JP2016070901A

JP2016070901A - 車車間通信装置

Info

Publication number: JP2016070901A
Application number: JP2014203717A
Authority: JP
Inventors: 三島　康之; Yasuyuki Mishima; 康之三島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2016-05-09

Abstract

【課題】車両ごとに検出される車速パルスを元に送信パルスを生成し、この送信パルスを車速情報として送受信して、近接する車両同士で車速や加速度の交換を安価且つ簡易に行うことができ、原動機付自転車や軽車両にも搭載可能な車車間通信装置を提供する。【解決手段】普通車両１０では、パルス変調回路５１が、車速センサ１１が検出した車速パルスＰ１０を予め定めた車速Ｖ０の大きさに対応するパルスレートＰ０に基づいた矩形波の送信パルスＰ１に変調し、発光素子５２が送信パルスＰ１を大型車両２０の受光素子５３へ送信すると共に、大型車両２０では、受光素子５３が送信パルスＰ１を受信し、パルス変調回路５１が、送信パルスＰ１を大型車両２０の制御装置２５及びパルス変換回路２６で読み込める読込パルスＰ１’に変調して、出力する構成にした。【選択図】図１

Description

本発明は、車車間通信装置に関し、より詳細には、車両ごとに検出される車速パルスを元に送信パルスを生成し、この送信パルスを車速情報として送受信して、近接する車両同士で車速や加速度の交換を安価且つ簡易に行うことができ、原動機付自転車や軽車両にも搭載可能な車車間通信装置に関する。

走行中の車両の前後左右に近接する車両の速度や距離などを正確に取得して、ドライバが車間距離の維持や急な減速などに対応できれば、危険事象を事前に回避できる。なお、車両は、自動車、自動二輪車、電動付自転車、及び自転車などの軽車両を例示できる。

車両のうちの自動車に関しては、ＧＰＳなど衛星測位システムを利用した車車間通信装置や、ミリ波レーダやレーザーレーダを搭載し、発光ダイオードなどの発光素子を送信手段とし、電波およびフォトダイオードなどの受光素子やカメラなどを受信手段とした車車間通信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、衛星測位システムを利用した車車間通信装置は、測位精度の制限のため自車に近接する直前車両の情報を同定できない場合があった。また、特許文献１に記載のような車車間通信装置は、ミリ波レーダやレーザーレーダのみでは、速度や加速度などの自車に近接する直前車両の情報の取得が困難であることから、車速などの情報を送受信するためのシステムと組み合わせており、低価格な車両への展開が困難であった。

また、それらの車車間通信装置は、車両ＩＤ、車速、加速度、車間距離、及びブレーキタイミングなど、多くの情報を自車と自車に近接する直前車両との間で送受信するため送受信される信号が複雑になることから電子回路も複雑化する。そのため、原動機付自転車や自転車などの軽車両には搭載が困難であった。加えて、デバイスのコストが高く且つ相応の電力消費が生じることから、原動機付自転車や軽車両には搭載がし難かったり困難であったりした。

特開２０１４−４２１５４号広報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、車両ごとに検出される車速パルスを元に送信パルスを生成し、この送信パルスを車速情報として送受信して、近接する車両同士で車速や加速度の交換を安価且つ簡易に行うことができ、原動機付自転車や軽車両にも搭載可能な車車間通信装置を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の車車間通信装置は、道路上を走行する車両に搭載され、該車両の車軸又は動力を該車軸に伝達する駆動軸の回転に比例した車速パルスを検出する車速センサと、該車速センサに接続されて、該車速パルスに基づいて該車両の制御を行う、又は該車両に設置された表示装置に該車速パルスに基づいた車速を表示させる電子回路とを有し、複数の該車両の間で情報を送受信する車車間通信装置において、前記車速センサ、及び前記電子回路に接続されたパルス変調手段と、該パルス変調手段に接続さ
れたパルス送信手段と、該パルス変調手段に接続されたパルス受信手段とを備え、送信側の前記車車間通信装置では、前記パルス変調手段が、前記車速センサが検出した前記車速パルスを予め定めた車速の大きさに対応するパルス周波数に基づいた矩形波の送信パルスに変調し、前記パルス送信手段が該送信パルスを受信側の前記車車間通信装置の前記パルス受信手段へ送信すると共に、受信側の前記車車間通信装置では、前記パルス受信手段が前記送信パルスを受信し、前記パルス変調手段が、該送信パルスを受信側の前記車車間通信装置を搭載した車両の前記電子回路で読み込める読込パルスに変調して、前記電子回路に出力する構成にしたことを特徴とするものである。

