CN114080339A - 车辆控制装置、车辆控制方法、以及车辆追随行驶系统 - Google Patents

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Abstract

在本发明的安装于开头车辆的车辆控制装置将根据与第一后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第一加速度限制值、根据与所述开头车辆的行驶有关的各种因素求出的基本加速度限制值中的较小的值设定为所述开头车辆的设定加速度限制值,通过所述设定加速度限制值限制并输出用于控制制动装置或者驱动装置的加速度指令。

Description

车辆控制装置、车辆控制方法、以及车辆追随行驶系统
技术领域
本发明涉及车辆控制装置、车辆控制方法、以及车辆追随行驶系统,并涉及以非机械方式连接多个车辆而进行追随行驶的技术。
背景技术
在专利文献1中,公开了以按照设定车速与在同一车道行驶的其它车形成队列的方式进行制驱动力控制的行驶控制装置。
所述行驶控制装置在判定为本车在队列的开头行驶的开头行驶状态时,将本车的设定车速变更为第一上限值,在判定为本车不是开头行驶状态时,将本车的设定车速变更为大于所述第一上限值的值的第二上限值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2015-020502号公报
发明内容
发明要解决的课题
可是,在将多个车辆以非机械方式连接而进行追随行驶的情况下,并非形成队列的各车辆都具有同等的运动性能,所以若与各车辆的运动性能的不同无关地设定队列的顺序,则担心由于车辆间的运动性能的不同,队列行驶中的追随性降低。
另外,即使假设形成队列的各车辆具有同等的运动性能,也担心在形成队列的车辆中的一部分在坡道上行驶或载重量多时,由于这些一部分车辆的运动性能受到损害,队列行驶中的追随性降低。
用于解决课题的方案
本发明的目的在于提供可以使队列行驶中的追随性提高的车辆控制装置、车辆控制方法、以及车辆追随行驶系统。
按照本发明的一个实施方式,安装于开头车辆的车辆控制装置的控制部将根据与第一后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第一加速度限制值、根据与所述开头车辆的行驶有关的各种因素求出的基本加速度限制值、中较小的值设定为所述开头车辆的设定加速度限制值,将用于控制制动装置或者驱动装置的加速度指令通过所述设定加速度限制值进行限制后输出。
按照本发明的一个实施方式,可以使队列行驶中的追随性提高。
附图说明
图1是表示由开头车辆和多个后续车辆构成的车辆队列的图。
图2是表示在第一实施方式中安装在后续车辆上的车辆控制系统的框图。
图3是表示后续车辆的加速度限制值的计算处理的步骤的流程图。
图4是表示在第一实施方式中安装在开头车辆上的车辆控制系统的框图。
图5是表示开头车辆的设定加速度限制值的计算处理的步骤的流程图。
图6是表示在第二实施方式中安装在后续车辆上的车辆控制系统的框图。
图7是表示在第二实施方式中安装在开头车辆上的车辆控制系统的框图。
图8是概略地表示第二实施方式的逐次选择低(select low)方式下的加速度限制的步骤的图。
图9是表示在第三实施方式中安装在后续车辆上的车辆控制系统的框图。
图10是表示在第三实施方式中安装在开头车辆上的车辆控制系统的框图。
图11是概略地表示第三实施方式的统一选择低方式下的加速度限制的步骤的图。
图12是表示开头车辆和1台后续车辆构成的车辆队列的图。
图13是表示在第四实施方式中安装在后续车辆上的车辆控制系统的框图。
图14是表示在第四实施方式中安装在开头车辆上的车辆控制系统的框图。
具体实施方式
以下,根据附图说明本发明的车辆控制装置、车辆控制方法、以及车辆追随行驶系统的实施方式。
「第一实施方式」
图1表示在多个车辆以非机械方式连接而在道路上进行追随行驶的车辆追随行驶系统中,组成队列的多个车辆。
另外,本申请指导车辆是在道路上行驶的汽车。
图1所示的队列包括在队列的开头行驶的开头车辆1、作为比开头车辆1后续的多台后续车辆2,多台后续车辆2分别通过车间控制一边维持队列一边追随开头车辆1行驶。
这里,多个后续车辆2中的任意1台的第一后续车辆3根据与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素(规格)求取用于限制开头车辆1的加速度的第一加速度限制值,发送至开头车辆1。
另一方面,开头车辆1根据与本车的行驶有关的各种因素求取基本加速度限制值,将基本加速度限制值和从第一后续车辆3获取到的第一加速度限制值中较小的值设定为开头车辆1的设定加速度限制值。
然后,开头车辆1加上基于设定加速度限制值的限制,输出用于控制本车的制动装置或者驱动装置的加速度指令。
另外,上述的加速度是正或者负的加速度,开头车辆1中的正的加速度的限制通过基于驱动装置的驱动力的上限规则被实施,开头车辆1中的负的加速度,换言之,减速度的限制通过基于制动装置的制动力的上限规则被实施。
即,车辆追随行驶系统构成为,基于与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素抑制开头车辆1的加减速度,由此,抑制第一后续车辆3无法追随前行车辆的加减速而无法维持目标车间的情况。
以下,说明进行开头车辆1的加减速度的限制的车辆追随行驶系统的细节。
图2是表示安装于第一后续车辆3的车辆控制系统的一个方式的框图。
第一后续车辆3的车辆控制系统具有以下功能:根据与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素求取用于限制开头车辆1的加速度的第一加速度限制值而发送至开头车辆1的功能;第一后续车辆3为了追随在本车的紧前方行驶的车辆(以下,称为紧前车辆)而控制本车的制驱动力的功能;将在第一后续车辆3的紧后方行驶的车辆(以下,称为紧后车辆)为了求取用于追随第一后续车辆3的制驱动指令值而使用的与第一后续车辆3的行驶状况有关的信息,发送至紧后车辆的功能。
这里,第一后续车辆3的车辆控制系统用于计算第一加速度限制值的与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素包括与作为第一后续车辆3的性能的最大加速度(第一最大加速度)有关的信息。
以下,详细地说明第一后续车辆3的车辆控制系统。
作为用于获取各种信息的装置,第一后续车辆3的车辆控制系统具有:加速度传感器201、车速传感器202、车辆质量推定装置204、路面摩擦推定装置205、路面坡度推定装置206、外界识别装置207、以及通信接收装置208。
另外,第一后续车辆3的车辆控制系统具有车辆控制装置214,该车辆控制装置214具备根据上述的装置201、202、204-208获取到的各种信息进行运算,输出运算出的结果的控制部214A。
车辆控制装置214是以具有处理器、存储器、I/O、将它们连接的总线的微计算机为主体的电子控制装置。
车辆控制装置214的控制部214A由微计算机构成,具备作为计算对开头车辆1发送的第一加速度限制值的限制值计算部209、以及控制本车和紧前车辆之间的车间距离的车间控制部211的功能。
进而,第一后续车辆3的车辆控制系统具备接受车辆控制装置214的输出的第一通信发送装置203、第二通信发送装置210、驱动装置212、制动装置213。
即,车辆控制装置214具备将基于输入的信息的运算结果输出到驱动装置212或者制动装置213的控制部214A。
加速度传感器201计测第一后续车辆3的加速度,输出与计测出的加速度有关的信号。
另外,第一后续车辆3的车辆控制系统也可以具备根据第一后续车辆3的驱动装置212或者制动装置213的输出以及第一后续车辆3的车辆各种因素来推定第一后续车辆3的加速度的加速度推定装置,而取代加速度传感器201。
另外,加速度传感器201为了第一后续车辆3的紧后车辆在本车与第一后续车辆3之间的车间控制中使用第一后续车辆3的加速度的信息而设置。
因此,在第一后续车辆3的紧后车辆不使用第一后续车辆3的加速度的信息来进行车间控制的情况下、或第一后续车辆3为队列的最末尾的情况下,可以在第一后续车辆3的车辆控制系统中省略加速度传感器201。
车速传感器202计测第一后续车辆3的车速,输出与计测出的车速有关的信号。
另外,在第一后续车辆3的车辆控制系统具备控制装置,该控制装置具有以防抱死制动系统为代表的车辆行为控制装置等的推定车速的车速推定部的情况下,车辆控制装置214可以获取基于车速推定部的车速的推定结果。
另外,车辆控制装置214的限制值计算部209在第一加速度限制值的计算处理中不使用第一后续车辆3的车速的信息、并且第一后续车辆3的紧后车辆在车间控制中不使用与第一后续车辆3的车速有关的信息的情况下,在第一后续车辆3的车辆控制系统中可以省略车速传感器202。
第一通信发送装置203是用于第一后续车辆3与第一后续车辆3的紧后车辆之间的通信的发送装置,将与第一后续车辆3的车速以及加速度有关的信号作为与第一后续车辆3的行驶状况有关的信息发送到第一后续车辆3的紧后车辆。
例如,第一通信发送装置203获取与基于加速度传感器201的加速度的计测值以及基于车速传感器202的车速的计测值有关的信号,将与获取的计测值有关的信号发送到第一后续车辆3的紧后车辆。
另外,在第一后续车辆3具有推定加速度和车速中的至少一方的推定部的情况下,第一通信发送装置203可以取代与加速度或者车速有关的信号而将与加速度或者车速的推定值有关的信号发送到第一后续车辆3的紧后车辆。
另外,若为与第一后续车辆3的车速以及加速度有关的信息经由第一通信发送装置203被传递到第一后续车辆3的紧后车辆的结构,则第一通信发送装置203的通信对方不限于第一后续车辆3的紧后车辆。
另外,在第一后续车辆3的紧后车辆在车间控制中不使用作为紧前车辆的第一后续车辆3的加速度以及车速的信息的情况下,或者第一后续车辆3为队列的最末尾、即不需要向其它车发送第一后续车辆3的加速度以及车速的信息的情况下,可以在第一后续车辆3的车辆控制系统中省略第一通信发送装置203。
车辆质量推定装置204推定第一后续车辆3的车辆质量,输出与推定出的车辆质量有关的信号。
另外,可以构成为,若队列或者第一后续车辆3的使用者通过设置在第一后续车辆3上的开关等人机接口,例如通过大中小的粗略的指标指示第一后续车辆3的载重量,则车辆质量推定装置204输出与有关指示相应的信号。
另外,在车辆控制装置214的限制值计算部209在第一加速度限制值的计算处理中不使用第一后续车辆3的车辆质量的信息的情况下,可以在第一后续车辆3的车辆控制系统中省略车辆质量推定装置204。
路面摩擦推定装置205推定第一后续车辆3行驶的路面的摩擦造成的加速度,输出与推定出的加速度有关的信号。
这里,路面摩擦推定装置205可以推定路面的摩擦系数,对推定出的摩擦系数乘以重力加速度而求取加速度相当的值。
另外,在车辆控制装置214的限制值计算部209在第一加速度限制值的计算处理中不使用路面摩擦的信息的情况下,可以在第一后续车辆3的车辆控制系统中省略路面摩擦推定装置205。
路面坡度推定装置206推定第一后续车辆3行驶的路面的车辆前后方向的坡度,输出与推定出的路面坡度有关的信号。
路面坡度推定装置206可以在转向时等第一后续车辆3的行进方向与前后方向不同的情况下,使用路面的车辆前后方向的坡度以及车辆左右方向的坡度,求取与第一后续车辆3的行进方向相当的坡度。
另外,在车辆控制装置214的限制值计算部209在第一加速度限制值的计算处理中不使用路面坡度的信息的情况下,可以在第一后续车辆3的车辆控制系统中省略路面坡度推定装置206。
外界识别装置207例如是具有相机、雷达、声呐等的装置,求取第一后续车辆3和第一后续车辆3的紧前车辆之间的车间距离,输出与求取出的车间距离有关的信号。
