JP6738958B2 - 車両の変速機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の変速機制御装置に関する。

ＡＴ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）、ＡＭＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）等の多段変速機を備えた車両では、アクセルを踏み込んで加速している途中で、シフトアップに伴うクラッチ解放が行われると、エンジントルクがタイヤ側に伝達されない時間が発生する（以下、トルク抜けと表記する）。特に、ＭＴ（Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）をベースにシングルクラッチを制御して自動的にシフトアップ／シフトダウンを行うＡＭＴでは、他のトランスミッション方式に比べて長時間のトルク抜けが発生する。

当該車両を運転している運転者は、車両が加速している途中でトルク抜けが突然発生すると、突然トルクがなくなることによる衝撃を受ける（以下、トルク抜けショックと表記する）。
このようなトルク抜けの発生により、運転者が車両を加速させるためにアクセルを踏み込んでいるにも関わらず、運転者（または、自動運転ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））が期待する加速が得られない時間が発生する。この結果、運転者の運転性が損なわれる。さらに、トルク抜けショックの発生により運転者の乗り心地が損なわれる。

運転者（または自動運転ＥＣＵ）が、シフトアップの直前でアクセルの踏み込み量を少なくすることで、トルク抜けショックを小さくすることができるが、車両を加速できない時間がさらに増えてしまう。

また、運転者がアクセルを踏み込んだままの状態であっても、ＥＣＵが、エンジンに送る空気量を調整するスロットルを一旦緩める制御を行うことにより、シフトアップ時のトルク抜けショックを和らげるようにする（クラッチの解放前に、少しずつスロットルを緩めてからクラッチを解放する制御を行う）方法も考えられる。しかし、この方法では、トルク抜けショックは緩和できるが、トルク抜け自体は発生し、ＥＣＵがスロットルを緩める制御を行う結果、車両を加速できない時間は、むしろ増えてしまう。

ここで、ＥＣＵにおいて、多段変速機のシフトアップを行うか否かの判断に使用される変速マップを複数種類用意しておき、車両の走行状態に応じた変速マップを選択する技術が開示されている（特許文献１、特許文献３、特許文献４）。
また、自車両と前方車両との相対速度、車間距離、目標車間距離をもとに多段変速機の変速制御を行う技術が開示されている（特許文献２）。

特開２０１０−１１２５０２号公報 特開２００８−８１１１８号公報 特開２００３−３２９１２３号公報 特開２００１−３４２８６２号公報

しかしながら、特許文献１〜４の技術は、車両が加速している途中でシフトアップが起きないように多段変速機を制御するものではなく、車両が加速している途中でシフトアップが起きることによるトルク抜けを防止することができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、シフトアップを判断する変速マップの閾値を変えることにより、アクセルを踏み込んでいる間はシフトアップが起きず、引いてはトルク抜けも発生しないようにした車両の変速機制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的のため、請求項１に記載の第１発明による車両の変速機制御装置は、多段変速機の複数のギヤを切り換えて、シフトアップまたはシフトダウンさせる変速制御を自動で行う制御手段を備えた車両の変速機制御装置であって、制御手段は、車両の運行計画または周囲状況に基づいて、変速制御に使用される変速閾値を設定する変速閾値設定部を有し、変速閾値設定部は、車両が加速している途中では、多段変速機をシフトアップさせないように、当該多段変速機を変速制御するように変速閾値を設定することを特徴とする。
また、請求項２に記載の第２発明に記載の車両の変速機制御装置は、第１発明において、変速閾値設定部は、車両が加速を開始してから加速量を低下させるまでの加速期間に予測される車両の上限車速に基づいて、変速閾値を設定することを特徴とする。
また、請求項３に記載の第３発明に記載の車両の変速機制御装置は、第１発明において、当該車両の前方に位置する他車両の有無、当該車両と他車両との距離または相対速度もしくはその両方を測定する測定手段を有し、当該測定手段により測定された他車両の有無、当該車両と他車両との距離または相対速度は、周囲状況の判断のために用いられることを特徴とする。

本発明によれば、多段変速機におけるトルク抜けショックが発生しないようにするために、車両を加速させている途中で、運転者が変速タイミング付近でアクセルを一旦緩めるような煩雑な操作を行う必要がなくなる。このため、運転者にとって車両の運転性が向上する。
また、運転者の意思、もしくは自動運転ＥＣＵの運行計画に基づいて車両を加速する際に、トルク抜け状態が割り込むことなく、運転者、もしくは自動運転ＥＣＵの期待通りの加速を行うことができる。その結果、運転者にとっては車両の運転性が向上し、自動運転ＥＣＵにとっては、運行計画に沿った運転を確実に行うことができ、運行計画の自由度が向上する。

本発明にかかる車両の全体構造を説明するブロック図である。 本発明にかかる変速マップを説明する図である。 上限車速の導出方法を説明する図である。 本発明の変速マップを使用した場合の車両の車速変化を、従来の変速マップを使用した場合の車両の車速変化と共に説明する図である。

