JP6365404B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転可能な車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、車両において発生する異常音を低減するための装置が知られている。例えば特許文献１では、エンジントルクの変動に起因して発生する異常音を低減するために、エンジン動作点を最適燃費線から外すように制御する装置が開示されている。

その他、特許文献２では、運転者の睡眠レベルに応じて、車両の自動運転制御を変更する装置が開示されている。また特許文献３では、無人走行の際に無駄な制御及び動力の消費（具体的には、車両の振動を抑制する防振制御）を防止して、車両の燃費を向上させようとする装置が開示されている。

特開２０１０−１３８７５１号公報 特開２００８−１２０２７１号公報 特開２００１−００１７８７号公報

車両で発生する異常音については、ドライバビリティを向上させるためにも、できるだけ小さくされることが好ましい。ただし、自動運転が可能な車両においては運転者が睡眠状態になることも想定され、このような場合には必ずしも異常音を低減することは要求されない。

しかしながら、上述した特許文献１に記載されている技術では、運転者が睡眠状態になることが考慮されていないため、運転者が睡眠状態であるか否かによらず同じ基準で異常音を低減するための制御が実行されてしまう。すると、異常音を低減するための制御は、エンジンの動作点を最適燃費線から外す制御を伴うため、不必要に燃費を悪化させてしまうという技術的問題点が生ずる。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、自動運転中における燃費を好適に向上させることが可能な車両制御装置を提供することを課題とする。

本発明の車両制御装置は上述した課題を解決するため、自動運転可能な車両を制御する車両制御装置であって、内燃機関のトルク変動に起因する異常音が所定閾値以上である場合に、前記異常音が小さくなるように前記内燃機関の動作点を変更する動作点変更手段と、前記車両の運転者の睡眠レベルを検出する睡眠レベル検出手段と、前記睡眠レベルが高い程、前記所定閾値が大きくなるように調整する閾値調整手段とを備える。

本発明に係る車両制御装置によって制御される車両は、例えばガソリンエンジンである内燃機関を動力源として備えている。また車両は、内燃機関に加えて、例えばモータジェネレータ等を動力源として備えていてもよい。即ち、車両は、ハイブリッド車両であってもよい。

本発明に係る車両は更に、自動運転が可能とされている。なお、ここでの「自動運転」は、運転者の操作を全く必要としない完全な自動運転だけでなく、運転者が補助的な操作を行う半自動運転も含む概念である。

本発明に係る車両制御装置は、このような車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。

本発明に係る車両制御装置の動作時には、内燃機関のトルク変動に起因する異常音が所定閾値以上であるか否かが判定される。なお、ここでの「異常音」とは、発生するのが好ましくない音及び振動を意味しており、例えば内燃機関が低回転且つ高負荷運転時のトルク変動に起因した車両こもり音が挙げられる。また、「所定閾値」とは、異常音による不都合が生じ得ることを判定するための閾値であり、例えば異常音が運転者に対して不快感を与えるか否かを判定できるような値として設定される。

異常音が閾値以上であると判定された場合には、動作点変更手段により、内燃機関の動作点が異常音を低減できる動作点へと変更される。例えば、動作点変更手段は、内燃機関の動作点を、最適燃費動作点に比べて、高回転且つ低負荷の動作点に変更する。これにより、車両で発生する異常音を効果的に低減することができ、異常音に起因するドライバビリティの低下等を好適に抑制することが可能となる。以下では、上述した異常音を抑制するための制御を、適宜「異常音抑制制御」と称する。

他方で、本発明に係る車両制御装置の動作時には更に、睡眠レベル検出手段により、車両の運転者の睡眠レベルが検出される。なお、ここでの「睡眠レベル」とは、睡眠の深さを表す指標であり、睡眠が深いほど高くなる値である。睡眠レベルの検出には、例えば運転者の脈拍や呼吸数、或いは目や瞼の動きを監視する等、公知の様々な方法を利用することができるため、ここでの詳細な説明は省略する。

