JPWO2013114626A1 - 減速因子推定装置 - Google Patents

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Abstract

車両(2)の減速因子を推定する減速因子推定装置(1)は、車両(2)の駆動力を取得する駆動力取得部(62)と、車両(2)の車速を取得する車速取得部(60)と、車両(2)の加速度を取得する加速度取得部(61)と、取得された駆動力と速度と加速度との関係に基づいて複数の減速因子を推定する減速因子推定部(63、64、65、68)と、を有し、減速因子推定部(63、64、65、68)は、車両の走行状態に基づいて、推定する減速因子の種類を決定し、かつ、第1の減速因子の推定値が収束している場合、第1の減速因子の推定値が収束していない場合よりも第2の減速因子の推定処理を実行する車両の走行状態の範囲をより大きくする。

Description

本発明は、減速因子推定装置に関する。
従来、車両に搭載され、車両の走行を支援する運転支援装置が知られている。この運転支援装置は、車両の走行を支援するために、車両の各種特性に基づいて車両の挙動を判定する。ここで、車両の各種特性は、走行時の条件により変動するものがある。このように変動する車両の特性を検出する装置としては、例えば、特許文献1に記載されている装置がある。特許文献1には、車両の重量を推定する装置が記載されている。また、特許文献1には、車速が所定車速を超えた場合、車両重量の演算(車重の推定)を禁止することが記載されている。
特開2007−271282号公報
ここで、車両の特性には、減速に関連する特性、つまり走行の際に走行の抵抗となる特性がある。車両は、これらの減速因子を算出し、その算出結果に基づいて、各種制御を行うことで車両を適切に制御することができる。車両の減速因子の中には、走行時の条件により変動するものがある。このような走行時の条件に応じて変動する車両の減速因子としては、特許文献1に記載されている車両重量がある。特許文献1では各種条件を算出することで、各減速因子を推定しているが、推定した減速因子と実際の減速因子とがずれてしまい、推定の精度が低くなってしまう場合がある。また、特許文献1に記載の装置のように、車速が所定値を超えた場合、車重の推定を禁止すると車重の推定が完了するまでに時間がかかる場合がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、より高い精度かつ短時間で減速因子を推定することができる減速因子推定装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、車両の減速因子を推定する減速因子推定装置であって、前記車両の駆動力を取得する駆動力取得部と、前記車両の車速を取得する車速取得部と、前記車両の加速度を取得する加速度取得部と、取得された駆動力と速度と加速度との関係に基づいて複数の減速因子を推定する減速因子推定部と、を有し、前記減速因子推定部は、前記車両の走行状態に基づいて、推定する前記減速因子の種類を決定し、かつ、第1の減速因子の推定値が収束している場合、前記第1の減速因子の推定値が収束していない場合よりも第2の減速因子の推定処理を実行する車両の走行状態の範囲をより大きくすることを特徴とする。
ここで、前記第1の減速因子は、空気抵抗係数であり、前記第2の減速因子は、車両重量であり、前記減速因子推定部は、前記車速がしきい値未満である場合、前記車両重量を推定し、前記空気抵抗係数が収束している場合、前記空気抵抗係数が収束していない場合よりも前記しきい値の速度をより高い速度とすることが好ましい。
また、前記第1の減速因子は、車両重量であり、前記第2の減速因子は、空気抵抗係数であり、前記減速因子推定部は、前記加速度がしきい値未満である場合、前記空気抵抗係数を推定し、前記車両重量が収束している場合、前記車両重量が収束していない場合よりも前記しきい値の加速度をより高い加速度とすることが好ましい。
また、前記第1の減速因子は、空気抵抗係数であり、前記第2の減速因子は、ロードロードであり、前記減速因子推定部は、前記車速がしきい値未満である場合、前記ロードロードを推定し、前記空気抵抗係数が収束している場合、前記空気抵抗係数が収束していない場合よりも前記しきい値の車速をより高い車速とすることが好ましい。
また、前記第1の減速因子は、車両重量であり、前記第2の減速因子は、ロードロードであり、前記減速因子推定部は、前記加速度がしきい値未満である場合、前記ロードロードを推定し、前記車両重量が収束している場合、前記車両重量が収束していない場合よりも前記しきい値の加速度をより高い加速度とすることが好ましい。
また、前記減速因子推定部は、車両重量がしきい値以上である場合、減速因子のうち、空気抵抗係数及びロードロードの少なくとも一方の推定を停止することが好ましい。
また、車両挙動安定制御の作動を検出する車両挙動安定制御検出部をさらに有し、前記減速因子推定部は、前記車両挙動安定制御検出部で車両挙動安定制御が作動していることが検出された場合、減速因子の推定を停止することが好ましい。
また、前記減速因子推定部は、前記車速及び前記加速度に基づいて、推定する1つの減速因子を決定することが好ましい。
また、前記減速因子は、車両重量と、空気抵抗係数と、ロードロードと、を含み、前記減速因子推定部は、運動方程式を用いて減速因子と駆動力と速度と加速度との関係を解析し、前記減速因子を推定することが好ましい。
本発明に係る減速因子推定装置は、高い精度でかつ短時間で減速因子を推定することができるという効果を奏する。
図1は、車両制御システムを表す概略構成図である。 図2は、ECU及び減速因子推定装置の概略構成の一例を表すブロック図である。 図3は、車両に作用する力を模式的に示す説明図である。 図4は、推定する減速因子と速度と加速度との関係を示す説明図である。 図5は、ECUによる制御の一例を示すフローチャートである。 図6は、ECUによる制御の一例を示すフローチャートである。 図7は、推定する減速因子と速度と加速度との他の関係を示す説明図である。 図8は、推定する減速因子と速度と加速度との他の関係を示す説明図である。 図9は、推定する減速因子と速度と加速度との他の関係を示す説明図である。 図10は、ECUによる制御の一例を示すフローチャートである。 図11は、車両重量の算出結果と時間の関係を示す説明図である。 図12は、空気抵抗係数の算出結果と時間の関係を示す説明図である。 図13は、ロードロードの算出結果と時間の関係を示す説明図である。 図14は、駆動力の算出結果と時間の関係を示す説明図である。 図15は、駆動力の算出結果と時間の関係を示す説明図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、車両制御システムを表す概略構成図であり、図2は、ECU及び減速因子推定装置の概略構成の一例を表すブロック図である。
本実施形態の減速因子推定装置1は、図1に示すように、車両2に搭載される車両制御システム3に適用される。減速因子推定装置1は、ECU(Electronic Control Unit)50を備える。そして、減速因子推定装置1は、状況に応じてECU50で各種演算を行うことで、減速因子を推定する。なお、本実施形態の車両2は、ECU50により減速因子推定装置1で推定した減速因子を用いて走行状態を推定し、その結果に基づいてHMI装置(支援装置)4や駆動源(エンジン5、MG6)等を制御し種々の運転支援を実行することで、車両2の走行を支援する。
本実施形態の車両制御システム3は、エンジン5とMG6とを組み合わせて、車両2の駆動輪を回転駆動させるための走行用駆動源とする、いわゆるハイブリッドシステムでもある。すなわち、車両2は、エンジン5に加えてMG6を走行用駆動源として備えたハイブリッド車両である。車両2は、エンジン5を可及的に効率の良い状態で運転する一方、動力やエンジンブレーキ力の過不足を回転電機であるMG6で補い、さらには減速時にエネルギの回生を行うことにより、燃費の向上を図るように構成されたものである。
具体的には、車両制御システム3は、HMI装置4、内燃機関としてのエンジン5、電動機としてのモータジェネレータ(以下、「MG」という場合がある。)6、変速機7、ブレーキ装置8、バッテリ9等を含む。また、車両制御システム3は、車速センサ10、加速度センサ11、ヨーレートセンサ12、アクセルセンサ13、ブレーキセンサ14、GPS(Global Positioning System、全地球測位システム)装置(以下、「GPS」という場合がある。)15、無線通信装置16、データベース(以下、「DB」という場合がある。)17等を含む。
HMI装置4は、車両2の運転を支援する情報である運転支援情報を出力可能な支援装置であり、運転者に対する運転支援情報の提供等を行う装置である。HMI装置4は、車載機器であって、例えば、車両2の車室内に設けられたディスプレイ装置(視覚情報表示装置)やスピーカ(音出力装置)等を有する。HMI装置4は、既存の装置、例えば、ナビゲーションシステムのディスプレイ装置やスピーカ等が流用されてもよい。HMI装置4は、燃費向上を実現できるように、音声情報、視覚情報(図形情報、文字情報)等によって情報提供を行い、運転者の運転操作を誘導する。HMI装置4は、こうした情報提供により運転者の運転操作による目標値の実現を支援する。HMI装置4は、ECU50に電気的に接続されこのECU50により制御される。なお、HMI装置4は、例えば、ハンドル振動、座席振動、ペダル反力などの触覚情報を出力する触覚情報出力装置等を含んで構成されてもよい。
