにより得られるエンジン出力の詳細を説明する。図５は、従来のエンジン出力及び図２に示す制御処理を実行して得られたエンジン出力を示す概要図であり、縦軸をエンジン出力馬力、横軸を時間としたものである。また、図５は、第１閾値を３０ｋｍ／ｈ、第２閾値を６０ｋｍ／ｈとして図２に示す制御処理を実行して得られたものである。

従来の走行制御装置では、エンジン４２の熱効率が最適化となるようにエンジン出力を制御しているため、図５の一点鎖線Ｕで示すように、速度域に関わらずエンジン４２のエンジン出力が同一となる。

これに対して、本実施形態に係る走行制御装置では、モータ４３の変換効率を考慮して速度域に応じて加速を変更する。図５に示すように、３０ｋｍ／ｈ以下の低速域では、エンジン４２の熱効率を優先するのでエンジン最適熱効率のエンジン出力となる。また、３０ｋｍ／ｈより大きく６０ｋｍ／ｈ以下の中速域では、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の変換によるロスを最小化することを優先するので、６０ｋｍ／ｈでモータ４３の変換効率が最も良くなるように、馬力を除々に下げるエンジン出力となる。そして、６０ｋｍ／ｈより大きい高速域では、モータ４３の回転を最小化することを優先するので、ほぼ加速度一定で加速するエンジン出力となる。このようなエンジン出力パターンＧを生成することで、低燃費を実現できる。

上述したように、第１実施形態に係る走行制御装置１によれば、エンジン４２又はモータ４３、あるいはこれらを組み合わせた駆動力により加速走行する場合に、加速する際の速度が第１速度以下の場合には、エンジン４２の熱効率を優先させ、加速する際の速度が第１速度より大きく第２速度以下の場合には、モータ４３の変換効率のロスを最小にすることを優先させて加速度パターンを生成する。例えば、第１速度以下の低速走行の際には、エンジン４２の出力が車両の駆動に効率的に伝達されないので、モータ４３の出力を駆動力として主に使用する。このため、エンジン４２の熱効率が最適となる加速を決定することにより、システム全体としてエネルギーを効率化することができる。また、エンジン４２の出力が車両の駆動に効率的に伝達される中速走行の際には、モータ４３のエネルギー変換における損失が最小になるようにモータ４３駆動による加速を決定することができる。さらに、加速する際の速度が第２速度より大きい場合には、モータ４３の回転数を最小化することを優先した加速度パターンを生成する。これにより、モータ４３のエネルギー変換ロスを最小化して低燃費で走行することができる。このように、ＣＶＴの変換によるロスを考慮し、システム全体として低燃費化を図ることができる。

また、第１実施形態に係る走行制御装置１によれば、加速する際の速度が第２速度より大きい高速域において、エンジン４２により発生した出力が強すぎるために駆動力とすることなく強制的に回生をする、いわゆるエネルギー循環の発生を回避することができる。これにより、燃費低下を回避することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る走行制御装置（走行制御部）は、第１実施形態に係る走行制御部１とほぼ同様に構成されるものであって、走行制御部１と比べ、目標とした速度パターンを低燃費に実行制御することができる機能を有する点が相違する。具体的には、加速時のフィードバック制御を、その時点の車両情報を考慮して最適に実行する機能を有している。なお、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。

本実施形態に係る走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る走行制御部は、第１実施形態に係る走行制御部１とほぼ同様に構成され、車両運動制御部１２が有する機能の一部が相違する。

車両運動制御部１２は、目標速度パターンにより規定された各区間での目標速度に基づいた走行制御を行う際に、エンジン４２の動作状態情報、車速と目標速度との差を示す速度超過不足情報、エンジン４２の熱効率及びモータ４３の変換効率に基づいてフィードバック制御を行う機能を有している。その他の機能については、第１実施形態と同様である。

