JPH0872591A - 車両用駆動力制御装置 - Google Patents
車両用駆動力制御装置Info
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Abstract
て、エンジンや自動変速機の設定を最適かつ精密に調整
する実用性の高い車両用駆動力制御装置を提供する。 【構成】 走行道路推定部13は、電子地図12の道路
地図上で特定した自車両の現在位置に基づいて数秒後の
自車両位置を推定する。駆動力予測部15は、走行抵抗
測定部14が求めた現在の負荷状態を、電子地図12か
ら検索した現在と数秒後の高度差で補正して数秒後の必
要駆動力と定める。駆動系制御部16は、この必要駆動
力の大小に応じてエンジンや自動変速機の設定を変更す
る。道路状態や搭載貨物重量等が不明でも必要駆動力を
正確に求めて、先回りの設定変更を適正に実施でき、必
要なパワーや応答性を確保しつつも最大限の燃料節約を
実現できる。
Description
秒後の自車両位置の勾配を考慮してエンジンや自動変速
機の作動条件を調整する車両用駆動力制御装置に関す
る。
に、自車両の過去の走行軌跡と現在位置を表示して道案
内を行うナビゲーション装置が実用化されている。ナビ
ゲーション装置は、(1)大量の道路地図情報を記録し
た既製の電子地図であるCD−ROMの再生装置、
(2)自車両位置を検出するための複数のセンサや衛星
情報の受信機、(3)自車両位置を演算して電子地図を
検索し、対応する道路地図情報を抽出して画像処理等を
行う演算装置、(4)自車両の現在位置を道路地図に重
ねて画像表示するモニター画面を含む。電子地図とし
て、既製のCD−ROMに加えて、磁気ディスクやIC
メモリ等の書き替え可能な記録媒体を設けておけば、C
D−ROMから検索した情報に新規情報を組み合わせて
記録して、特定用途の小データベースを作成できる。特
定用途の小データベースの例は、予め運転者が設定した
走行経路を記憶させておき、モニター画面上の道路地図
に重ねて画像表示させる技術や、運転者が出発点と終着
点を設定して、最短経路を自動検索させる技術である。
従来より、燃料消費の節約、車内騒音や振動の抑制、排
気ガスの清浄化、低公害等を目的として、走行中のエン
ジンや自動変速機の作動条件を自動的に調整する種々の
手法が実用化されている。例えば、高速道路における高
速定常走行を検知してエンジンを高空燃比のリーン制御
とする、エンジンの出力状態に適合させて自動変速機の
切り替え特性をノーマルからハイギアードまたはローギ
アードに変更する等である。これらの技術では、刻々と
変化する「現在の負荷状況」に対応した最適な作動条件
をエンジンや自動変速機に設定する。図18に示すよう
に、エンジンをリーン制御として坂道を登り始めると、
エンジンの出力不足が自動的に検知され、リーン制御が
自動的に理論空燃比のストイキメトリック制御に切り替
えられる。
した最適な作動条件をエンジンや自動変速機に刻々と設
定する手法では、実質切り替え時間の長さが自動車の運
転性能を実質的に損なわせる。エンジンの空燃比を変化
させる場合、燃料供給系に信号を入力させてエンジンの
出力状態が実際に変化するまでに2秒前後を要する。ま
た、自動変速機に変速比切り替えを指令入力して実際に
変速操作が完了するまでに1秒前後を要する。100k
m/時の走行では、2秒間が60m、1秒間が30mの
走行に相当する。全長が100mに満たない坂道に進入
してエンジン出力の低下を検知した後にエンジンの空燃
比を変化させたのでは、実際にエンジン出力が上昇した
頃には坂道が既に終りかけている。その間、運転者は、
スロットルを踏み込んでも車両速度が低下する事実に苛
立ち、低燃料消費の作動条件が原因であるにもかかわら
ず、自車両の動力系それ自体のパワー不足や、坂道での
反応の悪さと感じてしまう。坂道に進入する以前に必要
な切り替え動作を完了させて、低燃料消費の作動条件を
中止させ、高出力、高反応な作動条件を設定できれば、
このような疑惑を受けないで済む。
の設定を切り替える手法では、実質切り替え時間の問題
に加えて、不必要な切り替え動作が起こる問題もある。
図18に示されるように短い下り坂を挟んで長い登り坂
が続く場合、短い下り坂部分でエンジンをリーン制御と
する利益が無い。むしろ、前方の勾配変化を予測的に察
知して、エンジンや自動変速機に不必要な設定変更が行
われることを避けたほうが賢明である。エンジンや自動
変速機の設定を切り替える利益が無ければ、途中の部分
における燃料消費のわずかな不利を受け入れても次の登
り坂道における最初からの高出力と高い反応性を確保す
べきである。実質切り替え時間の長さを考慮すれば、途
中の部分で燃料消費が改善されるかどうかも疑わしい。
て、走行中の道路のはるか前方の状態に適合させて車体
特性を予測的に切り替える技術が特開平2−48210
号に示される。ここでは、運転開始前に運転者が走行経
路を設定しておくと、この走行経路に沿って運転中、ナ
ビゲーション装置で特定された自車両位置に基づいてC
D−ROM地図情報が予測的に検索され、坂道、高速道
路、荒れ道等に実際に進入する以前に、これらの道路状
態に応じた最適なサスペンション特性やステアリング特
性が車体に自動設定される。従って、この車体特性を予
測的に切り替える技術を拡張して、エンジンや自動変速
機の作動条件を予測的に切り替える手法を考えることが
可能である。走行中、刻々の走行位置で、運転者が設定
した走行経路に沿ってCD−ROMを予測的に検索し、
坂道、高速道路、荒れ道等に実際に進入する以前に、こ
れらの道路状態に応じた最適なエンジンの空燃比や自動
変速機の切り替え特性を設定させる。そして、このよう
な走行経路先読みによる予測的な駆動系制御の手法にC
D−ROMによる経路探索の手法を加えれば、特開平2
−48210号における「運転開始前の走行経路の設
定」を行うことなく、エンジンや自動変速機の作動条件
を予測的に切り替える手法が可能となる。走行中、刻々
の走行位置で数秒後の自車両位置を推定し、数秒後の走
行位置の道路属性情報(勾配、標高、幅、曲り状況、舗
装/未舗装の区別等)をCD−ROMから読み出して、
これらの道路状態に応じた最適なエンジンの空燃比や自
動変速機の切り替え特性を設定させる。
数、燃料の種類、気温や湿度、タイヤの磨耗状況、運転
者の性格等、膨大な初期条件の数値を与える必要があ
る。これらの初期条件によってエンジンや自動変速機の
最適な設定が大きく異なるからである。そして、このよ
うな初期条件の設定を運転者に任せるとすれば、設定の
面倒さから適正な運営を期待できない。また、種々のセ
ンサを配置して運転者による設定を置き換えるとすれ
ば、多数のセンサや付属回路、信号処理装置が必要とな
って高価で実用性の低いシステムとなる。
路状況を検索し、エンジンや自動変速機の設定を最適か
つ精密に調整できる実用性の高い車両用駆動力制御装置
を提供することを目的としている。
制御装置は、道路地図情報に関連付けて道路の勾配情報
を保持する電子地図と、自車両の現在位置を検知する自
車位置特定手段と、前記自車位置特定手段の検出結果に
基づいて前記電子地図を参照し、前記道路地図情報にお
ける自車両の現在位置を求めるとともに、現在位置に基
づいて数秒後の自車両の推定位置を求める走行道路推定
手段と、自車両の駆動系における現在の負荷状態を求め
る走行抵抗測定手段と、前記電子地図から検索された前
記現在位置と推定位置の前記勾配情報に基づいて、前記
走行抵抗測定手段が求めた現在の負荷状態を補正して前
記推定位置の必要駆動力を求める駆動力予測手段と、前
記推定位置の必要駆動力に基づいて、エンジンと自動変
速機の少なくとも一方の設定を先回り調整し、前記推定
位置の必要駆動力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制す
る駆動系制御手段と、を有するものである。
項1記載の構成において、前記駆動力予測手段は、駆動
系に対する操作入力状態と駆動系の出力状態の少なくと
も一方に基づいて、前記推定位置で必要な駆動力余裕を
見積もる駆動力余裕算定手段を含み、かつ、前記駆動系
制御手段は、前記駆動力余裕を含む前記必要駆動力に対
応させてエンジンと自動変速機の少なくとも一方の設定
を先回り調整するものである。
地図情報に関連付けて道路の勾配情報を保持する電子地
図と、自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段
と、前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電
子地図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現
在位置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の
自車両の推定位置を求める走行道路推定手段と、自車両
の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵抗測定
手段と、前記電子地図から検索された前記現在位置と推
定位置の前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手
段が求めた現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必
要駆動力を求める駆動力予測手段と、前記推定位置の必
要駆動力に基づいて、エンジンと自動変速機の少なくと
も一方の設定を先回り調整し、前記推定位置の必要駆動
力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制する駆動系制御手
段と、前記道路地図情報に関連付けて操作者が走行経路
の目標位置を設定する目的地入力手段と、を有し、か
つ、前記走行道路推定手段は、前記自車両の推定位置が
道路の分岐点を越える場合には、設定された前記走行経
路の目標位置に向かう方角的傾向の高い分岐に沿って前
記推定位置を移動させるものである。
地図情報に関連付けて道路の勾配情報を保持する電子地
図と、自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段
と、前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電
子地図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現
在位置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の
自車両の推定位置を求める走行道路推定手段と、自車両
の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵抗測定
手段と、前記電子地図から検索された前記現在位置と推
定位置の前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手
段が求めた現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必
要駆動力を求める駆動力予測手段と、前記推定位置の必
要駆動力に基づいて、エンジンと自動変速機の少なくと
も一方の設定を先回り調整し、前記推定位置の必要駆動
力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制する駆動系制御手
段と、を有し、かつ、前記走行道路推定手段は、自車両
の進行方向に対応する運転者の操作内容を検知して道路
の分岐点における自車両の進行方向を識別するととも
に、前記自車両の推定位置が道路の分岐点を越える場合
には、識別した自車両の進行方向に相当する分岐に沿っ
て前記推定位置を移動させるものである。
地図情報に関連付けて道路の勾配情報を保持するととも
に走行経路の各点における新規情報を前記道路地図情報
に関連付けて書き込み可能な電子地図と、自車両の現在
位置を検知する自車位置特定手段と、前記自車位置特定
手段の検出結果に基づいて前記電子地図を参照し、前記
道路地図情報における自車両の現在位置を求めるととも
に、現在位置に基づいて数秒後の自車両の推定位置を求
める走行道路推定手段と、自車両の駆動系における現在
の負荷状態を求める走行抵抗測定手段と、前記電子地図
から検索された前記現在位置と推定位置の前記勾配情報
