CN109760679A - 自动驾驶车辆的行驶控制装置 - Google Patents

Abstract

自动驾驶车辆的行驶控制装置具有：驾驶级别切换部(33a)，其将驾驶级别切换为在行驶中驾驶员有周边监视义务的第1自动驾驶级别或没有周边监视义务的第2自动驾驶级别；距离测定部(31a)，其测定与前方车辆(102)的车间距离(L)；以及控制部(50)，其根据由距离测定部(31a)测定出的车间距离(L)控制设备(3、5)，以对前方车辆(102)进行追随行驶。当由驾驶级别切换部(33a)切换到第2自动驾驶级别时，控制部(50)控制设备(3、5)，以使车辆起步时与前方车辆(102)之间的车间距离(L)相对于切换到第1自动驾驶级别时大。

Description

自动驾驶车辆的行驶控制装置

技术领域

本发明涉及一种自动驾驶车辆的行驶控制装置。

背景技术

作为这种装置，以往已知根据前方车辆起步时的前方车辆的加速度判定拥堵等的交通状况，并控制制动踏板和加速踏板的驱动，使得以与交通状况对应的状态追随前方车辆行驶的装置。这种装置例如在专利文献1中有记载。

但是，在专利文献1记载的装置中，在前方车辆因为拥堵等反复进行起步和停止的状况下，追随行驶的自车辆也反复进行起步和停止。因此，例如起步离合器和行驶电动机等、在车辆起步时工作的设备的热负荷增大，有可能给车辆行驶带来影响。

现有技术文献

专利文献1：特开2009-205635号公报(JP2009-205635A)。

发明内容

本发明的一技术方案为控制随着车辆起步而工作的设备的自动驾驶车辆的行驶控制装置，具有：驾驶级别切换部，其将自动驾驶时的驾驶级别切换为在行驶中驾驶员有周边监视义务的第1自动驾驶级别或没有周边监视义务的第2自动驾驶级别；距离测定部，其测定与前方车辆的车间距离；控制部，其根据由距离测定部测定的车间距离控制设备，以使对前方车辆进行追随行驶。当由驾驶级别切换部切换到第2自动驾驶级别时，控制部控制设备，以使车辆起步时与前方车辆的车间距离比切换到第1自动驾驶级别时大。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。

图1是表示应用有本发明一实施方式的行驶控制装置的自动驾驶车辆的行驶系统的概略结构的图。

图2是表示本发明一实施方式的行驶控制装置的整体结构的框图。

图3是表示由图2的行动计划生成部生成的行动计划的一个例子的图。

图4是通过本发明一实施方式的行驶控制装置的比较例表示起步离合器温度上升的一个例子的时序图。

图5是表示本发明一实施方式的自动驾驶车辆的行驶控制装置的主要部分结构的框图。

图6是表示在图5的起步控制部实施处理的一个例子的流程图。

图7A是表示采用本发明一实施方式的自动驾驶车辆的行驶控制装置进行工作的第1例的图。

图7B是表示采用本发明一实施方式的自动驾驶车辆的行驶控制装置进行工作的第2例的图。

图7C是表示采用本发明一实施方式的自动驾驶车辆的行驶控制装置进行工作的第3例的图。

图7D是表示采用本发明一实施方式的自动驾驶车辆的行驶控制装置进行工作的第4例的图。

图8是表示离合器转速、离合器扭矩以及行驶距离随着时间经过变化的一个例子的特性图。

图9是表示驾驶级别不足3时在前方车辆缓慢起步、停车的情况下进行追随行驶的一个例子的时序图.

图10是表示驾驶级别为3以上时在前方车辆缓慢起步、停车的情况下进行追随行驶的一个例子的时序图。

图11是表示驾驶级别不足3时在前方车辆反复起步和停车的情况下进行追随行驶动作的一个例子的时序图。

图12是表示驾驶级别为3以上时在前方车辆反复起步和停车的情况下进行追随行驶动作的一个例子的时序图。

图13是表示驾驶级别不足3时前方车辆缓慢起步后以极低速行驶，自车辆追随前方车辆的情况下进行追随行驶动作的一个例子的时序图。

图14是表示驾驶级别为3以上时前方车辆缓慢起步后以极低速行驶，自车辆追随前方车辆的情况下进行追随行驶动作的一个例子的时序图。

图15是将根据本发明一实施方式的行驶控制装置的动作类型归纳为表格形式表示的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图15对本发明的实施方式进行说明。本发明一实施方式的行驶控制装置应用于具有自动驾驶功能的车辆(自动驾驶车辆)。图1是表示应用本实施方式的行驶控制装置的自动驾驶车辆(有时称之为自车辆，以与其他车辆区别)的行驶系统的概略结构的图。车辆101不仅能够以不需要驾驶员的驾驶操作的自动驾驶模式行驶，还能够以根据驾驶员的驾驶操作的手动驾驶模式行驶。

如图1所示，车辆101具有发动机1、变速器2、起步离合器3、以及制动装置5。发动机1为将利用节气门阀供给的吸入空气和从喷射器喷射的燃料以适当的比例混合，通过火花塞等点火并燃烧，由此产生旋转动力的内燃机(例如汽油发动机)。另外，还能够使用柴油发动机等各种发动机代替汽油发动机。吸入空气量由节气门阀进行调节。

变速器2例如为能够对应多个档位(例如7档)阶段性地改变变速比的有级变速器。此外，还能够将能够无级改变变速比的无级变速器作为变速器2来使用。变速器2设置在发动机1和驱动轮4之间的动力传递路径上，使来自发动机1的旋转改变速度，且将来自发动机1的扭矩进行转换并输出。由变速器2变速后的旋转传递到驱动轮4，由此车辆101行驶。另外，还能够代替发动机1或在发动机1的基础上增设作为驱动源的行驶用电机，使车辆101作为电动汽车、混合动力汽车来构成。制动装置5包括产生与制动压力对应的制动力的盘式制动器、鼓式制动器，能够由制动装置5向驱动轮4施加制动力。

