JP7201040B2 - 自動運転車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、人が運転操作することなく加減速や操舵を行って走行するいわゆる自動運転が可能な車両の制御装置に関するものである。

従来、走行中の車両と外部電源とを接触させることにより、あるいは、走行中の車両と外部電源とを接触させない非接触により、車両に搭載された蓄電装置（バッテリ）を充電する充電システムが知られている。その一例として特許文献１には、走行中に充電アームを介して車両と外部電源とを接触させることにより、その外部電源から給電して蓄電装置の充電を行うように構成された電動車両の充電システムが記載されている。具体的には、特許文献１に記載された充電システムは、走行中に車体の側部に設けられた充電アームを、走行路の走行方向に沿って設けられた架線に接触させることにより蓄電装置を充電するように構成されている。なお、非接触の充電システムとしては、例えば道路側のコイルによって車載のコイルに起電力を生じさせて車載の蓄電装置に電力を供給するように構成された例が知られている。

また、特許文献２には、電池の温度が所定値未満であることを要因としてＥＶ走行における走行性能の低下を抑制するために、その電池を昇温させるように構成されたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。

特開２０１４－１３１４７３号公報 特開２０１６－０８２６７７号公報

上記の特許文献１に記載された充電システムによれば、走行中に蓄電装置の充電を行うことができるから、例えば充電ステーションに立ち寄るなど車両を停止させて充電を行うなどの煩わしさを低減することができる。一方、モータを駆動力源として走行中に外部電源から蓄電装置の充電を行うことは、蓄電装置から供給された電力によってモータを駆動させて走行することになるから、蓄電装置においては、充電と放電とを同時に、あるいは重畳して行うことになる。このような場合には、蓄電装置に過大な負荷が掛かり、あるいは発熱量が多くなって、蓄電装置が高温となり、その結果、蓄電装置の性能が劣化する、あるいは蓄電装置のサイクル寿命が低下するおそれがある。

また、特許文献１に記載された車両では、回生ブレーキにより得たエネルギを蓄電装置に充電する場合もあり、さらには、特許文献２に記載された車両のように、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車両では、いわゆるシリーズモードが選択されて、エンジンで発電機を駆動して発電し、その発電した電力を蓄電装置に充電する場合もある。そのような場合、走行中の外部充電に加えて、回生エネルギやエンジンの発電によっても蓄電装置を充電することになるから過充電となるおそれがあり、ひいては蓄電装置の性能が劣化するおそれがある。

また、上述したような走行中に外部電源から蓄電装置を充電する充電システムは、いわゆる自動運転車両に適用されることが想定されるものの、そのような自動運転車両では、レーダーやライダーなど自動運転を行う上で最低限の電力を要する。そのため、単に走行中に蓄電装置からの放電を禁止することもできず（能わず）、したがって、自動運転車両の外部電源からの充電には未だ多くの改善の余地があった。

この発明は上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、外部電源から蓄電装置の充電をしつつ走行する場合に、蓄電装置の劣化を抑制することが可能な自動運転車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、目的地までのルート上における各ポイントでの駆動力および車速を含む走行状態を定め、前記走行状態となるように走行計画を立て、かつ人の操作によらずに前記駆動力および制動力を自動で制御する自動運転車両の制御装置であって、前記走行状態を定めるコントローラを備え、前記コントローラは、前記目的地までのルート上に、車両を走行させたまま外部電源から蓄電装置に充電可能な充電区間が存在するか否かを判断し、前記充電区間が存在すると判断した場合には、前記充電区間を走行中における前記蓄電装置に対する充電と前記蓄電装置からの放電とによる前記蓄電装置の負荷率が予め定められた制限値以下となるように、前記蓄電装置に対する充電量と前記蓄電装置からの放電量との少なくともいずれか一方を制限し、かつ前記充電区間を走行する手前のルート上の車速を定めるように構成され、前記蓄電装置に電気的に接続された駆動力源としてのモータを更に備え、前記蓄電装置は、第１蓄電装置と第２蓄電装置とを含み、前記充電区間を走行中に前記外部電源によって前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とのうちの一方の蓄電装置が充電されて、前記一方の蓄電装置の充電量と放電量との少なくともいずれか一方が制限されている場合に、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とのうちの他方の蓄電装置から前記モータに電力を供給することにより、前記充電区間を走行するように構成されていることを特徴とするものである。

また、この発明では、前記コントローラは、前記充電区間を走行中の車速が、法令で順守すべき上限車速と下限車速との間の車速となるように、前記充電区間を走行する手前のルート上の車速を定めるように構成されてよい。

そして、この発明では、駆動力源として発電機能を有するモータを備え、前記コントローラは、前記充電区間を走行中は、前記モータから駆動トルクを出力せずに走行する惰性走行により走行する走行計画を立てるように構成されてよい。

この発明の自動運転車両の制御装置によれば、外部電源から充電（すなわち外部充電）可能な所定の走行レーンを走行している際は、蓄電装置の充放電を制限するように構成されている。具体的には、車両が充電区間を走行している間は、蓄電装置に充電される電力と蓄電装置から放電される電力とが、蓄電装置の負荷率が予め定められた制限値以下となるように、その蓄電装置の放電量と充電量との少なくとも一方を制限するように構成されている。つまり、蓄電装置の負荷が所定の制限値を超えない範囲で充放電するように構成されている。そのため、外部電源から充電中に蓄電装置の負荷が過大になるおそれがない。したがって、そのように蓄電装置の負荷が過度に増大することを抑制できるから、蓄電装置が劣化することを抑制でき、また併せて蓄電装置のサイクル寿命が低下することを抑制できる。

また、この発明によれば、上記の充電区間で外部充電しつつ、蓄電装置の負荷率の制限値以下で走行する間は、惰性走行するように構成されている。つまり、モータへの電力の供給（すなわち放電量）を減ずるように構成されている。そのため、充電区間を走行する間は、より蓄電装置の放電量を制限できるから、更に蓄電装置の劣化を抑制することができる。

さらに、この発明によれば、上述した充電区間を惰性走行する際の車速をコントロールするように構成されている。具体的には、充電区間より手前のルート上の車速を、充電区間を惰性走行した場合の車速が法令で順守すべき車速の範囲（上限車速と下限車速との間）となるように定めている。そのため、例えば充電区間を惰性走行した際に、搭乗者に車速が過度に速い、あるいは遅いことを要因とする不快感を与えることを回避できる。

この発明で対象とすることができる車両の一例を説明するための図である。 この発明の実施形態における制御系統のシステム構成を説明するための図である。 この発明の実施形態におけるバッテリの充電システムを説明するブロック図であって、（ａ）はバッテリが一つの場合の例を示し、（ｂ）はバッテリが二つの場合の例を示す図である。 この発明の実施形態における制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明で対象とすることができる車両の他の例を説明するための図である。 この発明の実施形態における他の制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

この発明で対象とすることができる車両は、少なくとも駆動力源としてのモータと、そのモータに電気的に接続されて電力をモータに供給するバッテリ（二次電池）とを備えた車両であって、例えばモータのみを駆動力源として備えた電気自動車、あるいは、駆動力源としてエンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両である。なお、電気自動車は電動機により車輪を直接駆動するいわゆるインホイールモータ方式の車両であってもよく、またハイブリッド車両は、エンジントルクによって発電を行い、モータが出力するトルクによって駆動力を発生させるいわゆるシリーズ方式のハイブリッド車両、ならびに、エンジントルクにより発電および駆動力を発生させることが可能ないわゆるシリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両が含まれる。そして、充電器を介してバッテリを充電することが可能ないわゆるプラグインタイプの車両など外部電源から充電可能な車両であってもよい。図１に、そのような車両の一例として、エンジンと二つのモータ（第１モータおよび第２モータ）とを備えたハイブリッド四輪駆動車（４ＷＤあるいはＡＷＤと称す）の例を示してある。