車両制御システム3は、車両2の走行を実現する種々のアクチュエータとして、エンジン5、MG6、変速機7、ブレーキ装置8、バッテリ9等を搭載している。
エンジン5は、運転者による加速要求操作、例えば、アクセルペダルの踏み込み操作に応じて、車両2の駆動輪に駆動力を作用させるものである。エンジン5は、車両2の駆動輪に作用させる走行用の動力として、燃料を消費して機関トルクとしてのエンジントルクを発生させる。エンジン5は、要は、燃料を燃焼して生じる熱エネルギをトルクなどの機械的エネルギの形で出力する熱機関であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、LPGエンジンなどがその一例である。エンジン5は、例えば、不図示の燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置などを備えており、これらの装置は、ECU50に電気的に接続されこのECU50により制御される。エンジン5は、ECU50によって出力トルクが制御される。なお、エンジン5が発生させる動力は、MG6における発電に用いてもよい。
MG6は、運転者による加速要求操作、例えば、アクセルペダルの踏み込み操作に応じて、車両2の車輪に駆動力を作用させるものである。MG6は、車両2の駆動輪に作用させる走行用の動力として、電気エネルギを機械的な動力に変換してモータトルクを発生させる。MG6は、固定子であるステータと回転子であるロータとを備えた、いわゆる回転電機である。MG6は、電気エネルギを機械的動力に変換して出力する電動機であると共に、機械的動力を電気エネルギに変換して回収する発電機でもある。すなわち、MG6は、電力の供給により駆動し電気エネルギを機械エネルギに変換して出力する電動機としての機能(力行機能)と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能(回生機能)とを兼ね備えている。MG6は、直流電流と交流電流との変換を行うインバータ等を介してECU50に電気的に接続されこのECU50により制御される。MG6は、ECU50によってインバータを介して出力トルク及び発電量が制御される。
変速機7は、エンジン5やMG6による回転出力を変速して車両2の駆動輪側に伝達する動力伝達装置である。変速機7は、いわゆる手動変速機(MT)であってもよいし、有段自動変速機(AT)、無段自動変速機(CVT)、マルチモードマニュアルトランスミッション(MMT)、シーケンシャルマニュアルトランスミッション(SMT)、デュアルクラッチトランスミッション(DCT)などのいわゆる自動変速機であってもよい。ここでは、変速機7は、例えば、遊星歯車機構等を用いた無段変速機であるものとして説明する。変速機7は、変速機アクチュエータ等がECU50に電気的に接続されこのECU50により制御される。
ブレーキ装置8は、運転者による制動要求操作、例えば、ブレーキペダルの踏み込み操作に応じて、車両2の車輪に制動力を作用させるものである。ブレーキ装置8は、例えば、ブレーキパッドやブレーキディスク等の摩擦要素間に所定の摩擦力(摩擦抵抗力)を発生させることで車両2の車体に回転可能に支持された車輪に制動力を付与する。これにより、ブレーキ装置8は、車両2の車輪の路面との接地面に制動力を発生させ、車両2を制動することができる。ブレーキ装置8は、ブレーキアクチュエータ等がECU50に電気的に接続されこのECU50により制御される。
バッテリ9は、電力を蓄えること(蓄電)、及び、蓄えた電力を放電することが可能な蓄電装置である。バッテリ9は、ECU50と電気的に接続されており、種々の情報に関する信号をECU50に出力する。本実施形態のバッテリ9は、充電状態の情報として、SOC(State of Charge)を検出し、ECU50に出力する。
MG6は、電動機として機能する場合、このバッテリ9に蓄えられた電力がインバータを介して供給され、供給された電力を車両2の走行用の動力に変換して出力する。また、MG6は、発電機として機能する場合、入力される動力によって駆動されて発電し、発電した電力を、インバータを介してバッテリ9に充電する。このとき、MG6は、ロータに生じる回転抵抗により、ロータの回転を制動(回生制動)することができる。この結果、MG6は、回生制動時には、電力の回生によりロータに負のモータトルクであるモータ回生トルクを発生させることができ、結果的に、車両2の駆動輪に制動力を付与することができる。つまり、この車両制御システム3は、車両2の駆動輪からMG6に機械的動力が入力され、これにより、MG6が回生により発電することで、車両2の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる。そして、車両制御システム3は、これに伴ってMG6のロータに生じる機械的動力(負のモータトルク)を駆動輪に伝達することで、MG6により回生制動を行うことができる。この場合、この車両制御システム3は、MG6による回生量(発電量)が相対的に小さくされると、発生する制動力が相対的に小さくなり、車両2に作用する減速度が相対的に小さくなる。一方、この車両制御システム3は、MG6による回生量(発電量)が相対的に大きくされると、発生する制動力が相対的に大きくなり、車両2に作用する減速度が相対的に大きくなる。
車速センサ10、加速度センサ11、ヨーレートセンサ12、アクセルセンサ13、ブレーキセンサ14は、車両2の走行状態や運転者による車両2に対する入力(ドライバ入力)、すなわち、運転者による車両2に対する実際の操作に関する状態量や物理量を検出する状態検出装置である。車速センサ10は、車両2の車両速度(以下、「車速」という場合がある。)を検出する。加速度センサ11は、車両2の加速度を検出する。なお、本実施形態の加速度センサ11は、少なくとも車両2の前後方向の加速度を検出する。ヨーレートセンサ12は、車両2のヨーレートを検出する。アクセルセンサ13は、運転者によるアクセルペダルの操作量(踏み込み量)であるアクセル開度を検出する。ブレーキセンサ14は、運転者によるブレーキペダルの操作量(踏み込み量)、例えば、マスタシリンダ圧等を検出する。車速センサ10、加速度センサ11、ヨーレートセンサ12、アクセルセンサ13、ブレーキセンサ14は、ECU50と電気的に接続されており、検出信号をECU50に出力する。
GPS装置15は、車両2の現在の位置を検出する装置である。GPS装置15は、GPS衛星が出力するGPS信号を受信し、受信したGPS信号に基づいて、車両2の位置情報であるGPS情報(X座標;X,Y座標;Y)を測位・演算する。GPS装置15は、ECU50と電気的に接続されており、GPS情報に関する信号をECU50に出力する。
無線通信装置16は、無線通信を利用して車両2の走行に関する先読み情報を取得する先読み情報取得装置である。無線通信装置16は、例えば、路側に設置された光ビーコン等の路車間通信機器(路側機)、他の車両に車載された車車間通信機器、VICS(登録商標)(Vehicle Information and Communication System:道路交通情報通信システム)センタ等を介するインターネット等の通信インフラを利用して情報のやりとりを行う装置等から無線通信を利用して先読み情報を取得する。無線通信装置16は、先読み情報として、例えば、先行車両情報、後続車両情報、信号情報、工事・交通規制情報、渋滞情報、緊急車両情報、事故履歴データベースに関する情報等を取得する。例えば、信号情報は、車両2の走行方向前方の信号機の位置情報、青信号、黄信号、赤信号の点灯サイクルや信号変化タイミング等の信号サイクル情報等を含む。無線通信装置16は、ECU50と電気的に接続されており、先読み情報に関する信号をECU50に出力する。
データベース17は、種々の情報を記憶するものである。データベース17は、道路情報を含む地図情報、車両2の実際の走行で得られる種々の情報や学習情報、無線通信装置16が取得する先読み情報等を記憶する。例えば、道路情報は、道路勾配情報、路面状態情報、道路形状情報、制限車速情報、道路曲率(カーブ)情報、一時停止情報、停止線位置情報等を含む。データベース17に記憶されている情報は、ECU50によって適宜参照され、必要な情報が読み出される。なお、このデータベース17は、ここでは車両2に車載するものとして図示しているが、これに限らず、車両2の車外の情報センタ等に設けられ、無線通信等を介して、ECU50によって適宜参照され、必要な情報が読み出される構成であってもよい。本実施形態のデータベース17は、学習情報として、停止線等の基準停止位置が設けられている信号機や交差点等で車両2が停止した位置(実停止位置)の情報を蓄積している。データベース17は、実停止位置の情報を基準停止位置毎に蓄積している。
