(57)【要約】      （修正有）【課題】車両が走行中の道路の勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制する。【解決手段】車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部１５と、先走行区間の道路勾配に基づいて先走行区間における車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部１６と、（１）前記先ギヤ段が現走行区間における車両のギヤ段である現ギヤ段よりも高く、（２）現走行区間における車両の走行抵抗が、車両が先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きく、（３）車両が現走行区間を先ギヤ段で走行した場合に車両が現走行区間の終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ（４）車両が先走行区間を先ギヤ段で走行した場合における駆動力から先走行区間における車両の走行抵抗を差し引いた値が所定値以上である場合に、現走行区間において先ギヤ段にシフトアップするシフト制御部１７とを備える。【選択図】図３
2018194047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が走行中の現走行区間とは道路勾配が異なる走行区間であって、前記車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部と、
前記先走行区間の道路勾配に基づいて前記先走行区間における前記車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部と、
（１）前記先ギヤ段が前記現走行区間における前記車両のギヤ段である現ギヤ段よりも高く、（２）前記現走行区間における前記車両の走行抵抗が、前記車両が前記先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きく、（３）前記車両が前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合に前記車両が前記現走行区間の終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ（４）前記車両が前記先走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合における駆動力から前記先走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が所定値以上である場合に、前記現走行区間において前記先ギヤ段にシフトアップするシフト制御部とを備える、
車両制御装置。
【請求項２】
前記シフト制御部は、前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合の前記現走行区間の終点における前記車両のエンジン回転数の推定値が所定回転数よりも低くなる場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしない、
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記シフト制御部は、前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値より大きくなる場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしない、
請求項１又は２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記シフト制御部は、前記先走行区間の勾配が基準値を超える下り勾配の場合に、シフトアップしない、
請求項１から３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギヤ段をシフトアップさせるための車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の現在位置から目標位置までの走行経路における道路情報と、走行経路における車両の駆動力とに基づいて、走行経路において燃料消費量が最小となるような変速スケジュールを設定する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原則として、なるべく高いギヤ段を選択するほど車両の燃料消費量を低減することが可能になるが、車両が上り勾配を走行する場合において加速度を得るには、比較的低いギヤ段を選択する必要がある。このため、従来の自動変速装置では、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、車両の最大駆動力から走行抵抗を差し引いた余裕駆動力を加味したギヤ段を選択することに起因して、車両の燃料消費量が増大するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制することができる車両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】
【０００６】
