特許 7253260 車両制御システム用の基準信号を取得するための方法およびシステムならびに対応する制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-29

(45)【発行日】2023-04-06

(54)【発明の名称】車両制御システム用の基準信号を取得するための方法およびシステムならびに対応する制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/14 20060101AFI20230330BHJP

   G01C 21/34 20060101ALI20230330BHJP

【ＦＩ】

B60W30/14

G01C21/34

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019572788

(86)(22)【出願日】2018-06-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-08-27

(86)【国際出願番号】 IB2018054822

(87)【国際公開番号】W WO2019003187

(87)【国際公開日】2019-01-03

【審査請求日】2021-06-23

(31)【優先権主張番号】102017000073748

(32)【優先日】2017-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】519464119

【氏名又は名称】ユニベルシタ デッリ スツディ ディ サレルノ

【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＡ’ ＤＥＧＬＩ ＳＴＵＤＩ ＤＩ ＳＡＬＥＲＮＯ

【住所又は居所原語表記】Ｖｉａ Ｇｉｏｖａｎｎｉ Ｐａｏｌｏ ＩＩ，１３２，８４０８４ Ｆｉｓｃｉａｎｏ Ｉｔａｌｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】ドナタントニオ，ファブリツィオ

(72)【発明者】

【氏名】ジアネッティ，フラヴィオ

(72)【発明者】

【氏名】ピアネーゼ，チェーザレ

(72)【発明者】

【氏名】アルシー，イヴァン

【審査官】鶴江 陽介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１９１４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０４９７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０８８５３７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ ３０／００－６０／００

Ｇ０８Ｇ １／００－ １／１６

Ｇ０１Ｃ ２１／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータによって、走行ルートに沿った車両（Ｖ）の地理的位置に応じて前記車両（Ｖ）を制御するためのシステム用の基準信号を取得するための方法であって、
少なくとも前記車両（Ｖ）に関する第１データ（３５）と少なくとも走行ルートに関する第２データ（３０）とを提供する（１００）動作ステップと、
前記第２データ（３０）と前記第１データ（３５）に基づいて、前記車両（Ｖ）の駆動力Ｆの少なくとも１つの基準信号と前記車両（Ｖ）のための速度νの少なくとも１つの基準信号とを、前記走行ルートに沿った前記車両（Ｖ）の位置ｓに応じて、前記走行ルートに沿って前記駆動力Ｆを最適化するように構成された第１の最適化プロセスを通して決定する（２００）動作ステップと、
前記車両（Ｖ）の係合中のギヤγおよび／またはギヤチェンジｕ_ｓｈの少なくとも１つの基準信号を、前記走行ルートに沿った前記車両（Ｖ）の前記位置ｓに応じて、前記走行ルートに沿って前記車両（Ｖ）の燃費を最適化するように構成された第２の最適化プロセスを通して決定する（３００）動作ステップと、
を含み、
前記第２の最適化プロセスは、前記第１の最適化プロセスの後に行われ、前記第２の最適化プロセスは、前記車両（Ｖ）に関する前記第１データ（３５）、走行ルートに関する前記第２データ（３０）、ならびに、前記第１の最適化プロセスを通して決定された、前記駆動力Ｆの前記少なくとも１つの基準信号および前記速度νの前記少なくとも１つの基準信号、を入力として受付ける、
方法。

【請求項2】

前記車両（Ｖ）の前記第２データ（３０）と前記第１データ（３５）は、質量、空力抵抗、および転がり摩擦に関する情報と、エンジンによりもたらされるトルクの曲線と、１つ以上の燃料流量マップと、前記エンジンの速度伝達比とを含み、
前記第２データ（３０）と前記第１データ（３５）は、前記車両（Ｖ）および／または前記車両（Ｖ）の前記エンジンの寿命の間、一定であっても可変であってもよく、
前記第２データ（３０）と前記第１データ（３５）は更にインラインまたは非インラインで推定可能であってもよい、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記走行ルートの前記第２データ（３０）は、
出発地の地理的位置および目的地の地理的位置を含む前記走行ルートの旅程と、現在の地理的位置と、前記走行ルートに沿った傾きおよび／または高度とを含み、前記走行ルートに沿って確立された速度制限と、推定到着時刻または所定の最大走行時間と、少なくとも１つの所定の平均速度と、少なくとも１つの所定の最高速度および少なくとも１つの所定の最低速度と、前記所定の平均速度および前記少なくとも１つの所定の最高速度および前記少なくとも１つの所定の最低速度に対する少なくとも１つの固守度合と、に関するデータと；前記走行ルートに沿った交通状態に関するデータと；前記走行ルートに沿った天候状態に関するデータと；からなる群から選択された、１つ以上のデータを含んでもよい、
請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の最適化プロセスは、質量ｍを有する前記車両（Ｖ）を前記走行ルートに沿って運転させるのに必要な前記駆動力Ｆのコスト関数Ｊ（Ｆ）の最小化の解析プロセスである、
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記駆動力Ｆの前記コスト関数Ｊ（Ｆ）の前記最小化は、以下の関係により与えられる：

【数32】

ここで、状態方程式は：

【数33】

制約条件は：

【数34】

であり、
式中、νは前記車両（Ｖ）の前記速度であり、ｓは前記走行ルートに沿って前記車両（Ｖ）が走行する長さであり、ｖ_ｍｉｎ は所定の最低速度であり、ｖ_ｍａｘ は所定の最高速度であり、Ｆ_ｍａｘは前記車両（Ｖ）の最大利用可能駆動力であり、Ｔ_ｍａｘは最大走行時間であり、

【数35】

は前記所定の平均速度であり、以下の外因性の力：

【数36】

が考慮され、
式中、ｍは前記車両（Ｖ）の前記質量であり、ｇは重力加速度であり、αは前記走行ルートに沿った傾きに対応する角度であり、ｐ_ａｉｒは前記走行ルートに沿った周囲空気密度であり、Ｃ_ｘは空力抵抗係数であり、Ａは前記車両（Ｖ）の前面面積であり、Ｃ_γ０は第１の転がり抵抗係数であり、Ｃ_γ１は第２の転がり抵抗係数である、
請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記駆動力Ｆの前記コスト関数Ｊ（Ｆ）の最小化の解析プロセスは、前記駆動力Ｆの関数である、以下によって与えられるラグランジュ積分：

