(57)【要約】【課題】隊列を組んで走行する際に、後続車両の追従性の低下を抑制する。【解決手段】隊列を組んで走行するように複数の車両を制御する車両制御システムであって、同一の目標加速度で走行するように複数の車両を制御する隊列走行制御を実行する制御部を備える。これにより、先行車両の走行状態に拘わらず、複数の車両を同一の加速度で走行させることができる。この結果、隊列を組んで走行する際に、後続車両の追従性の低下を抑制できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隊列を組んで走行するように複数の車両を制御する車両制御システムであって、
同一の目標加速度で走行するように複数の前記車両を制御する隊列走行制御を実行する制御部
を備える車両制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御システムに関し、詳しくは、隊列を組んで走行するように複数の車両を制御する車両制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両制御システムとしては、隊列を組んで走行するように複数の車両を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、各車両のアクセル開度が、自車の加速度と先行車の加速度との差を補償するための加速度と、実際の車間距離と車間距離の目標値との差を補償するための加速度と、加速度の検出遅れを補償するための加速度と、の和に対応する開度となるように、各車両を制御する。これにより、複数の車両に対して、車間距離を保持しつつ隊列を組んで走行させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０２０−０１１５５５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、上述の車両制御システムでは、先行車の加速度を用いて後続車両を制御することから、発進時には、先行車が発進するまで後続車両を発進させることができない。そのため、先行車両が発進してから一定時間遅れて後続車両が発進することになり、後続車両の追従性が低下してしまう。
【０００５】
本発明の車両制御システムは、隊列を組んで走行する際に、後続車両の追従性の低下を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両制御システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の車両制御システムは、
隊列を組んで走行するように複数の車両を制御する車両制御システムであって、
同一の目標加速度で走行するように複数の前記車両を制御する隊列走行制御を実行する制御部
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の車両制御システムでは、同一の目標加速度で走行するように複数の車両を制御する隊列走行制御を実行する。これにより、先行車両の走行状態に拘わらず、複数の車両を同一の加速度で走行させることができる。この結果、隊列を組んで走行する際に、後続車両の追従性の低下を抑制できる。
【０００９】
こうした本発明の車両制御システムにおいて、複数の前記車両は、走行用のトルクを出力する駆動装置を備え、前記制御部は、前記隊列走行制御として、前記車両毎に、前記目標加速度と前記車両の重さとに基づく目標トルクで走行するように前記駆動装置を制御してもよい。こうすれば、各車両を同一の目標加速度で走行させることができ、後続車両の追従性の低下を抑制できる。
【００１０】
この場合において、前記制御部は、複数の前記車両のうち少なくとも１つにおいて、前記目標加速度で走行するために前記駆動装置からの出力が要求される要求トルクが前記駆動装置から出力可能な最大トルクを超えているときには、前記隊列走行制御を停止してもよい。要求トルクが最大トルクを超えた車両とその後続車両との車間距離が短い状況で隊列を組んで走行することを抑制できる。
【００１１】
また、本発明の車両制御システムにおいて、前記制御部は、前記車両毎に、外部の所定パラメータによる走行用のトルクの変化量を設定し、前記車両間の前記変化量の差が所定差以上となるときには、前記隊列走行制御を停止してもよいし、前記隊列走行制御に代えて車間距離が所定距離となるように複数の前記車両を制御してもよい。ここで、「外部の所定パラメータ」としては、路面の斜度などを挙げることができる。
【００１２】
更に、本発明の車両制御システムにおいて、前記制御部は、所定の情報に基づいて前記目標加速度を設定してもよい。ここで、「所定の情報」として、周辺環境の情報（路面の斜度など）や各車両の走行可能な加速度の上限値としての限界加速度、ユーザ（ドライバ）の好みなどを挙げることができる。ここで、「所定の情報」として、周辺環境の情報を用いる場合には、周辺環境に応じてユーザが好む加速度の中央値を目標加速度に設定してもよい。また、「所定の情報」として、各車両の限界加速度を用いる場合には、各車両の限界加速度のうち最も低い加速度を目標加速度に設定してもよい。なお、限界加速度は、各車両の重量と搭載している駆動装置が出力可能な最大トルクと車輪の半径とに基づいて演算してもよい。更に、「所定の情報」として、ユーザの好みの情報を用いる場合には、ユーザが好む加速度の中央値を目標加速度に設定してもよい。
