(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を備えた車両に設けられ、予め設定された目標速度に対して遅く設定された下限速度よりも速く、該目標速度に対して速く設定された上限速度よりも遅い速度範囲を有して、前記車両に、前記車両の前方に始点から終点までの水平距離が予め設定された区間を、速度を前記速度範囲に維持させて自動で走行させる制御を行う車両の自動走行制御装置において、
前記区間を前記車両に惰性走行させたと仮定した場合の前記終点における前記車両の速度である終点速度を、前記区間における前記車両のエネルギーの変化又は前記車両の加速度に基づいて算出する終点速度算出手段と、
算出した前記終点速度が前記速度範囲に収まるか否かを判定する速度判定手段と、を備え、
前記終点速度が前記速度範囲に収まる場合には、前記区間を前記車両に惰性走行をさせる制御を行う構成にしたことを特徴とする車両の自動走行制御装置。
【請求項２】
前記終点速度算出手段を、前記車両の前記始点における位置エネルギー及び運動エネルギー、前記終点における位置エネルギー及び運動エネルギー、並びに、前記始点から前記終点までに損失する損失エネルギーの関係から前記終点速度を算出する構成にした請求項１に記載の車両の自動走行制御装置。
【請求項３】
前記終点速度算出手段を、前記始点から前記終点までに前記車両に掛かる抵抗力に基づいて前記車両の加速度を算出して、その加速度に基づいて前記終点速度を算出する構成にした請求項１に記載の車両の自動走行制御装置。
【請求項４】
前記車両の重量を取得する重量取得手段と、前記始点における前記車両の速度である始点速度を取得する始点速度取得手段と、前記区間及び該区間の一つ前の区間の勾配を取得する勾配取得手段と、を備え、
前記終点速度算出手段を、前記重量、前記始点速度、前記勾配、及び前記水平距離を用いて前記終点速度を算出する構成にした請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の自動走行制御装置。
【請求項５】
前記終点速度算出手段を、前記重量をＭ、前記始点速度をｖｉ−１、前記終点速度をｖ
ｉ、前記区間の勾配をθｉ、前記区間の一つ前の区間の勾配をθｉ−１、前記水平距離をΔｘ、予め定められた空気抵抗係数をλ、及び予め定められたころがり抵抗係数をμとして、前記終点速度を下記の数式（１）により算出する構成にした請求項４に記載の車両の自動走行制御装置。
【数１】
0006467888.tif 000012
【請求項６】
前記終点速度算出手段を、前記重量をＭ、前記始点速度をｖｉ−１、前記終点速度をｖｉ、前記勾配をθｉ、前記水平距離をΔｘ、予め定められた空気抵抗係数をλ、及び予め定められたころがり抵抗係数をμとして、前記終点速度を下記の数式（２）により算出する請求項４に記載の車両の自動走行制御装置。
【数２】
0006467888.tif 000013
【請求項７】
連続した複数の前記区間を有した長区間を設定する長区間設定手段を備え、
前記終点速度算出手段を、前記長区間に対して、前記区間ごとに前記終点速度を算出する構成にすると共に、前記速度判定手段を、その全ての終点速度が前記速度範囲に収まるか否かを判定する構成にし、
全ての終点速度が前記速度範囲に収まる場合には、前記長区間を前記車両に惰性走行を
させる制御を行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両の自動走行制御装置。
【請求項８】
前記区間の前記水平距離を前記目標速度の単位時間に前記車両が走行する距離に設定した請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両の自動走行制御装置。
【請求項９】
前記区間を前記車両に惰性走行させたと仮定した場合の前記車両に働く空気抵抗力、ころがり抵抗力、及び勾配抵抗力が釣り合う釣合勾配を算出する釣合勾配算出手段と、
降坂路の前記区間における負の勾配の絶対値が前記釣合勾配の絶対値未満か否かを判定する釣合判定手段と、を備え、
前記勾配の絶対値が前記釣合勾配の絶対値未満の場合には、前記下限速度を前記目標速度に近づける制御を行う請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両の自動走行制御装置。
【請求項１０】
前記釣合勾配算出手段を、前記釣合勾配をθｎｅｕｔ、前記車両の重量をＭ、前記始点における始点速度をｖｉ−１、予め定められた空気抵抗係数をλ、及び予め定められたころがり抵抗係数をμとして、前記釣合勾配を下記の数式（３）により算出する構成にした請求項９に記載の車両の自動走行制御装置。
