JP2023163739A - 隊列走行システム - Google Patents

Abstract

【課題】アダプティブクルーズコントロールで自車両の単独走行が継続されてしまう場合よりも、自車両の燃費・電費を向上させることができる隊列走行システムを提供すること。
【解決手段】アダプティブクルーズコントロールでの自車両の走行を制御する制御装置を備えた隊列走行システムであって、制御装置は、アダプティブクルーズコントロールで自車両が単独走行中に、自車両の前方に風よけ効果の高い先行車両が、自車両に設けられた検出装置によって検出され、先行車両の車速が、自車両のＡＣＣ設定車速よりも速い場合に、ＡＣＣ設定車速を所定の上げ幅で上げる提案を、自車両に設けられた提案装置を用いて自車両の搭乗者に行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、隊列走行システムに関する。

特許文献１には、隊列走行において先行車両と自車両とが適切な隊列順序を構成することが可能な隊列走行システムが開示されている。

特開２０１９－１０１６７７号公報

アダプティブクルーズコントロールで自車両の単独走行が継続されてしまうと、走行時の風などによる空気抵抗によって燃費・電費の悪化に繋がる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、アダプティブクルーズコントロールで自車両の単独走行が継続されてしまう場合よりも、自車両の燃費・電費を向上させることができる隊列走行システムを提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る隊列走行システムは、一定の間隔で先行車両に追従するように自車両の車速を調整するアダプティブクルーズコントロールでの前記自車両の走行を制御する制御装置を備えた隊列走行システムであって、前記制御装置は、前記アダプティブクルーズコントロールで前記自車両が単独走行中に、前記自車両の前方に風よけ効果の高い先行車両が、前記自車両に設けられた検出装置によって検出され、前記先行車両の車速が、前記自車両の前記アダプティブクルーズコントロールでの車速として設定されるＡＣＣ設定車速よりも速い場合に、前記ＡＣＣ設定車速を所定の上げ幅で上げる提案を、前記自車両に設けられた提案装置を用いて前記自車両の搭乗者に行うことを特徴とするものである。

これにより、アダプティブクルーズコントロールで自車両の単独走行が継続されてしまう場合よりも、風よけ効果の高い先行車両との隊列走行に移行して、自車両の燃費・電費を向上させることができる。

また、本発明に係る隊列走行システムは、一定の間隔で先行車両に追従するように自車両の車速を調整するアダプティブクルーズコントロールでの前記自車両の走行を制御する制御装置を備えた隊列走行システムであって、前記制御装置は、前記アダプティブクルーズコントロールで前記自車両が単独走行中に、前記自車両の前方に風よけ効果の高い先行車両が、前記自車両に設けられた検出装置によって検出され、前記先行車両の車速が、前記自車両の前記アダプティブクルーズコントロールでの車速として設定されるＡＣＣ設定車速よりも速い場合に、自動的に前記ＡＣＣ設定車速を所定の上げ幅で上げる制御を実行することを特徴とするものである。

これにより、アダプティブクルーズコントロールで自車両の単独走行が継続されてしまう場合よりも、風よけ効果の高い先行車両との隊列走行に移行して、自車両の燃費・電費を向上させることができる。

また、上記において、前記制御装置は、前記自車両と前記先行車両との相対速度が、前記先行車両に対して前記自車両が近づく側の場合、前記ＡＣＣ設定車速を変更しないようにしてもよい。

これにより、自車両が先行車両に急接近するのを抑制しつつ、隊列走行に移行することができる。

また、上記において、前記所定の上げ幅は、前記先行車両の車速に対して＋１～２［ｋｍ／ｈ］であるようにしてもよい。

これにより、自車両が先行車両に急接近するのを抑制しつつ、隊列走行に移行することができる。

また、上記において、前記制御装置は、前記自車両の前記ＡＣＣ設定車速に対して前記先行車両の車速が所定速度以上で速い場合、前記ＡＣＣ設定車速を変更しないようにしてもよい。

これにより、自車両のＡＣＣ設定車速を上げ過ぎることによる燃費・電費の悪化を抑制することができる。

また、上記において、前記制御装置は、前記先行車両の車速が走行車線における前記先行車両と前記自車両とのいずれか一方の制限速度を超えている場合、前記ＡＣＣ設定車速を変更しないようにしてもよい。

これにより、先行車両と自車両とのいずれか一方の制限速度を超えた隊列走行に移行されることを抑制することができる。

また、上記において、前記制御装置は、前記自車両に設けられた撮影装置によって前記先行車両を後方から撮影した画像に基づいて前記先行車両の投影面積を求めて、前記投影面積が所定値以上の場合に、前記先行車両の風よけ効果が高いと判定するようにしてもよい。