【数37】

の最小化を行い：

【数38】

式中、関数ｇ_１、ｇ_２、およびｇ_３は以下の式によって定義され：

【数39】

式中、
Ｋは前記駆動力Ｆに伴う運動エネルギーであり、
Ｋ_ｍｉｎは前記所定の最低速度ｖ _ｍｉｎ に伴う運動エネルギーであり、
Ｋ_ｍａｘは前記所定の最高速度ｖ _ｍａｘ に伴う運動エネルギーであり
ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３はペナルティ係数であり、
ｔ（ｓ）は前記車両（Ｖ）の走行時間であり、
φは二次ペナルティ項の振幅であり、
ａ（ｓ）は随伴行列フィールドであり、
以下の制約条件が満たされなければならず、

【数40】

前記ラグランジュ積分の前記最小化は、前記ラグランジュ積分（１５）の勾配

【数41】

の計算のアルゴリズムによって実行され、
前記車両（Ｖ）の前記最大利用可能駆動力Ｆ_ｍａｘは、各ギヤについての最大駆動力の包絡線を近似する解析関数として表されてもよい、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記ラグランジュ積分（１５）の前記勾配

【数42】

の計算の前記アルゴリズムは、随伴行列ベースの反復アルゴリズムであり、当該アルゴリズムは、
前記ラグランジュ積分

【数43】

の勾配

【数44】

を計算する（２５０）ステップと、
前記ラグランジュ積分

【数45】

の前記勾配

【数46】

の最小値を探索する探索方向ｐ_ｋを決定するために前記ラグランジュ積分

【数47】

の前記勾配

【数48】

を反復的に使用する（２６０）ステップと、
直線最小化を実行する（２７０）ステップと、
前記ラグランジュ積分

【数49】

の最小値に到達したことを示す、前記反復を中止する少なくとも１つの基準が満たされる
まで、前記反復を繰り返す（２８０）ステップと、
を含み、
前記ペナルティ係数ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３は、一定であってもよく、連続的反復に対応して進行的に増加させてもよく、前記二次ペナルティ項の前記振幅φは、一定であってもよく連続的反復に対応して動的に変更可能であってもよい、
請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記ラグランジュ積分

【数50】

の前記勾配

【数51】

は、以下によって与えられ：

【数52】

前記随伴行列ベースの反復最適化アルゴリズムのｋ番目の反復に対応する前記探索方向ｐ_ｋは、以下により与えられ：

【数53】

式中、β_ｋは、以下のＰｏｌａｋ－Ｒｉｂｉeｒｅ式によって決定されてもよく、直前の反復に対応する前記探索方向の運動量を表し、

【数54】

前記直線最小化は、以下によって与えられるコスト関数の最大限の低減を確実にする前記駆動力Ｆのステップ長さｈ_ｋを：

【数55】

とし、以下によって与えられる非線形方程式をスカラーｈについて反復的に解くことにより計算する、

【数56】

請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記反復を中止するための前記少なくとも１つの基準は以下により与えられ：

【数57】

【数58】

は２つの所定の閾値である、
請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

前記第２の最適化プロセスは、長さＳの前記走行ルートの長さΔｓ_２のｉ番目のセグメントに沿った前記車両（Ｖ）による前記燃費と、上り坂および下り坂区間でのギヤチェンジにペナルティを課すことを目的としたペナルティファクタとの、Ｍ個の項（Ｍは長さｓ有する前記走行ルートを構成する長さΔｓ_２を有するセグメントの数）の和として表された、前記走行ルートに沿った前記車両（Ｖ）の前記燃費のコスト関数Ｊ_２の最小化の動的プロセスである、
請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記燃費の前記コスト関数Ｊ_２の前記最小化は以下の関係によって与えられ：

【数59】

ここで、状態方程式は：

【数60】

制約条件は：

【数61】

であり、
式中、

【数62】

であり、

【数63】

は、セグメントｉにおけるギヤチェンジ信号であり、
Ｍは、前記燃費の前記コスト関数Ｊ_２の和をとる項の数であり、

【数64】

は、セグメントｉにおける燃料流量であり、
Δｓ_２は、前記Ｍ個のセグメントのそれぞれの長さであり、

【数65】

は、前記車両の前記質量ｍおよび前記セグメントｉの傾きα_ｉの関数として可変である第１のペナルティ係数であり、
μ_２は、一定である第２のペナルティ係数であり、

【数66】

は、ギヤのセット

【数67】

に含まれる、セグメントｉにおける前記車両のギヤであり、
ｎ_ｅは、最大値ｎ_{ｅ，ｍａｘ}と最小値ｎ_{ｅ，ｍｉｎ}との間の範囲のエンジン速度である、請求項４に従属する請求項１０または請求項５に従属する請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

エンジン速度ｎ_ｅと前記エンジンによりもたらされるトルクＴ_ｅとの燃料流量Ｗ_ｆ関数は、以下の通り前記係合中のギヤγに応じて表され：

【数68】

式中、ｉ（γ）は、前記係合中のギヤγでのグローバル速度伝達比であり、Ｒ_ｗは前記車両（Ｖ）の車輪半径であり、Ｆおよびνは、前記第１の最適化プロセスを通して決定された、前記駆動力の前記少なくとも１つの基準信号と、速度の前記少なくとも１つの基準信号である、
請求項２に従属する請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

走行ルートに沿った車両（Ｖ）の地理的位置に応じて前記車両（Ｖ）を制御するためのシステム用の基準信号を取得するためのシステム（２）であって、
少なくとも前記車両（Ｖ）に関する第１データと、少なくとも前記走行ルートに関する第２データとを出力するように構成された、少なくとも１つのデータ収集装置（３）と、
前記車両（Ｖ）に関する前記第１データと前記走行ルートに関する前記第２データとを前記少なくとも１つのデータ収集装置（３）から受信するように構成された１つ以上の処理部（４、５）であって、請求項１～１２のいずれか一項の車両（Ｖ）を制御するためのシステム用の基準信号を取得するための前記方法を実行するように構成された、１つ以上の処理部（４、５）と、
を備える、
システム。

【請求項14】

車両（Ｖ）の速度を制御するためのシステムであって、
基準信号を取得するための少なくとも１つのシステム（２）と、
基準信号を取得するための前記少なくとも１つのシステム（２）から受信した基準信号に基づいて、前記走行ルートに沿って前記車両（Ｖ）の速度と前記車両（Ｖ）の係合中のギヤγとを制御するように構成された１つ以上の制御装置と、
を備える、
請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記１つ以上の制御装置は、エンジンユニットを制御するように構成されたクルーズコントロールシステムと、前記車両（Ｖ）の変速機を制御するユニットと、前記車両（Ｖ）の少なくとも１つのブレーキ装置に作用するように構成された装置と、からなる群から選択された１つ以上の装置を含む、
請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

