JP6825462B2

JP6825462B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP6825462B2
Application number: JP2017074618A
Authority: JP
Inventors: 平樹松本; 利也椛山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-04-04
Also published as: JP2018179031A

Description

本開示は、車両に搭載される制御装置に関する。

近年では自動運転車両の開発が急速に進められている。自動運転車両は、運転に必要な操作の一部又は全部を、運転者の操作によることなく自動的に行うことができる。自動運転車両のうち、例えば、カメラ等からの情報に基づいて駆動力及び制動力の調整を自動的に行い、車速を目標車速に一致させることのできるものについては、既に製品化されている。

尚、変速機における変速比の制御を、変速スケジュールに基づいて自動的に行うこと（すなわちオートマチックトランスミッション）については、自動運転機能の無い車両においても従来から行われている。下記特許文献１には、車載カメラから得られた情報に基づいて、リアルタイムで最適な自動変速制御を行うシステムについての記載がある。

特開２００７−１００２０号公報

自動運転車両における変速比の制御についても、従来と同様の変速スケジュールに基づいて自動的に行われるようにすることが考えられる。しかしながら、従来行われていた変速比の制御は、車両の駆動力及び減速力の調整（すなわちアクセルやブレーキの操作）が、運転者によって行われることを前提とした態様で行われていた。

発明者が詳細に検討したところによれば、自動運転車両において従来と同様の態様で変速比の制御が行われた場合には、乗員（例えば運転者）に違和感を与えてしまう傾向がある、という新たな課題が見出された

例えば、車両が下り坂に差し掛かった際には、エンジンブレーキが働くよう、それまでよりも変速比が大きくなるように変速機の制御が行われる。しかしながら、ブレーキの操作を自動的な制御に委ねている乗員は、従来と同様の変速比の制御が行われたとしても、エンジンブレーキが利き始めるタイミングが遅いと感じる傾向がある。その結果、乗員は、車速が上がり過ぎてしまうような不安を感じてしまう。

また、車両がカーブを抜けた際には、車両を大きく加速させるために、それまでよりも変速比が大きくなるように変速機の制御が行われる。しかしながら、アクセルの操作を自動的な制御に委ねている乗員は、従来と同様の変速比の制御が行われたとしても、加速度が不足していると感じる傾向がある。その結果、運転者は、メリハリ感の不足を感じてしまう。

運転者にとっての以上のような違和感は、上記特許文献１に記載されているシステムを、自動運転車両に適用した場合においても同様に生じるものと考えられる。

本開示は、車両の自動運転が行われている際において、乗員が感じる違和感を抑制することのできる制御装置を提供すること目的とする。

本開示に係る制御装置は、車速の調整を自動的に行う自動運転モードと、車速の調整を運転者の操作に基づいて行う手動運転モードと、を実行し得る車両（１０）に搭載される制御装置（１００）であって、車両が走行する目標走路に関する情報、である走路情報を取得する情報取得部（１１０）と、走路情報に基づいて、車両が目標走路を走行する際の目標車速を設定する目標車速設定部（１２０）と、自動運転モードの実行時においては、目標走路における車両の車速が目標車速に一致するように、車両の駆動力及び制動力を制御する制駆動力制御部（１３０）と、車両に設けられた変速機における変速比の制御を行う変速比制御部（１４０）と、を備える。変速比制御部は、自動運転モードの実行時における変速比の制御を、手動運転モードの実行時における変速比の制御とは異なる態様で行う。自動運転モードの実行時において、変速比制御部は、変速比を大きな値に変化させる制御を、手動運転モードの実行時に比べて早いタイミングで行う。

以上のような構成の制御装置によれば、自動運転モードの実行時における変速比の制御が、手動運転モードの実行時における変速比の制御とは異なる態様で行われることとなる。例えば、自動運転モードの実行時において、変速比を大きな値に変化させる制御（所謂シフトダウン）を、手動運転モードの実行時に比べて早いタイミングで行うこととすれば、乗員が不安感を感じたり、メリハリ感の不足を感じたりすることを防止することができる。

本開示によれば、車両の自動運転が行われている際において、乗員が感じる違和感を抑制することのできる制御装置が提供される。

図１は、第１実施形態に係る制御装置の構成を模式的に示す図である。図２は、車両の走行性能曲線を示す図である。図３は、車両の変速段と最大駆動力等との関係等を示すグラフである。図４は、余裕代算出部の機能について説明するための図である。図５は、制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。図６は、制御装置によって行われる変速機の制御、の概要について説明するための図である。図７は、制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。図８は、第２実施形態に係る制御装置の、余裕代算出部の機能について説明するための図である。図９は、目標走路の曲率と、補正係数との関係を示す図である。図１０は、手動運転モード用の変速スケジュールを示す図である。図１１は、自動運転モード用の変速スケジュールを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら、第１実施形態に係る制御装置１００について説明する。制御装置１００は、車両１０（全体は不図示）に搭載される装置であって、車両１０が有する制駆動装置１４や変速機１６の制御を行うための装置として構成されている。制御装置１００の説明に先立ち、車両１０の構成について説明する。

車両１０は、車速の調整を自動的に行う自動運転モードと、車速の調整を運転者の操作に基づいて行う手動運転モードと、を実行し得る車両、すなわち自動運転車両として構成されている。車両１０は、走路情報取得装置１１と、モード切り換えスイッチ１２と、制駆動装置１４と、ＥＣＵ１３と、変速機１６と、ＥＣＵ１５と、を備えている。