ECU50は、車両制御システム3の全体の制御を統括的に行う制御ユニットであり、例えば、CPU、ROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路として構成されている。ECU50は、車速センサ10、加速度センサ11、ヨーレートセンサ12、アクセルセンサ13及びブレーキセンサ14が検出した検出結果、GPS装置15が取得したGPS情報、無線通信装置16が取得した先読み情報、データベース17に記憶されている種々の情報、各部の駆動信号、制御指令等に対応した電気信号が入力される。ECU50は、入力されたこれらの電気信号等に応じて、HMI装置4、エンジン5、MG6、変速機7、ブレーキ装置8、バッテリ9等を制御する。ECU50は、例えば、アクセル開度、車速等に基づいてエンジン5の駆動制御、MG6の駆動制御、変速機7の変速制御、ブレーキ装置8の制動制御などを実行する。また、ECU50は、例えば、運転状態に応じてエンジン5とMG6とを併用又は選択使用することで、車両2において様々な車両走行(走行モード)を実現することができる。
また、ECU50は、例えば、アクセルセンサ13による検出結果に基づいて、運転者による車両2に対する加速要求操作であるアクセル操作のON/OFFとアクセル開度を検出することができる。同様に、ECU50は、例えば、ブレーキセンサ14による検出結果に基づいて、運転者による車両2に対する制動要求操作であるブレーキ操作のON/OFFを検出することができる。なお、運転者によるアクセル操作がOFFである状態とは、運転者が車両2に対する加速要求操作を解除した状態であり、運転者によるアクセル操作がONである状態とは、運転者が車両2に対する加速要求操作を行っている状態である。同様に、運転者によるブレーキ操作がOFFである状態とは、運転者が車両2に対する制動要求操作を解除した状態であり、運転者によるブレーキ操作がONである状態とは、運転者が車両2に対する制動要求操作を行っている状態である。また、ECU50は、アクセル開度に基づいてドライバ要求パワーを検出する。
以下、図2のブロック図を参照して、ECU50の概略構成の一例を説明する。ECU50は、図2に示すように、車両特性演算部51と、記憶部52と、運転支援制御部53と、車両挙動安定制御検出部54と、を有する。車両特性演算部51と記憶部52と車両挙動安定制御検出部54とは、減速因子推定装置1に含まれる。減速因子推定装置1は、ECU50に加え、車両状態を検出する各種センサや、周囲の情報を供給する各種情報取得部を含んでいてもよい。減速因子推定装置1は、車両状態を検出する各種センサや、周囲の情報を供給する各種情報取得部を含まず、車両状態を検出する各種センサや、周囲の情報を供給する各種情報取得部から情報を取得する通信部を取得部として含んでいてもよい。ここで、ECU50の車両特性演算部51と、運転支援制御部53と、車両挙動安定制御検出部54とは、車内ネットワークとして構築されたCAN(Control Area Network)56を介して、エンジン制御ECU、MG制御ECU、変速機制御ECU、ブレーキ制御ECU、バッテリ制御ECU等の各種アクチュエータを制御するアクチュエータECUやセンサ類に接続される。車両特性演算部51と、運転支援制御部53と、車両挙動安定制御検出部54とは、CAN56を介して各種アクチュエータの制御値やセンサの検出値を車両情報として取得する。
車両特性演算部51は、車両2の各種特性、本実施形態では、車両2の減速因子を演算する。具体的には、車両特性演算部51は、CAN56を介して各種情報を取得し、取得した情報を解析することで車両2の減速因子を推定する。
車両特性演算部51は、車速演算部(車速取得部)60と、加速度演算部(加速度取得部)61と、駆動力演算部(駆動力取得部)62と、車重演算部63と、空気抵抗演算部64と、ロードロード演算部65と、車重異常判定部66と、推定処理制御部68と、を有する。減速因子推定装置1は、車両特性演算部51の車重演算部63と、空気抵抗演算部64と、ロードロード演算部65と、車重異常判定部66と、推定処理制御部68とを含む構成が、減速因子推定部となる。車速演算部60と加速度演算部61と駆動力演算部62とは、減速因子の推定に用いる各種パラメータを取得する。
車速演算部60は、車両2の車速を取得する演算部である。車速演算部60は、CAN56を介して車速センサ10の検出値を取得することで、車両2の車速を取得することができる。なお、車速演算部60は、取得した車速センサ10の検出値をそのまま車両2の車速として取得してもよいし、車速センサ10の検出値を演算処理して車両2の車速を取得してもよい。
加速度演算部61は、車両2の加速度を取得する演算部である。加速度演算部61は、CAN56を介して加速度センサ11の検出値を取得することで、車両2の加速度を取得することができる。なお、加速度演算部61は、取得した加速度センサ11の検出値をそのまま車両2の車速として取得してもよいし、加速度センサ11の検出値を演算処理して車両2の車速を取得してもよい。また、加速度演算部61は、加速度センサ11の検出値を用いずに加速度を算出してもよい。例えば、加速度演算部61は、車速センサ10で検出した車速を微分して加速度を取得してもよい。
駆動力演算部62は、車両2の駆動力を取得する演算部である。駆動力演算部62は、CAN56を介してエンジン5、MG6の駆動条件の検出値を取得し、検出値を演算することで、車両2の駆動力を取得することができる。例えば、駆動力演算部62は、エンジン5の回転数、MG6の出力等を各種条件に基づいて演算することで、算出することができる。また、駆動力演算部62は、減速時でかつ運転者がブレーキ操作を行っていないときのエンジン5、MG6で発生する負荷(エンジンブレーキ、回生ブレーキ)の値を取得し、演算することで駆動力を取得してもよい。また、駆動力演算部62は、CAN56を介してアクセルセンサ13の検出値、つまりアクセル開度を取得し、取得したアクセル開度から車両2の駆動力を取得してもよい。
車重演算部63は、車両重量を推定する演算部である。空気抵抗演算部64は、空気抵抗係数を推定する演算部である。ロードロード演算部65は、ロードロードを推定する演算部である。車重演算部63と、空気抵抗演算部64と、ロードロード演算部65と、で実行する演算については後述する。ここで、ロードロード(走行抵抗)とは、駆動源から路面までの間で生じる抵抗であり、タイヤと路面との間で発生する路面抵抗や、駆動源で発生した駆動力を伝達する駆動系で発生する抵抗(メカロス)等が含まれる。このように、本実施形態の車両特性演算部51は、車重演算部63、空気抵抗演算部64、ロードロード演算部65で推定される車両重量と空気抵抗係数とロードロードとが減速因子となる。
車重異常判定部66は、推定した車両重量が異常であるかを判定する。車重異常判定部66は、車重演算部63から推定した車両重量を取得し、推定した車両重量がしきい値を超える場合、車両重量が異常であると判定する。車重異常判定部66は、判定結果を推定処理制御部68に送る。なお、車重異常判定部66は、推定処理制御部68と一体で設けてもよい。
推定処理制御部68は、車両特性演算部51の各部の処理を制御する。推定処理制御部68は、車速演算部60で取得した車速と、加速度演算部61で取得した加速度とに基づいて、車重演算部63で車両重量を推定する処理を実行するか否か、空気抵抗演算部64で空気抵抗係数を推定する処理を実行するか否か、ロードロード演算部65でロードロードを推定する処理を実行するか否かを決定し、決定に基づいて各種減速因子の推定処理を実行させる。また、推定処理制御部68は、車重異常判定部66で判定した判定結果に基づいて、空気抵抗係数及びロードロードの推定を停止するか否かを決定する。推定処理制御部68で実行する処理については、後述する。
次に、記憶部52は、車両特性演算部51で算出された値や、各種演算に必要な値を記憶する。記憶部52は、少なくとも現状において算出されている減速因子の推定値を記憶する。なお、本実施形態では記憶部52をECU50内に設けたが、必要な情報をデータベース17に記憶させるようにしてもよい。
次に、運転支援制御部53は、例えば、ITS(Intelligent Transport Systems、高度道路交通システム)対応の演算部であり、インフラ協調やNAVI協調を行うための演算部を有する。運転支援制御部53は、いわゆる先読み情報を活用する先読み情報エコ運転支援処理を実行する。すなわち、車両制御システム3は、先読み情報を活用して、運転支援制御部53が燃費向上効果の高い運転を行うことで、エコ運転(エコドライブ)を支援する。これにより、車両制御システム3は、燃料の消費を抑制して燃費の向上を図ることができる。運転支援制御部53は、運転者によるエコ運転を支援する目的で、HMI装置4に運転支援情報を出力し運転者による操作を誘導支援する。また、運転支援制御部53は、運転支援として、走行停止時のエンジンのON/OFFの切り替えを行う。
運転支援制御部53は、CAN56を介して取得した各種情報、例えば、GPS装置15で取得した位置情報、無線通信装置16で取得した通過する信号機の信号サイクル等に基づいて、今後、車両2が走行する経路の情報を取得する。また、運転支援制御部53は、CAN56を介して現在の走行状態(車速、バッテリの残量等)を取得する。運転支援制御部53は、今後車両2が走行する経路の情報と現在の走行状態と、減速因子推定装置1で算出した各減速因子と、を用いることで、運転支援を実行することができる。
