JP5521526B2 - 運転支援装置、方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、乗り心地の低下を抑制しながら高い充電効率でバッテリに対して充電を行うように支援する運転支援装置、方法およびプログラムに関する。

従来、車両において回生ブレーキによって減速し、制動エネルギーをバッテリに回収する技術が知られている。例えば、特許文献１においては、バッテリの受け入れ可能パワーＷｉｎ（充電電力に相当）が制動力Ｆｂｒ×速度Ｖ（×効率）であることが開示されている。また、一般的に、バッテリの発熱や性能の劣化を防止しながら当該バッテリに最大の電力を充電するには充電電力を一定にすることが効果的であることが知られている。

特開２００７−２２１８８９号公報

上述した従来技術によれば、回生ブレーキによって減速する際には一定の充電電力でバッテリに充電する回生ブレーキを発生させることが効果的である。この構成によれば、回生ブレーキによる制動を行っている場合に車両に作用する制動力の大きさと車速とは反比例の関係となる。従って、この構成においては、回生ブレーキによって制動を行って車速を低下させると車両に作用する制動力の大きさが急激に増大する。このため、車速が低下するほど急激に乗り心地が悪くなってしまう。
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、制動力の大きさが過度に上昇することを抑制しながらエネルギーを回収する技術の提供を目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては、車両の減速開始位置と目標位置との間を複数の区間に分割し、複数の区間を構成する各区間において異なる値の目標充電電力を設定し、複数の区間を構成する各区間においてバッテリに対して目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させて車両を目標車速に減速させる。

特定の目標充電電力を設定する回生ブレーキにおいては、上述のようにバッテリの充電電力が車両に作用する制動力の大きさと車速との積に等しい（あるいは比例する）とみなすことができる。従って、減速開始位置から目標位置まで単一の充電電力を充電する回生ブレーキを発生させて制動を行うと車速に反比例して制動力の大きさが増大し、車速を低下させる過程において制動力の大きさが過度に大きくなってしまう。そこで、車両の減速開始位置と目標位置との間を複数の区間に分割し、各区間において異なる目標充電電力を設定して車速を目標車速まで低下させる構成とする。従って、上述の単一の目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させる構成と比較して、制動力の大きさの過度の上昇を抑制しながらエネルギーを回収することが可能である。

ここで、目標特定手段は、車両の前方の目標位置および目標位置における目標車速を特定することができればよい。すなわち、目標車速（あるいは目標車速以下）とすべき道路上の位置を定義して目標位置とし、目標車速と対応付けて特定することができればよい。目標位置は、目標車速が０ｋｍ／ｈである停止線の位置や特定の車速以下で走行すべき徐行区間の開始位置のように、道路上の地物に対応付けられていても良いし、信号機が示す信号に応じて目標車速を特定するとともに停止すべき場合に信号機に対応する停止線を目標位置とする構成としても良く、種々の構成を採用可能である。

目標充電電力設定手段は、減速開始位置と目標位置との間において車速を目標車速に減速させることができるように、複数の区間の設定と各区間における目標充電電力の設定を行うことができればよい。すなわち、上述の単一の目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させる構成と比較して、制動力の大きさの最大値が小さくなる状態で車速を目標車速まで減速させることができるように、各区間の長さおよび各区間における目標充電電力の値を設定することができればよい。減速開始位置は、車両において回生ブレーキによる減速を開始する位置であればよく、目標位置との距離に基づいて決定する構成や、車両における運転者の操作（例えば、減速開始指示を行うためのペダルに対する操作）に基づいて決定する構成など、種々の構成を採用可能である。なお、区間の数は複数であればよく、各区間に目標充電電力を設定することによって制動力の大きさの上限を抑制することができればよい。従って、予め決められた数に分割する構成や、減速開始位置と目標位置との距離が長いほど分割数を増加させる構成や予め決められた制動力の大きさの上限値を超えない範囲でできるだけ少ない数に分割する構成など種々の構成を採用可能である。

減速制御手段は、各区間において設定された目標充電電力をバッテリに対して充電する回生ブレーキを発生させて目標位置における車速が目標車速となるような減速制御を行うことができればよい。すなわち、目標位置における車速が目標車速となるように各区間における目標充電電力が設定されているので、各区間を走行する過程において、各区間に対応付けられた目標充電電力をバッテリに対して充電する回生ブレーキを発生させるように、発電機を制御する。

なお、回生ブレーキは車両に搭載された発電機を制御することによって実現することができればよい。すなわち、回生ブレーキは車輪の回転を発電機に伝達して当該発電機に接続されたバッテリを充電しながら車両に制動力を作用させる制御であればよい。この限りにおいて発電機とエンジンとの関係や車両の駆動手法は種々の手法を採用可能であり、エンジンと、モーターとしての発電機とのいずれかまたは双方によって駆動されるハイブリッド車両に本発明を適用しても良いし、エンジンを備えない電気自動車に本発明を適用しても良い。

さらに、複数の区間を構成する各区間が減速開始位置に近いほど対応する目標充電電力が大きくなるように当該目標充電電力を設定する構成としてもよい。すなわち、車速が大きい区間であるほど目標充電電力が大きくなるように当該目標充電電力を設定する。上述のように、特定の目標充電電力をバッテリに充電する回生ブレーキを発生させる場合、充電電力は車両に作用する制動力の大きさと車速との積に等しい（あるいは比例する）とみなすことができる。従って、特定の車速を想定した場合、目標充電電力が大きいほど大きな制動力を発生させることができる。また、車両に作用させる制動力の大きさが大きい場合、制動力の大きさがより小さい場合と比較して車速を低下させるまでに必要な距離が短くなる。従って、複数の区間を構成する各区間が減速開始位置に近いほど対応する目標充電電力が大きくなるように目標充電電力を設定することにより、車両を減速させるために必要な距離をむやみに長くすることなく、早い段階で効果的に車速を低下させることができる。