【数３】
0006467888.tif 000014
【請求項１１】
前記勾配取得手段の代わりに、前記始点の始点標高を基準として前記終点における終点標高を取得する標高取得手段を備え、
前記勾配を前記水平距離、前記始点標高、及び前記終点標高の関係で表す構成にした請求項４〜６のいずれか１項に記載の車両の自動走行制御装置。
【請求項１２】
内燃機関を備えた車両が、前記車両の前方に始点から終点までの水平距離が予め設定された区間を、速度を予め設定された目標速度に対して遅く設定された下限速度よりも速く、該目標速度に対して速く設定された上限速度よりも遅い速度範囲に維持して自動で走行する車両の自動走行方法において、
前記区間を前記車両に惰性走行させたと仮定した場合の前記終点における終点速度を、前記区間における前記車両のエネルギーの変化又は前記車両の加速度に基づいて算出し、
算出した前記終点速度が前記速度範囲に収まるか否かを判定し、
算出した前記終点速度が前記速度範囲に収まる場合には、前記区間を前記車両が惰性走行することを特徴とする車両の自動走行方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行方法に関し、より詳細には、車両に惰性走行をさせた場合の速度を精度良く算出し、車両に惰性走行をさせても設定した速度範囲を早々に逸脱することを回避して、惰性走行による走行距離を長くすることで、効果的に燃費を向上できる車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を自動走行制御（オートクルーズ制御）する際に、惰性走行の頻度を増やせば燃費が向上する。
【０００３】
そこで、車両の速度を予め設定された目標速度に対して遅く設定された下限速度よりも速く、目標速度に対して速く設定された上限速度よりも遅い速度範囲に収めるように、車両の惰性走行を制御する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この装置は勾配が正から負に変化したとき、すなわち降坂路に進入したときに惰性走行を開始している。また、勾配が正、且つ勾配変化率が負になったときに、頂上付近と判定し、勾配や勾配変化率などの走行路の形状と現在の車両の速度と車両の重量との関係が予め設定されたマップを用いて、頂上付近で車両に惰性走行をさせた場合の速度を推定して、その推定した速度が下限速度以上となる場合にも惰性走行を開始している。
【０００５】
しかし、車両に掛かる空気抵抗、ころがり抵抗、及び勾配抵抗の影響により、降坂路の勾配によっては、惰性走行させても車両の速度が失速して、早々に設定した下限速度を割る状況が発生する。
【０００６】
また、勾配が正、且つ勾配変化率が負になった場合でも、頂上付近ではない場合もあり、そのような場合で惰性走行を開始しても、車両の速度が失速して、早々に設定した下限速度を割る状況が発生する。
【０００７】
このように走行路の勾配や勾配変化率などの走行路の状況のみで惰性走行の開始を判断すると、上記のような場合には、早々に設定した下限速度を割る状況が発生する。このような状況に陥ると、惰性走行を解除して燃料を消費して目標速度に復帰させるために、より燃費を消費するので、燃費が余計に悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２１９９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、車両に惰性走行をさせた場合の速度を精度良く算出して、車両に惰性走行をさせても設定した速度範囲を早々に逸脱することを回避して、惰性走行による走行距離を長くして効果的に燃費を向上できる車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明の車両の自動走行制御装置は、内燃機関を備えた車両に設けられ、予め設定された目標速度に対して遅く設定された下限速度よりも速く、該