次に、第２実施形態に係る走行制御部の動作について説明する。図６、７は、第２実施形態に係る走行制御部の動作を示すフローチャートである。図６、７に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両５に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。

図６に示す制御処理が開始されると、走行制御部は、速度パターン生成処理から開始する（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理は、目標速度パターン生成部１０が実行し、速度パターンを生成する処理である。この処理は、図２のＳ１０の処理と同様である。Ｓ３０の処理が終了すると、速度誤差確認処理へ移行する（Ｓ３２）。

Ｓ３２の処理は、車両運動制御部１２が実行し、速度誤差を算出する処理である。車両運動制御部１２は、センサ３１が取得した車速から、Ｓ３０の処理で生成した速度パターンの目標車速を減算して速度誤差とする。Ｓ３２の処理が終了すると、誤差判定処理へ移行する（Ｓ３４）。

Ｓ３４の処理は、車両運動制御部１２が実行し、速度誤差の大きさを判定する処理である。車両運動制御部１２は、Ｓ３２の処理で算出した速度誤差の絶対値が所定値以上か否かを判定する。所定値として、例えば０.３ｋｍ／ｈが用いられる。Ｓ３４の処理において、速度誤差が大きくないと判定した場合には、車速を変更する必要がないので、図６、７の処理を終了する。一方、Ｓ３４の処理において、速度誤差が大きいと判定した場合には、目標加速度算出処理へ移行する（Ｓ３６）。

Ｓ３６の処理は、車両運動制御部１２が実行し、目標加速度を算出する処理である。車両運動制御部１２は、Ｓ３０の処理で生成した速度パターンの微分から目標加速度を求める。Ｓ３６の処理が終了すると、暫定指示加速度算出処理へ移行する（Ｓ３８）。

Ｓ３８の処理は、車両運動制御部１２が実行し、暫定指示加速度を算出する処理である。車両運動制御部１２は、一般的な速度フィードバック制御に基づいて暫定指示加速度を決定する。例えば、目標加速度をａ_ｍ、速度誤差をＶ_ｈ、比例ゲイン（Ｐゲイン）をＰとすると、暫定指示加速度ａ_ｚは以下の式２で表すことができる。

ａ_ｚ＝ａ_ｍ＋Ｖ_ｈ・Ｐ …（２）

このように、車両運動制御部１２は、得られた目標加速度ａ_ｍをフィードフォワード項として速度誤差に対して比例ゲイン（Ｐゲイン）のフィードバック項を加える制御を行う。比例ゲインＰは、基本ゲインとして所定値Ｐ_０が設定される。そして、車両運動制御部１２は、所定の条件を満たす場合には、後述するＳ６２の処理において比例ゲインＰを変更する。Ｓ３８の処理において、暫定指示加速度ａ_Ｚを決定すると、理想加速度算出処理へ移行する（Ｓ４０）。

Ｓ４０の処理は、車両運動制御部１２が実行し、理想加速度を算出する処理である。例えば、図２に示す制御処理以外の処理により速度パターンが修正されている場合には、目標加速度ａ_ｍを変更する必要がある場合がある。よって、車両運動制御部１２は、センサ３１から得られた車両状態、車両速度等に基づいて図２に示す制御処理と同様の処理を行い、燃費に関して現時点での理想的な加速度ａ_ｒを算出する。Ｓ４０の処理が終了すると、加速度差判定処理へ移行する（Ｓ４２）。

Ｓ４２の処理は、車両運動制御部１２が実行し、Ｓ４０の処理で算出した理想加速度ａ_ｒと、Ｓ３６の処理で算出した目標加速度ａ_ｍとが相違することにより、暫定指示加速度ａ_ｚに許容できない差が生じているか否かを判定する処理である。車両運動制御部１２は、以下の式３を満たす場合には、暫定指示加速度ａ_ｚが許容範囲であると判定する。

