JP2020087152A - 車両制御装置、車両制御方法、及び車両追従走行システム - Google Patents

Abstract

【課題】非機械的連結による追従走行の隊列が長くなっても制御不安定、通信不安定を抑制できる、車両制御装置、車両制御方法、及び車両追従走行システムを提供する。【解決手段】本発明の車両制御装置、車両制御方法、及び車両追従走行システムは、第１車両と、第１車両より後続の第２車両と、第２車両より後続の第３車両と、が非機械的に連結して追従走行する車両追従走行システムにおける第３車両において、第１車両の運動に関する第１の物理量を含む第１の車両情報と、第２車両の運動に関する第２の物理量を含む第２の車両情報と、を選択的に取得することを特徴としている。【選択図】図４

Description

本発明は、非機械的連結による追従走行に適用可能な、車両制御装置、車両制御方法、及び車両追従走行システムに関する。

特許文献１の隊列走行制御装置は、前方車からデータを受信した場合に、前方車の識別番号を所定規則で変換して得られる識別番号を自車に付与し、付与された識別番号に応じて自車の走行を制御する。
特許文献２の車両走行制御装置は、先頭車両が車群の車両台数に基づいて各車両が先頭から何番目かを決定し、決定した情報を同報送信する。

特開平９−０８１８９９号公報 特開２０１１−１７０５５５号公報

ところで、先行車が自車の制駆動や操舵の状態などを含む車両情報を直後の後続車に伝達することを繰り返し、複数の後続車両それぞれが直前の先行車両の車両情報に基づいて追従走行する追従走行システムの場合、後方に位置する車両ほど走行制御の遅延が蓄積し、制御不安定が増幅する可能性があった。

一方、先頭車の車両情報を、先頭車から複数の後続車に向けて同報通信で伝達し、複数の後続車それぞれが先頭車の車両情報に基づいて追従走行するシステムでは、先頭車からの距離が遠い後続車ほど先頭車からの受信電力（換言すれば、受信強度）が低下する。そして、受信電力が低下すると、情報伝達の遅延増加や通信失敗によって制御不安定や通信不安定が発生する可能性があった。
つまり、いずれの追従走行システムの場合も、連結台数の増加に伴い隊列が長くなると、制御不安定や通信不安定が発生する可能性があった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非機械的連結による追従走行において、連結台数の増加に伴い隊列が長くなっても制御不安定、通信不安定を抑制することができる、車両制御装置、車両制御方法、及び車両追従走行システムを提供することにある。

本発明の一態様によると、第１車両と、前記第１車両より後続の第２車両と、前記第２車両より後続の第３車両と、が非機械的に連結して追従走行する車両追従走行システムにおける前記第３車両において、前記第１車両の運動に関する第１の物理量を含む第１の車両情報と、前記第２車両の運動に関する第２の物理量を含む第２の車両情報と、を選択的に取得することを特徴としている。

本発明によれば、非機械的連結による追従走行において、連結台数の増加に伴い隊列が長くなっても制御不安定、通信不安定を抑制することができる。

先頭車及び後続車の機能ブロック図である。 隊列における車間通信の状態を示す図である。 受信電力に基づく車両情報の選択処理の機能ブロック図である。 受信電力に基づく車両情報の選択処理の手順を示すフローチャートである。 通信リンクに基づく車両情報の選択処理の機能ブロック図である。 通信リンクに基づく車両情報の選択処理の手順を示すフローチャートである。 通信遅延時間に基づく車両情報の選択処理の機能ブロック図である。 通信遅延時間に基づく車両情報の選択処理の手順を示すフローチャートである。 通信状態に基づく車両情報の取得先の切り替えを示す図である。 車両諸元情報の比較に基づく車両情報の選択処理の機能ブロック図である。 車両諸元情報の比較に基づく車両情報の選択処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、及び車両追従走行システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、非機械的連結による追従走行（換言すれば、電子連結による隊列走行）において、隊列をなす先頭車１００及び後続車２００の機能ブロック図である。
なお、後続車２００とは、隊列をなす複数車両において先頭から２台目以降の車両であり、全ての後続車２００は、図１に示した機能ブロックを備える。

図２は、追従走行状態を例示し、先頭から順に、１台目である第１の車両、２台目である第２の車両、３台目である第３の車両、４台目である第４の車両、５台目である第５の車両の順番で隊列をなしている。
ここで、図２の第１の車両は、ドライバが運転操作を行う先頭車１００である。