目標速度に対して速く設定された上限速度よりも遅い速度範囲を有して、前記車両に、前記車両の前方に始点から終点までの水平距離が予め設定された区間を、速度を前記速度範囲に維持させて自動で走行させる制御を行う車両の自動走行制御装置において、前記区間を前記車両に惰性走行させたと仮定した場合の前記終点における前記車両の速度である終点速度を、前記区間における前記車両のエネルギーの変化又は前記車両の加速度に基づいて算出する終点速度算出手段と、算出した前記終点速度が前記速度範囲に収まるか否かを判定する速度判定手段と、を備え、前記終点速度が前記速度範囲に収まる場合には、前記区間を前記車両に惰性走行をさせる制御を行う構成にしたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記の課題を解決するための本発明の車両の自動走行方法は、内燃機関を備えた車両が、前記車両の前方に始点から終点までの水平距離が予め設定された区間を、速度を予め設定された目標速度に対して遅く設定された下限速度よりも速く、該目標速度に対して速く設定された上限速度よりも遅い速度範囲に維持して自動で走行する車両の自動走行方法において、前記区間を前記車両に惰性走行させたと仮定した場合の前記終点における終点速度を、前記区間における前記車両のエネルギーの変化又は前記車両の加速度に基づいて算出し、算出した前記終点速度が前記速度範囲に収まるか否かを判定し、算出した前記終点速度が前記速度範囲に収まる場合には、前記区間を前記車両が惰性走行することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行方法によれば、エネルギー保存の法則又は運動方程式のどちらかに基づいて、区間を惰性走行させたと仮定した場合の終点における終点速度を精度良く算出できる。これにより、車両に惰性走行をさせても設定した速度範囲を早々に逸脱することを回避して、惰性走行による走行距離を長くして効果的に燃費を向上できる。
【００１３】
また、長い距離の降坂路や登坂路でも、車両の重量、始点における始点速度、その勾配、及びその水平距離を取得すれば、終点における終点速度を精度良く算出できる。更に、区間を複数連続させても、それぞれの区間の終点速度を精度よく算出できる。つまり、従来技術よりも長い距離を惰性走行させると仮定して、判定できるので、より燃費の向上に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の車両の自動走行制御装置の実施形態を例示する説明図である。
【図２】図１の自動走行制御装置の終点速度を算出する手段の一例を示した説明図である。
【図３】図１の自動走行制御装置の終点速度を算出する手段の他の例を示した説明図である。
【図４】本発明の車両の自動走行方法の実施形態を例示するフローチャートである。
【図５】図２の短区間が複数連続した長区間を例示する説明図である。
【図６】図１の自動走行制御装置の釣合勾配を算出する手段の一例を示した説明図である。
【図７】図１の車両の自動走行の一例とそのときの速度との関係を示した説明図である。
【図８】図１の車両の自動走行の他の例とそのときの速度との関係を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の車両の自動走行制御装置及び車両の自動走行方法について説明する。なお、実施形態において予め設定された区間のうちの短い区間を短区間、連続した複数のその短区間を有する区間を長区間と区別するものとする。図１は、本発明の実施形態の自動走行制御装置３０の構成を例示している。この自動走行制御装置３０は、エンジン１１を搭載した車両１０に予め設定される速度範囲Ｒ１に速度を収めながら惰性走行をさせるものである。
【００１６】
車両１０は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１３の出力、クラッチ１２の断接、及び変速機１３の変速を制御する制御装置２０と、自動走行時に制御装置２０に指令を送る自動走行制御装置３０とを備えている。
【００１７】
この車両１０の通常走行時においては、運転者による操作機器２１のハンドル２２、シフトレバー２３、アクセルペダル２４、及びブレーキペダル２５の操作と、各種センサ２６の車速センサ２６及び加速度センサ２７の検出値とに応じて、制御装置２０が、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１１の出力、クラッチ１２の断接、及び変速機１３の変速を制御して、エンジン１１から出力された動力を図示しないクランク軸からクラッチ１２を経由して変速機１３に伝達し、更に、変速機１３より推進軸１４を介して差動装置１５に伝達して、差動装置１５より駆動軸１６を介して駆動輪１７に伝達して、走行している。
【００１８】
また、この車両１０の自動走行（オートクルーズ）時においては、運転者による自動走行設定装置３１の自動走行スイッチ３２、目標車速設定装置３３、及び増減値設定装置３４の操作に応じて、自動走行制御装置３０が制御装置２０に指令を送信し、その指令を受信した制御装置２０が、エンジン１１の出力、クラッチ１２の断接、及び変速機１３の変速を制御して、自動走行している。