これにより、先行車両の風よけ効果が高いか否かを判定することができる。

本発明に係る隊列走行システムは、アダプティブクルーズコントロールで自車両の単独走行が継続されてしまう場合よりも、風よけ効果の高い先行車両との隊列走行に移行して、自車両の燃費・電費を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る隊列走行システムを備えた自車両の一例を説明するための図である。 図２は、ＥＣＵのシステム構成の一例を示した図である。 図３は、自車両の前方に風よけ効果の高い先行車両が進入してきた状況を示した図である。 図４は、先行車両が自車両のＡＣＣ設定車速よりも速い場合を示した図である。 図５は、先行車両が自車両のＡＣＣ設定車速よりも遅い場合を示した図である。 図６は、単独でＡＣＣ走行中の自車両においてＥＣＵにより実行される制御の一例を示したフローチャートである。 図７は、単独でＡＣＣ走行中の自車両においてＥＣＵにより実行される制御の他例を示したフローチャートである。

以下に、本発明に係る隊列走行システムの実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。本発明で対象とすることができる隊列走行システムを備えた車両は、運転者が操作することなく先行する車両に追従して走行することができる車両である。具体的には、運転者がアクセル操作やブレーキ操作を行うことなく、駆動力や制動力を制御して先行する車両との車間距離を適切な距離に維持しながら走行することができるように構成されている。そのような追従走行を行うことができる制御の一例としては、従来知られているクルーズコントロール、先行車両との車間距離を一定に保持し、先行車両が停車したときには自車両を停車させるアダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、車車間通信を用いて自車両と先行車両との車間距離が比較的短く設定され、自車両と先行車両（前後車両も含む）との隊列走行を可能とする通信協調型アダプティブクルーズコントロール（ＣＡＣＣ：Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）などである。なお、これらのクルーズコントロール制御などは、例えば運転者や搭乗者によるスイッチ操作により実行、あるいは、各種センサからの信号によって実行される。

図１は、実施形態に係る隊列走行システムを備えた自車両１００の一例を説明するための図である。

図１に示すように、実施形態に係る隊列走行システムを備えた自車両１００は、エンジン１を自車両１００の前側に配置し、エンジン１の動力を後輪２に伝達するいわゆるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車をベースとした四輪駆動車の例である。また、エンジン１は前輪３側で左右の前輪３の間（車体の幅方向でのほぼ中央部）に、後輪２側に向けて配置されている。なお、この自車両１００は、いわゆるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車をベースとした四輪駆動車であってもよい。

エンジン１の出力側に変速機４が配置され、エンジン１の出力軸（図示せず）が変速機４の入力軸５に連結されている。エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）などの要求駆動力に応じてスロットル開度や燃料噴射量が制御されて要求駆動力に応じたトルクを出力するように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行及び停止、並びに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。

変速機４は、図１に示すようにエンジン１と同一の軸線上に配置されており、エンジン１及び第１モータ（ＭＧ１）６と駆動輪との間でトルクを伝達する。この変速機４は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、有段変速機や変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機などによって構成することができる。変速機４は、より好ましくは、係合することによりトルクを伝達し、解放することによりトルクの伝達を遮断してニュートラル状態を設定することのできるクラッチ機構７を備えている。

そのクラッチ機構７は、エンジン１（及び第１モータ６）と駆動輪との間で、選択的に動力の伝達及び遮断を行う。図１に示す例では、クラッチ機構７は、上記のような変速機４に設けられている。具体的には、クラッチ機構７は、エンジン１側の回転部材（図示せず）に連結された摩擦板８（８ａ）、並びに、後輪２側の回転部材（図示せず）に連結された摩擦板８（８ｂ）を有している。また図１では、図示していないものの、そのクラッチ機構７は、例えば、一方の複数の摩擦板及び他方の複数の摩擦板を有し、それら一方の複数の摩擦板と他方の複数の摩擦板とを交互に配置した多板クラッチによって構成することもできる。また、実施形態に係る自車両１００では、クラッチ機構７は、図１に示すような変速機４の内部に組み込まれたクラッチ機構に限られず、例えば、第１モータ６と変速機４との間に、発進クラッチとして設けられる摩擦クラッチであってもよい。いずれにしても、クラッチ機構７を解放することにより、エンジン１及び第１モータ６が自車両１００の駆動系統から切り離される。また、クラッチ機構７を係合することにより、エンジン１及び第１モータ６が自車両１００の駆動系統に連結される。

エンジン１と変速機４とは、上述したように同一の軸線上に配置されており、そのエンジン１と変速機４との間に、第１モータ６が配置されている。第１モータ６は、エンジン１が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能（発電機能）を有し、また電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能（電動機能）も有している。すなわち、第１モータ６は、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、永久磁石式同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。なお、第１モータ６は、エンジン１の出力軸もしくは変速機４の入力軸５に直接連結されていてもよく、あるいは適宜の伝動機構を介してエンジン１の出力軸あるいは変速機４の入力軸５に連結されていてよい。

変速機４の出力側に四輪駆動用のトランスファ９が配置されている。トランスファ９は、エンジン１が出力した動力もしくは変速機４から出力されるトルクを後輪２側と前輪３側とに分配する機構であり、後輪２側にトルクを出力する部材（図示せず）に、リヤプロペラシャフト１０が連結され、前輪３側にトルクを出力する部材（図示せず）に、フロントプロペラシャフト１１が連結されている。