走路情報取得装置１１は車載カメラである。走路情報取得装置１１は、車両１０の前方側にある道路を撮影し、画像解析によって当該道路の形状を取得するために設けられている。当該道路は、車両１０がこれから走行する走路といえるものであり、以下では「目標走路」とも称する。走路情報取得装置１１によって、目標走路の曲率や勾配等の情報が取得される。これらの情報のことを、以下では「走路情報」とも称する。

走路情報を取得するための走路情報取得装置１１は、本実施形態のように車載カメラであってもよく、ＧＰＳと地図データとを用いたナビゲーションシステムであってもよい。また、車載カメラとナビゲーションシステム等とを複合的に備えた装置として、走路情報取得装置１１が構成されていてもよい。走路情報取得装置１１によって取得された画像データ等の情報は、制御装置１００に送信される。

モード切り換えスイッチ１２は、自動運転モードと手動運転モードを切り換えるために、車両１０の乗員、具体的には運転者が操作するスイッチである。モード切り換えスイッチ１２は、車両１０の運転席の近傍に設けられている。

モード切り換えスイッチ１２に対し、運転者によって自動運転モードに切り換える操作が行われると、車両１０では自動運転モードが実行される。自動運転モードの実行時には、車両１０の駆動力の制御、及び制動力の制御が、いずれも自動的に行われる。これにより、車両１０の車速は目標車速（後述）に自動的に一致した状態となる。自動運転モードの実行時においては、上記の制御に加えて、車両１０の操舵が自動的に行われてもよい。自動運転モードの実行時において行われる制動力の制御には、内燃機関の減速力（所謂エンジンブレーキ）を用いた制御も含まれる。

モード切り換えスイッチ１２に対し、運転者によって手動運転モードに切り換える操作が行われると、車両１０では手動運転モードが実行される。手動運転モードの実行時には、車両１０の駆動力の制御、及び制動力の制御が、いずれも運転者が行う操作によって行われる。運転者が行う操作とは、具体的にはアクセルペダルやブレーキペダルを踏み込む操作である。

制駆動装置１４は、車両１０の駆動力を生じさせる内燃機関等の駆動装置と、車両１０の制動力を生じさせるブレーキ装置等の制動装置と、を含むものである。図１では、これらの駆動装置と制動装置とが、単一のブロックである制駆動装置１４として示されている。制駆動装置１４の動作は、次に述べるＥＣＵ１３を介することにより、制御装置１００によって制御される。

ＥＣＵ１３は、制駆動装置１４の動作を制御するためのコンピュータシステムである。ＥＣＵ１３は、制御装置１００から送信される制御信号に基づいて、制駆動装置１４の動作を制御する。ＥＣＵ１３は、制駆動装置１４に含まれる駆動装置及び制動装置に対応して個別に設けられていてもよい。また、制御装置１００が、ＥＣＵ１３を介することなく、制駆動装置１４の制御を直接的に行うように構成されていてもよい。つまり、制御装置１００が、ＥＣＵ１３の機能を包含しているような態様であってもよい。

変速機１６は、内燃機関の回転速度を変速させて駆動輪に伝達するための機構である。例えば車両１０が低速で走行しているとき等には、変速機１６における変速比が高くなるように（つまりギヤ段が低くなるように）、変速機１６の制御が行われる。また、車両１０が高速で走行しているとき等には、変速機１６における変速比が低くなるように（つまりギヤ段が高くなるように）、変速機１６の制御が行われる。本実施形態に係る変速機１６は、変速比を段階的に変化させる多段式の変速機として構成されている。変速機１６は、変速比を連続的に変化させる無断式の変速機であってもよい。変速機１６の変速比は、次に述べるＥＣＵ１５を介することにより、制御装置１００によって制御される。

ＥＣＵ１５は、変速機１６の動作を制御するためのコンピュータシステムである。ＥＣＵ１５は、制御装置１００から送信される制御信号に基づいて、変速機１６の動作（具体的には変速比）を制御する。制御装置１００が、ＥＣＵ１５を介することなく、変速機１６の制御を直接的に行うように構成されていてもよい。つまり、制御装置１００が、ＥＣＵ１５の機能を包含しているような態様であってもよい。

引き続き図１を参照しながら、制御装置１００について説明する。制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１００は、機能的な制御ブロックとして、情報取得部１１０と、目標車速設定部１２０と、制駆動力制御部１３０と、変速比制御部１４０と、余裕代算出部１５０と、を有している。

情報取得部１１０は、走路情報取得装置１１で取得されたデータを受信し、当該データから先に述べた走路情報を取得する処理を行う部分である。本実施形態では、走路情報取得装置１１から送信された画像データを情報取得部１１０が処理することにより、目標走路の曲率や勾配等の走路情報が取得される。このような態様に替えて、画像データの処理が走路情報取得装置１１側で行われ、処理の結果得られた走路情報が情報取得部１１０に送信されるような態様であってもよい。情報取得部１１０で取得された走路情報は、目標車速設定部１２０及び余裕代算出部１５０のそれぞれに送信される。

尚、目標走路としては、例えば現時点における車両１０の位置から、走路に沿って所定の距離だけ前方側となる位置、が設定される。また、例えば現時点における車両１０の位置から、走路に沿って所定時間走行した時に車両１０が到達する位置、が目標走路として設定されてもよい。

目標車速設定部１２０は、上記の走路情報に基づいて、車両が目標走路を走行する際の目標車速を設定する部分である。「目標車速」とは、自動運転モードの実行時における車速の目標値である。例えば、目標走路がカーブである場合、すなわち、車両１０がこれからカーブに差し掛かる場合には、目標車速が低めの値に設定される。また、車両１０がカーブを抜けて、目標走路が直線となった場合には、目標車速が高めの値に設定される。設定された目標車速は、制駆動力制御部１３０及び変速比制御部１４０のそれぞれに送信される。