本発明の車車間通信装置によれば、車速センサの検出した車速パルスを、予め定めた車速の大きさに対応するパルス周波数に基づいた矩形波等を送信パルスに変調する。この車速に相当する送信パルスを送受信することで、近接する車両同士で車速、加速度、及び減速度などの走行情報の交換を安価且つ簡易に行うことができる。そして、確度の高い走行情報を簡易な構成で取得して、運転手にその走行情報を提供したり、車両の速度制御を行ったりできる。これにより、近接する車両同士の衝突の回避や、車両の省エネルギーの運転制御を実現できる。

また、送受信される送信パルスを規定することで、電子回路なども単純化できること、且つデバイスのコストを低減すること、且つデバイスの電力消費を抑制することから、原動機付自転車や軽車両にも搭載可能となる。これにより、道路上を走行する車両の種類を問わずに走行情報の交換ができ、事故低減への貢献や運転負荷の軽減が可能となる。

本発明の車車間通信装置の実施形態を例示する説明図である。図１の大型車両に搭載された車車間通信装置の実施形態を例示する説明図である。本発明の車車間通信装置の他の実施形態を例示する説明図である。図３の軽車両に搭載された車車間通信装置の実施形態を例示する説明図である。

以下、本発明の車車間通信装置の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態の車車間通信装置５０が通信している状態を示す。なお、運転手については図示しないこととする。

これらの車車間通信装置５０は、普通車両１０に搭載されたもの、トラックなどの大型車両２０に搭載されたもののそれぞれが相互に情報を送受信するものである。

ここで、普通車両１０の車速をＶ１とし、大型車両２０の車速をＶ２とする。また、普通車両１０からの送信パルスをＰ１とし、大型車両２０からの送信パルスをＰ２とする。

また、普通車両１０に設置された車速センサ１１と大型車両２０に設置された車速センサ２１には、駆動軸の一回転当たりに発生するパルス数と、車速が基準速度時の車速センサの駆動回転速度とがそれぞれ固有に設定されている。自動車用スピードメータにおけるＪＩＳ規格であるＪＩＳＤ５６０１に準拠すると、普通車両１０及び大型車両２０のパルス数は一回転当たり２パルス、４パルス、８パルス、１６パルス、２０パルス、２５パルスの等の値に設定されており、基準速度６０ｋｍ／ｈ時の車速センサ１１及び２１の駆動回転速度が６３７ｒｐｍに設定されている。

そのため、普通車両１０の車速Ｖ1と大型車両２０の車速Ｖ２とが同じ場合でもパルス
数が異なると、車速センサ１１の検出する車速パルスＰ１０と、車速センサ２１の検出する車速パルスＰ２０とが異なる。以下では、普通車両１０のパルス数をＮ１０及び駆動回転速度をＶ１０とし、大型車両２０のパルス数をＮ２０及び駆動回転速度をＶ２０とする。

図２に示すように、大型車両２０においては、車速センサ２１が、エンジン２２から変速機２３を介して図示しない車軸へ動力を伝達する駆動軸２４の回転に比例した車速パルスＰ２０を検出している。そして、車速センサ２１の検出した車速パルスＰ２０は電子回路として設けられた制御装置２５とパルス変換回路２６とに送られている。制御装置２５は、車速パルスＰ２０に応じてエンジン２２や変速機２３などを制御している。また、パルス変換回路２６は、車速パルスＰ２０に基づいた電流を表示装置であるスピードメータ２７に流して、スピードメータ２７に車速Ｖ２を表示させている。