本発明のある態様の車両制御装置は、車両が走行中の現走行区間とは道路勾配が異なる走行区間であって、前記車両の進行方向前方にある先走行区間を決定する走行区間決定部と、前記先走行区間の道路勾配に基づいて前記先走行区間における前記車両のギヤ段である先ギヤ段を選択する先ギヤ段選択部と、（１）前記先ギヤ段が前記現走行区間における前記車両のギヤ段である現ギヤ段よりも高く、（２）前記現走行区間における前記車両の走行抵抗が、前記車両が前記先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きく、（３）前記車両が前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合に前記車両が前記現走行区間の終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ（４）前記車両が前記先走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合における駆動力から前記先走行区間における前記車両の走行抵抗を差し引いた値が所定値以上である場合に、前記現走行区間において前記先ギヤ段にシフトアップする。
【０００７】
前記シフト制御部は、前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合の前記現走行区間の終点における前記車両のエンジン回転数の推定値が所定回転数よりも低くなる場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしなくてもよい。
【０００８】
前記シフト制御部は、前記現走行区間を前記先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値より大きくなる場合に、前記先ギヤ段にシフトアップしなくてもよい。
【０００９】
前記シフト制御部は、前記先走行区間の勾配が基準値を超える下り勾配の場合に、シフトアップしなくてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両が走行中の道路において勾配が変動する場合に、燃料消費量の増大を抑制するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る車両の概要について説明するための図である。
【図２】実施の形態に係る車両の構成について説明するための図である。
【図３】実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す図である。
【図４】車両の走行性能線図である。
【図５】走行区間決定部による走行区間の評価方法を説明するための図である。
【図６】車両の走行性能線図である。
【図７】車両制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】車両制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施の形態＞
［実施の形態に係る車両Ｖの概要］
図１を参照しながら、本実施の形態に係る車両Ｖの概要について説明する。図１は、本実施の形態の車両制御装置１０が搭載された車両Ｖの概要を説明するための図である。車両制御装置１０は、変速機を制御することにより、車両Ｖのギヤ段を変速する。
【００１３】
車両Ｖは、現走行区間Ａと現走行区間Ａに比べて道路の平均勾配の小さい先走行区間Ｂとの連続区間を走行する。走行区間は、道路の勾配が等しいとみなすことができる区間である。現走行区間Ａは、車両Ｖが走行中の走行区間であり、先走行区間Ｂは、現走行区間Ａに隣接し、且つ現走行区間Ａよりも車両Ｖの進行方向前方の走行区間である。先走行区間Ｂは、現走行区間Ａとは道路勾配が異なる。
【００１４】
車両制御装置１０は、現走行区間Ａ及び先走行区間Ｂにおいてギヤ段の変速後に車両Ｖに発生させる駆動力を求め、求めた駆動力が後述する条件を満たす場合に、現走行区間Ａにおいて先走行区間Ｂの始点に到達する前にギヤ段を予めシフトアップする。これにより、車両制御装置１０は、例えば、先走行区間の始点でシフトアップする場合に比べてシフトアップのタイミングをより早くするので、燃料消費を向上させることができる。
【００１５】
［実施の形態に係る車両の構成］
図２を参照しながら、本実施の形態に係る車両Ｖの構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る車両Ｖの構成を模式的に示す図である。本実施の形態に係る車両Ｖは、エンジン１、変速機２、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサ３、重量センサ４、速度センサ５、アクセル開度センサ６及び車両制御装置１０を備える。
【００１６】
車両Ｖは、ディーゼルエンジン等のエンジン１を駆動力とする大型車両であり、特にオート走行モードを搭載する車両である。変速機２は、エンジン１の駆動力を車両Ｖの駆動輪（不図示）に伝達する。変速機２は、エンジン１の駆動力を変換するための複数段のギヤを含む。
【００１７】
ここで、車両Ｖにおける「オート走行モード」とは、運転者がアクセルやシフトレバーを操作しなくても、予め設定された車両Ｖの速度を維持するように、エンジン１及び変速機２等が車両制御装置１０によって自動で定速走行を行うモードをいう。オート走行モードは、車両Ｖが高速道路を走行する際に使用されることが主に想定されている。一方、車両Ｖにおける「操作走行モード」は、オート走行モードとは異なるモードであり、運転者のアクセル操作で走行するモードである。
【００１８】
ＧＰＳセンサ３は、複数の航法衛星から送信された電波を受信して解析することにより、ＧＰＳセンサ３の位置、すなわちＧＰＳセンサ３を搭載する車両Ｖの位置を取得する。ＧＰＳセンサ３は、車両Ｖの位置を示す情報を車両制御装置１０に出力する。
【００１９】
重量センサ４は、車両Ｖの総重量を取得する。具体的には、重量センサ４は車両Ｖの積荷の重量を計測し、積荷を除いた車両Ｖ単体の重量と合算することで車両Ｖの総重量を取得する。重量センサ４は、車両Ｖの総重量を示す情報を車両制御装置１０に出力する。
【００２０】