１つ以上のコンピュータプログラムのセットであって、１つ以上の処理部（４、５）によって実行されると、請求項１～１２のいずれか一項に記載の車両（Ｖ）を制御するためのシステム用の基準信号を取得するための前記方法の、車両（Ｖ）の駆動力Ｆの少なくとも１つの基準信号と前記車両（Ｖ）のための速度νの基準信号とを決定する（２００）ステップと、前記車両（Ｖ）の係合中のギヤγおよび／またはギヤチェンジｕ_ｓｈの少なくとも１つの基準信号を決定する（３００）ステップとを、前記１つ以上の処理部（４、５）に実行させる、
１つ以上のコンピュータプログラムのセット。

【請求項17】

請求項１６に記載の１つ以上のコンピュータプログラムのセットを記憶した、１つ以上の読取り可能媒体のセット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両制御システム用の基準信号を取得するための方法およびシステムに関する。

【0002】

本発明はまた、基準信号を取得するための方法およびシステムが有利に適用可能な、車両用制御システムに関する。

【背景技術】

【0003】

現在の技術では、車両の巡航速度（クルージングスピード）を制御するためのシステム、いわゆる「クルーズコントロール」システム、が知られている。これは、車両の燃費を低減するために、セットアップ条件と両立可能な車速の自動調整を可能にすることで運転を容易にするものである。

【0004】

そのようなシステムは、例えば輸送車両の更に高度なバージョンにおいては、ガス制御に作用することに加えて設定巡航速度を維持するために、今や標準装備の一部となっており、車両ブレーキ装置（例えばリターダ、従来の摩擦ブレーキまたはエンジンブレーキ）ならびにオートマチックトランスミッションの場合には変速機の制御にまで作用することができる。

【0005】

車両の巡航速度を決定および制御するための従来のシステムは、走行ルート（ｒｏｕｔｅ ｔｏ ｔｒａｖｅｌ）の条件に関する情報を使用しないため、速度調整に関して最適ではない場合がある。

【0006】

しかしながら、他の先行技術のシステムは、走行ルートの特徴を考慮している。例えば、国際公開第２０１２／０８８５３７号、国際公開第２０１０／１４４０２９号、国際公開第２０１０／１４４０３１号、および国際公開第２０１３／０９５２３４号に記載されたシステムなどがある。

【0007】

国際公開第２０１２／０８８５３７号は、走行ルートの特性も考慮して燃費を最小化する、車両の推奨動作条件を決定する方法を教示している。国際公開第２０１２／０８８５３７号に開示された方法は、２つのステップ、すなわち第１のオフラインステップと第２のオンラインステップと、を含む。第１のオフラインステップでは、走行ルートに基づいて車速およびギヤ状態のパターンを粗評価し、第２のオンラインステップでは、第１のオフラインステップで得られた車速およびギヤ状態のパターンの粗評価に基づいて、車速およびギヤ状態のパターンを改良する。上記第１のオフラインステップおよび第２のオンラインステップは同じコスト関数を最適化する。

【0008】

他の文献のシステムは、「水平」な道であるという条件を想定して車両の基準速度を決定することに焦点を置いているが、コンピュータ演算上の視点から見ると、こうしたシステムは非常に重たいものである。

【0009】

したがって、従来の方法における上述した欠点を解消し、これらの代替となる車両制御システム用の基準信号を取得するための方法を開発する必要がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の主たる目的は、一般的な車両業界における従来技術を改良することを目的とし、特に車両の速度制御を行うシステムの分野での改良を目的とする。

【0011】

具体的には、従来の方法に代わる、車両制御システム用の基準信号を取得する方法を提供することを目的とする。

【0012】

本発明のさらなる目的は、早急に実施される、車両制御システム用の基準信号を取得する方法を提供することを目的とする。

【0013】

本発明のさらなる目的は、従来の技術に対してより限定的な計算資源を必要とする、より信頼性と効率性の高い車両制御システム用の基準信号を取得する方法を提供することを目的とする。

【0014】

本発明のさらなる目的は、競争力のあるコストで実施可能な車両制御システム用の基準信号を取得する方法を提供することを目的とする。

【0015】

本発明のさらなる目的は、従来の技術に代わる車両制御システムを提供することを目的とする。

【0016】

本発明の具体的な目的は、特許請求の範囲第１項に係る車両制御システム用の基準信号を取得する方法である。

【0017】

本発明の具体的な目的は、特許請求の範囲第１３項に係る車両制御システム用の基準信号を取得するシステムである。

【0018】

本発明のさらに具体的な目的は、特許請求の範囲第１４項に係る車両制御システムである。

【0019】

本発明のさらに具体的な目的は、特許請求の範囲第１６項に係る１セット以上のコンピュータプログラムである。

【0020】

本発明のさらに具体的な目的は、特許請求の範囲第１７項に係る１セット以上のコンピュータ読取可能媒体である。

【0021】

特許請求の範囲における従属項は、本発明の好ましい有利な実施形態を参照する。

【0022】

本発明を、いかなる限定のない具体的な例示を目的として、添付の図面を参照した好ましい実施形態にしたがって以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明に係る方法を示す第１のフロー図である。

【図2】図１に示す方法を実施するためのシステムの例示的ブロック図である。

【図3】図１に示す方法における第１の最適化プロセスを示す例示的ブロック図である。

【図4】本発明の方法に係る車両の駆動力の平均化を示す図である。

【図5】本発明に係る方法における第１の最適化プロセス時に実施される反復最適化プロセスを示す例示的ブロック図である。

【図6】図１に示す方法における第２の最適化プロセスを示す例示的ブロック図である。

【図7】本発明に係る方法を実施する多様なシステムの一つを例示的に示す図である。

【図8】車両の速度を調整する従来の方法及び図１に示す方法によって、（ａ）に示すルートに沿って取得可能な速度プロファイル（ｂ）、燃費（ｃ）、ギヤ切替（ｄ）のそれぞれの動向を示す図である。

【図9】本発明の有効性を支持するいくつかの実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

添付の図面、特に図１および２を参照して、本発明に係る車両の制御システム用の基準信号を取得する方法がまとめて参照符号１で示され、少なくとも以下の動作ステップを含む：
少なくとも前記車両Ｖに関するデータと少なくとも走行ルートに関するデータとを提供する（１００）ステップ（ステップ１００）と、
走行ルートに沿った車両自体の位置ｓに応じて、駆動力Ｆ＝Ｆ（ｓ）の少なくとも１つの基準信号と前記車両Ｖの速度ν＝ν（ｓ）の基準信号とを、第１の最適化プロセス（ステップ２００）によって前記データに基づいて決定するステップ（速度ν＝ν（ｓ）は一般に一定の巡航速度ではない）と、
走行ルートに沿って前記車両の位置ｓに応じて、車両Ｖの係合中のギヤγ（ｓ）（または対応するギヤチェンジｕ_ｓｈ（ｓ））の少なくとも１つの基準信号を、第２の最適化プロセス（ステップ３００）によって決定するステップ。

