(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低い車速で高い変速段を選択する第１の制御パターンと、高い車速で低い変速段を選択する第２の制御パターンとのいずれかに基づき、走行状態検出装置にて検出した車両の走行状態に応じて自動変速機の変速段を制御する車両の自動変速制御装置であって、
車両の走行を誘導するための道路情報を保持し、車両の現在位置を検出し得るナビゲーション装置と、
車両が停止状態になったとき、前方最短位置にある最短交差点の位置を、前記道路情報から検索する交差点位置検索手段と、
現在位置から前記最短交差点までの距離を演算する交差点距離演算手段と、
前記交差点距離演算手段により演算された前記距離に基づき、前記現在位置から前記最短交差点までの間に含まれる前方車両台数を推定する前方車両台数推定手段と、
車両が走行状態にあるとき、前記道路情報と、前記前方車両台数推定手段にて推定された前方車両台数と、現在の速度から車間距離を選定する車間距離選定手段と、
現在の速度における適正な車間距離と、前記車間距離選定手段にて選定された車間距離とを比較し、適正な車間距離が保たれていないときに、第２の制御パターンに従い変速段を制御するよう指示する制御パターン指示手段と、を有することを特徴とする車両の自動変速制御装置。
【請求項２】
前記車間距離選定手段は、道路の車線数、走行速度及び前方車両台数と、車間距離との対応表を備え、走行速度に対応する車間距離を検索することによって車間距離を選定することを特徴とする請求項１の車両の自動変速制御装置。
【請求項３】
前記道路情報には、道路種別および交差点を含む道路においては交差点間の各道路毎に、車線数、交差点における信号機の有無に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項１または２の車両の自動変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の自動変速制御装置に関し、特に、自動変速機での制御パターン（即ち、変速マップ）を走行道路の渋滞状況に応じて切り換えるようにした車両の自動変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動変速機の制御装置として、複数の制御パターン（モード）、例えば、低い車速にて相対的に高い変速段を保つと共にシフトダウンを抑える通常モードと、また、高い車速にて相対的に低い変速段を保持すると共にシフトダウンを頻繁に行うシフトダウン用モードとを有するタイプがあり、これを運転者がスイッチにて切り換え得るようにしたものが実用化されている。例えば、安全な車間距離が保ち難い交通量の多い道路等では、運転者がシフトダウン用モードを設定することにより、エンジンブレーキを効き易くして、安全に走行できるようにしている。
【０００３】
この自動変速機の制御装置を更に進化させて、制御パターンの切り換えを自動的に行う技術が種々提案されている。例えば、特公平６−５８１４１号公報に、ナビゲーション装置にて現在位置を検出し、保持している道路情報から現在位置での走行路の状態（例えば、山岳路）を判断して、自動変速装置の制御パターンを山岳路に応じたものへ自動的に切り換える技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在、交通量の多い一般道路においては渋滞が定常的に発生している。ここで、車両の流れは、交差点に設置された信号機によって整理されているが、道路の位置（都市の中心地、市街地等）、道路の長さ、車線数、信号機の点灯サイクル等のさまざまな要因が複合的に絡みあい渋滞を発生させている。
【０００５】