｜ａ_ｚ−ａ_r｜ ＜ ｜ａ_ｍ−ａ_r｜ …（３）

Ｓ４２の処理において、理想加速度ａ_ｒと、Ｓ３６の処理で算出した目標加速度ａ_ｍとが相違しても差が大きくない（許容範囲内）と判定した場合には、暫定指示加速度出力処理へ移行する（Ｓ４６）。

Ｓ４６の処理は、車両運動制御部１２が実行し、Ｓ３８の処理で算出した暫定指示加速度ａ_ｚを実現するようにＨＶシステムへ出力する処理である。このように、許容範囲で燃費効率が最適な加速が可能な場合、あるいは旅行時間の制約によりやむを得ず燃費非効率となった場合には、誤差に対してそのままフィードバック制御を実施する。Ｓ４６の処理が終了すると、図６、７に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ４２の処理において、理想加速度ａ_ｒと、Ｓ３６の処理で算出した目標加速度ａ_ｍとが相違したことにより、差が大きい（許容範囲外）と判定した場合には、暫定指示加速度検討処理へ移行する（Ｓ４４）。

Ｓ４４の処理は、車両運動制御部１２が実行し、暫定指示加速度ａ_ｚを検討する処理である。以下、図７を用いて説明する。図７に示すように、暫定指示加速度検討処理は、速度超過判定処理から開始される（Ｓ５０）。Ｓ５０の処理は、車両運動制御部１２が実行し、速度超過状態であるか否かを判定する処理である。車両運動制御部１２は、例えばＳ３２の処理で算出した速度誤差が正であり、所定値以上であるか否かを判定する。所定値として、例えば０.３ｋｍ／ｈが用いられる。Ｓ５０の処理において、速度超過状態であると判定した場合には、速度超過量判定処理へ移行する（Ｓ５２）。

Ｓ５２の処理は、車両運動制御部１２が実行し、速度超過量を判定する処理である。車両運動制御部１２は、速度超過量が所定値未満の小さな超過量であるか否かを判定する。所定値として、例えば２ｋｍ／ｈが用いられる。Ｓ５２の処理において、小さな速度超過量であると判定した場合には、加速処理へ移行する（Ｓ５４）。

Ｓ５４の処理は、車両運動制御部１２が実行し、加速を行う処理である。車両運動制御部１２は、エンジン４２を停止させない範囲で加速を継続する。エンジン４２を停止させない範囲は、例えば、エンジン熱効率が悪化しない最低回転数であって、例えば１５００回転である。これにより、速度超過に対しては、なるべくエンジン４２を停止させない範囲で加速を継続することができる。Ｓ５４の処理が終了すると、図６、７に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ５２の処理において、小さな速度超過量でないと判定した場合には、滑空走行処理へ移行する（Ｓ５６）。Ｓ５６の処理は、車両運動制御部１２が実行し、滑空走行を行う処理である。車両運動制御部１２は、エンジン４２を停止するとともにハイブリットシステム４に回生停止信号を出力する。これにより車両５は転がり抵抗や空気抵抗のみで減速されて目標値に除々に近づくこととなる。Ｓ５６の処理が終了すると、図６、７に示す制御処理を終了する。

一方、Ｓ５０の処理において、速度超過状態でないと判定した場合には、速度不足判定処理へ移行する（Ｓ５８）。Ｓ５８の処理は、車両運動制御部１２が実行し、速度不足状態であるか否かを判定する処理である。車両運動制御部１２は、例えばＳ３２の処理で算出した速度誤差が負であり、所定値以下であるか否かを判定する。所定値として、例えば−０.３ｋｍ／ｈが用いられる。Ｓ５８の処理において、速度不足状態であると判定した場合には、熱効率算出処理へ移行する（Ｓ６０）。

Ｓ６０の処理は、車両運動制御部１２が実行し、エンジン熱効率を算出する処理である。車両運動制御部１２は、例えば、直前の制御周期における指示加速度（初回の場合は暫定指示加速度）で走行した場合の熱効率Ｈ_ｐをエンジン熱効率特性に基づいて算出する。Ｓ６０の処理が終了すると、比例ゲイン補正処理へ移行する（Ｓ６２）。

