(57)【要約】【課題】自動運転車両の乗員の車酔いを防止するため、将来の加速走行の予定を予め乗員に対し違和感なく報知する。【解決手段】車両制御装置５０は、現時点から所定時間先までの単位時間毎の要求駆動力を含む自動運転車両の行動計画を生成する行動計画生成部４５と、行動計画生成部４５により生成された行動計画に従い自動運転車両が自動運転で走行するようにエンジンと変速機とを制御する走行制御部４６と、を備える。走行制御部４６は、行動計画生成部４５により生成される行動計画に将来時点の要求駆動力の変化が含まれるとき、予め変速機２をダウンシフトし、エンジン回転数を増加させる【選択図】図５
2020011546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動運転機能を有するとともに、内燃機関と、前記内燃機関から駆動輪に到る動力伝達径路に配置され、前記内燃機関から入力された回転速度を変速して出力する変速機と、を有する自動運転車両を制御する車両制御装置であって、
現時点から所定時間先までの単位時間毎の要求駆動力を含む前記自動運転車両の行動計画を生成する行動計画生成部と、
前記行動計画生成部により生成された行動計画に従い前記自動運転車両が自動運転で走行するように前記内燃機関と前記変速機とを制御する走行制御部と、を備え、
前記走行制御部は、前記行動計画生成部により生成される行動計画に将来時点の要求駆動力の変化が含まれるとき、予め前記変速機の変速比を増加させることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記走行制御部は、予め前記変速機の変速比を増加させたときの実駆動力が、前記行動計画生成部により生成される行動計画に含まれる要求駆動力に一致するように、前記内燃機関を制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両制御装置において、
前記走行制御部は、将来時点の要求駆動力が所定値以上に増加するか否か、または将来時点での要求駆動力の増加量が所定値以上であるか否かを判定する判定部を有し、
前記判定部により、将来時点の要求駆動力が前記所定値以上に増加すると判定されると、または将来時点での要求駆動力の増加量が前記所定値以上であると判定されると、予め前記変速機の変速比を増加させることを特徴とする車両制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両制御装置において、
前記走行制御部は、前記行動計画生成部により生成される行動計画に将来時点の要求駆動力の増加が含まれるとき、予め前記変速機の変速比を第１変速比に増加させ、その後、要求駆動力が増加する将来時点で前記変速機の変速比を要求駆動力に応じた第２変速比に変更することを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の車両制御装置において、
前記走行制御部は、
前記判定部により、将来時点の要求駆動力が前記所定値以上に増加すると判定されると、または将来時点での要求駆動力の増加量が前記所定値以上であると判定されると、将来時点の要求駆動力に応じて目標音圧を算出する目標音圧算出部と、
前記目標音圧算出部により算出された目標音圧に応じて前記内燃機関の目標回転数を算出する目標回転数算出部と、
前記目標回転数算出部により算出された目標回転数に応じて前記変速機の目標変速比を算出する目標変速比算出部と、を有し、
前記目標変速比算出部により算出された前記目標変速比に、予め前記変速機の変速比を制御することを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動運転車両を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、将来時点で乗員に作用する加速度を予測し、予測した加速度を、予め表示や音によって乗員に報知するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、走行計画から所定値以上の加速度が予測されるか否かを判定し、所定値以上の加速度が予測される場合に、スピーカやブザー等を用いてその旨を乗員に報知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７６２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、車両の動作音以外の音で将来の加速度の発生を報知するため、乗員にとって違和感があり、不快に感じやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、自動運転機能を有するとともに、内燃機関と、内燃機関から駆動輪に到る動力伝達径路に配置され、内燃機関から入力された回転速度を変速して出力する変速機と、を有する自動運転車両を制御する車両制御装置であって、現時点から所定時間先までの単位時間毎の要求駆動力を含む自動運転車両の行動計画を生成する行動計画生成部と、行動計画生成部により生成された行動計画に従い自動運転車両が自動運転で走行するように内燃機関と変速機とを制御する走行制御部と、を備える。走行制御部は、行動計画生成部により生成される行動計画に将来時点の要求駆動力の変化が含まれるとき、予め変速機の変速比を増加させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、乗員にとって違和感なく、将来の加速度の発生を報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両の走行系の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る自動運転車両システムの全体構成を概略的に示すブロック図。
