(57)【要約】【課題】燃費性に優れた走行制御を実現すること。【解決手段】走行制御装置１００は、車両の自動走行を制御する装置であって、信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、車両が現在の走行速度を維持して信号機に到達する際の信号機の信号状態を推定する信号状態推定部１２０と、推定される信号状態が赤信号である場合、車両が現在の走行速度を維持して信号機に到達してから信号機の信号状態が青信号になるまでの赤信号の残時間を算出する残時間算出部１３０と、燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で優先順位が最も高い走行制御方法を選択する選択部１４０と、選択部１４０で選択された走行制御方法に従って車両の走行を制御する走行制御部１５０と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の自動走行を制御する走行制御装置であって、
信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、前記車両が現在の走行速度を維持して前記信号機に到達する際の前記信号機の信号状態を推定する推定部と、
前記推定される信号状態が赤信号である場合、前記車両が前記現在の走行速度を維持して前記信号機に到達してから前記信号機の信号状態が青信号になるまでの赤信号の残時間を算出する算出部と、
燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、前記残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で前記優先順位が最も高い走行制御方法を選択する選択部と、
前記選択部で選択された走行制御方法に従って前記車両の走行を制御する走行制御部と、
を具備する走行制御装置。
【請求項２】
前記複数の走行制御方法には、前記車両が前記信号機を青信号で通過するように、惰性走行による減速走行と、当該減速走行後に前記現在の走行速度までの加速走行とを行う第１の走行制御方法、前記車両が前記信号機を青信号で通過するように、惰性走行による減速走行と、当該減速走行後の車速を維持した走行とを行う第２の走行制御方法、及び、前記車両が前記信号機で停車するように、惰性走行を含む減速走行を行う第３の走行制御方法が含まれ、
前記選択部は、前記第１の走行制御方法を最優先で選択し、前記第１の走行制御方法を選択できない場合、前記第２の走行制御方法を選択し、前記第１の走行制御方法及び前記第２の走行制御方法を選択できない場合、前記第３の走行制御方法を選択する、
請求項１に記載の走行制御装置。
【請求項３】
前記選択部は、前記残時間に基づいて前記第１の走行制御方法での前記減速走行における第１の減速量を算出し、前記第１の減速量に応じて、前記第１の走行制御方法を選択できるか否かを判断する、
請求項２に記載の走行制御装置。
【請求項４】
前記選択部は、前記残時間に基づいて前記第２の走行制御方法での前記減速走行における第２の減速量を算出し、前記第２の減速量に応じて、前記第２の走行制御方法を選択できるか否かを判断する、
請求項２に記載の走行制御装置。
【請求項５】
前記選択部は、前記残時間に基づいて前記第１の走行制御方法での前記減速走行における第１の減速量を算出し、前記第１の減速量で前記第１の走行制御方法を実行した場合に要する前記車両の走行距離に応じて、前記第１の走行制御方法を選択できるか否かを判断する、
請求項２に記載の走行制御装置。
【請求項６】
前記選択部は、前記残時間に基づいて前記第２の走行制御方法での前記減速走行における第２の減速量を算出し、前記第２の減速量で前記第２の走行制御方法を実行した場合に要する前記車両の走行距離に応じて、前記第２の走行制御方法を選択できるか否かを判断する、
請求項２に記載の走行制御装置。
【請求項７】
前記車両が前記現在の走行速度を維持して前記信号機に到達するタイミングに対する、前記車両が前記第１の走行制御方法によって前記信号機に到達するタイミングの遅れ時間は、前記残時間に一致する、
請求項２に記載の走行制御装置。
【請求項８】
前記選択部は、前記現在の走行速度が所定の閾値以上の場合に、前記走行制御方法の選択を行う、
請求項１に記載の走行制御装置。
【請求項９】
車両の自動走行を制御する走行制御方法であって、
信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、前記車両が現在の走行速度を維持して前記信号に到達する際の前記信号機の信号状態を推定するステップと、
前記推定される信号状態が赤信号である場合、前記車両が前記現在の走行速度を維持して前記信号機に到達してから前記信号機の信号状態が青信号になるまでの赤信号の残時間を算出するステップと、
燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、前記残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で前記優先順位が最も高い走行制御方法を選択するステップと、
前記選択された走行制御方法に従って前記車両の走行を制御するステップと、
を有する走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両の走行を制御する走行制御装置及び走行制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両が前方の交差点などで信号機を通過する際に、信号機の信号状態（青信号、赤信号など）に応じて車両の自動走行を制御する技術が存在する（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の技術（以下、「従来技術」という）は、信号機の信号状態が切り替わるタイミングに基づいて、当該信号機が設置されたエリアに車両が進入する際の信号状態を推定し、推定される信号状態に応じて、危険走行を回避するように走行制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−００３５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術は、危険走行の回避を図るための走行制御であって、車両の燃費を改善することは考慮されていない。
