CN109753059A - 车辆控制装置 - Google Patents

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Abstract

车辆控制装置(100)具有：行动计划生成部(45)，其生成至少包含从当前时间点开始经过规定时间(T1)为止的每单位时间(Δt)的自动驾驶车辆(101)的位置数据的自动驾驶车辆(101)的行动计划；行驶控制部(46)，其控制驱动源(1)和变速器(2)，以使自动驾驶车辆(101)根据由行动计划生成部(45)生成的行动计划以自动驾驶的方式行驶。行动计划中包括：作为超过单位时间(Δt)并连续增加或降低后的车速的目标车速(Va)和作为从当前时间点直到达到目标车速为止的时间的目标时间(Δta)，行驶控制部(46)控制驱动源(1)和变速器(2)，以使自动驾驶车辆(101)以基于目标时间(Δta)和达到目标车速(Va)为止的车速变化量(ΔVa)的车辆加速度行驶。

Description

车辆控制装置
技术领域
本发明涉及一种控制具有自动驾驶功能的车辆的车辆控制装置。
背景技术
作为这种装置，以往公知一种以如下方式控制车辆的装置：根据具有自动驾驶功能的自车的周边信息和地图信息，将具有自车的位置数据和车速数据的每单位时间的多个点数据依次连接，生成车辆的行驶路线，并且自车沿着行驶路线以自动驾驶的方式行驶。这种装置例如在专利文献1中有记载。专利文献1记载的装置中，以根据单位时间内的车速的变化量计算出每单位时间的加速度，并获得基于加速度的要求驱动转矩的方式控制节气门阀的开度以及变速器的变速比。
但是，专利文献1记载的装置中，根据行驶路线上的每单位时间的目标加速度，即各个时期的目标加速度控制车辆行驶。因此，难以使车辆顺畅地加速或减速，有可能会给自动驾驶车辆的乘坐舒适性带来不好的影响。
现有技术文献
专利文献1：特开2017-13749号公报(JP2017-013749A)。
发明内容
本发明的一技术方案为控制具有自动驾驶功能并具有驱动源和配置于从驱动源到驱动轮的动力传递路径的变速器的自动驾驶车辆的车辆控制装置，具有：行动计划生成部，其生成至少包含从当前时间点开始经过规定时间的每单位时间的所述自动驾驶车辆的位置数据的自动驾驶车辆的行动计划；行驶控制部，其控制驱动源和变速器，以使自动驾驶车辆根据由行动计划生成部生成的行动计划以自动驾驶的方式行驶。行动计划中包括：作为超过单位时间且连续增加或降低后的车速的目标车速和作为从当前时间点直到达到目标车速为止的时间的目标时间。行驶控制部，控制驱动源和变速器，以使自动驾驶车辆以基于目标时间和达到目标车速为止的车速变化量的车辆加速度行驶。
附图说明
本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。
图1是表示应用本发明一实施方式的车辆控制装置的自动驾驶车辆的行驶系统的概略结构的图。
图2是表示本发明一实施方式的车辆控制装置的整体结构的框图。
图3是表示利用图2的行动计划生成部生成的行动计划的一个例子的图。
图4是表示作为变速动作的基准的换挡图的一个例子的图。
图5是用于说明加速行驶时的问题点的时序图。
图6是用于说明从加速行驶向巡航行驶转换时的问题点的时序图。
图7是用于说明转弯行驶时的问题点时序图。
图8是表示利用图2的运算部实施处理的一个例子的流程图。
图9是表示图8的第1变速处理的一个例子的流程图。
图10是表示目标车速的变化的一个例子的时序图。
图11是表示在各档位能够实现的车速和加速度的关系的图。
图12是表示图8的第2变速处理的一个例子的流程图。
图13是向巡航行驶转换时的动作的一个例子的时序图。
图14是表示图8的第3变速处理的一个例子的流程图。
图15是表示转弯行驶时的动作的一个例子的时序图。
图16是表示利用图2的运算部实施处理的其他例子的流程图。
图17是表示根据图16的流程图进行的动作的第1例的图。
图18是表示根据图16的流程图进行的动作的第2例的图。
图19是表示根据图16的流程图进行的动作的第3例的图。
图20是表示根据图16的流程图进行的动作的第4例的图。
具体实施方式
以下，参照图1～图20对本发明的实施方式进行说明。本发明一实施方式的车辆控制装置应用于具有自动驾驶功能的车辆(自动驾驶车辆)。图1是表示应用有本实施方式的车辆控制装置的自动驾驶车辆101(和其他车辆区别，称之为自车)的行驶系统的概略结构的图。车辆101不仅以不需要驾驶员的驾驶操作的自动驾驶模式行驶，还能够以根据驾驶员的驾驶操作的手动驾驶模式行驶。
如图1所示，车辆101具有发动机1和变速器2。发动机1是将通过节气门阀11供给的吸入空气和从喷射器12喷射的燃料以适当的比例混合，利用火花塞等点火并燃烧，由此产生旋转动力的内燃机(例如汽油发动机)。另外，还能够使用柴油发动机等各种发动机代替汽油发动机。吸入空气量由节气门阀11进行调节。
变速器2设置于发动机1和驱动轮3之间的动力传递路径，使来自发动机1的旋转改变速度，且将来自发动机1的转矩进行转换并输出。利用变速器2变速后的旋转被传递至驱动轮3，由此，车辆101行驶。另外，还能够代替发动机1或在发动机1的基础上设置作为驱动源的行驶用电机，作为电动汽车或混合动力汽车构成车辆101。
变速器2例如为根据多个档位(例如6档)使变速比能够阶段性地变更的有级变速器。另外，还能够将能够无级变更变速比的无级变速器作为变速器2使用。省略图示，还可以利用变矩器将来自发动机1的动力输入到变速器2。变速器2例如具有牙嵌式离合器、摩擦离合器等接合元件21，通过液压控制装置22控制油向接合元件21的流动，能够变更变速器2的档位。液压控制装置22具有根据电信号工作的变速用执行器23，通过根据变速用执行器23的工作变更压力油向接合元件21的流动，从而能够设定合适的档位。