Ｓ６２の処理は、車両運動制御部１２が実行し、比例ゲインＰを補正する処理である。車両運動制御部１２は、Ｓ４０の処理で生成した理想加速度ａ_ｒで走行する場合の熱効率をＨ_ｒとすると、比例ゲインＰを以下の式４で補正する。

Ｐ＝Ｐ_０・（Ｈ_ｐ／Ｈ_ｒ） …（４）

式４を用いて、エンジン熱効率が非効率な走行における速度不足に対して、効率悪化に応じて比例ゲインを減少させる。加速時に速度が足りない場合には、旅行時間が悪化するが、速度が超過している場合に比べて安全性が低下するおそれが小さく、又、減速時の速度不足と比べても目標停止地点の手前で停止してしまうという不具合も発生しない。このため、加速時に速度が足りない場合には、式４を用いて比例ゲインを減少させて、無理に制御目標に合わせるよりもエンジン熱効率を優先させたフィードバック制御とする。Ｓ６２の処理が終了すると、指示加速度算出処理へ移行する（Ｓ６４）。

Ｓ６４の処理は、車両運動制御部１２が実行し、指示加速度を算出する処理である。この処理は、Ｓ３８の処理と同様であり、Ｓ６２の処理で補正した比例ゲインＰを用いて指示加速度を算出する。Ｓ６４の処理が終了すると、速度制御処理へ移行する（Ｓ６６）。

Ｓ６６の処理は、車両運動制御部１２が実行し、Ｓ６６の処理で算出した指示加速度を実現するようにＨＶシステムへ出力する処理である。Ｓ６６の処理が終了すると、図６、７に示す制御処理を終了する。

以上で図６、７に示す制御処理を終了する。図６、７に示す制御処理を行うことで、エンジン４２の熱効率及びモータ４３の変換効率を考慮しながらフィードバック制御を行うことができる。

上述したように、第２実施形態に係る走行制御装置によれば、速度を上げて速度パターンで規定される目標速度に合わせ込むフィードバック制御を実行する際に、エンジン熱効率を考慮して実行することができるので、フィードバック制御の実行を含めて低燃費化を図ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る走行制御装置（走行制御部）は、第２実施形態に係る走行制御部とほぼ同様に構成されるものであって、ＦＢ制御誤差を学習して速度パターン全体で低燃費な走行を実現する速度パターンを再生成する機能を有する点が相違する。なお、第３実施形態においては、第１、２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。

本実施形態に係る走行制御部を備えた車両の構成は、第２実施形態に係る走行制御部を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る走行制御部は、第２実施形態に係る走行制御部とほぼ同様に構成され、目標速度パターン再生成部１１が有する機能の一部が相違する。

目標速度パターン再生成部１１は、目標速度パターン生成部１０が生成した初期速度パターンを学習用の速度パターンとし、車両運動制御部１２が実行するフィードバック制御の結果に基づいて学習用の速度パターンを変更する機能を有している。その他の機能については、第１実施形態と同様である。

次に、第３実施形態に係る走行制御部の動作について説明する。図８は、第３実施形態に係る走行制御部の動作を示すフローチャートである。図８に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両５に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。

図８に示す制御処理が開始されると、走行制御部は、速度パターン生成処理から開始する（Ｓ７０）。Ｓ７０の処理は、目標速度パターン生成部１０が実行し、速度パターンを生成する処理である。この処理は、図２のＳ１０の処理と同様である。Ｓ７０の処理が終了すると、フィードバック制御実行処理へ移行する（Ｓ７２）。

