JP6337664B2 - 車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行制御方法に関し、より詳細には、車両の自動走行制御中における内燃機関を停止する頻度を高めて燃料消費量を低減して、燃費を向上できる車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行方法に関する。

車両を自動走行制御（オートクルーズ制御）する際に、惰性走行の頻度を増やせば燃費が向上する。そこで、車両の惰性走行を制御する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この装置は車両の前方区間の降坂路で惰性走行を開始することに加えて、前方区間に登坂路の頂上があり、惰性走行によって車両がその頂上に到達した際の走行速度が下限速度以上となる場合には惰性走行を開始している。

しかし、道路の勾配は様々に変化しており、上記の装置では惰性走行の頻度は少なく、燃費向上の効果は低い。

また、車両を自動走行制御する場合には車両の走行速度を目標速度に維持する制御のため、エンジンの燃料消費率（ＳＦＣ）が高い領域でエンジンを運転することがある。エンジンの燃料消費率はエンジンの出力トルクが高い場合に低くなり、出力トルクが低い場合に高くなる。従って、急な降り勾配でない緩い勾配の降坂路では、車両はエンジンの出力トルクが低い状態で走行することになり、燃料消費率は高くなる。

特開２０１２−２１９９８６号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、車両の自動走行制御中における内燃機関を停止する頻度を高めて燃料消費量を低減して、燃費を向上できる車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行制御方法を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の車両の自動走行制御装置は、内燃機関を備えた車両の走行を自動で制御して、前記車両の走行速度を目標速度に維持する車両の自動走行制御装置であって、前記車両の重量を取得する車両重量取得手段と、前記車両の前方区間の勾配を取得する勾配取得手段と、前記内燃機関の回転数と出力トルクとに基づいた前記内燃機関の燃料消費率が予め設定されたマップとを備え、前記勾配取得手段で取得した前記前方区間内の降坂路の勾配が、前記車両重量取得手段で取得した重量の車両を重力加速させる重力加速勾配であるか否かを判定し、前記降坂路の勾配が前記重力加速勾配であると判定した場合には、前記前方区間内での前記車両の走行を前記内燃機関が停止された惰性走行にする制御を行い、前記降坂路の勾配が前記重力加速勾配でないと判定した場合には、前記マップを参照して、前記降坂路を前記車両の走行速度を前記目標速度に維持して走行させたときの前記内燃機関の回転数における予測燃料消費率とその回転数における最低燃料消費率とを抽出し、前記勾配取得手段で取得した前記降坂路の勾配が前記予測燃料消費率と前記最低燃料消費率との差に基づいて燃料消費率悪化勾配であるか否かを判定し、
前記降坂路の勾配が前記燃料消費率悪化勾配であると判定したときに、前記降坂路での前記車両の走行を、前記内燃機関が前記最低燃料消費率で運転されて走行速度が予め定められた上限速度になるまで加速させる加速走行と前記内燃機関が停止されて前記走行速度が予め定められた下限速度になるまで減速させる減速走行とを繰り返す加減速走行にする制御を行う構成にしたことを特徴とする。

そして、上記の課題を解決するための本発明の車両の自動走行方法は、内燃機関を備えた車両を目標速度に維持して自動で走行させる車両の自動走行方法であって、前記車両の重量と前記車両の前方区間の勾配とを取得し、取得された前記前方区間内の降坂路の勾配が取得された重量の車両を重力加速させる重力加速勾配であると判定した場合には、前記内燃機関を停止して前記車両を前記前方区間で惰性走行させ、前記降坂路の勾配が前記重力加速勾配でないと判定した場合で、且つ前記降坂路の勾配が前記車両の走行速度を前記目標速度に維持して走行させたときの前記内燃機関の回転数における推定燃料消費率とその回転数における最低燃料消費率との差に基づいて燃料消費率悪化勾配であると判定した場合には、前記内燃機関を前記最低燃料消費率で運転して走行速度を予め定めた上限速度にするまで加速する加速走行と前記内燃機関を停止して前記走行速度を予め定めた下限速度にするまで減速する減速走行とを繰り返しさせて前記車両を前記降坂路で加減速走行させることを特徴とする。