そこで、本発明者は、安全な車間距離が保ち難い交通量の多い道路において、自動的に上記シフトダウン用モードへ切り替えることにより車両を安全に走行させることを案出した。ここで、従来、渋滞か否かは、一定時間内の平均速度、あるいは、アクセル、ブレーキの踏み込み頻度を基準として判断していたが、この方法では、定常的に発生している軽度の渋滞、即ち、若干混雑して、車間距離が保ち難い状態を検出することができなかった。他方、渋滞か否かを適切に判断できないために、比較的スムーズに車両が走行し得る状態において、渋滞と判断してシフトダウン用モードへ切り替えていまうと、車速、あるいはアクセル・ブレーキの踏み込み頻度の微小差によって変速段のシフトアップ・シフトダウンを繰り返すこととなり、運転者に不快感を与えてしまう。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、道路の渋滞の程度を正確に判断して、適切な制御パターンを選択し得る車両の自動変速制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１では、低い車速で高い変速段を選択する第１の制御パターンと、高い車速で低い変速段を選択する第２の制御パターンとのいずれかに基づき、走行状態検出装置にて検出した車両の走行状態に応じて自動変速機の変速段を制御する車両の自動変速制御装置であって、
車両の走行を誘導するための道路情報を保持し、車両の現在位置を検出し得るナビゲーション装置と、
車両が停止状態にあるとき、前方最短位置にある最短交差点の位置を、前記道路情報から検索する交差点位置検索手段と、
現在位置から前記最短交差点までの距離を演算する交差点距離演算手段と、
前記交差点距離演算手段により演算された前記距離に基づき、前記現在位置から前記最短交差点までの間に含まれる前方車両台数を推定する前方車両台数推定手段と、
車両が走行状態になったとき、前記道路情報と、前記前方車両台数推定手段にて推定された前方車両台数と、現在の速度から車間距離を選定する車間距離選定手段と、
現在の速度における適正な車間距離と、前記車間距離選定手段にて選定された車間距離とを比較し、適正な車間距離が保たれていないときに、第２の制御パータンに従い変速段を制御するよう指示する制御パターン指示手段と、を有することを要旨とする。
【０００８】
また、請求項２の構成では請求項１において、前記車間距離選定手段は、道路の車線数、走行速度及び前記前方車両台数と、車間距離との対応表を備え、走行速度に対応する車間距離を検索することにより車間距離を選定することを要旨とする。
【０００９】
請求項３の構成では請求項１又は２において、前記道路情報には、道路種別および交差点を含む道路においては交差点間の各道路毎に、車線数、交差点における信号機の有無に関する情報が含まれていることを要旨とする。
【００１０】
【作用】
請求項１の構成では、車両が信号機によって停止状態になると、交差点位置検索手段が、前方最短位置にある最短交差点の位置を道路情報から検索する。そして、交差点距離演算手段が、現在位置から最短交差点までの距離を演算し、この演算された距離に基づき、現在位置があらかじめ設定された交差点領域内にある場合には、前方車両台数推定手段が、現在位置から最短交差点までの間に含まれる前方車両台数、即ち、車両の前方で信号機によって停止している車両の数を推定する。
車両が走行状態に移行すると、車間距離選定手段が、道路情報と、前方車両台数推定手段にて推定された前方車両台数と、現在の速度とに基づき車間距離を選定する。そして、制御パターン指示手段が、現在速度における適正な車間距離と、車間距離選定手段にて選定された車間距離と比較し、適正な車間距離が保たれていないときに、相対的に高い車速で低い変速段を選択する第２の制御パータンに従い変速段を制御するよう指示し、エンジンブレーキを効き易くすることで、安全に走行し得るようにする。ここで、自動変速機は、通常いわゆるＤレンジでエンジンブレーキが３速段と４速段でしか効かない構造のものがあるが、ここでは全段で効くものとする。
【００１１】
また、請求項２の構成では、車間距離選定手段が、道路の車線数、走行速度及び前方車両台数と、車間距離との対応表から、走行速度に対応する車間距離を検索することにより車間距離を選定する。
【００１２】