また、この発明で対象とすることができる車両は、人が運転操作することなく駆動力や制動力を制御することにより自動運転走行が可能な車両である。さらに、車両は走行路を走行中に外部電源からバッテリの充電が可能な充電システムを備えた車両である。なお、その充電システムは、前掲の特許文献１に記載されたような、走行中に車両と外部電源とを接触させてバッテリを充電する接触型の充電システムであってもよく、あるいは、走行中に車両と外部電源とを接触させずにバッテリを充電する非接触型の充電システムであってもよい。以下、具体的に図１に示す車両について説明する。

図１に示す例は、エンジン１を車両（車体）Ｖｅの前側に配置し、エンジン１の動力を後輪２に伝達するいわゆるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車をベースとした四輪駆動車の例である。また、エンジン１は前輪３側で左右の前輪３の間（車体の幅方向でのほぼ中央部）に、後輪２側に向けて配置されている。なお、この車両は、いわゆるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車をベースとした四輪駆動車であってもよい。

エンジン１の出力側に変速機４が配置され、エンジン１の出力軸（図示せず）が変速機４の入力軸５に連結されている。エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）などの要求駆動力に応じてスロットル開度や燃料噴射量が制御されて要求駆動力に応じたトルクを出力するように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲ［Exhaust Gas Recirculation］システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。

変速機４は、図１に示すようにエンジン１と同一の軸線上に配置されており、エンジン１および第１モータ（ＭＧ１）６と駆動輪との間でトルクを伝達する。この変速機４は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、有段変速機や変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機などによって構成することができる。変速機４は、より好ましくは、係合することによりトルクを伝達し、解放することによりトルクの伝達を遮断してニュートラル状態を設定することのできるクラッチ機構７を備えている。

そのクラッチ機構７は、エンジン１（および第１モータ６）と駆動輪との間で、選択的に動力の伝達および遮断を行う。図１に示す例では、クラッチ機構７は、上記のような変速機４に設けられている。具体的には、クラッチ機構７は、エンジン１側の回転部材（図示せず）に連結された摩擦板８（８ａ）、ならびに、後輪２側の回転部材（図示せず）に連結された摩擦板８（８ｂ）を有している。また図１では、図示していないものの、そのクラッチ機構７は、例えば、一方の複数の摩擦板および他方の複数の摩擦板を有し、それら一方の複数の摩擦板と他方の複数の摩擦板とを交互に配置した多板クラッチによって構成することもできる。また、この発明の実施形態における車両Ｖｅでは、クラッチ機構７は、図１に示すような変速機４の内部に組み込まれたクラッチ機構に限られず、例えば、第１モータ６と変速機４との間に、発進クラッチとして設けられる摩擦クラッチであってもよい。いずれにしても、クラッチ機構７を解放することにより、エンジン１および第１モータ６が車両Ｖｅの駆動系統から切り離される。また、クラッチ機構７を係合することにより、エンジン１および第１モータ６が車両Ｖｅの駆動系統に連結される。

エンジン１と変速機４とは、上述したように同一の軸線上に配置されており、そのエンジン１と変速機４との間に、第１モータ６が配置されている。第１モータ６は、エンジン１が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能（発電機能）を有し、また電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能（電動機能）も有している。すなわち、第１モータ６は、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、永久磁石式同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。なお、第１モータ６は、エンジン１の出力軸もしくは変速機４の入力軸５に直接連結されていてもよく、あるいは適宜の伝動機構を介してエンジン１の出力軸あるいは変速機４の入力軸５に連結されていてよい。

変速機４の出力側に四輪駆動用のトランスファ９が配置されている。トランスファ９は、エンジン１が出力した動力もしくは変速機４から出力されるトルクを後輪２側と前輪３側とに分配する機構であり、後輪２側にトルクを出力する部材（図示せず）に、リヤプロペラシャフト１０が連結され、前輪３側にトルクを出力する部材（図示せず）に、フロントプロペラシャフト１１が連結されている。

トランスファ９は、チェーンやベルトを使用した巻き掛け伝動機構や歯車機構によって構成することができる。また、トランスファ９は、前輪３と後輪２との差動回転を可能にする差動機構や、その差動回転を摩擦クラッチなどによって制限する差動制限機構を備えたフルタイム四輪駆動機構、もしくは前輪３側へのトルクの伝達を選択的に遮断するパートタイム四輪駆動機構などによって構成することができる。

リヤプロペラシャフト１０は、変速機４またはトランスファ９から車両Ｖｅの後方に延びていて、リヤデファレンシャルギヤ１２に連結されている。リヤデファレンシャルギヤ１２は、左右の後輪２にトルクを伝達する終減速機であって、そのリヤデファレンシャルギヤ１２に、車幅方向に延出する二つのドライブシャフト１３を介して、後輪２が連結されている。また、その後輪２は、操舵装置１４により操舵角が変化するように構成されている。すなわち、左右の後輪２は、操舵輪としても機能する。さらに、図１に示す車両Ｖｅは、上記後輪２と前輪３との各車輪に制動力を作用させるための制動装置（ブレーキ）１５が連結されている。また、フロントプロペラシャフト１１は、車両Ｖｅの前方に延びていて、フロントデファレンシャルギヤ１６に連結されている。なお、上記のフロントデファレンシャルギヤ１６は、左右の前輪３にトルクを伝達する終減速機であって、そのフロントデファレンシャルギヤ１６に、車幅方向に延出する二つのドライブシャフト１７を介して前輪３が連結されている。

また、上記のトランスファ９には、フロントプロペラシャフト１１を駆動する第２モータ（ＭＧ２）１８が連結されている。第２モータ１８は主として走行のための駆動トルクを出力するモータである。なお、減速時にエネルギ回生を行うために、第２モータ１８は前述した第１モータ６と同様に、永久磁石式同期モータなどの発電機能のあるモータ・ジェネレータによって構成することが好ましい。

第１モータ６と第２モータ１８とは、図示しないインバータを介してバッテリ（ＢＡＴ）１９にそれぞれ電気的に接続されている。そのバッテリ１９は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池、あるいは、キャパシタなどにより構成された高電圧の蓄電装置である。したがって、第１モータ６および第２モータ１８をバッテリ１９の電力によってモータとして機能させ、あるいはこれらのモータ６，１８で発電した電力をバッテリ１９に充電することが可能である。また、第１モータ６で発電した電力によって第２モータ１８をモータとして機能させ、その第２モータ１８のトルクで走行することも可能である。

なお、バッテリ１９は、上述したようにこの発明の実施形態では、走行中に外部電源２０から充電可能な充電システムを備えている。その充電システムは、車両Ｖｅと外部電源２０とを接触させて給電（すなわち充電）する接触型の充電システムと、車両Ｖｅと外部電源２０とを接触させずに給電する非接触型の充電システム（ワイヤレス給電システムとも称される）とのうちいずれの充電システムであってもよい。これらの充電システムについて簡単に説明すると、先ず接触型の充電システムは、鉄道車両に用いられるパンタグラフなどの集電装置を車両Ｖｅに設け、その集電装置を所定の走行レーン（すなわち充電区間）に設けられた架線（またはレール）に接触させることによりバッテリ１９を充電する。また、前掲の特許文献１に記載されているように、走行中に車両Ｖｅの側部に設けられた充電アームを走行路の走行方向に沿って設けられた架線に接触させることによりバッテリ１９を充電するように構成してもよい。

一方、非接触型の充電システムは、例えば所定の走行レーンを走行することにより、路面からバッテリ１９に電力を供給するシステムであって、具体的には、路面側の一次コイル（送電コイル）に通電することにより磁界が発生し、その磁界が車両側の二次コイル（受電コイル）を通ることでその二次コイルに電流が発生する電磁誘導を利用したものであって、充電ステーションなどで充電プラグを挿すことなく、すなわちワイヤレスの状態でバッテリ１９の充電が可能となる。

