WO2019244261A1 - 車両制御方法および車両制御装置 - Google Patents

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WO2019244261A1
WO2019244261A1 PCT/JP2018/023369 JP2018023369W WO2019244261A1 WO 2019244261 A1 WO2019244261 A1 WO 2019244261A1 JP 2018023369 W JP2018023369 W JP 2018023369W WO 2019244261 A1 WO2019244261 A1 WO 2019244261A1
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WO
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vehicle
acceleration
speed
driving force
engine
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Application number
PCT/JP2018/023369
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English (en)
French (fr)
Inventor
上野　宗利
弘明 川村
康平 大島
Original Assignee
日産自動車株式会社
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Publication date
Application filed by 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B60W20/19—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for achieving enhanced acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/10—Path keeping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle

Definitions

  • the present invention relates to control of a vehicle that executes automatic driving control that performs at least acceleration and deceleration of the vehicle and lane change without a driver's operation.
  • the lane may be changed in order to pass the slow preceding vehicle.
  • acceleration may be required in accordance with the lane change.
  • the own vehicle is unable to change lanes because the other vehicle is in the overtaking lane while the own vehicle is running in the running lane at the target vehicle speed.
  • the vehicle decelerates until the other vehicle goes ahead in order to maintain the inter-vehicle distance with the preceding vehicle, and then accelerates to the target vehicle speed along with the lane change.
  • an object of the present invention is to enable rapid acceleration even in the case of re-acceleration as described above.
  • a hybrid vehicle is taken as an example.
  • a problem that the acceleration responsiveness may deteriorate even in a normal engine-driven vehicle may occur.
  • this is a case in which the clutch between the engine and the drive wheels is released during high-speed running, and the engine is stopped, so-called sailing stop control for running by inertia is performed, and the vehicle catches up with a slower preceding vehicle.
  • sailing stop control for running by inertia is performed, and the vehicle catches up with a slower preceding vehicle.
  • the system is in a state where the driving force required for acceleration cannot be secured, so that the responsiveness of acceleration deteriorates as in the above-described hybrid vehicle.
  • the automatic driving control that performs at least acceleration and deceleration of the vehicle and the lane change without the driver's operation is performed, and during execution of the automatic driving control, it is determined whether or not to accelerate ahead.
  • the current driving state is a system state in which the driving force can be secured, the state is maintained.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power train of a hybrid vehicle.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the control system of the hybrid vehicle.
  • FIG. 3 is a control block diagram of the integrated controller.
  • FIG. 4 is a target steady-state drive torque map.
  • FIG. 5 is an MG assist torque map.
  • FIG. 6 is a driving mode selection map.
  • FIG. 7 is a running power generation request output map.
  • FIG. 8 is a map showing the best fuel consumption line according to the vehicle speed.
  • FIG. 9 is a shift map of the automatic transmission.
  • FIG. 10 is a timing chart of a scene overtaking a slow preceding vehicle.
  • FIG. 11 is a timing chart in a case where the vehicle merges with the main line on an expressway or the like.
  • FIG. 10 is a timing chart of a scene overtaking a slow preceding vehicle.
  • FIG. 11 is a timing chart in a case where the vehicle merges with the main line on an expressway or
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the effect of prohibiting EV transition when acceleration is predicted.
  • FIG. 13 is a control routine for setting the lane change flag with acceleration.
  • FIG. 14 is a control routine for setting the speed limit UP prediction flag.
  • FIG. 15 is a control routine for setting a driving force securing request flag.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a power train of a hybrid vehicle to which the present embodiment is applied.
  • a motor generator (hereinafter, also referred to as MG) 2 and an automatic transmission 3 are interposed in a power transmission path from the engine 1 to the left and right drive wheels 7.
  • An output shaft 1A of the engine 1 and an input shaft 2A of the MG 2 are connected via a first clutch 4 (hereinafter, also referred to as CL1) having a variable torque capacity.
  • the output shaft 2B of the MG 2 and the input shaft 3A of the automatic transmission 3 are connected.
  • a differential gear 6 is interposed between the output shaft 3B of the automatic transmission 3 and the left and right drive wheels 7.
  • One of the clutches of the variable torque capacity that is responsible for power transmission in the automatic transmission 3 is used as a second clutch 5 (hereinafter, also referred to as CL2) that connects and disconnects power transmission from the MG 2 to the drive wheels 7.
  • CL2 second clutch 5
  • the power train includes an engine speed sensor 10 for detecting the engine speed, an MG speed sensor 11 for detecting the speed of the MG 2, and an AT input speed sensor for detecting the input speed of the automatic transmission 3. And an AT output rotation speed sensor 13 for detecting the output rotation speed of the automatic transmission 3.
  • the engine 1 is an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine.
  • the MG2 has both a function as an electric motor driven by electric power supplied from a battery 9 described later and a function as a generator that generates an electromotive force by rotating by an external force input via the driving wheels 7.
  • the automatic transmission 3 is a stepped automatic transmission. In this embodiment, a seven-speed transmission is used. In FIG. 1, gears and fastening elements other than CL2 are omitted.
  • a wet multi-plate clutch capable of continuously controlling the oil flow rate and the oil pressure with a proportional solenoid is used.
  • the automatic transmission 3 combines the power of the engine 1 input via the CL1 with the power of the MG2 and outputs the synthesized power to the drive wheels 7.
  • the power train has two operation modes according to the connection state of CL1.
  • the first is an EV mode in which the vehicle runs with only the power of MG2 with CL1 released, and the second is an HEV mode in which the vehicle runs with the power of engine 1 and the power of MG2 with CL1 connected.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a control system for a hybrid vehicle to which the present embodiment is applied.
  • This control system includes an integrated controller 20 that integrally controls the operation of the power train, an engine controller 21 that controls the engine 1, and an MG controller 25 that controls the MG 2 via the inverter 8.
  • the integrated controller 20, the engine controller 21, and the MG controller 25 exchange information by CAN communication.
  • the integrated controller 20, the engine controller 21, and the MG controller 25 are configured by a microcomputer including a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). Is done.
  • CPU central processing unit
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • Is done Is done.
  • Each of the above-mentioned controllers may be constituted by a plurality of microcomputers.
  • This control system includes a first solenoid valve 14 (CL1_SOL) for controlling the hydraulic pressure of CL1, and a second solenoid valve 15 (CL2_SOL) for controlling the hydraulic pressure of CL2.
  • CL1_SOL first solenoid valve 14
  • CL2_SOL second solenoid valve 15
  • the detection signals of the above-described engine rotation speed sensor 10, MG rotation speed sensor 11, AT input rotation speed sensor 12, and AT output rotation speed sensor 13 are input to the integrated controller 20.
  • the integrated controller 20 also receives detection signals from the brake oil pressure sensor 24, the SOC sensor 16 for detecting the state of charge of the battery 9, and the accelerator opening sensor 17 for detecting the accelerator opening APO.
  • the integrated controller 20 selects an operation mode capable of realizing a driving force desired by the driver (hereinafter, also referred to as a driving force request) based on the accelerator opening, the charged state of the battery 9 and the vehicle speed. Then, the integrated controller 20 instructs the MG controller 25 of the target MG torque or the target MG rotation speed, instructs the engine controller 21 of the target engine torque, and outputs a drive signal to the first solenoid valve 14 and the second solenoid valve 15. .
  • the vehicle speed is calculated by the integrated controller 20 based on the AT output rotation speed, the diameter of the drive wheels 7 and the reduction ratio of the differential gear 6.
  • the integrated controller 20 is also electrically connected to the camera 23, the radar 22, the navigation system 19, and the external communication system 18.
  • the camera 23 captures an image of the surroundings of the vehicle and outputs the captured image to the integrated controller 20 as image data.
  • the radar 22 irradiates, for example, a laser or a millimeter wave around the own vehicle and receives the reflected wave.
  • the radars 22 are arranged, for example, at the four corners of the vehicle body and at the front part of the vehicle body, and based on the received reflected waves, the distance to an object around the vehicle, the relative speed between the vehicle and the object, the direction of the object. And the like, and outputs these data to the integrated controller 20.
  • the ⁇ navigation system 19 ⁇ includes a GPS receiver that receives a signal of a Global ⁇ Positioning ⁇ System ⁇ (GPS) satellite, and a map database that stores map information.
  • GPS Global ⁇ Positioning ⁇ System ⁇
  • the navigation system 19 recognizes the traveling position of the own vehicle based on the received GPS signal and the map database. Further, the navigation system 19 sets a traveling route to the input destination.
  • the external communication system 18 is a wireless communication device that performs at least one of vehicle-to-vehicle communication and road-to-vehicle communication, and outputs received information to the integrated controller 20.