に基づいて、前記走行抵抗測定手段が求めた現在の負荷
状態を補正して前記推定位置の必要駆動力を求める駆動
力予測手段と、前記推定位置の必要駆動力に基づいて、
エンジンと自動変速機の少なくとも一方の設定を先回り
調整し、前記推定位置の必要駆動力に対応可能な範囲で
燃料消費を抑制する駆動系制御手段と、走行中の自車両
の速度に関する情報を刻々と検知して、前記書き込み可
能な電子地図に記録蓄積する走行軌跡記録手段と、を有
し、かつ、前記駆動系制御手段は、前記書き込み可能な
電子地図から検索された推定位置における過去の自車両
の速度に関する情報に基づいて前記必要駆動力による前
記先回り調整の内容を修正するものである。
地図情報に関連付けて道路の勾配情報を保持するととも
に走行経路の各点における新規情報を前記道路地図情報
に関連付けて書き込み可能な電子地図と、自車両の現在
位置を検知する自車位置特定手段と、前記自車位置特定
手段の検出結果に基づいて前記電子地図を参照し、前記
道路地図情報における自車両の現在位置を求めるととも
に、現在位置に基づいて数秒後の自車両の推定位置を求
める走行道路推定手段と、自車両の駆動系における現在
の負荷状態を求める走行抵抗測定手段と、前記電子地図
から検索された前記現在位置と推定位置の前記勾配情報
に基づいて、前記走行抵抗測定手段が求めた現在の負荷
状態を補正して前記推定位置の必要駆動力を求める駆動
力予測手段と、前記推定位置の必要駆動力に基づいて、
エンジンと自動変速機の少なくとも一方の設定を先回り
調整し、前記推定位置の必要駆動力に対応可能な範囲で
燃料消費を抑制する駆動系制御手段と、走行中の自車両
の駆動出力状態を刻々と検出する発生駆動力算定手段
と、推定された前記必要駆動力とその推定位置における
実際の前記駆動出力状態との格差に関する数値を求めて
前記書き込み可能な電子地図に記録蓄積する評価手段
と、を有し、かつ、前記駆動系制御手段は、前記書き込
み可能な電子地図から検索された過去の前記格差kさに
記録された過去の前記格差に関する数値に応じて、前記
先回り調整の内容を修正するものである。
地図情報に関連付けて道路の勾配情報を保持する電子地
図と、自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段
と、前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電
子地図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現
在位置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の
自車両の推定位置を求める走行道路推定手段と、自車両
の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵抗測定
手段と、前記電子地図から検索された前記現在位置と推
定位置の前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手
段が求めた現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必
要駆動力を求める駆動力予測手段と、前記推定位置の必
要駆動力に基づいて、エンジンと自動変速機の少なくと
も一方の設定を先回り調整し、前記推定位置の必要駆動
力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制する駆動系制御手
段と、走行中の運転者による自車両のスロットル操作の
状態を刻々と検知して、運転者の運転パターンの変化を
検出する運転者操作意図検出手段と、を有し、かつ、前
記駆動系制御手段は、前記スロットル操作の変動幅が拡
大した場合に、前記先回り調整の内容を修正して燃料消
費の抑制を緩和するものである。
項1、2、3、4、5、6または7記載の構成におい
て、前記駆動系制御手段は、エンジンの空燃比と自動変
速機の切り替え特性の複数の組み合わせから前記必要駆
動力に対応する1つの組み合わせを選択するとともに、
それぞれの設定の変更時期を調整して運転性の連続性を
確保させる駆動系の総合制御を行うものである。
図、自車位置特定手段、および走行道路推定手段がいわ
ゆるナビゲーション装置を構成する。電子地図は、道路
地図情報の属性情報として、少なくとも道路上の地点ご
との勾配情報を含む。勾配情報は、間接的に勾配を識別
できる高度(標高)情報等を含む。位置検出手段は、ジ
ャイロセンサと走行距離センサの組み合わせやGPS衛
星放送受信機等によって構成される。走行道路推定手段
は、通常のナビゲーション装置と同様な現在の車両位置
の特定操作に加えて、現在の車両位置に基づく数秒後の
車両位置の推定操作も実行する。
車両の駆動系の実際の負荷状態や駆動出力状態を基礎に
して、現在位置と推定位置の勾配差に応じた相対的な補
正処理を行う。これにより、現在位置と推定位置で等し
い変数を調べる必要が無くなり、貨物搭載量、乗車人
数、タイヤや路面の状態等が不明でも必要駆動力の正確
な推定が可能となる。駆動系制御手段は、駆動力予測手
段が先読み情報から相対的に求めた推定位置の負荷状態
(推定位置までの区間における負荷状態の平均値や最大
値に置き換え可)に対応させて、エンジンの空燃比や自
動変速機の変速特性を最適化する。最適化とは、運転者
に自車両のパワー不足や反応の悪さを感じさせない範囲
で、無駄な切り替え操作を避けつつ燃料消費の抑制、排
気ガスの清浄化等を達成することである。
る地点である。数秒後とは、エンジンや自動変速機の設
定変更を信号入力して、変更結果が駆動系の出力に現実
に反映されるまでの遅れ時間以上を意味する。従って、
現在位置から推定位置までの距離は走行速度に応じて変
化させてもよい。推定位置の必要駆動力は、現在位置と
推定位置の勾配差に加えて、電子地図から検索した道路
種類や曲り状況等、他の情報に応じて補正してもよい。
走行道路推定手段、走行抵抗測定手段、駆動力予測手
段、駆動系制御手段は、データ演算や比較判断の処理に
該当するから、実用的には、メモリ素子を含む1または
複数個の演算装置が実行する処理プログラムの一部に相
当させることが可能である。
車両に要求される可能性のあるパワーと応答性を満たす
べく、駆動系制御手段における設定内容が修正される。
この修正は、駆動力予測手段で推定される必要駆動力の
補正や駆動系制御手段における設定の直接的な変更によ
って実現できる。駆動力余裕算定手段は、アクセル開度
センサ等を通じて、自車両に対する運転者の加速操作や
現実の加速結果を把握して駆動力余裕がどれくらい必要
であるかを算定する。駆動力予測手段は、現在位置と推
定位置の勾配等から求めた数秒後の駆動力推定値に、必
要な駆動力余裕を追加して推定位置の必要駆動力とす
る。高速道路における頻繁な追い越しや山道でのカーブ
の繰り返し等では、駆動力余裕を大きく設定し、燃料消
費の抑制を多少犠牲にしても、運転者のスロットル踏み
込み量に対応した鋭い加速性能と高い反応速度を確保し
ておく。従って、高速道路における追い越しやカーブの
多い山道でも運転者にパワー不足を疑われない。
行道路推定手段が、自車両の進む分岐を分岐点の手前で
予測する。電子地図に設定した走行経路の目標位置の方
向に向かうベクトル傾向の高い分岐が選択される。目的
地入力手段における入力形式は、地図画面上のタッチ入
力、位置座標のキー入力、地名入力等とすることが可能
である。
行道路推定手段が、分岐点の手前における自車両の運転
者による操作内容から進行方向を識別する。分岐点の手
前における方向指示や車線変更は進む分岐の方向に実行
されるから、方向指示や車線変更の方向に一致する分岐
が選択される。
き込み可能な電子地図が2つの機能を持つ。1つはナビ
ゲーション情報等、大量の一般情報を読み出し専用に保
持することであり、他の1つは自車両が走行を重ねるご
とに書き加えられる固有のデータベースである。2つの
機能は、書き込み可能な記録媒体を用いた1つの装置で
も実現できるが、CD−ROM再生装置とICメモリ装
置の組み合わせ等、複数の記憶装置の組み合わせとして
もよい。走行軌跡記録手段は、書き込み可能な電子地図
に、道路地図情報上の経路の各点に対応させた形式で走
行速度等を書き込む。駆動力予測手段は、書き込み可能
な電子地図に記録された過去の走行速度のデータを参考
にして、必要な駆動力の推定やそれに応じた駆動系の設
定内容を修正する。なお、走行速度を蓄積した書き込み
可能な電子地図を用いて走行道路推定手段における走行
道路の推定能率と精度を上昇させることも可能である。
書き込み可能な電子地図に道路地図情報上の各点におけ
る走行回数(頻度)を記録しておき、推定された自車両
の未来位置が道路の分岐点を越える場合には、運転者に
よる方向指示機等の操作を待つこと無く、電子地図にお
ける走行頻度の高い分岐を選択させる。
き込み可能な電子地図に、推定位置における必要駆動力
の推定値と実際の駆動出力状態の格差を現すデータが記
録される。格差が大きいことは駆動力の推定が外れるこ
とを意味し、その場所には勾配以外の必要駆動力の攪乱
要因が存在する。攪乱要因とは、渋滞、交差点の信号、
踏切等である。駆動系制御手段は、書き込み可能な電子
地図に蓄積された過去の学習結果を利用して、勾配情報
に基づく必要駆動力から求めた駆動系の設定内容を修正
する。これにより、駆動系の設定内容は、勾配情報のみ
に基づいて定めたよりも現実的かつ適正なものとなる。
例えば、予想外の駆動力が必要となる可能性が高い場所
では、燃料消費の抑制よりも、起こり得る駆動力変動に
対処できる加速応答性能の確保を優先させる。
転者操作意図検出手段が自車両の運転パターンの変化を
検知して運転者の精神状態を推察する。運転パターンが
変化すると、駆動系制御手段は、必要駆動力の推定内容
や必要駆動力に応じた駆動系の設定内容を運転パターン
の変化内容に応じて修正する。例えば、アクセル踏み込
みの振れが大きくなった場合には燃料消費の抑制より
も、加速応答性能の確保を優先させる。
動系総合制御手段がエンジンの空燃比と自動変速機の切
り替え特性を選択する。エンジンの空燃比を上げたリー
ン制御では、稀薄燃焼条件となり、燃料消費が抑制され
て排気ガスも清浄化される一方、エンジントルクが減少
して、スロットル踏み込み量に対する回転数の立上がり
反応も遅れがちとなる。一方、理論空燃比を確保したス
トイキメトリック制御では、強いトルクを確保できて回
転数の立上がりが早い。また、自動変速機の切り替え特
性をローギアードとすると、エンジン出力の高回転数範
囲まで高い変速比が維持されて、スロットル踏み込みに
速やかに追従した強い加速が得られるが、エンジン回転
数の増大によって燃料消費も増加する。さらに、トルク
コンバーターのロックアップ時期を早めると、トルク伝
達効率の上昇によって燃料消費は抑制されるが、トルク
変換がもたらす強い加速性能は失われる。駆動系総合制
御手段は、必要な出力水準や状況の組み合わせに対し
て、設定変更項目の多種類の組み合わせを個別に対応さ
せており、運転状況や必要駆動力の推定結果に応じた最
適できめ細かい設定を最適な順序とタイミングで実現さ
せる。駆動系総合制御手段の具体的な機能については、
実施例で詳しく説明する。
構成の説明図、図3は駆動力予測処理の説明図、図4は
先読み距離決定のフローチャート、図5、図6は駆動力
制御処理のフローチャート、図7は有段変速機における
切り替え特性の説明図である。図3中、(a)は勾配と
駆動力の関係、(b)は制御の内容を示す。第1実施例
では、数秒後の自車両通過点に定めた推定位置と現在位
置の勾配差に応じて現在の駆動力を補正する。図1の構
成は、ナビゲーション装置を利用したシステムとして図
2のような機器構成にまとめられる。
球上の緯度経度の位置座標や特定地点からの方向と距離
等、道路地図とは無関係な形式で自車両の位置を特定す
る信号を出力する。電子地図12は、データ化された道
路地図と道路上の場所ごとに検索が可能な種々の情報、
少なくとも勾配(高度)情報を蓄積している。走行道路
推定部13は、自車位置特定部11から得られた自車両
位置を用いて電子地図12を検索して、電子地図12の
道路地図における走行中の道路とその道路上の自車両の
現在位置を求める。また、走行中の道路を進行方向に現
在位置から数10〜100m進ませて数秒後の自車両の
推定位置を求める。そして、現在位置から未来位置まで
の区間に関する種々の情報を電子地図12から取り出
