以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1〜図8は本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を説明する図であり、図1はその車両の制御装置を搭載する車両の一例を示す図である。
図1において、車両100は、動力源として、内燃機関であるエンジン101と、モータジェネレータ(MG)として機能する回転電機103、105とを備えている。この車両100は、これらエンジン101や回転電機103、105の出力する回転動力を駆動輪109に動力伝達機構110を介して伝達して転動させることにより走行する。なお、この車両100は、ドライバが不図示のフットブレーキを踏み込むことで機能する摩擦式ブレーキ(制動機構)140が駆動輪109の回転を摩擦制動することにより減速停止するようになっている。
動力伝達機構110は、エンジン101の出力する回転動力を入力される入力軸111と、デファレンシャルギヤ(差動歯車装置)150に連結されて左右の駆動輪109のそれぞれに伝達する回転動力を出力する出力軸112と、入力軸111および出力軸112との間に介在して回転動力を中継するように伝達する伝達軸113と、入力軸111と伝達軸113の間に配置されてエンジン101の回転動力を回転電機103、105に分配して出力させる動力分配機構115と、出力軸112と伝達軸113との間に配置されて動力分配機構115から伝達される回転動力を備える変速段で自動変速して駆動輪側に出力する有段変速機構117と、を備えて構築されている。
この動力伝達機構110は、軸心が共通の軸線となるように、入力軸111、出力軸112および伝達軸113がトランスミッションケース119内に直列に収容されて、それぞれ回転自在に軸受などを介して支持されている。ここで、出力軸112の回転速度(回転数)は車速センサ132が検出し、回転電機103のロータの回転速度は回転速度センサ133が検出し、回転電機105のロータと一体の伝達軸113の回転速度は回転速度センサ135が検出するようにそれぞれ設置されている。これら車速センサ132および回転速度センサ133、135は、後述のECU11にセンサ信号を送信可能に接続されている。なお、図1は、動力伝達機構110が入力軸111などの軸心を中心にして回転対称に構成されているため、図中下側を省略する骨子図(スケルトン図)である。
動力分配機構115は、第1回転電機(MG1)103と第2回転電機(MG2)105とが切換クラッチC0および切換ブレーキB0を備えるシングルピニオン型の遊星歯車機構121に連結されて、エンジン101の回転動力を分配出力するようになっている。遊星歯車機構121は、サンギヤS0、プラネタリギヤP0、キャリヤCA0、およびリングギヤR0を回転要素として備えている。第1回転電機103は、遊星歯車機構121のサンギヤS0にロータが一体回転するように連結されている。第2回転電機(MG2)105は、遊星歯車機構121のリングギヤR0および伝達軸113と一体的にロータが回転するように連結されている。また、遊星歯車機構121のキャリヤCA0は入力軸111、すなわちエンジン101の出力軸に連結されている。切換ブレーキB0はトランスミッションケース119に設置されて、サンギヤS0を締結または解放する。切換クラッチC0はそのサンギヤS0とキャリヤCA0との間を締結または解放する。なお、切換クラッチC0および切換ブレーキB0は、油圧により駆動して圧接する対象部材との係合圧力を調整することにより締結状態や解放状態や摩擦接触(所謂、摺動)状態を維持する摩擦係合要素により構築されている。
この動力分配機構115は、例えば、切換クラッチC0および切換ブレーキB0が解放状態にされると、サンギヤS0、キャリヤCA0、リングギヤR0がそれぞれ相対回転可能な差動状態にされる。このとき、エンジン101の出力(回転動力)が第1回転電機103と第2回転電機105(伝達軸113)とに分配されて、例えば、そのエンジン101の分配出力で第1回転電機103が発電機として駆動され、また、第2回転電機105が電動機として駆動される。これにより、動力分配機構115は、回転電機103、105による所謂、無段変速状態(電気的CVT:Continuously Variable Transmission)になり、エンジン101の回転数に拘わらずに、伝達軸113の回転数を連続的に変化させる差動状態にすることができ、入力軸111の回転速度/伝達軸113の回転速度の変速比を連続的に変化させることができる。なお、回転電機103、105は、電動機として機能する際にインバータ107を介してバッテリ108内に蓄電されている電力の供給(放電)を受けて回転駆動し、また、発電機として機能する際の発電電力はインバータ107を介してバッテリ108に充電(蓄電)される。
また、動力分配機構115は、切換クラッチC0または切換ブレーキB0の一方が締結状態にされると、差動回転不能な非差動状態にされる。例えば、動力分配機構115は、サンギヤS0とキャリヤCA0とが切換クラッチC0により締結されると、リングギヤR0も含めて一体回転されるロック状態にされて差動回転不能な非差動状態とされる。このとき、エンジン101の回転数と伝達軸113の回転数とが一致する変速比「1」に固定される。これにより、動力分配機構115が非無段変速状態の定変速状態になって、有段変速機構117による有段変速可能な状態にされる。