さらに、車速が大きい場合には、車速が小さい場合と比較して空気抵抗等によるエネルギー損失が大きいため、車速が大きい期間が長いほど回生ブレーキによって回収できないエネルギーが増大する。しかし、車速が大きい区間であるほど目標充電電力が大きくなるように目標充電電力を設定すれば、車速が大きい期間を短くできるため空気抵抗等によるエネルギー損失を減らすことが可能になり、回生ブレーキによって回収可能なエネルギーを増大させることができる。

さらに、バッテリの性能に関連した目標充電電力を設定してもよい。例えば、車両の減速開始位置と目標位置との間を第１区間と当該第１区間の後の第２区間に分割し、第１区間における目標充電電力をバッテリに対して充電可能な最大充電電力とし、第２区間における目標充電電力をバッテリの性能を低下させることなく連続して充電可能な連続充電電力とする構成を採用可能である。すなわち、減速開始直後の区間においては最大限の電力をバッテリに充電する回生ブレーキを発生させ、次の区間においてはバッテリの性能を維持するための連続充電電力をバッテリに充電する回生ブレーキを発生させる。

発電機を制御してバッテリに対して所定の電力を充電する回生ブレーキを発生させる構成においては、バッテリの性能を低下させることなく連続して充電可能な連続充電電力を定義することができる。当該連続充電電力は、通常、バッテリに対して充電可能な最大充電電力よりも小さく、バッテリに対する充電電力をバッテリにおける温度上昇を防止するような電力に制限することによってバッテリの性能を維持する構成となっている。

この構成において、第２区間よりも車速が相対的に大きい第１区間の目標充電電力を最大充電電力とすることにより、車速が大きい第１区間において早期に車速を低下させることができるとともにエネルギー損失が多い状態をできるだけ短期間に抑制することができる。そして、車速が低下した後の第２区間における目標充電電力を連続充電電力とすることにより、車速が低下した後においてバッテリの性能劣化を抑制することが可能になる。

なお、第１区間と第２区間との長さは減速開始位置から目標位置までの間の距離に応じて決定すればよい。例えば、減速開始位置から目標位置までの間の距離が、連続充電電力を充電する回生ブレーキのみによる制動で目標車速まで車速を低下させるための距離よりも短い場合、最大充電電力を充電する回生ブレーキによる制動を行う必要がある最低限の長さによって第１区間の長さを定義し、残りを第２区間とする構成を採用可能である。また、連続充電電力を充電する過程においてバッテリを冷却することが可能な構成であれば、最大充電電力を充電することによって上昇した温度上昇分を連続充電電力の充電過程で低下させることができるように第２区間の長さを設定する構成としてもよい。

さらに、本発明のように複数の区間を構成する各区間において異なる目標充電電力を設定して各区間において回生ブレーキによって制動する手法は、プログラムや方法としても適用可能である。また、以上のような装置、プログラム、方法は、単独の装置として実現される場合もあれば、車両に備えられる各部と共有の部品を利用して実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。例えば、以上のような装置を備えたナビゲーション装置や方法、プログラムを提供することが可能である。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、装置を制御するプログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。

運転支援装置を含むナビゲーション装置のブロック図である。 運転支援処理を示すフローチャートである。 （３Ａ）は車速の推移を模式的に示す図であり、（３Ｂ）は充電電力の推移を模式的に示す図である。 （４Ａ）は車速の推移を模式的に示す図であり、（４Ｂ）は充電電力の推移を模式的に示す図である。 （５Ａ）は車速の推移を模式的に示す図であり、（５Ｂ）は充電電力の推移を模式的に示す図である。 （６Ａ）は車速の推移を模式的に示す図であり、（６Ｂ）は充電電力の推移を模式的に示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）ナビゲーション装置の構成：
（２）運転支援処理：
（３）他の実施形態：

（１）ナビゲーション装置の構成：
図１は、本発明にかかる運転支援装置を含むナビゲーション装置１０の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置１０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を備える制御部２０、記録媒体３０を備えており、記録媒体３０やＲＯＭに記憶されたプログラムを制御部２０で実行することができる。本実施形態においては、このプログラムとして運転支援プログラム２１を実行可能である。運転支援プログラム２１は、制御部２０がナビゲーション処理を実行している状態において実行される。

本実施形態における車両は、ＧＰＳ受信部４１と車速センサ４２とジャイロセンサ４３と発電機４４とバッテリ４５とを備えており、各部を必要に応じて利用して制御部２０が運転支援プログラム２１による機能を実現する。

ＧＰＳ受信部４１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、図示しないインタフェースを介して車両の現在位置を算出するための情報を出力する。制御部２０は、この信号を取得して車両の現在位置を取得する。車速センサ４２は、車両が備える車輪の回転速度に対応した信号を出力する。制御部２０は、図示しないインタフェースを介してこの信号を取得し、車両の現在車速を取得する。ジャイロセンサ４３は、車両に作用する角速度に対応した信号を出力する。制御部２０は図示しないインタフェースを介してこの信号を取得し、車両の走行方向を取得する。車速センサ４２およびジャイロセンサ４３は、ＧＰＳ受信部４１の出力信号から特定される車両の現在位置を補正するなどのために利用される。また、車両の現在位置は、当該車両の走行軌跡に基づいて適宜補正される。

発電機４４は、回転子を備えるとともに当該回転子が図示しないギアを介して車輪を駆動する車軸に接続されており、車輪の回転に応じて発電機４４の回転子が回転することによって発電し、発電した電力によってバッテリ４５を充電する装置である。発電機４４は図示しないインタフェースを介して制御部２０と接続されており、制御部２０は発電機４４に対して制御信号を出力することによってその発電の状態を制御することで回生ブレーキを発生させ、その制動力を調整することができる。

バッテリ４５は、発電機４４に接続されており、発電機４４が発電した電力によって充電され、蓄電した電力を発電機４４に対して供給して当該発電機４４をモーターとして機能させる。すなわち、本実施形態における発電機４４は、車両を駆動するモーターとしての機能も有しており、発電機４４がバッテリ４５から電力の供給を受けて回転すると、当該回転は図示しないギアを介して車輪に伝達されて車両が前進あるいは後進する。なお、本実施形態にかかる車両はさらに図示しないエンジンを備えており、エンジンと、モーターとしての発電機４４とのいずれかまたは双方によって駆動されるハイブリッド車両であるが、むろん、エンジンを備えない電気自動車に対して本発明を適用しても良い。

