JP2021006432A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転を実行中に乗員から自動変速機の変速比の変更が指示された場合、一定時間の間、指示された変速比を維持し、その後に自動運転のプログラムが決定する最適な変速比に変更する。【解決手段】自動車は、自動変速機と、車速と自動変速機の変速比を自動的に調整する自動運転を実行可能な制御器と、乗員による変速比の変更指示を受け付ける入力装置を備える。制御器は、自動運転を実行中に入力装置を介して変速比の変更が指示されるとＳ５（ＹＥＳ）、自動運転を継続しつつ指示された変速比に変更するＳ６。制御器は、その後に所定時間が経過したら自動運転のプログラムで選定される変速比に変更する。【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、車速と自動変速機の変速比を自動的に調整する自動運転を実行可能な制御器を備えた自動車に関する。

自動運転を実行可能な自動車が普及しつつある。自動運転にも様々なモードがある。車速を一定に保持するモード、車間距離に応じて車速を自動的に調整するモード、車速に加えて道路のカーブに応じて自動的に操舵を制御するモードなどがある。車速を調整する機能を備えた自動運転モードの場合、車速や車間距離、あるいは必要駆動力に応じて自動変速機の変速比も自動的に切り替えられる。

特許文献１に開示されている自動車は、自動運転時に加減速または旋回に関する制御特性が異なる複数の自動運転モードを選択して実行可能である。その自動車には、乗員の指令を受け付ける受付部を備えている。乗員は、受付部を操作することで、複数の自動運転モードの中から好みの制御特性の自動運転モードを選択することができるようになっている。

特開２０１７−２０６１５２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、自動運転による走行中において運転モード変更により変速比を変更した後の動作についての開示がない。したがって、乗員が受付部を操作して運転モードを変更後、変速比の選択を自動運転モードのプログラムにゆだねる状態に戻すのに、再度運転モード変更を乗員が行わなければならない可能性がある。

本明細書が開示する自動車は、自動変速機と、制御器と、入力装置を備えている。制御器は、車速と自動変速機の変速比を自動的に調整する自動運転を実行可能である。制御器は、自動運転と手動運転を切り替え可能である。入力装置は、乗員による変速比の変更指示を受け付けることができる。制御器は、自動運転中に入力装置を介して変速比の変更が指示されると、自動運転を継続しつつ指示された変速比に変更し、その後に所定時間が経過したら自動運転のプログラムで選定される変速比に変更する。この自動車は、乗員に指示された変速比に変更してから一定時間の後に、自動運転のプログラムによる変速比の自動調整に戻る。変速比の変更を指示後、自動運転のプログラムによる変速比の自動調整に戻るための乗員による操作が不要となる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の自動車のブロック図である。 自動運転中の変速比の変更処理のフローチャートである。 自動運転中の変速比の変更処理のフローチャートである（図２の続き）。

図面を参照して実施例の自動車２を説明する。図１に、自動車２のブロック図を示す。実施例の自動車２は、エンジン４１１の動力で走行する。自動車２が備える部品は、入力装置１０、センサ２０、制御器３０、アクチュエータ４０、その他デバイス５０に大別できる。図中の矢印線は、信号線を表し、矢印の方向に信号が流れる。

入力装置１０は、乗員（運転者）が操作するデバイス群であり、アクセルペダル１１、ブレーキペダル１２、ステアリング１３、シフトレバー１４、モード選択スイッチ１５などを含む。乗員による入力装置１０の操作情報は制御器３０に送られる。モード選択スイッチ１５は、車両の走行運動特性に関する複数の制御モード（走行特性モード）のなかから乗員が制御器３０に指令する走行特性モードを選択するためのスイッチである。制御器３０は、省エネルギモード、スポーツモードなどの走行特性モードで後述するアクチュエータ４０を制御することが可能である。なお、自動車２は、モード選択スイッチ１５のほか、自動運転と手動運転の切り替え指示を受け付けるスイッチも有しているが、そのスイッチの図示は省略した。また、自動運転中であっても、モード選択スイッチ１５による操作は有効である。自動運転のプログラムは、モード選択スイッチ１５で指定される走行特性モード（省エネルギモードやスポーツモードなど）に応じた変速比を決定して実現する。

