JP2024007674A - Vehicle control unit and vehicle control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の運動を制御する車両制御ユニットの構成とその制御に係り、特に、バッテリ式電気自動車に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to the configuration and control of a vehicle control unit that controls the motion of a vehicle, and particularly relates to technology that is effective when applied to battery electric vehicles.
バッテリ式電気自動車(Battery Electric Vehicle:BEV)にとって、走行距離は常に重要な性能パラメータのひとつである。加えて、充電スタンドの設置位置やBEVの充電時間も、走行距離に対する不安材料となる。この走行距離に対する不安を克服するために、様々な車両損失を低減し、走行距離をできるだけ伸ばすように車両運動計画を修正することができる車両制御ユニットが求められている。 Mileage has always been one of the important performance parameters for battery electric vehicles (BEVs). In addition, the location of charging stations and the time it takes to charge a BEV can also cause concerns about mileage. To overcome this range anxiety, there is a need for a vehicle control unit that can modify the vehicle motion plan to reduce various vehicle losses and increase the range as much as possible.
また、従来の先進運転支援システム(Advanced Driving Assistant System:ADAS)や自動運転システム(Autonomous Driving System:ADS)では、車両制御目標を演算する際に、モータ損失や、インバータ損失、パワートレイン損失、空気抵抗損失、転がり抵抗損失のような種々の車両損失を考慮していないため、走行距離に対する不安を解消することができない。 In addition, in conventional advanced driving assistant systems (ADAS) and autonomous driving systems (ADS), when calculating vehicle control targets, motor loss, inverter loss, powertrain loss, Since various vehicle losses such as resistance loss and rolling resistance loss are not taken into consideration, concerns regarding the mileage cannot be resolved.
例えば、電気モータの電磁的電力損失(EM損失)とトルク要求の関係をグラフで表わすと、放物線状の関係が成り立つ。従って、トルク要求が1単位増加すると、EM損失は4倍増加する。EM損失を考慮しない動的な道路状況とADS/ADASに基づくトルク要求は、全体的な走行距離の減少につながり、走行距離に対する不安をもたらす。 For example, if the relationship between electromagnetic power loss (EM loss) and torque demand of an electric motor is expressed graphically, a parabolic relationship holds true. Therefore, if the torque demand increases by one unit, the EM losses increase by a factor of four. Dynamic road conditions and ADS/ADAS-based torque demands that do not account for EM losses lead to a reduction in overall mileage and create range anxiety.
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献1のような技術がある。特許文献1には「モータジェネレータによる回生量を最大化させることができ、かつ、走行経路によらず最適な効率での車両走行を実現できる車両の走行制御装置」が開示されている。
As background technology in this technical field, there is a technology such as that disclosed in
上記特許文献1の技術によれば、車両の燃費を優先させ、メインバッテリの電力消費を抑制する効率優先走行が可能であるとしている。
According to the technique disclosed in
しかしながら、走行ルートにおいて刻々と変化する道路勾配や路面の接着性、横滑り状態等に起因する車両損失は考慮されておらず、バッテリ式電気自動車(BEV)のように、主にバッテリからの電力供給により駆動する車両においては、上述したような走行距離に対する不安を解消するには改善の余地がある。 However, this does not take into account vehicle losses caused by constantly changing road gradients, road surface adhesion, skidding conditions, etc. along the driving route, and as in battery electric vehicles (BEVs), power is mainly supplied from batteries. In a vehicle driven by a vehicle, there is room for improvement in resolving the above-mentioned concerns regarding the mileage.
そこで、本発明の目的は、バッテリ式電気自動車の走行を制御する車両制御ユニットにおいて、車両運動に伴い発生する損失を低減し、走行距離をできるだけ伸ばすように制御可能な車両制御ユニット及びそれを用いた車両制御方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle control unit that is capable of controlling the running of a battery-powered electric vehicle so as to reduce the loss that occurs due to vehicle motion and to extend the mileage as much as possible. The purpose of the present invention is to provide a vehicle control method that provides a method for controlling a vehicle.
上記課題を解決するために、本発明は、車両運動に伴い発生する損失を推定する車両損失推定ユニットと、車両の運動計画を生成する車両運動生成ユニットと、車両の運動を制御する車両運動制御ユニットと、を備え、前記車両損失推定ユニットは、入力された情報に基づいて、所定の運転シナリオに従い運転した場合の車両の損失を推定し、前記車両運動生成ユニットは、前記車両損失推定ユニットが推定した損失を低減するように前記運転シナリオを修正し、前記車両運動制御ユニットは、前記車両運動生成ユニットが修正した運転シナリオに基づいて車両の運動を制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a vehicle loss estimation unit that estimates loss that occurs due to vehicle motion, a vehicle motion generation unit that generates a vehicle motion plan, and a vehicle motion control that controls vehicle motion. unit, the vehicle loss estimation unit estimates a loss of the vehicle when driving according to a predetermined driving scenario based on the input information, and the vehicle motion generation unit estimates the vehicle loss estimation unit based on the input information. The driving scenario is modified to reduce the estimated loss, and the vehicle motion control unit controls the motion of the vehicle based on the modified driving scenario by the vehicle motion generation unit.