なお、バッテリ４５は図示しないインタフェースを介して制御部２０と接続されており、制御部２０がバッテリ４５に対して制御信号を出力するとバッテリ４５からバッテリ４５の状態（温度および電圧）を示す信号を出力する。制御部２０は、当該信号に基づいてバッテリ４５の状態を特定する。

運転支援プログラム２１は車速を目標車速に減速させるまでの間に複数の目標充電電力を設定し、各目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させる機能を実現するため、目標特定部２１ａと目標充電電力設定部２１ｂと減速制御部２１ｃとを備えている。また、記録媒体３０には地図情報３０ａが予め記録されている。

地図情報３０ａは、車両が走行する道路上に設定されたノードを示すノードデータ，ノード間の道路の形状を特定するための形状補間点データ，ノード同士の連結を示すリンクデータ，道路やその周辺に存在する地物（道路上の停止線や白線、横断歩道など）を示すデータ等を含んでいる。本実施形態においては、地物の直前で車両を停止させる必要がある場合に、車両を停止させる位置を目標位置として定義しており、地物を示すデータに目標位置を示すデータが対応付けられている。また、本実施形態において、目標位置は車両を停止させる必要がある位置であるため、目標車速は０ｋｍ／ｈである。

目標特定部２１ａは、車両の前方の目標位置および当該目標位置における目標車速を特定する機能を制御部２０に実現させるモジュールである。すなわち、制御部２０は、目標特定部２１ａの処理により、ＧＰＳ受信部４１，車速センサ４２，ジャイロセンサ４３などの出力信号に基づいて車両の現在位置を特定し、地図情報３０ａを参照して当該現在位置の前方の所定範囲内に存在する目標位置を特定する。目標車速は０ｋｍ／ｈに固定されている。

目標充電電力設定部２１ｂは、車両の減速開始位置と目標位置との間を複数の区間に分割し、減速開始位置と目標位置との間において車速を目標車速に減速させる回生ブレーキを発生させるためにバッテリに対して充電すべき目標充電電力を複数の区間を構成する各区間において異なる値に設定する機能を制御部２０に実現させるモジュールである。本実施形態において、制御部２０は、目標充電電力設定部２１ｂの処理により、回生ブレーキによって現在車速から目標車速まで車両を減速させることができるような、減速開始位置と目標位置との間における複数の区間の長さと各区間においてバッテリに対して充電すべき目標電力の大きさとの組み合わせを設定する。

なお、本実施形態において、制御部２０は、複数の区間を構成する各区間の位置が減速開始位置に近いほど対応する目標充電電力が大きくなるように当該目標充電電力を設定する構成を採用している。具体的には、制御部２０は、車両の減速開始位置と目標位置との間を第１区間と当該第１区間の後の第２区間とに分割し、第１区間における目標充電電力の方が第２区間における目標充電電力より大きくなるように電力を設定する。

減速制御部２１ｃは、複数の区間を構成する各区間においてバッテリに対して目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させることによって、目標位置における車速が目標車速となるように車両を減速させる機能を制御部２０に実現させるモジュールである。すなわち、制御部２０は、第１区間と第２区間のそれぞれを走行する過程において、発電機４４に対して制御信号を出力して目標充電電力をバッテリ４５に対して充電する回生ブレーキを発生させる。この結果、各区間を走行する過程で減速開始位置から目標位置までの間において発生させるべき制動力が車両に対して作用し、目標位置における車速が目標車速となるように車両が減速される。以上の構成によれば、第１区間と第２区間とのそれぞれで異なる目標充電電力がバッテリ４５に対して充電される。

一般に、バッテリの充電電力は車両に作用する制動力の大きさと車速との積に等しい（あるいは比例する）とみなすことができる。従って、特定の目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させて制動を行うと車速に反比例して制動力の大きさが増大するため、車速を低下させる過程において制動力の大きさが過度に大きくなってしまう。

しかし、本実施形態においては、車両の減速開始位置と目標位置との間を第１区間と第２区間とに分割し、各区間において異なる目標充電電力を設定して車速を目標車速まで低下させる。従って、上述の単一の目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させる構成と比較して、制動力の大きさの過度の上昇を抑制しながらエネルギーを回収することが可能になる。

さらに、本実施形態においては、車速が大きい第１区間において、第２区間よりも目標充電電力が大きくなるように当該目標充電電力が設定される。特定の車速を想定した場合、目標充電電力が大きいほど大きな制動力を発生させることができる。また、車両に作用させる制動力の大きさが大きい場合、制動力の大きさがより小さい場合と比較して車速を低下させるまでに必要な距離が短くなる。従って、第１区間における目標充電電力が第２区間における目標充電電力よりも大きくなるように目標充電電力を設定することにより、車両を減速させるために必要な距離をむやみに長くすることなく、早い段階で効果的に車速を低下させることが可能である。

さらに、車速が大きい場合には、車速が小さい場合と比較して空気抵抗等によるエネルギー損失が大きいため、車速が大きい期間が長いほど回生ブレーキによって回収できないエネルギーが増大する。しかし、車速が大きい区間である第１区間の方が第２区間よりも目標充電電力が大きくなるように目標充電電力を設定すれば、車速が大きい期間を短くできるため空気抵抗等によるエネルギー損失を減らすことが可能になり、回生ブレーキによって回収可能なエネルギーを増大させることが可能である。

（２）運転支援処理：
次に、本実施形態にかかる運転支援処理を詳細に説明する。図２は、運転支援処理を示すフローチャートであり、当該運転支援処理は車両が走行している過程において所定期間（例えば、１００ｍｓ毎）に実行される。