し、走行抵抗測定部14および駆動力予測部15に送出
可能に保持する。
3から読み込んだ情報を参照しつつ、トルクセンサS1
の出力から自車両の現在の走行抵抗を計算する。駆動力
予測部15は、走行抵抗測定部14で求めた現在の走行
抵抗値を走行道路推定部13から入力された情報に基づ
いて補正して、数10〜100m先の推定位置(までの
区間)における必要駆動力を推定する。駆動系制御部1
6は、先読みされた情報に基づいて推定されたこの必要
駆動力のレベルに基づいてエンジンや自動変速機の設定
を行う。破線で囲んだ範囲A1が演算処理される部分で
ある。
わゆるナビゲーション装置を構成している。GPS受信
機21は、衛星から発信されるGPS電波信号を受信し
て自車両が占める地球上の緯度、経度を特定する。CD
−ROM再生装置22は、入力された検索信号に基づい
てCD−ROMを検索し、検索情報を出力する。CD−
ROMには、一定地域内の数段階の縮尺の道路地図の画
像データに加えて、道路地図上の車両が走行可能な道路
に関する道路データ、および、道路上の各点の付属情報
が収録されている。付属情報は、勾配または高度を含
む。画像表示装置24は、演算装置23が自ら作成した
CAD画像とCD−ROMから転送された地図画像とを
合成したナビゲーション画像を運転者に対して出力す
る。操作部25は、キーボード、画像表示装置24の画
面上のタッチセンサ、その他の多種類のスイッチを含
み、運転開始に先立ってナビゲーションの目的地設定等
を行うことができる。
従って入力信号を変換し、演算し、周辺機器との間で通
信を行い、周辺機器やセンサSを総合的に制御して所定
のシステム機能を達成する。演算装置23は、AD変換
回路やカウンターを用いて入力信号を数値変換する信号
処理回路を含む。通常のナビゲーション機能に関して、
演算装置23は、GPS受信機21が特定した自車両位
置を用いてCD−ROM再生装置22を検索し、必要な
地図画像とともに道路データや付属情報を呼び出す。演
算装置23は、これらの情報に基づいて走行軌跡と自車
両位置を表すCAD画像を形成する。
生装置22と記憶装置29の組み合わせを使用する。自
車位置特定部11としてGPS受信機21を使用する。
破線で囲んだ部分A1を駆動力制御プログラムとし、ナ
ビゲーション処理プログラムに割り込み処理させる。駆
動系制御部16から出力されるエンジン制御信号と自動
変速機制御信号に基づいて、コントローラ26がエンジ
ン27と自動変速機の設定を変更する。演算装置23に
接続される他種類の各種センサSの中から、駆動力制御
プログラムではトルクセンサS1の出力を使用する。記
憶装置29は、磁気ディスクの記録再生装置とICメモ
リ装置を含む。記憶装置29は、CD−ROMから走行
道路推定部13が検索した情報等を道路データに関連付
けて刻々と記録する。また、設定した走行経路に関する
道路データと付属情報をCD−ROM装置22から検索
して記憶装置29にひとまとめに記録しておき、走行中
に各種センサSから求めたデータや他の演算データを付
属情報として追加記録することも可能である。
駆動力f(P)が現実に出力されている現在の自車両位
置Pにおいて、数秒後に通過する前方の位置xにおける
駆動力f(x)を推定し、駆動力f(x)に応じた切り
替えをエンジンおよび自動変速機に設定する。走行道路
推定部13は、通常のナビゲーション機能で求めた過去
の走行軌跡から現在の走行方向を決定し、この走行方向
を道なりに100m程度前方に延長した位置xを推定す
る。駆動力予測部15は、位置Pから位置xまでの勾配
差hを用いて位置Pにおける現実の駆動力f(P)を補
正して、位置xにおける必要駆動力f(x)を推定す
る。駆動系制御部16は、コントローラ26を通じてエ
ンジン27および自動変速機28に、必要駆動力f
(x)を確保できる範囲で燃料消費を抑制する設定を行
う。位置Pの高度h(P)、位置xの高度差h(X)
は、電子地図12をそれぞれ位置Pと位置xで検索した
それぞれの高度から求める。電子地図12は、同時に、
位置Pより距離δだけ手前の位置nの高度h(n)も記
憶している。
は、自動変速機28の出力軸にトルクセンサS1を設け
て直接計測できる。また、アクセル開度センサS2で計
測したアクセル開度とエンジン回転数とから、エンジン
マップ27Aを参照してエンジン出力軸トルクを導き出
したり、自動変速機28のトルクコンバーターの入力回
転数と出力回転数とを求めて、トルクコンバーターの特
性図28Aを参照して伝達トルクを導き出してもよい。
ここで、アクセル開度センサS2は、スロットルバルブ
軸の回転角度を検知するセンサであり、後述のアクセル
センサS7とは異なる。いずれにせよ、図10の(a)
の位置nから位置Pまでの区間では、自車両は駆動力f
(P)を要したとすると、数秒後の位置xにおけるf
(x)は、以下の手法を通じて導かれる。
気抵抗Ra、登坂抵抗Re、および加速抵抗Rcの和で
ある。位置Pと位置xでは、登坂抵抗Re以外は変化し
ないと仮定して、登坂抵抗Reの格差分だけ現在の駆動
力f(P)を補正して数秒後の駆動力f(x)としてい
る。転がり抵抗Rrは、車両の総重量に関する抵抗であ
るから、位置Pと位置xで変化しない。空気抵抗Ra
は、自動車の形状と速度の2乗に比例するから、速度一
定とすれば位置Pと位置xで変化しない。スロットル操
作量の瞬間的な増減があっても長い時間の加速度変化を
平均すれば同一の加速が実行されるとしてもよく、従っ
て、加速抵抗Rcも位置Pと位置xで変化しない。特
に、速度一定とすれば、加速抵抗Rcは0である。
ち上げる登坂抵抗Reは、自車両の総重量Wにsinα
を乗じた値である。角度αの坂道の走行中、水平距離l
ごとに高さhだけ高度が変化すると考えれば、角度αが
小さい範囲では、sinαをh/lに近似できる。従っ
て、登坂抵抗Reは、 Re=Wh/l となる。現在位置Pにおける走行抵抗R(P)は、速度
一定の定常走行を想定すれば加速抵抗Rcが0となって
駆動力f(P)と一致する。 f(P)=R(P)=Rr(P)+Ra(P)+Re(P) (1) 同様に考えれば、数秒後の位置xにおける走行抵抗R
(x)は必要駆動力f(x)に一致する。 f(x)=R(x)=Rr(x)+Ra(x)+Re(x) (2) 上述のように、Rr(P)=Rr(x)=一定、Ra
(P)=Ra(x)=一定であるから、(1)、(2)
式から、 f(x)=f(P)+[Re(x)−Re(P)] (3) となる。ここで、 [Re(x)−Re(P)]=k・H(x) と置く。定数kは自車両の総重量Wを単位高さだけ持ち
上げるために必要な駆動力を表す定数であり、エンジン
の駆動力マップ(エンジン回転数とアクセル開度のマッ
プ)によって得られる駆動力から求める。H(x)は、
位置Pから位置xまでの高度差である。結局(3)式
は、 f(x)=f(P)+k・H(x) となり、現在位置Pにおける実測可能な出力値f(P)
と、CD−ROM再生装置32を通じた検索情報から求
まる高度差H(x)から簡単に算出できる。
らどれくらい離れた位置xを推定するかによって異な
る。位置xに到達する以前の現在位置Pにおいて、電子
地図12を先読みして、駆動力の制御目標f(x)を設
定する目的は、エンジンや自動変速機の切り替え動作に
時間がかかり、状況に気付いた時点では、切り替えが間
に合わないからである。例えば、エンジンを稀薄燃焼条
件であるリーン制御から理論空燃比のストイキメトリッ
ク制御へ切り替える場合には2秒、有段型の自動変速機
における変速に要する時間が約1秒である。従って、2
秒ぐらい先の駆動力f(x)を推定して必要な設定変更
を開始すれば、先回りの制御が実現して、運転者が制御
の遅れを意識しないで済む。時速100kmで走行して
いる場合、1秒間に約30m走行するから、30〜60
m前方を予測することになる。交差点や信号での一時停
止を予測した先読み制御では、100m〜200m前方
を予測できれば都合がよい。前方で停止することが確実
であれば、惰性で走行することが予測されるから、エン
ジンをリーン制御にしたり、自動変速機に変速を禁止し
たりできる。
走行環境や運転パターンによって変化させる必要があ
る。例えば、走行速度の変化が激しい場合には、先読み
の距離(時間)を短くし、変化が小さい場合には先読み
距離(時間)を長く取る。交差点に接近して、いずれの
分岐方向に自車両が進むか判明しない間は、交差点を通
り過ぎるまで交差点以後の先読みを中断する。図4にこ
の処理のフローチャートを示す。ステップ101で車両
走行中と判断されると、ステップ102で走行中の道路
と進行方向を特定し、ステップ103で前方の位置xを
決定する。ステップ104では、現在位置Pが交差点を
通り過ぎて進む分岐が確定するまで、交差点を越えた位
置xを推定しない。
間)が長いほど制御にとっては利用しやすいので、ここ
では、前方100mの範囲の10mごとのxについて駆
動力f(x)を推定し、10個の駆動力f(x)の平均
値または最大値をこの100mの区間の目標駆動力とす
る。ここまでの説明では、駆動力f(x)、f(P)を
いずれも瞬時値として扱っているが、これでは、サンプ
リングごとにf(P)とf(x)が変動した場合、制御
目標が切り替わってしまい、かえって運転性が悪化する
心配がある。このような観点からは、駆動力f(x)、
f(P)を移動平均による駆動力F(P)、F(X)に
置き換えてもよい。例えば、n=任意の自然数として、
移動平均F(P)を、 F(P)=((n−1)×F(P−δ)+f(P))/n と定義し、瞬間的な変動成分を除去する。このようにし
て、x地点までの区間における必要駆動力f(x)また
はその移動平均F(x)が求められたら、駆動系制御部
16は、次に、その駆動力f(x)を実現させるために
エンジンと自動変速機をどのように制御するかを決定す
る。
26を通じて、エンジン27の空燃比、自動変速機28
の切り替え特性、および、トルクコンバーターのロック
アップを図5〜図6のフローチャートに従って制御す
る。コントローラ26は、エンジン27の空燃比を制御
し、空燃比が大きいリーン制御と理論空燃比に定めたス
トイキメトリック制御のいずれかを選択可能である。図
7に有段変速機における切り替え特性を示す。自動変速
機28における1速G1、2速G2、3速G3、4速G
4の切り替え時期が示される。ここでは、3速G3から
4速G4への自動切り替え時期が、ハイギアード特性、
ノーマル特性、ローギアード特性の3通りに選択でき
る。ハイギアード特性では、アクセル開度が大きくなる
前に低変速比のギアに切り替わり、馬力よりもエンジン
回転数の抑制を優先した自動変速が実施される。ローギ
アード特性では、逆に、エンジン回転数がかなり高くな
るまで高変速比のギアが使用され、エンジン回転数は高
くなるが馬力を大きく取り出せる。ノーマル特性では、
両者の中間的な特性が付与される。また、トルクコンバ
ーターをロックアップさせると、伝達効率が高まる一方
で、高負荷時のトルクコンバーターによるトルク増幅作
用が失われる。ロックアップを解除するとトルク増幅作
用が機能して、高負荷状態におけるパワーが増大する。
コントローラ26から自動変速機28へは、図7の切り
替え特性の設定信号に加えて、ロックアップ解除、締結
の指令信号も送られる。
6のフローチャートを参照して説明する。ここでは、上
述した移動平均による駆動力を使用しているが、これ
は、単純な平均値や最大値や1つの先読み点の駆動力で
置き換え可能である。図5、図6において、ステップ1
11では、現時点におけるエンジン27のリーン制御、
ストイキメトリック制御の区別、および、自動変速機2
8のハイギアード特性、ローギアード特性、ノーマル特
性の区別、トルクコンバーターがロックアップか否かが
識別される。ステップ112〜113では、現在の発生
駆動力の移動平均値(以下発生駆動力T)を算定する一
方で、電子地図12から現在位置Pおよび前方区間内の
複数の推定位置xで検索した複数の勾配情報を取り込ん
で、発生駆動力Tと複数の勾配情報から前方区間におけ
る推定駆動力の移動平均値(以下推定駆動力X)を算定
する。この時点では、推定駆動力Xは、道路種別や運転
者の別による駆動力余裕を含んでいない。ステップ11
4では、エンジン37がリーン制御の場合にはステップ
117へ、ストイキメトリック制御の場合にはステップ
115へと振り分ける。ストイキメトリック制御のステ
ップ115で発生駆動力Tよりも推定駆動力Xが一定幅