制駆動力制御部１３０は、目標走路における車両１０の車速が目標車速に一致するように、車両１０の駆動力及び制動力を制御する部分である。車両１０を加速させる必要がある場合には、制駆動力制御部１３０は、駆動力を増加させるための制御信号をＥＣＵ１３に送信し、加速に必要な動作を制駆動装置１４（具体的には駆動装置）に行わせる。車両１０を減速させる必要がある場合には、制駆動力制御部１３０は、制動力を増加させるための制御信号をＥＣＵ１３に送信し、減速に必要な動作を制駆動装置１４（具体的には制動装置）に行わせる。

尚、制駆動力制御部１３０がこのような制御を行うのは、自動運転モードの実行時のみである。手動運転モードの実行時には、既に述べたように、駆動力等の制御は運転者が行う操作によって行われる。このため、制駆動力制御部１３０は上記のような処理を行わない。

変速比制御部１４０は、変速機１６における変速比の制御を行う部分である。変速比制御部１４０は、車両１０の車速等に応じて適切な変速比となるように、変速機１６の動作を制御する。例えば、変速比を小さくする必要が有る場合には、変速比制御部１４０は、ギヤ段を上げる（つまりシフトアップする）ための制御信号をＥＣＵ１５に送信し、変速機１６における変速比を低下させる。変速比を大きくする必要が有る場合には、変速比制御部１４０は、ギヤ段を下げる（つまりシフトダウンする）ための制御信号をＥＣＵ１５に送信し、変速機１６における変速比を上昇させる。

変速比制御部１４０は、自動運転モードの実行時、及び手動運転モードの実行時、のいずれにおいても変速比の制御を行う。ただし、自動運転モードの実行時と手動運転モードの実行時とでは、変速比制御部１４０が行う制御の態様が異なっている。具体的な態様については後に説明する。

変速比制御部１４０は、変速比設定部１４１と変速比調整部１４２とを有している。変速比設定部１４１は、内燃機関の回転数や車速等に基づいて適切な変速比を設定する部分である。変速比設定部１４１によって行われる変速比の設定は、一般的な車両において行われるものと同様の態様により行われる。

手動運転モードの実行時においては、変速比設定部１４１で設定された変速比に対応する制御信号が、そのままＥＣＵ１５に送信される。つまり、手動運転モードの実行時においては、一般的な車両と同様の態様で変速比の制御が行われることとなる。

変速比調整部１４２は、自動運転モードの実行時において、変速比設定部１４１で設定された変速比を必要に応じて変更する処理を行う部分である。本実施形態における変速比調整部１４２は、余裕代算出部１５０から送信される余裕駆動力及び余裕減速力（いずれも後述する）に基づいて、変速比を変更する処理を行う。変速比調整部１４２によって変速比を変更する処理が行われると、変更後の変速比に対応する制御信号がＥＣＵ１５に送信される。

余裕代算出部１５０は、余裕駆動力及び余裕減速力を算出し、これを変速比調整部１４２に送信する部分である。余裕駆動力及び余裕減速力について、図２を参照しながら説明する。

図２に示される線Ｌ０１は、変速機１６のギヤ段が「１速」となっているとき、すなわち変速機１６の変速比が最も大きくなっているときにおける、車速（横軸）と最大駆動力（縦軸）との関係を示す走行性能曲線である。最大駆動力とは、車両１０が発生させ得る駆動力の最大値のことである。

駆動力及び最大駆動力の符号は、車両１０が走行している方向に力が働くときを正とする。つまり、駆動力及び最大駆動力の値は正値として表現される。

線Ｌ０２は、変速機１６のギヤ段が「２速」となっているとき、すなわち変速機１６の変速比が２番目に大きくなっているときにおける、車速と最大駆動力との関係を示す走行性能曲線である。

同様に、変速機１６のギヤ段が「３速」から「８速」までのそれぞれに対応する走行性能曲線が、図２では線Ｌ０３から線Ｌ０８までのそれぞれの線によって示されている。図２に示されるように、変速機１６のギヤ段が大きくなるほど、すなわち変速比が小さくなるほど、それぞれギヤ段に対応する最大駆動力は小さくなる傾向がある。

線Ｌ０９は、走行中の車両１０が受ける走行抵抗の大きさを示す線である。この走行抵抗には、例えば車両１０が路面や空気から受ける抵抗力が含まれる。また、車両１０が斜面を走行する際において、車両１０に働く重力のうち斜面に沿った成分の力も、上記の走行抵抗に含まれる。走行抵抗の値の符号は、車両１０が走行している方向とは逆方向に走行抵抗が働くときを正とする。このため、車両１０が下り斜面を走行しているときには、走行抵抗が負値となることもある。図２の線Ｌ０９に示される例では、車速が大きくなるほど走行抵抗の値が大きくなっている。

余裕駆動力とは、車両１０が目標走路を走行する際の、車両１０の内燃機関（つまり動力源）による最大駆動力と、車両１０に働く走行抵抗との差の絶対値、のことである。図２に示される例では、車両１０が目標走路を走行する際において、車速がＶ１０であり且つギヤ段が「２速」であるときには、最大駆動力はＦ_P2となっており、走行抵抗はＦ_Rとなっている。このため、このときの余裕駆動力は、Ｆ_P2からＦ_Rを差し引いた値の絶対値となる。図２では、このように算出された余裕駆動力がΔＦ_P2として示されている。