图2是示意性地表示本发明一实施方式的车辆控制装置100的整体结构的框图。如图1所示，车辆控制装置100构成为如下结构：以控制器40为中心，主要具有控制器40、分别与控制器40电连接的外部传感器组31、内部传感器组32、输入/输出装置33、GPS接收机34、地图数据库35、导航装置36、通信单元37、以及执行器AC。
外部传感器组31是检测作为自车周边信息的外部状况的多个传感器的总称。例如，外部传感器组31包括：激光雷达、车载摄像机以及雷达等，其中，激光雷达测定针对自车全方位的照射光的散射光，并测定从自车到周边障碍物的距离，车载摄像机具有CCD、CMOS等摄像元件，并拍摄自车周边(前方、后方以及侧方)，雷达通过照射电磁波并检测反射波来检测自车周边的其他车辆、障碍物等。
内部传感器组32是检测自车行驶状态的多个传感器的总称。例如，内部传感器组32包括：检测发动机的转速的发动机转速传感器、检测自车车速的车速传感器、分别检测自车前后方向的加速度和左右方向的加速度的加速度传感器、检测自车重心绕铅直轴旋转的旋转角速度的横摆角速度传感器等。检测手动驾驶模式下的驾驶员的驾驶操作，例如加速踏板的操作、制动踏板的操作、转向盘的操作等的传感器也包含在内部传感器组32。
输入/输出装置33是既由驾驶员输入指令，又向驾驶员输出信息的装置的总称。例如，输入/输出装置33具有：供驾驶员输入各种指令的开关等操作构件、供驾驶员通过语音输入指令的麦克、借助显示图像向驾驶员提供信息的显示器、通过语音向驾驶员提供信息的扬声器等。操作构件包括：指令自动驾驶模式和手动驾驶模式的任一种的模式选择开关。
GPS接收机34接收来自多个GPS卫星的定位信号，由此测定自车的绝对位置(纬度、经度等)。
地图数据库35是存储导航装置36中使用的一般的地图信息的装置，例如，包括硬盘。地图信息包括：道路的位置信息、道路形状(曲率等)的信息、十字路口、岔路口的位置信息。另外，存储于地图数据库35中的地图信息与存储于控制器40的存储部42中的高精度地图信息不同。
导航装置36是搜索到达由驾驶员输入的目的地的道路上的目标路线，并进行按照目标路线的引导的装置。目的地的输入和按照目标路线的引导均通过输入/输出装置33进行。目标路线根据由GPS接收机34测定的自车的当前位置和存储于地图数据库35的地图信息进行计算。
通信单元37利用包含互联网线路等无线通信网的网络与未图示的各种服务器进行通信，定期或者在任意时机从服务器获取地图信息和交通信息等。获取的地图信息被输出到地图数据库35、存储部42，将地图信息更新。获取的交通信息包括交通阻塞信息、信号灯从红变绿的剩余时间等信号灯信息。
执行器AC是为了控制车辆101的行驶而设置的。执行器AC包括：调整发动机1的节气门阀11的开度(节气门开度)的节气门用执行器、变更变速器2的档位的变速用执行器23、启动制动装置的制动用执行器、以及驱动转向装置的转向用执行器。
控制器40包括电子控制单元(ECU)。另外，发动机控制用ECU、变速器控制用ECU等作为功能不同的多个ECU的集合，也能够构成控制器40。控制器40包含CPU等运算部41，ROM、RAM、硬盘等存储部42和具有未图示的其他周边电路的计算机。
存储部42中存储有包含车道的中央位置的信息、车道的边界位置的信息等高精度的详细地图信息。更具体地说，作为地图信息，存储有道路信息、交通管制信息、住所信息、设施信息、电话号码信息等。道路信息中包括：表示高速公路、收费道路、国道等道路类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的三维坐标位置、车道的拐弯处的曲率、车道的汇合点和分岔点的位置、道路标识等信息。交通管制信息包括：由于施工等车道被限制行驶或者禁止通行的信息等。
运算部41作为功能性结构，其具有自车位置识别部43、外界识别部44、行动计划生成部45以及行驶控制部46。
自车位置识别部43根据用GPS接收机34接收的自车的位置信息和地图数据库35的地图信息，识别地图上的自车的位置(自车位置)。也可以利用存储于存储部42的地图信息(建筑物的形状等信息)和外部传感器组31检测到的车辆101的周边信息识别自车位置，由此，能够高精度地识别自车位置。另外，能够用设置在道路上、道路旁边的外部的传感器测定自车位置时，还能够通过借助该传感器和通信单元37进行通信，高精度地识别自车位置。
外界识别部44根据来自摄像机、激光雷达、雷达等外部传感器组31的信号，识别自车周围的外部状况。例如，识别行驶在自车周边的周边车辆的位置、速度和加速度、在自车周围停泊的周边车辆的位置、以及其他物体的位置、状态等。其他物体包括：标识、信号器、道路的边界线或停止线、建筑物、栏杆、电线杆、广告牌、行人、自行车等。其他物体的状态包括：信号器的颜色(红、绿、黄)、行人、自行车的移动速度和朝向等。
行动计划生成部45例如根据用导航装置36计算出的目标路线、用自车位置识别部43识别出的自车位置、用外界识别部44识别出的外部状况，生成从当前时间点开始经过规定时间为止的自车的行驶轨迹(目标轨迹)。当目标路线上存在作为目标轨迹的后补的多个轨迹时，行动计划生成部45从中选择满足遵守法律且高效、安全地行驶等基准的最合适的轨迹，并将所选择的轨迹作为目标轨迹。并且，行动计划生成部45生成与所生成的目标轨迹相应的行动计划。
行动计划中包括：从当前时间点开始经过规定时间T1(例如5秒)之间，每单位时间Δt(例如0.1秒)设定的行驶计划数据，即对应每单位时间Δt的时刻设定的行驶计划数据。行驶计划数据包含每单位时间Δt的自车的位置数据和车辆状态的数据。位置数据例如为表示道路上的二维坐标位置的数据，车辆状态的数据是表示车速的车速数据和表示自车的朝向的方向数据等。车辆状态的数据能够从每单位时间Δt的位置数据的变化获得。行驶计划以每单位时间Δt来进行更新。
