(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024084938
(43)【公開日】2024-06-26
(54)【発明の名称】省エネルギー減速走行制御方法及びその支援装置
(51)【国際特許分類】
B60W 30/18 20120101AFI20240619BHJP
B60W 60/00 20200101ALI20240619BHJP
G08G 1/16 20060101ALI20240619BHJP
B60T 7/12 20060101ALI20240619BHJP
【FI】
B60W30/18
B60W60/00
G08G1/16 D
B60T7/12 B
B60T7/12 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022199146
(22)【出願日】2022-12-14
(71)【出願人】
【識別番号】301001199
【氏名又は名称】渡邉 雅弘
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 雅弘
【テーマコード(参考)】
3D241
3D246
5H181
【Fターム(参考)】
3D241BA46
3D241BB01
3D241BB07
3D241BB31
3D241BC01
3D241CC01
3D241CC08
3D241CE05
3D241DB02Z
3D241DB05Z
3D241DC31Z
3D241DC34Z
3D241DC44Z
3D241DC59Z
3D246DA01
3D246GA19
3D246HA86A
3D246HB11A
3D246JB03
3D246JB12
3D246JB32
5H181AA01
5H181LL09
5H181LL14
(57)【要約】
【課題】車両の目標減速・停止地点への惰性走行主体の省エネルギー減速走行の主要な課題を解決あるいは軽減して実用化を可能にする。
【解決手段】一定の速度範囲で走行中の車両の交差点あるいは横断歩道等の目標減速・停止地点への減速走行を、惰性走行移行許容範囲内速度に対応した目標減速・停止点上流一定距離の地点からの惰性走行と、それに継続する制動走行の組み合わせを基本として行う。
但し、目標減速・停止地点状況によっては、惰性走行から制動走行への移行は行わず、惰性走行を継続して目標減速・停止地点を通過した後、次の目標減速・停止地点に向けての走行を行う。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
惰性走行移行速度範囲(vc1~vc4)内の速度vciで走行している車両において、目標減速・停止地点P0上流距離di+dbの地点から惰性走行に、その後距離db地点から制動走行に、移行しての減速走行を行うことを特徴とする省エネルギー減速走行制御方法とその支援装置。
ここでvc1:惰性走行移行可能上限速度
vc4:惰性走行移行可能下限速度
αb:制動減速度
db:制動走行距離 、db=vc42/(2・αb)
d14:惰性走行移行可能上限速度における惰性走行距離
di:惰性走行移行可能範囲内速度vciでの惰性走行距離、
(={(vci2-vc42)/(vc12―vc42)}d14 )
【請求項2】
単位区間内の惰性走行終了予定地点付近において、交差点信号が青信号の場合等目標減速・停止地点での停止が必要でないことを検知した場合は、惰性走行に継続する制動走行は行わず、惰性走行を継続して目標減速・停止地点を通過し、次の単位走行区間の目標減速・停止点に向けての走行を行うことを特徴とする請求項1記載の省エネルギー減速走行制御方法及びその支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両減速時に車両の有している運動エネルギーを効率的・効果的に車両の減速走行に活用する、従来の制動装置(ブレーキ)は勿論、回生(協調)ブレーキによる減速走行に比べても、運動エネルギー利用効率に優れた簡易で合理的な省エネルギー減速走行制御方法およびその支援装置に関する。
【背景技術】
【0002】
走行中の車両の減速に際し、減速開始直前時に車両の有している運動エネルギーを最も有効に減速走行に活用 できる走行形態は惰性走行である。
ここで、惰性走行とはエンジンあるいはモータ等の車両駆動原動力の駆動輪への伝達を遮断あるいは疎とした走行をいう。但し、前記車両駆動原動力は必ずしも停止する必要はない。例えばガソリンエンジン車においてエンジンを停止する、即ちフューエルカットする、必要は必ずしもない。アイドリング状態に保つことでも惰性走行の間の燃料消費量、したがってCO2 排出量、は相応に低減することができる。
また、駆動原動力の駆動輪への伝達を完全に遮断しなくても(即ちクラッチカットしなくても)、例えば、MT4速時のアクセルオフ状態を疑似惰性走行とした(車両駆動原動力の駆動輪への伝達を疎とした)状態でも、相応の省エネルギー効果は得られる。
