JP7115251B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

車両が走行中の道路の勾配角度を検出すると共に機関の出力トルク、トータルギヤ比及び車両の積載重量に基づいて車両が登坂可能な勾配角度を算出し、登坂可能な勾配角度が走行中の道路の勾配角度よりも小さい場合には、車両がその道路を登坂走行不能であることを通知する、車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１７－７７７６５号公報

ところで、車両の有段の自動変速機では、アクセルペダルの踏み込み量や車両の速度といった車両の運転状態に基づいてギヤ段が設定される。したがって、アクセルペダルの踏み込み量が一定の場合、車両が加速していって車両の速度が増加すると、自動変速機では自動的にシフトアップが行われる。一方、車両が登り坂を走行していて車両の速度が低下すると、自動変速機では自動的にシフトダウンが行われる。

このため車両が凹凸の多い道路を車両が走行していると、車両の速度が頻繁に増減し、その結果、自動変速機においてシフトアップとシフトダウンとが頻繁に行われることになる。このようにシフトアップとシフトダウンが頻繁に繰り返されるとドライバビリティの悪化を招く。

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、有段の自動変速機にてシフトアップとシフトダウンが頻繁に繰り返されることによってドライバビリティが悪化することを抑制することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）有段の自動変速機を備えた車両の制御装置であって、車両が将来走行する予定の道路の勾配を取得する勾配取得部と、前記自動変速機のギヤ段が現在のギヤ段であるときの最大駆動力を算出する駆動力算出部と、勾配取得部によって取得された道路の勾配と前記駆動力算出部によって算出された最大駆動力に基づいて、最大駆動力時の将来の車両の速度又は加速度の変化を推定する将来変化推定部と、前記自動変速機のギヤ段を制御するシフト制御部とを備え、前記シフト制御部は、前記将来変化推定部によって推定された最大駆動力時の将来の車両の速度又は加速度の変化速度が、搭乗者が速度又は加速度の変化に気付かない基準変化速度範囲内であるときには、前記ギヤ段の変更を禁止し、前記将来変化推定部によって推定された最大駆動力時の将来の車両の速度又は加速度の変化速度が前記基準変化速度範囲外であるときには、前記ギヤ段の変更を許可する、車両の制御装置。

（２）内燃機関の出力トルクを制御する出力トルク制御部を更に備え、前記駆動力算出部は、前記自動変速機のギヤ段が現在のギヤ段であって且つ前記内燃機関の出力トルクが現在の出力トルクであるときの現状駆動力も算出し、前記将来変化推定部は、前記勾配取得部によって取得された道路の勾配と前記駆動力推定部によって推定された現状駆動力とに基づいて、現状駆動力が続いたと仮定したときの将来の車両の速度又は加速度の変化も推定し、前記出力トルク制御部は、前記将来変化推定部によって推定された現状駆動力が続いたと仮定したときの将来の車両の速度又は加速度の変化速度が前記基準変化速度範囲よりも狭い最小変化速度範囲外であるときには、該変化速度が前記最小変化速度範囲内になるように出力トルクを制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。

（３）前記車両とは別の別車両と通信可能な通信機器を更に備え、前記勾配取得部は、前記通信機器を介して、前記車両よりも前を走行する別車両から、前記車両が将来走行する予定の道路の勾配を取得する、請求項１に記載の車両の制御装置。

本開示によれば、有段の自動変速機にてシフトアップとシフトダウンが頻繁に繰り返されることによってドライバビリティが悪化することが抑制される。

図１は、第一実施形態に係る制御装置を搭載した車両の構成を概略的に示す図である。 図２は、制御装置を概略的に示す構成図である。 図３は、車両制御処理に関するＥＣＵの機能ブロック図である。 図４は、車両の速度（車速）及びアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）と、ギヤ段との関係を示す図である。 図５は、勾配が変化している道路を車両が走行しているときの、車速とギヤ段の推移を示すタイムチャートである。 図６は、勾配が変化している道路を車両が走行しているときの、車速とジャークとギヤ段の推移を示すタイムチャートである。 図７は、変速をすべきか否かを判定する変速判定処理を示すフローチャートである。 図８は、変速をすべきか否かを判定する変速判定処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜第一実施形態＞
≪車両の構成≫
まず、図１を参照して、車両１の構成について説明する。図１は、第一実施形態に係る制御装置を搭載した車両１の構成を概略的に示す図である。図１に示したように、車両１は、内燃機関２と、有段の自動変速機３と、差動歯車４と、車輪５とを備える。

内燃機関２は、ガソリンや軽油といった燃料を機関の内部で燃焼させて、燃焼ガスの熱エネルギを機械的エネルギに変換する原動機である。内燃機関２の出力は、内燃機関２に供給する燃料や空気の量を調整することによって制御される。

自動変速機３は、内燃機関２から出力された動力を、トルクや回転数を変えて伝達する動力伝達装置である。自動変速機３は、フライホイール等を介して内燃機関２のクランクシャフト（図示せず）に連結され、内燃機関２から動力が入力される。一方、自動変速機３は、プロペラシャフト６を介して差動歯車４に連結され、差動歯車４へ動力を出力する。