を越えて小さければ、現在ほどの出力は不要であるか
ら、ステップ116で直ちにリーン制御とする。リーン
制御のステップ117で発生駆動力Tよりも推定駆動力
Xが一定幅を越えて大きければ、現在の出力では不足で
あるから、ステップ118で直ちにノーマルなストイキ
メトリック制御とする。それら以外の場合は現状維持の
ままで不都合が無い。なお、フローチャート中、X>T
は、XがT+δよりも十分大きいことを意味し、X<T
は、XがT−δよりも十分小さいことを意味する。δは
実験式から求める比較のためのスレッシュホールドであ
る。
で自動変速機の切り替え特性別に振り分ける。ハイギア
ード特性かつX>Tの場合はパワー不足を意味するか
ら、ステップ120からステップ121へ送られてノー
マル特性に切り替える。ノーマル特性かつX>Tの場合
もパワー不足を意味するから、ステップ119、12
2、123、127と進んでローギアード特性に切り替
える。一方、ローギアード特性でX<Tの場合はパワー
過剰を意味するから、ステップ119、122、12
4、126と進んでノーマル特性に切り替える。ノーマ
ル特性でX<Tの場合もパワー過剰を意味するから、ス
テップ119、122、123、128と進んでハイギ
アード特性に切り替える。ローギアード特性でパワー過
剰でも、X<<Tという異常な場合は、現在が急な上り
坂とか急加速中とかと行った異常な事態なのでステップ
125からステップ127へ戻してローギアード特性を
そのまま保持させる。
のトルクコンバーターがロックアップしているか否かを
識別する。ロックアップかつX>Tの場合は、ステップ
133、134と進んでロックアップを解除し、トルク
コンバーターによるトルク増幅作用を機能させる。ロッ
クアップでないにもかかわらず、車速が所定速度より大
きく、X<Tの場合はステップ130、131、132
と進んでロックアップさせる。
では、数秒後の車両通過位置における駆動力を推定し
て、エンジンや自動変速機の設定を先回り調整するか
ら、切り替え動作に時間を要する設定についても運転者
は動作の遅れを意識しない。数秒後の駆動力は現在の実
際の駆動力と先読みした勾配差から相対的に求めるか
ら、車両の乗員数、エンジン等の経時的な特性変動、大
気圧、タイヤの状態等、走行抵抗に大きく関与するパラ
メータを測定する必要が無い。また、先読み距離を状況
に応じて変化させ、交差点では進行方向が確定するまで
それ以上の先読みを中断するから、間違った進行方向に
よって制御が行われる心配が無い。さらに、100m程
度の長い先読み距離の中の複数の位置について、駆動力
を推定して平均化するから、1点で求める場合よりも駆
動力の推定精度が高まり、エンジンや自動変速機の設定
切り替え回数も最小限にできる。
変速機に限定することなく、無段変速機(例えばCV
T)をも対象にしている。ここまでの説明では、電子地
図12から得られる高度のデータに基づいて駆動力を推
定したが、高度に代えて勾配を利用してもよい。勾配と
は単位距離走行あたりの高度変化であるから、所定の地
点を基準に取れば、勾配を蓄積してゆくことによって高
度が得られる。この意味で高度と勾配は置き換え可能で
ある。ここでは、高度としたほうが説明し易いので高度
としたが、勾配に走行距離を乗じて高度を算出したと考
えて、勾配と読み替えてもよい。また、図2の機器構成
は、第1実施例のみならず、以下の第2〜第8実施例で
も共通に使用可能である。各種センサSの選択、記憶装
置29の使用方法、および、演算装置23においてナビ
ゲーション処理プログラムに割り込みさせる駆動力制御
プログラムの内容によって各実施例の機能が個別に達成
される。さらに、図2の機器構成は、エンジン27をス
テアリングきり換え駆動部、自動変速機28をサスペン
ションきり換え駆動部に置き換えれば、特開平2−48
210号のような車体性能の先回り制御を行うことも可
能である。この場合には、推定位置の道路状態を先読み
してステアリングやサスペンションの特性を切り替える
ことになる。
図である。図8中、(a)は構成の説明図、(b)は駆
動力余裕の付加量の説明図である。第2実施例では、図
9の演算装置33を図15の(a)の演算装置33Bに
置き換える。第1実施例では、推定区間を走行するため
に必要な駆動力f(x)を算定したが、この値は、運転
者の自由意思に基づいた急加速等の動作を考慮していな
い。従って、推定された駆動力f(x)ぎりぎりの設定
で燃料消費を抑制した場合、運転者が突然行う急加速に
対してエンジンのパワー不足を疑われる心配がある。そ
こで、第2実施例では、走行に必要な駆動力に駆動力余
裕を付加した駆動力推定を行う。なお、第1実施例と共
通する構成部分には同一符号を付して説明を省略してい
る。
4は、トルクセンサS1の出力に基づいて現実の走行抵
抗を測定する。走行道路推定部13は、自車両の現在位
置と走行経路に沿った100m前方の位置を推定し、現
在位置と前方位置に関する高度情報を含む種々の情報を
電子地図12から検索する。これらの情報は、推定結果
と一緒にして、走行抵抗測定部14、駆動力余裕算定部
17、および駆動力予測部15Bに送出される。駆動力
余裕算定部17は、アクセル開度センサS2の出力状態
や道路種別等に基づいて、この駆動力余裕の水準を決定
する。
裕の水準は、道路の状態や運転者の運転特性に依存して
いる。例えば、高速道路を走行していれば、追い越しの
可能性が高く、大きな駆動力余裕を確保しておかなけれ
ば、追い越し時に、運転者が加速不良を感じることにな
る。一方、一般道路で先行車両に追従して一定の車間距
離を置いて同一車線上を定常走行している場合、さほど
大きな駆動力余裕は必要としない。こうした道路種類や
周囲状況に依存した駆動力余裕の他に、運転者の特性も
考慮する必要がある。例えば、高速道路でもあまり追い
越しをしない運転者は、概して他の道路でも急追い越し
等をしない。
12から検索されて走行道路推定部13Bから転送され
た現在走行中の道路の道路種別(高速道路、山岳道路
等)を判別する。例えば、高速道路、一般道路、渋滞道
路、山岳道路等の大雑把な分類でかまわない。これに加
えて、走行中の道路の車線数を判別して記憶しておき、
道路の種別と車線数の組み合わせに応じて駆動力余裕の
大きさを異ならせる。道路の分類や車線数は道路地図情
報の属性情報として電子地図12の記録媒体(CD−R
OM)に格納してある。例えば、高速道路なら駆動力f
(x)に対して駆動力余裕Δf(X)を50%、渋滞道
路なら20%等と実験的に求めてマップ化しておく。
開度センサS2から入力されたアナログ信号を所定時間
でサンプリングし、ある単位時間ごとのアクセル操作の
標準偏差を求める。この標準偏差が大きい場合、大きく
アクセルを動かしていることに対応し、そうした運転者
にとっては大きなアクセル操作を行い、急加速が頻度高
く発生する可能性が大きいため、図8の(b)に示すよ
うに、急加速に備えた大きな駆動力余裕を設定してお
く。この標準偏差が小さい場合は、運転者が大きなアク
セル操作を行う可能性が低いため、駆動力余裕を圧縮す
る。このアクセル操作の標準偏差は、車速やエンジン回
転数の標準偏差で置き換えが可能である。駆動力余裕算
定部17は、このようにしていくつかの方法で求めた駆
動力余裕の最大の値を駆動力予測部15Bに送出する。
に従って推定した現実の走行抵抗に基づく駆動力f
(x)に、駆動力余裕算定部17で求めた駆動力余裕Δ
f(x)を加算して必要駆動力 FF(x)=f(x)+Δf(x) を求め、これを数秒後の必要駆動力と定める。駆動系制
御部16Bは、このようにして求めた必要駆動力FF
(x)を用いて、エンジンの空燃比、自動変速機の切り
替え特性、およびトルクコンバータのロックアップを調
整する。駆動系制御部16Bは、エンジンの空燃比や自
動変速機の切り替え特性を数秒間だけ先回りして変更し
て、必要駆動力FF(x)に対応できる範囲で最大限に
燃料消費を抑制する。
置では、道路の状況や運転者の運転特性から駆動力余裕
を定め、駆動力余裕を含む必要駆動力に基づいて先読み
制御することとしたから、燃費を向上させる駆動力制御
を実現しながら、不意の加速時の運転性不良をも解決す
ることができる。また、運転者によっては、ほとんど急
加速をしない人もおり、こうした運転者にとっては、設
定される駆動力余裕が自動的に小さくなり、位置xの駆
動力を小さく設定して、ポンピングロスによる燃費悪化
を防止できる。
力余裕の設定のフローチャートである。ここでは、電子
地図12の検索情報に頼らず、運転者の運転状況(アク
セル開度)と車両の走行速度から駆動力余裕を定める。
図8のフローは、図5〜図6の駆動力制御のフローに直
列に割り込ませて処理される。図8のアクセル開度セン
サS2に並べて車速センサが駆動力余裕算定部17Cに
接続される。車速センサは、自車両の対地速度を刻々と
計測する。図9のステップ135でアクセル操作の標準
偏差値および車両速度の標準偏差値を算定する。ステッ
プ136でアクセル操作の標準偏差がチェックされ、こ
れが大きい場合(現在の運転者が急加速する可能性が高
いことを意味する)にはステップ140へと進む。
テップ137で速度の標準偏差がチェックされ、これが
大きい場合(加速、減速が繰り返されていることを意味
する)にはステップ140へと進む。一方、速度の標準
偏差が小さい場合、ステップ138で速度レベルがチェ
ックされ、これが大きい場合(高速道路の走行中を意味
し、追い越し等で急にパワーが必要となる可能性が高
い)にはステップ140へと進む。ステップ140で
は、エンジン37をストイキメトリック制御とする。そ
の後、ステップ139では、現在の発生動力の移動平均
値(発生駆動力T)と前方の区間における推定駆動力の
移動平均値(推定駆動力X)が比較される。発生駆動力
Tに比べて推定駆動力Xが桁違いに大きい場合には、ス
テップ141において、エンジン37をストイキメトリ
ック制御とするとともに、自動変速機38の切り替え特
性をノーマル特性として、パワー確保を優先させる。
れば、アクセル開度センサS1と車速センサの出力の組
み合わせから駆動力余裕を算定するから、電子地図から
道路種別や車線数を読み込まないでよい。取り扱う情報
量が少ない分、駆動力余裕算定部17における演算負荷
が軽減される。なお、駆動力余裕は、アクセル操作の標
準偏差のみから推定してもよい。現在発生している駆動
力をこれからも必要とするであろうとの仮定の下に、位
置xにおける推定駆動力f(x)を現在発生している駆
動力f(P)に置き換え、駆動力f(P)にアクセル操
作の幅を示す定数を乗じる等して、駆動力余裕としても
よい。これにより、第2実施例における駆動力余裕の推
定は、電子地図12が存在しなくても成り立つ。例え
ば、図8の(b)に示すように、アクセル操作の標準偏
差とこれに応じた駆動力余裕の付加量をテーブル化して
おき、アクセル操作の標準偏差から直ちに駆動力余裕の
付加量を推定する。このテーブルで引用された駆動力余
裕の割合をψとして、駆動力余裕を加味して求めた必要
駆動力をFF(x)とすれば、 FF(x)=f(x)×(1+ψ) となる。
明図である。図10中、第1実施例と機能を同じくする
部分には図1の場合と共通の符号を付して詳しい説明を
省略する。第3実施例では、駆動系総合制御部16Cに
よって、場合ごとのきめ細かい設定割り当てを行う。
から検索した情報を用いないで、アクセル開度センサS
2、車速センサS3、エンジン回転数センサS4の出力
状態に基づいて駆動力余裕を算定する。駆動力予測部1
5Cは、第1実施例と同様な手順で現在の駆動力から推
定した先読み地点xの駆動力に、駆動力余裕算定部17
Cで求めた駆動力余裕を加算して必要駆動力f(x)を
求める。駆動系総合制御部58は、先読み地点xの必要
駆動力f(x)に対してどのような制御を行うべきかを
定めたマップを備える。駆動系総合制御部16Cは、原
則的には、必要駆動力f(x)が所定値以下ならばエン
ジンの空燃比を大きく設定していわゆるリーン制御とす
る。一方、駆動力f(x)が所定値よりも大きければ理
論空燃比のストイキメトリック制御とする。駆動系総合
制御部16Cは、また、必要駆動力f(x)が小さけれ
ば自動変速機にハイギアード特性を設定する。一方、駆
動力f(x)が大きければローギアード特性を設定す
る。
駆動力と所定の定数の単純な大小関係だけで各制御項目
の設定を機械的に行うとすれば、いくつかの特殊な状況
で問題が発生する。従って、これらの特殊な状況に対し