シフトレバー１４は、Ｐレンジ（パーキングレンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）、Ｄレンジ（ドライブレンジ）、Ｒレンジ（リバースレンジ）が選択可能であるほか、マニュアルレンジが用意されている。マニュアルレンジでは、運転者が変速比を指示することができる。選択されたレンジ、あるいは、指示された変速比の情報は制御器３０へ送信される。自動車２が備える自動変速機４３（後述）が無段変速機の場合、シフトレバー１４では、いくつかの変速比が選択可能（指示可能）になっている。無段変速機の場合、シフトレバー１４は、ダイヤル式、あるいは数値入力式で変速比を自由に指示可能になっていてもよい。

センサ２０には、車速センサ２１、エンジン回転数センサ２２、画像センサ２３、ナビゲーション装置２４、障害物センサ２５などが含まれる。センサ２０の計測結果は制御器３０に送られる。

画像センサ２３にはカメラ２３１が付随している。カメラ２３１は、車両前方、側方、後方を撮影する。画像センサ２３は、撮影された画像に含まれる物体を抽出し、抽出結果を制御器３０に送信する。画像センサ２３は、前方の車線も抽出し、抽出した車線の情報も制御器３０へ送信する。

ナビゲーション装置２４には地図データ２４１とグローバルポジショニングシステム受信機（ＧＰＳ受信機２４２）が付随する。よく知られているように、ナビゲーション装置２４は、ＧＰＳ受信機２４２で受信した位置情報を地図データ２４１と照合し、車両の地図上での現在位置を特定する。特定された現在位置の情報、および、地図データに含まれている情報も制御器３０に送られる。地図データに含まれている情報には、走行中の道路の制限速度、進行方向の道路勾配／カーブの曲率、信号機の位置などが含まれる。

アクチュエータ４０には、スロットルアクチュエータ４１、エンジン４１１、ブレーキアクチュエータ４２、自動変速機４３、ステアリングアクチュエータ４４などが含まれる。手動運転のプログラムにおいては、制御器３０は、アクセルペダル１１の踏み込み量に応じてスロットルアクチュエータ４１を制御し、ブレーキペダル１２の踏み込み量に応じてブレーキアクチュエータ４２を制御し、ステアリング１３の舵角に応じてステアリングアクチュエータ４４を制御する。また、制御器３０は、車速センサ２１、エンジン回転数センサ２２のデータ、および、アクセルペダル１１の踏み込み量から自動変速機４３の適切な変速比を決定し、決定された変速比を実現するように自動変速機４３を制御する。モード選択スイッチ１５で選択された走行特性モードに応じて、制御器３０は、各アクチュエータ４０を制御するタイミングや制御量を調整する。自動運転のプログラムにおいては、制御器３０は、入力装置１０を通じての乗員による介入なしにアクチュエータ４０を制御する。

その他デバイス５０には、方向指示器５１、ライト類５２、インストルメントパネルの表示器５３、送受信機５４が含まれる。送受信機５４は、車両外部の機器（例えば、道路交通情報センタや、各種の情報を備えているサーバなど）から必要な情報を受信したり、車両の情報を外部のセンタ（例えば、車両の状態をモニタする管理センタなど）へ送信したりする。

制御器３０は、乗員からの入力により（自動運転のときにはセンサデータや送受信機５４を経由して取得する外部情報に基づいて）、適宜に方向指示器５１、ライト類５２、表示器５３を制御する。また、制御器３０は、送受信機５４を介して車両の外部から送られてくる情報を各種アクチュエータ４０の制御に利用する場合もある。

制御器３０は、中央演算装置（ＣＰＵ）３１、読み出し専用メモリ３２、ランダムアクセスメモリ３３、不揮発性メモリ３４を備えている。読み出し専用メモリ３２には各種のプログラムが格納されており、それらプログラムを中央演算装置３１が実行することにより、制御器３０は各種の機能を実現する。ランダムアクセスメモリ３３は実行中のプログラムが利用する変数の一時格納場所に利用される。不揮発性メモリ３４には、車両のシステムのメインスイッチがオフされた後にも保存すべきデータ（例えば、車両の状態を示す診断データなど）が格納される。

