JP7471248B2 - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

Description

車両制御装置および車両制御方法に関し、特に、セーリング制御を行う装置および方法に関する。

セーリング制御あるいはコースティング制御と呼ばれる制御が知られている。セーリング制御は、車両の走行中に、原動機と車輪との間の動力伝達経路を遮断する制御である。セーリング制御が実行されることにより、車両が惰性で走行する。原動機としてエンジンを備える場合には、エンジンブレーキが作動しないことになり、原動機としてモータを備える場合には、回生ブレーキが作動しないことになる。

特許文献１に記載されている装置では、車間時間が短くなると、減速モードに移るために、セーリング制御である惰行モードを終了する。特許文献１に記載されている装置は、減速モードとして急減速モードと通常減速モードとを備える。通常減速モードは、エンジンと回生発電機のみを作動させて減速するモードである。急減速モードは、摩擦ブレーキを作動させるモードである。車間時間が相対的に長いときは通常減速モードとなる。車間時間が相対的に短いときは急減速モードになる。

特開２０１８－３４５９７号公報

特許文献１に記載された装置では、前車が急減速を開始したとしても、車間時間がある閾値よりも小さくなるまでは、セーリング制御が継続されることになる。したがって、減速開始が十分に早いとは言えない。減速開始が遅くなると、摩擦ブレーキを使用して急減速する必要が生じるので、乗り心地が悪化する。さらに、回生ブレーキが使用できる車両であれば、減速開始が遅れると、回生により発電できる電力量が減ることになる。

前車が急減速を開始したときに、早期にセーリング制御を終了できれば、エンジンブレーキ、回生ブレーキによる緩やかな減速が可能になり、好ましい。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、前車が急減速を開始したときに、早期にセーリング制御を終了できる車両制御装置および車両制御方法を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的態様との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための車両制御装置に係る１つの開示は、
車両（１）に搭載された原動機（４）と車輪（２）との間の動力伝達経路を遮断するセーリング制御を行うセーリング制御部（１２）と、
セーリング制御の開始および終了を判断し、判断結果をセーリング制御部に出力するセーリング判断部（１３）と、を備えた車両制御装置であって、
セーリング判断部は、セーリング制御を終了すると判断する終了条件として、
車両制御装置が用いられる車両である自車両と前車との間の車間距離と、自車両の速度とにより定まる第１の相対時間（ＴＨＷ）が、事前に設定されている第１時間閾値（ＴＨｔ１）よりも短い場合に成立する第１条件と、
車間距離と、前車と自車両との相対速度により定まる第２の相対時間（ＴＴＣ）の変化速度が、事前に設定されている変化速度閾値（ＴＨａ）を超えており、且つ、第１の相対時間が第２時間閾値（ＴＨｔ２）よりも小さい場合に条件成立となる第２条件とを備え、
第２時間閾値は、第１時間閾値よりも大きい値に設定されており、
第１の相対時間は、車間距離を自車両の速度で割った車間時間であり、
第２の相対時間は、車間距離を相対速度で割った衝突余裕時間であり、
セーリング判断部は、第１条件および第２条件の少なくとも一方が成立した場合、セーリング制御を終了すると判断する、車両制御装置である。

上記目的を達成するための車両制御方法に係る１つの開示は、
車両制御装置（１０）によって実行される車両制御方法であって、
車両（１）に搭載された原動機（４）と車輪（２）との間の動力伝達経路を遮断するセーリング制御を行うことと、
セーリング制御の開始および終了を判断することと、を含み、
セーリング制御を終了すると判断する終了条件に、
車両と前車との間の車間距離、および、車両の速度とにより定まる第１の相対時間（ＴＨＷ）が、事前に設定されている第１時間閾値（ＴＨｔ１）よりも短いという第１条件と、
車間距離と、前車と車両との相対速度により定まる第２の相対時間（ＴＴＣ）の変化速度が、事前に設定されている変化速度閾値（ＴＨａ）を超えており、且つ、第１の相対時間が第２時間閾値（ＴＨｔ２）よりも小さい場合に条件成立となる第２条件とが含まれ、
第２時間閾値は、第１時間閾値よりも大きい値に設定されており、
第１の相対時間は、車間距離を車両の速度で割った車間時間であり、
第２の相対時間は、車間距離を相対速度で割った衝突余裕時間であり、
第１条件および第２条件の少なくとも一方が成立した場合、セーリング制御を終了すると判断する、車両制御方法である。