【0025】

第２の最適化プロセス（ステップ３００）は第１の最適化プロセス（ステップ２００）の後に行われ、車両Ｖに関するデータおよび走行ルートに関するデータと、第１の最適化プロセス（ステップ２００）において処理された、駆動力Ｆの基準信号および速度基準信号νと、の両方を入力として受信する。

【0026】

本発明に係る方法の好ましい実施形態のステップ１００を特に参照すると（図３参照）、ステップ１００は車両に関する情報を提供することを想定している。この情報は、車両の質量と、車両の空力抵抗と、（例えば対応する係数の形での）転がり摩擦と、車両のエンジンによりもたらされる最大トルクのパターンとに関する情報、および、以下の記述から理解されるように、（例えばエンジンからもたらされるトルクおよび同エンジン速度の関数として）燃料流量マップと速度伝達比とに関する情報である。

【0027】

本発明に係る方法のステップ１００はまた、車両Ｖが走行するであろうルートに関する、あるデータを供給する。これには、例えば以下のものが含まれる：
例えば適切な汎地球測位システム（ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、または他の類似システム）によって提供される車両の現在の地理的位置、
目的地の地理的位置、
車両の出発地の地理的位置（有利には走行ルートの出発地点の地理的位置）と、目的地の地理的位置（走行ルートの道路の小道を含む）との間のルートに関する情報、例えば、車両が走行しなければならない道路の傾きまたは高度などの情報、
ルートに沿った速度制限に対応するデータ、
例えば車両の運転者によって入力される所望の到着時刻、および
他のオプションデータ、例えば、平均速度、運転者が所望する最高速度および最低速度、ならびにそれらの速度を固守する度合などである。

【0028】

運転者によって入力され得る情報は、以下の記述から理解できるように、運転者の運転スタイルおよび走行する道の条件をも考慮して、本発明に係る方法で使用される。

【0029】

これらのデータは、適切な処理（例えば、フィルタリングステップおよびリサンプリングおよび／または他の適切な処理）の後、第１の最適化プロセス（ステップ２００）を行うために使用される。第１の最適化プロセスは、ルート走行中の燃費を最適化する車速ν（図７に参照符号Ｖで表示）の基準信号と、そのルートに沿った車両の駆動力Ｆの基準信号と、を決定する。

【0030】

特に、前記第１の最適化プロセスは、グローバル長さＳを有するルートに沿って質量ｍの車両Ｖを駆動するのに必要とされる駆動力Ｆのコスト関数Ｊ（Ｆ）である第１のコスト関数を最小化する解析プロセスを含む。

【0031】

駆動力Ｆに関するコスト関数Ｊ（Ｆ）の最小化は以下の関係式により与えられる：

【数1】

このとき、時間領域における状態方程式は：

【数2】

制約条件は：

【数3】

であり、
νは車速であり、Ｓは上述したように、走行ルートのグローバル長さであり、ν_ｍｉｎは車両の最低速度であり、ν_ｍａｘは車両の最高速度であり（運転者により、および／または、速度制限に関するデータなどの、車両Ｖが走行するであろうルートに関するデータから提供されてもよい）、Ｆ_ｍａｘは車両の利用可能な最大駆動力であり（最大駆動力Ｆ_ｍａｘは制御変数）、Ｔ_ｍａｘは所望の最大走行時間であり（運転者により提供されてもよい）、

【数4】

は、設定された所望の平均速度であり、車両Ｖの運転者により提供されてもよい。

【0032】

コスト関数Ｊ（Ｆ）の最小化（１）は、式（３）～（５）において上述した速度ν、最大駆動力Ｆ_ｍａｘ、および所望の最大走行時間Ｔ_ｍａｘに関する状態方程式（２）の制約条件のもとで、有限長さＳのルートに沿って質量ｍを有する車両を駆動するのに使用されるエネルギーを最小化することを目的とする。更に、状態方程式（２）は、車両Ｖが以下の外因性の力を受けることも考慮する。

【数5】

式中、車両が走行している道の傾きＦ_{ｇｒａｄｅ}、空力抵抗Ｆ_ｄｒａｇ、および転がり摩擦Ｆ_ｒｏｌｌは、それぞれ、車両Ｖのグローバル質量ｍに加えて、重力加速度ｇ、道の傾きに対応する角度α（これは一般にルートに沿って可変であり、その場合、α＝α（ｓ）である）、周囲空気密度

【数6】

（一般にルートに沿って可変であり、これは例えば、ルートは異なる高度を通るからであり、その場合、

【数7】

である）、空力抵抗係数Ｃ_χ、車両Ｖの前面面積Ａ、転がり抵抗の第１の係数Ｃ_γ０（一般に、例えばタイヤの摩耗の進行および／または異なる種類のアスファルトまたは、土および／または変化し得る天候条件によって、ルートに沿って可変であり、その場合、Ｃ_γ０＝Ｃ_γ０（ｓ）である）、ならびに、転がり抵抗の第２の係数Ｃ_γ１（一般に、例えばタイヤの摩耗の進行および／または異なる種類のアスファルト、または土、および／または変化し得る天候条件によって、ルートに沿って可変であり、その場合、Ｃ_γ１＝Ｃ_γ１（ｓ）である）を表す。

【0033】

最小化すべきコスト関数Ｊ（Ｆ）と適合すべき最大走行時間Ｔ_ｍａｘに関する制約条件とが、空間領域における両方の対象を反映するので、状態方程式（２）は空間領域において書き換えることができ（下記の式（９）を参照）、状態変数ｖ（すなわち速度）は運動エネルギーＫに置き換えられ、式（６）～（８）により与えられる車両Ｖに作用する外因性の力の定義を利用して、式（２）～（５）を以下のように書き換えることができる。

【数8】

式中、Ｋ_ｍｉｎは最低速度ν_ｍｉｎに伴う運動エネルギーであり、Ｋ_ｍａｘは最大速度ν_ｍａｘに伴う運動エネルギーである。

【0034】

適切に処理される積分制約条件（１２）は、更なる状態変数ｔ（ｓ）、すなわち空間ｓを走行するのに必要な時間の導入を必要とする。したがって、更なる制約条件式が追加される。