ては特別な設定を割り当てる必要がある。また、複数の
制御項目の設定が同時に変化すると、アクセル操作等の
入力に対する車両の反応が急変して運転者を戸惑わせる
可能性がある。従って、制御項目ごとの切り替え操作の
タイミングを調整して、運転性の連続性を確保する必要
がある。駆動系総合制御部16Cは、個別の状況に適合
させて、複数の制御項目の設定内容の組み合わせをマッ
プ化している。また、制御項目の切り替えに伴う運転感
覚の不連続感が最小となるように切り替えの順序やタイ
ミングを調整する。この機能は、第2実施例の説明した
ように道路種別や運転者の個別状況に応じて駆動力余裕
を設定する場合に有効である。著しく増加した、組み合
わせの個別の状況の1つ1つに対して、駆動系総合制御
部16Cは、以下のような設定を割り当てて実行させ
る。
きい時は、x地点でストイキメトリック制御となるよう
にエンジンの設定を行う。アクセル操作の標準偏差が大
きいということは、運転者が大きな駆動力を必要とした
り、必要としなかったりの状況下にあることを意味して
いる。この場合、これから先の区間でも加速のためにア
クセルを大きく踏み込む確率が大きい。こうした場面で
エンジンをリーン制御にすると加速時のアクセル踏み込
みによる駆動力増大が小さく、また、アクセル踏み込み
量の余裕も小さくなるため、加速不良を印象付けてしま
う。
準偏差の両方が予め実験的に設定された所定値よりも小
さい場合、x地点でリーン制御となるようにエンジン3
7の設定を行う。アクセル操作の標準偏差が小さいとい
うことは、運転者が加速や減速を余り行わず、速度の標
準偏差も小さいことから、いわば、巡航状態であると考
えられる。この場合、これから先の状態として、急加速
がなされる確率が低いため、リーン制御にして燃料消費
を抑制する。
速度が大きい場合、x地点でリーン制御とハイギアード
特性の組み合わせとする。速度変化が小さく高速である
のは、高速道路走行でしかも追い越しも少ない状態であ
ると解釈され、リーン制御とハイギアード特性の組み合
わせという極めて燃料消費の少ない設定でも、他に不都
合を生じない。
準偏差が大きく、速度も大きい場合、ストイキメトリッ
ク制御とハイギアード特性の組み合わせとする。高速で
速度変化も大きいのは高速道路で追い越しを繰り返して
いる場合である。リーン制御を採用すると運転性が劣化
するから、ストイキメトリック制御で運転性を確保しつ
つハイギアード特性による高燃比を実現する。
駆動力T)と前方区間における推定駆動力の移動平均値
(推定駆動力X)を比較し、現在エンジンをリーン制御
中でX>Tならばリーン制御を即刻中止して、これから
先の上り勾配で加速性が不足するのを回避する。
結果がX>>Tならば、リーン制御の中止に加えて、自
動変速機がハイギアード特性ならばノーマル特性、ノー
マル特性ならばローギアード特性に切り替える。これに
より、これから先のきつい上り勾配で加速性が不足する
事態が回避される。
駆動力Xが所定の値以上に小さい場合(X<T)にも、
現在ハイギアード特性ならノーマル特性へ、ノーマル特
性ならローギアード特性へ変更する。X<Tなる条件
は、これからの道路区間が下り坂であることを意味す
る。この場合、エンジンブレーキを効かせ易くすること
が駆動力制御で重要となる。運転者がエンジンブレーキ
を実感できないハイギアード特性を取り止めて手応えあ
るエンジンブレーキを機能させ得るノーマル特性やロー
ギアード特性を選択する。
性で、発生駆動力Tよりもこの先の推定駆動力Xが大き
い(X>T)場合、ノーマル特性に切り替える。 (9)現在、自動変速機がノーマル特性で、発生駆動力
Tよりもこの先の推定駆動力Xが大きい(X>T)場
合、ローギアード特性に切り替える。 (10)現在、自動変速機がローギアード特性で、発生
駆動力Tよりもこの先の推定駆動力Xが小さい(X<
T)場合、ノーマル特性に切り替える。 (11)現在、自動変速機がノーマル特性で、発生駆動
力Tよりもこの先の推定駆動力Xが小さい(X<T)場
合、ハイギアード特性に切り替える。
発生駆動力Tよりもこの先の推定駆動力Xが大きい(X
>T)場合、リーン制御を中止してストイキメトリック
制御に変更する。 (13)現在エンジンがストイキメトリック制御中で、
発生駆動力Tよりもこの先の推定駆動力Xが小さい(X
<T)場合、ストイキメトリック制御からリーン制御に
変更する。
り、発生駆動力Tよりもこの先の推定駆動力Xが大きい
(X>T)場合、ロックアップを解除する。 (15)現在ロックアップを解除しており、所定の速度
よりも現在の速度が大きくて、発生駆動力Tよりもこの
先の推定駆動力Xが小さい(X<T)場合、ロックアッ
プを締結する。 以上の(1)〜(15)のテーブルにおけるそれぞれの
比較値や切り替え値は実験によって個々に定める。な
お、ここでは、現在の発生動力の移動平均値(発生駆動
力T)と前方区間における推定駆動力の移動平均値(推
定駆動力X)を使用したが、車両の現在位置における発
生駆動力と先読み地点1か所における推定駆動力との2
つの値に基づいて同様な制御を行ってもよい。
置によれば、いわゆる総合制御を採用しているから、制
御すべき項目が増したり1項目における可能な設定数が
多い場合でも、適確で柔軟な設定が可能である。また、
エンジンと自動変速機の設定切り替えタイミングが相互
調整されるから、運転者の操作に対する車両反応の連続
性が確保されており、アクセル踏み込み量に対する自車
両の加速反応が急変して運転者を戸惑わせるような心配
が無い。そして、下り坂におけるエンジンブレーキのよ
うに、軽負荷−燃料節約の基本原則から外れた設定があ
る場合にも有効かつ適切な設定が可能である。
推定する場合に解決すべき問題点の説明図である。図
中、(a)は交差点、(b)は料金所を示す。図27の
(a)に示すように、自車両が交差点の手前に差し掛か
った際に、いずれの分岐に沿って先読みを進行すべきか
という問題がある。第1実施例では、図11で説明した
ように自車両が交差点を通過するまで先読みを保留した
が、これでは、交差点が数10mおきにあると先読みが
前に進まない。そこで、第4実施例、第5実施例では、
自車両が交差点にさしかかる以前に自車両がどちらの分
岐に進むかを判定して、先読み地点を判定した方向に進
行させる。
に料金所がある場合、前方の勾配だけを先読みして駆動
力を推定すると、実用的な制御とならない。必ず停止し
て再発進するからである。道路の合流口や車線変更禁止
レーン手前、あるいは、長期の工事で車線が規制されて
いる場面等でも同様である。さらに、交通状況により混
雑度が著しく変化する道路や、地形的に道路の道幅や曲
り頻度が急変している場合や、自動車専用道路がそのま
ま一般道に接続している場合等でも、前方の勾配だけに
頼っていては、エンジンや自動変速機の最適な設定を行
い得ない。そこで、第6実施例、第7実施例では、走行
ごとに自ら蓄積してデータベース化した情報を活用する
ことで、勾配から定めたエンジンや自動変速機の設定を
実用的に補正する。
本人の気持ちの変化によっても推定が狂う場合がある。
例えば、運転中に忘れ物を思い出した等で目的地の変更
を決意して、道路上でUターン、急ブレーキ後の急な右
左折、切り返しによる方向反転等が行われると、駆動力
制御装置が走行経路の先読みを誤る。その他、運転中に
後続車両に追い抜かれたとたん、運転態度が急変して、
それまでの運転パターンとは全く異なった急加速、急停
車を繰り返して、果敢に追い越しを始める運転者もい
る。このような場合、いままで通りの設定内容では、車
両のパワー不足や反応の悪さを疑われることになる。そ
こで、第8実施例では、運転者の精神状態が変化した場
合には、勾配から定めたエンジンや自動変速機の設定を
実用的に補正する。
明図である。図中、(a)は構成の説明図、(b)は分
岐点を越えた位置を推定する手法の説明図である。第4
実施例では、運転開始前に運転者が設定した目的地に基
づいて分岐点でどちらの分岐に進むかを自動判定する。
なお、第1実施例と機能を同じくする部材には図1の場
合と共通の符号を付して詳しい説明を省略する。
1の出力に基づいて現実の走行抵抗を測定する。走行道
路推定部13Dでは、自車位置特定部11が求めた自車
両の緯度と経度から、電子地図12に蓄積された道路地
図における自車両の現在位置を求める。また、現在位置
に基づいて自車両の数秒後の推定位置を求め、現在位置
と推定位置に関する高度情報等を走行抵抗測定部14お
よび駆動力予測部15Dに送出する。駆動力予測部15
Dでは、この現在位置と数秒後の推定位置の高度差に基
づいて現実の走行抵抗を補正し、数秒後の推定位置にお
ける必要駆動力を推定する。駆動系制御部16Dは、推
定された必要駆動力に基づいてエンジンと自動変速機の
設定を予測的に変更し、数秒後の必要駆動力を満たせる
範囲で燃料消費を抑制して、排気ガスも清浄に維持させ
る。走行道路推定部13Dは、運転者が運転に先立って
設定入力した目的地を参照して、分岐点における自車両
の進行方向を推定し、その方向に数秒後の推定位置を移
動させる。運転者は、運転開始に先立って目的地入力部
18に運転の目的地を入力する。目的地入力部18にお
ける目的地の入力形式は、例えば、ナビゲーション装置
のモニター画面に呼び出した地図画像をスクロールして
目的地を含む地図画像を探し出し、モニター画面上で目
的地をタッチ入力する等して目的地を設定する形式であ
る。目的地の緯度経度、方位等をキー操作で入力しても
よい。
に見て位置Pを自車両が走行している。駆動力制御装置
の走行道路推定部13Dは、第1実施例と同様、60m
〜100m前方の位置xの勾配を先読みして、位置xま
での区間の勾配変化に基づいた駆動力の推定を刻々と行
っている。自車両が交差点Gに接近して位置xが交差点
Gの中心に達したとき、走行道路推定部13Dは、次の
ようにして、どの分岐方向に位置xを進ませるかを決定
する。まず、予め入力されている目的地yと交差点の中
心位置xを結ぶベクトルxyを計算する。また、位置x
から各分岐に沿って1km進んだ位置a、b、cの位置
座標を電子地図12から読み出して3つのベクトルx
a、xb、xcを計算する。そして、3つのベクトルx
a、xb、xcがそれぞれベクトルxyに対してなす角
度を計算して比較し、角度が最小となる分岐を進行方向
と推定する。(b)の場合、ベクトルxbで最も角度が
小さくなるから、b方向の分岐が選択される。その後
は、第1実施例と同様に、位置Pからb方向の分岐に沿
って道なりに100m前方の位置xについて勾配を先読
みし、必要な駆動力を推定して、エンジンと自動変速機
の設定を調整する。
差点に到達する以前に交差点通過後の先読みを行ってエ
ンジンや自動変速機の必要な設定に取りかかれるから、
自車両がかなり高速で走行している場合でも、交差点通
過後に制御の遅れやこの遅れに起因するパワー不足を運
転者が意識しないで済む。なお、予め目的地を入力して
おき、ナビゲーション装置や道路側の運転支援システム
からの情報に基づいて最適な走行経路を推奨する経路誘
導型ナビゲーションについては、推奨された走行経路に
沿って先読み点を設定することができる。道路側の運転
支援システムとは、道路に沿って配置された多数の小送
信局から道路情報を提供するシステムである。ただし、
推奨経路に従わないドライバーもいるが、この問題につ
いては、第7実施例で取り扱う。また、VICS等のよ
うに、道路側に設置された情報源を利用できる場合、混
雑情報や事故情報、および規制情報を検知して、自車の
走行経路との関係を判断し、不都合な道路を避けて走行
経路の補正を自動的に実行するシステムを考えることが
できる。この場合、補正した走行経路に沿った先読みと
する。
明図である。図中、(a)は構成の説明図、(b)は分
岐点を越えた位置を推定する手法の説明図である。第5
実施例では、方向指示機等を通じて運転者の分岐選択の
意思を検出して、分岐点でどちらの分岐に進むかを自動
判定する。なお、第1実施例と機能を同じくする構成部
分には図1と共通の符号を付して詳しい説明を省略す
る。
部11の出力情報に基づいて電子地図12に蓄積された
道路地図における自車両の現在位置を求める。そして、
現在位置に基づいて自車両の数10〜100m前方に位
置する推定位置を求める。走行道路推定部13Eは、方
向指示機S5、ブレーキセンサS6、アクセルセンサS
7、スピードセンサS8の出力状態を参照して、分岐点
における自車両の進行方向(運転者が意図する進行方
向)を推定し、その方向に数秒後の推定位置を移動させ