更に、請求項３の構成では、道路情報には、道路種別および交差点を含む道路においては交差点間の各道路毎に、車線数、交差点における信号機の有無に関する情報が含まれているため、当該道路情報から道路種別、車線数等を検索し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施例について図を参照して説明する。
図１は、本発明の１実施例に係る車両の制御機構を示している。この車両には、自車位置を検出すると共に経路案内を行う車両用のナビゲーション装置１０と、複数の制御パターンを保持し、最適な制御パターンを選択してオートマチックトランスミッション６０を制御するオートマチックコントロールユニット２０と、エンジン５０を制御するエンジンコントロールユニット３０とが備えられている。
【００１４】
ナビゲーション装置１０は、ＧＰＳ（クローバルポジショニングシステム）を用いて人工衛星からの電波をアンテナ１２を介して受信し、現在位置を算出すると共に、ＣＤＲＯＭ１４に記録された地図データを読み出し、地図上での現在位置を識別する。また更に、後述するように進行している道路、信号機等に関するデータと、現在位置とをオートマチックコントロールユニット２０に対して送出する。
【００１５】
エンジンコントロールユニット３０は、スロットルセンサ４０からのスロットル開度の信号と、エンジン５０からのエンジン回転数その他（冷却水温、０2 センサ信号等）とに基づき、エンジン５０に対して燃料噴射指令を与えて、エンジン５０を制御する。
【００１６】
オートマチックコントロールユニット２０は、スロットルセンサ４０からのスロットル開度の信号と、オートマチックトランスミッション６０からの車速とに基づき、選択した制御パターンに従いオートマチックトランスミッション６０に対してギヤーの変速指令を与える。
【００１７】
ここで、オートマチックコントロールユニット２０に保持されている複数の制御パターン（変速マップ）について、図２を参照して説明する。図２（Ａ）は、スロットル開度が高くてもシフトダウンを抑え、かつ、低い車速にて相対的に高い変速段を保つ通常モードの制御パターンを示している。また、図２（Ｂ）は、スロットル開度が低くてもシフトダウンを行い、かつ、高い車速にて相対的に低い変速段を保持するシフトダウン用モードの制御パターンを示している。
【００１８】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、横軸に車速が縦軸にはスロットル開度が取られている。図２（Ａ）に示すように通常モードでは、例えば、２速から１速へのシフトダウンは、相対的に車速が低く、スロットル開度が大きいときに行われる。同様に、３速から２速、４速から３速へのシフトダウンも、相対的に車速が低く、スロットル開度が大きいときに行われる。オートマチックコントロールユニット２０は、このように設定された変速マップ（制御パターン）に基づき、オートマチックトランスミッション６０に対してギヤーの変速指令を与えることにより、不要なシフトダウン及びシフトアップを抑え、エンジン５０の回転数を低く保つことにより、快適な巡行感を運転者に与え、また、燃料消費を逓減している。この通常モードは、車両の巡行速度が高く、加減速を行う頻度の低い空いた一般道路、或いは、高速道路を走行する際に用いられる。
【００１９】
また、図２（Ｂ）に示すようにシフトダウン用モードでは、例えば、２速から１速へのシフトダウンは、相対的に車速が高く、スロットル開度が低くても行われる。３速から２速、４速から３速へのシフトダウンも同様にして行われる。オートマチックコントロールユニット２０は、この変速マップに基づきオートマチックトランスミッション６０に対してギヤーの変速指令を与えることにより、シフトダウンを積極的に行い、エンジン５０の回転数を高く保つことによって、エンジンブレーキの効きを良くして、スロットル開度が減少すると同時に減速が始まるようにし、また、スロットル開度が増加すると直ちにシフトダウンを行い、短時間で加速を行えるようにする。このシフトダウンモードでは、適切な車間距離が保ち難い渋滞路を走行中に、アクセルペダルが戻されると同時に減速が開始するようにして、追突を防ぎ、安全な走行を可能ならしめる。この通常モードは、加減速を行う頻度の高い山岳路を走行する際等にも適している。
