JP7737626B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、さらに詳しくは、ＡＣＣ機能を備えた車両の制御装置に関する。

運転支援機能として、自車走行レーン前方に先行車が存在しない場合は設定車速で定速走行し、自車走行レーン前方に設定車速未満で走行する先行車が存在する場合は、設定車間時間を維持して先行車に追従走行するＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）が実用化されている。

例えば、特許文献１には、ＡＣＣ機能を有する車両の制御装置において、自車両の旋回半径を算出する旋回半径算出手段と、算出された旋回半径に応じた上限車速を設定する上限車速設定手段を備え、旋回中の自車両の車速を上限車速以下となるように制御することが開示されている。

特開２００８－６８７５２号公報

ところで、有段式自動変速機を備えた車両において、走行抵抗の少ない平坦路や下り坂でＡＣＣ走行中に急なカーブに進入し、加速抑制のためにトルク要求値を大幅に下げるとシフトアップする場合がある。その後、カーブを通過し加速のためにトルク要求値を上げるとシフトダウンする。このようなシフトアップは、エンジン回転数を下げ燃料消費を抑える利点があるが、シフトアップまたはシフトダウンによるギア段変更が極短時間で２段階になると駆動力の変化が大きくなり、フィーリングが損なわれる。

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、有段式自動変速機を備えた車両において、ＡＣＣ走行中におけるカーブ区間での変速フィーリングを向上することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
有段式の自動変速機を備えた車両の制御装置であって、
自車走行レーンに先行車が存在しない場合は設定車速で走行し、自車走行レーンに先行車が存在する場合は、該先行車に設定車間時間を維持して追従走行すべく、加速要求／減速要求を行うＡＣＣ機能と、
所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、カーブ走行条件が成立した場合に減速要求を行うカーブ走行支援機能と、
を有するものにおいて、
前記ＡＣＣ機能による走行時に前記カーブ走行条件が成立した場合に、前記自動変速機のギア段変更の上限を１段に制限するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る車両の制御装置は、上記のように、ＡＣＣ走行中に所定曲率以上のカーブへの進入が検知された場合にギア段変更の上限が１段に制限されるので、減速要求によりトルクダウン要求が出されても極短時間での２段階変速が回避され、カーブ区間での変速フィーリングを向上するうえで有利である。

車両の走行制御システムを示すブロック図である。 本発明第１実施形態に係る変速制御を示すフローチャートである。 本発明第２実施形態に係る変速制御を示すフローチャートである。 カーブ区間を含む道路を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１において、車両１は、内燃式のエンジン２、および、エンジン２から駆動輪（６）へのトルク伝達経路にクラッチ３を介して有段式の自動変速機４を備えている。

自動変速機４は、ＭＴ方式の変速機構、例えば、常時噛合シンクロメッシュを備えた平行歯車式変速機構と、そのギア段変更動作を行う変速アクチュエータとを備えるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）方式の自動変速機として構成されており、車速とスロットル開度に基づく変速マップ（自動変速線図）を参照して変速動作を実行するＡＭＴコントローラ４０を備えている。

変速アクチュエータは、不図示のセレクトレバーの操作位置に応じたＰ／Ｒ／Ｎ／Ｄレンジの切替と高速段／低速段の切替を行うセレクトアクチュエータと、シフト動作を行うシフトアクチュエータを含み、クラッチアクチュエータと連動して、クラッチ開放、ギア段変更、クラッチ係合からなる変速動作を実行する。

車両１は、不図示のアクセルペダル操作によって与えられるスロットル開度（トルク要求）や後述するＡＣＣコントローラ１０の加減速指令に応じてエンジン２の出力を制御するエンジンコントローラ２０を備えている。ＡＭＴコントローラ４０は、エンジンコントローラ２０との協調制御により、上記変速動作におけるクラッチ開放／係合動作と連動したエンジン制御を実行する。