起步离合器3插装在发动机1的输出轴1a与变速器2的输入轴2a之间，在发动机1和变速器2之间传递扭矩或切断扭矩的传递。作为起步离合器3，例如能够使用具有按压式离合器片的干式单片式或湿式多片式摩擦离合器。起步离合器3例如根据由电信号工作的控制阀、电动机(为方便称之为离合器执行器3a)的驱动而联接(卡合)或分离。起步离合器3的接合力，即在发动机1和变速器2之间传递的动力(离合器扭矩)的大小，能够通过控制离合器执行器3a的驱动进行调节。

当起步离合器3分离时，成为断开发动机1和变速器2之间的扭矩传递的、离合器扭矩为0的离合器断开状态。当起步离合器3联接时，成为扭矩在发动机1和变速器2之间进行最大传递的、离合器扭矩为最大的离合器接合状态。起步离合器不仅离合器断开状态和离合器接合状态还能够切换到在发动机1和变速器2之间产生滑动的同时传递扭矩的、离合器扭矩为中间值的半离合状态。

还有，起步离合器3被构成为与带有变矩器的车辆相同，在发动机转速为怠速转速时来自发动机1的扭矩(蠕变力)传递到变速器2。此时的蠕变力通过离合器执行器3a的驱动进行调节，通过调节蠕变力能够使自车辆在不操作加速踏板的状态下爬行行驶。另外，起步离合器3不限于摩擦离合器，还可以包括电磁离合器等能够通过执行器3a的驱动进行调节的各种类型的离合器。

图2是示意性地表示本发明一实施方式的自动驾驶车辆的行驶控制系统100的整体结构的框图。如图2所示，行驶控制系统100是以控制器40为中心构成的，主要具有控制器40、分别与控制器40电连接的外部传感器组31、内部传感器组32、输入/输出装置33、GPS接收机34、地图数据库35、导航装置36、通信单元37、以及执行器AC。

外部传感器组31是检测作为自车辆周边信息的外部状况的多个传感器的总称。例如，外部传感器组31包括：激光雷达、雷达以及车载摄像机等，其中，激光雷达测定针对自车辆全方位的照射光的散射光，并测定从自车辆到周边障碍物的距离，雷达通过照射电磁波并检测反射波来检测自车辆周边的其他车辆、障碍物等，车载摄像机具有CCD、CMOS等摄像元件，并拍摄自车辆的周边(前方、后方以及侧方)。

内部传感器组32是检测自车辆行驶状态的多个传感器的总称。例如，内部传感器组32包括：检测发动机转速的发动机转速传感器、检测自车辆车速的车速传感器、分别检测自车辆前后方向的加速度和左右方向的加速度的加速度传感器、检测自车辆重心绕铅直轴旋转的旋转角速度的横摆角速度传感器等。检测手动驾驶模式下的驾驶员的驾驶操作，例如加速踏板的操作、制动踏板的操作、转向盘的操作等的传感器也包含在内部传感器组32。

输入/输出装置33是既从驾驶员输入指令，又向驾驶员输出信息的装置的总称。例如，输入/输出装置33具有：供驾驶员利用操作构件的操作输入各种指令的各种开关、供驾驶员通过语音输入指令的话筒、借助显示图像向驾驶员提供信息的显示器、通过语音向驾驶员提供信息的扬声器等。各种开关中包括：指令自动驾驶模式和手动驾驶模式的任一种的自动/手动选择开关、指令自动驾驶级别的驾驶级别指令开关。

自动驾驶级别是指将驾驶自动化到何种程度的指标。自动驾驶级别例如根据由国际自动机工程师学会(SAE International)规定的SAEJ3016分为级别0～级别5。具体地，级别0为无自动化的驾驶级别，在级别0，由人(驾驶员)进行全部驾驶操作。

级别1为由系统进行加速、转向以及制动的任一种的操作的驾驶级别(驾驶辅助)。即若在级别1，在特定条件下系统(行驶控制系统)根据周围状况控制加速器、制动器、方向盘的任一种的操作，除此以外的全部操作由人进行。

级别2为由系统将加速、转向以及制动中多个操作同时进行的驾驶级别(部分驾驶自动化)。到级别2为止驾驶员有监视周围的义务。

级别3为由系统进行全部的加速、转向以及制动操作，驾驶员只有在系统要求时进行对应的驾驶级别(带条件的自动驾驶)。在级别3以后，由系统监视周围而人没有监视周围的义务。

级别4为在特定的状况下，由系统进行全部的驾驶操作，即使系统不能继续驾驶的情况也可以不替换为驾驶员来操作的驾驶级别(高级自动驾驶)。因此，在级别4以后，即使是非常时刻也由系统进行对应。

级别5为在所有条件下由系统自主地进行自动行驶的驾驶级别(完全自动驾驶)。

驾驶级别指令开关例如被构成为驾驶员能够手动操作的开关，根据开关的操作指令为级别0～5的任一种的自动驾驶级别。行驶控制系统100还能够以根据周围的状况等判定是否满足能够进行自动驾驶的条件，并根据判定结果自动切换驾驶级别指令开关指令为级别0～5的任一种的方式构成。

GPS接收机34接收来自多个GPS卫星的定位信号，由此测定自车辆的绝对位置(纬度、经度等)。

地图数据库35是存储导航装置36中使用的一般的地图信息的装置，例如由硬盘构成。地图信息中包括：道路的位置信息、道路形状(曲率等)的信息、十字路口、岔路口的位置信息。另外，存储于地图数据库35中的地图信息不同于存储于控制器40的存储部42中的高精度的地图信息。

导航装置36是搜索到达由驾驶员输入的目的地的道路上的目标路线，并进行按照目标路线的引导的装置。目的地的输入和按照目标路线的引导是利用输入/输出装置33来进行的。根据由GPS接收机34测定的自车辆的当前位置和存储于地图数据库35的地图信息计算目标路线。

通信单元37利用包含互联网线路等无线通信网的网络与未图示的各种服务器进行通信，定期或者在任意时机从服务器获取地图信息和交通信息等。将获取的地图信息输出到地图数据库35、存储部42，从而更新地图信息。获取的交通信息中包括交通阻塞信息、信号从红变绿为止的剩余时间等信号信息。

