WO2018207854A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2018207854A1
WO2018207854A1 PCT/JP2018/018045 JP2018018045W WO2018207854A1 WO 2018207854 A1 WO2018207854 A1 WO 2018207854A1 JP 2018018045 W JP2018018045 W JP 2018018045W WO 2018207854 A1 WO2018207854 A1 WO 2018207854A1
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WO
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vehicle
gear stage
section
travel section
traveling
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PCT/JP2018/018045
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English (en)
French (fr)
Inventor
達也 大島
西村 伸之
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
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Publication date
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    • F16H2061/166Preventing or initiating shifts for preventing stall or overspeed of engine

Definitions

  • This disclosure relates to a vehicle control device for shifting up a gear stage.
  • the present disclosure has been made in view of these points, and provides a vehicle control device capable of suppressing an increase in fuel consumption when the gradient fluctuates on a road on which the vehicle is traveling. Objective.
  • a vehicle control device includes a travel section determination unit that determines a travel section having a road gradient that is different from a current travel section in which the vehicle is traveling, and ahead of the travel direction of the vehicle.
  • a first gear stage selection unit that selects a first gear stage that is a gear stage of the vehicle in the first traveling section based on a road gradient of the first traveling section; and (1) the first gear stage is the first gear stage in the current traveling section.
  • the driving resistance of the vehicle in the current travel section is greater than the driving force when the vehicle travels at the front gear, and (3) the vehicle When the vehicle travels at the preceding gear stage in the current travel section, the amount of stall until the vehicle passes the end point of the current travel section is less than a specified value, and (4) the vehicle travels through the previous travel section.
  • traveling in the previous gear Minus the running resistance of the vehicle in the target travel route from the driving force when a predetermined value or more, shifting up to the target gear position in the current running section in.
  • the shift control unit when the estimated value of the engine speed of the vehicle at the end point of the current travel section when traveling in the current travel section at the previous gear stage is lower than a predetermined speed, It is not necessary to shift up to the stage.
  • the shift control unit does not have to shift up to the previous gear when the deceleration when traveling in the current gear section at the previous gear is greater than a threshold value.
  • the shift control unit does not have to shift up to the previous gear when the gradient of the previous travel section is a downward gradient exceeding a reference value.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a vehicle according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the vehicle control device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a running performance diagram of the vehicle.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a method of evaluating a travel section by the travel section determination unit.
  • FIG. 6 is a running performance diagram of the vehicle.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the operation of the vehicle control device.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the operation of the vehicle control device.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a vehicle V on which the vehicle control device 10 of the present embodiment is mounted.
  • the vehicle control device 10 changes the gear stage of the vehicle V by controlling the transmission.
  • the vehicle V travels in a continuous section between the current travel section A and the previous travel section B where the average slope of the road is smaller than the current travel section A.
  • the travel section is a section that can be regarded as having the same road gradient.
  • the current travel section A is a travel section in which the vehicle V is traveling
  • the previous travel section B is a travel section adjacent to the current travel section A and ahead of the current travel section A in the traveling direction of the vehicle V.
  • the previous travel section B differs from the current travel section A in road gradient.
  • the vehicle control device 10 obtains a driving force to be generated by the vehicle V after gear shifting in the current traveling section A and the preceding traveling section B, and when the determined driving force satisfies a condition described later, Before reaching the starting point of the travel section B, the gear stage is shifted up in advance. Thereby, since the vehicle control apparatus 10 makes the timing of upshifting earlier, for example, compared with the case where it shifts up at the starting point of the previous traveling section, it can improve fuel consumption.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the vehicle V according to the present embodiment.
  • the vehicle V according to the present embodiment includes an engine 1, a transmission 2, a GPS (Global Positioning System) sensor 3, a weight sensor 4, a speed sensor 5, an accelerator opening sensor 6, and a vehicle control device 10.
  • GPS Global Positioning System
  • the vehicle V is a large vehicle that uses the engine 1 such as a diesel engine as a driving force, and is particularly a vehicle equipped with an automatic travel mode.
  • the transmission 2 transmits the driving force of the engine 1 to driving wheels (not shown) of the vehicle V.
  • the transmission 2 includes a plurality of gears for converting the driving force of the engine 1.
  • the “automatic travel mode” in the vehicle V means that the engine 1, the transmission 2, and the like are maintained so as to maintain the preset speed of the vehicle V without the driver operating the accelerator or the shift lever.
  • the automatic travel mode is mainly assumed to be used when the vehicle V travels on a highway.
  • the “operation travel mode” in the vehicle V is a mode different from the automatic travel mode, and is a mode in which the vehicle travels by the accelerator operation of the driver.
  • the GPS sensor 3 acquires the position of the GPS sensor 3, that is, the position of the vehicle V on which the GPS sensor 3 is mounted, by receiving and analyzing radio waves transmitted from a plurality of navigation satellites.
  • the GPS sensor 3 outputs information indicating the position of the vehicle V to the vehicle control device 10.
  • the weight sensor 4 acquires the total weight of the vehicle V. Specifically, the weight sensor 4 measures the weight of the load of the vehicle V, and acquires the total weight of the vehicle V by adding the weight of the vehicle V alone excluding the load. The weight sensor 4 outputs information indicating the total weight of the vehicle V to the vehicle control device 10.
  • the speed sensor 5 measures the speed of the vehicle V.
  • the speed sensor 5 outputs information indicating the measured speed of the vehicle V to the vehicle control device 10.
  • the accelerator opening sensor 6 measures the accelerator opening that is the amount of depression of the accelerator pedal by the driver of the vehicle V.
  • the accelerator opening sensor 6 outputs information indicating the accelerator opening to the vehicle control device 10.
  • the vehicle control device 10 acquires information from each sensor described above, and controls the amount of fuel supplied to the cylinder in the engine 1 and the gear stage of the transmission 2 based on the acquired information.
  • the vehicle control device 10 controls the engine 1 and the transmission 2 so as to travel while maintaining the speed set in the vehicle V.
  • the speed limit device Speed Limit Device: SLD
  • the vehicle control device 10 controls the engine 1 and the speed change so that the speed of the vehicle V does not exceed the set upper limit speed.
  • the machine 2 is controlled.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the vehicle control device 10 according to the present embodiment.
  • the vehicle control device 10 according to the present embodiment includes a storage unit 11 and a control unit 12.
  • the storage unit 11 is, for example, a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory).
  • the storage unit 11 stores various programs for causing the control unit 12 to function.
  • the control unit 12 is a computing resource including a processor such as a CPU (Central Processing Unit) (not shown).
  • the control unit 12 executes a program stored in the storage unit 11 to thereby execute a current gear stage selection unit 13, a road gradient acquisition unit 14, a travel section determination unit 15, a previous gear stage selection unit 16, and a shift control unit 17. Realize the function.
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit) (not shown).
  • the control unit 12 executes a program stored in the storage unit 11 to thereby execute a current gear stage selection unit 13, a road gradient acquisition unit 14, a travel section determination unit 15, a previous gear stage selection unit 16, and a shift control unit 17. Realize the function.
  • the current gear stage selection unit 13 selects the current gear stage that is the gear stage of the transmission 2 in the current travel section based on the travel resistance of the current travel section A of the vehicle V.
  • the traveling resistance in the current traveling section A is a resistance obtained by adding together the rolling resistance of the tire of the vehicle V, the air resistance applied to the vehicle V, the gradient resistance based on the gradient of the road on which the vehicle V is traveling, and the like.
  • the current gear stage selection unit 13 measures the driving force and acceleration of the vehicle V, and obtains the running resistance of the vehicle V from the relationship between the driving force and acceleration of the vehicle V.
  • the current gear stage selection unit 13 selects the highest gear stage as the current gear stage from among the gear stages in which the driving force of the vehicle V is greater than the running resistance of the current running section A of the vehicle V by a predetermined value D1 or more.
  • the predetermined value D1 is determined as, for example, the lower limit value of the marginal driving force obtained by subtracting the running resistance from the maximum driving force of the vehicle V.