  • the integrated controller 20 uses a power train and a steering system (not shown) based on information from the camera 23, the radar 22, the navigation system 19, and the external communication system 18 and signals from the above sensors. ) And a brake system (not shown).
  • FIG. 3 is a block diagram showing a method of calculating the target engine torque and the like by the integrated controller 20.
  • the integrated controller 20 includes a target drive torque calculation unit B100, a mode selection unit B200, a target power generation output calculation unit B300, an operating point command unit B400, and a shift control unit B500.
  • Each of these blocks B100 to B500 shows the function of the integrated controller 20 as a virtual unit, and does not mean physical existence.
  • the target drive torque calculation unit B100 calculates the target steady drive torque of the engine 1 and the MG assist torque of the MG2 using the input accelerator pedal opening APO and vehicle speed VSP, and uses the sum of these as the target drive torque. Output to operating point command section B400 described later. That is, in the case of the EV mode, the MG assist torque is the target drive torque, and in the case of the HEV mode, the sum of the target steady state drive torque and the MG assist torque is the target drive torque.
  • the target steady-state driving torque is calculated using the map shown in FIG.
  • the MG assist torque is calculated using the map shown in FIG. 4 and 5, the vertical axis represents torque, the horizontal axis represents engine speed, and a torque line is set for each accelerator opening APO.
  • the mode selection unit B200 selects either the EV mode or the HEV mode using the input accelerator opening APO and vehicle speed VSP and the map shown in FIG. 6, and sets the selected traveling mode to an operating point command unit B400 described later.
  • SOC state of charge
  • the specific selection method is as follows.
  • the mode selection unit B200 starts the engine start. To determine. That is, the HEV mode is selected.
  • the mode selection unit B200 determines to stop the engine. That is, the EV mode is selected.
  • the mode selection unit B200 selects the EV mode.
  • the mode selection unit B200 selects the HEV mode.
  • FIG. 6 shows the engine start line and the engine stop line when the SOC is divided into the high SOC and the low SOC, but the SOC is further subdivided and the engine start line and the engine stop line are set for each SOC. May be.
  • the target power generation output calculation unit B300 uses the input SOC of the battery 9 and the map shown in FIG. 7 to output an engine output (a power generation request output during running) for making the power generation amount of the MG2 to a magnitude corresponding to the power generation request. ) Is calculated.
  • the vertical axis represents the required power generation output during traveling
  • the horizontal axis represents the SOC of the battery 9. The lower the SOC, the greater the amount of power required for charging, and the higher the required power generation output during traveling becomes on the charging side. That is, the engine output for increasing the power generation amount of MG2 increases.
  • the target power generation output calculation unit B300 calculates the engine output required to move the operating point determined by the current accelerator opening APO and the engine speed to the best fuel consumption line shown in FIG. Then, the engine output required to move the operating point is compared with the above-described power generation request output during traveling, and the smaller one is output to a later-described operating point command unit B400 as a target power generation output.
  • the operating point command section B400 determines the target engine torque, the target MG torque, the first solenoid valve 14 from the current accelerator opening APO, vehicle speed VSP, target driving torque, traveling mode, and target power generation output as operating point reaching targets. , The target CL2 torque capacity, and the target AT shift are calculated.
  • the target AT shift is a target value of the gear position of the automatic transmission 3.
  • FIG. 9 shows a map used for determining the target AT shift.
  • FIG. 9 shows an upshift line (solid line in the figure) and a downshift line (dashed line in the figure) as boundaries for switching gears, with the vertical axis representing accelerator opening APO and the horizontal axis representing vehicle speed VSP. .
  • the operating point determined by the accelerator opening APO and the vehicle speed VSP crosses the upshift line or the downshift line, a shift request is output, and the shift friction element of the automatic transmission 3 is engaged or released according to the shift request to shift. Perform
  • the shift control unit B500 calculates a current command value of a solenoid valve (AT solenoid valve) in the automatic transmission 3 to achieve the target CL2 torque capacity and the target AT shift, and controls the AT solenoid valve based on the current command value. I do.
  • a solenoid valve AT solenoid valve
  • the target CL2 torque capacity during running the vehicle is the size for fastening.
  • the CL2 is released, and the target CL2 torque capacity becomes zero.
  • the integrated controller 20 When switching from the EV mode to the HEV mode, the integrated controller 20 performs the following control.
  • the integrated controller 20 controls the CL2 torque capacity so that the CL2 slips in the half-clutch state when the accelerator opening APO exceeds the engine start line described in FIG.
  • the integrated controller 20 increases the rotation speed of the engine 1 by starting engagement of CL1 when CL2 starts slipping.
  • the integrated controller 20 starts fuel injection and spark ignition to start the engine 1.
  • the integrated controller 20 completely closes the CL1 at a timing when the rotation speed of the engine 1 substantially matches the rotation speed of the MG2, and thereafter completely closes the CL2 to shift to the HEV mode.
  • the target driving torque calculation unit B100 calculates the target driving torque based on the speed limit, the gradient, and other information of the road on which the vehicle is traveling. Further, if the driver operates the accelerator pedal, the integrated controller 20 calculates the accelerator opening APO at which the target driving torque calculated as described above is reached, and uses this as the mode selection unit B200 and the operating point command. It is assumed that the accelerator opening APO is input to the section B400.
  • the acceleration referred to here is an acceleration aimed at reaching a target vehicle speed, and does not include an increase in the vehicle speed during a vehicle speed change caused by a lane changing operation, a change in a road gradient, or the like.
  • FIG. 10 is a timing chart of a scene in which the vehicle ahead of a slow preceding vehicle is overtaken while traveling on the highway in the HEV mode by automatic driving.
  • the slow preceding vehicle is a preceding vehicle that travels in the same lane as the own vehicle at a vehicle speed lower than the target vehicle speed (for example, the speed limit) of the own vehicle.
  • the own vehicle is traveling in the driving lane, and when the own vehicle catches up with the preceding vehicle, there is another vehicle in the overtaking lane, so the own vehicle slows down to let the other vehicle go first, It is assumed that the vehicle changes lanes after the vehicle first goes.
  • the integrated controller 20 changes the own vehicle lane based on the relative vehicle speed between the own vehicle and the preceding vehicle. To decide whether to overtake the preceding car. If it is determined that the vehicle will pass, the integrated controller 20 turns on the direction indicator, turns on a driving force securing request flag described later, and further turns on the EV transition inhibition flag in conjunction with the turning on of the driving force securing request flag. The transition to the mode is prohibited (timing T1).
  • the driving force securing request flag is turned ON when it is necessary to make the output of the engine 1 usable.
  • the driving force securing request flag is turned on, the state transits to a system state in which the driving force necessary for acceleration can be secured, that is, the HEV mode. Note that a time difference may be provided between turning on the direction indicator and turning on the driving force securing request flag.
  • the ⁇ EV transition prohibition flag is a flag that prohibits a transition to the EV mode when in the HEV mode and causes a transition to the HEV mode when in the EV mode. In the case of the EV mode, the EV mode may be continued.
  • the integrated controller 20 determines whether there is another vehicle on the side of or behind the overtaking lane.
  • the driving force request decreases to maintain the target vehicle speed (timing T2). While maintaining the target vehicle speed, the distance from the preceding vehicle is reduced, but the lane change cannot be started because there is another vehicle in the overtaking lane on the side of the host vehicle, so the integrated controller 20 lowers the vehicle speed. Accordingly, the driving force request further decreases, and accordingly, the integrated controller 20 issues a shift command from the fifth speed to the seventh speed (solid line of “gear stage” in FIG. 10) (timing T3).
  • the EV transition prohibition flag is ON at the timing T1, so that the HEV mode is maintained without transition to the EV mode at the timing T3.
  • the integrated controller 20 starts the lane change operation after confirming that another vehicle traveling in the overtaking lane has gone first (timing T4). At this time, since the HEV mode is maintained, acceleration can be started immediately.
  • the driving force securing request flag is turned off when the lane changing operation is completed (timing T5).
  • the ON state may be continued until the actual vehicle speed reaches the target vehicle speed.
  • the EV transition prohibition flag is also turned off. Note that, in order to prevent the transition to the EV mode during acceleration, the EV transition prohibition flag may be kept ON while the change in the driving force is greater than zero. Even when the EV transition prohibition flag is turned off, the transition to the EV mode may be prohibited during acceleration.
  • the shift command value is an up command from the fifth speed to the seventh speed with deceleration (timing T3), and is a down command from the seventh speed to fifth speed with the start of lane change (timing T4).