トランスファ９は、チェーンやベルトを使用した巻き掛け伝動機構や歯車機構によって構成することができる。また、トランスファ９は、前輪３と後輪２との差動回転を可能にする差動機構や、その差動回転を摩擦クラッチなどによって制限する差動制限機構を備えたフルタイム四輪駆動機構、もしくは前輪３側へのトルクの伝達を選択的に遮断するパートタイム四輪駆動機構などによって構成することができる。

リヤプロペラシャフト１０は、変速機４またはトランスファ９から自車両１００の後方に延びていて、リヤデファレンシャルギヤ１２に連結されている。リヤデファレンシャルギヤ１２は、左右の後輪２にトルクを伝達する終減速機であって、そのリヤデファレンシャルギヤ１２に、車幅方向に延出する二つのドライブシャフト１３を介して、後輪２が連結されている。また、その後輪２は、操舵装置１４により操舵角が変化するように構成されている。すなわち、左右の後輪２は、操舵輪としても機能する。さらに、図１に示す自車両１００は、上記後輪２と前輪３との各車輪に制動力を作用させるための制動装置（ブレーキ）１５が連結されている。また、フロントプロペラシャフト１１は、自車両１００の前方に延びていて、フロントデファレンシャルギヤ１６に連結されている。なお、上記のフロントデファレンシャルギヤ１６は、左右の前輪３にトルクを伝達する終減速機であって、そのフロントデファレンシャルギヤ１６に、車幅方向に延出する二つのドライブシャフト１７を介して前輪３が連結されている。

また、トランスファ９には、フロントプロペラシャフト１１を駆動する第２モータ（ＭＧ２）１８が連結されている。第２モータ１８は主として走行のための駆動トルクを出力するモータである。なお、減速時にエネルギ回生を行うために、第２モータ１８は前述した第１モータ６と同様に、永久磁石式同期モータなどの発電機能のあるモータ・ジェネレータによって構成することが好ましい。

第１モータ６と第２モータ１８とは、図示しないインバータを介して蓄電池やキャパシタなどの蓄電装置（ＢＡＴ）１９にそれぞれ電気的に接続されている。したがって、第１モータ６及び第２モータ１８を蓄電装置１９の電力によってモータとして機能させ、あるいは各モータ６，１８で発電した電力を蓄電装置１９に充電することが可能である。また、第１モータ６で発電した電力によって第２モータ１８を電動機として機能させ、その第２モータ１８のトルクで走行することも可能である。

また、実施形態に係る自車両１００は、エンジン１、第１モータ６、第２モータ１８、及び、クラッチ機構７を、それぞれ制御することにより、複数の走行モードで走行することが可能である。すなわち、自車両１００は、エンジン１を停止した状態で、第２モータ１８が出力するモータトルクを駆動輪に伝達して駆動力を発生させるＥＶ走行モード、及び、クラッチ機構７を解放した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクで第１モータ６を駆動して発電させるとともに、第２モータ１８のモータトルクを駆動輪に伝達して駆動力を発生させるシリーズＨＶ走行モード、並びに、クラッチ機構７を係合した状態でエンジン１を運転し、エンジントルク及び第２モータ１８のモータトルクを駆動輪に伝達して駆動力を発生させるパラレルＨＶ走行モードのいずれかの走行モードを設定して走行する。そして、このような各走行モードの切り替えは、例えば、要求駆動力及び車速をパラメータとするモードの切り替えマップ等を用いて設定される。なお、実施形態に係る自車両１００は、四輪駆動モード（４ＷＤ）と二輪駆動モード（２ＷＤ）とを切り替えることもでき、そのような走行モードの切り替えは、例えば、運転者によるモード切替スイッチが操作されたことにより、あるいは、路面の摩擦係数などを基に制御されるように構成してもよい。

そして、自車両１００には、エンジン１、変速機４、クラッチ機構７、トランスファ９、及び、各モータ６，１８などを制御するＥＣＵ（電子制御装置）２０が設けられている。このＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや予め記憶しているデータ並びにプログラムを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。

図２は、ＥＣＵ２０のシステム構成の一例を示した図である。

図２に示すように、ＥＣＵ２０は、メインコントローラ２１と、メインコントローラ２１から出力された信号が入力され、その入力された信号を変換する駆動用コントローラ２２及びサブコントローラ２３とを備えている。この駆動用コントローラ２２は、エンジン１に設けられたスロットルアクチュエータや各モータ６，１８に設けられたインバータ（図示せず）などに信号を出力するように構成されている。また、サブコントローラ２３は、クラッチ機構７などの種々の装置に設けられたアクチュエータに信号を出力するように構成されている。

メインコントローラ２１は、マイクロコンピュータを主体にして構成されており、自車両１００の走行状態及び各部の作動状態や挙動等を検出する主な内部センサ２４から信号が入力される。その内部センサ２４は、例えば、アクセルペダル２５の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２６、ブレーキペダル２７の踏み込み量を検出するブレーキセンサ（もしくはブレーキスイッチ）２８、ステアリング２９の舵角を検出する舵角センサ３０、後輪２及び前輪３の回転速度をそれぞれ検出する車速センサ３１、自車両１００の前後加速度を検出する前後加速度センサ３２、自車両１００の横加速度を検出する横加速度センサ３３、自車両１００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３４、及び、シフトレバー（もしくはシフトスイッチ）３５の位置を検出するシフトセンサ３６などである。その内部センサ２４から入力された信号や、予め記憶されている演算式あるいはマップなどに基づいて、エンジン１や各モータ６，１８を制御するための信号を、駆動用コントローラ２２に出力し、またクラッチ機構７などを制御するための信号を、サブコントローラ２３に出力するように構成されている。なお、図１には、入力あるいは出力される信号の例として、内部センサ２４からＥＣＵ２０に入力される信号、及び、ＥＣＵ２０からエンジン１、各モータ６，１８、及び、制動装置１５に出力する信号を破線で示している。