また、この動力分配機構115は、サンギヤS0が切換ブレーキB0によりトランスミッションケース119側に連結されてロック状態にされても、差動回転不能な非差動状態にされる。このとき、リングギヤR0はキャリヤCA0よりも増速回転される。これにより、動力分配機構115が非無段変速状態の定増速(変速)状態になって、有段変速機構117による有段変速可能な状態にされる。
有段変速機構117は、シングルピニオン型の第1遊星歯車機構125、第2遊星歯車機構126、および第3遊星歯車機構127と共に、切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3を備えて、4速の有段式自動変速機として機能する。第1遊星歯車機構125は、サンギヤS1、プラネタリギヤP1、キャリヤCA1、およびリングギヤR1を回転要素として備えている。第2遊星歯車機構126は、サンギヤS2、プラネタリギヤP2、キャリヤCA2、およびリングギヤR2を回転要素として備えている。第3遊星歯車機構127は、サンギヤS3、プラネタリギヤP3、キャリヤCA3、およびリングギヤR3を回転要素として備えている。なお、切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3は、切換クラッチC0および切換ブレーキB0と同様の摩擦係合要素により構築されている。
この有段変速機構117では、サンギヤS1およびサンギヤS2が一体回転するように連結されて、切換クラッチC2を介して伝達軸113に締結または解放可能に連結されている。また、リングギヤR2およびサンギヤS3は一体回転するように連結されて、切換クラッチC1を介して伝達軸113に締結または解放可能に連結されている。さらに、リングギヤR1、キャリヤCA2およびキャリヤCA3は出力軸112に一体回転するように連結されている。そして、切換ブレーキB1、B2、B3はトランスミッションケース119に設置されており、切換ブレーキB1は一体回転するサンギヤS1およびサンギヤS2を締結または解放し、切換ブレーキB2はキャリヤCA1を締結または解放し、切換ブレーキB3はリングギヤR3を締結または解放する。
このように構成された動力伝達機構110は、後述するECU11の駆動制御によって、動力分配機構115の切換クラッチC0と切換ブレーキB0のいずれかが駆動されて締結状態にされ、有段変速機構117の切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3が選択的に駆動されて締結状態にされる。これにより、動力分配機構115から伝達軸113を介して伝達されるエンジン101や回転電機103、105の回転動力は、車速等の各種運転状況に応じて後述の変速段に切り換えられることにより、変速されつつ出力軸112から駆動輪109側へと出力される。すなわち、動力伝達機構110が有段変速機を構成している。
また、動力伝達機構110は、後述するECU11の駆動制御によって、動力分配機構115の切換クラッチC0と切換ブレーキB0が解放状態にされることで無段変速状態とされ、有段変速機構117を含めて電気的な無段変速機として機能可能な状態にされる。
なお、動力伝達機構110は、有段変速機構117の切換クラッチC1、C2の一方が締結状態にされることにより回転動力を出力可能に伝達経路が形成されるが、その双方共に解放状態にされることにより回転動力の伝達経路が遮断状態にされる。
詳細には、この動力伝達機構110は、図2の締結作動表に示すように、動力分配機構115の切換クラッチC0および切換ブレーキB0と、有段変速機構117の切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3とが選択的に締結されることにより、無段変速段、あるいは、1速(1st)、2速(2nd)、3速(3rd)、4速(4th)、5速(5th)、R(Reverse)、N(Neutral)のいずれかの有段変速段が選択されて伝達経路が形成される。なお、図2に図示する「○」は選択駆動時に締結状態にされることを示し、また「◎」は上述の有段変速時の選択駆動時には締結状態にされるが無段変速時の選択駆動時には解放状態にされることを示している。また、車両100は、不図示のシフトレバーの選択操作により、例えば、駐車「P(パーキング)」、後進走行「R(リバース)」、動力伝達経路遮断の中立「N(ニュートラル)」、前進走行「D(ドライブ)」、前進走行「M(マニュアル)」のいずれかを選択可能に備えており、「D」ポジションの選択時に無段変速制御を実行し、また、「M」ポジションの選択時に有段変速制御を実行するようになっている。
そして、図3に示すように、ECU(Electronic Control Unit)11は、予めメモリ12内に格納されている制御プログラムに従って車両100全体を統括制御するようになっている。ECU11は本発明における制御部に相当する。ECU11は、図中左側に示す各種センサ情報等の信号入力を受けて、図中右側に示す各種装置機器に制御情報等の信号出力をすることにより、例えば、エンジン101や回転電機103、105の駆動を制御し、また、動力伝達機構110の切換クラッチC0、C1、C2と切換ブレーキB0、B1、B2、B3の駆動を制御して動力分配機構115や有段変速機構117を制御するようになっている。