  • timing T3 the shift command value change
  • T4 the actual shift stage changes from the fifth speed to the seventh speed after the lane change starts, and then from the seventh speed again.
  • the speed returns to the fifth speed (broken line of "gear position" in FIG. 10).
  • the acceleration becomes slower once the seventh speed is achieved. Therefore, in order to further enhance the response of acceleration, when the driving force securing request flag is ON, upshifting when the driving force request decreases may be prohibited. Further, the fuel cut of the engine 1 during deceleration for maintaining the inter-vehicle distance with the preceding vehicle may be prohibited.
  • FIG. 11 is a timing chart in a case where the vehicle merges with the main line at a junction of an expressway during automatic driving.
  • the vehicle is traveling in the acceleration lane in the EV mode, the vehicle decelerates in order to make another vehicle on the main line go first, and the vehicle changes lanes after the other vehicle goes ahead. To join the main line.
  • the information from the navigation system 19 and the external communication system 18 indicates in advance that the speed limit will increase and the point at which the speed limit will increase. Further, if the point at which the speed limit rises is known, the timing of passing through the point can be calculated based on the vehicle speed of the own vehicle. Therefore, upon detecting that the speed limit is increasing, the integrated controller 20 turns on the driving force securing request flag before the timing T2 when the speed limit is increased, and turns on the EV transition prohibition flag in conjunction with this ( Timing T1).
  • the period from the timing T1 to the timing T2 is, for example, about several seconds.
  • timing T2 When the speed limit increases (timing T2), the driving force request increases for acceleration, and the driving mode changes from the EV mode to the HEV mode with the increase in the driving force request. Further, in preparation for acceleration, the integrated controller 20 commands a downshift from the fifth speed to the fourth speed (timing T3).
  • the integrated controller 20 turns on the direction indicator before starting the merge (for example, several seconds before) (timing T4). At this time, the integrated controller 20 detects another vehicle traveling on the main line, and decelerates the own vehicle to make the other vehicle go first. As a result, the driving force request is reduced, and the shift command value is an upshift from the fourth speed to the seventh speed.
  • the HEV mode is maintained without transition to the EV mode.
  • the integrated controller 20 starts accelerating after confirming that the other vehicle has gone first, and starts to join the main line at timing T5.
  • the integrated controller 20 turns off the driving force securing request flag (timing T6). In addition, it may be turned off at the timing when the actual vehicle speed reaches the target vehicle speed.
  • the integrated controller 20 always turns ON the driving force securing request flag. This is to secure the driving force in preparation for the subsequent acceleration when the preceding vehicle on the same lane as the own vehicle decelerates, or when the own vehicle decelerates in relation to other vehicles traveling on the main lane. It is.
  • the mode is switched from the EV mode to the HEV mode after the timing T1 at which the EV transition prohibition flag is turned on.
  • the mode may be switched to the HEV mode at the timing T1.
  • the vehicle may decelerate in relation to the preceding vehicle or another vehicle traveling on the main line, and may join the main line without accelerating. In such a case, the engine 1 may be started. It is wasted and fuel efficiency is reduced. Therefore, in order to suppress a decrease in fuel consumption performance when merging without accelerating, the switching timing to the HEV mode is delayed as shown in FIG.
  • the accelerator opening APO in FIG. 12 is calculated by the integrated controller 20 based on the target driving torque during automatic operation.
  • a solid line indicates the engine speed and a broken line indicates the motor speed.
  • the integrated controller 20 commands an upshift from the fifth speed to the seventh speed. Accordingly, the engine start prohibition flag is turned ON (timing T1).
  • the engine 1 is kept operating because the vehicle is traveling in the HEV mode. However, if the vehicle is traveling in the EV mode, it is not possible to transition to the HEV mode even if the drive request torque increases.
  • the engine start prohibition flag is kept on until the actual upshift ends (until timing T3).
  • the reason why the engine start is prohibited until the upshift ends is as follows.
  • the transition to the EV mode at the time of deceleration is prohibited. Therefore, as shown by the solid line in the "acceleration" chart of FIG.
  • acceleration using the outputs of the engine 1 and the MG2 can be started (timing T2).
  • the engine 1 is stopped at the time of deceleration, and the mode transits to the EV mode. Then, even if accelerator opening APO increases after timing T2, engine 1 cannot be started until timing T3 when the upshift ends. Then, since the engine 1 is started after the end of the upshift, the acceleration start timing is delayed as compared with the present embodiment, as indicated by the broken line in the "acceleration" chart of FIG.
  • the command value (solid line) changes from 5th to 7th to 5th to 4th, whereas the actual gear is 5th to 6th to 5th to 4th.
  • the reason is that there is a response delay from the input of the command value to the actual shift. That is, since the command value has changed from the seventh speed to the fifth speed at the time when the actual upshift operation has started, the downshift is switched after the upshift to the sixth speed.
  • control routines of FIGS. 13 to 15 are programmed in the integrated controller 20.
  • FIG. 13 shows a control routine for setting a lane change flag with acceleration used in a control routine for setting a driving force securing request flag in FIG. 15 described later.
  • the lane change flag with acceleration is a flag indicating whether or not the lane change involves acceleration, and is turned ON when the lane change involves acceleration.
  • FIG. 14 shows a control routine for setting a speed limit increase prediction flag used in a control routine for setting a driving force securing request flag in FIG. 15 described later.
  • the speed limit increase prediction flag is a flag indicating whether or not the speed limit may increase on the route on which the vehicle travels, and is turned ON when the speed limit increases.
  • FIG. 15 is a control routine for setting a driving force securing request flag which is a trigger for turning on the EV transition prohibition flag.
  • the driving force securing request flag is turned ON when it is necessary to set the system state in which the driving force is secured, that is, when it is necessary to set the HEV mode.
  • step S100 the integrated controller 20 determines whether there is a possibility of overtaking or merging.
  • the preceding vehicle on the same lane as the own vehicle is detected by the radar 22 or the camera 23, it is determined that there is a possibility of overtaking.
  • the map information of the navigation system 19, and the set traveling route the own vehicle changes lanes, or the lane in which the own vehicle is traveling and another lane merge. If so, it is determined that there is a possibility of merging.
  • step S110 If the integrated controller 20 determines that there is a possibility of overtaking or merging, it executes the processing of step S110, and otherwise, ends the present routine.
  • step S110 integrated controller 20 determines whether or not to change lanes accompanied by acceleration. Based on information from the radar 22 or the camera 23, the integrated controller 20 obtains the relative vehicle speed or the inter-vehicle distance from the preceding vehicle, and whether or not there is another vehicle in the overtaking lane. If it is determined that the vehicle will accelerate to the target vehicle speed, it is determined that the lane change involves acceleration. Further, the integrated controller 20 determines whether or not the speed limit increases based on information from the external communication system 18 and the navigation system 19. When the speed limit increases, it is determined that a lane change accompanied by acceleration is to be performed.
  • the integrated controller 20 executes the processing of step S120 if the lane change involves acceleration, and otherwise executes the processing of step S150.
  • step S120 the integrated controller 20 turns on the lane change flag with acceleration, turns on the direction indicator, and starts counting with a built-in timer.
  • step S130 the integrated controller 20 determines whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the count and before the start of the lane change. If the determination result is affirmative, the process of step S140 is performed. If not, this routine ends.
  • step S140 the integrated controller 20 executes lane change.
  • step S150 the integrated controller 20 determines whether or not to change lanes without acceleration.
  • the lane change without acceleration is, for example, a lane change when the vehicle deviates from the main line to get off the highway, or a case where the lane can be changed at the current vehicle speed because there is no other vehicle other than the preceding vehicle.
  • step S160 determines that the lane change without acceleration is to be performed
  • step S190 executes the process of step S190.
  • step S160 the integrated controller 20 turns off the lane change flag with acceleration, turns on the direction indicator, and starts counting with a built-in timer.
  • step S190 the integrated controller 20 turns off the lane change flag with acceleration, turns off the direction indicator, and ends this routine. This is because S190 is executed when neither lane change with acceleration nor lane change without acceleration is performed, that is, when lane change is not performed.
  • step S200 the integrated controller 20 reads the current position of the vehicle using the navigation system 19.
  • step S210 the integrated controller 20 determines whether or not the current vehicle position is before the position at which the speed limit increases, and if it is, the process of step S220 is executed. Execute the process.
  • step S220 the integrated controller 20 predicts the time Tup required to reach the position where the speed limit increases, based on the distance to the position where the speed limit increases and the current vehicle speed.
  • step S230 the integrated controller 20 determines whether or not the time Tup is equal to or shorter than a predetermined time. On the other hand, if the time Tup is longer than the predetermined time, the speed limit UP prediction flag is turned off in step S260, and this routine ends.
