JP7464035B2 - 変速制御装置、変速制御方法及び変速制御用コンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両の変速を制御する変速制御装置、変速制御方法及び変速制御用コンピュータプログラムに関する。

車両のパワートレインとして、エンジンといった内燃機関とともに、モータを備えた、いわゆるハイブリッド方式のものが利用されている。このようなハイブリッド方式のパワートレインにおいて、車両の加速の応答性を向上させる技術が提案されている（特許文献１及び２を参照）。

特許文献１に開示された電動車両の制御装置は、走行環境や車両操作に関する情報の少なくとも一方に基づき、車両が減速することを予測し、減速が予測された際に、車両の減速開始前に変速機の変速比を下げる。そしてこの制御装置は、変速比の低減開始から車両の減速開始までの間、駆動源のモータの回転数制御を実行して車速を維持するとともに、車両の減速中、変速機を介して駆動輪に接続されたジェネレータを駆動して回生エネルギーを回収する。

また、特許文献２に開示された車両用制御装置は、加速制限の有無を判定し、加速制限有りと判定した場合、変速比の増加を制限する。

特開２０１０－１８３７３３号公報 国際公開第２０２０／００８８７３号

上記の技術では、変速機の変速段の低下に伴って、エンジンの回転数が増加することとなる。その結果として、ドライバが意図した以上のパワーをパワートレインが生じさせることとなり、ドライバに不快感を与えるおそれがある。また、エンジンの回転数の増加により、エンジンの効率が低下して燃費が悪化するおそれがある。

そこで、本発明は、加減速時において車両のドライバに不快感を与えることを抑制する変速制御装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、車両に搭載され、二つのモータの一方とエンジン間の第１の変速比に対する、二つのモータの他方とエンジン間の第２の変速比の比率が一定となるように第１の変速比及び第２の変速比を無段階で変更可能な第１の変速機と、二つのモータの一方と駆動輪との間の変速段を互いに変速比が異なる所定数の変速段の何れかに設定可能な第２の変速機とを有するパワートレインの変速制御装置が提供される。この変速制御装置は、車両の周囲の状況を表すセンサ信号、車両の現在位置、車両が走行中の道路に関する情報を含む地図、及び、ドライバによる車両の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、車両の加速または減速を開始する加減速開始タイミングを設定するタイミング設定部と、加減速開始タイミングよりも前に第２の変速機におけるシフトダウンを実行するとともに、エンジンの回転数を一定に保つように第１の変速機における第１及び第２の変速比を変更するよう、パワートレインを制御する制御部とを有する。

この変速制御装置において、タイミング設定部は、車両の前方を走行する他の車両の追い越しを車両の運転を制御する制御装置が提案してからドライバがその提案を承認する操作を行うまでの時間を、過去における追い越しの提案から承認する操作が行われるまでの経過時間に基づいて予測し、その予測した時間に基づいて、加減速開始タイミングとして車両の加速を開始させるタイミングを設定することが好ましい。

この場合において、タイミング設定部は、追い越しの提案からドライバが承認する操作を行うまでの予測した時間に、他の車両の追い越しを開始可能であることの確認に要する予測時間を加えた時間だけ追い越しの提案から経過した時間を加減速開始タイミングとすることが好ましい。

あるいは、タイミング設定部は、車両から、車両の進行方向における次のカーブまでの距離と、車両の速度及び次のカーブの曲率半径の少なくとも一方とに基づいて、加減速開始タイミングとして車両の減速を開始させるタイミングを設定することが好ましい。

あるいはまた、タイミング設定部は、車両から、車両の進行方向における減速が要求される減速要求地点までの距離と、車両の速度及び減速要求地点における車両の走行可能速度の少なくとも一方とに基づいて、加減速開始タイミングとして車両の減速を開始させるタイミングを設定することが好ましい。

他の実施形態によれば、車両に搭載され、二つのモータの一方とエンジン間の第１の変速比に対する、二つのモータの他方とエンジン間の第２の変速比の比率が一定となるように第１の変速比及び第２の変速比を無段階で変更可能な第１の変速機と、二つのモータの一方と駆動輪との間の変速段を互いに変速比が異なる所定数の変速段の何れかに設定可能な第２の変速機とを有するパワートレインの変速制御方法が提供される。この変速制御方法は、車両の周囲の状況を表すセンサ信号、車両の現在位置、車両が走行中の道路に関する情報を含む地図、及び、ドライバによる車両の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、車両の加速または減速を開始する加減速開始タイミングを設定し、加減速開始タイミングよりも前に第２の変速機におけるシフトダウンを実行するとともに、エンジンの回転数を一定に保つように第１の変速機における第１及び第２の変速比を変更するよう、パワートレインを制御する、ことを含む。

さらに他の実施形態によれば、車両に搭載され、二つのモータの一方とエンジン間の第１の変速比に対する、二つのモータの他方とエンジン間の第２の変速比の比率が一定となるように第１の変速比及び第２の変速比を無段階で変更可能な第１の変速機と、二つのモータの一方と駆動輪との間の変速段を互いに変速比が異なる所定数の変速段の何れかに設定可能な第２の変速機とを有するパワートレインの変速制御用コンピュータプログラムが提供される。この変速制御用コンピュータプログラムは、車両の周囲の状況を表すセンサ信号、車両の現在位置、車両が走行中の道路に関する情報を含む地図、及び、ドライバによる車両の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、車両の加速または減速を開始する加減速開始タイミングを設定し、加減速開始タイミングよりも前に第２の変速機におけるシフトダウンを実行するとともに、エンジンの回転数を一定に保つように第１の変速機における第１及び第２の変速比を変更するよう、パワートレインを制御する、ことを車両に搭載されたプロセッサに実行させるための命令を含む。