【０００５】
本開示の目的は、燃費性に優れた走行制御を実現することができる走行制御装置及び走行制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る走行制御装置は、車両の自動走行を制御する走行制御装置であって、信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、前記車両が現在の走行速度を維持して前記信号機に到達する際の前記信号機の信号状態を推定する推定部と、前記推定される信号状態が赤信号である場合、前記車両が前記現在の走行速度を維持して前記信号機に到達してから前記信号機の信号状態が青信号になるまでの赤信号の残時間を算出する算出部と、燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、前記残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で前記優先順位が最も高い走行制御方法を選択する選択部と、前記選択部で選択された走行制御方法に従って前記車両の走行を制御する走行制御部と、を有する。
【０００７】
本開示の一態様に係る走行制御方法は、車両の自動走行を制御する走行制御方法であって、信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、前記車両が現在の走行速度を維持して前記信号に到達する際の前記信号機の信号状態を推定するステップと、前記推定される信号状態が赤信号である場合、前記車両が前記現在の走行速度を維持して前記信号機に到達してから前記信号機の信号状態が青信号になるまでの赤信号の残時間を算出するステップと、燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、前記残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で前記優先順位が最も高い走行制御方法を選択するステップと、前記選択された走行制御方法に従って前記車両の走行を制御するステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、燃費性に優れた走行制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施の形態における車両の構成の一例を示すブロック図
【図２】本開示の一実施の形態に係る走行制御装置の構成の一例を示す図
【図３Ａ】本開示の一実施の形態における走行制御方法１の一例を示す図
【図３Ｂ】本開示の一実施の形態における走行制御方法２の一例を示す図
【図３Ｃ】本開示の一実施の形態における走行制御方法３の一例を示す図
【図４】本開示の一実施の形態における走行制御装置の動作の一例を示すフローチャート
【図５】本開示の一実施の形態における走行制御装置の動作例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
＜車両の構成＞
まず、本開示の一実施の形態に係る走行制御装置を含む車両の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る走行制御装置を含む車両の構成の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、走行制御装置に関連する部分に着目して、図示及び説明を行う。
【００１３】
図１に示す車両１は、例えば、直列６気筒のディーゼルエンジンを搭載した、トラック等の大型車両である。
【００１４】
図１に示すように、車両１は、車両を走行させる駆動系統の構成として、エンジン３、クラッチ４、変速機（トランスミッション）５、推進軸（プロペラシャフト）６、差動装置（デファレンシャルギヤ）７、駆動軸（ドライブシャフト）８、及び車輪９を有する。
【００１５】
エンジン３の動力は、クラッチ４を経由して変速機５に伝達され、変速機５に伝達された動力は、更に、推進軸６、差動装置７、及び駆動軸８を介して車輪９に伝達される。これにより、エンジン３の動力が車輪９に伝達されて車両１が走行する。
【００１６】
また、車両１は、車両を停止させる制動系統の構成として、制動装置４０を有する。制動装置４０は、車輪９に対して抵抗力を与えるフットブレーキ４１、推進軸６に対して抵抗力を与えるリターダ４２、及びエンジンに対して負荷を与える排気ブレーキなどの補助ブレーキ４３を含む。
【００１７】
更に、車両１は、車両１の走行を制御する制御系統の構成として、走行制御システム２を有する。走行制御システム２は、エンジン３の出力、クラッチ４の断接、及び変速機５の変速を制御して、車両１の走行を制御するシステムであり、複数の制御装置を備える。
【００１８】
具体的には、走行制御システム２は、エンジン用ＥＣＵ（エンジン用制御装置）１０、動力伝達用ＥＣＵ（動力伝達用制御装置）１１、道路情報取得装置２０、車両情報取得装置３０、及び走行制御装置１００を有する。なお、エンジン用ＥＣＵ１０、動力伝達用ＥＣＵ１１、及び、走行制御装置１００は、車載ネットワークにより相互に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。
【００１９】
エンジン用ＥＣＵ１０は、エンジン３の出力を制御する。動力伝達用ＥＣＵ１１は、クラッチ４の断接及び変速機５の変速を制御する。
【００２０】
道路情報取得装置２０は、道路の状況及び車両１の現在位置を示す道路情報を取得し、走行制御装置１００へ出力する。例えば、道路情報取得装置２０は、衛星測位システム（ＧＰＳ）の受信機、前走車や並走車などの周囲の走行車両との距離や車速差を検知する周囲センサ、又は、車両１の前方に設置された信号機を認識するためのカメラを含んでもよい。
【００２１】