運転者の睡眠レベルが検出されると、閾値調整手段により、所定閾値（即ち、異常音抑制制御を実行する基準となる閾値）が調整される。具体的には、閾値調整手段は、睡眠レベルが高い程、所定の閾値が大きくなるように調整する。即ち、睡眠レベルが比較的高い場合には、所定の閾値が大きくなるよう調整される。一方で、睡眠レベルが比較的低い場合には、所定の閾値が小さくなるように調整される。

上述したように所定の閾値が調整されることで、睡眠レベルに応じて、異常音抑制制御の実行され易さが変化する。具体的には、睡眠レベルが高い場合には、所定の閾値が大きくされるため、異常音抑制制御が実行され難くなる。一方で、睡眠レベルが低い場合には、所定の閾値が小さくされるため、異常音抑制制御が実行され易くなる。

ここで特に、運転者が深い睡眠状態である場合（即ち、睡眠レベルが高い場合）には、仮に異常音が発生しても運転者は気づかない可能性が高い。このため、異常音を抑制する必要性は低くなる。また、異常音抑制制御は、車両の動作点を変更する制御であるため、制御後の動作点は最適燃費動作点からずれた動作点となる。このため、異常音抑制制御は、燃費を向上させる観点からすれば、不必要に実行されないことが好ましい。よって、上述したように、運転者の睡眠レベルに応じて異常音抑制制御の実行され易さを変化させれば、燃費の悪化を抑制しつつ、効果的に異常音の抑制を行うことができる。

以上説明したように、本発明に係る車両制御装置によれば、自動運転中の運転者の睡眠レベルに応じて、好適に異常音抑制制御を実行できる。従って、ドライバビリティを確保しつつ、好適に燃費を向上させることができる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

実施形態に係るハイブリッド車両の構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係るハイブリッド車両において実行される制御の流れを示すフローチャートである。 睡眠レベルに応じたＮＶラインの変更方法を示すマップである。 睡眠レベルと制振制御ゲインとの関係を示すマップである。 睡眠レベルと車速によって定まるエンジン停止禁止領域を示すマップである。

以下、図面を参照して車両制御装置の実施形態について説明する。なお、以下では、本発明に係る車両制御装置が、ハイブリッド車両に適用される場合を例にとり説明する。

＜ハイブリッド車両の構成＞
はじめに、図１を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両１０は、車軸１１と、車輪１２と、「車両制御装置」の一具体例であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００と、「内燃機関」の一具体例であるエンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、動力分割機構３００と、インバータ４００と、バッテリ５００とを備えて構成されている。

車軸１１は、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を車輪１２に伝達するための伝達軸である。車輪１２は、車軸１１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段である。

ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。本実施形態では特に、ＥＣＵ１００は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、「動作点変更手段」の一具体例である異常音抑制制御部１０１と、「睡眠レベル検出手段」の一具体例である睡眠レベル検出部１０２と、「閾値調整手段」の一具体例であるＮＶライン変更部１０３と、制御ゲイン変更部１０４と、エンジン停止禁止部１０５とを備えて構成されている。

異常音抑制制御部１０１は、ハイブリッド車両１０におけるエンジンＥＮＧのトルク変動に起因した異常音を抑制するための制御を実行する。具体的には、異常音抑制制御部１０１は、異常音が所定閾値以上である場合に、エンジンＥＮＧの動作点を最適燃費線からずらすように変化させて、ハイブリッド車両１０における異常音の発生を抑制する。

ちなみに、上述した異常音としては、例えばエンジンＥＮＧが低回転且つ高負荷運転時のトルク変動に起因した車両こもり音が挙げられる。このような異常音を抑制しようとする場合、異常音抑制制御部１０１は、エンジンＥＮＧの動作点を、最適燃費動作点に比べて高回転且つ低負荷の動作点に変更すればよい。

