JP2024044206A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】追従走行時に、燃費の悪化をできるだけ抑制しつつ道路勾配の変化や先行車両の大きさの相違に拘らず所定の冷却性能が得られるようにする。【解決手段】道路の上り勾配が大きい場合に目標車間距離Ｄist が大きくされ、所定の冷却性能が得られるのに加えて、先行車両が大きい場合も目標車間距離Ｄist が大きくされ、車間距離の増加に伴う通気風量の増加によって所定の冷却性能が得られるようになる。これにより、追従走行時における道路勾配の変化や先行車両の大きさの相違に拘らず、車両の各部の温度上昇を適切に抑制できるとともに、不要な車間距離の増大による燃費の悪化を抑制できる。【選択図】図２

Description

本発明は車両の走行制御装置に係り、特に、先行車両に対して所定の目標車間距離を隔てて追従走行する走行制御装置に関するものである。

先行車両に対して所定の目標車間距離を隔てて追従走行する、車両の走行制御装置が知られている。特許文献１に記載の装置はその一例であり、先行車両が風よけとなって空気抵抗が低減される反面、ラジエータなどの冷却システムに対する通気風量が減少して冷却性能が低下することから、動力源等の発熱量の増加が予想される道路の上り勾配が大きい場所では、通気風量が多くなるように目標車間距離を大きくする技術が提案されている。

特開２０２０－１０４６７８号公報

しかしながら、道路の上り勾配に応じて目標車間距離を変化させても、先行車両の大きさにより通気風量が変化して冷却性能が損なわれる場合があり、先行車両の大きさに拘らず所定の冷却性能が得られるように目標車間距離を大き目に設定すると、空気抵抗が大きくなって燃費が悪化する可能性があるなど、未だ改善の余地があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、追従走行時に、燃費の悪化をできるだけ抑制しつつ道路勾配の変化や先行車両の大きさの相違に拘らず所定の冷却性能が得られるようにすることにある。

本発明は、(a) 先行車両に対して所定の目標車間距離を隔てて追従走行する、車両の走行制御装置において、(b) 前記先行車両が大きい場合は小さい場合に比較して前記目標車間距離が大きくなり、道路の上り勾配が大きい場合は小さい場合に比較して前記目標車間距離が大きくなるように、前記先行車両の大きさを表す先行車両情報および前記上り勾配の大きさを表す道路勾配情報に基づいて前記目標車間距離を変更することを特徴とする。

このような車両の走行制御装置においては、道路の上り勾配が大きい場合に目標車間距離が大きくされ、所定の冷却性能が得られるのに加えて、先行車両が大きい場合も目標車間距離が大きくされ、車間距離の増加に伴う通気風量の増加によって所定の冷却性能が得られるようになる。これにより、追従走行時における道路勾配の変化や先行車両の大きさの相違に拘らず、車両の各部の温度上昇を適切に抑制できるとともに、不要な車間距離の増大による燃費の悪化を抑制できる。

本発明の一実施例である走行制御装置として電子制御装置を備えている車両の概略図である。 図１の電子制御装置が機能的に備えている最適車間距離設定部によって実行される目標車間距離Ｄist の変更制御を説明するフローチャートである。 図２のステップＳ３で目標車間距離Ｄist を算出する際に用いられるデータマップの一例を説明する図である。

本発明は、例えば追従走行に加えてステアリング角が自動で制御される自動運転走行に好適に適用されるが、運転者が手動でステアリング操作を行なうオートクルーズ走行等にも適用される。また、複数の貨物車両やバスなどが高速道路や自動車専用道路等で追従走行する隊列走行にも適用され得る。本発明は、エンジン駆動車両や電気自動車、或いは動力源としてエンジンおよび電動機を備えているハイブリッド式電動車両など、従来から使用されている各種の車両の走行制御装置に適用できる。車両には運転者が乗車していることが望ましいが、無人の自動運転走行車両等にも適用できる。