速度センサ５は、車両Ｖの速度を計測する。速度センサ５は、計測された車両Ｖの速度を示す情報を車両制御装置１０に出力する。アクセル開度センサ６は、車両Ｖの運転者によるアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度を計測する。アクセル開度センサ６は、アクセル開度を示す情報を車両制御装置１０に出力する。
【００２１】
車両制御装置１０は、上述の各センサから情報を取得し、取得した情報に基づいてエンジン１内のシリンダに供給する燃料の量、及び変速機２のギヤ段を制御する。車両制御装置１０は、車両Ｖがオート走行モードの場合には、車両Ｖにおいて設定された速度を保って走行するように、エンジン１及び変速機２を制御する。また、車両制御装置１０は、車両Ｖの速度制限装置（Speed Limit Device：ＳＬＤ）が稼働している場合には、車両Ｖの速度が設定された上限速度を超えないように、エンジン１及び変速機２を制御する。
【００２２】
［車両制御装置の構成］
図３は、本実施の形態に係る車両制御装置１０の構成を示す図である。本実施の形態に係る車両制御装置１０は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。
【００２３】
記憶部１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）である。記憶部１１は、制御部１２を機能させるための各種のプログラムを記憶する。
【００２４】
制御部１２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されているプログラムを実行することによって、現ギヤ段選択部１３、道路勾配取得部１４、走行区間決定部１５、先ギヤ段選択部１６及びシフト制御部１７の機能を実現する。
【００２５】
現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの現走行区間Ａの走行抵抗に基づいて現走行区間における変速機２のギヤ段である現ギヤ段を選択する。現走行区間Ａの走行抵抗は、車両Ｖのタイヤの転がり抵抗、車両Ｖにかかる空気抵抗、車両Ｖが走行中の道路の勾配に基づく勾配抵抗等を合算した抵抗である。
【００２６】
現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの駆動力及び加速度を測定しており、車両Ｖの駆動力と加速度との関係から車両Ｖの走行抵抗を求める。現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの駆動力が車両Ｖの現走行区間Ａの走行抵抗よりも所定値Ｄ１以上大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段を現ギヤ段として選択する。所定値Ｄ１は、例えば、車両Ｖの最大駆動力から走行抵抗を差し引いた余裕駆動力の下限値として定める。
【００２７】
所定値Ｄ１の具体的な値は、エンジン１の性能、車両Ｖが運搬する積み荷として想定される重量、車両Ｖが走行することが想定されている道路の勾配等を勘案して実験により定めればよい。一例としては、各ギヤ段別に所定値Ｄ１を定め、その値は高いギヤ段ほど大きく設定する。現ギヤ段選択部１３は、余裕駆動力として少なくとも所定値Ｄ１が確保されるようにギヤ段を選択することにより、道路勾配の急変等の何らかの理由によって車両Ｖの走行抵抗が増加したとしても、車両Ｖの速度を維持したり減速しても回復したりすることができる。
【００２８】
［現ギヤ段の選択方法］
図４を参照して、現ギヤ段選択部１３による現ギヤ段の選択方法について説明する。図４は、車両Ｖの走行性能線図である。図４の縦軸は、車両の駆動力をｋｇｆで示し、横軸は、車両Ｖの速度をｋｍ／ｈで示す。実線Ｐ７〜Ｐ１２は、それぞれ７段〜１２段における車両Ｖの最大駆動力を示す。破線Ｐ１０’〜Ｐ１２’は、それぞれ１０段〜１２段における現ギヤ段の補正駆動力である。現ギヤ段の補正駆動力は、最大駆動力に１より小さい所定の係数を乗じて得た値である。
【００２９】
また、曲線Ｈは、走行中の車両Ｖにおける現走行区間Ａの走行抵抗を示す。原則として、車両Ｖの燃料消費は、高いギヤ段ほど減少する。一方、現ギヤ段選択部１３において現走行区間Ａの走行抵抗より小さい最大駆動力を有するギヤ段を選択したとすれば、車両Ｖは失速する。また、現ギヤ段選択部１３において現走行区間Ａの走行抵抗より低い現ギヤ段の補正駆動力を有するギヤ段を選択したとすれば、車両Ｖは、実駆動力が走行抵抗よりも高くなる場合を除き、車両Ｖは失速する。
【００３０】
そこで、現ギヤ段選択部１３は、現ギヤ段の補正駆動力が現走行区間Ａの走行抵抗より大きいギヤ段のうち、最も高いギヤ段を現ギヤ段として選択する。このとき、現ギヤ段選択部１３は、最大駆動力と現ギヤ段の補正駆動力の差分を所定値Ｄ１の駆動力とすれば、車両Ｖの最大駆動力が少なくとも所定値Ｄ１以上、現走行区間Ａの走行抵抗より大きくなるようにギヤ段を選択する。
【００３１】
図４の例では、車両Ｖの速度を８０ｋｍ／ｈとすれば、破線Ｐ１２’に示す１２段の現ギヤ段の補正駆動力は、曲線Ｈに示す現走行区間Ａの走行抵抗より小さくなる。一方、破線Ｐ１１’に示す１１段のギヤ段は、その現ギヤ段の補正駆動力が現走行区間Ａの走行抵抗より大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段になる。このため、現ギヤ段選択部１３は、１１段のギヤ段を選択する。
【００３２】