执行器AC是为了控制车辆101的行驶而设置的。执行器AC除了离合器执行器3a外，还包括：调整发动机1的节气门阀的开度(节气门开度)的节气门执行器、变更变速器2的档位的变速执行器、启动制动装置5的制动执行器、以及驱动转向装置的转向执行器。

控制器40包括电子控制单元(ECU)。另外，还能够分开设置发动机控制用ECU、变速器控制用ECU、离合器控制用ECU等功能不同的多个ECU，但在图2中为了方便，以控制器40作为这些ECU的集合的方式显示。控制器40包含具有CPU等运算部41，RAM、ROM、硬盘等存储部42和未图示的其他周边电路的电脑。

存储部42中存储有包含车道的中央位置信息、车道位置的边界的信息等高精度的详细的地图信息。更具体地说，作为地图信息，存储有道路信息、交通管制信息、住所信息、设施信息、电话号码信息等。道路信息中包括：表示高速公路、收费道路、国道等道路类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的三维坐标位置、车道的拐弯处的曲率、车道的汇合点和分岔点的位置、道路标识等信息。交通管制信息包括：由于施工等车道被限制行驶或者禁止通行的信息等。存储部42中还存储有各种控制的程序、程序中使用的阈值等信息。

运算部41作为功能性结构，其具有自车辆位置识别部43、外界识别部44、行动计划生成部45、以及行驶控制部46。

自车辆位置识别部43根据用GPS接收机34接收的自车辆的位置信息和地图数据库35的地图信息，识别地图上的自车辆的位置(自车位置)。也可以利用存储于存储部42的地图信息(建筑物的形状等信息)和外部传感器组31检测出的车辆的周边信息来识别自车位置，由此，能够高精度地识别自车位置。另外，在能够用设置在道路上、道路旁边的外部的传感器测定自车位置时，还能够通过借助该传感器和通信单元37进行通信，高精度地识别自车位置。

外界识别部44根据来自摄像机、激光雷达、雷达等外部传感器组31的信号识别自车辆周围的外部状况。例如，识别行驶在自车辆周边的周边车辆的位置、速度、加速度、在自车辆周围停车或者驻车的周边车辆的位置、以及其他物体的位置、状态等。其他物体包括：标识、信号器、道路的边界线、停止线、建筑物、栏杆、电线杆、广告牌、行人、自行车等。其他物体的状态包括：信号器的颜色(红、绿、黄)、行人、自行车的移动速度、朝向等。

行动计划生成部45例如根据用导航装置36计算出的目标路线、用自车位置识别部43识别出的自车位置、用外界识别部44识别的外部状况，生成从当前时刻开始经过规定时间为止的自车辆的行驶轨迹(目标轨迹)。当目标路线上存在作为目标轨迹的候补的多个轨迹时，行动计划生成部45从中选择遵守法律且满足高效、安全地行驶等基准的最合适的轨迹，并将所选择的轨迹作为目标轨迹。然后，行动计划生成部45生成与所生成的目标轨迹相对应的行动计划。

行动计划中包括：从当前时刻开始经过规定时间T(例如5秒)为止期间内，每单位时间Δt(例如0.1秒)设定的行驶计划数据，即对应每单位时间Δt的时刻设定的行驶计划数据。行驶计划数据包括每单位时间Δt的自车辆的位置数据和车辆状态的数据。位置数据例如为表示道路上的二维坐标位置的数据，车辆状态的数据是表示车速的车速数据和表示自车辆的朝向的方向数据。车辆状态的数据能够从每单位时间Δt的位置数据的变化求得。行驶计划以每单位时间Δt来进行更新。

图3是表示由行动计划生成部45生成的行动计划的一个例子的图。图3中示出了自车辆101变更车道并超越前方车辆102的场景的行驶计划。图3的各点P与从当前时刻开始经过规定时间T为止的每单位时间Δt的位置数据相对应，将这些各点P按照时间顺序连接起来，据此获得目标轨迹103。另外，行动计划生成部45除超车行驶以外，还生成与变更行驶车道的车道变更行驶、不偏离行驶车道而保持车道的车道保持行驶、以及与减速行驶或加速行驶等相对应的各种行动计划。

行动计划生成部45在生成目标轨迹时首先决定行驶方式，根据行驶方式生成目标轨迹。例如在制定车道保持行驶相对应的行动计划时首先决定定速行驶、追随行驶、减速行驶、转弯行驶等行驶方式。具体地，行动计划生成部45在自车辆前方没有其他车辆(前方车辆)的情况下，将行驶方式决定为定速行驶，在存在前方车辆的情况下，决定为追随行驶。行动计划生成部45生成行驶计划数据，以使在追随行驶中，例如根据车速适当地控制与前方车辆之间的车间距离。

行驶控制部46控制各执行器AC，以使在自动驾驶模式下，自车辆沿着行动计划生成部45生成的目标轨迹103行驶。例如，分别控制离合器执行器、节气门执行器、变速执行器、制动执行器、以及转向执行器，以使自车辆101每单位时间Δt通过图3的各点P。

更具体地，在自动驾驶模式下，行驶控制部46根据由行动计划生成部45生成的行动计划中、目标轨迹103(图3)上的每单位时间Δt的各点P的车速(目标车速)计算出每单位时间Δt的加速度(目标加速度)。还有，考虑到由道路坡度等决定的行驶阻力，计算出用于获得该目标加速度的要求驱动力。并且，例如反馈控制执行器AC，以使由内部传感器组32检测出的实际加速度成为目标加速度。另外，在手动驾驶模式中，行驶控制部46根据由内部传感器组32获取的来自驾驶员的行驶指令(加速器开度等)控制各执行器AC。

另外，由于起步离合器3例如在拥堵时短时间内反复起步和停止时、或极低速行驶等，发热量增大。因此，例如每当前方车辆反复起步、停止以及以极低速行驶时，若追随前方车辆行驶的自车辆也反复起步、停止以及以极低速行驶，有可能起步离合器3(离合器片等)的温度升高而超过容许温度。