また、道路情報取得装置２０は、道路に設置された各信号機の情報を示す信号機情報を取得し、走行制御装置１００へ出力する。信号機情報は、信号機における信号状態の切替タイミングを示す信号機時間情報、及び、信号機の位置を示す信号機位置情報を含む。例えば、信号機時間情報は、赤信号となる期間である時刻（開始時刻及び終了時刻。つまり、絶対時間）を示す情報でもよく、現時刻を基準とした赤信号の開始時間及び終了時間までの経過時間（つまり、相対時間）を示す情報でもよい。なお、信号機情報は、信号機の赤信号のスケジュールを特定できる情報であればよく、赤信号に関する情報に限定されず、青信号に関する情報でもよい。
【００２２】
車両情報取得装置３０は、運転者による操作内容や車両１の状態を示す車両情報を取得し、走行制御装置１００へ出力する。例えば、車両情報取得装置３０は、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ３１、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するブレーキスイッチ３２、シフトレバー３３、ターンシグナルスイッチ３４、および、車両１の車速Ｖを検出する車速センサ３５を含んでもよい。
【００２３】
走行制御装置１００は、エンジン用ＥＣＵ１０、エンジン３の動力伝達用ＥＣＵ１１、及び制動装置４０を制御して、車両１の走行を制御する。
【００２４】
また、走行制御装置１００は、自動走行制御を実現する。例えば、走行制御装置１００は、車両１における定速走行制御、及び、追従走行制御を行う。定速走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在しない場合に、車両１の走行速度（以下「車速」という）が所定の目標値に近付くように、車両１の駆動系統及び制動系統を動作させる制御である。また、追従走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在する場合に、車間距離が所定の目標範囲に収まるように、かつ、相対速度がゼロに近付くように、車両１の駆動系統及び制動系統を動作させる制御である。
【００２５】
また、特に、走行制御装置１００は、信号機情報に基づいて、前方の信号機が設置されたエリアに車両１が進入する際に、車両１の燃費及び時間ロス（遅延時間）を最も低減させるような走行制御を選択して、選択した走行制御を実行する。なお、走行制御装置１００における信号機情報に基づく走行制御の詳細については後述する。
【００２６】
＜走行制御装置の詳細＞
次に、走行制御装置１００の詳細について説明する。
【００２７】
走行制御装置１００は、信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、選択可能な走行制御方法の中で最も優先順位が高い走行制御方法を選択し、選択した走行制御方法に従って車両１の走行を制御する。
【００２８】
図２は、走行制御装置１００の構成の一例を示す図である。なお、ここでは、走行制御装置１００の構成のうち、信号機が設置されたエリアに車両１が侵入する際の走行制御に関する部分のみに着目して図示及び説明を行う。
【００２９】
図２において、走行制御装置１００は、情報格納部１１０、信号状態推定部１２０、残時間算出部１３０、選択部１４０、及び、走行制御部１５０を有する。
【００３０】
情報格納部１１０は、信号状態推定部１２０、残時間算出部１３０、選択部１４０及び走行制御部１５０が処理を行うのに必要な各種情報を取得し、格納する。より具体的には、情報格納部１１０は、少なくとも、信号機情報（信号機時間情報、信号機位置情報）、車両１の現車速を示す車速情報、及び、車両１の現在位置を示す車両位置情報を格納する。
【００３１】
信号状態推定部１２０は、信号機時間情報に示される信号機の信号状態の切替タイミング、及び、車両１の現車速（例えば、定速走行制御における目標値）に基づいて、車両１が現車速を維持して前方の信号機に到達する際の信号機の信号状態を推定する。信号状態推定部１２０は、推定した信号状態が赤信号である場合、推定される信号状態が赤信号であることを示す情報を残時間算出部１３０に出力する。
【００３２】
残時間算出部１３０は、信号状態推定部１２０で推定される信号機の信号状態が赤信号である場合、信号機時間情報に基づいて、車両１が現車速を維持して前方の信号機に到達してから信号機が青信号になるまでの赤信号の残時間（以下、「赤残時間」と呼ぶ）を算出する。すなわち、残時間算出部１３０は、車両１が現車速で信号機まで走行したと仮定した場合における、当該信号機で赤信号により車両１が停車させられる時間（赤残時間）を推定する。残時間算出部１３０は、算出した赤残時間を選択部１４０に出力する。
【００３３】
選択部１４０は、残時間算出部１３０から入力される赤残時間に応じて、複数の走行制御方法の中から、信号機が設置されたエリアに車両１が進入する際の走行制御方法を選択する。選択部１４０は、車両１の燃費、及び、減速による時間ロス（遅延時間）を最も低減させる走行制御方法を優先的に選択する。選択部１４０は、選択した走行制御方法を走行制御部１５０に出力する。
【００３４】
以下では、一例として、選択部１４０は、走行制御方法１〜３の何れかを選択する。図３Ａ〜図３Ｃは、走行制御方法１〜３の概略を示す図である。
【００３５】
走行制御方法１は、図３Ａに示すように、ニュートラル状態又は最大ギア段でのエンジンブレーキ状態等のクラッチ４を切断した状態の惰性走行（予備的惰行又は予備的減速と呼ぶこともある）による減速走行を行い、減速走行後に、元の車速（又は、自動制御走行で設定された車速、又は、道路交通法で規定された速度）までの加速走行を行うことにより、車両１が信号機を青信号で通過するように走行制御を行う方法である。
【００３６】
走行制御方法２は、図３Ｂに示すように、惰性走行による減速走行を行い、減速走行後の車速を維持した走行（一定速走行）を行うことにより、車両１が信号機を青信号で通過するように走行制御を行う方法である。
【００３７】
走行制御方法３は、図３Ｃに示すように、所定の減速方法に基づく減速走行を行う制御方法である。所定の減速方法としては、例えば、惰性走行による減速走行、及び、最高段以外のシフトによるエンジンブレーキ又は排気ブレーキ（補助ブレーキ４３）による減速走行の２段階の減速走行が含まれてもよい。
【００３８】
