(57)【要約】【課題】自動運転中にエンジンの停止機会を確保できる車両制御装置を提供する。【解決手段】制御装置２は、車両１の走行に必要なパワー、バッテリ５の充放電に必要なパワー、及び自動運転制御装置６で消費されるパワーに基づきエンジン３に要求されるパワーの要求量を算出する要求量算出部２１と、自動運転制御装置６へ給電する電力を、エンジン３による発電と、バッテリ５からの給電と、のいずれかにより行う給電制御部２４と、を備え、給電制御部２４は、車両停車時には、エンジン３による自動運転制御装置６への給電を行わない。【選択図】図２
2022002921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、モータジェネレータ、バッテリ、及び、運転操作を自動制御して車両を走行させる自動運転制御装置を備える車両の制御装置であって、
前記車両の走行に必要なパワー、前記バッテリの充放電に必要なパワー、及び前記自動運転制御装置で消費されるパワーに基づき前記エンジンに要求されるパワーの要求量を算出する要求量算出部と、
前記自動運転制御装置へ給電する電力を、前記エンジンによる発電と、前記バッテリからの給電と、のいずれかにより行う給電制御部と、
を備え、
前記給電制御部は、車両停車時には、前記エンジンによる前記自動運転制御装置への給電を行わない、
る車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ユーザにより設定された目標車速で走行するオートクルーズの制御のための電力をエンジンの発電により確保するため、オートクルーズ中はアイドルストップを禁止するハイブリッド車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３３６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の手法では、オートクルーズ中にアイドルストップを禁止してしまうため、エンジンの停止機会が少なくなり、（人がＮＶ（騒音、振動）を比較的感じやすい停車のシーンでエンジン運転することによる）ＮＶ性能の悪化が生じるおそれがある。
【０００５】
本開示は、自動運転中にエンジンの停止機会を確保できる車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態の一観点に係る車両制御装置は、エンジン、モータジェネレータ、バッテリ、及び、運転操作を自動制御して車両を走行させる自動運転制御装置を備える車両の制御装置であって、前記車両の走行に必要なパワー、前記バッテリの充放電に必要なパワー、及び前記自動運転制御装置で消費されるパワーに基づき前記エンジンに要求されるパワーの要求量を算出する要求量算出部と、前記自動運転制御装置へ給電する電力を、前記エンジンによる発電と、前記バッテリからの給電と、のいずれかにより行う給電制御部と、を備え、前記給電制御部は、車両停車時には、前記エンジンによる前記自動運転制御装置への給電を行わない。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、自動運転中にエンジンの停止機会を確保できる車両制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る車両のうちエンジン駆動力制御に係る部分のブロック図
【図２】本実施形態の補正処理の概念を説明する図
【図３】自動運転消費パワーの補正処理のフローチャート
【図４】図３のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ４の走行中フラグの切替処理を説明する図
【図５】図３のフローチャートのステップＳ８のなまし処理を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る車両１のうちエンジン駆動力制御に係る部分のブロック図である。図１に示すように、車両１は、制御装置２（車両制御装置）と、エンジン３と、モータジェネレータ４と、バッテリ５と、自動運転制御装置６と、を備える。
【００１１】
エンジン３及びモータジェネレータ４は、車両１の動力源である。本実施形態の車両１は、動力源としてエンジン３とモータジェネレータ４とを備えるハイブリッド車両である。モータジェネレータ４は発電機能も有する。バッテリ５と電気的に接続され、バッテリ５との間で電力の入出力を行う。モータジェネレータ４で発生させた電力をバッテリ５に蓄電でき、また、バッテリ５から供給される電力でモータジェネレータ４を駆動できる。
【００１２】
本実施形態で制御対象とする車両１は、車両１の運転操作を自動制御して走行させる自動運転が可能である。本実施形態において定義している自動運転とは、走行環境の認識や周辺状況の監視、ならびに、発進・加速、操舵、および、制動・停止などの全ての運転操作を、全て車両１の制御システムが行う自動運転を含み、また、上記の運転操作の一部を車両１の制御システムが行うものも含む。また、本実施形態で制御対象とする車両１は、車内に搭乗者（運転者、同乗者、および、乗客など）が存在しない状況であっても自動運転によって走行することが可能である。すなわち、車両１は、車内に搭乗者が存在する状態で自動運転によって走行する有人自動運転と、車内に搭乗者が存在しない状態で自動運転によって走行する無人自動運転とが可能である。なお、車両１は、例えば米国のＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）の自動化レベルにおける「レベル４」で定義されているように、自動運転で走行する自動運転モードと、車両１の運転操作を運転者が行う手動運転モードとを選択できる構成であってもよい。
