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JP2010284996A - 車両走行制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】走行パワーの推定値のバラツキが大きくなるような場合でも精度良く走行パワーの推定を行うことが可能な車両走行制御装置を提供すること。
【解決手段】走行予定経路を走行する場合に必要な走行パワーである必要走行パワーを、車両運転状態に関する動的情報に基づいて推定し、推定された必要走行パワーを発生させるように走行モードの切り替えを行う車両走行制御装置1において、動的情報に基づく必要走行パワーの推定値のバラツキが大きい場合に、走行予定経路における道路状態に関する静的情報に基づいて必要走行パワーを推定する。これにより、信号機の灯色情報などにより走行パワーの推定値(動的情報に基づく必要走行パワー)のバラツキが大きくなるような場合であっても、静的情報に基づいて必要走行パワーを推定することが可能となり、推定精度の向上が図られる。
【選択図】図1

Description

本発明は、走行予定経路を走行する場合に必要な走行パワーである必要走行パワーを推定し、推定された必要走行パワーを発生させるように走行モードの切り替えを行う車両走行制御装置に関するものである。
ハイブリッド車両は、燃費性能が重要視されており、バッテリの使用可能な電力を効率よく消費できるようにエンジンとモータとの使用割合の変更を行っている。このようなハイブリッド車両では、エンジンのみによる走行、モータのみによる走行、エンジンおよびモータによる走行を状況に応じて切り替えることで、消費燃料の低減を図っている。
また、特許文献1に記載のハイブリッド車両では、走行予定経路上で必要とされる走行パワー(走行抵抗)と運転者の運転特性(アクセル操作など)とに基づいて、HV走行モード(エンジンおよびモータを動作させて走行する走行モード)と、EV走行モード(エンジンを停止させて走行する走行モード)との切り替えを行っている。
特開2008−68739号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、運転者によるアクセル操作など、運転者の運転特性に影響を受けて走行パワーの推定値のバラツキが大きくなる場合に、適切な走行モードの切り替えができなくなるおそれがあった。
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、走行パワーの推定値のバラツキが大きくなるような場合でも精度良く走行パワーの推定を行うことが可能な車両走行制御装置を提供することを目的とする。
本発明による車両走行制御装置は、走行予定経路を走行する場合に必要な走行パワーである必要走行パワーを、車両運転状態に関する動的情報に基づいて推定し、推定された必要走行パワーを発生させるように走行モードの切り替えを行う車両走行制御装置において、動的情報に基づく必要走行パワーの推定値のバラツキが大きいか否かを判定する判定手段と、判定手段によってバラツキが大きいと判定された場合に、走行予定経路における道路状態に関する静的情報に基づいて必要走行パワーを推定する必要走行パワー推定手段と、を備えることを特徴としている。
このような車両走行制御装置は、走行予定経路を走行する場合に必要な走行パワーである必要走行パワーを、車両運転情報に関する動的情報(例えば、車速、エンジン回転数など運転者の運転特性に影響を受ける情報)に基づいて推定する。そして、動的情報に基づく必要走行パワーの推定値と実際の走行パワーの実測値とを比較してバラツキ(分散値)が大きいか否かを判定し、バラツキが大きいと判定した場合に、走行予定経路における道路情報に関する静的情報(道路形状、道路属性)に基づいて、必要走行パワーを推定する。これにより、信号機の灯色情報の違いなどにより走行パワーの推定値(動的情報に基づく必要走行パワー)のバラツキが大きくなるような場合であっても、静的情報に基づいて必要走行パワーを推定することが可能となり、推定精度の向上を図ることができる。
また、車両運転状態に関する動的情報として、車速及びエンジン回転数の少なくとも一方に関する情報を含む運転者の運転特性情報に基づいて、動的情報に基づく走行パワーを推定することが好ましい。
また、必要走行パワー推定手段は、道路情報に関する静的情報として、道路形状及び道路属性の少なくとも一方に関する情報を含む道路特性情報に基づいて、静的情報に基づく必要走行パワーを推定することが好適である。
また、車両の走行パワーを発生させるエンジンとモータを備えたハイブリッド車両の走行制御装置において、推定された必要走行パワーに基づいて、エンジンとモータの使用割合である運転スケジュールを設定する運転スケジュール設定手段を備えることが好ましい。
本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、走行パワーの推定値のバラツキが大きくなるような場合でも精度良く走行パワーの推定を行うことができる。