本開示による変速制御装置は、加減速時において車両のドライバに不快感を与えることを抑制することができるという効果を奏する。

変速制御装置及びパワートレインを含む車両制御システムの概略構成図である。 パワートレインの概略構成図である。 変速制御装置の一つの実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。 変速制御処理に関する、電子制御装置のプロセッサの機能ブロック図である。 自動変速機のシフトダウン時における、駆動輪の回転数と、エンジンの回転数と、二つのモータ及びモータの回転数との関係の説明図である。 本実施形態及び比較例による、車両の減速制御とシフトダウンの実行タイミングとの関係を表すタイミングチャートである。 本実施形態及び比較例による、車両の加速制御とシフトダウンの実行タイミングとの関係を表すタイミングチャートである。 変速制御処理の動作フローチャートである。

以下、図を参照しつつ、変速制御装置及び変速制御装置上で実行される変速制御方法ならびに変速制御用コンピュータプログラムについて説明する。この変速制御装置は、二つのモータとエンジンとを有するパワートレインにおける変速を制御する。この変速制御装置は、車両の周囲の状況を表すセンサ信号、車両の現在位置、車両が走行中の道路に関する情報を含む地図、及び、ドライバによる車両の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、車両の加速または減速を開始する加減速開始タイミングを設定する。そしてこの変速制御装置は、加減速開始タイミングよりも前に、二つのモータの一方と駆動輪との間の変速段を、互いに変速比が異なる所定数の変速段の何れかに設定可能な第２の変速機におけるシフトダウンを実行する。さらに、この変速制御装置は、エンジンの回転数を一定に保つようにパワートレインを制御する。

図１は、変速制御装置及びパワートレインを含む車両制御システムの概略構成図である。また図２は、パワートレインの概略構成図である。本実施形態では、車両１に搭載され、かつ、車両１を制御する車両制御システムは、カメラ２と、GPS受信機３と、パワートレイン４と、変速制御装置の一例である電子制御装置（ＥＣＵ）５とを有する。カメラ２及びGPS受信機３とＥＣＵ５とは、コントローラエリアネットワークといった規格に準拠した車内ネットワークを介して通信可能に接続される。なお、車両制御システムは、LiDARあるいはレーダといった、車両１から車両１の周囲に存在する物体までの距離を測定する測距センサ（図示せず）をさらに有していてもよい。また、車両制御システムは、車両１外の機器を無線通信するための無線通信端末（図示せず）及び車両１の走行予定ルートを設定するためのナビゲーション装置（図示せず）をさらに有していてもよい。

カメラ２は、車両１の周囲を表すセンサ信号を生成するセンサの一例であり、CCDあるいはC-MOSなど、可視光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に撮影対象となる領域の像を結像する結像光学系を有する。そしてカメラ２は、例えば、車両１の前方を向くように、例えば、車両１の車室内に取り付けられる。カメラ２は、所定の撮影周期（例えば1/30秒～1/10秒）ごとに車両１の前方領域を撮影し、その前方領域が写った画像を生成する。カメラ２により得られた画像は、センサ信号の一例である。なお、車両１には、撮影方向または焦点距離が異なる複数のカメラが設けられてもよい。

カメラ２は、画像を生成する度に、その生成した画像を、車内ネットワークを介してＥＣＵ５へ出力する。

GPS受信機３は、所定の周期ごとにGPS衛星からのGPS信号を受信し、受信したGPS信号に基づいて車両１の自己位置を測位する。そしてGPS受信機３は、所定の周期ごとに、GPS信号に基づく車両１の自己位置の測位結果を表す測位情報を、車内ネットワークを介してＥＣＵ５へ出力する。なお、車両１は、GPS受信機の代わりに、他の衛星測位システムによる衛星からの測位信号を受信して車両１の自己位置を測位する受信機を有していてもよい。

パワートレイン４は、動力源として、内燃機関型のエンジン１１と、二つのモータ１２、１３を有する。二つのモータ１２、１３のうち、モータ１３は、車両１の減速時において回生エネルギーを回収するためのジェネレータとしても動作する。パワートレイン４は、さらに、車両１の左右の駆動輪６とエンジン１１との間の動力伝達経路上に設けられる、無段変速機１４及び自動変速機１５を有する。無段変速機１４は、第１の変速機の一例であり、自動変速機１５は、第２の変速機の一例である。また、車両１の左右の駆動輪６は、車両１の後輪とすることができるが、これに限られず、車両１の左右の駆動輪６は、車両１の前輪であってもよい。