图3是表示用行动计划生成部45生成的行动计划的一个例子的图。图3中示出了自车101变更车道并超过前方车辆102的场景的行驶计划。图3的各点P与从当前时间点开始经过规定时间T为止的每单位时间Δt的位置数据相对应，将这些各点P按照时间顺序连接起来，据此获得目标轨迹PA。
行驶控制部46控制各执行器，以使在自动驾驶模式下，自车101沿着行动计划生成部45生成的目标轨迹PA行驶。即，控制节气门用执行器、变速用执行器23、制动用执行器、以及转向执行器，以使自车101每单位时间Δt通过图3的点P。另外，在手动驾驶模式下，行驶控制部46根据由内部传感器组32获取的来自驾驶员的行驶指令控制各执行器。
关于变速用执行器23的控制，行驶控制部46根据行动计划生成部45生成的行动计划中表示车速的变化的数据计算出自车的加速度。进一步地，考虑到由道路坡度等决定的行驶阻力，计算出用于得到该加速度的要求驱动力。并且，使用预先存储于存储部42的、作为变速动作的基准的换挡图控制变速器2的变速动作。另外，加速度在加速时为正值、在减速时为负值。
图4是表示换挡图的一个例子的图。图中，横轴为车速V，纵轴为要求驱动力F。另外，要求驱动力F与加速器开度(在自动驾驶模式中，虚拟的加速器开度)或节气门开度一对一地对应，随着加速器开度或节气门开度增大，要求驱动力F变大。因此，还能够将纵轴替换成为加速器开度或节气门开度。特性f1(实线)为对应从n档升到n+1档的升档线，特性f2(虚线)为对应从n+1档降到n档的降档线。
如图4所示，例如关于从运行点Q1的降档，当车速V固定不变恒定不变而要求驱动力F增加，运行点Q1超过降档线f2时(箭头A)，变速器2从n+1档向n档降档。另一方面，例如，关于从运行点Q2的升档，当车速V固定不变而要求驱动力F降低，运行点Q2的要求驱动力F加上规定的富余驱动力Fa而得到的运行点Q3超过升档线f1时(箭头B)，变速器2从n档向n+1档升档。
即，关于升档，将表现出的要求驱动力F提高富余驱动力Fa的量，从而使变速器2处于难以升档的状态。由此，能够防止频繁发生降档和升档的频繁换挡的状态，即换挡震动。另外，富余驱动力Fa既可以是固定值，也可以是将车速、要求驱动力作为参数的可变值。
在以这种方式构成的车辆控制装置100中，行驶控制部46根据目标轨迹PA(图3)上的每单位时间Δt的各点P的车速(目标车速)，计算出每单位时间Δt的加速度(目标加速度)以及要求驱动力。并且，例如反馈控制执行器AC，以使由内部传感器组32检测出的实际加速度成为目标加速度。但是，这种情况下，例如加速行驶时、从加速行驶向巡航行驶转换时、以及转弯行驶时等，会产生如下问题。
首先，对加速行驶时的问题进行说明。图5是表示加速行驶时的车速V的变化的一个例子的时序图。图中的特性f3(实线)为根据行动计划的目标车速的特性，特性f4(虚线)为实际车速的特性。根据每单位时间Δt的要求驱动力控制车辆的加速行驶时，在每单位时间Δt要求驱动力上升，所以变速器2随着该要求驱动力降档，车辆加速行驶。即变速器2不考虑规定时间T1内的整体的行动计划，而是根据每单位时间Δt当时的行动计划降档。因此，如图5所示，车辆加速度增加而目标车速增加时，车速相对于目标车速上升缓慢，难以进行顺畅的加速行驶。另外，由于车速的上升缓慢，担心要求驱动力过冲而产生频繁换挡。当为了不发生频繁换挡使变速器2一档一档地降档时，车速的变缓程度变大。
接下来，对从加速行驶转换到巡航行驶时的问题进行说明。图6是表示从加速行驶转换到巡航行驶(以设定车速Va的行驶)时的目标车速、要求驱动力以及档位的变化的一个例子的时序图。如图6所示，向巡航行驶转换时，要求驱动力缓缓下降，与此相伴变速器2升档。此时，要求驱动力加上富余驱动力Fa(参照图4)计算，因此升档的时机延迟。因此，尽管从加速转换到了缓慢加速，发动机转速仍持续较高的状态，会伴随着油耗和发动机噪音水平的恶化。
接下来，对转弯行驶时的问题进行说明。在转弯行驶时使车辆减速，在转弯后进行再加速。图7是表示转弯行驶时的要求驱动力、车速以及档位的变化的一个例子的时序图。如图7所示，当自车接近拐弯处时，要求驱动力和车速降低，与此相伴变速器2降档(时间t1a)。在转弯后进行再加速时，要求驱动力增加，变速器2降档加速(时间t1b)。此时，根据每单位时间Δt的要求驱动力进行了降档的情况，加速缓慢，难以进行顺畅的转弯行驶。
为了消除以上问题点，在本实施方式中如下构成车辆控制装置100。本实施方式的车辆控制装置100在运算部41(主要是行驶控制部46)构成上有特征。图8是表示在运算部41实施处理的、特别是与变速控制相关的处理的一个例子的流程图。对于该流程图所示的处理而言，当选择自动驾驶模式时开始，并每隔规定时间反复进行。
首先，在S1(S：处理步骤)读取从行动计划生成部45输出的从当前时间点开始经过规定时间T1为止的行动计划的数据，即每单位时间Δt的车速数据。接下来在S2，判定自车101的加速度将来是否增加。例如通过计算出每单位时间Δt的加速度，并对当前时间点的加速度和下一时间点的(Δt后)的加速度进行比较来进行该判定。当S2为肯定(S2：是)时进入S3，否定时(S2：否)进入S4。在S3实行后述的第1变速处理。
在S4，判定自车101加速度将来是否降低，即是否转换为巡航行驶。例如通过对在S2计算出的每单位时间Δt的加速度中的当前时间点的加速度和下一时间点的(Δt后)的加速度进行比较来进行该判定。当S4为肯定时(S4：是)进入S5，为否定时(S4：否)进入S6。在S5实行后述的第2变速处理。
在S6，判定自车101将来是否减速。通过对当前时间点的车速和下一时刻的(Δt后)的车速进行比较来进行该判定。当S5为肯定时(S5：是)进入S7，否定时(S5：否)进入S8。在S7实行后述的第3变速处理。另一方面，在S8实行通常变速处理。即，利用通常变速控制对变速器2的工作进行控制，以使档位根据当前时间点的车速和要求驱动力按照图4的换挡图变更。