【数9】

これによれば、積分制約条件（１２）は次のように明確に書き換えることができる。

【数10】

【0035】

このように、本発明に係る方法によれば、コスト関数Ｊ（Ｆ）の最小化は、上記制約条件を考慮しつつ、本発明の方法に従って、以下により与えられる。すなわち、駆動力Ｆの関数であるラグランジュ積分の最小化により得ることができる。

【数11】

式中、ペナルティ関数ｇ_１、ｇ_２、およびｇ_３は以下の式により定義される。

【数12】

式中、ｃ_１、ｃ_２、およびｃ_３はペナルティ係数である。

【0036】

上記式において、本発明の方法による利用可能な最大駆動力Ｆ_ｍａｘは、例えば、図４に示すように、以下の関係から３つのガウス関数の和により与えられる、各ギヤについての最大駆動力の包絡線の解析近似関数により、求めることができる。

【数13】

式中、νは車速であり、ζ_{１．．．３、}η_{１．．．３、}ξ_{１．．．３}は９つの定係数である。

【0037】

各ギヤについての最大駆動力の包絡線を表すのに必要なガウス関数（すなわち速度ｖの関数として）は２以上（例えば２、４、または５）の任意の他の数Ｐであってよく、定係数ζ_１…Ｐ、η_１…Ｐ、ξ_１…Ｐの数はＰの３倍に等しいことを、考慮しなければならない。更に、利用可能な最大駆動力Ｆ_ｍａｘはガウス関数以外の基本関数、例えば区分線形関数を使用して、解析形式で表現可能であることを考慮すべきである。

【0038】

ラグランジュ積分（１５）においては、本発明の方法による式（９）、および（１３）の制約条件には、更なるフィールドα（ｓ）およびλを導入する必要がある。更に、ラグランジュ積分（１５）においては、φは制約条件（１４）を満たすべき二次ペナルティ項の振幅であり、その一方で、ｂ_１およびｂ_２はラグランジュ乗数であるが、これらは演算上重要ではない。

【0039】

本発明に係る方法により、ラグランジュ勾配（１５）を計算するアルゴリズムを実行する。本発明に係る方法の好ましい実施形態では、図５に示すように、当該アルゴリズムは、随伴行列ベースの反復法であり、共役勾配法に従う。アルゴリズムは、更なるフィールドを使用してラグランジュ積分（１５）の勾配

【数14】

の計算を行い（ステップ２５０）、実際は、ラグランジュ積分の最小化は、このように計算された勾配

【数15】

を反復的に使用することによって共役勾配法によって行われ、最小値を探索する探索方向を決定する（ステップ２６０）。特に、式（１６）～（１８）のｃ_１、ｃ_２、およびｃ_３のペナルティ係数は、一定であってもよいし連続的反復を徐々に増加させてもよい。同様に、二次ペナルティ項の振幅φは、一定の値でもよいし連続的反復により動的に変更してもよい。探索方向が決定すると、アルゴリズムは、直線最小化を行い（ステップ２７０）、反復の少なくとも１つの中止基準が満たされる（ステップ２８０）まで同反復を繰り返す。この中止基準は、ラグランジュ積分の最小値に到達したことを示すものである。

【0040】

これは反復法であるので、例えば式（９）および（１３）を解くことにより、変数Ｆ（ｓ）のための初期値Ｋ（ｓ）およびｔ（ｓ）を提供しやすい（ステップ２５１）。

【0041】

勾配計算のために、次に、以下の更なる式を解くことによって、更なるフィールドλが決定される（ステップ２５２）。

【数16】

これはラグランジュ積分（１５）の第一外乱から導かれるものである。

【0042】

上記異なる式の解は、自明であり、λが一定かつその最終条件に等しくなければならないことを、強調する。

【0043】

次のステップ（ステップ２５３）において、以下の第２の更なる式を解くことにより、フィールドａ（ｓ）が決定される。

【数17】

ここから（ステップ２５４）以下の関係に基づいてラグランジュ積分の勾配が得られる。

【数18】

そのようにして計算されたラグランジュ積分の勾配は、決定変数の空間において探索方向ｐ_ｋを決定するステップ（ステップ２６０）で使用され、ｋ番目の反復において、以下の関係に基づき探索方向ｐ_ｋが決定される。

【数19】

ここで、
第１の反復（ｋ＝１）において、探索方向として、勾配と反対の方向、すなわち最急降下方向、が使用され、
次の反復（ｋ＞１）において、共役勾配が決定される。式中、βは、直前の反復における探索方向の運動量を表し、Ｐｏｌａｋ－Ｒｉｂｉeｒｅの式によって決定される。

【数20】

【0044】

βは、例えば、Ｆｌｅｔｃｈｅｒ－ＲｅｅｖｅｓまたはＨｅｓｔｅｎｅｓ－Ｓｔｉｅｆｅｌなどの、他の式によっても決定することが考えられる。

【0045】

探索方向が決定すると、以下のコスト関数を最大限に確実に低減する駆動力Ｆのピッチ（ｈ_ｋ）の長さを計算することで、直線最小化が行われる（ステップ２７０）。

【数21】

これは、以下の非線形方程式をスカラーｈについて反復して解くことで行われる。

【数22】

これには、例えば、Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ， Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ Ｃｌｉｆｆｓ， ＮＪ： Ｐｒｅｎｔｉｃｅ－Ｈａｌｌ， １９７３， ＩＳＢＮ ０－１３－０２２３３５－２の「Ｃｈａｐｔｅｒ ４： Ａｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈ Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｉｎｄｉｎｇ ａ ｚｅｒｏ ｏｆ ａ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」においてＲ．Ｐ．Ｂｒｅｎｔにより説明されているＢｒｅｎｔの方法、またはＤｅｋｋｅｒのアルゴリズムなどの他の方法が用いられる。

【0046】

ピッチの長さｈ_ｋが決まると、制御変数Ｆが更新され（ステップ２７１）、ステップ２８０において、反復中止のための基準が満たされている否かが確認される。

【0047】

本発明の方法の好ましい実施形態よるアルゴリズムの中止基準は、以下により与えられる。

【数23】

式中、ε_Ｊおよびε_ｔは２つの所定の閾値である。

【0048】

上記で示されるように、中止基準は２つの条件によって与えられる。第１の条件は、ある反復とその直前の反復との間のコスト関数Ｊ（Ｆ）の相対変動がε_Ｊ以下であるときに最小化されると考えられる、コスト関数Ｊ（Ｆ）に関連づけられている。第２の中止基準は（これもまた、反復を中止するためには満たさなければいけない）、全ルートの時間ｔ（Ｓ）に関するものであり、この時間ｔ（Ｓ）の、ある反復とその直前の反復との間の変動は、ε_ｔを超えることはできない。