無段変速機１４は、差動歯車機構として遊星ギア機構を有する。この遊星ギア機構は、プラネタリーキャリア、サンギア、リングギア、及びピニオンギアを差動回転可能に有している。プラネタリーキャリアは、エンジン１１のクランクシャフトに連結される。サンギアは、モータ１２の回転軸に連結される。また、リングギアは、サンギアの外側に配置される。そしてピニオンギアは、プラネタリーキャリアと連結され、サンギアとリングギアとの間に配置され、サンギア及びリングギアの内側と係合するように設けられる。さらに、リングギアの外周は、減速機の出力側のギアと係合するように配置される。また、減速機の入力側のギアにはモータ１３の回転軸が連結されている。このような構成により、無段変速機１４は、エンジン１１の回転速度に対する差動回転速度であるモータ１２の回転速度及びモータ１３の回転速度を連続的かつ無段階に変更できる。すなわち、無段変速機１４は、エンジン１１の回転速度に対するモータ１３の回転速度の第１の変速比及びエンジン１１の回転速度に対するモータ１２の回転速度の第２の変速比のそれぞれを無段階に変更することが可能となっている。さらに、この無段変速機１４は、第１の変速比に対する第２の変速比の比率を一定に保つ。エンジン１１、モータ１２及びモータ１３からの出力トルクは、無段変速機１４の減速機の出力側のギアと連結される回転軸（すなわち、無段変速機１４の出力軸）の回転により自動変速機１５に出力される。

自動変速機１５は、モータ１３と駆動輪６との間の変速比を互いに変速比が異なる所定数の変速段の何れかに設定可能な変速機とすることができる。例えば、自動変速機１５は、機械式の変速機として構成される。そして自動変速機１５は、油圧式摩擦係合装置（図示せず）を選択的に作動させることで、無段変速機１４の出力軸を介して伝達される回転を、複数段の前進段、および１段の後進段の何れかに変速して自動変速機１５の出力軸を介して出力する。自動変速機１５の出力軸の回転により出力されるトルクは、デファレンシャルギア（図示せず）を介して車両１の左右の駆動輪６のそれぞれに伝達される。

ＥＣＵ５は、パワートレイン４の各部を制御する。ＥＣＵ５は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に応じたドライバの要求トルク及び車両１の速度に応じてパワートレインを制御する。その際、ＥＣＵ５は、エンジン１１の燃費が最良となるように、エンジン１１へ供給される燃料の量、モータ１２及びモータ１３に供給される電力、及び、自動変速機１５による変速を制御する。

さらに、ＥＣＵ５は、運転制御用のＥＣＵ（図示せず）と車内ネットワークを介して通信可能に接続される。そしてＥＣＵ５は、運転制御用のＥＣＵとともに、カメラ２からの画像、車両１の現在位置、地図情報、及び、ドライバによる車両１の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、車両１の加速または減速を開始する加減速開始タイミングを設定する。そしてＥＣＵ５は、加減速開始タイミングよりも前に、自動変速機１５における変速比を低下させる。さらに、ＥＣＵ５は、エンジン１１の回転数を一定に保つように、無段変速機１４におけるモータ１３とエンジン１１間の第１の変速比及びモータ１２とエンジン１１間の第２の変速比を変更する。

図３は、変速制御装置の一つの実施形態であるＥＣＵ５のハードウェア構成図である。図３に示されるように、ＥＣＵ５は、通信インターフェース２１と、メモリ２２と、プロセッサ２３とを有する。通信インターフェース２１、メモリ２２及びプロセッサ２３は、それぞれ、別個の回路として構成されてもよく、あるいは、一つの集積回路として一体的に構成されてもよい。

通信インターフェース２１は、ＥＣＵ５を車内ネットワークに接続するためのインターフェース回路を有する。そして通信インターフェース２１は、カメラ２から画像を受信する度に、受信した画像をプロセッサ２３へわたす。また、通信インターフェース２１は、GPS受信機３から測位情報を受信する度に、その測位情報をプロセッサ２３へわたす。さらに、通信インターフェース２１は、パワートレイン４の各部と接続されるインターフェース、及び、車速センサといった、車両１の挙動を表す情報を検知するための各種センサと接続されるインターフェースを有する。そして通信インターフェース２１は、各種センサからのセンサ信号を受信してプロセッサ２３へわたすとともに、プロセッサ２３から受け取ったパワートレイン４の各部を制御するための制御信号をパワートレイン４へ出力する。

メモリ２２は、記憶部の一例であり、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。そしてメモリ２２は、プロセッサ２３により実行される変速制御処理において使用される各種のデータを記憶する。例えば、メモリ２２は、自動車専用道の出入り口の位置、各道路区間の制限速度、カーブの位置及び曲率半径といった、道路に関する情報を含む地図情報を記憶する。また、メモリ２２は、各種の参照テーブル、及び、追越提案がなされてからドライバが承認するための経過時間についての履歴情報を記憶する。さらに、メモリ２２は、カメラ２の焦点距離、撮影方向及び取り付け位置などのパラメータ、及び、車両１の周囲の道路の構造を検出するために利用される識別器を特定するための各種パラメータを記憶する。さらにまた、メモリ２２は、車両１の測位情報及び車両１の周囲の画像を記憶する。さらにまた、メモリ２２は、変速制御処理の途中で生成される各種のデータを一時的に記憶する。

プロセッサ２３は、１個または複数個のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ２３は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。そしてプロセッサ２３は、所定の周期ごとに変速制御処理を実行する。

図４は、変速制御処理に関する、プロセッサ２３の機能ブロック図である。プロセッサ２３は、タイミング設定部３１と、制御部３２とを有する。プロセッサ２３が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ２３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。あるいは、プロセッサ２３が有するこれらの各部は、プロセッサ２３に設けられる、専用の演算回路であってもよい。

タイミング設定部３１は、カメラ２からの画像、車両１の現在位置、車両１が走行中の道路に関する情報を含む地図、及び、ドライバによる車両１の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、加減速開始タイミングを設定する。さらに、タイミング設定部３１は、加減速開始タイミングよりも所定時間前のタイミングを、パワートレイン４の自動変速機１５の変速段を低下させる、すなわちシフトダウンを実行する変速タイミングとして設定する。