また、図２の第２の車両以降、つまり、２台目以降は後続車２００である。
後続車２００は、追従走行制御を実施する車両制御装置を搭載する。
後続車２００の車両制御装置は、先行車の運動に関する物理量を含む車両情報を車両間での無線通信で先行車から受信し、受信した先行車の車両情報（換言すれば、先行車情報）と自車両の状況に基づいて先行車に追従走行するように自車両の制御操作量を演算し、演算した制御操作量に基づく指令を自車両の制駆動装置、操舵装置などに出力して、自車両の制駆動、操舵を制御する。
なお、先行車の運動に関する物理量は、先行車の制駆動や操舵などの制御操作量、先行車の車速や加速度などの走行状態量を含む。

先頭車１００は、車両情報処理部１１０及び通信制御部１２０を含む車両制御装置１３０を備える。
車両情報処理部１１０（運動状態取得部）は、アクセルペダル１１２、ブレーキペダル１１３、ステアリングホイール１１４それぞれについてのドライバ１１１による操作量である制御操作量や、先頭車１００の車速や加速度などの走行状態量や、先頭車１００の車両諸元情報１１５などを含む自車の車両情報を処理する。
なお、車両諸元情報１１５は、車両寸法（幅、高さ、長さ）、車両重量、原動機の総排気などの情報を含む。

通信制御部１２０は、車両情報処理部１１０が処理した自車の車両情報と自車を識別する識別番号などの識別符号１１６とを組み合わせて先行車情報として無線通信で後続車２００に送信する。
ここで、先頭車１００は、後続車２００の全てと無線通信が可能に構成されている（図２参照）。

後続車２００は、通信制御部２１０、先行車認識部２２０、目標軌道生成部２３０、車両運動制御部２４０、アクチュエータ制御部２５０、車両情報処理部２６０（運転状態取得部）を含む車両制御装置２０１を備える。
ここで、先行車認識部２２０、目標軌道生成部２３０、車両運動制御部２４０、アクチュエータ制御部２５０は、先行車の車両情報を選択的に取得し、選択した車両情報に基づいて自車の運動に関する物理量を求め、求めた物理量に基づき制駆動装置や操舵装置に指令を出力するコントロールユニットを構成する。

なお、図１に示した、先頭車１００及び後続車２００の各機能ブロックは、車両制御装置１３０，２０１が備えるマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）によるソフトウェアの実行、或いは、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）によるソフトウェアの実行とハードウェア部材の組み合わせによって実現される。

通信制御部２１０は、車両間の無線通信によって先行車から送信された車両情報及び当該先行車の識別符号を受信する。
先行車認識部２２０は、レーダやカメラを用いて先行車を認識し、先行車との相対距離、相対速度、相対角度などの先行車認識情報を取得する。

目標軌道生成部２３０は、通信制御部２１０が受信した先行車の車両情報、先行車認識部２２０が取得した先行車認識情報などに基づいて、先行車の走行軌道に追従するための自車の目標軌道に関する情報を生成する。
車両運動制御部２４０は、目標軌道生成部２３０が生成した目標軌道に関する情報を取得し、自車が目標軌道に追従走行するように、自車についての車両運動（制駆動、操舵）の制御指令を算出する。

アクチュエータ制御部２５０は、車両運動制御部２４０の制御指令（第３の物理量）に基づき自車の制駆動及び操舵に関わる駆動トルク指令、ブレーキ液圧指令、及び舵角指令を算出する。
そして、アクチュエータ制御部２５０は、駆動トルク指令を駆動装置２７０に出力し、ブレーキ液圧指令をブレーキ装置２８０に出力し、舵角指令を操舵装置２９０に出力して、自車の制駆動及び操舵を制御する。
なお、駆動装置２７０及びブレーキ装置２８０は制駆動装置である。

また、車両情報処理部２６０は、アクチュエータ制御部２５０による駆動トルク指令、ブレーキ液圧指令、舵角指令の各制御操作量や、自車の車速や加速度などの走行状態量や、自車の車両諸元情報２０３などを含む車両情報を処理する。つまり、車両情報処理部２６０は、制御操作量、走行状態量などの自車の運動に関する物理量、及び、自車の車両諸元情報２０３などを含む車両情報を処理する。
そして、通信制御部２１０は、車両情報処理部２６０で処理された自車の車両情報と、自車を識別する識別符号２０２とを組み合わせて車両情報として無線で送信する。

ここで、後続車２００の通信制御部２１０は、複数の先行車が存在する場合に、車両情報を取得する先行車を選択する機能、換言すれば、複数の先行車が送信する複数の車両情報の中から選択的に取得する機能を備える。
先頭車１００直後の２台目の後続車２００は、先行車が先頭車１００のみであって先頭車１００の車両情報（先頭車情報）に基づき追従走行を行う。

これに対し、３台目以降の後続車２００は、先行車が２台以上存在するので、車両情報を取得する先行車を選択する処理を実施する。
例えば、３台目の後続車２００は、先頭車１００から車両情報（第１車両の運動に関する第１の物理量を含む第１の車両情報）を取得する状態と、２台目を走行する先行車、換言すれば、自車の直前を走行する先行車から車両情報（第２車両の運動に関する第２の物理量を含む第２の車両情報）を取得する状態とに切り替え可能に構成される。