【0049】

上述した計算に基づき、第１の最適化プロセス（図１および５のステップ２００）は、出力として、車両Ｖの速度ν（ｓ）の基準信号と駆動力Ｆ（ｓ）の基準信号とを、走行ルートに沿った車両位置ｓの関数として提供する。

【0050】

第１の最適化プロセスから出力された結果に基づき、本発明に係る方法は、第１の最適化プロセスのコスト関数とは異なる、第２のコスト関数の第２の最適化プロセス（図１のステップ３００）を、燃費のコスト関数Ｊ_２である、動的プログラミング（動的プログラミングまたは動的最適化としても知られる）の方法により行う。コスト関数Ｊ_２は、長さＳのルートを構成するＭ個の長さセグメントΔｓ_２について、それぞれ長さΔｓ_２を有するｉ番目のセグメントに沿った燃費によるコストと、ギヤチェンジにペナルティを課す（ルートの上り坂区間でギヤチェンジを行うと追加のペナルティが課せられる）ことを目的としたペナルティ係数との、和として表される。

【0051】

図６のブロック図は、本発明に係る方法の好ましい実施形態の第２の最適化プロセスを概略で示す。特に、第２の最適化プロセスは、本方法の第１の最適化プロセス（図１および５のステップ２００）から得られた車両の速度ν（ｓ）の基準信号および駆動力Ｆ（ｓ）の基準信号と、走行する道路の傾きまたは高度および車両Ｖ（質量、燃料流量マップ、速度伝達比など）を特に参照して走行ルートの種類に関する上述したデータに基づいて行われる。

【0052】

更に詳細には、第２の最適化プロセスは、車両の燃費に関連づけられ、以下の関係により与えられる、ギヤチェンジγの関数としてのコスト関数Ｊ_２の最小化を実行する。

【数24】

このとき、状態方程式は：

【数25】

制約条件は：

【数26】

であり、
ここで、

【数27】

であり、式中、
ｕ_ｓｈ，ｉは、セグメントｉにおけるギヤチェンジ信号であり、制御変数を表し、
Ｍは、コスト関数Ｊ_２の追加数であり（長さＳのルートを構成する長さセグメントΔｓ_２の数に等しい）、
Ｗ_ｆ，ｉはセグメントｉにおける燃料流量（質量／時間）であり、
Δs₂は、Ｍ個のセグメントのそれぞれの一定の長さであり（本発明に係る方法の他の実施形態において、各セグメントｉの長さΔｓ_２，ｉが他のセグメントの長さと一般に異なり得る場合にも適用される）、
μ_１，ｉは、車両の質量ｍおよびセグメントｉの傾きα_ｉの関数として可変である第１のペナルティ係数であり、
μ_２は、一定である第２のペナルティ係数であり、
γ_ｉは、ギヤのセット

【数28】

のうちの、セグメントｉにおける車両のギヤであり、状態変数（一般には、ギヤのセット

【数29】

は区間ごとに変わり得る）を表し、
ｎ_ｅは最大値ｎ_{ｅ，ｍａｘ}と最小値ｎ_{ｅ，ｍｉｎ}との間のエンジン速度である。

【0053】

先行技術のシステムと同様に、自動モードと運転者による直接操作との両方において、セット

【数30】

に含まれないギヤの係合またはブレーキ動作を必要とする例外的もしくは緊急の条件が発生した場合には、本発明に係る方法はその実行を中止する（すなわち電源を切る）ということを考慮しなければならない。

【0054】

十分に高い値がペナルティ係数μ_１，ｉおよびμ_２に割り当てられなければならず、それにより不要なギヤチェンジには適切なペナルティが課される。

【0055】

なお、式（３２）は、可能な動作の設定を、ギヤの維持（０）、ギヤを１段階もしくは２段階上げる（＋１，＋２）、またはギヤを１段階もしくは２段階下げる（－１，－２）の間で制限する。

【0056】

コスト関数Ｊ_２の和の追加によって最初にもたらされる項Ｗ_ｆ，ｉは、車両エンジンの燃料流量マップＷ_ｆ（Ｔ_ｅ，ｎ_ｅ）に従い、エンジンによってもたらされるトルクＴ_ｅおよび当該エンジンの速度ｎ_ｅの関数として表すことができる。容易に理解できる通り、当業者にとって全く明らかな方法で、燃料流量Ｗ_ｆ，ｉを決定するために他のエンジンパラメータを代替としてまたは追加で使用してもよい。

【0057】

しかしながら、本発明によれば、エンジンよってもたらされる速度ｎ_ｅおよびトルクＴ_ｅは、以下の関係によりギヤγの関数として表すことができる。

【数31】

ここで、ｉ（γ）は係合中のギヤγでのグローバル速度伝達比であり、Ｒ_ｗは車両Ｖの車輪半径である。

【0058】

したがって、式（３５）および（３６）から以下のことが明らかである。すなわち、本発明に係る方法の第１の最適化プロセスにおける出力により供給されるＦ（ｓ）およびν（ｓ）が分かると、ルート走行中の燃費に関連づけられた、第１の最適化プロセスのコスト関数とは異なるコスト関数Ｊ_２は、走行ルートの各セグメントにおける係合中のギヤγ_ｉのみの関数となる。

【0059】

したがって、本発明に係る方法の第２の最適化プロセスからの出力において、走行ルートに沿った、車両Ｖの係合中のギヤγ（ｓ）（またはギヤチェンジｕ_ｓｈ（ｓ））の基準信号が得られ、有利には、係合中のギヤγ_ｉの信号はセグメントｉを指すものの、それにもかかわらず、係合中のギヤγ（ｓ）（またはギヤチェンジｕ_ｓｈ（ｓ））の基準信号は、ある走行距離ｓにおける制御信号として提供される。

【0060】

これらを鑑みると、上述したように、それぞれ互いに異なるコスト関数に基づく２つの連続する最適化プロセスを行う本発明に係る方法が、全ルート走行に沿った、車両Ｖの速度ν（ｓ）および係合中のギヤγ（ｓ）（またはギヤチェンジｕ_ｓｈ（ｓ））の基準信号をどのようにして取得できるかが、明らかである。したがって、道路に沿った車両Ｖの現在位置ｓが分かれば、速度ν（ｓ）および基準ギヤγ（ｓ）の対応する値を全くユニークな方法で決定することができる。