【００１３】
更に、本発明の車両制御システムにおいて、前記制御部は、交通信号機の灯色が停止を示す色から発進を示す色へ切り変わったタイミングを、前記隊列が発進するタイミングとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としての車両制御システム１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】車両２０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】管理センタ３０の管理コンピュータ３００により実行される目標加速度送信ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】各車両２０の車両ＥＣＵ２４０により実行される隊列走行制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としての車両制御システム１０の構成の概略を示す構成図である。車両制御システム１０は、複数の車両２０と、管理センタ３０と、交通管制システム４０と、を備える。
【００１７】
図２は、車両２０の構成の概略を示す構成図である。車両２０は、駆動装置２００と、ナビゲーション装置２０５と、車車間通信装置２１０と、路車間通信装置２２０と、センタ通信装置２３０と、車両用電子制御ユニット（以下、「車両ＥＣＵ」という）２４０と、を備える。車両２０は、この他に、図示はしないが、制動力を付与するブレーキなどの制動装置、操舵を行なう操舵装置などを備えている。
【００１８】
駆動装置２００は、走行用の動力を出力する動力源や変速機などを備えており、車軸に連結された駆動軸（車軸、駆動軸は図示せず）に動力を出力する。車車間通信装置２１０は、他の車両２０との無線通信を行なう。路車間通信装置２２０は、交通管制システム４０の通信装置４００との無線通信を行なう。センタ通信装置２３０は、管理センタ３０の通信装置３１０との無線通信を行なう。
【００１９】
ナビゲーション装置２０５は、記憶されている地図情報とＧＰＳアンテナからの自車両の現在地とユーザが設定した目的地とに基づいて自車両（車両２０）の現在地から目的地までの走行予定ルートを設定し、設定した走行予定ルートを図示しないディスプレイに表示してルート案内を行なう。ナビゲーション装置２０５は、車両ＥＣＵ２４０と通信ポートを介して接続されている。
【００２０】
車両ＥＣＵ２４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートを備える。
【００２１】
車両ＥＣＵ２４０には、駆動装置２００や制動装置、操舵装置などを制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。車両ＥＣＵ２４０に入力される信号としては、車軸に連結された駆動軸に作用するトルクを検出するトルクセンサ２５０からの走行トルクＴｄや、車両２０の加速度を検出する加速度センサ２５２からの加速度α、周辺認識装置２５４からの自車両の前方や後方の他車との車間距離Ｄ１，Ｄ２や対向車両の車両ナンバーなども挙げることができる。ここで、周辺認識装置２５４は、カメラやミリ波レーダー、準ミリ波レーダー、赤外線レーザーレーダー、ソナーなどにより構成される。
【００２２】
車両ＥＣＵ２４０は、車車間通信装置２１０を介して他の車両２０と無線通信によりデータをやり取りする。また、車両ＥＣＵ２４０は、路車間通信装置２２０を介して交通管制システム４０と無線通信によりデータをやり取りする。更に、車両ＥＣＵ２４０は、センタ通信装置２３０を介して管理センタ３０と無線通信によりデータをやり取りする。
【００２３】
車両ＥＣＵ２４０は、トルクセンサ２５０により検出された走行トルクＴｄを加速度センサ２５２により検出された加速度αで除することにより車両２０の車重ｍ（＝Ｔｄ／α）を所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に演算している。
【００２４】
こうして構成された車両２０では、車両ＥＣＵ２４０により、運転者の操作によらずに車両２０を走行させる自動運転が行なわれる。自動運転では、基本的には、ナビゲーション装置２０５からの走行予定ルートや自車両の現在地、地図情報（例えば、法定速度）と、周辺認識装置２５４からの自車両の前方や後方の他車との車間距離Ｄ１，Ｄ２（自車両周辺に他車がいる場合）と、に基づいて目標車速を設定し、車速が目標車速となるように目標トルクＴｄ＊を設定し、目標トルクＴｄ＊で走行するように駆動装置２００や図示しない制動装置を制御する（以下、「基本制御」という）。また、自動運転では、ナビゲーション装置２０５からの走行予定ルートと自車両の現在地と地図情報とに基づいて車線維持や車線変更などが行なわれるように図示しない操舵装置を制御する。