［車両の全体構造］
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。実施の形態では、ＡＭＴを備えた車両１について説明するが、多段変速機を有するトランスミッションを備えた車両であればこれに限定されるものではなく、多段変速機を有するＡＴを備えた車両であってもよい。
図１は、本発明にかかる車両１の全体構造を説明するブロック図である。
図１に示すように車両１では、駆動源１０の出力軸１１にトランスミッション（Ｔ／Ｍ）２０が連結されており、このトランスミッション２０により出力軸１１の回転数が所定の回転数に変速される。
トランスミッション２０により変速された出力軸１１の回転数は、ディファレンシャルギヤ３０の入力側となるプロペラシャフト２１に伝達され、ディファレンシャルギヤ３０を介して左右のタイヤ４０、４０に伝達される。

駆動源１０は、エンジンなどの内燃機関やモータ、あるいは内燃機関やモータを組み合わせたものなど、車両の駆動源として一般的に使用される構成である。

トランスミッション２０は、複数の歯数の異なる歯車（ギヤ）を有する多段変速機であり、この複数のギヤの中から最適なギヤを選択することで、駆動源１０（出力軸１１）の回転数を希望する回転数に変換し、または回転方向を変えて伝達する。

実施の形態では、トランスミッション２０は、図示しない第１速ギヤ、第２速ギヤ、第３速ギヤ、第４速ギヤ、第５速ギヤの５つの変速ギヤを有しており、これらの変速ギヤが第１速ギヤから第５速ギヤに順次切り換えられることで、車両１を低速走行から高速走行に移行できるようになっている。
また、これら第１速ギヤから第５速ギヤのいずれかの変速ギヤが適切に切り換えられることで、車両１の加速または減速がスムーズに行われる。
また、トランスミッション２０内の変速ギヤと駆動源１０との間には、図示しないクラッチ（またはトルクコンバータ）があり、変速ギヤを変速する際には、クラッチを一旦切り離し、変速ギヤを切り換えてからクラッチを再度接続する。

これらの変速ギヤの切り換えは、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０により行われる。
Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０は、車両の速度（車速）とアクセル９５の踏み込み量（アクセル開度）との関係により規定された変速閾値を有する変速マップ１００（図２参照）に基づいて、各変速ギヤの切り換えを自動的に行うようになっている。

Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５１と、ＣＰＵ５１により処理されたデータを一時的に記憶するＲＡＭ５２と、変速マップ１００やＣＰＵ５１で実行される制御プログラム１５０などを記憶するＲＯＭ５３を有している。制御プログラム１５０には、変速閾値設定部５４が含まれる。
このＴ／Ｍ−ＥＣＵ５０は、本発明の制御手段を構成する。

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１は、いわゆるマイクロプロセッサであり、ＲＯＭ５３に記憶されている制御プログラム１５０を読みだして実行することで、トランスミッション２０の変速ギヤの切り換えを制御するための処理を行う。

ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５２は、揮発メモリであり、ＣＰＵ５１で処理されたデータを読み書き可能に一時的に記憶される作業領域を有する。このＲＡＭ５２には、ＣＰＵ５１で処理されたデータが一時的に記憶されると共に、この記憶されたデータは、ＣＰＵ５１で読み出されて再びＣＰＵ５１での処理に用いられる。

ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５３は、不揮発メモリであり、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０がトランスミッション２０の変速ギヤを切り換える制御を行うために必要な制御プログラム１５０が記憶されている。この制御プログラム１５０は、ＣＰＵ５１で読み出されて実行される。

このＲＯＭ５３には、ＣＰＵ５１が、トランスミッション２０の変速ギヤを切り換えるタイミングを判断するために用いられる変速マップ１００が記憶されている。この変速マップ１００は、ＣＰＵ５１により読み出されてＲＡＭ５２に一時的に記憶される。

制御プログラム１５０に含まれる変速閾値設定部５４は、車両１の周囲状況や自動運転の場合に予め設定された運行計画に基づいて、変速マップ１００で使用される変速閾値を算出するとともに、ＲＡＭ５２に一時的に記憶された変速マップ１００の変速閾値を、算出された新たな変速閾値に設定し直す（変更する）。
この変速閾値設定部５４で使用される車両１の周囲状況の情報は、車両１に搭載されたＡＤ／ＡＤＡＳ−ＥＣＵ６０により取得される。

ＡＤ／ＡＤＡＳ−ＥＣＵ６０は、車両を自動運転する、もしくは運転者Ｄによる運転をアシストするためのシステムのＥＣＵであり、一般的には、自動運転（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｄｒｉｖｉｎｇ）／先進運転支援システム（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）と言われるものである。
このＡＤ／ＡＤＡＳ−ＥＣＵ６０には、車両１の周囲を撮影するカメラ（ステレオカメラ）９０や、車両１の周囲の物体を検知するレーダ９１や超音波９２などが接続されている。

ＡＤ／ＡＤＡＳ−ＥＣＵ６０は、これらのカメラ９０、レーダ９１や超音波９２により得られた情報に基づいて、車両１の周囲状況を判断する。

例えば、ＡＤ／ＡＤＡＳ−ＥＣＵ６０は、車両１（自車両）の前方を撮影したカメラ９０の撮影画像に基づいて、車両１の前方に前方車両Ｃｆがあるか否かを判断すると共に、前方車両Ｃｆがある場合には、前方車両Ｃｆと車両１との距離Ｓ（ｔ）および相対速度Ｖｒ（ｔ）を算出する。また、車両の自動運転の場合は、周囲状況に基づいて、当面の運行計画を算出する。この際、運行計画の一部として、当面予定している時刻と車速の車速計画Ｖ（ｔ）を算出する。