图4是表示这样的起步离合器3温度升高的一个例子的时序图。另外，图4是作为本实施方式的比较例的时序图，图4中不只起步离合器3的温度(离合器温度)T，还一并显示了车速V、发动机1的输出轴1a的转速(发动机转速)Ne、变速器2的输入轴2a的转速(离合器转速)Nc、起步离合器3的工作状态的时间变化。

如图4所示，在时刻t1～时刻t2中，在短时间内反复进行起步和停止，起步离合器3反复接合和断开，离合器温度T升高。随后，在时刻t3～t4，在连续地进行极低速行驶时，起步离合器3处于半离合状态，由于离合器片产生滑动，离合器温度T进一步升高。在时刻t4以后，在上坡途中，自车辆因为自车辆受到的重力和借助起步离合器3受到的要求驱动力相平衡而停止，在这种情况下离合器温度T也升高。其结果，离合器温度T超过容许温度Ta，可能会给行驶带来影响。为了避免这样的在追随行驶时的离合器温度T的过度上升，本实施方式如下构成了行驶控制装置。

图5是表示本发明一实施方式的自动驾驶车辆的行驶控制装置200的主要部分结构的框图。另外，图5的行驶控制装置200构成了图2的行驶控制系统100的一部分。如图5所示，来自距离测定器31a、车速传感器32a、驾驶级别指令开关33a、以及手动/自动切换开关33b的信号输入到起步控制部50。距离测定器31a是测定自车辆与前方车辆之间的车间距离的设备，包括作为图2的外部传感器组31的一部分的雷达、激光雷达、车载摄像机等。车速传感器32a是图2的内部传感器组32的一部分。驾驶级别指令开关33a和手动/自动切换开关33b是图2的输入/输出装置33的一部分。驾驶级别指令开关33a通过手动或自动切换，根据驾驶级别指令开关33a的切换而切换驾驶级别。

起步控制部50是图2的运算部41的一部分，例如具有行动计划生成部45和行驶控制部46的功能。起步控制部50根据来自距离测定器31a、车速传感器32a、驾驶级别指令开关33a以及手动/自动切换开关33b的信号实施规定的处理。并且，分别向构成执行器AC的离合器执行器3a、制动执行器5a、节气门执行器51、变速执行器52、以及转向执行器53输出控制信号。

图6是表示按照预先存储于存储部42的程序由起步控制部50实施处理的一个例子的流程图。该流程图所示的处理，例如在由手动/自动切换开关33b的切换而选择了自动驾驶模式的状态下，自车辆识别前方车辆并生成追随前方车辆行驶的行动计划时开始，在规定周期内反复进行。

首先，在S1(S：处理步骤)，根据来自驾驶级别指令开关33a的信号判定驾驶级别。当在S1判定驾驶级别不足3时进入步骤S2，进行通常追随的处理。在通常追随的处理中，向执行器AC输出控制信号，以使由距离测定器31a检测出的车间距离L成为与由车速传感器32a(车速检测器)检测出的车速相对应的规定的目标车间距离。例如，当车间距离比目标车间距离长时加速行驶，短时则减速行驶，通过对应前方车辆的车速来调整自车辆的车速，将车间距离保持固定的同时进行追随行驶。此时，当前方车辆减速以及停止时，自车辆追随前方车辆而减速以及停止。当前方车辆起步时，自车辆也起步并再开始进行追随行驶。

当在S1判定驾驶级别为3以上时进入S3。在S3判定是否处于拥堵中。例如由车速传感器32a检测出的车速为规定值以下(例如车速0)，且前方车辆的起步加速度G0为规定值Ga以下时，判定为处于拥堵中。因此，规定值Ga被设定为假定拥堵时的加速度的上限值。另外，能够通过将由距离测定器31a测定出的距离用时间进行二阶微分，计算出前方车辆的加速度G0。当在S3为否定(S3：否)时进入S2。当在S3为肯定(S3：是)时进入S4，并在其后实施拥堵追随的处理。

在S4判定自车辆101是否处于起步动作中。当在S4为否定(S4：否)时进入S5，判定是否需要进行起步动作。该判定如图7A所示，即在自车辆101在停车中而前方车辆102起步行驶时，判定车间距离L是否为预先设定的规定值L1以上，当L≥L1时判定为需要进行起步动作。当S5为(S5：是)时进入S6，否定(S5：否)时越过S6进入S8。

在S6，向离合器执行器3a等输出控制信号，自车辆101进行起步動作。即，使自车辆101以规定的起步加速度G1起步，加速行驶到规定的离合器联接车速V1。离合器联接车速V1是指即使接合(联接)起步离合器3发动机转速仍为怠速转速以上的车速，即允许起步离合器3的联接的车速。在自车辆101起步时，发动机转速保持在怠速转速不变，将起步离合器3从断开状态切换到半离合状态，还有当由车速传感器32a检测出的车速V升到离合器联接车速V1时，将起步离合器3切换到接合状态。起步加速度G1是将起步离合器3的发热量控制为最小时的加速度，通过以下的方式决定。

图8是表示变速器2的输入轴2a的转速(离合器转速Nc)、在半离合状态下向输入轴2a施加的扭矩(离合器扭矩Tc)、以及自车辆的行驶距离随着时间的经过而变化的一个例子的特性f1～f6的图。图8中显示有大小2种种类的离合器扭矩Tc1、Tc2的特性f3、f4。离合器扭矩Tc1是离合器扭矩Tc2的2倍。

离合器扭矩为Tc1时，离合器转速Nc如特性f1所示，在经过t1时间后成为与离合器联接车速V1相对应的离合器转速Nc1。另一方面，离合器扭矩为Tc2时，离合器转速Nc如特性f2所示在经过t1時間的2倍的t2时间后成为离合器转速Nc1。另外，如特性f5、f6所示，离合器扭矩Tc越小离合器转速上升到Nc1为止的自车辆的行驶距离越长。