睡眠レベル検出部１０２は、ハイブリッド車両１０の運転者の睡眠レベル（言い換えれば、睡眠の深さ）を検出する。睡眠レベル検出部１０２は、例えば運転者の脈拍や呼吸数、或いは目や瞼の動きを監視することで睡眠レベルを検出する。睡眠レベル検出部１０２で検出された睡眠レベルは、ＮＶライン変更部１０３、制御ゲイン変更部１０４、及びエンジン停止禁止部１０５の各々に出力される構成となっている。

ＮＶライン変更部１０３は、睡眠レベル検出部１０２で検出された睡眠レベルに応じて、ハイブリッド車両１０のＮＶ（Ｎｏｉｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）ラインを変更する。なお、ここでの「ＮＶライン」とは、エンジンＥＮＧのトルク変動に起因した車両こもり音を回避するための動作点を要求パワー毎に結んだ線であり、例えば最適燃費動作点に比べて高回転且つ低負荷の動作点を要求パワー毎に結んだ線として設定される。

制御ゲイン変更部１０４は、睡眠レベル検出部１０２で検出された睡眠レベルに応じて、ハイブリッド車両１０における制振制御を実行する際の制振制御ゲインを変更する。

ここで「制振制御」とは、エンジンＥＮＧのトルク変動等を強制力とした周期的な車両前後振動を抑制するための制御であり、具体的には、車軸１１に接続されたモータジェネレータＭＧ２から、振動を抑制する位相のトルクを振動の周期に合わせて出力させる制御である。そして「制振制御ゲイン」とは、モータジェネレータＭＧ２から出力させるトルクを決定するための値であり、その値が大きいほどモータジェネレータＭＧ２から出力されるトルクは大きくなり、結果として制振効果が高くなる。このため、制振制御変更部１０４が制振制御ゲインを変更することにより、制振制御の強弱が変更されることになる。

エンジン停止禁止部１０５は、睡眠レベル検出部１０２で検出された睡眠レベル及び車速に応じて、ハイブリッド車両１０におけるエンジンＥＮＧの停止を禁止する。なお、ここでの「エンジン停止」とは、ハイブリッド車両の燃費向上を目的とするエンジン停止制御を指している。具体的には、例えば停車中や低速走行時のように車両要求されるパワーが小さく、エンジンＥＮＧを動作させても燃費が悪い場合であって、バッテリ５００の充電量が十分な場合には、エンジン停止制御により、システム効率を高く保つことができ、燃費向上を図ることができる。従って、エンジン停止禁止部１０５は、上述したエンジン停止による燃費向上制御を一時的に禁止するものとも言える。

エンジンＥＮＧは、ガソリンや軽油等の燃料を燃焼することで駆動する。エンジンＥＮＧは、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。加えて、エンジンＥＮＧは、後述するモータジェネレータＭＧ１の回転軸を回転させる（言いかえれば、駆動する）ための動力源として機能することもできる。

モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの始動時にモータリングを行うモータとして機能する。また、モータジェネレータＭＧ１は、モータジェネレータＭＧ２を駆動するためのモータとしても機能する。更に、モータジェネレータＭＧ１は、余った電力によりバッテリ５００を充電するための発電機として機能してもよい。モータジェネレータＭＧ１は、例えば正回転且つ負トルクの場合に発電機として機能する。

モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ５００に蓄積された電力を用いて駆動することで、ハイブリッド車両１０の動力を供給する電動機として機能する。加えて、モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ５００を充電するための発電機として機能してもよい。モータジェネレータＭＧ２が発電機として機能する場合には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、車軸１１からモータジェネレータＭＧ２に伝達される動力によって回転する。