【図３】図２の行動計画生成部で生成された行動計画の一例を示す図。
【図４】図２の自動運転車両システムで用いられるシフトマップの一例を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る車両制御装置の要部構成を示すブロック図。
【図６】車速と駆動力との関係の一例を示す図。
【図７】予定加速度と音圧との関係の一例を示す図。
【図８】エンジン回転数と音圧との関係の一例を示す図。
【図９】車速とエンジン回転数との関係の一例を示す図。
【図１０】図５のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図１１】本発明の実施形態に係る車両制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図１１を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両制御装置は、ドライバの運転操作を介さずに周囲の状況に応じて目標経路に沿って自動で走行する車両、すなわち自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。図１は、本実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両２００（単に車両または自車両と呼ぶこともある）の走行系の概略構成を示す図である。車両２００は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。
【０００９】
図１に示すように、車両２００は、エンジン１と、変速機２とを有する。エンジン１は、スロットルバルブ１１を介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータ１３の駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。
【００１０】
変速機２は、エンジン１と車輪（駆動輪）３との間の動力伝達径路に設けられ、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する。変速機２で変速された回転は駆動輪３に伝達され、これにより車両２００が走行する。なお、エンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、ハイブリッド自動車として車両２００を構成することもできる。
【００１１】
変速機２は、例えば複数の変速段（９段や１０段等の多段の変速段）に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、奇数変速段用および偶数変速段用の一対のクラッチを有するデュアルクラッチ変速機あるいはツインクラッチ変速機として、変速機２を構成することもできる。変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合要素２１を備え、油圧制御装置２２が油圧源から係合要素２１への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を変更することができる。油圧制御装置２２は、電気信号により作動するソレノイドバルブなどの変速機用のバルブ機構（便宜上、変速用アクチュエータ２３と呼ぶ）を有し、変速用アクチュエータ２３の作動に応じて係合要素２１への圧油の流れを変更することで、適宜な変速段を設定できる。
【００１２】
自動運転車両２００は、自動運転車両システムによって走行が制御される。図２は、本発明の実施形態に係る自動運転車両システム１００の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、自動運転車両システム１００は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用アクチュエータＡＣとを主に有する。
【００１３】
外部センサ群３１は、車両２００の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両２００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両２００から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両２００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両２００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して車両２００の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。車両２００から前方車両までの車間距離は、ライダ、レーダおよび車載カメラのいずれによっても測定可能である。