運転支援処理において、まず制御部２０は、ブレーキがオフであるか否かを判定する（ステップＳ１００）。すなわち、制御部２０は、図示しない制動部に制御信号を出力して制動力調整ペダルによる操作量を特定し、制動力調整ペダルが操作されていない場合にブレーキがオフであると判定する。ステップＳ１００にてブレーキがオフであると判定されない場合には、ステップＳ１０５以降の処理をスキップする。すなわち、本発明による運転支援は行わない。

ステップＳ１００にてブレーキがオフであると判定された場合、制御部２０は、目標特定部２１ａの処理により、車両の前方の所定範囲内に目標位置が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。すなわち、制御部２０は、ＧＰＳ受信部４１，車速センサ４２，ジャイロセンサ４３の出力信号に基づいて車両の現在位置を特定し、地図情報３０ａを参照して車両の前方の所定範囲における地物を示すデータを抽出し、地物を示すデータに目標位置を示すデータが対応付けられている場合、車両の前方の所定範囲内に目標位置が存在すると判定する。ステップＳ１０５にて目標位置が存在すると判定されない場合には、ステップＳ１１０以降の処理をスキップする。すなわち、本発明による運転支援は行わない。

次に、制御部２０は、スロットルがオフであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御部２０は、図示しないスロットルバルブの開度を調整するためのスロットル制御部に対して制御信号を出力してスロットルバルブの開度を特定し、スロットルバルブの開度が０である場合にスロットルがオフであると判定する。ステップＳ１１０にてスロットルがオフであると判定されない場合には、ステップＳ１１５以降の処理をスキップする。すなわち、本発明による運転支援は行わない。

次に、制御部２０は、バッテリ４５への最大充電電力と連続充電電力とを特定する（ステップＳ１１５）。ここで、最大充電電力はバッテリ４５の性能や状態等に応じて決められる、バッテリ４５に対して充電可能な電力の最大値であり、制御部２０は、バッテリ４５に制御信号を出力することによってバッテリ４５の状態を特定して当該最大充電電力を特定する。また、連続充電電力はバッテリの性能を低下させることなく連続して充電可能な電力であり、予め決められた値が制御部２０によって特定される。なお、最大充電電力は連続充電電力も大きい。

次に、制御部２０は、第１区間にて最大充電電力、第２区間にて連続充電電力を充電する回生ブレーキを発生させて目標位置において目標車速とする場合の車速を参照車速として特定する（ステップＳ１２０）。すなわち、本実施形態においては、第１区間においてバッテリ４５に対して最大充電電力を充電し、第２区間においてバッテリ４５に対して連続充電電力を充電する状態を想定して車速の推移を参照車速として特定する。そして、後述するステップＳ１３５あるいはＳ１４５において、当該参照車速と現在車速とを比較しながら第１区間および第２区間の長さと各区間における目標充電電力を調整する構成を採用している。

図３Ａは、参照車速の特定を例示する図である。同図３Ａにおいては、横軸に位置、縦軸に車速および制動力の大きさを示しており、実線によって参照車速、一点鎖線によって制動力の大きさを示している。また、本例においては原点Ｏが車両の現在位置であり、原点Ｏ〜位置Ｚ_1eまでの区間が第１区間、位置Ｚ_1e〜位置Ｚ_2eまでの区間が第２区間である。なお、図３Ｂにおいては、図３Ａと同様の横軸に対し、縦軸を充電電力として示しており、最大充電電力がＰm（Ｗ）、連続充電電力がＰc（Ｗ）である。

図３Ａに示すような参照車速および制動力の大きさは、各区間の充電電力をバッテリ４５に充電する状態に対応した単位時間毎の参照車速および加速度の推移を特定する処理を繰り返すことによって決定される。まず、制御部２０は、連続充電電力Ｐcに基づいて目標位置における制動力を特定する。本実施形態においては、バッテリに対する充電電力である連続充電電力Ｐcが車両に作用する制動力の大きさと車速との積に等しいとみなすが、目標車速である０ｋｍ／ｈを直接的に扱うことを避けるため、目標位置における車速を０にほぼ等しい所定の車速Ｖ_2e（例えば、１ｋｍ／ｈ）とする。そして、連続充電電力Ｐcを当該所定の車速Ｖ_2eで除することによって目標位置Ｚ_2eにおける制動力Ｆ_2eを特定する。この結果、目標位置Ｚ_2eにおける制動力がＦ_2e，参照車速が所定の車速Ｖ_2eに設定される。なお、ここで制動力は車両の前方を正の方向として定義され、制動力Ｆ_2eは負の数である。

次に、制御部２０は、目標位置Ｚ_2eにおいてこれらの参照車速および制動力となっているために必要な単位時間だけ過去の時点での参照車速を特定する。すなわち、目標位置における制動力Ｆ_2eを車両の重量で除した値が車両に作用する加速度（車両の前方を正の方向とした場合の負の加速度）であるため、当該加速度と過去に遡ることを示す負数の単位時間との積を目標車速に相当する所定の車速であるＶ_2eに加えれば、単位時間だけ過去の時点での参照車速が特定される。また、当該参照車速と単位時間とを乗じて得られる距離だけ進行方向後方の位置を単位時間だけ過去の時点での車両の位置とする。

そして、上述のように、車両に作用する制動力の大きさと車速との積が連続充電電力に等しいとみなすと、連続充電電力を、車速で除した値によって車両に作用する制動力の大きさを定義することができる。そこで、上述のように、単位時間だけ過去の時点での参照車速を算出した後に、当該参照車速で連続充電電力を除することによって単位時間だけ過去の時点での制動力の大きさを特定することができる。この処理を繰り返すことにより、各位置における参照車速と制動力の大きさとを特定することができる。