将发动机转速Ne与离合器转速Nc之间的转速差作为ΔN，起步离合器3断开到接合为止的时间(直到达到离合器联接车速V1为止的联接动作时间)作为t。此时，起步离合器3的发热量一般能够通过Tc×ΔN×t来计算得出。在这里，根据图8中的关系，离合器扭矩Tc变大时联接动作时间t变短，相反离合器扭矩Tc变小时，联接动作时间t变长。离合器扭矩Tc和起步加速度G1的关系为比例关系。因此，直到加速到离合器联接车速V1时的起步离合器3的发热量与起步加速度G1无关地为大致固定。

通过以上所述，作为将起步离合器3的发热量成为最小时的起步加速度G1可以采用任意值，但当起步加速度G1过小时，直到加速到离合器联接车速V1为止的行驶距离变长，成为使周围交通拥堵恶化的原因。考虑到这一点，优选将起步加速度G1定为例如0.1G～0.25G左右。另外，起步加速度G1例如比用于拥堵判定的规定值Ga(步骤S3)大。

在S6开始起步动作后，在反复的例程中当S4为肯定(S4：是)时，即起步动作开始后，若车速V为达到离合器联接车速V1之前，则进入S7。在S7判定是否继续起步动作。该判定如图7B所示，即判定相对于前方车辆102的车间距离L是否在比规定值L1小的预先设定的规定值L2以下。当S7为否定(S7：否)时进入S8。即，由于自车辆101接近前方车辆102一定程度时不需要起步动作，因此进入S8。另一方面，当S7为肯定(S7：是)时进入S6，继续进行起步动作。

在S8判定自车辆101是否处于减速停止动作中，即判定是否为减速动作中或停止动作中。当S8为否定(S8：否)时进入S9，判定是否需要进行减速停止动作。该判定如图7B所示，即判定车间距离L是否为规定值L2以下。当S9为肯定(S9：是)时进入S10，当否定(S9：否)时结束处理。

在S10进行自车辆的减速停止动作。具体地，在车间距离L为规定值L2以下时，向离合器执行器3a输出控制信号分离起步离合器3。由此，自车辆101利用惯性力行驶。还有，在S10如图7C所示，在车间距离L为规定值L3以下，且比低于规定值L3的预先设定的规定值L4(图7D)大时，使起步离合器3处于断开状态不变的情况下向制动执行器5a输出控制信号而施加制动力。由此自车辆101的减速度变大。

此时，调节制动力以使车速V为0时的车间距离L成为规定值L4，最终如图7D所示，与前方车辆102的车间距离L空出规定值L4而自车辆101停止。像这样在S10判定车间距离L是否为规定值L3以下，并根据判定结果向离合器执行器3a和制动执行器5a输出控制信号。由此，能够进行对应车间距离L的适当的减速停止动作。

在S10开始减速停止动作后，在反复的例程中当S8为肯定(S8：是)时进入S11。在S11判定是否继续进行减速停止动作。该判定例如，即判定车间距离L是否为规定值L2(图7B)以下，当判定为L≤L2时进入S10。另一方面，当判定车间距离L大于规定值L2时结束处理。

对本发明一实施方式的行驶控制装置200的主要动作进行更具体的说明。图9、图10分别是表示在前方车辆102缓慢起步、停车时进行的追随行驶的一个例子的时序图，分别表示前方车辆102的车速(前车车速Va)、车间距离L、自车辆101的车速、发动机转速Ne、离合器转速Nc、离合器状态、离合器温度T随时间的变化。另外，图9是驾驶级别不足3的(例如级别1)通常追随的动作的一个例子，图10是驾驶级别为3以上的拥堵追随的动作的一个例子。

如图9所示，在驾驶级别不足级别3的通常追随中的初期状态下，起步离合器3处于根据离合器执行器3a的驱动而施加有较弱的蠕变力(弱蠕变力)的弱蠕变状态。此时，自车辆101利用制动执行器5a的驱动而停止(V＝0)，与前方车辆102之间的车间距离L为规定值L4(图7D)。在时刻t10，前方车辆102起步而车间距离L增大，在时刻t11，车间距离L为规定值L10以上时，解除制动装置5的同时，起步离合器3处于半离合状态，离合器转速Nc增大。规定值L10被设定为不足规定值L1(图7A)。

此时的车速V比离合器联接车速V1低，例如等于前方车辆102的车速Va1。因此，起步离合器3不接合(不联接)而保持半离合状态。因此，在时刻t11以后，离合器转速Nc变为比0大且比发动机转速Ne小，起步离合器3产生滑动(阴影区域)。其结果，起步离合器3的发热量增大，离合器温度T升高。另外，即使在时刻t11以前的弱蠕变状态，虽然离合器温度T升高，但温度升高的程度比半离合状态时低。车间距离L维持在规定值L11后，前方车辆102停止，在时刻t12，当车间距离L为规定值L12(<L11)以下时，起步离合器3从半离合状态变为弱蠕变状态，还有在时刻t13，当车间距离L为规定值L4时，自车辆101自动停止。

与此相对，在驾驶级别为级别3以上的拥堵行驶中，如图10所示，自车辆101的起步离合器3在初期状态为断开状态。因此，在不向起步离合器3施加蠕变力的状态下，自车辆101由制动装置5的工作而停止。在时刻t10前方车辆102起步，在时刻t13当车间距离L达到规定值L1时，起步离合器3处于半离合状态，自车辆101以规定的起步加速度G1起步(S5→S6)。因为规定值L1比图9的规定值L10大，所以自车辆101在级别3以上时相对于级别不足3时更大地空出车间距离L的状态下起步。

之后，在时刻t14当车速V达到离合器联接车速V1时，起步离合器3变为接合状态，直到车间距离L变为规定值L2以下为止继续起步动作(S7→S6)。此时，仅在时刻t13～时刻t14(阴影区域)时处于离合器温度T升高的半离合状态，且离合器温度T升高的程度较低。因此，能够可靠地将离合器温度T抑制在容许温度Ta以下。

