JP5360235B2

JP5360235B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP5360235B2
Application number: JP2011550357A
Authority: JP
Inventors: 健呉竹
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: DE112010006042T5; CN102791555A; CN102791555B; US20130245866A1; WO2012073373A1; US8774998B2; JPWO2012073373A1

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば特開２００２−３７３３９６号公報に記載された信号情報提供装置が知られている。この信号情報提供装置においては、信号機の状態と車両の状態に応じた最適な交差点の通行方法を提供するものであり、青信号の残り時間内に交差点を通過できないと判定した場合は、車両の現在位置から交差点の停止線まで緩やかに減速して停止線で停止させている。

特開２００２−３７３３９６号公報

しかし、上記特許文献１に記載の信号情報提供装置のように、車両の現在位置から交差点の停止線まで略一定の減速度で緩やかに減速して停止線で停止させる場合には、例えばブレーキタイミングが遅れてしまうと従来よりも全体としてエネルギー回生量が低下してしまい、燃費が悪化するという問題があった。

そこで、本発明は、車両が停止する際のエネルギー回生量が全体として低下せず、燃費性に優れた車両の走行を実現できる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、車両が所定の停止位置で停止するように減速を支援する車両制御装置において、減速によるエネルギー回生量を演算するエネルギー回生量演算手段と、エネルギー回生量に基づいて、減速における動作のタイミングを決定する動作タイミング決定手段と、を備えることを特徴とする車両制御装置を提供する。

上記装置によれば、減速によるエネルギー回生量を演算し、演算されたエネルギー回生量に基づいて、減速における動作のタイミングを決定することにより、所望のエネルギー回生量を得ることが可能となり、燃費性に優れた車両の走行を実現することができる。

また、本発明において、動作タイミング決定手段は、車両から停止位置までの距離、車両の車速及び減速度から算出される所定の動作のタイミングより、減速における動作のタイミングが遅くならないように決定することが好ましい。上記所定のタイミングより減速における動作のタイミングが遅くならないように決定することによって、エネルギー回生量を向上させることが可能となる。

ここで、上記所定の動作のタイミングにおける減速度は一定の減速度であることが好ましい。所定の動作のタイミングを算出する際の減速度が一定の減速度であれば、上記所定のタイミングより減速における動作のタイミングが遅くならないように動作タイミング決定手段により決定することによって、よりエネルギー回生量を向上させることが可能となる。

本発明において、上記動作タイミング決定手段は、上記エネルギー回生量に係る回生効率が、上記一定の減速度で走行する走行パターンにおける回生効率よりも高い領域において、上記減速における動作のタイミングを決定することが好ましい。エネルギー回生量に係る回生効率が高い領域において減速における動作のタイミングを決定することにより、エネルギー回生量をより向上させることが可能となる。

また、上記減速における動作は、アクセルオフと、アクセルオフの後に行われるブレーキオンの動作であることが好ましい。アクセル開閉度を調整してアクセルオフすることによって減速を開始して、その後にブレーキオンすることにより、ブレーキを早出しすることができ、エネルギー回生量を向上させることができる。

また、上記アクセルオフを上記所定の動作のタイミングより遅くならないようにし、車両の減速度を小さくすることが好ましい。アクセル開閉度を調整してアクセルオフするのを所定の動作のタイミングより遅くならないようにし、車両の減速度を小さくすることによって、エネルギー回生量に係る回生効率が高い領域でブレーキオンさせ、エネルギー回生量をより向上させることができる。

また、ブレーキオンのときに制動制御を行うことが好ましい。制動制御を行うことによって、ブレーキタイミングの遅れを防止することが可能となる。

本発明においては、エネルギー回生量に基づいて、動作のタイミングを車両の運転者に通知する動作タイミング通知手段をさらに備えることが好ましい。エネルギー回生量に基づいて、動作のタイミングを車両の運転者に通知することにより、上記所定のタイミングより減速における動作のタイミングを早く行うことができる。

上記エネルギー回生量は、運転者の過去の動作のタイミングを考慮して演算されることが好ましい。運転者の過去の動作のタイミングを考慮することによって、エネルギー回生量をより適正に演算することが可能となる。