先に述べたように、制御器３０は、省エネルギモード、スポーツモードなどの走行特性モードに応じてアクチュエータ４０を制御することが可能である。また、制御器３０は、自動運転と手動運転を切り替えることができる。自動運転のプログラムでは、制御器３０は、入力装置１０を通じての乗員による介入なしに、アクチュエータ４０を制御して目的地まで車両を導く。すなわち、自動運転のプログラムでは、制御器３０は、ナビゲーション装置２４から車両の現在位置と、目的地までのルート、及び、現在位置における制限速度を得て、ルートに沿って目的地まで車両を自動で導く。このとき、制御器３０は、画像センサ２３と障害物センサ２５の情報から前方車両との車間距離を算出し、車間距離が一定値よりも小さくならないように、車速を調整する。車間距離が急激に小さくなる場合には、制御器３０はブレーキアクチュエータ４２を制御し、ブレーキにより車両を減速させる。制御器３０は、画像センサ２３により（あるいは送受信機５４を介して車両外部から取得した情報に基づいて）、車両前方の信号機の状態を得る。制御器３０は、前方の信号機の状態に応じて車速を調整する。

また、制御器３０は、現在の車速に適した変速比を決定し、自動変速機４３の変速比も調整する。さらに、制御器３０は、画像センサ２３が抽出した車線の情報に基づいて、車両が車線の中央を保持するようにステアリングアクチュエータ４４を制御する。

先に述べたように、自動運転のプログラムの実行中、制御器３０は、乗員の介入なしに、アクチュエータ４０（特に、スロットルアクチュエータ４１、ブレーキアクチュエータ４２、自動変速機４３、ステアリングアクチュエータ４４）を制御し、車両を目的地まで導く。

自動運転のプログラムを実行中、乗員が前述したシフトレバー１４を操作して変速比の変更を指示した場合には、制御器３０は、自動変速機４３を指示された変速比に変更し、一定時間の間、その変速比を保持する。一定時間が経過した後、制御器３０は、自動運転のプログラムによって選定された変速比に変更する。そのような制御を導入することにより、自動運転実行中に乗員（運転者）が望む変速比を実現できるとともに、一定時間後は乗員の介入なしに再び自動運転のプログラムが選定する最適な変速比が選定される。

図２と図３に、自動運転のプログラムを実行中に制御器３０が実行する変速段切り替え処理のフローチャートを示す。図２と図３のフローチャートは、自動運転のプログラムの実行中に一定の周期で繰り返し実行される。なお、自動運転のプログラムにおけるスロットルアクチュエータ４１とステアリングアクチュエータ４４の制御については説明を割愛する。

制御器３０は、まず、アクセルペダル１１またはブレーキペダル１２の一方が操作されたか否かをチェックする（ステップＳ２）。アクセルペダル１１またはブレーキペダル１２の一方が操作された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御器３０は、直ちに自動運転のプログラムを停止し（ステップＳ３）、処理を終了する。この場合、車両は手動運転に戻る。

ステップＳ２の判断結果がＮＯの場合、制御器３０は、シフトレバー１４が操作されたか否かをチェックする（ステップＳ４）。シフトレバー１４が操作され（ステップＳ４：ＹＥＳ）、乗員により変速比の変更が指示された場合、制御器３０は、指示された変速比が適正範囲内であるか否かをチェックする（ステップＳ５）。変速比には、実現可能な車速域とエンジン回転数域が定められており、現在の車速とエンジン回転数が指示された変速比の許容域に属していない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、現在の車速（あるいはエンジン回転数）ではその変速比は不適切であって実現できない。その場合、制御器３０は、指示された変速比は無視し、指示された変速比は不適切である旨を示す警告灯を点灯させる（ステップＳ８）。警告灯は、インストルメントパネルの表示器５３に含まれている。

指示された変速比が適正範囲内である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御器３０は、自動変速機４３を制御し、現在の変速比を指示された変速比に変更する（ステップＳ６）。最後に制御器３０は、自動運転のプログラム内に用意されているタイマをスタートさせる（ステップＳ７）。タイマは、乗員によって指示された変速比を維持する時間を計測するのに用いられる。

ステップＳ４の処理においてシフトレバー１４の操作が検知されない場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、図３の処理に移行する。