  • step S250 the integrated controller 20 determines whether or not the speed limit UP prediction flag is OFF. On the other hand, when the speed limit UP prediction flag is ON, the process of step S270 is executed.
  • step S270 the integrated controller 20 determines whether the current vehicle speed is lower than the target vehicle speed. If the current vehicle speed is lower, in step S280, the integrated controller 20 continues to predict whether or not the speed limit increases. The processing of step S260 described above is executed, and this routine ends.
  • step S300 the integrated controller 20 reads the above-described lane change flag with acceleration, the above-described speed limit UP prediction flag, and the operation state signal of the direction indicator.
  • step S310 the integrated controller 20 determines whether or not the speed limit UP prediction flag is ON. If the speed limit UP prediction flag is ON, the driving force securing request flag is turned ON in step S320, and this routine ends. On the other hand, when the speed limit UP prediction flag is OFF, the integrated controller 20 executes the process of step S330.
  • step S330 the integrated controller 20 determines whether the lane change flag with acceleration is ON and the direction indicator is ON.
  • the integrated controller 20 executes the process of step S340 if the determination result is affirmative, and executes the process of step S370 if negative.
  • step S340 the integrated controller 20 determines whether or not the lane change operation has not yet started. If the lane change operation has not started, the integrated controller 20 executes the process of step S350, and if not, executes the process of step S360.
  • step S350 the integrated controller 20 sets the driving force securing request flag to ON, and ends this routine.
  • step S360 the integrated controller 20 determines whether the current vehicle speed is equal to or higher than the target vehicle speed. If the current vehicle speed is equal to or higher than the target vehicle speed, the integrated controller 20 performs the process of step S350. Execute the process.
  • step S370 the integrated controller 20 turns off the driving force securing request flag, and ends this routine.
  • the integrated controller 20 executes automatic driving control that performs at least acceleration and deceleration of the vehicle and lane change without operating the driver. Then, during execution of the automatic operation control, the integrated controller 20 predicts whether or not to accelerate further. If it is predicted that the vehicle will accelerate, the integrated controller 20 maintains the current state if the driving force can be ensured, and shifts to the system state where the driving force can be secured if the current driving state cannot secure the driving force. . Thus, the system can be brought into a system state in which the driving force can be secured before the acceleration, so that the responsiveness of the acceleration can be improved.
  • ⁇ ⁇ when it is predicted that the lane will change in the future, it is predicted that the vehicle will accelerate in the future. For example, when changing lanes to pass a slower preceding vehicle, there is a case where another vehicle is in the overtaking lane, the vehicle temporarily decelerates, waits for the overtaking lane, and then accelerates while changing lanes. By predicting that the vehicle will accelerate after a lane change is predicted, the necessary driving force can be promptly provided in the above-described situation.
  • the vehicle may be predicted to accelerate in the future.
  • the lane may be changed while the vehicle speed is constant or decelerated, such as when changing the lane for entering the junction from the main line of the highway.
  • the engine 1 is operated to make the system state in which the driving force can be secured, the fuel efficiency may be deteriorated.
  • it is predicted that the lane change will be accelerated only when the lane change involves acceleration it is possible to suppress the deterioration of fuel efficiency.
  • the acceleration start timing is predicted based on the blinking start timing of the direction indicator.
  • the lane change during automatic driving is started after a predetermined time (for example, 3 seconds) has elapsed from the start of blinking of the direction indicator, and acceleration starts in accordance with the lane change.