また、本発明は、(a)入力された情報に基づいて、所定の運転シナリオに従い運転した場合の車両の損失を推定するステップ、(b)前記(a)ステップで推定した損失を低減するように前記運転シナリオを修正するステップ、(c)前記(b)ステップで修正した運転シナリオに基づいて車両の運動を制御するステップ、を有することを特徴とする。 The present invention also provides a method for (a) estimating the loss of the vehicle when driving according to a predetermined driving scenario based on the input information; (b) reducing the loss estimated in step (a). (c) controlling the motion of the vehicle based on the driving scenario modified in step (b).
本発明によれば、バッテリ式電気自動車の走行を制御する車両制御ユニットにおいて、車両運動に伴い発生する損失を低減し、走行距離をできるだけ伸ばすように制御可能な車両制御ユニット及びそれを用いた車両制御方法を実現することができる。 According to the present invention, in a vehicle control unit that controls the running of a battery-powered electric vehicle, the vehicle control unit can be controlled to reduce loss that occurs due to vehicle motion and extend the mileage as much as possible, and a vehicle using the same. A control method can be realized.
これにより、バッテリ式電気自動車の走行距離に対する不安を低減することができる。 This can reduce concerns about the mileage of the battery electric vehicle.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the following description of the embodiments.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that in each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations of overlapping parts will be omitted.
図1から図7を参照して、本発明の実施例1に係る車両制御ユニット及び車両制御方法について説明する。 A vehicle control unit and a vehicle control method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
図1は、本実施例の車両制御ユニット111を搭載する車両100の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
本実施例の車両100は、図1に示すように、主要な構成として、ドライバ注視情報ユニット101と、自車情報出力ユニット102と、運転シナリオ情報出力ユニット103と、ADS/ADAS ECU104と、モータ及びインバータ情報出力ユニット105と、バッテリ106と、インバータ107と、電気モータ108と、トランスミッション駆動機構109と、エンジン110と、車両制御ユニット111とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
車両制御ユニット111は、ドライバ注視情報ユニット101,自車情報出力ユニット102,運転シナリオ情報出力ユニット103,ADS/ADAS ECU104,モータ及びインバータ情報出力ユニット105の各ユニットから出力される情報、及びバッテリ106,インバータ107,電気モータ108,トランスミッション駆動機構109,エンジン110の各部の状態を推定した状態推定情報を利用して、車両運動に伴い発生する損失を最小化することができる車両運動計画を決定する。
The vehicle control unit 111 receives information output from each unit: a driver
初期の車両運動または運動プランは、自車両の運転者またはADS/ADASのいずれかによって生成することができるが、上述したように、従来のADS/ADAS及び運転者は、車両運動に伴い発生する損失を最小化するための車両運動計画を決定することができない。 The initial vehicle motion or motion plan can be generated either by the driver of the own vehicle or by the ADS/ADAS, but as mentioned above, traditional ADS/ADAS and the driver It is not possible to determine a vehicle motion plan to minimize losses.
そこで、本実施例の車両制御ユニット111は、自車両の運転者またはADS/ADASが決定または意図した車両運動を修正して、車両運動に伴い発生する損失を最小限に抑え、走行距離をできるだけ伸ばすように制御する。 Therefore, the vehicle control unit 111 of this embodiment corrects the vehicle motion determined or intended by the driver of the own vehicle or ADS/ADAS, minimizes the loss caused by vehicle motion, and reduces the travel distance as much as possible. Control it so that it stretches.
図2は、本発明の車両制御ユニット111の適用対象となる車両の構成例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a vehicle to which the vehicle control unit 111 of the present invention is applied.
本発明の車両制御ユニット111は、様々な動力構成を有する車両に搭載することができ、例えば、エンジン及びバッテリ駆動の電気モータによって同時にまたは並列に動力を供給されるハイブリッド車201に適用することができる。
The vehicle control unit 111 of the present invention can be installed in vehicles having various power configurations, and can be applied, for example, to a
同様に、動力源であるエンジンと電気モータが直列に接続された直列構成のハイブリッド車202、さらに、バッテリ駆動の電気自動車203、エンジンのみを動力源とするエンジン車204にも適用することができる。
Similarly, it can be applied to a
図2に示すような様々な動力構成の車両に、本発明の車両制御ユニット111を搭載することで、車両運動に伴い発生する損失を最小化するために車両運動を修正することができる。 By installing the vehicle control unit 111 of the present invention in vehicles with various power configurations as shown in FIG. 2, vehicle motion can be modified to minimize losses that occur with vehicle motion.