图9是表示S3的第1变速处理的一个例子的流程图。首先，在S3A根据将来的规定时间T1内的车速数据计算出单位时间Δt以上的车速连续增加的时间(加速时间)和经过加速时间后的车速(车速变化量)。具体地来说：获得是否是使车速在几秒增加到几km/h的计划。图10是表示每单位时间Δt的目标车速的变化的一个例子的图。图10中，从当前时间点t0在Δta秒期间目标车速仅增加ΔVa，目标车速成为Va。另外，Δta例如比单位时间Δt长，且比规定时间T1短。
接下来，在S3B使用在S3A计算出的加速时间Δta和车速变化量ΔVa计算出目标加速度。接下来，在S3C决定用于获得该目标加速度的档位。图11是表示存储于存储部42的、在各档位能够实现的车速和加速度的关系的图。另外，加速度为将由道路坡度等带来的规定行驶阻力考虑进去后的值，当行驶阻力变大时，在各档位能够实现的加速度变小。在图11中，为了方便，各档位不管车速怎样，都能够实现固定的加速度，档位越大加速度越小。在S3C，使用图11的关系，决定能够实现目标加速度和经过加速时间后的目标车速的目标档位。例如，目标加速度和目标车速用图11的点Pa表示时，将满足该目标加速度和目标车速的最大档位(图中第4档位)定为目标档位。另外，还可以计算出对应目标加速度的要求驱动力，根据图4的换挡图决定目标档位。
接下来，在S3D判定在S3C决定的目标档位是否比当前的档位低，即是否要降档。当S3D为肯定时进入S3E，否定时越过S3E进入S3F。在S3E向变速用执行器23输出控制信号使变速器2降档。
接下来，在S3F，保持变速后的档位不变向节气门用执行器输出控制信号，以使车速按照行动计划增加到目标车速。即，根据每单位时间Δt的要求驱动力向节气门用执行器输出控制信号使车辆101加速行驶。像这样，考虑规定时间T1内整体的将来的加速计划并设定档位，之后通过使车辆101加速行驶，能够进行与要求驱动力对应的顺畅地加速行驶。
图12是表示图8的S5的第2变速处理的一个例子的流程图。首先，在S5A根据规定时间T内的车速数据判定自车101是否转换到巡航行驶。巡航行驶为目标车速接近设定车速的、或自车101追赶前车(前方车辆102)的行驶。因此，在S5A，将来每单位时间Δt的目标加速度缓缓降低，判定目标加速度是否在规定时间T1内变为0或是否有可能超过规定时间T1变为0的风险。更具体地，判定目标加速度是否为规定值以下。图13是表示目标加速度、目标车速、要求驱动力以及档位变化的一个例子的图。在图13，直到车速达到目标车速Va为止，目标加速度缓缓降低，在该降低开始的时间点(点Pb)判定将来车辆101进行巡航，5A为肯定。
当S5A为肯定时(S5A：是)进入S5B，否定时(S5A：否)进入S5C。在S5B将富余驱动力Fa设定为0。这种情况下，优选将富余驱动力如图13所示，随着时间的经过缓缓变为0，而不是急剧变为0。另一方面，在S5C设定如图6所示的规定的富余驱动力Fa。
接下来在S5D，根据在S2计算出的目标加速度(例如当前时间点的目标加速度)计算出要求驱动力。此时，在S5C设定了规定的富余驱动力Fa的情况下，加上该富余驱动力Fa计算出要求驱动力。另外，在S5B富余驱动力Fa为0的情况下，不加富余驱动力Fa。接下来，在S5E根据计算出的要求驱动力，按照图4的换挡图将档位升档。
由此，当富余驱动力Fa在转换到巡航行驶时为0时，变速器2在图13的实线所示的时刻(时间点t2a、t3a)升档。与此相对，在向巡航行驶的转换以外时，当加上了规定的富余驱动力Fa时，在图13的虚线所示的时刻(时间点t2b、t3b)升档。因此，转换到巡航行驶时的升档的时机提前，能够改善油耗和发动机噪音水平的恶化。接下来，在S5F，根据行动计划向节气门用执行器输出控制信号并使车辆101缓慢加速或巡航行驶。
图14是表示图8的S7的第3变速处理的一个例子的流程图。首先，在S7A，根据规定时间T内的将来的车速数据等行动计划判定自车101是否减速并进行再加速。当S7A为肯定时(S7A：是)进入S7B，否定时(S7A：否)进入图8的S8。在S7B获得是否为以几秒减速到几km/h并进行再加速的计划，即减速时间和车速变化量。接下来，在S7C，根据再加速开始时的车速和要求驱动力决定再加速开始时的档位。
图15是表示要求驱动力、目标车速以及档位的变化的一个例子的图。图中的实线为减速后进行再加速的转弯行驶的特性，例如在信号灯为绿色的十字路口左转时的、或者沿着拐弯处行驶时的特性。虚线是减速后停车的特性，例如在红色信号灯的十字路口停车时的特性。在图15，再加速开始时(减速结束时)的档位被定为第2档位，减速后停车时的档位被定为第1档位。
接下来，在S7D，判定减速时间是否在规定时间以下。当S7D为肯定时(S7D：是)进入S7E，否定时(S7D：否)进入图8的S8。在S7E，向变速用执行器23输出控制信号，以使变速器2在提前的时刻降档。例如，使图4的降档线f2向高车速侧移动，且按照移动后的换挡图降档。由此，例如在比图13的时间点t4b早的时间点t4a进行降档，降档的时刻提前。
此时，直到达到在7C决定的档位(例如第2档位)位置需要进行多个档(2档以上)的降档，且直到减速结束的时间在规定时间以下时，一档一档地降档是来不及的。因此，在这种情况下，使档位越级变速降档。例如在图15中，通过越级变速从第4档位降到第2档位。接下来，在S7F，向节气门用执行器输出控制信号，以使车辆101按照行动计划加速行驶。由此，在车辆101减速后进行再加速的情况下，变速器2在减速结束的时间点切换到适合进行再加速的档位，因此，能够使车辆101不延迟地再加速，能够进行顺畅地转弯行驶。
采用上述实施方式，能够起到如下的作用效果。