ＡＤ／ＡＤＡＳ−ＥＣＵ６０で算出された前方車両Ｃｆと車両１との距離Ｓ（ｔ）および相対速度Ｖｒ（ｔ）、もしくは当面の車速計画Ｖ（ｔ）の情報は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車内通信路９８を介してＴ／Ｍ−ＥＣＵ５０に送信されて、変速閾値設定部５４での変速閾値の算出に用いられる。

ＥＮＧ−ＥＣＵ７０は、駆動源１０を制御する制御装置であり、このＥＮＧ−ＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有している。
このＥＮＧ−ＥＣＵ７０では、図示しないＲＯＭに記憶された制御プログラムをＣＰＵが実行することで、駆動源１０を制御する処理が行われる。

例えば、ＥＮＧ−ＥＣＵ７０は、車内通信路９８を介してＴ／Ｍ−ＥＣＵ５０から送信された要求駆動力もしくは要求回転数に基づいて、駆動源１０に送る空気量を調整するスロットルの開き具合（スロットル開度）を制御する。これにより車両１では、駆動源１０の出力（出力軸１１の回転数）が制御される結果、車両１の車速Ｖが調整される。
このＴ／Ｍ−ＥＣＵ５０は、本発明の変速機制御装置を構成する。

［変速マップ］
次に、ＲＯＭ５３に記憶されている変速マップ１００を説明する。
図２は、変速マップ１００を説明する図である。

Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０（ＲＯＭ５３）は、シフトアップおよびシフトダウン用の変速マップをそれぞれ有しており、各変速マップを用いて変速ギヤ（第１速ギヤから第５速ギヤ）の切り換え（シフト変更）のタイミングを決定する。
以下、シフトアップ用の変速マップ（変速マップ１００）について説明し、シフトダウン用の変速マップについては、説明を省略する。

変速マップ１００は、一方の軸である横軸に車両１の車速Ｖをとり、他方の軸である縦軸に運転者Ｄによるアクセル９５の踏み込み量（アクセル開度Ａ）をとって図示されている。
なお、アクセル９５の踏み込み量（アクセル開度Ａ）と、駆動源１０（エンジン）に送られる空気量を調整するスロットルの開き具合（スロットル開度）は通常は対応関係にあるため、変速マップ１００の縦軸をスロットルの開き具合を示すスロットル開度としても良い。

この変速マップ１００では、車速Ｖとアクセル開度Ａとにより規定される複数の変速閾値が設定されている。
実施の形態では、第１速ギヤから第２速ギヤへの切り替えタイミングを規定する１−２速変速閾値１０１と、第２速ギヤから第３速ギヤへの切り替えタイミングを規定する２−３速変速閾値１０２と、第３速ギヤから第４速ギヤへの切り替えタイミングを規定する３−４速変速閾値１０３と、第４速ギヤから第５速ギヤへの切り替えタイミングを規定する４−５速変速閾値１０４とが設定されている。

例えば、変速マップ１００において、運転者Ｄがアクセル９５を一定量で踏み込むと、車両１の車速Ｖが徐々に早くなり、車速Ｖが１−２速変速閾値１０１を超えると、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０は、トランスミッション２０の変速ギヤを第１速ギヤから第２速ギヤに切り換える制御を行うとともに、ＥＮＧ−ＥＣＵ７０に対して、変速時の過渡状態及び変速後のギヤに合わせた駆動力もしくは回転数を出力するように指示を出す。以上により、トランスミッション２０のシフトアップが行われる。

そして、車両１の車速Ｖが、２−３速変速閾値１０２、３−４速変速閾値１０３、４−５速変速閾値１０４をそれぞれ超えた場合には、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０が、変速ギヤを第２速ギヤから第３速ギヤ、第３速ギヤから第４速ギヤ、第４速ギヤから第５速ギヤにそれぞれ切り替える制御を行うことにより、トランスミッション２０のシフトアップが順次行われる。

前記したように、例えば、図２に示される変速マップ１００において、現在のアクセル開度がＡ１で一定で、車両１の車速Ｖが２−３速変速閾値１０２を超えると、トランスミッション２０の変速ギヤが、第２速ギヤから第３速ギヤに切り替えられる。

ここで、変速ギヤが第２速ギヤから第３速ギヤに切り替えられる際、トランスミッション２０では、図示しないクラッチが一時解放されたのち再び接続される操作が行われる。トランスミッション２０では、クラッチ解放から再接続まで駆動源１０のトルクがタイヤ４０、４０側に伝達されない時間が発生し、いわゆるトルク抜け状態となる。また、トルク抜け状態に移行する際は、トルクがかかった状態から突然トルクがかからない状態になることによる衝撃（トルク抜けショック）が発生してしまう。