これにより、各車両において、走行可能距離を節約するように車両運動を決定することができる。その結果、ハイブリッド車201,202やバッテリ駆動の電気自動車203の場合には、バッテリ充電状態を節約することができ、ハイブリッド車201,202やエンジン駆動のエンジン車204の場合には、燃料を節約することができる。
Thereby, vehicle motion can be determined in each vehicle so as to save the possible travel distance. As a result, in the case of
図3は、本実施例の車両制御ユニット305(図1の車両制御ユニット111に相当)による車両運動修正の機能ブロック図である。 FIG. 3 is a functional block diagram of vehicle motion correction by the vehicle control unit 305 (corresponding to the vehicle control unit 111 in FIG. 1) of this embodiment.
車両制御ユニット305は、3つのサブ機能、すなわち、車両走行可能距離推定ユニット及び車両損失推定ユニット306、複数車両運動生成ユニット/選択ユニット/スイッチユニット307、ダイナミック制御ユニット308から構成される。
The
車両制御ユニット305は、以前の制御基準パラメータ301、ドライバ/ADAS入力30、横滑り,道路接着,道路勾配を含む推定信号303、及び車輪速度,ヨーレート,横方向加速度,縦方向加速度、安全距離を含む交通シナリオ,バッテリ充電状態,燃料状態の情報群として構成される測定信号304などの入力を使用するように構成されている。
The
ダイナミック制御ユニット308には、制御基準生成ユニット、コントローラ過渡立ち上がり時間生成ユニットが含まれており、車両制御ユニット305は、最終的に、最適制御目標基準及びコントローラ過渡立ち上がり時間を出力する。
The
車両制御ユニット305は、制御検証ユニット313で選択された制御のタイプに応じて、基準速度、横方向位置及びヨーレートとして制御目標基準を出力する。
制御検証ユニット313内において、速度追跡コントローラ309、縦方向安定性コントローラ310、またはヨー安定性コントローラ311により車両運動コントローラが構成される。
Within the
最後に、制御検証ユニット313の出力は、トルク・ベクトルコントローラ312によって利用されて、全ての車輪のトルク要求を決定する。
Finally, the output of
図4は、車両制御ユニット305(111)の立ち上がり時間と制御基準、モータトルク要求と電磁的損失の関係を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the rise time and control standard of the vehicle control unit 305 (111), the motor torque request, and the electromagnetic loss.
図4の左図は、車両損失を低減するために車両制御ユニット305により決定される制御目標基準とコントローラ過渡立ち上がり時間を表している。図4の右図は、異なる速度(100Km/h,120Km/h)のトルク要求に対する車両の電気モータの電磁的損失を表している。
The left diagram of FIG. 4 represents control target criteria and controller transient rise times determined by
図4の左図に示すように、制御基準(reference 1及びreference 2)を変更し、コントローラの過渡的な立ち上がり時間を修正することで、車両運動に伴い発生する損失を最小限に抑えることができる。
As shown in the left diagram of Figure 4, by changing the control standards (
電気モータ108の電磁的電力損失(EM損失)とトルク要求の関係をグラフで表わすと、図4の右図に示すように、放物線状の関係が成り立つ。例えば、電気モータ108のトルク要求が1単位増加すると、電気モータ108の電磁的損失は4倍増加する。
When the relationship between the electromagnetic power loss (EM loss) of the
また、電気モータ108のトルク要求によっては、電気モータ108の電磁的損失を極小化(最小化)することができる。
Further, depending on the torque requirement of the
図5は、目的地までの異なる勾配の複数ルートの例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing an example of multiple routes with different slopes to a destination.
図5に示すように、A地点(スタート位置)からB地点(終了位置)までの移動に勾配の異なる複数ルートを利用可能である場合、車両制御ユニット305は、エネルギー効率の高いルートを選択する。図5の例では、ルートAよりも全体的に勾配の少ないルートBを選択する。
As shown in FIG. 5, when multiple routes with different slopes are available for moving from point A (start position) to point B (end position),
自車両の乗員が、車両制御ユニット305が選択したルートを上書きした場合、車両制御ユニット305は事前に決定された車両運動計画を再帰的に最適化して、車両の走行距離を節約する。
If the occupant of the own vehicle overrides the route selected by the
図6は、本実施例の車両制御ユニット305(111)による車両制御方法を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing a vehicle control method by the vehicle control unit 305 (111) of this embodiment.