【００１４】
内部センサ群３２は、車両２００の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両２００の車速を検出する車速センサ、車両２００の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両２００の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングの操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。
【００１５】
入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。
【００１６】
手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへの切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されるようにしてもよい。すなわち、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換が手動ではなく自動で行われるようにしてもよい。
【００１７】
ＧＰＳ受信機３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより自車両の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。
【００１８】
地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。
【００１９】
ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された車両２００の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。
【００２０】
通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。
【００２１】
アクチュエータＡＣは、車両２００の走行動作に関する各種機器を作動するためのものである。アクチュエータＡＣには、図１に示すエンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ１３、係合要素２１への油の流れを制御して変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ２３の他、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵用アクチュエータなどが含まれる。
【００２２】
コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。
【００２３】
記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、変速機２の変速段を規定するシフトマップ、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。
【００２４】
演算部４１は、自動走行に関する機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。
【００２５】
自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した車両２００の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両２００の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両２００の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。
【００２６】
外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両２００の周囲の外部状況を認識する。例えば車両２００の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後続車両）の位置や速度や加速度、車両２００の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。
【００２７】
行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両２００の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。
【００２８】
行動計画には、現時点から所定時間Ｔ０（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の車両２００の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両２００の向きを表す方向データなどである。車両状態のデータは、単位時間Δｔ毎の位置データの変化から求めることができる。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。