例えば、発電機４４によってバッテリ４５に対して連続充電電力Ｐcを充電している状態で目標位置Ｚ_2eの目標車速がＶ_2e、制動力がＦ_2eである状態を実現するために、制御部２０は、単位時間だけ過去の時点での参照車速Ｖ₂₁をＶ_2e＋（−Ｔ）×（Ｆt／Ｍ）（ｋｍ／ｈ）として算出する。ここで、Ｔは単位時間の長さである。また、制御部２０は、単位時間だけ過去の時点での車両の位置を目標位置Ｚ_2eより距離Ｖ₂₁×Ｔ（ｍ）だけ進行方向後方の位置Ｚ₂₁とする（図示せず）。この結果、位置Ｚ₂₁における参照車速がＶ₂₁となり、制御部２０は、当該位置Ｚ₂₁における制動力Ｆ₂₁を（−Ｐc／Ｖ₂₁）（Ｎ）として特定する。

さらに、制御部２０は、位置Ｚ₂₁において車両に作用する加速度ａ₂₁が（−Ｐc／（Ｖ₂₁・Ｍ））（ｍ／ｓ²）であるとし、位置Ｚ₂₁における状態よりも単位時間だけ過去の時点での車両の参照車速Ｖ₂₂をＶ₂₁＋（−Ｔ）×（−Ｐc／（Ｖ₂₁・Ｍ））として特定する。さらに、単位時間だけ過去の時点での車両の位置を位置Ｚ₂₁より距離Ｖ₂₁×Ｔだけ進行方向後方の位置Ｚ₂₂とする。制御部２０は、以上の処理を参照車速が中間目標車速Ｖt（ｋｍ／ｈ）になるまで繰り返し、参照車速が当該中間目標車速Ｖtとなる位置を位置Ｚ_1eとする。ここで、中間目標車速Ｖtは、制動力の大きさが非連続に変化した場合であっても運転者が違和感を覚えない車速として予め特定された車速の範囲の最大値である。従って、位置Ｚ_1eにおいて制動力の大きさの非連続な変化が生じた場合であっても運転者に違和感を与えることはない。また、中間目標車速Ｖtを、運転者が違和感を覚えない車速として予め特定された車速の範囲の最大値とすることにより、連続充電電力Ｐcが目標電力となっている期間を長期間にすることができる。なお、中間目標車速Ｖtは種々の手法で特定可能であり、例えば、予め充分な母数の運転者に対する実験を行って所定の確率以上の運転者が違和感を覚えない範囲として特定された車速の範囲の最大値以下に設定する構成等を採用可能である。

次に、制御部２０は、発電機４４によってバッテリ４５に対して最大充電電力Ｐmを充電している状態で位置Ｚ_1eから過去に遡った場合の参照車速および制動力の大きさの推移を特定する。すなわち、制御部２０は、位置Ｚ_1eを基点として単位時間だけ過去の時点での参照車速Ｖ₁₁をＶt＋（−Ｔ）×（Ｆ_1e／Ｍ）（ｋｍ／ｈ）として算出する。ここで、Ｆ_1eは、第２区間についての参照車速および制動力の大きさを特定する際に特定された位置Ｚ_1eにおける制動力である。また、制御部２０は、位置Ｚ_1eを基点として単位時間だけ過去の時点での車両の位置を位置Ｚ_1eより距離Ｖ₁₁×Ｔ（ｍ）だけ進行方向後方の位置Ｚ₁₁とする（図示せず）。この結果、位置Ｚ₁₁における参照車速がＶ₁₁となり、制御部２０は、当該位置Ｚ₁₁における制動力Ｆ₁₁を（−Ｐm／Ｖ₁₁）（Ｎ）として特定する。

さらに、制御部２０は、位置Ｚ₁₁において車両に作用する加速度ａ₁₁が（−Ｐm／（Ｖ₁₁・Ｍ））であるとし、位置Ｚ₁₁における状態よりも単位時間だけ過去の時点での車両の参照車速Ｖ₁₂をＶ₁₁＋（−Ｔ）×（−Ｐm／（Ｖ₁₁・Ｍ））として特定する。さらに、単位時間だけ過去の時点での車両の位置を位置Ｚ₁₁より距離Ｖ₁₂×Ｔだけ進行方向後方の位置Ｚ₁₂とする。制御部２０は、以上の処理を位置が現在位置と一致するあるいは現在位置よりも後方になるまで繰り返す。なお、図３Ａにおいては、現在位置（あるいは現在位置に最も近い位置）における参照車速をＶ₀として示している。

以上のように、ステップＳ１２０にて参照車速を特定すると、制御部２０は、現在車速が現在位置の参照車速以下であるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、ステップＳ１３０において現在車速が現在位置の参照車速以下であると判定されない場合、制御部２０は第１区間の長さが長くなるように変更するとともに第１区間の目標充電電力を最大充電電力、第２区間の目標充電電力を連続充電電力に設定する（ステップＳ１３５）。すなわち、現在車速が現在位置の参照車速以下であると判定されない場合、ステップＳ１２０で特定された第１区間の目標充電電力を最大充電電力、第２区間の目標充電電力を連続充電電力に設定する回生ブレーキを発生させても目標位置において目標車速まで減速させることはできない。

そこで、本実施形態においては、目標充電電力を最大充電電力とする第１区間の長さを長くすることによって目標位置において目標車速まで減速させることが可能な目標充電電力を設定する構成としている。具体的には、制御部２０は、最大充電電力をバッテリ４５に対して充電する回生ブレーキを発生させて現在位置において現在車速の車両を減速させた場合の車速の推移を特定し、車速が参照車速と一致する位置あるいは参照車速以下になる位置を第１区間の終了位置Ｚ_1eとする。

図４Ａは、現在位置および目標位置の関係が図３Ａと同様の関係である場合の第１区間の長さを特定する様子を説明する図である。図４Ａに示すように、現在位置における現在車速がＶcであり、現在位置以後において最大充電電力Ｐmを充電する回生ブレーキを発生させる場合、現在位置における制動力は（−Ｐm／Ｖc）となる。制御部２０は、この状態において、車両に作用する加速度ａ_cが（−Ｐm／（Ｖc・Ｍ））（Ｎ）であるとみなす。さらに、制御部２０は、単位時間後における車両の位置が現在位置より（Ｖc×Ｔ）（ｍ）前方の位置Ｚ₀₁（図示せず）であるとともに、当該位置Ｚ₀₁における車速Ｖc₁が（Ｖc＋（（−Ｐm／（Ｖc・Ｍ））×Ｔ））（ｋｍ／ｈ）であるとみなす。このような処理によれば、現在位置より（Ｖc×Ｔ）（ｍ）前方の位置Ｚ₀₁における制動力を（−Ｐm／Ｖc₁）、加速度ａ_c1を（−Ｐm／（Ｖc₁・Ｍ））として特定することができる。制御部２０は、以上の処理を車速が図３Ａに示す第２区間の参照車速と一致する（あるいは第２区間の車速以下となる）位置まで繰り返す。