【００２５】
管理センタ３０は、管理コンピュータ３００と、通信装置３１０と、を備える。管理コンピュータ３００は、ＣＰＵや処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートを備えるコンピュータとして構成されている。通信装置３１０は、各車両２０のセンタ通信装置２３０や交通管制システム４０の通信装置４００と無線通信を行なう。
【００２６】
交通管制システム４０は、交通信号機４０２の灯火を制御するシステムとして構成されている。交通管制システム４０は、車両２０の路車間通信装置２２０と通信可能な通信装置４００を備える。交通管制システム４０は、通信装置４００を介して車両２０と管理センタ３０に交通信号機４０２の灯火に関する情報、例えば、交通信号機４０２の灯色の状態や交通信号機４０２の灯色が変化するタイミングに関する情報を送信する。
【００２７】
次に、こうして構成された実施例の車両制御システム１０の動作、特に、複数の車両２０が隊列を組んで走行する際の動作について説明する。ここでは、Ｎ台（Ｎは、値２以上の自然数）の車両２０が隊列を組んで走行している。最初に管理センタ３０の動作について説明し、次に、各車両２０の動作について説明する。
【００２８】
図３は、管理センタ３０の管理コンピュータ３００により実行される目標加速度送信ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ）毎に実行される。
【００２９】
目標加速度送信ルーチンが実行されると、管理コンピュータ３００のＣＰＵは、各車両２０のすぐ後ろの車両２０との車間距離Ｄ１（ｎ）（ｎは、値１から値（Ｎ−１）までの自然数）などのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。
【００３０】
データを入力すると、車間距離Ｄ１（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ−１）の全てが閾値Ｄｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。閾値Ｄｒｅｆは、後続車との車間距離が大きすぎて隊列走行することに差し支えがあると判定するための閾値であり、例えば、２０ｍ、３０ｍ、４０ｍなどに設定される。車間距離Ｄ１（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ−１）のうちの少なくとも１つが閾値Ｄｒｅｆ以上であるときには、隊列走行することに差し支えがあると判断して、目標加速度送信ルーチンを終了する。この場合、各車両２０では、上述した基本制御が行なわれる。
【００３１】
ステップＳ１１０で車間距離Ｄ１（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ−１）の全てが閾値Ｄｒｅｆ未満であるときには、通信装置３１０を介して同一の目標加速度α＊をＮ台の車両２０に送信して（ステップＳ１３０）、目標加速度送信ルーチンを終了する。
【００３２】
目標加速度α＊は、Ｎ台の車両２０で隊列走行する際の各車両２０の加速度として予め実験や解析などにより定めた値である。目標加速度α＊は、通信装置４００から送信される交通信号機４０２の状態に基づいて設定される。
【００３３】
目標加速度α＊は、例えば、一般道においては、交通信号機４０２の灯色が停止を示す赤色でＮ台の車両２０が停止しているときには、交通信号機４０２の灯色が進行可を示す青色となったタイミングから値０から徐々に増加するよう設定される。そして、Ｎ台の車両２０の車速が所定車速（例えば、法定速度など）になるタイミングで値０となるように、目標加速度α＊を徐々に減少させる。そして、前方の交通信号機４０２の灯色が停止を示す黄色となったタイミングで、目標加速度α＊を値０から徐々に減少させて、前方の交通信号機４０２の灯色が停止を示す赤色となるタイミングでＮ台の車両２０が停止するように目標加速度α＊を更に減少させる。この場合、交通信号機４０２の灯色が変化するタイミングは、交通管制システム４０から通信装置４００を介して入力すればよい。
【００３４】
次に、管理センタ３０からの目標加速度α＊を受信した各車両２０の動作について説明する。図４は、車両２０の車両ＥＣＵ２４０により実行される隊列走行制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。隊列走行制御ルーチンは、各車両２０が管理センタ３０からの目標加速度α＊を受信したときに、上述の基本制御に代えて、各車両２０において並行して実行される。
【００３５】
隊列走行制御ルーチンが実行されると、車両ＥＣＵ２４０のＣＰＵは、車重ｍや目標加速度α＊などのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。車重ｍは、車両ＥＣＵ２４０で演算したものを入力している。目標加速度α＊は、センタ通信装置２３０を介して受信したものを入力している。
【００３６】