另外,外界识别装置207可以从GPS(Global Positioning System,全球定位系统)等获取第一后续车辆3的纬度经度等位置信息,并且,在第一后续车辆3的紧前车辆的纬度经度等位置信息可经由通信接收装置208获取的情况下,可以根据第一后续车辆3的位置信息和紧前车辆的位置信息求取车间距离。
通信接收装置208是第一后续车辆3用于获取与紧前车辆的行驶状况有关的信息的第一后续车辆3和紧前车辆之间的通信中的接收装置,接收从紧前车辆发送的与紧前车辆的车速以及加速度有关的信号。
例如,在紧前车辆具备车速传感器以及加速度传感器的情况下,通信接收装置208获取与对于紧前车辆的车速以及加速度的计测值有关的信号。
另外,在紧前车辆具有用于推定加速度和车速中的至少一方的推定部的情况下,通信接收装置208可以取代与紧前车辆的车速以及加速度的计测值有关的信号而获取与紧前车辆的加速度或者车速的推定值有关的信号。
另外,只要通信接收装置208可以接收与紧前车辆的车速以及加速度有关的信息,则实际的通信对方不限于紧前车辆。
另外,在车辆控制装置214的车间控制部211在车间控制中不使用紧前车辆的车速以及加速度的信息的情况下,在第一后续车辆3的车辆控制系统中可以省略通信接收装置208。
限制值计算部209根据与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素,计算用于抑制开头车辆1的加速度的第一加速度限制值,输出与算出的第一加速度限制值有关的信号。
另外,第一加速度限制值包括用于抑制开头车辆1的正的加速度,换言之,速度增加的方向的加速度的加速度限制值Alim、用于抑制开头车辆1的负的加速度,换言之,速度减少的方向的加速度即减速度的减速度限制值Dlim,加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim是每单位时间的速度变化量的绝对值的上限值。
对于限制值计算部209进行的、作为第一加速度限制值的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的计算处理,在后面详细地说明。
本实施方式的车辆追随行驶系统通过基于加速度限制值Alim的开头车辆1的加速度限制、或者基于减速度限制值Dlim的开头车辆1的减速度限制,抑制开头车辆1以超过第一后续车辆3的加速性能或者减速性能的加速度或者减速度进行驾驶,使第一后续车辆3向开头车辆1的追随性提高。
第二通信发送装置210是第一后续车辆3和开头车辆1之间的发送装置,将与限制值计算部209算出的作为第一加速度限制值的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号发送到开头车辆1。
另外,只要是将与第一后续车辆3的限制值计算部209算出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号最终传递到开头车辆1的结构,则第二通信发送装置210的实际的通信对方不限于开头车辆1。
车间控制部211为了将第一后续车辆3和紧前车辆的车间距离保持为队列行驶中的目标值,向第一后续车辆3的驱动装置212输出加速度指令值Acom,向制动装置213输出减速度指令值Dcom。
这里,车间距离的目标值不仅是固定值也可以是可变值。即,例如也可以根据车速的上升而转移车间距离的目标值等,伴随行驶状态的变化而使用可变的距离作为车间距离的目标值。
车间控制部211例如按照数式(1)求取加速度指令值Acom。
Acom=Atar+Kx×Δx+Kv×Δv…(1)
在数式(1)中,Δx是实际的车间距离与目标值之差(Δx=实际的车间距离-目标值),在实际的车间距离比目标值长时计算作为正的值,在实际的车间距离比目标值短时计算作为负的值。
另外,Δv是紧前车辆的车速与第一后续车辆3的车速(本车车速)之差(Δv=紧前车辆的车速-本车车速),在紧前车辆的车速比本车车速快时计算作为正的值,在紧前车辆的车速比本车车速慢时计算作为负的值。
另外,Atar是第一后续车辆3的紧前车辆的加速度,在紧前车辆的车速增加的加速时被提供作为正的值,在紧前车辆的车速降低的减速时被提供作为负的值。
进而,Kx、Kv是正的常数增益,是在微计算机(控制部214A)的存储器中存储的控制常数。
车间控制部211在按照数式(1)算出的加速度指令值Acom为正时,将加速度指令值Acom直接作为加速度指令值Acom输出到驱动装置212。
另一方面,车间控制部211在按照数式(1)算出的加速度指令值Acom为负时,将减速度指令值Dcom作为Dcom=|Acom|求出,将求出的减速度指令值Dcom输出到制动装置213。
另外,不将车间控制部211中的加速度指令值Acom的算出式限定于数式(1),例如,可以根据控制要求适当采用包括微分项或积分项的数式、或将紧前车辆的加速度Atar或紧前车辆的车速的信息加工后使用的、或不使用的数式等。
另外,车间控制部211由于安全上的理由等,可以对于对驱动装置212输出的加速度指令值Acom以及对制动装置213输出的减速度指令值Dcom分别决定设定范围,限制在该设定范围内而求取加速度指令值Acom以及减速度指令值Dcom。
加速度指令值Acom、减速度指令值Dcom的设定范围可以作为固定值存储在微计算机的存储器中,另外,可以设为使用者能够通过开关等的操作指定任意的值的结构。
驱动装置212按照输入的加速度指令值Acom,控制例如电动机或发动机(内燃机)等驱动促动器。
制动装置213按照输入的减速度指令值Dcom,控制例如液压制动等制动促动器。
这样,第一后续车辆3的车间控制部211控制第一后续车辆3的制驱动力,以将第一后续车辆3和紧前车辆的车间距离保持在目标值。
图3是表示第一后续车辆3的限制值计算部209进行的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的计算步骤的流程图。
另外,限制值计算部209根据与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素计算加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素包括:最大加速度以及最大减速度、空气阻力、驱动特性、车辆质量、路面摩擦、车间距离、相对车速、路面坡度。
限制值计算部209首先在步骤S301中,根据第一后续车辆3的车辆各种因素的信息即驱动装置212的性能等,求取第一后续车辆3中可实现的正的加速度的最大值,换言之,每单位时间的速度增加量的绝对值的最大值作为最大加速度Amax,将作为第一后续车辆3的最大加速性能的最大加速度Amax设定为加速度限制值Alim(正的加速度限制值)。
在第一后续车辆3的驱动装置212将电动机设为驱动促动器的情况下,限制值计算部209例如使用电动机的最大扭矩Tmmax、减速比G、轮胎的半径Rt、车辆质量Mv,按照数式(2)求取最大加速度Amax。
Amax=(G×Tmmax)/(Rt×Mv)…(2)
另外,在数式(2)中使用的变量的一部分不明等,不能基于数式(2)计算最大加速度Amax的情况下,限制值计算部209可以采用实际地使第一后续车辆3加速时发生的加速度的最大值作为最大加速度Amax。
另外,限制值计算部209在车间控制中设定了对本车的驱动装置212提供的加速度指令值Acom的上限值的情况下,可以采用该值作为最大加速度Amax。
另一方面,在第一后续车辆3的驱动装置212将发动机设为驱动促动器的情况下,限制值计算部209例如使用发动机的最大扭矩Temax、变速器的最大减速比Gmax、轮胎的半径Rt、车辆质量Mv,按照数式(3)求取最大加速度Amax。
Amax=(Gmax×Temax)/(Rt×Mv)…(3)
另外,限制值计算部209即使在将发动机设为驱动促动器的情况下,也与将电动机设为驱动促动器的情况相同,可以采用实际地使第一后续车辆3加速时的最大加速度或车间控制中的加速度指令值Acom的上限值作为最大加速度Amax。
接着,限制值计算部209在步骤S302中,根据第一后续车辆3的车辆各种因素的信息即制动装置213的性能等,求取第一后续车辆3中可实现的负的加速度的最大值,换言之,每单位时间的速度降低量的绝对值的最大值作为最大减速度Dmax,将作为第一后续车辆3的最大减速性能的最大减速度Dmax设定为减速度限制值Dlim(负的加速度限制值)。
在第一后续车辆3的制动装置213将液压制动设为制动促动器的情况下,限制值计算部209例如使用液压发生装置的最大液压Pmax、制动块的摩擦系数μp、车轮制动油缸的活塞面积Sp、制动有效半径Rb、轮胎的半径Rt、车辆质量Mv,按照数式(4)求取最大减速度Dmax。
Dmax=(8×μp×Rb×Sp×Pmax)/(Rt×Mv)…(4)
另外,在数式(4)中使用的液压发生装置的最大液压Pmax不明等,不能基于数式(4)计算最大减速度Dmax的情况下,限制值计算部209可以采用实际地使第一后续车辆3减速时发生的减速度的最大值作为最大减速度Dmax。
另外,限制值计算部209在车间控制中设定了对本车的制动装置213提供的减速度指令值Dcom的上限值(每单位时间的速度降低量的绝对值的上限值)的情况下,可以采用有关的减速度指令值Dcom的上限值作为最大减速度Dmax。
如上述那样,限制值计算部209在步骤S301中根据最大加速度Amax设定加速度限制值Alim,另外,在步骤S302中根据最大减速度Dmax设定减速度限制值Dlim。
然后,在步骤S303以后,限制值计算部209根据空气阻力等行驶条件或驱动装置212的驱动特性等与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素,校正根据最大加速度Amax设定的加速度限制值Alim以及根据最大减速度Dmax设定的减速度限制值Dlim,求取最终的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
限制值计算部209在步骤S303中,根据第一后续车辆3的车速推定作用于第一后续车辆3的空气阻力,根据推定出的空气阻力造成的减速度的大小,校正并更新在步骤S301中求出的加速度限制值Alim、以及在步骤S302中求出的减速度限制值Dlim。
为了从车速推定空气阻力造成的减速度的大小,根据使用了基于实车的实验值或者基于模拟的推定值的空气阻力的计测结果,设计将车速设为变量的多项式或者转换表。
然后,限制值计算部209使用有关的多项式或者转换表,根据车速推定空气阻力造成的减速度的大小。
这里,限制值计算部209将推定出的减速度的大小,换言之,空气阻力造成的每单位时间的速度降低量的绝对值设为基于空气阻力的校正值Dair。
然后,限制值计算部209在步骤S303中,将从在步骤S301中求出的加速度限制值Alim减去校正值Dair后的结果重新设定为加速度限制值Alim(Alim←Alim-Dair)。
即,空气阻力越大,第一后续车辆3的最大加速度Amax越小,所以限制值计算部209将在步骤S301中求出的加速度限制值Alim减少校正相当于校正值Dair。
另外,限制值计算部209在步骤S303中,将对在步骤S302中求出的减速度限制值Dlim加上校正值Dair后的结果重新设定为减速度限制值Dlim(Dlim←Dlim+Dair)。
即,在伴随制动的减速时,对制动装置213造成的减速力附加空气阻力造成的减速力,在第一后续车辆3中可实现的减速度增加,所以限制值计算部209将在步骤S302中求出的减速度限制值Dlim增大校正相当于校正值Dair。
接着,限制值计算部209在步骤S304中,根据与第一后续车辆3的车速相应地变动的驱动装置212的驱动特性,对在步骤S303中根据空气阻力校正后的加速度限制值Alim进行校正而更新。
驱动装置212一般地伴随车速的上升,可输出的驱动力降低。
例如,在驱动装置212将电动机设为驱动促动器的情况下,伴随电动机转速[rpm]的上升,电动机的最大输出扭矩减少,所以根据电动机转速的上升,换言之,根据车速的上升,第一后续车辆3的最大加速度Amax减少。
