JP6637084B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転機能を有する車両の旋回走行の動作を制御する車両制御装置に関する。

従来より、車両の旋回走行（カーブ路の走行）が検出されると、旋回走行時の車両の挙動を安定化させるために、変速動作を禁止するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１：特開２００４−３４７０３２号公報

しかしながら、例えば低い変速段に固定されたまま旋回走行が行われると、例えばエンジンを駆動源として用いる車両において、スロットル開度の変化量に対する走行駆動力の変化量が大きくなり、車両のコントロール性が低下する。

本発明の一態様は、自動運転機能を有する車両に搭載された駆動源と駆動源から出力された回転を変速する変速機とを制御する車両制御装置であり、車両の行動計画を生成する行動計画生成部と、車両が旋回走行を開始する前に、行動計画生成部で生成された行動計画に基づき、旋回走行の終了後の要求駆動力を発生し得る変速機の目標変速比を設定する変速比設定部と、車両が旋回走行を開始する前の減速走行中または減速走行終了後の変速機の変速比である現変速比と、変速比設定部で設定された目標変速比との大小関係を判定する変速比判定部と、変速比判定部により現変速比が目標変速比よりも大きいと判定されると、車両が旋回走行を開始する前に現変速比が目標変速比となるように変速機をハイ側に制御する変速制御部と、を備える。

本発明によれば、自動運転機能を有する車両を旋回走行させる際のコントロール性を高めることができる。

本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両の走行系の概略構成を示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の全体構成を示すブロック図。 図２の行動計画生成部で生成された行動計画の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置による変速制御に用いられるシフトマップの一例を示す図。 本発明の実施形態に係る旋回走行時の変速動作の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の要部構成を示すブロック図。 図２の演算部で実行される処理の一例を示すフローチャート。

以下、図１〜図７を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両制御装置は、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。図１は、本実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両（他車両と区別して自車両と呼ぶこともある）の走行系の概略構成を示す図である。自車両は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

図１に示すように、自車両は、エンジン１と、変速機２とを有する。エンジン１は、スロットルバルブ１１を介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータ１３の駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。

変速機２は、エンジン１と駆動輪３との間の動力伝達径路に設けられ、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する。変速機２で変速された回転は駆動輪３に伝達され、これにより車両が走行する。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として自車両を構成することもできる。

変速機２は、例えば複数の変速段（例えば６段）に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合要素２１を備え、油圧制御装置２２が係合要素２１への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を変更することができる。油圧制御装置２２は、電気信号により作動するソレノイドバルブなどのバルブ機構（便宜上、変速用アクチュエータ２３と呼ぶ）を有し、変速用アクチュエータ２３の作動に応じて係合要素２１への圧油の流れを変更することで、適宜な変速段を設定できる。

図２は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１００の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御装置１００はコントローラ４０を中心として構成され、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、アクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、自車両の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、自車両の全方位の照射光に対する散乱光を測定して自車両から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで自車両の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像する車載カメラなどが含まれる。

内部センサ群３２は、自車両の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、自車両の車速を検出する車速センサ、自車両の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、自車両の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングの操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３は、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供するディスプレイ、ドライバに音声で情報を提供するスピーカ等を有する。図２には、入出力装置３３を構成する各種スイッチの一例として、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチ３３ａが示される。

手動自動切換スイッチ３３ａは、例えば押圧式のスイッチにより構成され、オン操作されると自動運転モードが、オフ操作されると手動運転モードが指令される。手動自動切換スイッチ３３ａの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されるようにしてもよい。すなわち、モード切換が手動ではなく自動で行われるようにしてもよい。

ＧＰＳ受信機３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより自車両の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両の走行を制御するために設けられる。アクチュエータＡＣには、エンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ１３、変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ２３、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵アクチュエータが含まれる。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した自車両の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の自車両の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、カメラ、ライダ、レーダ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて自車両の周囲の外部状況を認識する。例えば自車両の周辺を走行する周辺車両の位置や速度や加速度、自車両の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの自車両の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の自車両の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示すデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと自車両の向きを表す方向データなどである。したがって、所定時間Ｔ内に目標車速まで加速する場合、目標車速のデータが行動計画に含まれる。車両状態のデータは、単位時間Δｔ毎の位置データの変化から求めることができる。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。