例えば、タイミング設定部３１は、車両１がカーブに差し掛かり、あるいは、自動車専用道の出入り口といった車両１の一時停止または減速が要求される地点に近付くと、車両１の加減速開始タイミングを設定する。この場合、加減速開始タイミングは、車両１が減速を開始するタイミングとなる。

例えば、車両１がカーブに差し掛かる場合、タイミング設定部３１は、最新の測位情報で表される車両１の現在位置と地図情報とを参照して、車両１の進行方向において車両１の現在位置に最も近いカーブ（以下、次カーブと呼ぶことがある）を特定する。そしてタイミング設定部３１は、地図情報を参照することで、次カーブの曲率半径を特定する。次カーブの曲率半径に応じて、次カーブを走行することが可能な車両１の車速の最大値（以下、走行可能車速と呼ぶことがある）が決定される。すなわち、次カーブの曲率半径が小さいほど、走行可能車速は低くなる。そしてタイミング設定部３１は、ＥＣＵ５が車速センサ（図示せず）から受け取った測定値で表される車両１の現在の車速と次カーブの走行可能車速とを比較する。タイミング設定部３１は、車両１の現在の車速が次カーブの走行可能車速よりも速い場合に、次カーブにおいて減速が必要と判断する。

次カーブにおいて減速が必要と判断した場合、タイミング設定部３１は、次カーブの入り口までの距離を、車両１の現在位置と地図情報とを参照して算出する。そしてタイミング設定部３１は、次カーブの入り口までの距離が所定距離になるタイミングを、加減速開始タイミングとして設定する。例えば、タイミング設定部３１は、車両１の現在の車速に、走行可能車速になるまでの減速時間を乗じて得られる距離を所定距離とする。減速時間は、車両１が減速する際にドライバが不快を感じない程度の減速度を設定可能なように、例えば、数秒程度に設定される。また、減速時間には、次カーブの曲率半径及び車両１の現在の車速に基づいて設定されるオフセット時間が加算されてもよい。タイミング設定部３１は、メモリ２２に予め記憶された、オフセット時間と次カーブの曲率半径及び車両１の現在の車速との関係を表す参照テーブルを参照することで、そのオフセット時間を決定すればよい。オフセット時間は、例えば、次カーブの曲率半径が小さいほど、あるいは、車両１の現在の車速が速いほど、長くなるように設定される。

さらに、タイミング設定部３１は、加減速開始タイミングになったときに車両１を減速させる減速度を決定する。なお、次カーブの曲率半径が小さいほど、あるいは、車両１の現在の車速が速いほど、現在の車速と走行可能車速の差である、減速すべき車速幅は大きくなる。そこでタイミング設定部３１は、減速度と次カーブの曲率半径及び現在の車速との関係を表す参照テーブルを参照することで減速度を決定する。そのような参照テーブルは、メモリ２２に予め記憶される。

さらに、タイミング設定部３１は、加減速開始タイミングよりも自動変速機１５の変速に要する時間（以下、変速時間と呼ぶことがある）だけ前のタイミングを、変速タイミングに設定する。すなわち、変速タイミングは、上記の所定距離に変速時間と車両１の現在の車速を乗じた距離だけ加算して得られる距離だけ、次カーブの入り口よりも手前側に位置に車両１が到達したタイミングに設定される。

なお、タイミング設定部３１は、決定した減速度が所定の閾値よりも大きい場合に限り、自動変速機１５のシフトダウンを実行すると判定してもよい。所定の閾値は、例えば、モータ１３による回生エネルギーの回収に要する回生トルクが得られる減速度に設定される。

なお、車両１が自動運転制御され、あるいは、車両１にアクティブクルーズコントロールが適用されている場合、タイミング設定部３１は、車両１の現在の車速の代わりに、車両１の設定車速を利用して、所定距離及び加減速開始タイミングを求めてもよい。また、タイミング設定部３１は、カメラ２からＥＣＵ５が受け取った画像に基づいて、次カーブの曲率半径を推定してもよい。この場合、タイミング設定部３１は、車線区画線を検出するように予め学習された識別器に画像を入力することで、画像から車線区画線を検出する。タイミング設定部３１は、そのような識別器として、例えば、U-Netといったセマンティックセグメンテーション用のディープニューラルネットワーク(DNN)を用いることができる。そしてタイミング設定部３１は、カメラ２の取り付け位置、撮影方向及び焦点距離といったパラメータを用いて画像上の車線区画線を実空間に投影し、投影した車線区画線の曲率半径を、次カーブの曲率半径として求めればよい。

車両１が、車両１の一時停止または減速が要求される地点に近付く場合も同様に、タイミング設定部３１は、加減速開始タイミングを設定すればよい。この場合も、タイミング設定部３１は、最新の測位情報で表される車両１の現在位置と地図情報とを参照して、車両１の進行方向において車両１の現在位置に最も近い減速が要求される地点及び車両１の現在位置からその地点までの距離を特定すればよい。以下では、車両１の一時停止または減速が要求される地点を目標地点と呼ぶことがある。目標地点は、例えば、自動車専用道の出入り口の直前などにおいて、車両１が現在走行中の道路よりも制限速度が低下する地点または車両１の一時停止が要求される地点とすることができる。そしてタイミング設定部３１は、目標地点までの距離が所定距離になるタイミングを、加減速開始タイミングとして設定する。