走行制御方法１、２、３の順に、車両１の減速量が少ない。すなわち、走行制御方法１、２、３の順に、車両１の車速のばらつきが小さく、燃費性に優れた走行制御方法である。また、走行制御方法１、２、３の順に、車両１が信号機を通過する際の車両１の車速が高い。すなわち、走行制御方法１、２、３の順に、減速による時間ロスが小さい走行制御方法である。
【００３９】
そこで、選択部１４０では、走行制御方法１、２、３の順に燃費に関する優先順位が設定される。つまり、選択部１４０は、走行制御方法１、２、３の順に、走行制御方法を優先的に選択する。
【００４０】
具体的には、選択部１４０は、燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法１〜３のうち、赤残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で優先順位が最も高い走行制御方法を選択する。例えば、選択部１４０は、走行制御方法１を用いて信号機を青信号で通過できると判断した場合、走行制御方法１を選択する。一方、選択部１４０は、走行制御方法１を用いて信号機を青信号で通過できないと判断し、かつ、走行制御方法２を用いて信号機を青信号で通過できると判断した場合、走行制御方法２を選択する。また、選択部１４０は、走行制御方法１及び２を用いて信号機を青信号で通過できないと判断した場合、走行制御方法３を選択する。
【００４１】
例えば、選択部１４０は、残時間算出部１３０から入力される赤残時間に基づいて、各走行制御方法での減速走行における減速量を算出し、算出した減速量が予め設定された許容範囲内である場合、当該走行制御方法を使用できると判断してもよい。例えば、車両１が減速することによって他の車両の走行を著しく妨げるような減速量は、実用上適切ではなく、かつ、燃費の改善も見込めないため、減速量の許容範囲外である。
【００４２】
更に、選択部１４０は、各走行制御方法での減速走行における減速量で各走行制御方法を実行した場合に要する車両１の走行距離が、車両１の現在位置と信号機との間の距離以下である場合に、当該走行制御方法を使用可能と判断してもよい。ここで、信号機から、算出される走行距離だけ離れた位置は、車両１が各走行制御方法によって減速走行を開始できる位置（以下、減速開始可能位置）である。つまり、選択部１４０は、各走行制御方法による減速開始可能位置が、車両１の現在位置よりも信号機側である場合に、当該走行制御方法を使用可能と判断してもよい。
【００４３】
なお、選択部１４０における走行制御方法１〜３の使用可否を判断する処理の詳細については後述する。
【００４４】
走行制御部１５０は、エンジン用ＥＣＵ１０、動力伝達用ＥＣＵ１１及び制動装置４０を制御し、車両１の走行を制御する。具体的には、走行制御部１５０は、運転者のアクセル操作やブレーキ操作等に応じてエンジン３における燃料噴射量や駆動系に対する制動力を制御する。また、走行制御部１５０は、信号機が設置されたエリアに進入する際、選択部１４０から入力される走行制御方法に従って走行制御を行う。
【００４５】
このような構成を有する走行制御装置１００は、信号機の赤信号のタイミングに応じて適切な走行制御方法を選択して、燃費性の優れた車両１の走行を実現することができる。
【００４６】
なお、走行制御装置１００は、信号機の手前の所定位置（例えば、信号機の手前１０００ｍ）から、車両１の位置、車速の変化に応じて上記走行制御方法の使用可否を判定し、判定結果に基づいて最適な走行制御方法を選択する。
【００４７】
＜走行制御装置の動作＞
次に、前述した走行制御装置１００の動作について説明する。
【００４８】
図４は、走行制御装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、走行制御装置１００の動作のうち、信号機が設置されたエリアに車両１が進入する際の走行制御に関する動作に着目して説明する。走行制御装置１００は、例えば、車両１と信号機との距離が所定値（例えば、信号機の手前１０００ｍ）になったときに、以下に示す動作を開始する。
【００４９】
ステップ（以下、単に「ＳＴ」と表す）１０１では、情報格納部１１０は、信号機情報（信号機時間情報を含む）を道路情報取得装置２０から取得する。そして、情報格納部１１０は、取得した信号機情報を格納する。情報格納部１１０は、道路に設置された信号機の各々に対応する信号機情報を格納している。
【００５０】
ＳＴ１０２では、信号状態判定部１２０は、ＳＴ１０１で取得した信号機情報のうち、車両１の現在位置から進行方向に存在する信号機（つまり、車両１がこれから通過する信号機）に対応する信号機時間情報に基づいて、信号機が設置されたエリアに車両１が現車速を維持して進入したと仮定した場合の当該信号機の信号状態を推定し、推定した信号状態が赤信号であるか否かを判断する。信号状態が赤信号ではない場合（ＳＴ１０２：ＮＯ）、走行制御装置１００は、以降の処理を行わずに終了する。この場合、車両１は、現車速を維持する走行制御（定速走行制御又は追従走行制御）を継続する。これにより、車両１は現車速を維持したままで、信号機を青信号又は黄色信号で通過することができる。
【００５１】
一方、信号状態が赤信号である場合（ＳＴ１０２：ＹＥＳ）、ＳＴ１０３において、残時間算出部１３０は、信号機時間情報（赤信号の切替タイミング）、車両１の現在位置、現車速に基づいて、信号機の赤残時間を算出する。
【００５２】
ＳＴ１０４では、選択部１４０は、赤残時間に基づいて、走行制御方法１（例えば、図３Ａを参照）を選択可能であるか否かを判断する。
【００５３】
走行制御方法１を選択可能な場合（ＳＴ１０４：ＹＥＳ）、ＳＴ１０５において、走行制御部１５０は、走行制御方法１を使用して走行制御を行う。すなわち、走行制御部１５０は、図３Ａに示すように、惰性走行（予備的減速）及び加速走行を行う。
【００５４】
ＳＴ１０６では、走行制御部１５０は、車両１が信号機を実際に通過したか否かを判断する。車両１が信号機を通過していない場合（ＳＴ１０６：ＮＯ）、走行制御部１５０は、ＳＴ１０５の処理を継続する。一方、車両１が信号機を通過した場合（ＳＴ１０６：ＹＥＳ）、ＳＴ１０７において、走行制御部１５０は、信号機を通過時の車速を維持する。図３Ａに示すように、走行制御方法１において信号機の通過時における車両１の車速は、走行制御を行う前（つまり、減速前）の車速となるように設定されている。
