JP2022148069A - 変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機のシフト変更を適切に行い、車両を安定して走行させる。
【解決手段】変速制御装置１は、自動運転車両Ｖの走行抵抗による走行抵抗加速度を取得する加速度取得部１１と、走行抵抗加速度と変速候補となるギヤ段へシフト変更するときに要するシフト変更時間とに基づいて、シフト変更後車速を推定する車速推定部１２と、変速候補のギヤ段に設定された適正車速とシフト変更後車速とに基づいて、シフト変更後車速が変速候補のギヤ段の適正車速内であり且つ自動走行車両の車速が目標車速を超えないようにシフト変更後のギヤ段を選択するギヤ段選択部１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の自動変速機を制御する変速制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、予め定められた目標速度となるように車速を自動で制御する車両が記載されている。また、特許文献１には、前方の走行区間の勾配量に基づいてギヤ段を決定し、事前にギヤ段を変更することにより、車両の失速を防ぐことが記載されている。

特開２０１８－１９４０４８号公報

例えば、勾配量のある道路を走行中に、自動変速機がシフト変更を行う場合がある。変速時においては、自動変速機のクラッチが一旦解放されるため、クラッチの解放時に上り坂においては意図せず車両が失速し、また下り坂においては意図せず車両が加速することがある。このため、これらの車速の変化を考慮しない場合には自動変速機のシフト変更を適切に行うことができず、車両を安定して走行させることができないことがあった。

そこで、本発明は、自動変速機のシフト変更を適切に行い、車両を安定して走行させることが可能な変速制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、目標車速となるように車速を制御する自動走行車両に搭載された自動変速機の変速制御装置であって、自動走行車両の走行抵抗による走行抵抗加速度を取得する加速度取得部と、取得された走行抵抗加速度と変速候補となるギヤ段へシフト変更するときに要するシフト変更時間とに基づいて、シフト変更完了時点での車速であるシフト変更後車速を推定する車速推定部と、変速候補のギヤ段に設定された適正車速と推定されたシフト変更後車速とに基づいて、シフト変更後車速が変速候補のギヤ段の適正車速内であり且つ自動走行車両の車速が目標車速を超えないようにシフト変更後のギヤ段を選択するギヤ段選択部と、を備える。

この変速制御装置では、走行抵抗加速度とシフト変更時間とに基づいて、変速候補となるギヤ段についてシフト変更後車速が推定される。そして、推定されたシフト変更後車速を用いて、シフト変更後車速が変速候補のギヤ段の適正車速内であり且つ目標車速を超えないようにシフト変更後のギヤ段が選択される。つまり、シフト変更を行う際に、クラッチの解放時に走行抵抗によって自動走行車両の車速が変化しても、この車速の変化に応じたギヤ段を選択することができる。これにより、変速制御装置は、自動変速機のシフト変更を適切に行い、車両を安定して走行させることができる。

変速制御装置において、ギヤ段選択部は、変速候補となるギヤ段が複数存在し且つシフト変更後車速が適正車速内となる変速候補のギヤ段が複数存在する場合、最も変速比が小さいギヤ段を選択してもよい。この場合、自動走行車両の駆動源の回転速度を低くすることができ、例えば駆動源がエンジンである場合には燃費、また例えば駆動源が電動モータである場合には電費を向上させることができる。

変速制御装置において加速度取得部は、自動走行車両の走行路面の勾配量を含む走行抵抗による走行抵抗加速度を取得してもよい。この場合、変速制御装置は、自動走行車両が走行する走行路面の勾配量を考慮した走行抵抗に基づいて、ギヤ段を適切に選択することができる。

本発明によれば、自動変速機のシフト変更を適切に行い、車両を安定して走行させることができる。

図１は、変速制御装置が搭載された自動運転車両の概略構成を示すブロック図である。 図２は、変速制御装置で行われるシフト変更処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る変速制御装置１は、自動運転と運転者による手動運転とを切り替え可能な自動運転車両（自動走行車両）Ｖに搭載されている。自動運転車両Ｖは、自動運転を行うことによって、予め設定した走行ルートに沿って自動で走行する。変速制御装置１は、自動運転車両Ｖに搭載された自動変速機２のシフト変更の制御を行う。

より詳細には、自動運転車両Ｖには、変速制御装置１、及び自動運転車両Ｖの自動運転の制御を行う自動運転制御装置３が搭載されている。自動運転制御装置３は、種々のセンサ等の情報に基づいて、周知の方法によって、自動運転車両Ｖを自動で走行させるための制御を行う。ここでは、自動運転制御装置３は、走行ルートを予め設定し、設定した走行ルートに沿って走行するように自動運転車両Ｖの操舵等の制御を行う。その際、自動運転制御装置３は、目標車速を予め設定し、設定した目標車速となるようにエンジン等の駆動源及びブレーキ等の制御を行う。つまり、自動運転車両Ｖは、目標車速となるように車速を制御する車両である。