同様に、車速がＶ１０であり且つギヤ段が「３速」であるときには、最大駆動力はＦ_P3となっており、走行抵抗はＦ_Rとなっている。このため、このときの余裕駆動力は、Ｆ_P3からＦ_Rを差し引いた値の絶対値となる。図２では、このように算出された余裕駆動力がΔＦ_P3として示されている。ギヤ段が「３速」であるときの余裕駆動力ΔＦ_P3は、ギヤ段が「２速」であるときの余裕駆動力ΔＦ_P2よりも小さな値となっている。

ここで、「減速力」及び「最大減速力」について定義する。「減速力」とは、内燃機関による制動力、すなわち所謂エンジンブレーキによって生じる制動力のことである。最大減速力とは、スロットル開度が全閉となっているときにおける最大の減速力のことである。

図２に示される最大駆動力と同様に、ギヤ段が大きくなるほど、すなわち変速比が小さくなるほど、それぞれギヤ段に対応する最大減速力の絶対値は小さくなる傾向がある。減速力及び最大減速力の符号は、最大駆動力の場合と同様に、車両１０が走行している方向に力が働くときを正とする。つまり、減速力及び最大減速力の値は負値として表現される。

余裕減速力とは、車両１０が目標走路を走行する際の、車両１０の内燃機関（つまり動力源）による最大減速力と、車両１０に働く走行抵抗との差の絶対値、のことである。例えば目標走路が下り斜面となっており、上記の走行抵抗が負値となっているときには、目標走路が平坦であるときに比べて余裕減速力は小さな値となる。

それぞれのギヤ段に対応する、車速と最大減速力との関係をグラフに描くと、図２に示されるそれぞれの線を、横軸について概ね上下反転させたようなグラフとなる。具体的な図示は省略するが、例えばギヤ段が「３速」であるときの余裕減速力は、ギヤ段が「２速」であるときの余裕減速力よりも小さな値となる。

図３の線Ｌ１１に示されるのは、変速段（横軸）を変化させて行った場合における最大駆動力の変化である。図３では、右側に行くほど変速段が大きくなっている。すなわち、右側に行くほど変速比が小さくなっている。図３の線Ｌ１２に示されるのは、変速段を変化させて行った場合における最大減速力の変化である。図３の線Ｌ１３に示されるのは走行抵抗である。走行抵抗の大きさは、当然ながら変速段によって変化しない。図３の例では、走行抵抗は常にＦ_Rとなっている。

図３の例では、変速段が「３速」となっているときの最大駆動力がＦ_P3となっており、このときの余裕駆動力がΔＦ_P3（＝｜Ｆ_P3−Ｆ_R｜）となっている。また、変速段が「４速」となっているときの最大駆動力がＦ_P4となっており、このときの余裕駆動力がΔＦ_P4（＝｜Ｆ_P4−Ｆ_R｜）となっている。図３に示されるように、ギヤ段が高くなり変速比が小さくなるほど、余裕駆動力は小さくなる傾向がある。

また、図３の例では、変速段が「３速」となっているときの最大減速力がＦ_M3となっており、このときの余裕減速力がΔＦ_M3（＝｜Ｆ_M3−Ｆ_R｜）となっている。また、変速段が「４速」となっているときの最大減速力がＦ_M4となっており、このときの余裕減速力がΔＦ_M4（＝｜Ｆ_M4−Ｆ_R｜）となっている。図３に示されるように、ギヤ段が高くなり変速比が小さくなるほど、余裕減速力は小さくなる傾向がある。

図１に示される余裕代算出部１５０は、以上に述べたような余裕駆動力及び余裕減速力を算出し、これを変速比調整部１４２に送信する。余裕代算出部１５０による余裕駆動力及び余裕減速力の算出は、走路情報、目標車速、現在のギヤ段（変速比）、及び車両情報に基づいて行われる。「車両情報」とは、例えば車両１０の重量や形状等、車両１０が受ける走行抵抗の大きさに影響を及ぼす各種のパラメータのことである。

図４を参照しながら、余裕代算出部１５０の機能について更に説明する。余裕代算出部１５０は、駆動算出部１５１と、走路抵抗算出部１５２と、加算器１５３、１５４とを有している。

駆動算出部１５１は、現在のギヤ段とエンジン回転数とに基づいて、車両１０が目標走路を走行する際の最大駆動力Ｆ_P及び最大減速力Ｆ_Mをそれぞれ算出する部分である。最大駆動力Ｆ_P及び最大減速力Ｆ_Mの算出にあたっては、エンジン回転数に対応する車速が用いられる。

制御装置１００の記憶装置（不図示）には、図２に示される車速と最大駆動力との関係や、車速と最大減速力との関係が、予めマップとして記憶されている。駆動算出部１５１は、当該マップを参照することにより、最大駆動力Ｆ_P及び最大減速力Ｆ_Mをそれぞれ算出する。駆動算出部１５１によって算出された最大駆動力Ｆ_Pは、加算器１５３に送信される。駆動算出部１５１によって算出された最大減速力Ｆ_Mは、加算器１５４に送信される。

走路抵抗算出部１５２は、現在の車速と、走路情報（具体的には目標走路の勾配）と、車両情報とに基づいて、目標走路において車両１０に働く走路抵抗Ｆ_Rを算出する部分である。本実施形態では、車速、走路情報、及び車両情報と、走路抵抗Ｆ_Rとの対応関係が、制御装置１００の記憶装置に予めマップとして記憶されている。走路抵抗算出部１５２は、当該マップを参照することにより走路抵抗Ｆ_Rを算出する。走路抵抗算出部１５２によって算出された走路抵抗Ｆ_Rは、加算器１５３、１５４のそれぞれに送信される。