なお、この実施形態では、大型車両２０のパルス数Ｎ２０が一回転当たり４パルスに設定されており、基準速度６０ｋｍ／ｈ時の車速センサ２１の駆動回転速度Ｖ２０が６３７ｒｐｍに設定されている。

また、図示しないが普通車両１０も大型車両２０と略同様の構成を有している。普通車両１０に搭載されている車速センサ１１が検出した車速パルスＰ１０は、制御装置１５とパルス変換回路１６とに送られている。普通車両１０のパルス数Ｎ１０が一回転当たり６パルスに設定されており、基準速度６０ｋｍ／ｈ時の車速センサ１１の駆動回転速度Ｖ１０が６３７ｒｐｍに設定されている。

このような普通車両１０、及び大型車両２０のそれぞれに搭載される車車間通信装置５０において、図２に示す大型車両２０を例にすると、車速センサ２１及び制御装置２５、並びにパルス変換回路２６に接続されたパルス変調手段としてパルス変調回路５１と、そのパルス変調回路５１に接続されたパルス送信手段としての発光素子５２と、パルス変調回路５１に接続されたパルス受信手段としての受光素子５３とを備えている。

パルス変調回路５１は、車速センサ２１が検出した車速パルスＰ２０を予め定めた車速Ｖ０の大きさに対応するパルスレート（パルス周波数）Ｐ０に基づいて、矩形波の送信パルスＰ２に変調している。

この車速Ｖ０の大きさに対応するパルスレートＰ０とは、大型車両２０に固有に設定されたパルス数Ｎ２０と、基準速度６０ｋｍ／ｈ時の車速センサ２１の駆動回転速度Ｖ２０とに基づいている。

例えば、大型車両２０に固有に設定されたパルス数Ｎ２０を一回転当たり４パルス、駆動回転速度Ｖ２０を６３７ｒｐｍとすると、大型車両２０の車速Ｖ２が基準速度６０ｋｍ／ｈのときに、車速パルスＰ２０のパルスレートは４２．４７ｐｐｓとなる。

この車速パルスＰ２０をそのまま発光素子５２から送信し、車速センサ１１のパルス数Ｎ１０の普通車両１０に搭載した受光素子５３で受信しても大型車両２０の走行情報を得ることができない。

そこで、パルス変調回路５１で、その車速パルスＰ２０を大型車両２０に固有に設定されたパルス数Ｎ２０と駆動回転速度Ｖ２０とを用いて、予め定めた車速Ｖ０の大きさに対応するパルスレートＰ０に基づいた送信パルスＰ２に変調することで、車速センサ１１のパルス数Ｎ１０の普通車両１０に搭載した受光素子５３で受信し、大型車両２０の走行情報を得ることが可能となる。例えば、車速Ｖ０を６０ｋｍ／ｈとし、パルスレートＰ０を
１６．６７ｐｐｓとすると、大型車両２０の車速Ｖ２が基準速度６０ｋｍ／ｈのときの送信パルスＰ２のパルスレートは、パルス数Ｎ２０と駆動回転速度Ｖ２０とを用いて変調された１６．６７ｐｐｓとなる。

また、パルス変調回路５１は、受光素子５３が受信した送信パルスＰ１を大型車両２０の制御装置２５及びパルス変換回路２６で読み込める読込パルスＰ１’に変調して、制御装置２５及びパルス変換回路２６に出力している。この読込パルスＰ１’は、大型車両２０に固有に設定されたパルス数Ｎ２０と、基準速度６０ｋｍ／ｈ時の車速センサ２１の駆動回転速度Ｖ２０とにより、車速センサ２１で検出される車速パルスＰ２０と同様に処理できるパルスに変調されている。