上記の車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行方法によれば、車両を自動走行制御する際に、前方区間内で開始される降坂路の勾配に基づいて車両の走行を判定する。これにより、惰性走行と加減速走行との両方を用いることができ、車両の自動走行中における内燃機関を停止する頻度を高めて燃料消費量を低減できる。

特に、前方区間で惰性走行が行えない場合でも、降坂路の勾配が燃料消費率悪化勾配であるときには、加減速走行を行って内燃機関を停止する頻度を高めることができる。また、加減速走行では、車両の速度を目標速度に維持する場合に高くなる燃料消費率を低くすることができるので、燃費を向上できる。

詳しくは、ブレーキングなどにより失われるエネルギーが多い、つまり所定の重量の車両が重力加速するような降坂路の手前から内燃機関を停止して惰性走行を行う。これにより出来るだけ長く惰性走行させることができるのでエネルギーの損失を低減して燃費を向上する。また、目標速度で走行すると燃料消費率が高くなる勾配の緩い降坂路が終了するまで燃料消費率の低い加速走行と燃料が消費されない減速走行とを繰り返すことで燃費を向上する。

ここで、前記降坂路の勾配が前記燃料消費率悪化勾配であると判定した際に、前記勾配取得手段で取得した前記降坂路の開始地点の手前区間の勾配が、前記手前区間で前記車両を前記加速走行させると推定したときの推定加速度が予め定めた判定値以下となる低加速度勾配であるか否かを判定し、前記手前区間の区間長が、前記手前区間で前記車両を前記加速走行させると推定したときの推定継続時間が予め定めた判定値以上となる加速継続区間長であるか否かを判定し、前記手前区間の勾配が前記低加速度勾配で、且つ前記手前区間の区間長が前記加速継続区間長である場合には、前記車両の走行を前記手前区間から前記加速走行が開始される前記加減速走行にする制御を行い、それ以外の場合には前記降坂路の開始地点から前記減速走行が開始される前記加減速走行にする制御を行う構成にすることもできる。

この構成によれば、加減速走行させる際に、勾配の緩い降坂路の手前区間の勾配とその手前区間の区間長とに基づいて加速走行から開始するか、又は減速走行から開始するかを
判定する。これにより、加減速走行により生じる運転手が感じる違和感、加減速走行が中断された場合に生じる燃費の悪化、及び平均走行速度の低下を回避することができる。

また、前記降坂路の勾配が前記重力加速勾配であると判定した際に、前記前方区間で前記車両を前記惰性走行させると推定したときの推定速度が前記上限速度と前記下限速度との間に収まる惰性走行区間であるか否かを判定し、前記前方区間が前記惰性走行区間である場合には、前記前方区間の開始地点から終了地点までの前記車両の走行を前記惰性走行にする制御を行う構成にすることもできる。

この構成によれば、前方区間の全域で惰性走行させることができる場合に、車両の走行を惰性走行にすることで、無駄なブレーキングなどによるエネルギーの損失をより低減できる。

本発明の車両の自動走行制御装置の実施形態を例示する説明図である。 図１の自動走行制御装置が有するマップを例示する説明図である。 図１の車両が勾配変化のある道路を自動走行する状態を例示する説明図である。 本発明の車両の自動走行方法の実施形態の制御を例示するフローチャートである。 図４のステップS６０を例示するフローチャートである。 図４のステップＳ９０を例示するフローチャートである。

以下、本発明の車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行方法の実施形態について説明する。

図１に示すように、実施形態の車両１はディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２を備える。このエンジン２の動力は図示しないクランク軸からクラッチ３を経由して変速機４に伝達され、更に、変速機４より推進軸５を介して作動装置６に伝達されて、作動装置６より駆動軸７を介して車輪８に伝達されている。

また、この車両１は自動走行制御装置１０を備える。この自動走行制御装置１０は電気回路によって電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラである。通常走行時においては操作機器１１のハンドル１１ａ、シフトレバー１１ｂ、アクセルペダル１１ｃ、及びブレーキペダル１１ｄの操作と各種センサの値とに応じて、エンジン２の出力、クラッチ３の断接、及び変速機４の変速などを制御している。また、自動走行時においては各種センサ類のうちのクランク角センサ１２、輪速センサ１３、加速度センサ１４などの値に応じて、エンジン２の出力、クラッチ３の断接、及び変速機４の変速などを制御している。

