JP7506994B2 - 自動変速機を搭載した車両の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の第二の態様によれば、自動変速機を搭載し、車両(1)の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能な車両(1)の制御方法であって、前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで前記車両(1)の車速を維持あるいは減速しつつ、前記要求駆動力の増加タイミングまでの待機期間内で前記エンジンの回転数を上昇させ、前記エンジン回転数の上昇に応じて前記エンジンのトルクを低下させ、前記自動変速機の変速段を下方にシフトさせる。
本発明の第三の態様によれば、自動変速機を搭載し、車両(1)の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能な車両(1)の制御装置(100)としてプロセッサを機能させるプログラムであって、前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで前記車両(1)の車速を維持あるいは減速しつつ、前記要求駆動力の増加タイミングまでの待機期間内で前記エンジンの回転数を上昇させ、前記エンジン回転数の上昇に応じて前記エンジンのトルクを低下させ、前記自動変速機の変速段を下方にシフトさせる、機能を前記プロセッサで実現する。
これにより、待機期間中にエンジン回転数が上昇し、エンジントルクが低下し、変速段がダウンシフトしているので、実際に駆動力を増加させた時のエンジン回転数の急激な上昇および変速ショックによる違和感を大幅に緩和できる。
前記エンジン回転数の上昇は、前記待機期間より短く通常の変速時間より長い期間で実行されることが望ましい。これにより追越制御待機中にエンジン回転数がゆっくり上昇するので乗員に気付かれ難くなる。
前記要求駆動力の増加を中止した場合、前記自動変速機の変速段を上方にシフトさせることでそれまでに上昇させた前記エンジンの回転数を下げる。このとき、前記自動変速機の変速段の上方へのシフトは、前記エンジンの回転数の降下が上昇時より小さい変化量となるように行うことが望ましい。要求駆動力の増加が中止されるとエンジン回転数が徐々に下降し、その下降変化量が上昇時より小さいことで乗員に気付かれ難くなる。
前記要求駆動力の増加が追い越し時に必要であり、前記追い越しを実行すると追越車線の前方あるいは後方の車両と衝突の可能性がある場合、前記追い越しが可能となるまで前記追い越し制御を待機することが望ましい。これにより、待機期間中にエンジン回転数が上昇し、エンジントルクが低下し、変速段がダウンシフトしているので、実際に追い越しを実行した時のエンジン回転数の急激な上昇および変速ショックによる違和感を大幅に緩和できる。
自動変速機を搭載した車両において、自動運転中に駆動力を必要とするまで時間がある場合、要求駆動力の増加タイミングまでの所定の期間内で駆動力および車速を一定に維持し、エンジン回転数を上昇させ、その回転数の上昇に応じてエンジントルクを低下させ、変速段をダウンシフトする。これにより、実際に駆動力を増加させた時のエンジン回転数の急激な上昇および変速ショックによる違和感を大幅に緩和できる。
図1に例示するように、車両1は二輪、三輪あるいは四輪等の自動車であり、本実施形態では後述するように自動変速機を備えた車両である。自動運転制御の適用は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等を駆動源とした自動車であってもよいし、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等から得られる電力を使用してモータを駆動する電気自動車であってもよい。
車両1には自動運転制御を含む車両制御を行う車両制御装置100の他に以下の装置、機器群が搭載されている。
・車両1の外部から各種情報を取り入れるための手段(外部状況取得部12、経路情報取得部13、走行状態取得部14等が含まれ、その他ボタン、ダイヤルスイッチ、GUI(Graphical User Interface)スイッチ等を含んでもよい。)、
・操作デバイス(アクセルペダル70、ブレーキペダル72、ステアリングホイール74、切替スイッチ80等)、
・操作検出センサ(アクセルペダル70のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ71、ブレーキペダル72の踏量を検出するブレーキ踏量センサ(ブレーキスイッチ)73、ステアリングホイール74の操舵角を検出するステアリング操舵角センサ(またはステアリングトルクセンサ)75)、
