(57)【要約】【課題】最適解からの乖離が比較的小さいと推定される初期解を設定することができ、その結果、演算が収束せず最適解が得られなくなることを防ぐことができ、また、演算が収束しづらくなることを防いで走行中必要な時間までに低燃費を目的とした目標走行軌跡を演算することができる目標走行軌跡演算方法および車両走行制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】車両ＥＣＵは、区間距離ならびに初端速度および終端速度に基づいて加速時間帯および減速時間帯を演算し、演算した加速時間帯においては車両が道路区間の中心線上を初端速度から最大速度までの速度で且つ高効率加速度で走行し、演算した減速時間帯においては最大速度から終端速度までの速度で且つ回生上限減速度で走行するものとして、初期解を演算し、演算した初期解を最適化手法に基づく演算で採用するものとして設定し、設定した初期解にて目標走行軌跡を最適化手法に基づいて演算する。【選択図】図２
2010038662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御装置で実行される、道路を走行する際の車両の目標走行軌跡を燃費を指標として最適化手法に基づいて演算する目標走行軌跡演算ステップを含む目標走行軌跡演算方法であって、
前記電子制御装置で実行される、
前記最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の距離である区間距離ならびに前記車両が前記道路区間を一方の端から他方の端へ走行する際の当該一方の端での前記車両の速度である初端速度および当該他方の端での前記車両の速度である終端速度に基づいて、前記車両が前記道路区間において加速走行を行う時間帯である加速時間帯および前記車両が前記道路区間において減速走行を行う時間帯である減速時間帯を演算する時間帯演算ステップと、
前記時間帯演算ステップで演算した前記加速時間帯においては前記車両が前記道路区間の中心線上を前記初端速度から所定の最大速度までの速度で且つ当該車両特有の最効率加速度または当該最効率加速度を基準とした所定範囲内の加速度で走行し、前記時間帯演算ステップで演算した前記減速時間帯においては前記車両が前記道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ所定の回生上限減速度で走行するものとして、前記最適化手法に基づく演算の際に設定する初期解を演算する初期解演算ステップと、
前記初期解演算ステップで演算した前記初期解を、前記最適化手法に基づく演算で採用するものとして設定する初期解設定ステップと、
をさらに含み、
前記目標走行軌跡演算ステップは、前記初期解設定ステップで設定した前記初期解にて、前記目標走行軌跡を前記最適化手法に基づいて演算すること、
を特徴とする目標走行軌跡演算方法。
【請求項２】
前記初期解演算ステップは、
前記道路区間の形状が直線の場合であってその一部に曲線区間が含まれるときは、前記加速時間帯においては前記車両が当該道路区間の中心線上を前記初端速度から前記最大速度までの速度で且つ前記最効率加速度または前記所定範囲内の加速度で走行し、前記減速時間帯においては前記車両が当該道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ前記回生上限減速度で走行するものとして、前記初期解を演算し、
前記道路区間の形状が曲線である場合は、前記加速時間帯においては前記車両が当該曲線の前記道路区間と同じ前記区間距離の直線の前記道路区間の中心線上を前記初端速度から前記最大速度までの速度で且つ前記最効率加速度または前記所定範囲内の加速度で走行し、前記減速時間帯においては前記車両が当該曲線の前記道路区間と同じ前記区間距離の直線の前記道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ前記回生上限減速度で走行するものとして、前記初期解の仮の解を演算する仮解演算ステップと、前記仮解演算ステップで前記直線におけるものとして演算した前記仮の解を、前記曲線の前記道路区間を時間の関数として前記曲線におけるものへ座標変換する仮解座標変換ステップと、をさらに含み、
前記初期解設定ステップは、前記初期解演算ステップで演算した前記初期解または前記仮解座標変換ステップで座標変換した後の前記仮の解を、前記最適化手法に基づく演算で採用する前記初期解として設定すること、
を特徴とする請求項１に記載の目標走行軌跡演算方法。
【請求項３】
道路を走行する際の車両の目標走行軌跡を燃費を指標として最適化手法に基づいて演算する目標走行軌跡演算手段と、前記目標走行軌跡演算手段で演算した前記目標走行軌跡に基づいて前記車両の走行を制御する車両走行制御手段とを備えた車両走行制御装置であって、
前記最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の距離である区間距離ならびに前記車両が前記道路区間を一方の端から他方の端へ走行する際の当該一方の端での前記車両の速度である初端速度および当該他方の端での前記車両の速度である終端速度に基づいて、前記車両が前記道路区間において加速走行を行う時間帯である加速時間帯および前記車両が前記道路区間において減速走行を行う時間帯である減速時間帯を演算する時間帯演算手段と、