後続車２００の通信制御部２１０は、複数の先行車のうちのどの先行車の車両情報を取得するかを、制御安定の範囲内や通信安定の範囲内で任意に決めることができ、また、無線通信の状態を検知・監視する手段を備えるなど選択条件を設け、無線通信の状態に応じて自動的に切り替えて選択することもできる。
なお、後続車２００の通信制御部２１０は、車両情報とともに送信される識別符号に基づき、隊列の何台目の先行車からの車両情報であるかを判断する。

また、後続車２００の通信制御部２１０は、他の車両から受信した車両情報及び識別符号を中継して別の他の車両に送信する車両情報の中継機能を有することができる。
また、例えば、後続車２００の通信制御部２１０は、受信した先行車の車両情報を自車の追従走行制御情報として扱わずに、そのまま中継して他の後続車２００に転送する機能を備えることもできる。

なお、車両の識別符号として、ＣＡＮ（Controller Area Network）情報が含む車両固有の情報を用いることができ、また、通信制御部１２０，２１０の通信機器固有のＭＡＣアドレス（物理アドレス）や、通信制御部１２０，２１０に個別に設定したＩＰアドレスを識別情報とすることができる。

また、車両の識別符号には、事前に決めた走行順番の情報を含めることができる。
例えば、通信制御部１２０，２１０は、走行順番の情報を内部テーブルとして持ち、この走行順番の情報を参照することで、自車の何台前方を走行する先行車両の車両情報であるかを認識することができ、同様に、自車の何台後方を走行する後続車両の車両情報であるかを認識することができる。

また、通信制御部１２０，２１０が持つ走行順番の情報は、外部から通信により書き換え可能に構成できる。例えば、運行管理システムなどからの走行順番情報を、ネットワークインフラを介し路側機から当該車両への路車間通信によって伝達し、受信した情報により通信制御部１２０，２１０が持つ走行順番テーブルなどの走行順番の情報を書き換えるよう構成することができる。
この場合、走行順番情報を運行管理システムなどから受信した任意の車両、例えば先頭車１００が、隊列車群の管制として後続の全車両に対して走行順番情報の書き換え指示を送信することができる。

図２は、非機械的連結による追従走行を行う隊列における車両間での車両情報の無線通信（車間通信）の様子を示す。
図２において、第１車両が先頭車で、第１車両、第２車両、第３車両、第４車両、第５車両の走行順番で隊列をなして追従走行する状態を示す。
非機械的連結による追従走行において、後続車２００は、先行車の制駆動状態、操舵状態などの制御操作量を含む車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて自動の追従走行を制御する。ここで、後続車２００は、複数の先行車の車両状態を選択的に取得する。

例えば、図２において、第３車両以降の後続車２００は、前述したように、複数の先行車から車両情報を選択的に取得して、取得した車両情報に基づいて追従走行制御を行なう。
なお、車両情報の選択的取得は、自車の追従走行に用いる情報を受信する先行車を選択すること、及び、複数の先行車の車両情報をそれぞれ取得してこれら複数の車両情報の中から自車の追従走行制御に用いる車両情報を選択することを含む。
車両情報の選択的取得の詳細は、後で詳細に説明する。

また、隊列を構成する各車両は、取得した先行車の車両情報を中継して後続の車両に受け渡すことができ、また、後続の車両の車両情報を先行車に中継して受け渡すことができる。
例えば、図２に示す隊列において、第３車両は、第１車両或いは第２車両の車両情報を中継して、第４車両或いは第５車両に受け渡すことができ、逆に、第４車両或いは第５車両の車両情報を中継して、第１車両或いは第２車両に受け渡すことができる。

以下では、少なくとも２台以上の先行車（第１車両、第２車両）に後続する車両（第３車両）において、通信制御部２１０が実施する車両情報の選択的取得を詳細に説明する。
通信制御部２１０は、図３に示すように、受信電力測定部２１１Ａ及び取得情報選択部２１１Ｂを備え、車両情報の選択的取得を車間通信における受信電力（受信強度）に基づき実施することができる。

受信電力測定部２１１Ａは、先行車との車間通信における受信電力を測定し、受信電力の測定データの情報を取得情報選択部２１１Ｂに出力する。
取得情報選択部２１１Ｂは、取得する車両情報を、受信電力の測定データに基づいて動的に切り替えることで、通信安定の範囲内で車両情報を取得する先行車を自動的に選択する。

図４のフローチャートは、受信電力測定部２１１Ａ及び取得情報選択部２１１Ｂを備えた通信制御部２１０が実施する車両情報の選択処理の手順を示す。
通信制御部２１０は、ステップＳ５０１で、先行車が送信する車両情報信号の受信電力を随時計測する。