運転支援制御部53は、状況に応じてエンジン5を制御し種々の運転支援を実行することで、燃費向上効果が高く、かつ、運転者にとって快適な走行の支援を行う。具体的には、運転支援制御部53は、信号機や交差点等の停止位置の情報を取得し、走行方向に停止する必要があるかを判定する。運転支援制御部53は、車両2を停止させると判定した場合、信号機や交差点等にある停止線の位置の情報から目標停止位置を特定し、走行中の車両2の走行速度、対象の目標停止位置までの距離及び運転者の操作で入力されるドライバ要求パワーに基づいて、エンジン5のON/OFFを制御する。
また、運転支援制御部53は、状況に応じてHMI装置4を制御し、種々の運転支援情報を出力することで、運転者に対して燃費向上効果の高い運転を促す支援を行う。運転支援制御部53は、走行中の車両2の目標走行状態量をもとに、HMI装置4から種々の運転支援情報を出力させることで、運転者に対して推奨の運転動作、典型的には変化を伴う運転動作を促す誘導支援を行う。ここで、目標走行状態量とは、典型的には、走行中の車両2において所定の地点または所定のタイミングでの車両2の目標の走行状態量である。運転支援制御部53は、所定の地点または所定のタイミングでの目標走行状態量をもとにHMI装置4を制御し、このHMI装置4から運転支援情報を出力させ、運転者に対して推奨の運転動作を促す支援を行うことで、所定の地点、タイミングで車両2の走行状態量が目標走行状態量となるように運転支援を行う。
運転支援制御部53は、アクセルOFF操作やブレーキON操作の誘導の運転支援情報を視覚情報で出力するものに限定されない。減速因子推定装置1は、例えば、運転支援情報を、音声情報、触覚情報等で出力するものであってもよく、これら音声情報、触覚情報の態様を適宜変化させるように構成してもよい。
車両挙動安定制御検出部54は、車両の挙動を安定させるための制御、主に制動力の制御が実行されているかを検出する。車両の挙動を安定させるための制御としては、ABS(Anti-lock Brake System)制御や、VCS(Vehicle Control System)制御、TRC(Traction Control System)制御等がある。なお、TRC制御は、TCS(Traction Control System)制御、TCL(Traction Control)制御ともいう。車両挙動安定制御検出部54は、CAN56から取得した車両情報に基づいて、各種制御を実行されているかを判定する。車両挙動安定制御検出部54は、検出結果を車両特性演算部51の推定処理制御部68及び運転支援制御部53に送る。
次に、図3から図15を用いて、減速因子推定装置1の処理の一例を説明する。まず、減速因子推定装置1で推定する減速因子について説明する。図3は、車両に作用する力を模式的に示す説明図である。走行時の車両2に作用する力を、運動方程式に当てはめると下記式1となる。
Figure 2013114626
ここで、Fは、駆動力であり、Gxは、加速度であり、Mは、車両重量(車重)であり、Kは、空気抵抗係数であり、Vxは、車速であり、RLは、ロードロードである。なお、上記式の各パラメータは、車両2が前方に車速Vxで走行している場合、図3の矢印方向が正の向きとなる。また、走行時の車両2は、基本的に駆動源から駆動力Fが発生すると、車両2の駆動力Fの方向とは反対側の方向、つまり減速させるように空気抵抗とロードロードが発生する。このため、基本的にKとRLの値は負の値となる。また、車両重量Mは、重くなるほど加速度が小さくなる。
減速因子推定装置1は、上記式1の5つの項のうち、4つの項を決定することで残りの1つの項の値を算出することができる。ここで、上記式の項のうち、加速度Gx、車速Vx、駆動力Fは、車両の各検出値から取得することで、または、車両の各検出値を演算することで取得することができる項である。このため、減速因子推定装置1は、車両重量M、空気抵抗係数K、ロードロードRLのうち、2つの減速因子の値を決定することで、残りの1つの減速因子の値を推定することができる。
ここで、本実施形態の減速因子推定装置1の推定処理制御部68は、加速度Gxと車速Vxとに基づいて、推定する減速因子の項を決定する。つまり、推定処理制御部68は、加速度Gxと車速Vxが所定の条件を満たす場合、条件を満たす減速因子の推定処理を行う。従って、推定処理制御部68は、加速度Gxと車速Vxが減速因子の推定の条件を満たさない場合、当該減速因子の推定処理を行わない。
図4は、推定する減速因子と速度と加速度との関係を示す説明図である。ここで、図4は縦軸が加速度Gx[m/s]であり、横軸が車速Vx[km/h]である。また、加速度A、A、A、速度B、B、Bは、しきい値である。一例としては、加速度Aを1.0[m/s]とし、速度Bを50.0[km/h]とすることができる。本実施形態では、加速度Aと速度Bとがそれぞれ第1しきい値となり、加速度Aと速度Bとがそれぞれ第2しきい値となり、第1しきい値<第2しきい値となる。
推定処理制御部68は、加速度Gxが加速度A(第2しきい値)より大きく加速度A未満であり、車速Vxが車速B(第1しきい値)未満である場合、つまり、図4の走行条件が領域90に含まれる場合、減速因子のうち、車両重量M1を推定する。ここで、M1は、推定した車両重量である。車両重量M1は、下記式2で算出する。
Figure 2013114626
加速度Gxが加速度A(第2しきい値)より大きく加速度A未満であり、車速Vxが車速B(第1しきい値)未満である場合、加速度Gxの項に対してVxの項が小さくなるため、上記式のVxの項の影響力が小さくなる。また、加速度GxがAより大きいため、相対的にRLの影響力も小さくなる。このため、推定処理制御部68は、加速度Gxが加速度Aより大きく加速度A未満であり、車速Vxが車速B未満である場合、他の減速因子の誤差の影響を少なくしつつ、車両重量M1を推定することができる。KとRLは、記憶部52から読み出した現状において算出されている推定値(前回値)である。なお、本実施形態では、推定を実行する加速度の上限として加速度Aを設定したが、加速度の上限を設定しなくてもよい。
次に、推定処理制御部68は、加速度Gxが加速度A(第1しきい値)未満であり、車速Vxが車速B(第2しきい値)よりも大きく車速B未満である場合、つまり、図4の走行条件が領域94に含まれる場合、減速因子のうち、空気抵抗係数K1を推定する。ここで、K1は、推定した空気抵抗係数である。空気抵抗係数K1は、下記式3で算出する。
Figure 2013114626
加速度Gxが加速度A未満であり、車速Vxが車速Bより大きく車速B未満である場合、Vxの項に対して上記式のGxの項の影響力が小さくなる。また、車速Vxが車速Bより大きいため、相対的にRLの影響力も小さくなる。このため、推定処理制御部68は、加速度Gxが加速度A未満であり、車速Vxが車速Bより大きく車速B未満である場合、他の減速因子の誤差の影響を少なくしつつ、空気抵抗係数K1を推定することができる。MとRLは、記憶部52から読み出した現状において算出されている推定値(前回値)である。なお、本実施形態では、推定を実行する速度の上限として速度Bを設定したが、速度の上限を設定しなくてもよい。
次に、推定処理制御部68は、加速度Gxが加速度A(第1しきい値)未満、車速Vxが速度B(第1しきい値)未満である場合、つまり、図4の走行条件が領域92に含まれる場合、減速因子のうち、ロードロードRL1を推定する。ここで、RL1は、推定したロードロードである。ロードロードRL1は、下記式4で算出する。
Figure 2013114626
加速度Gxが加速度A未満であり、車速Vxが速度B未満である場合、Vxの項とGxの項の両方ともFに対する影響力が小さくなる。このため、推定処理制御部68は、加速度Gxが加速度A未満であり、車速Vxが速度B未満である場合、他の減速因子の誤差の影響を少なくしつつ、ロードロードRL1を推定することができる。MとKは、記憶部52から読み出した現状において算出されている推定値(前回値)である。
次に、図5を用いて、推定処理制御部68による処理手順の一例を説明する。図5は、ECU50による制御の一例を示すフローチャートである。推定処理制御部68は、車両特性演算部51の各部で算出した値と、CAN56から取得した車両2の状態に基づいて、各種処理判定を行い、車両特性演算部51の各部の動作を制御することで、図5に示す処理を実行することができる。
推定処理制御部68は、ステップS12として、推定条件が成立しているかを判定する。ここで、推定条件は、シフトポジション、車速、ヨーレートに基づいて判定する。なお、シフトポジションは、CAN56を介して変速機7の状態を検出することで取得することができる。推定処理制御部68は、シフトポジションがドライブで、車速Vxが0より大きく(0<Vx)かつヨーレートYRがしきい値未満(YR<しきい値)の全ての条件を満たしている場合、推定条件が成立していると判定する。つまり、推定処理制御部68は、駆動源の駆動力が伝達される状態で、車両2が動いており、かつ、しきい値以上曲がっていない場合、推定条件が成立すると判定する。推定処理制御部68は、ステップS12で推定条件が成立していない(No)と判定した場合、本処理を終了する。