前記時間帯演算手段で演算した前記加速時間帯においては前記車両が前記道路区間の中心線上を前記初端速度から所定の最大速度までの速度で且つ当該車両特有の最効率加速度または当該最効率加速度を基準とした所定範囲内の加速度で走行し、前記時間帯演算手段で演算した前記減速時間帯においては前記車両が前記道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ所定の回生上限減速度で走行するものとして、前記最適化手法に基づく演算の際に設定する初期解を演算する初期解演算手段と、
前記初期解演算手段で演算した前記初期解を、前記最適化手法に基づく演算で採用するものとして設定する初期解設定手段と、
をさらに備え、
前記目標走行軌跡演算手段は、前記初期解設定手段で設定した前記初期解にて、前記目標走行軌跡を前記最適化手法に基づいて演算すること、
を特徴とする車両走行制御装置。
【請求項４】
前記初期解演算手段は、
前記道路区間の形状が直線の場合であってその一部に曲線区間が含まれるときは、前記加速時間帯においては前記車両が当該道路区間の中心線上を前記初端速度から前記最大速度までの速度で且つ前記最効率加速度または前記所定範囲内の加速度で走行し、前記減速時間帯においては前記車両が当該道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ前記回生上限減速度で走行するものとして、前記初期解を演算し、
前記道路区間の形状が曲線である場合は、前記加速時間帯においては前記車両が当該曲線の前記道路区間と同じ前記区間距離の直線の前記道路区間の中心線上を前記初端速度から前記最大速度までの速度で且つ前記最効率加速度または前記所定範囲内の加速度で走行し、前記減速時間帯においては前記車両が当該曲線の前記道路区間と同じ前記区間距離の直線の前記道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ前記回生上限減速度で走行するものとして、前記初期解の仮の解を演算する仮解演算手段と、前記仮解演算手段で前記直線におけるものとして演算した前記仮の解を、前記曲線の前記道路区間を時間の関数として前記曲線におけるものへ座標変換する仮解座標変換手段と、をさらに備え、
前記初期解設定手段は、前記初期解演算手段で演算した前記初期解または前記仮解座標変換手段で座標変換した後の前記仮の解を、前記最適化手法に基づく演算で採用する前記初期解として設定すること、
を特徴とする請求項３に記載の車両走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標走行軌跡演算方法および車両走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、コーナーを最短時間で通過する際の理想軌跡（目標走行軌跡）を、最適化手法を用いて求める技術が開示されている。具体的には、コーナーを最短時間で通過するために通過時間を評価関数として設定し、最適化手法を用いて理想軌跡を演算する技術が開示されている。
【０００３】
ここで、最適化手法を用いた理想軌跡の演算においては初期解の設定が必須であるのだが、最適解から乖離した初期解を設定すると、当該演算が収束しづらくなって最適解が得られるまで時間がかかったり、当該演算中にローカルミニマムに陥って最適解が得られなくなったりする場合がある。具体的には、最適化手法として最急降下法を用いた場合、最適解から離れた初期解を与えると、ローカルミニマムに陥って最適解が得られなくなる場合がある。
【０００４】
そのため、最適化手法を用いた理想軌跡の演算において最適解を限られた時間内に（具体的には走行中必要な時間までに）得るには、最適解からの乖離が小さい初期解を設定することが非常に重要である。
【０００５】
【非特許文献１】藤岡健彦，江守大昌，「最適時間コーナリング法に関する理論的研究−第４報  状態量不等式拘束を用いた道路条件の導入−」，自動車技術会論文集，Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．３，Ｊｕｌｙ  １９９３，ｐ．１０６−１１１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１には初期解の設定に関する記載は無く、また、市場におけるドライバの要求は乗り心地や燃費など様々であるが非特許文献１では“コーナーの最短通過時間”を目的とした目標走行軌跡を求めているので、非特許文献１において、“低燃費”を目的とした目標走行軌跡を求める際の初期解を従来の初期解の設定手法で設定しても、当該初期解は最適解からの乖離が大きいため、演算が収束しづらくなって最適解が得られるまで時間がかかったり演算が収束せず最適解が得られなくなったりする虞があるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、最適解からの乖離が比較的小さいと推定される初期解を設定することができ、その結果、演算が収束せず最適解が得られなくなることを防ぐことができ、また、演算が収束しづらくなることを防いで走行中必要な時間までに低燃費を目的とした目標走行軌跡を演算することができる目標走行軌跡演算方法および車両走行制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる目標走行軌跡演算方法は、電子制御装置で実行される、道路を走行する際の車両の目標走行軌跡を燃費を指標として最適化手法に基づいて演算する目標走行軌跡演算ステップを含む目標走行軌跡演算方法であって、前記電子制御装置で実行される、前記最