  • the start can be predicted. If the start timing of the acceleration can be accurately predicted, the system can be brought into a system state in which the driving force can be reliably secured before the start of the acceleration.
  • the speed limit of the road when it is predicted that the speed limit of the road will increase, it is predicted that the road will accelerate in the future. For example, at the junction of a highway, the speed limit is suppressed at the junction corner, and the speed limit is increased before merging with the main line, and then the vehicle is accelerated in preparation for merging. With automatic driving, it is possible to predict that the speed limit will increase and that the vehicle will accelerate before the speed limit increases, thereby ensuring driving force before changing lanes. System state.

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Abstract

少なくとも車両の加減速及び車線変更を運転者の操作によらず行なう自動運転制御を実行する車両制御方法において、自動運転制御の実行中に、この先加速するか否かを予測する。加速すると予測した場合には、現在が駆動力を確保できるシステム状態であればその状態を維持し、現在が駆動力を確保できないシステム状態であれば駆動力を確保できるシステム状態へ遷移させる。

Description

車両制御方法および車両制御装置
　本発明は、少なくとも車両の加減速及び車線変更を運転者の操作によらず行なう自動運転制御を実行する車両の制御に関する。
　車両の加減速を運転者の操作によらずに行なう所謂クルーズコントロール機能を備えるハイブリッド車両の制御として、モータ走行（ＥＶモード）中に設定車速が増加した場合に、増加した設定車速を達成するまでエンジンの始動を禁止する制御がＪＰ２０１２－８６８０３Ａに開示されている。
　ところで、自動運転制御により目標車速で高速道路を走行していると、遅い前走車を追い越すために車線変更をする場合がある。このとき、周囲の状況によっては、車線変更に伴い加速が必要となる場合がある。例えば、自車が走行車線を目標車速で走行中に前走車に追いつき、追い越し車線に他の車両がいるために自車が車線変更できない場合である。この場合には、当該他の車両が先に行くまでの間、前走車との車間距離を保つために減速し、その後、車線変更とともに目標車速まで加速することになる。
　上記のような再加速の場面では、速やかな加速のためにはモータ出力だけでは足りず、エンジン出力が必要となることが多い。しかし、他の車両が先に行くまでＥＶモードで走行していると、エンジンを再始動してから加速を開始することとなるので、加速の応答性に改善の余地がある。すなわち、他の車両が先に行くまでＥＶモードのように加速に必要な駆動力を確保できないシステム状態で走行していると、加速の応答性が悪化してしまう。
　そこで本発明は、上記のような再加速の場面でも速やかな加速を可能にすることを目的とする。
　なお、上記の説明ではハイブリッド車両を例にしているが、通常のエンジン駆動車両においても加速の応答性が悪化するという問題は生じ得る。例えば、高速走行中にエンジンと駆動輪との間のクラッチを解放し、かつエンジンを停止して惰性で走行する所謂セーリングストップ制御の実行中に、遅い前走車に追いついた場合である。この場合でも、セーリングストップ制御の実行中は加速に必要な駆動力を確保できないシステム状態なので、上記のハイブリッド車両と同様に加速の応答性が悪化してしまう。
　本発明のある態様による車両制御方法では、少なくとも車両の加減速及び車線変更を運転者の操作によらず行なう自動運転制御を実行し、自動運転制御の実行中に、この先加速するか否かを予測し、加速すると予測したら、現在が駆動力を確保できるシステム状態であればその状態を維持し、現在が駆動力を確保できないシステム状態であれば駆動力を確保できるシステム状態へ遷移させる。
図１は、ハイブリッド車両のパワートレインの概略構成図である。 図２は、ハイブリッド車両の制御システムの概略構成図である。 図３は、統合コントローラの制御ブロック図である。 図４は、目標定常駆動トルクマップである。 図５は、ＭＧアシストトルクマップである。 図６は、走行モード選択マップである。 図７は、走行中発電要求出力マップである。 図８は、車速に応じた最良燃費線を示すマップである。 図９は、自動変速機の変速マップである。 図１０は、遅い前走車を追い越すシーンのタイミングチャートである。 図１１は、高速道路等で本線に合流する場合のタイミングチャートである。 図１２は、加速することが予測される場合にＥＶ遷移を禁止することの効果を説明するための図である。 図１３は、加速有り車線変更フラグを設定するための制御ルーチンである。 図１４は、制限速度ＵＰ予測フラグを設定するための制御ルーチンである。 図１５は、駆動力確保要求フラグを設定するための制御ルーチンである。
　以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本実施形態を適用するハイブリッド車両のパワートレインの構成を示す概略構成図である。
　エンジン１から左右の駆動輪７までの動力伝達経路には、モータジェネレータ（以下、ＭＧともいう）２と自動変速機３とが介装されている。エンジン１の出力軸１ＡとＭＧ２の入力軸２Ａがトルク容量可変の第１クラッチ４（以下、ＣＬ１ともいう）を介して連結されている。ＭＧ２の出力軸２Ｂと自動変速機３の入力軸３Ａが連結されている。自動変速機３の出力軸３Ｂと左右の駆動輪７との間にはディファレンシャルギア６が介装されている。自動変速機３内の、動力伝達を担っているトルク容量可変のクラッチのうち１つを、ＭＧ２から駆動輪７への動力伝達を断接する第２クラッチ５（以下、ＣＬ２ともいう）として用いる。
　上記のパワートレインには、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１０と、ＭＧ２の回転速度を検出するＭＧ回転速度センサ１１と、自動変速機３の入力回転速度を検出するＡＴ入力回転速度センサ１２と、自動変速機３の出力回転速度を検出するＡＴ出力回転速度センサ１３と、が配置されている。
　エンジン１は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンといった内燃機関である。
　ＭＧ２は、後述するバッテリ９から供給される電力によって駆動される電動機としての機能と、駆動輪７を介して入力される外力によって回転することによって起電力を生じる発電機としての機能とを併せ持つ。
　自動変速機３は、有段の自動変速機である。本実施形態では７段変速式のものを用いる。なお、図１においては、ＣＬ２以外の歯車及び締結要素は省略している。
　ＣＬ１及びＣＬ２には、例えば比例ソレノイドで油流量及び油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチを用いる。
　上記の構成により、自動変速機３が、ＣＬ１を介して入力されるエンジン１の動力と、ＭＧ２の動力とを合成して駆動輪７へ出力する。
　また、上記のパワートレインは、ＣＬ１の接続状態に応じた２つの運転モードを有する。第１が、ＣＬ１を解放状態にしてＭＧ２の動力のみで走行するＥＶモード、第２が、ＣＬ１を接続状態にしてエンジン１の動力とＭＧ２の動力とで走行するＨＥＶモードである。
　図２は、本実施形態を適用するハイブリッド車両の制御システムの構成を示す概略構成図である。
　本制御システムは、パワートレインの動作を統合制御する統合コントローラ２０と、エンジン１を制御するエンジンコントローラ２１と、インバータ８を介してＭＧ２を制御するＭＧコントローラ２５とを備える。統合コントローラ２０とエンジンコントローラ２１とＭＧコントローラ２５とは、ＣＡＮ通信にて情報の授受を行なう。統合コントローラ２０、エンジンコントローラ２１及びＭＧコントローラ２５は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。上記の各コントローラを複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
　本制御システムは、ＣＬ１の油圧を制御する第１ソレノイドバルブ１４（ＣＬ１＿ＳＯＬ）と、ＣＬ２の油圧を制御する第２ソレノイドバルブ１５（ＣＬ２＿ＳＯＬ）とを備える。
　統合コントローラ２０には、上述したエンジン回転速度センサ１０、ＭＧ回転速度センサ１１、ＡＴ入力回転速度センサ１２及びＡＴ出力回転速度センサ１３の検出信号が入力される。統合コントローラ２０には、上記各センサの他に、ブレーキ油圧センサ２４、バッテリ９の充電状態を検出するＳＯＣセンサ１６及びアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ１７の検出信号も入力される。