推定処理制御部68は、ステップS12で推定条件が成立している(Yes)と判定した場合、ステップS14として車速Vx<第1しきい値であるか、つまり車速Vxが第1しきい値(例えば速度B)より小さいかを判定する。推定処理制御部68は、ステップS14でVx<第1しきい値である(Yes)と判定した場合、ステップS16に進み、Vx<第1しきい値でない(No)、つまりVx≧第1しきい値であると判定した場合、ステップS27に進む。
推定処理制御部68は、ステップS14でYesと判定した場合、ステップS16として、加速度Gx<第1しきい値、つまり加速度Gxが第1しきい値(例えば加速度A)より小さいかを判定する。推定処理制御部68は、ステップS16で加速度Gx<第1しきい値ではない(No)、つまり加速度Gx≧第1しきい値であると判定した場合、ステップS17に進み、加速度Gx<第1しきい値である(Yes)と判定した場合、ステップS24に進む。
推定処理制御部68は、ステップS16でNoと判定した場合、ステップS17として、第2しきい値<加速度Gx、つまり加速度Gxが第2しきい値(例えば加速度A)より大きいかを判定する。推定処理制御部68は、ステップS17で第2しきい値<加速度Gxではない(No)、つまり加速度Gx≦第2しきい値であると判定した場合、本処理を終了する。つまり、推定処理制御部68は、車速Vxが第1しきい値未満で、加速度Gxが第1しきい値以上第2しきい値以下である場合、例えば、走行条件が図4中領域90と領域92との間である場合、推定を行わずに本処理を終了する。推定処理制御部68は、第2しきい値<加速度Gxである(Yes)と判定した場合、ステップS18に進む。なお、推定処理制御部68は、ステップS17でYesと判定した場合、加速度Gx<第3しきい値(例えば加速度A)であるかを判定し、加速度Gx<第3しきい値である場合のみ、ステップS18に進むようにしてもよい。
推定処理制御部68は、ステップS17でYesと判定した場合、ステップS18として非制動中であるかを判定する。つまり、ブレーキセンサ14でブレーキ操作を検出しているか否かを判定する。推定処理制御部68は、ステップS18で非制動中ではない(No)、つまり、ブレーキセンサ14でブレーキ操作を検出していると判定した場合、本処理を終了する。つまり、推定処理制御部68は、ブレーキ動作実行中である場合、推定を行わずに本処理を終了する。推定処理制御部68は、ステップS18で非制動中である(Yes)、つまり、ブレーキセンサ14でブレーキ操作を検出していないと判定した場合、ステップS20として車両重量M1の推定を行う。ここで、車両重量M1の推定は、車重演算部63で上述した式を用いて実行される。推定処理制御部68は、ステップS20で車両重量M1を推定したら、ステップS22として推定した車両重量M1を記憶部52に記憶して、本処理を終了する。
推定処理制御部68は、ステップS16でYesと判定した場合、ステップS24として、ロードロードRL1の推定を行う。ここで、ロードロードRL1の推定は、ロードロード演算部65で上述した式を用いて実行される。推定処理制御部68は、ステップS24でロードロードRL1を推定したら、ステップS26として、ロードロードRL1を記憶部52に記憶して、本処理を終了する。
推定処理制御部68は、ステップS14でNoと判定した場合、ステップS27として、第2しきい値<車速Vx、つまり車速Vxが第2しきい値(例えば速度B)より大きいかを判定する。推定処理制御部68は、ステップS27で第2しきい値<車速Vxではない(No)、つまり車速Vx≦第2しきい値であると判定した場合、本処理を終了する。つまり、推定処理制御部68は、車速Vxが第1しきい値以上第2しきい値以下である場合、例えば、走行条件が図4中領域92と領域94との間である場合、推定を行わずに本処理を終了する。推定処理制御部68は、第2しきい値<車速Vxである(Yes)と判定した場合、ステップS28に進む。なお、推定処理制御部68は、ステップS27でYesと判定した場合、車速Vx<第3しきい値(例えば速度B)であるかを判定し、車速Vx<第3しきい値である場合のみ、ステップS28に進むようにしてもよい。
推定処理制御部68は、ステップS27でYesと判定した場合、ステップS28として、加速度Gx<第1しきい値、つまり加速度Gxが第1しきい値(例えば加速度A)より小さいかを判定する。推定処理制御部68は、ステップS28で加速度Gx<第1しきい値ではない(No)、つまり加速度Gx≧第1しきい値であると判定した場合、本処理を終了する。
推定処理制御部68は、ステップS28で加速度Gx<第1しきい値である(Yes)と判定した場合、ステップS30として、空気抵抗係数K1の推定を行う。ここで、空気抵抗係数K1の推定は、空気抵抗演算部64で上述した式を用いて実行される。推定処理制御部68は、ステップS30で空気抵抗係数K1を推定したら、ステップS32として、空気抵抗係数K1を記憶部52に記憶して、本処理を終了する。
ここで、推定処理制御部68は、図5に示すフローチャートにおいて、加速度Gx及び車速Vxが所定の範囲であり、かつ、非制動中である場合、車両重量M1を推定する。つまり、推定処理制御部68は、車両重量M1を推定する走行条件を、加速度Gx及び車速Vxの範囲に加え、非制動中であることとした。推定処理制御部68は、ロードロードRL1を推定する走行条件を、加速度Gx及び車速Vxの範囲に加え、非制動中であることとしてもよい。つまり、推定処理制御部68は、加速度Gx及び車速Vxが所定の範囲であり、かつ、非制動中である場合、ロードロードRL1を推定するようにしてもよい。
次に、減速因子推定装置1の推定処理制御部68は、車両重量の推定値が収束しているか否か、空気抵抗係数の推定値が収束しているか否かで上述した加速度及び速度の第1しきい値の値を変化させる。以下、加速度及び速度の第1しきい値の設定処理について説明する。
図6は、ECUによる制御の一例を示すフローチャートである。以下、図6を用いて、加速度及び速度の第1しきい値の設定処理について説明する。推定処理制御部68は、ステップS50として、M1が収束しているか、つまり推定値である車両重量M1が収束しているかを判定する。例えば、推定処理制御部68は、推定値である車両重量M1の単位時間当たりの変化量がしきい値以下の場合、車両重量M1が収束していると判定し、推定値である車両重量M1の単位時間当たりの変化量がしきい値より大きい場合、車両重量M1が収束していないと判定する。なお、車両重量M1の収束の判定基準はこれに限定されず、算出した値の収束判定に用いる種々の基準を用いることができる。
推定処理制御部68は、ステップS50で車両重量M1が収束している(Yes)と判定した場合、ステップS52として、速度の第1しきい値を速度B´とし、ステップS56に進む。推定処理制御部68は、ステップS50で車両重量M1が収束していない(No)と判定した場合、ステップS54として、速度の第1しきい値を速度Bとし、ステップS56に進む。ここで、速度B´は、速度Bよりも高い速度である。つまり、推定処理制御部68は、車両重量M1が収束していると判定した場合、収束していない場合よりも速度の第1しきい値を高い速度とする。
推定処理制御部68は、ステップS52またはステップS54で速度の第1しきい値を決定したら、ステップ56として、K1が収束しているか、つまり推定値である空気抵抗係数K1が収束しているかを判定する。例えば、推定処理制御部68は、推定値である空気抵抗係数K1の単位時間当たりの変化量がしきい値以下の場合、空気抵抗係数K1が収束していると判定し、推定値である空気抵抗係数K1の単位時間当たりの変化量がしきい値より大きい場合、空気抵抗係数K1が収束していないと判定する。なお、空気抵抗係数K1の収束の判定基準はこれに限定されず、算出した値の収束判定に用いる種々の基準を用いることができる。
推定処理制御部68は、ステップS56で空気抵抗係数K1が収束している(Yes)と判定した場合、ステップS58として、加速度の第1しきい値を加速度A´とし、本処理を終了する。推定処理制御部68は、ステップS56で空気抵抗係数K1が収束していない(No)と判定した場合、ステップS60として、加速度の第1しきいちを速度Aとし、本処理を終了する。ここで、加速度A´は、加速度Aよりも高い加速度である。つまり、推定処理制御部68は、空気抵抗係数K1が収束していると判定した場合、収束していない場合よりも加速度の第1しきい値を高い加速度とする。
ここで、図7から図9は、それぞれ推定する減速因子と速度と加速度との他の関係を示す説明図である。推定処理制御部68は、図6の処理で加速度の第1しきい値と速度の第1しきい値とを設定することで、各減速因子を推定する走行条件の範囲を減速因子が収束しているかで変化させることができる。
推定処理制御部68は、車両重量M1が収束しておらず(未収束)、空気抵抗係数K1が収束していない(未収束)場合、加速度の第1しきい値が加速度Aとなり、速度の第1しきい値が速度Bとなる。この場合、推定処理制御部68は、上述した図4に示すように、領域90の走行条件で車両重量M1を推定し、領域92の走行条件でロードロードRL1を推定し、領域94の走行条件で空気抵抗係数K1を推定する。