这里,限制值计算部209可以由电动机转速与最大电动机扭矩的相关以及减速比求取伴随车速造成的电动机的驱动特性的变动的最大加速度Amax的减少幅度。
另外,限制值计算部209可以使用通过第一后续车辆3的基于实车的实验而设计出的由车速求取最大加速度Amax的减少幅度的转换表来求出伴随电动机转速的上升的最大加速度Amax的减少幅度。
另外,限制值计算部209在求取最大加速度Amax的减少幅度时使用电动机转速与最大电动机扭矩的相关(电动机/逆变器的各种因素)的情况下,可以根据需要获取并使用电动机转速等电动机的状态量。
另一方面,在第一后续车辆3的驱动装置212将发动机设为驱动促动器的情况下,伴随发动机转速[rpm]的上升,发动机的输出扭矩减少,另外,伴随车速的上升,变速器的减速比减少,所以第一后续车辆3的最大加速度Amax伴随车速的上升而降低。
这里,与将电动机设为驱动促动器的情况同样,限制值计算部209可以由发动机的各种因素求出、或者可以通过使用由实验值创建的转换表来求出伴随车速造成的发动机的驱动特性的变动的最大加速度Amax的减少幅度。
另外,限制值计算部209在由发动机的各种因素求出最大加速度Amax的减少幅度的情况下,可以根据需要获取并使用发动机转速等发动机的状态量。
在将驱动装置212的驱动特性造成的最大加速度Amax的减少幅度设为了基于驱动特性的校正值Adrv时,限制值计算部209在步骤S304中,将从步骤S303求出的加速度限制值Alim减去了校正值Adrv后的结果重新设定为加速度限制值Alim(Alim←Alim-Adrv)。
另外,如前所述,校正值Adrv相当于驱动装置212的驱动特性造成的最大加速度Amax的减少幅度,所以限制值计算部209不进行基于校正值Adrv的减速度限制值Dlim的校正。
接着,限制值计算部209在步骤S305中,根据第一后续车辆3的车辆质量校正并更新在步骤S304中更新了的加速度限制值Alim以及在步骤S303中更新了的减速度限制值Dlim。
例如,在将无装载时的第一后续车辆3的基准车辆质量设为Mv,将第一后续车辆3的实际车辆质量的推定值设为Mvest时,限制值计算部209在步骤S305中,将Mv×Alim/Mvest重新设定为加速度限制值Alim,将Mv×Dlim/Mvest重新设定为减速度限制值Dlim。
即,第一后续车辆3的实际车辆质量Mvest比基准车辆质量Mv越重,第一后续车辆3的加速性能以及减速性能比基准车辆质量Mv时越降低。
因此,实际车辆质量Mvest比基准车辆质量Mv越重,限制值计算部209将加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim校正得越小。
接着,限制值计算部209在步骤S306中,根据第一后续车辆3的行驶路面的摩擦校正并更新在步骤S305中更新了的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
由于车辆无法发出大于与路面的摩擦力的驱动力以及制动力,所以路面的摩擦系数越小,可实现的加速度以及减速度的上限越低。
因此,限制值计算部209在步骤S306中,比较在步骤S305中更新了的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim、和与路面的摩擦力造成的加速度Afr,将值较小的一方设定为新的加速度限制值Alim、减速度限制值Dlim(Alim=min(Alim,Afr),Dlim=min(Dlim,Afr))。
接着,限制值计算部209在步骤S307中,根据第一后续车辆3与紧前车辆,换言之,与最接近的前行车辆的车间距离进行校正并更新在步骤S306中更新了的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
在第一后续车辆3和紧前车辆的车间距离比目标值长的情况下,为了使第一后续车辆3具有实现比紧前车辆高的加速度而缩短车间距离的余量,限制值计算部209降低加速度限制值Alim而抑制开头车辆1的加速度,另外,提高减速度限制值Dlim而减弱开头车辆1的减速度的限制。
例如,限制值计算部209按照数式(5)计算用于根据车间距离(换言之,相对距离)校正加速度限制值Alim的校正值Ca。
Ca=Kx×|Δx|…(5)
在数式(5)中,Δx是车间距离和目标值之差,换言之,是车间距离误差,Kx是预先设定的正的常数增益。
另外,在车间控制部211通过基于车间距离和目标值之差的数式(1)那样的反馈控制来求取加速度指令值Acom以及减速度指令值Dcom的情况下,限制值计算部209可以将车间控制部211的反馈控制中的增益的值直接设为用于求取校正值Ca的增益Kx。
另外,如在后叙述的那样,限制值计算部209也将加速度限制值Alim的校正值Ca直接用于减速度限制值Dlim的校正。
限制值计算部209在步骤S307中,在第一后续车辆3和紧前车辆的车间距离比目标值长的情况下,将从步骤S306中求出的加速度限制值Alim减去按照数式(5)求出的校正值Ca后的结果设定为新的加速度限制值Alim(Alim=Alim-Ca)。
另外,限制值计算部209在步骤S307中,在第一后续车辆3和紧前车辆的车间距离比目标值长的情况下,将对步骤S306中求出的减速度限制值Dlim加上按照数式(5)求出的校正值Ca后的结果设定为新的减速度限制值Dlim(Dlim=Dlim+Ca)。
另一方面,在第一后续车辆3和紧前车辆的车间距离比目标值短的情况下,为了使第一后续车辆3具有实现比紧前车辆高的减速度而扩大车间距离的余量,限制值计算部209降低减速度限制值Dlim而抑制开头车辆1的减速度,另外,提高加速度限制值Alim而减弱开头车辆1的加速度的限制。
这里,限制值计算部209在车间距离比目标值短的情况下也直接使用车间距离比目标长的情况下使用的校正值Ca,将对步骤S306中求出的加速度限制值Alim加上校正值Ca后的结果设定为新的加速度限制值Alim(Alim=Alim+Ca),另外,将从步骤S306求出的减速度限制值Dlim减去校正值Ca后的结果设定为新的减速度限制值Dlim(Dlim=Dlim-Ca)。
接着,限制值计算部209在步骤S308中,根据对于第一后续车辆3的紧前车辆,换言之,对于最接近的前行车辆的相对车速(相对速度),校正并更新在步骤S307中更新了的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
在相对车速为车间距离的扩张方向的情况下,为了实现比紧前车辆高的加速度而抑制车间距离的扩张,限制值计算部209降低加速度限制值Alim而抑制开头车辆1的加速,另一方面,提高减速度限制值Dlim而减弱开头车辆1的减速度的限制。
例如,限制值计算部209按照数式(6)计算用于根据相对车速来校正加速度限制值Alim的校正值Cb。
Cb=Kv×|Δv|…(6)
在数式(6)中,Δv是相对车速,Kv是预先设定的正的常数增益。
另外,在车间控制部211通过基于相对车速的数式(1)那样的反馈控制求取加速度指令值Acom以及减速度指令值Dcom的情况下,限制值计算部209可以将车间控制部211的反馈控制中的增益的值直接设为用于求取校正值Cb的增益Kv。
另外,如在后叙述那样,限制值计算部209也将加速度限制值Alim的校正值Cb直接用于减速度限制值Dlim的校正。
限制值计算部209在相对车速为车间距离的扩张方向的情况下,将从步骤S307中求出的加速度限制值Alim减去按照数式(6)求出的校正值C后的结果设定为新的加速度限制值Alim(Alim=Alim-Cb),另外,将对步骤S307中求出的减速度限制值Dlim加上按照数式(6)求出的校正值Cb后的结果设定为新的减速度限制值Dlim(Dlim=Dlim+Cb)。
另一方面,在相对车速为车间距离的缩小方向的情况下,为了实现比紧前车辆低的加速度而减少相对车速的大小,限制值计算部209降低减速度限制值Dlim而抑制开头车辆1的减速,另一方面,提高加速度限制值Alim而减弱开头车辆1的加速度的限制。
这里,限制值计算部209在相对车速为车间距离的缩小方向的情况下也直接使用在相对车速为车间距离的扩张方向的情况下使用的校正值Cb,将对在步骤S307中求出的加速度限制值Alim加上校正值Cb后的结果设定为新的加速度限制值Alim(Alim=Alim+Cb),另外,将从步骤S307中求出的减速度限制值Dlim减去校正值Ca后的结果设定为新的减速度限制值Dlim(Dlim=Dlim-Cb)。
提高上述的步骤S307以及步骤S308中的处理,根据对于第一后续车辆3的最接近的前行车辆的相对距离即第一相对距离、以及基于对于第一后续车辆3的最接近的前行车辆的相对车速即第一相对速度求出的第一加速度,校正设定为第一加速度限制值的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,第一加速度被包括在与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素中。
另外,上述的第一加速度是与驱动有关的、速度增加方向的加速度(换言之,正的加速度),或者是与制动有关的、速度减少方向的加速度(换言之,负的加速度)。
接着,限制值计算部209在步骤S309中,根据第一后续车辆3行驶的路面的坡度校正在步骤S308中更新了的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim后将其输出。
在路面的坡度相对于第一后续车辆3的行进方向为上升方向的情况下,即,第一后续车辆3在上升坡道行驶的情况下,第一后续车辆3难以加速,另一方面容易减速。因此,限制值计算部209降低加速度限制值Alim而抑制开头车辆1的加速,另一方面提高减速度限制值Dlim而减弱开头车辆1的减速度的限制。
例如,限制值计算部209按照数式(7)计算用于根据路面坡度校正加速度限制值Alim的校正值Cc。
Cc=g×sin(|Gr|)…(7)
在数式(7)中,Gr是路面坡度,g是重力加速度。
另外,在路面坡度Gr的绝对值十分小的情况下,限制值计算部209为了减轻计算负载,可以将正弦函数sin(|Gr|)近似为|Gr|,求取校正值Cc。
另外,如在后叙述那样,限制值计算部209也将加速度限制值Alim的校正值Cc直接用于减速度限制值Dlim的校正。
在路面的坡度相对于第一后续车辆3的行进方向为上升方向的情况下,限制值计算部209将从步骤S308中求出的加速度限制值Alim减去按照数式(7)求出的校正值Cc后的结果设定为新的加速度限制值Alim(Alim=Alim-Cc),另外,将对步骤S308中求出的减速度限制值Dlim加上按照数式(7)求出的校正值Cc后的结果设定为新的减速度限制值Dlim(Dlim=Dlim+Cc)。
另一方面,在路面的坡度相对于第一后续车辆3的行进方向为下降方向的情况下、即第一后续车辆3在下降坡道行驶的情况下,第一后续车辆3容易加速,另一方面难以减速。因此,限制值计算部209提高加速度限制值Alim而减弱开头车辆1的加速度的限制,另一方面降低减速度限制值Dlim而抑制开头车辆1的减速。
这里,限制值计算部209也将在路面的坡度为上升方向的情况下使用的校正值Cc直接用于路面的坡度为下降方向的情况,将对步骤S308中求出的加速度限制值Alim加上校正值Cc后的结果设定为新的加速度限制值Alim(Alim=Alim+Cc),另外,将从步骤S308中求出的减速度限制值Dlim减去校正值Cc后的结果设定为新的减速度限制值Dlim(Dlim=Dlim-Cc)。
接着,限制值计算部209在步骤S310中,将在步骤S309中的校正处理中求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim作为对开头车辆1发送的第一加速度限制值,输出到第二通信发送装置210。