また、本実施形態において自動運転車両Ｖには、勾配センサ４が設けられている。勾配センサ４は、自動運転車両Ｖが走行する走行路面の勾配量を検出するためのセンサである。勾配センサ４としては、例えばＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）を用いることができる。

本実施形態において、自動運転制御装置３は、自動運転車両Ｖの走行抵抗による加速度（以下「走行抵抗加速度」という）を算出する。ここでの走行抵抗加速度とは、走行抵抗に起因して生じる速度の変動である。つまり、走行抵抗加速度の算出には、エンジン等の自動運転車両Ｖの駆動源の動力は考慮されない。

ここでは、自動運転制御装置３は、勾配センサ４によって検出された走行路面の勾配量に基づいて、自動運転車両Ｖの走行抵抗を算出する。また、自動運転制御装置３は、勾配量以外にも、自動運転車両Ｖの重量、走行路面のミュー、転がり抵抗、及び空気抵抗等を考慮して、走行抵抗を算出することができる。そして、自動運転制御装置３は、算出した走行抵抗に基づいて、自動運転車両Ｖの走行抵抗による走行抵抗加速度を算出する。

自動運転制御装置３は、算出した走行抵抗及び／又は走行抵抗加速度を、自動運転の制御に用いてもよい。また、自動運転制御装置３は、自動運転車両Ｖの自動運転状態、算出した走行抵抗加速度、及び目標速度を、変速制御装置１に送信する。

変速制御装置１は、自動運転制御装置３から送信された自動運転車両Ｖの自動運転状態等に基づいて、自動運転制御装置３から送信された目標車速で走行するように自動変速機２のシフト変更の制御を行う。また、本実施形態において変速制御装置１は、自動運転制御装置３から送信された走行抵抗加速度を考慮して自動変速機２のギヤ段を選択し、シフト変更を行う。

より詳細には、変速制御装置１は、変速制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０を備えている。変速制御ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］などを有する電子制御ユニットである。変速制御ＥＣＵ１０では、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭに記録されているプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。変速制御ＥＣＵ１０は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。

変速制御ＥＣＵ１０は、機能的には、加速度取得部１１、車速推定部１２、ギヤ段選択部１３、及びシフト制御部１４を備えている。

加速度取得部１１は、自動走行車両の走行抵抗による走行抵抗加速度を取得する。本実施形態において加速度取得部１１は、走行抵抗加速度として、自動運転制御装置３から送信された走行抵抗加速度を取得する。上述したように、自動運転制御装置３は、勾配センサ４によって検出された走行路面の勾配量に基づいて自動運転車両Ｖの走行抵抗を算出し、走行抵抗加速度を算出している。つまり、加速度取得部１１は、自動運転車両Ｖの走行路面の勾配量を含む走行抵抗による走行抵抗加速度を取得している。

なお、加速度取得部１１は、勾配センサ４によって検出された勾配量等に基づいて、自動運転制御装置３が走行抵抗加速度を算出したのと同様の方法で走行抵抗加速度を算出することによって走行抵抗加速度を取得してもよい。

車速推定部１２は、加速度取得部１１で取得された走行抵抗加速度と、変速候補となるギヤ段へシフト変更するときに要するシフト変更時間とに基づいて、シフト変更完了時点での車速であるシフト変更後車速を推定する。シフト変更時間とは、シフト変更の開始（自動変速機２のクラッチの解放）から、シフト変更の終了（自動変速機２のクラッチの締結）までの間の時間である。

ここで、本実施形態における自動変速機２は、現在のギヤ段から１段ずつシフト変更を行うことに限定されず、現在のギヤ段から２段以上異なるギヤ段にシフト変更を行うことができる。このようなシフト変更を行う自動変速機２としては、一例として、多数のギヤ段を有する大型車両用の自動変速機が挙げられる。

車速推定部１２は、自動変速機２の各ギヤ段のそれぞれについて、１段及び２段以上異なるギヤ段にシフト変更するために要するシフト変更時間をシフト変更後のギヤ段ごとにそれぞれ予め記憶している。このシフト変更時間は、自動変速機２の機構によって異なる。例えば、現在のギヤ段から１段異なるギヤ段へシフト変更する場合と、現在のギヤ段から２段異なるギヤ段へシフト変更する場合とでは、シフト変更時間が互いに異なっている。