図３は、行動計画生成部４５で生成された行動計画の一例を示す図である。図３では、自車両１０１が車線変更して前方車両１０２を追い越すシーンの走行計画が示される。図３の各点Ｐは、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データに対応し、これら各点Ｐを時刻順に接続することにより、目標軌道１０３が得られる。なお、行動計画生成部４５では、追い越し走行以外に、走行車線を変更する車線変更走行、走行車線を逸脱しないように車線を維持するレーンキープ走行、減速走行または加速走行等に対応した種々の行動計画が生成される。

行動計画生成部４５は、目標軌道を生成する際に、まず走行態様を決定し、走行態様に基づいて目標軌道を生成する。例えばレーンキープ走行に対応した行動計画を作成する際には、まず定速走行、追従走行、減速走行、旋回走行（カーブ走行）等の走行態様を決定する。具体的には、行動計画生成部４５は、自車両の前方に他車両（前方車両）が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定し、前方車両が存在する場合に、追従走行に決定する。自車位置認識部４３で認識された地図上の自車位置に基づいて旋回走行の開始を判定し、旋回走行の開始が判定されると、走行態様を旋回走行に決定する。外界認識部４４により自車両がカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様を旋回走行に決定するようにしてもよい。

走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された目標軌道１０３に沿って自車両が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。例えば、単位時間Δｔ毎に図３の各点Ｐを自車両１０１が通過するように、スロットル用アクチュエータ１３、変速用アクチュエータ２３、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵アクチュエータをそれぞれ制御する。

より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された行動計画のうち、目標軌道１０３（図３）上の単位時間Δｔ毎の各点Ｐの車速に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。さらに、道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮してその目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。なお、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

変速機２の制御について説明する。走行制御部４６は、予め記憶部４２に記憶された変速動作の基準となるシフトマップを用いて、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、これにより変速機２の変速動作を制御する。

図４は、記憶部４２に記憶されたシフトマップの一例を示す図である。図中、横軸は車速Ｖ、縦軸は要求駆動力Ｆである。なお、要求駆動力Ｆはアクセル開度（自動運転モードでは擬似的アクセル開度）またはスロットル開度に一対一で対応し、アクセル開度またはスロットル開度が大きくなるに従い要求駆動力Ｆは大きくなる。したがって、縦軸をアクセル開度またはスロットル開度に読み替えることもできる。

特性ｆ１（実線）は、自動運転モードにおけるｎ＋１段からｎ段へのダウンシフトに対応するダウンシフト線の一例であり、特性ｆ２（実線）は、自動運転モードにおけるｎ段からｎ＋１段へのアップシフトに対応するアップシフト線の一例である。特性ｆ３（点線）は、手動運転モードにおけるｎ＋１段からｎ段へのダウンシフトに対応するダウンシフト線の一例であり、特性ｆ４（点線）は、手動運転モードにおけるｎ段からｎ＋１段へのアップシフトに対応するアップシフト線の一例である。特性ｆ３，ｆ４は、それぞれ特性ｆ１，ｆ２よりも高車速側に設定される。

図４に示すように、例えば作動点Ｑ１からのダウンシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが減少して、作動点Ｑ１がダウンシフト線（特性ｆ１，ｆ３）を超えると（矢印Ａ）、変速機２がｎ＋１段からｎ段へとダウンシフトする。車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが増加した場合も、作動点Ｑ１がダウンシフト線を超えて、変速機２がダウンシフトする。

一方、例えば作動点Ｑ２からのアップシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが増加して、作動点Ｑ２がアップシフト線（特性ｆ２，ｆ４）を越えると（矢印Ｂ）、変速機２はｎ段からｎ＋１段へとアップシフトする。車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが減少した場合も、作動点Ｑ２がアップシフト線を越えて変速機２がアップシフトする。なお、変速段が大きいほど、ダウンシフト線およびアップシフト線は、高車速側にずらして設定される。

手動運転モードの特性ｆ３，ｆ４は、動力性能と燃費性能とを両立させる特性である。これに対し、自動運転モードの特性ｆ１，ｆ２は、動力性能よりも燃費性能や静粛性能を重視した特性である。特性ｆ１，ｆ２は特性ｆ３，ｆ４よりも低車速側に設定されるため、自動運転モード時にはアップシフトのタイミングが早く、かつ、ダウンシフトのタイミングが遅くなり、手動運転モード時よりも高速段で走行されやすい。