【0003】
但し、惰性走行は無条件で運動エネルギーを有効利用できるわけではない。
例えば
図1に示す如く、速度(vc+Δv)から速度(vc-Δv)の間(距離d11の間)惰性走行し、そののち速度(vc-Δv)から速度(vc+Δv)までの間(距離d12の間)加速走行した場合には、この間の走行距離d1(=d11+d12)走行は、速度vcでの走行距離d1の定速走行と同一運動エネルギー消費となり、省エネルギー走行とはならない。
これに対して
図2に示すごとき単位走行区間走行(交差点間走行の如く一つの停止地点から次の停止地点までの走行)において、地点P4から地点P6までの間の制動減速度αbでの減速走行においては、地点P4-地点P6間距離が運動エネルギーEvcでの走行距離であるのに対し、地点P3から地点P5までの間の惰性走行減速度αiでの惰性走行と、それに継続する地点P5から地点P6までの間の制動減速度αbでの制動走行の場合は、P3ーP5ーP6間距離が運動エネルギーEvcでの走行距離となり、P3ーP4間距離が惰性走行によって得られる省エネルギー走行距離となる。 即ち、目標減速・停止地点(交差点、横断歩道等の徐行地点、走行路前方の障害物等)が特定された場合、車両の有している運動エネルギーを最大限活用した惰性走行可能距離を算出し、前記目標減速・停止地点の上流惰性走行可能距離にある地点からの惰性走行及びこれに継続する制動走行によって、最大限の省エネルギー・低CO2排出減速走行が可能になる。
【0004】
但し、上記目標減速・停止地点の上流惰性走行可能距離にある地点P3からの惰性走行実行に際しては、
1)惰性走行距離の算出特定には、車両の走行抵抗(あるいは惰性走行減速度)の特定が必要である。しかし走行抵抗は走行速度の二乗および車両質量の関数であることから、走行抵抗から惰性走行可能距離を算出することは実用的には無理がある。
2) 惰性走行開始地点が、目標減速・停止地点上流数百m以上も上流地点になる、即ち惰性走行開始地点が通常の制動走行に比べて目標減速・停止地点のはるか上流となる。この結果運転者にとって惰性走行開始地点の特定が通常では困難になる。
3) 従って、この間の車両の平均走行速度が惰性走行移行前の走行速度に比べて大きく低下し、交通流の不安定化が危惧される。
4) 惰性走行移行後の目標減速停止地点の変化、例えば信号交差点における信号状態変化への対応が必要となる。
等の問題がある。
【0005】
上記2)、3)の問題に対しては、目標減速・停止地点までの減速方法を惰性走行と制動走行の合理的な組み合わせで行う方法が考えられている。即ち、
図2に示す如く、惰性走行開始速度をvc、惰性走行終了速度(制動走行開始速度)をvbとすると、惰性走行開始時および惰性走行終了時の車両の有する運動エネルギーEc、Ebは各々(数1)(数2)であらわされる。
(数1)
Ec=m・vc
2/2
(数2)
Eb=m・vb
2/2
ここで m:車両(搭乗者を含む)質量
従って、惰性走行開始から惰性走行終了の間の運動エネルギー利用効率ηcbは、
(数3)
ηcb≒(vc
2ーvb
2)/vc
2
また、惰性走行の間の平均速度vcbは、
(数4)
vcb≒(vc+vb)/2
となる。
従って、例えばvc=60km/h、vb=30km/hとすると、
ηcb=0.75
vcb≒45km/h
とすることができる。即ちvc、vb、を適切に設定することによって、惰性走行による減速走行は、運動エネルギー利用効率(すなわち惰性走行距離)、および惰性走行の間の平均速度、共に実用的な許容範囲とすることができることがわかる。
【0006】
上記1)の惰性走行距離特定の問題に関しては、基本的には車両の走行抵抗から算出・特定する方法があるが、前述のとおり、走行抵抗は車両走行速度の関数であること、またその時の車両重量にも関係することから、実際には算出は困難であり、実用的ではない。これに対してあらかじめ暫定的に惰性走行可能距離を設定しておき、それを実惰性走行によって学習・補正する、特許文献1、2、3、による方法がある。しかしこれら方法においても惰性走行移行可能速度ごとに惰性走行可能距離および惰性走行移行地点の特定が必要であり、制御も煩雑になるという問題が残る。
【0007】
一方、減速をすべて制動走行で行う従来の減速走行の場合は、前記惰性走行による減速走行距離長大化の問題はないが、運動エネルギー利用効率は大きく低減する。また運動エネルギーを回生して後の走行に活用する回生協調制動においても、運動エネルギーの一部は摩擦制動によって消費されること、あるいは回生制動による回生電力も、回生電力蓄積用大容量二次電池のパワー密度不足あるいは温度特性等から、充電効率が十分に得られないこと等、運動エネルギー利用効率は惰性走行に比べて劣るという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2013-177126