また本発明は、車両が所定の停止位置で停止するように減速を支援する車両制御装置において、減速によるエネルギー回生量を演算するエネルギー回生量演算手段と、エネルギー回生量に基づいて、減速における動作のタイミングを決定する動作タイミング決定手段と、動作を制御する動作制御手段と、を備える車両制御装置を提供する。上記装置においては、減速によるエネルギー回生量を演算し、演算されたエネルギー回生量に基づいて、減速における動作のタイミングを決定し、上記動作を制御することによって減速を支援する。これにより、ブレーキタイミングの遅れを防止することができ、車両が所定の停止位置で停止するまでに得られるエネルギー回生量が全体として低下せず、燃費性に優れた車両の走行を実現することが可能となる。

また本発明は、車両が所定の停止位置で停止するように減速を支援する車両制御装置において、減速によるエネルギー回生量を演算するエネルギー回生量演算手段と、エネルギー回生量に基づいて、減速における動作のタイミングを決定する動作タイミング決定手段と、動作のタイミングを車両の運転者に通知する動作タイミング通知手段と、を備える車両制御装置を提供する。上記装置においては、減速によるエネルギー回生量を演算し、演算されたエネルギー回生量に基づいて、減速における動作のタイミングを決定し、上記動作のタイミングを車両の運転者に通知することによって減速を支援する。これにより、上記所定のタイミングより減速における動作のタイミングを遅くならないようにすることができ、車両が所定の停止位置で停止するまでに得られるエネルギー回生量が全体として低下せず、燃費性に優れた車両の走行を実現することが可能となる。

本発明によれば、車両が停止する際のエネルギー回生量が全体として低下せず、燃費性に優れた車両の走行を実現できる車両制御装置を提供することができる。

本発明に係る車両制御装置の構成の一実施形態を示すブロック図である。図１の車両制御装置を備えた車両が信号で停止するまでに得られるエネルギー回生量を従来の走行パターンと比較して示す模式図である。図１の車両制御装置を備えた車両が信号で停止するまでに得られるエネルギー回生量を回生効率マップも用いて示す模式図である。図１の車両制御装置を備えた車両が渋滞時に得られるエネルギー回生量を従来の走行パターンと比較して示す模式図である。図１の車両制御装置を備えた車両が徐行時に得られるエネルギー回生量を従来の走行パターンと比較して示す模式図である。アプローチ車速とブレーキの関係を示す模式図である。クリープ車速とアプローチ車速及び徐行地点までの距離との関係を示す模式図である。図１の車両制御装置を備えた車両がカーブ走行時に得られるエネルギー回生量を従来の走行パターンと比較して示す模式図である。カーブ路を通過する際の速度とＲの関係を示す模式図である。図１の車両制御装置を備えた車両が信号で停止するまでの動作手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る車両制御装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両制御装置１の構成を示すブロック図である。車両制御装置１は、車両に搭載され、減速によるエネルギー回生量を演算し、演算されたエネルギー回生量に基づいて、減速における動作のタイミングを決定し、減速を支援する装置であり、ブレーキセンサ３、アクセルセンサ４、車速センサ５、ナビゲーションシステム６、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０、及び、制御部２０を有している。

ブレーキセンサ３は、運転者によるブレーキペダルの操作量を判定するセンサである。ブレーキセンサ３では、その検出したブレーキ操作量をブレーキ信号としてＥＣＵ１０に送信する。

アクセルセンサ４は、運転者によるアクセルペダルの操作量を判定するセンサである。アクセルセンサ４では、その検出したアクセル操作量をアクセル信号としてＥＣＵ１０に送信する。

車速センサ５は、車両の車速を検出するものであり、例えば車両の４つの車輪にそれぞれ設けられ車輪の回転速度から車速を検出し、車速情報としてＥＣＵ１０に送信する。

ナビゲーションシステム６は、交差点での信号情報や渋滞情報などのインフラ情報を取得するとともに、徐行すべき位置やカーブ路の形状などの道路情報を記憶する機能を有する。ナビゲーションシステム６は、例えば交差点での信号情報を受信した場合には、車両の進行方向前方における信号に最も近い停止位置を検出すると共に、自車両と停止位置との距離を求め、カーナビ信号としてＥＣＵ１０へ送信する。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート等を備え、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従い、ＲＡＭに対するデータの読み書きを行いながら作動するものであり、上記ブレーキセンサ３、アクセルセンサ４、車速センサ５、ナビゲーションシステム６及び制御部２０と電気的に接続され、エネルギー回生量演算部１１、動作タイミング決定部１２、及び動作タイミング通知部１３を有している。

エネルギー回生量演算部１１は、車両が停止する場合に停止位置までに得ることができるエネルギー回生量を演算する。エネルギー回生量は、アクセルオフやブレーキオンのタイミングや、回生効率が高い領域にあるか否かによって変動することから、これらに基づいて演算されることが好ましい。