以上を前提として本実施形態の特徴的構成について説明する。本実施形態の車両制御装置１００は、演算部４１の構成、特にカーブ路の走行（旋回走行）時の変速動作などを制御する走行制御部４６の構成に特徴がある。以下、この点について説明する。

まず、本実施形態の比較例について説明する。図５は、本実施形態および比較例によるそれぞれ旋回走行時の変速動作の一例を示す図である。図５では、行動計画生成部４５により生成された目標軌道１０３に沿って自車両がカーブ路１０４を走行する場合を想定する。さらに図５では、カーブ路１０４に進入する前に地点Ｐ１で減速を開始し、減速走行中に地点Ｐ２で、手動自動切換スイッチ３３ａからの指令により手動運転モードから自動運転モードに切り換えられたものとする。地点Ｐ１〜地点Ｐ３が例えば減速区間であり、この区間では制動装置の作動により車速が減速される。なお、減速区間は地点Ｐ１〜地点Ｐ２であってもよい。

このとき、比較例では、地点Ｐ２で、予め定められたシフトマップ（例えば図４の特性ｆ１）に従い４速から３速にダウンシフトし、地点Ｐ３から地点Ｐ４にかけての旋回走行中はダウンシフト後の変速段である３速を維持する。さらに、旋回走行の終了後に、地点Ｐ５，Ｐ６で、再加速しながらシフトマップ（例えば図４の特性ｆ２）に従い３速から４速および５速へと順次アップシフトする。このように旋回走行時に変速段を維持（シフトホールド）することで、旋回走行中の自車両の挙動を安定させることができる。また、旋回走行前に予め変速機２をダウンシフトしておくことで、旋回走行の終了後に再加速する際の走行駆動力を大きくすることができ、加速性能が高まる。

しかし、比較例のように、旋回走行前にダウンシフトし、ダウンシフト後の変速段で旋回走行するように構成すると、変速段が低いほど、スロットル開度の変化量に対する走行駆動力の変化量が大きくなる。このため、自車両のコントロール性が低下して車両挙動を乱しやすく、実駆動力を精度よく要求駆動力に制御することが困難である。また、ダウンシフト後の変速段を維持しながらの走行では、正味燃料消費率により表される燃費が悪化する。さらに、エンジン回転数の高い状態が続くため、騒音も問題となる。このような問題を解消するため、本実施形態では、以下のように車両制御装置を構成する。

図６は、本実施形態に係る車両制御装置１００（図２）のうち、特に旋回走行に係る車両制御装置の要部構成をより具体的に示すブロック図である。図６に示すように、走行制御部４６には、手動自動切換スイッチ３３ａと、行動計画生成部４５と、記憶部４２とからの信号が入力される。走行制御部４６は、これらの入力信号に基づき、スロットル用アクチュエータ１３と変速用アクチュエータ２３とにそれぞれ制御信号を出力する。なお、走行制御部４６は、旋回走行を行う際にブレーキ用アクチュエータや操舵アクチュエータにも制御信号を出力するが、この点についての図示は省略する。

行動計画生成部４５は、機能的構成として旋回判定部４５１を有する。旋回判定部４５１は、例えば地図データベース３５に記憶された地図情報に基づいて走行経路上にカーブ路１０４が存在するか否かを判定するとともに、自車位置認識部４３で認識された地図上の自車位置に基づいて、自車両の現在位置からカーブ路１０４の開始地点（図５の地点Ｐ３）までの距離Ｌを算出する。そして、距離Ｌが所定距離ΔＬ以下になると、自車両が旋回走行の準備を開始したと判定する。

所定距離ΔＬは、図５に示すように、地点Ｐ３から、例えば自車両がカーブ路１０４に近づいて減速を開始する地点Ｐ１までの距離に設定される。より詳しくは、所定距離ΔＬは、車速をパラメータとして設定され、車速が速いほど長くなる。旋回判定部４５１は、距離Ｌが０になると、自車両がカーブ路１０４に進入して旋回走行が開始したと判定する。なお、外界認識部４４によりカーブ路１０４を認識するとともに、外界認識部４４からの信号に基づいて旋回走行準備の開始あるいは旋回走行の開始を判定することもできる。