車両１は、不図示のブレーキペダル操作や後述するＡＣＣコントローラ１０の減速指令に応じて、左右前車輪６のブレーキ３６および左右後車輪７のブレーキ３７の制動力を個別に制御可能なブレーキコントローラ３０と不図示のブレーキアクチュエータ（油圧アクチュエータ）、左右前車輪６の車輪速センサ３６、および、左右後車輪７の車輪速センサ３７を備え、ＡＢＳ／車両挙動安定化装置を構成するブレーキシステムを備えている。

以上のような基本構成を備えた車両１は、ＡＣＣコントローラ１０とともにＡＣＣシステムを構成する先行車検知手段１１を備えている。先行車検知手段１１としては、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＥＲなど、自車前方の先行車や物体（障害物、構造物）の存在を検知する機能を有するとともに、先行車や障害物と自車両との相対距離（相対車間時間）を測定可能な１つまたは複数の検知手段を用いることができる。

ＡＣＣコントローラ１０は、先行車検知手段１１の検知情報と、車輪速センサ３６、３７の検出値から算出される車速に基づいて、運転者のアクセル／ブレーキ操作に代わり、エンジンコントローラ２０およびブレーキコントローラ３０に加減速指令（トルク要求／ブレーキ要求）を出し、全車速域対応アダプティブ・クルーズ・コントロール（定速走行／追従走行制御／減速停止・再発進制御）を実行するように構成されている。

すなわち、ＡＣＣコントローラ１０からの減速指令を受けたブレーキコントローラ３０は、ブレーキアクチュエータにブレーキ要求（液圧要求）を出し、ブレーキ３６，３７の制動力を制御することで車速を制御する。また、ＡＣＣコントローラ１０からの加減速指令（トルクアップ要求／トルクダウン要求）を受けたエンジンコントローラ２０は、エンジン２のアクチュエータ出力（スロットル開度）を制御することで、エンジン２のトルクを制御し、車速を制御する。

ＡＣＣコントローラ１０の上記制御により、車両１は、先行車が無い場合は設定車速を維持して走行し、先行車に追い付いた場合には、先行車の速度に合わせて、所定の車間時間（タイムギアップ＝車間距離／自車速）に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従走行する。さらに、車両１は、減速停止する先行車に追い付いた場合には、所定の車間距離を確保して減速停車し、所定時間内に先行車が発進した場合は、それに合わせて再発進して追従走行を継続する。

以上述べたエンジンコントローラ２０、ＡＭＴコントローラ４０、ブレーキコントローラ３０、および、ＡＣＣコントローラ１０は、何れも制御プログラムや設定データなどを格納するＲＯＭ、演算処理結果を一時記憶するＲＡＭ、演算処理を行うＣＰＵ、通信Ｉ／Ｆなどからなるマイコン（ＭＣＵ）で構成され、車載ネットワーク（ＣＡＮなど）を介して、先行車検知手段１１を含むセンサ群とともに相互通信可能に接続されている。

（ＡＣＣ走行中のカーブ走行支援機能）
ＡＣＣコントローラ１０は、ＡＣＣ走行中に所定曲率以上のカーブへの進入が検知された場合に、当該カーブを安定的に走行可能な車速（カーブ走行車速）に制御すべく減速要求を行うカーブ走行支援機能を有している。

所定曲率以上のカーブの検知手段としては、ヨーレートセンサ１２、舵角センサ１３、先行車検知手段１１を構成することもできる前方カメラ１４の画像解析、測位システム１５（ＧＮＳＳ、ナビゲーションシステム）に検知される位置情報と地図情報（カーブ曲率情報）のマッチング、およびそれらの併用など、既知の手段を利用できる。

例えば、ヨーレートセンサ１２を利用する場合、予め、カーブの曲率半径に応じて安定的に走行可能な車速に対応するヨーレート閾値を指定するルックアップテーブルなどをＲＯＭ領域に用意しておき、ヨーレートセンサ１２に検知されるヨーレートが、現在車速に応じて指定されるヨーレート閾値に達した場合に、所定曲率以上のカーブへの進入と判定することができる。この際、左右の車輪速センサ１６，１７に検知される車輪速の差から求まるヨーレートを併用することもできる。