　統合コントローラ２０は、アクセル開度とバッテリ９の充電状態と車速とに基づいて、運転者が望む駆動力（以下、駆動力要求ともいう）を実現できる運転モードを選択する。そして統合コントローラ２０は、ＭＧコントローラ２５に目標ＭＧトルクまたは目標ＭＧ回転速度を指令し、エンジンコントローラ２１に目標エンジントルクを指令し、第１ソレノイドバルブ１４及び第２ソレノイドバルブ１５に駆動信号を出力する。なお、車速は、統合コントローラ２０がＡＴ出力回転速度と駆動輪７の直径とディファレンシャルギア６の減速比とに基づいて算出する。
　また、統合コントローラ２０は、カメラ２３、レーダ２２、ナビゲーションシステム１９及び外部通信システム１８とも電気的に接続されている。
　カメラ２３は車両の周囲状況を撮像し、画像データとして統合コントローラ２０に出力する。
　レーダ２２は、例えばレーザやミリ波を自車の周囲に照射し、その反射波を受信する。レーダ２２は、例えば車体の四隅と車体前部とに配置され、受信した反射波に基づいて自車の周囲にある物体までの距離、自車と当該物体との相対速度、当該物体のある方位等を算出し、これらのデータを統合コントローラ２０に出力する。
　ナビゲーションシステム１９は、Global Positioning System (GPS)衛星の信号を受信するＧＰＳ受信器と、地図情報を記憶した地図データベースとを備える。ナビゲーションシステム１９は、受信したＧＰＳ信号と地図データベースとに基づいて、自車の走行位置を認識する。また、ナビゲーションシステム１９は、入力された目的地までの走行ルートを設定する。
　外部通信システム１８は、車車間通信及び路車間通信の少なくともいずれか一方を行なう無線通信装置であり、受信した情報を統合コントローラ２０に出力する。
　統合コントローラ２０は、自動運転を行なう際には、カメラ２３、レーダ２２、ナビゲーションシステム１９及び外部通信システム１８からの情報や上記各センサからの信号に基づいて、パワートレイン、操舵システム（図示せず）及びブレーキシステム（図示せず）を制御する。
　図３は、統合コントローラ２０による目標エンジントルク等の演算方法を示すブロック図である。統合コントローラ２０は、目標駆動トルク演算部Ｂ１００、モード選択部Ｂ２００、目標発電出力演算部Ｂ３００、動作点指令部Ｂ４００及び変速制御部Ｂ５００を備える。なお、これらの各ブロックＢ１００－Ｂ５００は、統合コントローラ２０の機能を仮想的なユニットとして示したものであり、物理的な存在を意味しない。
　目標駆動トルク演算部Ｂ１００は、入力されたアクセル開度ＡＰＯ及び車速ＶＳＰを用いて、エンジン１の目標定常駆動トルクとＭＧ２のＭＧアシストトルクとを算出し、これらを合算したものを目標駆動トルクとして後述する動作点指令部Ｂ４００へ出力する。つまり、ＥＶモードの場合には、ＭＧアシストトルクが目標駆動トルクとなり、ＨＥＶモードの場合は目標定常駆動トルクとＭＧアシストトルクとの合計が目標駆動トルクとなる。
　目標定常駆動トルクは、図４に示すマップを用いて算出する。ＭＧアシストトルクは図５に示すマップを用いて算出する。図４及び図５は、いずれも縦軸がトルク、横軸がエンジン回転速度であり、アクセル開度ＡＰＯ毎にトルク線が設定されている。
　モード選択部Ｂ２００は、入力されたアクセル開度ＡＰＯ及び車速ＶＳＰと図６に示すマップとを用いてＥＶモードまたはＨＥＶモードのいずれかを選択し、選択した走行モードを後述する動作点指令部Ｂ４００へ出力する。図６は縦軸をアクセル開度ＡＰＯ、横軸を車速ＶＳＰとして、バッテリ９の充電状態（ＳＯＣ）に応じたエンジン始動線及びエンジン停止線を設定したものである。エンジン始動線及びエンジン停止線はいずれも、ＳＯＣが低くなるほど低アクセル開度側にシフトする。
　具体的な選択方法は次の通りである。
　例えば、現在の走行モードがＥＶモード、つまりエンジン１が停止しており、かつバッテリＳＯＣが高い場合に、アクセル開度ＡＰＯがエンジン始動線Ａを超えて大きくなったら、モード選択部Ｂ２００はエンジン始動を決定する。つまりＨＥＶモードを選択する。
　現在の走行モードがＨＥＶモード、つまりエンジン１が作動しており、かつバッテリＳＯＣが低い場合に、アクセル開度ＡＰＯがエンジン停止線Ｃより小さくなったら、モード選択部Ｂ２００はエンジン停止を決定する。つまりＥＶモードを選択する。
　現在の走行モードがＥＶモード、かつバッテリＳＯＣが高い場合に、アクセル開度ＡＰＯがエンジン始動線Ａより小さければ、モード選択部Ｂ２００はＥＶモードを選択する。
　現在の走行モードがＨＥＶモード、かつバッテリＳＯＣが高い場合に、アクセル開度ＡＰＯがエンジン停止線Ｃより大きければ、モード選択部Ｂ２００はＨＥＶモードを選択する。
　なお、エンジン始動線とエンジン停止線とが一致していないのは、エンジン１の煩雑な始動と停止を防ぐためである。また、図６にはＳＯＣ高とＳＯＣ低の２つに分けた場合のエンジン始動線及びエンジン停止線を示したが、ＳＯＣをより細分化して、ＳＯＣ毎のエンジン始動線及びエンジン停止線を設定してもよい。
　目標発電出力演算部Ｂ３００は、入力されたバッテリ９のＳＯＣと図７に示すマップとを用いて、ＭＧ２の発電量を発電要求に応じた大きさにするためのエンジン出力（走行中発電要求出力）を算出する。図７は縦軸が走行中発電要求出力、横軸がバッテリ９のＳＯＣである。ＳＯＣが低いほど、充電のために必要な電力量は多くなるので、走行中発電要求出力は充電側に大きくなる。つまりＭＧ２の発電量を大きくするためのエンジン出力が大きくなる。
　また、目標発電出力演算部Ｂ３００は現在のアクセル開度ＡＰＯ及びエンジン回転速度で定まる運転点を図７に示す最良燃費線上まで移動せるのに必要なエンジン出力を算出する。そして、この運転点を移動させるのに必要なエンジン出力と、上述した走行中発電要求出力とを比較して、小さい方を目標発電出力として後述する動作点指令部Ｂ４００へ出力する。
　動作点指令部Ｂ４００は、現在のアクセル開度ＡＰＯ、車速ＶＳＰ、目標駆動トルク、走行モード及び目標発電出力から、これらを動作点到達目標として、目標エンジントルク、目標ＭＧトルク、第１ソレノイドバルブ１４の電流指令値、目標ＣＬ２トルク容量、及び目標ＡＴシフトを算出する。目標ＡＴシフトは、自動変速機３のギア段の目標値である。
　目標ＡＴシフトを決定するために用いるマップを図９に示す。図９は縦軸をアクセル開度ＡＰＯ、横軸を車速ＶＳＰとして、ギア段を切り替える境界としてのアップ変速線（図中の実線）及びダウン変速線（図中の破線）を設定したものである。アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰとで定まる運転点がアップ変速線またはダウン変速線を横切ると変速要求を出力し、変速要求に応じて自動変速機３の変速用摩擦要素を締結または解放して変速を行なう。
　変速制御部Ｂ５００は、目標ＣＬ２トルク容量と目標ＡＴシフトを達成するための、自動変速機３内ソレノイドバルブ（ＡＴソレノイドバルブ）の電流指令値を算出し、これに基づいてＡＴソレノイドバルブを駆動制御する。
　ＣＬ２は車両走行時には締結されるので、車両走行時の目標ＣＬ２トルク容量は締結用の大きさとなる。ただし、高速走行時等にエンジン１やＭＧ２の出力を用いずに惰性走行する際には、ＣＬ２は解放されるので、目標ＣＬ２トルク容量はゼロになる。
　また、ＥＶモードからＨＥＶモードへ切り替える場合には、統合コントローラ２０は次のような制御を行なう。統合コントローラ２０は、アクセル開度ＡＰＯが図６で説明したエンジン始動線を越えたタイミングで、ＣＬ２が半クラッチ状態でスリップするようにＣＬ２トルク容量を制御する。統合コントローラ２０は、ＣＬ２がスリップを開始したらＣＬ１の締結を開始することによってエンジン１の回転速度を上昇させる。統合コントローラ２０は、エンジン回転速度が初爆可能な回転速度に到達したら、燃料噴射及び火花点火を開始してエンジン１を始動させる。統合コントローラ２０は、エンジン１の回転速度とＭＧ２の回転速度とがほぼ一致したタイミングでＣＬ１を完全に締結し、その後ＣＬ２を完全に締結させてＨＥＶモードに遷移させる。
　自動運転制御を実行する場合には、運転者はアクセルペダルを操作しない。そこで、目標駆動トルク演算部Ｂ１００は、走行中の道路の制限速度や勾配、その他の情報に基づいて目標駆動トルクを算出する。また、統合コントローラ２０は、仮に運転者がアクセルペダル操作をした場合に、上記のように算出した目標駆動トルクとなるときのアクセル開度ＡＰＯを算出し、これをモード選択部Ｂ２００及び動作点指令部Ｂ４００に入力されるアクセル開度ＡＰＯとする。
　次に、自動運転中に加速を伴う車線変更を行なう場合の制御について説明する。ここでいう加速とは、目標車速に到達させることを目的とする加速であって、車線変更動作や道路勾配の変化等に伴って生じる車速変動中の車速の上昇は含まない。
　図１０は、自動運転により高速道路をＨＥＶモードにて走行中に、遅い前走車を追い越すシーンのタイミングチャートである。遅い前走車とは、自車と同一車線を自車の目標車速（例えば制限速度）より遅い車速で走行する前走車のことである。ここでは、自車が走行車線を走行しており、自車が前走車に追いついたときに追い越し車線に他車がいるため、他車を先に行かせるために自車が減速し、他車が先に行ってから自車が車線変更をするものとする。
　自車が目標車速に向けて加速中に、レーダ２２やカメラ２３により前走車を検知したら、統合コントローラ２０は、自車と前走車との相対車速に基づいて、自車を車線変更させて前走車を追い越すか否かを決定する。追い越すと決定したら、統合コントローラ２０は方向指示器をＯＮにするとともに後述する駆動力確保要求フラグをＯＮにし、さらに駆動力確保要求フラグのＯＮと連動してＥＶ遷移禁止フラグをＯＮにして、ＥＶモードへの遷移を禁止する（タイミングＴ１）。
　駆動力確保要求フラグは、エンジン１の出力を使える状態にする必要がある場合にＯＮになる。換言すると、駆動力確保要求フラグがＯＮになると、加速のために必要な駆動力を確保できるシステム状態、つまりＨＥＶモードに遷移する。なお、方向指示器をＯＮにしてから駆動力確保要求フラグをＯＮにするまでに時間差を設けてもよい。
　ＥＶ遷移禁止フラグは、ＨＥＶモード中であればＥＶモードへの遷移を禁止し、ＥＶモード中であればＨＥＶモードへ遷移させるフラグである。なお、ＥＶモード中の場合にはＥＶモードを継続させてもよい。