る。方向指示機S5は、運転者が操作した左折/右折の
区別に相当する信号を出力する。ブレーキセンサS6
は、ブレーキペダルの踏み込み操作の有無を検知する。
アクセルセンサS7は、アクセルペダルの踏み込み量の
増減を検知する。スピードセンサS8は、車輪の回転速
度を検知して自車両の対地速度に相当する毎秒個数のデ
ジタルパルスを出力する。
に見て位置Pを自車両が走行している。走行道路推定部
13Eは、60〜100m前方の位置xの勾配を先読み
して位置xまでの区間の勾配変化に基づいた駆動力の推
定を刻々と行っている。3方向の分岐ABCを持つ交差
点Gに自車両が接近して、先読み位置xが交差点Gの中
心に達した時点で、交差点Gにおける進行方向が確実で
なければ、走行道路推定部13Eは位置xを固定する。
そして、方向指示機S5が操作されるか、スピードセン
サS8等によって直進を確実に判断できた時点で、判断
した進行方向の分岐に位置xを進めて通常の先読み状態
に復帰させる。走行道路推定部13Eは、所定距離前方
の先読み点xの高度を電子地図12から読み込む。先読
み点xが交差点Gの分岐点に達したとき、位置xの高度
を読み込む。そして、さらに自車両が交差点Gに接近す
る過程で位置xの高度を読み込み続ける。その後、方向
指示機S5が左右どちらかに作動した場合、その方向に
自車両が曲がるものとして、先読み点を旋回方向の道路
に移動させる。(b)の場合、自車両が位置P1まで交
差点Gに接近した時点で、運転者によって操作された方
向指示機が左折を表示し始めたため、進行方向として分
岐Aが選択され、位置xから左の道路を想定して高度先
読みポイントを所定距離離れた位置xaに移動させた。
駆動力予測部15Eは、電子地図12から読み出された
高度から勾配を算定して、必要駆動力の推定を行う。
機S5と並行して自車両の走行速度やアクセルの踏み込
み量を監視しており、交差点Gに接近する過程でアクセ
ル開度の踏み戻しや速度の減速が無い場合には、交差点
Gの中心位置から各分岐ABCの方向にそれぞれ書いた
ベクトルと自車両の速度ベクトルの一致度が高い分岐を
選択して位置xを進める。同様にして、自車両の走行速
度とブレーキ操作を監視しており、交差点Gに接近する
過程で速度が減速されたり、ブレーキが操作された場合
には、逆に、ポイントxより各分岐の方向に書いたベク
トルと自車両の速度ベクトルの一致度が低い分岐を選択
して位置xを進める。さらに、電子地図12から検索し
た道路種別等の情報から、分岐する道路において道幅が
極めて異なると判断された場合、例えば、1車線道路と
3車線道路の場合、スピードセンサS8とアクセルセン
サS7の出力を監視して、分岐点Gへの接近過程におい
て速度変化が無い場合や加速が観察された場合には、幅
の広い分岐を選択して高度の先読みポイントxを設定す
る。
4実施例の手法よりも確実に自車両が進む分岐を判定で
きる。従って、分岐の選択を誤って間違った駆動力制御
を実行する可能性が低くなり、交差点を通過した直後に
きつい登り坂となるような場合でも、運転者がパワー不
足を感じる心配が無い。方向指示機S5、ブレーキセン
サS6、アクセルセンサS7、スピードセンサS8は、
発明の「運転者の操作内容を検知して道路の分岐点にお
ける自車両の進行方向を識別する」ための検知手段を構
成している。なお、ブレーキセンサS6、アクセルセン
サS7、スピードセンサS8の各出力は、方向指示機S
5の出力に対して補助的に参照されており、ブレーキセ
ンサS6、アクセルセンサS7、スピードセンサS8に
ついては必ずしも全部を参照しなくても第5実施例の処
理は可能である。何故なら、方向指示機S5が操作され
れば、その指示方向を交差点の進行方向と判断できる。
交差点に接近しても方向指示機S5やブレーキが操作さ
れず速度が低下しない場合、あるいは逆に加速がなされ
た場合には直進と判断できる。
明図、図14は車両の走行状態の説明図である。図13
中、(a)は構成の説明図、(b)は書き込み可能な電
子地図における記録状態の説明図である。第6実施例で
は、書き込み可能な電子地図12Fを用いて過去の走行
状態を記録しておき、この独自のデータベースを用い
て、高度先読みによる駆動力推定を補正する。なお、第
1実施例と機能を同じくする構成部分には図1と共通の
符号を付して詳しい説明を省略する。
11の出力情報を用いて書き込み可能な電子地図12F
に蓄積された道路地図上で自車両の現在位置を求め、走
行中の道路に沿って現在位置から数10〜100m前方
に位置する数秒後の自車両の推定位置を求める。また、
走行道路推定部13Fは、スピードセンサS8を通じて
刻々の走行速度を計測して、現在位置とともに走行軌跡
記録部19に出力する。さらに、走行道路推定部13F
は、書き込み可能な電子地図12Fから検索した情報や
自ら作成した情報をひとまとめにして保持する。走行抵
抗測定部14、駆動力予測部15F、および走行軌跡記
録部19は、それぞれの演算処理に必要な情報を走行道
路推定部13Fから読み取る。
3Fから送出された走行速度に基づいて走行状態を表す
データを作成して、刻々と書き込み可能な電子地図12
Fに更新(追加)記録する。データは、以前に記録され
たデータと現在の走行速度から計算され、道路地図上の
位置を示す番地で検索が可能な図13の(b)に示す状
態に記録される。
電子地図12Fから呼び出したデータを参考にして推定
位置における走行状態が予測可能か否かを識別し、予測
可能な場合にはこのデータを駆動力予測部15Fを通じ
て駆動系制御部16Fに送出する。駆動力予測部15F
は、走行状態が予測不可能と判断された場合についてだ
け、第1実施例と同様な手順で推定位置における必要駆
動力を推定する。駆動系制御部16Fは、推定位置にお
ける走行状態が予測可能な場合には、過去のデータを参
考にして、エンジンと自動変速機の設定を修正する。書
き込み可能な電子地図12Fに蓄積される走行状態を表
すデータは、同じ場所の走行を繰り返すごとに充実し
て、道路地図には現れない「その場所に固有な状況」を
より適確に反映するものとなる。過去の走行状態を用い
て具体的には以下のような制御が実行される。
置特定部11の出力情報から道路地図上に特定した位置
を見出だし、そのときの速度を、図13の(b)に示す
ようなその場所の区間(メッシュ)に対応させたメモリ
ー領域に記憶する。さて、全く未知の道路を走行する場
合は、予めデータが格納されていないため有効に機能し
ない。しかし、その道路を走行したことがなくても、料
金所、踏切り、一時停止部分、狭い道から優先道路に合
流する信号が無い交差点等、その道を実際に通らなくて
も一時停止や停車を余儀なくされる場所については、車
両を工場出荷する際に、それらの場所に対応するメモリ
ー領域に車速データ=0を予め書き込んでおく。出荷時
に書き込まれたデータも含めて、その場所を走行するご
とに、前の書き込み車速データと現在の車速値の平均値
を求めて、書き込み可能な電子地図12Fのメモリー領
域の記録内容を更新する。
が走行しているとき、走行道路推定部13Fは、書き込
み可能な電子地図12Fから、位置Pから所定の距離だ
け進行方向に離れた位置xの高度を先読みしており、駆
動力予測部15Fは、位置xまでの区間の勾配変化に基
づいた駆動力の推定を刻々と行っている。このとき、走
行道路推定部13Fは、現在の地点Pでの速度と過去に
走ったことのあるP地点での速度の差を算定する。この
差が極めて大きいとき、例えば、2倍以上異なるとき
は、現在の状態が過去に経験した状態と甚だしく異なる
状態であると判断して、過去のデータを用いて制御する
ことを止める。また、過去のデータをそのまま保持する
こととし、平均化して過去のデータを更新する操作を中
止する。
度が異なっていない場合、これから先の地点xにおいて
も過去と同じような経緯で速度が変化する可能性がある
と判断する。すなわち、これから先に走行する地点xに
おいて、例えば、過去の速度が0に近い状態であれば、
その場所は常時渋滞箇所である可能性が高い。この場
合、地点xが地点Pよりも高度が高くて登り勾配と判断
し、自動変速機をローギアード特性に設定して大きな駆
動力を準備したとしても、地点xで確実に渋滞するなら
ば、その駆動力を十分活用できない訳であるから、逆に
駆動力を落としたほうが運転性や経済性から見て好まし
い。
が高い場合には、駆動系制御部16Fは、地点xの高度
を先読みして推定した地点xで必要な駆動力の代わり
に、走行道路推定部13Fが書き込み可能な電子地図1
2Fから読み出した地点xの過去の速度に基づいてエン
ジンと自動変速機を制御する。そして、地点xの過去の
速度が低い場合には、その勾配から推定した駆動力の代
わりに定速走行用の駆動力を選択する。例えば、前方の
登り勾配の地点xの過去の速度が低いことが判明した場
合には、登り勾配に適合させてエンジンのリーン制御を
中止するとともに自動変速機の切り替え特性をローギア
ード特性に設定する代わりに、渋滞走行や定速走行用に
エンジンのリーン制御をそのままにして自動変速機の切
り替え特性もハイギアード特性とする。
金所や交差点等のように運転操作の流れが常に変化する
ばかりでなく、レーン減少や交通流のボトルネック等で
日常的ではないにしてもよく交通の流れが変化する場所
の状況を記憶し、その状況をもとに高度の先読みポイン
トの情報を変化して解釈し、制御特性を変更したことに
よって、先読み制御による運転性の悪化が少なくなると
いう効果がある。書き込み可能な電子地図12Fは、例
えば、図2の機器構成において、CD−ROM再生装置
22と記憶装置29の組み合わせで実現できる。スピー
ドセンサS8が発明の速度検知手段に相当する。
抵抗を現在位置と推定位置の高度差で補正して求めた
「推定位置(または区間)における必要駆動力」を、こ
の予測結果に基づいてさらに補正してもよい。駆動系制
御部16Fは、この補正された必要駆動力に基づいてエ
ンジンと自動変速機を制御することになる。また、書き
込み可能な電子地図12Fに記憶するデータとしては、
車両の走行状況や走行パターンを推定するためのデータ
であればよく、上述の速度には限定されない。例えば、
エンジン回転数と変速ギア比、アクセル開度、走行抵抗
値等をその場所に対応したメモリー領域に格納してもよ
い。書き込み可能な電子地図12Fに格納されているデ
ータが車速でない場合、エンジン回転数とギア比等から
車速に換算したり、アクセル開度とギア比等から車速に
換算したり、アクセル開度とギア比からマップを用いて
速度に変換すればよい。
明図である。図中、(a)は構成の説明図、(b)は評
価部32の処理の説明図である。第7実施例では、書き
込み可能な電子地図12Gを用いて過去の駆動状態を記
録しておき、この独自のデータベースを用いて、高度先
読みによるエンジンと自動変速機の制御内容を修正す
る。なお、第1実施例と機能を同じくする部分には図1
と共通の符号を付して詳しい説明を省略する。
11から得た絶対位置のデータに基づいて、書き込み可
能な電子地図12Gから検索した道路地図上で自車両の
現在位置を求める。そして、走行中の道路に沿って数1
0〜100m前方に位置する数秒後の自車両の推定位置
を求める。走行道路推定部13Gは、書き込み可能な電
子地図12Gから現在位置と推定位置で検索した種々の
データを保持する。種々のデータには、「推定位置にお
ける過去の駆動力推定の精度を表すデータ」が含まれ
る。駆動力予測部15Gは、走行道路推定部13Gから
読み込んだ現在位置と推定位置の高度データに基づいて
推定位置における必要駆動力を推定し、推定結果を過去
の駆動力推定精度を表すデータと一緒にして駆動系制御
部16Gに送出する。駆動系制御部16Gは、必要駆動
力の推定結果に基づいてエンジンと自動変速機の設定を
定めるとともに、過去の駆動力推定精度を表すデータに
基づいてこの設定内容を修正する。
14で求めた走行抵抗に基づいて刻々の発生駆動力を算
定する。評価部32は、駆動力予測部15Gが推定した
駆動力を推定位置に達するまで保持しており、推定駆動
力と推定位置における発生駆動力から過去の駆動力推定
精度を表すデータを作成し、これを、書き込み可能な電
子地図12Gに推定位置のデータとして記録する。書き
込み可能な電子地図12Gは、図13の(b)に示した
と同様に予めマップ化され、記録された種々のデータを
道路上の位置ごとに検索可能である。書き込み可能な電
子地図12Gに蓄積された過去の駆動力推定精度を表す