つまり、この発明の実施形態では、上記の接触型の充電システム、ならびに、非接触型の充電システムのいずれの場合であっても、走行中の車両Ｖｅに電力を供給することが可能なインフラストラクチャ（いわゆるインフラ設備）に接続してバッテリ１９を充電することが可能なように構成されている。そして、この走行経路に沿ったインフラストラクチャにおける電力の供給源、すなわち接触型の充電システムや非接触型の充電システムが、この発明の実施形態における「外部電源」に相当する。

さらに、この発明の実施形態では、外部電源２０から給電（充電）の他、その他の充電システムの一例として車載発電装置２１を備えている。図１に示す例では、その車載発電装置２１として車両Ｖｅのルーフに太陽光パネルを設け、その太陽光パネルによって発電させた電力をバッテリ１９に充電可能なように構成されている。

また、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、上記のエンジン１、第１モータ６、第２モータ１８、および、クラッチ機構７を、それぞれ制御することにより、複数の走行モードで走行することが可能である。すなわち、車両Ｖｅは、エンジン１を停止した状態で、第２モータ１８が出力するモータトルクを駆動輪に伝達して駆動力を発生させるＥＶ走行モード、および、クラッチ機構７を解放した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクで第１モータ６を駆動して発電させるとともに、第２モータ１８のモータトルクを駆動輪に伝達して駆動力を発生させるシリーズＨＶ走行モード、ならびに、クラッチ機構７を係合した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクおよび第２モータ１８のモータトルクを駆動輪に伝達して駆動力を発生させるパラレルＨＶ走行モードのいずれかの走行モードを設定して走行する。そして、このような各走行モードは、例えば要求駆動力および車速をパラメータとするモードの切り替えマップ等を用いて設定される。なお、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、四輪駆動モード（４ＷＤ）と二輪駆動モード（２ＷＤ）とを切り替えることもでき、そのような走行モードの切り替えは、例えば運転者によるモード切替スイッチが操作されたことにより、あるいは、路面の摩擦係数などを基に行うように構成してもよい。

そして、車両Ｖｅには、上述したエンジン１、変速機４、クラッチ機構７、トランスファ９、各モータ６，１８、バッテリ１９、インバータ（図示せず）などを制御するコントローラ（電子制御装置：ＥＣＵ）２２が設けられている。このコントローラ２２は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。そのコントローラ２２のシステム構成の一例を図２に示している。図２に示すように、コントローラ２２は、メインコントローラ２３と、メインコントローラ２３から出力された信号が入力され、その入力された信号を変換する駆動用コントローラ２４およびサブコントローラ２５とを備えている。この駆動用コントローラ２４は、エンジン１に設けられたスロットルアクチュエータや各モータ６，１８に設けられたインバータ（図示せず）などに信号を出力するように構成されている。また、サブコントローラ２５は、クラッチ機構７などの種々の装置に設けられたアクチュエータに信号を出力するように構成されている。

上記のメインコントローラ２３は、マイクロコンピュータを主体にして構成されており、車両Ｖｅの走行状態および各部の作動状態や挙動等を検出する主な内部センサ２６から信号が入力される。その内部センサ２６は、例えば、アクセルペダル２７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２８、ブレーキペダル２９の踏み込み量を検出するブレーキセンサ（もしくはブレーキスイッチ）３０、ステアリングホイール３１の舵角を検出する舵角センサ３２、各車輪２，３の回転速度をそれぞれ検出する車速センサ３３、車両Ｖｅの前後加速度を検出する前後加速度センサ３４、車両Ｖｅの横加速度を検出する横加速度センサ３５、車両Ｖｅのヨーレートを検出するヨーレートセンサ３６、シフトレバー（もしくはシフトスイッチ）３７の位置を検出するシフトセンサ３８、バッテリ１９の温度を検出するバッテリ温度センサ３９、第１モータ６の温度を検出する第１モータ温度センサ４０、第２モータ１８の温度を検出する第２モータ温度センサ４１、エンジン１の冷却水の温度（エンジン水温）を検出する水温センサ４２、および、バッテリ１９の蓄電残量（ＳＯＣ：State of charge）や蓄電状態を検出するＳＯＣセンサ４３などである。その内部センサ２６から入力された信号や、予め記憶されている演算式あるいはマップなどに基づいて、エンジン１、各モータ６，１８、ならびに、バッテリ１９などを制御するための信号を、駆動用コントローラ２４に出力し、またクラッチ機構７などを制御するための信号を、サブコントローラ２５に出力するように構成されている。なお、図１には、入力あるいは出力される信号の例として、内部センサ２６からコントローラ２２に入力される信号、およびコントローラ２２からエンジン１、各モータ６，１８、および、制動装置１５に出力する信号を破線で示している。

さらに、この発明の実施形態で制御対象とする車両Ｖｅは、車両Ｖｅ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。この発明の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Ｖｅの制御システムが行う自動運転である。例えば、ＮＨＴＳＡ［米国運輸省道路交通安全局］が策定した自動化レベルにおける「レベル４」、あるいは、米国のＳＡＥ［Society of Automotive Engineers］が策定した自動化レベルにおける「レベル４」および「レベル５」に該当する高度自動運転もしくは完全自動運転である。したがって、この発明の実施形態で制御対象とする車両Ｖｅ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Ｖｅ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Ｖｅは、例えば上記のＳＡＥ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Ｖｅ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。

したがって、この車両Ｖｅは、搭乗者（人）が運転操作することなく、各モータ６，１８や制動装置１５あるいは操舵装置１４を自動的に制御することにより走行する、いわゆる自動運転走行をすることができる。そのような自動運転走行をする際における各モータ６，１８、操舵装置１４、制動装置１５なども上記コントローラ２２により制御される。

上記のメインコントローラ２３には、自動運転走行を行うために内部センサ２６に加えて、車両Ｖｅの周辺情報や外部状況を検出する主な外部センサ４４から信号が入力される。その外部センサ４４は、例えば、車載カメラ、レーダー［RADAR:Radio Detection and Ranging］、およびライダー［LIDAR:Laser Imaging Detection and Ranging］、車車間通信などである。

車載カメラは、例えば車両Ｖｅのフロントガラスの内側に設置され、車両Ｖｅの外部状況に関する撮像情報をメインコントローラ２３に送信するように構成されている。車載カメラは、単眼カメラであってもよく、あるいはステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された複数の撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報によれば、車両Ｖｅ前方の奥行き方向の情報も取得することができる。

レーダーは、ミリ波やマイクロ波などの電波を利用して車両Ｖｅの外部の他車両や障害物等を検出し、その検出データをメインコントローラ２３に送信するように構成されている。例えば、電波を車両Ｖｅの周囲に放射し、他車両や障害物等に当たって反射された電波を受信して測定・分析することにより、他車両や障害物等を検出する。

ライダーは、レーザー光を利用して車両Ｖｅの外部の他車両や障害物等を検出し、その検出データをメインコントローラ２３に送信するように構成されている。例えば、レーザー光を車両Ｖｅの周囲に放射し、他車両や障害物等に当たって反射されたレーザー光を受光して測定・分析することにより、他車両や障害物等を検出する。

車車間通信（車両間通信）は、車両同士の無線通信により周囲の車両の情報（例えば、目的地、位置、速度、進行方向、車両制御情報など）を入手し、必要に応じて運転者や搭乗者に安全運転支援を行うシステムである。また、この車車間通信は、ＩＴＳ［Intelligent Transport Systems］安全運転支援無線システムの車載器が搭載されている車両同士の情報交換によりサービスが受けられるものであって、インフラ設備の整備されていない不特定の場所でサービスの享受が可能である。したがって、インフラ設備の設置が難しい場所でもサービスが受けられる。