  • the specific value of the predetermined value D1 is determined by an experiment in consideration of the performance of the engine 1, the weight assumed as a load carried by the vehicle V, the slope of the road on which the vehicle V is supposed to travel, and the like. That's fine. As an example, a predetermined value D1 is determined for each gear stage, and the value is set larger as the gear stage is higher. Even if the running resistance of the vehicle V increases for some reason, such as a sudden change in road gradient, the current gear stage selection unit 13 selects the gear stage so that at least the predetermined value D1 is secured as a marginal driving force. Even if the speed of the vehicle V is maintained or decelerated, it can be recovered.
  • FIG. 4 is a travel performance diagram of the vehicle V.
  • the vertical axis in FIG. 4 indicates the driving force of the vehicle by kgf, and the horizontal axis indicates the speed of the vehicle V by km / h.
  • Solid lines P 7 to P 12 indicate the maximum driving force of the vehicle V in the 7th to 12th stages, respectively.
  • Dashed lines P 10 ′ to P 12 ′ represent the correction driving force for the current gear stage in the 10th to 12th stages, respectively.
  • the corrected driving force of the current gear stage is a value obtained by multiplying the maximum driving force by a predetermined coefficient smaller than 1.
  • Curve H represents the running resistance of the current running section A in the running vehicle V.
  • the fuel consumption of the vehicle V decreases as the gear speed increases.
  • the gear stage selection unit 13 selects a gear stage having a maximum driving force smaller than the running resistance of the current running section A, the vehicle V stalls. Further, if the gear stage selection unit 13 selects a gear stage having a corrected driving force of the current gear stage lower than the running resistance of the current running section A, the vehicle V has an actual driving force higher than the running resistance. Except for cases, the vehicle V stalls.
  • the current gear stage selection unit 13 selects the highest gear stage as the current gear stage from among the gear stages in which the corrected driving force of the current gear stage is greater than the running resistance of the current running section A. At this time, if the current gear stage selection unit 13 sets the difference between the maximum driving force and the corrected driving force of the current gear stage as the driving force of the predetermined value D1, the maximum driving force of the vehicle V is at least the predetermined value D1 or more.
  • the gear stage is selected so as to be larger than the running resistance in the section A.
  • the corrected driving force of the 12 current gear stages indicated by the broken line P 12 ′ is smaller than the running resistance of the current running section A indicated by the curve H.
  • the eleventh gear stage indicated by the broken line P 11 ′ is the highest gear stage among the gear stages in which the corrected driving force of the current gear stage is greater than the traveling resistance of the current traveling section A. For this reason, the current gear stage selection unit 13 selects 11 gear stages.
  • the road gradient acquisition unit 14 acquires the road gradient on the road on which the vehicle V is traveling based on the information indicating the position of the vehicle V acquired from the GPS sensor 3 and the map information stored in the storage unit 11. .
  • the road gradient acquisition unit 14 acquires a road gradient in a predetermined gradient acquisition range, for example, acquires a road gradient from the traveling position of the vehicle V acquired from the GPS sensor 3 to a position 500 m ahead of the traveling direction of the vehicle V. Further, the road gradient acquisition unit 14 acquires a road gradient for each measurement unit of 25 m, for example, and reads the road gradient at a position 500 m ahead of the travel position of the vehicle from the storage unit 11 every time the vehicle V moves forward 25 m.
  • the travel section determination unit 15 determines the current travel section A and the previous travel section B based on the road gradient acquired by the road gradient acquisition unit 14. First, the travel section determination unit 15 determines a provisional travel section in the gradient acquisition range. For example, the travel section determination unit 15 determines a temporary travel section from the travel position of the vehicle V to the minimum section 100 m ahead of the traveling direction of the vehicle V.
  • FIG. 5 shows a state where the provisional travel section is divided.
  • the travel section determination unit 15 equally divides the temporary travel section into a plurality of sections.
  • the travel section determination unit 15 divides the provisional travel section into eight equal parts at the positions P 2 , P 3 ,..., P 8 .
  • the traveling section determination unit 15 is configured to position P 1 -P 2 , position P 2 -P 3 , position P 3 -P 4 , position P 4 -P 5 , position P 5- that are the end points of the equally divided sections.
  • the broken line B and the line segment L intersect at a position X between the position P 3 and P 4.
  • the sum of the areas formed between the broken line B and the line segment L is the area of a quadrangle consisting of four positions P 1 , P 2 , P 3 and X, and positions X, P 4 , P 5 , P 6. , P 7 , P 8, and P 9 , and the total area of the seven-sided pentagon.
  • the quadrangle is formed above the line segment L, and the heptagon is formed below the line segment L. Therefore, the traveling section determination unit 15 may obtain the sum total by setting the area formed above the line segment L as a positive area and the area formed below the line segment L as a negative area.
  • the traveling section determination unit 15 compares the absolute value of the total area formed between the broken line B and the line segment L with the equal gradient determination threshold value, and if the absolute value of the total area is larger than the equal gradient determination threshold value.
  • the section from the position P1 to the position P8 excluding the end position P9 is determined as one traveling section.
  • the equal gradient determination threshold value is a value for determining whether or not the gradients at the respective positions in the travel section can be regarded as equal.
  • the traveling section determination unit 15 determines one traveling section by extending the temporary traveling section until the absolute value of the sum of the areas becomes larger than the equal gradient determination threshold.
  • the travel section determination unit 15 determines the current travel section A and the previous travel section B by sequentially determining a plurality of travel sections adjacent to each other.
  • the first gear stage selection unit 16 selects the first gear stage that is the gear stage of the transmission 2 in the first traveling section B based on the road gradient in the first traveling section B and the speed of the vehicle V.
  • the current gear stage selection unit 13 obtains the travel resistance of the current travel section A from the relationship between the driving force of the vehicle V and the acceleration of the vehicle V, while the road gradient acquisition unit 14 acquires the previous gear stage selection unit 16.
  • the traveling resistance of the preceding traveling section B applied to the vehicle V is obtained using the road gradient.
  • the first gear stage selection unit 16 selects the highest gear stage as the first gear stage from among the gear stages in which the maximum driving force of the vehicle V is greater than the running resistance of the preceding travel section B of the vehicle V by a predetermined value D2.
  • the previous gear stage selection unit 16 Since the previous gear stage selection unit 16 has acquired road gradient data corresponding to the position of the vehicle V acquired by the GPS sensor 3, it can grasp the previous section travel resistance with higher accuracy than the current section travel resistance. Therefore, for the calculation of the current gear stage, the previous gear stage sets the predetermined value D2 that is the difference between the maximum driving force and the corrected driving force of the previous gear stage to 0 or the predetermined value D1 when the current gear stage is selected.
  • the first gear can be selected under a condition that is set to be small. Since the predetermined value D2 can be made smaller than the predetermined value D1, the frequency with which the first gear selection unit 16 selects a higher gear is improved.
  • FIG. 6 is a travel performance diagram of the vehicle V. Similar to FIG. 4, the vertical axis in FIG. 6 represents the driving force of the vehicle in kgf, and the horizontal axis represents the speed of the vehicle V in km / h. Solid lines P 7 to P 12 represent the maximum driving force of the vehicle V in the 7th to 12th stages, respectively, and are the same as those in FIG. The alternate long and short dash lines P 10 ′′ to P 12 ′′ are the correction driving forces of the previous gear stage in the 10th to 12th stages, respectively.
  • the alternate long and short dash lines P 10 ′′ to P 12 ′′ are shown in FIG. The value is larger than the broken lines P 10 ′ to P 12 ′ indicating the correction driving force in the stage.
  • the corrected driving force of the first gear stage is a value obtained by multiplying the maximum driving force by a predetermined coefficient smaller than 1.
  • a curve H ′ indicating the running resistance in the preceding running section B is shown in FIG.
  • the running resistance of the curve H ′ is the case where the running resistance of the curve H is different from the running resistance of the curve H.
  • the previous gear stage selection unit 16 selects the highest gear stage among the gear stages having the corrected driving force of the previous gear stage that exceeds the running resistance of the previous running section B.
  • the front gear stage selection unit 16 selects 12 gear stages as the front gear stage.
  • the shift control unit 17 controls the transmission 2 to shift the vehicle V.
  • the shift control unit 17 shifts to the current gear selected by the current gear selection unit 13 in the current travel section A.
  • the shift control unit 17 is selected by the first gear stage selection unit 16 when, for example, it is neither the automatic traveling mode nor the speed of the vehicle V reaching the upper limit speed set for the vehicle. Instead of shifting to the previous gear, the gear is selected to the gear selected by the current gear selector 13.