加算器１５３では、最大駆動力Ｆ_Pから走路抵抗Ｆ_Rを差し引いた後にその絶対値をとることにより、余裕駆動力ΔＦ_Pを算出する。また、加算器１５４では、最大減速力Ｆ_Mから走路抵抗Ｆ_Rを差し引いた後にその絶対値をとることにより、余裕減速力ΔＦ_Mを算出する。算出された余裕駆動力ΔＦ_P及び余裕減速力ΔＦ_Mは、余裕代算出部１５０から変速比調整部１４２へと送信される

図５を参照しながら、制御装置１００によって実行される処理の流れについて説明する。図５に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に繰り返し実行されるものである。

最初のステップＳ０１では、自動運転モードが実行中であるか否かが判定される。当該判定は、モード切り換えスイッチ１２の状態を参照することによって行われる。自動運転モードが実行中である場合にはステップＳ０２に移行する。ステップＳ０２では、自動運転モード用の変速制御が行われる。その具体的な態様については後に説明する。

ステップＳ０１において、自動運転モードが実行中でなかった場合、すなわち手動運転モードが実行中であった場合には、ステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では、手動運転モード用の変速制御が行われる。既に述べたように、手動運転モードの実行時においては、変速比設定部１４１で設定された変速比に対応する制御信号がそのままＥＣＵ１５に送信されることにより、一般的な車両と同様の態様で変速比の制御が行われる。この手動運転モード用の変速制御の態様は、次に説明する自動運転モード用の変速制御の態様とは異なっている。

図６を参照しながら、自動運転モード用の変速制御について概要を説明する。図６（Ａ）には、自動運転モードの車両１０が走路を走行している状態が模式的に示されている。図６の例では、時刻ｔ１０よりも前の時刻においては、車両１０が登り斜面の走路を走行している。また、時刻ｔ１０以降においては、車両１０が下り斜面の走路を走行している。

図６（Ｂ）の線Ｌ２１に示されるのは、車両１０の最大駆動力の時間変化である。図６（Ｂ）の線Ｌ２２に示されるのは、車両１０の最大減速力の時間変化である。図６（Ｂ）の線Ｌ２３に示されるのは、車両１０が受ける走路抵抗の時間変化である。

線Ｌ２３に示されるように、時刻ｔ１０よりも前における走路抵抗は、登り斜面における重力の影響によって正値（Ｆ_R１）となっている。一方、時刻ｔ１０よりも後における走路抵抗は、下り斜面における重力の影響によって負値（Ｆ_R２）となっている。尚、実際の走路抵抗は、時刻ｔ１０の前後において連続的に変化するのであるが、簡単のために、図６（Ｂ）では線Ｌ２２が時刻ｔ１０において不連続に変化するように描かれている。最大駆動力を示す線Ｌ２１、及び最大減速力を示す線Ｌ２２についても同様である。

図６の例では、時刻ｔ１０において変速機１６のギヤ段が「３速」から「２速」に切り換えられている。これに伴い、時刻ｔ１０よりも前にはＦ_P3であった最大駆動力は、それよりも大きなＦ_P2へと変化している。また、時刻ｔ１０よりも前にはＦ_M3であった最大減速力は、それよりも絶対値の大きなＦ_M2へと変化している。

仮に、時刻ｔ１０以降においても変速機１６のギヤ段が「３速」のままであった場合には、時刻ｔ１０以降の余裕駆動力はΔＦ_P3（＝｜Ｆ_P3−Ｆ_R2｜）となる。しかしながら、実際には変速機１６のギヤ段が「３速」から「２速」に切り換えられたことにより、時刻ｔ１０以降の余裕駆動力はΔＦ_P2（＝｜Ｆ_P2−Ｆ_R2｜）となっている。この余裕駆動力ΔＦ_P2は、「３速」のままであった場合における余裕駆動力ΔＦ_P3よりも大きい。

同様に、仮に、時刻ｔ１０以降においても変速機１６のギヤ段が「３速」のままであった場合には、時刻ｔ１０以降の余裕減速力はΔＦ_M3（＝｜Ｆ_M3−Ｆ_R2｜）となる。しかしながら、実際には変速機１６のギヤ段が「３速」から「２速」に切り換えられたことにより、時刻ｔ１０以降の余裕減速力はΔＦ_M2（＝｜Ｆ_M2−Ｆ_R2｜）となっている。この余裕減速力ΔＦ_M2は、「３速」のままであった場合における余裕減速力ΔＦ_M3よりも大きい。

このように、自動運転モードの実行時においては、車両１０が下り斜面に差し掛かると、比較的早い段階でギヤ段が低くなるように（変速比が大きくなるように）に切り換えられる。これにより、運転者には十分なエンジンブレーキの効き感が感じられる。

自動運転モードの実行時において、仮に、ギヤ段が「２速」に切り換えられるタイミングが時刻ｔ１０よりもずっと後のタイミングであった場合には、下り斜面において車両１０が加速し過ぎるような不安感を運転者が感じてしまう傾向がある。これは、自動運転モードの実行時においては、運転者が制動力の調整（つまりブレーキの操作）を自分で行わないためと考えられる。本実施形態に係る制御装置１００は、自動運転モードの実行時においては早めのシフトダウンを行うようにすることで、運転者が感じる上記のような不安感を抑制している。

尚、図６に示されるのは、制御装置１００によって行われる制御の一例に過ぎない。自動運転モードの実行中においてギヤ段を低くするタイミングは、車両１０が登り斜面の頂上に到達したタイミング（時刻ｔ１０）とは異なるタイミングであってもよい。