図6に示すように、本実施例の車両制御方法では、車両運動コントローラの立ち上がり時間、及び制御目標基準の大きさを最適化することによって、車両運動を修正する。 As shown in FIG. 6, in the vehicle control method of this embodiment, the vehicle motion is corrected by optimizing the rise time of the vehicle motion controller and the magnitude of the control target reference.
図6のフローチャートを用いて、車両運動修正アルゴリズムを説明する。 The vehicle motion correction algorithm will be explained using the flowchart of FIG.
車両100のスイッチを入れることにより、車両制御ユニット305(111)の動作が開始する(ステップS601)。
By turning on the
車両制御ユニット305は、先ず、ステップS602において、図3に示したように、車両の推定状態・計測状態・制御基準・ADS/ADAS出力等を取得する。
First, in step S602, the
次に、ステップS603において、与えられた制御目標を追従するために電気モータ損失を算出する。 Next, in step S603, electric motor loss is calculated in order to follow the given control target.
続いて、ステップS604において、ADS/ADASまたはドライバが意図する動作が選択されたルートをナビゲートするために実行される場合に、電気モータの損失が増加するか否かを判定する。 Subsequently, in step S604, it is determined whether the electric motor losses will increase if the ADS/ADAS or driver intended actions are performed to navigate the selected route.
電気モータの損失が増加すると判定された場合(Yes)、ステップS605に移行し、過渡的挙動としてコントローラ立ち上がり時間を増加させて、ADS/ADASまたはドライバが意図した動作を実現する。 If it is determined that the loss of the electric motor increases (Yes), the process moves to step S605, and the controller rise time is increased as a transient behavior to realize the operation intended by the ADS/ADAS or the driver.
一方、電気モータの損失が増加しないと判定された場合(No)には、ステップS602に戻り、ステップS602以降の処理を繰り返す。 On the other hand, if it is determined that the loss of the electric motor does not increase (No), the process returns to step S602 and the processes from step S602 onwards are repeated.
次に、ステップS606において、与えられた制御目標を追従するために電気モータ損失を再計算する。 Next, in step S606, electric motor loss is recalculated in order to follow the given control target.
続いて、ステップS607において、コントローラ立ち上がり時間を長くすることで必要な電気モータ損失の低減を達成できるか否かを判定する。 Subsequently, in step S607, it is determined whether the necessary reduction in electric motor loss can be achieved by lengthening the controller startup time.
コントローラ立ち上がり時間を長くしても必要な電気モータ損失の低減が達成できない場合(No)、コントローラ立ち上がり時間を決定してコントローラを構成する。 If the required electric motor loss reduction cannot be achieved even if the controller startup time is increased (No), the controller startup time is determined and the controller is configured.
一方、コントローラ立ち上がり時間を長くすることで必要な電気モータ損失の低減が達成できる場合(Yes)、ステップS608に移行し、推定制御過渡立ち上がり時間を設定した後、ステップS602に戻り、ステップS602以降の処理を繰り返す。 On the other hand, if the necessary reduction in electric motor loss can be achieved by lengthening the controller rise time (Yes), the process moves to step S608, sets the estimated control transient rise time, returns to step S602, and performs the steps after step S602. Repeat the process.
ステップS607において、必要な電気モータ損失の低減が達成できない場合(No)は、ステップS609に移行し、コントローラ立ち上がり時間を短くすることで所定の閾値まで制御基準を減少させ、ADS/ADAS/ドライバの意図する動作を変更する。 In step S607, if the required electric motor loss reduction cannot be achieved (No), the process moves to step S609, in which the control standard is reduced to a predetermined threshold by shortening the controller startup time, and the ADS/ADAS/driver Change the intended behavior.
次に、ステップS610において、与えられた制御目標を追従するために、変更されたADS/ADAS/ドライバの意図する動作及び変更されたコントローラ立ち上がり時間を使用して、電気モータ損失を再計算する。 Next, in step S610, electric motor losses are recalculated using the modified ADS/ADAS/driver intended operation and the modified controller rise time to track the given control goal.
続いて、ステップS611において、必要な電気モータ損失の低減を達成できるか否かを再度判定する。 Subsequently, in step S611, it is determined again whether or not the necessary reduction in electric motor loss can be achieved.
必要な電気モータ損失の低減が達成できる場合(Yes)、ステップS612に移行し、推定制御過渡立ち上がり時間を設定し、決定されたコントローラ立ち上がり時間及び変更された制御目標基準を使用してコントローラを構成する。その後、ステップS602に戻り、ステップS602以降の処理を繰り返す。 If the required electric motor loss reduction can be achieved (Yes), the process moves to step S612, where the estimated control transient rise time is set and the controller is configured using the determined controller rise time and the changed control target criteria. do. Thereafter, the process returns to step S602, and the processes from step S602 onward are repeated.