  • the shift control unit 17 shifts up to the previous gear stage during traveling in the current traveling section A under a predetermined condition when the previous gear stage is higher than the current gear stage. More specifically, since it is not necessary to accelerate when the vehicle V is in the automatic travel mode, the shift control unit 17 (1) is when the vehicle V is in the automatic travel mode, and (2) the vehicle V is present. If the vehicle V does not stall in the current travel section A when traveling in the travel section A at the previous gear stage, the vehicle V is shifted up to the previous gear stage in the current travel section A.
  • the front gear stage selection unit 16 selects the front gear stage so that the marginal driving force in the previous travel section is equal to or greater than the predetermined value D2.
  • the vehicle V stalls in the current travel section A when the shift control unit 17 is shifted up to the previous gear, (1) the vehicle V is in the automatic travel mode and (2 ) When the vehicle V travels in the current travel section A at the previous gear stage, the amount of stall until the vehicle V passes the end point of the current travel section A is less than a specified value, and (3) the vehicle V is in the previous travel section When the marginal driving force when traveling in B at the preceding gear stage is equal to or greater than the predetermined value D3, the gear is shifted up to the preceding gear stage in the current traveling section A.
  • the predetermined value D3 is a driving force that is a difference between the maximum driving force and the corrected driving force of the previous gear stage, and is larger than the predetermined value D2.
  • the predetermined value D3 is a driving force for securing an acceleration for recovering the stall amount in the preceding travel section.
  • the prescribed value of the stall amount is, for example, a value that allows the vehicle V to recover the stall amount in the preceding travel section when the marginal driving force in the preceding travel section when the previous gear is selected is equal to or greater than a predetermined value D3. It is.
  • the shift control unit 17 allows a stall amount up to a specified value in the current travel section A.
  • the shift control unit 17 Even if V is in the automatic travel mode, no shift up is performed.
  • the shift control unit 17 refers to the travel performance diagram and obtains the stall amount until the end point of the current travel section A is passed when the gear is shifted up to the previous gear stage.
  • the difference between the traveling resistance of the current traveling section A shown on the curve H and the maximum driving force of the front gear of the vehicle V corresponds to the insufficient amount of driving force of the vehicle V. Therefore, the shift control unit 17 can determine the stall amount of the vehicle V from the shortage amount and the distance of the remaining section of the current travel section A.
  • the shift control unit 17 refers to the traveling performance diagram of FIG. Find the minimum speed that matches the maximum driving force of the previous gear.
  • the shift control unit 17 obtains a grace speed from the minimum speed.
  • the postponement speed is a driving force for securing an acceleration for recovering the stall amount in the preceding travel section, and is obtained by multiplying the minimum speed by a predetermined coefficient larger than 1.
  • the grace rate is, for example, a rate that is 5% higher than the minimum rate.
  • the shift control unit 17 shifts up to the previous gear in the current travel section A when the vehicle V at the starting point of the previous travel section B is equal to or higher than the grace speed.
  • the shift control unit 17 cannot recover the stall amount in the preceding traveling section B after the shift up, and therefore does not shift up to the preceding gear stage.
  • the shift control unit 17 obtains an estimated value of the engine speed of the vehicle V at the end point of the current travel section A when traveling at the previous gear stage, and compares this estimated value with a predetermined speed.
  • the predetermined rotation speed is a lower limit value of a range (so-called “torque band”) in which a graph with the engine rotation speed on the horizontal axis and the driving force on the vertical axis is substantially flat.
  • torque band a range in which a graph with the engine rotation speed on the horizontal axis and the driving force on the vertical axis is substantially flat.
  • the shift control unit 17 compares the deceleration when the vehicle travels in the current travel section A with the previous gear stage with a threshold value. For example, this threshold value is smaller than the acceleration that the vehicle V obtains in the preceding travel section B when the gear is shifted up to the previous gear. The shift control unit 17 does not shift up to the previous gear stage when the deceleration when traveling in the current traveling section A at the previous gear stage becomes larger than the threshold value.
  • the shift control unit 17 compares the downward slope of the preceding traveling section B with the inclination determination reference value.
  • the inclination determination reference value is a threshold value for detecting, in the shift control unit 17, an inclination that the vehicle V needs to apply the engine brake.
  • the shift control unit 17 does not shift up to the previous gear when the gradient of the previous travel section B is a downward gradient exceeding the inclination determination reference value.
  • the speed limit device when the speed limit device is operating due to reaching the upper limit speed set for the vehicle V in the operation travel mode, the speed limit device does not exceed the set upper limit speed. Thus, the engine 1 and the transmission 2 are controlled. The vehicle V cannot be accelerated when the speed limiting device is operating.
  • the shift control unit 17 (1) Even if the vehicle V stalls in the current travel section A when the gear is shifted up to the first gear stage, (1) the speed of the vehicle V reaches the upper limit speed and ( 2) When the vehicle V travels in the current travel section A at the previous gear stage, the stall amount until the vehicle V passes the end point of the current travel section A is less than a specified value, and (3) the vehicle V travels ahead When the marginal driving force when traveling in the section B at the previous gear stage is equal to or greater than the predetermined value D3, the gear is shifted up to the previous gear stage in the current traveling section A.
  • This specified value is, for example, a value that allows the vehicle V to recover the stall amount in the preceding traveling section when the marginal driving force in the preceding traveling section when the previous gear stage is selected is equal to or greater than a predetermined value D3. .
  • FIG. 7 and 8 are flowcharts showing an example of the operation of the vehicle control device 10. This processing procedure is started when the fluctuation range of the speed of the vehicle V measured by the speed sensor 5 is in a steady state smaller than the steady travel determination threshold.
  • the steady running determination threshold is a value for detecting that the vehicle V is running on a road with few turns or stops. An example of a road with few turns or stops is an expressway.
  • the shift control unit 17 determines whether or not the vehicle V is in the automatic travel mode (S11). When the vehicle V is in the operation travel mode (NO in S11), the shift control unit 17 determines whether or not the speed of the vehicle V has reached the upper limit speed set for the vehicle (S12). When the speed of the vehicle V reaches the upper limit speed set for the vehicle (YES in S12), the shift control unit 17 measures the accelerator opening assigned to the kick-down operation in the accelerator opening sensor 6. It is determined whether or not (S13).
  • the shift control unit 17 determines that the accelerator opening measured by the accelerator opening sensor 6 is not the accelerator opening assigned to the kick-down operation (NO in S13), the shift control unit 17 causes the vehicle to travel when traveling at the previous gear. It is determined whether or not V stalls (S14). When the vehicle V stalls when traveling at the preceding gear stage (YES in S14), the shift control unit 17 determines the engine speed of the vehicle V at the end point of the current traveling section A when traveling at the preceding gear stage. An estimated value is obtained, and this estimated value is compared with a predetermined rotational speed (S15).
  • the predetermined rotational speed is a minimum value in a range of engine rotational speeds in which a decrease in driving force with respect to changes in rotational speed is relatively small.
  • the shift control unit 17 determines that the vehicle V is currently It is determined whether or not the amount of stall until the vehicle V passes through the end point of the current travel section A when traveling in the travel section A at the previous gear stage is equal to or less than a specified value (S16).
  • the shift control unit 17 reduces the reduction in the case where the vehicle travels in the previous gear stage when the marginal driving force in the previous travel section B when traveling at the previous gear stage is equal to or greater than the predetermined value D3 (YES in S21).
  • the speed is compared with a threshold value (S22). If the deceleration when the current traveling section A travels in the previous gear stage is equal to or less than the threshold value (YES in S22), the shift control unit 17 descends with the slope in which the previous traveling section B exceeds the inclination determination reference value. It is determined whether it is a gradient (S23).
  • the inclination determination reference value is a threshold for detecting in the shift control unit 17 an inclination that the vehicle V needs to apply the engine brake. If the shift control unit 17 determines that the preceding travel section B is not a downward slope having a slope exceeding the inclination determination reference value (NO in S23), the shift control section 17 shifts up to the previous gear stage in the current travel section A (S24). The process is terminated. If the vehicle V is in the automatic travel mode in the determination in step S11 (YES in S11), the shift control unit 17 proceeds to the process in step S13.