上記車両制御装置および車両制御方法は、セーリング制御を終了すると判断する終了条件として、第１条件を備えることで、相対時間が短くなればセーリング制御を終了すると判断できる。加えて、終了条件として第２条件を備えている。

前車が急減速した場合、相対時間よりも相対時間の変化速度のほうが、変化が大きい。したがって、第２条件を備えることで、前車が急減速した場合に、早期にセーリング制御を終了できる。

車両制御装置を備えた車両の構成図。 セーリング制御の終了条件を示す図。 第２時間閾値ＴＨｔ２と第１時間閾値ＴＨｔ１の大きさを示す図。 セーリング制御部１２とセーリング判断部１３が実行する処理を示す図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の車両制御装置（以下、制御装置）１００を備えた車両１の構成図である。車両１は、制御装置１０の他、車輪２、変速機３、エンジン４、ブレーキ装置５、センサ６などを備えている。

車輪２は、車軸７を介して変速機３に連結されている。変速機３は、原動機であるエンジン４が発生する動力により、車軸７および車軸７に連結された車輪２を回転させる。変速機３と車軸７は、エンジン４と車輪２との間の動力伝達経路になっている。変速機３は、内部にクラッチを備えている。クラッチが切断されると、動力伝達経路が遮断された状態になる。

エンジン４は、車両１を駆動させる動力を発生させる。エンジン４が発生した動力は、変速機３及び車軸７を介して車輪２に伝達される。エンジン４は、燃料が供給されないときは動力を発生しない。エンジン４が動力を発生しない状態で、動力伝達経路によりエンジン４と車輪２が連結されていると、エンジンブレーキが作動する。

ブレーキ装置５は、車輪２の回転速度を低下させる装置であり、摩擦材と、その摩擦材を作動させる機構とを備えた構成である。

センサ６は、車両１に複数備えられる。センサ６には、車速センサ、前車との車間距離を測定する車間距離センサ、アクセル開度センサ、ブレーキペダルセンサなどが含まれる。車速センサは、自車両である車両１の車速を検出する。車間距離センサは、レーダ、Ｌｉｄａｒ、カメラのうちの１つ以上を用いることができる。前車は、車両１と同じ車線において、車両１の前方であって車両１に最も近い他車両である。前車との車間距離を算出するために、複数の車間距離センサを備えていてもよい。アクセル開度センサは、車両１に備えられたアクセルペダルの踏み込み量を検出する。ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを検出する。

制御装置１０は、少なくとも１つのプロセッサを備えた構成により実現できる。たとえば、制御装置１０は、プロセッサ、不揮発性メモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータにより実現できる。不揮発性メモリには、汎用的なコンピュータを制御装置１０として作動させるためのプログラムが格納されている。プロセッサが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、不揮発性メモリに記憶されたプログラムを実行することで、制御装置１０は、変速機３、エンジン４、ブレーキ装置５を制御する。

また、制御装置１０は、図１に示すように、ＡＣＣ制御部１１、セーリング制御部１２、セーリング判断部１３としても作動する。これらの作動が実行されることは、プログラムに対応する車両制御方法が実行されることを意味する。なお、制御装置１０は、エンジン４を制御する装置、変速機３を制御する装置、ブレーキ装置５を制御する装置など、複数の装置から構成されていてもよい。

ＡＣＣ制御部１１は、アダプティブクルーズ制御を実行する。アダプティブクルーズ制御は、前車が存在している場合、前車との車間距離を一定に保ちつつ、前車に追従する制御である。アダプティブクルーズ制御は、前車が存在していない場合には、車両１の速度を、事前に設定された速度に維持する。ＡＣＣ制御部１１は、運転者のスイッチ操作により、アダプティブクルーズ制御を開始および終了する。また、ＡＣＣ制御部１１は、アクセルペダルあるいはブレーキペダルの踏み込みなど、種々の終了条件が成立した場合にも、アダプティブクルーズ制御を一時的に、あるいは、完全に終了する。

セーリング制御部１２は、セーリング判断部１３による判断に基づいて、セーリング制御を行う。セーリング制御は、エンジン４と車輪２との間の動力伝達経路を遮断する制御である。セーリング制御において、エンジン４は、燃料供給が停止される状態でもよいし、アイドル運転状態でもよい。