このように、アクセル開度Ａ１一定で、車両１の加速中にトルク抜けショックが起こると、運転者Ｄがアクセルを踏み込んでいるのに期待する加速が得られない時間が発生すると共に、トルク抜けショックにより車両の乗り心地が悪くなってしまう。
また、車両を自動運転させる場合には、車両が、予め決められた運行計画通りに加速しない時間が発生し、加速しない時間を考慮して運行計画を立てなくてはならず、運行計画の自由度が狭くなってしまう。

本発明者は、鋭意研究の結果、車両１を加速させている途中では、変速ギヤをシフトアップするように切り換える制御を行わず、トルク抜けショックを起こさないようにすることで、車両１の乗り心地を損なわず、また車両１を自動運転させる場合の運行計画の自由度を高めることができることを見出した。

実施の形態では、図２に示す変速マップ１００において、例えば、トランスミッション２０の第２速ギヤから第３速ギヤに切り替えるタイミングを規定する変速閾値（２−３速変速閾値１０２）を、現在のシフト位置におけるアクセル開度Ａ１から予測される車両１の上限車速Ｖ（ｔｇ）よりも、図中右側にシフトさせた位置に変更している（変更後の２−３速変速閾値１０２Ａ：図中破線）。

図２に示すように、現在のアクセル開度Ａ１の場合において、変更後の２−３速変速閾値１０２Ａは、現在のシフト位置において予測される車両１の上限車速Ｖ（ｔｇ）よりも図中右側に位置させている。
これにより、車両１は、第２速ギヤから第３速ギヤに切り換えられる（シフトアップする）前に、上限車速Ｖ（ｔｇ）に到達する。その結果、運転者Ｄは、車両１の車速が上限車速Ｖ（ｔｇ）を超えたことに基づいて、アクセル９５を緩める操作を行う（アクセル開度Ａは小さくなる）。
そして、アクセル９５が緩められて、アクセル開度Ａが、加速期間中のアクセル開度Ａ１よりも小さいアクセル開度Ａ２となった時に、車両１の車速Ｖが変更後の２−３速変速閾値１０２Ａを超えるので、このタイミングで第２速ギヤから第３速ギヤに切り替えられる（シフトアップする）。
その結果、トランスミッション２０では、車両１のアクセル９５が緩められた状態で変速ギヤの切り替えが行われるので、変速ギヤの切り換えの際に起きるトルク抜けショックの影響を小さくすることができる。

ここで、実施の形態では、変更後の変速閾値（例えば、２−３速変速閾値１０２Ａ）は、予測される上限車速Ｖ（ｔｇ）よりもマージン量αだけ大きく（Ｖ（ｔｇ）＋α）、現在のアクセル開度Ａ１よりもマージン量βだけ小さい（Ａ１−β）座標（Ｖ（ｔｇ）＋α、Ａ１−β）を通るように設定されている。

このように、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０では、変速マップ１００の変速閾値を変更することで、アクセル開度Ａ１の状態で、車両１が、当該シフト位置で予測される上限車速Ｖ（ｔｇ）まで加速する加速期間中は、シフトアップが行われない。

そして、車両１が、当該シフト位置で予測される上限車速Ｖ（ｔｇ）に到達して、運転者Ｄがアクセル９５を緩めた後で、車両１の車速Ｖが変更後の２−３速変速閾値１０２Ａを超えることとなるため、運転者Ｄがアクセル９５を緩めたタイミングで第２速ギヤから第３速ギヤへの切り換え（シフトアップ）が行われる。
つまり、運転者Ｄ（または自動運転ＥＣＵ）がアクセル９５を緩めたということは、運転者Ｄは車両１の加速を緩めようとしているので、このタイミングで車両１のシフトアップを行うことでトルク抜けにより一時的に加速がなくなることの違和感は少なくなり、トルク抜けショックも小さくなる。

ただし、各シフト位置における駆動源１０（エンジン）の回転数には上限があること、および上限に近い回転数では駆動源１０の騒音や振動が大きくなると共に、燃費も低下することから、シフトアップの変速閾値を際限なく高くすることはできない。
そのため、変速マップ１００では、変速閾値ごとに最大車速Ｖｍａｘを設定し、各変速閾値がそれぞれの最大車速Ｖｍａｘを超えないように設定されている。
実施の形態では、例えば、変更後の２−３速変速閾値１０２Ａは、この２−３速変速閾値１０２Ａで設定された最大車速Ｖｍａｘを超えないように設定されている（図中、２−３速変速閾値１０２Ａは、最大車速Ｖｍａｘの左側に位置している）。

次に、車両１の上限車速Ｖ（ｔｇ）の算出方法を説明する。
ＡＤ／ＡＤＡＳ−ＥＣＵ６０から前方車両Ｃｆと自車両１との距離Ｓ（ｔ）および相対速度Ｖｒ（ｔ）を受け取る場合、車両１の上限車速Ｖ（ｔｇ）は、下記数式で表すことができる。

