JP6612916B2 - 自動運転統合制御装置及び自動運転統合制御システム並びに車両の制御装置 - Google Patents

自動運転統合制御装置及び自動運転統合制御システム並びに車両の制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、自動運転統合制御装置及び自動運転統合制御システム並びに車両の制御装置に関する。
従来、自動車の運転を支援する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、車車間通信を利用して、燃料消費量が少なくなる走行パターンでの走行の実現を図る車両用運転支援装置が開示されている。
特開２０１０−１６７８７７号公報
ところで、各自動車のエンジンの出力や車重等の自動車の性能は、自動車ごとに様々である。また、アクセルペダル及びブレーキペダルの踏み込み量又は踏み込みタイミング等の自動車の運転方法についても、運転者によってばらつきがある。このため、各自動車の発進タイミングや加速度は一定にはならず、特に走行車が密集した状況では、これらの発進タイミングや加速度の違いが渋滞の原因となり得る。また、そのような状況では、各走行車が、燃料消費率の大きい運転領域で駆動制御されることが考えられ、全走行車の合計の燃料消費量が増大するおそれがある。
これに対して、全走行車を同じタイミングで発進、加速、及び停止させるよう自動運転制御することができれば、渋滞を回避することができると考えられる。そのような自動運転制御を行う場合においても、全走行車の合計の燃料消費量を抑制することができれば有意義である。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、複数の車両を自動運転制御して渋滞を緩和しつつ、複数の車両の合計の燃料消費量を抑制することが可能な、新規かつ改良された自動運転統合制御装置及び自動運転統合制御システム並びに車両の制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両から少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を受信するサーバ側受信処理部と、受信された車両情報のうちの少なくとも正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報に基づいて駆動力基準値を求め、当該駆動力基準値に基づいて自動運転用の加速度指令値を算出する指令値算出部と、算出された加速度指令値をそれぞれの車両に向けて送信するサーバ側送信処理部と、を備えた、自動運転統合制御装置が提供される。
指令値算出部は、複数の車両の正味燃料消費率又は正味電力消費率の和が最小となる駆動力を駆動力基準値としてもよい。
指令値算出部は、複数の車両のうち駆動源の最大出力が最も小さい車両の正味燃料消費率又は正味電力消費率が最小となる駆動力を駆動力基準値としてもよい。
指令値算出部は、駆動力基準値に基づいて車両ごとに加速度推定値を算出し、算出された加速度推定値のうちの最小の値を自動運転用の加速度指令値としてもよい。
自動運転統合制御装置は、制御対象の車両があらかじめ設定された台数以上連なって走行する場合に自動運転用の加速度指令値の送信を行ってもよい。
自動運転統合制御装置は、自動運転専用の車路を走行中の車両に対して自動運転用の加速度指令値の送信を行ってもよい。
自動運転統合制御装置は、あらかじめ設定された区間の車路を走行中の複数の車両を一群の制御対象として自動運転用の加速度指令値の送信を行ってもよい。
自動運転統合制御装置は、交通信号機間を走行する複数の車両を一群の制御対象として自動運転用の前記加速度指令値の送信を行ってもよい。
自動運転統合制御装置は、インターチェンジ間、又は、パーキングエリア間を走行する複数の車両を一群の制御対象として自動運転用の加速度指令値の送信を行ってもよい。
自動運転統合制御装置は、車両の発進から定常走行に至るまでの期間に自動運転用の加速度指令値の送信を行ってもよい。
車両情報が、現在位置の情報、車速の情報、変速比の情報、タイヤ径の情報、車重の情報、エンジンの出力特性の情報、及びエンジンの正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含んでもよい。
また、本発明の別の観点によれば、少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を無線通信手段により自動運転統合制御装置に送信する車両側送信処理部と、自動運転統合制御装置から加速度指令値を受信する車両側受信処理部と、受信された加速度指令値に基づいて車両の駆動力を制御する駆動制御部と、を備えた、車両の制御装置が提供される。