ここで、ECU11は、図3中の左側に信号入力用インタフェースが準備されている。このECU11は、詳細な図示は省略するが、例えば、エンジン水温のセンサ信号、シフトレバーの選択ポジションのセンサ信号、自動運転モード設定スイッチの操作信号、ステアリングホイールに設けられたオートクルーズスイッチの操作信号、回転電機103の回転数の回転速度センサ133のセンサ信号、回転電機105の回転数の回転速度センサ135のセンサ信号、エンジン101の回転数NEのセンサ信号、吸気温度のセンサ信号、Mモード(手動変速操作)スイッチの切換信号、エアコン(エアーコンディショナ)の操作信号、車速(出力軸112)の車速センサ132のセンサ信号、動力伝達機構110におけるAT(Automatic Transmission)の油温のセンサ信号、ECT(Electronic Controlled Transmission)のスイッチの操作信号、サイドブレーキの操作信号、フットブレーキ(ブレーキペダルの踏込量)のセンサ信号、触媒温度のセンサ信号、アクセル開度(アクセルペダルの踏込量)のセンサ信号、カム角のセンサ信号、スノーモードの設定信号、車両前後方向の加速度のセンサ信号、オートクルーズ走行等の自動運転走行の各種信号、過給器のタービンの回転数NTのセンサ信号、車両の重量(車重)のセンサ信号などの各種信号が入力可能になっている。
また、ECU11は、図3中の右側に信号出力用インタフェースが準備されている。このECU11は、詳細な図示は省略するが、例えば、インジェクタ(燃料噴射装置)の駆動制御信号、吸気管の電子スロットル弁の駆動制御信号、過給圧の調整制御信号、電動エアコンへの制御信号、エンジン101の燃焼室のプラグの点火信号、回転電機103(MG1)の駆動制御信号、回転電機105(MG2)の駆動制御信号、並列処理する別個の駆動制御処理を実行するコントローラA、Bへの制御信号、ギヤ比インジケータへの表示信号、スノーモードインジケータへの表示信号、ATライン圧コントロールソレノイドへの駆動制御信号、ABS(Anti−lock Brake System)アクチュエータへの駆動制御信号、Mモード(手動変速操作)インジケータへの表示信号、ATソレノイドへの駆動制御信号、AT電動オイルポンプ22の電動モータ23への駆動制御信号、可変容量型である機械式オイルポンプ21への容量制御信号、電動ヒータへの駆動制御信号、ギヤ比インジケータへの表示信号などの各種信号、並列処理するオートクルーズ走行等の自動運転走行のコントロール制御処理を実行するコントローラCへの制御信号が出力可能になっている。
また、ECU11は、装置各部に設置されているセンサなどからの各種入力信号に基づいて対応する各種出力信号を生成し、例えば、不図示のソレノイドなどに駆動制御信号を出力する。このECU11は、動力伝達機構110を構成する動力分配機構115や有段変速機構117の切換クラッチC0、C1、C2および切換ブレーキB0、B1、B2、B3の締結・解放を切り換える締結油圧あるいは解放油圧を適宜に供給して変速制御処理を実行させる。
この動力伝達機構110の動力分配機構115や有段変速機構117は、切換クラッチC0、C1、C2および切換ブレーキB0、B1、B2、B3が適宜締結されることにより、それぞれの回転要素(サンギヤS、キャリヤCA、リングギヤR)が図4の共線図に示す回転速度の関係を維持する状態で回転する。なお、図4の共線図では、連結されて一体回転する回転要素(サンギヤS、キャリヤCA、リングギヤR)が一つの縦線にまとめられて、所定の回転速度比(変速比)になるように各縦線の離隔間隔が設定されており、その縦線を横断する直線状の交差線とその縦線との交点がその回転要素毎の回転速度になるように作図されている。
例えば、図4に示すように、動力分配機構115は、図2に示す切換クラッチC0または切換ブレーキB0が締結状態の有段変速時には、サンギヤS0、キャリヤCA0およびリングギヤR0の噛み合い位置が固定されて直結状態で回転される。このとき、動力分配機構115は、回転動力が伝達される経路が形成され、回転要素毎の縦線に対して直交する交差線とその縦線との交点が横一線となって等速回転になる。すなわち、動力分配機構115の締結状態時には、サンギヤS0とロータが一体回転する第1回転電機103と、キャリヤCA0と一体回転する入力軸111に出力軸が連結されるエンジン101と、リングギヤR0とロータが一体回転する第2回転電機105とが等速回転されて、入力軸111から伝達軸113を介して出力軸112の前段の有段変速機構117に回転動力が伝達出力される。
要するに、動力分配機構115の締結状態の有段変速時において、入力軸111から出力軸112に伝達出力される回転動力の変速比は、有段変速機構117の切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3の締結状態や解放状態に応じた有段変速切換により決定される。
また、動力分配機構115は、図2に示す切換クラッチC0および切換ブレーキB0の解放状態の無段変速時には、歯数に応じた変速比で噛み合い位置が変化されるサンギヤS0、キャリヤCA0およびリングギヤR0の回転要素毎の縦線に対して傾斜する交差線とその縦線との交点が上下に異なって差動回転になる。すなわち、動力分配機構115の解放状態(無段変速)時には、第1回転電機103に連結されているサンギヤS0と、エンジン101に連結されているキャリヤCA0(入力軸111)と、第2回転電機105に連結されているリングギヤR0との差動回転が許容されて、入力軸111から出力される回転動力が出力軸112の前段の有段変速機構117側の伝達軸113に伝達される。
要するに、動力分配機構115の解放状態の無段変速時における、入力軸111から出力軸112に伝達出力される回転動力の変速比は、動力分配機構115の切換クラッチC0および切換ブレーキB0の締結状態や解放状態に応じた回転電機103、105の差動回転に基づく無段変速比に加えて、有段変速機構117の切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3の締結状態や解放状態に応じた有段変速切換により決定される。
