JP2023061188A - 車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】有段式自動変速機を備えた車両において、ACC走行中におけるカーブ区間での変速フィーリングを向上する。【解決手段】有段式の自動変速機を備えた車両の制御装置であって、自車走行レーンに先行車が存在しない場合は設定車速で走行し、自車走行レーンに先行車が存在する場合は、該先行車に設定車間時間を維持して追従走行すべく、加速要求/減速要求を行うACC機能と、所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、カーブ走行条件が成立した場合に減速要求を行うカーブ走行支援機能とを有するものにおいて、前記ACC機能による走行時に前記カーブ走行条件が成立した場合に、前記自動変速機のギア段変更の上限を1段に制限する。【選択図】図2

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、さらに詳しくは、ACC機能を備えた車両の制御装置に関する。
運転支援機能として、自車走行レーン前方に先行車が存在しない場合は設定車速で定速走行し、自車走行レーン前方に設定車速未満で走行する先行車が存在する場合は、設定車間時間を維持して先行車に追従走行するACC(アダプティブ・クルーズ・コントロール)が実用化されている。
例えば、特許文献1には、ACC機能を有する車両の制御装置において、自車両の旋回半径を算出する旋回半径算出手段と、算出された旋回半径に応じた上限車速を設定する上限車速設定手段を備え、旋回中の自車両の車速を上限車速以下となるように制御することが開示されている。
特開2008-68752号公報
ところで、有段式自動変速機を備えた車両において、走行抵抗の少ない平坦路や下り坂でACC走行中に急なカーブに進入し、加速抑制のためにトルク要求値を大幅に下げるとシフトアップする場合がある。その後、カーブを通過し加速のためにトルク要求値を上げるとシフトダウンする。このようなシフトアップは、エンジン回転数を下げ燃料消費を抑える利点があるが、シフトアップまたはシフトダウンによるギア段変更が極短時間で2段階になると駆動力の変化が大きくなり、フィーリングが損なわれる。
本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、有段式自動変速機を備えた車両において、ACC走行中におけるカーブ区間での変速フィーリングを向上することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、
有段式の自動変速機を備えた車両の制御装置であって、
自車走行レーンに先行車が存在しない場合は設定車速で走行し、自車走行レーンに先行車が存在する場合は、該先行車に設定車間時間を維持して追従走行すべく、加速要求/減速要求を行うACC機能と、
所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、カーブ走行条件が成立した場合に減速要求を行うカーブ走行支援機能と、
を有するものにおいて、
前記ACC機能による走行時に前記カーブ走行条件が成立した場合に、前記自動変速機のギア段変更の上限を1段に制限するように構成されていることを特徴とする。
本発明に係る車両の制御装置は、上記のように、ACC走行中に所定曲率以上のカーブへの進入が検知された場合にギア段変更の上限が1段に制限されるので、減速要求によりトルクダウン要求が出されても極短時間での2段階変速が回避され、カーブ区間での変速フィーリングを向上するうえで有利である。
車両の走行制御システムを示すブロック図である。 本発明第1実施形態に係る変速制御を示すフローチャートである。 本発明第2実施形態に係る変速制御を示すフローチャートである。 カーブ区間を含む道路を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1において、車両1は、内燃式のエンジン2、および、エンジン2から駆動輪(6)へのトルク伝達経路にクラッチ3を介して有段式の自動変速機4を備えている。