在时刻t15，当车间距离L变为规定值L2以下时，起步离合器3变为断开状态(S9→S10)。由此，自车辆101缓慢减速的同时利用惯性力行驶(滑行行驶)。之后在时刻t16，当车间距离L变为规定值L3以下时，制动装置5启动，自车辆101的减速度变大(S11→S10)。在时刻t17，当车间距离L达到规定值L4时，自车辆101通过制动装置5的启动而自动停止。

图11、图12是表示在前方车辆102反复起步和停车的状况下进行追随行驶的动作的一个例子的时序图。另外，图11是驾驶级别不足3(例如级别1)的通常追随的动作的一个例子，图12是驾驶级别为3以上的拥堵追随的动作的一个例子。如图11所示，在前方车辆102起步后，在时刻t21当车间距离L变为规定值L10以上时，与图9的时刻t11相同，解除制动装置5的同时，起步离合器3从弱蠕变状态变为半离合状态，离合器转速Nc增大。

在时刻t22、t24、t25、t26也进行同样的该动作，反复进行半离合状态的起步动作。离合器转速Nc在时刻t21～t23以及时刻t24～t27，比0大且比发动机转速Ne小，起步离合器3产生滑动(阴影区域)。因此，起步离合器3的发热量增大，离合器温度T升高。

另一方面，在图12中，在自车辆101停止的状态下前方车辆102起步，在时刻t31车间距离L达到规定值L1时，与图10的时刻t13相同，起步离合器3变为半离合状态，自车辆101以规定的起步加速度G1起步(S6)。但在该情况下，与图10不同，由于前方车辆102在车速V达到离合器联接车速V1前的时刻t32(例如半离合状态时)减速停止，车间距离L变为规定值L2以下。其结果，起步离合器3变为断开状态，自车辆101在利用惯性力行驶后，制动装置5启动而停止(S10)。

在时刻t33、时刻t34也进行与时刻t31、时刻t32同样的动作。此时，起步离合器3在时刻t31～时刻t32以及时刻t33～时刻t34的短时间内(阴影区域)处于半离合状态，起步离合器3的发热时间较短。因此，能够抑制离合器温度T升高，能够将离合器温度T可靠地抑制在容许温度Ta以下。

图13、图14是表示前方车辆102缓慢起步后以极低速Va1行驶，自车辆101追随该前方车辆102时的追随行驶的动作的一个例子的时序图。其中，图13是驾驶级别不足3(例如级别1)的通常追随的动作的一个例子，图14是驾驶级别为3以上的拥堵追随的动作的一个例子。如图13所示，前方车辆102起步后，当车间距离L在时刻t41变为规定值L10以上时，与图9的时刻t11相同，解除制动装置5的同时起步离合器3从弱蠕变状态变为半离合状态，自车辆101以固定的车速行驶。由于起步离合器3在半离合状态下发热，因此当在时刻t41以后持续处于半离合器状态时，离合器温度T升高。

另一方面，在图14中，在自车辆101停止的状态下前方车辆102起步，并在时刻t42当车间距离达到规定值L1时，与图10的时刻t13相同，起步离合器3变为半离合状态，自车辆101以规定的起步加速度G1起步(S6)。还有，在时刻t43，当车速V达到离合器联接车速V1时，起步离合器3变为接合状态，继续起步动作(S6)。之后，在时刻t44，由于自车辆101的车速比前车车速Va1快，当车间距离L变为规定值L2以下时，起步离合器3变为断开状态，自车辆101减速(S10)。由此车间距离L在惯性行驶中逐渐增大。

在时刻t45，当车间距离L再次达到规定值L1以上时，起步离合器3处于离合状态，还有当在时刻t46车速V上升为离合器联接车速V1时，处于离合器接合状态，并反复进行与时刻t42、时刻43相同的动作。这种情况下，在时刻t42～时刻t43以及时刻t45～时刻46的短时间(阴影区域)内，起步离合器3处于半离合状态，由此能够抑制离合器温度T升高，能够将离合器温度T可靠地抑制在容许温度Ta以下。

图15是将本发明一实施方式的行驶控制装置200的动作类型、特别是手动驾驶和级别1、级别2、级别3以上的自动驾驶(自动Lv1、自动Lv2、自动Lv3以上)的动作类型以表格形式总结的图。如图15所示，手动驾驶以级别1的自动驾驶中，在停车时以及行驶时分别施加蠕变力(弱蠕变力、强蠕变力)。另外，级别2的自动驾驶中，在行驶时施加强蠕变力。与此相对，级别3以上的自动驾驶中，在停车时以及行驶时都不施加蠕变力。因此，能够抑制由于施加蠕变力而引起的起步离合器3发热。

在手动驾驶中起步时机是任意的，在级别1的自动驾驶中，完全追随前方车辆102，在级别2的自动驾驶中，若车间距离L稍微空出(车间距离小)则起步。与此相对，在级别3以上的自动驾驶中，若车间距离L充分空出(车间距离大)则起步。即，若车间距离L变为规定值L1则起步。另外，级别1以及级别2的自动驾驶也是若车间距离L达到规定值则起步。这种情况下的规定值随着变为级别1、级别2、级别3而增大。在级别1的追随行驶中，起步后将车间距离L保持在规定值。

在手动驾驶以及级别1的自动驾驶中，起步加速度与前方车辆的起步加速度G0相同，级别2的起步加速度为比G0大的值G2，级别3以上的起步加速度G1比G2大。即，在级别3以上的自动驾驶中，由于起步时的车间距离L长，为了避免拥堵的恶化，将起步加速度G提高到比驾驶级别不足3时大，并快速地加速到离合器联接车速V1。

在手动驾驶以及级别1的自动驾驶中，目标车速与前方车辆102的车速Va1相同，级别2的目标车速为比Va1大的值V2，级别3以上的目标车速(离合器联接车速)V1比V2大。仅在级别3以上的自动驾驶中进行使起步离合器的接合状态和断开状态反复进行的离合器接合断开的极低车速行驶。