また、この自動走行制御装置１０は、図示しないダッシュボードに設けられた目標車速設定装置１５と増減値設定装置１６とに接続されている。運転手により目標車速設定装置１５が操作されると車両１の自動走行時の目標速度Ｖ１が設定される。また、運転手により増減値設定装置１６が操作されると自動走行時の速度増加値＋ｖａと速度減少値−ｖｂとが設定され、目標速度Ｖ１に速度増加値＋ｖａと速度減少値−ｖｂのそれぞれを加算して上限速度Ｖ２と下限速度Ｖ３とが設定される。

この目標速度Ｖ１、速度増加値＋ｖａ、及び速度減少値−ｖｂは、運転手が別々に任意の値にそれぞれ設定することができる。例えば、目標速度Ｖ１を５０ｋｍ／ｓとし、速度増加値＋ｖａを＋１５ｋｍ／ｓとし、及び速度減少値−ｖｂを−５ｋｍ／ｓとした場合に
は、上限速度Ｖ２は６５ｋｍ／ｓとなり、下限速度Ｖ３は４５ｋｍ／ｓとなる。なお、この速度増加値＋ｖａと速度減少値−ｖｂとは、ゼロに設定してもよい。

また、この自動走行制御装置１０は、輪速センサ１３と加速度センサ１４との取得した値に基づいて車両１の駆動力を算出し、算出した駆動力から車両１の重量Ｗを取得する車両重量取得手段を有する。

また、この自動走行制御装置１０は衛星測位システム（ＧＰＳ）と通信して車両１の現在位置を取得する現在位置取得装置１７と三次元道路データが記憶されたサーバーと通信して三次元道路データを取得する三次元道路データ取得装置１８とに接続されている。そして、この自動走行制御装置１０は現在位置取得装置１７が取得した車両１の現在位置と三次元道路データ取得装置１８が取得した三次元道路データとを参照して、車両１の進行方向前方の予め定められた距離を有する区間である前方区間Ｌｘの各勾配θｘを取得する勾配取得手段を有する。

図２に示すように、この自動走行制御装置１０はエンジン回転数と出力トルクとに基づいたエンジン２の燃料消費率が予め設定されたマップＭ１を有する。エンジン２の燃料消費率はマップＭ１の上方側から下方側に向って高くなる。つまり、エンジン２の燃料消費率はエンジン２の出力トルクが高い場合に低くなり、出力トルクが低い場合に高くなる。

図３は勾配変化のある道路Ｌを自動走行制御された車両１が走行する状態を示している。目標速度維持走行Ｄ１で走行していた車両１は区間Ｌ１４を惰性走行Ｄ２で走行する。次いで、車両１は区間Ｌ４５を目標速度維持走行Ｄ１で走行する。次いで、車両１は区間Ｌ５９を加減速走行Ｄ３で走行する。このとき、車両１は区間Ｌ５６を加速走行Ｄ４で走行し、区間Ｌ６７を減速走行Ｄ５で走行し、区間Ｌ７８を加速走行Ｄ４で走行し、区間Ｌ８９を減速走行Ｄ５で走行する。

目標速度維持走行Ｄ１は車両１の走行速度を目標車速設定装置１５に設定された一定の目標速度に維持する走行である。この目標速度維持走行Ｄ１では自動走行制御装置１０がエンジン２の出力、クラッチ３の断接、及び変速機４の変速などを制御している。

惰性走行Ｄ２はエンジン２を停止すると共に、変速機４をニュートラルに変速して重力ポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換する走行である。

加減速走行Ｄ３はエンジン２が最低燃料消費率で運転されて走行速度Ｖが増減値設定装置１６により設定された上限速度Ｖ２になるまで加速させる加速走行Ｄ４とエンジン２が停止されて走行速度Ｖが増減値設定装置１６により設定された下限速度Ｖ３になるまで減速させる減速走行Ｄ５とを繰り返す走行である。

このように、この自動走行制御装置１０は車両１を自動走行制御する際に、前方区間Ｌｘの勾配θｘに応じて区間判定を行い、その判定に従って目標速度維持走行Ｄ１、惰性走行Ｄ２、及び加減速走行Ｄ３のいずれか一つの走行を選択して車両１の自動走行を制御している。