そして、通信制御部２１０は、次のステップＳ５０２で、現時点で追従走行制御のための車両情報を取得している先行車からの受信電力の測定データと閾値とを比較する。
なお、通信制御部２１０が受信電力の測定データと比較する閾値は、車両通信の安定性を確保できる受信電力の下限値に基づく値で、受信電力の測定データが閾値以上であれば通信安定を確保でき、受信電力の測定データが閾値を下回ると通信不安定になる可能性があると推定できるように適合してある。

現時点で車両情報を取得している先行車からの受信電力の測定データが閾値以上である場合、通信制御部２１０は、ステップＳ５０２からステップＳ５０３に進み、車両情報を取得する先行車を現状のまま維持して追従走行制御を継続する。
つまり、受信電力が閾値以上である車間通信によって車両情報を取得している状態である場合、通信制御部２１０は、車両情報の取得先を変更することなく、現状のまま維持させる。

一方、車両情報を取得している先行車からの受信電力の測定データが閾値を下回る場合、通信制御部２１０は、ステップＳ５０２からステップＳ５０４に進む。
通信制御部２１０は、ステップＳ５０４で、現時点で車両情報の取得対象としている先行車を除く他の先行車の中で、受信電力の測定データが閾値以上でかつ受信電力の測定データが最も大きい先行車を選択し、選択した先行車から車両情報を取得するように、車両情報の取得先を切り替える。
そして、通信制御部２１０は、次のステップＳ５０５で、新たに選択した先行車から車両情報を取得し、取得した車両情報に基づき追従走行制御を実施する。

例えば、３台目の車両（第３車両）が、先頭車１００（第１車両）から車両情報（第１の車両情報）を取得している状態で、先頭車１００からの受信電力が閾値を下回るようになると、３台目の車両の通信制御部２１０（第３の通信制御部）は、車両情報の取得先を、受信電力が閾値以上である２台目の車両（第２車両）に切り替え、３台目の車両は、２台目からの車両情報（第２の車両情報）に基づき追従走行制御を実施する。
つまり、先頭車１００を第１車両とし、２台目を第２車両とすると、先頭車１００の車両情報処理部１１０は、第１車両の運動に関する物理量を取得する第１の運転状態取得部に相当し、先頭車１００の通信制御部１２０は第１の通信制御部に相当する。また、２台目の車両情報処理部２６０は、第２車両の運動に関する物理量を取得する第２の運転状態取得部に相当し、２台目の通信制御部２１０は第２の通信制御部に相当する。

また、例えば、４台目の車両（第３車両）が、先頭車１００（第１車両）から車両情報を取得している状態で、先頭車１００からの受信電力が閾値を下回ると、４台目の車両の通信制御部２１０は、車両情報の取得先として、２台目と３台目とのうちで受信電力がより大きい方の先行車（第２車両）を選択する。
つまり、通信制御部２１０は、通信状態を検知・監視し、初期状態での車両情報の取得先との通信における受信電力が閾値を下回るようになると、受信電力が閾値以上でかつ最も受信電力が高い先行車に車両情報の取得先を切り替え、追従走行制御を継続する。

なお、通信制御部２１０は、例えば、複数の先行車のうちで、受信電力の測定データが閾値以上でかつより先頭側に位置する車両を、車両情報を取得する先行車として選択することができる。
また、通信制御部２１０は、車両情報を取得する先行車の標準を例えば先頭車１００に定め、先頭車１００からの受信電力が閾値を上回っている間は、先頭車１００から車両情報を取得することができる。

係る受信電力の測定データに基づく選択処理によれば、何らかの要因で受信電力が下がっても、通信安定の範囲内で車両情報を取得する先行車を新たに選択するので、通信遅延の増加、通信失敗などによって制御不安定や通信不安定が生じることを抑止できる。
また、直前の先行車よりも前の先行車からの車両情報の取得を通信安定内で維持することが可能で、先行車が自車の車両情報を直後の後続車に伝達することを繰り返す場合に比べて、走行制御の遅延が蓄積することを抑止できる。
したがって、連結台数の増加に伴い隊列が長くなっても、非機械的連結による追従走行における制御不安定、通信不安定を抑制できる。

また、通信制御部２１０は、図５に示すように、通信リンク監視部２１２Ａ及び取得情報選択部２１２Ｂを備え、車両情報の選択的取得を通信リンクの監視結果に基づき実施することができる。
通信リンク監視部２１２Ａは、先行車と自車との間における通信状態として通信リンクの確立・切断を監視し、監視結果の情報を取得情報選択部２１２Ｂに出力する。
取得情報選択部２１２Ｂは、取得する車両情報を、通信リンクの確立・切断に基づいて動的に切り替えることで、通信安定の範囲内で車両情報を取得する先行車を自動的に選択する。