道路勾配取得部１４は、ＧＰＳセンサ３から取得した車両Ｖの位置を示す情報と、記憶部１１に格納されている地図情報とに基づいて、車両Ｖが走行中の道路における道路勾配を取得する。道路勾配取得部１４は、所定の勾配取得範囲における道路勾配を取得し、例えば、ＧＰＳセンサ３から取得した車両Ｖの走行位置から車両Ｖの進行方向前方５００ｍの位置までの道路勾配を取得する。また、道路勾配取得部１４は、道路勾配を例えば２５ｍの測定単位ごとに取得し、車両Ｖが２５ｍ前進するごとに車両の走行位置の５００ｍ先の位置における道路勾配を記憶部１１から読み出す。
【００３３】
走行区間決定部１５は、道路勾配取得部１４が取得した道路勾配に基づいて、現走行区間Ａ及び先走行区間Ｂを決定する。まず、走行区間決定部１５は、勾配取得範囲において仮の走行区間を定める。例えば、走行区間決定部１５は、車両Ｖの走行位置から車両Ｖの進行方向前方１００ｍの最小区間までを仮走行区間と定める。
【００３４】
［走行区間の評価方法］
次に、図５を参照して、走行区間決定部１５による走行区間の評価方法を説明する。図５は、仮走行区間を分割した様子を示す。走行区間決定部１５は、仮走行区間が車両Ｖの走行位置Ｐ１から位置Ｐ９までの範囲である場合に、仮走行区間を複数の区間に等分する。ここでは、走行区間決定部１５は、位置Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ８において仮走行区間を８等分する。さらに、走行区間決定部１５は、等分された区間の端点である位置Ｐ１―Ｐ２、位置Ｐ２―Ｐ３、位置Ｐ３―Ｐ４、位置Ｐ４―Ｐ５、位置Ｐ５―Ｐ６、位置Ｐ６―Ｐ７、位置Ｐ７―Ｐ８、位置Ｐ８―Ｐ９をそれぞれ結ぶ線分を順にたどる折れ線Ｂと、Ｐ１―Ｐ９を結ぶ線分Ｌとの間に形成される面積の総和を求める。
【００３５】
折れ線Ｂと線分Ｌとは、位置Ｐ３とＰ４との間の位置Ｘにおいて交差している。折れ線Ｂと線分Ｌとの間に形成される面積の総和は、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＸの４箇所からなる四角形の面積と、位置Ｘ、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８及びＰ９の７箇所からなる七角形の面積との合計として求められる。このとき、四角形は、線分Ｌの上側に形成され、七角形は、線分Ｌの下側に形成される。そこで、走行区間決定部１５は、線分Ｌの上側に形成される面積を正の面積とし、線分Ｌの下側に形成される面積を負の面積として総和を求めてもよい。
【００３６】
走行区間決定部１５は、折れ線Ｂと線分Ｌとの間に形成される面積の総和の絶対値を等勾配判定閾値と比較し、面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値よりも大きければ、末端の位置Ｐ９を除いた位置Ｐ１から位置Ｐ８までの区間を一の走行区間であると決定する。この等勾配判定閾値は、走行区間内の各位置の勾配が等しいとみなせるか否かを判定するための値である。
【００３７】
一方、走行区間決定部１５は、面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値よりも小さければ、仮の走行区間をさらに延長する。例えば、走行区間決定部１５は、仮の走行区間が測定単位だけ延長されるように新たな位置Ｐ１０を追加し、同様に、位置Ｐ１からＰ１０までの範囲を仮走行区間として等分された区間の各端点である位置Ｐｋ―Ｐｋ+１（ｋ＝１、２、・・・、９）間の線分を順にたどる折れ線と、仮走行区間の端点である位置Ｐ１―Ｐ１０の線分との間に形成される面積の総和を求める。
【００３８】
走行区間決定部１５は、この面積の総和の絶対値が等勾配判定閾値より大きくなるまで、仮の走行区間を延長することにより、一の走行区間を決定する。走行区間決定部１５は、互いに隣接する複数の走行区間を順次決定することにより、現走行区間Ａ及び先走行区間Ｂを決定する。
【００３９】
先ギヤ段選択部１６は、先走行区間Ｂの道路勾配と車両Ｖの速度とに基づいて、先走行区間Ｂにおける変速機２のギヤ段である先ギヤ段を選択する。現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの駆動力と車両Ｖの加速度との関係から現走行区間Ａの走行抵抗を求めるのに対し、先ギヤ段選択部１６は、道路勾配取得部１４が取得した道路勾配を用いて、車両Ｖにかかる先走行区間Ｂの走行抵抗を求める。先ギヤ段選択部１６は、車両Ｖの最大駆動力が車両Ｖの先走行区間Ｂの走行抵抗よりも所定値Ｄ２以上大きくなるギヤ段のうち、最も高いギヤ段を先ギヤ段として選択する。
【００４０】
先ギヤ段選択部１６は、ＧＰＳセンサ３により取得した車両Ｖの位置に対応する道路勾配データを取得しているため、現区間走行抵抗よりもより高精度に先区間走行抵抗を把握できる。そのため、現ギヤ段の算出に対し、先ギヤ段は、最大駆動力と先ギヤ段の補正駆動力との差分の駆動力である所定値Ｄ２を０又は現ギヤ段選択時の所定値Ｄ１に対して小さく設定した条件において先ギヤ段を選択できる。所定値Ｄ２を所定値Ｄ１より小さくすることができるため、先ギヤ段選択部１６がより高いギヤ段を選ぶ頻度が向上する。
【００４１】
図６を参照して、先ギヤ段選択部１６による先ギヤ段の選択方法について説明する。図６は、車両Ｖの走行性能線図である。図４と同様に、図６の縦軸は、車両の駆動力をｋｇｆで示し、横軸は、車両Ｖの速度をｋｍ／ｈで示す。実線Ｐ７〜Ｐ１２は、それぞれ７段〜１２段における車両Ｖの最大駆動力であり、図４と同一である。一点鎖線Ｐ１０”〜Ｐ１２”は、それぞれ１０段〜１２段における先ギヤ段の補正駆動力である。最大駆動力と先ギヤ段の補正駆動力との差分の駆動力である所定値Ｄ２は、所定値Ｄ１より小さいため、一点鎖線Ｐ１０”〜Ｐ１２”は、それぞれ図４の１０段〜１２段における補正駆動力を示す破線Ｐ１０’〜Ｐ１２’よりも大きな値となる。
【００４２】