セーリング判断部１３は、セーリング制御の開始および終了を判断する。セーリング判断部１３は、その判断の結果をセーリング制御部１２に出力する。セーリング制御の開始条件は、１つ以上の互いに独立した条件とすることができる。セーリング制御の開始条件には、前車に追従して走行している時に、車間時間ＴＨＷが開始時間閾値よりも短くなったという条件を含ませることができる。車間時間ＴＨＷは、車間距離／車両１の速度である。車間時間ＴＨＷは相対時間の一例である。

セーリング制御は、追従走行をしていないときにも実行できる。追従走行をしていないときのセーリング制御の開始条件の一例は、車両１の車速と目標車速との差が一定値以下であるという条件である。セーリング制御は、手動走行のときにも実行できる。手動走行時のセーリング制御の開始条件の一例は、車両１の速度が、事前に設定されたセーリング実行速度範囲にあり、かつ、アクセルペダルおよびブレーキペダルが操作されておらず、シフトポジションがＤポジションである、という条件である。

次に、セーリング制御の終了条件を説明する。本実施形態では、セーリング制御の終了条件として、図２に示す第１条件、第２条件、第３条件を備える。第１条件は、車間時間ＴＨＷが第１時間閾値ＴＨｔ１以下であるという条件である。車間時間ＴＨＷが第１時間閾値ＴＨｔ１よりも短い場合、第１条件は成立する。また、車間時間ＴＨＷが第１時間閾値ＴＨｔ１と等しい場合も第１条件は成立する。

第２条件は、２つの条件を備える。１つ目の条件を第２－１条件とし、２つ目の条件を第２－２条件とする。第２条件は、第２－１条件と第２－２条件が両方とも成立したときに成立する。第２－１条件は、衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値の大きさが、変化速度閾値ＴＨａ以上であるという条件である。衝突余裕時間ＴＴＣは、車間距離／相対速度により算出できる。これら車間距離と相対速度により定まるので、衝突余裕時間ＴＴＣも相対時間の一例である。相対速度は、自車両の速度が大きい場合を正とする。衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値の大きさが変化速度閾値ＴＨａを超えている場合、すなわち、衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値の大きさが変化速度閾値ＴＨａよりも大きい場合には第２－１条件は成立する。また、衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値の大きさが変化速度閾値ＴＨａと等しい場合も第２－１条件は成立する。

第２－２条件は、車間時間ＴＨＷが第２時間閾値ＴＨｔ２以下であるという条件である。車間時間ＴＨＷが第２時間閾値ＴＨｔ２よりも短い場合、第２－２条件は成立する。また、車間時間ＴＨＷが第２時間閾値ＴＨｔ２と等しい場合も第２－２条件は成立する。

第２時間閾値ＴＨｔ２は第１時間閾値ＴＨｔ１よりも大きい。第１条件が成立する車間時間ＴＨＷの範囲と、第２－２条件が成立する車間時間ＴＨＷの範囲は、図３に示す関係になる。ただし、第２条件が成立するには、第２－１条件も成立する必要があるのに対して、第１条件は車間時間ＴＨＷの条件のみである。したがって、第２条件は、車間時間ＴＨＷが第１時間閾値ＴＨｔ１から第２時間閾値ＴＨｔ２までの間で成立する点に意味がある条件である。

第２－１条件は、衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値の大きさを判断する。衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値は、衝突余裕時間ＴＴＣの変化速度、あるいは、相対加速度と言うこともできる。衝突余裕時間ＴＴＣは車間距離／相対速度であるから、前車が急減速すると、衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値は大きく変化する。第２条件は、車間時間ＴＨＷが第１時間閾値ＴＨｔ１から第２時間閾値ＴＨｔ２までの間であっても、前車が急減速した場合には、セーリング制御を終了するための条件である。

変化速度閾値ＴＨａは、前車が急減速したことを判断できる値に設定されている。また、前車が遠くに存在していれば、前車が急減速しても自車両が減速する必要がない。第２時間閾値ＴＨｔ２は、前車が急減速したときに、自車両が減速する必要があるかどうかという観点で設定される。第２時間閾値ＴＨｔ２の一例は２０秒である。第２時間閾値ＴＨｔ２よりも短い第１時間閾値ＴＨｔ１は、たとえば１０秒である。

第３条件は、アクセルペダルが踏み込まれた、ブレーキペダルが踏み込まれたなどであり、１つ以上の条件が設定される。第３条件は、アダプティブクルーズ制御の終了条件と同一の条件を含んでいる。

セーリング判断部１３は、セーリング制御実行中に、第１条件、第２条件、第３条件のい ずれか１つが成立した場合、セーリング制御の終了条件が成立したことを、セーリング制御部１２に出力する。