車速推定部１２は、シフト変更後車速として、現在の自動変速機２のギヤ段から、変速候補となる各ギヤ段へシフト変更した場合のシフト変更後車速を推定する。なお、車速推定部１２は、変速候補となるギヤ段を、周知の種々の方法によって決定することができる。車速推定部１２は、変速候補となるギヤ段として、複数のギヤ段を決定することができる。

ここでは、車速推定部１２は、走行抵抗加速度と、変速候補となる各ギヤ段へシフト変更する場合のシフト変更時間とに基づいて、シフト変更中における走行抵抗による車速の変化を推定する。そして、車速推定部１２は、推定した車速の変化と、現在の車速（シフト変更前の車速）とに基づいて、変速候補となるギヤ段のそれぞれについてシフト変更後車速を推定する。具体的には、一例として、車速推定部１２は、次の式を用いて変速候補となるギヤ段ごとにそれぞれシフト変更後車速を推定することができる。
シフト変更後車速＝現在の車速＋（走行抵抗加速度×シフト変更時間）

ギヤ段選択部１３は、変速候補のギヤ段に設定された適正車速と、車速推定部１２で推定された変速候補となるギヤ段のそれぞれについてのシフト変更後車速とに基づいて、シフト変更後のギヤ段を選択する。ここでは、ギヤ段選択部１３は、自動運転車両Ｖが自動運転制御中である場合、シフト変更後車速が変速候補のギヤ段の適正車速内であり、且つ自動運転車両Ｖの車速が自動運転の目標車速を超えないようにシフト変更後のギヤ段を選択する。なお、ギヤ段選択部１３は、ギヤ段に設定された適正車速を、自動変速機２のギヤ段ごとに予め記憶している。この適正車速としては、予め定められた速度の範囲が設定されている。

例えば、現在のギヤ段が３段目であり、変速候補として、４段目及び５段目のギヤ段が決定されたとする。また、現在のギヤ段から４段目のギヤ段にシフト変更を行ったときのシフト変更後車速が、４段目のギヤ段の適正車速内であったとする。現在のギヤ段から５段目のギヤ段にシフト変更を行ったときのシフト変更後車速が、５段目のギヤ段の適正車速内であったとする。この場合、４段目及び５段目のギヤ段の両方とも、シフト変更後車速が適正車速内であるという条件を見たしている。

そして、例えば、４段目のギヤ段にシフト変更を行った場合のシフト変更後車速が目標車速を超えておらず、５段目のギヤ段にシフト変更を行った場合のシフト変更後車速が目標車速を超えているとする。この場合、ギヤ段選択部１３は、シフト変更後車速が目標車速を超えない４段目のギヤ段を、シフト変更後のギヤ段として選択する。

また、ギヤ段選択部１３は、変速候補となるギヤ段が複数存在し、且つシフト変更後車速が適正車速内となる変速候補のギヤ段が複数存在する場合、最も変速比が小さいギヤ段を選択する。なお、ギヤ段選択部１３は、変速候補のギヤ段のうち、上述した条件に合致するギヤ段が存在しない場合、シフト変更を行わないと判定し、現在のギヤ段の選択を維持する。

なお、ギヤ段選択部１３は、自動運転車両Ｖが手動運転中である場合、上述した「自動運転車両Ｖの車速が自動運転の目標車速を超えない」という条件を除いて、自動運転の場合と同様にギヤ段を選択することができる。

シフト制御部１４は、ギヤ段選択部１３で選択されたギヤ段となるように自動変速機２のシフト変更の制御を行う。

次に、変速制御装置１において行われるシフト変更処理の流れについて図２のフローチャートを用いて説明する。なお、図２に示される処理は、変速制御装置１においてシフト変更が必要と判定された場合に実行される。図２に示されるように、加速度取得部１１は、自動運転制御装置３から走行抵抗加速度を取得する（Ｓ１０１）。車速推定部１２は、変速候補となるギヤ段ごとにシフト変更後車速を推定する（Ｓ１０２）。ギヤ段選択部１３は、変速候補のギヤ段に設定された適正車速と推定されたシフト変更後車速とに基づいて、シフト変更後車速が適正車速内であるギヤ段があるか否かを判定する（Ｓ１０３）。

シフト変更後車速が適正車速内のギヤ段がない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、変速制御装置１は、再びＳ１０１から処理を行う。シフト変更後車速が適正車速内のギヤ段がある場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ギヤ段選択部１３は、自動運転車両Ｖが現在、自動運転制御中（自動運転によって走行中）であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。