先ギヤ段の補正駆動力は、最大駆動力に１より小さい所定の係数を乗じて得た値である。先走行区間Ｂの走行抵抗を示す曲線Ｈ’を図６に示す。曲線Ｈ’の走行抵抗は、曲線Ｈの走行抵抗とは走行区間の勾配が異なる場合のものである。先ギヤ段選択部１６は、先走行区間Ｂの走行抵抗を超える先ギヤ段の補正駆動力を有するギヤ段のうち、最も高いギヤ段を選択する。
【００４３】
図６の例では、車両Ｖの速度を８０ｋｍ／ｈとすれば、曲線Ｈ’上に示す先走行区間Ｂの走行抵抗を超える先ギヤ段の補正駆動力を有する９段〜１２段のギヤ段のうち、最も高いギヤ段は１２段のギヤ段である。このため、先ギヤ段選択部１６は、先ギヤ段として１２段のギヤ段を選択する。
【００４４】
シフト制御部１７は、変速機２を制御することにより、車両Ｖを変速させる。シフト制御部１７は、現走行区間Ａにおいて現ギヤ段選択部１３に選択された現ギヤ段に変速する。シフト制御部１７は、例えば、オート走行モードである場合又は車両Ｖの速度が車両に設定された上限速度に達している場合のいずれでもない場合には、先ギヤ段選択部１６により選択された先ギヤ段に変速せず、現ギヤ段選択部１３の選択したギヤ段に変速する。
【００４５】
また、シフト制御部１７は、先ギヤ段が現ギヤ段より高いギヤ段である場合、所定条件下において現走行区間Ａの走行中に先ギヤ段にシフトアップする。より詳しくは、車両Ｖがオート走行モードの場合には、加速する必要がないため、シフト制御部１７は、（１）車両Ｖがオート走行モードの場合であり、且つ（２）車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが現走行区間Ａにおいて失速しない場合には、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする。
【００４６】
先ギヤ段にシフトアップしたときに車両Ｖの現在の速度の最大駆動力が現走行区間Ａにおける車両Ｖの走行抵抗以上である場合には、車両Ｖは失速しない。このため、先ギヤ段選択部１６は、先走行区間の余裕駆動力が所定値Ｄ２以上になるように先ギヤ段を選択している。
【００４７】
また、シフト制御部１７は、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて車両Ｖが失速する場合であっても、（１）車両Ｖがオート走行モードの場合であり、且つ（２）車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ（３）車両Ｖが先走行区間Ｂを先ギヤ段で走行した場合の余裕駆動力が所定値Ｄ３以上である場合には、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする。所定値Ｄ３は、最大駆動力と先ギヤ段の補正駆動力との差分の駆動力であり、所定値Ｄ２より大きい。所定値Ｄ３は、先走行区間において失速量を取り戻す加速度を確保するための駆動力である。失速量の規定値は、例えば、先ギヤ段を選択したときの先走行区間の余裕駆動力が所定値Ｄ３以上である場合に、車両Ｖが先走行区間において失速量を取り戻し可能な程度の値である。
【００４８】
車両Ｖは、先ギヤ段にシフトアップしたときの車両Ｖの最大駆動力が現走行区間Ａにおける車両Ｖの走行抵抗未満である場合には、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて失速する。しかしながら、車両Ｖは、先走行区間Ｂにおいて十分な加速度を得られるので、先走行区間Ｂ以降において失速量を取り戻すことができる。このため、シフト制御部１７は、現走行区間Ａにおいて規定値までの失速量を許容する。
【００４９】
一方、シフト制御部１７は、車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量が規定値を超える場合には、車両Ｖがオート走行モードの場合であっても、シフトアップを実施しない。
【００５０】
シフト制御部１７は、走行性能線図を参照して、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量を求める。曲線Ｈ上に示す現走行区間Ａの走行抵抗と、車両Ｖの先ギヤ段の最大駆動力との差分が車両Ｖの駆動力の不足量に相当する。このため、シフト制御部１７は、この不足量と、現走行区間Ａの残り区間の距離とから、車両Ｖの失速量を求めることができる。
【００５１】
次に、シフト制御部１７は、先ギヤ段での走行時に現走行区間において失速する場合には、図６の走行性能線図を参照して、車両Ｖの先走行区間Ｂの走行抵抗と、先ギヤ段の最大駆動力が一致する最低速度を求める。シフト制御部１７は、例えば、先ギヤ段が１２段の場合、１２段の最大駆動力を示す実線Ｐ１２と、先走行区間Ｂの走行抵抗を示す曲線Ｈ’の交点の速度を車両Ｖが走行可能な最低速度として求める。
【００５２】
さらに、シフト制御部１７は、最低速度から猶予速度を求める。猶予速度は、先走行区間において失速量を取り戻す加速度を確保するための駆動力であり、最低速度に１より大きい所定の係数を乗じることにより求められる。猶予速度は、例えば、最低速度より５％高い速度である。車両Ｖが先ギヤ段にシフトアップ後に先走行区間Ｂを猶予速度以上で走行する場合、先走行区間Ｂにおける余裕駆動力は、所定値Ｄ３以上になるものとする。シフト制御部１７は、車両Ｖの失速量に基づいて、先ギヤ段で走行する場合の先走行区間Ｂの始点における車両Ｖの速度を求め、求めた車両Ｖの速度と、猶予速度とを比較する。
【００５３】
シフト制御部１７は、先走行区間Ｂの始点における車両Ｖが猶予速度以上である場合、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする。シフト制御部１７は、先走行区間Ｂの始点における車両Ｖが猶予速度より低い場合、シフトアップ後に先走行区間Ｂにおいて失速量を取り戻すことができないため、先ギヤ段にシフトアップしない。