自動変速機4は、MT方式の変速機構、例えば、常時噛合シンクロメッシュを備えた平行歯車式変速機構と、そのギア段変更動作を行う変速アクチュエータとを備えるAMT(Automated Manual Transmission)方式の自動変速機として構成されており、車速とスロットル開度に基づく変速マップ(自動変速線図)を参照して変速動作を実行するAMTコントローラ40を備えている。変速マップは、
変速アクチュエータは、不図示のセレクトレバーの操作位置に応じたP/R/N/Dレンジの切替と高速段/低速段の切替を行うセレクトアクチュエータと、シフト動作を行うシフトアクチュエータを含み、クラッチアクチュエータと連動して、クラッチ開放、ギア段変更、クラッチ係合からなる変速動作を実行する。
車両1は、不図示のアクセルペダル操作によって与えられるスロットル開度(トルク要求)や後述するACCコントローラ10の加減速指令に応じてエンジン2の出力を制御するエンジンコントローラ20を備えている。AMTコントローラ40は、エンジンコントローラ20との協調制御により、上記変速動作におけるクラッチ開放/係合動作と連動したエンジン制御を実行する。
車両1は、不図示のブレーキペダル操作や後述するACCコントローラ10の減速指令に応じて、左右前車輪6のブレーキ36および左右後車輪7のブレーキ37の制動力を個別に制御可能なブレーキコントローラ30と不図示のブレーキアクチュエータ(油圧アクチュエータ)、左右前車輪6の車輪速センサ36、および、左右後車輪7の車輪速センサ37を備え、ABS/車両挙動安定化装置を構成するブレーキシステムを備えている。
以上のような基本構成を備えた車両1は、ACCコントローラ10とともにACCシステムを構成する先行車検知手段11を備えている。先行車検知手段11としては、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、LIDERなど、自車前方の先行車や物体(障害物、構造物)の存在を検知する機能を有するとともに、先行車や障害物と自車両との相対距離(相対車間時間)を測定可能な1つまたは複数の検知手段を用いることができる。
ACCコントローラ10は、先行車検知手段11の検知情報と、車輪速センサ36、37の検出値から算出される車速に基づいて、運転者のアクセル/ブレーキ操作に代わり、エンジンコントローラ20およびブレーキコントローラ30に加減速指令(トルク要求/ブレーキ要求)を出し、全車速域対応アダプティブ・クルーズ・コントロール(定速走行/追従走行制御/減速停止・再発進制御)を実行するように構成されている。
すなわち、ACCコントローラ10からの減速指令を受けたブレーキコントローラ30は、ブレーキアクチュエータにブレーキ要求(液圧要求)を出し、ブレーキ36,37の制動力を制御することで車速を制御する。また、ACCコントローラ10からの加減速指令(トルクアップ要求/トルクダウン要求)を受けたエンジンコントローラ20は、エンジン2のアクチュエータ出力(スロットル開度)を制御することで、エンジン2のトルクを制御し、車速を制御する。
ACCコントローラ10の上記制御により、車両1は、先行車が無い場合は設定車速を維持して走行し、先行車に追い付いた場合には、先行車の速度に合わせて、所定の車間時間(タイムギアップ=車間距離/自車速)に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従走行する。さらに、車両1は、減速停止する先行車に追い付いた場合には、所定の車間距離を確保して減速停車し、所定時間内に先行車が発進した場合は、それに合わせて再発進して追従走行を継続する。
以上述べたエンジンコントローラ20、AMTコントローラ40、ブレーキコントローラ30、および、ACCコントローラ10は、何れも制御プログラムや設定データなどを格納するROM、演算処理結果を一時記憶するRAM、演算処理を行うCPU、通信I/Fなどからなるマイコン(MCU)で構成され、車載ネットワーク(CANなど)を介して、先行車検知手段11を含むセンサ群とともに相互通信可能に接続されている。