この車両１の自動走行方法について、図４、図５、及び図６のフローチャートを参照しながら説明する。まず、図４に示すように、自動走行制御装置１０が重量取得手段により車両１の重量Ｗを取得するステップＳ１０を行う。次いで、自動走行制御装置１０が勾配取得手段により前方区間Ｌｘの各勾配θｘを取得するステップＳ２０を行う。このステップＳ２０で取得される勾配θｘは一つとは限らず、前方区間Ｌｘ内の勾配の変化がある場合にはその変化に応じた数となる。

次いで、ステップＳ２０で取得された各勾配θｘに基づいて、自動走行制御装置１０が前方区間Ｌｘ内に降坂路Ｌｙがあるか否かを判定するステップＳ３０を行う。このステップＳ３０で降坂路Ｌｙがないと判定した場合には、前方区間Ｌｘでの車両１の走行を目標速度維持走行Ｄ１に決定する。次いで、自動走行制御装置１０が前方区間Ｌｘの開始地点Ｐｘから目標速度維持走行Ｄ１を開始するステップＳ４０を行う。

ステップＳ３０で前方区間Ｌｘ内に降坂路Ｌｙがあると判定した場合には、ステップＳ２０で取得された降坂路Ｌｙの勾配θｙが、ステップＳ１０で取得された重量Ｗの車両１を重力加速させる重力加速勾配θａか否かを判定するステップＳ５０を行う。

このステップＳ５０では、車両１の重量Ｗに応じた重力加速勾配θａが予め設定されたマップを用いて、降坂路Ｌｙの勾配θｙが重力加速勾配θａか否かを判定するとよい。なお、ステップＳ５０の判定の条件に、車両１の走行抵抗、前方区間Ｌｘ内に設けられたカーブの有無、及び天候状況から類推された路面状況（凍結路面や冠水路面など）などを追加すると降坂路Ｌｙの勾配θｙが重力加速勾配θａか否かをより正確に判定することができる。

ステップＳ５０で降坂路Ｌｙの勾配θｙが重力加速勾配θａであると判定した場合には、前方区間Ｌｘでの車両１の走行を惰性走行Ｄ２に決定する。次いで、ステップＳ６０へ進む。

ステップＳ５０で降坂路Ｌｙの勾配θｙが重力加速勾配θａでないと判定した場合には、自動走行制御装置１０がマップＭ１を参照するステップＳ７０を行う。このとき、自動走行制御装置１０がマップＭ１から降坂路Ｌｙでの走行を目標速度維持走行Ｄ１にした場合のエンジン回転数Ｎ１とエンジン２の出力トルクＴ１とを推定する。次いで、自動走行制御装置１０がマップＭ１から推定したエンジン回転数Ｎ１と出力トルクＴ１とに応じた推定燃料消費率Ｒ１を抽出する。次いで、自動走行制御装置１０がマップＭ１からエンジン回転数Ｎ１における最も低い燃料消費率である最低燃料消費率Ｒ２を抽出する。

次いで、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌｙの勾配θｙが、推定燃料消費率Ｒ１と最低燃料消費率Ｒ２との燃料消費率の差ΔＲを推定燃料消費率Ｒ１で除算した変化率ΔＲ／Ｒ１が予め定められた判定値Ｒａ以上になる燃料消費率悪化勾配θｂか否かを判定するステップＳ８０を行う。

このステップＳ８０では、変化率ΔＲ／Ｒ１と判定値Ｒａとを比較して、変化率ΔＲ／Ｒ１が判定値Ｒａ以上ならば、降坂路Ｌｙの勾配θｙが燃料消費率悪化勾配θｂであると判定している。この判定値ＲａはマップＭ１に設定された燃料消費率の単位がパーセンテージの場合には、例えば、５％以上の値に設定される。この判定値Ｒａが５％以上に設定されることで、降坂路Ｌｙの走行を目標速度維持走行Ｄ１にしても燃料消費率の悪化が少ない場合には、降坂路Ｌｙの走行を目標速度維持走行Ｄ１として運転手の違和感を低減する。