例えば、普通車両１０に固有に設定されたパルス数Ｎ１０を一回転当たり６パルス、駆動回転速度Ｖ１０を６３７ｒｐｍとすると、車速パルスＰ１０のパルスレートが７６．４４ｐｐｓとなり、送信された送信パルスＰ１が２０．０ｐｐｓとなる。この送信パルスＰ１を受信した大型車両２０のパルス変調回路５１で変調される読込パルスＰ１’は、５０．９６ｐｐｓとなり、パルス変換回路２６で変換されて、ディスプレイ装置２８に表示される普通車両１０の車速Ｖ１は７２ｋｍ／ｈとなる。

発光素子５２は、ＬＥＤランプなどを例示できる。この発光素子５２は、点滅、あるいは明度を変えるなどして、矩形波を送信している。

受光素子５３は、フォトダイオードやカメラなどの撮像装置を例示できる。この受光素子５３は、発光素子５２の点滅などから矩形波を受信している。

次に、普通車両１０に搭載された送信側の車車間通信装置５０と大型車両２０に搭載された受信側の車車間通信装置５０との間の通信方法について説明する。

普通車両１０に搭載された車車間通信装置５０が情報を送信する際に、車速センサ１１に接続されたパルス変調回路５１が、車速パルスＰ１０を、パルス数Ｎ１０、及び基準速度６０ｋｍ／ｈ時の車速センサ１１の駆動回転速度Ｖ１０を用いて矩形波の送信パルスＰ１に変調する。

次いで、発光素子５２が送信パルスＰ１に基づいて点滅して、矩形波の送信パルスＰ１を大型車両２０に搭載された受信側の車車間通信装置５０の受光素子５３へ送信する。

次いで、大型車両２０に搭載された受信側の車車間通信装置５０では、受光素子５３が普通車両１０に搭載された送信側の車車間通信装置５０の発光素子５２から送信された送信パルスＰ１を受信する。

次いで、大型車両２０の車車間通信装置５０のパルス変調回路５１が送信パルスＰ１を、大型車両２０に固有に設定されたパルス数Ｎ２０及び駆動回転速度Ｖ２０を用いて、読込パルスＰ１’に変調して、制御装置２５及びパルス変換回路２６に出力する。

制御装置２５やパルス変換回路２６では、読込パルスＰ１’を車速センサ２１で検出した車速パルスＰ２０と同様に処理することができる。つまり、読込パルスＰ１’に基づいた普通車両１０の車速Ｖ１や、読込パルスＰ１’の変化に基づいた普通車両１０の加速度及び減速度などの確度の高い普通車両１０の走行情報を取得可能となる。

例えば、制御装置２５は、それらの走行情報から、エンジン２２や変速機２３を制御して、前走している普通車両１０に追走するように大型車両２０をオートクルーズさせたり
、普通車両１０と大型車両２０とが衝突しないように大型車両２０の走行を制御したりできる。

また、パルス変換回路２６は、読込パルスＰ１’ に基づいた電流を表示装置であるディスプレイ装置２８に流して、ディスプレイ装置２８に普通車両１０の車速Ｖ１や加速度などを表示できる。

このように、上記の車車間通信装置５０によれば、普通車両１０に搭載された車車間通信装置５０が、車速センサ１１の検出した車速パルスＰ１０を予め定めた車速Ｖ０の大きさに対応するパルスレートＰ０に基づいた送信パルスＰ１に変調する。そして、この車速に対応した送信パルスＰ１を送信する。一方、大型車両２０に搭載された車車間通信装置５０が、車速センサ２１の検出した車速パルスＰ２０を予め定めた車速Ｖ０の大きさに対応するパルスレートＰ０に基づいた送信パルスＰ１に変調する。そして、この変調された送信パルスＰ１を送信する。つまり、変調された送信パルスＰ１、Ｐ２を車車間通信装置５０の間で送受信するので、近接する普通車両１０及び大型車両２０同士で車速、加速度、及び減速度の交換を安価且つ簡易に行うことができる。