(ACC走行中のカーブ走行支援機能)
ACCコントローラ10は、ACC走行中に所定曲率以上のカーブへの進入が検知された場合に、当該カーブを安定的に走行可能な車速(カーブ走行車速)に制御すべく減速要求を行うカーブ走行支援機能を有している。
所定曲率以上のカーブの検知手段としては、ヨーレートセンサ12、舵角センサ13、先行車検知手段11を構成することもできる前方カメラ14の画像解析、測位システム15(GNSS、ナビゲーションシステム)に検知される位置情報と地図情報(カーブ曲率情報)のマッチング、およびそれらの併用など、既知の手段を利用できる。
例えば、ヨーレートセンサ12を利用する場合、予め、カーブの曲率半径に応じて安定的に走行可能な車速に対応するヨーレート閾値を指定するルックアップテーブルなどをROM領域に用意しておき、ヨーレートセンサ12に検知されるヨーレートが、現在車速に応じて指定されるヨーレート閾値に達した場合に、所定曲率以上のカーブへの進入と判定することができる。この際、左右の車輪速センサ16,17に検知される車輪速の差から求まるヨーレートを併用することもできる。
また、前方カメラ14の画像解析を利用する場合、走行中の車線(区分線、路側線)を認識するとともに、俯瞰画像に座標変換(射影変換)することによりカーブの曲率を推定できる。前方カメラ14の画像解析や、測位システム15の位置情報と地図情報を利用する場合は、カーブ進入前に走路前方のカーブを検知可能であるため、これらによりカーブへの接近が検知された場合に、ヨーレートセンサ12によるカーブ曲率監視およびカーブ走行上限車速の算出が開始されるようにすることもできる。なお、以上述べたようなカーブ検知手段は、カーブ通過時におけるカーブ走行終了判定にも利用される。
ACC走行中に、カーブ検知手段により所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、その時点での車速(ACC設定車速または先行車追従車速)が、カーブを安定的に走行可能な車速を超過すると予測された場合、すなわち、カーブ走行条件が成立した場合、ACCコントローラ10は、カーブ走行支援モードに移行し、ACC設定車速や先行車追従車速に拘わらず、カーブを安定的に走行可能な車速に制御するために、エンジンコントローラ20およびブレーキコントローラ30に減速要求を行う。
ACCコントローラ10からの減速要求(トルクダウン要求/ブレーキ要求)に応じて、エンジンコントローラ20はエンジン2のトルクダウンを行い、減速要求値が所定以上の場合、ブレーキコントローラ20はブレーキ6,7を作動させる。この際、エンジンコントローラ20への減速要求(トルクダウン要求)は、AMTコントローラ40にも共有されており、AMTコントローラ40は、現在車速とトルクダウン要求値に基づき変速マップを参照して変速動作を実行する。
ところで、走行抵抗の少ない平坦路や下り坂でACC走行中に急なカーブに進入し、加速抑制のためにトルク要求値が下がるとシフトアップするが、トルク要求値が大幅に下がる、例えば、トルク要求値がゼロ(Nm)になると、ギア段変更が極短時間で2段階になる場合があり、変速フィーリングが損なわれることは既に述べた通りである。
(第1実施形態)
そこで、本発明に係る制御では、所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、カーブ走行条件が成立した場合に、自動変速機4のギア段変更の上限を1段に制限する。
すなわち、カーブ走行条件が成立した場合(カーブ走行フラグ)、ACCコントローラ10は、カーブ走行支援のための減速要求を行うが、AMTコントローラ40は、カーブ走行条件が成立している場合には、トルク要求値に拘わらず、シフトアップを1段に制限する。
例えば、AMTコントローラ40が、カーブ走行支援モードでの減速要求により1段のシフトアップを実行すると、シフトアップを取得したACCコントローラ10は、カーブ走行終了まで、AMTコントローラ40による更なるシフトアップを禁止する。