本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成図である。 走行パワー推定曲線、及び走行モードの切り替えの関係を示す図である。 動的情報データベース、及び静的情報データベースの一例を示す図である。 第1実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作手順を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る走行制御システムの構成図である。 第2実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作手順を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明に係る車両走行制御装置の実施の形態を説明する。
本実施の形態では、本発明に係る車両走行制御装置を備え、ナビゲーションシステムと協調して制御を行うハイブリッド車両について説明する。本実施の形態に係るハイブリッド車両は、電気走行(以下、EV[Electric Vehicle]走行と記載)とハイブリッド走行(以下、HV[Hybrid Vehicle]走行と記載)との切り替えができ、EV走行用とHV走行用の2つのバッテリを備えている。また、本実施の形態に係るハイブリッド車両は、ナビゲーションシステムで目的地までの経路が設定されている場合、その経路におけるEV/HV走行モードの切替計画を示す走行計画(運転スケジュールに相当)に基づいてEV走行とHV走行との切り替えを行う。
図1は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成図である。ハイブリッド車両は、エンジン2とモータ3を備えている。ハイブリッド車両では、EV走行モードの場合、エンジン2からモータ3を切り離してモータのみで走行する。また、ハイブリッド車両では、HV走行モードの場合、エンジン2とモータ3で走行し、エンジン2がメインの駆動源であり、モータ3がアシストする。
ハイブリッド車両の制御装置1では、車両停止時に、ナビゲーションシステムで目的地が設定され、目的地までの経路が設定されている場合、その経路におけるEV/HV走行モードの切り替えを計画した走行計画を立案する。制御装置1では、目的地までの走行予定経路上の走行パワー(走行抵抗)を推定し、当該推定値に応じて、EV/HV走行モードの切替計画を示す走行計画を作成する。
また、制御装置1では、車両運転状態に関する動的情報に基づく走行パワーを推定し、動的情報に基づく走行パワーの推定値のバラツキが大きい場合には、道路情報に関する静的情報を考慮して走行パワーの推定値を算出する。車両運転状態に関する動的情報としては、例えば、車速、エンジン回転数など、運転者の運転特性に影響を受ける情報などが挙げられる。道路情報に関する静的情報としては、道路形状(標高・勾配)、道路属性(信号・停止線)に関する情報などが挙げられる。
図1に示すように、制御装置1構成(特に、EV/HV走行モードの切り替え制御に関するもの)は、HV走行用バッテリ10、EV走行用バッテリ11、HV走行用バッテリセンサ20、EV走行用バッテリセンサ21、HV−ECU[Electronic Control Unit]30及びナビゲーションシステムのナビECU40などからなるハイブリッドECU30(以下、「HV−ECU」という。)とナビECU40とは、CAN[Controller Area Network]で通信を行っている。
HV走行用バッテリ10は、HV走行モードの場合に使用されるバッテリであり、モータの回生による充電が可能である。EV走行用バッテリ11は、EV走行モードの場合に使用されるバッテリであり、モータの回生による充電の他に外部電源からの充電が可能である。
HV走行用バッテリセンサ20は、HV走行用バッテリ10の充電量(残電力量)を検
出するセンサである。HV走行用バッテリセンサ20では、一定時間毎に、HV走行用バ
ッテリ10の充電量を検出し、その検出値をHV−ECU30に送信する。
EV走行用バッテリセンサ21は、EV走行用バッテリ11の充電量を検出するセンサ
である。EV走行用バッテリセンサ21では、一定時間毎に、EV走行用バッテリ11の
充電量を検出し、その検出値をHV−ECU30に送信する。
ナビECU40は、ナビゲーションシステムを統括制御する電子制御ユニットである。ナビECU40は、目的地設定部41、走行パワー算出部42、地図DB51、動的情報(履歴・学習)DB52、静的情報(履歴・学習)DB53を有する。
目的地設定部41は、操作者による入力操作に基づいて目的地を設定する。目的地設定部41は、一定時間毎に、GPS衛星から受信したGPS信号や各種センサで検出した検出値及び地図DB51に格納されている各種地図データに基づいて、自車両の現在位置や走行方向を検出する。目的地設定部41は、現在位置から目的地までの案内経路(走行予定経路)を設定する。