さらに、実施形態で制御対象とする自車両１００は、自車両１００の運転操作を自動制御して走行させる自動運転が可能である。実施形態において定義している自動運転とは、走行環境の認識や周辺状況の監視、並びに、発進・加速、操舵、及び、制動・停止などの全ての運転操作を、全て自車両１００の制御システムが行う自動運転である。例えば、ＮＨＴＳＡ（米国運輸省道路交通安全局）が策定した自動化レベルにおける「レベル４」、あるいは、米国のＳＡＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）が策定した自動化レベルにおける「レベル４」及び「レベル５」に該当する高度自動運転もしくは完全自動運転である。したがって、実施形態で制御対象とする自車両１００は、車内に搭乗者（運転者、同乗者、及び、乗客など）が存在しない状況であっても自動運転によって走行することが可能である。すなわち、自車両１００は、車内に搭乗者が存在する状態で自動運転によって走行する有人自動運転と、車内に搭乗者が存在しない状態で自動運転によって走行する無人自動運転とが可能である。なお、自車両１００は、例えば、上記のＳＡＥの自動化レベルにおける「レベル４」で定義されているように、自動運転で走行する自動運転モードと、自車両１００の運転操作を運転者が行う手動運転モードとを選択できる構成であってもよい。

したがって、自車両１００は、搭乗者（人）が運転操作することなく、各モータ６，１８や制動装置１５あるいは操舵装置１４を自動的に制御することにより走行する、いわゆる自動運転走行をすることができる。そのような自動運転走行をする際における各モータ６，１８、操舵装置１４、及び、制動装置１５なども、ＥＣＵ２０により制御される。

メインコントローラ２１には、自動運転走行を行うために内部センサ２４に加えて、自車両１００の周辺情報や外部状況を検出する主な外部センサ３７から信号が入力される。外部センサ３７は、例えば、車載カメラ、レーダー（ＲＡＤＡＲ：Ｒａｄｉｏ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）、及び、ライダー（ＬＩＤＡＲ：Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）、車車間通信などである。

車載カメラは、例えば、自車両１００のフロントガラスの内側に設置され、自車両１００の外部状況に関する撮像情報をメインコントローラ２１に送信するように構成されている。車載カメラは、単眼カメラであってもよく、あるいはステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された複数の撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報によれば、車両前方の奥行き方向の情報も取得することができる。

レーダーは、ミリ波やマイクロ波などの電波を利用して自車両１００の外部の他車両や障害物等を検出し、その検出データをメインコントローラ２１に送信するように構成されている。例えば、電波を自車両１００の周囲に放射し、他車両や障害物等に当たって反射された電波を受信して測定・分析することにより、他車両や障害物等を検出する。

ライダーは、レーザー光を利用して自車両１００の外部の他車両や障害物等を検出し、その検出データをメインコントローラ２１に送信するように構成されている。例えば、レーザー光を自車両１００の周囲に放射し、他車両や障害物等に当たって反射されたレーザー光を受光して測定・分析することにより、他車両や障害物等を検出する。

車車間通信（車両間通信）は、車両同士の無線通信により周囲の車両の情報（例えば、目的地、位置、速度、進行方向、及び、車両制御情報など）を入手し、必要に応じて運転者や搭乗者に安全運転支援を行うシステムである。また、この車車間通信は、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇ ｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）安全運転支援無線システムの車載器が搭載されている車両同士の情報交換によりサービスが受けられるものであって、インフラ設備の整備されていない不特定の場所でサービスの享受が可能である。したがって、インフラ設備の設置が難しい場所でもサービスが受けられる。

上記のような内部センサ２４や外部センサ３７の他に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部３８、地図データベース３９、及び、ナビゲーションシステム４０等からメインコントローラ２１に信号が入力される。ＧＰＳ受信部３８は、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信することにより、自車両１００の位置（例えば、自車両１００の緯度及び経度）を測定し、その位置情報をメインコントローラ２１に送信するように構成されている。地図データベース３９は、地図情報を蓄積したデータベースであり、例えば、自車両１００と通信可能な情報処理センターなどの外部施設のコンピュータに記憶されたデータを利用することができる。なお、上記の外部施設のコンピュータには、上記の車車間通信、及び、自車両１００と道路上や道路脇の外部に設置された通信機器やサインポスト等との間の路車間通信、並びに、外部のデータセンター等のサーバー（図示せず）に蓄積されかつ随時更新されているいわゆるビッグデータなども含まれる。また、地図データベース３９は、メインコントローラ２１の内部に記憶されていてもよい。ナビゲーションシステム４０は、ＧＰＳ受信部３８が測定した自車両１００の位置情報と、地図データベース３９の地図情報とに基づいて、自車両１００の走行ルートを算出するように構成されている。