このとき、有段変速機構117は、切換クラッチC1、C2が締結状態の場合、それぞれの縦線に対して直交する交差線とその縦線との交点が横一線となって等速回転される。すなわち、有段変速機構117は、伝達軸113や動力分配機構115を介して等速の変速比で入力軸111から伝達される回転動力をそのまま等速伝達して出力軸112を等速回転させる。
また、有段変速機構117は、切換クラッチC1、C2および切換ブレーキB1、B2、B3の締結状態や解放状態に応じてサンギヤS1〜S3、キャリヤCA1〜CA3、およびリングギヤR1〜R3がそれぞれの歯数に応じた変速比で回転される変速機構を構成することにより、その回転要素の縦線に対して傾斜する交差線とその縦線との交点が上下に異なる回転速度で差動回転される。すなわち、有段変速機構117は、サンギヤSなどの回転要素のそれぞれが適宜に差動回転することにより、動力分配機構115や伝達軸113を介して入力軸111から伝達される回転動力を伝達経路の回転要素間の変速比で変速して出力軸112に出力し回転させる。
そして、ECU11は、取得するセンサ信号などの各種情報に基づいてメモリ12内の制御プログラムを実行することにより、例えば、メモリ12内に格納されている図5に示す変速線図などのマップに従って動力伝達機構110の切換クラッチC0、C1、C2と切換ブレーキB0、B1、B2、B3の駆動を制御するようになっている。
具体的に、ECU11は、例えば、効率のよい走行を実現するために、図5の変速線図に示すように、出力軸112から出力することを要求されるトルクと車速とをパラメータとして、動力伝達機構110の切換クラッチC0、C1、C2と切換ブレーキB0、B1、B2、B3とを締結状態または解放状態にする駆動制御信号を出力して変速制御処理を実行するようになっている。ここで、図5は、車速と出力(要求)トルクとをパラメータとして変速切換制御を実行する際に用いる変速線SHd、SHuを示す変速線図の一例を示している。この図5には、有段変速と無段変速とを切り換えるための有段変速領域と無段変速制御領域との変速境界線GCc、GCtを示す変速切換線図の一例も図示されている。さらに、図5には、エンジン101の回転動力を走行トルクにするエンジン走行と、回転電機103、105の回転動力を走行トルクにするモータ走行とを切り換えるために、エンジン走行領域とモータ走行領域との動力境界線PTを示す動力源切換線図の一例も図示されている。
詳細には、ECU11は、図5中の変速線SHd、SHuを横切るタイミングに変速段切換制御処理を実行するようになっている。このとき、ECU11は、加速中に、低速側から高速側に向かってアップシフト変速線SHuを横切るタイミングに、例えば、2速から3速にアップシフトさせる変速段切換制御処理を実行する。また、ECU11は、減速中に、高速側から低速側に向かってダウンシフト変速線SHdを横切るタイミングに、例えば、4速から3速にダウンシフトさせる変速段切換制御処理を実行する。
このECU11は、図5中の変速境界線GCc、GCtを横切るタイミングに有段変速と無段変速とを切り換える制御処理を実行するようになっている。このとき、ECU11は、高トルク側から低トルク側に向かって無段変速境界線GCcを横切るタイミングに、有段変速機構117の変速段はそのままで、動力分配機構115の切換クラッチC0と切換ブレーキB0とを解放状態にして無段変速制御領域に移行する変速種切換制御処理を実行する。また、ECU11は、低トルク側から高トルク側に向かって有段変速境界線GCtを横切るタイミングに、有段変速機構117の変速段はそのままで、動力分配機構115の切換クラッチC0または切換ブレーキB0の一方を締結状態にして有段変速制御領域に移行する変速種切換制御処理を実行する。
動力伝達機構110の切換クラッチC0、C1、C2と切換ブレーキB0、B1、B2、B3とを締結状態または解放状態に制御するために、図6に示される油圧回路20が設けられている。油圧回路20は、油圧源として互いに並列に接続された機械式オイルポンプ21及び電動オイルポンプ22と、これらの油圧源から供給される油圧をライン圧PLに調圧するプライマリレギュレータバルブ26と、このライン圧PLを更に個別に調圧して切換クラッチC0〜C3及び切換ブレーキB0〜B3に供給する油圧制御回路27とを備えている。
機械式オイルポンプ21は、エンジン101の出力軸に接続され、エンジン101により回転駆動される。機械式オイルポンプ21は可変容量型であり、ECU11の制御出力によって吐出容量を無段階で制御することができる。電動オイルポンプ22は、電動モータ23により回転駆動される。電動モータ23は、ECU11により制御される。EV走行中、すなわちエンジン101が停止し機械式オイルポンプ21が駆動できない状態では、電動オイルポンプ22によってライン圧PLを発生させるよう電動モータ23が制御される。また、EV走行で意図的に電動オイルポンプ22を駆動している時以外は、電動オイルポンプ22から油圧が発生しないように電動モータ23が制御される。機械式オイルポンプ21及び電動オイルポンプ22のそれぞれの吐出経路上には逆止弁24,25が設けられ、どちらか一方のオイルポンプが油を吐出しているときに、他方のオイルポンプに油が逆流することを防止できるよう構成されている。