例えば、ACC走行中に、車両1が前進6段の自動変速機4の4速で走行していてカーブに進入し、ACCコントローラ10からの減速要求により5速にシフトアップした場合、カーブ走行終了まで6速へのシフトアップは禁止される。
これにより、カーブ走行終了後に直線走行に移行するか、または、カーブの曲率減少に伴うヨーレート減少により車速制限が緩和されるに応じて、加速要求(トルクアップ要求)により直ちに4速にシフトアップでき、加減速性能や変速フィーリングを良好に維持できる。
(第2実施形態)
また、カーブ走行条件が成立した場合に、カーブ走行終了までではなく、所定時間のみギア段変更の上限を1段に制限するようにすることもできる。
すなわち、カーブ走行条件が成立した場合に、AMTコントローラ40が、カーブ走行支援のための減速要求により1段のシフトアップを実行すると同時に、シフトアップを取得したACCコントローラ10は、所定時間T1(例えば1~2秒)の計時を開始し、この所定時間T1の計時が終了するまで、AMTコントローラ40による更なるシフトアップを禁止する。
所定時間T1の経過時にカーブ走行条件が成立している場合は、ギア段変更の制限を再設定し、新たに所定時間T1の計時を開始し、その計時終了まで、自動変速機4のギア段変更の上限を1段に制限する(さらに1段のシフトアップが許容される)。
例えば、ACC走行中に、前進6段の自動変速機4の4速で走行していてカーブに進入し、ACCコントローラ10からの減速要求により5速にシフトアップした場合、所定時間T1が経過するまでは6速へのシフトアップが禁止されるが、所定時間T1経過後においてもカーブでの減速要求が継続しているような場合には6速へのシフトアップが許容される。6速へのシフトアップと共に更なる所定時間T1の計時が開始され、所定時間T1が経過するまで、5速へのシフトダウンは許容されるが、4速へのシフトダウンは禁止され、更なる所定時間T1経過後に4速へのシフトダウンが許容される。この場合にも極短時間でギア段変更が2段階になるのが防止され、変速フィーリングを良好に維持できる。
(第3実施形態)
山岳道路などでは、所定曲率以上のカーブが反復される場合も多い。そこで、カーブ走行条件が成立し、カーブ走行に移行した場合に、カーブ走行履歴を保持し、前記所定時間T1よりも長い所定時間T2(例えば5~30秒)の間にカーブ走行が反復されるような場合に、更なるギア段変更を禁止する制御を追加することもできる。
すなわち、最初にカーブ走行条件が成立した場合に、前記所定時間T1の計時と並行して所定時間T2の計時を行い、所定時間T2の計時終了までカーブ走行履歴を保持し、その間に次のカーブ走行条件が成立しなかった場合は、カーブ走行履歴をクリアする。一方、所定時間T2の計時終了前に次のカーブ走行条件が成立した場合は、所定時間T2の計時を新たに行うとともに、AMTコントローラ40によるギア段変更を禁止する。この制御により、所定曲率以上のカーブが反復される場合に、ギア段が固定されることで、変速動作が回避され、良好な加減速性能が得られる利点がある。
(第1実施例)
次に、上記第3実施形態に対応するACC走行中のカーブ走行支援機能の実施例について、図2のフローチャートおよび図4を参照しながら説明する。
先ず、時刻t1において、車両は、4速でカーブ区間Z1を走行しているが、曲率が所定曲率に満たないため、ACCコントローラ10は、設定車速を維持する速度制御のみを行っている(ステップ100)。
その後、時刻t2を過ぎて直線区間Z2に進入しても設定車速を維持する速度制御が継続されるが、時刻t2′において、走路前方に所定曲率以上のカーブ区間Z3が検知され、時刻t3でカーブ走行条件が成立すると(ステップ110;YES)、ACCコントローラ10は、カーブ走行履歴を参照し(ステップ112)、所定時間T2内のカーブ走行履歴が無い場合(ステップ112;YES)、カーブ区間Z3を安定的に走行できる車速まで減速すべく減速要求を行うと同時に、ギア段変更を上限1段に制限する(ステップ113)。