【特許文献2】特開2019-034734
【特許文献3】特許第6788942号
【特許文献4】特開2022‐183407
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本願発明は、走行中の車両の有する運動エネルギーを惰性走行主体の減速走行に生かすうえでの課題である前記1)惰性走行可能距離の算出・特定および制御、2)減速走行距離の長大化、3)前記減速走行距離の長大化の結果としての減速走行の間の平均走行速度低下、4)惰性走行中の目標減速停止地点の状態変化への対応、の各問題を、車両の惰性走行移行速度範囲、惰性走行中の車両の制動走行距離、惰性走行移行可能上限速度における惰性走行可能距離、をあらかじめ設定しておき、惰性走行終了地点の固定化による惰性走行開始地点および惰性走行距離の最適化によって、従来の回生協調制動による運動エネルギー活用による方法にも総合的に勝る惰性走行主体の省エネルギー減速走行制御方法を提供しようとするものである。
これはまた、特許文献4で示された惰性走行による省エネルギー減速走行制御方法の具体策として、通常走行からの惰性走行への移行地点を、惰性走行移行速度にかかわらず一定地点に特定することの問題点をも解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
以下に
図3を用いて本願発明の基本的考え方を説明する。
図3において、速度vc1~vc4は惰性走行移行可能速度範囲であり、また惰性走行移行可能下限速度vc4は前記惰性走行移行可能速度範囲内で惰性走行に移行した車両の惰性走行終了速度とする。
惰性走行移行可能上限速度vc1で定速走行している車両は、地点P1において惰性走行減速度αiの惰性走行に移行して、地点P4まで走行し、地点P4で惰性走行から制動減速度αbの制動走行に移行して目標減速・停止地点P0に到着する。
即ち地点P1―地点P4間距離d14は惰性走行移行可能上限速度vc1から惰性走行移行可能下限速度vc4までの間の惰性走行可能距離であり、地点P4―地点P0間距離dbは制動開始速度(上記惰性走行の終了速度)vc4からの制動減速度αbでの制動走行距離である。
(数5)
db=vc4
2/(2・αb)
従って、速度vc2で走行している車両は地点P2から惰性走行を開始し地点P4まで走行し惰性走行速度がvc4になった時点で、また速度vc3で走行している車両は地点P3から惰性走行を開始し惰性走行速度がvc4になった時点で、各々惰性走行を終了し、制動減速度αbの制動走行に移行して地点P0で停止する。
惰性走行移行下限速度vc4で走行している車両は、速度vc4の定速走行状態のまま地点P4まで走行し地点P4で制動走行に移行して地点P0で停止する。惰性走行移行下限速度未満の速度vc5(vc5<vc4)で走行している車両は惰性走行への移行は行わず、通常の走行(定速走行の後制動走行)で地点P0に到着する。
即ち、惰性走行移行可能速度範囲vc1~vc4で走行している車両はすべて惰性走行移行後同一惰性走行終了地点P4に向けての同一惰性走行減速度を持っての走行を行い地点P4において制動走行に移行することになる。
【0011】
上記のごとく車両が惰性走行できるためには、速度vc1、vc2、vc3、vc4の車両の惰性走行移行地点は、地点P4上流各々距離d14、d24、d34、d44(=0)の地点、即ち、地点P1、P2、P3、P4でなければならない。
ここで、
(数6)
d14=(vc12-vc42)/(2・αi)
(数7)
d24=(vc22-vc42)/(2・αi)
(数8)
d34=(vc32-vc42)/(2・αi)
(数9)
d44=(vc42-vc42)/(2・αi)
である。
【0012】
ここで、惰性走行移行可能上限速度vc1における惰性走行距離d14は、原理的には、惰性走行移行可能上限速度vc1と惰性走行移行可能下速度vc4および速度vc1時の惰性走行減速度αiから前記(数6)により算出可能であるが、前述の如く実際にはこれは困難であることから、暫定惰性走行距離を設定しその実惰性走行による学習によってあらかじめ求めておく。他の惰性走行許容速度範囲内速度vciで走行している車両の惰性走行開始地点は、惰性走行移行可能上限速度vc1における惰性走行距離d14を基準とした、地点P4上流下記算式から得られる距離diをもって設定することができる。
(数10)
di={(vci2-vc42)/(vc12-vc42)}・d14
また、惰性走行移行可能速度範囲内で惰性走行に移行した車両は、すべて目標減速・停止地点上流同一距離db地点においては同一速度vc4となることから、制動開始地点付近を走行する車両は目標減速・停止地点の交通信号等の状況変化への対応も混乱なく行うことが可能になる。
【発明の効果】
【0013】