タイミング設定部３１は、目標地点での低下後の制限車速に所定の割合（例えば、0.7～0.9）を乗じた速度を、走行可能車速とする。なお、目標地点が、車両１の一時停止が要求される地点である場合には、タイミング設定部３１は、走行可能車速を０とする。そしてタイミング設定部３１は、その走行可能車速及び車両１の現在の車速とオフセット時間との関係を表す参照テーブルを参照することで、オフセット時間を決定すればよい。また、タイミング設定部３１は、減速度と目標地点までの距離及び車両１の現在車速との関係を表す参照テーブルを参照することで減速度を決定すればよい。そのような参照テーブルは、メモリ２２に予め記憶される。なお、この場合も、車両１の現在の車速の代わりに、設定車速が用いられてもよい。

また、タイミング設定部３１は、車両１が自車両の前方を走行する先行車両を追い越すときにも、加減速開始タイミングを設定する。この場合、加減速開始タイミングは、車両１が加速を開始するタイミングとなる。

例えば、車両１が自動運転制御されている場合、タイミング設定部３１は、車両１の運転制御用のＥＣＵ（図示せず）がドライバに対して車室内のユーザインターフェース（図示せず）を介して追越提案をした時点を基準として加減速開始タイミングを設定する。運転制御用のＥＣＵは、例えば、カメラ２により生成された時系列の一連の画像、あるいは測距センサによる時系列の一連のセンサ信号から先行車両を検出し、車両１から検出した先行車両までの距離を測定する。そして運転制御用のＥＣＵは、車両１から先行車両までの距離が所定の距離閾値以下となる期間が所定期間以上継続し、かつ、車両１の速度が所定の速度閾値以下である場合に、追越提案を実行する。追越提案がなされる場合、その追越提案後にドライバが車両１の操作機器を操作することで追越提案を承認し、その後に運転制御用のＥＣＵによる車両１の周辺監視で安全が確認されるとそのＥＣＵが追い越しのための制御がなされることになる。なお、操作機器は、例えば、ステアリングに設けられた操作スイッチ（図示せず）とすることができる。また、追い越しのための制御により、車両１の車線変更及び車両１の加速が実施される。そこで、タイミング設定部３１は、追越提案からドライバが追越提案を承認するまでの予測時間に、運転制御用のＥＣＵによる、先行車両の追い越しを開始可能であることを確認するための車両１の周辺監視に要する予測時間を加えて得られる時間を算出する。そしてタイミング設定部３１は、算出した時間だけ追越提案から経過したタイミングを、加減速開始タイミングとする。そしてタイミング設定部３１は、その加減速開始タイミングよりも変速時間だけ前の時間を、変速タイミングとする。

追越提案からドライバが追越提案を承認するまでの予測時間は、過去における、ドライバによる追越提案の承認操作に要した時間の履歴情報に基づいて学習される。例えば、事前に設定された標準応答時間に対する、追越提案が承認される度の、追越提案から承認操作までの時間の差を平均して得られる補正値を標準応答時間に加算することで追越提案を承認するまでの予測時間が算出される。

また、車両１の周辺監視に要する予測時間（以下、予測監視時間と呼ぶことがある）は、メモリ２２に予め記憶される。予測監視時間は、車両１の周囲の状況に応じて設定されてもよい。例えば、車両１の周囲を走行する他の車両の数が多いほど、車線変更が実施可能になるまでに要する時間が長くなることが想定される。そこで、タイミング設定部３１は、車両１の周囲を走行する他の車両の数が多いほど、予測監視時間を長くしてもよい。この場合、タイミング設定部３１は、他の車両を検出するように予め学習された識別器にカメラ２による画像を入力することで、他の車両を検出し、検出された他の車両の数をカウントする。タイミング設定部３１は、そのような識別器として、例えば、Single Shot MultiBox DetectorあるいはFaster R-CNNといった、コンボリューショナルニューラルネットワーク型のアーキテクチャを有するDNNを用いることができる。また、車両１がLiDARセンサといった測距センサを有している場合、タイミング設定部３１は、測距センサにより得られた測距信号を識別器に入力することで、車両１の周囲を走行する他の車両を検出してもよい。測距センサは、車両１の周囲を表すセンサ信号を生成するセンサの他の一例である。

タイミング設定部３１は、さらに、車速と加速度との対応関係を表す参照テーブルを参照することで、車両１の現在の車速に基づいて加速度を設定する。

タイミング設定部３１は、設定した加減速開始タイミング及び変速タイミングを特定する情報、及び、減速度または加速度を、制御部３２へ通知する。加減速開始タイミングを特定する情報は、例えば、加減速開始タイミングに相当する位置（次カーブの入り口または目標地点から所定距離手前の位置）を表す情報、または現時刻から加減速開始タイミングまでの時間を表す情報とすることができる。同様に、変速タイミングを特定する情報は、変速タイミングに相当する位置（加減速開始タイミングに相当する位置から変速時間に現在車速を乗じた距離だけ手前の位置）を表す情報、または現時刻から変速タイミングまでの時間を表す情報とすることができる。