【００２９】
図３は、行動計画生成部４５で生成された行動計画の一例を示す図である。図３では、車両２００が車線変更して前方車両２０１を追い越すシーンの行動計画が示される。図３の各点Ｐは、現時点から所定時間Ｔ０先までの単位時間Δｔ毎の位置データに対応し、これら各点Ｐを時刻順に接続することにより、目標軌道２０２が得られる。このとき、目標軌道２０２上の単位時間Δｔ毎の各目標点Ｐの車速（目標車速）に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。
【００３０】
行動計画生成部４５では、追い越し走行以外に、走行車線を変更する車線変更走行、走行車線を逸脱しないように車線を維持するレーンキープ走行、減速走行または加速走行等に対応した種々の行動計画が生成される。行動計画生成部４５は、目標軌道を生成する際に、まず走行態様を決定し、走行態様に基づいて目標軌道を生成する。例えばレーンキープ走行に対応した行動計画を作成する際には、まず定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行等の走行態様を決定する。
【００３１】
走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された目標軌道１０３に沿って車両２００が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。すなわち、単位時間Δｔ毎の目標点Ｐを車両２００が通過するように、スロットル用アクチュエータ１３、変速用アクチュエータ２３、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵用アクチュエータなどをそれぞれ制御する。
【００３２】
より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間Δｔ毎の目標加速度を得るための要求駆動力（目標駆動力）を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実車速または実加速度が目標車速または目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。すなわち、車両２００が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。なお、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。
【００３３】
変速機２の制御の一例について説明する。走行制御部４６は、予め記憶部４２に記憶された変速動作の基準となるシフトマップを用いて、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、これにより変速機２の変速動作を制御する。
【００３４】
図４は、記憶部４２に記憶されたシフトマップの一例を示す図である。図中、横軸は車速Ｖ、縦軸は要求駆動力Ｆである。なお、要求駆動力Ｆはアクセル開度（自動運転モードでは擬似的アクセル開度）またはスロットル開度に一対一で対応し、アクセル開度またはスロットル開度が大きくなるに従い要求駆動力Ｆは大きくなる。したがって、縦軸をアクセル開度またはスロットル開度に読み替えることもできる。特性ｆ１は、自動運転モードにおけるｎ＋１段からｎ段へのダウンシフトに対応するダウンシフト線の一例であり、特性ｆ２は、自動運転モードにおけるｎ段からｎ＋１段へのアップシフトに対応するアップシフト線の一例である。
【００３５】
図４に示すように、例えば作動点Ｑ１からのダウンシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが減少して、作動点Ｑ１がダウンシフト線（特性ｆ１）を超えると（矢印Ａ）、変速機２がｎ＋１段からｎ段へとダウンシフトする。車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが増加した場合も、作動点Ｑ１がダウンシフト線を超えて、変速機２がダウンシフトする。
【００３６】
一方、例えば作動点Ｑ２からのアップシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが増加して、作動点Ｑ２がアップシフト線（特性ｆ２）を越えると（矢印Ｂ）、変速機２はｎ段からｎ＋１段へとアップシフトする。車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが減少した場合も、作動点Ｑ２がアップシフト線を越えて変速機２がアップシフトする。なお、変速段が大きいほど、ダウンシフト線およびアップシフト線は、高車速側にずらして設定される。
【００３７】
以上の自動運転車両システム１００において、自動運転モードで走行中に、例えば前方車両２０１を追い越し走行するために要求駆動力Ｆが上昇すると、車両２００に作用する加速度が増加する。このとき、乗員は、車両２００を運転操作していないため、予め加速度の増加を予測できない。このため、乗員は、シートに背中を密着する等、車両２００の挙動変化に備えた好ましい乗車姿勢をとっていないおそれがあり、車酔いを生じやすい。
【００３８】
