JP2021017076A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転モードを実行中に乗員による入力装置の操作が検知された場合、自動運転を解除してから変速比を調整するとタイムラグが生じる。【解決手段】本明細書が開示する自動車は、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モードを実行可能な制御装置を備えている。制御装置は、乗員が走行に関わる所定の入力装置を操作した場合、その操作に応じて変速比を調整した後に自動運転モードを解除する。変速比を調整してから自動運転モードを解除するのでタイムラグが生じない。【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モードを実行可能な制御装置を備えた自動車に関する。

自動運転モード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レベルがある。自動運転モードには、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。車速を調整する自動運転モードの場合、車速や車間距離、あるいは道路勾配に応じて自動変速機の変速比も自動的に調整される。一般に、自動運転モードの実施中に乗員が走行に関わる入力装置（アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール）を操作した場合、自動運転モードは解除される（例えば特許文献１）。

特開２０１８−０３９３８９号公報

乗員が走行に関わる入力装置（アクセルペダル、ブレーキペダル、ステリングホイール）を操作した場合、操作後の状態に適した変速比が操作前の変速比と異なる状況が起こり得る。乗員による入力装置の操作が検知された場合、自動運転モードを解除してから操作に応じた変速比に調整すると、入力装置の操作検知から変速開始までわずかながらタイムラグが生じ、ドライバビリティが低下する。

本明細書が開示する自動車は、自動変速機と制御装置を備えている。制御装置は、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モードを実行可能である。制御装置は、乗員が走行に関わる所定の入力装置を操作した場合、その操作に応じて変速比を調整した後に自動運転モードを解除する。自動運転モードを解除するのに先立って変速比を調整するので操作から変速までのタイムラグが生じない。

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。 自動運転モード中に入力装置が操作されたときの変速比調整処理のフローチャートである。

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、制御装置３０、アクチュエータ４０、その他のデバイス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、ステアリングホイール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の操作情報は制御装置３０に送られる。モード選択スイッチ１５は、走行制御の複数の制御モードのなかから乗員が制御装置３０に指令する制御モードを選択するためのスイッチである。制御装置３０は、自動運転モード、省エネルギモード、スポーツモードなどの制御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。

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、乗員が変速比を指定することができる。選択されたレンジ、あるいは、指定された変速比の情報は制御装置３０へ送信される。

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の計測結果は制御装置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、抽出結果を制御装置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装置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装置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。モード選択スイッチ１５で選択可能な複数の制御モードのうち、自動運転モードを除く他の制御モードは、いわゆる手動運転モードであり、制御装置３０は、乗員による入力装置１０の操作に応じて該当するアクチュエータ４０を制御する。具体的には、制御装置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、ステアリングホイール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、制御装置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。

その他のデバイス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。

制御装置３０は、乗員からの入力により（自動運転モード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、制御装置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。

制御装置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、制御装置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、制御装置３０は、自動運転モード、省エネルギモード、スポーツモードなどの制御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。自動運転モードでは、制御装置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、自動運転モードでは、制御装置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、制御装置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、制御装置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。制御装置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。制御装置３０は、前方の信号機の状態に応じて車速を調整する。

また、制御装置３０は、現在の車速とエンジン回転数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。より具体的には、自動運転モードのプログラムにより決定された変速比が現在の変速比と異なる場合、現在の変速比を決定された変速比に調整する。さらに、制御装置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、自動運転モードでは、制御装置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。

自動運転モードを実行中、乗員がアクセルペダル１１あるいはブレーキペダル１２を操作した場合、制御装置３０は、自動運転モードを解除する。ただし、制御装置３０は、自動運転モードを解除するのに先立って、入力装置１０の操作結果（アクセルペダル１１／ブレーキペダル１２の踏み込み量）に基づいて変速比を決定する。決定した変速比が現在の変速比と異なる場合には、制御装置３０は自動運転モードを解除する前に現在の変速比を決定された変速比に調整する。制御装置３０は、変速比を調整した後、自動運転モードを解除する。上記の自動運転モード解除シーケンスによって、乗員の操作からタイムラグなく変速が実行される。上記のシーケンスにより、タイムラグが生じない。

図２に、自動運転モード中に入力装置１０（アクセルペダル１１またはブレーキペダル１２）が操作されたときの変速比の調整処理のフローチャートを示す。図２の処理は、自動運転モードを実行中に一定の周期で繰り返し実行される。なお、自動運転モード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。

以下の処理は、制御装置３０の中央演算装置３１が、読み出し専用メモリ３２に記憶されている自動運転モードのプログラムを実行することにより実現される。制御装置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とブレーキペダル１２のいずれも操作されていない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御装置３０は処理を終了し、自動運転モードを継続する。