(1)本实施方式的车辆控制装置100以控制具有自动驾驶功能并具有发动机1和配置于从发动机1到驱动轮3的动力传递路径的变速器2的自动驾驶车辆101的方式构成(图1)。具体地，车辆控制装置100具有：行动计划生成部45，其生成包含从当前时间点开始经过规定时间T1为止的每单位时间Δt的自车101的位置数据和车速数据的自车101的行动计划；行驶控制部46，其控制发动机1和变速器2，以使自车101根据由行动计划生成部45生成的行动计划以自动驾驶的方式行驶(图2)。行动计划包括：作为超过单位时间Δt并连续增加后的车速的目标车速(例如图10的Va)和作为从当前时间点到目标车速的时间的目标时间Δta(图10、13、15)。另外，目标车速还可以是超过单位时间Δt并连续降低后的车速。行驶控制部46控制发动机1和变速器2，以使自车101以根据目标时间(加速时间)Δta和直到达到目标车速为止的车速变化量ΔVa的车辆加速度行驶(图9)。由此，考虑从当前时间点开始经过规定时间T1(>Δt)为止的加速行动计划，能够将变速器2设定在最合适的档位。因此，车辆101能够进行顺畅地加速行驶，对自动驾驶车辆101的乘员来说能够得到良好的乘坐舒适性。
(2)行驶控制部46在自车101的加速度增加时(S2)将变速器2控制在目标车速和与目标加速度对应的变速比(图11)，之后，将变速比保持在固定不变的情况下控制发动机1的节气门用执行器，以使自车101向着目标车速加速行驶(图9)。像这样降到获得目标加速度的档位后，通过根据要求驱动力控制发动机1，能够不延迟且顺畅地加速到目标车速。
(3)变速器2是作为变速比阶段性变化的有级变速器构成。行驶控制部46控制变速器2，以使为刚减速行驶后的加速行驶做准备使变速器2降到规定档位(例如图15的第2档位)时，当判定直到减速行驶结束所需要的时间在规定时间以上时，一档一档地降档，当判定不足规定时间时，通过越级变速降档(图14)。由此，例如在绿色信号灯的十字路口左转等的转弯行驶中，车辆101减速并左转后，能够顺畅地进行再加速。
(4)行驶控制部46控制变速器2，以使当与当前时间点的车速和要求驱动力对应的运行点Q1超过预先设定的降档线f2时降档，另一方面，当在与车速和要求驱动力对应的运行点Q2加上规定的富余驱动力Fa的运行点Q3超过预先设定的升档线f1时升档(图4)。这种情况下的要求驱动力，在自车101的加速度增加时，利用根据上述的目标时间Δta和车速变化量Δva的加速度(图10)算出，在其他状态下，利用每单位时间Δt的加速度算出。由此，例如在通常变速控制(S8)中，能够防止换挡震动。
(5)行驶控制部46根据包含在行动计划中的、从当前时间点到规定时间T1内的每单位时间Δt1的车速数据，判定是否转换到车辆加速度降低并接近0的巡航行驶，当判定转换到巡航行驶时，将富余驱动力Fa设定为0(S5B)。由此，从加速行驶转换到巡航行驶时，能够使升档的时机提前，能够改善油耗和发动机噪音水平。
但是，自车101根据在行动计划生成部45(图2)生成的行动计划行驶时，有时周边车辆等会阻碍其行驶。例如，自车101按照以固定速度巡航行驶的行动计划行驶时，行驶在旁边车道的车辆加塞儿到自车101的前方时、或自车101按照变更车道超过前方车辆102的行动计划在变更车道时，前方车辆102也同样变更车道时等，行动计划受到阻碍。
此时，行动计划生成部45结合周边车辆的举动变更行动计划，即生成新的行动计划。并且，行驶控制部46按照新的行动计划控制执行器AC，由此，自车101的行驶速度和行进路线等根据周边状况进行调整。但是，存在即使行动计划被阻碍，也只是临时的，在短时间能够恢复到原行动计划的情况。例如，自车101按照变更车道超过前方车辆102的行动计划变更车道时，前方车辆102也同样变更车道，但前方车辆102立刻再变更车道回到原车道的情况，能够再生成变更车道超过前方车辆102的行动计划。
像这样，阻碍行动计划只是临时的情况，每变更行动计划，车辆状态(例如档位)也变更时，阻碍自车101顺畅地行驶。例如，反复进行变速器2的升档和降档，有可能产生换挡震动。因此，在本实施方式中，行动计划被阻碍时，以控制器40(运算部41)进行如下的处理的方式构成车辆控制装置100。
图16是表示在运算部41实施处理、特别是与行动计划被阻碍时的变速控制相关的处理的一个例子的流程图。该流程图所示的处理在选择自动驾驶模式时开始，且每隔规定时间反复进行。
首先，在S11，设定作为行动计划的基准的自车101的行驶目的。行驶目的包括：以规定速度行驶的巡航行驶、追随前车行驶、减速左转再加速、减速停止等。行动计划生成部45根据外界识别部44识别到的自车101的周围状况生成目标轨迹时，设定行驶目的。接下来，在S12生成达成行驶目的的行动计划(以下称之为第1行动计划)。例如为达成按规定速度行驶的巡航行驶的目的，生成超过前车车辆102的第1行动计划。
接下来，在S13，行驶控制部46按照生成的第1行动计划决定变速器2的档位，并向变速用执行器23输出控制信号来控制档位。由此，例如在生成了超过前方车辆102等的行动计划时，为实现该行动计划的加速行驶做准备，变速器2降档。另外，行驶控制部46按照第1行动计划也控制其他的执行器AC。接下来，在S14，根据来自外界传感器组31的信号检测自车101的周边状况。
接下来，在S15，行动计划生成部45判定是否发生例如其他车辆加塞儿到自车101的前方等，阻碍第1行动计划的状况。当S15为肯定时(S15：是)进入S16，否定时(S15：否)进入S21。在S16，行动计划生成部45根据阻碍状况变更行动计划。另外，以下将变更后的行动计划称为第2行动计划。接下来，在S17，判定行驶目的是否发生了变化。
行动计划生成部45，在变更行动计划时，有时会根据阻碍状况变更行驶目的。例如，已经明确不可能在规定时间内达成当初的目的的情况，则设定对应周边状况的新的目的。此时，S17为肯定进入S21。另一方面，当S17为否定时进入S18。在S18，根据由外界传感器组31检测出并由外界识别部44识别的自车101的周围的状况计算出阻碍第1行动计划的时间(阻碍时间T2)。即，将第1行动计划被阻碍之后的经过时间作为阻碍时间T2计算出来。还可以代替计算出第1行动计划被阻碍之后的经过时间，将预想的第1行动计划被阻碍的时间作为阻碍时间T2计算出来。