走行制御部４６は、機能的構成として変速制御部４７と、エンジン制御部４８とを有する。変速制御部４７は、機能的構成として変速段設定部４７１と、変速段判定部４７２と、アクチュエータ制御部４７３とを有する。

変速段設定部４７１は、行動計画生成部４５で旋回走行の行動計画が生成されると、その行動計画に基づいて旋回走行終了後（図５の地点Ｐ４）の目標変速段を設定する。目標変速段は、例えば旋回走行終了後に目標車速まで加速するために必要な要求駆動力を満たす最大の変速段に設定される。例えば旋回走行終了後に４速と５速のいずれによっても要求駆動力を満たすことができる場合、目標変速段は５速に設定される。

変速段判定部４７２は、旋回走行を開始する前の減速走行中（旋回走行準備中）に、手動自動切換スイッチ３３ａにより手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されると、その時点での変速段（現変速段）と、変速段設定部４７１で設定された変速段（目標変速段）との大小関係を判定する。すなわち、現変速段が目標変速段よりも小さいか否か等を判定する。

アクチュエータ制御部４７３は、通常の自動運転モードでの走行時には、記憶部４２に記憶されたシフトマップ（図４の特性ｆ１，ｆ２）に従い変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、変速機２をアップシフトまたはダウンシフトする。一方、旋回走行準備中に、変速段判定部４７２により現変速段が目標変速段よりも小さいと判定されると、変速機２をアップシフトし、現変速段が目標変速段よりも大きいと判定されると、ダウンシフトし、現変速段が目標変速段と等しいと判定されると、シフトホールドする。これにより、遅くとも旋回走行の開始時に、変速段が目標変速段に制御される。

エンジン制御部４８は、要求駆動力を発生するようにスロットル用アクチュエータ１３に制御信号を出力してエンジントルクを制御する。特に、旋回走行準備中に現変速段が目標変速段よりも小さいと判定されて変速機２をアップシフトするとき、アップシフトの前後で走行駆動力が変化しないようにアップシフト時にエンジントルクを増大する。

図７は、予め記憶部４２に記憶されたプラグラムに従い演算部４１（行動計画生成部４５と走行制御部４６）で実行される変速制御に係る処理の一例、特に旋回走行時における処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、自動運転モードにおける処理の一例であり、例えば手動自動切換スイッチ３３ａにより手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されると開始され、所定周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１で、旋回判定部４５１が、カーブ路１０４に進入する前の旋回走行準備中であるか否かを判定する。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、否定されると処理を終了する。なお、ステップＳ１で肯定されるのは旋回走行が開始される前であり、旋回走行中（図５の地点Ｐ３〜地点Ｐ４）はステップＳ１が否定され、この場合は、旋回走行が終了するまで変速段が維持される。

ステップＳ２では、変速段設定部４７１が、行動計画生成部４５で生成された行動計画に基づいて旋回走行終了後の目標変速段を設定する。次いでステップＳ３で、変速段判定部４７２が、現在の変速段がステップＳ２で設定された目標変速段よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、アクチュエータ制御部４７３が、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、変速機２を目標変速段までアップシフトさせて処理を終了する。

ステップＳ３で否定されるとステップＳ５に進み、変速段判定部４７２が、現在の変速段が目標変速段よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ５で肯定されるとステップＳ６に進み、アクチュエータ制御部４７３が、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、変速機２を目標変速段までダウンシフトさせ、処理を終了する。一方、ステップＳ５で否定されるとステップＳ７に進み、現在の変速段をそのまま維持し、処理を終了する。

本実施形態に係る車両制御装置の動作をより具体的に説明する。図５に示すように、例えば手動運転モードにおいて４速で走行中に、カーブ路１０４が近づいて地点Ｐ１で減速を開始した状態を想定する。この減速走行中（旋回走行準備中）に、地点Ｐ２で手動運転モードから自動運転モードに切り換えられると、旋回走行終了後の目標変速段として５速が設定されるとともに（ステップＳ２）、変速機２が目標変速段である５速にアップシフトする（ステップＳ４）。