  • step S12 If the speed of the vehicle V has not reached the upper limit speed set for the vehicle in the determination in step S12 (NO in S12), the shift control unit 17 does not shift up to the previous gear stage in the current travel section A. The process ends. If the shift control unit 17 determines in step S13 that the accelerator opening measured by the accelerator opening sensor 6 is the accelerator opening assigned to the kick-down operation (YES in S13), the current gear stage. Shift down (S17), and the process ends.
  • the shift control unit 17 proceeds to the process of step S23 if the vehicle V does not stall when traveling at the previous gear in the determination of step S14 (NO in S14). If the estimated value of the engine speed of the vehicle V at the end point of the current travel section A when traveling at the previous gear in the determination in step S15 is lower than the predetermined speed (YES in S15), The process is terminated without upshifting.
  • the shift control unit 17 determines that the stall amount until the vehicle V passes through the end point of the current travel section A when the vehicle V travels in the previous gear section in the determination of step S15 is larger than the specified value (S16). NO), upshifting is not performed, and the process is terminated. If the marginal driving force in the preceding travel section B when traveling at the previous gear stage in the determination in step S21 is less than the predetermined value D3 (NO in S21), the shift control unit 17 performs the process without performing the upshifting. finish.
  • step S22 If it is determined in step S22 that the deceleration in the case where the vehicle travels in the current gear section A at the previous gear stage is greater than the threshold value (NO in step S22), the shift control unit 17 does not perform the shift up and ends the process. To do. If the shift control unit 17 determines in step S23 that the previous travel section B is a downward slope having a slope exceeding the inclination determination reference value (YES in S23), the shift control unit 17 performs a shift up in the current travel section A. Without processing, the process is terminated.
  • the traveling resistance of the vehicle V in the current traveling section A is greater than the driving force when the vehicle V travels at the previous gear stage, the vehicle V stalls when it is shifted up to the previous gear stage.
  • the vehicle V stalls when it is shifted up to the first gear (1) when the vehicle V travels in the current traveling section A at the first gear, The amount of stall until the end point of the current travel section A is less than a specified value, and (2) the vehicle V in the previous travel section B from the driving force when the vehicle V travels in the previous travel section B at the previous gear stage.
  • the marginal driving force obtained by subtracting the travel resistance is equal to or greater than the predetermined value D3
  • the gear is shifted up to the previous gear in the current travel section A.
  • the timing of the upshift can be advanced, the fuel consumption of the vehicle V can be reduced.
  • the marginal driving force when traveling at the previous gear stage is equal to or greater than the predetermined value D3, so that the stall amount in the current travel section A can be recovered in the previous travel section B.
  • the shift control unit 17 determines that the estimated value of the engine speed of the vehicle V at the end point of the current travel section A when traveling in the current travel section A at the previous gear speed is greater than the predetermined speed. In the current travel section A is not shifted up. For this reason, it can be suppressed that sufficient acceleration of the vehicle V cannot be obtained in the preceding travel section B due to the decrease in the engine speed in the current travel section A.
  • the shift control unit 17 does not shift up when the gradient of the preceding traveling section B is a downward gradient exceeding the inclination determination reference value. For this reason, it is possible to prevent the engine brake from becoming less effective in the previous travel section due to the shift up to the previous gear stage in the current travel section.
  • the shift control unit 17 (1) the first gear is higher than the current gear that is the gear of the vehicle V in the current travel section A, and (2) the vehicle V in the current travel section A.
  • the running resistance is larger than the driving force when the vehicle V travels at the previous gear stage.
  • the vehicle V passes the end point of the current travel section A.
  • the value obtained by subtracting the running resistance of the vehicle V in the preceding traveling section B from the driving force when the vehicle V travels in the preceding traveling section B at the preceding gear stage is equal to or less than the specified value.
  • the first gear position is determined in the current travel section A. An example of shifting up to It was.
  • the present disclosure is limited to those in which the vehicle V is shifted to the preceding gear stage in the current traveling section A on condition that the vehicle V is in the automatic traveling mode or the speed of the vehicle V is the upper limit value set in the vehicle V.
  • a configuration may be adopted in which the vehicle V is shifted up to the previous gear stage on the condition that the vehicle V is in a steady state.
  • the shift control unit 17 may maintain the current gear stage without shifting up in the current traveling section A when the accelerator opening of the vehicle V is equal to or greater than the acceleration determination threshold value in the automatic traveling mode.
  • This acceleration determination threshold value is a threshold value that the shift control unit 17 refers to in order to determine whether or not the driver intends to travel at a speed higher than the speed of the vehicle V set in the automatic travel mode. .
  • the current gear selection unit 13 selects a gear so that the driving force of the vehicle V is greater than the running resistance of the current travel section A of the vehicle V by a predetermined value D1 or more.
  • the gear stage is selected so that the driving force of V is greater than the running resistance of the preceding running section B of the vehicle V by a predetermined value D2.
  • the predetermined value D2 is smaller than the predetermined value D1 or the predetermined value D2 is 0 has been described, but the present disclosure is not limited to this.
  • the predetermined value D1 and the predetermined value D2 may be the same value.
  • the current gear stage selection unit obtains the traveling resistance of the current traveling section A from the relationship between the driving force of the vehicle V and the acceleration of the vehicle V, and based on the traveling resistance and the speed of the vehicle V.
  • the current gear stage selection unit may obtain the running resistance using the road gradient read from the storage unit 11 by the road gradient acquisition unit 14.
  • the current gear stage selection unit uses the road gradient read from the storage unit 11 by the road gradient acquisition unit 14, thereby reducing the running resistance of the current traveling section A from the relationship between the driving force of the vehicle V and the acceleration of the vehicle V.
  • the road gradient can be obtained with higher accuracy than in the case of obtaining it.
  • the current gear stage selection unit 13 and the previous gear stage selection unit 16 select the current gear stage and the previous gear stage using the travel performance diagram of FIG. 4 .
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the current gear stage selection unit 13 and the previous gear stage selection unit 16 may be configured to select the current gear stage and the previous gear stage, respectively, using an equi-horsepower diagram.
  • the present disclosure has been described using the embodiment, the technical scope of the present disclosure is not limited to the scope described in the embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. is there.
  • the specific embodiments of device distribution / integration are not limited to the above-described embodiments, and all or a part of them may be configured to be functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units. Can do.
  • new embodiments generated by any combination of a plurality of embodiments are also included in the embodiments of the present disclosure. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment.
  • the vehicle control device is useful in that an increase in fuel consumption can be suppressed when the gradient fluctuates on a road on which the vehicle is traveling.