接下来，在S19，判定计算出的阻碍时间T2是否不足预先设定的规定时间T3。该判定为第1行动计划的阻碍是否为一时的判定，规定时间T3被设定为例如比单位时间Δt(例如0.1秒)长，且比生成行动计划的规定时间T1(例如5秒)短的时间，举个具体的例子如3～4秒左右。另外，规定时间T3还可以根据第1行动计划的阻碍状况适当地进行变更。规定时间T3还可以为比规定时间T1长的时间。当S19为肯定时(S19：是)进入S20，否定时(S19：否)进入S21。
在S20，继续保持由行驶控制部46决定的档位的状态。由此，根据车速和要求驱动力决定的运行点，即与第2行动计划对应的运行点例如即使超过图4的升档线f1，行驶控制部46也不进行升档，而是将档位维持在与第1行动计划对应的档位。另一方面，在S21，解除档位状态的保持。由此，例如当运行点超过图4的升档线f1时，行驶控制部46进行升档，并将档位变更为与第2行动计划对应的档位。
对阻碍了行动计划时的动作，即对自车101根据图16的流程图进行的动作进行更具体地说明。图17是表示自车101按照第1行动计划想要超过前方车辆102时，前方车辆102想要超过其前方的车辆103，导致自车101的第1行动计划被阻碍了的情况的例子的图。另外，为了使说明容易理解，用具体的数值表示各时间点的目的和计划，但这只是一个例子而已。
如图17所示，当行动计划生成部45设定行驶目的(S11)，进一步地，生成与行驶目的对应的超车的第1行动计划(S12)时，要求驱动力增加。因此，自车101的档位在时间点t5按照图4的换挡图，为加速行驶做准备而进行降档(S13)。之后，当自车101在变更车道想要加速时，前方车辆102想要超过车辆103而变更车道时，第1行动计划被阻碍。因此，行动计划生成部45根据阻碍状况生成第2行动计划(S16)。
此时，行驶控制部46，计算出第1行动计划被阻碍的阻碍时间T2(S18)，若阻碍时间T2达到规定时间T3，则维持降档不变的档位(S20)。即，由于前方车辆102的车道变更，自车101的要求驱动力降低，通常在应时间点t6如虚线所示进行升档，但却禁止升档。之后，在经过规定时间T3前的时间点t7，当前方车辆102变更车道并解除第1行动计划的阻碍时，行驶控制部46再次生成第1行动计划。此时，因为档位维持在降档的状态，因此能够进行按照第1行动计划的快速的加速行驶。
与此相对，当假设在未维持降档的状态下，在时间点t6升档时，将在时间点t7再次降档。因此，交替地重复进行升档和降档，会产生换挡震动，给乘坐舒适性带来不好的影响。另外，规定时间T3还可以根据阻碍的状况变更，而不是固定的时间。例如，前方车辆102相对于车辆103，车速快规定值以上时，能够判断前方车辆102在超过车辆103后，变更车道的可能性较高。在这种情况下，还可以考虑到前方车辆102超过车辆103所需要的预想时间(超车预想时间)，来设定规定时间T3。例如，还可以将超车预想时间或超车预想时间加上规定时间得到的时间设定为规定时间T3。
图18是表示判定阻碍时间T2超过规定时间T3的例子的图。例如，如图18所示，判定前方车辆102与车辆103的车速差较小时，直到前方车辆102超过车辆103并变更车道为止，即，直到解除第1行动计划的阻碍为止，至少需要花费规定时间T3以上。因此，在时间点t6解除档位的状态保持(S21)，变速器2根据第2行动计划升档。由此，尽管变更了行动计划，也能够防止降档的状态持续规定时间T3以上，能够改善油耗和发动机噪音的水平。
图19是表示在第1行动计划被阻碍后，行驶目的变化的例子的图。如图19所示，在第1行动计划被阻碍后，当行动计划生成部45根据周围状况明确判定第1行动计划的阻碍不是一时的时候，例如当判明在规定时间T3以内，不能解除第1行动计划的阻碍时，变更行驶目的。由此，在时间点t7解除档位的状态保持(S17→S21)，变速器2根据第2行动计划升档。像这样，在改变了行驶目的的情况，不管是否经过规定时间T3，都解除状态保持，所以，能够防止降档的持续时间变得长于所需。
图20是表示在第1行动计划被阻碍后，行驶目的变化的另一例子的图。具体地，是在减速后再加速并想要转弯行驶时，信号器104的信号变为红色而停车的情况的例子。如图20所示，为再加速做准备，自车101按照第1行动计划边减速边在时间点t8降档(例如图14的S7E的提前降档)，之后，当信号灯变为红色时，变更行动计划的同时行驶目的改变。由此，解除档位的状态保持(S21)，变速器2在时间点t9降档。
这种情况，优选以在S20解除状态保持时允许降档，另一方面又禁止升档的方式控制变速器2。由此，在自车101减速停车时，能够避免变速器按照第1行动计划尽早降档，之后，如图20的虚线所示进行升档(时间点t10)，再之后，按照通常的换挡图进行降档等、反复降档和升档。
采用本实施方式，还能起到如下的作用效果。
(1)车辆控制装置100具有外界传感器组31，其检测具有发动机1和配置于从发动机1到驱动轮3的动力传递路径的变速器2的自车101的外部状况(周边状况)；行动计划生成部45，其根据由外界传感器组31检测出的周边状况生成包含自车101的目标轨迹PA的行动计划；行驶控制部46，其控制发动机1和变速器2，以使自车101根据由行动计划生成部45生成的行动计划，以自动驾驶的方式行驶(图2)。行动计划生成部45，在生成第1行动计划后，根据由外界传感器组31检测出的周边状况判定是否阻碍了第1行动计划，当判定阻碍了第1行动计划时，生成第2行动计划(图16)。行驶控制部46控制变速器2，以使利用行动计划生成部45生成第2行动计划时，利用行动计划生成部45计算出作为判定第1行动计划被阻碍的时间或预想被阻碍的时间的阻碍时间T2，并判定阻碍时间T2是否不足规定时间T3，当判定阻碍时间T2不足规定时间T3时，将变速比保持在与第1行动计划对应的变速比，当判定阻碍时间T2在规定时间T3以上时，将变速比变更为与第2行动计划对应的变速比(图16)。由此，行动计划的阻碍为一时的时候，即使行动计划从第1行动计划变到第2行动计划，变速比也被维持在与第1行动计划对应的值。因此，能够防止频繁地发生变速器2的升档和降档，能够进行最合适的自动驾驶，自车101能够进行顺畅地行驶。