ステップＳ２の判断結果がＹＥＳの場合、制御装置３０は、操作後のアクセルペダル１１／ブレーキペダル１２の操作量（踏み込み量）に基づいて、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を制御する。同時に制御装置３０は、乗員によるアクセルペダル１１／ブレーキペダル１２の操作量（踏み込み量）に基づいて、最適な変速比を決定する（ステップＳ３）。そして、決定された変速比が現在の変速比と異なる場合は、現在の変速比を決定された変速比に調整する（ステップＳ４：ＹＥＳ、Ｓ５）。なお、決定された変速比が現在の変速比と同じ場合は（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ５をスキップする。制御装置３０は、ステップＳ５にて変速比を調整した後に、自動運転モードを解除する（ステップＳ６）。

図２の処理で示したように、自動車２は、自動運転モードの実行中に乗員によるアクセルペダル１１あるいはブレーキペダル１２の操作を検知した場合、操作量に応じて変速比を調整してから自動運転モードを解除する。乗員の操作から変速の間に自動運転モードの解除処理が入らないので、操作から変速が開始されるまでタイムラグが生じない。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例におけるアクセルペダル１１とブレーキペダル１２が、「走行に関わる所定の入力装置」の一例に相当する。

実施例では、自動運転モードの実行中にアクセルペダル１１あるいはブレーキペダル１２の操作が検知された場合に、操作後の変速比を決定した。ステアリングホイール１３の操作によって最適な変速比が変化する可能性がある場合には、自動運転モードの実行中に乗員によるステアリングホイール１３の操作が検知された場合にも、操作後に最適な変速比に調整してもよい。この場合も、操作に応じて変速比を調整した後に自動運転モードを解除する。この場合は、ステアリングホイール１３も所定の入力装置の一例に相当する。

本明細書が開示する技術は、無段変速機を有する自動車にも適用可能である。また、自動変速機は、機械式と電気式のいずれであってもよい。

実施例における自動運転モードでは、制御装置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モードにおいて乗員の操作に応じた変速比に調整する制御であってもよい。

制御装置３０は、乗員の操作に基づいて最適な変速比を決定する。決定した変速比への調整が不適切と判断した場合には、変速を行わないことも好適である。例えば、路面の摩擦係数が小さい場合は、不適切と判断して変速比の調整をキャンセルしてもよい。路面の摩擦係数は、例えば、画像センサ２３から取得してもよいし、送受信機５４を介して外部の情報センタから取得してもよい。あるいは、制御装置３０は、高速道路のランプウエイを走行中は、不適切と判断して変速比の調整をキャンセルしてもよい。現在の道路がランプウエイであるか否かは、ナビゲーション装置２４のデータから判別することができる。

制御装置３０は、自動変速機について、次のような制御を行ってもよい。制御装置３０は、アクセルペダルやブレーキペダルの踏み込み方（踏み込み量、踏み込み時間、踏み込み速度など）、車速によって、変速比、変速比幅、変速速度を決定・調整してもよい。制御装置３０は、ユーザによって設定される走行モード（ノーマルモード、スポーツモード、エコモードなど）によって、変速比、変速比幅、変速速度を決定・調整してもよい。

制御装置３０は、自動運転による変速指示から一定時間内にユーザの操作が行われた場合、自動運転による変速後に、ユーザの操作に基づく変速比、変速比幅、変速速度を決定・調整してもよい。制御装置３０は、前方の車両や横断歩道などの周辺環境物との距離に基づいて変速比、変速比幅、変速速度を決定・調整してもよい。制御装置３０は、車両が旋回中は、変速比の調整を禁止してもよい。制御装置３０は、道路斜面の角度、走行状況（登坂または降坂）から、適切な変速比、変速比幅、変速速度を決定・調整してもよい。制御装置３０は、車両外部のデバイス（情報センタや他の車載器）からの情報に基づき、あるいは自車に搭載されたカメラやセンサの情報に基づき、適切なタイミングでないと判断した場合には、変速比の調整を禁止してもよい。制御装置３０は、駐車場での発進時など、走行状況、道路状況に応じて、変速比、変速比幅、変速速度を決定・調整してもよい。

制御装置３０は、変速比だけでなく、変速比幅、あるいは／および、変速速度も、乗員による入力装置の操作に応じて決定し、それを実現するようにプログラムされていてもよい。

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：制御装置
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モードを実行可能な制御装置と、
   を備えており、
   前記制御装置は、乗員が走行に関わる所定の入力装置を操作した場合、当該操作に応じて前記変速比を調整した後に前記自動運転モードを解除する、自動車。

Images