図４に、セーリング制御部１２およびセーリング判断部１３が実行する処理をフローチャートにして示す。図４に示す処理は、車両１が走行している間、周期的に実行する。ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１では、セーリング判断部１３が、セーリング制御の開始条件を判断するためのセンサ信号を取得する。Ｓ１で取得するセンサ信号は、たとえば、車間距離センサが検出した信号、車速センサが検出した信号である。

Ｓ２では、セーリング判断部１３が、Ｓ１で取得したセンサ信号をもとに、セーリング制御の開始条件が成立したか否かを判断する。Ｓ２の判断結果がＮＯであれば図４に示す処理を終了する。Ｓ２の判断結果がＹＥＳであればＳ３に進む。Ｓ３では、セーリング判断部１３がセーリング制御部１２に、セーリング制御の開始条件が成立したこと示す信号を出力する。セーリング制御部１２は、その信号を取得した場合に、セーリング制御を開始する。

Ｓ４では、セーリング判断部１３が、セーリング制御の終了条件を判断するためのセンサ信号を取得する。Ｓ４で取得するセンサ信号は、たとえば、車間距離センサが検出した信号、車速センサが検出した信号である。

Ｓ５では、セーリング判断部１３が、Ｓ４で取得した信号をもとに、セーリング制御の終了条件が成立したか否かを判断する。セーリング制御の終了条件には、衝突余裕時間ＴＴＣに関する条件が含まれる。衝突余裕時間ＴＴＣを算出するためには、相対速度が必要になる。相対速度は、車間距離の時間変化から算出する。Ｓ５の判断結果がＮＯであればＳ４に戻る。Ｓ５の判断結果がＹＥＳであればＳ６に進む。

Ｓ６では、セーリング判断部１３がセーリング制御部１２に、セーリング制御の終了条件が成立したことを示す信号を出力する。セーリング制御部１２は、その信号を取得した場合に、セーリング制御を終了する。

〔実施形態のまとめ〕
以上、説明した本実施形態の制御装置１０は、セーリング制御の終了条件として、第１条件を備えることで、車間時間ＴＨＷが短くなればセーリング制御を終了する。加えて、終了条件として第２条件を備えている。

前車が急減速した場合、車間時間ＴＨＷよりも衝突余裕時間ＴＴＣの変化速度のほうが、変化が大きい。したがって、第２条件を備えることで、前車が急減速した場合に、早期にセーリング制御を終了できる。

第２条件は、車間時間ＴＨＷが第２時間閾値ＴＨｔ２以下であるという第２－２条件を含んでいる。したがって、車間時間ＴＨＷが大きく、減速の必要がないときにまで、セーリング制御を終了して車両１を減速させてしまうことを抑制できる。

本実施形態では、第２条件において、時間微分する相対時間として衝突余裕時間ＴＴＣを用いている。衝突余裕時間ＴＴＣは分母が相対速度であるので、分母が自車両の速度である車間時間ＴＨＷよりも前車の急減速が反映された値になる。したがって、時間微分する相対時間を車間時間ＴＨＷとするよりも迅速に、前車が急減速した場合にセーリング制御を終了できる。

一方、第１条件では、相対時間として車間時間ＴＨＷを用いている。車間時間ＴＨＷが短い場合には、車間時間ＴＨＷをもとに減速制御のタイミングを決定すると、運転者が自分でブレーキ操作するときの減速タイミングに近い減速タイミングで減速制御を開始できる。したがって、運転者に与える違和感を軽減できる。

以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

＜変形例１＞
実施形態では、第１条件において車間時間ＴＨＷを用いていた。しかし、第１条件において、車間時間ＴＨＷに代えて衝突余裕時間ＴＴＣを用いてもよい。また、第２－２条件も、車間時間ＴＨＷに代えて衝突余裕時間ＴＴＣを用いてもよい。

＜変形例２＞
実施形態では、第２－１条件において、衝突余裕時間ＴＴＣを時間微分していた。しかし、衝突余裕時間ＴＴＣに代えて車間時間ＴＨＷを時間微分してもよい。

＜変形例３＞
第１条件において、車間時間ＴＨＷが第１時間閾値ＴＨｔ１と等しい場合を除外してもよい。すなわち、車間時間ＴＨＷが第１時間閾値ＴＨｔ１よりも小さいことを第１条件としてもよい。また、第２－１条件において、変化速度閾値ＴＨａと等しい場合を除外してもよい。第２－２条件において、車間時間ＴＨＷが第２時間閾値ＴＨｔ２と等しい場合を除外してもよい。