上記のような内部センサ２６や外部センサ４４の他に、ＧＰＳ［Global Positioning System］受信部４５、地図データベース４６、および、ナビゲーションシステム４７等からメインコントローラ２３に信号が入力される。ＧＰＳ受信部４５は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信することにより、車両Ｖｅの位置（例えば、車両Ｖｅの緯度および経度）を測定し、その位置情報をメインコントローラ２３に送信するように構成されている。地図データベース４６は、地図情報を蓄積したデータベースであり、例えば車両Ｖｅと通信可能な情報処理センターなどの外部施設のコンピュータに記憶されたデータを利用することができる。なお、上記の外部施設のコンピュータには、上記の車車間通信、および、車両Ｖｅと道路上や道路脇の外部に設置された通信機器やサインポスト等との間の路車間通信、ならびに、外部のデータセンター等のサーバー（図示せず）に蓄積されかつ随時更新されているいわゆるビッグデータなども含まれる。また、地図データベース４６は、メインコントローラ２３の内部に記憶されていてもよい。ナビゲーションシステム４７は、ＧＰＳ受信部４５が測定した車両Ｖｅの位置情報と、地図データベース４６の地図情報とに基づいて、車両Ｖｅの走行ルートを算出するように構成されている。

上記のメインコントローラ２３は、内部センサ２６や外部センサ４４などから入力された検出データや情報データおよび予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に、駆動用コントローラ２４およびサブコントローラ２５ならびに補助機器４８に信号を出力する。そして、駆動用コントローラ２４が、エンジン１（スロットルバルブを含む）および各モータ６，１８のアクチュエータに対して制御指令信号を出力し、サブコントローラ２５が、制動装置１５、操舵装置１４等の車両Ｖｅ各部のアクチュエータに対して、制御指令信号を出力するように構成されている。なお、以下の説明では、各アクチュエータを区別することなく、単にアクチュエータ４９と記す場合がある。

車両Ｖｅを自動運転走行させるための主なアクチュエータ４９として、ブレーキアクチュエータ、および操舵アクチュエータ等を備えている。ブレーキアクチュエータは、サブコントローラ２５から出力される制御信号に応じて制動装置１５を作動させ、各車輪２，３へ付与する制動力を制御するように構成されている。操舵アクチュエータは、サブコントローラ２５から出力される制御信号に応じて電動パワーステアリング装置のアシストモータを駆動し、操舵トルクを制御するように構成されている。

補助機器４８は、上記のアクチュエータ４９に含まれない機器もしくは装置であり、例えば、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Ｖｅの運転操作に直接には関与しない機器・装置である。

メインコントローラ２３は、車両Ｖｅを自動運転走行させるための主な制御部として、例えば、車両位置認識部５０、外部状況認識部５１、走行状態認識部５２、走行計画生成部５３、走行制御部５４、補助機器制御部５５、および、有人無人判断部５６などを有している。

車両位置認識部５０は、ＧＰＳ受信部４５で受信した車両Ｖｅの位置情報および地図データベース４６の地図情報に基づいて、地図上における車両Ｖｅの位置を認識するように構成されている。なお、ナビゲーションシステム４７で用いられる車両Ｖｅの位置を、そのナビゲーションシステム４７から取得することもできる。あるいは、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで車両Ｖｅの位置を測定可能な場合は、そのセンサとの通信によって車両Ｖｅの位置を取得することもできる。

外部状況認識部５１は、例えば車載カメラの撮像情報やレーダーもしくはライダーの検出データに基づいて、車両Ｖｅの外部状況を認識するように構成されている。外部状況としては、例えば、走行車線の位置、道路幅、道路の形状、路面勾配、および車両周辺の障害物に関する情報等が取得される。また、走行環境として車両Ｖｅの周辺、ならびに、走行経路の地形・気象情報、道路形状、路面の摩擦係数などを取得してもよい。

走行状態認識部５２は、内部センサ２６の各種の検出データに基づいて、車両Ｖｅの走行状態を認識するように構成されている。車両Ｖｅの走行状態としては、例えば、車速、前後加速度、横加速度、およびヨーレートなどが取得される。

走行計画生成部５３は、例えば、ナビゲーションシステム４７で演算された目標ルート、車両位置認識部５０で認識された車両Ｖｅの位置、および外部状況認識部５１で認識された外部状況等に基づいて、車両Ｖｅの進路を生成するように構成されている。進路は、目標ルートに沿って車両Ｖｅが進行する軌跡である。また、走行計画生成部５３は、目標ルート上で、安全に走行すること、法令を順守して走行すること、および効率よく走行すること等の基準に沿って、車両Ｖｅが適切に走行することができるように進路を生成する。

そして、走行計画生成部５３は、生成した進路に応じた走行計画を生成するように構成されている。具体的には、少なくとも、外部状況認識部５１で認識された外部状況および地図データベース４６の地図情報に基づいて、予め設定された目標ルートに沿った走行計画が生成される。また、目的地までの目標ルート上における各ポイントでの駆動力および車速などを含む走行状態を定め、走行計画を立てるように構成されている。

より具体的には、走行計画は、車両Ｖｅの将来の駆動力要求を含む車両Ｖｅの走行状態を予め設定するものであり、例えば現在時刻から数秒先の将来のデータを基に生成される。車両Ｖｅの外部状況や走行状況によっては、現在時刻から数十秒先の将来のデータを用いることもできる。走行計画は、例えば、目標ルートに沿った進路を車両Ｖｅが走行する際に、車速、加速度、および操舵トルク等の推移を示すデータとして走行計画生成部５３から出力される。

また、走行計画は、車両Ｖｅの速度パターン、加速度パターン、および操舵パターンとして走行計画生成部５３から出力することもできる。速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔で設定された目標制御位置に対して、各目標制御位置毎に時間に関連付けられて設定された目標車速からなるデータである。加速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔で設定された目標制御位置に対して、各目標制御位置毎に時間に関連付けられて設定された目標加速度からなるデータである。操舵パターンとは、例えば、進路上に所定間隔で設定された目標制御位置に対して、各目標制御位置毎に時間に関連付けられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。

また、この走行計画には、車両Ｖｅへ燃料（電気を含む）を補給するための走行計画、ならびに、バッテリ１９を充電するための走行計画を含む。その一例としては、上述したように走行中にインフラ設備（すなわち外部電源２０）から燃料を補給する計画や充電ステーションなどに立ち寄って燃料を補給する計画を含む。また各モータ６，１８は上述したように発電機能を有し、その発電した電力をバッテリ１９に充電すること、エンジン１で第１モータ６を駆動して発電させた電力をバッテリ１９に充電すること、回生エネルギによる電力をバッテリ１９に充電すること、ならびに、車載発電装置（例えば太陽光パネル）２１により発電した電力をバッテリ１９に充電することを走行計画に含んでよい。

図３は、それらバッテリ１９の充電システムを模式的に示す図であって、特に上述した外部電源２０における充電と、エンジン１やモータ６，１８などいわゆるパワートレーンＰにおける充電と、車載発電装置２１における充電との関係を示している。図３（ａ）は、車両Ｖｅにバッテリ１９を一つ搭載した場合の例であって、図３（ａ）に示すように外部電源２０、パワートレーンＰ、および、車載発電装置２１からバッテリ１９に向けた充電を矢印で示している。なお、バッテリ１９からモータ６，１８への電力の供給（すなわち放電）を破線の矢印で示している。また、車両Ｖｅに搭載されるバッテリ１９は一つに限られず複数搭載してもよく、図３（ｂ）は、バッテリ１９が二つ（１９ａ，１９ｂ）搭載された例を示している。この場合においても、各バッテリ１９ａ，１９ｂに外部電源２０、パワートレーンＰ、および、車載発電装置２１から充電がされ、また各バッテリ１９ａ，１９ｂから各モータ６，１８に電力の供給（放電）が行われる。なお、バッテリ１９を複数搭載する場合には、いずれのバッテリ１９を優先的に充電するかを例えば蓄電残量（ＳＯＣ）に応じて決定し、例えばバッテリ１９ａの蓄電残量がバッテリ１９ｂの蓄電残量よりも少ない場合には、バッテリ１９ａを優先的に充電するように構成してよい。