走行パワー算出部42は、走行予定経路上の必要走行パワー(走行抵抗)の推定値を算出する。走行パワー算出部42は、車両の運転状態に関する動的情報(車速、エンジン回転数など、運転者の運転特性に影響を受ける情報)に基づいて走行パワーを推定する。
地図DB51は、各種地図データを記憶する記憶手段である。動的情報DB52は、車両運転状態に関する動的情報(車速、エンジン回転数など、運転者の運転特性に影響を受ける情報)履歴もしくは学習した情報を格納する。静的情報DB53は、道路状態に関する静的情報(道路形状、道路属性に関する情報)履歴もしくは学習した情報を格納する。格納される情報には、平均値とバラツキ(分散値)が含まれる。
HV−ECU30は、CPU[Central ProcessingUnit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]などからなる電子制御ユニットである。HV−ECU30では、ROMに保持されるアプリケーションプログラムをRAMにロードしてCPUで実行することによって計画立案処理(運転スケジュール設定処理)、計画修正処理、走行モード切替処理などを行う。HV−ECU30では、各センサから検出情報を受信するとともに、ナビECU40から各種情報を受信する。そして、HV−ECU30では、これらの取得した情報に基づいて各処理を実行し、エンジンとモータを制御する。
HV−ECU30は、ナビECU40から取得した走行パワーに関する情報に基づいて、走行計画を設定し、EV走行モード/HV走行モードの切替計画を設定する。
ここで、HV−ECU30は、動的情報に基づく走行パワーの推定値のバラツキが大きい場合に走行予定経路における道路状態に関する静的情報に基づいて走行パワーを推定する。HV−ECU30は、走行パワーの推定値のバラツキが大きいか否かを判定する本発明の判定手段として機能する。また、HV−ECU30は、必要走行パワーの推定値のバラツキが大きい場合に、走行予定経路における道路状態に関する静的情報に基づいて必要走行パワーを推定する本発明の推定手段として機能する。
図2は、自車両が走行する予定経路の標高、予定経路における走行パワーの推定値、走行モードの切替履歴、走行モードの切替制御の関係を示すグラフである。図2では、横軸に、走行方向、距離(m)を示している。図2(a)では、予定経路の標高の変化を示している。図2では、自車両の現在位置をQ、信号の位置をS、上り坂の手前の地点をQ、上り坂を通過した地点をQ、目的地をQとしている。
図2(b)は、動的情報に基づく走行パワーの推定値の変化を示している。図2(b)では、走行履歴Aにおける走行パワーの推定値の変化をP、走行履歴Bにおける走行パワーの推定値の変化をP、走行履歴Cにおける走行パワーの推定値の変化をPとして示している。
例えば、走行履歴A,Bでは信号で停車しているため、信号位置Sにおいて走行パワーP、Pが低下し、走行履歴Cでは信号で停車せずに通過しているため、信号位置S走行パワーにおいて走行パワーPが低下せず、走行パワーP,Pより大きな値となっている。また、信号通過後、上り坂の手前の地点Qにおいて、走行パワーP,P,Pのバラツキが大きくなっている。
図2(c)は、走行モードの切替履歴を示している。上段のHVは、HV走行モードであることを示し、下段のEVは、EV走行モードであることを示している。図2(c)では、走行履歴Aにおける走行モードの切替履歴をR、走行履歴Bにおける走行モードの切替履歴をR、走行履歴Cにおける走行モードの切替履歴をRとして示している。
図2(d)は、走行モード切替計画を示している。上段のHVは、HV走行モードであることを示し、下段のEVは、EV走行モードであること示している。例えば、走行パワーのバラツキが大きいと判断された地点S,Qについては、動的情報によりも静的情報を優先して処理を実施する。これにより、切替計画Wでは、当初計画より前倒しでEV走行モードからHV走行モードへの切替が設定される。
図3は、動的情報データベース、及び静的情報データベースの一例を示す図である。図3(a)では、動的情報データベースの一例を示し、図3(b)では、静的情報データベースの一例を示し、記憶する項目としては、「リンク」、「データ平均」、「データバラツキ」、「種別」などがある。
次に、ハイブリッド車両の制御装置1における動作について説明する。図4を参照して、ハイブリッド車両の制御装置1におけるナビゲーションシステムで目的地までの経路が設定されている場合のEV/HV走行モードの切り替え制御の動作の流れを説明する。図4は、ハイブリッド車両の制御装置における動作手順を示すフローチャートである。
車両停止中に、ドライバなどによって目的地が設定された場合、ナビECU40では、地図DB51に記憶されている各種データに基づいて目的地までの経路を算出し、その走行予定経路情報をHV−ECU30に送信する。HV−ECU30では、その走行予定経路情報を取得する(S1)。