この点につき、入出力装置３３の一例であるスピーカやブザー等を用いて車両２００の挙動が変化することを事前に乗員に報知すると、乗員は将来の加速を予測できる。しかし、この場合、加速走行時に生じる車両２００の動作音以外の音で報知することになるため、乗員にとって違和感があり、不快に感じやすい。また、スピーカやブザー等からの情報が何であるのかを、乗員は即座にかつ正確に認識できないおそれがある。そこで、本実施形態では、将来における車両２００の挙動の変化（要求駆動力Ｆの変化）を乗員に対し違和感なく正確に認識させるようにするため、以下のように車両制御装置を構成する。
【００３９】
図５は、本実施形態に係る車両制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。この車両制御装置５０は、車両２００の自動運転に係る構成を含む。したがって、図２の自動運転車両システム１００と共通の構成を有するが、図５では、車両制御装置５０として用いられる主たる構成のみを示す。
【００４０】
図５に示すように、車両制御装置５０は、コントローラ４０と、コントローラ４０により制御されるスロットル用アクチュエータ１３と、変速用アクチュエータ２３とを有する。コントローラ４０は、主たる機能的構成として、上述した行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。走行制御部４６は、機能的構成として、判定部４６１と、目標音圧算出部４６２と、目標回転数算出部４６３と、目標変速段算出部４６４とを有する。
【００４１】
まず、車両制御装置５０による動作の概要を説明する。例えばクルーズ走行中に、行動計画生成部４５で生成された行動計画に含まれる所定時間Ｔ１後（例えば２〜３秒後）の目標加速度（予定加速度Ａと呼ぶ）が所定値Ａ１以上であるとき、走行制御部４６は、変速機２をシフトマップ（図４）に拘らずダウンシフトする。例えば９速段から６速段等にダウンシフトする。これによりエンジン回転数Ｎｅが目標エンジン回転数Ｎｅ１まで上昇するため、乗員はエンジン音の変化により加速走行が行われることを認識でき、加速走行に備えた乗車姿勢をとるようになる。
【００４２】
すなわち、加速走行はエンジン回転数Ｎｅの上昇を伴うことを乗員は経験的に知っており、本実施形態では、実際の加速走行前に、ダウンシフトによりエンジン回転数Ｎｅを目標エンジン回転数Ｎｅ１まで上昇させることで、乗員にあたかも加速走行中であるかの旨を報知する。このとき、予定加速度Ａに応じて加速走行が指令されるまで、つまり目標加速度が予定加速度Ａになるまで、実駆動力（実加速度）がそのときどきの要求駆動力Ｆ（目標加速度）と一致するように、走行制御部４６は、併せてエンジン１の駆動、すなわちエンジントルクを制御する。したがって、クルーズ走行中であれば、ダウンシフト後も実駆動力は一定に維持される。つまり、エンジン音は加速走行中と同様のエンジン音となるが、車両２００は加速しない。したがって、乗員は、加速走行が開始される前の車両２００の挙動変化が少ない状態で、加速走行に備えた乗車姿勢に容易に姿勢変更できる。
【００４３】
目標加速度が予定加速度Ａになって要求駆動力Ｆが上昇すると、変速機２はシフトマップ（図４）に従い、車速Ｖと要求駆動力Ｆとに応じた所定変速段となる。例えば変速機２は６速段から７速段にアップシフトし、車両２００が加速走行する。このとき、乗員は既に加速走行に備えた乗車姿勢をとっているため、実際に加速走行が開始されたときの乗員の車酔いを防止できる。
【００４４】
走行制御部４６の各部の構成について詳細に説明する。判定部４６１は、車酔い防止制御を開始するか否かを判定する。この判定は、行動計画生成部４５で生成された行動計画に含まれる所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａが所定値Ａ１以上か否かの判定である。すなわち、予定加速度Ａが大きいと、乗員に作用する加速度が大きく、乗員は車酔いを感じやすい。したがって、判定部４６１は、予定加速度Ａが所定値Ａ１以上のときに、車酔い防止制御を開始すると判定する。なお、所定時間Ｔ１は、走行計画データを生成する所定時間Ｔ０以下で、かつ、乗員が加速度の増大に備えた乗車姿勢をとるために必要な時間（例えば２〜３秒程度）に設定される。
【００４５】
図６は、予め記憶部４２に記憶された車速Ｖと駆動力Ｇとの関係の一例を示す図である。図中の特性ｆ３〜ｆ５は、例えば変速段がｎ段、ｎ＋１段、ｎ＋２段における駆動力の特性であり、同一車速（例えば車速Ｖ１）で比較すると、低速段であるほど駆動力Ｇが大きくなる。所定値Ｇ１は、判定部４６１で用いられる予定加速度Ａの所定値Ａ１に対応する。図６には、動作点の一例であるＱａ，Ｑｂが示される。Ｑａは所定の予定加速度Ａ０（＜Ａ１）に対応し、Ｑｂは所定の予定加速度Ａ２（＞Ａ１）に対応する。
【００４６】
図６において、動作点が例えばＱａからＱｂに変化すると、予定加速度Ａが所定値Ａ１を上回り、判定部４６１は、車酔い防止制御を開始すると判定する。なお、現加速度と予定加速度Ａとの差ΔＡ、つまり加速度の変化量が大きいときも、乗員は車酔いを感じやすい。したがって、予定加速度Ａの大きさでなく、予定加速度Ａの増加量ΔＡが所定値ΔＡ１以上であるときも、判定部４６１は車酔い防止制御を開始すると判定する。
【００４７】