図６のフローチャートは、通信リンク監視部２１２Ａ及び取得情報選択部２１２Ｂを備えた通信制御部２１０が実施する車両情報の選択処理の手順を示す。
通信制御部２１０は、ステップＳ６０１で、現時点で追従走行制御のための車両情報を取得している先行車との間での通信リンクの状態を随時監視する。

そして、通信制御部２１０は、次のステップＳ６０２で、現時点で車両情報を取得している先行車との間での通信リンクが確立状態で継続しているか切断したかを判断する。
通信リンクの確立状態が継続している場合、通信制御部２１０は、ステップＳ６０２からステップＳ６０３に進み、車両情報を取得する先行車を現状のまま維持して追従走行制御を継続する。
つまり、先行車のうちの１台との間で車間通信の通信リンクが確立している状態であれば、車両情報の取得先を切り替える必要はなく、通信制御部２１０は、現時点で確立している通信リンクによって継続的に車両情報を取得する。

一方、現時点で車両情報を取得している先行車との間での通信リンクが切断した場合、通信制御部２１０は、ステップＳ６０２からステップＳ６０４に進む。
通信制御部２１０は、ステップＳ６０４で、現時点で車両情報を取得している先行車とは別の先行車の中で最も距離が近い（走行順が最も近い）車両との間での通信リンクの確立を確認する。
そして、他の先行車との間での通信リンクが確立すると、通信制御部２１０は、ステップＳ６０５に進み、通信リンクが確立した先行車から車両情報を取得し、取得した車両情報に基づき追従走行制御を実施する。

例えば、３台目の車両（第３車両）が、先頭車１００（第１車両）から車両情報（第１の車両情報）を取得している状態で、先頭車１００との間での通信リンクが切断すると、３台目の車両の通信制御部２１０は、２台目である直前の先行車（第２車両）との間での通信リンクを確立させ、車両情報の取得先を直前の先行車（第２車両）に切り替え、２台目からの車両情報（第２の車両情報）に基づき追従走行制御を継続させる。

また、例えば、４台目の車両（第３車両）が、先頭車１００（第１車両）から車両情報を取得している状態で、先頭車１００との間での通信リンクが切断すると、４台目の車両の通信制御部２１０は、距離が最も近い（走行順が最も近い）直前の先行車である３台目の車両（第２車両）との間での通信リンクを確立させ、車両情報の取得先を直前の先行車に切り替える。

つまり、通信制御部２１０は、通信リンクの切断・継続を検知・監視し、車両情報の取得先の先行車との通信リンクが切断すると、通信リンクの確立が最も容易である蓋然性が高い直前の先行車と通信リンクを確立させて車両情報を受信して、車両情報の取得先を切り替える。
したがって、車両情報の取得先である先行車との通信リンクが切断することがあっても、より距離が近く通信リンクの維持がより容易な先行車に切り替えて車両情報を取得することができ、連結台数の増加に伴い隊列が長くなっても、非機械的連結による追従走行における制御不安定、通信不安定を抑制できる。

なお、通信制御部２１０は、通信リンクの切断を検知したときに、最も距離が短い直前の先行車と通信リンクを確立させる代わりに、例えば、間隔距離が設定距離以内である先行車のうちのより先頭側の先行車との通信リンクを確立させ、車両情報を受信することができ、通信リンクを確立させる先行車を直前の先行車（最も距離が短い先行車）に限定するものではない。

また、通信制御部２１０は、図７に示すように、通信遅延計測部２１３Ａ及び取得情報選択部２１３Ｂを備え、車両情報の選択的取得を通信遅延時間の計測データに基づき実施することができる。
通信遅延計測部２１３Ａは、先行車からの車両情報の取得における通信遅延時間を随時計測し、通信遅延時間の測定データを取得情報選択部２１２Ｂに出力する。
取得情報選択部２１３Ｂは、取得する車両情報を、通信遅延時間の測定データに基づいて動的に切り替えることで、通信安定の範囲内で車両情報を取得する先行車を自動的に選択する。

図８のフローチャートは、通信遅延計測部２１３Ａ及び取得情報選択部２１３Ｂを備えた通信制御部２１０が実施する車両情報の選択処理の手順を示す。
通信制御部２１０は、ステップＳ７０１で、車両情報の取得のための車間通信における通信遅延時間を随時計測する。

そして、通信制御部２１０は、次のステップＳ７０２で、現時点で車両情報を取得している先行車との間での車間通信における通信遅延時間が閾値以下である否かを判断する。
なお、通信遅延時間の閾値は、通信遅延時間の許容最大時間若しくは上限時間である。