自動変速機３は、内燃機関２から出力された動力を異なる複数の変速比で伝達することができる。ここで、変速比は、出力側の回転速度に対する入力側の回転速度の比を意味する。自動変速機３では、内燃機関の運転状態に応じて、自動的に変速比が切り換えられる。

本実施形態では、自動変速機３は、四つのギヤ段を有しており、したがって異なる四つの変速比で動力を伝達することができる。第１速から第４速のギヤ段では、第１速において変速比が最も高く、第４速において変速比が最も低い。なお、本実施形態では、自動変速機３は４つのギヤ段を有しているが、自動変速機３はギヤ段を有していれば、その段数は任意の値であってよい。

差動歯車４は、左右の車輪５の回転速度差を吸収しつつ自動変速機３から伝達された動力を左右の車輪５に等しく分配するために用いられる。差動歯車４は、ドライブシャフト７を介して左右の車輪５に動力を伝達する。

≪制御装置≫
次に、図２を参照して、車両１の制御装置１０の構成について説明する。図２は、制御装置１０を概略的に示す構成図である。図２に示したように、制御装置１０は、ＥＣＵ１１を備える。ＥＣＵ１１は、内燃機関２及び自動変速機３を制御する。

ＥＣＵ１１は、車内通信インターフェース１２と、メモリ１３と、プロセッサ１４とを有する。車内通信インターフェース１２及びメモリ１３は信号線を介してプロセッサ１４に接続されている。

車内通信インターフェース１２は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ネットワーク１５にＥＣＵ３を接続するためのインターフェース回路を有する。すなわち、車内通信インターフェース１２は車内ネットワーク１５を介して、後述する各種アクチュエータや各種センサに接続される。そして、車内通信インターフェース１２は、各種センサから出力データを受信し、受信した出力データをプロセッサ１４に伝達する。また、車内通信インターフェース１２は、プロセッサ１４から伝達された出力信号を各種アクチュエータへ入力する。

メモリ１３は、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。メモリ１３は、プロセッサ１４によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。例えば、メモリ１３は、各種センサから受信した出力データ、地図情報等を記憶する。また、メモリ１３は、プロセッサ１４によって各種処理を実行するためのコンピュータプログラムを記憶する。

プロセッサ１４は、一つ又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びその周辺回路を有する。プロセッサ１４は、更にＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を有していてもよい。プロセッサ１４は、車両１のイグニッションスイッチがオンである間、一定時間間隔毎に後述する変速判定処理を実行すると共に、変速判定処理の結果に基づいて自動変速機３のアクチュエータを制御する。

本実施形態では、制御装置１０は、更に、機関アクチュエータ２１、変速機アクチュエータ３１、アクセルセンサ４１、車速センサ４２、トルクセンサ４３、重量センサ４４、及び車外通信機器５１、ＧＰＳ受信機５２を備える。これらアクチュエータ、センサ及び車外通信機器５１、ＧＰＳ受信機５２は、車内ネットワーク１５を介して、ＥＣＵ１１の車内通信インターフェース１２に接続される。

機関アクチュエータ２１は、内燃機関２を制御するための各種アクチュエータである。機関アクチュエータ２１は、例えば、内燃機関２の燃焼室に燃料を供給する燃料供給装置、機関吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を制御する開度制御装置、内燃機関２の燃焼室内の混合気に点火する点火プラグを含む。したがって、機関アクチュエータ２１は、内燃機関２の出力トルクを調整することができる。

変速機アクチュエータ３１は、自動変速機３内に設けられたリングギア、ピニオンギア、サンギアの回転を制御するブレーキ機構やクラッチ機構を駆動するソレノイドが含まれる。したがって、変速機アクチュエータ３１は、自動変速機３のギヤ段を変更することができる。

アクセルセンサ４１は、アクセルペダルに取り付けられると共にアクセルペダルの踏み込み量を検出する。車速センサ４２は、例えば、車輪５やドライブシャフト７に取り付けられると共に、車両１の速度を検出する。トルクセンサ４３は、例えば、内燃機関２や自動変速機３の出力シャフト（クランクシャフトやプロペラシャフト）に取り付けられると共に、内燃機関２や自動変速機３の出力トルクを検出する。重量センサ４４は、例えば、車両１のサスペンションに取り付けられると共に、車両１の重量を検出する。これらセンサの出力は車内ネットワーク１５を介してＥＣＵ１１へ入力される。

車外通信機器５１は、車外のサーバや他の車両と無線通信可能な機器である。無線通信にて用いられる規格は、３ＧＰＰによって策定されたロングタームエボリューション（ＬＴＥ）の他、無線ＬＡＮ(IEEE 802.11a/b/g/n/ac)、Ｍｏｂｉｌｅ ＷｉＭＡＸ(IEEE 802.16e)、ｉＢｕｒｓｔやＷＡＶＥ(IEEE 802.20)、ＤＳＲＣ(専用境域通信)等の様々な通信規格を用いることができる。車外通信機器５１は、車内ネットワーク１５を介して、ＥＣＵ１１へ信号を送受信する。

ＧＰＳ受信機５２は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信して、車両１の現在位置（例えば、車両１の緯度及び経度）を検出するための装置である。ＧＰＳ受信機５２は、検出された車両１の現在位置情報をＥＣＵ１１へ送信する。