目標音圧算出部４６２は、判定部４６１により車酔い防止制御を開始すると判定されると、乗員に加速走行を感じさせるための目標音圧Ｓａを算出する。図７は、予め記憶部４２に記憶された予定加速度Ａと音圧Ｓとの関係の一例を示す図である。図７の特性ｆ６では、予定加速度Ａの増加に伴い音圧Ｓが増加している。目標音圧算出部４６２は、特性ｆ６を用いて、予定加速度Ａの所定値Ａ１に対応した目標音圧Ｓａを算出する。特性ｆ６は、目標音圧Ｓａが、所定加速度Ａ１での走行時のエンジン回転数（図１１のＮｅ２）から生じる音圧よりも大きくなるように設定される。なお、所定の演算式により目標音圧Ｓａを算出してもよい。
【００４８】
目標回転数算出部４６３は、目標音圧算出部４６２により算出された目標音圧Ｓａを発生する目標エンジン回転数Ｎｅ１を算出する。図８は、予め記憶部４２に記憶されたエンジン回転数Ｎｅと音圧Ｓとの関係を示す図である。図８の特性ｆ７では、エンジン回転数Ｎｅの増加に伴い音圧Ｓが増加している。目標回転数算出部４６３は、特性ｆ７を用いて、目標音圧Ｓａに対応した目標エンジン回転数Ｎｅ１を算出する。なお、所定の演算式により目標エンジン回転数Ｎｅ１を算出してもよい。
【００４９】
目標変速段算出部４６４は、目標回転数算出部４６３により算出された目標エンジン回転数Ｎｅ１に応じた目標変速段を算出する。図９は、予め記憶部５２に記憶された車速Ｖとエンジン回転数Ｎｅとの関係を示す図である。図中の特性ｆ８〜ｆ１０は、例えば変速段がｎ段、ｎ＋１段、ｎ＋２段における特性であり、同一車速（例えばＶ１）で比較すると、低速段であるほどエンジン回転数Ｎｅが大きくなる。図９の例では、車速Ｖ１を維持しつつ目標エンジン回転数Ｎｅ１を満足するｎ段（特性ｆ８）が目標変速段として算出される。
【００５０】
走行制御部４６は、所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａ（所定値Ａ１）に基づいて目標変速段算出部４６４により目標変速段が算出されると、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、変速機２を目標変速段に制御する。より具体的には、変速機２をダウンシフトする。このとき、スロットル用アクチュエータ１３に制御信号を出力し、実駆動力が現時点の要求駆動力Ｆと一致するように、換言すると実加速度が目標加速度と一致するように、走行制御部４６は併せてエンジン１（エンジントルク）を制御する。例えば駆動力一定のクルーズ走行中であれば、ダウンシフト後も駆動力一定状態を維持するようにエンジン１を制御する。
【００５１】
車酔い防止制御を開始してから所定時間Ｔ１が経過すると、行動計画生成部４５で生成する現時点の目標加速度が所定値Ａ１となる。このとき、走行制御部４６は、車酔い防止制御を終了し、実加速度が目標加速度（所定値Ａ１）となるようにシフトマップに従い変速機２の変速段を制御するとともに、エンジン１のスロットル開度を制御する。
【００５２】
図１０は、予め記憶部４２に記憶されたプログラムに従い図５のコントローラ４０で実行される処理の一例、特に変速機２の制御に係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば自動運転モードが選択されると開始され、所定時間毎に繰り返される。
【００５３】
まず、ステップＳ１で、行動計画生成部４５での処理により、現時点から所定時間Ｔ０先までの車両２００の行動計画を生成する。次いで、ステップＳ２で、行動計画に含まれる現時点から所定時間Ｔ１（≦Ｔ０）後の予定加速度Ａが所定値Ａ１以上か否かを判定する。ステップＳ２で否定されるとステップＳ３に進み、行動計画に含まれる現時点から所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａの変化量（増加量）ΔＡが所定値ΔＡ１以上か否かを判定する。ステップＳ３で否定されるとステップＳ４に進み、予め記憶されたシフトマップ（図４）に従い、車速Ｖと要求駆動力Ｆとに応じて目標変段段を決定する。次いで、ステップＳ５で変速段が目標変速段となるように変速用アクチュエータ２３を制御する。
【００５４】
一方、ステップＳ２またはステップＳ３のいずれかが肯定されると、車酔い防止制御が開始される。この場合、ステップＳ６で、車酔い防止制御が開始されてから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されるとステップＳ７に進む。ステップＳ７では、図７の特性ｆ６により、予定加速度Ａの所定値Ａ１に応じた目標音圧Ｓａを算出する。次いで、ステップＳ８で、図８の特性ｆ７により、目標音圧Ｓａに応じた目標エンジン回転数Ｎｅ１を算出する。次いで、ステップＳ９で、図９の特性ｆ８〜ｆ１０により、目標車速Ｖ１で走行しながら目標エンジン回転数Ｎｅ１を発揮可能な目標変速段を算出し、ステップＳ５に進む。
【００５５】
本実施形態に係る車両制御装置５０の動作をより具体的に説明する。図１１は、車両制御装置５０の動作の一例、特に車速Ｖ、予定加速度Ａ、変速段、およびエンジン回転数Ｎｅの時間経過に伴う変化を示すタイミングチャートである。予定加速度Ａは目標加速度であり、実加速度に相当する。なお、図１１では、便宜上、一部の動作についてその変化の態様を強調して（急激に変化するように）示している。
【００５６】