運転者Ｄにより車両１が運転される場合、上記数式１で表される上限車速Ｖ（ｔｇ）は、車両１に搭載されたカメラ９０、レーダ９１や超音波９２等を用いて測定された前方車両Ｃｆとの距離Ｓ（ｔ）や相対速度Ｖｒ（ｔ）に基づいて算出される。また、車両１を自動運転する場合、上限車速Ｖ（ｔｇ）は、自動運転ＥＣＵが算出した車両の運行計画（車速を含む）に基づいて算出される。
いずれの場合にも、車両１が加速を開始してから加速量を低下させるまでの加速期間中に予測される車速の上限値を算出することにより、上限車速Ｖ（ｔｇ）を求めることができる。

［定義］
次に、Ｖ（ｔｇ）を算出するための定義を説明する。
初めに、前方車両Ｃｆの車速はＶｆで一定とし、運転者Ｄによるアクセル９５の踏み込み量は、前方車両Ｃｆに追いつくまで一定とする。
また、前方車両Ｃｆと車両１（自車両）との車間距離をＳ（ｔ）、車両１の車速をＶ（ｔ：本制御の開始時刻をｔ＝０とする）、前方車両Ｃｆと車両１との相対速度をＶｒ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）−Ｖｆ、前方車両Ｃｆとの目標車間距離をＳｂ＝Ｖｆ×ｔｂ＋γ（ｔｂ：急ブレーキ前の空走時間、γ：マージン）とする。
ここで、目標車間距離Ｓｂは、車両１が前方車両Ｃｆに追いついた状態（両車両とも車速はＶｆ）において、前方車両Ｃｆの急ブレーキ停止に従って車両１も急ブレーキ停止する場合に、車両１が前方車両Ｃｆに衝突せずに停車できる距離とする。

また、車両１が急ブレーキ停車する際のタイヤと路面との摩擦係数μｂを、前方車両Ｃｆと車両１とで同じ値と仮定すると、車両１が車速Ｖｆの状態で急ブレーキをかけ始めてから停車するまでの距離は、車両１と前方車両ＣｆのいずれもＶｆ^２／（２μｂ×ｇ）で同じとなる。
よって、目標車間距離Ｓｂは、前方車両Ｃｆが急ブレーキをかけ始めてから、車両１が急ブレーキをかけ始めるまでの空走距離（＝Ｖｆ×ｔｂ）に、定数マージンγを足したものと考えることができる。
ここで、ｔｂは、前方車両Ｃｆのブレーキランプを見て車両１の運転者Ｄが、ブレーキを踏む場合で、０．７５秒程度と考えられるが、システムによる急ブレーキを期待してよいのであれば短縮も可能となる。反対に、急ブレーキでなくても車両を停止できるように、車間距離を大きくとる場合は、ｔｂを大きめの値に設定しても良い。
なお、目標車間距離Ｓｂまでの残り距離は、Ｓｒ（ｔ）＝Ｓ（ｔ）―Ｓｂとなる。

［トルクカーブに基づく加速度の算出方法］
次に、トルクカーブに基づく車両１の加速度の算出方法を説明する。
初めに、加速抵抗を除く走行抵抗Ｒ（＝空気抵抗＋転がり抵抗＋勾配抵抗）は、空気密度をρ、空気抵抗係数をＣｄ、前面投影面積をＡ、車速をＶ、転がり抵抗係数をμ、車両重量をＭ、重力加速度をｇ、道路勾配をθとすると、下記数式２で表すことができる。

車種を特定すると共に、荷重変動を無視し、勾配は０度、１気圧２０℃付近という前提条件の下では、θ＝０となり、ρ、Ｃｄ、Ａ、Ｍ、ｇは定数と考えることができるので、走行抵抗Ｒは下記数式３で表すことができる。

したがって、転がり抵抗係数μを特定可能（もしくは乾いたアスファルトを前提とすると、μ＝０．０１程度等により一定値と考えることができる）であれば、車速Ｖの二次曲線としてプロット可能となる。

車種ごとに一定の駆動力線（シフト位置ごとに、横軸に車速、縦軸に駆動力を置いて、車速ごとの最大駆動力をプロットしたグラフ）により上限が決まる。
ここで、Ｍｉを、駆動系の回転部分の等価慣性質量（通常、車両重量Ｍの数％程度）とすると、現在のアクセル開度Ａと車速Ｖにおける駆動力Ｔ（Ｖ）と、走行抵抗Ｒ（Ｖ）との差が、加速抵抗（Ｍ＋Ｍｉ）ｄＶ／ｄｔと釣り合うことから、現在のアクセル開度Ａと所定のシフト位置における加速度ａ（ｔ）＝ｄＶ／ｄｔは下記数式４により算出できる。

上限車速Ｖ（ｔｇ）を厳密に導出することは難しいため、近似解を導出する。
図３は、上限車速Ｖ（ｔｇ）の導出方法を説明するための図である。
図３に示すように、車両１が前方車両Ｃｆに追いつくときの車速変化（図中実線）を、直線で近似し（図中一点鎖線）、その頂点を上限車速Ｖ（ｔｇ）の近似解とする。
なお、上限車速Ｖ（ｔｇ）は、多少大きめの値になっても不都合はない。