(2)行动计划生成部45设定行驶的目的，并为了达成设定的目的生成行动计划。行驶控制部46控制变速器2，以使当在第1行动计划被阻碍而生成第2行动计划时目的发生变化时，不论阻碍时间T2的长短，将变速比控制为与第2行动计划对应的变速比(图16)。由此，当判明第1行动计划的阻碍不是一时的时候，允许加速行驶时的升档等。因此，能够尽早解除保持降档的状态，并有助于改善油耗。
(3)第1行动计划包含伴随着降档的加速计划(图17、18)。行驶控制部46控制变速器2，以使在第1行动计划被阻碍而生成第2行动计划时，当判定阻碍时间T2不足规定时间T3时，保持降档状态，当判定阻碍时间T2在规定时间T3以上时，解除降档状态的保持(图16)。由此，第1行动计划的阻碍在规定时间T3内被解除时，自车101能够快速地加速行驶，能够顺畅地超过前方车辆102。另外，第1行动计划的阻碍在规定时间T3以上时，变速器2按照第2行动计划升档，因此能够降低油耗和发动机噪音水平。
(4)第1行动计划包含伴随着降档的减速计划，另一方面，第2行动计划包含减速后的停车(图20)。行驶控制部46控制变速器2，以使当在第1行动计划被阻碍而生成第2行动计划时目的发生变化时，禁止升档且允许降档(图16)。由此，能够在生成减速后进行再加速的第1行动计划之后生成停车的第2行动计划时，防止反复降档和升档。
另外，在上述实施方式中，在第1行动计划被阻碍而生成第2行动计划时，行驶控制部46将档位的变速比保持在与第1行动计划对应的变速比(第1变速比)或变更为与第2行动计划对应的变速比(第2变速比)。换言之，控制作为构成有助于自动驾驶车辆101的行驶动作的行驶部的一要素的变速器2，但行驶控制部46还可以控制变速器以外的行驶部。即，若控制行驶部，以使在利用行动计划生成部45生成第2行动计划时，计算出作为判定利用行动计划生成部45生成的第1行动计划被阻碍的时间或者预想被阻碍的时间的阻碍时间T2，并判定阻碍时间T2是否不足规定时间T3，当判定阻碍时间T2不足规定时间T3时，将行驶部的状态保持在与第1行动计划对应的第1状态，当判定阻碍时间T2在规定时间T3以上时，将行驶部的状态变更为与第2行动计划对应的第2状态，行驶控制部的构成不限于以上所述。
在上述实施方式中，外界识别部44根据外部传感器组31的检测值识别外界的状况，但检测自车的周边状况的周边状况检测部的构成不限于以上所述。在上述实施方式中，行驶控制部46根据行动计划计算出目标加速度和要求驱动力，但行动计划生成部45还可以计算出目标加速度或计算出目标加速度和要求驱动力，并将计算出的数据包含在行动计划输出。因此，作为行动计划输出的数据不限于以上所述。
在上述实施方式中，将发动机1作为自动驾驶车辆的行驶用驱动源来使用，但也能够使用行驶电动机(电动马达)。这种情况下，可以以控制行驶电动机和变速器，以使自动驾驶车辆根据行动计划通过自动驾驶行驶的方式构成行驶控制部。在上述实施方式中，对使用有级变速器的例子进行了说明，但使用无级变速器的情况也同样能够应用本发明。
另外，在上述实施方式的车辆控制装置100中，运算部41进行了图8和图16的两种处理，但还可以仅进行其中的一种处理。即，车辆控制装置100可以不具备实施图8的第1变速处理、第2变速处理以及第3变速处理的结构或不具备实施图16的阻碍行动计划时的处理的结构。运算部41还可以不进行图8第1变速处理、第2变速处理以及第3变速处理中的所有处理，而是只进行其中一个(例如第1变速处理)或者两个(例如第1变速处理和第2变速处理或者第1变速处理和第3变速处理)。
本发明还能够作为控制具有自动驾驶功能并具有驱动源和配置于从该驱动源到驱动轮的动力传递路径的变速器的自动驾驶车辆的车辆控制方法来使用。
可以将上述实施方式和变形例的1个或者多个任意组合起来，也可以将各变形例彼此组合起来。
采用本发明，能够顺畅地使自动驾驶车辆加速/减速，能够获得良好的乘坐舒适性。
以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，本领域技术人员清楚地知道能够不脱离后述的权利要求书的公开范围地进行各种修改和变更。

Claims (12)

1.一种车辆控制装置，其为控制具有自动驾驶功能，并具有驱动源(1)和配置于从该驱动源(1)到驱动轮(3)的动力传递路径的变速器(2)的自动驾驶车辆(101)的车辆控制装置(100)，其特征在于，具有：
行动计划生成部(45)，其生成至少包含从当前时间点开始经过规定时间(T1)为止的每单位时间(Δt)的所述自动驾驶车辆(101)的位置数据的所述自动驾驶车辆(101)的行动计划；以及
行驶控制部(46)，其控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)，以使所述自动驾驶车辆(101)根据由所述行动计划生成部(45)生成的行动计划以自动驾驶的方式行驶，
所述行动计划中包括：作为超过所述单位时间(Δt)并连续增加或降低后的车速的目标车速(Va)和作为从当前时间点直到达到所述目标车速为止的时间的目标时间(Δta)，
所述行驶控制部(46)控制所述驱动源(1)以及所述变速器(2)，以使所述自动驾驶车辆(101)以基于所述目标时间(Δta)和达到所述目标车速(Va)为止的车速变化量(ΔVa)的车辆加速度行驶。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，