然后,第二通信发送装置210将与加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号发送到开头车辆1,根据加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim限制开头车辆的加速或者减速。
如以上那样,限制值计算部209根据作为与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素的最大加速度Amax以及最大减速度Dmax,设定加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的基本值,根据作为与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素的空气阻力、驱动装置212的驱动特性、车辆质量、路面摩擦、车间距离、相对车速、路面坡度校正有关的基本值,求取最终的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
另外,限制值计算部209不限于实施步骤S303至步骤S309的用于校正加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的全部处理的结构,也可以从步骤S303至步骤S309的校正处理中,选择一个至多个在维持队列上贡献度较大的校正处理来实施。
另外,限制值计算部209不限于如图3的顺序那样处理步骤S303至步骤S309,可以更换顺序来实施。
另外,限制值计算部209只要是根据最大加速度Amax以及最大减速度Dmax或空气阻力等与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素求取加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的结构,则不限于根据空气阻力等校正基于最大加速度Amax以及最大减速度Dmax的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的基本值的结构。
图4是表示在开头车辆1上安装的车辆控制系统的一个方式的框图。
开头车辆1的车辆控制系统具有:根据与开头车辆1的行驶有关的各种因素求取作为基本加减速度限制值的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb的功能;比较基本加速度限制值Alimb、基本减速度限制值Dlimb与在第一后续车辆3中求出的加速度限制值Alim、减速度限制值Dlim,求取作为设定加速度限制值的设定加速度限制值Alimc以及设定减速度限制值Dlimc的功能;以及按照设定加速度限制值Alimc、设定减速度限制值Dlimc限制开头车辆1的制驱动力的功能。
作为用于获取各种信息的装置,开头车辆1的车辆控制系统具备:加速度传感器401、车速传感器402、车辆质量推定装置404、路面摩擦推定装置405、路面坡度推定装置406、通信接收装置408。
另外,开头车辆1的控制系统具备车辆控制装置412,该车辆控制装置412具有根据上述装置401、402、404-406、408获取到的各种信息进行运算,输出运算出的结果的控制部412A。
车辆控制装置412是以具备处理器、存储器、I/O、将它们连接的总线的微计算机设为主体的电子控制装置。
车辆控制装置412的控制部412A由微计算机构成,具备作为限制值计算部407以及选择低部409的功能。
进而,开头车辆1的车辆控制系统具备接受车辆控制装置412的输出的通信发送装置403、驱动装置410、制动装置411。
上述的加速度传感器401、车速传感器402、车辆质量推定装置404、路面摩擦推定装置405、路面坡度推定装置406是求取开头车辆1的加速度、车速、车辆质量、路面摩擦、路面坡度的装置。
虽然设为对象的车辆不同,但是这些是与第一后续车辆3具有的加速度传感器201、车速传感器202、车辆质量推定装置204、路面摩擦推定装置205、路面坡度推定装置206具有同样功能的装置,所以省略详细的说明。
通信发送装置403是在开头车辆1与开头车辆1的紧后车辆之间的通信中使用的发送装置,将与开头车辆1的车速以及加速度有关的信号作为与开头车辆1的行驶状况有关的信息发送到紧后车辆。
开头车辆1的紧后车辆使用开头车辆1的车速以及加速度的信息,控制与作为紧前车辆的开头车辆1之间的车间距离。
另外,在第一后续车辆3在开头车辆1的紧后行驶的情况下,通信发送装置403的通信对方变为第一后续车辆3。
然后,通信接收装置208接收与开头车辆1的车速以及加速度有关的信号,车间控制部211使用开头车辆1的车速以及加速度的信息,控制与作为紧前车辆的开头车辆1之间的车间距离。
另外,在开头车辆1具有推定加速度和车速中的至少一方的推定部的情况下,通信发送装置403可以取代与加速度或者车速有关的信号而将与加速度或者车速的推定值有关的信号发送到开头车辆1的紧后车辆。
另外,只要是与开头车辆1的车速以及加速度有关的信息经由通信发送装置403被传递到开头车辆1的紧后车辆的结构,则通信发送装置403的通信对方不限于开头车辆1的紧后车辆。
进而,开头车辆1的紧后车辆在车间控制中不使用作为紧前车辆的开头车辆1的加速度以及车速的信息的情况下,在开头车辆1的车辆控制系统中可以省略通信发送装置403。
限制值计算部407推定与开头车辆1的行驶有关的各种因素求取基本加速度限制值后输出。
上述的基本加速度限制值包括:用于抑制开头车辆1的正的加速度,换言之,抑制速度增加方向的加速度的基本加速度限制值Alimb;以及用于抑制开头车辆1的负的加速度,换言之,抑制速度减少的方向的加速度的减速度的基本减速度限制值Dlimb,基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb是每单位时间的速度变化量的绝对值的上限值。
图5是表示限制值计算部407进行的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb的计算步骤的流程图。
另外,图5的流程图所示的限制值计算部407进行的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb的计算步骤相对于图3的流程图,除了对象车辆从第一后续车辆3切换为开头车辆1,另外,省略步骤S307的车间距离的校正以及步骤S308的相对车速的校正以外,设为大致相同地进行。
以下,大致说明图5的流程图中表示的计算步骤。
限制值计算部407在步骤S451中,从开头车辆1的车辆各种因素的信息等,求取开头车辆1中的正的加速度的最大值即最大加速度Atvmax,将求出的最大加速度Atvmax设定为基本加速度限制值Alimb(正的加速度限制值)。
接着,限制值计算部407在步骤S452中,由开头车辆1的车辆各种因素的信息等,求取开头车辆1中的负的加速度的最大值即最大减速度Dtvmax,将求出的最大减速度Dmax设定为基本减速度限制值Dlimb(负的加速度限制值)。
接着,限制值计算部407在步骤S453中,根据开头车辆1的车速,推定空气阻力造成的减速度的大小,根据推定出的减速度设定用于校正基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb的校正值Dtvair。
然后,限制值计算部407将从在步骤S451中求出的基本加速度限制值Alimb减去校正值Dtvair后的结果重新设定为基本加速度限制值Alimb(Alimb←Alimb-Dtvair),另外,将对步骤S452中求出的基本减速度限制值Dlimb加上校正值Dtvair后的结果重新设定为基本减速度限制值Dlimb(Dlimb←Dlimb+Dtvair)。
接着,限制值计算部407在步骤S454中,根据开头车辆1的驱动装置410可输出的驱动力伴随车速的上升而降低的情况,校正步骤S453中求出的基本加速度限制值Alimb。
限制值计算部407求取驱动装置410的驱动特性造成的最大加速度Atvmax的减少幅度作为基于驱动特性的校正值Atvdrv,将从步骤S453中求出的基本加速度限制值Alimb减去校正值Atvdrv后的结果重新设定为基本加速度限制值Alimb(Alimb←Alimb-Atvdrv)。
接着,限制值计算部407在步骤S455中,将开头车辆1的车辆质量校正并更新在步骤S454中求出的基本加速度限制值Alimb、以及在步骤S453中求出的基本减速度限制值Dlimb。
详细地说,在将无装载时的开头车辆1的基准车辆质量设为Mtvv,将开头车辆1的实际车辆质量的推定值设为了Mtvvest时,限制值计算部407在步骤S455中,将Mtvv×Alimb/Mtvvest重新设定为基本加速度限制值Alimb,将Mtvv×Dlimb/Mtvvest重新设定为基本减速度限制值Dlimb。
接着,限制值计算部407在步骤S456中,比较在步骤S455中求出的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb、与开头车辆1行驶的路面的摩擦力造成的加速度Atvfr,将值小的一方设定为新的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb(Alimb=min(Alimb,Atvfr),Dlimb=min(Dlimb,Atvfr))。
另外,限制值计算部407在接着的步骤S457中,根据开头车辆1行驶的路面的坡度Gtvr,按照数式(8)计算校正值Ctvc。
Ctvc=g×sin(|Gtvr|)…(8)
然后,在路面的坡度相对于开头车辆1的行进方向为上升方向的情况下,限制值计算部407将从步骤S456中求出的基本加速度限制值Alimb减去按照数式(8)求出的校正值Ctvc后的结果设定为新的基本加速度限制值Alimb(Alimb=Alimb-Ctvc),另外,将对步骤S456中求出的基本减速度限制值Dlimb加上按照数式(8)求出的校正值Ctvc后的结果设定为新的基本减速度限制值Dlimb(Dlimb=Dlimb+Ctvc)。
另外,在路面的坡度相对于开头车辆1的行进方向为下降方向的情况下,限制值计算部407将对步骤S456中求出的基本加速度限制值Alimb加上按照数式(8)求出的校正值Ctvc后的结果设定为新的基本加速度限制值Alimb(Alimb=Alimb+Ctvc),另外,将从步骤S456中求出的基本减速度限制值Dlimb减去按照数式(8)求出的校正值Ctvc后的结果设定为新的基本减速度限制值Dlimb(Dlimb=Dlimb-Ctvc)。
接着,限制值计算部407在步骤S458中,将步骤S457中的校正处理中求出的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb作为根据与开头车辆1的行驶有关的各种因素求出的基本加速度限制值,输出到选择低部409。
如以上那样,限制值计算部407根据作为与开头车辆1的行驶有关的各种因素的、最大加速度Atvmax以及最大减速度Dtvmax、空气阻力、驱动装置410的驱动特性、车辆质量、路面摩擦、路面坡度,求取基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb,将与求出的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb有关的信号输出到选择低部409。
通信接收装置408是用于接收与在第一后续车辆3中求出的第一加速度限制值(加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim)有关的信号的、开头车辆1和第一后续车辆3之间的通信中的接收装置。
通信接收装置408接收与加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号而输出到选择低部409。