さらに、この走行計画には、車両（自車両）Ｖｅが先行車両を追従する走行計画を含み、その一例として、従来知られているクルーズ・コントロールやアダプティブ・クルーズ・コントロール［ACC:Adaptive Cruise Control］、ならびに、車車間通信により追従制御する通信協調型アダプティブ・クルーズ・コントロール［CACC:Cooperative Adaptive Cruise Control］がある。そのクルーズ・コントロールなどの切り替えは、ステアリングホイール３１の脇やステアリングパッドに取り付けられた入力操作スイッチ群であって、システムの起動および停止、制御モードの切替え、設定車速の入力、目標車間距離の設定（例えば、長・中・短の３段階で設定される）等が行なわれる。

走行制御部５４は、走行計画生成部５３で生成された走行計画に基づいて、車両Ｖｅの走行を自動で制御するように構成されている。具体的には、走行計画に応じた制御信号が、駆動用コントローラ２４およびサブコントローラ２５を介してエンジン１、各モータ６，１８、バッテリ１９、あるいはアクチュエータ４９に出力される。それによって、車両Ｖｅが自動運転走行される。

補助機器制御部５５は、走行計画生成部５３で生成された走行計画に基づいて、補助機器４８を自動で制御するように構成されている。具体的には、走行計画に応じた制御信号が、必要に応じて、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の補助機器４８に対して出力される。

有人無人判断部５６は、自車両Ｖｅならびに先行車両に搭乗者が存在するか否かを判断する。具体的には、自車両Ｖｅにおいては、パワースイッチあるいはイグニションキースイッチやスタートボタンスイッチがＯＮに操作された場合や、座席に人が乗っていることを着座センサが検知した場合、シートベルトの着装をシートベルト着装センサが検知した場合、ステアリングホイール３１が操作された場合など車室内に設けられている装置の操作状況または作動状態に基づいて搭乗者の有無を判断する。また、赤外線センサやドップラーセンサなどの生体センサあるいは動体検知センサを設け、搭乗者の体温や動作を検知することにより、車内に搭乗者が存在するか否かを判断してもよい。なお、先行車両においては、上述した車車間通信により無線通信することにより先行車両の情報を取得したり、あるいは、自車両Ｖｅにおける車載カメラなどによって先行車両の搭乗者の有無を判断する。

このように図１に示す車両Ｖｅは、いわゆる自動運転により走行することが可能である。その自動運転では、上述したように走行計画を立てて目標ルートに沿って走行する。また、その走行計画には、上述したように燃料を補給する計画も含まれ、例えば上述したように走行中に外部電源２０から給電してバッテリ１９を充電するシステムが知られている。一方、バッテリ１９は経時的に劣化することが知られており、さらにそのバッテリ１９の劣化の進行は、上述した走行計画や走行パターン、あるいは、バッテリ１９の温度状態によっても大きく変化する。例えば外部電源２０からバッテリ１９の充電（以下、単に外部充電とも記す）をしつつ、走行（例えばＥＶ走行）する場合には、そのバッテリ１９を充電しつつ、第２モータ１８へ電力を供給（すなわち放電）することになる。つまり、バッテリ１９の充電および放電を同時に行うことになるからバッテリ１９の負荷が増大し、ひいてはバッテリ１９の温度が高温になるなどバッテリ１９の性能が劣化するおそれがある。そこで、この発明の実施形態では、そのようなバッテリ１９の劣化を抑制するために、特に走行中に外部電源２０によってバッテリ１９を充電する際の充電制御を、走行計画や走行パターンを考慮して実行するように構成されている。以下に、コントローラ２２によって実行される制御例の一例について説明する。

図４は、その制御の一例を示すフローチャートであって、上述したように、外部電源２０から電力を受けて充電しつつ走行する際の走行計画を立案する制御例である。なお、この制御例では、主にモータの駆動トルクによって走行することを前提とする。以下、具体的に説明する。

先ず、走行計画の立案を開始する（ステップＳ１）。これは、上述した走行計画生成部５３によって立案される車両Ｖｅの進路（ルート）の生成を開始するステップであって、以下この走行計画の立案が完了するまでの間、複数のステップが実行される。

そのようにステップＳ１で走行計画の立案が開始された後、無補給で目的地まで到達可能か否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、車両Ｖｅの現在の燃料（すなわちバッテリ１９の蓄電残量）で、ナビゲーションシステム４７で設定された目的地まで行くことが可能か否かを判断する。したがって、このステップＳ２で否定的に判断された場合、すなわち現在の蓄電残量で設定された目的地まで行くことができない場合には、その目的地までのルート上に充電区間が存在するか否かを判断する（ステップＳ３）。

これは、ステップＳ２で現在のバッテリ１９の蓄電残量では、目的地まで到達することが不能なため、その目的地まで行く間にバッテリ１９を充電するための充電区間（あるいは所定の充電レーン）がルート上に存在するか否かを判断するステップである。なお、この充電区間とは、上述したように、例えば車両Ｖｅと外部電源２０とを接触させて充電する接触型の充電システム、あるいは、車両Ｖｅと外部電源２０とを接触させずに充電する非接触型の充電システムのいずれかによって充電することができる区間であって、走行しつつバッテリ１９の充電を行うことが可能な区間である。つまり、接触型の充電システムであれば、その充電区間に充電アームやパンタグラフを架線またはレールに接触させることで充電可能なインフラ設備が存在し、一方、非接触型の充電システムであれば、その充電区間に路面から電力が供給可能な充電レーンとされたインフラ設備が存在するので、それぞれその充電区間を走行する間にバッテリ１９の充電が可能となる。なお、この充電区間は、目的地までのルート上に一つに限られず複数存在することもある。

したがって、このステップＳ３で否定的に判断された場合、すなわち目的地までのルート上に、走行中に充電可能な充電区間が存在しないと判断された場合には、別のルート上に同様の充電区間が存在するか否かを判断する（ステップＳ４）。これは、例えば現在地から目的地まで行くルートがステップＳ３で設定されるルートとは異なる別ルートを走行した場合には、上述した充電区間が（一つもしくは複数）存在するか否かの判断を行うステップである。

また、このステップＳ４では、併せて別ルートに充電区間が存在すると判断した場合に、その別ルートを選択するか否かの判断を含んでよい。具体的には、例えば別ルートを選択した場合には、有料道路を通るルートであることにより、目的地に行くまでの料金がステップＳ３におけるルートより高くなる場合、あるいは、別ルートを選択した場合は目的地までの所要時間が長くなる場合など経済的要因や時間的要因などを考慮してそのルートを選択するか否かを判断する。したがって、例えば別ルート上にバッテリ１９の充電可能な充電区間が存在する場合であっても、搭乗者（あるいはユーザー）が経済的要因や時間的要因を基にその別ルートを選択しない場合には、このステップＳ４で否定的に判断される。

すなわち、別ルート上に充電区間が存在する場合であっても、経済的要因などを基にその別ルートを選択しない場合、あるいは、単に別ルートにも充電区間が存在しない場合であって、このステップＳ４で否定的に判断された場合には、車両Ｖｅを停車させて燃料を補給する（ステップＳ５）。つまり、バッテリ１９を充電可能な充電ステーションに立ち寄るように制御する。なお、燃料の補給は電気に限られず併せてエンジン１に燃料を供給するためのガソリンを補給する制御を実行してもよい。そして、そのようにステップＳ５で車両Ｖｅを停車させて燃料を補給した後、この走行計画におけるフローチャートを完了し（ステップＳ６）、リターンする。