また、本発明の別の観点によれば、車両から少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を受信し、受信した車両情報のうちの少なくとも正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報に基づいて駆動力基準値を求め、当該駆動力基準値に基づいて自動運転用の加速度指令値を算出し、算出した加速度指令値をそれぞれの車両に向けて送信する自動運転統合制御装置と、車両情報を無線通信手段により自動運転統合制御装置に送信するとともに、自動運転統合制御装置から加速度指令値を受信し、受信した加速度指令値に基づいて車両の駆動力を制御する車両の制御装置と、を備えた、車両の自動運転統合制御システムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、複数の車両を自動運転制御して渋滞を緩和しつつ、複数の車両の合計の燃料消費量を抑制することができる。
本発明の実施の形態に係る自動運転統合制御システムの構成例を示す模式図である。 同実施形態に係る統合制御装置の構成例を示すブロック図である。 同実施形態に係る統合制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 異なる４台の車両のＢＳＦＣマップ群の例である。 同実施形態に係る車載制御装置の構成例を示すブロック図である。 同実施形態に係る車載制御装置の処理動作のメインルーチンを示すフローチャートである。 同実施形態に係る車載制御装置による車両情報を送信する処理を具体的に示すフローチャートである。 同実施形態に係る車載制御装置による車両の駆動制御を実行する処理を具体的に示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜１．自動運転統合制御システム＞
本実施形態に係る自動運転統合制御システムの全体構成を説明する。図１は、自動運転統合制御システム１の構成を概略的に示す模式図である。なお、本実施形態においては、車両が、内燃エンジンを駆動源とする車両である場合を例に採って説明する。
自動運転統合制御システム１は、各車両１０ａ〜１０ｄに搭載された車両の制御装置（以下、「車載制御装置」ともいう。）２０ａ〜２０ｄと、自動運転統合制御装置（以下、単に「統合制御装置」ともいう。）１００とを備えている。統合制御装置１００は、例えばクラウドサーバであり、車載制御装置２０ａ〜２０ｄと無線通信を行うことができるように構成されている。
自動運転統合制御システム１では、統合制御装置１００が、それぞれの車載制御装置２０ａ〜２０ｄから車両情報を受信し、車両情報に含まれる正味燃料消費率（ＢＳＦＣ：Brake Specific Fuel Consumption）（ｇ／ｋｗｈ）の情報に基づいて駆動力基準値を求める。また、統合制御装置１００は、駆動力基準値に基づいて全車両１０ａ〜１０ｄに共通の加速度指令値Acc_tgtを算出する。統合制御装置１００は、算出した加速度指令値Acc_tgtをそれぞれの車載制御装置２０ａ〜２０ｄに送信する。車載制御装置２０ａ〜２０ｄは、受信した加速度指令値Acc_tgtにしたがってそれぞれの車両１０ａ〜１０ｄの駆動力を制御する。
このようにして、自動運転統合制御システム１では、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄの駆動力が、統合制御装置１００により設定される加速度指令値Acc_tgtにしたがって制御され、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄの自動運転制御が行われる。これにより、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄの発進タイミング又は停止タイミング、あるいは加速度を合わせることができ、渋滞の発生を抑制することができる。その際に、全車両１０ａ〜１０ｄの全体のＢＳＦＣが小さくなるように制御され、全車両１０ａ〜１０ｄの合計の燃料消費量を抑制することができる。
以下、統合制御装置１００及び車載制御装置２０ａ〜２０ｄのそれぞれについて、構成例及び動作例を説明する。なお、以下の説明において、車両１０ａ〜１０ｄあるいは車載制御装置２０ａ〜２０ｄを特に区別する必要がない場合には、車両１０あるいは車載制御装置２０と総称する。
＜２．自動運転統合制御装置＞