近似直線（図中実線）の傾きは、以下のように求められる。
初めに、現在の車速（Ｖ（０））から、現在の変速ギヤの位置（シフト位置）での最大車速Ｖｍａｘまでの間で、Ｔ（Ｖ）−Ｒ（Ｖ）の最大値と最小値を算出し、それらの中間値｛Ｔ（Ｖ）−Ｒ（Ｖ）｝ｍｉｄをもとに、ａ１＝｛Ｔ（Ｖ）−Ｒ（Ｖ）｝ｍｉｄ／（Ｍ＋Ｍｉ）を算出する。

そして、前方車両Ｃｆの車速Ｖｆから、現在の変速ギヤの位置（シフト位置）の最大車速Ｖｍａｘまでの間で、−Ｒ（Ｖ）の最大値と最小値を算出し、それらの中間値｛−Ｒ（Ｖ）｝ｍｉｄをもとに、ａ２＝｛−Ｒ（Ｖ）｝ｍｉｎ／（Ｍ＋Ｍｉ）を算出する。

上記により、ａ１、ａ２を定めた時、車両１が前方車両Ｃｆに追いついて車速がＶｆになるまでに詰めた車間距離は、領域Ｋ１（図３の左斜めハッチング）の面積と、領域Ｋ２（図の右斜めハッチング）の面積との差で表される。
この詰めた車間距離が、Ｓｒ（０）＝Ｓ（０）−（Ｖｆ×ｔｂ＋γ）と等しくなるので、下記数式５が得られる。

上記数式５の二次方程式を解くと、Ｖ（ｔｇ）の近似式として上記数式１が導かれる。
なお、上記数式５において、ｔ＝０における車両１と前方車両Ｃｆとの距離Ｓ（０）および相対速度Ｖｒ（０）は、カメラ９０もしくはレーダ９１を用いて車両１と前方車両Ｃｆとの距離を測定することで求めることができる。
また、ｔ＝０における車両１の車速Ｖ（０）は、タイヤ４０、４０の回転数（速度）により求めることができる。
これらから、Ｖｆ＝Ｖ（０）−Ｖｒ（０）を求めることができる。

［車両の動作］
次に本発明の作用を、車両１の動作と共に説明する。
図４は、本発明の変速マップ１００を使用した場合の車両の動作（車速変化）を、従来の変速マップを使用した場合の車両の動作（車速変化）と共に説明する図である。

従来の変速マップを使用した場合の車両では、当該車両（自車両）を加速させて、前方車両Ｃｆの車速Ｖｆに到達する前に第２速ギヤから第３速ギヤに切り換わる。車両（自車両）は、変速ギヤが第３速ギヤに切り換わった後、前方車両Ｃｆの車速Ｖｆ（上限車速Ｖ（ｔｇ））に到達するので、運転者Ｄは、アクセルを緩めることとなる。
このように、従来の変速マップを使用した車両（自車両）では、アクセル開度Ａ１で加速している途中で変速ギヤが切り換えられてしまうので、アクセル開度が大きい状態でトルクが抜けることによる衝撃（トルク抜けショック）が大きくなり、車両の乗り心地が悪くなると共に、運転者による車両の運転性が低下してしまう。
また、車両（自車両）の加速期間中に、トルク抜けによる加速が得られない期間があるので、運転者Ｄは、アクセル９５の踏み込み量に応じた期待する加速を得ることができないと感じてしまうと共に、車両が自動運転される場合には、自動運転の運行計画に支障が出る恐れがある。

これに対して、本願発明の変速マップ１００を使用した場合の車両１では、車両１が前方車両Ｃｆの車速Ｖｆ（上限車速Ｖ（ｔｇ））に到達して運転者Ｄがアクセルを緩めた後（アクセル開度Ａ２になった後）、第２速ギヤから第３速ギヤに切り換わる。
そのため、車両１のアクセル開度がＡ１からＡ２に小さくなった状態で、トルク抜けが起こるため、アクセル開度が大きいＡ１の状態でトルク抜けが起こる場合よりもトルク抜けショックが小さくなる。また、車両１では、運転者Ｄのアクセル９５の踏み込み量に応じた期待する加速を得ることができる。
その結果、運転者Ｄによる車両の運転性を高めることができ、車両１が自動運転される場合には、運行計画に支障を来す恐れがない。

なお、前記した実施の形態では、所定の変速マップ１００で規定された変速閾値を、車両１の周囲状況や自動運転の場合の運行計画に基づいて変更する場合を例示して説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０では、各シフト位置における変速閾値を、トルク抜けショックを考慮して予め高速側にシフトした変速閾値を有する変速マップをＲＯＭ５３に記憶するようにしておいても良い。

また、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０では、周囲状況や運行計画に応じた変速閾値の異なる複数の変速マップをＲＯＭ５３に記憶しておき、周囲状況や運行計画に応じて適切な変速閾値を有する変速マップを読み出して用いるようにしても良く、複数の変速マップに対して、周囲状況や運行計画に基づいて上記したように変速閾値を変更しても良い。
このようにすると、変速マップを、周囲状況や運行計画に応じてより細かく調整することができ、運転者の運転性の向上や運行計画の自由度をさらに高めることができる。