【００１９】
この自動走行の開始時の操作においては、運転車が目標車速設定装置３３を操作して車両１０の自動走行時の目標速度Ｖ１を設定する。また、運転者が増減値設定装置３４を操作して自動走行時の速度増加値＋ｖａと速度減少値−ｖｂとを設定する。この速度増加値＋ｖａと速度減少値−ｖｂとを設定することにより、目標速度Ｖ１に速度増加値＋ｖａと速度減少値−ｖｂのそれぞれを加算して、目標速度Ｖ１に対して速く設定された上限速度Ｖ２よりも遅く、且つ、目標速度Ｖ１に対して遅く設定された下限速度Ｖ３よりも速い速度範囲Ｒ１を設定する。
【００２０】
なお、目標速度Ｖ１、速度増加値＋ｖａ、及び速度減少値−ｖｂは、運転者が別々に任意の値にそれぞれ設定することができる。例えば、目標速度Ｖ１を８０ｋｍ／ｈとし、速度増加値＋ｖａを＋１０ｋｍ／ｈとし、及び速度減少値−ｖｂを−５ｋｍ／ｈとした場合には、上限速度Ｖ２は９０ｋｍ／ｈとなり、下限速度Ｖ３は７５ｋｍ／ｈとなる。なお、この速度増加値＋ｖａと速度減少値−ｖｂとは、ゼロｋｍ／ｈに設定してもよい。
【００２１】
そして、自動走行スイッチ３２をオンにすると自動走行が開始され、オフにする、及び運転者が操作機器２１のアクセルペダル２４及びブレーキペダル２５の操作を行うと自動走行が終了する。
【００２２】
また、自動走行時の制御においては、自動走行制御装置３０が、燃料を燃焼させてエンジン１１の出力で目標速度Ｖ１を維持して走行する目標速度維持走行と、クラッチ１２を断状態にするか、あるいは変速機１３をニュートラルにして速度範囲Ｒ１を維持して走行する惰性走行とを選択している。なお、惰性走行時においては、エンジン１１をアイドル状態に維持することが好ましいが、惰性走行時にエンジン１１を停止させることも可能である。
【００２３】
惰性走行は、エンジンアイドリングのための燃料しか消費しないため燃費の向上に有利となるが、惰性走行が開始された際に、早々に速度が速度範囲Ｒ１に収まらない状況が発生すると目標速度維持走行に切り換えられる。このとき、余計に燃料を使用するため、却って燃費が悪化する場合がある。
【００２４】
そこで、本発明の自動走行制御装置３０は、終点速度算出手段として、図２に示す短区間ｌｉにおける車両１０のエネルギーＥの変化から終点速度ｖｉを算出する手段、又は図３に示す短区間ｌｉにおける車両１０の加速度ａを算出して、終点速度ｖｉを算出する手段のどちらか一方を備えて構成される。
【００２５】
そして、自動走行制御装置３０は、速度判定手段として、終点速度ｖｉが速度範囲Ｒ１に収まるか否かを判定する手段を備えて、終点速度ｖｉが速度範囲Ｒ１に収まる場合には、短区間ｌｉを車両１０に惰性走行をさせる制御を行うように構成される。
【００２６】
また、自動走行制御装置３０は、終点算出手段で用いるパラメータを取得する手段を有しており、重量取得手段として制御装置２０が算出した車両１０の重量Ｍを取得すると共に、始点速度取得手段として車速センサ２６の検出値を取得するように構成され、また、勾配取得手段として衛星測位システム（ＧＰＳ）３５と通信するナビシステム３６と、ドライブレコーダ３７と、を備えて構成される。
【００２７】
制御装置２０は変速機１３の変速段を変更する際に車両１０の重量Ｍを算出している。この重量Ｍを算出する手段は、特に限定されずに、例えば、車速センサ２６及び加速度センサ２７の検出値に基づいて車両１０の駆動力を算出し、その駆動力から算出する手段や、エアサスペンションの圧力から取得する手段を例示できる。
【００２８】
ナビシステム３６は、衛星測位システム３５と逐次通信して、予め記憶された三次元道路データを参照して、車両１０の現在位置を取得したり、前方の道路状況を出力したりする装置である。このナビシステム３６は、勾配取得手段としては、三次元道路データを参照して、現在位置を始点Ｐｉ−１として終点Ｐｉまでの水平距離Δｘが予め設定された短区間ｌｉの勾配θｉと、始点Ｐｉ−１を終点とする一つ前の短区間ｌｉ−１の勾配θｉ−１とを取得し、その勾配θｉ、勾配θｉ−１及び水平距離Δｘを自動走行制御装置３０に送信している。なお、勾配取得手段としてはこれに限定されずに、例えば、ドライブレコーダ３７に記憶された三次元道路データから取得する手段も例示できる。
【００２９】
このナビシステム３６で取得される勾配θｉ及び勾配θｉ−１は通常、水平１００ｍに対して垂直に何ｍ上がったかをパーセントで表されており、例えば、１ｍ上がると１％で表される。なお、これに限定されずに、角度（°）又は弧度（ｒａｄ）としてもよい。
【００３０】
ドライブレコーダ３７は、車両１０の走行した走行路やそのときの速度を含む走行状況を記憶する装置である。