データは、走行を重ねるごとに充実して、既成の道路地
図には現れない「その場所に固有な状況」をより適確に
反映するものとなる。具体的には過去の以下のような駆
動力制御となる。
両が走行しているとする。位置Pから所定の距離だけ進
行方向に離れた位置xの高度が書き込み可能な電子地図
12Gから先読みされ、駆動力予測部15Gが位置xま
での区間の勾配変化に基づいた駆動力の推定を刻々と行
っている。そして、駆動系制御部16Gは、この推定結
果に基づいてエンジンのリーン制御や自動変速機の切り
替え特性を先回りに設定している。このとき、並行し
て、評価部32は、図15の(b)に示すようにステッ
プ201において、駆動力予測部15Gが手前位置で推
定した地点xの駆動力と、発生駆動力算定部31がその
地点xで実際に確認した駆動力とを比較して偏差(予測
誤差)を求める。そして、ステップ202において、書
き込み可能な電子地図12Gにこの偏差(予測誤差)を
自車両位置(P=x)のデータとして刻々と記録する。
同じ道路を何回も走行する場合には、この偏差が平均化
され、過去のデータを更新して記録される。また、評価
部32は、実際値と予測値の差の平均と標準偏差等も書
き込み可能な電子地図12Gに格納しておく。
在、地点Pにいるとする。ここで、走行道路推定部13
Gは、先読みのため書き込み可能な電子地図12Gから
x地点を検索し、高度を読み出す。同時に書き込み可能
な電子地図12Gを検索して前回に走行した際の予測と
実際の値の平均や標準偏差を読み出す。この平均値や標
準偏差が大きい場合には、運転状況が変化することが多
く、駆動力を予測しにくい状態であると推定されるか
ら、この場合には前方の道路が平坦でも、駆動系制御部
16Gは、リーン制御やハイギアード制御を採用せず、
通常の設定、すなわち、ストイキメトリック制御とノー
マル特性を選択する。
去に駆動力の予測が外れて運転者がパワー不足を感じた
場所や、過大な駆動力余裕を設定して不経済な走行を行
った場所について、同じ設定の誤りを繰り返す可能性が
減る。また、予測がつきにくい場所において、予測と実
際の違いによる運転性の劣化を引き起こすことがなくな
る。また、駆動力の予測値と実際値の差が地図と対応し
たメモリー領域に格納されているから、後に記録媒体だ
けを持ち出して、事務所や工場のパソコンを用いて予測
精度の傾向を分析したり、結果を観察することによって
必要駆動力算定のための係数を修正する場合の参考資料
とすることもできる。なお、上記駆動系制御部16Gに
よる制御の代わりに、過去の駆動予測に関するデータに
基づいて駆動力余裕を算定し、この駆動力余裕を加味し
た必要駆動力に基づいて駆動系制御部16Gがエンジン
や自動変速機の設定を調整する制御としてもよい。ま
た、トルクセンサS1を用いて実際に出力軸から発生駆
動力を導き出す代わりに、その他のセンサや出力から発
生駆動力に相当する変数を計算してもよい。
明図、図17は運転者操作意図検出処理の説明図であ
る。図17中、(a)は運転者の心理状態の変化による
アクセル操作パターンの変化、(b)はアクセル操作パ
ターンの検出方法を示す。第8実施例は、第7実施例の
制御を基礎にしているが、運転者の突然の心境変化を察
知してその前後で駆動系制御パターンを異ならせる。例
えば、おだやかな運転態度が突然に起伏著しいものとな
った場合には、燃料消費の抑制よりも駆動力を優先させ
る。第1実施例と機能を同じくする部分には図1と共通
の符号を付して詳しい説明を省略する。
車両の現在位置と数秒後の推定位置を求める。駆動力予
測部15Hは、走行道路推定部13Hから読み込んだ現
在位置と推定位置の高度データに基づいて推定位置にお
ける必要駆動力を推定し、推定結果を駆動系制御部16
Hに送出する。駆動系制御部16Hは、必要駆動力の推
定結果に基づいてエンジンと自動変速機の設定を定める
とともに、過去の駆動力推定精度を参照してこの設定内
容を修正する。発生駆動力算定部31Hは、刻々の発生
駆動力を算定する。評価部32Hは、推定駆動力と推定
位置における発生駆動力から過去の駆動力推定精度を表
すデータを作成し、これを、書き込み可能な電子地図1
2Hに記録する。
度センサS2の刻々の出力状態を検知して、運転者の現
在の運転パターンを識別する。走行道路推定部13H
は、運転者操作意図検出部33の出力をデータ化して、
書き込み可能な電子地図12Hから検索した種々のデー
タと一緒に保持する。運転パターンのデータは、過去の
駆動力推定精度を表すデータと一緒にして、駆動力予測
部15Hを介して駆動系制御部16Hに送出される。駆
動系制御部16Hは、高度先読みによる駆動系制御の内
容を運転パターンと過去の駆動力推定精度に応じて修正
する。駆動系制御部16Hは、運転者の運転パターンに
変化が有るか否かを判定し、運転者の気分の変化や突然
の意識的な目的地変更による運転パターンの変化にも対
処して、高度先読みによる駆動力制御を修正する。第8
実施例では、アクセル開度センサS2の出力状態から運
転者の精神状態が識別され、その識別結果に基づいて、
先読み駆動力推定によるエンジンや自動変速機の設定が
変更される。
車両が走行しているとする。このとき、位置Pから所定
の距離だけ進行方向に離れた位置xの高度が書き込み可
能な電子地図12Hから先読みされ、駆動力予測部15
Hは、位置xまでの区間の勾配変化に基づいた必要駆動
力の推定を刻々と行っている。そして、駆動系制御部1
6Hは、必要駆動力の推定結果に基づいてエンジンのリ
ーン制御や自動無段変速機(CVT)の特性を設定す
る。しかし、運転者の操作特性(アクセルの踏み方、目
標速度の変更、運転者の意識変化による方向転回等に起
因した急停止等)が突発的に変化してしまうと、先読み
地点xの高度から決定した制御目標値では不適当とな
る。例えば、高速道路における巡航走行と判断して設定
を定め、エンジンをリーン制御としている状況下で、運
転者が急に運転特性を変化させて急加速を始めたなら
ば、リーン制御によって加速不良となる。そこで、駆動
系制御部16Hは、運転者の操作特性の変化が検知され
た場合には、できるだけ早い段階で制御目標値を置き換
えて、その後の急加速等の事態に備えさせる。
理は、運転者の精神状態が運転者のアクセル操作に強く
反映されている事実に基づく。運転者のアクセル操作、
特にその標準偏差、分散等は、運転者の運転意図に対し
て強い相関を持つ。図17の(a)では、運転者が後続
車両に追い越しされる精神的ストレスに遭遇して、急に
運転者が走行速度を変化させた際のアクセル操作の変化
を示している。追い抜かれた以降、運転者によるアクセ
ル操作量の標準偏差が拡大している。そこで、運転者操
作意図検出部33は、アクセル開度センサS2を通じて
運転者のアクセル操作量の標準偏差を常に評価し、その
変化を素早く捕らえてドライバーの突然の意識変化への
対応をはかる。例えば、図17の(b)に示すように、
100m秒ごとにアクセル操作量を取り込み、過去の所
定時間(例えば1分間)ごとのデータに対するアクセル
操作の標準偏差と平均を求める。そして、例えば、平均
±2×標準偏差σにて、アクセル変化の上限値と下限値
を設定しておく。これにより、この上限値と下限値の間
に観測されるアクセル操作量については、同じ運転パタ
ーンに属すると考えてよい。しかし、観測されたアクセ
ル操作量が上限値を越えた場合には、運転パターンが変
化したと判断する。
ム100ミリセカンドとすれば、過去のアクセル開度の
データ(t−0.1)秒より(t−n×0.1秒)まで
のアクセル開度データの平均μと標準偏差σを求める。
ただし、nは実験的に求められる定数である。そして、
その結果より、上限値μ+2σ、下限値μ−2σと定め
る。時刻tにおけるアクセル操作量がyであり、その値
yが上限値μ+2σより大きい場合や、下限値μ−2σ
より小さい場合には運転パターンが変化したと判断す
る。ただし、1回の判断では全体の状況がわからないた
め、この4σの範囲を越えるデータが連続して数点続い
た場合を運転パターンの変化と判断している。この場
合、先読み地点xの勾配に基づいて推定した駆動力を目
標とすることを中止し、どんな運転者に対しても大きな
運転性の欠如を印象付けることがないノーマルな設定内
容とする。すなわち。駆動系制御部16Hは、エンジン
をストイキ制御とし、自動変速機にノーマル特性を設定
する。また、現在の制御目標とノーマルな設定内容に対
応する制御目標が大きく異なり、急に設定を変化させる
ことで、逆に運転性の劣化が考えられる場合、一時的に
設定の変更を保留しておき、運転者がアクセルを全閉に
した時に制御を切り替える。この場合、運転者がいつま
でもアクセルを全閉にしない場合には、駆動系制御部1
6Hは、とりあえず制御目標をノーマルな制御目標に変
更して所定の時間、高度先読みによる制御を中断する。
転者の心理状態に起因して突然に運転パターンが変化し
た場合でも、速やかにその運転パターンの変化に対応で
きるエンジンや自動変速機の設定に移行するから、運転
者が自車両についてパワー不足や応答の悪さを意識しな
いで済む。また、設定の変更に伴って発生する前後の運
転性の格差についても緩和されており、運転者がこれに
よって戸惑うことが無い。なお、運転者の意図を検出し
て駆動力制御に反映する別の手法として、運転者の視線
を補足して分岐点での進行方向の特定に役立てる制御が
可能である。車内にカメラを配置して運転者の視線方向
を連続的に観察し、分岐点の手前では、視線が偏る方向
を進行方向と判断する。これは、分岐点の手前では、運
転者は、進もうとする分岐の方向を見る回数が増大する
からである。この手法を第4、第5実施例と併用すれ
ば、運転者の突然の心変わりによって進む分岐の推定が
外れる事態を避けられる。さらに、雨や雪等をワイパー
装置のスイッチで検出し、雨等の場合には先読み点の距
離を数10mに短縮し、予測が外れた場合でも制御特性
が急変しないようにし、運転者の違和感を軽減するとと
もに安全走行の確保を図ってもよい。
図2に示すGPS受信機に限定されない。同様に、電子
地図はCD−ROM再生装置に限定されない。例えば、
自車位置特定部は、道路に設けた設備から電波、赤外線
等を介して得られるインフラからの位置情報や高度情報
を利用してもよい。電子地図は、市販のCD−ROMば
かりでなく、事業所で個別に作成した目的地別の磁気デ
ィスクデータやROMカ−ドを使用してもよい。
ば、エンジンのリーン制御や自動変速機の変速操作等、
切り替え動作の遅れる制御についても余裕を持って予測
的に設定変更が可能である。予測に沿った走行が続く限
り、車両の走行性能、運転性能を十分に引き出しながら
も最大限の燃料節約を実行できる。前方の状況に適合し
た無駄な切り替えを避けることで、切り替え操作に伴う
一時的な出力低下が無くなり、運転性能の連続性も維持
される。必要駆動力の推定には、現在の負荷状態と電子
地図から読み込む勾配情報だけを用いて、繁雑で不確実
な多数の変数を必要としないから、多数の変数を計測ま
たは設定する必要が無く、必要駆動力の演算に必要なプ
ログラムステップ数や所用時間もわずかで済む。従っ
て、従来のナビゲーション装置に使用される程度の小型
演算装置でも容易に割り込み処理させることが可能であ
る。
る場合、周囲状況や運転者の思い付きで大きな加速が必
要になった際にも、車両の走行性能、運転性能の範囲で
十分な出力対応がなされ、ある程度の燃料消費抑制を達
成しながらも、運転者からパワー不足や応答の悪さを疑
われる心配が無い。駆動系総合制御装置を設けて駆動系
の設定をマップ化した場合、必要と状況に応じたきめ細
かい設定が可能である。
交差点の分岐点に到達する以前に分岐点を越えた位置の
必要駆動出力を推定できる。従って、交差点の前後にお
ける制御の連続性が確保され、交差点後の勾配急変等の
事態にも適正で予測的な駆動系の設定が可能である。
活用する場合、勾配だけでは設定を誤り易い部分でのパ
ワー確保や、設定が過剰となり易い部分でのさらなる燃
料消費の抑制が可能となる。駆動力の予測と実際を記録
した固有のデータベースを活用する場合、勾配だけでは
設定を誤り易い部分でのパワー確保や、設定が過剰とな
り易い部分でのさらなる燃料消費の抑制が可能となる。
運転者の運転パターンの変化に対応して駆動系の設定を
補正する場合、運転者が平安な時期には最大限の燃料節
約が達成される一方、運転者が活発な時期には必要とさ
れるパワーと応答性を最大限に提供できる。従って、燃
料節約と高い運転性能が両立する。
る。