また、前方カメラ１４の画像解析を利用する場合、走行中の車線（区分線、路側線）を認識するとともに、俯瞰画像に座標変換（射影変換）することによりカーブの曲率を推定できる。前方カメラ１４の画像解析や、測位システム１５の位置情報と地図情報を利用する場合は、カーブ進入前に走路前方のカーブを検知可能であるため、これらによりカーブへの接近が検知された場合に、ヨーレートセンサ１２によるカーブ曲率監視およびカーブ走行上限車速の算出が開始されるようにすることもできる。なお、以上述べたようなカーブ検知手段は、カーブ通過時におけるカーブ走行終了判定にも利用される。

ＡＣＣ走行中に、カーブ検知手段により所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、その時点での車速（ＡＣＣ設定車速または先行車追従車速）が、カーブを安定的に走行可能な車速を超過すると予測された場合、すなわち、カーブ走行条件が成立した場合、ＡＣＣコントローラ１０は、カーブ走行支援モードに移行し、ＡＣＣ設定車速や先行車追従車速に拘わらず、カーブを安定的に走行可能な車速に制御するために、エンジンコントローラ２０およびブレーキコントローラ３０に減速要求を行う。

ＡＣＣコントローラ１０からの減速要求（トルクダウン要求／ブレーキ要求）に応じて、エンジンコントローラ２０はエンジン２のトルクダウンを行い、減速要求値が所定以上の場合、ブレーキコントローラ２０はブレーキ６，７を作動させる。この際、エンジンコントローラ２０への減速要求（トルクダウン要求）は、ＡＭＴコントローラ４０にも共有されており、ＡＭＴコントローラ４０は、現在車速とトルクダウン要求値に基づき変速マップを参照して変速動作を実行する。

ところで、走行抵抗の少ない平坦路や下り坂でＡＣＣ走行中に急なカーブに進入し、加速抑制のためにトルク要求値が下がるとシフトアップするが、トルク要求値が大幅に下がる、例えば、トルク要求値がゼロ（Ｎｍ）になると、ギア段変更が極短時間で２段階になる場合があり、変速フィーリングが損なわれることは既に述べた通りである。

（第１実施形態）
そこで、本発明に係る制御では、所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、カーブ走行条件が成立した場合に、自動変速機４のギア段変更の上限を１段に制限する。

すなわち、カーブ走行条件が成立した場合（カーブ走行フラグ）、ＡＣＣコントローラ１０は、カーブ走行支援のための減速要求を行うが、ＡＭＴコントローラ４０は、カーブ走行条件が成立している場合には、トルク要求値に拘わらず、シフトアップを１段に制限する。

例えば、ＡＭＴコントローラ４０が、カーブ走行支援モードでの減速要求により１段のシフトアップを実行すると、シフトアップを取得したＡＣＣコントローラ１０は、カーブ走行終了まで、ＡＭＴコントローラ４０による更なるシフトアップを禁止する。

例えば、ＡＣＣ走行中に、車両１が前進６段の自動変速機４の４速で走行していてカーブに進入し、ＡＣＣコントローラ１０からの減速要求により５速にシフトアップした場合、カーブ走行終了まで６速へのシフトアップは禁止される。

これにより、カーブ走行終了後に直線走行に移行するか、または、カーブの曲率減少に伴うヨーレート減少により車速制限が緩和されるに応じて、加速要求（トルクアップ要求）により直ちに４速にシフトアップでき、加減速性能や変速フィーリングを良好に維持できる。

（第２実施形態）
また、カーブ走行条件が成立した場合に、カーブ走行終了までではなく、所定時間のみギア段変更の上限を１段に制限するようにすることもできる。

すなわち、カーブ走行条件が成立した場合に、ＡＭＴコントローラ４０が、カーブ走行支援のための減速要求により１段のシフトアップを実行すると同時に、シフトアップを取得したＡＣＣコントローラ１０は、所定時間Ｔ１（例えば１～２秒）の計時を開始し、この所定時間Ｔ１の計時が終了するまで、ＡＭＴコントローラ４０による更なるシフトアップを禁止する。