ステップＳ１２では、制御器３０は、タイマ（ステップＳ７参照）が計時中であるか否かをチェックする。先に述べたように、図２と図３の処理は、一定の周期で繰り返し実行される。前回の処理でタイマがスタートした場合、今回の処理におけるステップＳ１２の判断はＹＥＳとなる。タイマが計時中の場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御器３０は、タイマの計時が所定時間経過したか否かをチェックする（ステップＳ１３）。所定時間は自動運転のプログラム中で予め定められている。タイマの計時が所定時間経過していない場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、制御器３０は処理を終了する。タイマが計時中の場合、ステップＳ１３の判断がＹＥＳとなるまで、図２と図３の処理はなにもせずに繰り返される。すなわち、ステップＳ６にて指示された変速比に切り替えられた後は、一定時間（所定時間）が経過するまで、制御器３０は、指示された変速比を保持する。

タイマの計時が所定時間を超えた場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御器３０は、タイマを停止・リセットする（ステップＳ１４）。

タイマの計時が所定時間を超えた場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）あるいは、もともとタイマが計時中でない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、すなわち、シフトレバー１４の操作が検知されなかった場合、制御器３０は、自動運転のプログラムに従って、現在の車速とエンジン回転数から最適な変速比を決定する（ステップＳ１５）。そして、決定された変速比が現在の変速比と異なる場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、現在の変速比を決定された変速比に変更する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１５にて決定された変速比が現在の変速比と同じである場合には（ステップＳ１６：ＮＯ）、現在の変速比を維持すればよいので、制御器３０は何もせずに処理を終了する。

図２と図３の処理により、自動運転のプログラムの実行中であっても乗員が指示する変速比に変更することが可能であるとともに、乗員が指示する変速比に変更した後に一定時間が経過したら、自動運転のプログラムが決定する最適な変速比に再び変更される。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。シフトレバー１４が、「変速比の変更指示を受け付ける入力装置」の一例に相当する。変速比の変更指示を受け付ける入力装置のほかの例としては、ステアリングホイールの近傍に配置される変速比指示スイッチが挙げられる。そのようなスイッチは、パドルシフトスイッチと呼ばれることがある。

実施例における自動運転では、制御器３０は、乗員の介入なしに車速と変速比と操舵を自動的に調整する。本明細書が開示する技術は、操舵は制御せず、車速と変速比を調整する自動運転において乗員が指示した変速比に切り替える制御であってもよい。

自動運転中に乗員が指示した変速比が不適切である場合（例えば、高速走行中に高変速比が指示された場合など）には、安全のため、制御器は指示された変速比を無視するようにプログラムされているとよい。

自動運転のプログラムによる変速比の変更の最中に乗員による変速比の変更指示が入力された場合には、まずプログラムによる変速比の変更を実行し、その後に乗員が指示した変速比に変更するようにしてもよい。先に述べたように、自動運転のプログラムは、モード選択スイッチ１５で指定される走行特性モード（省エネルギモードやスポーツモードなど）に応じた変速比を決定して実現する。自動運転中のモード選択スイッチ１５の操作に起因する変速比の調整は、図２、図３のフローチャートでは割愛した。

図２のステップＳ７にて、タイマをスタートさせる。タイマは、次に述べるタイミングでスタートさせてもよい。変速比の変更が完了した時点でタイマをリセットするとともにスタートさせてもよい。また、シフトレバー１４の操作による手動変速の後、自動運転のプログラムが決定する変速比と同一になった場合、タイマを停止・リセットして自動運転に移行してもよい。あるいは、ステアリング１３やシフトレバー１４から乗員が手を離した時点でタイマをスタートさせてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：自動車
１０：入力装置
１１：アクセルペダル
１２：ブレーキペダル
１３：ステアリング
１４：シフトレバー
１５：モード選択スイッチ
２０：センサ
２１：車速センサ
２２：エンジン回転数センサ
２３：画像センサ
２４：ナビゲーション装置
２５：障害物センサ
３０：制御器
３１：中央演算装置
３２：読み出し専用メモリ
３３：ランダムアクセスメモリ
３４：不揮発性メモリ
４０：アクチュエータ
４１：スロットルアクチュエータ
４２：ブレーキアクチュエータ
４３：自動変速機
４４：ステアリングアクチュエータ

Claims (1)

1. 自動変速機と、
   車速と前記自動変速機の変速比を自動的に調整する自動運転を実行可能な制御器と、
   乗員による前記変速比の変更指示を受け付ける入力装置と、
   を備えており、
   前記制御器は、前記自動運転中に前記入力装置を介して前記変速比の変更が指示されると、前記自動運転を継続しつつ指示された前記変速比に変更し、その後に所定時間が経過したら前記自動運転のプログラムで選定される前記変速比に変更する、自動車。

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