另外,与第一后续车辆3的第二通信发送装置210同样,只要是与在第一后续车辆3中求出的第一加速度限制值有关的信号被最终传递到开头车辆1的结构,则通信接收装置408的实际的通信对方不限于第一后续车辆3。
选择低部409比较限制值计算部407求出的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb、与在第一后续车辆3中求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
然后,选择低部409将基本加速度限制值Alimb和加速度限制值Alim中的较小一方设定为设定加速度限制值Alimc(Alimc=min(Alimb,Alim)),将基本减速度限制值Dlimb和减速度限制值Dlim中的较小一方设定为设定减速度限制值Dlimc(Dlimc=min(Dlimb,Dlim)),输出与设定加速度限制值Alimc以及设定减速度限制值Dlimc有关的信号。
驱动装置410从选择低部409获取与设定加速度限制值Alimc有关的信号,对输出的驱动力施加限制,使得开头车辆1的加速度不超过设定加速度限制值Alimc。
即,在通过开头车辆1的驾驶员的加速操作量(例如,油门踏板踏板操作量)得到的开头车辆1的加速度超过设定加速度限制值Alimc的情况下,驱动装置410与驾驶员的加速操作量无关地限制驱动促动器输出的驱动力,使得开头车辆1的加速度不超过设定加速度限制值Alimc。
例如,即使驾驶员将油门踏板踏下一定以上,驱动装置410也不使驾驶员的加速操作量反映在实际的电动机扭矩或者发动机扭矩上,不实现超过设定加速度限制值Alimc的加速度。
另外,驱动装置410可以机械性地限制加速操作量,使得驾驶员的加速操作量不超过相当于设定加速度限制值Alimc的操作量。例如,若驾驶员要将油门踏板踏下一定以上,则驱动装置410通过专用的促动器等提供阻碍油门踏板踏板踏下的操作,使得驾驶员无法将油门踏板踏板踏下一定以上。
另外,在开头车辆1按照先进驾驶辅助系统或自动驾驶系统等输出的加速指令进行加速的情况下,可以构成为取代在驱动装置410中实施加速度限制,而按照选择低部409输出的设定加速度限制值Alimc限制从先进驾驶辅助系统等提供给驱动装置410的加速指令,限制处理后的加速指令被提供给驱动装置410。
制动装置411从选择低部409获取与设定减速度限制值Dlimc有关的信号,对输出的制动力施加限制,使得开头车辆1的减速度不超过设定减速度限制值Dlimc。
这里,制动装置411可以机械性地限制减速操作量,使得驾驶员的减速操作量(例如,制动踏板操作量)不超过相当于设定减速度限制值Dlimc的操作量。
例如,制动装置411在驾驶员要将制动踏板踏下一定以上时,通过关闭主气缸的阀门的操作阻碍在这以上的踏下,或者,通过专用的促动器等提供阻碍制动踏板的踏下的操作,使得驾驶员无法将制动踏板踏下一定以上。
另外,在通过开头车辆1的驾驶员的减速操作量得到的开头车辆1的减速度超过设定减速度限制值Dlimc的情况下,制动装置411与驾驶员的减速操作量无关地限制制动促动器输出的制动力,使得开头车辆1的减速度不超过设定减速度限制值Dlimc。
例如,在线控制动系统的情况下,由于制动踏板和制动促动器独立,所以即使制动踏板被踏下一定以上,制动装置411也不将有关的减速操作量反映到实际的各轮气缸的操作量中,可以抑止超过设定减速度限制值Dlimc的减速度的实现。
另外,可以构成为在开头车辆1按照先进驾驶辅助系统或自动驾驶系统等输出的减速指令进行减速的情况下,取代在制动装置411中实施减速度限制,而按照选择低部409输出的设定减速度限制值Dlimc限制从先进驾驶辅助系统等对制动装置411提供的减速指令,限制处理后的减速指令被提供给制动装置411。
如上述那样,只要是通过设定加速度限制值Alimc以及设定减速度限制值Dlimc来限制开头车辆1的加速度以及减速度的结构,就可以使队列内的开头车辆1和第一后续车辆3的连接维持的精度提高而不将开头车辆1的加速度以及减速度限制必要以上。
例如,一般来说,形成队列的各车辆不一定具有相同的运动特性,另外,在仅队列的一部分车辆在坡道行驶的情况或载重量多的情况等阻碍加减速的内部、外部的要因不一定对形成队列的各车辆平等地施加。
可是,如上述实施方式那样,只要是通过设定加速度限制值Alimc以及设定减速度限制值Dlimc限制开头车辆1的加速度以及减速度的结构,可以与阻碍对第一后续车辆3施加的加速度或者减速度的要因进行限制,使得开头车辆1不以过强的加速度或者减速度被驾驶,由此,队列内的开头车辆1和第一后续车辆3的连接维持的精度提高。
另外,例如在由于车间控制的性能或无法预期的干扰等要因,队列内的车辆间的车间距离偏离目标值、或者产生了与前方车辆的车速差的情况下,对该车辆要求取进行比紧前车辆强的加减速,从而使车间距离返回目标值或者缩小车速差。
这时,若通过设定加速度限制值Alimc以及设定减速度限制值Dlimc限制开头车辆1的加速度以及减速度,则可以限制开头车辆1的加减速,使得第一后续车辆3具有为了调整车间距离以及相对车速的足够的余量,由此,开头车辆1和第一后续车辆3的连接维持的精度提高。
另外,在取代上述实施方式的控制而例如设为了根据本车是否在队列的开头行驶而变更本车的设定车速的车辆追随行驶系统的情况下,阻碍后续车辆的加减速的要因不被反映在开头车辆的设定车速中。
因此,在开头车辆的车速设定中,设想阻碍后续车辆的加减速的要因是最大的条件,产生保持可确保连接维持的精度的足够的余量的需要,产生将开头车辆的加速度或者减速度限制在需要以上的事态。
相对于此,按照上述实施方式,限制开头车辆1的加速度的设定加速度限制值Alimc以及限制开头车辆1的减速度的设定加速度限制值Dlimc是反映了第一后续车辆3的性能、环境、状况的值,为可维持队列的加减速的最大值,使用可以抑制开头车辆1的加速度或者减速度被限制到需要以上的情况。
「第二实施方式」
可以设为以下方式,即在使多个后续车辆2各自的性能、环境、状况反映到开头车辆1的加速度以及减速度的限制的情况下,除了最末尾的后续车辆2分别具备从紧后车辆接收与加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号,将接收到的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim和本车中求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim中较小的一方发送到紧前车辆的选择低功能,开头车辆1通过获取通过紧后车辆中的选择低功能得到的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,结果获取各后续车辆2分别求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim中的最小值。
本申请中,将上述方式称为逐次选择低方式,以下进行说明。
图6是表示在采用逐次选择低方式的车辆追随行驶系统中,在后续车辆2上安装的车辆控制系统的一个方式的框图。
另外,以下将后续车辆2中设为说明对象的车辆称为第一后续车辆,将比第一后续车辆更后续的紧后车辆称为第二后续车辆。
第一后续车辆的车辆控制系统具备用于求取第一后续车辆的加速度、车速、车辆质量、路面摩擦、路面坡度、外界信息的加速度传感器501、车速传感器502、车辆质量推定装置504、路面摩擦推定装置505、路面坡度推定装置506、外界识别装置507。
上述的加速度传感器501、车速传感器502、车辆质量推定装置504、路面摩擦推定装置505、路面坡度推定装置506、外界识别装置507是具有与图2所示的加速度传感器201、车速传感器202、车辆质量推定装置204、路面摩擦推定装置205、路面坡度推定装置206、外界识别装置207同样的功能的装置,所以省略详细的说明。
另外,作为通信接收装置,第一后续车辆的车辆控制系统具备第一通信接收装置508以及第二通信接收装置510。
第一通信接收装置508与图2所示的通信接收装置208同样,是第一后续车辆用于获取与紧前车辆的行驶状况有关的信息的第一后续车辆与紧前车辆之间的通信中的接收装置,接收从紧前车辆发送的与紧前车辆的车速以及加速度有关的信号。
第二通信接收装置510是第一后续车辆和第二后续车辆(紧后车辆)之间的通信中的接收装置,从第二后续车辆接收与加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号作为第二加速度限制值。
另外,只要第二通信接收装置510获取的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim是第二后续车辆输出的值,则第二通信接收装置510的实际的通信对方不限于第二后续车辆。
车辆控制装置516具备根据上述装置获取的各种信息进行运算,输出运算出的结果的控制部516A。
控制部516A具备限制值计算部509、选择低部511、以及车间控制部513。
限制值计算部509根据与第一后续车辆的行驶有关的各种因素,计算作为第一加速度限制值的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,将与算出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号输出到选择低部511。
限制值计算部509根据第一后续车辆的最大加速度Amax求取加速度限制值Alim,另外,根据第一后续车辆的最大减速度Dmax求取减速度限制值Dlim,根据空气阻力等行驶条件或驱动装置212的驱动特性等与第一后续车辆3的行驶有关的各种因素校正求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,从而求取最终的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
另外,基于限制值计算部509的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的计算处理与前述的限制值计算部209同样,按照图3的流程图所示的步骤实施,所以省略详细的说明。
选择低部511比较作为从第二后续车辆获取的作为第二加速度限制值的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim、以及第一后续车辆的限制值计算部509求出的作为第一加速度限制值的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
然后,选择低部511将从第二后续车辆获取的加速度限制值Alim和第一后续车辆3的限制值计算部509求出的加速度限制值Alim的较小的一方作为最终的加速度限制值Alim输出,将从第二后续车辆获取的减速度限制值Dlim和第一后续车辆3的限制值计算部509求出的减速度限制值Dlim的较小的一方作为最终的减速度限制值Dlim输出。
车间控制部513为了将第一后续车辆3和紧前车辆的车间距离保持为目标值,向第一后续车辆的驱动装置514输出加速指令,并向第一后续车辆的制动装置515输出减速指令。
用于车间控制部513进行的车间控制的加速指令以及减速指令的输出处理与图2所示的车间控制部211同样地进行,所以省略详细的说明。
另外,作为通信发送装置,第一后续车辆的车辆控制系统具备第一通信发送装置503以及第二通信发送装置512。
第一通信发送装置503与图2所示的第一通信发送装置203同样,是用于第一后续车辆和作为紧后车辆的第二后续车辆之间的通信的发送装置,将与第一后续车辆的车速以及加速度有关的信息作为与第一后续车辆的行驶状况有关的信息发送到第二后续车辆。
在第二后续车辆中,根据第一后续车辆的车速以及加速度实施车间控制。
第二通信发送装置512将与选择低部511输出的限制值Alim、Dlim有关的信号发送到紧前车辆。