なお、このステップＳ８０では、燃料消費率の差ΔＲと所定の判定値とを比較して、降坂路Ｌｙの勾配θｙが燃料消費率悪化勾配θｂか否かを判定してもよい。

このステップＳ８０で降坂路Ｌｙの勾配θｙが燃料消費率悪化勾配θｂでないと判定した場合には、前方区間Ｌｘの走行を目標速度維持走行Ｄ１に決定し、ステップＳ４０を行う。一方、このステップＳ８０で降坂路Ｌｙの勾配θｙが燃料消費率悪化勾配θｂであると判定した場合には、前方区間Ｌｘの走行を加減速走行Ｄ３に決定する。次いで、ステッ
プＳ９０へ進む。

図５に示すように、ステップＳ６０では、まず、自動走行制御装置１０が、前方区間Ｌｘが惰性走行区間Ｌａか否かを判定するステップＳ１００を行う。このステップＳ１００では、自動走行制御装置１０が前方区間Ｌｘの車両の走行を惰性走行Ｄ２とした場合を推定する。このとき、ステップＳ１０で取得した重量ＷとステップＳ２０で取得した各勾配θｘとに基づいて前方区間Ｌｘで惰性走行Ｄ２を行ったと推定したときの推定速度Ｖ’が上限速度Ｖ２と下限速度Ｖ３との間に収まるか否かを判定する。

ステップＳ１００で前方区間Ｌｘが惰性走行区間Ｌａであると判定した場合には、自動走行制御装置１０が前方区間Ｌｘの開始地点Ｐｘから惰性走行Ｄ２を開始するステップＳ１１０を行う。このステップＳ１１０で開始された惰性走行Ｄ２は前方区間Ｌｘの終了地点まで行われるが、走行速度Ｖが上限速度Ｖ２よりも速くなる、又は下限速度Ｖ３よりも遅くなる場合、運転手がアクセルペダル１１ｃを操作した場合、前方を走行している前方車両との車間距離が所定の値よりも縮まる場合などが発生したときには前方区間Ｌｘの途中で終了する。惰性走行Ｄ２が終了した場合は目標速度維持走行Ｄ１へ移行する。

ステップＳ１００で前方区間Ｌｘが惰性走行区間Ｌａでないと判定した場合には、スタートへ戻る。この場合には、再度、前方区間Ｌｘが更新されステップＳ１０から開始される。つまり、このステップＳ１００により降坂路Ｌｙの手前の登坂路から惰性走行Ｄ２を開始しても坂の頂点である降坂路Ｌｙの開始地点Ｐｙでは走行速度Ｖが下限速度Ｖ３よりも遅くなることがない。従って、惰性走行Ｄ２を行う距離を長くすることができる。

図６に示すように、ステップＳ９０では、まず、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌｙの開始地点Ｐｙの手前区間Ｌｚの勾配θｚが低加速度勾配θｃであるか否かを判定するステップＳ２００を行う。このステップＳ２００では、勾配θｚが低加速度勾配θｃであるか否かを手前区間Ｌｚで加速走行Ｄ４を行ったと推定したときの推定加速度Ａ’が予め定めた加速度判定値Ａａ以下となるか否かで判定する。この加速度判定値Ａａは、手前区間Ｌｚの勾配θｚが低加速度勾配θｃである場合に、手前区間Ｌｚが平坦路や登坂路になるような値とする。

ステップＳ２００で勾配θｚが低加速度勾配θｃであると判定した場合には、自動走行制御装置１０が、手前区間Ｌｚの区間長ｌｚが加速継続区間長ｌａか否かを判定するステップＳ２１０を行う。このステップＳ２１０では、区間長ｌｚが加速継続区間長ｌａであるか否かを手前区間Ｌｚで加速走行Ｄ４を行ったと推定したときに、その加速走行Ｄ４が継続される推定継続時間ｔ’が予め定めた継続時間判定値ｔａ以上となるか否かで判定する。この継続時間判定値ｔａは加速走行Ｄ４を行った際に燃料消費率が最低燃料消費率Ｒ２になった状態で走行する時間が少なくとも数秒継続する時間が望ましく、走行速度Ｖが上限速度Ｖ２まで達するまでの時間がより望ましい。

ステップＳ２１０で区間長ｌｚが加速継続区間長ｌａであると判定した場合には、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌｙの手前にある手前区間Ｌｚから加速走行Ｄ４を開始するステップＳ２２０を行う。

