JP2019189032A - 隊列走行システム - Google Patents

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Hirokazu Okuyama
宏和 奥山
信彦 小島
Nobuhiko Kojima
信彦 小島
直 一ノ瀬
Sunao Ichinose
直 一ノ瀬
安井 博文
Hirobumi Yasui
博文 安井
政義 武田
Masayoshi Takeda
政義 武田
修一 米村
Shuichi Yonemura
修一 米村
山川 知也
Tomoya Yamakawa
知也 山川
青野 慎也
Shinya Aono
慎也 青野
麗奈 成瀬
Rena Naruse
麗奈 成瀬
禎弘 川原
Sadahiro Kawahara
禎弘 川原
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Abstract

【課題】一般車両の隊列への割り込みに対して適切に対処することができる隊列走行システムを提供する。【解決手段】隊列走行システムは、隊列を組む複数の車両CS1,CS2,CS3の各々に搭載される車両制御システムを有している。車両制御システムは、自車両の前方を監視する前方監視センサと、自車両の走行を制御する制御装置と、を備えている。制御装置は、センサを通じて隊列内における自車両の前方に割り込もうとする一般車両COが検出されるとき、その一般車両COの走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を調整する。たとえば隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を狭めることにより一般車両COの隊列内への割り込みを抑制する。逆に、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を広げることにより、一般車両を安全に隊列内に進入させる。【選択図】図6

Description

本発明は、隊列走行システムに関する。
従来、たとえば特許文献1に記載されるように、複数台の車両における車車間通信を利用した車間距離制御の実行を通じて、複数台の車両に隊列走行を行わせる技術が知られている。
特開2012−30666号公報
隊列走行を行っている場合、一般車両が隊列内に割り込んでくることがある。たとえば複数台の車両が隊列走行している車線に合流路から一般車両が合流してくる状況などにおいて、隊列内への割り込みが発生しやすい。
本発明の目的は、隊列への割り込みに対して適切に対処することができる隊列走行システムを提供することにある。
上記目的を達成し得る隊列走行システムは、隊列を組む複数の車両の各々に搭載される車両制御システムを含み、前記車両制御システムは先行車両との間の無線通信を通じて前記先行車両に自車両が追従するように自車両を制御する。前記車両制御システムは、自車両の少なくとも前方を監視するセンサと、自車両の走行を制御する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、前記センサを通じて隊列内における自車両の前方に割り込もうとする一般車両が検出されるとき、前記一般車両の走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を調整する。
この構成によれば、隊列内へ割り込もうとする一般車両の走行状態に応じて隊列の車間距離を調整することにより、一般車両の隊列への割り込みに対して適切に対処することが可能である。
上記の隊列走行システムにおいて、前記制御装置は、前記センサを通じて隊列内における自車両の前方に割り込もうとする一般車両が検出されるとき、前記一般車両の走行状態に応じて、a.隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を維持すること、b.隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を狭めること、c.隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を広げること、のうちいずれか一を行うことが好ましい。
この構成によれば、隊列内における自車両の前方に割り込もうとする一般車両が検出されるとき、一般車両の走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を維持すること、または狭めることにより、一般車両が隊列内における自車両の前方に割り込むことを抑制することができる。逆に、一般車両の走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を広げることにより、一般車両を隊列内へ安全に進入させることができる。このように、隊列内へ割り込もうとする一般車両に対して柔軟に対処することができる。
上記の隊列走行システムにおいて、前記制御装置は、前記センサを通じて前記一般車両が隊列内における自車両前方へ割り込んだことが検出されるとき、隊列を組む車両と無線通信を通じて連携することにより、隊列全体としての運行速度を、前記一般車両の隊列内への割り込みが検出される前よりも遅い速度に維持することが好ましい。