なお、図6には、電気モータ損失の観点からのみ車両運動修正アルゴリズムを示しているが、エンジン損失、インバータ損失、パワートレイン損失、空気抵抗損失、及び転がり抵抗損失を含むように車両運動修正アルゴリズムを構成することもでき、さらに、これらの損失に限定されず、他の損失についても低減の対象とすることができる。 Although FIG. 6 shows the vehicle motion correction algorithm only from the perspective of electric motor loss, the vehicle motion correction algorithm can be modified to include engine loss, inverter loss, powertrain loss, air resistance loss, and rolling resistance loss. Furthermore, the loss is not limited to these losses, and other losses can also be reduced.
図7は、本実施例の車両制御ユニット305及び複数車両運動生成ユニット307の動作例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the operation of the
図中の符号701は、移動時間に対する道路勾配の変化を示している。車両制御ユニット305は、起動時に受動モードで機能し、道路の高さ(標高)と移動時間に関して車両の動きを事前に決定することにより、ADS/ADAS/ドライバを支援する。
複数車両運動生成ユニット307は、図中の符号702~704で表される複数の車両運動計画を生成する。
The multiple vehicle
車両運動計画702~704を推定するために、複数車両運動生成ユニット307は、図7に示すようなコスト関数を使用して、図7に立ち上がり時間1、立ち上がり時間2等として示される複数のコントローラ立ち上がり時間を使用してコストを最小化しようと試み、同様に制御目標基準を使用してコストを最小限に抑える。
To estimate the vehicle motion plans 702-704, the multi-vehicle
なお、車両運動計画702~704の各コストを最小限に抑えることができればよく、ユーザの要求に従って車両運動計画を選択することができる。 Note that it is only necessary to minimize the cost of each of the vehicle motion plans 702 to 704, and the vehicle motion plan can be selected according to the user's request.
以上説明したように、本実施例の車両制御ユニット305(111)は、車両運動に伴い発生する損失を推定する車両損失推定ユニット306と、車両の運動計画を生成する車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)と、車両の運動を制御する車両運動制御ユニット(ダイナミック制御ユニット308)とを備えており、車両損失推定ユニット306は、入力された情報に基づいて、所定の運転シナリオに従い運転した場合の車両の損失を推定し、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、車両損失推定ユニット306が推定した損失を低減するように運転シナリオを修正し、車両運動制御ユニット(ダイナミック制御ユニット308)は、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)が修正した運転シナリオに基づいて車両の運動を制御する。
As explained above, the vehicle control unit 305 (111) of this embodiment includes the vehicle
また、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、車両の加速時間および減速時間を変更することで損失を低減するように運転シナリオを修正する。 The vehicle motion generation unit (multi-vehicle motion generation unit 307) also modifies the driving scenario to reduce losses by changing the acceleration time and deceleration time of the vehicle.
また、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、車両の電気モータトルクを変更することで損失を低減するように運転シナリオを修正する。 The vehicle motion generation unit (multi-vehicle motion generation unit 307) also modifies the driving scenario to reduce losses by changing the electric motor torque of the vehicle.
また、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、車両の加速時間および減速時間を増加することで車両の電気モータの電磁的損失を低減するように運転シナリオを修正する。 The vehicle motion generation unit (multi-vehicle motion generation unit 307) also modifies the driving scenario to reduce electromagnetic losses of the vehicle's electric motor by increasing the acceleration and deceleration times of the vehicle.
また、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、走行ルートの道路勾配に基づいて運転シナリオを修正する。 The vehicle motion generation unit (multi-vehicle motion generation unit 307) also modifies the driving scenario based on the road gradient of the travel route.
そして、例えば道路勾配が下り勾配の場合、車両の電気モータの回生エネルギーを用いてバッテリの充電状態を増加させることも可能である。 For example, when the road slope is downhill, it is also possible to increase the state of charge of the battery using regenerated energy from the vehicle's electric motor.
また、車両の走行可能距離を推定する車両走行可能距離推定ユニット306を備えており、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、車両損失推定ユニット306が推定した損失に基づいて車両走行可能距離推定ユニット306が推定した走行距離から、ユーザが選択した目的地に到達できない場合、最寄りの充電ステーションへ目的地を修正することも可能である。
It also includes a vehicle travelable
また、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、入力された地図情報に基づいて複数の車両運動計画を生成し、複数の車両運動計画から、ユーザが所望の車両運動計画を選択することも可能である。 Further, the vehicle motion generation unit (multi-vehicle motion generation unit 307) generates a plurality of vehicle motion plans based on the input map information, and allows the user to select a desired vehicle motion plan from the plurality of vehicle motion plans. It is also possible.