この結果本願発明によって、前記走行中の車両の有する運動エネルギーを惰性走行主体の減速走行に活かすことのすべての問題点を解決あるいは低減でき、従来のEVはもちろんHEVあるいはガソリン/ディーゼル車においても従来の省エネルギー減速走行効果に勝る簡易で合理的な減速走行を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】惰性走行による減速の省エネルギー効果説明図
【
図3】本願発明による省エネルギー減速走行の基本的考え方説明図
【
図4】本願発明による省エネルギー減速走行制御支援装置における処理手順例である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本願発明による省エネルギー減速走行制御支援装置は、経路探索・誘導機能を有する現状のカーナビゲーション装置の一部改良で実現可能である。
具体的には、出発地において目的地までの経路探索を行い、その結果から出発地から目的地までの(複数の)単位走行区間を設定し、各単位走行区間における目標減速・停止地点位置情報を特定・取得するとともに、各単位走行区間内における惰性走行移行可能速度範囲vc1~vc4、惰性走行に継続しての目標減速・停止地点までの制動走行を行う制動減速度αb・および制動走行距離dbを特定し、各単位走行区間内実走時における車両の周期的な速度情報・位置情報の特定によって車両現在位置―目標減速停止地点間の距離情報を得て、運転者は前記惰性走行あるいは制動走行運転を行う。
【0016】
また本願発明は,前記の如く、現行のガソリン/ディーゼル エンジン車あるいはEV等電動車の手動運転車両(ドライバーの操作によって運転される車両)への上記現行カーナビゲーションシステムの一部改良による省エネルギー減速走行制御方法及びその支援装置として有効であるが、前記の如く自動運転車への適用も勿論可能である。
【実施例0017】
図4に本願発明による省エネルギー減速走行制御支援装置における処理手順例を示す。本実施例においては惰性走行移行可能上限速度vc1における惰性走行可能距離d14、および制動走行開始地点―目標減速・停止地点間距離dbはあらかじめ特定されているものとしている。
401は、本手順開始点、
402は、車両の走行開始地点から走行終了地点までの経路情報、および前記経路を構成する複数の単位走行区間における車両の惰性走行移行速度範囲上限値(vc1)から、惰性走行終了速度(vc4)までの、速度vc1における惰性走行可能距離d14、制動減速度αb等の本願発明による車両の省エネルギー走行制御全般に必要な情報を特定する経路走行開始準備処理、
403は、処理402で、特定された経路中の車両現在位置、車両の目標減速・停止地点位置情報等の当面の単位走行区間走行に関する走行準備情報を特定する単位走行区間走行準備処理、
404は、加速・定速走行による通常走行処理、
405は、車両現在速度v、および車両現在位置から惰性走行終了地点(制動走行開始地点)までの距離を特定するv・d特定処理、
406は、車両現在速度が、惰性走行移行速度範囲内(vc4≦v≦vc1)か否かを判定する車両速度判定処理、
407は、車両減走行速度vに対応した惰性走行移行可否判定するための惰性走行移行可能距離diを特定するdi特定処理、
408は、車両現在位置から制動走行開始地点までの走行距離dが車両減走行速度vに対応した惰性走行移行可能距離di範囲内か否かを判定する制動走行移行判定処理、
409は、処理408でd<diと判定された場合、惰性走行を行う惰性走行処理、
410は、距離dが制動走行開始距離dbに達したか否かを判定する制動開始判定処理、
411は、処理410で距離dが制動走行開始距離dbに達したと判定された場合、目標減速・停止地点状態が信号交差点で信号状態が青であるような状態、即ち停止の必要がない状態か否かを判定する、停止必要有無判定処理、
【0018】
412は、処理411で停止の必要がないと判定された場合、惰性走行を継続する惰性走行継続処理、
413は、惰性走行継続の結果、距離d=0すなわち目標減速停止地点に到達したか否かを判定する目標減速・停止地点到着判定処理、
414は、処理411の結果、目標減速・停止地点で停止しなければならないと判定された場合、制動走行に移行する制動走行処理、
415は、処理414の結果、車両が目標減速・停止地点に到着したか否かを判定する目標減速・停止地点到着判定処理、
416は、処理415でd=0であると判定された場合、車両停止する車両停止処理、
417は、車両停止地点が経路の目的地点であるか否かを判定する目的値到着判定処理、
418は、意図した経路走行がすべて終了したことでの本制御手順終了点、
である。
本願発明によって、現状はHEVあるいはEVに採用されている減速時の運動エネルギー活用を目的とした回生協調制動に代えて、またガソリン車/ディーゼル車においても、車両の有する運動エネルギーの惰性走行を主体とした減速走行への簡易な処理・制御による効率的・効果的な利用が可能になる。