制御部３２は、変速タイミングが設定されたときからの経過時間または車両１の位置を参照して、通知された変速タイミングになったか否か判定する。そしてその経過時間が通知された変速タイミングまでの時間になり、または車両１の位置が通知された変速タイミングに相当する位置になると、パワートレイン４の自動変速機１５をシフトダウンするよう、自動変速機１５を制御する。その際、制御部３２は、エンジン１１の回転数が一定となるようにパワートレイン４を制御する。なお、エンジン１１の回転数は、外的要因などで変動する場合が有り、エンジン１１の回転数は必ずしも一定とならないこともある。しかし、エンジン１１の回転数の変動が完全には無くならない場合でも、エンジン１１の回転数を一定に保つことを意図したパワートレイン４の制御は、本実施形態における、エンジン１１の回転数を一定に保つようにパワートレイン４を制御することに含まれる。

自動変速機１５の変速段の低下に伴って、モータ１３の回転数が上昇する。そのため、制御部３２は、上昇後のモータ１３の回転数とシフトダウン実行直前のエンジン１１の回転数とから、変速段の低下後における無段変速機１４での第２の変速比を算出する。さらに、制御部３２は、算出した第２の変速比と、モータ１２の回転数とシフトダウン実行直前のエンジン１１の回転数との第１の変速比との比率に応じて、エンジン１１の回転数を一定に保つためのモータ１２の目標回転数を算出する。そして制御部３２は、モータ１２の回転数が目標回転数となるように、モータ１２へ電力を供給する電力供給回路（図示せず）を制御する。

図５は、自動変速機１５のシフトダウン時における、駆動輪６の回転数と、エンジン１１の回転数と、モータ１２（ＭＧ１）及びモータ１３（ＭＧ２）の回転数との関係の説明図である。図５において、縦軸は回転数を表す。この例において、自動変速機１５の変速段が３速である場合における、エンジン１１の回転数、モータ１２及びモータ１３の回転数、及び、駆動輪６の回転数の関係は、線５０１で示される。

ここで、エンジン１１の回転数を一定に保ちつつ、自動変速機１５の変速段を３速から２速へシフトダウンした場合における、エンジン１１の回転数、モータ１２及びモータ１３の回転数、及び、駆動輪６の回転数の関係は、線５０２で示される。自動変速機１５のシフトダウンに伴い、モータ１３の回転数は上昇する。無段変速機１４では、エンジン１１の回転数とモータ１３の回転数間の第１変速比と、エンジン１１の回転数とモータ１２の回転数間の第２の変速比とは一定となる。したがって、エンジン１１の回転数と自動変速機１５のシフトダウン後のモータ１３の回転数間の第１の変速比に従って、その第１の変速比と第２の変速比とが一定となるよう、モータ１２の回転数を低下させることで、エンジン１１の回転数が一定に保たれる。

さらに、制御部３２は、加減速開始タイミングが設定されたときからの経過時間または車両１の位置を参照して、通知された加減速開始タイミングになったか否か判定する。そしてその経過時間が通知された加減速開始タイミングに相当する時間になり、または車両１の位置が通知された加減速開始タイミングに相当する位置になると、制御部３２は、車両１の加速または減速を開始する。すなわち、制御部３２は、通知された加減速度にて車両１が加速または減速するように、モータ１２及びモータ１３の目標回転数を設定する。そして制御部３２は、モータ１２及びモータ１３の回転数がそれぞれの目標回転数となるように、モータ１２へ電力を供給する電力供給回路（図示せず）及びモータ１３へ電力を供給する電力供給回路（図示せず）を制御する。さらに、加速時には、制御部３２は、運転制御用のＥＣＵからの指示にしたがってエンジン１１の目標回転数を設定する。そして車両１の車速が目標となる車速になると、制御部３２は、減速度または加速度が０となるように、モータ１２及びモータ１３の目標回転数を設定する。そして制御部３２は、モータ１２及びモータ１３の回転数がそれぞれの目標回転数となるように、モータ１２へ電力を供給する電力供給回路（図示せず）及びモータ１３へ電力を供給する電力供給回路（図示せず）を制御する。

図６は、本実施形態及び比較例による、車両１の減速制御とシフトダウンの実行タイミングとの関係を表すタイミングチャートである。図６において、横軸は経過時間を表す。波形６０１は、比較例による自動変速機１５の変速段の遷移を示し、波形６１１は、本実施形態による自動変速機１５の変速段の遷移を示す。また、波形６０２は、比較例による減速時における、一定の減速度に達するまでの車両１の減速度の遷移を示し、波形６１２は、本実施形態による減速時における、一定の減速度に達するまでの車両１の減速度の遷移を示す。さらに、波形６０３は、比較例によるモータ１３の回転数の遷移を示し、波形６１３は、本実施形態によるモータ１３の回転数の遷移を示す。さらにまた、波形６２１は、エンジン１１の回転数の遷移を示す。なお、図６において、車両１が減速するときの減速度は負の値で表される。

比較例では、波形６０１に示されるように、車両１の減速開始後の時刻t2において、自動変速機１５の変速段が３速から２速にシフトダウンされる。そのため、波形６０２に示されるように、車両１の減速が開始されてからシフトダウンが実行されたときに、相対的に大きく、かつ、不連続な速度変化が生じる。そのため、その不連続な速度変化が生じた際の車両１の進行方向における加速度変化により、ドライバは不快に感じることがある。