メインコントローラ２１は、内部センサ２４や外部センサ３７などから入力された検出データや情報データ及び予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に、駆動用コントローラ２２及びサブコントローラ２３並びに補助機器４１に信号を出力する。そして、駆動用コントローラ２２が、エンジン１（スロットルバルブを含む）及び各モータ６，１８のアクチュエータに対して制御指令信号を出力し、サブコントローラ２３が、制動装置１５及び操舵装置１４等の自車両１００の各部のアクチュエータに対して、制御指令信号を出力するように構成されている。なお、以下の説明では、各アクチュエータを区別することなく、単にアクチュエータ４２と記す場合がある。

自車両１００を自動運転走行させるための主なアクチュエータ４２として、ブレーキアクチュエータ、及び、操舵アクチュエータ等を備えている。ブレーキアクチュエータは、サブコントローラ２３から出力される制御信号に応じて制動装置１５を作動させ、後輪２及び前輪３へ付与する制動力を制御するように構成されている。操舵アクチュエータは、サブコントローラ２３から出力される制御信号に応じて電動パワーステアリング装置のアシストモータを駆動し、操舵トルクを制御するように構成されている。

補助機器４１は、アクチュエータ４２に含まれない機器もしくは装置であり、例えば、ワイパー、前照灯、方向指示器、エアコンディショナ、及び、オーディオ装置など、自車両１００の運転操作に直接には関与しない機器・装置である。

メインコントローラ２１は、自車両１００を自動運転走行させるための主な制御部として、例えば、車両位置認識部４３、外部状況認識部４４、走行状態認識部４５、走行計画生成部４６、走行制御部４７、補助機器制御部４８、及び、有人無人判断部４９などを有している。

車両位置認識部４３は、ＧＰＳ受信部３８で受信した自車両１００の位置情報及び地図データベース３９の地図情報に基づいて、地図上における自車両１００の位置を認識するように構成されている。なお、ナビゲーションシステム４０で用いられる自車両１００の位置を、そのナビゲーションシステム４０から取得することもできる。あるいは、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車両１００の位置を測定可能な場合は、そのセンサとの通信によって自車両１００の位置を取得することもできる。

外部状況認識部４４は、例えば、車載カメラの撮像情報やレーダーもしくはライダーの検出データに基づいて、自車両１００の外部状況を認識するように構成されている。外部状況としては、例えば、走行車線の位置、道路幅、道路の形状、路面勾配、及び、車両周辺の障害物に関する情報等が取得される。また、走行環境として自車両１００の周辺、並びに、走行経路の地形・気象情報、道路形状、路面の摩擦係数などを取得してもよい。

走行状態認識部４５は、内部センサ２４の各種の検出データに基づいて、自車両１００の走行状態を認識するように構成されている。自車両１００の走行状態としては、例えば、車速、前後加速度、横加速度、及び、ヨーレートなどが取得される。

走行計画生成部４６は、例えば、ナビゲーションシステム４０で演算された目標ルート、車両位置認識部４３で認識された自車両１００の位置、及び、外部状況認識部４４で認識された外部状況等に基づいて、自車両１００の進路を生成するように構成されている。進路は、目標ルートに沿って自車両１００が進行する軌跡である。また、走行計画生成部４６は、目標ルート上で、安全に走行すること、法令を順守して走行すること、及び、効率よく走行すること等の基準に沿って、自車両１００が適切に走行することができるように進路を生成する。

そして、走行計画生成部４６は、生成した進路に応じた走行計画を生成するように構成されている。具体的には、少なくとも、外部状況認識部４４で認識された外部状況及び地図データベース３９の地図情報に基づいて、予め設定された目標ルートに沿った走行計画が生成される。

走行計画は、自車両１００の将来の駆動力要求を含む自車両１００の走行状態を予め設定するものであり、例えば、現在時刻から数秒先の将来のデータを基に生成される。自車両１００の外部状況や走行状況によっては、現在時刻から数十秒先の将来のデータを用いることもできる。走行計画は、例えば、目標ルートに沿った進路を自車両１００が走行する際に、車速、加速度、及び、操舵トルク等の推移を示すデータとして走行計画生成部４６から出力される。

また、走行計画は、自車両１００の速度パターン、加速度パターン、及び、操舵パターンとして走行計画生成部４６から出力することもできる。速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔で設定された目標制御位置に対して、各目標制御位置毎に時間に関連付けられて設定された目標車速からなるデータである。加速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔で設定された目標制御位置に対して、各目標制御位置毎に時間に関連付けられて設定された目標加速度からなるデータである。操舵パターンとは、例えば、進路上に所定間隔で設定された目標制御位置に対して、各目標制御位置毎に時間に関連付けられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。