図４Ａにおいては、現在位置から最大充電電力Ｐmを充電する回生ブレーキを発生させて減速した場合の車速と第２区間の参照車速が一致した位置を第１区間の終了位置としており、位置Ｚ_1eとして示している。なお、図４Ａにおいては、位置Ｚ_1eよりも後方における参照車速を二点鎖線、位置Ｚ_1eよりも前方における参照車速を実線、制動力の大きさを一点鎖線にて示している。以上のように、ステップＳ１３５において制御部２０は、ステップＳ１２０によって特定した第１区間の長さを変更し、合わせて第２区間の長さを短くすることによって第１区間および第２区間の長さを決定し、図４Ｂに示すように、第１区間の目標充電電力を最大充電電力Ｐm、第２区間の目標充電電力Ｐcを連続充電電力に設定する。

そして、制御部２０は、減速制御部２１ｃの処理により、第１区間を走行する過程において最大充電電力をバッテリ４５に充電するように発電機４４を制御する制御信号を出力し、第２区間を走行する過程において連続充電電力をバッテリ４５に充電するように発電機４４を制御する制御信号を出力して減速制御を行う（ステップＳ１４０）。この結果、車両が現在位置から目標位置まで走行する過程で、図４Ａの実線で示すように車速を減速させて目標位置において目標車速となるように制御することができる。以上のように、ステップＳ１３５，Ｓ１４０に示す処理によれば、ステップＳ１１０にてスロットルがオフであると判定された場合の車両の現在位置が減速開始位置となる。さらに、減速開始位置から目標位置までの区間を第１区間および第２区間に分割した状態で、各区間における目標充電電力を異なる電力に設定した状態で減速制御が行われる。従って、単一の目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させて目標車速まで減速させる構成と比較して、制動力の大きさの過度の上昇を抑制しながらエネルギーを回収することが可能である。

一方、ステップＳ１３０において、現在車速が現在位置の参照車速以下であると判定された場合、制御部２０は第１区間における目標充電電力を変更し、現在車速を中間目標車速に減速させるための電力を第１区間における新たな目標充電電力として設定し、第２区間の目標充電電力を連続充電電力に設定する（ステップＳ１４５）。すなわち、現在車速が現在位置の参照車速以下であると判定された場合、ステップＳ１２０で特定された第１区間の目標充電電力を最大充電電力以下に設定して回生ブレーキを発生させたとしても目標位置において目標車速まで減速させることができる。

そこで、本実施形態においては、第１区間における目標充電電力を最大充電電力以下に設定しなおす構成としている。具体的には、制御部２０は、第１区間において現在車速を中間目標車速Ｖtまで減速させるための電力を特定する。当該電力を特定するため、本実施形態においては、予め定義されたマップを参照する。すなわち、本実施形態においては、現在車速を特定の中間目標車速Ｖtに減速させるために必要な充電電力が、現在位置から第１区間の終了位置までの距離および現在車速Ｖdの値毎に予め特定され、マップとして定義されている。

図５Ａは、現在位置および目標位置の関係が図３Ａと同様の関係である場合の第１区間の目標充電電力を特定する様子を説明する図であり、図５Ｂは、図５Ａに対応する目標充電電力を説明する図である。ステップＳ１４５において、制御部２０は現在位置とステップＳ１２０で特定された第１区間の終了位置Ｚ_1eとの間の距離を特定し、現在車速Ｖdを特定し、マップを参照して当該距離および現在車速Ｖdに対応する充電電力Ｐdを特定する。そして、当該特定された充電電力Ｐdを第１区間における目標充電電力として設定する。また、現在位置を減速開始位置に設定し、第２区間の目標充電電力を連続充電電力Ｐcに設定する。

次に、制御部２０は、減速制御部２１ｃの処理により、減速開始位置以降、第１区間を走行する過程において電力Ｐdをバッテリ４５に充電するように発電機４４を制御する制御信号を出力し、第２区間を走行する過程において連続充電電力Ｐcをバッテリ４５に充電するように発電機４４を制御する制御信号を出力して減速制御を行う（ステップＳ１５０）。この結果、車両が現在位置から目標位置まで走行する過程で、図５Ａの実線で示すように車速を減速させて目標位置において目標車速となるように制御することができる。以上のように、ステップＳ１４５，Ｓ１５０に示す処理によれば、第１区間において減速開始位置における車速を中間目標車速に減速させるように目標充電電力が設定され、第２区間において中間目標車速を目標車速に減速させるように目標充電電力が設定される。従って、単一の目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させて目標車速まで減速させる構成と比較して、制動力の大きさの過度の上昇を抑制しながらエネルギーを回収することが可能である。

（３）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、複数の区間を構成する各区間において異なる目標充電電力を設定して各区間において回生ブレーキによって制動する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、目標車速は０ｋｍ／ｈに限定されず、０ｋｍ／ｈよりも大きい車速であっても良い。また、目標位置は、目標車速あるいは目標車速以下とすべき道路上の位置であればよく、特定の車速以下で走行すべき徐行区間の開始位置等であってもよく種々の構成を採用可能である。さらに、目標位置が動的に変動する構成であっても良い。例えば、信号機が示す信号に応じて目標車速を特定するとともに停止すべき場合に信号機に対応する停止線を目標位置とする構成等を採用可能である。