一方、ステップＳ２００で勾配θｚが低加速度勾配θｃでないと判定し、又はステップＳ２１０で区間長ｌｚが加速継続区間長ｌａでないと判定した場合には、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌｙから減速走行Ｄ５を開始するステップＳ２３０を行う。

このステップＳ２２０又はステップＳ２３０で開始された加減速走行Ｄ３は降坂路Ｌｙの終了地点まで行われるが、惰性走行Ｄ２と同様に走行速度Ｖが上限速度Ｖ２よりも速く
なる、又は下限速度Ｖ３よりも遅くなる場合、運転手がアクセルペダル１１ｃを操作した場合、前方を走行している前方車両との車間距離が所定の値よりも縮まる場合などが発生したときには降坂路Ｌｙの途中でも終了する。加減速走行Ｄ３が終了した場合は目標速度維持走行Ｄ１へ移行する。

以上のように、ステップＳ４０、ステップＳ１１０、ステップＳ２２０、及びステップＳ２３０が行われると一旦この方法は完了し、スタートへ戻って再度開始される。

図３に示すように、車両１が登坂路Ｌ１２、降坂路Ｌ２３、及び降坂路Ｌ３４が連続する前方区間Ｌ１４を走行する場合には、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌ２３の勾配θ２３が重量Ｗの車両１を重力加速させる重力加速勾配θａであると判定する。次いで、自動走行制御装置１０が前方区間Ｌ１４が惰性走行区間Ｌａであると判定する。次いで、自動走行制御装置１０は前方区間Ｌ１４の走行を惰性走行Ｄ２として車両１の走行を制御する。

地点Ｐ１で惰性走行Ｄ２が開始されると頂点Ｐ２までの間に車両１の走行速度Ｖは下限速度Ｖ３まで減速する。次いで、頂点Ｐ２から地点Ｐ３までの間に車両１の走行速度Ｖは上限速度Ｖ２まで重力加速する。次いで、地点Ｐ３から地点Ｐ４までの間に車両１の走行速度Ｖは目標速度Ｖ１まで減速する。

車両１が降坂路Ｌ４５を走行する場合には、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌ４５の勾配θ４５が重力加速勾配θａでないと判定する。次いで、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌ４５の勾配θ４５が燃料消費率悪化勾配θｂでないと判定する。次いで、自動走行制御装置１０は降坂路Ｌ４５の走行を目標速度維持走行Ｄ１として車両１の走行を制御する。

車両１が登坂路Ｌ５６と降坂路Ｌ６９とが連続する前方区間Ｌ５９を走行区間判定した場合には、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌ６９の勾配θ６９が重量Ｗの車両１を重力加速させる重力加速勾配θａでないと判定する。次いで、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌ６９の勾配θ６９が燃料消費率悪化勾配θｂであると判定する。次いで、自動走行制御装置１０は降坂路Ｌ６９の走行を加減速走行Ｄ３として車両１の走行を制御する。

次いで、自動走行制御装置１０が降坂路Ｌ６９の手前の登坂路Ｌ５６の勾配θ５６が低加速度勾配θｃであると判定する。次いで、自動走行制御装置１０が登坂路Ｌ５６の区間長ｌ５６が加速継続区間長ｌａであると判定する。次いで、自動走行制御装置１０は降坂路Ｌ６９の手前の登坂路Ｌ５６の走行を加速走行Ｄ４として車両１の走行を制御する。

地点Ｐ５から加速走行Ｄ４が開始されると頂点Ｐ６までの間に車両１の走行速度Ｖは上限速度Ｖ２まで加速する。次いで、頂点Ｐ６から地点Ｐ７までの間に減速走行Ｄ５が行われて、車両１の走行速度Ｖは下限速度Ｖ３まで減速する。次いで、地点Ｐ７から地点Ｐ８までの間に加速走行Ｄ４が行われて、車両１の走行速度Ｖは上限速度Ｖ２まで加速する。次いで、地点Ｐ８から地点Ｐ９までの間に減速走行Ｄ５が行われて、車両１の走行速度Ｖは目標速度Ｖ１まで減速する。