≪ＥＣＵにおける処理≫
図３は、車両制御処理に関するＥＣＵ３の機能ブロック図である。ＥＣＵ３は、勾配取得部６１と、駆動力算出部６２と、将来変化推定部６３と、シフト制御部６４と、出力トルク制御部６５とを有する。ＥＣＵ３のこれら機能ブロックは、例えば、プロセッサ１４上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。なお、これら機能ブロックは、プロセッサ１４に設けられた専用の演算回路であってもよい。

勾配取得部６１は、車両１が将来走行する予定の道路の勾配を取得する。特に、勾配取得部６１は、車両１が将来走行する予定の走行ルート内の道路のうち、直近の所定時間内に走行する予定の道路の勾配を取得する。

勾配取得部６１は、例えば、ＧＰＳ受信機５２から送信された車両１の現在位置情報と、メモリ１３に記憶されている地図情報とに基づいて、道路の勾配を取得する。この場合、地図情報には各道路の勾配情報が含まれている。勾配取得部６１は、ＧＰＳ受信機５２から送信された現在位置情報及び予め設定された走行ルートに基づいて、車両１が将来走行する予定の道路（具体的には、例えば、今後１０秒以内に走行する予定の道路や、混合走行する予定になっている現在位置から１ｋｍ以内の道路）を特定する。その後、勾配取得部６１は、メモリ１３に記憶されている地図情報から、将来走行する予定の道路の勾配を取得する。

この場合、ＥＣＵ３は、メモリ１３に記憶されている地図情報を車外通信機器５１を介して任意のタイミングで更新するように構成されてもよい。具体的には、外部のサーバ（図示せず）の地図情報が更新されると、更新された地図情報がサーバから車外通信機器５１に送信され、メモリ１３に記憶されている地図情報が送信されたこの地図情報に更新される。

外部のサーバの地図情報の更新は、対象となる道路を走行した車両から送信される勾配情報によって自動的に行われてもよい。この場合、対象となる道路を走行した車両は、例えば、下記式（１）を用いてその道路の勾配θを算出する。
θ＝ａｒｃｓｉｎ［（Ｆｄ－Ｍ・ａ－Ｆ（Ａ・ｖ²+Ｂ・ｖ＋Ｃ））／Ｍ・ｇ］ …（１）
ここで、Ｆｄは車両によって出力される駆動力、Ｍは車両の総重量、ａは車両の加速度、Ｆは勾配が０であると仮定したときの走行抵抗、ｖは車両の速度、ｇは重力加速度をそれぞれ表している。また、Ａ、Ｂ、Ｃは計算によって又は実験的に算出される定数である。

駆動力Ｆｄは、例えば、アクセルペダルの踏み込み量、自動変速機３のギヤ段等に基づいて算出される。車両の総重量Ｍは、例えば、車両のサスペンションに設けられた重量センサ４４等に基づいて算出される。車両の加速度ａは、例えば、車速センサ４２の出力に基づいて算出される。加えて、走行抵抗Ｆは、各車種毎に予め実験的に又は計算によって算出される。

対象となる道路を走行した車両は、ＥＣＵ３において、上記式（１）を用いて、駆動力Ｆｄ、車両の総重量Ｍ、車両の加速度ａ、走行抵抗Ｆに基づいてその道路の勾配を算出する。その後、その車両は、走行した道路の勾配情報を位置情報と共にサーバに送信する。サーバは、このようにして各地を走行している車両から送信された勾配情報及び位置情報に基づいて地図情報を更新する。

なお、本実施形態では、各車両によって算出された各道路の勾配情報がサーバに送信され、斯かる勾配情報に基づいて更新された地図情報を各車両に送信し、各車両ではその地図情報に基づいて将来走行する予定の道路の勾配が取得される。しかしながら、各車両は、車両１よりも前を走行する周囲の別車両から、車両１が将来走行する予定の道路の勾配情報を位置情報と共に直接受信するように構成されてもよい。この場合、勾配取得部６１は、車両１が将来走行する予定の道路及びメモリ１３に記憶されている地図情報に加えて、別車両から受信した勾配情報及び位置情報に基づいて、将来走行する予定の道路の勾配を取得する。

駆動力算出部６２は、自動変速機３のギヤ段が現在のギヤ段であるときの車両１の駆動力を算出する。駆動力算出部６２は、特に、自動変速機３のギヤ段が現在のギヤ段であるときの最大駆動力を推定する。加えて、駆動力算出部６２は、自動変速機のギヤ段が現在のギヤ段であって且つ内燃機関２の出力トルクが現在の出力トルクであるときの現状駆動力を算出する。

アクセルペダルの踏み込み量が最大であるとき（すなわち、内燃機関２の出力が最大であるとき）の車両１の駆動力は、自動変速機３のギヤ段及び車両１の速度に応じて変化する。最大駆動力は、自動変速機３の各ギヤ段において車両１の速度を変化させたときに車両１が出力し得る最も大きい駆動力を意味する。各ギヤ段と最大駆動力との関係は予め実験的に又は計算によって算出されてメモリ１３に記憶されており、駆動力算出部６２は、自動変速機３の現在のギヤ段に基づいてメモリ１３に記憶された関係を用いて最大駆動力を算出する。