【0061】

走行ルートに沿った車両Ｖの地理的位置の関数として、車両Ｖの制御システム用の基準信号を取得するためのシステムを、一つの例として図２を参照して説明する。

【0062】

そのようなシステム２は、データを収集するための少なくとも１つの装置３を含む。この装置３は、車両Ｖおよび走行ルートに関するデータ、ならびに車両Ｖの運転者が入力し得る任意のデータおよび車両Ｖのエンジンに関するデータを出力するように構成されている。図２において、前記少なくとも１つの装置３は、例えば車両Ｖの全質量ｍ（この値は車両Ｖの特定の構成部品に配置された重量センサによって更新され得る）、空力抵抗係数Ｃｘ、車両Ｖの前面面積Ａ、車両Ｖのタイヤの転がり抵抗の第１の係数ｃ_γ０および第２の係数ｃ_γ１（これらはタイヤの摩耗の進行に基づき更新され得る）などの、車両Ｖに関するデータを記憶するメモリ３ａと、例えば、車両の現在位置、地理的目的地の位置、車両Ｖの位置と目的地との間のルートに関する情報（車両Ｖが走行しなければならない道路の傾きまたは高度など）、道路に沿った速度制限に対応するデータ、ならびに任意で、交通状態および天候状態に関する情報などの、車両の位置および走行ルートに関するデータを提供する（例えばＧＰＳセンサおよび／またはＧＬＯＮＡＳＳを備える）衛星航法装置３ｂと、例えば、所望の到着時刻、平均速度、運転者が求める最高速度および最低速度、ならびに任意で、運転者が設定した速度を固守する度合などの、車両の運転者によるユーザデータを入力可能とする入力／出力インターフェース３ｃと、エンジンに関するデータを出力において提供するシステム３ｄと、を含む。このシステム３ｄは、エンジンによりもたらされるトルクおよび／またはエンジン自体の速度に関するデータを出力によって提供するように構成された１つ以上のセンサ３ｄ（そのようなセンサは車両内に既に存在するものであってもよく、データはＣＡＮ－ＢＵＳなどの通信ボードシステムから検索されてもよい）と、車両のエンジンによりもたらされる最大トルクのパターンと、（例えばエンジンによりもたらされるトルクおよびエンジン速度の関数としての）燃料流量マップと、速度伝達比と、を記憶するメモリと、を任意で含む。本発明に係るシステムの他の実施形態は、例えば周囲空気密度および／または天候状態を検知するための、更なるセンサを含んでよい。

【0063】

システム２はまた、駆動力を最適化するための少なくとも１つの第１のモジュール４を含む。当該少なくとも１つの第１のモジュール４は、前記少なくとも１つの装置３に動作的に接続されており、図５を参照して上述した第１の最適化プロセスにより、ルートに沿って、車両Ｖの位置ｓに基づいて、車両に対する駆動力信号Ｆ（ｓ）と速度信号ν（ｓ）とを決定するように構成されている。

【0064】

システム２は更に、燃費を最適化するための少なくとも１つの第２のモジュール５を含む。当該少なくとも１つの第２のモジュール５は、駆動力を最適化するための第１のモジュール４の下流に配置されており、前記第１のモジュール４と、データを収集するための前記少なくとも１つの装置３とに動作的に接続されている。第２の最適化モジュール５は、第２の最適化プロセスを通して、走行ルートに沿って、車両Ｖの基準ギヤγ（ｓ）（またはギヤチェンジｕ_ｓｈ（ｓ））の基準信号を決定するように構成されている。

【0065】

特に、第１および第２のモジュール４および５は、本発明に係る方法を実行するように構成された、例えば少なくとも１つのマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを備える、２つの処理部によりそれぞれ構成されてもよいし、例えば少なくとも１つのマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを備える、単一の処理部により構成されてもよい。

【0066】

前記少なくとも１つの装置３は、図３、５、および６の最適化プロセスを参照して上述したデータを第１のモジュール４と第２のモジュール５とに提供するように構成されている。

【0067】

第１のモジュール４および第２のモジュール５は、走行ルートに関する情報、すなわちインターフェース入力／出力３ｃにより運転者が設定したルートである走行ルートに沿った道路の傾きまたは高度と、当該ルートに沿って設けられた速度制限（および任意に交通状態および天候状態に関する情報）とを、衛星航法装置３ｂから受信する。そして、これらの情報に基づき、第１のモジュール４および第２のモジュール５は、図３および６に示すように（そのような情報はまとめて参照符号３０で示している）、第１の最適化プロセスおよび第２の最適化プロセスをそれぞれ実行する。

【0068】

衛星航法装置３ｂにより提供される情報３０は、当該衛星航法装置に予め記憶されていてもよいし、ケースバイケースで処理されてもよく、任意で１つ以上のリモートサーバーにとって適切な１つの通信プロトコル、またはリモート処理部に従って、無線通信ネットワーク（無線）による接続を介して処理されてもよい。

【0069】

図３および６はまた、（システム３ｄによって提供される情報３５が実際には第２のモジュール５のみに使用される場合であっても）メモリ３ａおよびシステム３ｄによって第１のモジュール４および第２のモジュール５へ供給される情報３５を示す。すなわち、当該情報は、質量、空力抵抗、および転がり摩擦に関するデータと、前記車両のエンジンによりもたらされる最大トルクのパターンに関するデータと、対応する燃料流量マップ、燃料流速（すなわち燃料の流量）、およびギヤ比に関するデータと、を含む。

【0070】

以下、容易に想像できるように、上述した１つのシステムは、１つの車両に完全に統合できる、または一部のみを統合できる。いくつかのバージョンが実際に予見でき、それらを以下に図７を参照して提示する。

【0071】

３つの主なバージョンによれば、最適化モジュール４および５は、車両Ｖの車内に搭載される、または車両Ｖの外部にあってもよく、例えば、最適化モジュール４および５が適切な通信プロトコルを介して通信するクラウド内のコンピュータ装置６に、適切なソフトウェアを使用して搭載してもよく；かつ／または、適切な通信インターフェースを使用して当業者に既知である様式でシステムの他の構成要素に動作的に接続された、例えばスマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータなどの外部装置３に搭載してもよい。

【0072】

上記バージョンのうちの少なくとも１つによれば、特にエンジンに関する車両Ｖのデータが、車両自体、例えば不揮発性タイプの調整済みメモリ７に記憶される。上述したように、そのようなデータは、車両Ｖおよび／または車両Ｖのエンジンの製造業者により、車両Ｖのおよび／またはエンジン自体の仕様の一部として、測定または利用可能とされる。