上記の車両１の自動走行制御装置１０及び車両１の走行方法によれば、車両１を自動走行制御する際に、前方区間Ｌｘの降坂路Ｌｙの勾配θｙに基づいて区間判定を行う。この区間判定により、前方区間Ｌｘで惰性走行Ｄ２が行えない場合には加減速走行Ｄ３を行うことで、車両１の自動走行中におけるエンジン２を停止する頻度を高めて燃料消費量を低減することができる。また、惰性走行Ｄ２が行えない場合には加減速走行Ｄ３を行うことで、目標速度維持走行Ｄ１を行った場合に高くなる燃料消費率を低くすることができるので、燃費を向上できる。

詳しくは、目標速度維持走行Ｄ１で走行するとブレーキングなどにより失われるエネルギーが多い降坂路Ｌ２３の手前の登坂路Ｌ１２からエンジン２を停止して出来るだけ長く惰性走行Ｄ２を行うことでエネルギーの損失を低減して燃費を向上する。また、目標速度維持走行Ｄ１で走行すると燃料消費率が高くなる勾配θ６９の降坂路Ｌ６９が終了するまでエンジン２を最低燃料消費率Ｒ２で運転する加速走行Ｄ４と燃料が消費されない減速走行Ｄ５とを繰り返す加減速走行Ｄ３を行うことで燃費を向上する。

特に、車両１の重量Ｗの変化幅の大きいトラックなどの大型車両では、そのときの重量Ｗと前方区間の勾配との両方に基づいて重力加速勾配θａを判定することで、より正確な判定を行うことができる。

また、上記の車両１の自動走行制御装置１０及び車両１の走行方法によれば、加減速走行Ｄ３を行う際に、降坂路Ｌ６９の手前の登坂路Ｌ５６の勾配θ５６と区間長ｌ５６とに基づいて加速走行Ｄ４から開始するか、又は減速走行Ｄ５から開始するかを判定する。これにより、加減速走行Ｄ３により生じる運転手が感じる違和感、加減速走行Ｄ３が中断された場合に生じる燃費の悪化、及び平均走行速度の低下を回避することができる。

詳しくは、降坂路Ｌ６９の手前の登坂路Ｌ５６から加速走行Ｄ４を開始することで、最初の加速走行Ｄ４の加速度を低く抑えて周囲交通との親和性を図ることができる。また、勾配変化に対応して加減速が行われるため運転手の違和感を低減できる。加えて、降坂路Ｌ６９で加減速走行Ｄ３を行うことで平均走行速度が低下する分を登坂路Ｌ５６で加速することで補って平均走行速度の低下を防止する。

一方、例えば、勾配θｙの緩い降坂路Ｌｙの手前の区間が降坂路の場合には、加減速走行Ｄ３を減速走行Ｄ５から開始することで、最初からエンジン２を停止するので、加減速走行Ｄ３が中断されることによって燃費が却って悪化することを防止する。

加えて、上記の車両１の自動走行制御装置１０及び車両１の走行方法によれば、前方区間Ｌ１４の全域で惰性走行Ｄ２を行うことができる場合に、車両１の走行を惰性走行Ｄ２にすることで、無駄なブレーキングなどによるエネルギーの損失をより低減できる。

車両１が道路Ｌを走行する場合に、登坂路Ｌ１２ではエンジン２の負荷が増えてエンジン２の出力が増加するが、その仕事は車両１の位置エネルギーとして蓄えられる。その蓄えられた位置エネルギーを無駄なく活用することで燃費を向上することができる。

なお、車両重量取得手段の別例としてはエアサスペンションの圧力から取得する手段もあり、その手段は特に限定されない。

また、勾配取得手段の別例としては、輪速センサ１３と加速度センサ１４との取得した値に基づいて車両１が走行している勾配θｘを取得する手段もある。また、ドライブレコーダーに記憶された三次元道路データから取得する手段もあり、その手段は特に限定されない。

また、惰性走行または減速走行中のエンジン運転状態は、停止がもっとも望ましいが、それに限定されず、アイドリング状態でもよい。

１ 車両
２ エンジン
１０ 自動走行制御装置
１２ クランク角センサ
１３ 輪速センサ
１４ 加速度センサ
１７ 現在位置取得装置
１８ 三次元道路データ取得装置
Ｄ１ 目標速度維持走行
Ｄ２ 惰性走行
Ｄ３ 加減速走行
Ｄ４ 加速走行
Ｄ５ 減速走行
Ｍ１ マップ
Ｒ１ 推定燃料消費率
Ｒ２ 最低燃料消費率
θａ 重力加速勾配
θｂ 燃料消費率悪化勾配