另外,在第一后续车辆的紧前车辆不是开头车辆1而是后续车辆2的情况下,在紧前车辆中本车作为第二后续车辆被处理,所以与本车的第二通信发送装置512发送到紧前车辆的限制值Alim、Dlim有关的信号被作为在紧前车辆中第二后续车辆输出的第二加速度限制值处理。
然后,在第一后续车辆的紧前车辆的选择低部511中,比较在紧前车辆的限制值计算部509中求出的限制值Alim、Dlim(第一加速度限制值)、与第一后续车辆输出的选择低处理后的限制值Alim、Dlim(第二加速度限制值)。
另一方面,在第一后续车辆的紧前车辆是开头车辆1的情况下,如在后面详细地说明的那样,开头车辆1将从第一后续车辆获取的加速度限制值Alim和在开头车辆1中求出的基本加速度限制值Alimb的较小的一方设定为设定加速度限制值Alimc,将从第一后续车辆获取的减速度限制值Dlim和开头车辆1中求出的基本减速度限制值Dlimb的较小的一方设定为设定减速度限制值Dlimc。
然后,在开头车辆1中,实施基于设定加速度限制值Alimc的加速度限制、以及基于设定减速度限制值Dlimc的减速度限制。
图7是表示在采用逐次选择低方式的车辆追随行驶系统中,开头车辆1安装的车辆控制系统的一个方式的框图。
另外,在图7中,将开头车辆1的紧前车辆设为第一后续车辆。
开头车辆1的车辆控制系统具备加速度传感器601、车速传感器602、车辆质量推定装置604、路面摩擦推定装置605、路面坡度推定装置606。
这些装置是具有与图4所示的加速度传感器401、车速传感器402、车辆质量推定装置404、路面摩擦推定装置405、路面坡度推定装置406同样的功能的装置,省略详细的说明。
另外,开头车辆1的车辆控制系统具有通信接收装置608。
这里,通信接收装置608接收的是第一后续车辆输出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,这一点与图4所示的通信接收装置408相同。
可是,在逐次选择低方式中,各后续车辆2输出本车以及后续的全部车辆的每一个中求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim中的最小值,所以通信接收装置608接收全部的后续车辆2的每一个求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim中的最小值。
车辆控制装置612与图4所示的车辆控制装置412同样,具备根据上述装置获取的各种信息进行运算,输出运算出的结果的控制部612A,控制部612A具备限制值计算部607和选择低部609。
限制值计算部607与图4所示的限制值计算部407同样,按照图5的流程图所示的步骤,计算基本加速度限制值(基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb)。
选择低部609比较限制值计算部607算出的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb、与从第一后续车辆(紧后车辆)发送的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
这里,选择低部609经由通信接收装置608从第一后续车辆获取的加速度限制值Alim是包括第一后续车辆的后续车辆2的每一个根据与本车的行驶有关的各种因素算出的加速度限制值Alim中的最小值。
同样,选择低部609经由通信接收装置608从第一后续车辆获取的减速度限制值Dlim是包括第一后续车辆的后续车辆2的每一个根据与本车的行驶有关的各种因素算出的减速度限制值Dlim中的最小值。
然后,选择低部609将限制值计算部607算出的基本加速度限制值Alimb和从第一后续车辆3获取的加速度限制值Alim的较小的一方作为设定加速度限制值Alimc输出,另外,将限制值计算部607算出的基本减速度限制值Dlimb和从第一后续车辆3获取的减速度限制值Dlim的较小的一方作为设定减速度限制值Dlimc输出。
通信发送装置603是在开头车辆1与作为开头车辆1的紧后车辆的第一后续车辆之间的通信中使用的发送装置,将与开头车辆1的车速以及加速度有关的信息作为在第一后续车辆3中的车间控制中使用的信息向第一后续车辆3发送。
驱动装置610与图4所示的驱动装置410同样,从选择低部609获取与设定加速度限制值Alimc有关的信号,对输出的驱动力施加限制,使得开头车辆1的加速度不超过设定加速度限制值Alimc。
另外,制动装置611与图4所示的制动装置411同样,从选择低部609获取与设定减速度限制值Dlimc有关的信号,对输出的制动力施加限制,使得开头车辆1的减速度不超过设定减速度限制值Dlimc。
图8是概略地表示逐次选择低方式中的队列全体中的加速度限制的步骤的图。
另外,在图8中,为了简化说明,示出限定于设定加速度限制值Alimc的计算,进而各后续车辆2根据本车的最大加速度Amax以及本车和紧前车辆的车间距离计算加速度限制值Alim的例子。
在图8中,后续车辆2中的第(n+2)台的后续车辆根据本车的最大加速度Amax以及与本车和紧前车辆的车间距离相应的校正要求,把将加速度限制值Alim设为0.3G的信号输出到作为紧前车辆的第(n+1)台后续车辆。
第(n+1)台后续车辆的最大加速度Amax是0.25G,但是为了缩小本车与紧前车辆的车间距离,要求将开头车辆1的加速度多限制0.05G。
因此,在第(n+1)台后续车辆中,实施从作为最大加速度Amax的0.25G减去用于缩小车间距离的要求即0.05G后的结果0.2G、与来自第(n+2)台后续车辆的加速度限制值Alim即0.3G的选择低处理,把将加速度限制值Alim设为0.2G的信号输出到作为紧前车辆的第n台后续车辆。
第n台后续车辆的最大加速度Amax是0.35G,但是为了缩小本车与紧前车辆的车间距离,要求将开头车辆1的加速度多限制0.1G。
因此,在第n台后续车辆中,实施从最大加速度Amax的0.35G减去了用于缩小车间距离的要求即0.1G后的结果0.25G、与来自第(n+1)台后续车辆的加速度限制值Alim即0.2G的选择低处理,把将加速度限制值Alim设为0.2G的信号输出到紧前车辆。
然后,开头车辆1的最大加速度Amax是0.25G,开头车辆1若从紧后车辆获取将加速度限制值Alim设为0.2G的信号,则通过对它们的选择低处理将设定加速度限制值Alimc设定为0.2G,将开头车辆1的加速度限制为作为上限值的0.2G以下。
由此,可以抑制开头车辆1以比各车辆为了维持队列所需要的最大的加速度即设定加速度限制值Alimc高的加速度被加速的情况,进而,各后续车辆2可以不超过自身的最大加速度Amax地一边追随开头车辆1一边缩小车间。
如图8所示,在以3台以上组成队列时的逐次选择低方式中,将以下值中的最小的值设定为开头车辆1的设定加速度限制值:根据包括与作为第一后续车辆的性能的第一最大加速度有关的信息的、与第一后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第一加速度限制值;根据包括与作为第一后续车辆的后续的第二后续车辆的性能的第二最大加速度有关的信息的、与第二后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第二加速度限制值;以及根据包括与作为开头车辆1的性能的最大加速度(基本最大加速度)有关的信息的、与开头车辆1的行驶有关的各种因素求出的基本加速度限制值。
进而,逐次选择低方式中,若各后续车辆2按照图3的流程图设定加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,则通过步骤S307以及步骤S308中的处理,与第一后续车辆的行驶有关的各种因素包括:根据作为第一后续车辆相对于最接近的前行车辆的相对距离的第一相对距离、以及作为第一后续车辆相对于最接近的前行车辆的相对车速的第一相对速度求出的第一加速度,与比第一后续车辆后续的第二后续车辆的行驶有关的各种因素包括:根据作为第二后续车辆相对于最接近的前行车辆的相对距离的第二相对距离、以及作为第二后续车辆相对于最接近的前行车辆的相对车速的第二相对速度求出的第二加速度。
然后,开头车辆1的选择低部609获取根据与第一后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第一加速度限制值、和根据与比第一后续车辆后续的第二后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第二加速度限制值、中的较小的值即后续车辆限制值,将该后续车辆限制值与基本加速度限制值中的较小一方设定为设定加速度限制值。
按照图6-图8所示的车辆追随行驶系统,可以不将开头车辆1的加速度以及减速度限制为需要以上,而使队列全体的连接维持的精度提高。
这里,为了维持队列全体的追随性,不仅着眼于开头车辆1和后续车辆2中的1台,而需要使用形成队列的全部车辆的信息,限制开头车辆1的加速度以及减速度。
因此,在上述的图6-图8所示的车辆追随行驶系统中,通过在形成队列的全部车辆的每一个中计算加速度限制值,将它们的最小值用作开头车辆1的加速度限制值,维持队列全体的追随性。
另外,通过选择每个车辆中在此之前的最小值和本车中求出的加速度限制值的较小的一方而依次传递到紧前车辆的逐次选择低方式求出全部车辆中分别计算出的加速度限制值中的最小值,所以各车辆的通信对方不需要限定为紧前车辆以及紧后车辆,另外,各后续车辆2不需要识别本车在队列的第几个行驶,可以将各后续车辆2设为分别相同的结构。
另外,在逐次选择低方式中,开头车辆1获取多个后续车辆2的每一个中计算出的加速度限制值中的最小值,所以可以实施与形成队列的全部车辆的信息相应的制驱动力的限制而不掌握后续车辆2的台数,在采用逐次选择低方式的车辆追随行驶系统中,后续车辆2的台数能够自由地变更。
「第三实施方式」
可以设为以下方式,即,在使多个后续车辆2各自的性能、环境、状况反映在开头车辆1的加速度以及减速度的限制中的情况下,后续车辆2的每一个将与本车中求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号发送到开头车辆1,开头车辆1对于从后续车辆2的每一个获取的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim、本车中求出的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb实施选择低处理,求出设定加速度限制值Alimc以及设定减速度限制值Dlimc的方式。
在本申请中,将上述方式称为统一选择低方式,以下进行说明。
另外,在以下的统一选择低方式的说明中,将构成队列的后续车辆2的数设为N台(N是2以上的整数),另外,将N台后续车辆2从开头车辆1的紧后车辆朝向队列的最末尾按顺序称为第一后续车辆、第二后续车辆、第三后续车辆…第N后续车辆。
另外,在以下说明的统一选择低方式可以构成为,后续车辆2的每一个根据与本车的行驶有关的各种因素计算加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,将计算出的与加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号发送到开头车辆1,但是从后续车辆2的每一个将加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的计算所需要的信息发送到开头车辆1,在开头车辆1中,求取各后续车辆2所要求的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
图9是表示在采用统一选择低方式的车辆追随行驶系统中,在各后续车辆2上安装的车辆控制系统的一个方式的框图。
另外,为了说明,将设为对象的后续车辆称为第M后续车辆。