また、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、入力された地図情報に基づいて複数の車両運動計画を生成し、車両の損失が最も少ない車両運動計画をユーザに提示することも可能である。 The vehicle motion generation unit (multi-vehicle motion generation unit 307) can also generate multiple vehicle motion plans based on the input map information and present the vehicle motion plan with the least vehicle loss to the user. It is.
本実施例により、車両運動に伴い発生する損失を低減し、走行距離をできるだけ伸ばすように制御することができる。 According to this embodiment, it is possible to control the vehicle so as to reduce the loss caused by the movement of the vehicle and extend the travel distance as much as possible.
図8を参照して、本発明の実施例2に係る車両制御ユニット及び車両制御方法について説明する。 With reference to FIG. 8, a vehicle control unit and a vehicle control method according to a second embodiment of the present invention will be described.
図8は、本実施例の車両制御ユニットの動作例を示す図であり、交通渋滞時の適用例を示している。図8には、交通渋滞シナリオにおける先行車両802とそれに続く自車両801を示して
自車両801が40km/hの速度で移動しており、先行車両802が30km/hの速度で移動している場合、車間距離30mを維持するには自車両801の速度を20km/hに減速する必要がある。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the operation of the vehicle control unit of this embodiment, and shows an example of application during traffic congestion. Figure 8 shows a leading
自車両801と先行車両802との間の距離は、自車両801及び先行車両802の速度に基づいて、加速ゾーン、等速ゾーン、及び減速ゾーンに分割することができる。
The distance between the
従来のADS/ADAS技術は、ストップアンドゴー車両運動を使用して交通渋滞シナリオをナビゲートするように構成されるが、ストップアンドゴー車両運動はモータ損失等の運動誘起損失804を増加させ、車両の走行距離を減少させる。
Conventional ADS/ADAS technology is configured to navigate traffic congestion scenarios using stop-and-go vehicle motion, but stop-and-go vehicle motion increases motion-induced
従って、運動誘起損失を低減するために、加速ゾーン、等速ゾーン、及び減速ゾーンを調整し、等速ゾーンの最大基準速度制限及び最小基準速度制限を変更することにより、ストップアンドゴー車両運動を変更する。つまり、時間の経過とともに運動によって引き起こされる損失を拡散し、かつ、停止しない車両運動を生成する。 Therefore, to reduce motion-induced losses, stop-and-go vehicle motion can be reduced by adjusting the acceleration zone, constant velocity zone, and deceleration zone, and by changing the maximum reference speed limit and minimum reference speed limit of the constant velocity zone. change. That is, it spreads the losses caused by the motion over time and generates non-stop vehicle motion.
例えば、可変制御過渡運動を示すグラフ803に、2つの車両運動プロファイル806及び807を示す。
For example,
車両運動プロファイル806は、0秒~4秒の加速ゾーンと4秒~22秒の等速ゾーンを表す。車両運動プロファイル806の車両運動計画は、固有の運動誘起損失を有しており、車両運動プロファイル806の運動計画を車両運動プロファイル807で変更することにより、車両運動プロファイル806の運動誘起損失を減らすことができる。車両運動プロファイル807では、加速ゾーンを1秒~5秒延長して、運動誘起損失を削減または拡散できる。
本実施例の車両制御ユニット305(111)では、車両運動生成ユニット(複数車両運動生成ユニット307)は、交通渋滞シナリオにおいて、最大車両基準速度を下げ、最小車両基準速度をゼロから増加させることにより、前記損失を低減するように前記運転シナリオを修正する。 In the vehicle control unit 305 (111) of this embodiment, the vehicle motion generation unit (multi-vehicle motion generation unit 307) reduces the maximum vehicle reference speed and increases the minimum vehicle reference speed from zero in a traffic congestion scenario. , modifying the driving scenario to reduce the loss.
図9を参照して、本発明の実施例3に係る車両制御ユニット及び車両制御方法について説明する。 With reference to FIG. 9, a vehicle control unit and a vehicle control method according to a third embodiment of the present invention will be described.
図9は、本発明の実施例3に係る車両制御ユニットの動作例を示す図であり、従来のACC ADS/ADASモード及び本発明のレンジセービングACCモードを示している。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the operation of the vehicle control unit according to the third embodiment of the present invention, showing a conventional ACC ADS/ADAS mode and a range saving ACC mode of the present invention.