走行制御装置は、例えば先行車両との間の車間距離が予め定められた目標車間距離に維持されるように追従走行するのに必要な駆動要求量を算出し、その駆動要求量が得られるように動力源の出力を制御することにより、目標車間距離で追従走行する追従走行制御を実行する。追従走行制御における動力源の出力制御は、エンジンブレーキや回生制御等による負トルクを含んで制御することが望ましく、自動ブレーキシステムによりホイールブレーキを介して制動力制御を行なうことも可能である。自動変速機を有する場合、その自動変速機の変速制御を併用して追従走行制御を行なうこともできる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である走行制御装置として電子制御装置３０を備えている車両１０の一例を説明する概略図である。この車両１０は、隊列走行にも用いられる貨物車両等で、駆動ユニット１２を備えており、プロペラシャフト１４およびディファレンシャルギヤ１６を介して左右の後輪１８が回転駆動される。駆動ユニット１２は、動力源として例えば電動機および発電機として機能するモータジェネレータおよびエンジン（内燃機関）を備えているハイブリッドシステムが用いられるが、動力源としてエンジンのみ、或いはモータジェネレータのみが用いられても良い。この駆動ユニット１２の動力源の出力（トルクや回転速度）は、電子制御装置３０から供給される動力源制御指令信号Ｓd に従って電気的に制御される。駆動ユニット１２は、動力源の他に、減速或いは増速する変速ギヤ機構、有段変速機、或いは無段変速機等が必要に応じて設けられる。

車両１０は、自動運転走行に関連して自動ブレーキシステム４０、自動操舵システム４４、およびナビゲーションシステム４６を備えている。自動ブレーキシステム４０は、後輪１８および前輪２０に設けられた各ホイールブレーキ４２のブレーキ力すなわちブレーキ油圧を、電子制御装置３０から供給される自動ブレーキ制御指令信号Ｓbrに従って電気的に制御する。ホイールブレーキ４２は、図示しないブレーキペダルが足踏み操作されることにより、ブレーキマスターシリンダを介してブレーキ油圧が供給されるようになっており、そのブレーキ油圧すなわちブレーキ操作力に応じたブレーキ力を機械的に発生する。自動操舵システム４４は、電子制御装置３０から供給される自動操舵制御指令信号Ｓstに従って電動機等によりステアリング角を電気的に制御する。ステアリング角は、ステアリングホイールの回転角度でも操舵車輪である前輪２０の角度でも良い。ナビゲーションシステム４６は、高度を含む道路情報を備えており、衛星測位システム等によって現在の走行位置を検知できるとともに、運転者等により予め定められた走行ルートに従って走行させたり、運転者に対して案内したりすることができる。

車両１０は、各種の制御を実行する制御装置として電子制御装置３０を備えている。電子制御装置３０は、所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行なうことにより車両１０の各種制御を実行する。電子制御装置３０には、各種制御に必要な各種の情報が供給される。例えば、アクセル開度センサ５０、出力回転速度センサ５２、道路勾配センサ５４、車両前方撮影カメラ５６、ミリ波レーダー等の車間距離センサ５８、オートクルーズ設定スイッチ６０、隊列参加スイッチ６２、自動運転選択スイッチ６４などから、アクセルペダル等のアクセル操作部材の操作量で運転者の出力要求量を表すアクセル開度θacc 、車速Ｖに対応する出力回転速度Ｎo 、道路勾配Φ、車両前方のビデオ映像Ｖfr、先行車両７０までの車間距離Ｄis、オートクルーズ設定情報Ａcrui、隊列参加情報Ｃara 、自動運転選択情報Ａuto など、を表す信号が供給される。道路勾配Φは、衛星測位システムによる現在位置を、高度を含む地図情報に適用して求めることもできるし、駆動ユニット１２による駆動力、車速Ｖ、加速度、車両重量、走行抵抗等から推定値を算出しても良い。車間距離Ｄisは、衛星測位システムによる先行車両７０の位置情報を車車間通信等で取り込み、自分の車両１０の位置情報と比較して算出することもできる。