Ｓ７２の処理は、車両運動制御部１２が実行し、Ｓ７０の処理で生成した速度パターンに基づいて走行し、フィードバック制御を行う処理である。この処理は、図６、７に示すフィードバック制御処理と同様である。Ｓ７２の処理が終了すると、学習処理へ移行する（Ｓ７４）。

Ｓ７４の処理は、目標速度パターン再生成部１１が実行し、速度誤差の標準偏差を学習する処理である。目標速度パターン再生成部１１は、Ｓ７２の処理で実行したフィードバック制御処理における速度誤差を算出する。例えば、センサ３１から得られた車速とＳ７０の処理で生成した速度パターンから得られる目標車速との差を算出することで、速度誤差を算出する。そして、一般的な統計学に基づいて、速度ごとに速度誤差の標準偏差を算出する。例えば１０ｋｍ／ｈごとに速度誤差の標準偏差を算出する。これにより、速度に応じた速度誤差を学習することができる。Ｓ７４の処理が終了すると、速度パターン生成処理へ移行する（Ｓ７６）。

Ｓ７６の処理は、目標速度パターン生成部１０が実行し、学習用の速度パターンを生成する処理である。この処理は、Ｓ７０の処理と同様である。Ｓ７６の処理が終了すると、目標車速変更処理へ移行する（Ｓ７８）。

Ｓ７８の処理は、目標速度パターン再生成部１１が実行し、目標車速を変更する処理である。目標速度パターン再生成部１１は、Ｓ７４の処理で学習した速度誤差の標準偏差に基づいてＳ７６で生成した学習用の速度パターンの目標車速を変更する。例えば、図２に示すフィードバック制御処理を実行中に速度を超過した場合には、燃費が悪化するエンジン回転数（例えば１５００回転以下）までエンジン回転数が低下する可能性がある（図４参照）。このため、目標速度パターン再生成部１１は、このようなフィードバック制御による燃費悪化の可能性を考慮し、走行区間（車両の発進から停止）内の加速区間において、加速区間序盤では目標速度を低く設定し、加速区間終了時点で速度が同じになるように速度パターンを再生成する。例えば、学習した標準偏差をσ、所定区間の距離をＬ_０、所定区間の終了までの距離をＬ_１、前回の目標車速Ｖ_ｍ−１とすると、今回の目標車速Ｖ_ｍを、以下の式５を用いて変更する。

Ｖ_ｍ＝Ｖ_ｍ−１−σ・（Ｌ_１／Ｌ_０） …（５）

式５を用いることにより、例えば、図３（ａ）に示す加速区間Ｔ２ｂの速度パターンが図３（ｂ）に示す速度パターン（実線）に変更される。図３（ｂ）に示す速度パターンは、図３（ａ）に示す加速区間Ｔ２ｂの速度パターンの拡大図であり、点線Ｄが学習前の速度パターン、実線Ｅが学習後の速度パターンである。このように、当該加速区間の速度パターンの傾きが大きくなるように変更されるため、加速追加をしながら目標速度に合わせる状態に意図的にすることができる。このため、加速要求がなされることから、エンジン回転数が低下することを回避できる。また、加速区間終了時点（時刻ｔ３）で目標速度が本来の目標速度Ｖ２と同一となるように変更することで、低燃費と制御目標とを両立させることができる。さらに、目標速度を低く変更すると本来の制御目標から大きく剥離する可能性があるが、誤差範囲を学習し目標速度の設定に反映することにより制御目標から大きく剥離することを回避できる。Ｓ７８の処理において、目標車速Ｖ_ｍを変更して速度パターンを生成すると、全区間完了判定処理へ移行する（Ｓ８０）。

Ｓ８０の処理は、目標速度パターン再生成部１１が実行し、全区間において目標車速Ｖ_ｍの変更処理が終了したか判定する処理である。Ｓ８０の処理において、全区間の目標車速Ｖ_ｍの変更処理が終了していないと判定した場合には、目標車速を変更する処理へ再度移行する（Ｓ７８）。一方、Ｓ８０の処理において、全区間の目標車速Ｖ_ｍの変更処理が終了したと判定した場合には、図８に示す制御処理を終了する。