以上の通り、実施の形態では、
（１）トランスミッション２０（多段変速機）の複数の変速ギヤ（第１速ギヤから第５速ギヤ：ギヤ）を切り換えて、シフトアップまたはシフトダウンさせる変速制御を自動で行うＴ／Ｍ−ＥＣＵ５０（制御手段）を備えた車両１の変速機制御装置であって、Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ５０は、車両１の運行計画または周囲状況に基づいて、変速制御に使用される変速閾値（例えば、２−３速変速閾値１０２）を設定する変速閾値設定部５４を有し、変速閾値設定部５４は、車両１が加速している途中では、トランスミッション２０をシフトアップさせないように、当該トランスミッション２０を変速制御するように変速閾値（例えば、２−３速変速閾値１０２Ａ）を設定する構成とした。

このように構成すると、車両１では、車両１が一定のアクセル開度Ａ１で加速している途中でトランスミッション２０のシフトアップが行われることはない。その結果、車両１が加速している途中でトルク抜けショックが発生することによる運転者の乗り心地が損なわれることがない。

また、車両１では、車両１が加速している途中でトルク抜けが発生しないので、車両１が加速している途中でアクセル９５を踏み込んでも加速できない時間が発生せず、運転者の期待する加速を得ることができる。

さらに車両が自動運転される場合には、自動運転ＥＣＵの予期しない加速しない時間が発生することがないので、車両の運行計画を立てる際に車両が加速しない時間が発生することを考慮しなくてもよく、運行計画の自由度を高めることができる。

（２）変速閾値設定部５４は、車両１が加速を開始してから加速量を低下させるまでの加速期間に予測される車両の上限車速Ｖ（ｔｇ）に基づいて、変速閾値を設定する構成とした。

このように構成すると、変速閾値設定部５４は、車両１の車速Ｖが加速期間に予測される上限車速Ｖ（ｔｇ）を超えることにより、運転者Ｄがアクセル９５の踏み込みを緩めた後、トランスミッション２０のシフトアップを行うので、運転者Ｄは、加速期間における期待する加速を得ることができる。

（３）車両１の前方に位置する前方車両Ｃｆ（他車両）の有無、車両１と前方車両Ｃｆとの距離Ｓｂまたは相対速度Ｖｒ（ｔ）もしくはその両方を測定するカメラ９０等（測定手段）を有し、当該カメラ９０により測定された前方車両Ｃｆの有無、車両１と前方車両Ｃｆとの距離Ｓｂまたは相対速度Ｖｒ（ｔ）は、車両１の周囲状況の判断のために用いられる構成とした。

このように構成すると、車両１では、車両１の周囲状況の判断に用いられる測定手段を新たに設ける必要がなく、車両に搭載された既存のカメラ９０等を有効に利用することができる。

（４）変速閾値設定部５４は、車両１の運行計画において、車両１が加速を開始してから加速量を低下させるまでの加速期間の最大車速を上限車速Ｖ（ｔｇ）とし、この上限車速Ｖ（ｔｇ）に基づいて、変速閾値を設定する構成とした。

このように構成すると、車両１では、車両１の運行計画における最大車速を上限車速Ｖ（ｔｇ）とすることで、上限車速Ｖ（ｔｇ）を精度よく設定することができ、車両１が加速している途中でシフトアップすること確実に防止することができる。

（５）変速閾値設定部５４は、車両１と前方車両Ｃｆとの相対速度Ｖｒ（ｔ）に基づいて、上限車速Ｖ（ｔｇ）を設定する構成とした。

このように構成すると、変速閾値設定部５４は、車両１に搭載されている既存のカメラ９０（ステレオカメラ）の測定情報のみに基づいて、車両１と前方車両Ｃｆとの相対速度Ｖｒ（ｔ）を算出することができる。
その結果、変速閾値設定部５４は、カメラ９０の測定情報のみに基づいてトランスミッション２０をシフトアップするか否かの判断に用いられる変速閾値を設定することができる。

（６）変速閾値設定部５４は、相対速度Ｖｒ（ｔ）と共に、車両１と前方車両Ｃｆとの距離Ｓｂに基づいて、上限車速Ｖ（ｔｇ）を設定する構成とした。

このように構成すると、変速閾値設定部５４は、車両１に搭載されている既存のカメラ９０（ステレオカメラ）の測定情報のみに基づいて、車両１と前方車両Ｃｆとの相対速度Ｖｒ（ｔ）と距離Ｓｂを算出することができる。
その結果、変速閾値設定部５４は、カメラ９０の測定情報のみに基づいてトランスミッション２０をシフトアップするか否かの判断に用いられる変速閾値を設定することができると共に、距離Ｓｂを用いることで変速閾値をより高精度に算出することができる。

（７）変速閾値設定部５４は、変速閾値を、横軸（一方の軸）を車速Ｖ、縦軸（他方の軸）をアクセル開度Ａまたはスロットル開度とした変速マップ１００として持つ構成とした。

このように構成すると、変速閾値設定部５４は、変速マップ１００の変速閾値を一時的に書き換える（変更する）ことで、車両１が加速している途中でシフトアップしないように制御することができる。

（８）変速閾値設定部５４は、車両１の現在の車速から加速量を低下させるまでの加速期間に、車両１が、上限車速Ｖ（ｔｇ）よりも所定速度早いマージン速度（Ｖ（ｔｇ）＋α）に到達した場合でも、トランスミッション２０のシフトアップが起こらないように、変速閾値を設定する構成とした。