＜変形例４＞
第２－１条件は、衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値の大きさ、すなわち、絶対値を、変化速度閾値ＴＨａと比較していた。しかし、衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値を変化速度閾値ＴＨａと比較してもよい。前車が減速すると衝突余裕時間ＴＴＣは短くなる。したがって、前車が減速するときの衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値は負になる。衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値と比較する変化速度閾値ＴＨａはマイナスの値であり、前車が急減速すると、衝突余裕時間ＴＴＣの時間微分値は、変化速度閾値ＴＨａよりも小さくなる側に変化速度閾値ＴＨａを超える。

＜変形例５＞
実施形態では原動機としてエンジン４を備えた車両１を開示した。しかし、原動機としてモータを備えた車両、または、原動機としてエンジンおよびモータを備えた車両にも、実施形態で開示下技術は適用できる。

＜変形例６＞
本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部およびその手法は、専用ハードウエア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。ハードウエア論理回路は、たとえば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡである。

また、コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体はＲＯＭに限られず、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていればよい。たとえば、フラッシュメモリに上記プログラムが記憶されていてもよい。

１：車両 ２：車輪 ３：変速機 ４：エンジン（原動機） ５：ブレーキ装置 ６：センサ ７：車軸 １０：制御装置 １１：ＡＣＣ制御部 １２：セーリング制御部 １３：セーリング判断部 ＴＨＷ：車間時間 ＴＨａ：変化速度閾値 ＴＨｔ１：第１時間閾値 ＴＨｔ２：第２時間閾値 ＴＴＣ：衝突余裕時間

Claims (2)

1. 車両（１）に搭載された原動機（４）と車輪（２）との間の動力伝達経路を遮断するセーリング制御を行うセーリング制御部（１２）と、
   前記セーリング制御の開始および終了を判断し、判断結果を前記セーリング制御部に出力するセーリング判断部（１３）と、を備えた車両制御装置であって、
   前記セーリング判断部は、前記セーリング制御を終了すると判断する終了条件として、
   前記車両制御装置が用いられる車両である自車両と前車との間の車間距離と、前記自車両の速度とにより定まる第１の相対時間（ＴＨＷ）が、事前に設定されている第１時間閾値（ＴＨｔ１）よりも短い場合に成立する第１条件と、
   前記車間距離と、前記前車と前記自車両との相対速度により定まる第２の相対時間（ＴＴＣ）の変化速度が、事前に設定されている変化速度閾値（ＴＨａ）を超えており、且つ、前記第１の相対時間が第２時間閾値（ＴＨｔ２）よりも小さい場合に条件成立となる第２条件とを備え、
   前記第２時間閾値は、前記第１時間閾値よりも大きい値に設定されており、
   前記第１の相対時間は、前記車間距離を前記自車両の速度で割った車間時間であり、
   前記第２の相対時間は、前記車間距離を前記相対速度で割った衝突余裕時間であり、
   前記セーリング判断部は、前記第１条件および前記第２条件の少なくとも一方が成立した場合、前記セーリング制御を終了すると判断する、車両制御装置。
2. 車両制御装置（１０）によって実行される車両制御方法であって、
   車両（１）に搭載された原動機（４）と車輪（２）との間の動力伝達経路を遮断するセーリング制御を行うことと、
   前記セーリング制御の開始および終了を判断することと、を含み、
   前記セーリング制御を終了すると判断する終了条件に、
   車両と前車との間の車間距離、および、前記車両の速度とにより定まる第１の相対時間（ＴＨＷ）が、事前に設定されている第１時間閾値（ＴＨｔ１）よりも短いという第１条件と、
   前記車間距離と、前記前車と前記車両との相対速度により定まる第２の相対時間（ＴＴＣ）の変化速度が、事前に設定されている変化速度閾値（ＴＨａ）を超えており、且つ、前記第１の相対時間が第２時間閾値（ＴＨｔ２）よりも小さい場合に条件成立となる第２条件とが含まれ、
   前記第２時間閾値は、前記第１時間閾値よりも大きい値に設定されており、
   前記第１の相対時間は、前記車間距離を前記車両の速度で割った車間時間であり、
   前記第２の相対時間は、前記車間距離を前記相対速度で割った衝突余裕時間であり、
   前記第１条件および前記第２条件の少なくとも一方が成立した場合、前記セーリング制御を終了すると判断する、車両制御方法。

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