また、この走行計画には、自車両１００が先行車両を追従する走行計画を含み、その一例として、従来知られているクルーズコントロールやアダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）、並びに、車車間通信により追従制御する通信協調型アダプティブクルーズコントロール（ＣＡＣＣ）がある。そのクルーズコントロールなどの切り替えは、ステアリングホイールの脇やステアリングパッドに取り付けられた入力操作スイッチ群であって、システムの起動及び停止、制御モードの切替え、設定車速の入力、目標車間距離の設定（例えば、長・中・短の３段階で設定される）等が行なわれる。

走行制御部４７は、走行計画生成部４６で生成された走行計画に基づいて、自車両１００の走行を自動で制御するように構成されている。具体的には、走行計画に応じた制御信号が、駆動用コントローラ２２及びサブコントローラ２３を介してエンジン１や各モータ６，１８あるいはアクチュエータ４２に出力される。それによって、自車両１００が自動運転走行される。

補助機器制御部４８は、走行計画生成部４６で生成された走行計画に基づいて、補助機器４１を自動で制御するように構成されている。具体的には、走行計画に応じた制御信号が、必要に応じて、ワイパー、前照灯、方向指示器、エアコンディショナ、及び、オーディオ装置などの補助機器４１に対して出力される。

有人無人判断部４９は、自車両１００並びに先行車両に搭乗者が存在するか否かを判断する。具体的には、自車両１００においては、パワースイッチあるいはイグニションキースイッチやスタートボタンスイッチがＯＮに操作された場合や、着座センサが座席上に人が乗っていることを検知した場合、シートベルト着装センサがシートベルトの着装を検知した場合、ステアリングホイールが操作された場合など車室内に設けられている装置の操作状況または作動状態に基づいて搭乗者の有無を判断する。また、赤外線センサやドップラーセンサなどの生体センサあるいは動体検知センサを設け、搭乗者の体温や動作を検知することにより、車内に搭乗者が存在するか否かを判断してもよい。なお、先行車両においては、上述した車車間通信により無線通信することにより先行車両の情報を取得したり、あるいは、自車両１００における車載カメラなどによって先行車両の搭乗者の有無を判断したりする。

このように図１に示す自車両１００は、いわゆる自動運転により走行することが可能である。その自動運転では、上述したように、車車間通信などによって、各車両同士が互いの位置や速度など車両の情報を送受信し、その情報を利用して自車両と先行車両あるいは後続車両とで隊列走行することができる。なお、隊列走行とは、複数台の車両が相互に相対位置を維持して一群となって走行する形態をいう。

実施形態に係る隊列走行システムおいて、アダプティブクルーズコントロール制御での走行（以下、ＡＣＣ走行と記す）が実行された自動運転で、先行車両が検出されずに自車両１００が単独でＡＣＣ走行している場合に、例えば、図３に示すように、自車両１００の前方に進入してきたトラックなどの風よけ効果の高い先行車両１１０を検出したときには、その先行車両１１０に自車両１００が追従して隊列走行を行う。これにより、ＡＣＣ走行中に自車両１００の単独走行が継続される場合よりも、背面積（後方から見た投影面積）や車両形状や安定走行性など風よけ効果の高い先行車両１１０との隊列走行に移行することにより、風よけ効果によって走行抵抗（空気抵抗など）を低減させることができ、自車両１００の燃費・電費を向上させることができる。

なお、自車両１００の前方に先行車両がいるか否かの検出は、ミリ波レーダーや車載カメラなどを用いて行う（ミリ波レーダーや車載カメラで検出できる範囲内、例えば、車間距離が１００～１５０［ｍ］）。

また、ＥＣＵ２０によって実行される風よけ効果が高い先行車両であるか否かの判定は、例えば、自車両１００の車載カメラなどによって先行車両を後方から撮影し、撮影した画像に基づいて先行車両の投影面積を求めて、その投影面積が所定値以上の場合に、風よけ効果が高い先行車両であると判定する。また、風よけ効果が高い先行車両の検出及び判定は、図３に示したような、自車両１００が走行している車線とは異なる車線から自車両１００と同一の車線で自車両１００の前方（正面）に進入してきた先行車両１１０を対象とすることに限定されるものではない。例えば、自車両１００が検出可能な一定の距離まで追いつくことで前方（正面または斜め前）にいる先行車両や、自車両１００を追い抜いて自車両１００よりも前方（斜め前）にいる先行車両などを検出して、それら検出した先行車両に対して風よけ効果が高い先行車両であるか否かを判定するようにしてもよい。そして、風よけ効果が高いと判定された先行車両に自車両１００が追従して隊列走行を行うようにしてもよい。

そして、実施形態に係る隊列走行システムにおいては、風よけ効果の高い先行車両１１０と自車両１００とによって隊列走行する際、図４に示すように、先行車両１１０の車速（８０［ｋｍ／ｈ］）が自車両１００のＡＣＣ設定車速（７９［ｋｍ／ｈ］）よりも速い場合、言い換えると、自車両１００と先行車両１１０との相対速度が先行車両１１０に対して自車両１００が遠ざかる側の場合には、ＥＣＵ２０が自車両１００のＡＣＣ設定車速を所定の上げ幅で上げる提案を、例えば、自車両１００の車内に設けられた提案装置であるインフォメーションパネルなどを用いて提示して運転者（搭乗者）に対して行う制御を実行する。そして、その提案に応じて運転者（搭乗者）がＡＣＣ設定車速を上げる許可を、例えば、車内の操作パネルなどから実行することによって、ＥＣＵ２０が所定の上げ幅で上げられたＡＣＣ設定車速でＡＣＣ走行を実行することができる。これにより、先行車両１１０から自車両１００が引き離されることを抑制して隊列走行に移行することができ、風よけ効果による自車両１００の燃費・電費を向上させることができる。