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の距離である区間距離ならびに前記車両が前記道路区間を一方の端から他方の端へ走行する際の当該一方の端での前記車両の速度である初端速度および当該他方の端での前記車両の速度である終端速度に基づいて、前記車両が前記道路区間において加速走行を行う時間帯である加速時間帯および前記車両が前記道路区間において減速走行を行う時間帯である減速時間帯を演算する時間帯演算ステップと、前記時間帯演算ステップで演算した前記加速時間帯においては前記車両が前記道路区間の中心線上を前記初端速度から所定の最大速度までの速度で且つ当該車両特有の最効率加速度または当該最効率加速度を基準とした所定範囲内の加速度で走行し、前記時間帯演算ステップで演算した前記減速時間帯においては前記車両が前記道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ所定の回生上限減速度で走行するものとして、前記最適化手法に基づく演算の際に設定する初期解を演算する初期解演算ステップと、前記初期解演算ステップで演算した前記初期解を、前記最適化手法に基づく演算で採用するものとして設定する初期解設定ステップと、をさらに含み、前記目標走行軌跡演算ステップは、前記初期解設定ステップで設定した前記初期解にて、前記目標走行軌跡を前記最適化手法に基づいて演算すること、を特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる目標走行軌跡演算方法は、前記に記載の目標走行軌跡演算方法において、前記初期解演算ステップは、前記道路区間の形状が直線の場合であってその一部に曲線区間が含まれるときは、前記加速時間帯においては前記車両が当該道路区間の中心線上を前記初端速度から前記最大速度までの速度で且つ前記最効率加速度または前記所定範囲内の加速度で走行し、前記減速時間帯においては前記車両が当該道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ前記回生上限減速度で走行するものとして、前記初期解を演算し、前記道路区間の形状が曲線である場合は、前記加速時間帯においては前記車両が当該曲線の前記道路区間と同じ前記区間距離の直線の前記道路区間の中心線上を前記初端速度から前記最大速度までの速度で且つ前記最効率加速度または前記所定範囲内の加速度で走行し、前記減速時間帯においては前記車両が当該曲線の前記道路区間と同じ前記区間距離の直線の前記道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ前記回生上限減速度で走行するものとして、前記初期解の仮の解を演算する仮解演算ステップと、前記仮解演算ステップで前記直線におけるものとして演算した前記仮の解を、前記曲線の前記道路区間を時間の関数として前記曲線におけるものへ座標変換する仮解座標変換ステップと、をさらに含み、前記初期解設定ステップは、前記初期解演算ステップで演算した前記初期解または前記仮解座標変換ステップで座標変換した後の前記仮の解を、前記最適化手法に基づく演算で採用する前記初期解として設定すること、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる車両走行制御装置は、道路を走行する際の車両の目標走行軌跡を燃費を指標として最適化手法に基づいて演算する目標走行軌跡演算手段と、前記目標走行軌跡演算手段で演算した前記目標走行軌跡に基づいて前記車両の走行を制御する車両走行制御手段とを備えた車両走行制御装置であって、前記最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の距離である区間距離ならびに前記車両が前記道路区間を一方の端から他方の端へ走行する際の当該一方の端での前記車両の速度である初端速度および当該他方の端での前記車両の速度である終端速度に基づいて、前記車両が前記道路区間において加速走行を行う時間帯である加速時間帯および前記車両が前記道路区間において減速走行を行う時間帯である減速時間帯を演算する時間帯演算手段と、前記時間帯演算手段で演算した前記加速時間帯においては前記車両が前記道路区間の中心線上を前記初端速度から所定の最大速度までの速度で且つ当該車両特有の最効率加速度または当該最効率加速度を基準とした所定範囲内の加速度で走行し、前記時間帯演算手段で演算した前記減速時間帯においては前記車両が前記道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ所定の回生上限減速度で走行するものとして、前記最適化手法に基づく演算の際に設定する初期解を演算する初期解演算手段と、前記初期解演算手段で演算した前記初期解を、前記最適化手法に基づく演算で採用するものとして設定する初期解設定手段と、をさらに備え、前記目標走行軌跡演算手段は、前記初期解設定手段で設定した前記初期解にて、前記目標走行軌跡を前記最適化手法に基づいて演算すること、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる車両走行制御装置は、前記に記載の車両走行制御装置において、前記初期解演算手段は、前記道路区間の形状が直線の場合であってその一部に曲線区間が含まれるときは、前記加速時間帯においては前記車両が当該道路区間の中心線上を前記初端速度から前記最大速度までの速度で且つ前記最効率加速度または前記所定範囲内の加速度で走行し、前記減速時間帯においては前記車