【００５５】
一方、走行制御方法１を選択可能ではない場合（ＳＴ１０４：ＮＯ）、ＳＴ１０８において、選択部１４０は、赤残時間に基づいて、走行制御方法２（例えば、図３Ｂを参照）を選択可能であるか否かを判断する。
【００５６】
走行制御方法２を選択可能な場合（ＳＴ１０８：ＹＥＳ）、ＳＴ１０９において、走行制御部１５０は、走行制御方法２を使用して走行制御を行う。すなわち、走行制御部１５０は、図３Ｂに示すように、惰性走行（予備的減速）及び一定速走行を行う。
【００５７】
ＳＴ１１０では、走行制御部１５０は、車両１が信号機を実際に通過したか否かを判断する。車両１が信号機を通過していない場合（ＳＴ１１０：ＮＯ）、走行制御部１５０は、ＳＴ１０９の処理を継続する。一方、車両１が信号機を通過した場合（ＳＴ１１０：ＹＥＳ）、ＳＴ１１１において、走行制御部１５０は、走行制御方法２による走行制御を行う前（つまり、減速前）の車速となるように車両１を加速させる。図３Ｂに示すように、走行制御方法２において信号機の通過時における車両１の車速は、走行制御を行う前の車速よりも低い値に設定されている。
【００５８】
一方、走行制御方法２を選択可能ではない場合（ＳＴ１０８：ＮＯ）、ＳＴ１１２において、選択部１４０は、走行制御方法３（例えば、図３Ｃを参照）を選択し、走行制御部１５０は、走行制御方法３を使用して走行制御を行う。すなわち、走行制御部１５０は、図３Ｃに示すように、信号機が設置されたエリアの所定の位置（例えば、停止線）で車両１が停車するように減速走行を行う。
【００５９】
ＳＴ１１３では、走行制御部１５０は、車両１が信号機で実際に停車したか否かを判断する。車両１が信号機で停車していない場合（ＳＴ１１３：ＮＯ）、走行制御部１５０は、ＳＴ１１２の処理を継続する。一方、車両１が信号機で停車した場合（ＳＴ１１３：ＹＥＳ）、ＳＴ１１４において、走行制御部１５０は、車両１の停車を維持する。なお、走行制御部１５０は、信号機での車両１の停車後、赤信号から青信号に切り替わった場合には、走行を開始するように制御すればよい（図示せず）。
【００６０】
車両１が現車速を維持して走行し続けたと仮定した場合に車両１が赤信号によって停車させられると推定される状況において、走行制御装置１００が走行制御方法１（図３Ａ）又は走行制御方法２（図３Ｂ）を使用することで、車両１は、実際には、信号機で停車することなく青信号（又は黄色信号）で通過できる。よって、走行制御装置１００は、信号機で赤信号によって車両１を一旦停車させて再度加速させる必要が無く、車速のばらつきを抑え、車両１の燃費を改善することができる。
【００６１】
また、車両１が現車速を維持して走行し続けたと仮定した場合に車両１が赤信号によって停車させられると推定される状況において、走行制御装置１００が、走行制御装置１、２を選択できずに、走行制御方法３を使用する場合、車両１は信号機で停車しなければならない。ただし、本開示の走行制御を行わない場合（図３Ｃに示す「制御無」）と比較して、車両１は、信号機直前までの無駄な駆動走行、及び、信号機直前での急なブレーキ動作を行うこと無く信号機で停車することができる。よって、走行制御装置１００は、走行制御方法３を使用する場合でも、車両１の燃費を改善することができる。
【００６２】
次に、図５は、走行制御装置１００における走行制御方法１〜３の各々を選択可能であるか否かを判断する方法、及び、各走行制御方法について詳細に説明する。
【００６３】
図５において、横軸は現時刻を基準（０［ｓｅｃ］）とした経過時間［ｓｅｃ］を表し、縦軸は車両１の現在位置を基準（０［ｍ］）とした距離［ｍ］を表す。図５では、車両１の現在位置から１０００ｍ先のエリアに信号機が設置されている。
【００６４】
以下では、次のパラメータを用いて説明する。
Δｔｒ［ｓ］    ：赤残時間
Δｖ［ｋｐｈ］  ：減速量
ｖ［ｋｐｈ］    ：現車速
αｄ［ｍ／ｓ２］：減速度
αａ［ｍ／ｓ２］：加速度
ｔｄ［ｓｅｃ］  ：減速時間
ｔａ［ｓｅｃ］  ：加速時間
Ｌｔ［ｍ］      ：信号機までの距離
【００６５】
ここでは、現車速ｖ、減速度αｄ、加速度αａは一定の値（定数）であり、減速量Δｖは未知の値であるとする。
【００６６】
また、減速量Δｖは、走行制御方法１又は走行制御方法２において現車速ｖから減速走行によって車速を落とす際の減速量を示す。
【００６７】
また、赤残時間Δｔｒは、車両１が現車速ｖを維持したまま距離Ｌｔを走行して信号機に到達したタイミングから、赤信号から青信号に切り替わるタイミングまでの時間を示す。例えば、図５では、赤残時間Δｔｒは、現車速ｖを維持した場合に推定される車両１の走行軌跡を示す一定速仮想線において信号機が設置されたＬｔ＝１０００ｍに対応する６０秒から、赤信号から青信号に切り替わる７５秒までの１５秒となる。
【００６８】
＜走行制御方法１＞
走行制御方法１では、走行制御装置１００は、車両１が現車速ｖを維持して信号機に到達するタイミング（図５の一定速仮想線）に対する、車両１が走行制御方法１によって信号機に到達するタイミング（図５に示す走行制御方法１の曲線）の遅れ時間が、赤残時間Δｔｒに一致するように、車両１の減速及び加速を制御する。
【００６９】
換言すると、走行制御装置１００は、現車速ｖを維持した場合に車両１が信号機に到達する時点（図５では約６０［ｓｅｃ］）で、赤残時間Δｔｒに相当する時間で車両が走行する距離（以下、「遅れ距離（Ｌ）」と呼ぶ）の分、信号機の手前に位置するように、車両１の減速及び加速を制御する。
【００７０】
具体的には、走行制御方法１（図３Ａ）の減速時間及び加速時間の和をｔ（＝ｔｄ＋ｔａ）［ｓｅｃ］とすると、走行制御方法１での遅れ距離Ｌは、次式で表される。
Ｌ＝０．５×Δｖ×ｔ          …（１）
【００７１】
遅れ距離Ｌは、次式でも表される。
Ｌ＝Δｔｒ×ｖ                …（２）
【００７２】
式（１）、式（２）より、以下の関係が導き出される。
Δｖ×ｔ＝２×Δｔｒ×ｖ      …（３）
【００７３】
式（３）の右辺は現車速ｖと信号機のタイミング（すなわち、赤残時間Δｔｒ）のみから定まる値である。
【００７４】
また、時間ｔは減速時間ｔｄと加速時間ｔａとの和であるので、時間ｔは次式で表される。