Landscapes

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Abstract

車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部(15)と、先走行区間の道路勾配に基づいて先走行区間における車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部(16)と、(1)前記先ギヤ段が現走行区間における車両のギヤ段である現ギヤ段よりも高く、(2)現走行区間における車両の走行抵抗が、車両が先ギヤ段で走行した場合における駆動力よ り大きく、(3)車両が現走行区間を先ギヤ段で走行した場合に車両が現走行区間の終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ(4)車両が先走行区間を先ギヤ段で走行した場合における駆動力から先走行区間における車両の走行抵抗を差し引いた値が所定値以上である場合に、現走行区間において先ギヤ段にシフトアップするシフト制御部(17)とを備える。

Description

車両制御装置
 本開示は、ギヤ段をシフトアップさせるための車両制御装置に関する。
 車両の現在位置から目標位置までの走行経路における道路情報と、走行経路における車両の駆動力とに基づいて、走行経路において燃料消費量が最小となるような変速スケジュールを設定する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
日本国特開平9-21457号公報
 原則として、なるべく高いギヤ段を選択するほど車両の燃料消費量を低減することが可能になるが、車両が上り勾配を走行する場合において加速度を得るには、比較的低いギヤ段を選択する必要がある。このため、従来の自動変速装置では、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、車両の最大駆動力から走行抵抗を差し引いた余裕駆動力を加味したギヤ段を選択することに起因して、車両の燃料消費量が増大するという問題があった。
 そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制することができる車両制御装置を提供することを目的とする。
 本開示のある態様の車両制御装置は、車両が走行中の現走行区間とは道路勾配が異なる走行区間であって、前記車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部と、前記先走行区間の道路勾配に基づいて前記先走行区間における前記車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部と、(1)前記先ギヤ段が前記現走行区間における前記車両のギヤ段である現ギヤ段よりも高く、(2)前記現走行区間における前記車両の走行抵抗が、前記車両が前記先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きく、(3)前記車両が前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合に前記車両が前記現走行区間の終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ(4)前記車両が前記先走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合における駆動力から前記先走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が所定値以上である場合に、前記現走行区間において前記先ギヤ段にシフトアップする。
 前記シフト制御部は、前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合の前記現走行区間の終点における前記車両のエンジン回転数の推定値が所定回転数よりも低くなる場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしなくてもよい。
 前記シフト制御部は、前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値より大きくなる場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしなくてもよい。
 前記シフト制御部は、前記先走行区間の勾配が基準値を超える下り勾配の場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしなくてもよい。
 本開示によれば、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制するという効果を奏する。
図1は、実施の形態に係る車両の概要について説明するための図である。 図2は、実施の形態に係る車両の構成について説明するための図である。 図3は、実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す図である。 図4は、車両の走行性能線図である。 図5は、走行区間決定部による走行区間の評価方法を説明するための図である。 図6は、車両の走行性能線図である。 図7は、車両制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図8は、車両制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
<実施の形態>[実施の形態に係る車両Vの概要]
 図1を参照しながら、本実施の形態に係る車両Vの概要について説明する。図1は、本実施の形態の車両制御装置10が搭載された車両Vの概要を説明するための図である。車両制御装置10は、変速機を制御することにより、車両Vのギヤ段を変速する。
 車両Vは、現走行区間Aと現走行区間Aに比べて道路の平均勾配の小さい先走行区間Bとの連続区間を走行する。走行区間は、道路の勾配が等しいとみなすことができる区間である。現走行区間Aは、車両Vが走行中の走行区間であり、先走行区間Bは、現走行区間Aに隣接し、且つ現走行区間Aよりも車両Vの進行方向前方の走行区間である。先走行区間Bは、現走行区間Aとは道路勾配が異なる。
 車両制御装置10は、現走行区間A及び先走行区間Bにおいてギヤ段の変速後に車両Vに発生させる駆動力を求め、求めた駆動力が後述する条件を満たす場合に、現走行区間Aにおいて先走行区間Bの始点に到達する前にギヤ段を予めシフトアップする。これにより、車両制御装置10は、例えば、先走行区間の始点でシフトアップする場合に比べてシフトアップのタイミングをより早くするので、燃料消費を向上させることができる。
[実施の形態に係る車両の構成]
 図2を参照しながら、本実施の形態に係る車両Vの構成について説明する。図2は、本実施の形態に係る車両Vの構成を模式的に示す図である。本実施の形態に係る車両Vは、エンジン1、変速機2、GPS(Global Positioning System)センサ3、重量センサ4、速度センサ5、アクセル開度センサ6及び車両制御装置10を備える。
 車両Vは、ディーゼルエンジン等のエンジン1を駆動力とする大型車両であり、特にオート走行モードを搭載する車両である。変速機2は、エンジン1の駆動力を車両Vの駆動輪(不図示)に伝達する。変速機2は、エンジン1の駆動力を変換するための複数段のギヤを含む。
 ここで、車両Vにおける「オート走行モード」とは、運転者がアクセルやシフトレバーを操作しなくても、予め設定された車両Vの速度を維持するように、エンジン1及び変速機2等が車両制御装置10によって自動で定速走行を行うモードをいう。オート走行モードは、車両Vが高速道路を走行する際に使用されることが主に想定されている。一方、車両Vにおける「操作走行モード」は、オート走行モードとは異なるモードであり、運転者のアクセル操作で走行するモードである。
 GPSセンサ3は、複数の航法衛星から送信された電波を受信して解析することにより、GPSセンサ3の位置、すなわちGPSセンサ3を搭載する車両Vの位置を取得する。GPSセンサ3は、車両Vの位置を示す情報を車両制御装置10に出力する。
 重量センサ4は、車両Vの総重量を取得する。具体的には、重量センサ4は車両Vの積荷の重量を計測し、積荷を除いた車両V単体の重量と合算することで車両Vの総重量を取得する。重量センサ4は、車両Vの総重量を示す情報を車両制御装置10に出力する。
 速度センサ5は、車両Vの速度を計測する。速度センサ5は、計測された車両Vの速度を示す情報を車両制御装置10に出力する。アクセル開度センサ6は、車両Vの運転者によるアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度を計測する。アクセル開度センサ6は、アクセル開度を示す情報を車両制御装置10に出力する。
 車両制御装置10は、上述の各センサから情報を取得し、取得した情報に基づいてエンジン1内のシリンダに供給する燃料の量、及び変速機2のギヤ段を制御する。車両制御装置10は、車両Vがオート走行モードの場合には、車両Vにおいて設定された速度を保って走行するように、エンジン1及び変速機2を制御する。また、車両制御装置10は、車両Vの速度制限装置(Speed Limit Device:SLD)が稼働している場合には、車両Vの速度が設定された上限速度を超えないように、エンジン1及び変速機2を制御する。
[車両制御装置の構成]
 図3は、本実施の形態に係る車両制御装置10の構成を示す図である。本実施の形態に係る車両制御装置10は、記憶部11と、制御部12とを備える。
 記憶部11は、例えば、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)である。記憶部11は、制御部12を機能させるための各種のプログラムを記憶する。
 制御部12は、図示しないCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部12は、記憶部11に記憶されているプログラムを実行することによって、現ギヤ段選択部13、道路勾配取得部14、走行区間決定部15、先ギヤ段選択部16及びシフト制御部17の機能を実現する。
 現ギヤ段選択部13は、車両Vの現走行区間Aの走行抵抗に基づいて現走行区間における変速機2のギヤ段である現ギヤ段を選択する。現走行区間Aの走行抵抗は、車両Vのタイヤの転がり抵抗、車両Vにかかる空気抵抗、車両Vが走行中の道路の勾配に基づく勾配抵抗等を合算した抵抗である。
 現ギヤ段選択部13は、車両Vの駆動力及び加速度を測定しており、車両Vの駆動力と加速度との関係から車両Vの走行抵抗を求める。現ギヤ段選択部13は、車両Vの駆動力が車両Vの現走行区間Aの走行抵抗よりも所定値D1以上大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段を現ギヤ段として選択する。所定値D1は、例えば、車両Vの最大駆動力から走行抵抗を差し引いた余裕駆動力の下限値として定める。