ACCコントローラ10の減速要求(トルクダウン要求)に伴い、AMTコントローラ40は5速へのシフトアップを行うが、所定時間T1の間はギア段変更が上限1段に制限されているため、6速へのシフトアップは行われない(ステップ113)。
その後、カーブ走行(t3′)を経て時刻t4において、直線区間Z4が検知され、カーブ終了条件が成立すると(ステップ114;YES)、上限1段の変速制限が解除され(ステップ120)、設定車速を目標車速とする加速要求(トルクアップ要求)により、4速へのシフトダウンが行われ、加速が開始される。但し、時刻3から所定時間T2の計時は継続され、カーブ区間Z3でカーブ走行条件が成立したことによるカーブ走行履歴は保持される。
その後、短い直線区間Z4を走行し、時刻t4′において、走路前方に所定曲率以上のカーブ区間Z5が検知され、所定時間T2経過前の時刻t5においてカーブ走行条件が成立すると(ステップ110;YES)、ACCコントローラ10は、カーブ走行履歴を参照し(ステップ112)、所定時間T2内のカーブ走行履歴があるので(ステップ112;NO)、カーブ区間Z5を安定的に走行できる車速まで減速すべく減速要求を行うと同時に、ギア段変更を禁止する(ステップ115)。それに伴い、カーブ区間Z5の走行中は4速に固定される。
その後、カーブ走行を経て時刻t6で準直線区間Z6が検知され、カーブ終了条件が成立すると(ステップ116;YES)、変速制限が解除されるが(ステップ120)、カーブ走行中からギア段が4速に固定されていたので、設定車速を目標車速とする加速要求(トルクアップ要求)により、直ちに加速が開始される。但し、時刻5から所定時間T2の計時は継続され、カーブ区間Z5におけるカーブ走行履歴は保持される。
その後、準直線区間Z6を走行し、所定時間T2が経過した時点で、カーブ区間Z5におけるカーブ走行履歴はクリアされる。
なお、カーブ区間の走行中に停車した場合にもカーブ終了条件が成立し、変速制限が解除される。また、カーブ走行支援機能は、ACC走行を前提として作動するので、運転者のブレーキ操作介入またはアクセル操作介入によってACC機能がオーバーライドされた場合には、変速制限は解除され、カーブ走行支援機能も停止される。
上記第1実施例(第3実施形態)では、カーブ走行条件が成立した時点からカーブ走行履歴を保持する所定時間T2の計時が開始される場合について述べたが、カーブ区間を通過してカーブ走行終了条件が成立した時点から所定時間T2(T2′)の計時を開始するようにしても良い。
さらに、所定時間T2(T2′)内にカーブが反復される場合にギア段変更を禁止する代わりに、運転者が人為的に操作可能なスイッチ、例えば、山岳路モードスイッチを設定し、この山岳路モードスイッチがオン操作され、山岳路モード(ギア段変更禁止モード)が指定されている状態では、カーブ走行条件が成立した場合に直ちにギア段変更を禁止するように構成することもできる。
(第2実施例)
図3は、山岳路モードスイッチを含むカーブ走行支援機能の第2実施例を示すフローチャートであり、図3および図4を参照しながら説明する。
ACC走行中(ステップ100)において、山岳路モードスイッチがオン操作されている場合(ステップ101;YES)は、例えば、直線区間Z2を4速で走行していて時刻t2′において、走路前方に所定曲率以上のカーブ区間Z3が検知され、時刻t3でカーブ走行条件が成立すると(ステップ102;YES)、ACCコントローラ10は、カーブ区間Z3を安定的に走行できる車速まで減速すべく減速要求を行うと同時に、ギア段変更を禁止する(ステップ103)。これにより、カーブ区間Z3の走行中はギア段が4速に固定される。
その後、時刻t4で直線区間Z4が検知され、カーブ終了条件が成立すると(ステップ104;YES)、変速制限が解除されるが(ステップ120)、ギア段が4速に固定されていたので、設定車速を目標車速とする加速要求(トルクアップ要求)により、直ちに加速が開始される。