HV−ECU30は、動的情報DB52から、走行予定経路に紐づく動的情報を取得し(S2)、動的情報に基づく走行パワーの推定値を取得する。次に、走行パワーのバラツキ判定を行う(S3)。動的情報に基づく走行パワーの推定値のバラツキが大きいか否かの判定を行う。任意の判定値よりもバラツキが大きい場合には、ステップ4に進み、そうでない場合には、ステップ5に進む。
ステップ4では、動的情報の使用が不適格であると判断し、HV−ECU30は、静的情報DB53から走行予定経路に紐づく静的情報を取得し、静的情報に基づく走行パワーの推定値を取得して、ステップ5に進む。
ステップ5では、HV−ECU30は、走行パワーの推定値を制御計画参照情報として設定する。すなわち、走行パワーの推定値のバラツキが小さい場合には、動的情報に基づく走行パワーの推定値を制御計画参照情報として設定し、走行パワーの推定値のバラツキが大きい場合には、静的情報に基づく走行パワーの推定値を制御計画参照情報として設定する。
続く、ステップ6では、動的情報DB52、又は静的情報DB53を更新する。具体的には、制御計画参照情報として、動的情報を採用した場合には、動的情報DB52を更新し、静的情報を採用した場合には、静的情報DB53を更新する。
このようなハイブリッド車両の制御装置1では、走行予定経路を走行する場合に必要な走行パワーである必要走行パワーを、車両運転情報に関する動的情報(例えば、車速、エンジン回転数など運転者の運転特性に影響を受ける情報)に基づいて推定する。そして、制御装置1では、動的情報に基づく必要走行パワーの推定値のバラツキが大きいと判定した場合に、走行予定経路における道路情報に関する静的情報(道路形状、道路属性)に基づいて、必要走行パワーを推定する。これにより、例えば、信号機の灯色情報の違いなどにより走行パワーの推定値(動的情報に基づく必要走行パワー)のバラツキが大きくなるような場合であっても、静的情報に基づいて必要走行パワーを推定することが可能となり、推定精度の向上を図ることができる。その結果、運転者の運転特性などによって影響を受け走行パワーの推定値のバラツキが大きくなる場合であっても、適切な走行モードの切替を実行することができる。
このように制御装置1によれば、標高・勾配などの道路形状に関する情報、信号・停止線などの道路属性に関する情報など、走行に依存せず時間的変化が少ない静的情報と、車速やエンジン回転数に関する情報など、走行に依存し時間的に変化する動的情報とを組み合わせて、必要走行パワーを推定することができるため、車両制御の精度(確からしさ)を向上させることができる。
制御装置1では、走行予定経路に紐づいて走行負荷を見積もり、最適な車両走行制御計画、バッテリ消費計画を立案することができる。制御装置1は、走行に依存する動的情報を、走行に依存しない静的情報で補完することで、走行パワーの推定精度をより高めることができる。動的情報は、運転者のアクセル操作による加減速によって、運転者の走行の意図が反映されたものであり、外部環境の影響を受けてバラツキが大きくなる虞があった。動的情報のバラツキが大きい状況において、静的情報による制御判断を優先することで、制御精度の確からしさを高めることができる。
次に、本発明の第2実施形態の車両走行制御装置について説明する。なお、この実施形態において、上記の実施形態に記載の構成と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。上記第1実施形態の車両走行制御装置では、動的情報DB52、及び静的情報DB53を備える構成としている。第2実施形態では、動的情報DB52、及び静的情報DB53が、通信ネットワークに接続された管理センターに設けられている。
図5は、本発明の第2実施形態に係る車両走行制御装置を備える走行制御システムの構成図である。図5に示す走行制御システム61は、複数の車両から情報を収集することが可能な管理センターを備える。走行制御システム61の管理センターは、複数の車両から走行パワーに関する情報などを収集するサーバ70(以下、「センターサーバ」という。)を有する。
センターサーバ70は、演算処理を行うCPU、記憶部となるROM及びRAM、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。また、センターサーバ70は、通信ネットワークに接続され、複数の車両(車載機)と通信可能な構成とされている。そして、センターサーバ70には、地図DB51、動的情報DB52、及び静的情報DB53が設けられている。
また、自車A、他車B,C(以下、「車両A〜C」ともいう。)には、センターサーバ70と通信可能な通信機4が設けられている。車両A〜Cは、制御装置1を備え、ナビECU40を有する車載機5を搭載している。制御装置1では、通信機4を用いて、センターサーバ70との間で、データ送受信を行う。