道路勾配901が変化する特定の運転シナリオのルートにおける従来の(通常の)ACCモードは、道路勾配を無視し、車両トルクを増加させ続けて、所定のACC基準速度902に従うように維持する。車両運動誘起損失は、モータ損失903に示すような面積(損失量)を有し、走行距離904の減少につながる可能性がある。
A conventional (normal) ACC mode in a particular driving scenario route where the
反対に、本発明の車両制御ユニット305を使用して実行されるレンジセービングACCは、基準速度906に示すように、従来のACC基準速度902を道路勾配905に従って修正し、基準速度906における遷移期間によって示すように車両の加速及び減速時間を変更することによって、従来のACC運動計画の周りの車両運動計画を修正することができ、運動誘起損失をモータ損失907に低減し、最終的に走行距離908を節約する。
Conversely, the range-saving ACC performed using the
図10を参照して、本発明の実施例4に係る車両制御ユニット及び車両制御方法について説明する。 With reference to FIG. 10, a vehicle control unit and a vehicle control method according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
図10は、本実施例の車両制御ユニットの動作例を示す図であり、ダンプベッド(荷台)1001を備えたダンプトラック1002に適用した例を示している。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the operation of the vehicle control unit of this embodiment, and shows an example applied to a
図10に示すように、ダンプトラック1002は、荷下ろし作業等のダンピング動作を実施する際、様々なダンピング動作プロファイル1003、及びそれに関連するエネルギー損失1005を伴う。
As shown in FIG. 10, when a
ダンピング動作プロファイル1003に基づいた運動計画によってダンプトラック1002の運動を制御すると、エネルギー損失1005のような損失が発生し、走行距離の縮小につながる可能性がある。
If the motion of the
そこで、本発明の車両制御ユニット305により、ダンプトラック1002のダンピング動作をダンピング動作プロファイル1004に変更し、ダンピング動作によって発生する損失をエネルギー損失1006に低減または拡散する。
Therefore, the
図11を参照して、本発明の実施例5に係る車両制御ユニット及び車両制御方法について説明する。 With reference to FIG. 11, a vehicle control unit and a vehicle control method according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
図11は、本実施例の車両制御ユニットの動作例を示す図であり、鉄道車両1101に適用した例を示している。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the operation of the vehicle control unit of this embodiment, and shows an example applied to a
従来の鉄道システムでは、鉄道車両における運動誘起損失を考慮していない場合があり、エネルギー損失1104に示すような損失が発生する可能性がある。
Conventional railway systems may not take into account motion-induced losses in railway vehicles, and losses such as shown in
そこで、本発明の車両制御ユニット305により、列車運動を列車運動プロファイル1102から列車運動プロファイル1103に変更することで、エネルギー損失1105に低減し、鉄道車両1101の走行距離を伸ばすことができる。
Therefore, by changing the train motion from the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. Furthermore, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with other configurations.
100…車両
101…ドライバ注視情報ユニット
102…自車情報出力ユニット
103…運転シナリオ情報出力ユニット
104…ADS/ADAS ECU
105…モータ及びインバータ情報出力ユニット
106…バッテリ
107…インバータ
108…電気モータ
109…トランスミッション駆動機構
110…エンジン
111,305…車両制御ユニット
201,202…ハイブリッド車
203…電気自動車
204…エンジン車
301…以前の制御基準パラメータ
302…ドライバ/ADAS入力
303…推定信号
304…測定信号
306…車両走行可能距離推定ユニット及び車両損失推定ユニット
307…複数車両運動生成ユニット/選択ユニット/スイッチユニット
308…ダイナミック制御ユニット
309…速度追跡コントローラ
310…縦方向安定性コントローラ
311…ヨー安定性コントローラ
312…トルク・ベクトルコントローラ
313…制御検証ユニット
701…移動時間に対する道路勾配の変化
702~704…車両運動計画
801…自車両
802…先行車両
803…可変制御過渡運動を示すグラフ
804,805…運動誘起損失(モータ損失)
806,807…車両運動プロファイル
901,905…道路勾配
902,906…基準速度
903,907…モータ損失
904,908…走行距離
1001…ダンプベッド(荷台)
1002…ダンプトラック
1003,1004…ダンピング動作プロファイル
1005,1006,1104,1105…エネルギー損失
1101…鉄道車両
1102,1103…列車運動プロファイル
100...
105...Motor and inverter
806, 807...Vehicle motion profile 901,905...Road gradient 902,906...Reference speed 903,907...Motor loss 904,908...Distance traveled 1001...Dump bed (loading platform)
1002...