一方、車両１の駆動力は、自動変速機３のギヤ段及び車両１の速度に加えて、アクセルペダルの踏み込み量によっても変化する。本実施形態では、各ギヤ段と駆動力とアクセルペダルの踏み込み量との関係は予め実験的に又は計算によって算出されてメモリ１３に記憶されている。駆動力算出部６２は、アクセルセンサ４１によって出力されたアクセルペダルの踏み込み量と自動変速機３の現在のギヤ段とに基づいて、メモリ１３に記憶された関係を用いて、現状のアクセルペダルの踏み込み量であるときの駆動力（現状駆動力）を算出する。

将来変化推定部６３は、勾配取得部６１によって取得された道路の勾配と、駆動力算出部６２によって算出された最大駆動力とに基づいて、最大駆動力が続いたときの将来の車両１の加速度ａの変化を推定する。時刻ｔにおける車両１の加速度ａは、例えば、下記式（２）により算出される。
ａ＝［Ｆｄｍ－Ｆ（Ａ・ｖ²+Ｂ・ｖ＋Ｃ）－Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ］／Ｍ …（２）
ここで、Ｆｄｍは、車両１によって出力される最大駆動力を表しており、駆動力算出部６２によって算出された値が代入される。また、θは、道路の勾配を表しており、勾配取得部６１によって取得された値が代入される。

特に、本実施形態では、車速センサ４２によって検出された車両１の現在の速度に基づいて、上記式（２）によって現在の加速度ａが算出される。そして、このようにして算出された現在の加速度ａに基づいて、微小時間Δｔ秒後の車両１の速度が算出されると共に、現在の速度に基づいて微小時間Δｔ秒後に車両１が走行している道路（位置）が算出される。その後、勾配取得部６１によって取得された道路の勾配からΔｔ秒後に車両１が走行している道路の勾配が算出されると共に、算出された道路の勾配とΔｔ秒後の速度とに基づいて、Δｔ秒後の加速度ａが算出される。このような操作を繰り返すことにより、現在から所定時間（例えば、１０秒）後までの車両１の加速度の変化が推定される。

加えて、本実施形態では、将来変化推定部６３は、加速度の変化速度であるジャークの変化を推定する。具体的には、時刻ｔにおけるジャークは、時刻ｔにおける加速度ａ（ｔ）と時刻ｔ＋１における加速度ａ（ｔ＋１）との差として算出される。

シフト制御部６４は、自動変速機３のギヤ段を制御する。本実施形態では、シフト制御部６４は、基本的に、車速センサ４２によって検出された車両１の現在の速度と、アクセルセンサ４１によって検出されたアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）に基づいてギヤ段を設定する。

図４は、車両１の速度（車速）及びアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）と、ギヤ段との関係を示す図である。図４に示したように、ギヤ段は車両１の速度が速くなるほど高い段に設定される。また、ギヤ段は、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなるほど低い段に設定される。

例えば、車両１の速度及びアクセルペダルの踏み込み量が図４にｓ１で示した値から、アクセルペダルの踏み込み量が一定に維持されたまま速度が速くなって図４にｓ２に示した値まで変化した場合を考える。ここで、ｓ１はギヤ段が２速に設定される領域内にあり、ｓ２はギヤ段が３速に設定される領域内にあることから、この場合、自動変速機３のギヤ段は２速から３速に変速される。

一方、車両１の速度及びアクセルペダルの踏み込み量が図４にｓ３で示した値から、アクセルペダルの踏み込み量が一定に維持されたまま速度が遅くなって図４にｓ４に示した値まで変化した場合を考える。ここで、ｓ３はギヤ段が３速に設定される領域内にあり、ｓ４はギヤ段が２速に設定される領域内にあることから、この場合、自動変速機３のギヤ段は２速から３速に変速される。

出力トルク制御部６５は、内燃機関２の出力トルクを制御する。出力トルク制御部６５は、基本的に、アクセルセンサ４１によって検出されたアクセルペダルの踏み込み量に基づいて出力トルクを制御する。出力トルク制御部６５は、基本的に、自動変速機３のギヤ段が同一である場合、踏み込み量が一定に維持されているときには内燃機関２の出力トルクが一定に維持されるように出力トルクを制御する。一方、出力トルク制御部６５は、踏み込み量が大きくなるように変化したときには内燃機関２の出力トルクが大きくなるように、逆に踏み込み量が小さくなるように変化したときには内燃機関２の出力トルクが小さくなるように出力トルクを制御する。

≪ギヤ段の切換頻度≫
ところで、車両１が勾配の変化する道路を走行していると、勾配の変化に合わせて車両１の速度が変化し、それに伴ってギヤ段が頻繁に変化する場合がある。これについて、図５を参照して説明する。

図５は、勾配が変化している道路を車両１が走行しているときの、車速とギヤ段の推移を示すタイムチャートである。図５に示した例では、アクセルペダルの踏み込み量が例えば全開のまま一定である場合を示している。

図５に示したように、時刻ｔ０～ｔ２の間は車両１は勾配の大きい道路を走行している。このため、車両１の速度は遅く、よって図４に示したマップに基づいてギヤ段は低いギヤ段である２速に設定される。その後、時刻ｔ２～ｔ４の間は車両１は勾配の小さい道路（下り勾配を含む）を走行している。このため、車両１の速度は速く、よって図４に示したマップに基づいてギヤ段は高いギヤ段である３速に設定される。