所定時間Ｔ１の経過時にカーブ走行条件が成立している場合は、ギア段変更の制限を再設定し、新たに所定時間Ｔ１の計時を開始し、その計時終了まで、自動変速機４のギア段変更の上限を１段に制限する（さらに１段のシフトアップが許容される）。

例えば、ＡＣＣ走行中に、前進６段の自動変速機４の４速で走行していてカーブに進入し、ＡＣＣコントローラ１０からの減速要求により５速にシフトアップした場合、所定時間Ｔ１が経過するまでは６速へのシフトアップが禁止されるが、所定時間Ｔ１経過後においてもカーブでの減速要求が継続しているような場合には６速へのシフトアップが許容される。６速へのシフトアップと共に更なる所定時間Ｔ１の計時が開始され、所定時間Ｔ１が経過するまで、５速へのシフトダウンは許容されるが、４速へのシフトダウンは禁止され、更なる所定時間Ｔ１経過後に４速へのシフトダウンが許容される。この場合にも極短時間でギア段変更が２段階になるのが防止され、変速フィーリングを良好に維持できる。

（第３実施形態）
山岳道路などでは、所定曲率以上のカーブが反復される場合も多い。そこで、カーブ走行条件が成立し、カーブ走行に移行した場合に、カーブ走行履歴を保持し、前記所定時間Ｔ１よりも長い所定時間Ｔ２（例えば５～３０秒）の間にカーブ走行が反復されるような場合に、更なるギア段変更を禁止する制御を追加することもできる。

すなわち、最初にカーブ走行条件が成立した場合に、前記所定時間Ｔ１の計時と並行して所定時間Ｔ２の計時を行い、所定時間Ｔ２の計時終了までカーブ走行履歴を保持し、その間に次のカーブ走行条件が成立しなかった場合は、カーブ走行履歴をクリアする。一方、所定時間Ｔ２の計時終了前に次のカーブ走行条件が成立した場合は、所定時間Ｔ２の計時を新たに行うとともに、ＡＭＴコントローラ４０によるギア段変更を禁止する。この制御により、所定曲率以上のカーブが反復される場合に、ギア段が固定されることで、変速動作が回避され、良好な加減速性能が得られる利点がある。

（第１実施例）
次に、上記第３実施形態に対応するＡＣＣ走行中のカーブ走行支援機能の実施例について、図２のフローチャートおよび図４を参照しながら説明する。

先ず、時刻ｔ１において、車両は、４速でカーブ区間Ｚ１を走行しているが、曲率が所定曲率に満たないため、ＡＣＣコントローラ１０は、設定車速を維持する速度制御のみを行っている（ステップ１００）。

その後、時刻ｔ２を過ぎて直線区間Ｚ２に進入しても設定車速を維持する速度制御が継続されるが、時刻ｔ２′において、走路前方に所定曲率以上のカーブ区間Ｚ３が検知され、時刻ｔ３でカーブ走行条件が成立すると（ステップ１１０；ＹＥＳ）、ＡＣＣコントローラ１０は、カーブ走行履歴を参照し（ステップ１１２）、所定時間Ｔ２内のカーブ走行履歴が無い場合（ステップ１１２；ＹＥＳ）、カーブ区間Ｚ３を安定的に走行できる車速まで減速すべく減速要求を行うと同時に、ギア段変更を上限１段に制限する（ステップ１１３）。

ＡＣＣコントローラ１０の減速要求（トルクダウン要求）に伴い、ＡＭＴコントローラ４０は５速へのシフトアップを行うが、所定時間Ｔ１の間はギア段変更が上限１段に制限されているため、６速へのシフトアップは行われない（ステップ１１３）。

その後、カーブ走行（ｔ３′）を経て時刻ｔ４において、直線区間Ｚ４が検知され、カーブ終了条件が成立すると（ステップ１１４；ＹＥＳ）、上限１段の変速制限が解除され（ステップ１２０）、設定車速を目標車速とする加速要求（トルクアップ要求）により、４速へのシフトダウンが行われ、加速が開始される。但し、時刻ｔ３から所定時間Ｔ２の計時は継続され、カーブ区間Ｚ３でカーブ走行条件が成立したことによるカーブ走行履歴は保持される。