一方、図５に示すように、先行車両１１０の車速（８０［ｋｍ／ｈ］）が自車両１００のＡＣＣ設定車速（８１［ｋｍ／ｈ］）よりも遅い場合、言い換えると、自車両１００と先行車両１１０との相対速度が先行車両１１０に対して自車両１００が近づく側の場合、ＥＣＵ２０は自車両１００のＡＣＣ設定車速を変更しない。

図６は、単独でＡＣＣ走行中の自車両１００においてＥＣＵ２０により実行される制御の一例を示したフローチャートである。

まず、ＥＣＵ２０は、単独でＡＣＣ走行中の自車両１００の前方に先行車両１１０を検出する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の風よけ効果が高いか否かを判断する（ステップＳ２）。ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の風よけ効果が低いと判断した場合（ステップＳ２にてＮｏ）、ＡＣＣ設定車速を変更する提案を実施せずに一連の制御を終了する。一方、ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の風よけ効果が高いと判断した場合（ステップＳ２にてＹｅｓ）、先行車両１１０の車速が自車両１００のＡＣＣ設定車速よりも速いか否かを判断する（ステップＳ３）。ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の車速が自車両１００のＡＣＣ設定車速よりも速くない（ＡＣＣ設定車速以下）と判断した場合（ステップＳ３にてＮｏ）、ＡＣＣ設定車速を変更する提案を実施せずに一連の制御を終了する。一方、ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の車速が自車両１００のＡＣＣ設定車速よりも速いと判断した場合（ステップＳ３にてＹｅｓ）、自車両１００のＡＣＣ設定車速を上げる提案を実施する（ステップＳ４）。そして、ＥＣＵ２０は、一例の制御を終了する。

また、実施形態に係る自車両１００において、ＡＣＣ走行中の自車両１００の前方に風よけ効果の高い先行車両１１０が位置しており、先行車両１１０の車速が自車両１００のＡＣＣ設定車速よりも速い場合には、ＥＣＵ２０が自動的に自車両１００のＡＣＣ設定車速を上げる制御を行うようにしてもよい。このようにＥＣＵ２０が自動的に自車両１００のＡＣＣ設定車速を変更する場合には、その旨を、例えば、車内のインフォメーションパネルなどに提示して、運転者（搭乗者）に認識させるのが好ましい。

図７は、単独でＡＣＣ走行中の自車両１００においてＥＣＵ２０により実行される制御の他例を示したフローチャートである。

まず、ＥＣＵ２０は、単独でＡＣＣ走行中の自車両１００の前方に先行車両１１０を検出する（ステップＳ１１）。次に、ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の風よけ効果が高いか否かを判断する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の風よけ効果が低いと判断した場合（ステップＳ１２にてＮｏ）、ＡＣＣ設定車速を変更せずに一連の制御を終了する。一方、ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の風よけ効果が高いと判断した場合（ステップＳ１２にてＹｅｓ）、先行車両１１０の車速が自車両１００のＡＣＣ設定車速よりも速いか否かを判断する（ステップＳ１３）。ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の車速が自車両１００のＡＣＣ設定車速よりも速くない（ＡＣＣ設定車速以下）と判断した場合（ステップＳ１３にてＮｏ）、ＡＣＣ設定車速を変更せずに一連の制御を終了する。一方、ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の車速が自車両１００のＡＣＣ設定車速よりも速いと判断した場合（ステップＳ１３にてＹｅｓ）、自動的に自車両１００のＡＣＣ設定車速を上げる制御を実施する（ステップＳ１４）。そして、ＥＣＵ２０は、一例の制御を終了する。

これにより、先行車両１１０から自車両１００が引き離されることを抑制して隊列走行を維持することができるため、風よけ効果による自車両１００の燃費・電費を向上させることができる。

なお、実施形態に係る隊列走行システムにおいて、車載カメラ、レーダー、及び、ライダーなどの自車両１００に設けられた外部センサ３７は、先行車両を検出するための検出装置として機能する。また、自車両１００と先行車両１１０との相対速度は、例えば、ミリ波レーダーなどを用いて求めることができる。また、自車両１００のＡＣＣ設定車速を上げる際の前記所定の上げ幅としては、例えば、先行車両１１０の車速に対して＋１～２［ｋｍ］とすることが好ましい。また、ＥＣＵ２０は、自車両１００のＡＣＣ設定車速に対して先行車両１１０の車速が所定速度以上（先行車両１１０が自車両１００よりも＋１０［ｋｍ／ｈ］以上）で速い場合、ＥＣＵ２０は自車両１００のＡＣＣ設定車速を変更しない。これにより、自車両１００のＡＣＣ設定車速を上げ過ぎることによる燃費・電費の悪化を抑制することができる。