例えば、大型車両２０では、確度の高い普通車両１０の走行情報を簡易な構成で取得して、ディスプレイ装置２８により運転手に普通車両１０の走行情報を提供したり、制御装置２５により大型車両２０の速度制御を行ったりできる。これにより、近接する普通車両１０との衝突の回避や、大型車両２０の省エネルギーの運転制御を実現できる。

図３に示すように、この車車間通信装置５０においては、複数の発光素子５２と複数の受光素子５３とを備え、一対の発光素子５２と受光素子５３とが、少なくとも大型車両２０などの車両の前後左右の四方向に配置されることが望ましい。

この構成によれば、大型車両２０の前後のみではなく、左右方向に近接する原動機付自転車３０や自転車４０の走行情報も取得可能となり、より事故低減への貢献には有利となる。

この車車間通信装置５０においては、送受信される送信パルスＰ１、Ｐ２を予め定めた車速Ｖ０の大きさに対応するパルスレートＰ０に基づいた矩形波のように単純化することで、パルス変調回路５１及び電子回路も単純化できること、且つ各デバイスのコストを低減すること、且つ各デバイスの電力消費を抑制することから、原動機付自転車３０や軽車両の自転車４０にも搭載可能となる。

図４に示すように、軽車両である自転車４０においては、前輪４１のハブ４２の内部に搭載されて、前輪４１の回転により自転車４０の車速Ｖ４に比例した回転数で駆動する発電装置であるハブダイナモ４３と、このハブダイナモ４３で生じる電気信号の変動から車速Ｖ４を割り出して車速パルスＰ４０に変換する電気信号変換装置４４とを備えている。

この自転車４０は走行中にハブダイナモ４３による発電によってランプ４５を点灯させている。また、電気信号変換装置４４から送信された車速パルスＰ４０は電子回路として設けられた速度メータ装置４６のパルス変換回路４７に送られている。パルス変換回路４７が車速パルスＰ４０に基づいた電流を表示装置であるスピードメータ４８に流して、スピードメータ４８に車速Ｖ４を表示させている。なお、自転車４０では、ハブ４２にＭＲ素子を固定し、そのＭＲ素子の磁気を検出する車速センサを用いてもよい。

この車速パルスＰ４０は、パルス数Ｎ４０が一回転当たり１パルスに設定されており、基準速度を６０ｋｍ／ｈとした時のハブダイナモ４３の駆動回転速度Ｖ４０が、タイヤの
呼び径が自転車タイヤにおけるＪＩＳ規格であるＪＩＳＫ６３０２に準拠した２６インチの場合に、１０００ｒｐｍに設定されている。

このような自転車４０に搭載される車車間通信装置５０においては、例えば、自転車４０に固有に設定されたパルス数Ｎ４０を一回転当たり１パルス、駆動回転速度Ｖ４０を１０００ｒｐｍとすると、自転車４０の車速Ｖ４の平均速度１５ｋｍ／ｈのときの、車速パルスＰ４０のパルスレートは４．１７ｐｐｓとなる。一方、送信パルスＰ４のパルスレートは、予め定めた車速Ｖ０の大きさに対応するパルスレートＰ０に基づいて変調されて、４．１７ｐｐｓとなる。

一方、大型車両２０に固有に設定されたパルス数Ｎ２０を一回転当たり４パルス、駆動回転速度Ｖ２０を６３７ｒｐｍとすると、車速パルスＰ２０は５０．９６ｐｐｓとなり、送信された送信パルスＰ２は２０．０ｐｐｓとなる。自転車４０のパルス変調回路５１で変調される読込パルスＰ２’は、２０．０ｐｐｓとなり、パルス変換回路４７で変換されて、スピードメータ４８に表示される大型車両２０の車速Ｖ２は７２ｋｍ／ｈとなる。