オートクルーズ設定スイッチ６０は、運転者の加減速操作を必要とすることなく予め定められた目標走行状態で走行するように、駆動ユニット１２により駆動力等が自動的に制御されるオートクルーズ走行を選択するもので、本実施例ではオートクルーズ走行として定速走行および追従走行が実行される。本実施例の車両１０は、アクセルペダル等による運転者の加減速操作に従って駆動ユニット１２の動力源等が制御される手動運転の他に、予め設定された目標車速Ｖt 等に従って駆動ユニット１２等を自動的に制御するオートクルーズ走行が可能である。オートクルーズ設定スイッチ６０は、オートクルーズ走行を選択する他、目標車速Ｖt の設定、その目標車速Ｖt の増減、先行車両７０に追従して走行する追従走行時の目標車間距離Ｄist の設定などを行うスイッチで、例えばステアリングホイール等に配設され、その目標車速Ｖt 、目標車間距離Ｄist 等が、オートクルーズ設定情報Ａcruiとして運転者により入力される。

隊列参加スイッチ６２は、隊列に参加して隊列走行する際に操作されるスイッチで、先頭車両１０leとして参加するか追従車両１０foとして参加するか、追従車両１０foとして参加する場合の走行順などが、隊列参加情報Ｃara として運転者により入力される。追従車両１０foとして参加する場合は、予め設定された目標車間距離Ｄist で先行車両７０に対して追従走行する。この追従走行では、自動操舵システム４４による自動操舵が行なわれる自動運転が望ましいが、運転者がステアリング操作しても良い。この隊列参加情報Ｃara は、例えば車両１０を個別に識別できる識別番号などと共に、外部の隊列走行管理サーバ等に送られ、隊列に参加している他の車両にも供給される。

自動運転選択スイッチ６４は、運転者の加減速操作やステアリング操作を必要とすることなく、予め定められた目標走行状態で車両１０を走行させる自動運転走行を選択するスイッチである。自動運転走行は、例えば地図情報や走行ルート情報、各種の道路交通情報等に基づいて目標車速Ｖt を逐次自動的に設定し、その目標車速Ｖt で走行したり、先行車両７０に対して予め定められた目標車間距離Ｄist で追従走行したりするとともに、ステアリング角が自動的に制御される。

電子制御装置３０は、例えばアクセル開度θacc に応じて要求駆動トルクＴrdemを算出し、その要求駆動トルクＴrdemが得られるように駆動ユニット１２を制御する、手動運転走行を行なう他、運転者の選択に従ってオートクルーズ走行や隊列走行、自動運転走行を実行する。電子制御装置３０は、そのオートクルーズ走行、隊列走行、自動運転走行において、所定の目標車間距離Ｄist で先行車両７０に対して追従走行するために、追従走行制御部３２および最適車間距離設定部３４を機能的に備えている。

追従走行制御部３２は、運転者の加減速操作を必要とすることなく先行車両７０に対して予め定められた所定の目標車間距離Ｄist を隔てて追従走行するように、車両１０の駆動力を制御する追従走行制御を実行する。例えば、車間距離Ｄisが目標車間距離Ｄist となる状態で追従走行するのに必要な駆動要求量、例えば要求駆動トルクＴrdemを算出し、その要求駆動トルクＴrdemが得られるように、駆動ユニット１２を制御する。目標車間距離Ｄist は、例えば車速Ｖに応じて可変設定される。また、先行車両７０の減速時など要求駆動トルクＴrdemが負（マイナス）の場合は、エンジンブレーキや回転機による回生ブレーキを発生させたり、必要な場合は自動ブレーキシステム４０によって制御されるホイールブレーキ４２のブレーキ力と合わせて負の要求駆動トルクＴrdemが得られるようにする。

ここで、このような追従走行時には、先行車両７０が風よけとなって空気抵抗が低減されるため、目標車間距離Ｄist をできるだけ小さくすることで燃費向上等が期待できる反面、ラジエータなどの冷却システムに対する通気風量が減少して冷却性能が低下する。このため、道路の上り坂では駆動ユニット１２の負荷が大きくなるため発熱量が大きくなり、通気風量が不足して各部の温度上昇が問題になる可能性がある。また、先行車両７０がバスやトラック等の大型自動車の場合には、通気風量が減少して冷却性能が低下し、各部の温度上昇が問題になる可能性がある。