この構成によれば、隊列内に一般車両が割り込んだ状態での走行の安全性を確保することができる。
本発明の隊列走行システムによれば、一般車両の隊列への割り込みに対して適切に対処することができる。
隊列走行システムの一実施の形態の概略を示す構成図。 一実施の形態における車両制御システムのブロック図。 (a)は、隊列に一般車両が割り込もうとしている場合に隊列の車間距離を維持するときの様子を示す模式図、(b)は、隊列に一般車両が割り込もうとしている場合に隊列の車間距離を狭めるときの様子を示す模式図。 (a)は、隊列に一般車両が割り込もうとしている場合に隊列の車間距離を広げるときの様子を示す模式図、(b)は、隊列に一般車両が割り込んだときの隊列の走行状態を示す模式図。 隊列に一般車両が割り込んだときの隊列の走行状態を示す模式図。 隊列の複数箇所に一般車両が割り込もうとしている場合に隊列の車間距離を調整するときの様子を示す模式図。
以下、隊列走行システムの一実施の形態を説明する。
図1に示すように、隊列走行システム10は、隊列を組む複数台(ここでは3台)の車両CS1,CS2,CS3にそれぞれ1つずつ搭載される車両制御システム11を有している。
図2に示すように、車両制御システム11は、ECU(電子制御装置)20、前方監視センサ21、後方監視センサ22、側方監視センサ23、車速センサ24、加速度センサ25、GPS受信機26および車車間通信装置27を有している。また、車両制御システム11は、スロットルアクチュエータ31、ブレーキアクチュエータ32、およびステアリングアクチュエータ33を有している。
前方監視センサ21は、車両の前部に設けられて、自車両の前方を監視するとともに自車両の直前を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。後方監視センサ22は、車両の後部に設けられて、自車両の後方を監視するとともに自車両の直後を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。側方監視センサ23は、車両の側部に設けられて、自車両の側方を監視するとともに自車両の側方を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。これら監視センサ(21,22,23)は、たとえばレーザーレーダまたはミリ波レーダ、およびカメラを含んでいる。
車速センサ24は、自車両の走行速度を検出する。加速度センサ25は、自車両の前後方向の加速度を検出する。GPS受信機26は、GPS(Global Positioning System)用の人工衛星からの測位信号を受信し、当該受信される測位信号に基づき自車両の位置(緯度、経度)および方位を検出する。車車間通信装置27は、車両間において無線通信を行う。
スロットルアクチュエータ31は、スロットル開度の調節を通じてエンジンへの燃料供給量を調節する。ブレーキアクチュエータ32は、ブレーキを通じて車両を減速させるための制動力を調節する。ステアリングアクチュエータ33は、ステアリングロッド(転舵軸)を軸方向に駆動させることにより左右の車輪を転舵する。
ECU20は、車両全体を統括して制御する。ECU20は、スロットルアクチュエータ31を通じてエンジンの出力を制御する。ECU20は、車両を加速させるときにはスロットルアクチュエータ31を通じてエンジンに対する燃料供給量を増大させる一方、車両を減速させるときにはスロットルアクチュエータ31を通じてエンジンに対する燃料供給量を減少させる。また、ECU20は、ブレーキアクチュエータ32を通じて車両の制動力を制御する。ECU20は、スロットルアクチュエータ31およびブレーキアクチュエータ32を通じて、車両の速度および車間距離を制御する。また、ECU20は、ステアリングアクチュエータ33を通じて車両の転舵角(タイヤの切れ角)を制御する。
ECU20は、車車間通信装置27を通じて、車車間通信装置27が搭載された他の車両との間で車両の走行データおよび識別情報(ID)などの情報を授受する。走行データは、自車両の走行状態に関する情報であって、たとえば自車両の位置、速度、加速度および方位(進行方向)などの情報を含む。識別情報は、自車両に固有の車両識別情報、および自車両が所属する隊列に固有の隊列識別情報を含んでいる。
ECU20は、ACC(Adaptive Cruise Control)制御を実行する。ACC制御とは、前方監視センサ21を通じて直前の先行車両(一般車両を含む。)との距離を測定し、あらかじめ設定された車間距離と速度を維持しつつ前方車両の加減速および停止に追従して走行するための制御をいう。ACC制御では、前方監視センサ21(レーザーレーダ、カメラ)を通じて、先行車両と自車両との車幅方向のずれを検出し、その検出されるずれを無くすように自車両の操舵が制御される。
ECU20は、たとえばACC制御の実行中に先行車両が検出されない場合、設定車速を維持して走行するように車両の走行制御を行う。また、ECU20は、設定車速よりも低速で走行する先行車両が検出される場合、その先行車両との車間距離をあらかじめ設定された車間距離に保つように追従制御を行う。ECU20は、先行車両との車間距離があらかじめ設定された車間距離よりも小さくならないように車両の加速度を制御する。すなわち、ECU20は、先行車両の車速が設定車速よりも低速である場合、自車の車速を低下させて車間距離を保つ。