・報知装置(出力部)82、
・車両1の駆動又は操舵を行うための装置(走行用駆動力出力装置(駆動装置)90、ステアリング装置92、ブレーキ装置94)、および
・これらの装置や機器を接続する通信線およびネットワーク(CAN(Controller Area Network)、無線通信網等)。
次に、車両制御装置100について説明する。車両制御装置100は、自動運転制御部110、走行制御部120および記憶部140を備える。 自動運転制御部110の各部および走行制御部120の一部または全部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現される。また、これらのうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアによって実現されてもよい。また、記憶部140は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部140に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部140にインストールされてもよい。また、車両制御装置100は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。これにより、車両1の車載コンピュータに対して、上述したハードウェア機能部と、プログラム等からなるソフトウェアとを協働させて、本実施形態における各種処理を実現することができる。
図2において、車両1の走行用駆動力出力装置(駆動装置)90の構成が概略的に示される。エンジンEGの回転はクランクシャフト(エンジンEGの出力軸)221に出力され、トルクコンバータTCを介して自動変速機TMの入力軸227に伝達される。自動変速機TMは、エンジンEGから入力軸227に伝達された回転を変速して出力軸228から駆動輪側に出力し、前進走行用の複数の変速段と後進走行用の一の変速段とを設定可能な有段式の自動変速機である。
車両1では、運転者による切替スイッチ80の操作で自動運転モードが選択された場合、自動運転制御部110は車両1の自動運転制御を行う。この自動運転制御では、自動運転制御部110は、外部状況取得部12、経路情報取得部13、走行状態取得部14などから取得した情報、あるいは自車位置認識部112および外界認識部114で認識した情報に基づいて、車両1の現在の走行状態(実走行軌道や走行位置等)を把握する。目標走行状態設定部118は、行動計画生成部116で生成した行動計画に基づいて、車両1の目標とする走行状態である目標走行状態(目標軌道や目標位置)を設定する。偏差取得部42は、目標走行状態に対する実走行状態の偏差を取得する。走行制御部120は、偏差取得部42により偏差が取得される場合に、車両1の走行状態を目標走行状態に一致あるいは近づけるように走行制御を行う。
以下、本発明の第1実施例による制御方法について詳細に説明する。本実施例による制御方法は上述したシステムに実装可能である。ここでは追い越し時の加速・駆動力制御について説明するが、本発明は追い越しの場合だけでなく、駆動力の急な増加が予想される状況であれば適用可能である。
図3において、車両Aが本実施例による制御方法を実装した上記車両1であり、車両Bが追い越すべき前方車両であり、車両Cが車両Aを追い越そうと接近しつつある後方車両あるいは追い越し車線を走行している前方車両である。このような周辺車両は上述したように外界認識部114によって認識されている。
図5に例示するように、時点t1で加速待機の判断をしたとする。車両制御装置100は、必要となる要求駆動力を予め計算し、加速待機開始から変速時間Ts2が経過する間でエンジン回転数NEを徐々に上昇させ(c)、エンジントルクを徐々に低下させる(d)。たとえば、エンジントルクはスロットル開度を下げること低下させることができる。エンジン回転数NEが上昇してもエンジントルクが低下するので、車両制御装置100は車速Vと駆動力とを一定に維持することができる(図5(b)および(f))。
上述した図5に例示する制御では、加速待機中に1段のダウンシフトが実行されたが、多段シフトが必要な場合もある。以下、一例として、N段から(N-2)段へ2段ダウンシフトする場合を説明する。
本実施例による制御方法は、ダウンシフトが予測される状況であれば適用可能である。たとえば、地図情報により前方に降坂があると認識された場合、降坂に到達する前に上述した穏やかな変速を行うことで従来のような違和感を大幅に軽減できる。以下、図7および図8を参照しながら説明する。