一方、本実施形態では、波形６１１に示されるように、車両１の減速開始前の時刻t1において、自動変速機１５の変速段が３速から２速にシフトダウンされる。そのため、波形６１２に示されるように、車両１の減速前に生じるシフトダウンによる不連続な速度変化は、減速中のシフトダウンによる不連続な速度変化よりも小さくなる。そのため、シフトダウンによるドライバの不快感が抑制されていることが分かる。さらに、波形６１３及び波形６２１に示されるように、シフトダウンの実行によりモータ１３の回転数が増加しても、エンジン１１の回転数が一定に保たれているため、ドライバが意図した通りの出力パワーが保たれていることが分かる。

図７は、本実施形態及び比較例による、車両１の加速制御とシフトダウンの実行タイミングとの関係を表すタイミングチャートである。図７において、横軸は経過時間を表す。波形７０１は、比較例による自動変速機１５の変速段の遷移を示し、波形７１１は、本実施形態による自動変速機１５の変速段の遷移を示す。また、波形７０２は、比較例による加速時における、一定の加速度に達するまでの車両１の加速度の遷移を示し、波形７１２は、本実施形態による加速時における、一定の加速度に達するまでの車両１の加速度の遷移を示す。さらに、波形７０３は、比較例によるモータ１３の回転数の遷移を示し、波形７１３は、本実施形態によるモータ１３の回転数の遷移を示す。さらにまた、波形７２１は、エンジン１１の回転数の遷移を示す。

比較例では、波形７０１に示されるように、車両１の加速開始後の時刻t2において、自動変速機１５の変速段が４速から３速にシフトダウンされる。そのため、波形７０２に示されるように、車両１の加速開始後においてシフトダウンが実行されたときに、相対的に大きく、かつ、不連続な速度変化が生じる。そのため、その不連続な速度変化が生じた際の車両１の進行方向における加速度変化により、ドライバは不快に感じることがある。

一方、本実施形態では、波形７１１に示されるように、車両１の加速開始前の時刻t1において、自動変速機１５の変速段が４速から３速にシフトダウンされる。そのため、波形７１２に示されるように、車両１の加速前に生じるシフトダウンによる不連続な速度変化は、加速中のシフトダウンによる不連続な速度変化よりも小さくなる。そのため、シフトダウンによるドライバの不快感が抑制されていることが分かる。また、加速前にダウンシフトを実施することで、加速中に駆動力が停滞することが抑制される。そのため、ＥＣＵ５は、ドライバにもたつき感を感じさせ難くすることができる。さらに、波形７１３に示されるように、シフトダウンの実行によりモータ１３の回転数が増加しても、シフトダウンの実行中においてはエンジン１１の回転数が一定に保たれている。そのため、エンジン１１の回転数が増加するタイミングと車両１が加速を開始するタイミングとの差が小さくなり、その結果として、ＥＣＵ５は、ドライバに違和感を与えないようにすることができる。

図８は、プロセッサ２３により実行される、変速制御処理の動作フローチャートである。プロセッサ２３は、以下の動作フローチャートに従って変速制御処理を実行すればよい。

プロセッサ２３のタイミング設定部３１は、カメラ２からの画像、車両１の現在位置、地図情報、及び、ドライバによる車両１の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、加減速開始タイミング及び変速タイミングを設定する（ステップＳ１０１）。

プロセッサ２３の制御部３２は、設定された変速タイミングが到来したか否か判定する（ステップＳ１０２）。変速タイミングが到来していない場合（ステップＳ１０２－Ｎｏ）、制御部３２は、所定時間経過してからステップＳ１０２の処理を繰り返す。一方、変速タイミングが到来した場合（ステップＳ１０２－Ｙｅｓ）、制御部３２は、エンジン１１の回転数が一定に保たれるようにパワートレイン４全体を制御しつつ、自動変速機１５のシフトダウンを実行する（ステップＳ１０３）。

その後、制御部３２は、加減速開始タイミングが到来したか否か判定する（ステップＳ１０４）。加減速開始タイミングが到来していない場合（ステップＳ１０４－Ｎｏ）、制御部３２は、所定時間経過してからステップＳ１０４の処理を繰り返す。一方、加減速開始タイミングが到来した場合（ステップＳ１０４－Ｙｅｓ）、制御部３２は、車両１の加速または減速を開始する（ステップＳ１０５）。そしてプロセッサ２３は、車両１の速度が加速または減速後の目標速度に達すると、車両１の加速または減速を停止して、変速制御処理を終了する。

以上に説明してきたように、この変速制御装置は、車両の加速または減速が生じるタイミングを予測する。そしてこの変速制御装置は、車両を加速または減速する前に、エンジンの回転数を一定に保ちつつ、パワートレインの自動変速機をシフトダウンする。そのため、この変速制御装置は、加速中または減速中に自動変速機をシフトダウンするよりもシフトダウンにより生じる加速度変化を抑制するとともに、エンジンの回転数の変化によるエンジン出力の変化を抑制することができる。その結果として、この変速制御装置は、車両の加速または減速の際にドライバに不快感を与えることを抑制することができる。

変形例によれば、運転制御用の電子制御装置のプロセッサ（図示せず）が、タイミング設定部３１の処理を実行してもよい。あるいは、運転制御用の電子制御装置とＥＣＵ５とは、一つの電子制御装置として一体的に構成されてもよい。