　また、統合コントローラ２０は、レーダ２２やカメラ２３からの情報に基づいて、追い越し車線側の側方または後方に他車がいるか否かを判定する。
　自車の車速が目標車速に到達したら、目標車速を維持するために駆動力要求は低下する（タイミングＴ２）。目標車速を維持したままでは前走車との距離が縮まるが、自車側方の追い越し車線には他車がいるために車線変更を開始できないので、統合コントローラ２０は車速を低下させる。このため駆動力要求はさらに低下し、これに伴い統合コントローラ２０はそれまでの５速から７速への変速指令（図１０の「変速段」の実線）を出す（タイミングＴ３）。
　このとき、一般的なＨＥＶシステムであれば、駆動力要求の低下に伴ってＥＶモードへ遷移することになる（図１０の「走行モード」の破線）。しかし、ＥＶモードにすると、エンジン１を再始動して駆動力を確保できるシステム状態（つまりＨＥＶモード）に戻してからでないと加速できないので、加速応答性が悪化してしまう。
　しかし本実施形態では、タイミングＴ１においてＥＶ遷移禁止フラグがＯＮなので、タイミングＴ３においてＥＶモードに遷移することはなく、ＨＥＶモードが維持される。
　統合コントローラ２０は、追い越し車線を走る他車が先に行ったのを確認したら車線変更動作を開始する（タイミングＴ４）。このとき、ＨＥＶモードが維持されているので速やかに加速を開始できる。
　駆動力確保要求フラグは、車線変更動作が終了したらＯＦＦになる（タイミングＴ５）。なお、実車速が目標車速に到達するまでＯＮ状態を継続してもよい。
　駆動力確保要求フラグがＯＦＦになるのと連動して、ＥＶ遷移禁止フラグもＯＦＦになる。なお、加速中にＥＶモードに遷移することを防止するために、駆動力の変化がゼロより大きい間はＥＶ遷移禁止フラグをＯＮのままにしてもよい。また、ＥＶ遷移禁止フラグがＯＦＦになっても加速中はＥＶモードへの遷移を禁止してもよい。
　上記の通り追い越し動作の前にＥＶモードへの遷移を禁止することで、加速の応答性を向上させることができる。
　ところで、図１０において、変速指令値は減速に伴い５速から７速へのアップ指令となり（タイミングＴ３）、車線変更の開始に伴い７速から５速へのダウン指令となる（タイミングＴ４）。しかし変速指令値が変化してから実際の変速段が変化するまでには時間差があるので、実際の変速段は、車線変更が始まってから５速から７速へ変化し、その後再び７速から５速へ戻る（図１０の「変速段」の破線）。このように一旦７速になることで加速が鈍る。そこで、加速の応答性を更に高めるために、駆動力確保要求フラグがＯＮの場合には駆動力要求が低下した場合のアップシフトを禁止するようにしてもよい。さらに、前走車との車間距離を維持するための減速中におけるエンジン１のフューエルカットを禁止してもよい。
　図１１は、自動運転中に高速道路のジャンクション等で本線に合流する場合のタイミングチャートである。ここでは、自車が加速車線をＥＶモードで走行しており、本線にいる他車を先に行かせるために自車が減速し、他車が先に行ってから自車が車線変更をして本線に合流するものとする。
　高速道路に進入する場合は、ナビゲーションシステム１９や外部通信システム１８からの情報によって、制限速度が上昇すること及び上昇する地点が予めわかる。また、制限速度が上昇する地点がわかれば、自車の車速に基づいて当該地点を通過するタイミングも算出できる。そこで、統合コントローラ２０は制限速度が上昇することを検知したら、制限速度が上昇するタイミングＴ２よりも前に駆動力確保要求フラグをＯＮにし、これに連動してＥＶ遷移禁止フラグをＯＮにする（タイミングＴ１）。タイミングＴ１からタイミングＴ２までは、例えば数秒程度とする。
　制限速度が上昇すると（タイミングＴ２）、加速するために駆動力要求が増大し、駆動力要求の増大に伴って走行モードがＥＶモードからＨＥＶモードへ遷移する。また、加速に備えて統合コントローラ２０は５速から４速へのダウン変速を指令する（タイミングＴ３）。
　統合コントローラ２０は、合流を開始する前（例えば数秒前）に方向指示器をＯＮにする（タイミングＴ４）。このとき、統合コントローラ２０は、本線を走行する他車を検知し、他車を先に行かせる為に自車を減速させる。これにより駆動力要求が低下し、変速指令値は４速から７速へのアップシフトとなる。
　一般的なＨＥＶシステムにおいては、駆動力要求の低下に伴い、ＥＶモードに遷移することになる（図１１の「走行モード」の破線）。しかし、ＥＶモードにすると、エンジン１を再始動して駆動力を確保できるシステム状態（つまりＨＥＶモード）に戻してからでないと加速できないので、本線に合流する際の加速応答性が悪化してしまう。
　しかし本実施形態では、タイミングＴ１においてＥＶ遷移禁止フラグがＯＮになっているので、ＥＶモードに遷移することはなくＨＥＶモードが維持される。
　統合コントローラ２０は、他車が先に行ったことを確認したら加速を開始し、タイミングＴ５において本線への合流を開始する。
　統合コントローラ２０は、本線への合流が完了したら駆動力確保要求フラグをＯＦＦにする（タイミングＴ６）。なお、実車速が目標車速に到達したタイミングでＯＦＦにしてもよい。
　ただし、合流開始前の方向指示器がＯＮの期間中は、統合コントローラ２０は駆動力確保要求フラグを必ずＯＮにする。これは、自車と同一車線上にいる前走車が減速した場合や本線を走行する他車との関係で自車が減速する場合等に、その後の加速に備えて駆動力を確保するためである。
　なお、図１１では、ＥＶモードからＨＥＶモードに切り替わるのは、ＥＶ遷移禁止フラグがＯＮになるタイミングＴ１よりも後であるが、タイミングＴ１でＨＥＶモードに切り開けても構わない。ただし、上述した前走車や本線を走行する他車との関係で減速し、そのまま加速することなく本線に合流することになる場合もあり、そのような場合にはエンジン１を始動したことが無駄になり、燃費性能の低下を招くこととなる。そこで、加速せずに合流した場合の燃費性能の低下を抑制するために、図１１に示すようにＨＥＶモードへの切り替えタイミングを遅らせることとする。
　次に、上述したＥＶ遷移を禁止してＨＥＶモードを維持することによる加速応答性の向上について、図１２のタイミングチャートを参照してより詳細に説明する。なお、図１２のアクセル開度ＡＰＯは、統合コントローラ２０が自動運転中に目標駆動トルクに基づいて算出したものである。また、「エンジン回転速度/モータ回転速度」のチャートは、実線がエンジン回転速度、破線がモータ回転速度を示している。
　ＨＥＶモードで走行中にアクセル開度ＡＰＯが低下して車速が低下すると、統合コントローラ２０は５速から７速へのアップシフトを指令する。これに伴いエンジン始動禁止フラグがＯＮになる（タイミングＴ１）。これにより、本実施形態ではＨＥＶモードで走行しているのでエンジン１は作動したままだが、仮にＥＶモードで走行している場合には、駆動要求トルクが増大してもＨＥＶモードに遷移できなくなる。
　エンジン始動禁止フラグは、実際のアップシフトが終了するまで（タイミングＴ３まで）ＯＮ状態が維持される。アップシフトが終了するまでエンジン始動が禁止されるのは、次の理由による。
　図１に示した構成のハイブリッドシステムでは、エンジン１を始動する際に、ＭＧ２でエンジン１をクランキングする。このため、アップシフト中にエンジン１を始動する場合には、自動変速機３内の３つの変速用摩擦要素を同時に滑らせることが必要となる。これらのスリップ量の制御は複雑なため、変速ショックを抑制することが難しい。そこで、アップシフトが終了するまでエンジン始動を禁止する。
　本実施形態では加速を伴う車線変更をする場合、減速時におけるＥＶモードへの遷移を禁止するので、図１２の「加速度」のチャートに実線で示したように、アクセル開度ＡＰＯの増大に合わせてエンジン１及びＭＧ２の出力を用いた加速を開始できる（タイミングＴ２）。これに対しＥＶモードへの遷移を禁止しない場合には、減速時にエンジン１を停止してＥＶモードに遷移してしまう。そうすると、タイミングＴ２以降にアクセル開度ＡＰＯが増大しても、アップシフトが終了するタイミングＴ３まではエンジン１を始動できない。そして、アップシフトが終了してからエンジン１を始動するので、図１２の「加速度」のチャートに破線で示したように、本実施形態に比べて加速の開始タイミングが遅くなる。
　なお、変速段のチャートで、指令値（実線）が５速→７速→５速→４速と変化しているのに対し、実際の変速段が５速→６速→５速→４速と変化しているのは、指令値の入力から実際に変速するまでの応答遅れがあるからである。すなわち、実際のアップシフト動作が始まった時点で指令値は７速から５速に変化しているので、６速までアップシフトしたらダウンシフトに切り替えたためである。
　次に、上述した本実施形態の制御について、図１３から図１５の制御ルーチンを参照して説明する。なお、図１３から図１５の制御ルーチンは統合コントローラ２０にプログラムされている。
　図１３は、後述する図１５の駆動力確保要求フラグを設定する制御ルーチンで用いる加速有り車線変更フラグを設定するための制御ルーチンを示す。加速有り車線変更フラグとは、加速を伴う車線変更か否かを示すフラグであり、加速を伴う車線変更の場合にＯＮになる。
　図１４は、後述する図１５の駆動力確保要求フラグを設定する制御ルーチンで用いる制限速度アップ予測フラグを設定するための制御ルーチンを示す。制限速度アップ予測フラグとは、これから自車が走行するルート上で制限速度が上昇することがあるか否かを示すフラグであり、制限速度が上昇する場合にＯＮになる。
　図１５は、ＥＶ遷移禁止フラグをＯＮにするトリガーとなる駆動力確保要求フラグを設定するための制御ルーチンである。駆動力確保要求フラグは、駆動力が確保されるシステム状態にする必要がある場合、つまりＨＥＶモードにする必要がある場合にＯＮになる。
　まず図１３の制御ルーチンから説明する。
　ステップＳ１００で、統合コントローラ２０はこの先追い越しまたは合流する可能性の有無を判定する。レーダ２２またはカメラ２３によって自車と同一車線上の前走車を検知した場合には、追い越しの可能性ありと判定する。また、外部通信システム１８で取得した情報、ナビゲーションシステム１９の地図情報、設定された走行ルートに基づいて、自車が車線変更する、または自車が走行している車線と他の車線とが合流すると判断した場合には、合流する可能性有りと判定する。