本発明は多段変速機を搭載した車両だけでなく、CVT(Continuously Variable Transmission)として知られている無段変速機を搭載した車両(無段変速車両)にも適用可能である。以下、本発明の第2実施例による無段変速車両について説明する。
図9において、本実施例による車両1における走行用駆動力出力装置(駆動装置)90の構成が概略的に示される。車両1は駆動輪612を備え、内燃機関であるエンジン610が車両1に搭載されている。
以下、本発明の第2実施例による制御方法について詳細に説明する。本実施例による制御方法は上述したCVT車両1に実装可能である。ここでは追い越し時の加速・駆動力制御について説明するが、本発明は追い越しの場合だけでなく、駆動力の急な増加が予想される状況であれば適用可能である。
本実施例においても、上述した図3の追い越し場面を考える。本実施例によれば、図3における加速待機302および303の状態にある期間内でCVTのダウンシフトを通常より緩やかに実行する。上述したように自動運転中は行動計画に従っているので、加速待機中のCVTの変速は通常の変速より緩やかに実行できる。すなわち、車両制御装置100は、駆動力および車速を一定に維持するように、CVTをダウンシフトしながらエンジン回転数NEを徐々に上昇させ、エンジントルクを徐々に減少させる制御を実行する。このようにダウンシフトすることで、エンジン音および振動の急変による乗員の違和感を抑制でき、後述するようにラバーバンド感を抑制できる。
図10に例示するように、時点t1で加速待機の判断をしたとする。車両制御装置100は、必要となる要求駆動力を予め計算し、加速待機中に駆動力および車速を一定に維持するように(b、f)、CVTをダウンシフトしながらエンジン回転数NEを徐々に上昇させ(c)、エンジントルクを徐々に低下させる(d)。たとえば、エンジントルクはスロットル開度を下げること低下させることができる。このように車両制御装置100は車速Vと駆動力とが一定に維持されるようにCVT、エンジン回転数NEおよびエンジントルクを制御することができる。
図11に例示するように、時点t1で加速待機の判断をしたが、時点t4で加速の中止を判断したとする。この場合、時点t4までCVTをダウンシフトし、エンジン回転数NEを上昇させ、エンジントルクを低下させてきたので、車両制御装置100はこれらを徐々に元に戻すように制御する。本実施形態によれば、駆動力および車速を一定に維持するように、上昇時のΔNEUPより小さいΔNEDOWNでエンジン回転数NEを下降させるようにアップシフトさせる。エンジン回転数NEを上昇時よりゆっくり下降させることで乗員の違和感を解消できる。
図12において破線で示す従来の制御では、時点t2で加速が実行され、エンジン回転数NEおよびエンジントルクを上昇させ、ダウンシフトを実行する。しかしながら、図12(d)の破線で示すようにエンジントルクが時点t3で上限に達すると、駆動力はレシオのみで補うこととなる。したがって、時点t3~t4の間でレシオをダウンシフトしてエンジン回転数NEを上昇させて加速を行う。この時点t3~t4の間でエンジン回転数NEの上昇が車速Vの上昇に比べて大きくなり、エンジン音の大きさに比べて車速が上昇しないような感じ、すなわちラバーバンド感が生じてしまう。
本実施例による制御方法は、ダウンシフトが予測される状況であれば適用可能である。たとえば、地図情報により前方に降坂があると認識された場合、降坂に到達する前に上述した穏やかな変速を行うことで従来のような違和感を大幅に軽減できる。なお、本実施例における降坂制御のフローは基本的に図7に示したものと同じであるから説明は省略し、図13を参照しながら降坂制御の状態について説明する。
上述したように、本発明の実施形態および実施例によれば、自動変速車両が自動運転中に要求駆動力の必要な変化タイミングまで時間がある場合、その変化タイミングまでの間に、車速を一定にしつつ、エンジン回転数を徐々に上昇させ、エンジントルクを徐々に低下させるダウンシフトを実行することで、実施に要求駆動録が変化するときのダウンシフトに起因する振動、騒音および変速ショックを低減することができる。
100 車両制御装置
110 自動運転制御部
120 走行制御部
EG エンジン(内燃機関)
TM 有段自動変速機
CVT 無段変速機
Claims (11)
- 自動変速機を搭載し、車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能な車両の制御装置であって、