ｔ＝Δｖ／αｄ＋Δｖ／αａ＝Δｖ×（１／αｄ＋１／αａ）      …（４）
【００７５】
式（４）を式（３）に代入すると、次式が得られる。
Δｖ２＝２×Δｔｒ×ｖ／（１／αｄ＋１／αａ）      …（５）
【００７６】
以上より、走行制御方法１において、減速度αｄ、加速度αａ、現車速ｖの値（ここでは定数）、及び、赤残時間Δｔｒ（残時間算出部１３０により算出）により、減速量Δｖが算出される。また、算出された減速量Δｖにおける走行制御方法１での車両１の走行距離Ｌｄａ１［ｍ］は次式で表される。
Ｌｄａ１＝ｖ×ｔ−０．５×Δｖ×ｔ＝ｔ×（ｖ−０．５×Δｖ）    …（６）
【００７７】
すなわち、走行制御装置１００は、信号機から距離Ｌｄａ１［ｍ］手前の位置（図５に示す減速開始１−１地点）を、走行制御方法１による走行制御の開始位置（つまり、減速開始可能位置）に決定する。
【００７８】
この際、走行制御装置１００（選択部１４０）は、式（５）より算出される減速量Δｖが予め設定された許容範囲以内である場合、及び／又は、車両１の現在位置が信号機からＬｄａ１［ｍ］以上離れている場合に、走行制御方法１を選択可能であると判断してもよい。
【００７９】
＜走行制御方法２＞
走行制御方法２では、走行制御装置１００は、減速度αｄで減速量Δｖだけ減速し、その後、車速（ｖ-Δｖ）を維持するように制御する。
【００８０】
具体的には、走行制御方法２（図３Ｂ）の車速（ｖ-Δｖ）での走行時間をｔｃ［ｓｅｃ］とすると、走行制御方法２での遅れ距離Ｌは、次式で表される。
Ｌ＝０．５×Δｖ×ｔｄ＋Δｖ×ｔｃ
＝０．５×Δｖ２／αｄ＋Δｖ×ｔｃ
＝０．５×Δｖ２／αｄ＋Δｖ×（Ｌｔ／ｖ−Δｖ／αｄ）      …（７）
【００８１】
遅れ距離Ｌは、次式でも表される。
Ｌ＝Δｔｒ×（ｖ-Δｖ）                …（８）
【００８２】
式（７）、式（８）より、以下の関係が導き出される。
Δｖ×ｔｃ＝Δｔｒ×（ｖ−Δｖ）−０．５×Δｖ２／αｄ      …（９）
【００８３】
また、ｔｃ＝（Ｌｔ／ｖ−Δｖ／αｄ）を、式（９）に代入し、Δｖについて整理すると次式が得られる。
ｃ１×Δｖ２＋ｃ２×Δｖ＋ｃ３＝０      …（１０）
ただし、ｃ１＝−０．５／αｄ
ｃ２＝Ｌｔ／ｖ＋Δｔｒ
ｃ３＝−ｖ×Δｔｒ
【００８４】
よって、減速量Δｖは、式（１０）のΔｖに関する２次式の解として次式で表される。
Δｖ＝（−ｃ２＋（ｃ２２−４×ｃ１×ｃ３）０．５）／（２×ｃ１）
Δｖ＝（−ｃ２−（ｃ２２−４×ｃ１×ｃ３）０．５）／（２×ｃ１）
…（１１）
【００８５】
以上より、走行制御方法２において、減速度αｄ、現車速ｖ、距離Ｌｔ（ここでは定数）、及び、赤残時間Δｔｒ（残時間算出部１３０により算出）により、減速量Δｖが算出される。また、算出された減速量Δｖにおける走行制御方法２での車両１の走行距離Ｌｄａ２［ｍ］は次式で表される。
Ｌｄａ２＝ｖ×ｔ−０．５×Δｖ×ｔｄ−Δｖ×ｔｃ    …（１２）
【００８６】
すなわち、走行制御装置１００は、信号機から距離Ｌｄａ２［ｍ］手前の位置（図５に示す減速開始１−２地点）を、走行制御方法２による走行制御の開始位置（つまり、減速開始可能位置）に決定する。
【００８７】
この際、走行制御装置１００（選択部１４０）は、式（１１）により算出される減速量Δｖが予め設定された許容範囲内である場合、及び／又は、車両１の現在位置が信号機からＬｄａ２［ｍ］以上離れている場合に、走行制御方法２を選択可能であると判断してもよい。
【００８８】
＜走行制御方法３＞
走行制御方法３では、走行制御装置１００は、例えば、２段階の減速により信号機で車両１が停車するように制御する。なお、走行制御方法３での減速の段数は２段階に限定されない。
【００８９】
以下では、上述したパラメータの他に、次のパラメータを用いて説明する。
［１段階目の減速］
Δｖ１［ｋｐｈ］：減速量
αｄ１［ｍ／ｓ２］：減速度
ｔｄ１［ｓｅｃ］  ：減速時間
［２段階目の減速］
Δｖ２＝ｖ−Δｖ１［ｋｐｈ］：減速量
αｄ２［ｍ／ｓ２］：減速度
ｔｄ２［ｓｅｃ］  ：減速時間
【００９０】
この場合、次式が成り立つ。
ｔｄ１＝Δｖ１／αｄ１      …（１３）
ｔｄ２＝Δｖ２／αｄ２      …（１４）
【００９１】
よって、走行制御方法３での遅れ距離Ｌは、次式で表される。
Ｌ＝０．５×Δｖ１×ｔｄ１＋０．５×Δｖ２×ｔｄ２    …（１５）
【００９２】
ここで、走行制御方法３による減速走行の所要時間ｔは次式で表される。
ｔ＝ｔｄ１＋ｔｄ２      …（１６）
【００９３】
よって、走行制御方法３の走行制御による走行距離Ｌｄａ３［ｍ］は次式で表される。
Ｌｄａ３＝０．５×（２×ｖ−Δｖ１）×ｔｄ１＋０．５×（ｖ−Δｖ１）×ｔｄ２
…（１７）
【００９４】
一方、距離Ｌｔは、赤残時間Δｔｒから次式のように求まる。
Ｌｔ＝Δｔｒ×ｖ      …（１８）
【００９５】
よって、走行距離Ｌｄａ３は、次式のように表すこともできる。
Ｌｄａ３＝Δｔｒ×ｖ      …（１９）
【００９６】
以上より、走行制御装置１００は、信号機から距離Ｌｄａ３［ｍ］手前の位置（図５に示す減速開始１−３地点）を、走行制御方法３による走行制御の開始位置（つまり、減速開始可能位置）に決定する。つまり、走行制御部１５０は、赤残時間Δｔｒに基づいて算出されるＬｄａ３だけ信号機から離れた位置から、走行制御方法３に従った走行制御を実行すればよい。
【００９７】
以上、走行制御方法１〜３の各々を選択可能であるか否かを判断する方法、及び、各走行制御方法の詳細について説明した。
【００９８】
なお、図５に示すように、同一の赤残時間Δｔｒに対しては、走行制御方法１、２、３の順に、各走行制御方法による車両１の走行距離が長くなり（Ｌｄａ１＞Ｌｄａ２＞Ｌｄａ３）、減速開始可能位置が信号機からより遠くなる。換言すると、車両１が或る地点（同一地点）に位置しているとした場合、走行制御装置１００において各走行制御方法を選択するためには、走行制御方法１、２、３の順に、赤残時間Δｔｒの長さがより短い状態である必要がある。つまり、選択部１４０では、赤残時間Δｔｒがより長いほど、優先順位が高い走行制御方法は選択されにくくなる。
【００９９】