【００５４】
また、現走行区間Ａにおける先ギヤ段へのシフトアップに起因して、車両Ｖの駆動力の出力のために好適なエンジン回転数の範囲よりもエンジン回転数が低くなった場合、先走行区間Ｂにおいても十分な加速度を得ることができなくなる。このため、車両Ｖは、速やかに失速量を取り戻すことができなくなる可能性がある。そこで、シフト制御部１７は、先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Ａの終点における車両Ｖのエンジン回転数の推定値を求め、この推定値を所定回転数と比較する。
【００５５】
所定回転数は、エンジン回転数を横軸、駆動力を縦軸とするグラフが略フラットな範囲（いわゆる「トルクバンド」）の下限値である。シフト制御部１７は、現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Ａの終点における車両Ｖのエンジン回転数の推定値が所定回転数よりも低くなる場合に、先ギヤ段にシフトアップしない。
【００５６】
また、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて減速度が大きくなる場合には、運転者の乗り心地を損なう可能性がある。そこで、シフト制御部１７は、現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合における減速度を閾値と比較する。この閾値は、例えば、先ギヤ段にシフトアップしたときに先走行区間Ｂにおいて車両Ｖが得る加速度よりも小さな値である。シフト制御部１７は、現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値より大きくなる場合に、先ギヤ段にシフトアップしない。
【００５７】
先走行区間Ｂが急勾配を有する下り勾配である場合には、より強いエンジンブレーキをかける必要があるため、先ギヤ段に比べて低い現ギヤ段を維持することが望ましい。そこで、シフト制御部１７は、先走行区間Ｂの下り勾配を傾斜判定基準値と比較する。傾斜判定基準値は、車両Ｖがエンジンブレーキをかける必要のある傾斜をシフト制御部１７において検出するための閾値である。シフト制御部１７は、先走行区間Ｂの勾配が傾斜判定基準値を超える下り勾配の場合に、シフトアップしない。
【００５８】
また、操作走行モードにおいて車両Ｖに設定された上限速度に達したことにより、速度制限装置が稼働している場合には、速度制限装置は、車両Ｖの速度が設定された上限速度を超えないように、エンジン１及び変速機２を制御する。車両Ｖは、速度制限装置が稼働している場合、加速することができない。
【００５９】
そこで、シフト制御部１７は、先ギヤ段にシフトアップしたときに現走行区間Ａにおいて車両Ｖが失速する場合であっても、（１）車両Ｖの速度が上限速度に達しており、且つ（２）車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ（３）車両Ｖが先走行区間Ｂを先ギヤ段で走行した場合の余裕駆動力が所定値Ｄ３以上である場合には、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする。この規定値は、例えば、先ギヤ段を選択したときの先走行区間の余裕駆動力が所定値Ｄ３以上である場合に、車両Ｖが先走行区間において失速量を取り戻し可能な程度の値である。
【００６０】
［車両制御装置１０の動作の一例を示すフローチャート］
図７及び図８は、車両制御装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。速度センサ５が計測した車両Ｖの速度の変動幅が定常走行判定閾値よりも小さい定常状態であるときにこの処理手順は開始される。定常走行判定閾値は、右左折や停止の少ない道路を車両Ｖが走行していることを検出するための値である。右左折や停止の少ない道路としては、例えば、高速道路が挙げられる。
【００６１】
まず、シフト制御部１７は、車両Ｖがオート走行モードであるか否かを判定する（Ｓ１１）。シフト制御部１７は、車両Ｖが操作走行モードである場合には（Ｓ１１のＮＯ）、車両Ｖの速度が車両に設定された上限速度に達しているか否かを判定する（Ｓ１２）。シフト制御部１７は、車両Ｖの速度が車両に設定された上限速度に達している場合には（Ｓ１２のＹＥＳ）、アクセル開度センサ６においてキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度を計測したか否かを判定する（Ｓ１３）。
【００６２】
シフト制御部１７は、アクセル開度センサ６において計測したアクセル開度がキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度でないと判定した場合には（Ｓ１３のＮＯ）、先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが失速するか否かを判定する（Ｓ１４）。シフト制御部１７は、先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが失速する場合には（Ｓ１４のＹＥＳ）、先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Ａの終点における車両Ｖのエンジン回転数の推定値を求め、この推定値を所定回転数と比較する（Ｓ１５）。所定回転数は、回転数の変化に対する駆動力の低下が比較的小さいエンジン回転数の範囲の最小値である。
【００６３】