通信遅延時間が閾値以下である場合、通信制御部２１０は、ステップＳ７０２からステップＳ７０３に進み、車両情報を取得する先行車を現状のまま維持して追従走行制御を継続する。
つまり、通信遅延時間が閾値以下である場合は、通信遅延の影響が十分に小さく制御安定性を維持できると推定できるので、通信制御部２１０は、車両情報の取得先を現状のまま維持する。

一方、現時点で車両情報を取得している先行車との間での通信遅延時間が閾値を超えている場合、通信制御部２１０は、ステップＳ７０２からステップＳ７０４に進む。
通信制御部２１０は、ステップＳ７０４で、現時点で車両情報を取得している先行車とは別の先行車の中で、通信遅延時間が閾値以下でかつ最も短い先行車を選択する。
そして、通信制御部２１０は、次のステップＳ７０５で、通信遅延時間に基づき新たに選択した先行車から車両情報を取得し、取得した車両情報に基づき追従制御を実施する。

例えば、当該車両が、先頭から４台目の車両であって、２台目の車両（先行車）との間での通信で車両情報を取得していた状態で、２台目の車両との間での通信における遅延時間が閾値を超えると、通信制御部２１０は、通信遅延時間が閾値以下でかつ最も短い先行車が３台目であれば、車両情報の取得先を３台目の車両（直前の先行車）に切り替える。
つまり、通信制御部２１０は、先行車の車両情報を取得するための車両間での通信における通信遅延時間を検知、監視し、通信遅延時間が閾値を超えると、通信遅延時間が閾値以下でかつ最も短い先行車を車両情報の取得先に切り替え、追従走行制御を実施する。

したがって、車両情報の取得先である先行車との間での通信遅延時間が過剰に長くなることがあっても、より通信遅延時間が短い先行車に切り替えて車両情報を取得することができ、連結台数の増加に伴い隊列が長くなっても、非機械的連結による追従走行における制御不安定、通信不安定を抑制できる。
なお、通信制御部２１０は、通信遅延時間が閾値を超えたことを検知したときに、通信遅延時間が最も短い先行車を新たな車両情報の取得先とする代わりに、例えば、通信遅延時間が閾値以下である先行車の中でより先頭側の車両を車両情報の取得先として選択することができ、新たな車両情報の取得先を通信遅延時間が最も短い先行車に限定するものではない。

以上のように、通信制御部２１０は、車両情報を取得するための無線通信の状態として受信電力、通信リンクの確立・切断、通信遅延時間を検知、監視し、通信経路に何らかの障害（通信機器の故障、電波障害など）が発生して通信状態が悪化し、受信電力の低下、通信リンクの切断、通信遅延時間の増加のいずれかが発生すると、車両情報をより安定して取得できる通信状態である先行車に切り替えて車両情報を取得し、追従走行制御を継続する。

図９は、車両情報を取得する先行車の切り替えの態様を示す図である。
図９の場合、隊列の先頭から４台目が当該車両であり、当初は、先行車のうち２台目の車両と通信して車両情報を得ている。
ここで、２台目の車両との間での通信経路に障害が発生し、受信電力の低下、通信リンクの切断、通信遅延時間の増加などが生じると、これらの障害を回避できる通信相手として例えば３台目である直前の先行車を車両情報の取得先として選択し、車両情報の取得先を２台目から３台目に切り替えて追従走行制御を継続し、隊列走行を維持する。

前述した通信制御部２１０は、先行車との通信状態に基づき先行車に関する車両情報を選択して取得するが、通信制御部２１０は、図１０に示すように、車両情報比較部２１４Ａ及び取得情報選択部２１４Ｂを備え、車両情報の選択的取得を先行車の車両情報と自車の車両情報との比較結果に基づき実施することができる。
ここで、車両情報比較部２１４Ａは、例えば、加減速特性などの運動性能や車体寸法を先行車と自車との間で比較し、比較結果を取得情報選択部２１４Ｂに出力する。

取得情報選択部２１４Ｂは、取得する車両情報を、先行車の車両情報と自車の車両情報との比較結果に基づいて動的に切り替えることで、安定した隊列走行を維持できる範囲内で車両情報を取得する先行車（追従する車両）を自動的に選択する。
例えば、自車よりも車幅の大きい先行車を選択することで、先行車が通過できた車道（走行軌道）であるのに後続する自車が通過できなくなることを抑止できる。
また、加減速特性などの運動性能が自車と同等であるか又は劣っている先行車に追従することで、自車が先行車の加減速に追従できずに先行車との車間距離が延びたり縮まったりすることを抑制できる。

図１１のフローチャートは、車両情報比較部２１４Ａ及び取得情報選択部２１４Ｂを備えた通信制御部２１０が実施する車両情報の選択処理の手順を示す。
通信制御部２１０は、ステップＳ８０１で、先行車から取得した車両情報と自車の車両情報とを比較する。