Claims (4)

1. 内燃機関を備えた車両の走行を自動で制御して、前記車両の走行速度を目標速度に維持する車両の自動走行制御装置であって、
   前記車両の重量を取得する車両重量取得手段と、前記車両の前方区間の勾配を取得する勾配取得手段と、前記内燃機関の回転数と出力トルクとに基づいた前記内燃機関の燃料消費率が予め設定されたマップとを備え、
   前記勾配取得手段で取得した前記前方区間内の降坂路の勾配が、前記車両重量取得手段で取得した重量の車両を重力加速させる重力加速勾配であるか否かを判定し、
   前記降坂路の勾配が前記重力加速勾配であると判定した場合には、前記前方区間内での前記車両の走行を前記内燃機関が停止された惰性走行にする制御を行い、
   前記降坂路の勾配が前記重力加速勾配でないと判定した場合には、前記マップを参照して、前記車両の走行速度を前記目標速度に維持して前記降坂路を走行させたときの前記内燃機関の回転数における推定燃料消費率とその回転数における最低燃料消費率とを抽出し、前記勾配取得手段で取得した前記降坂路の勾配が前記推定燃料消費率と前記最低燃料消費率との差に基づいて燃料消費率悪化勾配であるか否かを判定し、
   前記降坂路の勾配が前記燃料消費率悪化勾配であると判定したときに、前記降坂路での前記車両の走行を、前記内燃機関が前記最低燃料消費率で運転されて走行速度が予め定められた上限速度になるまで加速させる加速走行と前記内燃機関が停止されて前記走行速度が予め定められた下限速度になるまで減速させる減速走行とを繰り返す加減速走行にする制御を行う構成にしたことを特徴とする車両の自動走行制御装置。
2. 前記降坂路の勾配が前記燃料消費率悪化勾配であると判定した際に、前記勾配取得手段で取得した前記降坂路の開始地点の手前区間の勾配が、前記手前区間で前記車両を前記加速走行させると推定したときの推定加速度が予め定めた判定値以下となる低加速度勾配であるか否かを判定し、
   前記手前区間の区間長が、前記手前区間で前記車両を前記加速走行させると推定したときの推定継続時間が予め定めた判定値以上となる加速継続区間長であるか否かを判定し、
   前記手前区間の勾配が前記低加速度勾配で、且つ前記手前区間の区間長が前記加速継続区間長である場合には、前記車両の走行を前記手前区間から前記加速走行が開始される前記加減速走行にする制御を行い、それ以外の場合には前記降坂路の開始地点から前記減速走行が開始される前記加減速走行にする制御を行う構成にした請求項１に記載の車両の自動走行制御装置。
3. 前記降坂路の勾配が前記重力加速勾配であると判定した際に、前記前方区間で前記車両を前記惰性走行させると推定したときの推定速度が前記上限速度と前記下限速度との間に収まる惰性走行区間であるか否かを判定し、前記前方区間が前記惰性走行区間である場合には、前記前方区間の開始地点から終了地点までの前記車両の走行を前記惰性走行にする制御を行う構成にした請求項１又は２に記載の車両の自動走行制御装置。
4. 内燃機関を備えた車両を目標速度に維持して自動で走行させる車両の自動走行方法であって、
   前記車両の重量と前記車両の前方区間の勾配とを取得し、取得された前記前方区間内の降坂路の勾配が取得された重量の車両を重力加速させる重力加速勾配であると判定した場合には、前記内燃機関を停止して前記車両を前記前方区間で惰性走行させ、
   前記降坂路の勾配が前記重力加速勾配でないと判定した場合で、且つ前記降坂路の勾配が前記車両の走行速度を前記目標速度に維持して走行させたときの前記内燃機関の回転数における推定燃料消費率とその回転数における最低燃料消費率との差に基づいて燃料消費率悪化勾配であると判定した場合には、前記内燃機関を前記最低燃料消費率で運転して走行速度を予め定めた上限速度にするまで加速する加速走行と前記内燃機関を停止して前記
   走行速度を予め定めた下限速度にするまで減速する減速走行とを繰り返しさせて前記車両を前記降坂路で加減速走行させることを特徴とする車両の自動走行方法。

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