両が当該道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ前記回生上限減速度で走行するものとして、前記初期解を演算し、前記道路区間の形状が曲線である場合は、前記加速時間帯においては前記車両が当該曲線の前記道路区間と同じ前記区間距離の直線の前記道路区間の中心線上を前記初端速度から前記最大速度までの速度で且つ前記最効率加速度または前記所定範囲内の加速度で走行し、前記減速時間帯においては前記車両が当該曲線の前記道路区間と同じ前記区間距離の直線の前記道路区間の中心線上を前記最大速度から前記終端速度までの速度で且つ前記回生上限減速度で走行するものとして、前記初期解の仮の解を演算する仮解演算手段と、前記仮解演算手段で前記直線におけるものとして演算した前記仮の解を、前記曲線の前記道路区間を時間の関数として前記曲線におけるものへ座標変換する仮解座標変換手段と、をさらに備え、前記初期解設定手段は、前記初期解演算手段で演算した前記初期解または前記仮解座標変換手段で座標変換した後の前記仮の解を、前記最適化手法に基づく演算で採用する前記初期解として設定すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、（１）最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の距離である区間距離ならびに車両が道路区間を一方の端から他方の端へ走行する際の当該一方の端での車両の速度である初端速度および当該他方の端での車両の速度である終端速度に基づいて、車両が道路区間において加速走行を行う時間帯である加速時間帯および車両が道路区間において減速走行を行う時間帯である減速時間帯を演算し、（２）演算した加速時間帯においては車両が道路区間の中心線上を初端速度から所定の最大速度までの速度で且つ当該車両特有の最効率加速度または当該最効率加速度を基準とした所定範囲内の加速度で走行し、演算した減速時間帯においては車両が道路区間の中心線上を最大速度から終端速度までの速度で且つ所定の回生上限減速度で走行するものとして、最適化手法に基づく演算の際に設定する初期解を演算し、（３）演算した初期解を、最適化手法に基づく演算で採用するものとして設定し、（４）設定した初期解にて、目標走行軌跡を最適化手法に基づいて演算する。これにより、最適解からの乖離が比較的小さいと推定される初期解を設定することができ、その結果、演算が収束せず最適解が得られなくなることを防ぐことができ、また、演算が収束しづらくなることを防いで走行中必要な時間までに低燃費を目的とした目標走行軌跡を演算することができるという効果を奏する。
【００１３】
また、この発明によれば、道路区間の形状が直線の場合であってその一部に曲線区間が含まれるときは、加速時間帯においては車両が当該道路区間の中心線上を初端速度から最大速度までの速度で且つ最効率加速度または所定範囲内の加速度で走行し、減速時間帯においては車両が当該道路区間の中心線上を最大速度から終端速度までの速度で且つ回生上限減速度で走行するものとして、初期解を演算する。また、この発明によれば、道路区間の形状が曲線である場合は、加速時間帯においては車両が当該曲線の道路区間と同じ区間距離の直線の道路区間の中心線上を初端速度から最大速度までの速度で且つ最効率加速度または所定範囲内の加速度で走行し、減速時間帯においては車両が当該曲線の道路区間と同じ区間距離の直線の道路区間の中心線上を最大速度から終端速度までの速度で且つ回生上限減速度で走行するものとして、初期解の仮の解を演算し、直線におけるものとして演算した仮の解を、曲線の道路区間を時間の関数として曲線におけるものへ座標変換する。そして、この発明によれば、演算した初期解または座標変換した後の仮の解を、最適化手法に基づく演算で採用する初期解として設定する。これにより、曲線区間においても最適解からの乖離が比較的小さいと推定される初期解を設定することができ、その結果、演算が収束せず最適解が得られなくなることを防ぐことができ、また、演算が収束しづらくなることを防いで走行中必要な時間までに低燃費を目的とした目標走行軌跡を演算することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる目標走行軌跡演算方法および車両走行制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
［１．構成］
まず、本発明にかかる目標走行軌跡演算方法を実施するための電子制御装置および本発明にかかる車両走行制御装置を包含する本実施の形態のシステム（以下では本システムと記載する場合がある。）の構成について図１を参照して説明する。図１は、本システムの構成の一例を示すブロック図である。
【００１６】
本システムは、道路を走行する際の車両の目標走行軌跡を燃費を指標として最適化手法に基づいて演算し、演算した目標走行軌跡に基づいて車両の走行を制御するためのシステムである。本システムは、概略的に車両ＥＣＵ１００と道路区間情報入力装置２００と速度上限情報入力装置３００と設定速度情報入力装置４００とを通信可能に接続して構成されている。
【００１７】