【００１３】
自動運転制御装置６は、上記の自動運転を実現するために車両１に設けられる各種センサ、アクチュエータ、補助機器を含む総称である。
【００１４】
「センサ」とは、車両１の外部における走行環境や周辺状況を検出する外部センサ（例えば、車載カメラ、ＲＡＤＡＲ（Radio Detection and Ranging］、ＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）、超音波センサ）、複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信部、車両１の走行状態および各部の作動状態や挙動等を検出する内部センサ（例えば、車速センサ、エンジン回転数センサ、モータ回転数センサ（もしくはレゾルバ）、スロットル開度センサ、アクセルセンサ、ブレーキセンサ（もしくはブレーキスイッチ）、舵角センサ、前後加速度センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサ、バッテリセンサ、着座センサ、シートベルト着装センサ、生体センサ、動体検知センサなど）を含む。
【００１５】
「アクチュエータ」とは、車両１を自動運転で走行させる際に、車両１の発進・加速、操舵、および、制動・停止などの運転操作に関与し、エンジン３やモータジェネレータ４、制動装置、および、操舵装置などを制御するための作動装置を含む。主なアクチュエータとしては、例えば、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、および、操舵アクチュエータなどが設けられている。前述したように、車両１は、動力源としてエンジン３及びモータジェネレータ４を備えている。したがって、このアクチュエータには、エンジン３及びモータジェネレータ４を制御するためのアクチュエータや操作機器等が含まれる。補助機器は、ワイパー、前照灯、方向指示器、エアコンディショナ、オーディオ装置など、車両１の運転操作に直接には関与しない機器・装置も含む。
【００１６】
制御装置２は、車両１内の各種センサ等からの入力情報に基づき車両１の駆動源等の各種要素の動作を制御する。制御装置２は、特にエンジン３の駆動力制御に関する機能として、要求量算出部２１と、停車判定部２２と、要求量補正部２３と、給電制御部２４とを有する。
【００１７】
エンジン駆動力制御に関して、制御装置２への入力情報は、例えば、周辺情報、ＳＯＣ（バッテリ状態）、車速、バッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、自動運転消費電力を含む。「周辺情報」とは、例えば車両１の周囲の歩行者の数や位置、走行時間帯などの情報を含む。「自動運転消費電力」とは、自動運転制御装置で消費される電力量である。周辺情報や自動運転消費電力の情報は、自動運転制御装置６、または自動運転制御装置６の動作を管理するＥＣＵなどから取得できる。バッテリ５のＳＯＣや入出力制限の情報は例えばバッテリ５の動作を管理するバッテリＥＣＵなどから取得できる。車速の情報は例えば車両１に搭載された車速センサから取得できる。
【００１８】
要求量算出部２１は、車両１の走行状態などの各種条件に基づきエンジン３に要求されるパワーの要求量（エンジン要求パワー）を算出する。要求量算出部２１は、例えば、車両１の走行に必要なパワー（走行パワー）と、バッテリ５の充放電に必要なパワー（バッテリ要求パワー）と、自動運転制御装置６で消費されるパワー（自動運転消費パワー）との総和を、エンジン要求パワーとして算出できる。すなわちエンジン要求パワーは下記の（１）式で算出できる。
【００１９】
エンジン要求パワー  ＝  走行パワー  ＋  バッテリ要求パワー
＋  自動運転消費パワー    ・・・（１）
【００２０】
なお、自動運転消費パワーとは、例えば車両１の各種センサ類により取得された自動運転に係る車両１の情報から推測される自動運転制御装置６の要求電力である。この要求電力は、車両１の走行中に車内で推測される構成でもよいし、あらかじめ取得状況と要求電力とを関係づけておき、車内では取得情報から補正値を設定する構成でもよい。また、自動運転消費パワーは、図１に示すように、制御装置２に入力される自動運転消費電力の情報を用いてもよい。
【００２１】
自動運転制御装置６の消費電力は大きいため、車両１の全体での電力管理が必要である。バッテリ５のＳＯＣの枯渇を防止するため、自動運転制御装置６の消費電力は主にエンジン３で発電される。このため本実施形態のような自動運転制御装置６を備える車両１では、エンジン要求パワーに自動運転消費パワーを含める必要がある。
【００２２】