前述した通り、上記の車車間通信装置５０は、原動機付自転車３０や軽車両である自転車４０にも搭載可能となる。これにより、道路上を走行する車両の種類を問わずに速度や加速度の交換ができ、事故低減への貢献や運転負荷の軽減が可能となる。

なお、普通車両１０、大型車両２０、及び原動機付自転車３０に搭載される車車間通信装置５０においては、発光素子５２を前照灯などのライトで構成すると、設置要件の統一が行い易く、車載性の向上には有利となる。

また、各車両に搭載される車車間通信装置５０においては、受光素子５３が発光素子５２からの送信パルスを受信したときに、自車に近接する車両があることを警告するなどの警告手段を設けることが望ましい。更に、車両の種類に応じた平均速度などから、近接する車両を区別する手段を設けてもよい。加えて、予め実験などにより発光素子５２と受光素子５３との間で送受信できる距離を求めておき、その距離を表示するように構成することもできる。

また、普通車両１０、大型車両２０、及び原動機付自転車３０の車速センサの代わりに、車速に比例した回転数で駆動する発電装置と、発電装置の電気信号の変動を車速パルスに変換する電気信号変換装置とを用いて車速パルスを検出してもよい。

１０普通車両
１１車速センサ
２０大型車両
２１車速センサ
２４駆動軸
２５制御装置
２６パルス変換回路
３０原動機付自転車
４０自転車
４２ハブ
４３ハブダイナモ
４４電子信号変換装置
４７パルス変換回路
５０車車間通信装置
５１パルス変調回路
５２発光素子
５３受光素子
Ｐ１〜Ｐ４送信パルス
Ｐ１０〜Ｐ４０車速パルス
Ｐ１’〜Ｐ４’ 読込パルス

Claims

道路上を走行する車両に搭載され、該車両の車軸又は動力を該車軸に伝達する駆動軸の回転に比例した車速パルスを検出する車速センサと、該車速センサに接続されて、該車速パルスに基づいて該車両の制御を行う、又は該車両に設置された表示装置に該車速パルスに基づいた車速を表示させる電子回路とを有し、複数の該車両の間で情報を送受信する車車間通信装置において、
前記車速センサ、及び前記電子回路に接続されたパルス変調手段と、該パルス変調手段に接続されたパルス送信手段と、該パルス変調手段に接続されたパルス受信手段とを備え、
送信側の前記車車間通信装置では、前記パルス変調手段が、前記車速センサが検出した前記車速パルスを予め定めた車速の大きさに対応するパルス周波数に基づいた矩形波の送信パルスに変調し、前記パルス送信手段が該送信パルスを受信側の前記車車間通信装置の前記パルス受信手段へ送信すると共に、
受信側の前記車車間通信装置では、前記パルス受信手段が前記送信パルスを受信し、前記パルス変調手段が、該送信パルスを受信側の前記車車間通信装置を搭載した車両の前記電子回路で読み込める読込パルスに変調して、前記電子回路に出力する構成にしたことを特徴とする車車間通信装置。
前記パルス変調手段が、前記車速パルス又は前記読込パルスと前記送信パルスとの変調を、搭載された車両に固有に設定された前記車軸又は前記駆動軸の一回転当たりに発生するパルス数と、該車両に固有に設定された該車両の車速が基準速度時の前記車速センサの駆動回転速度とに基づいて行う構成にした請求項１に記載の車車間通信装置。
複数の前記パルス送信手段と複数の前記パルス受信手段とを備え、該パルス送信手段と該パルス受信手段とが、少なくとも前記車両の前後左右の四方向に配置された請求項１又は２に記載の車車間通信装置。
前記車両のうちの一つが軽車両である請求項１〜３のいずれか１項に記載の車車間通信装置。
前記車速センサに代えて、前記車両の車速に比例した回転数で駆動する発電装置と、該発電装置の電気信号の変動を前記車速パルスに変換する電気信号変換装置とを備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の車車間通信装置。