道路区間情報入力装置２００は、最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の形状（直線、曲線等）や道路区間の区間距離（区間の長さ）等に関する道路区間情報を車両ＥＣＵ１００に入力する装置である。速度上限情報入力装置３００は、道路区間における車両の速度の上限である最大速度や、当該車両特有の最効率加速度（高効率化速度）または当該最効率加速度を基準とした所定範囲内の加速度、車両の回生上限減速度等に関する速度上限情報を車両ＥＣＵ１００に入力する装置である。設定速度情報入力装置４００は、車両が道路区間を一方の端（始点）から他方の端（終点）へ走行する際の当該一方の端での車両の速度である初端速度や当該他方の端での車両の速度である終端速度等に関する設定速度情報を車両ＥＣＵ１００に入力する装置である。
【００１８】
車両ＥＣＵ１００は電子制御装置であり、概略的に制御部１０２と記憶部１０４とを備えている。制御部１０２および記憶部１０４は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。
【００１９】
記憶部１０４はストレージ手段であり、例えば、ＲＡＭ・ＲＯＭ等のメモリ装置や、ハードディスクのような固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等を用いることができる。記憶部１０４には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）と協働してＣＰＵに命令を与え各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。記憶部１０４は、概略的に道路区間情報ファイル１０４ａと速度上限情報ファイル１０４ｂと設定速度情報ファイル１０４ｃとを備えている。
【００２０】
道路区間情報ファイル１０４ａは、道路区間情報入力装置２００から入力された道路区間情報を記憶する道路区間情報記憶手段である。速度上限情報ファイル１０４ｂは、速度上限情報入力装置３００から入力された速度上限情報を記憶する速度上限情報記憶手段である。設定速度情報ファイル１０４ｃは、設定速度情報入力装置４００から入力された設定速度情報を記憶する設定速度情報記憶手段である。
【００２１】
制御部１０２は車両ＥＣＵ１００の全体を統括的に制御するＣＰＵ等である。制御部１０２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラムや各種の処理手順等を規定したプログラム、所要データなどを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラムに基づいて種々の情報処理を実行する。制御部１０２は、機能概念的に時間帯演算部１０２ａと初期解演算部１０２ｂと初期解設定部１０２ｃと目標走行軌跡演算部１０２ｄと車両走行制御部１０２ｅとを備えている。
【００２２】
時間帯演算部１０２ａは、道路区間情報ファイル１０４ａに記憶されている区間距離情報、速度上限情報ファイル１０４ｂに記憶されている速度上限情報および設定速度情報ファイル１０４ｃに記憶されている設定速度情報に基づいて、車両が道路区間において加速走行を行う時間帯である加速時間帯および車両が道路区間において減速走行を行う時間帯である減速時間帯を演算する時間帯演算手段である。
【００２３】
初期解演算部１０２ｂは、時間帯演算部１０２ａで演算した加速時間帯においては、車両が道路区間の中心線上を、設定速度情報ファイル１０４ｃに記憶されている初端速度から速度上限情報ファイル１０４ｂに記憶されている最大速度までの速度で且つ速度上限情報ファイル１０４ｂに記憶されている最効率加速度または当該最効率加速度を基準とした所定範囲内の加速度で走行し、時間帯演算部１０２ａで演算した減速時間帯においては、車両が道路区間の中心線上を、速度上限情報ファイル１０４ｂに記憶されている最大速度から設定速度情報ファイル１０４ｃに記憶されている終端速度までの速度で且つ速度上限情報ファイル１０４ｂに記憶されている回生上限減速度で走行するものとして、最適化手法に基づく演算の際に設定する初期解（例えば、時間ｔの関数とした速度Ｖ（ｔ）や距離Ｌ（ｔ）の値）を演算する初期解演算手段である。なお、初期解演算部１０２ｂは、道路区間の形状が直線の場合であってその一部に曲線区間が含まれるときは、加速時間帯においては車両が当該道路区間の中心線上を初端速度から最大速度までの速度で且つ最効率加速度または所定範囲内の加速度で走行し、減速時間帯においては車両が当該道路区間の中心線上を最大速度から終端速度までの速度で且つ回生上限減速度で走行するものとして、初期解を演算する。
【００２４】
ここで、初期解演算部１０２ｂは、仮解演算部１０２ｂ１と仮解座標変換部１０２ｂ２とをさらに備えている。仮解演算部１０２ｂ１は、道路区間の形状が曲線である場合は、加速時間帯においては車両が当該曲線の道路区間と同じ区間距離の直線の道路区間の中心線上を初端速度から最大速度までの速度で且つ最効率加速度または所定範囲内の加速度で走行し、減速時間帯においては車両が当該曲線の道路区間と同じ区間距離の直線の道路区間の中心線上を最大速度から終端速度までの速度で且つ回生上限減速度で走行するものとして、初期解の仮の解（例えば、時間ｔの関数とした速度Ｖ（ｔ）や距離Ｌ（ｔ）の値）を演算する仮解演算手段である。仮解座標変換部１０２ｂ２は、仮解演算部１０２ｂ１で直線におけるものとして演算した仮の解を、曲線の道路区間を時間の関数として曲線におけるもの（例えば、時間ｔの関数とした角度θ（ｔ）や位置（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））の値）へ座標変換する仮解座標変換手段である。
【００２５】