ECU20は、CACC(Cooperative Adaptive Cruise Control)制御を実行する。CACCとは、同一車線上の自車両前後の車両と無線通信を通じて連携して複数の車両が隊列走行するための制御をいう。隊列走行とは、車両制御システム11が搭載された複数の車両が、同一車線上において一般車両を間に挟むことなく、一定の車間距離および一定の速度を維持しながら隊列を組むように縦列走行することをいう。
CACC制御では、車車間通信を通じて取得される隊列内の他の車両に関する情報に基づいて自車両の加速度が制御される。これにより、自車両は隊列内における直前の車両との車間距離を目標の車間距離に保つように追従する。隊列を組む車両CS1〜CS3は、車車間通信装置27を通じて自車両のスペックおよび走行データなどの情報を相互に授受する。すなわち、隊列を組むすべての車両CS1〜CS3の車両制御システム11は、隊列を組むすべての車両CS1〜CS3のスペックおよび走行データなどの情報を共有する。
たとえば、隊列の先頭車両においてブレーキが操作されたとき、隊列内のすべての車両にその情報が伝達される。隊列を組むすべての車両は、それぞれ車間距離を維持しながら適切なタイミングで自動的に減速する。先頭車両が加速したときには、先頭車両の加速の度合いが隊列内のすべての車両に伝達される。隊列を組むすべての車両は、それぞれ車間距離と速度とを隊列全体で維持するために自動的に加速する。
<隊列走行システムの作用>
つぎに、隊列走行システムの作用を説明する。
図3(a)に示すように、たとえば3台の車両CS1,CS2,CS3がCACC制御の実行を通じて隊列走行を行っている場合、先頭の車両CS1の走行状態に応じて、後続する2台の車両CS2,CS3の走行状態が制御される。先頭の車両CS1は、運転者により手動で運転されていてもよいし、ACC制御の実行を通じて設定車速を維持しながら走行していてもよい。後続する車両CS2,CS3のECU20は、先頭の車両CS1に追従するように車両CS2,CS3の走行状態を制御する。
ちなみに、隊列の先頭の車両CS1以外の車両CS2,CS3は、自車両の1つ前を走行する車両の走行状態に基づいて、当該先行する車両に追従して走行するようにしてもよい。この場合、隊列の2番目の車両CS2は、先頭の車両CS1の走行状態に基づいて走行状態が制御される。隊列の3番目の車両CS3は、その直前の車両CS2の走行状態に基づいて走行状態が制御される。
ここで、車両CS1〜CS3が隊列走行を行っている場合、一般車両COが隊列内に割り込んでくることが懸念される。たとえば車両CS1〜CS3が隊列走行している車線に、合流路から合流してくる一般車両COが隊列内に割り込んでくる状況が想定される。
そこで、隊列走行システム10は、隊列内への一般車両COの割り込みに対して、隊列内における車間距離の調整を通じて対処する。
図3(a)に示すように、ここでは隊列における先頭の車両CS1と2番目の車両CS2との間に一般車両COが割り込んでくる状況を想定する。車両CS1と車両CS2との間に割り込もうとしている一般車両COの存在は、一般車両COの前後を走行する車両CS1,CS2の少なくとも一により検出される。この一般車両COの存在は車車間通信を通じて隊列を組むすべての車両に伝達される。
一般車両COに割り込まれようとしている車両CS2のECU20は、一般車両COの走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両である車両CS1との車間距離を調整する。一般車両COの走行状態とは、たとえば一般車両COの速度、あるいは隊列を組む車両との距離などである。
具体的には、車両CS2のECU20は、つぎの(A)〜(C)の3つの調整方法のうちいずれか一を実行する。
(A)隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を維持する。
(B)隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を狭める。
(C)隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を広げる。
第1の調整方法(A)が実行されることにより、一般車両COが隊列内における車両CS2の前方に割り込むことを抑制することができる。
図3(a)に示すように、第1の調整方法(A)が実行されたとき、隊列走行している車両CS1〜CS3間の車間距離は、あらかじめ設定された車間距離Lxに維持される。車両CS1と車両CS2との間の車間距離が広がらないため、一般車両COは車両CS1と車両CS2との間に割り込みにくい。したがって、一般車両COの隊列内への割り込みを抑えることができる。