所述行驶控制部(46)，当前时间点的车辆加速度增加时，将所述变速器(2)控制为与基于所述目标时间(Δta)和所述车速变化量(ΔVa)的车辆加速度对应的变速比，之后，保持变速比固定不变控制所述驱动源(1)，以使所述自动驾驶车辆(101)向着目标车速(Va)加速行驶。
3.根据权利要求2所述的车辆控制装置，其特征在于，
所述变速器(2)为变速比阶段性变化的有级变速器，
所述行驶控制部(46)控制所述变速器(2)，以使在为刚减速行驶后的加速行驶做准备将所述变速器(2)降到规定档位时，当判定直到减速行驶结束为止所需要的时间在规定时间以上时，一级一级地降档，当判定不足所述规定时间时，通过越级变速降档。
4.根据权利要求2或3所述的车辆控制装置，其特征在于，
所述行驶控制部(46)控制所述变速器(2)，以使当前时间点的车辆加速度增加时，根据基于所述目标时间(Δta)和所述车速变化量(ΔVa)的车辆加速度计算出要求驱动力，另一方面，车辆加速度未增加时，根据所述每单位时间(Δt)的车辆加速度计算出要求驱动力，进一步地，当与当前时间点的车速和所述要求驱动力对应的运行点(Q1、Q2)超过预先设定的降档线(f2)时降档，另一方面，当与车速和所述要求驱动力对应的所述运行点(Q2)加上规定的富余驱动力(Fa)得到的修正运行点(Q3)超过预先设定的升档线(f1)时升档。
5.根据权利要求4所述的车辆控制装置，其特征在于，
所述行驶控制部(46)，根据包含在由所述行动计划生成部(45)生成的行动计划内的、从当前时间点起在所述规定时间(T1)内的所述每单位时间(Δt)的车速的数据，判定是否转换到所述车辆加速度降低并接近0的巡航行驶，当判定转换到巡航行驶时，将所述富余驱动力(Fa)设定为0。
6.根据权利要求5所述的车辆控制装置，其特征在于，
所述行驶控制部(46)，在当前时间点的加速度降低时，判定是否转换到所述巡航行驶。
7.一种车辆控制方法，其为控制具有自动驾驶功能并具有驱动源(1)和配置于从该驱动源(1)到驱动轮(3)的动力传递路径的变速器(2)的自动驾驶车辆(101)的车辆控制方法，其特征在于，包含：
生成至少包含从当前时间点开始经过规定时间(T1)为止的每单位时间(Δt)的所述自动驾驶车辆(101)的位置数据的所述自动驾驶车辆(101)的行动计划的步骤；
控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)，以使所述自动驾驶车辆(101)根据生成的行动计划以自动驾驶的方式行驶的步骤；
所述行动计划包括：作为超过所述单位时间(Δt)并连续增加或降低后的车速的目标车速(Va)和作为从当前时间点直到达到所述目标车速为止的时间的目标时间(Δta)，
在控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)的步骤中，控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)，以使所述自动驾驶车辆(101)以基于所述目标时间(Δta)和直到达到所述目标车速(Va)为止的车速变化量(ΔVa)的车辆加速度行驶。
8.根据权利要求7所述的车辆控制方法，其特征在于，
控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)的步骤包括：当前时间点的车辆加速度增加时，将所述变速器(2)控制为与基于所述目标时间(Δta)和所述车速变化量(ΔVa)的车辆加速度对应的变速比，之后，保持变速比固定不变控制所述驱动源(1)，以使所述自动驾驶车辆(101)向着目标车速(Va)加速行驶。
9.根据权利要求8所述的车辆控制方法，其特征在于，
所述变速器(2)为变速比阶段性变化的有级变速器，
控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)的步骤包括：控制所述变速器(2)，以使为刚减速行驶之后的加速行驶做准备，将所述变速器(2)降到规定档位时，当判定直到减速行驶结束为止所需要的时间在规定时间以上时，一级一级地降档，当判定不足所述规定时间时，通过越级变速降档。
10.根据权利要求8或9所述的车辆控制方法，其特征在于，
控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)的步骤包括：控制所述变速器(2)，以使当前时间点的车辆加速度增加时，根据基于所述目标时间(Δta)和所述车速变化量(ΔVa)的车辆加速度计算出要求驱动力，另一方面，车辆加速度未增加时，根据所述每单位时间(Δt)的车辆加速度计算出要求驱动力，进一步地，当与当前时间点的车速和所述要求驱动力对应的运行点(Q1、Q2)超过预先设定的降档线(f2)时降档，另一方面，当与车速和所述要求驱动力对应的所述运行点(Q2)加上规定的富余驱动力(Fa)得到的修正运行点(Q3)超过预先设定的升档线(f1)时升档。
11.根据权利要求10所述的车辆控制方法，其特征在于，
控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)的步骤包括：根据包含在生成的行动计划内的、从当前时间点起在所述规定时间(T1)内的所述每单位时间(Δt)的车速的数据，判定是否转换到所述车辆加速度降低并接近0的巡航行驶，当判定转换到巡航行驶时，将所述富余驱动力(Fa)设定为0。
12.根据权利要求11所述的车辆控制方法，其特征在于，
控制所述驱动源(1)和所述变速器(2)的步骤包括：当前时间点的加速度降低时，判定是否转换到所述巡航行驶。
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