初期解設定部１０２ｃは、初期解演算部１０２ｂで演算した初期解または仮解座標変換部１０２ｂ２で座標変換した後の仮の解を、最適化手法に基づく演算で採用する初期解として設定する初期解設定手段である。
【００２６】
目標走行軌跡演算部１０２ｄは、初期解設定部１０２ｃで設定した初期解にて、目標走行軌跡を最適化手法に基づいて演算する目標走行軌跡演算手段である。具体的には、目標走行軌跡演算部１０２ｄは、初期解設定部１０２ｃで設定した初期解にて最急降下法等の最適化手法に基づく収束演算を行うことにより、最適解を演算してもよい。
【００２７】
車両走行制御部１０２ｅは、目標走行軌跡演算部１０２ｄで演算した目標走行軌跡に基づいて車両の走行を制御する。
【００２８】
［２．処理］
次に、上述のように構成された本システムが行う目標走行軌跡演算処理の一例について、以下に図２〜図７を参照して詳細に説明する。
【００２９】
［２−１．直線区間における目標走行軌跡演算処理］
まず、直線区間における目標走行軌跡演算処理の詳細について図２〜図４を参照して説明する。図２は、本システムが行う直線区間における目標走行軌跡演算処理の一例を示すフローチャートである。
【００３０】
まず、制御部１０２は、設定速度情報入力装置４００から車両ＥＣＵ１００に初端速度Ｖｓや終端速度Ｖｇ等に関する設定速度情報が入力されると、入力された設定速度情報を設定速度情報ファイル１０４ｃの所定の記憶領域に格納する（ステップＳＡ−１）。ここで、図３は、道路区間の始点（スタート）および終点（ゴール）ならびにその区間距離Ｌを示す図である。図３に示すように、初端速度Ｖｓは、最適化手法に基づく目標走行軌跡の演算の対象となる道路区間の始点（スタート）における車両の速度であり、終端速度Ｖｇは、当該道路区間の終点（ゴール）における車両の速度であり、当該道路区間の始点（スタート）から終点（ゴール）までは区間距離Ｌだけ離れている。
【００３１】
つぎに、時間帯演算部１０２ａは、ステップＳＡ−１で設定速度情報ファイル１０４ｃに格納した初端速度Ｖｓおよび終端速度Ｖｇ、道路区間情報ファイル１０４ａに予め格納されている区間距離Ｌ、ならびに速度上限情報ファイル１０４ｂに予め格納されている最大速度Ｖｍａｘ、高効率加速度Ａａｃｃおよび回生上限減速度Ａｄｅｃ（＜０）に基づいて、加速時間帯Ｔ１および減速時間帯Ｔ２を演算する（ステップＳＡ−２）。具体的には、以下の数式１および数式２の連立方程式を解くことにより、Ｔ１およびＴ２を算出する。ここで、横軸を時間ｔ、縦軸を速度ｖとした場合の、最大速度Ｖｍａｘ、初端速度Ｖｓ、終端速度Ｖｇ、高効率加速度Ａａｃｃ、回生上限減速度Ａｄｅｃ、加速時間帯Ｔ１および減速時間帯Ｔ２の関係を図４に示す。なお、同図において、時間帯ＴはＴ１＋Ｔ２である。
Ｖｍａｘ＝Ｖｓ＋Ａａｃｃ・Ｔ１＝Ｖｇ−Ａｄｅｃ・Ｔ２            ・・・（数式１）
Ｌ＝Ｖｓ・Ｔ１＋１／２・Ａａｃｃ・Ｔ１２＋Ｖｇ・Ｔ２−１／２・Ａｄｅｃ・Ｔ２２
・・・（数式２）
【００３２】
つぎに、初期解演算部１０２ｂは、ステップＳＡ−２で演算した加速時間帯Ｔ１においては（０≦ｔ≦Ｔ１）、車両が道路区間の中心線上を初端速度Ｖｓから最大速度Ｖｍａｘまでの速度で且つ高効率加速度Ａａｃｃで走行し、ステップＳＡ−２で演算した減速時間帯Ｔ２においては（Ｔ１≦ｔ≦Ｔ（＝Ｔ１＋Ｔ２））、車両が道路区間の中心線上を最大速度Ｖｍａｘから終端速度Ｖｇまでの速度で且つ回生上限減速度Ａｄｅｃで走行するものとして、最適化手法の演算の際に設定する初期解“速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ）”を演算する（ステップＳＡ−３）。具体的には、以下に示すように、時間ｔの関数である速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ）を求める。
＜０≦ｔ≦Ｔ１のとき＞
Ｖ（ｔ）＝Ｖｓ＋Ａａｃｃ・ｔ
Ｌ（ｔ）＝Ｖｓ・ｔ＋１／２・Ａａｃｃ・ｔ２
＜Ｔ１≦ｔ≦Ｔ（＝Ｔ１＋Ｔ２）のとき＞
Ｖ（ｔ）＝Ｖｓ＋Ａａｃｃ・Ｔ１＋Ａｄｅｃ・（ｔ−Ｔ１）
Ｌ（ｔ）＝Ｖｓ・Ｔ１＋１／２・Ａａｃｃ・Ｔ１２＋Ｖｍａｘ・（ｔ−Ｔ１）＋１／２・Ａｄｅｃ・（ｔ−Ｔ１）２
【００３３】
つぎに、初期解設定部１０２ｃは、ステップＳＡ−３で演算した初期解“速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ）”を、最適化手法に基づく演算で採用する初期解として設定する（ステップＳＡ−４）。
【００３４】
そして、目標走行軌跡演算部１０２ｄは、ステップＳＡ−４で設定した初期解にて、目標走行軌跡を最適化手法に基づいて演算する（ステップＳＡ−５）。
【００３５】
［２−２．曲線区間における目標走行軌跡演算処理］
次に、曲線区間における目標走行軌跡演算処理の詳細について図５〜図７を参照して説明する。図５は、本システムが行う曲線区間における目標走行軌跡演算処理の一例を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、制御部１０２は、道路区間の形状が曲線である場合は、道路区間情報ファイル１０４ａに予め格納されている道路区間情報としての当該曲線区間の半径Ｒおよび中心角δに基づいて、当該曲線区間の区間距離Ｌを計算する（ステップＳＢ−１）。具体的には、図６に示すように、制御部１０２は、半径Ｒおよび中心角δを関係式“Ｌ＝Ｒδ”に代入して区間距離Ｌを求める。図６は、曲線区間の半径Ｒ、中心角δおよび区間距離Ｌの関係を示す図である。
【００３７】