　統合コントローラ２０は、追い越しまたは合流する可能性有りと判定した場合はステップＳ１１０の処理を実行し、そうでない場合は本ルーチンを終了する。
　ステップＳ１１０で、統合コントローラ２０は、加速を伴う車線変更を行なうか否かを判定する。統合コントローラ２０は、レーダ２２またはカメラ２３からの情報に基づいて、前走車との相対車速または車間距離や、追い越し車線に他車がいるか否かを取得し、一旦減速してから車線変更とともに目標車速まで加速すると判断した場合には、加速を伴う車線変更であると判定する。また、統合コントローラ２０は、外部通信システム１８やナビゲーションシステム１９からの情報に基づいて制限速度が上昇するか否かを判定する。そして、制限速度が上昇する場合には加速を伴う車線変更を行なうと判定する。
　統合コントローラ２０は、加速を伴う車線変更の場合にはステップＳ１２０の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ１５０の処理を実行する。
　ステップＳ１２０で、統合コントローラ２０は加速あり車線変更フラグをＯＮにし、方向指示器をＯＮにして、内蔵するタイマでカウントを開始する。
　ステップＳ１３０で、統合コントローラ２０は、カウント開始から所定時間が経過し、かつ車線変更開始前であるか否かを判定し、判定結果が肯定的な場合はステップＳ１４０の処理を実行し、否定的な場合は本ルーチンを終了する。
　ステップＳ１４０で、統合コントローラ２０は車線変更を実行する。
　ステップＳ１５０で、統合コントローラ２０は、加速を伴わない車線変更を行なうか否かを判定する。加速を伴わない車線変更とは、例えば、高速道路から降りるために本線から外れる場合の車線変更や、前走車以外に他車がいないため現在の車速のまま車線変更できる場合等である。
　統合コントローラ２０は、加速を伴わない車線変更をすると判定した場合はステップＳ１６０の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ１９０の処理を実行する。
　ステップＳ１６０で、統合コントローラ２０は加速あり車線変更フラグをＯＦＦにし、方向指示器をＯＮにして、内蔵するタイマでカウントを開始する。
　ステップＳ１７０及びステップＳ１８０の処理は上記ステップＳ１３０及びステップＳ１４０の処理と同様である。
　ステップＳ１９０で、統合コントローラ２０は、加速あり車線変更フラグをＯＦＦにし、方向指示器をＯＦＦにして、本ルーチンを終了する。これは、Ｓ１９０を実行するのは加速を伴う車線変更も加速を伴わない車線変更もしない場合、つまり車線変更をしない場合だからである。
　次に図１４の制御ルーチンについて説明する。
　ステップＳ２００で、統合コントローラ２０は、ナビゲーションシステム１９を用いて現在の自車位置を読み込む。
　ステップＳ２１０で、統合コントローラ２０は現在の自車位置が制限速度が上昇する位置の手前であるか否かを判定し、手前であればステップＳ２２０の処理を実行し、そうでなければステップＳ２５０の処理を実行する。
　ステップＳ２２０で、統合コントローラ２０は制限速度が上昇する位置に到達するまでの時間Ｔｕｐを、制限速度が上昇する位置までの距離及び現在の車速に基づいて予測する。
　ステップＳ２３０で、統合コントローラ２０は時間Ｔｕｐが所定時間以下であるか否かを判定し、所定時間以下の場合はステップＳ２４０で制限速度ＵＰ予測フラグをＯＮにして本ルーチンを終了する。一方、時間Ｔｕｐが所定時間より長い場合はステップＳ２６０で制限速度ＵＰ予測フラグをＯＦＦにして本ルーチンを終了する。
　ステップＳ２５０で、統合コントローラ２０は制限速度ＵＰ予測フラグがＯＦＦであるか否かを判定し、ＯＦＦの場合は上述したステップＳ２６０の処理を実行して本ルーチンを終了する。一方、制限速度ＵＰ予測フラグがＯＮの場合はステップＳ２７０の処理を実行する。
　ステップＳ２７０で、統合コントローラ２０は現在の自車の車速が目標車速より低いか否かを判定し、低い場合はステップＳ２８０で制限速度が上昇するか否かの予測を継続し、そうでない場合は上述したステップＳ２６０の処理を実行して本ルーチンを終了する。
　次に、図１５の制御ルーチンについて説明する。
　ステップＳ３００で、統合コントローラ２０は、上述した加速有り車線変更フラグ、上述した制限速度ＵＰ予測フラグ、及び方向指示器の作動状態信号を読み込む。
　ステップＳ３１０で、統合コントローラ２０は制限速度ＵＰ予測フラグがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮの場合はステップＳ３２０で駆動力確保要求フラグをＯＮにして本ルーチンを終了する。一方制限速度ＵＰ予測フラグがＯＦＦの場合は、統合コントローラ２０はステップＳ３３０の処理を実行する。
　ステップＳ３３０で、統合コントローラ２０は、加速有り車線変更フラグがＯＮかつ方向指示器がＯＮであるか否かを判定する。統合コントローラ２０は、判定結果が肯定的な場合はステップＳ３４０の処理を実行し、否定的な場合はステップＳ３７０の処理を実行する。
　ステップＳ３４０で、統合コントローラ２０は車線変更動作の開始前であるか否かを判定し、開始前であればステップＳ３５０の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ３６０の処理を実行する。
　ステップＳ３５０で、統合コントローラ２０は駆動力確保要求フラグをＯＮにして本ルーチンを終了する。
　ステップＳ３６０で、統合コントローラ２０は現在の自車の車速が目標車速以上であるか否かを判定し、目標車速以上の場合はステップＳ３５０の処理を実行し、目標車速より低い場合はステップＳ３７０の処理を実行する。
　ステップＳ３７０で、統合コントローラ２０は駆動力確保要求フラグをＯＦＦにして本ルーチンを終了する。
　次に、本実施形態による効果について説明する。
　本実施形態では、統合コントローラ２０は、少なくとも車両の加減速及び車線変更を運転者の操作によらず行なう自動運転制御を実行する。そして、統合コントローラ２０は、自動運転制御の実行中に、この先加速するか否かを予測する。加速すると予測したら、統合コントローラ２０は、現在が駆動力を確保できるシステム状態であればその状態を維持し、現在が駆動力を確保できないシステム状態であれば駆動力を確保できるシステム状態へ遷移させる。これにより、加速する前に駆動力を確保できるシステム状態にすることができるので、加速の応答性を向上できる。
　本実施形態では、この先で車線変更することが予測される場合に、この先で加速すると予測する。例えば遅い前走車を追い越すために車線変更する場合には、追い越し車線に他車がいるために一旦減速して追い越し車線が空くのを待ってから、車線変更しながら加速することがある。車線変更が予測される場合にこの先で加速すると予測することで、上記のような状況において必要な駆動力を速やかに出すことができる。
　なお、上記車線変更が加速を伴う場合にのみ、この先で加速すると予測するようにしてもよい。例えば高速道路の本線からジャンクションへの進入のための進路変更のように一定車速または減速しながら車線変更する場合もある。この場合に駆動力を確保できるシステム状態にするためにエンジン１を作動されると、燃費の悪化を招くおそれがある。その点、車線変更が加速を伴う場合にのみ、この先で加速すると予測することにすれば、燃費の悪化を抑制できる。
　本実施形態では、方向指示器の点滅開始タイミングに基づいて加速の開始タイミングを予測する。自動運転中の車線変更は、方向指示器の点滅開始から所定時間（例えば３秒）経過した後に開始し、車線変更に伴い加速を開始するので、方向指示器の点滅開始タイミングに基づいて加速の開始を予測することができる。そして、加速の開始タイミングを精度良く予測できれば、加速開始前に確実に駆動力を確保できるシステム状態にすることができる。
　本実施形態では、道路の制限速度が上昇することが予測される場合に、この先で加速すると予測する。例えば高速道路のジャンクションにおいては、ジャンクションのコーナーでは制限速度が低く抑えられ、本線への合流前に制限速度が上昇してから、合流に備えて加速する。自動運転であれば、これから制限速度が上昇すること、及び加速することを、制限速度が上昇するよりも前に予測することができ、これによって車線変更するよりも前に確実に駆動力を確保できるシステム状態にすることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (5)

  1. 　少なくとも車両の加減速及び車線変更を運転者の操作によらず行なう自動運転制御を実行する車両制御方法において、
    　前記自動運転制御の実行中に、この先で加速するか否かを予測し、
    　加速すると予測したら、現在が駆動力を確保できるシステム状態であれば現在の状態を維持し、現在が駆動力を確保できないシステム状態であれば駆動力を確保できるシステム状態へ遷移させる、車両制御方法。
  2. 　請求項１に記載の車両制御方法において、
    　この先で車線変更することが予測される場合に、この先で加速すると予測する、車両制御方法。
  3. 　請求項１または２に記載の車両制御方法において、
    　方向指示器の点滅開始タイミングに基づいて加速の開始タイミングを予測する、車両制御方法。
  4. 　請求項１に記載の車両制御方法において、
    　道路の制限速度が上昇することが予測される場合に、この先で加速すると予測する、車両制御方法。
  5. 　少なくとも車両の加減速及び車線変更を運転者の操作によらず行なう自動運転制御を実行する制御部を備える車両制御装置において、
    　前記制御部は、
    　前記自動運転制御の実行中に、この先で加速するか否かを予測し、
    　加速すると予測したら、現在が駆動力を確保できるシステム状態であれば現在の状態を維持し、現在が駆動力を確保できないシステム状態であれば駆動力を確保できるシステム状態へ遷移させる、車両制御装置。
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