Claims (11)
車両の運動計画を生成する車両運動生成ユニットと、
車両の運動を制御する車両運動制御ユニットと、を備え、
前記車両損失推定ユニットは、入力された情報に基づいて、所定の運転シナリオに従い運転した場合の車両の損失を推定し、
前記車両運動生成ユニットは、前記車両損失推定ユニットが推定した損失を低減するように前記運転シナリオを修正し、
前記車両運動制御ユニットは、前記車両運動生成ユニットが修正した運転シナリオに基づいて車両の運動を制御する車両制御ユニット。 a vehicle loss estimation unit that estimates loss occurring due to vehicle motion;
a vehicle motion generation unit that generates a vehicle motion plan;
A vehicle motion control unit that controls motion of the vehicle;
The vehicle loss estimation unit estimates a loss of the vehicle when driving according to a predetermined driving scenario based on the input information,
the vehicle motion generation unit modifies the driving scenario to reduce the loss estimated by the vehicle loss estimation unit;
The vehicle motion control unit is a vehicle control unit that controls the motion of the vehicle based on the driving scenario modified by the vehicle motion generation unit.
前記車両運動生成ユニットは、車両の加速時間および減速時間を変更することで前記損失を低減するように前記運転シナリオを修正する車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 1,
The vehicle motion generation unit is a vehicle control unit that modifies the driving scenario to reduce the loss by changing acceleration and deceleration times of the vehicle.
前記車両運動生成ユニットは、車両の電気モータトルクを変更することで前記損失を低減するように前記運転シナリオを修正する車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 1,
The vehicle motion generation unit is a vehicle control unit that modifies the driving scenario to reduce the losses by changing the electric motor torque of the vehicle.
前記車両運動生成ユニットは、車両の加速時間および減速時間を増加することで前記車両の電気モータの電磁的損失を低減するように前記運転シナリオを修正する車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 1,
The vehicle motion generation unit is a vehicle control unit that modifies the driving scenario to reduce electromagnetic losses of the electric motor of the vehicle by increasing acceleration and deceleration times of the vehicle.
前記車両運動生成ユニットは、交通渋滞シナリオにおいて、最大車両基準速度を下げ、最小車両基準速度をゼロから増加させることにより、前記損失を低減するように前記運転シナリオを修正する車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 1,
The vehicle motion generation unit is a vehicle control unit that modifies the driving scenario to reduce the loss by reducing a maximum vehicle reference speed and increasing a minimum vehicle reference speed from zero in a traffic congestion scenario.
前記車両運動生成ユニットは、走行ルートの道路勾配に基づいて前記運転シナリオを修正する車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 1,
The vehicle motion generation unit is a vehicle control unit that modifies the driving scenario based on the road gradient of the driving route.
前記道路勾配が下り勾配の場合、車両の電気モータの回生エネルギーを用いてバッテリの充電状態を増加させる車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 6,
The vehicle control unit increases the state of charge of the battery using regenerated energy of the vehicle's electric motor when the road slope is downward.
車両の走行可能距離を推定する走行可能距離推定ユニットを備え、
前記車両運動生成ユニットは、前記車両損失推定ユニットが推定した損失に基づいて前記走行可能距離推定ユニットが推定した走行距離から、ユーザが選択した目的地に到達できない場合、最寄りの充電ステーションへ目的地を修正する車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 1,
Equipped with a drivable distance estimation unit that estimates the drivable distance of the vehicle,
If the vehicle movement generation unit cannot reach the destination selected by the user from the travel distance estimated by the travelable distance estimation unit based on the loss estimated by the vehicle loss estimation unit, the vehicle motion generation unit moves the destination to the nearest charging station. Modify the vehicle control unit.
前記車両運動生成ユニットは、入力された地図情報に基づいて複数の車両運動計画を生成し、
前記複数の車両運動計画から、ユーザが所望の車両運動計画を選択可能な車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 1,
The vehicle motion generation unit generates a plurality of vehicle motion plans based on input map information,
A vehicle control unit that allows a user to select a desired vehicle motion plan from the plurality of vehicle motion plans.
前記車両運動生成ユニットは、入力された地図情報に基づいて複数の車両運動計画を生成し、
前記車両の損失が最も少ない車両運動計画をユーザに提示する車両制御ユニット。 The vehicle control unit according to claim 1,
The vehicle motion generation unit generates a plurality of vehicle motion plans based on input map information,
A vehicle control unit that presents a vehicle motion plan with the least loss of the vehicle to a user.
(a)入力された情報に基づいて、所定の運転シナリオに従い運転した場合の車両の損失を推定するステップ、
(b)前記(a)ステップで推定した損失を低減するように前記運転シナリオを修正するステップ、
(c)前記(b)ステップで修正した運転シナリオに基づいて車両の運動を制御するステップ。 A vehicle control method comprising the following steps;
(a) estimating the loss of the vehicle when driving according to a predetermined driving scenario based on the input information;
(b) modifying the driving scenario to reduce the loss estimated in step (a);
(c) controlling the motion of the vehicle based on the driving scenario modified in step (b);
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