統合制御装置１００は、車載制御装置２０と無線通信しながら複数の車両１０ａ〜１０ｄに共通の加速度指令値Acc_tgtを算出し、算出した加速度指令値Acc_tgtをそれぞれの車両１０ａ〜１０ｄに向けて送信する。統合制御装置１００の一部又は全部は、例えば、マイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサユニット等で構成されていてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。また、統合制御装置１００の一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
（２−１．自動運転統合制御装置の構成）
図２は、統合制御装置１００の構成例を示すブロック図である。統合制御装置１００は、通信部１０１、サーバ側送信処理部１０３、サーバ側受信処理部１０５、指令値算出部１０７及び記憶部１０９を備えている。このうち、サーバ側送信処理部１０３、サーバ側受信処理部１０５及び指令値算出部１０７は、マイクロコンピュータ等の制御部１１０によるソフトウェアプログラムの実行により実現される機能である。
（通信部）
通信部１０１は、無線通信により車載制御装置２０ａ〜２０ｄとの間で情報の送受信を行うためのインタフェースである。
（記憶部）
記憶部１０９は、ソフトウェアプログラムや演算パラメータ、演算結果、取得データ等を記憶する。記憶部１０９は、例えばＣＤ−ＲＯＭ又はＨＤＤ、ストレージ装置等のうちの少なくとも一つの記憶装置を含んでいてよい。また、記憶部１０９は、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶素子を含んでいてよい。
（サーバ側受信処理部）
サーバ側受信処理部１０５は、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄの車載制御装置２０ａ〜２０ｄから車両情報を受信する処理を行う。車両情報は、少なくとも車両１０ａ〜１０ｄの現在位置の情報及びＢＳＦＣの情報を含む。ＢＳＦＣの情報は、例えば車両１０ａ〜１０ｄごとにエンジンの特性に基づいて作成されたマップ情報である。本実施形態において、車両情報は、現在位置の情報及びＢＳＦＣの情報の他にも、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄの現在の車速の情報、現在の変速比の情報、変速線の情報、タイヤ径の情報、車重の情報及びエンジンの出力特性の情報を含む。
サーバ側受信処理部１０５は、例えば車載制御装置２０ａ〜２０ｄから車両情報が送信されるごとに受信処理を行ってもよく、所定の処理サイクルごとに受信処理を行ってもよい。あるいは、サーバ側受信処理部１０５は、所定の処理サイクルごとに車載制御装置２０ａ〜２０ｄに対して車両情報の送信要求を送信し、車載制御装置２０ａ〜２０ｄから送信される車両情報を受信してもよい。
（指令値算出部）
指令値算出部１０７は、複数の車両１０ａ〜１０ｄに搭載された車載制御装置２０ａ〜２０ｄから受信した車両情報に基づいて、自動運転用の加速度指令値Acc_tgtを算出する。本実施形態において、指令値算出部１０７は、受信された車両情報のうちの少なくともＢＳＦＣの情報に基づいて駆動力基準値P_baseを求め、当該駆動力基準値P_baseに基づいて自動運転用の加速度指令値Acc_tgtを算出する。
指令値算出部１０７は、自動運転制御を実行する条件が成立している場合に、自動運転用の加速度指令値Acc_tgtを算出してもよい。自動運転制御の実行条件は、例えば自動運転制御対象の車両があらかじめ設定された台数以上連なって縦列走行しているか否かであってよい。かかる条件の成立時に自動運転制御を実行することで、渋滞の発生を抑制する効果が高められる。かかる条件の成立の有無は、車両情報に含まれるそれぞれの車両１０ａ〜１０ｄの現在位置の情報に基づいて判定することができる。
あるいは、自動運転制御の実行条件は、所定の区間を走行する車両のうち、自動運転統合制御システム１を適用可能な車両の比率があらかじめ設定された比率以上であるか否かであってよい。かかる条件の成立時に自動運転制御を実行することで、自動運転制御の対象でない車両が混在している場合であっても、複数の車両の流れを制御して渋滞の発生を抑制することができる。かかる条件の成立の有無は、例えば統合制御装置１００とすべての車両との間で通信を行い、自動運転制御の対象の車両であるか否かを判別することによって判定することができる。
（サーバ側送信処理部）
サーバ側送信処理部１０３は、算出された加速度指令値Acc_tgtをそれぞれの車両１０ａ〜１０ｄの車載制御装置２０ａ〜２０ｄに向けて送信する。サーバ側送信処理部１０３は、例えば所定の処理サイクルごとに車載制御装置２０に向けて加速度指令値Acc_tgtを送信してもよい。