プライマリレギュレータバルブ26は、リニアソレノイドバルブによって構成され、機械式オイルポンプ21や電動オイルポンプ22から発生する油圧を元圧として、ECU11からの指令信号に応じた値にライン圧PLを調圧する。プライマリレギュレータバルブ26は、本発明における調圧手段を構成する。なお、電動オイルポンプ22の回転数の変更、及び/又は機械式オイルポンプ21の吐出容量の変更によって、ライン圧PLを制御することも可能であって、これらの手段を調圧手段として用いても良い。
油圧制御回路27は、切換クラッチC0、C1、C2及び切換ブレーキB0、B1、B2、B3の各油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)の作動を制御する7個のリニアソレノイドバルブを含んで構成される。各油圧アクチュエータには、ライン圧PLが各リニアソレノイドバルブによりECU11からの指令信号に応じた係合圧(係合油圧)に調圧されて、それぞれ直接的に供給される。各リニアソレノイドバルブは、ECU11により独立に励磁、非励磁され、各油圧アクチュエータの油圧が独立に調圧制御されて切換クラッチC0〜C2、切換ブレーキB0〜B3の係合圧が制御される。
図7に示されるような入力トルク−ライン圧マップが予め作成され、ECU11のメモリ12に記憶されている。図7に示されるように、本実施形態におけるライン圧PLは、有段変速部117の入力トルクに応じて異なる値に設定される。すなわち、入力トルクが所定値T1未満の領域では、ライン圧PLは入力トルクによらず一定の値とされる。入力トルクが所定値以上の領域では、ライン圧PLは入力トルクが大きいほど大きい値とされる。有段変速部117の入力トルクは、アクセル開度、車速、及び動力分配機構115の変速比に基づいて推定される。自動運転が行われない手動運転モードでは、通常設定の制御値として、ライン圧PLがデフォルト値PL0に設定される。このデフォルト値PL0は、有段変速部117の切換クラッチC0〜C2及び切換ブレーキB0〜B3の動作が保証される最低限のライン圧の値であるベース値PLbaseに、所定の安全率を乗じて算出されたものである。本実施形態では、後述のとおり、ルート自動運転モード及びオートクルーズモードの実行中には、デフォルト値PL0とベース値PLbaseとの間である安全率の範囲内で、デフォルト値PL0よりも低減されたライン圧PLが設定される。そして、本実施形態では運転モードに応じて異なるライン圧PLの値PL0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5,PL6が設定され、これらの値は、同一の入力トルクについて比較すると、常にPL1<PL2<PL3<PL4<PL5<PL6<PL0の関係にある。
自動運転モード設定スイッチは、車両100の乗員(ドライバを含む)あるいは非乗車の運行者(以下乗員等という)が情報を入力するためのインタフェースであり、例えば、乗員等に画像情報を表示し且つ乗員等が入力操作を行うためのタッチパネルを含んで構成され、画面に表示された操作可能なスイッチ又はボタンのオブジェクトが実装されている。自動運転モード設定スイッチは、ECU11と無線で接続された携帯情報端末であって、乗員等による入力操作の受け付けや乗員等に対する情報の出力を行うものであってもよく、また、他の態様の入力手段、例えば機械的なプッシュスイッチであっても良い。車両100には、3種類の自動運転モードが、自動運転モード設定スイッチの入力操作により選択指示可能に備えられている。オートクルーズスイッチは、例えばステアリングホイールに設けられた機械的なノブを備えたプッシュスイッチ群であり、オートクルーズモードの開始及び終了の指示、クルーズ車速の設定、前車追従モードの開始及び終了の指示、及び車間距離の設定を行うことができる。
[オートクルーズモード]
オートクルーズモードは、例えば高速道路上において、アクセル操作及びブレーキ操作を簡略化してドライバの運転操作を支援することにより自動走行を実現するものである。オートクルーズモードでは、地図情報に基づく自動操舵は行われず、操舵はドライバのステアリングホイール操作のみにより行われるか、あるいは、ドライバによるステアリングホイールあるいは方向指示灯スイッチなどの入力手段の操作又はカメラやミリ波レーダセンサ等による外部状況の認識結果に基づく自動操舵ないし操舵支援動作を行うにとどまる。ECU11は、そのオートクルーズモードの選択指示(クルーズ車速の設定及び車間距離の設定を含む)を、オートクルーズスイッチの操作信号から取得した場合、メモリ12内の制御プログラムを実行して、車速などの各種取得情報を自動運転走行制御コントローラCに送るように構成されている。なおオートクルーズモードの終了指示は、オートクルーズスイッチ以外の入力手段、例えばアクセルペダル操作やブレーキペダル操作によって実行することとしてもよい。自動運転走行制御コントローラCは、ECU11から受け渡される車速などの各種取得情報に基づいてオートクルーズ制御信号を生成してECU11に返送する。ECU11は、受け取った制御信号に基づく車両100の自動運転走行制御処理を実行することにより、オートクルーズ走行を実現するようになっている。
自動運転走行制御コントローラCは、このオートクルーズ走行では、車速を一定に保ちつつ走行する定速制御モードと、先行車両に一定の車間距離を保ちつつ追随するように走行する車間制御モードとを、ECU11と連携して実行するようになっている。このECU11および自動運転走行制御コントローラCは、ドライバによるオートクルーズ走行の選択指示や各種走行条件の指定などの操作信号を取得して定速制御モードや車間制御モードを実行する。また、車両100においては、この定速制御モードや車間制御モードのオートクルーズモードを実行可能にする各種機器が搭載されており、例えば、車速や加速度を検出するセンサ類に加えて、周辺情報検出装置を備えている。周辺情報検出装置は、放射するミリ波の反射波を受け取って車間距離を検出する所謂、ミリ波レーダセンサ、先行車両との間で所謂車車間通信を行ってブレーキ信号などの各種情報を受け取る通信機能、及び車両の周辺の映像を撮影するカメラを含んで構成されている。