停車判定部２２は、車両１が停車状態であるか否かを判定する。停車判定部２２は、例えば車速センサから取得した車速の情報に基づいて停車中であるか否かを判定する。
【００２３】
要求量補正部２３は、停車判定部２２により車両１が停車中と判定された場合に、要求量算出部２１により算出されたエンジン要求パワーのうち自動運転消費パワーを０ｋｗに変更する補正を行う。つまり、要求量補正部２３は、車両停車中には自動運転消費パワーをエンジン３の発電で賄わずに、バッテリ５の給電により賄うように、エンジン要求パワーを補正する。なお、停車判定部２２と別要素とせずに、要求量補正部２３が、車両１が停車中であるか否かを判定する構成でもよい。
【００２４】
給電制御部２４は、自動運転制御装置６へ給電する電力を、エンジン３による発電と、バッテリ５からの給電と、のいずれかにより行うよう切り替える制御を行う。そして特に本実施形態では、車両１が停車中には、上記の要求量補正部２３の処理と連動して、給電制御部２４は、車両停車時には、エンジン３による自動運転制御装置６への給電を行わないようにし、バッテリ５から自動運転制御装置６へ給電を行うよう制御する。
【００２５】
制御装置２の各機能は、ハイブリッド車両１に搭載され車両の各部の駆動を制御する単数または複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）により実現することができる。ＥＣＵは、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びインタフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。上記の制御装置２の各機能は、ＥＣＵにおいて、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＣＰＵの制御のもとで車両１内の各種装置を動作させると共に、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００２６】
図２は、本実施形態の補正処理の概念を説明する図である。
【００２７】
自動運転制御装置６の消費電力は、車両１内の他の要素と比較して相対的に大きい。このため、バッテリ５の電力量（ＳＯＣ）の枯渇を防止するため、従来は、自動運転制御装置６の消費電力はエンジン３のパワーで賄われている（例えばエンジン３の駆動力を用いてモータジェネレータ４で発電した電力を用いる）。つまり、本実施形態のように自動運転制御装置６を備える車両１の場合、上記（１）式で示したように、また、図２に示すように、エンジン要求パワーには自動運転消費パワーが含まれる。
【００２８】
また、自動運転制御装置６の消費電力は、接近車両や歩行者等との距離、数などの周辺環境により変化し、かつ、その変化幅が大きい（例えば最大５ｋＷ）。特に接近車両や歩行者等との距離が近かったり、数が多い場合（例えば市街地での信号待ちや高速道路の渋滞中）には、自動運転制御装置６の消費電力が増大するため、自動運転消費パワーも増加し、エンジン要求パワーも増大する。このため、エネルギーマネジメントの観点からは、市街地での信号待ちや高速道路の渋滞中などの車両停車中には、本来はエンジン３が停止されてバッテリ５の電力による走行に切り替えるのが適切であるが、自動運転制御装置６の消費電力を常にエンジン３で発電する従来手法では、自動運転中は停車中でもエンジン３を停止することができない。
【００２９】
そこで本実施形態では、図２に示すように、要求量補正部２３により、自動運転消費パワーの補正処理を行い、車両停車中には自動運転消費パワーを０ｋｗに変更する補正を行い、エンジン要求パワーに自動運転消費パワーが含まれないようにする。すなわちエンジン要求パワーは下記の（２）式で算出できる。
【００３０】
エンジン要求パワー  ＝  走行パワー  ＋  バッテリ要求パワー
＋  補正後自動運転消費パワー（車両停車中は０ｋｗ）    ・・・（２）
【００３１】
これにより、自動運転制御装置６の消費電力の量に依存せず、車両停車中にはエンジン３の発電による自動運転制御装置６への電力供給を止めることができるので、自動運転中にエンジン３の停止機会を確保できる。
【００３２】
図３は、自動運転消費パワーの補正処理のフローチャートである。図３に示すフローチャートは、制御装置２により自動運転中に例えば所定周期ごとに実施される。
【００３３】
ステップＳ１では、停車判定部２２により車両１の車速が０ｋｍ／ｈか否かが判定される。停車判定部２２は、例えば車速センサから取得した車速の情報に基づいて停車中であるか判定する。なお、車両１が完全に静止していなくても、例えば歩行速度程度の低速であれば、本ステップの判定では車速０ｋｍ／ｈであると判定する（車速≒０ｋｍ／ｈ）。
【００３４】
ステップＳ１にて「車速≒０ｋｍ／ｈ」と判定された場合（Ｓ１のＹｅｓ）、ステップＳ２に進み、停車判定部２２により車両停車中と判定され、走行中フラグがＯＦＦに設定され、ステップＳ５に進む。
【００３５】
一方、ステップＳ１にて「車速≒０ｋｍ／ｈ」ではないと判定された場合（Ｓ１のＮｏ）、ステップＳ３に進み、車速が２０ｋｍ／ｈより大きいか判定される。車速が２０ｋｍ／ｈより大きい場合（Ｓ３のＹｅｓ）ステップＳ４に進み、停車判定部２２により車両１は停車中ではないと判定され、走行中フラグがＯＮに設定され、ステップＳ５に進む。