 所定値D1の具体的な値は、エンジン1の性能、車両Vが運搬する積み荷として想定される重量、車両Vが走行することが想定されている道路の勾配等を勘案して実験により定めればよい。一例としては、各ギヤ段別に所定値D1を定め、その値は高いギヤ段ほど大きく設定する。現ギヤ段選択部13は、余裕駆動力として少なくとも所定値D1が確保されるようにギヤ段を選択することにより、道路勾配の急変等の何らかの理由によって車両Vの走行抵抗が増加したとしても、車両Vの速度を維持したり減速しても回復したりすることができる。
[現ギヤ段の選択方法]
 図4を参照して、現ギヤ段選択部13による現ギヤ段の選択方法について説明する。図4は、車両Vの走行性能線図である。図4の縦軸は、車両の駆動力をkgfで示し、横軸は、車両Vの速度をkm/hで示す。実線P~P12は、それぞれ7段~12段における車両Vの最大駆動力を示す。破線P10’~P12’は、それぞれ10段~12段における現ギヤ段の補正駆動力である。現ギヤ段の補正駆動力は、最大駆動力に1より小さい所定の係数を乗じて得た値である。
 また、曲線Hは、走行中の車両Vにおける現走行区間Aの走行抵抗を示す。原則として、車両Vの燃料消費は、高いギヤ段ほど減少する。一方、現ギヤ段選択部13において現走行区間Aの走行抵抗より小さい最大駆動力を有するギヤ段を選択したとすれば、車両Vは失速する。また、現ギヤ段選択部13において現走行区間Aの走行抵抗より低い現ギヤ段の補正駆動力を有するギヤ段を選択したとすれば、車両Vは、実駆動力が走行抵抗よりも高くなる場合を除き、車両Vは失速する。
 そこで、現ギヤ段選択部13は、現ギヤ段の補正駆動力が現走行区間Aの走行抵抗より大きいギヤ段のうち、最も高いギヤ段を現ギヤ段として選択する。このとき、現ギヤ段選択部13は、最大駆動力と現ギヤ段の補正駆動力の差分を所定値D1の駆動力とすれば、車両Vの最大駆動力が少なくとも所定値D1以上、現走行区間Aの走行抵抗より大きくなるようにギヤ段を選択する。
 図4の例では、車両Vの速度を80km/hとすれば、破線P12’に示す12段の現ギヤ段の補正駆動力は、曲線Hに示す現走行区間Aの走行抵抗より小さくなる。一方、破線P11’に示す11段のギヤ段は、その現ギヤ段の補正駆動力が現走行区間Aの走行抵抗より大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段になる。このため、現ギヤ段選択部13は、11段のギヤ段を選択する。
 道路勾配取得部14は、GPSセンサ3から取得した車両Vの位置を示す情報と、記憶部11に格納されている地図情報とに基づいて、車両Vが走行中の道路における道路勾配を取得する。道路勾配取得部14は、所定の勾配取得範囲における道路勾配を取得し、例えば、GPSセンサ3から取得した車両Vの走行位置から車両Vの進行方向前方500mの位置までの道路勾配を取得する。また、道路勾配取得部14は、道路勾配を例えば25mの測定単位ごとに取得し、車両Vが25m前進するごとに車両の走行位置の500m先の位置における道路勾配を記憶部11から読み出す。
 走行区間決定部15は、道路勾配取得部14が取得した道路勾配に基づいて、現走行区間A及び先走行区間Bを決定する。まず、走行区間決定部15は、勾配取得範囲において仮の走行区間を定める。例えば、走行区間決定部15は、車両Vの走行位置から車両Vの進行方向前方100mの最小区間までを仮走行区間と定める。
[走行区間の評価方法]
 次に、図5を参照して、走行区間決定部15による走行区間の評価方法を説明する。図5は、仮走行区間を分割した様子を示す。走行区間決定部15は、仮走行区間が車両Vの走行位置Pから位置Pまでの範囲である場合に、仮走行区間を複数の区間に等分する。ここでは、走行区間決定部15は、位置P、P、・・・、Pにおいて仮走行区間を8等分する。さらに、走行区間決定部15は、等分された区間の端点である位置P―P、位置P―P、位置P―P、位置P―P、位置P―P、位置P―P、位置P―P、位置P―Pをそれぞれ結ぶ線分を順にたどる折れ線Bと、P―Pを結ぶ線分Lとの間に形成される面積の総和を求める。
 折れ線Bと線分Lとは、位置PとPとの間の位置Xにおいて交差している。折れ線Bと線分Lとの間に形成される面積の総和は、位置P、P、P及びXの4箇所からなる四角形の面積と、位置X、P、P、P、P、P及びPの7箇所からなる七角形の面積との合計として求められる。このとき、四角形は、線分Lの上側に形成され、七角形は、線分Lの下側に形成される。そこで、走行区間決定部15は、線分Lの上側に形成される面積を正の面積とし、線分Lの下側に形成される面積を負の面積として総和を求めてもよい。
 走行区間決定部15は、折れ線Bと線分Lとの間に形成される面積の総和の絶対値を等勾配判定閾値と比較し、面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値よりも大きければ、末端の位置P9を除いた位置P1から位置P8までの区間を一の走行区間であると決定する。この等勾配判定閾値は、走行区間内の各位置の勾配が等しいとみなせるか否かを判定するための値である。
 一方、走行区間決定部15は、面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値よりも小さければ、仮の走行区間をさらに延長する。例えば、走行区間決定部15は、仮の走行区間が測定単位だけ延長されるように新たな位置P10を追加し、同様に、位置PからP10までの範囲を仮走行区間として等分された区間の各端点である位置P―Pk+1(k=1、2、・・・、9)間の線分を順にたどる折れ線と、仮走行区間の端点である位置P―P10の線分との間に形成される面積の総和を求める。
 走行区間決定部15は、この面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値より大きくなるまで、仮の走行区間を延長することにより、一の走行区間を決定する。走行区間決定部15は、互いに隣接する複数の走行区間を順次決定することにより、現走行区間A及び先走行区間Bを決定する。
 先ギヤ段選択部16は、先走行区間Bの道路勾配と車両Vの速度とに基づいて、先走行区間Bにおける変速機2のギヤ段である先ギヤ段を選択する。現ギヤ段選択部13は、車両Vの駆動力と車両Vの加速度との関係から現走行区間Aの走行抵抗を求めるのに対し、先ギヤ段選択部16は、道路勾配取得部14が取得した道路勾配を用いて、車両Vにかかる先走行区間Bの走行抵抗を求める。先ギヤ段選択部16は、車両Vの最大駆動力が車両Vの先走行区間Bの走行抵抗よりも所定値D2以上大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段を先ギヤ段として選択する。
 先ギヤ段選択部16は、GPSセンサ3により取得した車両Vの位置に対応する道路勾配データを取得しているため、現区間走行抵抗よりもより高精度に先区間走行抵抗を把握できる。そのため、現ギヤ段の算出に対し、先ギヤ段は、最大駆動力と先ギヤ段の補正駆動力との差分の駆動力である所定値D2を0又は現ギヤ段選択時の所定値D1に対して小さく設定した条件において先ギヤ段を選択できる。所定値D2を所定値D1より小さくすることができるため、先ギヤ段選択部16がより高いギヤ段を選ぶ頻度が向上する。
 図6を参照して、先ギヤ段選択部16による先ギヤ段の選択方法について説明する。図6は、車両Vの走行性能線図である。図4と同様に、図6の縦軸は、車両の駆動力をkgfで示し、横軸は、車両Vの速度をkm/hで示す。実線P~P12は、それぞれ7段~12段における車両Vの最大駆動力であり、図4と同一である。一点鎖線P10”~P12”は、それぞれ10段~12段における先ギヤ段の補正駆動力である。最大駆動力と先ギヤ段の補正駆動力との差分の駆動力である所定値D2は、所定値D1より小さいため、一点鎖線P10”~P12”は、それぞれ図4の10段~12段における補正駆動力を示す破線P10’~P12’よりも大きな値となる。
 先ギヤ段の補正駆動力は、最大駆動力に1より小さい所定の係数を乗じて得た値である。先走行区間Bの走行抵抗を示す曲線H’を図6に示す。曲線H’の走行抵抗は、曲線Hの走行抵抗とは走行区間の勾配が異なる場合のものである。先ギヤ段選択部16は、先走行区間Bの走行抵抗を超える先ギヤ段の補正駆動力を有するギヤ段のうち、最も高いギヤ段を選択する。
 図6の例では、車両Vの速度を80km/hとすれば、曲線H’上に示す先走行区間Bの走行抵抗を超える先ギヤ段の補正駆動力を有する9段~12段のギヤ段のうち、最も高いギヤ段は12段のギヤ段である。このため、先ギヤ段選択部16は、先ギヤ段として12段のギヤ段を選択する。
 シフト制御部17は、変速機2を制御することにより、車両Vを変速させる。シフト制御部17は、現走行区間Aにおいて現ギヤ段選択部13に選択された現ギヤ段に変速する。シフト制御部17は、例えば、オート走行モードである場合又は車両Vの速度が車両に設定された上限速度に達している場合のいずれでもない場合には、先ギヤ段選択部16により選択された先ギヤ段に変速せず、現ギヤ段選択部13の選択したギヤ段に変速する。
 また、シフト制御部17は、先ギヤ段が現ギヤ段より高いギヤ段である場合、所定条件下において現走行区間Aの走行中に先ギヤ段にシフトアップする。より詳しくは、車両Vがオート走行モードの場合には、加速する必要がないため、シフト制御部17は、(1)車両Vがオート走行モードの場合であり、且つ(2)車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合に車両Vが現走行区間Aにおいて失速しない場合には、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップする。
 先ギヤ段にシフトアップしたときに車両Vの現在の速度の最大駆動力が現走行区間Aにおける車両Vの走行抵抗以上である場合には、車両Vは失速しない。このため、先ギヤ段選択部16は、先走行区間の余裕駆動力が所定値D2以上になるように先ギヤ段を選択している。
 また、シフト制御部17は、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Aにおいて車両Vが失速する場合であっても、(1)車両Vがオート走行モードの場合であり、且つ(2)車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合に車両Vが現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ(3)車両Vが先走行区間Bを先ギヤ段で走行した場合の余裕駆動力が所定値D3以上である場合には、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップする。所定値D3は、最大駆動力と先ギヤ段の補正駆動力との差分の駆動力であり、所定値D2より大きい。所定値D3は、先走行区間において失速量を取り戻す加速度を確保するための駆動力である。失速量の規定値は、例えば、先ギヤ段を選択したときの先走行区間の余裕駆動力が所定値D3以上である場合に、車両Vが先走行区間において失速量を取り戻し可能な程度の値である。