このオートクルーズ走行の定速制御モードでは、設定されている走行速度を維持するように、エンジン101や回転電機103、105の駆動や動力伝達機構110の切換と共に、摩擦式ブレーキ140の作動を自動制御するようになっている。例えば、高速道路の下り坂の走行中には、エンジン101のエンジンブレーキや回転電機103、105の回生制動を動力伝達機構110の変速比の切換により効果的に利用するとともに、摩擦式ブレーキ140による摩擦制動を効かせて走行速度を設定速度に維持する。ここで、回転電機103、105の回生制動は、駆動輪109の転動するトルクを伝達負荷して発電させる、所謂、回生制御処理の実行により機能し、その回転電機103、105が発電機として駆動する際に発生する制動力を利用するものである。なお、回転電機103、105を発電機として駆動させるために負荷されるトルクは、回生トルクと称され、また、その発電電力は回生電力と称される。また、本実施形態での説明において、回生制動は、便宜上、回転電機103、105で機能させると説明するが、回転電機103、105の一方または双方のいずれで機能させてもよく、エンジン101との連携などに応じて、適宜、選択して機能させればよい。
また、オートクルーズ走行の車間制御モードでは、先行車両に一定の車間距離を保ちつつ追随するように、先行車両からの離隔距離をミリ波レーダセンサにより検知しつつ、先行車両との間の車車間通信でフットブレーキの踏込などの制動情報等を取得することにより、エンジン101や回転電機103、105の駆動や動力伝達機構110の切換と共に、摩擦式ブレーキ140の作動を自動制御するようになっている。例えば、高速道路の先行車両の減速走行中の車間制御モードでは、エンジン101のエンジンブレーキや回転電機103、105の回生制動を動力伝達機構110の変速比の切換により効果的に利用するとともに、摩擦式ブレーキ140を適宜に自動的に作動させて先行車両との車間距離を一定に保ちつつ追随する。なお、オートクルーズモードは、走行経路を含む地図情報に基づくことなくドライバによる操舵に従い目標車速又は先行車両との距離を維持するように車両が走行するものであって、本発明における第2自動運転モードに相当する。
[ルート自動運転モード]
ルート自動運転モードは、地図情報に基づく自動操舵と自動加減速とを実行することにより、自動走行を実現するものである。このルート自動運転モードには、乗員が乗車している場合に選択される有人自動運転モードと、乗員が乗車していない場合に選択される無人自動運転モードとの2種類が設けられている。
ルート自動運転モードは、予め設定される目的地までの目標ルートすなわち走行経路を、ナビゲーションシステムが備える地図情報に従って決定し、その目的地までの自動運転走行を実現するものである。地図情報は、車載のナビゲーション端末における不揮発性メモリに格納されていてもよく、また車外のサーバ等に格納されて路車間通信その他の無線通信によって参照されても良い。
自動運転走行制御コントローラCは、例えば、ドライバがナビゲーション端末に入力した目的地、ナビゲーション端末で演算された車両位置、地図情報、インフラ情報、目標ルート及び進路、並びに天候等に基づいて、目標ルートに沿った走行計画を生成する。走行計画は、目標ルートに沿った進路を車両が走行する際における、車両の車速及び操舵トルクの推移を示すデータである。走行計画は、車両の速度パターン及び操舵パターンを含む。ここで速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔(例えば1m)で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された車速からなるデータである。操舵パターンとは、例えば、進路上に所定間隔(例えば1m)で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。自動運転走行制御コントローラCは、例えば乗員等の選択入力に応じて、旅行時間(車両が目的地に到着するまでに要される所要時間)が最も小さくなるように、あるいは燃費が最も小さくなるように、走行計画を生成してもよい。
生成された走行計画における速度パターンは、ベース車速として用いられ、走行時には、前車との目標車間距離から実車間距離を減じた差分に応じて、所定のマップにより、差分に比例した値である車速安全マージンが算出され、この車速安全マージンをベース車速から減算することによって、目標車速が算出される。例えば、実車間距離が小さすぎるときには車速安全マージンが正の値となり、これがベース車速から減算されることにより、それだけ目標車速が減少させられることになる。なお、車速安全マージンはその下限値をゼロでガードすることにより、目標車速をベース車速を超えて増大させないようにすることができる。他方、ルート自動運転モードでは、前車すなわち直前を走行する車両に追従して走行する前車追従モードを選択することができる。この前車追従モードでは、車速安全マージンに下限値を設けないか、あるいは特定の負の値に下限値を設けることにより、ベース車速を超えた目標車速の増大を許容し、これによって前車の追従を容易にすることができる。