図５に戻り、時間帯演算部１０２ａは、ステップＳＢ−１で算出した曲線区間の区間距離Ｌ、設定速度情報ファイル１０４ｃに予め格納されている初端速度Ｖｓおよび終端速度Ｖｇ、ならびに速度上限情報ファイル１０４ｂに予め格納されている最大速度Ｖｍａｘ、高効率加速度Ａａｃｃおよび回生上限減速度Ａｄｅｃ（＜０）に基づいて、上述した直線区間における目標走行軌跡演算処理のステップＳＡ−２と同様のロジックで、加速時間帯Ｔ１および減速時間帯Ｔ２を演算する（ステップＳＢ−２）。すなわち、時間帯演算部１０２ａは、道路区間の形状が曲線である場合、当該道路区間をステップＳＢ−１で計算した区間距離Ｌの直線区間と見做して、Ｔ１およびＴ２を演算する。
【００３８】
つぎに、仮解演算部１０２ｂ１は、ステップＳＢ−２で演算した加速時間帯Ｔ１においては（０≦ｔ≦Ｔ１）、車両が、ステップＳＢ−１で計算した区間距離Ｌの直線区間と見做した道路区間の中心線上を、初端速度Ｖｓから最大速度Ｖｍａｘまでの速度で且つ高効率加速度Ａａｃｃで走行し、ステップＳＢ−２で演算した減速時間帯Ｔ２においては（Ｔ１≦ｔ≦Ｔ（Ｔ１＋Ｔ２））、車両が、ステップＳＢ−１で計算した区間距離Ｌの直線区間と見做した道路区間の中心線上を、最大速度Ｖｍａｘから終端速度Ｖｇまでの速度で且つ回生上限減速度Ａｄｅｃで走行するものとして、初期解の仮の解を演算する（ステップＳＢ−３）。すなわち、仮解演算部１０２ｂ１は、道路区間の形状が曲線である場合、当該道路区間をステップＳＢ−１で計算した区間距離Ｌの直線区間と見做して上述した直線区間における目標走行軌跡演算処理のステップＳＡ−３と同様の処理を行うことで、時間ｔの関数である速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ）を演算し、それを仮の解とする。
【００３９】
つぎに、仮解座標変換部１０２ｂ２は、ステップＳＢ−３で直線におけるものとして演算した仮の解“速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ）”を、曲線の道路区間を時間の関数として曲線におけるもの“角度θ（ｔ）および位置（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））”へ座標変換する（ステップＳＢ−４）。具体的には、仮解座標変換部１０２ｂ２は、ステップＳＢ−３で演算した距離Ｌ（ｔ）および半径Ｒに基づいて角度θ（ｔ）を求め、求めた角度θ（ｔ）と半径Ｒに基づいて位置（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））を求めることで、ステップＳＢ−３で演算した仮の解の座標変換を実行する。ここで、図７は、ｘ座標ｙ座標平面における速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ）ならびに角度θ（ｔ）および位置（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））の関係を示す図である。
θ（ｔ）＝Ｌ（ｔ）／Ｒ
Ｘ（ｔ）＝Ｒｃｏｓ（θ（ｔ））
Ｙ（ｔ）＝Ｒｓｉｎ（θ（ｔ））
【００４０】
つぎに、初期解設定部１０２ｃは、ステップＳＢ−４で座標変換した後の仮の解“角度θ（ｔ）および位置（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））”を、最適化手法に基づく演算で採用する初期解として設定する（ステップＳＢ−５）。
【００４１】
そして、目標走行軌跡演算部１０２ｄは、ステップＳＢ−５で設定した初期解にて、目標走行軌跡を最適化手法に基づいて演算する（ステップＳＢ−６）。
【００４２】
［３．本実施の形態のまとめ、および他の実施の形態］
本実施の形態によれば、区間距離Ｌならびに初端速度Ｖｓおよび終端速度Ｖｇに基づいて、加速時間帯Ｔ１および減速時間帯Ｔ２を演算し、演算した加速時間帯Ｔ１においては車両が道路区間の中心線上を初端速度Ｖｓから最大速度Ｖｍａｘまでの速度で且つ高効率加速度Ａａｃｃで走行し、演算した減速時間帯Ｔ２においては最大速度Ｖｍａｘから終端速度Ｖｇまでの速度で且つ回生上限減速度Ａｄｅｃで走行するものとして初期解（速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ））を演算し、演算した初期解（速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ））にて目標走行軌跡を最適化手法に基づいて演算する。これにより、燃費重視の目標走行軌跡（換言すると低燃費を目的とした目標走行軌跡）の演算において、最適解からの乖離が比較的小さいと推定される初期解（換言すると道路形状ごとに収束解に近い初期解）を設定することができ、その結果、演算が収束せず最適解が得られなくなることを防ぐことができ、また、演算が収束しづらくなることを防いで走行中必要な時間までに低燃費を目的とした目標走行軌跡を演算することができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、道路区間の形状が直線の場合であってその一部に曲線区間が含まれるときは、加速時間帯Ｔ１においては車両が当該道路区間の中心線上を初端速度Ｖｓから最大速度Ｖｍａｘまでの速度で且つ高効率加速度Ａａｃｃで走行し、減速時間帯Ｔ２においては車両が当該道路区間の中心線上を最大速度Ｖｍａｘから終端速度Ｖｇまでの速度で且つ回生上限減速度Ａｄｅｃで走行するものとして、初期解（速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ））を演算する。