【００２０】
本実施例では、運転席の操作パネルに図示しない切換スイッチが設けられており、この切換スイッチにより、上記通常モードとシフトダウン用モードが選択できるようになっている。更に、この切換スイッチには、自動切換が設定できるようになっており、自動切換が設定されているときには、オートマチックコントロールユニット２０が通常モードとシフトダウン用モードとで適切な方を後述するように選択し、オートマチックトランスミッション６０に対してギヤーの変速指令を与るよう構成されている。
【００２１】
引き続き、ナビゲーション装置１０のＣＤＲＯＭ１４に記録された地図データの内容について説明する。この地図データには、ロードマップに相当する一般的な地図データに加えて、道路状況に関する詳細なデータが保持されている。この詳細なデータの内容について図３を参照して説明する。地図データとしては、図３に示す各交差点Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３・・・の座標が保持され、また、各々の交差点Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３・・を接続する道路には、番号が付けられて識別されている。例えば、交差点Ｂ−１と交差点Ｂ−２との結合道路には、Ｘ２１の番号が付けられ、また、交差点Ｂ−２と交差点Ｂ−３との結合道路には、Ｘ２２の番号が付けられている。そして、この結語道路毎に車線数が保持されている。図４は、図３に示す結合道路Ｘ２１とＸ２２とを詳細に示す図である。ここで、結合道路Ｘ２１は片側２車線であり、結合道路Ｘ２２は片側１車線であるため、結合道路Ｘ２１については車線数２、結合道路Ｘ２２については車線数１が保持されている。併せて、各結合道路の長さについても記憶されている。更に、各交差点における信号機の有無が保持されている。例えば、交差点Ｂ−２については信号有りが、他方、図３に示す交差点Ｃ−３については信号無しが保持されている。更に、信号の有る交差点については、信号機の赤、黄色、青、右折可等の時間が記録されている。例えば、交差点Ｂ−２については、交差点Ｃ−２側から進行した際に関係する信号機Ｂ−２−Ｙについての赤、黄色、青、右折可等の時間が、同様に、交差点Ｂ−１側から進行した際の信号機Ｂ−２−Ｘについての赤、黄色、青、右折可等の時間が保持されている。更に、各道路毎に高速道路、有料道路、一般道路等の種別が保持されている。
【００２２】
次に、オートマチックコントロールユニット２０に保持されている、車間距離推測用のマップについて図８を参照して説明する。車間距離推測用のマップは、図８に示すようにｎ台の車両が、車線数Ｌの道路を速度ｖで走行しているときの車間距離ｘを実際に測定した値に基づき作成されている。例えば、図４に示すように交差点Ｂ−２で信号停止したｎ台の車両が、片側１車線の結合道路Ｘ２２を走行しているときの各速度帯域における車間距離ｘを測定したものである。ここで、０≦ｎ＜８台の車両が交差点で停止した場合において、０＜ｖ＜２５の帯域に属する時速２０ｋｍで走行しているときには、車間距離がｘ１であると測定され、また、２５≦ｖ＜３５の帯域に属する時速３０ｋｍで走行しているときには、車間距離がｘ２であると測定された結果に基づいて、当該車間距離推測用のマップは作成されている。
【００２３】
オートマチックコントロールユニット２０は、更に、図５に示すような車速と適切な車間距離（判定車間距離）との対応関係についてのマップを保持しており、例えば、３０ｋｍ／ｈで走行中は３０ｍが、５０ｋｍ／ｈでは５５ｍが適切な車間距離であることが分かるように構成されている。即ち、このマップに基づいて自車の速度から、当該速度における適切な車間距離を直ちに求めれるようになっている。
【００２４】