通信制御部２１０が、ステップＳ８０１で比較する車両情報は、車両諸元情報である車体寸法やエンジン性能などであり、通信制御部２１０は、先行車から車両情報として送信された車両諸元情報と、車両情報処理部２６０が保持している自車の車両諸元情報とを比較する。
次いで、通信制御部２１０は、ステップＳ８０２で、先行車の車両諸元情報が、自車の車両諸元情報を基準として予め定められた追従先行車としての適格性を有するか否かを判断する。
そして、先行車の車両諸元情報が適格性を有する場合、通信制御部２１０は、ステップＳ８０３に進んで、追従する先行車として選択する。

一方、先行車の車両諸元情報が適格性を有しない場合、通信制御部２１０は、ステップＳ８０４に進んで、当該先行車を追従する先行車の対象外とする。
例えば、通信制御部２１０は、車幅（全幅）が自車の車幅以上である先行車を追従する先行車として選択し、また、加減速性能が自車の加減速性能と同等若しくは劣る先行車を追従する先行車として選択する。

つまり、通信制御部２１０は、車幅が自車の車幅以上であるか及び／又は加減速性能が自車の加減速性能以下である先行車を、追従する先行車としての適格性を有すると判断し、車幅が自車の車幅未満であるか及び／又は加減速性能が自車の加減速性能よりも優れた先行車を、追従する先行車としての適格性を有しないと判断する。
換言すれば、通信制御部２１０において、車幅や加減速性能などの車両諸元情報に基づき追従する先行車（追従制御に用いる車両情報を受信する先行車）が予め設定される。
例えば、通信制御部２１０は、車幅を比較する場合であれば、自車の車幅以上の先行車を追従する先行車として予め設定し、自車の車幅未満の先行車を追従する先行車から除外する一方、自車の車幅以上の先行車を追従対象としての適格性を有する先行車として選定し、追従対象としての適格性を有する先行車から車両情報を選択的に受信する。

そして、通信制御部２１０は、隊列走行を開始する前に定められた走行順番での先行車が適格性を有する場合は隊列走行を開始し、先行車が適格性を欠いている場合は、走行順番の組み換えを要求する信号を出力したり、隊列走行への参加を見送ったりする。
追従する先行車の車幅が自車以上であれば、先行車が通過した車道を自車も通過できるから、追従対象としての適格性を有することになり、また、加減速性能が自車以下であれば、先行車の加速に遅れて車間距離が増大したり、減速が間に合わずに車間距離が縮まったりすることを抑制できる。

なお、追従する先行車の選択に用いる車両諸元情報は、車幅や加減速性能に限定されず、通信制御部２１０は、例えば、車両高さ（全高）、最低地上高、トレッド、最小回転半径などの車両諸元情報に基づき、追従する先行車の選択処理を行うことができる。
通信制御部２１０は、車両の高さに基づく選択処理の場合、車両高さが自車以上である先行車を追従する先行車として選択し、最低地上高に基づく選択処理の場合、最低地上高が自車以下である先行車を追従する先行車として選択することで、先行車が通過した車道を自車も通過できるようにする。

また、トレッドや最小回転半径に基づく選択処理の場合、取得情報選択部２１４Ｂは、トレッド、最小回転半径が自車以上である先行車を追従する先行車として選択することで、カーブ走行において先行車よりも自車の走行軌跡が外側に膨らむなどして隊列が乱れることを抑制できる。
なお、取得情報選択部２１１Ｂ−２１４Ｂを通信制御部２１０の外部に設けることができる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

通信制御部２１０は、無線通信の状態として受信電力、通信リンクの確立・切断、通信遅延時間のうちの複数を組み合わせて、車両情報の取得先の切り替えを行うことができる。
例えば、通信制御部２１０は、通信リンクの切断が生じたときに、通信リンクを確立できる先行車のうちで、最も受信電力が高い先行車や通信遅延時間が最も短い先行車を、車両情報の新たな取得先とすることができる。
また、通信制御部２１０は、受信電力及び通信遅延時間を検知、監視し、受信電力が閾値以上でかつ通信遅延時間が閾値以下である先行車の中から車両情報の取得先を選択することができる。

ここで、上述した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
車両制御装置は、その一態様として、先行車の制御操作量及び走行状態量に関する情報を含む先行車情報を、隊列をなす車両間での無線通信によって取得し、取得した前記先行車情報に基づき非機械的な連結による追従走行制御を行う車両制御装置であって、前記無線通信の状態に応じて前記先行車情報の取得先を切り替えることを特徴とする。
車両制御装置の好ましい態様では、前記無線通信の状態は、受信電力、通信リンクの確立／切断、通信遅延時間のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする。