その後、車両１は、時刻ｔ４～ｔ６では勾配の大きい道路を走行し、時刻ｔ６～ｔ８でじゃ勾配の小さい道路を走行している。その結果、自動変速機３のギヤ段は時刻ｔ４～ｔ６において２速に、時刻ｔ６～ｔ８において３速に設定される。このように勾配の大きい道路と勾配の小さい道路とを交互に走行することになった場合、自動変速機３ではシフトアップとシフトダウンが頻繁に繰り返されることになり、その結果、ドライバビリティの悪化を招く。

その一方で、自動変速機３での頻繁なシフトアップ及びシフトダウンを抑制するために、自動変速機３の変速を制限すると、車両１の搭乗者に違和感を与えるほど車両１の速度や加速度が変化してしまう。この結果、搭乗者の快適性が失われる。

≪ギヤ段の制御≫
そこで、本実施形態では、シフト制御部６４は、将来変化推定部６３によって推定された最大駆動力時の将来の車両の加速度の変化速度が、搭乗者が加速度の変化に気付かない基準変化速度範囲内であるときには、ギヤ段の変更を禁止するように構成される。加えて、シフト制御部６４は、将来変化推定部６３によって推定された最大駆動力時の将来の車両の加速度の変化速度が基準変化速度範囲外であるときには、ギヤ段の変更を許可するように構成される。

ここで、本願の発明者らの研究により、車両１の搭乗者は、車両１の加速度が一定であるときではなく、車両１の加速度が或る一定の法則に従って変化しているときに加速度が一定であると感じることを、本願の発明者らは見出した。さらに、本願の発明者らは、車両１の加速度が下記式（３）で表される関係にある場合、車両１の搭乗者はその車両１が等加速度にて加速（又は減速）していると感じることを見出した。
ａ（ｔ）＝α・ｅｘｐ（－β・ｖ（ｔ）） …（３）
式（３）において、ａ（ｔ）は時刻ｔにおける車両１の加速度、ｖ（ｔ）は時刻ｔにおける車両１の速度である。また、α、βはそれぞれ定数である。

ここで、ａ（ｔ）＝ｄｖ（ｔ）／ｄｔを代入して整理すると、式（３）は下記式（４）のように表せる。下記式（４）の両辺を積分して整理すると、式（４）は下記式（５）のように表せる。

ここで、時刻ｔ＝０の時の車両１の速度ｖ（ｔ）＝０とすると、α・β・ｔ₀＝１になることから、式（５）は下記式（６）のように表せる。また、式（６）の両辺を微分すると式（７）が導かれ、式（７）の両辺を更に微分すると式（８）が導かれる。なお、式（８）におて、Ｊ（ｔ）はジャークを表している。そして、式（７）及び式（８）から式（９）が導かれる。

上述したように式（３）は、車両１の搭乗者が等加速度にて加速（又は減速）していると感じる速度と加速度との関係を表していることから、式（９）は、車両１の搭乗者が等加速度にて加速（又は減速）していると感じる加速度とジャークとの関係を表している。したがって、現在の加速度がａ（ｔ）であるときには、式（９）で表される加速度の変化速度（ジャーク）で加速度が変化すると、車両１の搭乗者は加速度が変化していないと感じることになる。

また、本願の発明者らは、車両１のジャークが、上記式（９）によって算出されたジャークＪ（ｔ）を中心とした一定の範囲（以下、「基準変化速度範囲」という）内にあるときには、車両１の搭乗者は加速度の変化に気付かないことを見出した。具体的には、基準変化速度範囲は、例えば、下記式（１０）によって表される。
－β・ａ（ｔ）²－Ｐ≦Ｊ（ｔ）≦－β・ａ（ｔ）²＋Ｐ …（１０）
式（１０）において、Ｐは正の定数であり、実験的に求められる。車両１の加速度の変化に搭乗者が気付かない範囲には個人差があるため、Ｐは多くの搭乗者が気付かないような値に設定される。

ここで、上述したように将来変化推定部６３は、最大駆動力時の将来の車両１の加速度ａの変化を推定する。したがって、将来変化推定部６３は、現在から所定時間後（例えば、１０秒後）までの車両１の加速度ａの推移を推定すると共に、この加速度ａの推移からジャークＪの推移を推定する。

シフト制御部６４は、将来変化推定部６３によって推定された現在から所定時間後までの各時点におけるジャークＪが上記式（１０）で表される基準変化速度範囲内にあるか否かを判断する。そして、シフト制御部６４は、各時点におけるジャークＪが基準変化速度範囲内にあるときには、搭乗者が加速度の変化に気付かないことから、仮に図４に示したマップを参照すると自動変速機３において変速すべきときであってもギヤ段が維持される。