引き続き、当該オートマチックコントロールユニット２０によるオートマチックトランスミッション６０の変速段の制御動作について、図４及び図６を参照して説明する。なお、上述した説明では、図４を参照して車間距離の測定方法について述べたが、ここでは、図４は現在の車両の走行状況を示しているものとする。図６は、当該処理の主ルーチンを示すフローチャートである。まず、オートマチックコントロールユニット２０は、オートマチックトランスミッション６０に取り付けられた車速センサ（図示せず）から車速ｖを読み込むと共に、ナビゲーション装置１０から現在走行している道路の道路種別を読み込む（Ｓ１０）。引き続き、道路種別が、高速道路、都市高速、有料道路等の信号機のない道路か否かを判断し（Ｓ１２）、高速道路等の場合には（Ｓ１２がＹｅｓ）、図２（Ａ）に示す通常の制御パターンを選択する（Ｓ２２）。他方、道路種別が交差点の有る一般道路の場合には（Ｓ１２がＮｏ）、現在停止中（車速ｖ＝０）か否かを判断する（Ｓ１４）。
【００２５】
ここで、図４に示すように交差点Ｂ−２で信号機により停止中の場合には（Ｓ１４がＹｅｓ）、現在位置している道路番号ｉ（ここでは、Ｘ２１）を読み込む。そして、交差点に信号機があるかを地図データを検索することにより判断する（Ｓ１８）。ここでは、交差点Ｂ−２に信号機が備えられているので（Ｓ１８がＹｅｓ）、ステップ２０へ進み、前方車両台数ｎ推定処理を行う。なお、例えば、交差点Ｃ−３の近辺で停車した際には、上記ステップ１８の信号機有りの判断がＮｏとなり、ステップ２２へ移行する。
【００２６】
ここで、前方車両台数ｎ推定（Ｓ２０）の処理について、当該処理のサブルーチンを示す図７を参照して詳細に説明する。まず、オートマチックコントロールユニット２０は、ナビゲーション装置１０から現在の自車の位置座標、交差点Ｂ−２の位置座標、現在信号停止している道路Ｘ２１の車線数Ｍを読み出す。そして、自車の位置座標と交差点Ｂ−２の位置座標とに基づき、自車から交差点Ｂ−２までの距離ｄを演算する（Ｓ５４）。その後、ｎ＝Ｍ×ＩＮＴ（ｄ／ａｏ）の式から前方に停車している車両台数ｎを演算する（Ｓ５６）。ここで、Ｍは車線数（ここでは２）を、ＩＮＴは四捨五入を、ａｏは、車一台の専有する距離（例えば、１台の車両長が４ｍとして、前後に１ｍの車間距離を置いて停車するならば６ｍ）を示している。以上の処理により前方車両台数ｎ推定（Ｓ２０）して、ステップ２２へ進む。
【００２７】
そして、交差点Ｂ−２が青信号となり車両が走行し始めると、ステップ１４の車速ｖ＝０かの判断がＮｏとなり、現在走行している道路番号ｊを取り込み（Ｓ２６）、交差点にて停車していた道路の次の直進道路の道路番号かを判断する（Ｓ２８）。ここで、図４に示す交差点Ｂ−２の手前の結合道路Ｘ２１にて停車し、そのまま直進し結合道路Ｘ２２を走行している場合には、結合道路Ｘ２１の次の直進道路であると判断され、当該ステップ２８の判断がＹｅｓとなる。他方、結合道路Ｘ２１にて停車した後、交差点Ｂ−２で右折して結合道路Ｙ２２を走行した場合には、直進道路とは異なる道路を走行することとなるため、違う道路として当該ステップ２８の判断がＮｏとなり、ステップ２２へ移行する。ここでは、結合道路Ｘ２１にて停車し、そのまま直進して結合道路Ｘ２２を走行しているものとして以降の説明を続ける。
【００２８】
次に、現在走行している道路（結合道路Ｘ２２）の長さＬを上述した地図データを検索することにより読み込む（Ｓ３０）。そして、この道路長さＬが、予め設定してある長さＬｏよりも長いかを判断する（Ｓ３２）。ここで、道路長さＬがＬｏよりも短い場合には（Ｓ３２がＮｏ）、後述する車間距離の推定が行い難いためステップ２４へ移行する。他方、道路長さＬがＬｏよりも長いときには（Ｓ３２がＹｅｓ）、図８を参照して上述した車間距離の対応表（マップ）を検索することにより車間距離ｘを推定する（Ｓ３４）。例えば、上記ステップ２０で推定した交差点Ｂ−２で停止している車両を７台と推定し、現在走行している道路Ｘ２２の車線数Ｍが片側１車線で、現在の車速が３０ｋｍ／ｈの場合には、車間距離としてｘ２の値を推定する。引き続き、現在の車速ｖにおける判定車間距離、即ち、車速ｖにて走行する際の適切な車間距離ｘ* を、図８を参照して上述したマップに基づき選定する（Ｓ３６）。その後、推定した車間距離ｘが判定車間距離ｘ* よりも小さいかを判断する（Ｓ３８）。ここで、推定した車間距離ｘが判定車間距離ｘ* よりも大きく（Ｓ３８がＮｏ）、適正な車間距離が保たれているときには、ステップ２２へ移行し、図２（Ａ）に示す通常の制御パターンを選択し、当該通常の制御パターンに基づきオートマチックトランスミッション６０を制御する（Ｓ２４）。即ち、十分な車間距離が保たれている場合には、不要なシフトダウン及びシタトアップを抑え、エンジン５０の回転数を低く保つことにより、快適な巡行感を運転者に与え、燃料消費を抑える。