また、本実施の形態によれば、道路区間の形状が曲線である場合は、加速時間帯Ｔ１においては、車両が当該曲線の道路区間と同じ区間距離Ｌの直線の道路区間の中心線上を初端速度Ｖｓから最大速度Ｖｍａｘまでの速度で且つ高効率加速度Ａａｃｃで走行し、減速時間帯Ｔ２においては、車両が当該曲線の道路区間と同じ区間距離Ｌの直線の道路区間の中心線上を最大速度Ｖｍａｘから終端速度Ｖｇまでの速度で且つ回生上限減速度Ａｄｅｃで走行するものとして、初期解の仮の解（速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ））を演算し、直線におけるものとして演算した当該仮の解（速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ））を、曲線の道路区間を時間の関数として曲線におけるもの（角度θ（ｔ）および位置（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ）））へ座標変換する。そして、本実施の形態によれば、演算した初期解（速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ））または座標変換した後の仮の解（角度θ（ｔ）および位置（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ）））を、最適化手法に基づく演算で採用する初期解として設定する。これにより、曲線区間においても最適解からの乖離が比較的小さいと推定される初期解を設定することができ、その結果、演算が収束せず最適解が得られなくなることを防ぐことができ、また、演算が収束しづらくなることを防いで走行中必要な時間までに低燃費を目的とした目標走行軌跡を演算することができる。
【００４４】
最後に、本発明にかかる目標走行軌跡演算方法および車両走行制御装置は、上述した実施の形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。例えば、実施の形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。また、本明細書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、車両ＥＣＵ１００に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。また、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて又は機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。また、上述した実施の形態では車両ＥＣＵ１００がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、車両ＥＣＵ１００が、当該車両ＥＣＵ１００とは別筐体で構成されるＥＣＵからの要求に応じて情報処理を行い、その処理結果を当該ＥＣＵに返却するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、本発明にかかる目標走行軌跡演算方法および車両走行制御装置は、特に自動車製造産業で好適に実施することができ、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本システムが行う直線区間における目標走行軌跡演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】道路区間の始点（スタート）および終点（ゴール）ならびにその区間距離Ｌを示す図である。
【図４】横軸を時間ｔ、縦軸を速度ｖとした場合の、最大速度Ｖｍａｘ、初端速度Ｖｓ、終端速度Ｖｇ、高効率加速度Ａａｃｃ、回生上限減速度Ａｄｅｃ、加速時間帯Ｔ１および減速時間帯Ｔ２の関係の一例を示す図である。
【図５】本システムが行う曲線区間における目標走行軌跡演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】曲線区間の半径Ｒ、中心角δおよび区間距離Ｌの関係を示す図である。
【図７】ｘ座標ｙ座標平面における速度Ｖ（ｔ）および距離Ｌ（ｔ）ならびに角度θ（ｔ）および位置（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  車両ＥＣＵ
１０２  制御部
１０２ａ  時間帯演算部
１０２ｂ  初期解演算部
１０２ｂ１  仮解演算部
１０２ｂ２  仮解座標変換部
１０２ｃ  初期解設定部
１０２ｄ  目標走行軌跡演算部
１０２ｅ  車両走行制御部
１０４  記憶部
１０４ａ  道路区間情報ファイル
１０４ｂ  速度上限情報ファイル
１０４ｃ  設定速度情報ファイル
２００  道路区間情報入力装置
３００  速度上限情報入力装置
４００  設定速度情報入力装置
【図１】
2010038662.tif 000003
【図２】
2010038662.tif 000004
【図３】
2010038662.tif 000005
【図４】
2010038662.tif 000006
【図５】
2010038662.tif 000007
【図６】
2010038662.tif 000008
【図７】
2010038662.tif 000009