また、ＥＣＵ２０は、自車両１００のＡＣＣ設定車速を上げることによって、自車両１００が走行している走行車線の制限速度を超えてしまう場合、自車両１００のＡＣＣ設定車速を上げる提案や、自動的に自車両１００のＡＣＣ設定車速の変更などを実施しない。また、ＥＣＵ２０は、先行車両１１０の車速が走行車線における先行車両１１０と自車両１００とのいずれか一方の制限速度を超えている場合、自車両１００のＡＣＣ設定車速を上げる提案や、自動的に自車両１００のＡＣＣ設定車速の変更などを実施しない。これにより、先行車両１１０と自車両１００とのいずれか一方の制限速度を超えた隊列走行に移行されることを抑制することができる。なお、走行車線の制限速度情報は、例えば、ＧＰＳ受信部３８で受信した自車両１００の位置情報及び地図データベース３９の地図情報に基づいて、現在走行している走行車線の制限速度情報を取得したり、車載カメラによって速度標識から取得したりする。

１ エンジン
２ 後輪
３ 前輪
４ 変速機
５ 入力軸
６ 第１モータ
７ クラッチ機構
８，８ａ，８ｂ 摩擦板
９ トランスファ
１０ リヤプロペラシャフト
１１ フロントプロペラシャフト
１２ リヤデファレンシャルギヤ
１３ ドライブシャフト
１４ 操舵装置
１５ 制動装置
１６ フロントデファレンシャルギヤ
１７ ドライブシャフト
１８ 第２モータ
１９ 蓄電装置
２０ ＥＣＵ
２１ メインコントローラ
２２ 駆動用コントローラ
２３ サブコントローラ
２４ 内部センサ
２５ アクセルペダル
２６ アクセルセンサ
２７ ブレーキペダル
２８ ブレーキセンサ
２９ ステアリング
３０ 舵角センサ
３１ 車速センサ
３２ 前後加速度センサ
３３ 横加速度センサ
３４ ヨーレートセンサ
３５ シフトレバー
３６ シフトセンサ
３７ 外部センサ
３８ ＧＰＳ受信部
３９ 地図データベース
４０ ナビゲーションシステム
４１ 補助機器
４２ アクチュエータ
４３ 車両位置認識部
４４ 外部状況認識部
４５ 走行状態認識部
４６ 走行計画生成部
４７ 走行制御部
４８ 補助機器制御部
４９ 有人無人判断部
１００ 自車両
１１０ 先行車両

Claims (7)

1. 一定の間隔で先行車両に追従するように自車両の車速を調整するアダプティブクルーズコントロールでの前記自車両の走行を制御する制御装置を備えた隊列走行システムであって、
   前記制御装置は、前記アダプティブクルーズコントロールで前記自車両が単独走行中に、前記自車両の前方に風よけ効果の高い先行車両が、前記自車両に設けられた検出装置によって検出され、前記先行車両の車速が、前記自車両の前記アダプティブクルーズコントロールでの車速として設定されるＡＣＣ設定車速よりも速い場合に、前記ＡＣＣ設定車速を所定の上げ幅で上げる提案を、前記自車両に設けられた提案装置を用いて前記自車両の搭乗者に行うことを特徴とする隊列走行システム。
2. 一定の間隔で先行車両に追従するように自車両の車速を調整するアダプティブクルーズコントロールでの前記自車両の走行を制御する制御装置を備えた隊列走行システムであって、
   前記制御装置は、前記アダプティブクルーズコントロールで前記自車両が単独走行中に、前記自車両の前方に風よけ効果の高い先行車両が、前記自車両に設けられた検出装置によって検出され、前記先行車両の車速が、前記自車両の前記アダプティブクルーズコントロールでの車速として設定されるＡＣＣ設定車速よりも速い場合に、自動的に前記ＡＣＣ設定車速を所定の上げ幅で上げる制御を実行することを特徴とする隊列走行システム。
3. 前記制御装置は、前記自車両と前記先行車両との相対速度が、前記先行車両に対して前記自車両が近づく側の場合、前記ＡＣＣ設定車速を変更しないことを特徴とする請求項１または２に記載の隊列走行システム。
4. 前記所定の上げ幅は、前記先行車両の車速に対して＋１～２［ｋｍ／ｈ］であることを特徴とする請求項１または２に記載の隊列走行システム。
5. 前記制御装置は、前記自車両の前記ＡＣＣ設定車速に対して前記先行車両の車速が所定速度以上で速い場合、前記ＡＣＣ設定車速を変更しないことを特徴とする請求項１または２に記載の隊列走行システム。
6. 前記制御装置は、前記先行車両の車速が走行車線における前記先行車両と前記自車両とのいずれか一方の制限速度を超えている場合、前記ＡＣＣ設定車速を変更しないことを特徴とする請求項１または２に記載の隊列走行システム。
7. 前記制御装置は、前記自車両に設けられた撮影装置によって前記先行車両を後方から撮影した画像に基づいて前記先行車両の投影面積を求めて、前記投影面積が所定値以上の場合に、前記先行車両の風よけ効果が高いと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の隊列走行システム。

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