フローチャートである。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
べき問題点の説明図である。
H 走行道路推定部 14 走行抵抗測定部 15 15B、15C、15D、15E、15F、15
G、15H 駆動力予測部 16 16B、16C、16D、16E、16F、16
G、16H 駆動系制御部 17、17C 駆動力余裕算定部 18 目的地入力部 19 走行軌跡記録部 21 GPS受信機 22 CDーROM再生装置 23 演算装置 24 画像表示装置 25 操作部 26 コントローラ 27 エンジン 28 自動変速機 29 記憶装置 31、31H 発生駆動力算定部 32、32H 評価部 33 運転者操作意図検出部 S 各種センサ G1〜G4 1速〜4速 S1 トルクセンサ S2 アクセル開度センサ S3 車速センサ S4 エンジン回転数センサ S5 方向指示機 S6 ブレーキセンサ S7 アクセルセンサ S8 スピードセンサ
Claims (8)
- 【請求項1】 道路地図情報に関連付けて道路の勾配情
報を保持する電子地図と、 自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段と、 前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電子地
図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現在位
置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の自車
両の推定位置を求める走行道路推定手段と、 自車両の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵
抗測定手段と、 前記電子地図から検索された前記現在位置と推定位置の
前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手段が求め
た現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必要駆動力
を求める駆動力予測手段と、 前記推定位置の必要駆動力に基づいて、エンジンと自動
変速機の少なくとも一方の設定を先回り調整し、前記推
定位置の必要駆動力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制
する駆動系制御手段と、を有することを特徴とする車両
用駆動力制御装置。 - 【請求項2】前記駆動力予測手段は、駆動系に対する操
作入力状態と駆動系の出力状態の少なくとも一方に基づ
いて、前記推定位置で必要な駆動力余裕を見積もる駆動
力余裕算定手段を含み、かつ、 前記駆動系制御手段は、前記駆動力余裕を含む前記必要
駆動力に対応させてエンジンと自動変速機の少なくとも
一方の設定を先回り調整することを特徴とする請求項1
記載の車両用駆動力制御装置。 - 【請求項3】 道路地図情報に関連付けて道路の勾配情
報を保持する電子地図と、 自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段と、 前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電子地
図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現在位
置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の自車
両の推定位置を求める走行道路推定手段と、 自車両の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵
抗測定手段と、 前記電子地図から検索された前記現在位置と推定位置の
前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手段が求め
た現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必要駆動力
を求める駆動力予測手段と、 前記推定位置の必要駆動力に基づいて、エンジンと自動
変速機の少なくとも一方の設定を先回り調整し、前記推
定位置の必要駆動力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制
する駆動系制御手段と、 前記道路地図情報に関連付けて操作者が走行経路の目標
位置を設定する目的地入力手段と、を有し、かつ、 前記走行道路推定手段は、前記自車両の推定位置が道路
の分岐点を越える場合には、設定された前記走行経路の
目標位置に向かう方角的傾向の高い分岐に沿って前記推
定位置を移動させることを特徴とする車両用駆動力制御
装置。 - 【請求項4】 道路地図情報に関連付けて道路の勾配情
報を保持する電子地図と、 自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段と、 前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電子地
図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現在位
置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の自車
両の推定位置を求める走行道路推定手段と、 自車両の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵
抗測定手段と、 前記電子地図から検索された前記現在位置と推定位置の
前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手段が求め
た現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必要駆動力
を求める駆動力予測手段と、 前記推定位置の必要駆動力に基づいて、エンジンと自動
変速機の少なくとも一方の設定を先回り調整し、前記推
定位置の必要駆動力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制
する駆動系制御手段と、を有し、かつ、 前記走行道路推定手段は、自車両の進行方向に対応する
運転者の操作内容を検知して道路の分岐点における自車
両の進行方向を識別するとともに、前記自車両の推定位
置が道路の分岐点を越える場合には、識別した自車両の
進行方向に相当する分岐に沿って前記推定位置を移動さ
せることを特徴とする車両用駆動力制御装置。 - 【請求項5】 道路地図情報に関連付けて道路の勾配情
報を保持するとともに走行経路の各点における新規情報
を前記道路地図情報に関連付けて書き込み可能な電子地
図と、 自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段と、 前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電子地
図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現在位
置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の自車
両の推定位置を求める走行道路推定手段と、 自車両の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵
抗測定手段と、 前記電子地図から検索された前記現在位置と推定位置の
前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手段が求め
た現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必要駆動力
を求める駆動力予測手段と、 前記推定位置の必要駆動力に基づいて、エンジンと自動
変速機の少なくとも一方の設定を先回り調整し、前記推
定位置の必要駆動力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制
する駆動系制御手段と、 走行中の自車両の速度に関する情報を刻々と検知して、
前記書き込み可能な電子地図に記録蓄積する走行軌跡記
録手段と、を有し、かつ、 前記駆動系制御手段は、前記書き込み可能な電子地図か
ら検索された推定位置における過去の自車両の速度に関
する情報に基づいて前記必要駆動力による前記先回り調
整の内容を修正することを特徴とする車両用駆動力制御
装置。 - 【請求項6】 道路地図情報に関連付けて道路の勾配情
報を保持するとともに走行経路の各点における新規情報
を前記道路地図情報に関連付けて書き込み可能な電子地
図と、 自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段と、 前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電子地
図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現在位
置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の自車
両の推定位置を求める走行道路推定手段と、 自車両の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵
抗測定手段と、 前記電子地図から検索された前記現在位置と推定位置の
前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手段が求め
た現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必要駆動力
を求める駆動力予測手段と、 前記推定位置の必要駆動力に基づいて、エンジンと自動
変速機の少なくとも一方の設定を先回り調整し、前記推
定位置の必要駆動力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制
する駆動系制御手段と、 走行中の自車両の駆動出力状態を刻々と検出する発生駆
動力算定手段と、 推定された前記必要駆動力とその推定位置における実際
の前記駆動出力状態との格差に関する数値を求めて前記
書き込み可能な電子地図に記録蓄積する評価手段と、を
有し、かつ、 前記駆動系制御手段は、前記書き込み可能な電子地図か
ら検索された過去の前記格差kさに記録された過去の前
記格差に関する数値に応じて、前記先回り調整の内容を
修正することを特徴とする車両用駆動力制御装置。 - 【請求項7】 道路地図情報に関連付けて道路の勾配情
報を保持する電子地図と、 自車両の現在位置を検知する自車位置特定手段と、 前記自車位置特定手段の検出結果に基づいて前記電子地
図を参照し、前記道路地図情報における自車両の現在位
置を求めるとともに、現在位置に基づいて数秒後の自車
両の推定位置を求める走行道路推定手段と、 自車両の駆動系における現在の負荷状態を求める走行抵
抗測定手段と、 前記電子地図から検索された前記現在位置と推定位置の
前記勾配情報に基づいて、前記走行抵抗測定手段が求め
た現在の負荷状態を補正して前記推定位置の必要駆動力
を求める駆動力予測手段と、 前記推定位置の必要駆動力に基づいて、エンジンと自動
変速機の少なくとも一方の設定を先回り調整し、前記推
定位置の必要駆動力に対応可能な範囲で燃料消費を抑制
する駆動系制御手段と、 走行中の運転者による自車両のスロットル操作の状態を
刻々と検知して、運転者の運転パターンの変化を検出す
る運転者操作意図検出手段と、を有し、かつ、 前記駆動系制御手段は、前記スロットル操作の変動幅が
拡大した場合に、前記先回り調整の内容を修正して燃料
消費の抑制を緩和することを特徴とする車両用駆動力制
御装置。 - 【請求項8】 前記駆動系制御手段は、エンジンの空燃
比と自動変速機の切り替え特性の複数の組み合わせから
前記必要駆動力に対応する1つの組み合わせを選択する
とともに、それぞれの設定の変更時期を調整して運転性
の連続性を確保させる駆動系の総合制御を行うことを特
徴とする請求項1、2、3、4、5、6または7記載の
車両用駆動力制御装置。
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