【００３１】
図２に示すように、車両１０に短区間ｌｉを惰性走行させると仮定すると、終点速度ｖｉは短区間ｌｉにおける車両１０のエネルギーの変化、すなわち、エネルギー保存の法則に基づいて、始点Ｐｉ−１における車両１０の始点エネルギーＥｉ−１、終点Ｐｉにおける車両１０の終点エネルギーＥｉ、並びに、始点Ｐｉ−１から終点Ｐｉまでに損失する損失エネルギーＥｌｏｓｓの関係から算出できる。
【００３２】
始点エネルギーＥｉ−１は、始点Ｐｉ−１における重量Ｍ、始点速度ｖｉ−１、及び始点標高ｈｉ−１を用いた位置エネルギー及び運動エネルギーで表される。なお、始点標高ｈｉ−１は以下の数式（４）で表される。
【数４】
0006467888.tif 000002
【００３３】
終点エネルギーＥｉは、終点Ｐｉにおける重量Ｍ、終点速度ｖｉ、及び終点標高ｈｉを用いた位置エネルギー及び運動エネルギーで表される。なお、終点標高ｈｉは以下の数式（５）で表される。
【数５】
0006467888.tif 000003
【００３４】
始点Ｐｉ−１から終点Ｐｉまでの間に、運動エネルギーは空気抵抗やころがり抵抗によって減衰する。つまり、損失エネルギーＥｌｏｓｓは、空気抵抗力Ｆａ及びころがり抵抗力Ｆｒが車両１０にした仕事量と等価であることから、空気抵抗力Ｆａ及びころがり抵抗力Ｆｒに短区間ｌｉにおける走行距離ｄｉを乗算して表される。
【００３５】
空気抵抗力Ｆａは、そのときの車両１０の平均速度をＶ、空気密度をρ、車両１０の前面投影面積をＡ、空気抵抗係数をＣｄ、定数をλとして以下の数式（６）で表される。
【数６】
0006467888.tif 000004
【００３６】
つまり、空気密度ρ、車両１０の前面投影面積Ａ、及び空気抵抗係数Ｃｄを予め設定しておき、定数λに置き換えることができる。なお、向かい風の風速を取得する手段を備えた場合には、平均速度Ｖの二乗に変えて、平均速度Ｖに風速を加算し、それを二乗したものを用いてもよい。
【００３７】
ころがり抵抗力Ｆｒは、ころがり抵抗係数をμ、重力加速度をｇとして以下の数式（７）で表される。
【数７】
0006467888.tif 000005
【００３８】
短区間ｌｉにおける車両１０の走行距離ｄｉは以下の数式（８）で表される。
【数８】
0006467888.tif 000006
【００３９】
エネルギー保存の法則に基づいた、始点エネルギーＥｉ−１、終点エネルギーＥｉ、及び損失エネルギーＥｌｏｓｓの関係（Ｅｉ−１−Ｅｌｏｓｓ＝Ｅｉ）から終点速度ｖｉは、以下の数式（１）で表される。
【数１】
0006467888.tif 000007
【００４０】
なお、ここでは車両１０に短区間ｌｉを惰性走行させた場合の平均速度Ｖを一定値と見なして、数式（６）における平均速度Ｖを始点Ｐｉ−１の始点速度ｖｉ−１としている。この平均速度Ｖについては、車両１０に惰性走行させた場合の速度をドライブレコーダ３７で逐次記憶し、その記憶した速度の平均値を用いてもよい。また、実験や試験により車両１０に惰性走行をさせた場合の速度の平均値を平均速度Ｖとして利用する、あるいは、登坂路の場合は始点速度ｖｉ−１及び下限速度Ｖ３の平均値、降坂路の場合は始点速度ｖｉ−１及び上限速度Ｖ２の平均値を平均速度Ｖとして利用してもよい。
【００４１】
また、短区間ｌｉが連続している場合においては、最初の短区間ｌ１における始点Ｐ０の標高ｈ０をゼロとみなして算出してもよい。
【００４２】
図３に示すように、車両１０に短区間ｌｉを惰性走行させると仮定すると、終点速度ｖｉは積分定数を始点速度ｖｉ−１として、短区間ｌｉにおける車両１０の加速度ａを積分して算出できる。つまり、車両１０に加えられる空気抵抗力Ｆａ、ころがり抵抗力Ｆｒ、及び勾配抵抗力Ｆｓが車両１０の運動量の変化に等しいことから、運動方程式に基づいて算出できる。
【００４３】
ここで、勾配抵抗力Ｆｓは、以下の数式（９）で表される。
【数９】
0006467888.tif 000008
【００４４】
従って、始点Ｐｉ−１から終点Ｐｉまでの運動量の変化が、（Ｆａ＋Ｆｒ＋Ｆｓ＝Ｍ・ａ）で表されることから以下の数式（２）で表される。
【数２】
0006467888.tif 000009
【００４５】
なお、ここでも車両１０に短区間ｌｉを惰性走行させた場合の平均速度Ｖを一定値と見なして、数式（６）における平均速度Ｖを始点Ｐｉ−１の始点速度ｖｉ−１としている。
【００４６】
この自動走行制御装置３０の動作、すなわち車両１０の自動走行方法について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４７】