その後、短い直線区間Z4を走行し、時刻t4′において、走路前方に所定曲率以上のカーブ区間Z5が検知され、時刻t5においてカーブ走行条件が成立すると(ステップ102;YES)、ACCコントローラ10は、カーブ区間Z5を安定的に走行できる車速まで減速すべく減速要求を行うと同時に、ギア段変更を禁止する(ステップ103)。
このように、山岳路モードスイッチがオン操作されている場合は、ACC走行で所定曲率以上のカーブに進入した場合にカーブ走行中のギア段変更が禁止されるので、カーブ内での変速動作が回避され、良好な加減速性能が得られる利点がある。
特に、AMT方式の自動変速機4を装備した車両1では、変速時にクラッチの係脱と連動した瞬間的なトルク制御を伴うので、カーブ走行中のギア段が固定されることで、カーブ走行時のフィーリングを良好に維持され、クラッチ締結状態での動力伝達効率が高いAMT車両に適したACC走行を行える利点がある。
なお、上記実施形態では、ACC機能を備えた車両におけるカーブ支援機能について述べたが、本発明は、前方カメラ14や先行車検知手段11として例示した前方検知手段により自車走行レーンを認識し、自車走行レーン内での走行が維持されるように自動操舵または操舵支援を行うLKA(レーン・キーピング・アシスト)機能を備えた車両や、ACC機能(車長方向制御)とLKA機能(車幅方向制御)を組み合わせたADAS(先進運転支援システム)を搭載した車両におけるカーブ支援機能としても実施可能である。
以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。
1 車両
2 エンジン
3 クラッチ
4 自動変速機
10 ACCコントローラ
11 先行車検知手段
12 ヨーレートセンサ
13 舵角センサ
14 前方カメラ
15 測位システム
16,17 車輪速センサ
20 エンジンコントローラ
30 ブレーキコントローラ
36,37 ブレーキ
40 AMTコントローラ

Claims (5)

  1. 有段式の自動変速機を備えた車両の制御装置であって、
    自車走行レーンに先行車が存在しない場合は設定車速で走行し、自車走行レーンに先行車が存在する場合は、該先行車に設定車間時間を維持して追従走行すべく、加速要求/減速要求を行うACC機能と、
    所定曲率以上のカーブへの進入が検知され、カーブ走行条件が成立した場合に減速要求を行うカーブ走行支援機能と、
    を有するものにおいて、
    前記ACC機能による走行時に前記カーブ走行条件が成立した場合に、前記自動変速機のギア段変更の上限を1段に制限するように構成されていることを特徴とする、車両の制御装置。
  2. 前記カーブ走行条件が成立した場合は、カーブ走行履歴を保持し、その後、
    (i)第1の所定時間内に次の前記カーブ走行条件が成立しなかった場合は、前記カーブ走行履歴をクリアする一方、
    (ii)第1の所定時間内に次の前記カーブ走行条件が成立した場合は、カーブ走行履歴を保持し、その後、前記カーブ走行履歴がクリアされるまでギア段変更を禁止するように構成されていることを特徴とする、請求項1記載の車両の制御装置。
  3. 前記カーブ走行条件が成立した場合は、第2の所定時間の計時を開始し、前記第2の所定時間の経過時に前記カーブ走行条件が成立している場合は、前記ギア段変更の制限を再設定するように構成されていることを特徴とする、請求項1または2記載の車両の制御装置。
  4. 人為的に操作可能なスイッチのオン操作によりギア段変更禁止モードが指定されている状態では、前記カーブ走行条件が成立した場合にギア段変更を禁止するように構成されていることを特徴とする、請求項1~3の何れか一項記載の車両の制御装置。
  5. 前記自動変速機は、エンジンの出力を変速機構に伝達するクラッチと、前記クラッチを係脱するクラッチアクチュエータと、前記変速機構のギア段を変更する変速アクチュエータと、前記変速アクチュエータおよび前記クラッチアクチュエータを制御して前記ギア段変更を実行するAMTコントローラと、を備えたAMT方式の自動変速機である、請求項1~4の何れか一項記載の車両の制御装置。
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