このような動作により、走行制御装置１００は、信号機の赤信号のタイミングに基づいて算出される赤残時間Δｔｒに対して選択可能な走行制御方法のうち、燃費に関する優先順位が最も高い走行制御方法に従って車両１の走行制御を実現することができる。
【０１００】
＜実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る走行制御装置１００は、車両１の自動走行を制御する装置であって、信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、車両１が現車速を維持して信号機に到達する際の信号機の信号状態を推定する信号状態推定部１２０と、推定される信号状態が赤信号である場合、車両１が現車速を維持して信号機に到達してから信号機の信号状態が青信号になるまでの赤信号の残時間（赤残時間）を算出する残時間算出部１３０と、燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、赤残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で優先順位が最も高い走行制御方法を選択する選択部１４０と、選択部１４０で選択された走行制御方法に従って車両１の走行を制御する走行制御部１５０と、を有する。
【０１０１】
例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、「制御無」の場合には、車両１が現車速を維持したまま信号機に向かって走行するので、車両１は赤信号により停車する必要がある。また、図５に示すように、「制御無」の場合には、例えば、信号機が赤信号（又は黄色信号）に切り替わるタイミングで車両１が信号機で停車するために急減速している。
【０１０２】
これに対して、図３Ａに示すように、走行制御装置１００は、走行制御方法１に従って走行制御を行うことで、減速走行を最小限に抑えて、車両１が青信号で信号機を通過することができる。すなわち、走行制御装置１００が走行制御方法１を最優先に使用することで、減速によるエネルギー損失を大幅に減少させることができる。また、走行制御方法１では、走行制御装置１００は、車両１が信号機を青信号で通過するように走行制御を行うので、信号機によって停車させられることによる時間ロスを大幅に減少させることができる。また、図３Ａに示すように、走行制御方法１では、車両１は、信号機を減速前の車速ｖで通過できるので、信号機通過後（図５では距離１０００［ｍ］以降）も減速による時間ロスが生じること無く走行することができる。
【０１０３】
また、図３Ｂに示すように、走行制御装置１００は、走行制御方法２に従って走行制御を行うことで、走行制御方法１と同様に、車両１が青信号で信号機を通過することができる。つまり、走行制御部１５０が走行制御方法２を、走行制御方法１の次に優先的に使用することで、減速によるエネルギー損失を大幅に減少させることができる。また、走行制御方法２では、走行制御装置１００は、車両１が信号機を青信号で通過するように走行制御を行うので、信号機によって停車させられることによる時間ロスを大幅に減少させることができる。
【０１０４】
さらに、図３Ｃに示すように、赤信号によって車両１を停車させる必要がある場合でも、走行制御装置１００は、走行制御方法３に従って走行制御を行うことで、制御無の場合と同様に時間ロスは発生するものの、減速によるエネルギー損失を減少させることができる。より具体的には、図５に示すように、「制御無し」の場合には、車両１で急減速が発生するのに対して、走行制御方法３では、車両１は減速開始１−３地点から緩やかに減速して信号機で停車することができる。
【０１０５】
このように、本実施の形態に係る走行制御装置１００は、信号機の赤信号のタイミングに基づいて、車両１の燃費及び時間のロスを回避して、燃費性に優れた走行制御を実現することができる。更に、本実施の形態に係る走行制御装置１００は、車両１が信号機で停車する場合でも急ブレーキの発生を抑え、ブレーキ損失を抑えることができる。
【０１０６】
＜本実施の形態の変形例＞
なお、以上説明した走行制御装置１００の構成の一部は、走行制御装置１００の構成の他の部分と物理的に離隔していてもよい。この場合、それらの構成は、互いに通信を行うための通信部をそれぞれ備える必要がある。
【０１０７】
また、上記実施の形態において、走行制御装置１００は、車両１周囲の交通流又は道路環境が車両１の減速を許容できる場合（例えば、片側２車線の場合）に、走行制御方法１〜３を使用してもよい。または、車両１の現車速が減速走行制御による燃費効果が大きい所定値（例えば、４０［ｋｐｈ］）以上の場合に、走行制御装置１００は、走行制御方法１〜３を使用してもよい。
【０１０８】
また、上記実施の形態において、走行制御装置１００は、車両１の前走車が存在する場合には、当該前走車から前方の信号機の状態を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて走行制御を行ってもよい。これにより、走行制御装置１００は、自車が信号機の状態を示す情報を取得する場合よりも早く情報を取得でき、走行制御の判断を早くすることができる。
【０１０９】
また、上記実施の形態において、走行制御装置１００は、対象の信号機における信号待ち車両の長さ（車列長）を示す車列長情報を取得できる場合、信号機に設定された停車位置（停止線の位置）よりも、車列長情報に示される車列長分手前に、車両１の停車位置（仮想信号機位置）を設定し、赤残時間Δｔｒを修正し、修正後の赤残時間に基づいて走行制御方法を選択してもよい。
【０１１０】
また、上記実施の形態では、車両１が青信号で信号機を通過するための走行制御方法として、図３Ａに示す減速走行と現車速までの加速走行とを含む走行制御方法１、及び、図３Ｂに示す減速走行と減速後の車速を維持する走行とを含む走行制御方法２を用いる場合について説明した。しかし、走行制御装置１００において使用可能な走行制御方法はこれらに限定されない。例えば、走行制御装置１００は、車両１が信号機を青信号で通過できるように、現車速ｖ［ｋｐｈ］からの減速走行（ｖ−Δｖ１［ｋｐｈ］）と、減速走行後の加速走行（ｖ−Δｖ１＋Δｖ２［ｋｐｈ］）（ただし、加速量Δｖ２＜減速量Δｖ１）とを行う走行制御方法を用いてもよい。この走行制御方法を用いることにより、走行制御装置１００は、走行制御方法１を使用できない場合でも、走行制御方法２よりも車両１の燃費を改善することができる。