まず、ステップＳ１０では、自動走行制御装置３０が、制御装置２０から車両１０の重量Ｍを取得する。次いで、ステップＳ２０では、自動走行制御装置３０が、制御装置２０を経由して車速センサ２６の検出値である始点速度ｖｉ−１を取得する。次いで、ステップＳ３０では、自動走行制御装置３０が、ナビシステム３６から短区間ｌｉの勾配θｉ、短区間ｌｉの一つ前の短区間ｌｉ−１の勾配θｉ−１、及び水平距離Δｘを取得する。次いで、ステップＳ４０では、自動走行制御装置３０が、短区間ｌｉを車両１０が惰性走行した場合の平均速度Ｖを一定とみなして、始点速度ｖｉ−１を取得する。
【００４８】
次いで、ステップＳ５０では、自動走行制御装置３０が、重量Ｍ、始点速度ｖｉ−１、勾配θｉ、勾配θｉ−１及び水平距離Δｘを用いて、上記の数式（１）又は数式（２）から終点速度ｖｉを算出する。
【００４９】
次いで、ステップＳ６０では、自動走行制御装置３０が、ステップＳ５０で算出した終点速度ｖｉが速度範囲Ｒ１に収まるか否か、すなわち、終点速度ｖｉが下限速度Ｖ３以上、上限速度Ｖ２以下になるか否かを判定する。
【００５０】
ステップＳ６０で終点速度ｖｉが速度範囲Ｒ１に収まらない、つまり不成立（ＮＯ）の場合には、ステップＳ７０へ進む。次いで、ステップＳ７０では、自動走行制御装置３０が制御装置２０に指令を出して車両１０に短区間ｌｉを目標速度維持走行で走行させる。
【００５１】
ステップＳ６０で終点速度ｖｉが速度範囲Ｒ１に収まる、つまり成立（ＹＥＳ）の場合には、ステップＳ８０へ進む。次いで、ステップＳ８０では、自動走行制御装置３０が制御装置２０に指令を出して車両１０に短区間ｌｉを惰性走行で走行させる。
【００５２】
ステップＳ７０及びステップＳ８０が完了するとスタートへ戻り、この自動走行方法は次の判定を開始する。
【００５３】
上記の車両１０の自動走行制御装置３０及び車両１０の自動走行方法によれば、エネルギー保存の法則に基づいた数式（１）により、短区間ｌｉにおける車両１０のエネルギーＥの変化から車両１０に短区間ｌｉを惰性走行させた場合の終点Ｐｉにおける終点速度ｖｉを精度良く算出できる。また、運動方程式に基づいた数式（２）により、短区間ｌｉにおける車両１０の加速度ａを算出して、車両１０に短区間ｌｉを惰性走行させた場合の終点速度ｖｉを精度良く算出できる。これにより、車両１０に惰性走行をさせても設定した速度範囲Ｒ１を早々に逸脱することを回避して、惰性走行による走行距離を長くして効果的に燃費を向上できる。
【００５４】
なお、エネルギー保存の法則に基づいた数式（１）により算出した終点速度ｖｉの方が、運動方程式に基づいた数式（２）により算出した終点速度ｖｉよりも精度が高くなるため好ましい。これは、運動方程式に基づいた数式（２）は空気抵抗力Ｆａ以外にも、車両１０が惰性走行した場合の速度を一定値と見なしているためである。短区間ｌｉを惰性走行する場合の速度は必ずしも平均速度Ｖのように一定値になるとは限らない。従って、エネルギー保存の法則に基づいた数式（１）により算出した方が、より精度の高い終点速度ｖｉを算出できるので、燃費の向上に有利となる。
【００５５】
図５は連続した複数の短区間ｌ１〜短区間ｌｎを有した長区間Ｌを示している。図中では、変数ｎを１〜２０とする。
【００５６】
上記の自動走行制御装置３０においては、長区間設定手段として、連続した複数の短区間ｌ１〜ｌｎを有した長区間Ｌが設定されたナビシステム３６を備え、自動走行制御装置３０が、長区間Ｌに対して、短区間ｌ１〜ｌｎのそれぞれで終点速度ｖ１〜ｖｎを算出し、その全ての終点速度ｖ１〜ｖｎが速度範囲Ｒ１に収まるか否かを判定して、その全ての終点速度ｖ１〜ｖｎが速度範囲Ｒ１に収まる場合には、長区間Ｌを車両１０に惰性走行をさせる制御を行うように構成することが望ましい。
【００５７】
短区間ｌ１〜短区間ｌｎのそれぞれは、予め設定された水平距離Δｘを有した区間である。この水平距離Δｘは、目標速度Ｖ１の単位時間に車両１０が走行する距離に設定されることが好ましい。例えば、目標速度Ｖ１が９０ｋｍ／ｈの場合には、単位時間に走行する距離である２５ｍに設定される。このように、目標速度Ｖ１の単位時間に走行した距離ごとに終点速度ｖｉを算出することで、細かな勾配θｉの変化にも対応できるので、精度の向上に有利となる。なお、水平距離Δｘを、車両１０の惰性走行させた場合の平均速度Ｖの単位時間に車両１０が走行する距離に設定してもよい。
【００５８】
長区間Ｌは、連続した複数の短区間ｌ１〜ｌｎを有し、予め設定された水平距離Δｙを有した区間である。この長区間Ｌの水平距離Δｙは、少なくとも短区間ｌ１〜ｌｎが２０区間以上連続する値が好ましい。例えば、短区間の水平距離Δｘが２５ｍの場合には、５