他の変形例によれば、変速制御装置による変速制御の対象となるパワートレインは、一つのモータと一つのエンジンを有するものであってもよい。例えば、パワートレインは、エンジンから動力伝達順に、エンジン、クラッチ、モータ、トルクコンバータ、及び、自動変速機を有していてもよい。この場合も、制御部３２は、予測された加減速開始タイミングよりも前の変速タイミングにおいて、自動変速機をシフトダウンすればよい。ただしこの場合、制御部３２は、シフトダウンの際にエンジンの回転数を一定に保つために、エンジンと自動変速機とが切り離されるよう、クラッチを制御する。この変形例でも、変速制御装置は、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記の実施形態または変形例による、ＥＣＵ５のプロセッサ２３の機能を実現するコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な可搬性の記録媒体に記録された形で提供されてもよい。

以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

１ 車両
２ カメラ
３ GPS受信機
４ パワートレイン
１１ エンジン
１２、１３ モータ
１４ 無段変速機
１５ 自動変速機
５ 電子制御装置(ＥＣＵ)
２１ 通信インターフェース
２２ メモリ
２３ プロセッサ
３１ タイミング設定部
３２ 制御部
６ 駆動輪

Claims (7)

1. 車両に搭載され、二つのモータの一方とエンジン間の第１の変速比に対する、前記二つのモータの他方と前記エンジン間の第２の変速比の比率が一定となるように前記第１の変速比及び前記第２の変速比を無段階で変更可能な第１の変速機と、前記二つのモータの一方と駆動輪との間の変速比を所定数の変速比の何れかに設定可能な第２の変速機とを有するパワートレインの変速制御装置であって、
   前記車両の周囲の状況を表すセンサ信号、前記車両の現在位置、前記車両が走行中の道路に関する情報を含む地図、及び、前記車両のドライバによる前記車両の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、前記車両の加速または減速を開始する加減速開始タイミングを設定するタイミング設定部と、
   前記加減速開始タイミングよりも前に前記第２の変速機におけるシフトダウンを実行するとともに、前記エンジンの回転数を一定に保つように前記第１の変速機における前記第１の変速比及び前記第２の変速比を変更するよう、前記パワートレインを制御する制御部と、
   を有する変速制御装置。
2. 前記タイミング設定部は、前記車両の前方を走行する他の車両の追い越しを前記車両の運転を制御する制御装置が提案してから前記ドライバが当該提案を承認する操作を行うまでの時間を、過去における追い越しの提案から承認する操作が行われるまでの経過時間に基づいて予測し、当該予測した時間に基づいて、前記加減速開始タイミングとして前記車両の加速を開始させるタイミングを設定する、請求項１に記載の変速制御装置。
3. 前記タイミング設定部は、前記追い越しの提案から前記ドライバが承認する操作を行うまでの予測した時間に、前記他の車両の追い越しを開始可能であることの確認に要する予測時間を加えた時間だけ前記追い越しの提案から経過した時間を前記加減速開始タイミングとする、請求項２に記載の変速制御装置。
4. 前記タイミング設定部は、前記車両から、前記車両の進行方向における次のカーブまでの距離と、前記車両の速度及び前記次のカーブの曲率半径の少なくとも一方とに基づいて、前記加減速開始タイミングとして前記車両の減速を開始させるタイミングを設定する、請求項１に記載の変速制御装置。
5. 前記タイミング設定部は、前記車両から、前記車両の進行方向における減速が要求される減速要求地点までの距離と、前記車両の速度及び前記減速要求地点における前記車両の走行可能速度の少なくとも一方とに基づいて、前記加減速開始タイミングとして前記車両の減速を開始させるタイミングを設定する、請求項１に記載の変速制御装置。
6. 車両に搭載され、二つのモータの一方とエンジン間の第１の変速比に対する、前記二つのモータの他方と前記エンジン間の第２の変速比の比率が一定となるように前記第１の変速比及び前記第２の変速比を無段階で変更可能な第１の変速機と、前記二つのモータの一方と駆動輪との間の変速比を所定数の変速比の何れかに設定可能な第２の変速機とを有するパワートレインの変速制御方法であって、
   前記車両の周囲の状況を表すセンサ信号、前記車両の現在位置、前記車両が走行中の道路に関する情報を含む地図、及び、ドライバによる前記車両の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、前記車両の加速または減速を開始する加減速開始タイミングを設定し、
   前記加減速開始タイミングよりも前に前記第２の変速機におけるシフトダウンを実行するとともに、前記エンジンの回転数を一定に保つように前記第１の変速機における前記第１の変速比及び前記第２の変速比を変更するよう、前記パワートレインを制御する、
   ことを含む変速制御方法。
7. 車両に搭載され、二つのモータの一方とエンジン間の第１の変速比に対する、前記二つのモータの他方と前記エンジン間の第２の変速比の比率が一定となるように前記第１の変速比及び前記第２の変速比を無段階で変更可能な第１の変速機と、前記二つのモータの一方と駆動輪との間の変速比を所定数の変速比の何れかに設定可能な第２の変速機とを有するパワートレインの変速制御用コンピュータプログラムであって、
   前記車両の周囲の状況を表すセンサ信号、前記車両の現在位置、前記車両が走行中の道路に関する情報を含む地図、及び、ドライバによる前記車両の操作のうちの少なくとも一つに基づいて、前記車両の加速または減速を開始する加減速開始タイミングを設定し、
   前記加減速開始タイミングよりも前に前記第２の変速機におけるシフトダウンを実行するとともに、前記エンジンの回転数を一定に保つように前記第１の変速機における前記第１の変速比及び前記第２の変速比を変更するよう、前記パワートレインを制御する、
   ことを前記車両のプロセッサに実行させる変速制御用コンピュータプログラム。

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