動作タイミング決定部１２は、演算されたエネルギー回生量に基づいて、車両の減速における動作のタイミングを決定する。例えば、演算されたエネルギー回生量を回生ブレーキにより得るために、進行方向に５０ｍ進んだ地点でアクセルオフを開始し、１００ｍ先でブレーキオンを開始するというように、アクセルオフやブレーキオンのタイミングを決定する。

また、動作タイミング決定部１２は、車両から停止位置までの距離、車両の車速及び減速度から算出される所定の動作のタイミングより、減速における動作のタイミングが遅くならないように決定することが好ましい。上記所定のタイミングとしては、例えばアクセルオフを開始して一定の減速度で減速し、停止する場合があるが、このような場合には、回生効率の高い領域で回生ブレーキを作動させにくく、エネルギー回生量が向上しない場合がある。よって、上記所定のタイミングより減速における動作のタイミングが遅くならないように決定することによって、回生効率の高い領域で回生ブレーキを作動させることができ、エネルギー回生量を向上させることができる。なお、ここで「遅くならない」とは上記所定のタイミングと少なくとも同時であって、より早いことが好ましいことを意味する。また、「一定の減速度」とは、多少の減速度の差があっても略一定であればよい。

動作タイミング通知部１３は、演算されたエネルギー回生量に基づいて、決定された動作のタイミングを車両の運転者に通知する。運転者は、通知されたタイミングに基づいてアクセルオフやブレーキオンを行い、これにより、演算されたエネルギー回生量を得ることができる。

制御部２０は、ＥＣＵ１０からの出力に基づき、アクセルオフやブレーキオンに係る操作量を制御する。制御部２０でアクセルオフやブレーキオンの操作を制御することによって、例えばブレーキの早出しの遅れを防止し、エネルギー回生量を演算値より下回ることを防止する。

図２は、上記車両制御装置を備えた車両が、信号で停止するまでに得られるエネルギー回生量を従来の走行パターンと比較して示す模式図である。図２に示すように、従来の走行パターン（Ｂ）においては、ア地点を越えてもアクセルを踏んで加速していることから、アクセルオフ（Ｂ）が遅く、さらに一定時間経過後にブレーキオン（Ｂ）を行うことによって信号で停止し、エネルギー回生量（Ｂ）を得ている。また、従来の走行パターン（Ｃ）においては、ア地点においてアクセルオフ早出し（Ｃ）を行っているが、一定の減速度で惰性走行（フリーラン走行、エンブレ走行等）しているため、エネルギー回生量がわずかであり、ブレーキオン（Ｃ）のタイミングも走行パターン（Ｂ）より遅れているため、エネルギー回生量（Ｃ）は走行パターン（Ｂ）の場合よりも少なくなっている。

これに対し、本発明に係る車両制御装置を備えた車両の走行パターン（Ａ）によれば、走行パターン（Ｃ）と同様にア地点でアクセルオフ早出し（Ａ）を行っているが、上述のように一定の減速度で減速している走行パターン（Ｃ）よりもアクセルオフによる減速度を緩和させ、その後ブレーキオン（Ａ）を早出ししている。これによりエネルギー回生量（Ａ）が、走行パターン（Ｂ）、（Ｃ）の場合よりも向上している。

図３は、上記車両制御装置を備えた車両が、信号で停止するまでに得られるエネルギー回生量を回生効率マップも用いて示す模式図である。図３の左下に示した回生効率マップのとおり、回生効率の高い領域で、走行パターン（Ａ）のように減速度を緩和させ、その後ブレーキを早出しすることによって、エネルギー回生量（Ａ）を多く得ることができる。また、回生効率の低い領域では、走行パターン（Ｄ）のようにさらにアクセルオフを早出しし、燃料をカットして走行することによって燃費向上を図ることも好ましい。

図４は、上記車両制御装置を備えた車両が渋滞時に得られるエネルギー回生量を従来の走行パターンと比較して示す模式図である。図４に示すように、車両Ａの前方車両である車両Ｂや車両Ｃは、渋滞近くになるとアクセルオフ（Ｂ、Ｃ）し、ブレーキオン（Ｂ、Ｃ）により渋滞の手前で減速又は停止している。ここで、車両Ａの従来の走行パターン（Ａ１）においては、アクセルオンで加速走行し、前方の渋滞を認識するとアクセルオフ（Ａ１）し、その後ブレーキオン（Ａ１）を行うことによって車両Ｃの手前で減速又は停止し、エネルギー回生量（Ａ１）を得ている。