００ｍ以上に設定される。但し、長区間Ｌの水平距離Δｙを長くし過ぎると惰性走行の機会が減少するため、２０００ｍ以下とする。
【００５９】
この長区間Ｌにおける終点速度ｖ１〜ｖｎの算出においては、始点速度ｖ１〜ｖｎ−１を算出した終点速度ｖ１〜ｖｎ−１とする。
【００６０】
このようにして算出した長区間Ｌの全ての終点速度ｖ１〜ｖｎが速度範囲Ｒ１に収まる場合に、車両１０に長区間Ｌを惰性走行させることで、惰性走行で走行する距離が長くなり、燃費の向上に有利となる。
【００６１】
なお、長区間Ｌにおいて、終点速度ｖ１〜ｖｎを算出する場合には、最初の短区間ｌ１における始点Ｐ０の標高はゼロとするとよい。
【００６２】
図６は、勾配θｉが負の降坂路で、且つ車両１０に働く空気抵抗力Ｆａ、ころがり抵抗力Ｆｒ、及び勾配抵抗力Ｆｓが釣り合う短区間ｌｉを示している。
【００６３】
短区間ｌｉを車両１０に惰性走行させた場合の車両１０に働く空気抵抗力Ｆａ、ころがり抵抗力Ｆｒ、及び勾配抵抗力Ｆｓが釣り合う場合は、勾配θｉが負の降坂路の短区間ｌｉを走行する場合である。このような場合には、降坂路の短区間ｌｉであっても車両１０の速度は増加することがない。
【００６４】
そのため、その降坂路の短区間ｌｉの次の短区間ｌｉ＋１が登坂路の短区間ｌｉ＋１の場合には、車両１０の速度は下限速度Ｖ３を割り込む可能性が大きい。
【００６５】
そこで、上記の自動走行制御装置３０においては、釣合勾配算出手段として、短区間ｌｉを車両１０に惰性走行させた場合の車両１０に働く空気抵抗力Ｆａ、ころがり抵抗力Ｆｒ、及び勾配抵抗力Ｆｓが釣り合う釣合勾配θｎｅｕｔを算出する手段と、釣合判定手段として、降坂路の短区間ｌｉにおける負の勾配θｉの絶対値が釣合勾配θｎｅｕｔの絶対値未満か否かを判定する手段と、を備えて構成され、勾配θｉの絶対値が釣合勾配θｎｅｕｔの絶対値未満の場合には、下限速度Ｖ３を目標速度Ｖ１に近づける制御を行うことが望ましい。
【００６６】
釣合勾配θｎｅｕｔは、車両１０に働く空気抵抗力Ｆａ、ころがり抵抗力Ｆｒ、及び勾配抵抗力Ｆｓが釣り合う勾配であり、上記の数式（６）、（７）、（９）をＦａ＋Ｆｒ＋Ｆｓ＝０に代入して、整理した以下の数式（１０）で表される。
【数１０】
0006467888.tif 000010
【００６７】
この数式（１０）を三角関数の合成公式を用いて整理すると、釣合勾配θｎｅｕｔは以下の数式（３）で表される。
【数３】
0006467888.tif 000011
【００６８】
このように算出した釣合勾配θｎｅｕｔを用いて、勾配θｉが負の降坂路の短区間ｌｉにおける勾配θｉの絶対値が釣合勾配θｎｅｕｔの絶対値未満か否かを判定する。そして、釣合勾配θｎｅｕｔの絶対値未満の勾配θｉの場合には、下限速度Ｖ３を目標速度Ｖ１に近づける、すなわち惰性走行の開始を制限することで、緩い降坂路における惰性走行時の失速による運行遅れや目標速度維持走行に復帰した際の燃料消費の増加を避けることができる。
【００６９】
図７及び図８は、本発明の自動走行制御装置３０により車両１０を自動走行させた場合を例示している。なお、図中で一点鎖線は目標速度維持走行を示し、実線は惰性走行を示している。
【００７０】
図７は、勾配θ１が正の登坂路の後に頂上を経て勾配θ２が負の降坂路が続く長区間Ｌ１を示している。長区間Ｌ１の始点Ｐ０で、すなわち頂上の手前で、自動走行制御装置３０は、長区間Ｌ１の各短区間ｌｉにおける終点速度ｖｉを算出し、その全ての終点速度ｖｉが速度範囲Ｒ１に収まると判定したため、長区間Ｌ１を車両１０に惰性走行させている。また、自動走行制御装置３０は、勾配θ２の絶対値が釣合勾配θｎｅｕｔの絶対値以上と判定したため、下限速度Ｖ３はそのままの状態で、長区間Ｌ１を車両１０に惰性走行させている。
【００７１】
長区間Ｌ１の頂上までは、車両１０の速度は下限速度Ｖ３の近傍まで失速する。次いで、頂上を過ぎると、車両１０の速度は目標速度Ｖ１を超えて、上限速度Ｖ２まで増速する。次いで、長区間Ｌ１の終点Ｐｎを過ぎたところで、車両１０の速度は上限速度Ｖ２を超えるので、ここで、惰性走行を終了して、車両１０に目標速度維持走行させる。
【００７２】
このとき、上限速度Ｖ２を超えるような場合には、上限速度Ｖ２を超えるまでクラッチ１２を断状態にするか、もしくは変速機１３をニュートラルにして惰性走行させるニュートラル惰性走行を行わずに、エンジンブレーキの掛かるアクセルオフ惰性走行に切り換えてもよい。なお、アクセルオフ惰性走行とは、エンジン１１の圧縮行程で生じる高い圧力を逃がすことで、クランクシャフトを回す方向へ作用するエネルギーの発生を回避して制動力を高める圧縮開放ブレーキ、排気通路に設けたシャッターバルブを閉じる排気ブレーキ、及びアクセルオフ時にエンジン１１の燃料噴射を停止した状態で走行するエンジンブレーキのいずれか又は組み合わせて車両１０に制動力を付与しながら惰性走行するものである。