【0073】

上記バージョンのうちの少なくとも１つによれば、少なくとも車両Ｖおよび／または車両Ｖのエンジンの一定のデータ（車両Ｖおよび／または車両Ｖのエンジンの寿命の間、変化しない一定のパラメータを有することが意図されている）が、例えばその目的に適した調整済み不揮発性メモリ７によって車内に記憶される。代わりに、車両Ｖおよび／またはエンジンの寿命の間に変化する、車両Ｖおよび／または車両Ｖのエンジンのパラメータが、カルマンフィルタ、状態オブザーバ、状態推定器などの推定技術により、インラインで推定されてもよい。この場合、以下のものが参照される。
車両Ｖのパラメータ、例えば、空力抵抗係数、転がり摩擦係数、質量、慣性、シャーシの特徴など、
エンジンパラメータ、例えば、もたらされるトルクおよび／またはパワー、燃費マップ、ならびに動作条件の関数としての燃料量の他の指標など、である。

【0074】

あるいは、本発明に係る方法および相対システムによれば、上述したもののうち、車両Ｖおよび／またはエンジンの寿命サイクルの間に変化する、車両Ｖおよび／またはエンジンのパラメータは、例えば車両Ｖおよび／またはエンジンの保守作業の間に外部システム８によりインラインではなく車両外で推定でき、次いで、調整済み不揮発性メモリに車内において、そして任意で例えばスマートフォン、タブレットなどの外部装置３上に、記憶することができる。

【0075】

本発明の方法および対応するシステムの他のバージョンによれば、車両Ｖおよび／またはエンジンの一定のパラメータおよび一定でないパラメータの両方が、それらが一定またはインラインで推定されたものであるという事実にかかわらず、外部装置３（例えばスマートフォンまたはタブレットなど）に記憶されてもよい。

【0076】

上記を鑑みると、上述したようなシステムは、（本発明の目的でもある）車両の制御システムに統合され得る。制御システムは、とりわけ、車両Ｖの速度（ν）および係合中のギヤ（γ）（またはギヤチェンジ（ｕ_ｓｈ））を制御するように構成された、システム２の下流に動作的に接続された、１つ以上の制御装置を含む。それらの１つ以上の制御装置は、使用時にシステム２から上述した方法で決定する基準信号を受信する。

【0077】

車両Ｖの速度νおよび係合中のギヤγ（またはギヤチェンジｕ_ｓｈ）を制御するための前記１つ以上の装置は、例えば、パワートレインを制御するクルーズコントロールシステム、変速機の制御ユニット、または、走行中の燃費の制御、排出ガス低減、安全などに直接的もしくは間接的に寄与する他の制御装置などを含む。

【0078】

上述した基準信号を取得するための方法およびシステムは上記した目的を達成する。

【0079】

上記方法を特に参照して、実験的研究により以下のことが分かった。すなわち、従来の方法と同じ条件下で、本発明に係る方法は、車両Ｖの速度νの調整を可能とする車両制御システム用の基準信号を提供し、燃費の視点から性能を改善し、同時に、走行時間を低減する。更に、本発明に係る方法により同時ではなく順次行われる２つの最適化プロセスは、計算上の方法の複雑さをかなり低減でき、計算上の視点からもより効率化された方法を提供する。

【0080】

以下、実施したいくつかの試験結果を図８に示す。図８は、グラフ（ａ）に示された高度プロファイルを有するルートを全負荷状態の車両が走行した場合の、上記提案された方法（ＯＰＴ）と従来の方法（ＣＣ）との挙動比較を示す。

【0081】

固定点クルーズコントロールシステム（実線）により実施される従来の方法は、基準速度（一定）と実際の速度との差に基づき、ガス制御に作用する。ギヤチェンジは、毎分回転数（ｒｐｍ）によるエンジンの最大効率範囲を考慮し、現在の負荷を予測することで作動する。そのような論理では、状況によっては、一連のギヤチェンジを過度に引き起こす可能性があり、クラッチが車輪からエンジンを切り離している間に運動量の損失などの不都合を招き、結果として、ルートの上り坂区間における燃費が上昇し、トランスミッションに係る応力が増加する。

【0082】

他方、本発明に係る方法（図８の（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）の破線を参照）は、ルートのトポグラフィーに基づいて基準速度とギヤの係合とを動的に変更し、傾きのプロファイルを適合させ、その結果、燃料を節約する。

【0083】

例えば、図８（ｂ）を参照して、上り坂区間の始まり略３０００ｍで速度がわずかに上昇し、同時にギヤは予測的にシフトダウンしていることに注目されたい（誤記：元の参照符号が見つからない（ｄ））。運動量の増加は、道路の傾きが急激に増加する、より速い速度の次の区間では有利である。更に、予めギヤチェンジしておくと、上り区間での更なるギヤチェンジを回避できる。上り坂区間の終わりでは、従来の方法では基準速度に素早く戻るが、本発明に係る方法では、車両はゆっくりとスローダウンし、次の下りの区間（４５００～６０００ｍ）を利用して速度を取り戻せるようにしている。

【0084】

スロープの終わりでは、本発明に係る方法は、従来の方法に比べてより高い速度を維持して、直前の区間でロスした時間を補完する。

【0085】

この区間は略平面であるので、本発明に係る方法は、消費した燃料がわずかに上昇するが、これは、走行時間におけるゲインにより補完される。

【0086】

この点について、図９では、従来の方法（基準速度が一定であり、そのグラフは図９に「従来のクルーズコントローラ」として示されている）と、本発明に係る方法（そのグラフは図９に「最適化」として示されている）とについて、全負荷状態で異なる基準速度における４４ｔの車両の燃費（ΔＦＣ）が、走行時間の変動（Δ時間）とともに示されている。

【0087】

グラフに示した変動は、実際に１００ｋｍ以上にわたって延びる道において、８０ｋｍ／ｈに設定した基準速度で従来の方法により取得した燃費および走行時間に関するものである。

【0088】

本発明の方法によれば、同じ基準速度では燃料と時間が節約できることが分かる。

【0089】

更に、１．３７％の燃費の節約を維持しつつ、基準速度を８２ｋｍ／ｈに上昇させて走行時間の面で約３％節約することもできる。それに対して、８２ｋｍ／ｈに基準速度を上げると、固定点でのクルーズコントロールとして知られる従来の方法では、約２％走行時間が低減できるが、燃費が２．４３％上昇する。

【0090】

他方、基準速度を７９ｋｍ／ｈに落とすと、本発明に係る方法では、４．０４％超の燃料節約ができ、時間の増加はわずか０．７０％である。

【0091】

以上、好ましい実施形態を説明し、本発明のいくつかの変形例を示唆したが、当業者ならば添付の請求の範囲の保護範囲を逸脱することなく修正および変更を加えることができることが、理解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】