手動運転モードの実行時においては、余裕駆動力等の算出や、余裕駆動力等に基づいた変速機の制御は行われない。このため、図６（Ａ）に示されるような走路を車両１０が走行する場合には、時刻ｔ１０よりも後の時刻（つまり、車両１０が下り斜面を走行し始めてからしばらく経った後）において、例えば運転者のブレーキ操作等に応じて変速機１６のギヤ段が「３速」から「２速」へと切り換えられることとなる。

手動運転モードの実行時には、運転者は制動力の調整を自分で行っている。このため、変速機１６のギヤ段が「３速」から「２速」へと切り換えられるタイミングが、上記のように時刻ｔ１０よりも後のタイミングであっても、運転者は不安感を感じることが無い。

このように、適切なシフトチェンジのタイミングは、自動運転モードの実行時と、手動運転モードの実行時とで異なるものとなる。同様のことは、車両１０がカーブの手前で減速する際のシフトチェンジや、車両１０がカーブを抜けて加速する際のシフトチェンジについてもいうことができる。例えば、自動運転モードの実行時において車両がカーブを抜けて加速する際には、手動運転モードの実行時に比べて早いタイミングでシフトチェンジを行わないと、運転者はメリハリ感が不足していると感じてしまう傾向がある。これは、自動運転モードの実行中においては、運転者が駆動力の調整（つまりアクセルの操作）を自分で行わないためと考えられる。

そこで、本実施形態に係る制御装置１００は、自動運転モードの実行時における変速比の制御を、手動運転モードの実行時における変速比の制御とは異なる態様で行うように構成されている。具体的には、自動運転モードの実行時において変速比を大きな値に変化させる制御（つまりシフトダウン）を、手動運転モードの実行時に比べて早いタイミングで行うように構成されている。これにより、自動運転モードの実行時において、運転者等の乗員が感じる不安感等の違和感を抑制している。

図５のステップＳ０２において行われる処理、すなわち、自動運転モード用の変速制御において行われる具体的な処理の内容について、図７を参照しながら説明する。最初のステップＳ１１では、余裕代算出部１５０によって余裕駆動力ΔＦ_P及び余裕減速力ΔＦ_Mが算出される。その算出方法は、図４を参照しながら説明したとおりである。

ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、余裕駆動力ΔＦ_Pが第１上限値ＵＬ_Pよりも大きく、且つ、余裕減速力ΔＦ_Mが第２上限値ＵＬ_Mよりもよりも大きいか否か、が判定される。当該判定は、変速比調整部１４２において行われる。第１上限値ＵＬ_Pとは、自動運転モードの実行時において余裕駆動力ΔＦ_Pを概ね維持すべき範囲（以下、「第１範囲」とも称する）の上限値として、予め設定された値である。また、第２上限値ＵＬ_Mとは、自動運転モードの実行時において余裕減速力ΔＦ_Mを概ね維持すべき範囲（以下、「第２範囲」とも称する）の上限値として、予め設定された値である。

ステップＳ１２の判定が肯定である場合には、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７に移行したということは、余裕駆動力ΔＦ_P及び余裕減速力ΔＦ_Mの両方が大きくなり過ぎており、現在の変速比が大きすぎるということである。そこで、ステップＳ１７では、ギヤ段を１段上げる（変速比を下げる）ための条件であるアップシフト許可条件が成立しているか否かが判定される。アップシフト許可条件とは、ギヤ段を上げる動作を変速機１６に行わせるために必要な条件として、予め設定されている条件である。アップシフト許可条件としては、例えばＡＴＦの圧力が上昇し過ぎていないこと、等が挙げられる。アップシフト許可条件は変速比設定部１４１において設定されており、ステップＳ１７の判定は変速比設定部１４１によって行われる。

アップシフト許可条件が成立している場合には、ステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８では、変速比調整部１４２が、変速比設定部１４１で現在設定されているギヤ段を１段上げる処理を行う。その結果として、ここではギヤ段を１段上げるための制御指令がＥＣＵ１５に送信される。これに応じて、変速機１６はギヤ段を１段上げる動作を行う。

ステップＳ１７において、アップシフト許可条件が成立していなかった場合には、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４に移行した場合には、変速機１６のギヤ段は変更されず、それまでと同じ状態が維持される。

ステップＳ１２の判定が否定であった場合には、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、余裕駆動力ΔＦ_Pが第１下限値ＬＬ_P以下であるか、又は、余裕減速力ΔＦ_Mが第２下限値ＬＬ_M以下であるか否か、が判定される。当該判定は、変速比調整部１４２において行われる。第１下限値ＬＬ_Pとは、先に述べた第１範囲の下限値として予め設定された値である。また、第２下限値ＬＬ_Mとは、先に述べた第２範囲の下限値として予め設定された値である。

ステップＳ１３の判定が肯定であった場合には、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５に移行したということは、余裕駆動力ΔＦ_P及び余裕減速力ΔＦ_Mのうち少なくとも一方小さくなり過ぎているということである。そこで、ステップＳ１５では、ギヤ段を１段下げる（変速比を上げる）ための条件であるダウンシフト許可条件が成立しているか否かが判定される。ダウンシフト許可条件とは、ギヤ段を下げる動作を変速機１６に行わせるために必要な条件として、予め設定されている条件である。アップシフト許可条件としては、例えばＡＴＦの圧力が上昇し過ぎていないこと、等が挙げられる。ダウンシフト許可条件は変速比設定部１４１において設定されており、ステップＳ１５の判定は変速比設定部１４１によって行われる。

ダウンシフト許可条件が成立している場合には、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、変速比調整部１４２が、変速比設定部１４１で現在設定されているギヤ段を１段下げる処理を行う。その結果として、ここではギヤ段を１段下げるための制御指令がＥＣＵ１５に送信される。これに応じて、変速機１６はギヤ段を１段下げる動作を行う。