これに対し、本実施例の電子制御装置３０は、走行条件に応じて最適な目標車間距離Ｄist を設定する最適車間距離設定部３４を機能的に備えており、図２のフローチャートに従って目標車間距離Ｄist が逐次変更される。図２のステップＳ１では、自動運転走行時または隊列走行時か否かを、それ等の実行状態を表すフラグによって判断し、何れの走行時でもない場合はそのまま終了するが、何れか一方の走行時にはステップＳ２を実行する。一定の条件下で追従走行を行なうオートクルーズ走行時にも、ステップＳ２以下を実行して目標車間距離Ｄist が変更されるようにしても良い。

ステップＳ２では、先行車両情報および道路勾配情報を読み込む。先行車両情報は、通気風量すなわち冷却性能に影響する先行車両７０の大きさを表す情報で、例えば軽自動車、普通自動車、およびバスやトラック等の大型自動車かを表す情報を読み込む。先行車両７０の高さ寸法や幅寸法、投影面積等に基づいて更に細かく分類することもできる。この先行車両情報は、例えばビデオ映像Ｖfrの画像解析や車間距離Ｄis等に基づいて判断できるが、隊列走行ではサーバとの通信や車車間通信などで取り込むこともできる。道路勾配情報は、駆動ユニット１２の負荷すなわち発熱量が大きくなる道路の上り勾配Φupで、例えば道路勾配センサ５４の検出値から取り込むことができるが、ナビゲーションシステム４６に設定された走行ルートや現在位置、車速Ｖ等に基づいて所定時間後（例えば数秒後）の走行位置を求め、その走行位置における高度情報などから上り勾配Φupを先取りすることもできる。隊列走行の場合には、例えば先頭車両１０leの道路勾配センサ５４等が検出した上り勾配Φupの情報を取り込むようにしても良い。

次のステップＳ３では、上記先行車両情報（軽自動車、普通自動車、大型自動車）および道路勾配情報（上り勾配Φup）に基づいて、予め定められたマップや演算式等から目標車間距離Ｄist を算出する。図３は、先行車両情報および道路勾配情報から目標車間距離Ｄist を求めるデータマップの一例を説明する図で、先行車両７０が大きい場合は小さい場合に比較して目標車間距離Ｄist が大きくなり、上り勾配Φupが大きい場合は小さい場合に比較して目標車間距離Ｄist が大きくなるように、定められている。先行車両情報および道路勾配情報から補正係数や補正値を求め、予め定められた目標車間距離Ｄist の基準値を補正するようにしても良い。先行車両情報および道路勾配情報の他に、更に他の情報を取り込んで目標車間距離Ｄist を設定しても良い。そして、ステップＳ４では、その変更された目標車間距離Ｄist が確保されるように、その新たな目標車間距離Ｄist の情報を追従走行制御部３２に出力する。追従走行制御部３２は、その新たな目標車間距離Ｄist を用いて追従走行制御を行い、実際の車間距離Ｄisが新たな目標車間距離Ｄist となるように駆動力等が制御される。

このような車両１０の電子制御装置３０によれば、道路の上り勾配Φupが大きい場合に目標車間距離Ｄist が大きくされ、所定の冷却性能が得られるのに加えて、先行車両７０が大きい場合も目標車間距離Ｄist が大きくされ、車間距離Ｄisの増加に伴う通気風量の増加によって所定の冷却性能が得られるようになる。これにより、追従走行時における道路勾配Φの変化や先行車両７０の大きさの相違に拘らず、車両１０の各部の温度上昇を適切に抑制できるとともに、不要な車間距離Ｄisの増大による燃費の悪化を抑制できる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両 ３０：電子制御装置（走行制御装置） ７０：先行車両 Ｄist ：目標車間距離 Φup：上り勾配

Claims (1)

1. 先行車両に対して所定の目標車間距離を隔てて追従走行する、車両の走行制御装置において、
   前記先行車両が大きい場合は小さい場合に比較して前記目標車間距離が大きくなり、道路の上り勾配が大きい場合は小さい場合に比較して前記目標車間距離が大きくなるように、前記先行車両の大きさを表す先行車両情報および前記上り勾配の大きさを表す道路勾配情報に基づいて前記目標車間距離を変更する
   ことを特徴とする車両の走行制御装置。

Images