一方、このステップＳ４で肯定的に判断された場合、すなわちステップＳ３とは異なる別ルートにバッテリ１９の充電が可能な充電区間が存在すると判断された場合、あるいは、その別ルートに充電区間が存在すると判断され、かつユーザーがそのルートを選択すると判断された場合には、充電区間まで、ならびに、充電区間通過後に目的地まで走行が可能か否かを判断する（ステップＳ７）。

また、上述したステップＳ３で肯定的に判断された場合、すなわち最初に設定した目的地までのルートに走行中にバッテリ１９の充電が可能な充電区間が存在すると判断された場合も同様に、ステップＳ７へ進む。

このステップＳ７は、現在の燃料（すなわち電気を含むエネルギ量）で現在地からステップＳ３やステップＳ４で存在すると判断した充電区間に到達することが可能か否かの判断と、その充電区間で充電した後に目的地まで到達することが可能か否かの判断とのそれぞれの判断を行うステップである。なお、上述したように、車両Ｖｅの充電システムは、図３に示したように充電区間における充電方法の他、エンジン１の発電や回生エネルギによる発電した電力の充電、ならびに、車載発電装置２１による発電による電力の充電が含まれる。したがって、このステップＳ７の判断においては、それら全ての充電を加味して充電区間まで走行可能か否か、ならびに、目的地まで走行可能か否かが判断される。

また、上記の充電区間はステップＳ３やステップＳ４で説明したように複数存在する場合もあり、その複数存在する充電区間の全てで充電することにより、目的地に到着できる場合には、このステップＳ７で肯定的に判断され、それとは反対に複数の充電区間で充電した場合であっても目的地に到着できない場合には、このステップＳ７で否定的に判断される。

したがって、このステップＳ７で否定的に判断された場合、すなわち上述したエンジン１での発電等の全てを加味した上で、現在の燃料（すなわちエネルギ量）では現在地から充電区間まで、ならびに、充電区間通過後に目的地まで到着できないと判断された場合には、充電ステーション等に立ち寄って燃料を補給し、このフローチャートにおける走行計画を完了してリターンする（ステップＳ５～ステップＳ６）。

一方、このステップＳ７で肯定的に判断された場合、すなわち上述したエンジン１での発電等の全てを加味した上で、現在の燃料（すなわちエネルギ量）で現在地から充電区間まで、ならびに、充電区間通過後に目的地まで到着できると判断された場合には、ついで外部充電するか否かを判断する（ステップＳ８）。外部充電とは、上述したようにこの発明の実施形態では、走行中にインフラ設備における外部電源２０から給電してバッテリ１９の充電を行うことであって、このステップＳ８では、その外部電源２０からの充電を行うか否かを判断する。

なお、充電区間は、走行ルート上に存在するのであれば充電するのが通常であるものの、例えば蓄電残量が満充電の状態、あるいは、満充電に近い状態など、バッテリ１９の劣化を抑制するための予め定められた閾値に達している場合には、走行ルートに充電区間が存在する場合であっても外部充電を行わない。また、例えば充電区間が現在地から近距離に存在する場合であって、車両Ｖｅが走り始めであるような場合には、エンジン１の暖機を行いつつ、エンジン１で発電させる場合がある。そのような場合には外部充電しつつ、車両ＶｅのパワートレーンＰにおいても充電することになるから、バッテリ１９の負荷が増大するおそれがある。そのため、そのようにエンジン１の暖機を行いつつエンジン１で発電する場合には、バッテリ１９を保護するために、その充電区間において外部充電を実行しないなどの制御を実行してもよい。したがって、このステップＳ８で否定的に判断された場合、すなわち蓄電残量が閾値に達している場合など外部充電を要しないと判断された場合には、これ以降の制御を実行することなく、走行計画の立案を完了して（ステップＳ６）、リターンする。なお、その外部充電を実行しない場合には、例えばその充電レーンを走行しないなどの走行計画を立てる。

一方、このステップＳ８で肯定的に判断された場合、すなわちバッテリ１９の蓄電残量が閾値未満である場合など充電区間で外部充電を要すると判断された場合には、ついでその充電区間で外部充電しつつ走行した際に、バッテリ１９の負荷率が予め定められた制限値（以下、単に負荷率制限値あるいは制限値とも記す）を超えない範囲で走行することが可能か否かを判断する（ステップＳ９）。これは、充電区間で外部充電をしつつ走行すると、外部電源２０からバッテリ１９に電力が供給されるから、バッテリ１９の負荷が増大する。また、例えばその充電区間をバッテリ１９から供給された電力によって走行（例えばＥＶ走行）する場合には、外部充電に加えて、バッテリ１９から第２モータ１８へ電力を供給することになり、言い換えれば充電と放電とによりバッテリ１９の負荷が過大になるおそれがある。上記のバッテリ１９の負荷率制限値とは、そのバッテリ１９の負荷を示す閾値であって、例えばバッテリ１９の温度をパラメータとして判断し、その閾値はバッテリ１９の温度が、そのバッテリ１９の出力性能が変化（すなわち出力性能が低下）する程度の温度（高温側）に設定される。あるいは、バッテリ１９の所定の温度の範囲（常温）を閾値としてもよい。つまり、常温の範囲のなかで最も高温な温度を超えた場合には閾値を超えたと判断してもよい。

ここでバッテリ１９の性質について簡単に説明すると、バッテリ１９は高温時あるいは低温時の場合に常温時と比べて充電・放電（充放電）しにくい状態になりバッテリ１９の出力（性能）が低下すること、また併せてバッテリ１９の劣化に伴いバッテリ１９の寿命が低下することが知られている。そのためバッテリ１９は、常温に保つことが好ましい。なお、この場合の常温とは、一般的に用いられる大気の標準的な温度であって、物理量の値が安定してほとんど変化しない状態あるいは緩やかにしか変化しない状態となる温度を意味している。例えば、日本工業規格［JIS Z 8703］では、標準温度状態・２０℃に対して許容差の級別・温度１５級を用いた温度範囲（５～３５℃）を、常温と定義している。したがって、そのような日本工業規格［JIS Z 8703］で規定される常温の温度範囲を、この発明の実施形態における“常温”としてもよい。

なお、このステップＳ９における判断は、上述したようにバッテリ１９の負荷を考慮して判断するものの、充電区間で外部充電しつつ走行する際であっても、必要最低限の電力は確保する必要がある。具体的には、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、上述したように自動運転車両であるから、例えば車載カメラ、レーダー、ライダーなどの外部センサ４４やコントローラ２２など自動運転する際に電力を要する。また、車両Ｖｅは、法令を順守して所定の車速の範囲（すなわち上限車速と下限車速との間）で走行しなければならず、したがって、駆動トルクを出力するモータ（第２モータ１８）へ供給する電力を要する。さらに、車両Ｖｅに搭乗者が存在する有人自動運転の場合には、搭乗者に不快感を与えない程度の車速で走行したり、その他エアコンディショナなどの補助機器４８などにも供給する電力を要する。つまり、自動運転する際に、バッテリ１９は必要最低限の放電量が存在し、それに応じてバッテリ１９の負荷は増大する。

したがって、上記のバッテリ１９の負荷は、これら走行に必要な最低限の電力を考慮しつつ、そのバッテリ１９の負荷率制限値を超えない範囲での制御を要する。これらを考慮して、このステップＳ９で肯定的に判断された場合、すなわち充電区間で外部充電しつつ、バッテリ１９の充放電により、バッテリ１９の負荷率制限値を超えない範囲（すなわち負荷率制限値以下）で走行が可能であると判断された場合には、その負荷率制限値を超えない範囲で走行する計画を立てる（ステップＳ１０）。つまり、バッテリ１９の負荷率が制限値以下で充電あるいは放電するように制御され、この発明の実施形態では特に放電量が制限される。より具体的には、この発明の実施形態では、バッテリ１９の負荷率制限値以下で自動運転に要する電力を各制御機器に供給しつつ、第２モータ１８に電力を供給してＥＶ走行する計画を立てる。なお、バッテリ１９の負荷率制限値は、上述したように例えばバッテリ１９の温度をパラメータとして判断され、そのバッテリ１９の温度は所定の温度範囲に、あるいは、バッテリ１９の出力が低下しない範囲に制御される。したがって、そのバッテリ１９の負荷がその制限値を超えない範囲であれば、充電と放電との両方を制限、あるいは、充電と放電との少なくとも一方を制限するように制御してよい。また、上記の充放電の制限とは、充電量や放電量を制限すること、あるいは、その充電や放電を禁止することを含む。