ステップＳ１６で行われる処理により、余裕駆動力ΔＦ_P及び余裕減速力ΔＦ_Mのそれぞれの値は大きくなる。このような処理が繰り返されると、その後において余裕駆動力ΔＦ_Pは第１下限値ＬＬ_Pよりも大きくなり、余裕減速力ΔＦ_Mは第２下限値ＬＬ_Mよりも大きくなる。

ステップＳ１５において、ダウンシフト許可条件が成立していなかった場合には、ステップＳ１４に移行する。既に述べたように、ステップＳ１４に移行した場合には、変速機１６のギヤ段は変更されず、それまでと同じ状態が維持される。

以上のように、自動運転モードの実行時において、変速比制御部１４０は、余裕駆動力ΔＦ_Pが所定の第１下限値ＬＬ_Pよりも大きくなり、且つ、余裕減速力ΔＦ_Mが所定の第２下限値ＬＬ_Mよりも大きくなるように、変速機１６における変速比の制御を行う。

このため、上記のような制御を行わない手動運転モードの実行時に比べると、変速比を大きな値に変化させる制御が、自動運転モードにおいては早いタイミングで実行されることとなる。これにより、本実施形態では運転者等の乗員が感じる違和感（メリハリ感の不足や不安感）が抑制される。

第２実施形態について説明する。本実施形態は、余裕代算出部１５０で実行される処理の態様においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の点については第１実施形態と同じである。

本実施形態における余裕代算出部１５０の機能について、図８を参照しながら説明する。本実施形態における余裕代算出部１５０は、第１実施形態における余裕代算出部１５０（図４）に対し、曲率補正部１５５、及び乗算器１５６、１５７を追加した構成となっている。

曲率補正部１５５は、走路情報に含まれる目標走路の曲率に基づいて、補正係数を算出する部分である。図９には、目標走路の曲率（横軸）と、算出される補正係数（縦軸）との対応関係が示されている。この対応関係は、制御装置１００の記憶装置に予めマップとして記憶されている。

図９に示されるように、曲率がφ１以下である場合、すなわち、目標走路が概ね直線に近い場合には、算出される補正係数は１となる。また、曲率がφ２よりも大きい場合には、算出される補正係数は０．１となる。曲率がφ１からφ２までの範囲である場合には、算出される補正係数は１から０．１までの範囲内の値となる。この場合、曲率が大きくなるほど、算出される補正係数は小さくなる。

図８に戻って説明を続ける。曲率補正部１５５によって算出された補正係数は、乗算器１５６及び乗算器１５７のそれぞれに送信される。

乗算器１５６では、加算器１５３で算出された余裕駆動力ΔＦ_Pに対し、上記の補正係数を掛けることによって得られた値が、あらためて余裕駆動力ΔＦ_Pとして算出される。余裕代算出部１５０から変速比調整部１４２へと出力される余裕駆動力ΔＦ_Pは、乗算器１５６において上記演算が行われた後の余裕駆動力ΔＦ_Pである。

また、乗算器１５７では、加算器１５４で算出された余裕減速力ΔＦ_Mに対し、上記の補正係数を掛けることによって得られた値が、あらためて余裕減速力ΔＦ_Mとして算出される。余裕代算出部１５０から変速比調整部１４２へと出力される余裕減速力ΔＦ_Mは、乗算器１５７において上記演算が行われた後の余裕減速力ΔＦ_Mである。

以上のような処理が行われることにより、目標走路の曲率が大きいときには、余裕代算出部１５０から出力される余裕駆動力ΔＦ_P及び余裕減速力ΔＦ_Mは、いずれも第１実施形態の場合よりも小さな値となる。また、目標走路の曲率が大きくなるほど、出力される余裕駆動力ΔＦ_P及び余裕減速力ΔＦ_Mはいずれも小さな値となる。その結果、図７のステップＳ１３における判定が肯定となりやすくなるので、第１実施形態の場合よりも更に早いタイミングで、ギヤ段を１段下げる処理が行われることとなる。

このように、本実施形態の変速比制御部１４０は、変速比を大きな値に変化させる制御を、走路情報に基づいて行うように構成されている。具体的には、走路情報に含まれる目標走路の曲率が大きい程、変速比制御部１４０は変速比を大きな値に変化させやすくなる。これにより、車両１０がカーブに差し掛かる際には、当該カーブの曲率が大きくなるほど、早いタイミングでギヤ段を１段下げる処理が行われることとなる。その結果、乗員が感じる違和感を更に抑制することができる。

第３実施形態について説明する。図示は省略するが、本実施形態に係る制御装置１００は、図１に示される第１実施形態の構成から、余裕代算出部１５０を除いた構成となっている。

図１０に示されるのは、手動運転モードの実行時において用いられる変速スケジュールである。図１０の横軸に示されるのは車両１０の車速であり、縦軸に示されるのは車両１０のスロットル開度である。尚、縦軸を車両１０のアクセル開度とした場合にも、図１０と同様の図となる。

線Ｌ３１は、変速機１６の変速比が「１速」とされる領域と、変速比が「２速」とされる領域との境界を示す線である。線Ｌ３２は、変速機１６の変速比が「２速」とされる領域と、変速比が「３速」とされる領域との境界を示す線である。線Ｌ３３は、変速機１６の変速比が「３速」とされる領域と、変速比が「４速」とされる領域との境界を示す線である。線Ｌ３４は、変速機１６の変速比が「４速」とされる領域と、変速比が「５速」とされる領域との境界を示す線である。線Ｌ３５は、変速機１６の変速比が「５速」とされる領域と、変速比が「６速」とされる領域との境界を示す線である。