このように構成すると、車両１が予測される上限車速Ｖ（ｔｇ）よりも所定のマージン量αだけ速いマージン速度（Ｖ（ｔｇ）＋α）に到達するまでシフトアップしないので、仮に、車両１が予測される上限車速Ｖ（ｔｇ）を超えた場合であっても、車両１が加速している途中でシフトアップが行われることを確実に防止することができる。

（９）変速閾値設定部５４は、車両１のアクセル開度Ａまたはスロットル開度が、車両１の現在のアクセル開度Ａ１またはスロットル開度よりも所定マージン量β下がった状態で、車両１が上限車速Ｖ（ｔｇ）となった場合でも、トランスミッション２０のシフトアップが起こらないように、変速閾値を設定する構成とした。

このように構成すると、アクセル９５のバラつき（あそび）などにより、アクセル９５踏み込み量に応じたアクセル開度Ａ１が、所定のマージン量βだけ小さくなった場合でも、車速Ｖが、変速閾値を超えることがないので、車両１が加速している途中でシフトアップが行われることを確実に防止することができる。

（１０）変速閾値設定部５４は、トランスミッション２０のシフトアップを行わずに走行した場合に騒音もしくは振動もしくは燃費の悪化が許容限度を超えないように、最大車速Ｖｍａｘを設定するとともに、上限車速Ｖ（ｔｇ）が、最大車速Ｖｍａｘよりも大きくなった場合、変更閾値を変更しない、または上限車速Ｖ（ｔｇ）が最大車速Ｖｍａｘ（各シフト位置にてエンジン過回転域に入らない範囲で設定した最大車速）を超えない範囲で、変更閾値を変更する構成とした。

このように構成すると、車両１では、各シフト位置に設定された最大車速Ｖｍａｘ以下の範囲で、トランスミッション２０のシフトアップが行われるので、車両１が各シフト位置に設定された最大車速Ｖｍａｘ（各シフト位置にてエンジン過回転域に入らない範囲で設定した最大車速）を超えることによる車両１（駆動源１０）の騒音や振動、燃費の悪化を防止することができる。

１：車両、１０：駆動源、１１：出力軸、２０：トランスミッション、２１：プロペラシャフト、３０：ディファレンシャルギヤ、４０：タイヤ、５０：Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ、５１：ＣＰＵ、５２：ＲＡＭ、５３：ＲＯＭ、５４：変速閾値設定部、６０：ＡＤ／ＡＤＡＳ−ＥＣＵ、７０：ＥＮＧ−ＥＣＵ、９０：カメラ、９１：レーダ、９２：超音波、９５：アクセル、９８：車内通信路、１００：変速マップ、１０１：１−２速変速閾値、１０２：２−３速変速閾値、１０３：３−４速変速閾値、１０４：４−５速変速閾値、１５０：制御プログラム、Ａ：アクセル開度、Ａ１：現在のアクセル開度、Ｄ：運転者、Ｖ：車速、Ｖ１：現在の車速、Ｖ（ｔｇ）：上限車速、Ｖｍａｘ：最大車速、Ｃｆ：前方車両

Claims (3)

1. 多段変速機の複数のギヤを切り換えて、シフトアップまたはシフトダウンさせる変速制御を自動で行う制御手段を備えた車両の変速機制御装置であって、
   前記制御手段は、
   前記車両の運行計画または周囲状況に基づいて、前記変速制御に使用される変速閾値を設定する変速閾値設定部を有し、
   前記変速閾値設定部は、
   前記車両の前記運行計画において、前記車両が加速を開始してから加速量を低下させるまでの加速期間の最大車速を上限車速とし、
   前記車両が加速している途中では、前記多段変速機をシフトアップさせないように、当該多段変速機を変速制御するように当該上限車速に基づいて前記変速閾値を設定することを特徴とする車両の変速機制御装置。
2. 多段変速機の複数のギヤを切り換えて、シフトアップまたはシフトダウンさせる変速制御を自動で行う制御手段を備えた車両の変速機制御装置であって、
   前記車両は、
   前記車両の前方に位置する他車両の有無、前記車両と前記他車両との距離または相対速度もしくはその両方を測定する測定手段を有し、
   当該測定手段により測定された前記他車両の有無、前記車両と前記他車両との距離または相対速度は、周囲状況の判断のために用いられ、
   前記制御手段は、
   前記車両の運行計画または前記周囲状況に基づいて、前記変速制御に使用される変速閾値を設定する変速閾値設定部を有し、
   前記変速閾値設定部は、
   前記車両と前記他車両との相対速度に基づいて、前記車両が加速を開始してから加速量を低下させるまでの加速期間に予測される車両の上限車速を設定するとともに、
   前記車両が加速している途中では、前記多段変速機をシフトアップさせないように、当該多段変速機を変速制御するように前記上限車速に基づいて前記変速閾値を設定することを特徴とする車両の変速機制御装置。
3. 前記変速閾値設定部は、
   前記相対速度と共に、前記車両と前記他車両との距離に基づいて、前記上限車速を設定することを特徴とする請求項２に記載の車両の変速機制御装置。

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