采用本实施方式能够起到如下的作用效果。

(1)自动驾驶车辆101的行驶控制装置200为控制随着车辆起步而工作的起步离合器3和制动装置5的装置，具有：驾驶级别指令开关33a，其将驾驶级别切换为在行驶中驾驶员有周边监视义务的级别不足3的自动驾驶或没有周边监视义务的级别3以上的自动驾驶；距离测定器31a，其测定与前方车辆102之间的车间距离L；以及起步控制部50，其根据由距离测定器31a测定到的车间距离L控制起步离合器3和制动装置5，使得追随前方车辆102行驶(图5)。当利用驾驶级别指令开关33a切换到级别3以上的自动驾驶时，起步控制部50控制起步离合器3和制动装置5，以使车辆起步时的与前方车辆102之间的车间距离L比切换到不足级别3的自动驾驶时大。

即，在级别不足3的自动驾驶中，起步控制部50控制起步离合器3和制动装置5，以使测定到的车间距离L达到规定值L10为止为停车，当车间距离L达到规定值L10时为起步。另一方面，级别3以上的自动驾驶中，起步控制部50控制起步离合器3和制动装置5，以使测定到的车间距离L达到比规定值L10大的规定值L1为止为停车，当车间距离L达到规定值L1时为起步(图9、图10等)。

这样，在级别3以上的自动驾驶中，车间距离L更加扩大之后开始起步动作，因此，前方车辆102在拥堵中反复进行起步和停车的情况下，能够减少自车辆101的起步和停止的频率。因此，能够降低起步离合器3的热负荷，从而能够抑制离合器温度T的升高。另外，能够抑制由于起步离合器3的磨损等导致的性能退化的同时，提高起步离合器3的耐久性。

还有，在级别3以上的自动驾驶中，由于没有监视周围的义务，在车间距离L扩大的情况下驾驶员也不会注意或在意，因此即使比平常更大地空出车间距离L，也不会给驾驶员带来心理上的不良影响。若将规定值L1设定为适当的值，则不会因为车间距离L过大而使拥堵恶化。也就是说，在有周边监视义务的情况下，若停车时车间距离L比平常加大，驾驶员想要急忙起步，难以保持放松的心情，但若没有周边监视义务的话，不需要急忙起步而能够保持放松的心情。因此，通过根据周边监视义务的有无增减起步时的车间距离L，能够使驾驶员的心情放松的同时进行抑制起步离合器3的热负荷的良好的追随行驶。

(2)在切换到级别3以上的自动驾驶的状态下，起步控制部50控制起步离合器3和制动装置5，使车辆101依据测定到的车间距离L达到了规定值L1而起步后，当车间距离L变为比规定值L1小的规定值L2以下时，将起步离合器3控制为断开状态，以使行驶驱动力为0。由此，当车间距离L变为规定值L2以下时，自车辆101利用惯性力低速行驶，因此能够缩短处于半离合状态的时间，从而将离合器温度的升高抑制到最小值。即，根据车间距离L控制起步离合器3，以使发动机1的扭矩间歇地传递到变速器2，因此，能够有效地抑制作为发热源的起步离合器3的温度升高。

(3)使用来自距离测定器31a和车速传感器32a的信号检测前方车辆102的起步加速度G0，并将检测出的加速度G0为规定值Ga以下作为条件的情况下，当切换到级别3以上的自动驾驶级别时起步控制部50控制起步离合器3和制动装置5，以使车辆起步时的与前方车辆102之间的车间距离L比切换到级别不足3的自动驾驶级别时大。由此，在级别3以上的自动驾驶中，在起步加速度G0小的拥堵行驶中，能够进行空出较大车间距离L的追随行驶，能够进行与是否处于拥堵的交通状况相对应的适当的追随行驶。

(4)起步控制部50，当切换到级别不足3的自动驾驶级别时，在停车时向起步离合器3施加蠕变力，当切换到级别3以上的自动驾驶级别时，在停车时分离起步离合器3且使制动装置5启动。由此，在级别3以上的自动驾驶中，停车时未施加蠕变力，因此，能够更有效地抑制起步离合器3的发热。

本实施方式能够变形成各种各样的方式。以下，对变形例进行说明。在上述实施方式中，由激光雷达、雷达、摄像机等距离测定器31a测定与前方车辆的车间距离L，但距离测定部的构成不限于此。在上述实施方式中，将由距离测定器31a测定到的车间距离L用时间进行二阶微分来检测前方车辆102的加速度，但加速度检测部的构成不限于此。例如还可以利用通信获取用传感器检测出的前方车辆102的加速度。在上述实施方式中，通过判定前方车辆102的起步加速度G0是否在规定值Ga以下来判定是否处于拥堵中，但还可以例如根据利用通信单元37获取的交通信息来判定是否处于拥堵中，判定拥堵的方法不限于以上所述。

在上述实施方式中，起步控制部50控制起步离合器3和制动装置5的动作，以使在级别不足3的自动驾驶中，当车间距离L达到规定值L10(第1规定值)时起步，在级别3以上的自动驾驶中，当车间距离L达到规定值L1(第2规定值)时起步，之后当车间距离L变为规定值L2(第3规定值)以下时使起步离合器3为断开状态。还有在上述实施方式中，当车间距离L变为不足规定值L2的规定值L3(第4规定值)以下时，起步控制部50操作制动装置5向车辆101施加制动力，随后当车间距离L达到不足规定值L3的规定值L4(第5规定值)时，利用制动装置5使车辆101停止。但是，以追随前方车辆行驶的方式根据车间距离控制起步离合器等设备的控制部的构成不限于此。即，若控制起步离合器等设备，以使当切换到级别3以上的自动驾驶(第2自动驾驶级别)时，相对于切换到级别不足3的自动驾驶(第1自动驾驶级别)时，使起步的时机延迟，使车辆起步时的与前方车辆之间的车间距离加大的话，控制部的构成是任何形式都可以。例如，还可以以低温时向起步离合器3施加蠕变力促进起步离合器3发热，并在高温时不施加蠕变力的方式，不仅是自动驾驶的级别，也可以根据温度来切换控制。