ECU11は、自動運転走行制御コントローラCで生成した走行計画に基づいて車両の走行を自動で制御する。すなわち、ECU11は、地図情報・実勾配・実駆動力・実加速度などから走行抵抗を推定演算してこれを考慮(目標駆動力に加算)しつつ、自動運転走行制御コントローラCから出力された目標車速と実車速とが一致するように、エンジン101、回転電機MG1,MG2、ブレーキ140及び油圧回路20(したがって動力伝達機構110)を制御する。これにより、ECU11は、走行計画に沿って車両が自立走行するように、車両の運転を制御する。
このルート自動運転モードのうち、無人自動運転モードと有人自動運転モードとでは、基本的動作については同一であるが、無人自動運転モードでは、有人自動運転モードに比べて快適性(例えばエンジン101の振動及び騒音の抑制、動力伝達機構110の変速動作における振動抑制)に係る制御が省略ないし縮小されており、これにより相対的な燃料消費の低減が図られている。なお、ルート自動運転モードは、走行経路を含む地図情報に基づき車両が走行するものであって、本発明における第1自動運転モードに相当する。
ECU11は、メモリ12内の制御プログラムを実行することにより、オートクルーズモードとルート自動運転モード(無人自動運転モード及び有人自動運転モード)、及び自動運転を行わない手動運転モードを実行可能に構成されている。
例えば、ECU11は、手動運転モードでは、ドライバの手動操作に応じたセンサ信号等の取得情報などに基づいてメモリ12内の制御プログラムを実行することにより、エンジン101や回転電機103、105の駆動や動力伝達機構110の切換を実行して車両100の走行を実現する。
また、ECU11は、オートクルーズモードやルート自動運転モードでは、自動運転モード設定スイッチ等の操作信号に応じた設定車速などの走行条件を取得すると共にミリ波レーダセンサや車車間などの通信機能を稼動させて自動走行に必要な各種情報を取得して、メモリ12内の制御プログラムを実行する。これにより、ECU11は、エンジン101や回転電機103、105の駆動や動力伝達機構110の変速段の切換と共に、摩擦式ブレーキ140の作動を自動制御して車両100の走行を実現する。
ここで、ECU11は、自動運転モード設定スイッチによる選択に応じて、プライマリレギュレータバルブ26に指令信号を出力することで、走行モードごとに異なる値に、ライン圧PLを調圧する。具体的に、ECU11は、メモリ12内の制御プログラムを実行することにより、図8のフローチャートに示すライン圧設定処理を実行するようになっている。図8の処理ルーチンは、車両の走行中に所定のサイクルタイムΔtごとに繰り返し実行される。
図8において、処理が開始されると、まずECU11は、ルート自動運転モードが設定されているか否かを確認し(ステップS11)、ルート自動運転モードの設定が確認できなかった場合には、さらに、オートクルーズモードが設定されているか否か確認する(ステップS12)。
ステップS11、S12において、ルート自動運転モードやオートクルーズモードの設定を確認できなかったECU11は、手動運転モードで用いる通常設定の制御値として、ライン圧PLをデフォルト値PL0に設定する(ステップS13)。
ステップS12において、オートクルーズモードが設定されていることを確認したECU11は、次に、加減速予測があるかを判断する(S15)。この判断は、前車追従モード選択の有無、先行車両との車間距離、及び現在の車速に基づいて行うことができる。例えば、前車追従モードが選択されており、先行車両との車間距離が所定値以下であり、且つ現在の車速が所定値以上である場合に、加減速予測ありと判断される。これらの条件に合致する場合にはいずれも、先行車両の急な加減速に応答して加減速が行われる蓋然性が高いからである。これらの条件はOR条件で用いられても良く、また所定の重み付け和を基準値と比較してこれを上回った場合に加減速予測ありと判断するなど、他の態様で判断に反映しても良い。
加減速予測ありと判断される場合には、その時点での有段変速機構117の入力トルクによって図7の入力トルク−ライン圧マップが参照され、ライン圧PLとしてPL5が(S16)、また加減速予測なしと判断される場合にはPL6(S17)が選択される。PL5はPL6よりも小さく、かつ両者はデフォルト値PL0よりも小さい(PL5<PL6<PL0)。
一方、ステップS11において、ルート自動運転モードの設定を確認したECU11は、さらに、無人自動運転モードが選択されている否か確認する(ステップS18)。
ステップS18において、無人でのルート自動運転モードであることを確認したECU11は、次に、加減速予測があるかを判断する(S19)。この判断は、上述したステップS15と同様にして行われる。加減速予測ありと判断される場合には、その時点での有段変速機構117の入力トルクによって図7の入力トルク−ライン圧マップが参照され、ライン圧PLとしてPL1が(S20)、また加減速予測なしと判断される場合にはPL2(S21)が選択される。他方、ステップS18において、無人でのルート自動運転モードでないことを確認したECU11は、次に、加減速予測があるかを判断する(S22)。この判断は、上述したステップS15と同様にして行われる。加減速予測ありと判断される場合には、その時点での有段変速機構117の入力トルクによって図7の入力トルク−ライン圧マップが参照され、ライン圧PLとしてPL3が(S23)、また加減速予測なしと判断される場合にはPL4(S24)が選択される。
そして、これらライン圧はPL1<PL2<PL3<PL4<PL5の関係にある。すなわち、無人でのルート自動運転モードで設定されるライン圧はPL1,PL2は、有人でのルート自動運転モードで設定されるライン圧PL3,PL4よりも小さい。そして、有人でのルート自動運転モードで設定されるライン圧PL3,PL4は、オートクルーズモードで設定されるライン圧PL5,PL6よりも小さくされる。