一方、シフト制御部６４は、各時点におけるジャークＪが基準変化速度範囲外であるときには、変速しないと搭乗者気付くほど加速度が変化してしまうことから、ギヤ段の変更が許可される。したがって、現在から所定時間後までの間にジャークＪが基準変化速度範囲外の値になることがあるときには、図４に示したマップに従って変速されることになる。この結果、ギヤ段が適切なギヤ段に変速されることになるため、車両１の加速度の変化は、基準変化速度範囲内に収まることになる。したがって、ギヤ段は、各時点におけるジャークＪが基準変化速度範囲外であるときには、シフト制御部６４は、将来の車両の加速度の変化速度が基準変化速度範囲内になるようにギヤ段を変更していると言える。

図６は、勾配が変化している道路を車両１が走行しているときの、車速とジャークとギヤ段の推移を示すタイムチャートである。特に、図６は、図５に示した例と同様な勾配の変化を有する道路を車両１が走行している場合の推移を示している。

図６のジャークにおける上側の破線Ｘは－β・ａ（ｔ）²＋Ｐを示しており、下側の破線Ｙは－β・ａ（ｔ）²－Ｐを示している。したがって、この上下の破線に挟まれた領域は、基準変化速度範囲を示している。図６に示した例では、ジャークは、時刻ｔ０～時刻ｔ１１までの期間に亘って基準変化速度範囲内に維持されることが予想されている。その結果、図６に示した例では、車両１の車速は図５に示した例と同様に変化しているにも関わらず、自動変速機３のギヤ段は３速に維持されたままになる。

≪具体的な制御≫
図７は、変速をすべきか否かを判定する変速判定処理を示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定の時間間隔毎に実行される。

まず、ステップＳ１１では、勾配取得部６１が、車両１が将来走行する予定の道路の勾配を取得する。具体的には、勾配取得部６１は、予め設定された車両１の走行ルートとＧＰＳ受信機５２によって送信された現在位置情報とに基づいて、車両１が将来走行する予定の道路を特定する。加えて、勾配取得部６１は、将来走行する予定の道路における勾配を地図情報等から取得する。

次いで、ステップＳ１２では、駆動力算出部６２が、車両１の最大駆動力を算出する。車両１の最大駆動力は、自動変速機３の現在のギヤ段の情報（例えば、自動変速機３への指令値）に基づいて算出される。

次いで、ステップＳ１３では、将来変化推定部６３が、車両１の駆動力が現在のギヤ段における最大駆動力に維持された場合の、将来の車両１の速度ｖ（ｔ）、加速度ａ（ｔ）及びジャークＪ（ｔ）の将来の変化を推定する。具体的には、上記式（２）に基づいて各時刻ｔにおける加速度が算出されると共に、算出された加速度ａ（ｔ）と現在の速度ｖ（ｔ）とに基づいて各時刻ｔにおける速度ｖ（ｔ）が算出される。また、このようにして算出された加速度の時間変化を求めることによって各時刻ｔにおけるジャークＪ（ｔ）が算出される。

次いで、ステップＳ１４では、シフト制御部６４は、ステップＳ１３において将来変化推定部６３によって推定された将来の速度ｖ（ｔ）と図４に示したマップとに基づいて、アクセルペダルの踏み込み量が一定のまま維持された場合に、変速することが予想されるか否かを判定する。例えば、将来変化推定部６３によって推定された将来の速度ｖが図４のＳ３の速度からＳ４の速度へ変化する場合には、変速が予想されると判定される。ステップＳ１４において、変速することが予想されないと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ１４において、変速することが予想されると判定された場合には、制御ルーチンはステップＳ１５へと進む。

ステップＳ１５では、ステップＳ１３において将来変化推定部６３によって推定された将来のジャークＪ（ｔ）が上記式（１０）で示した基準変化速度範囲内であるか否かが判定される。ステップＳ１５において、将来のジャークＪ（ｔ）が基準変化速度範囲内であると判定された場合には、制御ルーチンはステップＳ１６へと進む。ステップＳ１６では、自動変速機３における変速が禁止され、制御ルーチンが終了せしめられる。

一方、ステップＳ１５において、将来のジャークＪ（ｔ）が基準変化速度範囲外であると判定された場合は、制御ルーチンはステップＳ１７へと進む。ステップＳ１７では、自動変速機３における変速が許可される。したがって、図４のギヤ段間の境界線を跨ぐように車両１の速度が変化したときに、自動変速機３において変速が行われる。

≪効果≫
本実施形態によれば、搭乗者が加速度の変化に気付かないと予想されるときには、自動変速機３の変速が禁止される。このため、有段の自動変速機にてシフトアップとシフトダウンが頻繁に繰り返されることになるように勾配が変化する道路を走行しているときであっても、搭乗者が加速度の変化に気付かないと予想されるときには変速が禁止される。この結果、搭乗者の快適性を維持しつつ、変速が頻繁に繰り返されることによってドライバビリティが悪化することが抑制される。

≪変形例≫
なお、上記実施形態では、シフト制御部６４は、搭乗者が車両１の加速度の変化に気付かないか否かを基準に変速の可否を決定している。しかしながら、シフト制御部６４は、搭乗者が車両１の速度の変化に気付かないか否かを基準に変速の可否を決定してもよい。この場合、将来変化推定部６３は、勾配取得部６１によって取得された道路の勾配と駆動力算出部６２によって算出された最大駆動力に基づいて、最大駆動力時の将来の車両の速度の変化を推定する。加えて、この場合、シフト制御部６４は、将来変化推定部６３によって推定された最大駆動力時の将来の車両の速度の変化速度が、搭乗者が速度の変化に気付かない基準変化速度範囲内であるときには、ギヤ段の変更を禁止し、将来変化推定部６３によって推定された最大駆動力時の将来の車両の速度の変化速度が基準変化速度範囲外であるときには、ギヤ段の変更を許可する。