これに対し、本願発明である車両制御装置を備えた車両Ａの走行パターン（Ａ２）においては、インフラ情報として前方を走行する車両Ｂ、Ｃの車速やアクセルオフ、ブレーキオンのタイミング等の情報を取得し、車両Ｂの停止予定位置を推定する。車両Ｂの停止予定位置に車頭距離Ｂ及び車頭距離Ｃを加味することによって、車両Ａが停止すべき車頭距離Ａを推定し、車頭距離Ａを目標として、アクセルオフを早出し（Ａ２）し、一定の減速度で惰性走行するような走行パターン（図示せず）よりも減速度を緩和させながら、回生効率の高い領域でブレーキオンを早出し（Ａ２）することによって、エネルギー回生量（Ａ２）を走行パターン（Ａ１）よりも向上させる。また、車両Ｂが信号機で停止する場合には赤信号の時間や停止線位置など、一時停止で停止する場合には停止線の位置から、車両Ｂの停止時間を算出し、その停止時間から車両Ａの停止位置（車頭距離Ａ）を推定してもよい。

図５は、図１の車両制御装置を備えた車両が徐行時に得られるエネルギー回生量を従来の走行パターンと比較して示す模式図である。徐行とは、例えば、ブレーキを踏んでから１メートル以内に停止できる速度や、時速１０キロメートル以下程度の低速を意味する。また、車両が徐行すべき位置（徐行地点）とは、例えば、「徐行」の道路標識のある位置、左右の見通しが利かない交差点の入口、黄色点滅信号のある位置、道路の曲がり角付近、勾配の急な坂などをいう。徐行の場合はインフラ情報として徐行地点を取得し、徐行地点をクリープ付近の極低車速（クリープ車速Ｖ）により安全を確認し、走行する。この場合には、車両の速度（Ｖｉｎ）はクリープ車速Ｖを目標に、従来の走行パターン（Ｂ）よりもアクセルオフを早出し（Ａ）し、一定の減速度で惰性走行するような走行パターン（図示せず）よりも減速度を緩和させながら、回生効率の高い領域でブレーキオンを早出し（Ａ）することによって、エネルギー回生量（Ａ）を走行パターン（Ｂ）よりも向上させる。

図６は、アプローチ車速とブレーキの関係を示す模式図である。クリープ車速Ｖは図６に示すように、ブレーキオンのタイミングとブレーキ油圧からまずアプローチ車速Ｖ１を算出する。アプローチ車速Ｖ１は、ブレーキオンのタイミングが遅いほど速くなり、ブレーキ油圧が大きいほど遅くなる。図７は、クリープ車速とアプローチ車速及び徐行地点までの距離との関係を示す模式図である。図７に示すように、アプローチ車速Ｖ１、徐行地点までの距離からクリープ車速Ｖを求める。ここで、図７における限界線は、車両及びその周辺の歩行者等の安全を確保しながら徐行可能なクリープ車速Ｖの限界を示す。

図８は、図１の車両制御装置を備えた車両がカーブ走行時に得られるエネルギー回生量を従来の走行パターンと比較して示す模式図である。カーブ路における車速やカーブ路のＲ情報はインフラ情報として取得することができるが、カーブ路を通過する際の速度とＲの関係（図９）からカーブ路を通過するための最低速度（Ｖｍｉｎ）を算出してもよい。算出したＶｍｉｎを目標として、従来の走行パターン（Ｂ）よりもアクセルオフを早出し（Ａ）し、ブレーキオンを早出し（Ａ）することによって、エネルギー回生量（Ａ）を走行パターン（Ｂ）の場合よりも向上させる。

図１０は、上記車両制御装置を備えた車両が、信号機で停止するまでの動作手順を示すフローチャートである。Ｓ１においては、道路形状、勾配、現在位置情報などを取得する。次に、インフラ情報などにより交通情報が取得可能な場合（Ｓ３）は、信号タイミング情報や車両台数、渋滞の長さなどの交通情報を取得する（Ｓ５）。

取得した信号タイミング情報により、前方の信号機が赤信号になり、自車が停止しなければならない場合（Ｓ７）は、Ｓ９において運転者の過去の運転履歴からアクセル及びブレーキの動作タイミングを考慮し、かつ、回生効率マップを用いて、図３に示した走行パターン（Ｂ）（アクセルオフのタイミングが遅い場合）、走行パターン（Ｃ）における（ブレーキオンのタイミングが遅い場合）のエネルギー回生量を演算する。