ECU11は、ステップS13,S16,S17、S20,S21,S23,S24で設定されたライン圧によって、選択された走行モードでの走行制御処理を継続する(S14)。以上の処理は、予め設定されている間隔で繰り返し実行される。
以上の処理の結果、ECU11は、車両100の走行モードが、無人のルート自動運転モード、有人のルート自動運転モード、有人のオートクルーズモード、有人の手動運転モードのいずれであるかに応じて、メモリ12内に保持されているライン圧の設定値を用いて、プライマリレギュレータバルブ26が制御され、これによって調圧されたライン圧PLが、油圧制御回路27に供給される。したがって、このライン圧PLを上限として、油圧制御回路27内の各リニアソレノイドバルブを経由して、切換クラッチC0、C1、C2及び切換ブレーキB0、B1、B2、B3の各油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)に油圧が供給されて、これらの作動が制御されることになる。
以上のとおり、本実施形態では、ECU11は、
(i)地図情報に基づく自動操舵を実行しながら車両が走行する無人自動運転モード及び有人自動運転モード(第1自動運転モード)と、
(ii)ドライバによる操舵に従い目標車速又は先行車両との距離を維持するように車両が走行するオートクルーズモード(第2自動運転モード)と、
を少なくとも実行可能であり、且つ、無人自動運転モードの実行中及び有人自動運転モードの実行中には、オートクルーズモードの実行中よりもライン圧PLを小さくするように、調圧手段であるプライマリレギュレータバルブ26を制御する(PL1〜PL4よりもPL5及びPL6が大とされる)。
無人自動運転モード及び有人自動運転モードではドライバによる操舵を伴わないのに対し、オートクルーズモードではドライバによる操舵を伴うため、後者においては車両の挙動に対するドライバの注意力が一般的に高く、したがってドライバによる急な加減速要求が生じる可能性が相対的に高いと考えられる。そして本実施形態によれば、無人自動運転モードの実行中及び有人自動運転モードの実行中には、オートクルーズモードの実行中よりもライン圧を小さくするように、プライマリレギュレータバルブ26を制御するところ、ドライバによる操舵を伴わない無人自動運転モードの実行中及び有人自動運転モードの実行中には、ドライバによる急加速要求や急減速要求が生じる可能性が無いかあるいは低いため、ライン圧の低減に起因する変速機の応答性の悪化によりドライバビリティを悪化させる可能性も低く、しかもライン圧の低減によって油圧ポンプの機械的負荷が低減されるため、燃料消費を低減することができる。また、ドライバによる操舵を伴うオートクルーズモードの実行中には、ドライバによる急加速要求や急減速要求が生じた場合にも迅速に応答でき、良好なドライバビリティを提供できる。
また、本実施形態の他の態様としては、例えば、図9および図10に示すように、エンジン101と連携させる1つの回転電機207を動力源として搭載する車両200に適用してもよい。この車両200は、簡単に説明すると、エンジン101や回転電機207の回転動力を入力軸211に連結されているトルクコンバータ205と伝達軸213とを介して動力伝達機構210に伝達し、その回転動力を動力伝達機構210から出力軸212に出力して駆動輪109を転動させることにより走行するようになっている。
ここで、動力伝達機構210は、エンジン101と回転電機207の間に連結クラッチK0を有すると共に、切換クラッチC1、C2、C3、C4および切換ブレーキB1、B2を配置して、2組のダブルピニオン型の遊星歯車機構221、222を備えている。遊星歯車機構221は、サンギヤS1、プラネタリギヤP11、P12、キャリヤCA11、21、およびリングギヤR1を回転要素として備え、遊星歯車機構222は、サンギヤS21、S22、プラネタリギヤP21、P22、キャリヤCA12、22、およびリングギヤR2を回転要素として備えている。なお、図9は、動力伝達機構210が入力軸211などの軸心を中心にして回転対称に構成されているため、図中下側を省略する骨子図である。
この動力伝達機構110は、図10の締結作動表に示すように、切換クラッチC1、C2、C3、C4および切換ブレーキB1、B2が選択的に締結されることにより、1速(1st)、2速(2nd)、3速(3rd)、4速(4th)、5速(5th)、6速(6th)、7速(7th)、8速(8th)、R1(Reverse1)、R2(Reverse2)のいずれかの有段変速段が選択されて伝達経路が形成される。なお、図10に図示する「○」は選択駆動時に締結状態にされることを示している。
なお、上記実施形態及びその変形例では、駆動源として内燃機関に加えて回転電機を用いるハイブリッド車に本発明を適用した例について説明したが、本発明は変速機に設けられた油圧アクチュエータに供給されるライン圧を制御する調圧手段を備えた車両であれば、他の形式の車両、例えば駆動源としての回転電機を有せず内燃機関のみによって駆動される車両にも適用することができる。油圧制御回路によって制御される変速機は無段変速機(例えばベルト式、チェーン式あるいはトロイダル式のもの)であっても良く、このような適用も本発明の範疇に属するものである。
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が請求項に含まれることが意図されている。