このとき、アップシフトによりエンジン回転数は減少する。これにより自車両の静粛性が向上する。また、エンジン制御部４８は、走行駆動力が減少しないようにスロットル開度を増大させ、これによりエンジントルクが増大する。その結果、アップシフトの前後で走行駆動力を一定とすることができ、自車両の挙動が安定する。また、エンジントルクが増大することで、正味燃料消費率が小さくなり、燃費を向上できる。

旋回走行中は、変速段は５速に保たれたままであり（地点Ｐ３〜地点Ｐ４）、旋回走行の終了後も５速のままである（地点Ｐ４〜地点Ｐ６）。すなわち、通常であれば、旋回走行後に目標変速段までアップシフトするところ（図５の比較例参照）、本実施形態では、旋回走行の開始前に目標変速段までアップシフトするので、旋回走行後にアップシフトさせる必要がなく、変速段が維持される。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態に係る車両制御装置１００は、自動運転機能を有する自車両に搭載されたエンジン１とエンジン１から出力された回転を変速する変速機２とを制御するものであり、自車両の行動計画を生成する行動計画生成部４５と、自車両が旋回走行（カーブ走行）を開始する前に、行動計画生成部４５で生成された行動計画に基づき、旋回走行の終了後の要求駆動力を発生し得る変速機２の目標変速段、例えば目標車速まで加速するための目標変速段を設定する変速段設定部４７１と、自車両が旋回走行を開始する前の現変速段と変速段設定部４７１で設定された目標変速段との大小関係を判定する変速段判定部４７２と、変速段判定部４７２により現変速段が目標変速段よりも小さいと判定されると、現変速段が目標変速段となるように変速機２をアップシフトするアクチュエータ制御部４７３とを備える（図６）。

このように旋回走行前に変速機２をアップシフトしておくことで、エンジン１を駆動源として用いる自車両におけるスロットル開度の変化量に対する走行駆動力の変化量が小さくなる。このため、自車両のコントロール性が向上し、フィードバック制御により精度よく要求駆動力を発生させることが可能である。また、旋回走行中には、変速機２のアップシフトおよびダウンシフトを禁止して旋回走行前の変速段を保持するので、車両の挙動が安定し、スムーズな旋回走行が可能である。さらに、アップシフトによりエンジン回転数が減少するので、静粛性に優れる。なお、変速機２をアップシフトすると旋回走行後の加速度は小さくなるが、自動運転モードでは、加速性よりも燃費や静粛性を重視した運転がなされるので、加速度が小さくても実用上問題ない。

（２）アクチュエータ制御部４７３により変速機２がアップシフトされた後の走行駆動力が、アップシフトされる前の走行駆動力と等しくなるようにエンジントルクを制御するエンジン制御部４８をさらに備える（図６）。これによりアップシフトの前後で走行駆動力が一定であるため、車両の挙動が安定する。また、アップシフト時にエンジントルクが増大するため、正味燃料消費率が小さくなり、燃費を向上できる。すなわち、一般のエンジンでは、高トルク側に燃費のよい領域があるため、エンジントルクを増大することで、燃費が向上する。

（３）アクチュエータ制御部４７３は、変速段判定部４７２により現変速段が目標変速段よりも大きいと判定されると、現変速段が目標変速段となるように変速機２をダウンシフトする（ステップＳ６）。これにより旋回走行後の迅速な加速走行が可能であり、例えば追従走行時の目標車速まで速やかに加速できる。

（４）手動運転モードから自動運転モードまたは自動運転モードから手動運転モードへの切換を指令する手動自動切換スイッチ３３ａをさらに備える（図６）。アクチュエータ制御部４７３は、旋回走行準備中に手動自動切換スイッチ３３ａにより手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令され、かつ、変速段判定部４７２により現変速段が目標変速段よりも小さいと判定されると、現変速段が目標変速段となるように変速機２をアップシフトする。手動運転モードと自動運転モードとでは、互いに異なる特性に応じて変速動作が制御されるため（図４）、旋回走行前に手動運転モードから自動運転モードに切り換わると、旋回走行にとって不適当な変速がなされるおそれがある。したがって、手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されたときに変速機２をアップシフトするように構成することで、直後の旋回走行において安定した走行と静粛性と燃費とを向上させた走行が実現できる。