その後、短い直線区間Ｚ４を走行し、時刻ｔ４′において、走路前方に所定曲率以上のカーブ区間Ｚ５が検知され、所定時間Ｔ２経過前の時刻ｔ５においてカーブ走行条件が成立すると（ステップ１１０；ＹＥＳ）、ＡＣＣコントローラ１０は、カーブ走行履歴を参照し（ステップ１１２）、所定時間Ｔ２内のカーブ走行履歴があるので（ステップ１１２；ＮＯ）、カーブ区間Ｚ５を安定的に走行できる車速まで減速すべく減速要求を行うと同時に、ギア段変更を禁止する（ステップ１１５）。それに伴い、カーブ区間Ｚ５の走行中は４速に固定される。

その後、カーブ走行を経て時刻ｔ６で準直線区間Ｚ６が検知され、カーブ終了条件が成立すると（ステップ１１６；ＹＥＳ）、変速制限が解除されるが（ステップ１２０）、カーブ走行中からギア段が４速に固定されていたので、設定車速を目標車速とする加速要求（トルクアップ要求）により、直ちに加速が開始される。但し、時刻ｔ５から所定時間Ｔ２の計時は継続され、カーブ区間Ｚ５におけるカーブ走行履歴は保持される。

その後、準直線区間Ｚ６を走行し、所定時間Ｔ２が経過した時点で、カーブ区間Ｚ５におけるカーブ走行履歴はクリアされる。

なお、カーブ区間の走行中に停車した場合にもカーブ終了条件が成立し、変速制限が解除される。また、カーブ走行支援機能は、ＡＣＣ走行を前提として作動するので、運転者のブレーキ操作介入またはアクセル操作介入によってＡＣＣ機能がオーバーライドされた場合には、変速制限は解除され、カーブ走行支援機能も停止される。

上記第１実施例（第３実施形態）では、カーブ走行条件が成立した時点からカーブ走行履歴を保持する所定時間Ｔ２の計時が開始される場合について述べたが、カーブ区間を通過してカーブ走行終了条件が成立した時点から所定時間Ｔ２（Ｔ２′）の計時を開始するようにしても良い。

さらに、所定時間Ｔ２（Ｔ２′）内にカーブが反復される場合にギア段変更を禁止する代わりに、運転者が人為的に操作可能なスイッチ、例えば、山岳路モードスイッチを設定し、この山岳路モードスイッチがオン操作され、山岳路モード（ギア段変更禁止モード）が指定されている状態では、カーブ走行条件が成立した場合に直ちにギア段変更を禁止するように構成することもできる。

（第２実施例）
図３は、山岳路モードスイッチを含むカーブ走行支援機能の第２実施例を示すフローチャートであり、図３および図４を参照しながら説明する。

ＡＣＣ走行中（ステップ１００）において、山岳路モードスイッチがオン操作されている場合（ステップ１０１；ＹＥＳ）は、例えば、直線区間Ｚ２を４速で走行していて時刻ｔ２′において、走路前方に所定曲率以上のカーブ区間Ｚ３が検知され、時刻ｔ３でカーブ走行条件が成立すると（ステップ１０２；ＹＥＳ）、ＡＣＣコントローラ１０は、カーブ区間Ｚ３を安定的に走行できる車速まで減速すべく減速要求を行うと同時に、ギア段変更を禁止する（ステップ１０３）。これにより、カーブ区間Ｚ３の走行中はギア段が４速に固定される。

その後、時刻ｔ４で直線区間Ｚ４が検知され、カーブ終了条件が成立すると（ステップ１０４；ＹＥＳ）、変速制限が解除されるが（ステップ１２０）、ギア段が４速に固定されていたので、設定車速を目標車速とする加速要求（トルクアップ要求）により、直ちに加速が開始される。