【００３６】
また、ステップＳ３にて車速が２０ｋｍ／ｈ以下である場合（Ｓ３のＮｏ）には、走行中フラグは前回値を保持したまま、ステップＳ４を実施せずにステップＳ５に進む。
【００３７】
図４は、図３のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ４の走行中フラグの切替処理を説明する図である。図４の横軸は車速を示し、縦軸は走行中フラグ（ＯＮ、ＯＦＦ）を示す。図４に示すように、走行状態から停車状態への遷移では、車速が０ｋｍ／ｈとなったときにフラグがＯＮからＯＦＦに切り替わる。一方、停車状態から走行状態への遷移では、車速が０ｋｍ以上になっただけではフラグはＯＦＦからＯＮには切り替わらず、２０ｋｍ／ｈに到達した時点で切り替わる。
【００３８】
このように、本実施形態では、停車、走行の判定には車速が用いられ、停車から走行への遷移と、走行から停車への遷移においてフラグを切り替える閾値には不感帯が設けられている。これにより、エンジン３の運転と停止との間の遷移時にハンチングや回転数変動等によるドライバビリティの違和感を抑制できる。
【００３９】
なお、ステップＳ３で判定基準として用いられる車速２０ｋｍ／ｈは、図４に示す不感帯の設定範囲に応じて適宜変更することができる。
【００４０】
図３に戻り、ステップＳ５では、要求量補正部２３により、走行中フラグがＯＮであるか判定される。走行中フラグがＯＦＦの場合（Ｓ５のＮｏ）、ステップＳ６に進み、車両１が停車中であるため、補正後自動運転消費パワーを０ｋｗに変更する補正が行われ、ステップＳ８に進む。
【００４１】
一方、走行中フラグがＯＮの場合（Ｓ５のＹｅｓ）、ステップＳ７に進み、車両１が走行中であるため、補正後自動運転消費パワーには補正前の自動運転消費パワーがそのまま設定され、ステップＳ８に進む。
【００４２】
ステップＳ８では、ステップＳ７にて算出された補正後自動運転消費パワーのなまし処理が行われる。ステップＳ８の処理が完了すると処理フローを終了する。
【００４３】
図５は、図３のフローチャートのステップＳ８のなまし処理を説明する図である。図５の横軸は時間を示し、縦軸は補正後消費電力（補正後の自動運転消費パワー）を示す。図５に示すように、補正後自動運転消費パワーに対して、停車状態と走行状態の切り替えによるパワーの変動時、すなわち補正前の自動運転消費パワーの値から０ｋｗへの遷移時、またはその逆の遷移時には、自動運転消費パワーの変動を緩やかにする緩変化処理を行う。例えば所定の時定数を用いたなまし処理や、所定のレート値（変化率）を用いた変化制限処理によって、図５に示すように、所定値以下の変化率で自動運転消費パワーが変動するように補正する。これにより、エンジン要求パワーの変動を緩やかにすることができ、エンジン３の回転数変動によるドライバビリティの違和感を抑制できる。
【００４４】
このように、本実施形態に係る制御装置２は、車両１の走行に必要なパワー、バッテリ５の充放電に必要なパワー、及び自動運転制御装置６で消費されるパワーに基づきエンジン３に要求されるパワーの要求量を算出する要求量算出部２１と、自動運転制御装置６へ給電する電力を、エンジン３による発電と、バッテリ５からの給電と、のいずれかにより行う給電制御部２４と、を備え、給電制御部２４は、車両停車時には、エンジン３による自動運転制御装置６への給電を行わない。この構成により、車両１の停車時にはエンジン３が自動運転制御装置６への給電のために駆動することを防止できるので、エンジン３の停止機会を確保することができ、この結果、（人がＮＶ（騒音、振動）を比較的感じやすい停車のシーンでエンジン運転することによる）ＮＶ性能の悪化も抑制できる。
【００４５】
なお、上記構成において、低車速かつ要求駆動力が小さい場合には、エンジン３で発電する自動運転制御装置６の消費電力（自動運転消費パワー）を０ｋｗに補正する構成を追加してもよい。これにより、低車速かつ要求駆動力が小さい場合のような走行パワーをバッテリ５で賄える状況においては、エンジン３への要求する自動運転消費パワーを０ｋｗにすることにより、エンジン３を停止することができ、エンジン３のＮＶ（騒音、振動）やＮＶ性能の悪化を抑制できる。また、登坂時など低車速かつ要求駆動力が大きい場合には、上記の自動運転消費パワーの補正を行わないことで、駆動力不足を防ぐことができ、ドライバビリティと両立できる。
【００４６】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１    車両
２    制御装置（車両制御装置）
２１    要求量算出部
２２    停車判定部
２３    要求量補正部
２４    給電制御部
３    エンジン
４    モータジェネレータ
５    バッテリ
６    自動運転制御装置
【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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