【００２９】
他方、推定した車間距離ｘが判定車間距離ｘ* よりも小さく（Ｓ３８がＹｅｓ）、適正な車間距離が保たれていないときには、ステップ４０へ進み、図２（Ｂ）に示すシフトダウン用制御パターンを選択し、当該制御パターンに基づきオートマチックトランスミッション６０を制御する（Ｓ２４）。即ち、スロットル開度が小さく、車速が高いときにも、相対的に低い変速段を選択することにより、エンジンブレーキの効きを良くして、アクセルペダルから足を離すと同時に減速が開始するようにし、車間距離が短くても追突の発生しない安全な走行を可能とする。また、アクセルが踏まれるとシフトダウンを直ちに行い、俊敏に加速を行えるようにする。
【００３０】
なお、上述した実施例では、オートマチックコントロールユニット２０側にて車間距離の推定等の処理を行ったが、この処理は、ナビゲーション装置１０にて行い、該ナビゲーション装置１０側から制御パターン切り換えをオートマチックコントロールユニット２０側へ指示するようにも構成し得る。また、上述した実施例では、結合道路毎の車線数の変化にも対応し得るように、車線数をパラメータとして車間距離を推測したが、結合道路相互での車線数の変化が少ないとするならば、この車線数を無視して車間距離の推定を行い得ることは言うまでもない。
【００３１】
更に、上述した実施例では、オートマチックコントロールユニット２０が、通常モードの制御パターンと、シフトダウン用の制御パターンとの２種類の制御パターンを有する場合を例に挙げたが、本発明は、３種類以上の制御パターンを有する場合にも好適に適用することができる。
【００３２】
【効果】
以上記述したように本発明の車両の自動変速制御装置によれば、交通渋滞の程度に応じて、制御パターンを切り換えることができる。つまり、渋滞により適正な車間距離が保ち難いときには、シフトダウン用制御パターンを自動的に選択し、エンジンブレーキを効き易くして、アクセルペダルから足を離すと同時に減速が開始するようにし、車間距離が短くても追突の発生しない安全運転を行い得るようにできる。他方、車間距離が十分に確保できる場合には、不要なシフトダウン及びシフトアップを抑え、エンジンの回転数を低く保つことにより、快適な巡行を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るナビゲーション装置、オートマチックコントロールユニット及びエンジンコントロールユニットのブロック図である。
【図２】オートマチックコントロールユニットによる制御パターンを示す説明図である。
【図３】地図データの内容を示す説明図である。
【図４】車両が走行している道路の状況を示す説明図である。
【図５】車速と適正な車間距離との関係を示す説明図である。
【図６】オートマチックコントロールユニットの主ルーチンを表すフローチャートである。
【図７】図６に示す前方車両台数ｎ推定処理のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図８】車両台数と車間距離との関係につい示す表である。
【符号の説明】
１０  ナビゲーション装置
２０  オートマチックコントロールユニット
３０  エンジンコントロールユニット
４０  スロットルセンサ
５０  エンジン
６０  オートマチックトランスミッション
７０  アクセルペダル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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