ここで、隊列を組む車両間においては、先頭車両の走行データが車車間通信を通じて後続車両に伝送される。このため、たとえば先頭車両が急停止する場合であれ、後続車両は先頭車両の走行データに基づき直ちに対応して急制動をかけることができる。このため、隊列の目標車間距離をより短縮することができる。したがって、たとえば道路の利用効率を向上させるなどの観点に基づき、隊列を組む車両の目標とする車間距離がより短い距離に設定される場合、目標とする車間距離を維持するだけで、一般車両COの隊列内への割り込みを抑制することができる。
第2の調整方法(B)が実行されることにより、一般車両COが隊列内における車両CS2の前方に割り込むことを、より効果的に抑制することができる。
図3(b)に示すように、第2の調整方法(B)が実行されたとき、一般車両COに割り込まれようとしている車両CS2は、加速制御の実行を通じて、先行する車両CS1との車間距離を、あらかじめ設定された目標の車間距離Lxよりも短い車間距離Lx1に狭める。車両CS2に追従する車両CS3は、車車間通信を通じて先行する車両CS2と連携して加速制御を実行する。このように、車両CS1と車両CS2との間の車間距離を意図的に狭めることにより、一般車両COは車両CS1と車両CS2との間によりいっそう割り込みにくくなる。したがって、一般車両COの隊列内への割り込みを抑えることができる。
第3の調整方法(C)が実行されることにより、隊列内における自車両の直前の車両CS1との間に、一般車両COを隊列内へ安全に進入させることができる。
図4(a)に二点鎖線で示すように、車両CS1と車両CS2との間に割り込もうとしている一般車両COが検出された場合、後続の2台の車両CS2,CS3は、車車間通信を通じて互いに連携して減速制御を実行する。すなわち、先頭の車両CS1と2番目の車両CS2との間の車間距離を増大させることにより、先頭の車両CS1と2番目の車両CS2との間に一般車両COが進入することを許容する。これは、一般車両COが先頭の車両CS1と2番目の車両CS2との間に実際に割り込んでくることを見越しての対応である。これにより、先頭の車両CS1と2番目の車両CS2との間に一般車両COを安全に割り込ませることができる。このため、走行の安全性が確保される。
図4(b)に示すように、車両CS1と車両CS2との間に一般車両COを安全に割り込ませた後、先頭の車両CS1は、任意の設定速度で走行する。また、先頭の車両CS1は、隊列において自車両よりも後方に位置する車両CS2,CS3に対して、車車間通信を通じて自車両の位置、速度、方位などの走行データを送信する。一般車両COの後方を走行する車両CS2,CS3は、一般車両COとの安全な車間距離を保ちつつ、一般車両COの前方を走行する先頭の車両CS1の走行データに基づき先頭の車両CS1に追従して走行する。車両CS2,CS3は、先頭の車両CS1との車間距離および速度がなるべく一定に保たれるように走行する。
ここで、車両CS1と車両CS2との間に一般車両COを安全に割り込ませた後、隊列全体として、つぎのような走行制御を実行してもよい。
図5に示すように、車両CS1と車両CS2との間に一般車両COを安全に割り込ませた後、隊列を組むすべての車両CS1〜CS3は、車車間通信を通じて互いに連携して減速制御を実行する。すなわち、車両CS1〜CS3は、隊列全体として、本来の隊列運行速度よりも遅い速度で走行する。この隊列の低速走行は、一般車両COが隊列から抜け出るまで継続される。これにより、隊列内に一般車両COが割り込んだ状態における走行の安全性を向上させることができる。
一般車両COが隊列から抜け出た場合、一般車両COの後方を走行していた2台の車両CS2,CS3は、車車間通信を通じて受信される先頭の車両CS1の走行データに基づき、互いに連携して加速制御を実行する。そして車両CS1と車両CS2との間の車間距離が目標の車間距離Lxに至った以降、車両CS1〜CS3は、再び隊列全体として本来の隊列運行速度で走行する。
ちなみに、図6に示すように、隊列の複数箇所に一般車両COが割り込んでくる状況も考えられる。この場合、一般車両COに割り込まれようとしている隊列内の複数箇所のそれぞれにおいて個別に車間距離の調整が行われる。また、隊列内の複数箇所のそれぞれにおいて、一般車両COの走行状態に応じて、車間距離の調整方法が異なることもある。
たとえば、車両CS1と車両CS2との間に割り込もうとする一般車両COに対しては、車両CS1と車両CS2との間の車間距離をより狭めることにより、一般車両COの隊列内への割り込みを抑制する。これにより、隊列が適切に維持される。また、車両CS3と車両CS4との間に割り込もうとする一般車両COに対しては、車両CS3と車両CS4との間の車間距離をより広げることにより、隊列内に一般車両COを積極的に割り込ませる。これにより、一般車両COが割り込んだ状態での隊列の走行安全性を確保することができる。
このように、隊列に割り込もうとする一般車両COの走行状態に応じて、隊列内の車間距離を調整することにより、隊列内へ割り込もうとする一般車両COに対して柔軟に対処することができる。
<実施の形態の効果>
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)隊列内における自車両の前方に割り込もうとする一般車両COが検出されるとき、一般車両COの走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離が調整される。この隊列の車間距離の調整を通じて、一般車両COの隊列への割り込みに対して適切に対処することができる。