自動運転制御中である場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ギヤ段選択部１３は、シフト変更後車速が適正車速内のギヤ段のうち、シフト変更後車速が目標車速を超えないギヤ段があるか否かを判定する（Ｓ１０５）。シフト変更後車速が目標車速を超えないギヤ段がある場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ギヤ段選択部１３は、変速比が最も小さいギヤ段を選択する（Ｓ１０６）。なお、ギヤ段選択部１３は、シフト変更後車速が目標車速を超えないギヤ段が一つである場合、このギヤ段を選択する。シフト制御部１４は、ギヤ段選択部１３で選択されたギヤ段となるように自動変速機２のシフト変更の制御を行う（Ｓ１０７）。

なお、自動運転車両Ｖが手動運転中である場合、自動運転の目標車速の設定が行われない。手動運転中である場合、変速制御装置１は、目標車速を超えないという条件（Ｓ１０５）を除いて、シフト変更制御を行う。つまり、自動運転車両Ｖが自動運転制御中でない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、変速制御装置１は、上述したＳ１０６の処理においてギヤ段を選択し、Ｓ１０７の処理においてシフト変更の制御を行う。このように、変速制御装置１は、自動運転車両Ｖが手動運転中及び自動運転中のいずれの場合であっても、運転状態に応じてシフト変更制御を行うことができる。

一方、シフト変更後車速が目標車速を超えないギヤ段がない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、シフト制御部１４は、自動変速機２のシフト変更を行わない。つまり、シフト制御部１４は、現在のギヤ段を維持する。

以上のように、変速制御装置１では、走行抵抗加速度とシフト変更時間とに基づいて、変速候補となるギヤ段についてシフト変更後車速が推定される。そして、推定されたシフト変更後車速を用いて、シフト変更後車速が変速候補のギヤ段の適正車速内であり且つ目標車速を超えないようにシフト変更後のギヤ段が選択される。つまり、シフト変更を行う際に、自動変速機２のクラッチの解放時に走行抵抗によって自動運転車両Ｖの車速が変化しても、この車速の変化に応じたギヤ段を選択することができる。これにより、変速制御装置１は、自動変速機２のシフト変更を適切に行い、自動運転車両Ｖを安定して走行させることができる。

ギヤ段選択部１３は、シフト変更後車速が適正車速内となる変速候補のギヤ段が複数存在する場合、最も変速比が小さいギヤ段を選択する。この場合、自動運転車両Ｖの駆動源の回転速度を低くすることができる。これにより、変速制御装置１は、例えば、自動運転車両Ｖの駆動源がエンジンである場合には燃費、また例えば駆動源が電動モータである場合には電費を向上させることができる。

加速度取得部１１は、自動運転車両Ｖの走行路面の勾配量を含む走行抵抗による走行抵抗加速度を自動運転制御装置３から取得する。この場合、変速制御装置１は、自動運転車両Ｖが走行する走行路面の勾配量を考慮した走行抵抗に基づいて、ギヤ段を適切に選択することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、変速制御装置１は、自動運転車両Ｖに搭載された自動変速機２のシフト変更の制御を行うことに限定されない。例えば、変速制御装置１は、自動運転車両Ｖに代えて、目標車速となるように車速を制御するＡＣＣ（Auto Cruise Control）機能を備える車両（自動走行車両）に搭載された自動変速機のシフト変更の制御を行ってもよい。

１…変速制御装置、２…自動変速機、１１…加速度取得部、１２…車速推定部、１３…ギヤ段選択部、Ｖ…自動運転車両（自動走行車両）。

Claims (3)

1. 目標車速となるように車速を制御する自動走行車両に搭載された自動変速機の変速制御装置であって、
   前記自動走行車両の走行抵抗による走行抵抗加速度を取得する加速度取得部と、
   取得された前記走行抵抗加速度と変速候補となるギヤ段へシフト変更するときに要するシフト変更時間とに基づいて、シフト変更完了時点での車速であるシフト変更後車速を推定する車速推定部と、
   前記変速候補のギヤ段に設定された適正車速と推定された前記シフト変更後車速とに基づいて、前記シフト変更後車速が前記変速候補のギヤ段の適正車速内であり且つ前記自動走行車両の車速が前記目標車速を超えないようにシフト変更後のギヤ段を選択するギヤ段選択部と、を備える、変速制御装置。
2. 前記ギヤ段選択部は、前記変速候補となるギヤ段が複数存在し且つ前記シフト変更後車速が前記適正車速内となる前記変速候補のギヤ段が複数存在する場合、最も変速比が小さいギヤ段を選択する、請求項１に記載の変速制御装置。
3. 前記加速度取得部は、前記自動走行車両の走行路面の勾配量を含む前記走行抵抗による前記走行抵抗加速度を取得する、請求項１又は２に記載の変速制御装置。

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