また、車両制御装置は、その一態様として、先行車の運動に関する情報を含む先行車情報を、隊列をなす車両間での無線通信によって取得し、取得した前記先行車情報に基づき非機械的な連結による追従走行制御を行う車両制御装置であって、前記先行車情報は先行車の諸元情報を含み、自車の諸元情報と先行車の諸元情報との比較に基づき追従する先行車を選択することを特徴とする。
車両制御装置の好ましい態様では、前記諸元情報は、先行車の運動性能に関する情報と先行車の車体寸法に関する情報との少なくとも一方を含むことを特徴とする。

１００…先頭車、１１０…車両情報処理部、１１１…ドライバ、１１２…アクセルペダル、１１３…ブレーキペダル、１１４…ステアリングホイール、１２０…通信制御部、１３０…車両制御装置、２００…後続車、２０１…車両制御装置、２１０…通信制御部、２２０…先行車認識部、２３０…目標軌道生成部、２４０…車両運動制御部、２５０…アクチュエータ制御部、２６０…車両情報処理部

Claims (12)

1. 第１車両と、前記第１車両より後続の第２車両と、前記第２車両より後続の第３車両と、が非機械的に連結して追従走行する車両追従走行システムにおける前記第３車両に搭載される車両制御装置であって、
   前記第１車両の運動に関する第１の物理量を含む第１の車両情報と、前記第２車両の運動に関する第２の物理量を含む第２の車両情報と、を選択的に取得し、
   前記第１の車両情報と前記第２の車両情報のうち選択的に取得された車両情報に基づいて、前記第３車両の運動に関する第３の物理量を求め、
   求められた前記第３の物理量に基づく指令を前記第３車両の制駆動装置および操舵装置に出力する、
   車両制御装置。
2. 請求項１記載の車両制御装置において、
   前記第１の車両情報と前記第２の車両情報のうち一方を選択的に受信する、
   車両制御装置。
3. 請求項２記載の車両制御装置において、
   前記第１の車両情報と前記第２の車両情報のいずれを受信するかを所定の条件で切り替える、
   車両制御装置。
4. 請求項３記載の車両制御装置において、
   前記所定の条件は、車両間での前記車両情報の通信における受信電力を含む、
   車両制御装置。
5. 請求項３記載の車両制御装置において、
   前記所定の条件は、車両間での前記車両情報の通信における通信リンクの切断、確立を含む、
   車両制御装置。
6. 請求項３記載の車両制御装置において、
   前記所定の条件は、車両間での前記車両情報の通信における遅延時間を含む、
   車両制御装置。
7. 請求項２記載の車両制御装置において、
   選択的に受信する車両情報が予め設定される、
   車両制御装置。
8. 請求項７記載の車両制御装置において、
   自車の車両情報との比較に基づき、受信する車両情報を選択する、
   車両制御装置。
9. 請求項１記載の車両制御装置において、
   前記第１の車両情報と前記第２の車両情報のうち一方を選択的に用いて前記第３の物理量を求める、
   車両制御装置。
10. 請求項１記載の車両制御装置において、
    取得した前記第１の車両情報と前記第２の車両情報のうち少なくとも一方を後続の第４車両に転送する、
    車両制御装置。
11. 第１車両と、前記第１車両より後続の第２車両と、前記第２車両より後続の第３車両と、が非機械的に連結して追従走行する車両追従走行システムにおける前記第３車両で実行される車両制御方法であって、
    前記第１車両の運動に関する第１の物理量を含む第１の車両情報と、前記第２車両の運動に関する第２の物理量を含む第２の車両情報と、を選択的に取得し、
    前記第１の車両情報と前記第２の車両情報のうち選択的に取得された車両情報に基づいて、前記第３車両の運動に関する第３の物理量を求め、
    求められた前記第３の物理量を達成するための指令を前記第３車両の制駆動装置および操舵装置に出力する、
    車両制御方法。
12. 第１車両と、前記第１車両より後続の第２車両と、前記第２車両より後続の第３車両と、が非機械的に連結して追従走行する車両追従走行システムであって、
    前記第１車両は、
    該第１車両の運動に関する第１の物理量を取得する第１の運動状態取得部と、
    前記第１の物理量を含む第１の車両情報を送信する第１の通信制御部と、
    を備え、
    前記第２車両は、
    該第２車両の運動に関する第２の物理量を取得する第２の運動状態取得部と、
    前記第２の物理量を含む第２の車両情報を送信する第２の通信制御部と、
    を備え、
    前記第３車両は、
    前記第１の車両情報と前記第２の車両情報を取得可能な第３の通信制御部と、
    前記第１の車両情報と前記第２の車両情報とを選択的に取得し、
    前記第１の車両情報と前記第２の車両情報のうち選択的に取得された車両情報に基づいて、前記第３車両の運動に関する第３の物理量を求め、
    求められた前記第３の物理量に基づく指令を前記第３車両の制駆動装置および操舵装置に出力する、
    コントロールユニットと、
    を備える、
    車両追従走行システム。