なお、本実施形態に係るモータジェネレータＭＧ２は、上述した制振制御のためのトルクを出力可能に構成されている。

動力分割機構３００は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。サンギアの回転軸はモータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結されている。リングギアの回転軸は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジンＥＮＧの回転軸（つまり、クランクシャフト）に連結されている。エンジンＥＮＧの回転は、プラネタリキャリア及びピニオンギアによって、サンギア及びリングギアに伝達される。つまり、エンジンＥＮＧの動力は、２系統に分割される。ハイブリッド車両１０において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両１０における車軸１１に連結されており、この車軸１１を介して車輪１２に駆動力が伝達される。

インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。更に、インバータ４００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給する。尚、インバータ４００は、所謂ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の一部として構成されていてもよい。

バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２が駆動するための電力をモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する電力供給源である。またバッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１が発電した電力のうち、モータジェネレータＭＧ２で消費しきれなかった分の電力を充電可能である。或いはバッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ２で発電された電力を充電可能である。尚、バッテリ５００は、ハイブリッド車両１０の外部の電源から電力の供給を受けることで充電されてもよい。つまり、ハイブリッド車両１０は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であってもよい。

＜動作説明＞
続いて、図２を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両１０において実行される制御（具体的には、運転者の睡眠レベルを考慮した上での異常音や振動の抑制制御）について説明する。ここに図２は、本実施形態に係るハイブリッド車両において実行される制御の流れを示すフローチャートである。

図２に示すように、ハイブリッド車両１０のシステム動作時には、ハイブリッド車両１０が自動運転中であるか否かが判定される（ステップＳ１０１）。判定の結果、ハイブリッド車両１０が自動運転中でない場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、以降の処理は実行されず、一連の処理は終了することになる。一方、ハイブリッド車両１０が自動運転中であると判定された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、睡眠レベル検出部１０２により、運転者の睡眠レベルαが検出される（ステップＳ１０２）。

睡眠レベルαが検出されると、ＮＶライン変更部１０３により、睡眠レベルαに応じたＮＶラインの変更が実行される（ステップＳ１０３）。以下では、図３を参照して、ＮＶラインの変更方法について具体的に説明する。ここに図３は、睡眠レベルαに応じたＮＶラインの変更方法を示すマップである。

図３に示すように、ＮＶラインは、睡眠レベルαが大きい場合にはエンジンＥＮＧの回転数が小さくなる方向に変更され、睡眠レベルαが小さい場合にはエンジンＥＮＧの回転数が大きくなる方向に変更される。このようにＮＶラインが変更されると、例えば運転者の睡眠レベルαが大きい場合には、エンジンＥＮＧの動作点の変更による異常音抑制制御が相対的に実行され難くなる。このため、運転者の睡眠レベルαが大きい場合には、燃費の向上を図ることができる。一方で、運転者の睡眠レベルαが小さい場合には、エンジンＥＮＧの動作点の変更による異常音抑制制御が相対的に実行され易くなる。このため、異常音により運転者の睡眠が妨げられてしまうことを防止できる。

図２に戻り、本実施形態では更に、制御ゲイン変更部１０４により、睡眠レベルαに応じたモータジェネレータＭＧ２の制振制御ゲインの変更が実行される（ステップＳ１０４）。以下では、図４を参照して、制振制御ゲインの変更方法について具体的に説明する。ここに図４は、睡眠レベルと制振制御ゲインとの関係を示すマップである。

図４に示すように、モータジェネレータＭＧ２の制振制御ゲインは、睡眠レベルαが低い段階では一定であるが、睡眠レベルα所定の値以上になると、睡眠レベルαが高くなるほど小さい値とされる。即ち、運転者の睡眠がある程度深くなると、その深さに応じて制振制御ゲインは小さくされる。

ここで、モータジェネレータＭＧ２から出力される制振トルク（即ち、車両の振動を抑制するためのトルク）は、制振制御ゲインが大きいほど大きくなる。よって、制振制御ゲインが大きいほど、制振効果は高まる。しかしながら、モータジェネレータＭＧ２から出力される制振トルクが大きいほど、消費エネルギーが大きくなるため燃費も悪化する。このため、制振制御ゲインが不必要に大きくされるのは好ましくない。