前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで前記車両の車速を維持あるいは減速しつつ、
前記要求駆動力の増加タイミングまでの待機の期間内において、
前記待機の開始時から、エンジンの回転数を上昇させ、前記エンジンの回転数の上昇に応じて前記エンジンのトルクを低下させ、
前記エンジンの回転数の上昇、及び前記エンジンのトルクの低下に応じて、前記自動変速機をダウンシフトさせる
ことを特徴とする車両の制御装置。 - 自動変速機を搭載し、車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能な車両の制御装置であって、
前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで前記車両の車速を維持あるいは減速しつつ、
前記要求駆動力の増加タイミングまでの待機の期間内において、
前記待機の開始から、エンジンの回転数を上昇させ、前記エンジンの回転数の上昇に応じて前記エンジンのトルクを低下させ、
前記エンジンの回転数が所定数まで上昇し、前記エンジンのトルクが所定値まで低下したときに、前記自動変速機をダウンシフトさせる
ことを特徴とする車両の制御装置。 - 前記エンジンの回転数の前記所定数は、前記自動変速機をダウンシフトさせた後の変速比に応じた前記エンジンの回転数である
ことを特徴とする請求項2に記載の車両の制御装置。 - 前記要求駆動力の増加タイミングまでの前記待機の期間内において、前記エンジンの回転数は、前記所定数に達したら、前記増加タイミングまで維持させる
ことを特徴とする請求項3に記載の車両の制御装置。 - 前記エンジンの回転数の上昇は、前記待機の期間より短く通常の変速時間より長い期間で実行される
ことを特徴とする請求項1-4のいずれか1項に記載の車両の制御装置。 - 前記要求駆動力の増加に対応する前記エンジンのトルクの上昇は、前記増加タイミング後の所定期間に実行され、
前記待機の期間内における前記エンジンの回転数の上昇は、前記増加タイミング後の前記所定期間より長い期間で実行される
ことを特徴とする請求項1-5のいずれか1項に記載の車両の制御装置。 - 前記要求駆動力の増加を中止した場合、前記自動変速機をアップシフトさせることでそれまでに上昇させた前記エンジンの回転数を下げる
ことを特徴とする請求項1-6のいずれか1項に記載の車両の制御装置。 - 前記自動変速機の前記アップシフトは、前記エンジンの回転数の降下が上昇時より小さい変化量となるように行う
ことを特徴とする請求項7に記載の車両の制御装置。 - 前記要求駆動力の増加が追い越し時に必要であり、前記追い越しを実行すると追越車線の前方あるいは後方の車両と衝突の可能性がある場合、前記追い越しが可能となるまで前記追い越し制御を待機する
ことを特徴とする請求項1-8のいずれか1項に記載の車両の制御装置。 - 自動変速機を搭載し、車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能な車両の制御装置としてプロセッサを機能させるプログラムであって、
前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで前記車両の車速を維持あるいは減速しつつ、
前記要求駆動力の増加タイミングまでの待機の期間内において、
前記待機の開始時から、エンジンの回転数を上昇させ、前記エンジンの回転数の上昇に応じて前記エンジンのトルクを低下させ、
前記エンジンの回転数の上昇、及び前記エンジンのトルクの低下に応じて、前記自動変速機をダウンシフトさせる
機能を前記プロセッサで実現する
ことを特徴とするプログラム。 - 自動変速機を搭載し、車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能な車両の制御装置としてプロセッサを機能させるプログラムであって、
前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで前記車両の車速を維持あるいは減速しつつ、
前記要求駆動力の増加タイミングまでの待機の期間内において、
前記待機の開始から、エンジンの回転数を上昇させ、前記エンジンの回転数の上昇に応じて前記エンジンのトルクを低下させ、
前記エンジンの回転数が所定数まで上昇し、前記エンジンのトルクが所定値まで低下したときに、前記自動変速機をダウンシフトさせる
機能を前記プロセッサで実現する
ことを特徴とするプログラム。
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