さらに、複数の区間は、減速開始位置と目標位置との間において設定されていればよく、単一の目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させる構成と比較して、制動力の大きさの最大値が小さくなる状態で車速を目標車速まで減速させることができるように、各区間の長さおよび各区間における目標充電電力を設定することができればよい。減速開始位置は、車両において回生ブレーキによる減速を開始する位置であればよく、目標位置との距離に基づいて決定してもよい。なお、区間の数は複数であればよく、予め決められた数に分割する構成や、減速開始位置と目標位置との距離が長いほど分割数を増加させる構成や予め決められた制動力の大きさの上限値を超えない範囲でできるだけ少ない数に分割する構成など種々の構成を採用可能である。

なお、第１区間と第２区間との長さは減速開始位置から目標位置までの間の距離に応じて決定すればよく、上述の構成の他にも種々の構成によって実現することができる。例えば、減速開始位置から目標位置までの間の距離が、連続充電電力を充電する回生ブレーキのみによる制動で目標車速まで車速を低下させるための距離よりも短い場合、最大充電電力を充電する回生ブレーキによる制動を行う必要がある最低限の長さによって第１区間の長さを定義し、残りを第２区間とする構成を採用可能である。また、連続充電電力を充電する過程においてバッテリを冷却することが可能な構成であれば、最大充電電力を充電することによって上昇した温度上昇分を連続充電電力の充電過程で低下させることができるように第２区間の長さを設定する構成としてもよい。

さらに、第２区間における目標充電電力を、目標位置において車両に作用させる制動力が、制動動作の終了位置において車両に作用しても運転者が違和感を覚えない制動力の大きさの上限値になるような充電電力に設定してもよい。すなわち、車速が目標車速となる目標位置は、回生ブレーキによる制動によって最も車速が小さくなる、制動動作の終了位置である。制動動作の過程で車両に作用する制動力よりも制動動作の終了位置にて車両に作用する制動力の方が運転者に違和感を与えやすいため、乗り心地のよい車両とするために許容される制動力の大きさの上限は制動動作の過程よりも制動動作の終了位置の方が小さい。そこで、制動動作の終了位置において車両に作用しても運転者が違和感を覚えない制動力の大きさの上限値を目標制動力とし、目標位置において制動力の大きさが当該目標制動力の大きさとなった状態で制動動作が終了するように構成する。

このような構成は、例えば、目標位置における目標制動力を運転者が違和感を覚えない制動力の大きさの上限値Ｆtとし、目標位置における車速を０にほぼ等しい所定の車速Ｖ_2e（例えば、１ｋｍ／ｈ）とし、第２区間における目標充電電力をＦtとＶ_2eとの積によって特定する構成を採用可能である。この構成によれば、乗り心地のよい車両を提供することが可能である。なお、目標制動力Ｆtの大きさは運転者が違和感を覚えない制動力の大きさの上限値より小さい値であってもよい。また、当該上限値は、予め充分な母数の運転者に対する実験を行うなどによって特定することができる。

さらに、上述の実施形態においては、第１区間と第２区間との境界において制動力が非連続的に変化するため、当該非連続的な変化が発生することによって運転者に違和感を与えないように、第１区間の終了位置において車両に作用する制動力が所定の値Ｆmax（Ｎ）となるように設定してもよい。この構成は、例えば、図２のステップＳ１２０〜Ｓ１５０に代えて以下の処理を行うことによって実現可能である。

この処理において、まず制御部２０は、所定の値Ｆmaxを取得し、ステップＳ１２０と同様の処理によって位置Ｚ_1eを特定し、Ｆmaxを当該位置Ｚ_1eにおける制動力とする。但し、本例において、第２区間における目標充電電力は連続充電電力Ｐcとして説明するが、予め決められた値であってもよいし、目標位置における目標制動力Ｆtに基づいて設定される充電電力であってもよい。位置Ｚ_1eに対応する車速として算出された車速は中間目標車速Ｖtであるため、制御部２０は、当該位置Ｚ_1eにおける充電電力Ｐeを（Ｖt×Ｆmaxの絶対値）（Ｗ）として特定する。本実施形態においては、当該充電電力Ｐeを、現在車速を中間目標車速Ｖtまで減速させるための電力とし、図６Ｂに示すように第１区間における目標充電電力として設定する。

次に、制御部２０は、位置Ｚ_1eにおいて、車両に作用する加速度ａ_eがＦmax／Ｍ（Ｎ）であるとみなす。さらに、制御部２０は、目標充電電力Ｐeを充電している状態で位置Ｚ_1eから単位時間だけ過去の時点での車速Ｖe₁をＶt＋（−Ｔ）×（Ｆmax／Ｍ）（ｋｍ／ｈ）として算出する。また、制御部２０は、位置Ｚ_1eを基点として単位時間だけ過去の時点での車両の位置を位置Ｚ_1eより距離Ｖe₁×Ｔ（ｍ）だけ進行方向後方の位置Ｚe₁とする（図示せず）。この結果、位置Ｚe₁における車速がＶe₁となり、制御部２０は、当該位置Ｚe₁における制動力Ｆe₁を（−Ｐe／Ｖe₁）（Ｎ）として特定する。

さらに、制御部２０は、位置Ｚe₁において車両に作用する加速度ａ_e1が（−Ｐe／（Ｖe₁・Ｍ））であるとし、位置Ｚe₁における状態よりも単位時間だけ過去の時点での車両の車速Ｖe₂をＶe₁＋（−Ｔ）×（−Ｐe／（Ｖe₁・Ｍ））として特定する。さらに、単位時間だけ過去の時点での車両の位置を位置Ｚe₁より距離Ｖe₂×Ｔだけ進行方向後方の位置Ｚe₂とする。制御部２０は、以上の処理を単位時間だけ過去の時点での車両の位置として算出される位置が車両の現在位置である原点Ｏと一致するあるいは車両の現在位置である原点Ｏより後方になるまで繰り返す。なお、図６Ａにおいては、以上の処理によって算出された車速が現在車速Ｖeと一致する（あるいは現在車速Ｖe以上になる）位置をＺ_1sとして示し、単位時間だけ過去の時点での車両の位置が車両の現在位置である原点Ｏと一致する（あるいは車両の現在位置である原点Ｏより後方となる）場合の車速をＶmaxとして示している。