図１１に示すように、初期状態では、車両２００は例えば車速Ｖ１で、９速段でクルーズ走行している。このときの目標加速度（予定加速度Ａ）は所定値Ａ１以下（Ａ０）であり、要求駆動力Ｆに対応した駆動力Ｇは、例えば図６の動作点Ｑａにより表わされる。
【００５７】
時点ｔ１で、所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａが所定値Ａ１を超えてＡ２になると、車酔い防止制御が開始され、変速機２が例えば６速段にダウンシフトされる（ステップＳ９→ステップＳ５）。したがって、エンジン回転数Ｎｅが初期のエンジン回転数Ｎｅ０から増加して目標エンジン回転数Ｎｅ１となり、音圧Ｓが目標音圧Ｓａとなる（ステップＳ７，ステップＳ８）。このとき、加速度は変化せず、駆動力Ｇは動作点Ｑａのままである。これにより乗員は、エンジン回転数Ｎｅの増加を音圧の増加によって感じ、シートに背中を密着する等、加速走行に備えた乗車姿勢をとるようになる。この場合、実駆動力が変化しないため、乗車姿勢の変更が容易である。
【００５８】
このように本実施形態では、車酔い防止制御により変速機２を例えば６速段までダウンシフトするが、図１１の例では、この場合の変速段が所定時間Ｔ１後の目標変速段（７速段）よりも低い。このため、時点ｔ１〜ｔ２の車酔い防止制御実行中におけるエンジン回転数Ｎｅ（＝Ｎｅ１）は、所定時間Ｔ１後（時点ｔ２）に加速度Ａ２で加速走行するときのエンジン回転数Ｎｅ２よりも大きい。したがって、乗員は、時点ｔ１〜ｔ２に、車両２００の加速の程度が大きいと認識し、加速走行に備えた乗車姿勢をより積極的にとるようになる。
【００５９】
時点ｔ２で、予定加速度Ａが所定値Ａ１を超えてＡ２になると、車酔い防止制御を終了し、変速機２がシフトマップに従った変速段に切り換わる。図１１の例では、変速機２がＡ２に対応して７速段にアップシフトする。これにより車両２００は目標加速度（予定加速度Ａ２）で加速走行することができる。このときの駆動力Ｇは、例えば図６の動作点Ｑｂで表される。その後、時点ｔ３にかけて、加速度はＡ２であり、車速Ｖは徐々に増加する。時点ｔ３で、目標加速度がＡ０まで低下すると、シフトマップに従い変速機２は例えば９速段にアップシフトする。
【００６０】
図１１の変速段およびエンジン回転数Ｎｅの点線の特性は、本実施形態の比較例である。比較例では、変速機２は、常に予め定められたシフトマップに従い制御される。したがって、時点ｔ１〜時点ｔ２において、変速機２はダウンシフトせずに９速段のままであり、エンジン回転数Ｎｅも初期のエンジン回転数Ｎｅ０のままである。このため、乗員は、車両２００が将来加速走行することを事前に認識することができない。したがって、不安定な乗車姿勢のまま車両２００が加速走行を開始することがあり、乗員は車酔いを生じやすい。
【００６１】
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両２００は、自動運転機能を有するとともに、エンジン１と、エンジン１から駆動輪３に到る動力伝達径路に配置され、エンジン１から入力された回転速度を変速して出力する変速機２と、を有する。この自動運転車両１００を制御する車両制御装置５０は、現時点から所定時間Ｔ０先までの単位時間Δｔ毎の要求駆動力を含む車両２００の行動計画を生成する行動計画生成部４５と、行動計画生成部４５により生成された行動計画に応じて車両２００が自動運転で走行するようにエンジン１と変速機２とを制御する走行制御部４６とを備える（図５）。走行制御部４６は、行動計画生成部４５により生成される行動計画に将来時点、例えば所定時間Ｔ１後の要求駆動力の変化が含まれるとき、予め変速機２をダウンシフトさせる。
【００６２】
これにより乗員は、車両２００が実際に加速走行する前に、加速走行時に生じる車両２００の動作音、すなわちエンジン音により、車両２００が加速走行することを違和感なく容易に認識することができる。したがって、乗員は、加速走行に備えた乗車姿勢をとるようになり、その後、車両２００が加速走行した際の車酔いを防止できる。
【００６３】
（２）走行制御部４６は、予め変速機２をダウンシフトさせたときの実駆動力が、行動計画生成部４５により生成される行動計画に含まれる要求駆動力Ｆに一致するように、エンジン１を制御する。これにより、要求駆動力Ｆが変化しない限り、ダウンシフト後も実駆動力Ｇは一定である。したがって、車両２００はダウンシフトによりエンジン回転数Ｎｅが上昇するだけであり、車両２００の車速および加速度は目標値に制御される。
【００６４】
（３）走行制御部４６は、所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａが所定値Ａ１以上に増加するか否か、または所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａの増加量ΔＡが所定値ΔＡ１以上であるか否かを判定する判定部４６１を有する（図５）。判定部４６１により、所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａが所定値Ａ１以上に増加すると判定されると、または所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａの増加量ΔＡが所定値ΔＡ１以上であると判定されると、予め変速機２をアップシフトさせる。これにより、加速度の増加の程度が大きく、車酔いが発生しやすい状況でのみ、車酔い防止制御が行われ、車酔い防止制御を適切なタイミングで行うことができる。