在上述实施方式中，自动驾驶级别分为级别0～级别5，在小于级别3的驾驶级别和级别3以上的驾驶级别，起步控制部50对起步离合器3和制动装置5进行不同的控制，但驾驶级别的分类不限于以上所述。即，若至少分为在行驶中有周边监视义务的第1自动驾驶级别(级别不足3)和没有周边监视义务的第2自动驾驶级别(级别3以上)的话，将驾驶级别如何分类都可以。在上述实施方式中，利用驾驶级别指令开关33a来切换驾驶级别，但驾驶级别切换部的构成不限于此。

在以上的实施方式中，将行驶控制装置200应用在了具有起步离合器3的自动驾驶车辆101上，但本发明的行驶控制装置同样能够应用在具有行驶用电动机的自动驾驶车辆等具有随着车辆起步而工作的其他设备的自动驾驶车辆上。即，应用在电动汽车、混合动力车辆上的行驶用电动机可能会在拥堵时由于同相通电而发热，因此也可以配置行驶控制装置来抑制这种发热。该行驶控制装置还能够作为抑制控制行驶用电动机等的驱动的动力驱动单元的发热的装置来配置。因此，本发明的自动驾驶车辆并不限定于具有起步离合器的自动驾驶车辆。

本发明还能够作为控制随着车辆起步而工作的设备的自动驾驶车辆的行驶控制方法来使用。

可以将上述实施方式和变形例的1个或者多个任意组合起来，也可以将各变形例彼此组合起来。

采用本发明，能够良好地抑制追随前方车辆行驶的自动驾驶车辆在车辆起步时工作的设备的热负荷的增大。

以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，本领域技术人员清楚地知道能够不脱离后述的权利要求的公开范围地进行各种修改和变更。

Claims (10)

1.一种自动驾驶车辆的行驶控制装置，其为控制随着车辆起步而工作的设备(3、5)的自动驾驶车辆(101)的行驶控制装置，其特征在于，具有：

驾驶级别切换部(33a)，其将自动驾驶时的驾驶级别切换为在行驶中驾驶员有周边监视义务的第1自动驾驶级别或没有周边监视义务的第2自动驾驶级别；

距离测定部(31a)，其测定与前方车辆(102)的车间距离(L)；以及

控制部(50)，其根据由所述距离测定部(31a)测定出的车间距离(L)控制所述设备(3、5)，以使追随前方车辆(102)行驶；

当由所述驾驶级别切换部(33a)切换到所述第2自动驾驶级别时，所述控制部(50)控制所述设备(3、5)，以使车辆起步时与前方车辆(102)之间的车间距离(L)比切换到所述第1自动驾驶级别时大。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述控制部(50)，当由所述驾驶级别切换部(33a)切换到所述第1自动驾驶级别时控制所述设备(3、5)，以使由所述距离测定部(31a)测定出的车间距离(L)达到第1规定值(L10)为止是停车，而当车间距离(L)达到所述第1规定值(L1)时起步，另一方面，当由所述驾驶级别切换部(33a)切换到所述第2自动驾驶级别时控制所述设备(3、5)，以使由所述距离测定部(31a)测定出的车间距离(L)达到比所述第1规定值(L10)大的第2规定值(L1)为止是停车，而当车间距离(L)达到所述第2规定值(L1)时起步。

3.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述控制部(50)，在由所述驾驶级别切换部(33a)切换到所述第2自动驾驶级别的状态下控制所述设备(3、5)，以使由所述距离测定部(31a)测定出的车间距离(L)达到了所述第2规定值(L1)而所述自动驾驶车辆(101)起步后，当所述车间距离(L)变为比所述第2规定值(L1)小的第3规定值(L2)以下时控制所述设备(3)，以使行驶驱动力为0。

4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述控制部(50)还控制所述设备(5)，以使当由所述距离测定部(31a)测定出的车间距离(L)变为比所述第3规定值(L2)小的第4规定值(L3)以下时，向所述自动驾驶车辆(101)施加制动力。

5.根据权利要求4所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述控制部(50)还控制所述设备(5)，以使当由所述距离测定部(31a)测定出的车间距离(L)达到比所述第4规定值(L3)小的第5规定值(L4)时，使所述自动驾驶车辆(101)停止。

6.根据权利要求1～4的任一项所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，还具有：

加速度检测部(31a)，其检测前方车辆(102)的加速度(G0)；

由所述加速度检测部(31a)检测出的加速度(G0)在规定值(Ga)以下的情况下，当由所述驾驶级别切换部(33a)切换到所述第2自动驾驶级别时所述控制部(50)控制所述设备(3、5)，以使车辆起步时与前方车辆(102)之间的车间距离(L)比切换到所述第1自动驾驶级别时大。

7.根据权利要求1～6的任一项所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述设备(3、5)具有起步离合器(3)和制动装置(5)。

8.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述控制部(50)控制所述起步离合器(3)和所述制动装置(5)，以使当由所述驾驶级别切换部(33a)切换到所述第1自动驾驶级别时，在停车时向所述起步离合器(3)施加蠕变力，当由所述驾驶级别切换部(33a)切换到所述第2自动驾驶级别时，在停车时所述起步离合器(3)分离且所述制动装置(5)工作。

9.根据权利要求7或8所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，还具有：

车速检测器(32a)，其检测车速(V)；

所述控制部(50)在车辆起步时将起步离合器(3)从分离状态切换到半离合状态，随后当由所述车速检测器(32a)检测出的车速(V)达到规定值(V1)以上时，将起步离合器(3)切换到联接状态。

10.一种自动驾驶车辆的行驶控制方法，其为控制随着车辆起步而工作的设备(3、5)的自动驾驶车辆(101)的行驶控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

将自动驾驶时的驾驶级别切换为在行驶中驾驶员有周边监视义务的第1自动驾驶级别或没有周边监视义务的第2自动驾驶级别的步骤；

测定与前方车辆(102)的车间距离(L)的步骤；以及

根据测定出的车间距离(L)控制所述设备(3、5)，以使追随前方车辆(102)行驶的步骤；

在控制所述设备(3、5)的步骤中包括：当驾驶级别切换到所述第2自动驾驶级别时控制所述设备(3、5)，以使车辆起步时与前方车辆(102)之间的车间距离(L)比切换到所述第1自动驾驶级别时大。