第M后续车辆的车辆控制系统为了求取第M后续车辆的加速度、车速、车辆质量、路面摩擦、路面坡度、以及外界信息,而具备加速度传感器701、车速传感器702、车辆质量推定装置704、路面摩擦推定装置705、路面坡度推定装置706、外界识别装置707,另外,为了获取与紧前车辆的车速以及加速度有关的信息,具备紧前车辆和第M后续车辆之间的通信中的接收装置即通信接收装置708。
上述的加速度传感器701、车速传感器702、车辆质量推定装置704、路面摩擦推定装置705、路面坡度推定装置706、外界识别装置707、以及通信接收装置708是具有与图2所示的加速度传感器201、车速传感器202、车辆质量推定装置204、路面摩擦推定装置205、路面坡度推定装置206、外界识别装置207、通信接收装置208同样的功能的装置,省略详细的说明。
车辆控制装置714具备根据上述装置获取的各种信息进行运算,输出运算出的结果的控制部714A。
控制部714A具备限制值计算部709以及车间控制部711。
限制值计算部709根据与第M后续车辆的行驶有关的各种因素计算加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
另外,限制值计算部709进行的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的计算处理与图2所示的限制值计算部209同样,按照图3的流程图所示的步骤实施,省略详细的说明。
车间控制部711为了将第M后续车辆和紧前车辆之间的车间距离保持为目标值,向第M后续车辆的驱动装置712输出加速指令,向第M后续车辆的制动装置713输出减速指令。
车间控制部711进行的用于车间控制的加速指令以及减速指令的输出处理与前述的车间控制部211同样地进行,省略详细的说明。
与图2所示的第一通信发送装置203同样,第一通信发送装置703为了紧后车辆中的车间控制,将与第M后续车辆的车速以及加速度有关的信号发送到紧后车辆。
另外,第二通信发送装置710是在开头车辆1与第M后续车辆之间的通信中使用的发送装置,将与第M后续车辆的限制值计算部709算出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号发送到开头车辆1。
即,在采用统一选择低方式的车辆追随行驶系统中,多个后续车辆2分别计算加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,将算出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim分别发送到开头车辆1。
另外,只要是与在第M后续车辆中求出的加速度限制值有关的信号最终被传递到开头车辆1的结构,则第二通信发送装置710的实际的通信对方不限于第M后续车辆。
图10是表示在采用统一选择低方式的车辆追随行驶系统中,在开头车辆1上安装的车辆控制系统的一个方式的框图。
在开头车辆1上安装的车辆控制系统具备的加速度传感器801、车速传感器802、车辆质量推定装置804、路面摩擦推定装置805、路面坡度推定装置806是求取开头车辆1的加速度、车速、车辆质量、路面摩擦、路面坡度的装置。
另外,这些装置是具有与图4所示的加速度传感器401、车速传感器402、车辆质量推定装置404、路面摩擦推定装置405、路面坡度推定装置406同样的功能的装置,省略详细的说明。
通信接收装置808是在开头车辆1和后续车辆2之间的通信中使用的接收装置,为了与N台后续车辆2的每一个通信,包括从用于与第一后续车辆通信的接收装置至用于与第N后续车辆通信的接收装置为止的N个接收装置(第一通信接收装置-第N通信接收装置)而构成。
然后,通信接收装置808从N台后续车辆2的每一个获取与在各后续车辆2中计算的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim(第一加速度限制值-第N加速度限制值)有关的信号。
另外,若通信接收装置808能够获取与N台后续车辆2的每一个中求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号,则实际的通信对方不需要是各自对应的各后续车辆2。
另外,通信接收装置808可以通过能够接收来自多个通信对方(换言之,N台后续车辆2)的信号的一个通信机构成。
车辆控制装置812与图4所示的车辆控制装置412同样,具备根据上述的车速传感器802等装置获取的各种信息进行运算,输出运算出的结果的控制部812A,控制部812A具备限制值计算部807和选择低部809。
限制值计算部807与图4所示的限制值计算部407同样,按照图5的流程图所示的步骤,计算基本加速度限制值(基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb)。
选择低部809获取限制值计算部807算出的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb、以及从N台后续车辆2的每一个发送的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
然后,选择低部809将基本加速度限制值Alimb以及N个加速度限制值Alim中最小的值作为设定加速度限制值Alimc输出,另外,将基本减速度限制值Dlimb以及N个减速度限制值Dlim中最小的值作为设定减速度限制值Dlimc输出。
即,选择低部809获取包括根据从第一后续车辆发送的与第一后续车辆的行驶有关的各种因素计算出的第一加速度限制值、根据从第二后续车辆发送的与第二后续车辆的行驶有关的各种因素计算出的第二加速度限制值的N个加速度限制值,进而获取限制值计算部807根据与开头车辆1的行驶有关的各种因素计算出的基本加速度限制值,将这些中的最小值设定为基本加速度限制值。
通信发送装置803是在开头车辆1与作为开头车辆1的紧后车辆的第一后续车辆之间的通信中使用的发送装置,将与开头车辆1的车速以及加速度有关的信息作为在第一后续车辆中的车间控制中使用的信息向第一后续车辆发送。
驱动装置810与图4所示的驱动装置410同样,从选择低部809获取与设定加速度限制值Alimc有关的信号,对输出的驱动力加以限制,使得开头车辆1的加速度不超过设定加速度限制值Alimc。
另外,制动装置811与图4所示的制动装置411同样,从选择低部809获取与设定减速度限制值Dlimc有关的信号,对输出的制动力加以限制,使得开头车辆1的减速度不超过设定减速度限制值Dlimc。
图11概略地表示统一选择低方式中的队列全体中的加速度限制的步骤。
另外,在图11中,为了简化说明,示出限定于设定加速度限制值Alimc的计算,进而,各后续车辆2根据本车的最大加速度Amax、以及本车与紧前车辆的车间距离计算加速度限制值Alim的例子。
在图11中,后续车辆2中的第(n+2)台后续车辆根据本车的最大加速度Amax、以及本车与紧前车辆的车间距离,作为加速度限制值Alim而将0.3G的信号输出到开头车辆1。
另外,作为第(n+2)台后续车辆的紧前车辆的第(n+1)台后续车辆的最大加速度Amax是0.25G,但是第(n+1)台后续车辆为了缩小与紧前车辆的车间距离,要求将开头车辆1的加速度多限制0.05G,所以作为加速度限制值Alim将0.2G(0.2=0.25-0.05)的信号输出到开头车辆1。
进而,作为第(n+1)台后续车辆的紧前车辆的第n台后续车辆的最大加速度Amax是0.35G,但是第n台后续车辆为了缩小与紧前车辆的车间距离,要求将开头车辆1的加速度多限制0.1G,所以作为加速度限制值Alim将0.25G(0.25=0.35-0.1)的信号输出到开头车辆1。
另一方面,开头车辆1的最大加速度Amax是0.25G,开头车辆1将基本加速度限制值Alimb设定在0.25G。
然后,开头车辆1对从各后续车辆2发送的加速度限制值Alim、以及在本车中设定的基本加速度限制值Alimb进行选择低处理,将这些中的最小值设定在设定加速度限制值Alimc(在图11中,Alimc=0.20G),将本车的加速度限制在作为上限值的设定加速度限制值Alimc以下。
由此,可以抑制开头车辆1以比各车辆为了维持队列所需要的最大的加速度即设定加速度限制值Alimc高的加速度被加速的情况,进而各后续车辆2可以一边追随开头车辆1一边缩小车间而不超过自身的最大加速度Amax。
按照上述的图9-图11所示的车辆追随行驶系统,可以提高队列全体的连接维持的精度而不将开头车辆1的加速度以及减速度限制在需要以上。
进而,在上述的图9-图11所示的车辆追随行驶系统中,采用了后续车辆2的每一个中求出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的信息收集在开头车辆1中,在开头车辆1中统一进行选择低处理的统一选择低方式,所以对于形成队列的各车辆输出的限制值的每一个,提高在选择低的处理时刻的同时性。
在形成队列的各车辆具备选择低部,重复将选择低处理的结果例如递交给紧前车辆而进行选择低处理的逐次选择低方式的情况下,全部后续车辆2依次实施选择低处理而最终对开头车辆1传递限制值的信息,所以由于选择低处理的反复而发生延迟,延迟由于后续车辆2的台数增加而增大。
相对于此,在统一选择低方式中,直至后续车辆2的每一个求出的与加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信息被传递至开头车辆1为止的延迟仅是通信造成的延迟。
因此,与重复选择低处理的逐次选择低方式相比,在统一选择低方式中,用于设定加速度限制值Alimc以及设定减速度限制值Dlimc的计算的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的同时性提高,可以进一步提高队列全体的连接维持的精度。
「第四实施方式」
图12表示自由地行驶的开头车辆1与后续的第一后续车辆2a的2台车辆进行非机械性地连接而追随行驶的、队列行驶的一个方式。
以下,说明在有关2台车辆中的队列行驶中,限制开头车辆1的加速度以及减速度的处理。
图13表示在2台车辆中的队列行驶中,在第一后续车辆2a上安装的车辆控制系统的一个方式的框图。
第一后续车辆2a的车辆控制系统为了求取第一后续车辆2a的车速、车辆质量、路面摩擦、路面坡度、以及外界信息,具备:车速传感器901、车辆质量推定装置902、路面摩擦推定装置903、路面坡度推定装置904、外界识别装置905。
另外,第一后续车辆2a的车辆控制系统为了从开头车辆1获取与作为紧前车辆的开头车辆1的车速以及加速度有关的信息,具有作为开头车辆1和第一后续车辆2a之间的通信中的接收装置的通信接收装置906。
上述的车速传感器901、车辆质量推定装置902、路面摩擦推定装置903、路面坡度推定装置904、外界识别装置905、通信接收装置906是具有与图2所示的车速传感器202、车辆质量推定装置204、路面摩擦推定装置205、路面坡度推定装置206、外界识别装置207、通信接收装置208同样的功能的装置,省略详细的说明。
车辆控制装置914具备根据上述装置获取的各种信息进行运算,输出运算出的结果的控制部914A,控制部914A具备限制值计算部907以及车间控制部909。
限制值计算部907计算加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim,将与算出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号输出到通信发送装置908。
另外,限制值计算部907进行的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim的计算处理与前述的限制值计算部209同样,按照图3的流程图所示的步骤实施,所以省略详细的说明。
车间控制部909为了将第一后续车辆2a和作为紧前车辆的开头车辆1的车间距离保持在目标值,向第一后续车辆2a的驱动装置712输出加速指令,向制动装置713输出减速指令。