その後、短い直線区間Ｚ４を走行し、時刻ｔ４′において、走路前方に所定曲率以上のカーブ区間Ｚ５が検知され、時刻ｔ５においてカーブ走行条件が成立すると（ステップ１０２；ＹＥＳ）、ＡＣＣコントローラ１０は、カーブ区間Ｚ５を安定的に走行できる車速まで減速すべく減速要求を行うと同時に、ギア段変更を禁止する（ステップ１０３）。

このように、山岳路モードスイッチがオン操作されている場合は、ＡＣＣ走行で所定曲率以上のカーブに進入した場合にカーブ走行中のギア段変更が禁止されるので、カーブ内での変速動作が回避され、良好な加減速性能が得られる利点がある。

特に、ＡＭＴ方式の自動変速機４を装備した車両１では、変速時にクラッチの係脱と連動した瞬間的なトルク制御を伴うので、カーブ走行中のギア段が固定されることで、カーブ走行時のフィーリングを良好に維持され、クラッチ締結状態での動力伝達効率が高いＡＭＴ車両に適したＡＣＣ走行を行える利点がある。

なお、上記実施形態では、ＡＣＣ機能を備えた車両におけるカーブ支援機能について述べたが、本発明は、前方カメラ１４や先行車検知手段１１として例示した前方検知手段により自車走行レーンを認識し、自車走行レーン内での走行が維持されるように自動操舵または操舵支援を行うＬＫＡ（レーン・キーピング・アシスト）機能を備えた車両や、ＡＣＣ機能（車長方向制御）とＬＫＡ機能（車幅方向制御）を組み合わせたＡＤＡＳ（先進運転支援システム）を搭載した車両におけるカーブ支援機能としても実施可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ 車両
２ エンジン
３ クラッチ
４ 自動変速機
１０ ＡＣＣコントローラ
１１ 先行車検知手段
１２ ヨーレートセンサ
１３ 舵角センサ
１４ 前方カメラ
１５ 測位システム
１６，１７ 車輪速センサ
２０ エンジンコントローラ
３０ ブレーキコントローラ
３６，３７ ブレーキ
４０ ＡＭＴコントローラ

Claims (5)

1. 有段式の自動変速機を備えた車両の制御装置であって、
   自車走行レーンに先行車が存在しない場合は設定車速で走行し、自車走行レーンに先行車が存在する場合は、該先行車に設定車間時間を維持して追従走行すべく、加速要求／減速要求を行うＡＣＣ機能と、
   カーブ検知手段により所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、カーブ走行条件が成立した場合に減速要求を行うカーブ走行支援機能と、
   を有するものにおいて、
   前記ＡＣＣ機能による走行時に前記カーブ走行条件が成立した場合に、前記自動変速機のギア段変更の上限を１段に制限するように構成されていることを特徴とする、車両の制御装置。
2. 前記カーブ走行条件が成立した場合は、第１の所定時間の計時を開始し、前記第１の所定時間の経過時に前記カーブ走行条件が成立している場合は、前記ギア段変更の制限を再設定するように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の車両の制御装置。
3. 前記カーブ走行条件が成立した場合は、カーブ走行履歴を保持し、その後、
   （ｉ）第２の所定時間内に次の前記カーブ走行条件が成立しなかった場合は、前記カーブ走行履歴をクリアする一方、
   （ｉｉ）第２の所定時間内に次の前記カーブ走行条件が成立した場合は、そのカーブ走行履歴を保持し、その後、カーブ終了条件が成立するまでギア段変更を禁止するように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の車両の制御装置。
4. 人為的に操作可能なスイッチのオン操作によりギア段変更禁止モードが指定されている状態では、前記カーブ走行条件が成立した場合にギア段変更を禁止するように構成されていることを特徴とする、請求項１～３の何れか一項記載の車両の制御装置。
5. 前記自動変速機は、エンジンの出力を変速機構に伝達するクラッチと、前記クラッチを係脱するクラッチアクチュエータと、前記変速機構のギア段を変更する変速アクチュエータと、前記変速アクチュエータおよび前記クラッチアクチュエータを制御して前記ギア段変更を実行するＡＭＴコントローラと、を備えたＡＭＴ方式の自動変速機である、請求項１～４の何れか一項記載の車両の制御装置。