本実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、変速段判定部４７２が、減速走行中（旋回準備動作中）における変速段と目標変速段との大小関係を判定するようにしたが、減速走行終了後の変速段と目標変速段との大小関係を判定するようにしてもよい。上記実施形態では、減速走行中において変速段判定部４７２により現変速段が目標変速段よりも小さいと判定されると、現変速段が目標変速段となるように変速機２をアップシフトするようにしたが、減速走行終了後にアップシフトするようにしてもよい。

上記実施形態では、変速機２として有段変速機を用いる例を説明したが、無段変速機を用いることもできる。したがって、上記実施形態では、変速段設定部４７１が目標変速段を設定するようにしたが、目標変速比を設定するのであれば、変速比設定部の構成はいかなるものでもよい。また、上記実施形態では、変速段判定部４７２が現変速段と目標変速段との大小関係を判定するようにしたが、現変速比と目標変速比との大小関係を判定するのであれば、変速比判定部の構成はいかなるものでもよい。さらに、上記実施形態では、アクチュエータ制御部４７３が、現変速段が目標変速段になるように変速機２をアップシフトするようにしたが、現変速比が目標変速比となるように変速機をハイ側に制御するのであれば、変速制御部の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、手動自動切換スイッチ３３ａにより手動運転モードと自動運転モードのいずれかを指令するようにしたが、モード切換指令部の構成はいかなるものでもよい。例えばドライバの音声入力によりモード切換を指令するようにしてもよい。自動運転モードを複数のモードに切換可能としてもよい。例えば図５の比較例のように動作するモード、すなわち動力性能を重視したモードを、スイッチ操作により選択可能としてもよい。上記実施形態では、旋回走行準備中に手動自動切換スイッチ３３ａにより自動運転モードへの切換が指令されたときの変速動作の制御について説明したが、旋回走行準備以前に自動運転モードへの切換が指令されたときも、変速動作は同様に制御される。したがって、モード切換指令部を有しない車両に対しても本発明は同様に適用することができる。駆動源がエンジン以外の車両に対しても本発明は同様に適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ 変速機、１３ スロットル用アクチュエータ、２３ 変速用アクチュエータ、３３ａ 手動自動切換スイッチ、４５ 行動計画生成部、４６ 走行制御部、１００ 車両制御装置、４５１ 旋回判定部、４７１ 変速段設定部、４７２ 変速段判定部、４７３ アクチュエータ制御部

Claims (4)

1. 自動運転機能を有する車両に搭載された駆動源と該駆動源から出力された回転を変速する変速機とを制御する車両制御装置であって、
   前記車両の行動計画を生成する行動計画生成部と、
   前記車両が旋回走行を開始する前に、前記行動計画生成部で生成された行動計画に基づき、旋回走行の終了後の要求駆動力を発生し得る前記変速機の目標変速比を設定する変速比設定部と、
   前記車両が旋回走行を開始する前の減速走行中または減速走行終了後である減速準備中の前記変速機の変速比である現変速比と、前記変速比設定部で設定された目標変速比との大小関係を判定する変速比判定部と、
   前記変速比判定部により前記現変速比が前記目標変速比よりも大きいと判定されると、前記車両が旋回走行を開始する前に前記現変速比が前記目標変速比となるように前記変速機をハイ側に制御する変速制御部と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記変速制御部により前記変速機がハイ側に制御された後の走行駆動力が、ハイ側に制御される前の走行駆動力と等しくなるように前記駆動源のトルクを制御する駆動源制御部をさらに備えることを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両制御装置において、
   前記変速制御部は、前記変速比判定部により前記現変速比が前記目標変速比よりも小さいと判定されると、前記車両が旋回走行を開始する前に前記現変速比が前記目標変速比となるように前記変速機をロー側に制御することを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置において、
   手動運転モードから自動運転モードまたは自動運転モードから手動運転モードへの切換を指令するモード切換指令部をさらに備え、
   前記変速制御部は、前記車両が旋回走行を開始する前の減速走行中または減速終了後に前記モード切換指令部により手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令され、かつ、前記変速比判定部により前記現変速比が前記目標変速比よりも大きいと判定されると、前記車両が旋回走行を開始する前に前記現変速比が前記目標変速比となるように前記変速機をハイ側に制御することを特徴とする車両制御装置。

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