次に、ハイブリッド車両の制御装置1における動作について説明する。図6を参照して、ハイブリッド車両の制御装置1におけるナビゲーションシステムで目的地までの経路が設定されている場合のEV/HV走行モードの切り替え制御の動作の流れを説明する。図6は、ハイブリッド車両の制御装置における動作手順を示すフローチャートである。
車両停止中に、ドライバなどによって目的地が設定された場合、ナビECU40では、地図DB51に記憶されている各種データに基づいて目的地までの経路を算出し、その走行予定経路情報をHV−ECU30に送信する。HV−ECU30では、その走行予定経路情報を取得する(S1)。
HV−ECU30は、センターサーバ70との通信を行い、動的情報DB52から、走行予定経路に紐づく動的情報を取得し(S12)、動的情報に基づく走行パワーの推定値を取得する。次に、走行パワーのバラツキ判定を行う(S3)。動的情報に基づく走行パワーの推定値のバラツキが大きいか否かの判定を行う。任意の判定値よりもバラツキが大きい場合には、ステップ14に進み、そうでない場合には、ステップ5に進む。
ステップ14では、動的情報の使用が不適格である判断し、HV−ECU30は、センターサーバ70との通信を行い、静的情報DB53から走行予定経路に紐づく静的情報を取得し、静的情報に基づく走行パワーの推定値を取得し、ステップ5に進む。
ステップ5では、HV−ECU30は、走行パワーの推定値を制御計画参照情報として設定する。すなわち、走行パワーの推定値のバラツキが小さい場合には、動的情報に基づく走行パワーの推定値を制御計画参照情報として設定し、走行パワーの推定値のバラツキが大きい場合には、静的情報に基づく走行パワーの推定値を制御計画参照情報として設定する。
続く、ステップ16では、HV−ECU30は、センターサーバ70との通信を行い、動的情報DB52、又は静的情報DB53を更新する。具体的には、制御計画参照情報として、動的情報を採用した場合には、動的情報DB52を更新し、静的情報を採用した場合には、静的情報DB53を更新する。
このような走行制御システムでは、複数の車両から走行履歴に関する情報を収集して、動的情報DB52、及び静的情報DB53を更新することができる。これにより、ハイブリッド車両の制御装置1では、センターサーバ70に蓄積されたデータを取得して、必要走行パワーを推定することができる。その結果、精度良く走行パワーを推定することが可能となる。また、制御装置1では、車両運転状態に関する動的情報に基づく走行パワーの推定値のバラツキが大きい場合に、道路情報に関する静的情報を考慮して走行パワーを推定するため、走行パワーの推定精度を向上させることができる。
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、HV走行モード/EV走行モードの切り替えを行うハイブリッド車両に、本発明の車両走行制御装置を適用しているが、その他の走行モードの切り替えを行う車両に本発明を適用してもよい。また、駆動源としてエンジンのみを備える車両、駆動源としてモータを備える電気自動車において、本発明の車両走行制御装置を適用してもよい。
1…ハイブリッド車両の制御装置、30…HV−ECU(ハイブリッドECU、必要走行パワー推定手段、運転スケジュール設定手段)、40…ナビECU。

Claims (4)

  1. 走行予定経路を走行する場合に必要な走行パワーである必要走行パワーを、車両運転状態に関する動的情報に基づいて推定し、推定された前記必要走行パワーを発生させるように走行モードの切り替えを行う車両走行制御装置において、
    前記動的情報に基づく前記必要走行パワーの推定値のバラツキが大きいか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段によってバラツキが大きいと判定された場合に、前記走行予定経路における道路状態に関する静的情報に基づいて前記必要走行パワーを推定する必要走行パワー推定手段と、を備えることを特徴とする車両走行制御装置。
  2. 前記車両運転状態に関する動的情報として、車速及びエンジン回転数の少なくとも一方に関する情報を含む運転者の運転特性情報に基づいて、前記動的情報に基づく走行パワーを推定する請求項1記載の車両走行制御装置。
  3. 前記必要走行パワー推定手段は、前記道路情報に関する静的情報として、道路形状及び道路属性の少なくとも一方に関する情報を含む道路特性情報に基づいて、前記静的情報に基づく必要走行パワーを推定する請求項1又は2記載の車両走行制御装置。
  4. 車両の走行パワーを発生させるエンジンとモータを備えたハイブリッド車両の走行制御装置において、
    推定された前記必要走行パワーに基づいて、前記エンジンと前記モータの使用割合である運転スケジュールを設定する運転スケジュール設定手段を備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両走行制御装置。
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