以上で図８に示す制御処理を終了する。図８に示す制御処理を実行することで、速度パターン全体について目標速度の調整を行うため、速度パターン全体において最適な低燃費が実現できるフィードバック制御が可能となる。

上述したように、第３実施形態に係る走行制御装置によれば、速度パターン全体を考慮してフィードバック制御が可能となるので、速度パターン全体を実行する際にも低燃費化を実現することができる。

なお、上述した各実施形態は本発明に係る走行制御装置の一例を示すものである。本発明に係る走行制御装置は、各実施形態に係る走行制御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制御装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記各実施形態において、自動運転機能を備えた車両５について説明したが、運転支援システム機能を備えた車両５であってもよい。この場合、例えば、車両制御を支援するディスプレイ等を備えて構成とするとよい。

また、第２、３実施形態において、エンジン４２の動作状態情報、車速と目標速度との差を示す速度超過不足情報、エンジン４２の熱効率及びモータ４３の変換効率に基づいてフィードバック制御を行う例を説明したが、これらの何れか一つのパラメータあるいはこれらのパラメータを組み合わせてフィードバック制御を行う場合でもよい。

また、第２、３実施形態において、目標速度パターン生成部１０が生成した速度パターンをフィードバック制御する例を説明したが、目標速度パターン再生成部１１が再生成した速度パターンをフィードバック制御する場合でもよい。

本実施形態に係る走行制御部を備える車両の構成概要を示すブロック図である。 第１実施形態に係る走行制御部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制御部が生成する速度パターンの概要図、及び、第３実施形態に係る走行制御部が学習し生成する速度パターンの概要図である。 エンジントルクの回転率依存性を示すグラフである。 第１実施形態に係る走行制御部の動作を説明するための概要図である。 第２実施形態に係る走行制御部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制御部の動作を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る走行制御部の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…走行制御部（走行制御装置）、２…ＥＣＵ、５…車両、１０…目標速度パターン生成部（速度パターン生成手段）、１１…目標速度パターン再生成部（加速度パターン生成手段、速度パターン再生成手段）、１２…車両運動制御部（車両運動制御手段）、４２…エンジン、４３…モータ、４４…バッテリ。

Claims (5)

1. エンジン及びモータを駆動源とする車両であって、
   所定地点までの行程を複数の区間に設定して各区間での速度パターンを生成する速度パターン生成手段と、
   前記速度パターンに基づいて加速する加速区間において、加速する際の速度が第１速度以下の速度域である場合には、前記エンジンの熱効率を優先した加速度パターンを生成し、加速する際の速度が前記第１速度より大きく前記第１速度よりも大きい第２速度以下の速度域である場合には、前記モータのエネルギー変換における損失を最小化することを優先した加速度パターンを生成する加速度パターン生成手段と、
   を備える走行制御装置。
2. 前記加速度パターン生成手段は、前記速度パターンに基づいて加速する加速区間において、加速する際の速度が前記第２速度よりも大きい速度域である場合には、前記モータの回転を最小化することを優先した加速度パターンを生成する請求項１に記載の走行制御装置。
3. 前記加速度パターンに基づいて、速度パターン生成手段により生成された速度パターンを再生成する速度パターン再生成手段を備える請求項１又は２に記載の走行制御装置。
4. フィードバック制御により暫定的な加速度を求め、前記速度パターンに対する速度不足がある場合はエンジン熱効率の悪化に伴ってフィードバックゲインを低下させるフィードバック制御手段を備える請求項１〜３の何れか一項に記載の走行制御装置。
5. 前記速度パターン再生成手段は、フィードバック制御時の速度誤差を走行速度域別に統計処理して標準偏差を算出し、算出した標準偏差に従って速度パターンを再生成する請求項４に記載の走行制御装置。

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