次に、推定処理制御部68は、車両重量M1が収束しており、空気抵抗係数K1が収束していない(未収束)場合、加速度の第1しきい値が加速度A´となり、速度の第1しきい値が速度Bとなる。この場合、推定処理制御部68は、図7に示すように、領域90の走行条件で車両重量M1を推定し、領域92aの走行条件でロードロードRL1を推定し、領域94aの走行条件で空気抵抗係数K1を推定する。ここで、加速度A´は、加速度Aよりも高い加速度で、加速度Aよりも低い加速度である。このため、領域92a、94aは、それぞれ走行条件の加速度の上限が領域92、94よりも高い加速度となっている。これにより、推定処理制御部68は、車両重量M1が収束している場合、車両重量M1が収束していない場合よりも、高い加速度でも、ロードロードRL1と空気抵抗係数K1の推定を実行する。車両重量M1が収束している場合、車両重量M1の誤差が小さくなる。これにより、減速因子推定装置1は、高い加速度の場合に、ロードロードRL1と空気抵抗係数K1の推定を実行しても、高い精度を維持してロードロードRL1と空気抵抗係数K1を推定することができる。
次に、推定処理制御部68は、車両重量M1が収束しておらず(未収束)、空気抵抗係数K1が収束している場合、加速度の第1しきい値が加速度Aとなり、速度の第1しきい値が速度B´となる。この場合、推定処理制御部68は、図8に示すように、領域90aの走行条件で車両重量M1を推定し、領域92bの走行条件でロードロードRL1を推定し、領域94の走行条件で空気抵抗係数K1を推定する。ここで、速度B´は、速度Bよりも高い速度で、速度Bよりも低い速度である。このため、領域90a、92bは、それぞれ走行条件の速度の上限が領域90、92よりも高い速度となっている。これにより、推定処理制御部68は、空気抵抗係数K1が収束している場合、空気抵抗係数K1が収束していない場合よりも、高い速度でも、車両重量M1とロードロードRL1の推定を実行する。空気抵抗係数K1が収束している場合、空気抵抗係数K1の誤差が小さくなる。これにより、減速因子推定装置1は、高い速度の場合に、車両重量M1とロードロードRL1の推定を実行しても、高い精度を維持して車両重量M1とロードロードRL1を推定することができる。
次に、推定処理制御部68は、車両重量M1が収束しており、空気抵抗係数K1が収束している場合、加速度の第1しきい値が加速度A´となり、速度の第1しきい値が速度B´となる。この場合、推定処理制御部68は、図9に示すように、領域90aの走行条件で車両重量M1を推定し、領域92cの走行条件でロードロードRL1を推定し、領域94aの走行条件で空気抵抗係数K1を推定する。領域90aは、図8の領域90aと同じ領域である。領域94aは、図7の領域94aと同じ領域である。領域92cは、加速度の上限が領域92よりも高い加速度となり、速度の上限が領域92よりも高い速度となっている。これにより、推定処理制御部68は、車両重量M1が収束し、かつ、空気抵抗係数K1が収束している場合、車両重量M1が収束していない場合よりも、高い加速度でも、ロードロードRL1と空気抵抗係数K1の推定を実行する。推定処理制御部68は、車両重量M1が収束し、かつ、空気抵抗係数K1が収束している場合、空気抵抗係数K1が収束していない場合よりも、高い速度でも、車両重量M1とロードロードRL1の推定を実行する。したがって、推定処理制御部68は、車両重量M1が収束し、かつ、空気抵抗係数K1が収束している場合、図4、図7及び図8のいずれの場合よりも広い走行条件でロードロードRL1を推定することができる。車両重量M1が収束しており、空気抵抗係数K1が収束している場合、車両重量M1及び空気抵抗係数K1の誤差が小さくなる。これにより、減速因子推定装置1は、高い加速度かつ高い速度の場合に、ロードロードRL1の推定を実行しても、高い精度を維持してロードロードRL1を推定することができる。
減速因子推定装置1は、上述したように第1の減速因子(例えば、車両重量M1、空気抵抗係数K1)が収束しているか否かで、第2の減速因子(車両重量M1の場合は空気抵抗係数K1及びロードロードRL1、空気抵抗係数K1の場合、車両重量M1及びロードロードRL1)の推定を行う走行条件を変化させる。具体的には、減速因子推定装置1は、第1の減速因子が収束している場合、第1の減速因子が収束していない場合よりも広い走行条件(拡大された走行条件)で推定を実行する。これにより、減速因子推定装置1は、第1の減速因子が収束した後、第2の減速因子の推定処理を実行する機会を多くすることができ、より短時間で第2の減速因子を収束させることができる。つまり、減速因子推定装置1は、より短い時間で車両の減速因子の値を特定することができる。また、減速因子推定装置1は、第1の減速因子が収束した場合、第2の減速因子の推定処理を実行する機会を多くすることで、第1の減速因子に起因する誤差が少ない状態で、第2の減速因子の推定処理を実行することができる。これにより、減速因子推定装置1は、第2の減速因子の推定処理を実行する機会を多くしつつ、推定時の誤差を少なくすることができる。これにより、減速因子推定装置1は、第2の減速因子を短時間でかつ高精度に推定することができる。
減速因子推定装置1は、本実施形態のように、第1の減速因子を車両重量M1とした場合、第2の減速因子を空気抵抗係数K1及びロードロードRL1とし、推定を行う走行条件として速度の第1しきい値を変化させる。減速因子推定装置1は、本実施形態のように、第1の減速因子を空気抵抗係数K1とした場合、第2の減速因子を車両重量M1及びロードロードRL1とし、推定を行う走行条件として加速度の第1しきい値を変化させる。これにより、第1しきい値を変化させても、誤差の発生を抑制できるため、第2の減速因子を短時間でかつ高精度に推定することができる。
減速因子推定装置1は、図6に示すフローチャートのステップS50、S52、S54の組み合わせと、ステップS56、S58、S60の組み合わせのいずれか一方のみを実行するようにしてもよい。
上記実施形態の減速因子推定装置1は、第1の減速因子を車両重量M1とした場合、空気抵抗係数K1とロードロードRL1の2つを第2の減速因子としたが、いずれか一方のみを第2の減速因子としてもよい。上記実施形態の減速因子推定装置1は、第1の減速因子を空気抵抗係数K1とした場合、車両重量M1とロードロードRL1の2つを第2の減速因子としたが、いずれか一方のみを第2の減速因子としてもよい。
また、減速因子推定装置1は、車速Vxと加速度Gxに基づいて推定する減速因子を決定する。つまり、減速因子推定装置1は、推定する対象の減速因子のうち、走行条件が設定した範囲に含まれる減速因子の推定を実行する。これにより、推定の対象である車両重量M1、空気抵抗係数K1、ロードロードRL1のそれぞれを、他の減速因子の影響が少ない状態で算出することができ、各減速因子をより高い精度で算出することができる。減速因子推定装置1は、推定の対象である車両重量M1、空気抵抗係数K1、ロードロードRL1の推定時に、他の減速因子に誤差が含まれている場合でもその影響を小さくすることができる。これにより、減速因子の推定時に他の減速因子の影響で誤差が含まれる可能性を低減することができる。
また、減速因子推定装置1は、車速Vxと加速度Gxに基づいて推定する減速因子を切り替えることで、車両重量M1、空気抵抗係数K1、ロードロードRL1の推定値に、他の減速因子の影響が大きい状態で、算出された値が含まれることを抑制することができる。これによっても減速因子の推定時に他の減速因子の影響で誤差が含まれる可能性を低減することができ、減速因子の推定の精度を高くすることができる。
減速因子推定装置1の推定処理制御部68は、車両挙動安定制御が作動中の場合、全てのパラメータの推定を停止、つまり、減速因子の推定処理を禁止するようにしてもよい。また、減速因子推定装置1の推定処理制御部68は、推定した車両重量M1が異常であると判定した場合、空気抵抗係数K1とロードロードRL1の推定を停止することが好ましい。
図10は、ECUによる制御の一例を示すフローチャートである。以下、図10を用いて、車両挙動安定制御が作動中の場合及び推定した車両重量M1が異常であると判定した場合の処理について説明する。
推定処理制御部68は、ステップS80として、車両挙動安定制御が作動中であるかを判定する。推定処理制御部68は、車両挙動安定制御検出部54の検出結果を取得することで、車両挙動安定制御(VCS、ABS、TRC等)が作動中であるかを検出することができる。推定処理制御部68は、ステップS80で車両挙動安定制御が作動中である(Yes)と判定した場合、ステップS86に進み、ステップS80で車両挙動安定制御が作動中ではない(No)つまり車両挙動安定制御を実行していないと判定した場合、ステップS82に進む。