シフト制御部１７は、先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Ａの終点における車両Ｖのエンジン回転数の推定値が所定回転数以上である場合には（Ｓ１５のＮＯ）、車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行したときの車両Ｖが現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であるか否かを判定する（Ｓ１６）。シフト制御部１７は、車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行したときの現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量が規定値以下である場合には（Ｓ１６のＹＥＳ）、先ギヤ段で走行した場合の先走行区間Ｂの余裕駆動力と、所定値Ｄ３とを比較する（Ｓ２１）。
【００６４】
シフト制御部１７は、先ギヤ段で走行した場合の先走行区間Ｂの余裕駆動力が所定値Ｄ３以上である場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合における減速度を閾値と比較する（Ｓ２２）。シフト制御部１７は、現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値以下である場合には（Ｓ２２のＹＥＳ）、先走行区間Ｂが傾斜判定基準値を超える勾配を有する下り勾配であるか否かを判定する（Ｓ２３）。
【００６５】
傾斜判定基準値は、車両Ｖがエンジンブレーキをかける必要のある傾斜をシフト制御部１７において検出するための閾値である。シフト制御部１７は、先走行区間Ｂが傾斜判定基準値を超える勾配を有する下り勾配でないと判定した場合には（Ｓ２３のＮＯ）、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップし（Ｓ２４）、処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ１１の判定において車両Ｖがオート走行モードである場合には（Ｓ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１３の処理に移る。
【００６６】
シフト制御部１７は、ステップＳ１２の判定において車両Ｖの速度が車両に設定された上限速度に達していない場合には（Ｓ１２のＮＯ）、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップせず、処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ１３の判定においてアクセル開度センサ６において計測したアクセル開度がキックダウン操作に割り当てられたアクセル開度であると判定した場合には（Ｓ１３のＹＥＳ）、現ギヤ段からシフトダウンし（Ｓ１７）、処理を終了する。
【００６７】
シフト制御部１７は、ステップＳ１４の判定において先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが失速しない場合には（Ｓ１４のＮＯ）、ステップＳ２３の処理に移る。シフト制御部１７は、ステップＳ１５の判定において先ギヤ段で走行したときの現走行区間Ａの終点における車両Ｖのエンジン回転数の推定値が所定回転数より低い場合には（Ｓ１５のＹＥＳ）、シフトアップを実施せず、処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ１５の判定において車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行したときの現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量が規定値より大きい場合には（Ｓ１６のＮＯ）、シフトアップを実施せず、処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ２１の判定において先ギヤ段で走行した場合の先走行区間Ｂの余裕駆動力が所定値Ｄ３未満である場合（Ｓ２１のＮＯ）、シフトアップを実施せず、処理を終了する。
【００６８】
シフト制御部１７は、ステップＳ２２の判定において現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合における減速度が閾値より大きい場合には（ステップＳ２２のＮＯ）、シフトアップを実施せず、処理を終了する。シフト制御部１７は、ステップＳ２３の判定において先走行区間Ｂが傾斜判定基準値を超える勾配を有する下り勾配であると判定した場合には（Ｓ２３のＹＥＳ）、現走行区間Ａにおいてシフトアップを実施せず、処理を終了する。
【００６９】
現走行区間Ａにおける車両Ｖの走行抵抗が、車両Ｖが先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きい場合には、先ギヤ段にシフトアップしたときに車両Ｖが失速する。本実施の形態によれば、先ギヤ段にシフトアップしたときに車両Ｖが失速する場合であっても、（１）車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ（２）車両Ｖが先走行区間Ｂを先ギヤ段で走行した場合における駆動力から先走行区間Ｂにおける車両Ｖの走行抵抗を差し引いた余裕駆動力が所定値Ｄ３以上である場合に、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする。
【００７０】