 車両Vは、先ギヤ段にシフトアップしたときの車両Vの最大駆動力が現走行区間Aにおける車両Vの走行抵抗未満である場合には、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Aにおいて失速する。しかしながら、車両Vは、先走行区間Bにおいて十分な加速度を得られるので、先走行区間B以降において失速量を取り戻すことができる。このため、シフト制御部17は、現走行区間Aにおいて規定値までの失速量を許容する。
 一方、シフト制御部17は、車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合に車両Vが現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量が規定値を超える場合には、車両Vがオート走行モードの場合であっても、シフトアップを実施しない。
 シフト制御部17は、走行性能線図を参照して、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量を求める。曲線H上に示す現走行区間Aの走行抵抗と、車両Vの先ギヤ段の最大駆動力との差分が車両Vの駆動力の不足量に相当する。このため、シフト制御部17は、この不足量と、現走行区間Aの残り区間の距離とから、車両Vの失速量を求めることができる。
 次に、シフト制御部17は、先ギヤ段での走行時に現走行区間において失速する場合には、図6の走行性能線図を参照して、車両Vの先走行区間Bの走行抵抗と、先ギヤ段の最大駆動力が一致する最低速度を求める。シフト制御部17は、例えば、先ギヤ段が12段の場合、12段の最大駆動力を示す実線P12と、先走行区間Bの走行抵抗を示す曲線H’の交点の速度を車両Vが走行可能な最低速度として求める。
 さらに、シフト制御部17は、最低速度から猶予速度を求める。猶予速度は、先走行区間において失速量を取り戻す加速度を確保するための駆動力であり、最低速度に1より大きい所定の係数を乗じることにより求められる。猶予速度は、例えば、最低速度より5%高い速度である。車両Vが先ギヤ段にシフトアップ後に先走行区間Bを猶予速度以上で走行する場合、先走行区間Bにおける余裕駆動力は、所定値D3以上になるものとする。シフト制御部17は、車両Vの失速量に基づいて、先ギヤ段で走行する場合の先走行区間Bの始点における車両Vの速度を求め、求めた車両Vの速度と、猶予速度とを比較する。
 シフト制御部17は、先走行区間Bの始点における車両Vが猶予速度以上である場合、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップする。シフト制御部17は、先走行区間Bの始点における車両Vが猶予速度より低い場合、シフトアップ後に先走行区間Bにおいて失速量を取り戻すことができないため、先ギヤ段にシフトアップしない。
 また、現走行区間Aにおける先ギヤ段へのシフトアップに起因して、車両Vの駆動力の出力のために好適なエンジン回転数の範囲よりもエンジン回転数が低くなった場合、先走行区間Bにおいても十分な加速度を得ることができなくなる。このため、車両Vは、速やかに失速量を取り戻すことができなくなる可能性がある。そこで、シフト制御部17は、先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Aの終点における車両Vのエンジン回転数の推定値を求め、この推定値を所定回転数と比較する。
 所定回転数は、エンジン回転数を横軸、駆動力を縦軸とするグラフが略フラットな範囲(いわゆる「トルクバンド」)の下限値である。シフト制御部17は、現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Aの終点における車両Vのエンジン回転数の推定値が所定回転数よりも低くなる場合に、先ギヤ段にシフトアップしない。
 また、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Aにおいて減速度が大きくなる場合には、運転者の乗り心地を損なう可能性がある。そこで、シフト制御部17は、現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合における減速度を閾値と比較する。この閾値は、例えば、先ギヤ段にシフトアップしたときに先走行区間Bにおいて車両Vが得る加速度よりも小さな値である。シフト制御部17は、現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値より大きくなる場合に、先ギヤ段にシフトアップしない。
 先走行区間Bが急勾配を有する下り勾配である場合には、より強いエンジンブレーキをかける必要があるため、先ギヤ段に比べて低い現ギヤ段を維持することが望ましい。そこで、シフト制御部17は、先走行区間Bの下り勾配を傾斜判定基準値と比較する。傾斜判定基準値は、車両Vがエンジンブレーキをかける必要のある傾斜をシフト制御部17において検出するための閾値である。シフト制御部17は、先走行区間Bの勾配が傾斜判定基準値を超える下り勾配の場合に、先ギヤ段にシフトアップしない。
 また、操作走行モードにおいて車両Vに設定された上限速度に達したことにより、速度制限装置が稼働している場合には、速度制限装置は、車両Vの速度が設定された上限速度を超えないように、エンジン1及び変速機2を制御する。車両Vは、速度制限装置が稼働している場合、加速することができない。
 そこで、シフト制御部17は、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Aにおいて車両Vが失速する場合であっても、(1)車両Vの速度が上限速度に達しており、且つ(2)車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合に車両Vが現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ(3)車両Vが先走行区間Bを先ギヤ段で走行した場合の余裕駆動力が所定値D3以上である場合には、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップする。この規定値は、例えば、先ギヤ段を選択したときの先走行区間の余裕駆動力が所定値D3以上である場合に、車両Vが先走行区間において失速量を取り戻し可能な程度の値である。
[車両制御装置10の動作の一例を示すフローチャート]
 図7及び図8は、車両制御装置10の動作の一例を示すフローチャートである。速度センサ5が計測した車両Vの速度の変動幅が定常走行判定閾値よりも小さい定常状態であるときにこの処理手順は開始される。定常走行判定閾値は、右左折や停止の少ない道路を車両Vが走行していることを検出するための値である。右左折や停止の少ない道路としては、例えば、高速道路が挙げられる。
 まず、シフト制御部17は、車両Vがオート走行モードであるか否かを判定する(S11)。シフト制御部17は、車両Vが操作走行モードである場合には(S11のNO)、車両Vの速度が車両に設定された上限速度に達しているか否かを判定する(S12)。シフト制御部17は、車両Vの速度が車両に設定された上限速度に達している場合には(S12のYES)、アクセル開度センサ6においてキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度を計測したか否かを判定する(S13)。
 シフト制御部17は、アクセル開度センサ6において計測したアクセル開度がキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度でないと判定した場合には(S13のNO)、先ギヤ段で走行した場合に車両Vが失速するか否かを判定する(S14)。シフト制御部17は、先ギヤ段で走行した場合に車両Vが失速する場合には(S14のYES)、先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Aの終点における車両Vのエンジン回転数の推定値を求め、この推定値を所定回転数と比較する(S15)。所定回転数は、回転数の変化に対する駆動力の低下が比較的小さいエンジン回転数の範囲の最小値である。
 シフト制御部17は、先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Aの終点における車両Vのエンジン回転数の推定値が所定回転数以上である場合には(S15のNO)、車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行したときの車両Vが現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であるか否かを判定する(S16)。シフト制御部17は、車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行したときの現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量が規定値以下である場合には(S16のYES)、先ギヤ段で走行した場合の先走行区間Bの余裕駆動力と、所定値D3とを比較する(S21)。
 シフト制御部17は、先ギヤ段で走行した場合の先走行区間Bの余裕駆動力が所定値D3以上である場合(S21のYES)、現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合における減速度を閾値と比較する(S22)。シフト制御部17は、現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値以下である場合には(S22のYES)、先走行区間Bが傾斜判定基準値を超える勾配を有する下り勾配であるか否かを判定する(S23)。
 傾斜判定基準値は、車両Vがエンジンブレーキをかける必要のある傾斜をシフト制御部17において検出するための閾値である。シフト制御部17は、先走行区間Bが傾斜判定基準値を超える勾配を有する下り勾配でないと判定した場合には(S23のNO)、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップし(S24)、処理を終了する。シフト制御部17は、ステップS11の判定において車両Vがオート走行モードである場合には(S11のYES)、ステップS13の処理に移る。
 シフト制御部17は、ステップS12の判定において車両Vの速度が車両に設定された上限速度に達していない場合には(S12のNO)、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップせず、処理を終了する。シフト制御部17は、ステップS13の判定においてアクセル開度センサ6において計測したアクセル開度がキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度であると判定した場合には(S13のYES)、現ギヤ段からシフトダウンし(S17)、処理を終了する。