Ｓ１１においては、上記で演算した走行パターン（Ｂ）及び走行パターン（Ｃ）におけるエネルギー回生量よりも大きくなるように、車速と回生効率マップを用いて、走行パターン（Ａ）（減速度を緩和、ブレーキ早出し）の場合のエネルギー回生量を演算し、Ｓ１３においては得られたエネルギー回生量を満たすように、アクセルオフ、ブレーキオンのタイミングと減速度緩和量を逆演算する。

Ｓ１５においては、アクセルオフのタイミング、減速度緩和量、ブレーキオンのタイミングを運転者に対しア地点において通知又は制御する。これにより、エネルギー回生量を向上させることが可能となる。

以上のとおり、本発明に係る車両制御装置によれば、減速によるエネルギー回生量を演算し、演算されたエネルギー回生量に基づいて、減速における動作のタイミングを決定することにより、所望のエネルギー回生量を得ることが可能となり、燃費性に優れた車両の走行を実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、演算されたエネルギー回生量に基づいて、動作のタイミングを車両の運転者に通知する場合には、音声や画像（携帯端末やナビのディスプレイ）等でアクセルオフやブレーキオンのタイミングを表示してもよい。動作のタイミングを音声や画像などで通知することによって、運転者にとってアクセルオフやブレーキオンの操作タイミングがわかりやすくなり、アクセルオフやブレーキオンのタイミングの遅れを防止できる。

また、エネルギー回生量を演算するために、運転者の過去の動作のタイミングを考慮する場合には、例えばＥＣＵ１０が運転者の過去履歴を記憶したデータベースを有することが好ましい。

エネルギー回生量は、運転者の過去の動作のタイミングを考慮しないで演算されてもよい。運転者の過去の動作のタイミングを考慮しないことによって、より早くエネルギー回生量を演算することができ、運転者に動作タイミングを早く通知することもできる。

図５において、左右の見通しが利かない交差点の入口や黄色点滅信号のある位置、道路の曲がり角付近、勾配の急な坂などで徐行の標識がない場合においては、前回通過した際の学習値（車速やアクセル又はブレーキのタイミング等）から徐行地点を決めてもよい。

図７において、徐行地点において交差して走行する車両の車速や徐行地点までの距離、アクセル又はブレーキのタイミング等の情報をインフラ情報又は車々間通信などで取得することによって、車両が安全を確保可能な限界クリープ車速を求めてもよい。

本発明によれば、車両が停止する際のエネルギー回生量が全体として低下せず、燃費性に優れた車両の走行を実現することができる。

１・・・車両制御装置、３・・・ブレーキセンサ、４・・・アクセルセンサ、５・・・車速センサ、６・・・ナビゲーションシステム、１０・・・ＥＣＵ、１１・・・エネルギー回生量演算部（エネルギー回生量演算手段）、１２・・・動作タイミング決定部（動作タイミング決定手段）、１３・・・動作タイミング通知部（動作タイミング通知手段）、２０・・・制御部。

Claims

車両が所定の停止位置で停止するように減速を支援する車両制御装置において、
前記減速によるエネルギー回生量を演算するエネルギー回生量演算手段と、
前記エネルギー回生量に基づいて、前記減速における動作のタイミングを決定する動作タイミング決定手段と、
前記動作を制御する動作制御手段及び／又は前記動作のタイミングを前記車両の運転者に通知する動作タイミング通知手段と、
を備え、
前記動作タイミング決定手段は、前記車両から前記停止位置までの距離、前記車両の車速又は減速度から算出される一定の減速度で走行する走行パターンにおける動作のタイミングより、前記減速における動作であるアクセルオフ又はブレーキオンのタイミングが遅くならないように決定し、
前記アクセルオフによる前記車両の減速度を、前記一定の減速度で走行する走行パターンにおける減速度よりも小さくすることを特徴とする車両制御装置。
前記動作タイミング決定手段は、前記エネルギー回生量に係る回生効率が、前記一定の減速度で走行する走行パターンにおける回生効率よりも高い領域において、前記減速における動作のタイミングを決定する、請求項１記載の車両制御装置。
前記ブレーキオンのときに前記動作制御手段による制動制御を行う、請求項１又は２記載の車両制御装置。
前記エネルギー回生量は、前記運転者の過去の動作のタイミングを考慮して演算される、請求項１〜３のいずれか一項記載の車両制御装置。