これに対し本実施形態では、上述したように、運転者の睡眠状態が深い場合（言い換えれば、振動に気づき難い場合）には、制振制御ゲインが小さくされる。このため、不必要なエネルギー消費を抑制し、効率的に燃費を向上させることができる。

再び図２に戻り、ＮＶライン及び制振制御ゲインの変更後には、ハイブリッド車両１０が停車中又は低車速であるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。そして、ハイブリッド車両１０が停車中又は低車速である場合には（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、運転者の睡眠レベルαが所定値より小さいか否かが判定される（ステップＳ１０６）。

ここで、ハイブリッド車両１０が停車中又は低車速でないと判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、或いは運転者の睡眠レベルαが所定値より小さくないと判定された場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、以降の処理は省略され、一連の処理は終了することになる。

一方で、運転者の睡眠レベルαが所定値より小さいと判定された場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、エンジン停止禁止部１０５により、エンジンＥＮＧの停止が禁止される（ステップＳ１０７）。以下では、図５を参照して、エンジン停止の禁止について具体的に説明する。ここに図５は、睡眠レベルαと車速によって定まるエンジン停止禁止領域を示すマップである。

図５に示すように、ハイブリッド車両１０の車速が十分に低く、且つ運転者の睡眠レベルαが所定値より小さい領域は、エンジン停止禁止領域とされる。エンジン停止禁止領域では、エンジンＥＮＧを停止した方が燃費を向上できるような場合であっても、エンジンＥＮＧを停止せずに走行が続けられる。

ここで、ハイブリッド車両１０の車速が十分に低い場合のような暗騒音が小さい条件下では、エンジンＥＮＧが停止しているか作動しているかによる音圧の差を運転者が感じ易い。特に、ハイブリッド車両１０が自動運転中であり、運転者の睡眠が浅い場合には、エンジンＥＮＧが発する音の差により、睡眠に入ろうとしている運転者を目覚めさせてしまうことになり、快適性を低下させてしまうおそれがある。

これに対し本実施形態では、ハイブリッド車両１０の車速が低いために暗騒音が小さく、且つ運転者の睡眠が浅い場合には、一時的にエンジンＥＮＧの停止が禁止される。これにより、エンジンＥＮＧの停止による駆動音の変化により、運転者の睡眠が妨げられてしまうことを防止することができる。言い換えれば、本実施形態では、運転者の睡眠が深い場合に限りエンジンＥＮＧを停止させることで、運転者の睡眠を妨げることなく、効率的に燃費向上を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両１０によれば、自動運転中の運転者の睡眠レベルαに応じて、車両において実行される各種処理の条件が変更される。よって、運転者に不快感を与えることなく、好適に燃費を向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０ ハイブリッド車両
１１ 車軸
１２ 車輪
１００ ＥＣＵ
１０１ 異常音抑制制御部
１０２ 睡眠レベル検出部
１０３ ＮＶライン変更部
１０４ 制御ゲイン変更部
１０５ エンジン停止禁止部
３００ 動力分割機構
４００ インバータ
５００ バッテリ
ＥＮＧ エンジン
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ
α 睡眠レベル

Claims (1)

1. 自動運転可能な車両を制御する車両制御装置であって、
   内燃機関が低回転且つ高負荷運転時のトルク変動に起因する車両こもり音の大きさが所定閾値以上である場合に、前記内燃機関の動作点を最適燃費動作点に比べて高回転且つ低負荷の動作点に変更する動作点変更手段と、
   前記車両の運転者の睡眠の深さを示す睡眠レベルを検出する睡眠レベル検出手段と、
   前記睡眠レベルが高い程、前記所定閾値が大きくなるように調整する閾値調整手段と
   を備えることを特徴とする車両制御装置。

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