(2)隊列内における自車両の前方に割り込もうとする一般車両COが検出されるとき、一般車両COの走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を維持すること、または狭めることにより、一般車両COが隊列内における自車両の前方に割り込むことを抑制することができる。逆に、一般車両の走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を広げることにより、一般車両を隊列内へ安全に進入させることができる。このように、隊列内へ割り込もうとする一般車両COに対して柔軟に対処することができる。
(3)一般車両COが隊列内における自車両前方へ割り込んだことが検出されるとき、隊列を組む複数の車両CS1〜CS3が車車間通信を通じて連携することにより、隊列全体としての運行速度が、一般車両COの隊列内への割り込みが検出される前よりも遅い速度に維持される。これにより隊列内に一般車両COが割り込んだ状態での走行の安全性を確保することができる。
<他の実施の形態>
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・隊列内への一般車両COの割り込みが検出されたとき、自車両を先行車両に追従して走行させるための制御をCACC制御からACC制御へ切り替えるようにECU20の制御プログラムを構築してもよい。この場合、一般車両COの直後を走行する車両CS2は、自車両の前方監視センサ21の検出結果に基づき、前方を走行する一般車両COと自車両との車間距離を速度に応じた安全な車間距離に保ちつつ一般車両COに追従して走行する。また、車両CS2の直後に位置する車両CS3は、自車両の前方監視センサ21の検出結果に基づき自車両の直前を走行する車両CS2に追従して走行する。
・ACC制御において、自車両を先行車両に追従して走行させるための制御方法として、つぎの方法を採用してもよい。たとえば、前方監視センサ21(カメラなどを含む。)を通じて道路の区画白線を認識し、この認識される白線に沿って自車両を先行車両に追従させてもよい。また、前方監視センサ21を通じて先行車両の走行軌跡を取得し、この取得される走行軌跡に従い自車両を先行車両に追従させてもよい。
<他の技術的思想>
つぎに、本実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)前記制御装置は、前記センサを通じて前記一般車両が隊列内における自車両前方へ割り込んだことが検出されるとき、前記センサの検出結果に基づき自車両を前記一般車両に追従させること。
(ロ)前記制御装置は、前記センサを通じて前記一般車両が隊列から抜け出したことが検出されるとき、自車両を先行車両に対して、設定された車間距離まで近接して前記無線通信を通じた隊列走行を再開すること。
10…隊列走行システム、11…車両制御システム、20…ECU(制御装置)、21…前方監視センサ、22…後方監視センサ、23…側方監視センサ、32…ブレーキアクチュエータ、CS1,CS2,CS3…車両(隊列を構成する)、CO…一般車両(隊列を構成しない)。

Claims (3)

  1. 隊列を組む複数の車両の各々に搭載される車両制御システムを含み、前記車両制御システムは先行車両との間の無線通信を通じて前記先行車両に自車両が追従するように自車両を制御する隊列走行システムであって、
    前記車両制御システムは、自車両の少なくとも前方を監視するセンサと、自車両の走行を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記センサを通じて隊列内における自車両の前方に割り込もうとする一般車両が検出されるとき、前記一般車両の走行状態に応じて、隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を調整する隊列走行システム。
  2. 請求項1に記載の隊列走行システムにおいて、
    前記制御装置は、前記センサを通じて隊列内における自車両の前方に割り込もうとする一般車両が検出されるとき、前記一般車両の走行状態に応じて、
    a.隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を維持すること、
    b.隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を狭めること、
    c.隊列内における自車両の直前の先行車両との車間距離を広げること、
    のうちいずれか一を行う隊列走行システム。
  3. 請求項1または請求項2に記載の隊列走行システムにおいて、
    前記制御装置は、前記センサを通じて前記一般車両が隊列内における自車両前方へ割り込んだことが検出されるとき、隊列を組む車両と無線通信を通じて連携することにより、隊列全体としての運行速度を、前記一般車両の隊列内への割り込みが検出される前よりも遅い速度に維持する隊列走行システム。
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