このため、シフトアップのタイミングを早めることができるので、車両Ｖの燃料消費を低減させることができる。また、先走行区間Ｂでは、先ギヤ段で走行した場合の余裕駆動力が所定値Ｄ３以上であることから、現走行区間Ａにおける失速量を先走行区間Ｂにおいて取り戻すことができる。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、シフト制御部１７は、現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合の現走行区間Ａの終点における車両Ｖのエンジン回転数の推定値が所定回転数よりも低くなる場合に、現走行区間Ａにおいてシフトアップしない。このため、現走行区間Ａにおいてエンジン回転数が低下したことに起因して先走行区間Ｂにおいて車両Ｖの十分な加速度を得ることができなくなることを抑制することができる。
【００７２】
また、本実施の形態によれば、シフト制御部１７は、先走行区間Ｂの勾配が傾斜判定基準値を超える下り勾配の場合に、シフトアップしない。このため、現走行区間において先ギヤ段にシフトアップしたことに起因して、先走行区間においてエンジンブレーキが効きにくくなることを抑制することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態ではシフト制御部１７が、（１）先ギヤ段が現走行区間Ａにおける車両Ｖのギヤ段である現ギヤ段よりも高く、（２）現走行区間Ａにおける車両Ｖの走行抵抗が、車両Ｖが先ギヤ段で走行した場合における駆動力より大きく、（３）車両Ｖが現走行区間Ａを先ギヤ段で走行した場合に車両Ｖが現走行区間Ａの終点を通過するまでの失速量が規定値以下であり、且つ（４）車両Ｖが先走行区間Ｂを先ギヤ段で走行した場合における駆動力から先走行区間Ｂにおける車両Ｖの走行抵抗を差し引いた値が所定値Ｄ３以上である場合に、（５）車両Ｖがオート走行モードであること又は車両Ｖの速度が車両Ｖに設定された上限値であることを条件として、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする場合の例について説明した。
【００７４】
しかしながら、本発明は、車両Ｖがオート走行モードである又は車両Ｖの速度が車両Ｖに設定された上限値であることを条件として、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップするものに限定されない。例えば、上記（１）〜（４）をいずれも満たす場合に、車両Ｖが定常状態であることを条件として、現走行区間Ａにおいて先ギヤ段にシフトアップする構成であってもよい。
【００７５】
また、オート走行モードにおいてアクセル開度センサ６が計測したアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には、運転者は、燃料消費を低減させることよりも加速度を得ることを優先している可能性が高い。そこで、シフト制御部１７は、オート走行モードにおいて車両Ｖのアクセル開度が加速判定閾値以上である場合には、現走行区間Ａにおいてシフトアップせず、現ギヤ段を維持してもよい。この加速判定閾値は、運転者がオート走行モードにおいて設定された車両Ｖの速度よりも高い速度で走行することを意図しているか否かを判定するためにシフト制御部１７が参照する閾値である。このような構成を採用することにより、オート走行モードにおいて運転者が車両Ｖを加速することを意図している場合に、先ギヤ段へのシフトアップに起因して十分な加速が得られないことを抑制することができる。
【００７６】
また、現ギヤ段選択部１３は、車両Ｖの駆動力が車両Ｖの現走行区間Ａの走行抵抗より所定値Ｄ１以上大きくなるようにギヤ段を選択し、先ギヤ段選択部１６は、車両Ｖの駆動力が車両Ｖの先走行区間Ｂの走行抵抗より所定値Ｄ２以上大きくなるようにギヤ段を選択する。本実施の形態では、所定値Ｄ２が所定値Ｄ１よりも小さいか、または所定値Ｄ２が０である場合の例について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、所定値Ｄ１と、所定値Ｄ２とが同一の値であってもよい。
【００７７】
また、本実施の形態では、現ギヤ段選択部が、車両Ｖの駆動力と車両Ｖの加速度との関係から現走行区間Ａの走行抵抗を求め、この走行抵抗及び車両Ｖの速度に基づいて走行抵抗を求める場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、現ギヤ段選択部は、道路勾配取得部１４が記憶部１１から読み出した道路勾配を用いて走行抵抗を求めてもよい。例えば、現ギヤ段選択部は、道路勾配取得部１４が記憶部１１から読み出した道路勾配を用いることにより、車両Ｖの駆動力と車両Ｖの加速度との関係から現走行区間Ａの走行抵抗を求める場合に比べ、精度よい道路勾配を取得することができる。
【００７８】
また、本実施の形態では、現ギヤ段選択部１３及び先ギヤ段選択部１６が、図４の走行性能線図を利用してそれぞれ現ギヤ段及び先ギヤ段を選択する場合の例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、現ギヤ段選択部１３及び先ギヤ段選択部１６が、等馬力線図を利用してそれぞれ現ギヤ段及び先ギヤ段を選択する構成であってもよい。
【００７９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００８０】
１  エンジン
２  変速機
３  ＧＰＳセンサ
４  重量センサ
５  速度センサ
６  アクセル開度センサ
１０  車両制御装置
１１  記憶部
１２  制御部
１３  現ギヤ段選択部
１４  道路勾配取得部
１５  走行区間決定部
１６  先ギヤ段選択部
１７  シフト制御部
Ａ  現走行区間
Ｂ  先走行区間
Ｖ  車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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