また、図６Ａにおいては、以上の処理によって算出された車速（Ｖe₂等）および位置Ｚ_1eよりも前方に関してステップＳ１２０と同様の処理によって特定した車速を実線、制動力の大きさを一点鎖線にて示している。以上のように、車速Ｖmaxおよび位置Ｚ_1sが特定されると、制御部２０は、減速制御を行うべきか否かを判定する。すなわち、車両の現在位置における現在車速ＶeがＶmax以上である場合、現在位置より前方に位置Ｚ_1sを設定できないため、制御部２０は減速制御を実行しない。一方、現在車速ＶeがＶmaxより小さい場合、制御部２０は、上述のようにして算出された車速が現在車速Ｖeと一致する位置である位置Ｚ_1sを第１区間の開始位置、すなわち、減速開始位置として設定するとともに、第１区間の目標充電電力をＰeに設定する。また、第２区間の目標充電電力を連続充電電力Ｐcに設定する。

そして、制御部２０は、減速制御部２１ｃの処理により、減速開始位置まで走行する過程で車速を維持し、減速開始位置以降、第１区間を走行する過程において電力Ｐeをバッテリ４５に充電するように発電機４４を制御する制御信号を出力し、第２区間を走行する過程において連続充電電力Ｐcをバッテリ４５に充電するように発電機４４を制御する制御信号を出力して減速制御を行う。

以上の処理においては、車速が中間目標車速Ｖtとなった時点の制動力の大きさが所定値Ｆmaxの大きさと一致するように第１区間における目標充電電力を設定している。従って、この構成によれば、車速が中間目標車速となった時点における制動力の大きさを所定値Ｆmaxの大きさ以下に抑制することができ、乗り心地のよい車両を提供することが可能である。なお、ここでも所定値Ｆmaxの大きさは、運転者が違和感を覚えない、中間目標車速となった時点の制動力の大きさであればよく予め充分な母数の運転者に対する実験を行うなどによって特定することができる。また、中間目標車速Ｖtとなった時点での制動力の大きさは、所定値Ｆmaxの大きさ以下であればよく、当該所定値Ｆmax以下になるように第１区間における目標充電電力を設定してもよい。

１０…ナビゲーション装置、２０…制御部、２１…運転支援プログラム、２１ａ…目標特定部、２１ｂ…目標充電電力設定部、２１ｃ…減速制御部、３０…記録媒体、３０ａ…地図情報、４１…ＧＰＳ受信部、４２…車速センサ、４３…ジャイロセンサ、４４…発電機、４５…バッテリ

Claims (5)

1. 車両の前方の目標位置および当該目標位置における目標車速を特定する目標特定手段と、
   前記車両の減速を開始する減速開始位置と前記目標位置との間を第１区間と当該第１区間の後の第２区間に分割し、前記減速開始位置と前記目標位置との間において車速を前記目標車速に減速させる回生ブレーキを発生させるためにバッテリに対して充電すべき目標充電電力であって、前記第１区間における前記目標充電電力を前記バッテリに対して充電可能な一定の最大充電電力に設定し、前記第２区間における前記目標充電電力を前記バッテリの性能を低下させることなく連続して充電可能な前記最大充電電力よりも小さい一定の連続充電電力に設定する目標充電電力設定手段と、
   前記第１区間および前記第２区間において前記車両に搭載された発電機を制御して前記バッテリに対して前記目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させる減速制御手段と、
   を備える運転支援装置。
2. 前記目標充電電力設定手段は、前記減速開始位置から前記目標位置までの間の距離が、連続充電電力を充電する回生ブレーキのみによる制動で前記目標車速まで車速を低下させるための距離よりも短い場合、前記減速開始位置と前記目標位置との間において車速を前記目標車速に減速させるために前記最大充電電力を充電する回生ブレーキによる制動を行う必要がある最低限の長さによって前記第１区間の長さを定義し、残りを前記第２区間とする
   請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記減速制御手段は、回生ブレーキのみで前記車両を制動させる、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載の運転支援装置。
4. 車両の前方の目標位置および当該目標位置における目標車速を特定する目標特定工程と、
   前記車両の減速を開始する減速開始位置と前記目標位置との間を第１区間と当該第１区間の後の第２区間に分割し、前記減速開始位置と前記目標位置との間において車速を前記目標車速に減速させる回生ブレーキを発生させるためにバッテリに対して充電すべき目標充電電力であって、前記第１区間における前記目標充電電力を前記バッテリに対して充電可能な一定の最大充電電力に設定し、前記第２区間における前記目標充電電力を前記バッテリの性能を低下させることなく連続して充電可能な前記最大充電電力よりも小さい一定の連続充電電力に設定する目標充電電力設定工程と、
   前記第１区間および前記第２区間において前記車両に搭載された発電機を制御して前記バッテリに対して前記目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させる減速制御工程と、
   を含む運転支援方法。
5. 車両の前方の目標位置および当該目標位置における目標車速を特定する目標特定機能と、
   前記車両の減速を開始する減速開始位置と前記目標位置との間を第１区間と当該第１区間の後の第２区間に分割し、前記減速開始位置と前記目標位置との間において車速を前記目標車速に減速させる回生ブレーキを発生させるためにバッテリに対して充電すべき目標充電電力であって、前記第１区間における前記目標充電電力を前記バッテリに対して充電可能な一定の最大充電電力に設定し、前記第２区間における前記目標充電電力を前記バッテリの性能を低下させることなく連続して充電可能な前記最大充電電力よりも小さい一定の連続充電電力に設定する目標充電電力設定機能と、
   前記第１区間および前記第２区間において前記車両に搭載された発電機を制御して前記バッテリに対して前記目標充電電力を充電する回生ブレーキを発生させる減速制御機能と、
   をコンピュータに実現させる運転支援プログラム。

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