推定処理制御部68は、ステップS80でNoと判定した場合、ステップS82として、M1がしきい値よりも大きいかを判定する。本実施形態では、推定した車両重量M1が異常であるかの判定をM1がしきい値よりも大きいかで判定する。なお、推定した車両重量M1が異常であるかの判定は、車重異常判定部66で実行される。推定処理制御部68は、ステップS82でM1がしきい値よりも大きい(Yes)と判定した場合、ステップS84として、空気抵抗係数K1とロードロードRL1の推定を停止する。推定処理制御部68は、ステップS84の処理を実行したら、ステップS80に進む。これにより、推定処理制御部68は、車両挙動安定制御を実行しておらず、M1がしきい値よりも大きい場合、空気抵抗係数K1とロードロードRL1の推定を停止する。つまり、推定処理制御部68は、空気抵抗係数K1とロードロードRL1を推定する走行条件となっても、当該減速因子の推定を行わない。推定処理制御部68は、ステップS82でM1がしきい値よりも大きくない(No)と判定した場合、本処理を終了する。
推定処理制御部68は、ステップS80でYesと判定した場合、ステップS86として、全減速因子の推定を停止する。つまり、推定処理制御部68は、推定する対象の全ての減速因子の推定処理を禁止する。つまり、推定処理制御部68は、減速因子を推定する走行条件となっても、当該減速因子の推定を行わない。
推定処理制御部68は、ステップS86で全減速因子の推定を停止したら、ステップS88として、しきい値時間<経過時間であるかを判定する。ここで、経過時間は、ステップS86の処理を実行してから経過した時間である。また、しきい値時間は、設定された時間であり、例えば1時間である。推定処理制御部68は、ステップS88でしきい値時間<経過時間ではない(No)と判定した場合、ステップS88を再び実行する。推定処理制御部68は、ステップS88でしきい値時間<経過時間である(Yes)と判定した場合、ステップS89として、推定の停止を解除し、つまり、全減速因子の推定処理を許可した状態として、本処理を終了する。
減速因子推定装置1は、図10に示すように、車両挙動安定制御が作動中である場合、減速因子の推定を停止することで、車両挙動安定制御が作動中であり、減速因子の推定の精度が低い状態で減速因子の推定処理を実行することを抑制することができる。これにより、減速因子推定装置1は、減速因子を高い精度で推定することができる。
減速因子推定装置1は、図10に示すように、車両挙動安定制御が作動中であると判定した場合、しきい値時間が経過するまでは、全減速因子の推定の停止を維持する。これにより、車両挙動安定制御を検出した後、不安定な車両挙動が継続する恐れがある間、全減速因子の推定の停止を維持することができる。これにより、減速因子推定装置1は、減速因子を高い精度で推定することができる。
減速因子推定装置1は、車両挙動安定制御が作動中であると判定した場合、しきい値時間が経過するまでは、全減速因子の推定の停止を維持したが、判定基準を時間に替えて距離としてもよい。
減速因子推定装置1は、図10に示すように、推定値である車両重量M1が異常であると判定した場合、空気抵抗係数K1とロードロードRL1の推定を停止することで、空気抵抗係数K1とロードロードRL1の推定の精度を高くすることができる。具体的には、減速因子推定装置1は、推定値である車両重量M1が異常であると判定することで、トーイング状態や過度に人荷が搭載され、タイヤが押しつぶされ、ロードロードRLが過度に大きくなった状態、または空気抵抗係数が大きい状態であると誤って検出される状態で空気抵抗係数K1とロードロードRL1を推定することを抑制することができる。これにより、減速因子推定装置1は、減速因子を高い精度で推定することができる。
減速因子推定装置1は、図10に示すように、車両挙動安定制御が作動中の場合の処理及び推定した車両重量M1が異常であると判定した場合の処理の両方を実行することで、減速因子を高い精度で推定することができるが、これに限定されない。減速因子推定装置1は、車両挙動安定制御が作動中の場合の処理と推定した車両重量M1が異常であると判定した場合の処理のいずれか一方のみを実行してもよい。
ここで、減速因子推定装置1は、減速因子の推定を実行した場合、算出した推定値を過去の推定値を加味して補正推定値を算出することが好ましい。また、減速因子推定装置1は、補正推定値を運転支援制御部53等の他の装置で使用する際の減速因子の値として用いることが好ましい。例えば、車両重量M1は、下記式5を用いて、補正推定値を算出することが好ましい。
Figure 2013114626
M1_Fは、補正推定値であり、M1n−1は、前回の推定値であり、M1は、今回の推定値である。また、kkは、重み付け係数である。なお、車両重量M1の補正推定値M1_Fを算出する場合、フィルタ時定数を短周期のフィルタとすることが好ましい。一例としては、周期が60sのフィルタ時定数を用いることが好ましい。
図11に算出したM1とM1_Fとの関係を示す。図11は、縦軸を車両重量とし、横軸を時間とした。図11は、車両重量の算出結果と時間の関係を示す説明図である。なお、図11に示す例は、M1を1800kgとした場合の例である。減速因子推定装置1は、図11に示すように、前回の推定値を用いて今回の推定値を補正した補正推定値M1_Fを算出することで、より精度の高い推定値を算出することができる。
次に、空気抵抗係数K1は、下記式6を用いて、補正推定値K1_Fを算出することが好ましい。
Figure 2013114626
K1_Fは、補正推定値であり、K1n−1は、前回の推定値であり、K1は、今回の推定値である。また、kkは、重み付け係数である。なお、空気抵抗係数K1の補正推定値K1_Fを算出する場合、フィルタ時定数を長周期のフィルタとすることが好ましい。一例としては、周期が600sのフィルタ時定数を用いることが好ましい。
図12に算出したK1とK1_Fとの関係を示す。図12は、縦軸を空気抵抗係数とし、横軸を時間とした。図12は、空気抵抗係数の算出結果と時間の関係を示す説明図である。減速因子推定装置1は、図12に示すように、前回の推定値を用いて今回の推定値を補正した補正推定値K1_Fを算出することで、より精度の高い推定値を算出することができる。
次に、ロードロードRL1は、下記式7を用いて、補正推定値RL1_Fを算出することが好ましい。
Figure 2013114626
RL1_Fは、補正推定値であり、RL1n−1は、前回の推定値であり、RL1は、今回の推定値である。また、kkは、重み付け係数である。なお、ロードロードRL1の補正推定値RL1_Fを算出する場合、フィルタ時定数を中周期のフィルタとすることが好ましい。一例としては、周期が300sのフィルタ時定数を用いることが好ましい。
図13に算出したRL1とRL1_Fとの関係を示す。図13は、縦軸をロードロードとし、横軸を時間とした。図13は、ロードロードの算出結果と時間の関係を示す説明図である。減速因子推定装置1は、図13に示すように、前回の推定値を用いて今回の推定値を補正した補正推定値RL1_Fを算出することで、より精度の高い推定値を算出することができる。
減速因子推定装置1は、図11から図13及び上記式5から式7に示すように、推定値を補正することで、より高い精度の推定値を算出することができる。また、補正値を算出する際、減速因子毎に使用するフィルタ時定数を異なる時定数とすることで、より高い精度の推定値を算出することができる。
減速因子推定装置1は、車両重量の推定値を補正する場合、短周期のフィルタを用いてフィルタ処理をすることで、車両重量の変動要因に対応した補正を行うことができる。具体的には、乗車人数や積載荷物の移動等、短期間で発生する変動に対応して補正を行うことができる。
減速因子推定装置1は、空気抵抗係数の推定値を補正する場合、長周期のフィルタを用いてフィルタ処理をすることで、空気抵抗係数の変動要因に対応した補正を行うことができる。具体的には、エアロパーツ等の車外装備品の交換等、長期間で発生する変動、つまり一度変更されると長期間大きな動きがない変動に対応して補正を行うことができる。
次に、上述した減速因子を加味した運動方程式を用いて駆動力を算出した場合について説明する。図14は、駆動力の算出結果と時間の関係を示す説明図である。図14は、縦軸を駆動力[N]とし、横軸を時間[s]とする。また、図14には、計測により算出した駆動力(車両駆動力)Fと、式1の右辺に各値を代入して算出した駆動力(Gx・M+K・Vx+RL)と、を示す。ここで、図14に示すGx・M+K・Vx+RLは、Mを標準車重とし、Kを標準空気抵抗係数とし、RLを標準ロードロードとし、Gxを加速度センサ11の検出値とし、Vを車速センサ10の検出値として算出した。ここで、標準空気抵抗係数Kは、空気密度ρ×前面投影面積S×空気抵抗係数cdで算出した。また、標準ロードロードRLは、タイヤの転がり抵抗Rrと車両メカロスMrから算出した。つまり、図14は、減速因子を一定にした状態、つまりほぼ正確な減速因子の値で駆動力を算出している。
図14に示すように高い精度で算出した減速因子を用いて方程式を用いて算出することで、実際の駆動力と近い値を算出することができる。したがって、本実施形態の減速因子推定装置1は、高い精度で減速因子を推定できることで、実際の値に近い駆動力を算出することができる。減速因子推定装置1は、上記式1の減速因子の項の精度を高くできることで、走行時の駆動力と加速度と速度との関係を正確に算出することができる。これにより、運転支援の際に車両の走行挙動を予測する場合も正確に予測することができる。車両挙動を正確に予測できることで、より適切な運転支援を実行することができる。
ここで、減速因子推定装置1は、加速度センサ11の検出値を用いる場合、加速度として、検出値をローパスフィルタで補正した値を用いることが好ましい。つまり下記式8で補正した加速度GxFを用いることが好ましい。