【０１１１】
また、上記実施の形態で説明した走行制御装置１００の各機能は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、及び通信回路をそれぞれ有する。この場合、例えば、走行制御装置１００を構成する上記各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【０１１２】
＜本開示のまとめ＞
本開示の走行制御装置は、車両の自動走行を制御する装置であって、信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、前記車両が現在の走行速度を維持して前記信号機に到達する際の前記信号機の信号状態を推定する推定部と、前記推定される信号状態が赤信号である場合、前記車両が前記現在の走行速度を維持して前記信号機に到達してから前記信号機の信号状態が青信号になるまでの赤信号の残時間を算出する算出部と、燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、前記残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で前記優先順位が最も高い走行制御方法を選択する選択部と、前記選択部で選択された走行制御方法に従って前記車両の走行を制御する走行制御部と、を有する。
【０１１３】
なお、上記走行制御装置において、前記複数の走行制御方法には、前記車両が前記信号機を青信号で通過するように、惰性走行による減速走行と、当該減速走行後に前記現在の走行速度までの加速走行とを行う第１の走行制御方法、前記車両が前記信号機を青信号で通過するように、惰性走行による減速走行と、当該減速走行後の車速を維持した走行とを行う第２の走行制御方法、及び、前記車両が前記信号機で停車するように、惰性走行を含む減速走行を行う第３の走行制御方法が含まれ、前記選択部は、前記第１の走行制御方法を最優先で選択し、前記第１の走行制御方法を選択できない場合、前記第２の走行制御方法を選択し、前記第１の走行制御方法及び前記第２の走行制御方法を選択できない場合、前記第３の走行制御方法を選択してもよい。
【０１１４】
また、上記走行制御装置において、前記選択部は、前記残時間に基づいて前記第１の走行制御方法での前記減速走行における第１の減速量を算出し、前記第１の減速量に応じて、前記第１の走行制御方法を選択できるか否かを判断してもよい。
【０１１５】
また、上記走行制御装置において、前記選択部は、前記残時間に基づいて前記第２の走行制御方法での前記減速走行における第２の減速量を算出し、前記第２の減速量に応じて、前記第２の走行制御方法を選択できるか否かを判断してもよい。
【０１１６】
また、上記走行制御装置において、前記選択部は、前記残時間に基づいて前記第１の走行制御方法での前記減速走行における第１の減速量を算出し、前記第１の減速量で前記第１の走行制御方法を実行した場合に要する前記車両の走行距離に応じて、前記第１の走行制御方法を選択できるか否かを判断してもよい。
【０１１７】
また、上記走行制御装置において、前記選択部は、前記残時間に基づいて前記第２の走行制御方法での前記減速走行における第２の減速量を算出し、前記第２の減速量で前記第２の走行制御方法を実行した場合に要する前記車両の走行距離に応じて、前記第２の走行制御方法を選択できるか否かを判断してもよい。
【０１１８】
また、上記走行制御装置において、前記車両が前記現在の走行速度を維持して前記信号機に到達するタイミングに対する、前記車両が前記第１の走行制御方法によって前記信号機に到達するタイミングの遅れ時間は、前記残時間に一致してもよい。
【０１１９】
また、上記走行制御装置において、前記選択部は、前記現在の走行速度が所定の閾値以上の場合に、前記走行制御方法の選択を行ってもよい。
【０１２０】
また、本開示の走行制御方法は、車両の自動走行を制御する走行制御方法であって、信号機における信号状態の切替タイミングに基づいて、前記車両が現在の走行速度を維持して前記信号に到達する際の前記信号機の信号状態を推定するステップと、前記推定される信号状態が赤信号である場合、前記車両が前記現在の走行速度を維持して前記信号機に到達してから前記信号機の信号状態が青信号になるまでの赤信号の残時間を算出するステップと、燃費に関する優先順位が設定された複数の走行制御方法のうち、前記残時間に対して選択可能な走行制御方法の中で前記優先順位が最も高い走行制御方法を選択するステップと、前記選択された走行制御方法に従って前記車両の走行を制御するステップと、を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本開示の一態様は、信号機の赤信号のタイミングを取得できる走行制御装置に有用である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  車両
２  走行制御システム
３  エンジン
４  クラッチ
５  変速機
６  推進軸
７  差動装置
８  駆動軸
９  車輪
１０  エンジン用ＥＣＵ
１１  動力伝達用ＥＣＵ
２０  道路情報取得装置
３０  車両情報取得装置
３１  アクセルセンサ
３２  ブレーキスイッチ
３３  シフトレバー
３４  ターンシグナルスイッチ
３５  車速センサ
４０  制動装置
４１  フットブレーキ
４２  リターダ
４３  補助ブレーキ
１００  走行制御装置
１１０  情報格納部
１２０  信号状態推定部
１３０  残時間算出部
１４０  選択部
１５０  走行制御部
【図１】
2017144935.tif 000003
【図２】
2017144935.tif 000004
【図３Ａ】
2017144935.tif 000005
【図３Ｂ】
2017144935.tif 000006
【図３Ｃ】
2017144935.tif 000007
【図４】
2017144935.tif 000008
【図５】
2017144935.tif 000009