 シフト制御部17は、ステップS14の判定において先ギヤ段で走行した場合に車両Vが失速しない場合には(S14のNO)、ステップS23の処理に移る。シフト制御部17は、ステップS15の判定において先ギヤ段で走行したときの現走行区間Aの終点における車両Vのエンジン回転数の推定値が所定回転数より低い場合には(S15のYES)、シフトアップを実施せず、処理を終了する。シフト制御部17は、ステップS15の判定において車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行したときの現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量が規定値より大きい場合には(S16のNO)、シフトアップを実施せず、処理を終了する。シフト制御部17は、ステップS21の判定において先ギヤ段で走行した場合の先走行区間Bの余裕駆動力が所定値D3未満である場合(S21のNO)、シフトアップを実施せず、処理を終了する。
 シフト制御部17は、ステップS22の判定において現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値より大きい場合には(ステップS22のNO)、シフトアップを実施せず、処理を終了する。シフト制御部17は、ステップS23の判定において先走行区間Bが傾斜判定基準値を超える勾配を有する下り勾配であると判定した場合には(S23のYES)、現走行区間Aにおいてシフトアップを実施せず、処理を終了する。
 現走行区間Aにおける車両Vの走行抵抗が、車両Vが先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きい場合には、先ギヤ段にシフトアップしたときに車両Vが失速する。本実施の形態によれば、先ギヤ段にシフトアップしたときに車両Vが失速する場合であっても、(1)車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合に車両Vが現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ(2)車両Vが先走行区間Bを先ギヤ段で走行した場合における駆動力から先走行区間Bにおける車両Vの走行抵抗を差し引いた余裕駆動力が所定値D3以上である場合に、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップする。
 このため、シフトアップのタイミングを早めることができるので、車両Vの燃料消費を低減させることができる。また、先走行区間Bでは、先ギヤ段で走行した場合の余裕駆動力が所定値D3以上であることから、現走行区間Aにおける失速量を先走行区間Bにおいて取り戻すことができる。
 また、本実施の形態によれば、シフト制御部17は、現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Aの終点における車両Vのエンジン回転数の推定値が所定回転数よりも低くなる場合に、現走行区間Aにおいてシフトアップしない。このため、現走行区間Aにおいてエンジン回転数が低下したことに起因して先走行区間Bにおいて車両Vの十分な加速度を得ることができなくなることを抑制することができる。
 また、本実施の形態によれば、シフト制御部17は、先走行区間Bの勾配が傾斜判定基準値を超える下り勾配の場合に、シフトアップしない。このため、現走行区間において先ギヤ段にシフトアップしたことに起因して、先走行区間においてエンジンブレーキが効きにくくなることを抑制することができる。
 なお、本実施の形態ではシフト制御部17が、(1)先ギヤ段が現走行区間Aにおける車両Vのギヤ段である現ギヤ段よりも高く、(2)現走行区間Aにおける車両Vの走行抵抗が、車両Vが先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きく、(3)車両Vが現走行区間Aを先ギヤ段で走行した場合に車両Vが現走行区間Aの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ(4)車両Vが先走行区間Bを先ギヤ段で走行した場合における駆動力から先走行区間Bにおける車両Vの走行抵抗を差し引いた値が所定値D3以上である場合に、(5)車両Vがオート走行モードであること又は車両Vの速度が車両Vに設定された上限値であることを条件として、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップする場合の例について説明した。
 しかしながら、本開示は、車両Vがオート走行モードである又は車両Vの速度が車両Vに設定された上限値であることを条件として、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップするものに限定されない。例えば、上記(1)~(4)をいずれも満たす場合に、車両Vが定常状態であることを条件として、現走行区間Aにおいて先ギヤ段にシフトアップする構成であってもよい。
 また、オート走行モードにおいてアクセル開度センサ6が計測したアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には、運転者は、燃料消費を低減させることよりも加速度を得ることを優先している可能性が高い。そこで、シフト制御部17は、オート走行モードにおいて車両Vのアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には、現走行区間Aにおいてシフトアップせず、現ギヤ段を維持してもよい。この加速判定閾値は、運転者がオート走行モードにおいて設定された車両Vの速度よりも高い速度で走行することを意図しているか否かを判定するためにシフト制御部17が参照する閾値である。このような構成を採用することにより、オート走行モードにおいて運転者が車両Vを加速することを意図している場合に、先ギヤ段へのシフトアップに起因して十分な加速が得られないことを抑制することができる。
 また、現ギヤ段選択部13は、車両Vの駆動力が車両Vの現走行区間Aの走行抵抗より所定値D1以上大きくなるようにギヤ段を選択し、先ギヤ段選択部16は、車両Vの駆動力が車両Vの先走行区間Bの走行抵抗より所定値D2以上大きくなるようにギヤ段を選択する。本実施の形態では、所定値D2が所定値D1よりも小さいか、または所定値D2が0である場合の例について説明したが、本開示は、これに限定されない。例えば、所定値D1と、所定値D2とが同一の値であってもよい。
 また、本実施の形態では、現ギヤ段選択部が、車両Vの駆動力と車両Vの加速度との関係から現走行区間Aの走行抵抗を求め、この走行抵抗及び車両Vの速度に基づいて走行抵抗を求める場合の例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、現ギヤ段選択部は、道路勾配取得部14が記憶部11から読み出した道路勾配を用いて走行抵抗を求めてもよい。例えば、現ギヤ段選択部は、道路勾配取得部14が記憶部11から読み出した道路勾配を用いることにより、車両Vの駆動力と車両Vの加速度との関係から現走行区間Aの走行抵抗を求める場合に比べ、精度よい道路勾配を取得することができる。
 また、本実施の形態では、現ギヤ段選択部13及び先ギヤ段選択部16が、図4の走行性能線図を利用してそれぞれ現ギヤ段及び先ギヤ段を選択する場合の例について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、現ギヤ段選択部13及び先ギヤ段選択部16が、等馬力線図を利用してそれぞれ現ギヤ段及び先ギヤ段を選択する構成であってもよい。
 以上、本開示を実施の形態を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本開示の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
 本出願は、2017年5月12日付で出願された日本国特許出願(特願2017-095968)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 本開示の車両制御装置は、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制することができる、という点において有用である。
1 エンジン
2 変速機
3 GPSセンサ
4 重量センサ
5 速度センサ
6 アクセル開度センサ
10 車両制御装置
11 記憶部
12 制御部
13 現ギヤ段選択部
14 道路勾配取得部
15 走行区間決定部
16 先ギヤ段選択部
17 シフト制御部
A 現走行区間
B 先走行区間
V 車両

Claims (4)

  1.  車両が走行中の現走行区間とは道路勾配が異なる走行区間であって、前記車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部と、
     前記先走行区間の道路勾配に基づいて前記先走行区間における前記車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部と、
     (1)前記先ギヤ段が前記現走行区間における前記車両のギヤ段である現ギヤ段よりも高く、(2)前記現走行区間における前記車両の走行抵抗が、前記車両が前記先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きく、(3)前記車両が前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合に前記車両が前記現走行区間の終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ(4)前記車両が前記先走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合における駆動力から前記先走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が所定値以上である場合に、前記現走行区間において前記先ギヤ段にシフトアップするシフト制御部とを備える、
     車両制御装置。
  2.  前記シフト制御部は、前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合の前記現走行区間の終点における前記車両のエンジン回転数の推定値が所定回転数よりも低くなる場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしない、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  3.  前記シフト制御部は、前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値より大きくなる場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしない、
     請求項1又は2に記載の車両制御装置。
  4.  前記シフト制御部は、前記先走行区間の勾配が基準値を超える下り勾配の場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしない、
     請求項1から3のいずれか一項に記載の車両制御装置。
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