なお、一般的には、外部電源２０からの充電が最も充電量が多いと想定される。そのため、上述した放電を制限しつつ、パワートレーンＰからの充電、ならびに、車載発電装置２１からの充電を制限する。つまり、このステップＳ１０は、走行中に外部電源２０から充電している際のバッテリ１９の充放電の制御を行うステップである。一方、外部電源２０からの充電が非接触型の充電システムの場合には、路面側のコイルと車載側のコイルとの間に異物が存在する場合などには、給電が安定しない場合があり、その場合にはその他の充電（つまりパワートレーンＰにおける充電や車載発電装置２１における充電）の方が充電量が多い場合もあり得るため、各充電量の大きさを比較して、最も充電量が多い充電方法を優先するなどの走行計画を立てる。

また、図３（ｂ）で説明したように、複数のバッテリ１９（１９ａ，１９ｂ）を搭載した車両Ｖｅの場合には、双方のバッテリ１９ａ，１９ｂにおける充電および放電を制限する必要はなく、例えばバッテリ１９ａの蓄電残量が少なくそのバッテリ１９ａを外部充電している場合であっても、バッテリ１９ｂに蓄電された電力を放電（すなわち第２モータ１８などに供給）して走行してもよく、併せてバッテリ１９ｂの充電を行ってもよい。つまり、バッテリ１９を複数搭載した車両Ｖｅは、上記のように一方のバッテリ１９ａ（１９ｂ）が制限されるときに、他方のバッテリ１９ｂ（１９ａ）をバックアップ用として機能させてもよい。

また、このステップＳ１０におけるバッテリ１９の負荷率制限値を超えない範囲での走行は、例えば外部充電する区間に進入する前の車速（すなわち充電区間より手前のルート上の車速）を上げておき、その充電区間は駆動トルクを出力せずに車両Ｖｅを走行させるフリーラン（惰性走行）で走行するように走行計画を立案ならびにその制御を実行するように構成してもよい。なお、その場合には、例えば充電区間をフリーランで走行することによる車速の低下が予想されるため、充電区間を走行する際は車速が低下することを予め搭乗者に知らせるなどの計画を含んでよい。また、例えば充電区間が下り坂に設けられているような場合には、その充電区間に入る前に、フリーランした場合に法定速度（上限速度）を超えないように予め車速を下げておくなどの制御を実行してもよい。つまり、フリーランでその充電区間を通過する前に、フリーランした際の車速が法定速度の範囲（上限速度と下限速度との間）となるように車速をコントロールしておくことが好ましい。

一方、このステップＳ９で否定的に判断された場合、すなわち充電区間で外部充電しつつ、バッテリ１９の充放電により、バッテリ１９の負荷率制限値を超えない範囲で走行が不能であると判断された場合には、外部充電しつつ充電区間を走行する際はエンジン１の駆動トルクで走行する計画を立てる（ステップＳ１１）。なお、ここでいう「エンジン１の駆動トルクで走行する」とは、エンジン１のみの駆動トルクで走行すること、あるいは、バッテリ１９の負荷率制限値を超える分をエンジン１で出力してエンジン１とモータ１８とを併用して走行（すなわちパラレルＨＶ走行）することを意味する。つまり、このステップＳ１１における走り方は、エンジン１を併用するように構成されていればよく、より好ましくは、燃費や電費などのエネルギ効率が最も良好な状態となるように走行することが好ましい。なお、この発明の実施形態で、バッテリ１９の負荷率制限値を超えない範囲で走行が不能であると判断される場合としては、例えば、バッテリ１９の負荷の制限により、第２モータ１８のみの駆動トルクでは要求駆動力を出力できない場合などである。

そして、そのようにステップＳ１０で外部充電中はバッテリ１９の負荷率制限値以下で走行する計画を立てた後、もしくは、ステップＳ１１で外部充電中はエンジン１を併用して走行する計画を立てた後、図４に示すフローチャートにおける走行計画の立案を完了する（ステップＳ６）。

なお、上述したステップＳ２で肯定的に判断された場合、すなわち無補給で目的地へ行くことが可能であると判断された場合には、走行ルート上に充電区間が存在する場合に、次回の走行に備えて予めバッテリ１９を充電しておくか否かを判断する（ステップＳ１２）。これは、現在の燃料（エネルギ量）で目的地まで到達することが可能であるものの、例えば次の目的地に行く際に燃料を補給する可能性があるから、現在の目的地に行く間に充電区間が存在するのであれば、事前にバッテリ１９を充電しておくか否かを判断するステップである。

したがって、このステップＳ１２で肯定的に判断された場合、すなわち次回の走行に備えてバッテリ１９の充電をしておくと判断した場合には、上述したステップＳ７へ進む。一方、このステップＳ１２で否定的に判断された場合、すなわち次回の走行に備えてバッテリ１９の充電をしないと判断した場合には、この制御を一旦終了してリターンする。なお、このステップＳ１２で否定的に判断される場合としては、例えばバッテリ１９の蓄電残量が満充電あるいは満充電に近いなど蓄電残量が予め定められた所定値以上の場合である。

このように、この発明の実施形態では、外部電源２０から充電しつつ走行（すなわち充電区間を走行）している間は、バッテリ１９の充放電を制限するように構成されている。具体的には、上述したように自動運転走行に要する必要最低限の電力を各制御機器に供給しつつ、バッテリ１９の負荷率制限値以下（すなわちその制限値を超えない範囲）で電力を第２モータ１８などに供給（すなわち放電）し、あるいは、バッテリ１９の充電を行うように構成されている。すなわち、バッテリ１９の負荷が制限値以下となる範囲で充放電を行うように制御される。またその制限値（すなわち閾値）は、例えばバッテリ１９の温度をパラメータとし、バッテリ１９の出力（性能）が低下しない程度の値や、バッテリ１９の温度が高温にならない程度の値（すなわち常温）に定められている。そのため、バッテリ１９の温度が過度に上昇することがなく、言い換えればバッテリ１９の負荷が増大することを抑制できる。したがって、そのようにバッテリ１９の負荷が増大することを抑制できるから、バッテリ１９の性能が劣化すること、ならびに、バッテリ１９のサイクル寿命が低下することを抑制できる。

また、この発明の実施形態によれば、上記の充電区間で外部充電しつつ、バッテリ１９の負荷率制限値以下で走行する間は、その充電区間をフリーラン（惰性走行）により走行するように構成され、また充電区間の前（すなわち充電区間に入る前）に、例えば車速を予め上げておくなど、車速をコントロールするように構成されている。したがって、このような走行計画を立案することにより、上記の充電区間を走行する間は、車両Ｖｅはフリーランするから、バッテリ１９の負荷が更に増大することを抑制でき、その結果、よりバッテリ１９の性能の劣化を抑制することができる。また、車速が予めコントロールされているから、フリーランの際に車速が過度に速い、あるいは、遅いなどを要因とする不快感を搭乗者に与えることを回避できる。