＜第二実施形態＞
次に、図８を参照して、第二実施形態に係る制御装置について説明する。以下では、第一実施形態に係る制御装置とは異なる部分を中心に説明する。

ところで、上述したように、加速度が上述した式（３）に示した加速度になるように変化しているときに車両１の搭乗者は加速度が一定であると感じる。一方、アクセルペダルの踏み込み量が一定に維持されている場合、ドライバは車両１が等加速度で加速（又は減速）することを期待している。したがって、アクセルペダルの踏み込み量が一定に維持されている場合、車両１は式（３）に示した加速度で加速（又は減速）することが好ましい。

ところが、勾配が連続的に小さく変化するような道路では、勾配の変化に伴って車両１の実際の加速度も変化する。この結果、アクセルペダルの踏み込み量が一定に維持されていても、車両１の加速度は、式（３）に示した加速度に対して速くなったり遅くなったり変化する。

そこで、本実施形態では、駆動力算出部６２は、自動変速機３のギヤ段が現在のギヤ段であって且つ内燃機関２の出力トルクが現在の出力トルクであるときの現状駆動力も算出するように構成される。加えて、将来変化推定部６３は、勾配取得部６１によって取得された道路の勾配と駆動力算出部６２によって算出された現状駆動力とに基づいて、現状駆動力が続いたと仮定したときの将来の車両１の加速度の変化も推定するように構成される。そして、出力トルク制御部６５は、将来変化推定部６３によって推定された現状駆動力が続いたと仮定したときの将来の車両１の加速度の変化速度が基準変化速度範囲よりも狭い最小変化速度範囲外であるときには、変化速度が最小変化速度範囲内になるように出力トルクを制御する。

以下では、出力トルク制御部６５における出力トルクの制御について詳細に説明する。上述したように、車両１のジャークが上記式（９）で表される関係にある場合、車両１の搭乗者はその車両１が等加速度にて加速（又は減速）していると感じることになる。したがって、車両１のジャークを上記式（９）によって算出される値近傍に維持すれば、車両１の搭乗者は等加速度にて加速（又は減速）していると感じることになる。

そこで、本実施形態では、出力トルク制御部６５は、アクセルペダルの踏み込み量が一定に維持されている場合には、車両１のジャークが、上記式（９）によって算出されたジャークＪ（ｔ）を中心とした一定の範囲（以下、最小変化速度範囲という）内に維持されるように車両１の出力トルクを制御する。ここで、最小変化速度範囲は、上述した第一実施形態における基準変化速度範囲よりも狭い範囲とされる。

具体的には、将来変化推定部６３によって、勾配取得部６１によって取得された道路の勾配と、駆動力算出部６２によって算出された現状駆動力とに基づいて、現状駆動力が続いたときの将来の車両１の加速度ａ’の変化が推定される。時刻ｔにおける車両１の加速度ａ’は、例えば、下記式（１１）により算出される。
ａ’＝［Ｆｄｃ－Ｆ（Ａ・ｖ²+Ｂ・ｖ＋Ｃ）－Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ］／Ｍ …（１１）
式（１１）において、Ｆｄｃは、車両１によって現在出力されている駆動力、すなわち現状のアクセルペダルの踏み込み量であるときの駆動力を表しており、駆動力算出部６２によって算出された現状駆動量が代入される。

また、本実施形態の将来変化推定部６３は、上記第一実施形態と同様に、微小時間Δｔ秒後の車両１の速度及び加速度の算出を繰り返すことにより、現在から所定時間後までの車両１の加速度の変化を推定する。加えて、将来変化推定部６３は、算出した加速度ａの変化から、現状駆動力が続いたと仮定したときのジャークＪ’の変化を推定する。

出力トルク制御部６５は、将来変化推定部６３によって推定された現状駆動力が続いたと仮定したときの、現在から所定時間後までの各時点における車両１のジャークが、下記式（１２）で表される最小変化速度範囲内にあるか否かを判断する。
－β・ａ’（ｔ）²－Ｑ≦Ｊ’（ｔ）≦－β・ａ’（ｔ）²＋Ｑ …（１２）
式（１２）において、Ｑは正の定数であり、実験的に求められる。ただし、Ｑは、上述した式（１０）における定数Ｐよりも小さい値とされる。

そして、出力トルク制御部６５は、現在から所定時間後までの各時点における車両１のジャークが、上記式（１２）で表される最小変化速度範囲内にあると判断した場合には、内燃機関２の出力トルクを変化させずにそのまま維持する。一方、出力トルク制御部６５は、現在から所定時間後までの各時点における車両１のジャークの少なくとも一部が、下記式（１２）で表される最小変化速度範囲外にあると判断した場合には、アクセルペダルの踏み込み量が一定であったとしても、内燃機関２の出力トルクを変化させる。例えば、車両１のジャークが最小変化速度範囲よりも小さい場合には、出力トルク制御部６５は内燃機関２の出力トルクを大きくなるように変化させる。一方、車両１のジャークが最小変化速度範囲よりも大きい場合には、出力トルク制御部６５は内燃機関２の出力トルクを小さくなるように変化させる。