こうしてデータを入力すると、演算している車重ｍに目標加速度α＊を乗じて車輪の半径ｒで除した値に換算係数ｋを乗じて駆動軸の目標トルクＴｄ＊（＝ｍ・α＊／ｒ・ｋ）を演算する（ステップＳ２１０）。
【００３７】
そして、演算した目標トルクＴｄ＊で車両２０が走行するように駆動装置２００を制御して（ステップＳ２２０）、隊列走行制御ルーチンを終了する。隊列走行制御ルーチンは、Ｎ台の車両２０で並行して実行されているから、Ｎ台の車両２０を同一の目標加速度α＊で走行させることができる。これにより、後続車両の追従性の低下を抑制できる。
【００３８】
以上説明した実施例の車両制御システム１０によれば、同一の目標加速度α＊で走行するようにＮ台の車両２０を制御することにより、後続車両の追従性の低下を抑制できる。
【００３９】
実施例の車両制御システム１０では、交通信号機４０２の状態に基づいて目標加速度α＊を設定している。しかしながら、目標加速度α＊を、交通信号機４０２の状態と共に、または、交通信号機４０２の状態に代えて、路面の斜度などの周辺環境の情報や、Ｎ台の車両２０毎に定まる走行可能な加速度の上限値としての限界加速度αｍａｘ（ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）、ユーザ（ドライバ）の好みに基づいて設定してもよい。
【００４０】
周辺環境の情報に基づいて目標加速度α＊を設定するときには、周辺環境に応じてユーザが好む加速度の中央値として予め実験や解析などで定めた加速度を目標加速度α＊に設定してもよい。また、限界加速度αｍａｘ（ｋ）に基づいて目標加速度α＊を設定するときには、各車両２０で定められた限界加速度αｍａｘ（ｋ）のうち最も低い加速度を目標加速度α＊に設定してもよい。なお、限界加速度αｍａｘ（ｋ）は、各車両２０の重量と搭載している駆動装置２００が出力可能な最大トルクと図示しない車輪の半径ｒとに基づいて演算してもよい。更に、ユーザの好みに基づいて目標加速度α＊を設定するときには、各車両２０のユーザが好む加速度の中央値を目標加速度α＊に設定してもよい。
【００４１】
実施例の車両制御システム１０では、図４の隊列走行制御ルーチンのステップＳ２１０、Ｓ２２０において、設定した目標トルクＴｄ＊で走行するように駆動装置２００を制御している。しかしながら、Ｎ台の車両２０のうち少なくとも１台において、目標トルクＴｄ＊を駆動装置２００から出力するトルクに換算したトルクが駆動装置２００から出力可能な最大トルクを超えているときには、目標トルクＴｄ＊で走行するように駆動装置２００を制御することなく、隊列走行制御ルーチンを停止して、上述の基本制御を実行してもよい。こうすれば、先行する車両２０が目標トルクＴｄ＊が駆動装置２００から出力可能な最大トルクを超えていて目標トルクＴｄ＊で走行できない場合、すぐ後ろを走行する車両２０との車間距離が短くなることを抑制できる。
【００４２】
実施例の車両制御システム１０では、図４の隊列走行制御ルーチンにおいて、目標トルクＴｄ＊で走行するように駆動装置２００を制御している。しかしながら、車両２０毎に、外部の所定パラメータに基づいて走行用のトルクの変化量を設定し、車両２０間での走行用のトルクの変化量の差が所定差以上となるときには、隊列走行制御ルーチンを停止して、基本制御を実行してもよい。ここで、「外部の所定パラメータ」としては、路面の斜度などを挙げることができる。
【００４３】
実施例の車両制御システム１０では、管理センタ３０の管理コンピュータ３００が、図３の目標加速度送信ルーチンを実行している。しかしながら、Ｎ台の車両２０のうちの１台が、図３の目標加速度送信ルーチンの各処理の一部または全てを実行してもよい。
【００４４】
実施例の車両制御システム１０では、Ｎ台の各車両２０の車両ＥＣＵ２４０が、図４の隊列走行制御ルーチンのステップＳ２００〜Ｓ２２０を実行している。しかしながら、ステップＳ２００、Ｓ２１０の少なくとも一方を管理センタ３０の管理コンピュータ３００が実行してもよい。
【００４５】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、Ｎ台の車両２０の車両ＥＣＵ２４０が「制御部」に相当する。
【００４６】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、車両制御システムの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  車両制御システム、２０  車両、３０  管理センタ、４０  交通管制システム、２００  駆動装置、２０５  ナビゲーション装置、２１０  車車間通信装置、２２０  路車間通信装置、２３０  センタ通信装置、２４０  車両ＥＣＵ、２５０  トルクセンサ、２５２  加速度センサ、２５４  周辺認識装置、３００  管理コンピュータ、３１０，４００  通信装置、４０２  交通信号機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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