车间控制部711进行的用于车间控制的加速指令以及减速指令的输出处理与前述的车间控制部211同样地进行,所以省略详细的说明。
通信发送装置908是在开头车辆1和第一后续车辆2a之间的通信中使用的发送装置,将与第一后续车辆2a的限制值计算部907算出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号发送到开头车辆1。
另外,可以设为以下系统:第一后续车辆2a不具备限制值计算部907以及车间控制部909,而是第一后续车辆2a使用通信发送装置908将为了实施作为限制值计算部907以及车间控制部909的功能所需要的信息发送至开头车辆1,开头车辆1实施作为限制值计算部907以及车间控制部909的功能。
图14是表示在2台车辆的队列行驶中,开头车辆1上安装的车辆控制系统的一个方式的框图。
在开头车辆1上安装的车辆控制系统具备:加速度传感器1001、车速传感器1002、车辆质量推定装置1004、路面摩擦推定装置1005、路面坡度推定装置1006。
这些是具有与图4所示的加速度传感器401、车速传感器402、车辆质量推定装置404、路面摩擦推定装置405、路面坡度推定装置406同样的功能的装置,省略详细的说明。
通信接收装置1008是在开头车辆1和第一后续车辆2a之间的通信中使用的接收装置,获取与在第一后续车辆2a中计算出的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim有关的信号。
车辆控制装置1012与图4所示的车辆控制装置412同样,具备根据上述的车速传感器1002等获取的各种信息进行运算,输出运算出的结果的控制部1012A,控制部1012A具有限制值计算部1007和选择低部1009。
限制值计算部1007与图4所示的限制值计算部407同样,按照图5的流程图所示的步骤,计算基本加速度限制值(基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb)。
选择低部1009获取限制值计算部1007算出的基本加速度限制值Alimb以及基本减速度限制值Dlimb、以及从第一后续车辆2a发送的加速度限制值Alim以及减速度限制值Dlim。
然后,选择低部1009将基本加速度限制值Alimb和加速度限制值Alim的较小的一方作为设定加速度限制值Alimc输出,另外,将基本减速度限制值Dlimb和减速度限制值Dlim的较小的一方作为设定减速度限制值Dlimc输出。
通信发送装置1003是在开头车辆1和第一后续车辆2a之间的通信中使用的发送装置,将与开头车辆1的车速以及加速度有关的信息作为第一后续车辆2a中的车间控制中使用的信息发送至第一后续车辆2a。
驱动装置1010与图4所示的驱动装置410同样,从选择低部1009获取与设定加速度限制值Alimc有关的信号,对输出的驱动力加以限制,使得开头车辆1的加速度不超过设定加速度限制值Alimc。
另外,制动装置1011与图4所示的制动装置411同样,从选择低部1009获取与设定减速度限制值Dlimc有关的信号,对输出的制动力加以限制,使得开头车辆1的减速度不超过设定减速度限制值Dlimc。
如上述那样,在以开头车辆1和第一后续车辆2a这2台车辆形成的队列中,也可以通过根据与作为后续车辆的第一后续车辆2a的行驶有关的各种因素来限制开头车辆1的加速度或者减速度,使追随性提高。
即,根据与后续车辆的行驶有关的各种因素限制开头车辆1的制驱动力(加速度或者减速度)的处理也可以适用于2台车辆的队列行驶,与3台以上的队列行驶的情况同样,可以提高追随性从而改善连接维持的精度。
进而,在2台车辆的队列行驶的情况下,后续车辆是1台,所以与3台以上的队列的情况相比,可以简化控制结构。
在上述实施方式中说明的各技术的思想,只要不发生矛盾,就可以适当组合而使用。
另外,虽然参照优选的实施方式而具体地说明了本发明的内容,但是不言而喻,根据本发明的基本的技术思想以及教导,只要是本领域的技术人员,就能够采用各种变形方式。
例如,逐次选择低方式中,可以从开头车辆1的紧后车辆向最末尾依次发送选择低处理的结果,将与在各后续车辆中求出的限制值中的最小值有关的信号从最末尾的车辆发送到开头车辆,依次传递的方向不限于从最末尾朝向开头车辆的方向。
另外,可以构成为,将后续车辆分为多台车辆构成的组,对每组决定的1台后续车辆收集与同组的其它后续车辆中计算出的限制值有关的信息,从包括本车中求出的限制值的值中选择最小值而发送到开头车辆1,开头车辆1将从各组发送的限制值和在本车中求出的基本限制值中的最小值选择作为设定限制值。
另外,也可以构成为,在统一选择低方式中,从最末尾的后续车辆向开头车辆发送与限制值有关的信号,所以在队列长,最末尾的后续车辆和开头车辆的通信强度比阈值弱的情况下,从统一选择低方式切换为逐次选择低方式。
另外,可以设为以下系统,即作为在加速度限制值或者基本加速度限制值的运算中使用的与行驶有关的各种因素,使用从各后续车辆至开头车辆的距离、队列全体的长度(从最末尾的后续车辆至开头车辆的距离)、行驶路面的曲率、有无其它车辆向队列途中的插入、各车辆的燃料余量、电池余量、是否在车道变更中等信息。
另外,可以构成为,在组成队列时,将各后续车辆的最大加速度Amax或者最大减速度Dmax的信息收集在开头车辆等中,将最大加速度Amax或者最大减速度Dmax为最小的后续车辆选定作为实施加速度限制值的计算的车辆,在选定的后续车辆中,通过空气阻力等校正基于最大加速度Amax或者最大减速度Dmax的限制值,求取加速度限制值Alim或者减速度限制值Dlim,将与求出的加速度限制值Alim或者减速度限制值Dlim有关的信号发送至开头车辆1。
另外,可以设为根据与队列行驶中的车间距离和目标值之差有关的信息,选择用于输出加速度限制值的要求的车辆的系统,例如,可以在各后续车辆在车间距离的偏离为阈值以上时将本车选定作为输出加速度限制值的要求的车辆,或者开头车辆收集与各后续车辆中的车间距离的偏离有关的信息,选定用于输出加速度限制值的要求的车辆。
另外,可以设为仅限制开头车辆的加速度(正的加速度)和减速度(负的加速度)的其中一个的系统。
即,本发明不限于上述的实施方式,而是包括各种变形例。例如,上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地说明了的方式,不一定限于具有说明的全部结构的方式。另外,能够将某个实施方式的结构的一部分转换为其它实施方式的结构,另外,也能够在某个实施方式的结构上增加其它实施方式的结构。另外,对于各实施方式的结构的一部分,能够进行其它结构的追加、删除、置换。
本申请要求基于2019年7月26日提交申请的日本国专利申请第2019-137604号的优先权。包括2019年7月26日提交申请的日本国专利申请第2019-137604号的说明书、权利要求、附图、以及摘要的全部公开内容,通过参照作为全体并入本申请中。
附图标记说明
1…开头车辆,2…后续车辆,3…第一后续车辆,201、401…加速度传感器,202、402…车速传感器,204、404…车辆质量推定装置,205、405…路面摩擦推定装置,206、406…路面坡度推定装置,209…限制值计算部,210…第二通信发送装置,211…车间控制部,212、410…驱动装置,213、411…制动装置,214、412…车辆控制装置,214A、412A…控制部,407…限制值计算部,409…选择低部。

Claims (12)

1.一种车辆控制装置,
在包括开头车辆和从所述开头车辆后续的第一后续车辆的多个车辆非机械性地连接而进行追随行驶的车辆追随行驶系统中,所述车辆控制装置具备被安装于所述开头车辆的控制部,该控制部根据输入的信息进行运算,将运算出的结果输出到制动装置或者驱动装置,
所述控制部将根据与所述第一后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第一加速度限制值、以及根据与所述开头车辆的行驶有关的各种因素求出的基本加速度限制值、中较小的值设定为所述开头车辆的设定加速度限制值,
所述控制部将用于控制所述制动装置或者所述驱动装置的加速度指令通过所述设定加速度限制值进行限制后输出。
2.如权利要求1所述的车辆控制装置,其中,
与所述第一后续车辆的行驶有关的各种因素包括与作为所述第一后续车辆的性能的第一最大加速度有关的信息,
与所述开头车辆的行驶有关的各种因素包括与作为所述开头车辆的性能的基本最大加速度有关的信息。
3.如权利要求2所述的车辆控制装置,其中,
与所述第一后续车辆的行驶有关的各种因素还包括:根据所述第一后续车辆相对于最接近的前行车辆的第一相对距离以及所述第一后续车辆相对于最接近的前行车辆的第一相对速度而求出的第一加速度。
4.如权利要求3所述的车辆控制装置,其中,
所述第一加速度是与驱动有关的、速度增加的方向的加速度。
5.如权利要求3所述的车辆控制装置,其中,
所述第一加速度是与制动有关的、速度减少的方向的加速度。
6.如权利要求1所述的车辆控制装置,其中,
所述多个车辆还包括:比所述第一后续车辆更后续的第二后续车辆,
所述控制部将所述第一加速度限制值、根据与所述第二后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第二加速度限制值、以及所述基本加速度限制值、中最小的值设定为所述开头车辆的设定加速度限制值。
7.如权利要求6所述的车辆控制装置,其中,
与所述第一后续车辆的行驶有关的各种因素包括与作为所述第一后续车辆的性能的第一最大加速度有关的信息,
与所述第二后续车辆的行驶有关的各种因素包括与作为所述第二后续车辆的性能的第二最大加速度有关的信息,
与所述开头车辆的行驶有关的各种因素包括与作为所述开头车辆的性能的基本最大加速度有关的信息。
8.如权利要求7所述的车辆控制装置,其中,
与所述第一后续车辆的行驶有关的各种因素还包括:根据所述第一后续车辆相对于最接近的前行车辆的第一相对距离以及所述第一后续车辆相对于最接近的前行车辆的第一相对速度而求出的第一加速度,
与所述第二后续车辆的行驶有关的各种因素还包括:根据所述第二后续车辆相对于最接近的前行车辆的第二相对距离以及所述第二后续车辆相对于最接近的前行车辆的第二相对速度而求出的第二加速度。
9.如权利要求6所述的车辆控制装置,其中,
所述控制部将所述第一加速度限制值和所述第二加速度限制值中较小的值即后续车辆限制值、以及所述基本加速度限制值、中较小的值设定为所述设定加速度限制值。
10.如权利要求6所述的车辆控制装置,其中,
所述控制部获取从所述第一后续车辆发送的所述第一加速度限制值,获取从所述第二后续车辆发送的所述第二加速度限制值。
11.一种车辆控制方法,其是包括开头车辆和比所述开头车辆后续的第一后续车辆的多个车辆非机械性地连接而进行追随行驶的车辆追随行驶系统中的所述开头车辆的车辆控制方法,
将根据与所述第一后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第一加速度限制值、以及根据与所述开头车辆的行驶有关的各种因素求出的基本加速度限制值、中较小的值设定为所述开头车辆的设定加速度限制值,
将用于控制所述开头车辆的制动装置或者驱动装置的加速度指令通过所述设定加速度限制值进行限制后输出。
12.一种车辆追随行驶系统,其是包括开头车辆和比所述开头车辆后续的第一后续车辆的多个车辆非机械性地连接而进行追随行驶的车辆追随行驶系统,
所述开头车辆具备:
所述控制部,将根据与所述第一后续车辆的行驶有关的各种因素求出的第一加速度限制值、以及根据与所述开头车辆的行驶有关的各种因素求出的基本加速度限制值、中较小的值设定为所述开头车辆的设定加速度限制值,
将用于控制所述开头车辆的加速度的加速度指令通过所述设定加速度限制值进行限制后输出;以及
制动装置或者驱动装置,获取从所述控制部输出的所述加速度指令。
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