【００７３】
このアクセルオフ惰性走行を用いる場合には、車両１０に空気抵抗力Ｆａ、ころがり抵抗力Ｆｒ、及び勾配抵抗力Ｆｓに加えて、エンジンブレーキ力Ｆｆが掛かることになる。そのため、数式（１）及び数式（２）にはそのエンジンブレーキ力Ｆｆを追加するとよい。
【００７４】
図８は、勾配θ３が負の降坂路の後に平坦路が続く長区間Ｌ２を示している。長区間Ｌ２の始点Ｐ０で、すなわち平坦路の手前で、自動走行制御装置３０は、長区間Ｌ２の各短区間ｌｉにおける終点速度ｖｉを算出し、その全ての終点速度ｖｉが速度範囲Ｒ１に収まると判定したため、長区間Ｌ２を車両１０に惰性走行させている。また、自動走行制御装置３０は、勾配θ３の絶対値が釣合勾配θｎｅｕｔの絶対値未満と判定したため、下限速度Ｖ３を目標速度Ｖ１、すなわち速度減少値−ｖｂをゼロにして、長区間Ｌ１を車両１０に惰性走行させている。
【００７５】
釣合勾配θｎｅｕｔ未満となる勾配θ３のような緩い降坂路では、車両１０の速度は目標速度Ｖ１の近傍まで失速する。次いで、降坂路から平坦路に進入したときに、車両１０の速度は目標速度Ｖ１を超えるので、ここで、惰性走行を終了して、車両１０に目標速度維持走行させる。
【００７６】
このように、本発明の車両１０の自動走行制御装置３０及び車両１０の自動走行方法によれば、エネルギー保存の法則又は運動方程式に基づいて、車両１０に短区間ｌｉを惰性走行させた場合の終点速度ｖｉを精度良く算出できる。そして、その終点速度ｖｉが予め設定した速度範囲Ｒ１に収まる場合には惰性走行させ、終点速度ｖｉが速度範囲Ｒ１を逸脱する場合には目標速度維持走行させることで、車両１０に惰性走行をさせても設定した速度範囲Ｒ１を早々に逸脱することを回避して、惰性走行による走行距離を長くして効果的に燃費を向上できる。
【００７７】
また、勾配θｉが負となる降坂路の場合には、その勾配θｉと釣合勾配θｎｅｕｔとを比較することで、降坂路を走行した際に車両１０が加速できるか否かを判定することで、加速が見込まれない場合には、下限速度Ｖ３を目標速度Ｖ１に近づけることで、下限速度Ｖ３近傍まで速度が失速したときの運行遅れや目標速度維持走行に復帰した際の燃料消費の増加を避けることができる。
【００７８】
更に、長区間Ｌに対して、短区間ｌ１〜ｌｎのそれぞれで終点速度ｖ１〜ｖｎを算出し、その全ての終点速度ｖ１〜ｖｎが速度範囲Ｒ１に収まるか否かを判定することで、従来技術よりもより長い距離で車両１０に惰性走行させることができるので、燃費の向上に有利となる。
【００７９】
上記の自動走行制御装置３０においては、勾配取得手段の代わりに、始点Ｐｉ−１の始点標高ｈｉ−１を基準として終点Ｐｉにおける終点標高ｈｉを取得する標高取得手段を備え、勾配θｉを水平距離Δｘ及び終点標高ｈｉの関係で表す構成にしてもよい。この場合には、ナビシステム３６のデータに各地点における絶対標高を記憶させておき、その絶対標高を用いるとよい。また、ドライブレコーダ３７に各地点における絶対標高を記憶させておき、その絶対標高を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１０  車両
１１  エンジン
１２  クラッチ
１３  変速機
２０  制御装置
２６  車速センサ
２７  加速度センサ
３０  自動走行制御装置
３１  自動走行設定装置
３２  自動走行スイッチ
３３  目標車速設定装置
３４  増減値設定装置
３５  衛星測位システム
３６  ナビシステム
３７  ドライブレコーダ
Ｅ  エネルギー
Ｅｉ  終点エネルギー
Ｅｉ−１  始点エネルギー
Ｅｌｏｓｓ  損失エネルギー
Ｆａ  空気抵抗力
Ｆｒ  ころがり抵抗力
Ｆｓ  勾配抵抗力
Ｌ  長区間
Ｐｉ  終点
Ｐｉ−１  始点
Ｒ１  速度範囲
ａ  加速度
ｌｉ短区間
ｖｉ  終点速度
ｖｉ−１  始点速度
Δｘ  水平距離
θｉ  勾配
【図１】
0006467888.tif 000015
【図２】
0006467888.tif 000016
【図３】
0006467888.tif 000017
【図４】
0006467888.tif 000018
【図５】
0006467888.tif 000019
【図６】
0006467888.tif 000020
【図７】
0006467888.tif 000021
【図８】
0006467888.tif 000022