図８は、変速をすべきか否かを判定する変速判定処理を示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定の時間間隔毎に実行される。なお、図８のステップＳ２１～Ｓ２７は、図７のステップＳ１１～Ｓ１７と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２５において将来のジャークＪ（ｔ）が基準変化速度範囲内であると判定された場合には、制御ルーチンはステップＳ２６へと進み、自動変速機３における変速が禁止される。次いで、ステップＳ２８では、現状駆動力が続いたと仮定したときの将来のジャークＪ’（ｔ）が、上記式（１２）で示した最小変化速度範囲内であるか否かが判定される。ステップＳ２８において、将来のジャークＪ’（ｔ）が最小変化速度範囲内であると判定された場合には、出力トルクが調整されることなく制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ２８において、ステップＳ２８において、将来のジャークＪ’（ｔ）が最小変化速度範囲外であると判定された場合にはステップＳ２９へ進む。ステップＳ２９では、アクセルペダルの踏み込み量が一定であっても、内燃機関２の出力トルクが調整される。

本第二実施形態によれば、アクセルペダルの踏み込み量が一定である限り、車両１の加速度の変化は、加速度が一定であると搭乗者が感じる範囲近傍に維持される。したがって、搭乗者が頻繁な加減速を感じることが抑制され、搭乗者の快適性が向上する。

≪変形例≫
なお、上記第二実施形態では、出力トルク制御部６５は、車両１の加速度が一定であると搭乗者が感じるように出力トルクを制御している。しかしながら、出力トルク制御部６５は、車両１の速度が一定であると搭乗者が感じるように出力トルクを制御してもよい。この場合、将来変化推定部６３は、勾配取得部６１によって取得された道路の勾配と駆動力算出部６２によって算出された現状駆動力とに基づいて、現状駆動力が続いたと仮定したときの将来の車両１の速度の変化も推定するように構成される。加えて、この場合、出力トルク制御部６５は、将来変化推定部６３によって推定された現状駆動力が続いたと仮定したときの将来の車両の速度の変化速度が基準変化速度範囲よりも狭い最小変化速度範囲外であるときには、変化速度が最小変化速度範囲内になるように出力トルクを制御する。

１ 車両
２ 内燃機関
３ 自動変速機
１０ 制御装置
１１ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４１ アクセルセンサ
４２ 車速センサ
４３ トルクセンサ
４４ 重量センサ
５１ 車外通信機器
５２ ＧＰＳ受信機

Claims (3)

1. 有段の自動変速機を備えた車両の制御装置であって、
   車両が将来走行する予定の道路の勾配を取得する勾配取得部と、
   前記自動変速機のギヤ段が現在のギヤ段であるときの最大駆動力を算出する駆動力算出部と、
   勾配取得部によって取得された道路の勾配と前記駆動力算出部によって算出された最大駆動力に基づいて、最大駆動力時の将来の車両の加速度の変化を推定する将来変化推定部と、
   前記自動変速機のギヤ段を制御するシフト制御部とを備え、
   前記シフト制御部は、前記将来変化推定部によって推定された最大駆動力時の将来の車両の加速度の変化速度が、搭乗者が加速度の変化に気付かない基準変化速度範囲内であるときには、前記ギヤ段の変更を禁止し、前記将来変化推定部によって推定された最大駆動力時の将来の車両の加速度の変化速度が前記基準変化速度範囲外であるときには、前記ギヤ段の変更を許可し、
   前記基準変化速度範囲は、下記式（１）によって表され、
   －β・ａ（ｔ） ² －Ｐ≦Ｊ（ｔ）≦－β・ａ（ｔ） ² ＋Ｐ …（１）
   前記式（１）において、Ｐは正の定数、βは定数、ａ（ｔ）は時刻ｔにおける前記車両の加速度、Ｊ（ｔ）は時刻ｔにおける前記車両のジャークをそれぞれ表している、車両の制御装置。
2. 内燃機関の出力トルクを制御する出力トルク制御部を更に備え、
   前記駆動力算出部は、前記自動変速機のギヤ段が現在のギヤ段であって且つ前記内燃機関の出力トルクが現在の出力トルクであるときの現状駆動力も算出し、
   前記将来変化推定部は、前記勾配取得部によって取得された道路の勾配と前記駆動力算出部によって算出された現状駆動力とに基づいて、現状駆動力が続いたと仮定したときの将来の車両の加速度の変化も推定し、
   前記出力トルク制御部は、前記将来変化推定部によって推定された現状駆動力が続いたと仮定したときの将来の車両の加速度の変化速度が前記基準変化速度範囲よりも狭い最小変化速度範囲外であるときには、該変化速度が前記最小変化速度範囲内になるように出力トルクを制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記車両とは別の別車両と通信可能な通信機器を更に備え、
   前記勾配取得部は、前記通信機器を介して、前記車両よりも前を走行する別車両から、前記車両が将来走行する予定の道路の勾配を取得する、請求項１に記載の車両の制御装置。

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