【００６５】
（４）走行制御部４６は、行動計画生成部４５により生成される行動計画に所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａの増加が含まれるとき、予め変速機２をダウンシフトし、予定加速度Ａが増加する所定時間Ｔ１後に変速機２をアップシフト（当初の変速段よりはダウンシフト）するように変速機２を制御する。これにより車酔い防止制御によるダウンシフトの程度が大きいため、エンジン回転数Ｎｅの増加の程度も大きくなり、車両２００があたかも加速走行中であることを、乗員に確実に認識させることができる。
【００６６】
（５）走行制御部４６は、判定部４６１により、所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａが所定値Ａ１以上に増加すると判定されると、または所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａの増加量ΔＡが所定値ΔＡ１以上であると判定されると、所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａに応じて目標音圧Ｓａを算出する目標音圧算出部４６２と、目標音圧算出部４６２により算出された目標音圧Ｓａに応じて目標エンジン回転数Ｎｅ１を算出する目標回転数算出部４６３と、目標回転数算出部４６３により算出された目標エンジン回転数Ｎｅ１に応じて変速機２の目標変速段を算出する目標変速段算出部４６４と、を有する（図５）。そして、走行制御部４６は、目標変速段算出部４６４により算出された目標変速段に、予め変速機２をダウンシフトする。これにより、所定時間Ｔ１後の予定加速度Ａの値Ａ１に応じた適切な音圧を、乗員に提供することができる。
【００６７】
上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、将来の加速走行に備えて予め変速機２をダウンシフトすることで、エンジン回転数Ｎｅを増加させるようにしたが、将来の減速走行に備えて予め変速機２をダウンシフトさせることで、エンジン回転数Ｎｅを増加させるようにしてもよい。すなわち、車酔いは加速走行時だけでなく減速走行時にも生じるため、事前にエンジン音を上昇させることで、乗員に適切な乗車姿勢をとるよう促すようにしてもよい。
【００６８】
上記実施形態では、目標音圧算出部４６２が算出する目標音圧Ｓａが実際の加速走行時の音圧よりも大きくなるようにしたが、目標音圧Ｓａが加速走行時の音圧と等しくなるようにしてもよい。したがって、車酔い防止制御によるダウンシフト後の変速段が加速走行時の変速段と等しくなるようにしてもよい。すなわち、車酔い防止制御により変速機２をダウンシフトさせた後、加速走行の開始時に、変速機２をアップシフトさせずに同一の変速段を維持するようにしてもよい。
【００６９】
上記実施形態では、変速機２を有段変速機として構成し、行動計画生成部４５により生成される行動計画に将来時点の要求駆動力Ｆの増加（予定加速度Ａの増加）が含まれるとき、予め変速機の変速比を所定変速段にダウンシフト（第１変速比に増加）させ、その後、要求駆動力Ｆが増加する将来時点で変速機２の変速比を要求駆動力Ｆに応じた変速段（第２変速比）に変更するようにしたが、変速機２を無段変速機として構成してもよい。したがって、行動計画生成部４５により生成される行動計画に将来時点の要求駆動力の変化が含まれるとき、予め変速機２の変速比を増加させるのであれば、走行制御部の構成はいかなるものでもよい。例えば、変速機の目標変速段を算出する目標変速段算出部４６４を、目標変速比を算出する目標変速比として構成してもよく、走行制御部が、目標変速比算出部により目標変速比に、予め変速機の変速比を制御するようにしてもよい。
【００７０】
本発明は、内燃機関としてのエンジンとエンジンから駆動輪に到る動力伝達径路に配置され、エンジンから入力された回転速度を変速して出力する変速機とを有する自動運転車両であれば、いかなる自動運転車両にも同様に適用することができる。
【００７１】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１  エンジン、２  変速機、３  駆動輪、１３  スロットル用アクチュエータ、２３  変速用アクチュエータ、４０  コントローラ、４５  行動計画生成部、４６  走行制御部、５０  車両制御装置、４６１  判定部、４６２  目標音圧算出部、４６３  目標回転数算出部、４６４  目標変速段算出部
【図１】
2020011546.tif 000003
【図２】
2020011546.tif 000004
【図３】
2020011546.tif 000005
【図４】
2020011546.tif 000006
【図５】
2020011546.tif 000007
【図６】
2020011546.tif 000008
【図７】
2020011546.tif 000009
【図８】
2020011546.tif 000010
【図９】
2020011546.tif 000011
【図１０】
2020011546.tif 000012
【図１１】
2020011546.tif 000013