さらに、この発明の実施形態によれば、外部充電しながら走行する間は、バッテリ１９の負荷率制限値を超えない範囲でエンジン１を併用するように構成され、エンジン１のみの駆動トルクにより走行、あるいは、第２モータ１８での不足分をエンジン１で出力してエンジン１と第２モータ１８との駆動トルクにより走行するように構成されている。そのため、例えばバッテリ１９の負荷の制限により、第２モータ１８のみの駆動トルクでは要求駆動力を出力できない場合には、そのバッテリ１９の負荷を抑制しつつ、駆動トルクの不足分をエンジン１で出力する。したがって、そのようにエンジン１を併用して走行することにより、バッテリ１９の性能が劣化することを抑制しつつ、要求駆動力に応じた駆動トルクを出力することができ、その結果、駆動力不足を要因とする不快感を搭乗者に与えることを回避できる。

つぎに、この発明の実施形態における他の例について説明する。上述した実施形態では、エンジン１と二つのモータ６，１８とを備えたハイブリッド車両を対象として説明したが、これに限られず、この発明では上述したように駆動力源としてエンジン１を備えない純電気自動車［BEV:Battery Electric Vehicle］を対象としてもよい。その車両Ｖｅの例として、図５に駆動力源としてモータのみを備えた車両Ｖｅを模式的に示してある。この図５に示す車両Ｖｅは、前輪３および後輪２に、それぞれに個別にトルクを付与する駆動力源として、インホイールモータ（電動機：ＩＷＭ）５７が設けられた車両である。より具体的には、この車両Ｖｅは、駆動力源として、左右の前輪３のホイール内部、ならびに、左右の後輪２のホイール内部に、それぞれインホイールモータ５７が組み込まれ、その各インホイールモータ５７は、前輪３および後輪２と共に車両のばね下に配置されている。そして、各インホイールモータ５７の回転をそれぞれ個別に独立して制御することにより、前輪３および後輪２の駆動トルクあるいは制動トルクを、それぞれ独立して制御することができる。なお、このインホイールモータ５７は、四輪の全てに設けなくてもよく、前輪３もしくは後輪２のみに設けられてもよい。また、図５において、その他バッテリ１９やコントローラ２２などの各構成は上述した実施形態と同様であるため省略してある。

そして、このインホイールモータ５７を備えた車両Ｖｅにおいても、上述した実施形態と同様の制御の実行が可能である。図６は、その制御例を示すフローチャートである。なお、この図６のフローチャートにおいて、前述の図４のフローチャートと制御内容が同じステップについては、図４のフローチャートと同じステップ番号を付し、またその制御の説明については簡略もしくは省略する。

この図６に示す制御例は、上述した図４の制御例とは、外部充電を行うか否かの判断ステップＳ８の後のステップＳ９およびステップＳ１１が存在しない点で異なる。つまり、この図６に示すフローチャートでは、対象とする車両Ｖｅが上述したように純電気自動車であって、エンジン１を搭載しないため、バッテリ１９の負荷率制限値を超えた場合の走行計画は想定していない。したがって、ステップＳ８で肯定的に判断された場合、すなわち外部充電を行うと判断された場合には、充電区間を走行している間は、電力の消費（放電）および電力の充電をバッテリ１９における負荷率の制限値を超えないようにその放電量や充電量を制限（あるいは制御）する。つまり、上述した実施形態と同様に、この充電区間はフリーランするなどバッテリ１９の負荷が増大することを抑制するための走行計画を立てる（ステップＳ１０）。

以上、この発明の複数の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した各実施形態では、図１に示す例では駆動力源としてエンジン１と二つのモータ６，１８とを備えたハイブリッド車両を対象とし、図５に示す例では駆動力源としてモータのみを備えた純電気自動車（BEV）を対象として説明したが、これ以外に、例えばエンジン１を発電専用として備えたいわゆるレンジエクステンダーＥＶも図５の例で対象とする車両に含んでもよい。つまり、図１で対象とする車両と図５で対象とする車両とは、エンジン１を備えているか否か、もしくは、エンジン１を駆動力源として備えているか否かに応じてその対象を分けてよい。

また、ステップＳ１０での充電および放電の制御は、バッテリ１９の温度や充電状態、ならびに、車両Ｖｅの走行計画や走行状態などを考慮して、その充電量や放電量を適宜制限あるいは制御してよい。つまり、バッテリ１９の負荷率が制限値以下となるように、充放電の制御が実行されればよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２…後輪、 ３…前輪、 ４…変速機、 ５…入力軸、 ６…第１モータ（ＭＧ１）、 ７…クラッチ機構、 ８，８ａ，８ｂ…摩擦板、 ９…トランスファ、 １０…リヤプロペラシャフト、 １１…フロントプロペラシャフト、 １２…リヤデファレンシャルギヤ、 １３，１７…ドライブシャフト、 １４…操舵装置、 １５…制動装置、 １６…フロントデファレンシャルギヤ、 １８…第２モータ（ＭＧ２）、 １９…バッテリ（ＢＡＴ）、 ２０…外部電源、 ２１…車載発電装置、 ２２…コントローラ（ＥＣＵ）、 ２３…メインコントローラ、 ２４…駆動用コントローラ、 ２５…サブコントローラ、 ２６…内部センサ、 ２７…アクセルペダル、 ２８…アクセルセンサ、 ２９…ブレーキペダル、 ３０…ブレーキセンサ、 ３１…ステアリングホイール、 ３２…舵角センサ、 ３３…車速センサ、 ３４…前後加速度センサ、 ３５…横加速度センサ、 ３６…ヨーレートセンサ、 ３７…シフトレバー、 ３８…シフトセンサ、 ３９…バッテリ温度センサ、 ４０…第１モータ温度センサ、 ４１…第２モータ温度センサ、 ４２…水温センサ、 ４３…ＳＯＣセンサ、 ４４…外部センサ、 ４５…ＧＰＳ受信部、 ４６…地図データベース、 ４７…ナビゲーションシステム、 ４８…補助機器、 ４９…アクチュエータ、 ５０…車両位置認識部、 ５１…外部状況認識部、 ５２…走行状況認識部、 ５３…走行計画生成部、 ５４…走行制御部、 ５５…補助機器制御部、 ５６…有人無人判断部、 ５７…インホイールモータ（ＩＷＭ）、 Ｖｅ…車両。

Claims (3)

1. 目的地までのルート上における各ポイントでの駆動力および車速を含む走行状態を定め、前記走行状態となるように走行計画を立て、かつ人の操作によらずに前記駆動力および制動力を自動で制御する自動運転車両の制御装置であって、
   前記走行状態を定めるコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記目的地までのルート上に、車両を走行させたまま外部電源から蓄電装置に充電可能な充電区間が存在するか否かを判断し、
   前記充電区間が存在すると判断した場合には、前記充電区間を走行中における前記蓄電装置に対する充電と前記蓄電装置からの放電とによる前記蓄電装置の負荷率が予め定められた制限値以下となるように、前記蓄電装置に対する充電量と前記蓄電装置からの放電量との少なくともいずれか一方を制限し、かつ前記充電区間を走行する手前のルート上の車速を定めるように構成され、
   前記蓄電装置に電気的に接続された駆動力源としてのモータを更に備え、
   前記蓄電装置は、第１蓄電装置と第２蓄電装置とを含み、
   前記充電区間を走行中に前記外部電源によって前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とのうちの一方の蓄電装置が充電されて、前記一方の蓄電装置の充電量と放電量との少なくともいずれか一方が制限されている場合に、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とのうちの他方の蓄電装置から前記モータに電力を供給することにより、前記充電区間を走行するように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の自動運転車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、
   前記充電区間を走行中の車速が、法令で順守すべき上限車速と下限車速との間の車速となるように、前記充電区間を走行する手前のルート上の車速を定めるように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の自動運転車両の制御装置であって、
   駆動力源として発電機能を有するモータを備え、
   前記コントローラは、
   前記充電区間を走行中は、前記モータから駆動トルクを出力せずに走行する惰性走行により走行する走行計画を立てるように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両の制御装置。

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