この変速スケジュールに基づいて変速比の制御が行われる場合には、一般的な車両の場合と同様に、車速が大きくなるほどギヤ段が上げられて、変速比が小さくされる。また、スロットル開度が大きくなると、車両１０を加速するためにギヤ段が下げられて、変速比が大きくされる。図１０に示される変速スケジュールは、手動運転モードのための変速スケジュールとして予め設定されており、制御装置１００の記憶装置に記憶されている。

図１１に示されるのは、自動運転モードの実行時において用いられる変速スケジュールである。図１１の横軸及び縦軸は、それぞれ図１０の横軸及び縦軸と同じである。

また、図１１の線Ｌ３１から線Ｌ３５までの線が意味するところは、図１０線Ｌ３１から線Ｌ３５までの線が意味するところと同じである。ただし、図１１における線Ｌ３１等の形状は、図１０における線Ｌ３１等の形状とは異なっている。図１１には、図１０における線Ｌ３１等が参考のために点線で示されている。図１１に示される変速スケジュールは、自動運転モードのための変速スケジュールとして予め設定されており、制御装置１００の記憶装置に記憶されている。

図１１における線Ｌ３１は、図１０における線Ｌ３１を右側に（つまり車速が大きい側に）シフトさせたような形状となっている。その他の線Ｌ３２等についても同様である。

手動運転モードの実行時には、変速比設定部１４１は、図１０の変速スケジュールに基づいて変速機１６の変速比を制御する。

一方、自動運転モードの実行時には、変速比設定部１４１が参照する変速スケジュールが、変速比調整部１４２によって図１１に示される変速スケジュールに置き換えられる。このため、自動運転モードの実行時における変速比設定部１４１は、図１１の変速スケジュールに基づいて変速機１６の変速比を制御する。

図１１の変速スケジュールは、上記の線Ｌ３１等を右側にシフトさせたものである。このため、自動運転モードの実行時には、手動運転モードの実行時に比べて、減速時等において変速比を大きくする制御（ギヤ段を下げる制御）がより早いタイミングで行われるようになる。このような態様であっても、第１実施形態について説明したものと同様の効果を奏する。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：車両
１００：制御装置
１１０：情報取得部
１２０：目標車速設定部
１３０：制駆動力制御部
１４０：変速比制御部

Claims

車速の調整を自動的に行う自動運転モードと、車速の調整を運転者の操作に基づいて行う手動運転モードと、を実行し得る車両（１０）に搭載される制御装置（１００）であって、
前記車両が走行する目標走路に関する情報、である走路情報を取得する情報取得部（１１０）と、
前記走路情報に基づいて、前記車両が前記目標走路を走行する際の目標車速を設定する目標車速設定部（１２０）と、
前記自動運転モードの実行時においては、前記目標走路における前記車両の車速が前記目標車速に一致するように、前記車両の駆動力及び制動力を制御する制駆動力制御部（１３０）と、
前記車両に設けられた変速機における変速比の制御を行う変速比制御部（１４０）と、を備え、
前記変速比制御部は、
前記自動運転モードの実行時における前記変速比の制御を、前記手動運転モードの実行時における前記変速比の制御とは異なる態様で行い、
前記自動運転モードの実行時において、前記変速比制御部は、
前記変速比を大きな値に変化させる制御を、前記手動運転モードの実行時に比べて早いタイミングで行う制御装置。
車速の調整を自動的に行う自動運転モードと、車速の調整を運転者の操作に基づいて行う手動運転モードと、を実行し得る車両（１０）に搭載される制御装置（１００）であって、
前記車両が走行する目標走路に関する情報、である走路情報を取得する情報取得部（１１０）と、
前記走路情報に基づいて、前記車両が前記目標走路を走行する際の目標車速を設定する目標車速設定部（１２０）と、
前記自動運転モードの実行時においては、前記目標走路における前記車両の車速が前記目標車速に一致するように、前記車両の駆動力及び制動力を制御する制駆動力制御部（１３０）と、
前記車両に設けられた変速機における変速比の制御を行う変速比制御部（１４０）と、を備え、
前記変速比制御部は、
前記自動運転モードの実行時における前記変速比の制御を、前記手動運転モードの実行時における前記変速比の制御とは異なる態様で行い、
前記車両が前記目標走路を走行する際の、前記車両の動力源による最大駆動力と、前記車両に働く走行抵抗との差の絶対値、である余裕駆動力、及び、
前記車両が前記目標走路を走行する際の、前記車両の動力源による最大減速力と、前記車両に働く走行抵抗との差の絶対値、である余裕減速力、をそれぞれ算出する余裕代算出部（１５０）を更に備え、
前記自動運転モードの実行時において、前記変速比制御部は、
前記余裕駆動力が所定の第１下限値よりも大きくなり、且つ、前記余裕減速力が所定の第２下限値よりも大きくなるように、前記変速比の制御を行う制御装置。
前記自動運転モードの実行時において、前記変速比制御部は、
前記変速比を大きな値に変化させる制御を前記走路情報に基づいて行う、請求項１に記載の制御装置。
前記走路情報には前記目標走路の曲率が含まれており、
前記自動運転モードの実行時において、前記変速比制御部は、
前記曲率が大きい程、前記変速比をより大きな値に変化させる、請求項３に記載の制御装置。
前記自動運転モードの実行時において、前記変速比制御部は、
前記自動運転モード用に予め設定されていた変速スケジュールに基づいて、前記変速比の制御を行う、請求項１に記載の制御装置。