Figure 2013114626
ここで、図15は、駆動力の算出結果と時間の関係を示す説明図である。図15は、縦軸を駆動力[N]とし、横軸を時間[s]とする。また、図15には、計測により算出した駆動力(車両駆動力)Fと、式1の右辺に各値を代入して算出した駆動力(GxF・M+K・Vx+RL)とを示す。つまり図15は、式1の右辺に各値を代入して算出した駆動力の加速度として、ローパスフィルタで高周波成分を除去した値を用いている。減速因子推定装置1は、図15に示すように、加速度として、高周波成分を除去した値を用いることで、ノイズ成分が除去された値を用いて、減速因子を推定することができる。これにより、減速因子の推定の精度をより高精度にすることができる。
上記実施形態の減速因子推定装置1は、車両重量と空気抵抗係数とロードロードとの3つの減速因子の全てを推定により算出することで、減速因子をより高い精度で算出することができる。ここで、減速因子推定装置1は、車両重量と空気抵抗係数とロードロードとの3つの減速因子の全てを推定により算出することに限定されない。減速因子推定装置1は、車両重量と空気抵抗係数とロードロードとのうち2つのみを推定するようにしてもよい。なお、推定しない場合、予め設定された固定値や、設計値を用いればよい。減速因子推定装置1は、空気抵抗係数とロードロードとのいずれかを走行状態によって推定を行うか行わないかを切り替えることでより高い精度で減速因子を推定することができる。
減速因子推定装置1は、走行状態として、加速度と速度とを基準として、各減速因子の推定を行うか否かを判定したが、各減速因子の推定を行うか否かの判定基準はこれに限定されない。減速因子推定装置1は、走行状態として、加速度と速度とのいずれか一方のみを基準として、各減速因子の推定を行うか否かを判定してもよい。減速因子推定装置1は、走行状態として、駆動力を基準として運転支援を行うか否かを判定してもよい。
減速因子推定装置1は、1つのしきい値(加速度)を基準として、車両重量の推定を実行するかロードロードの推定を実行するか否かを切り替え、1つのしきい値(加速度)を基準として、空気抵抗係数の推定を実行するかとロードロードとの推定を実行するか否かを切り替えたが、これに限定されない。減速因子推定装置1は、車両重量の推定を実行するかを判定する閾値と、ロードロードの推定を実行するかを判定するしきい値を別々の加速度としてもよい。また、減速因子推定装置1は、空気抵抗係数の推定を実行するかを判定する閾値と、ロードロードの推定を実行するかを判定するしきい値を別々の速度としてもよい。また、減速因子推定装置1は、一部の加速度では、車両重量とロードロードの両方を推定するようにしてもよいし、車両重量とロードロードのいずれも推定しないようにしてもよい。減速因子推定装置1は、一部の速度では、空気抵抗係数とロードロードの両方を推定するようにしてもよいし、空気抵抗係数とロードロードのいずれも推定しないようにしてもよい。
減速因子推定装置1は、推定の精度をより高くできるため、本実施形態のようにそれぞれを走行状態に応じて、車両重量と空気抵抗係数とロードロードとの3つの減速因子のうち1つの減速因子の推定を実行するか否かを切り替えることが好ましいが、これに限定されない。減速因子推定装置1は、車両重量と空気抵抗係数とロードロードとのうち、一部の減速因子を走行状態によらず常に推定するようにしてもよい。この場合、一方の減速因子を推定する場合、他方の減速因子には前回値を用い、2つの演算を別々に実行する。
なお、上述した実施形態に係る減速因子推定装置1は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係る減速因子推定装置1は、以上で説明した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。
本実施形態の減速因子推定装置1は、エンジン5とMG(モータジェネレータ)6とを備える車両2、いわゆるハイブリッド車両の減速因子を推定する場合として説明したが、これに限定されない。減速因子推定装置1は、動力源としてMG6を備えておらず、動力源としてエンジン5のみを備える車両2、いわゆるコンベ車両の走行を支援する場合も同様に推定を行うことができる。また、減速因子推定装置1は、動力源としてエンジン5を備えておらず、動力源としてモータジェネレータのみを備える車両2、いわゆる電気自動車の減速因子を推定する場合も同様の推定を行うことができる。
1 減速因子推定装置
2 車両
3 車両制御システム
4 HMI装置(支援装置)
5 エンジン(内燃機関)
6 モータジェネレータ、MG(電動機)
7 変速機
8 ブレーキ装置
9 バッテリ
10 車速センサ
11 加速度センサ
12 ヨーレートセンサ
13 アクセルセンサ
14 ブレーキセンサ
15 GPS装置
16 無線通信装置
17 データベース
50 ECU
51 車両特性演算部
52 記憶部
53 運転支援制御部
54 車両挙動安定制御検出部
56 CAN
60 車速演算部
61 加速度演算部
62 駆動力演算部
63 車重演算部
64 空気抵抗演算部
65 ロードロード演算部
66 車重異常判定部
68 推定処理制御部

Claims (9)

  1. 車両の減速因子を推定する減速因子推定装置であって、
    前記車両の駆動力を取得する駆動力取得部と、
    前記車両の車速を取得する車速取得部と、
    前記車両の加速度を取得する加速度取得部と、
    取得された駆動力と速度と加速度との関係に基づいて複数の減速因子を推定する減速因子推定部と、を有し、
    前記減速因子推定部は、前記車両の走行状態に基づいて、推定する前記減速因子の種類を決定し、かつ、第1の減速因子の推定値が収束している場合、前記第1の減速因子の推定値が収束していない場合よりも第2の減速因子の推定処理を実行する車両の走行状態の範囲をより大きくすることを特徴とする減速因子推定装置。
  2. 前記第1の減速因子は、空気抵抗係数であり、
    前記第2の減速因子は、車両重量であり、
    前記減速因子推定部は、前記車速がしきい値未満である場合、前記車両重量を推定し、
    前記空気抵抗係数が収束している場合、前記空気抵抗係数が収束していない場合よりも前記しきい値の速度をより高い速度とすることを特徴とする請求項1に記載の減速因子推定装置。
  3. 前記第1の減速因子は、車両重量であり、
    前記第2の減速因子は、空気抵抗係数であり、
    前記減速因子推定部は、前記加速度がしきい値未満である場合、前記空気抵抗係数を推定し、
    前記車両重量が収束している場合、前記車両重量が収束していない場合よりも前記しきい値の加速度をより高い加速度とすることを特徴とする請求項1または2に記載の減速因子推定装置。
  4. 前記第1の減速因子は、空気抵抗係数であり、
    前記第2の減速因子は、ロードロードであり、
    前記減速因子推定部は、前記車速がしきい値未満である場合、前記ロードロードを推定し、
    前記空気抵抗係数が収束している場合、前記空気抵抗係数が収束していない場合よりも前記しきい値の車速をより高い車速とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の減速因子推定装置。
  5. 前記第1の減速因子は、車両重量であり、
    前記第2の減速因子は、ロードロードであり、
    前記減速因子推定部は、前記加速度がしきい値未満である場合、前記ロードロードを推定し、
    前記車両重量が収束している場合、前記車両重量が収束していない場合よりも前記しきい値の加速度をより高い加速度とすることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の減速因子推定装置。
  6. 前記減速因子推定部は、車両重量がしきい値以上である場合、減速因子のうち、空気抵抗係数及びロードロードの少なくとも一方の推定を停止することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の減速因子推定装置。
  7. 車両挙動安定制御の作動を検出する車両挙動安定制御検出部をさらに有し、
    前記減速因子推定部は、前記車両挙動安定制御検出部で車両挙動安定制御が作動していることが検出された場合、減速因子の推定を停止することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の減速因子推定装置。
  8. 前記減速因子推定部は、前記車速及び前記加速度に基づいて、推定する1つの減速因子を決定することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の減速因子推定装置。
  9. 前記減速因子は、車両重量と、空気抵抗係数と、ロードロードと、を含み、
    前記減速因子推定部は、運動方程式を用いて減速因子と駆動力と速度と加速度との関係を解析し、前記減速因子を推定することを特徴とする請求項1から8に記載の減速因子推定装置。
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