（２−２．動作）
次に、統合制御装置１００の処理動作を詳細に説明する。
図３は、統合制御装置１００の処理動作を示すフローチャートである。統合制御装置１００は、例えば、所定の処理サイクルごとに当該フローチャートを実行してもよい。
まず、統合制御装置１００のサーバ側受信処理部１０５は、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄに搭載された車載制御装置２０ａ〜２０ｄから車両情報を受信する（ステップＳ５１）。受信する車両情報は、少なくともそれぞれの車両１０ａ〜１０ｄの現在位置の情報及びＢＳＦＣの情報を含む。本実施形態において、車両情報は、現在位置の情報及びＢＳＦＣの情報以外に、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄの現在の車速の情報、現在の変速比の情報、変速線の情報、タイヤ径の情報、車重の情報及びエンジンの出力特性の情報を含む。
次いで、統合制御装置１００の指令値算出部１０７は、自動運転制御の実行条件が成立しているか否かを判別する（ステップＳ５３）。指令値算出部１０７は、自動運転制御の実行条件として、例えば自動運転制御対象の車両の走行状態を判定してもよい。例えば、指令値算出部１０７は、現在の車速の情報に基づいて車両が停止しているか又は走行しているかを判定してもよい。
また、指令値算出部１０７は、自動運転制御の実行条件として、例えば自動運転制御対象の車両があらかじめ設定された台数以上連なって走行しているか否かを判別してもよい。かかる条件の成立時に自動運転制御を実行することで、渋滞の発生を抑制する効果が高められる。指令値算出部１０７は、自動運転制御の実行条件として、所定の区間を走行する車両のうち、自動運転統合制御システム１を適用可能な車両の比率があらかじめ設定された比率以上であるか否かを判別してもよい。かかる条件の成立の有無は、車両情報に含まれるそれぞれの車両１０の現在位置の情報に基づいて判別することができる。
自動運転制御の実行条件が成立していない場合（Ｓ５３／Ｎｏ）、指令値算出部１０７は、加速度指令値Acc_tgtの設定を行うことなく今回のルーチンを終了させる。一方、自動運転制御の実行条件が成立している場合（Ｓ５３／Ｙｅｓ）、指令値算出部１０７は、自動運転制御対象の車両の現在の車速が所定の閾値未満であるか否かを判別する（ステップＳ５５）。閾値は、例えば現在走行中の走行路の制限速度であってもよいし、もはや渋滞のおそれがないと考えられる適宜の速度であってもよい。
現在の車速が所定の閾値に到達している場合（Ｓ５５／Ｎｏ）、指令値算出部１０７は、加速度指令値Acc_tgtの設定を行うことなく今回のルーチンを終了させる。一方、現在の車速が所定の閾値未満の場合（Ｓ５５／Ｙｅｓ）、指令値算出部１０７は、受信された車両情報のうちの少なくともＢＳＦＣの情報に基づいて駆動力基準値P_baseを算出する（ステップＳ５７）。本実施形態において、指令値算出部１０７は、駆動力基準値P_baseとしてエンジン出力を算出する。
例えば、指令値算出部１０７は、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄのＢＳＦＣのマップ情報を参照して、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄのＢＳＦＣの和が最小となる共通のエンジン出力を算出する。
図４は、異なる４台の車両のＢＳＦＣマップ群２００の例を示している。それぞれのＢＳＦＣマップの横軸がエンジン回転数Ne（ｒｐｍ）であり、縦軸がエンジントルクTe（Ｎｍ）である。また、それぞれのＢＳＦＣマップには正味燃料消費率の等高線が示されており、中心に近づくほど正味燃料消費率は小さい値となる。
指令値算出部１０７は、受信された複数の車両１０ａ〜１０ｄのＢＳＦＣマップに基づいて、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄのＢＳＦＣ（ｇ／ｋｗｈ）の和が最小となるようなエンジン出力（ｋｗ）（Ne×Te）を求める。例えば、指令値算出部１０７は、エンジン回転数Ne及びエンジントルクTeを変更しながらすべての車両１０ａ〜１０ｄのＢＳＦＣの和を求め、当該ＢＳＦＣの和が最小になるようなエンジン回転数Ne_base及びエンジントルクTe_baseの組み合わせを求めるようにしてもよい。図４に示したＢＳＦＣマップ群２００の例では、ＢＳＦＣの和が最小になる駆動力基準値（エンジン出力）P_baseが四角マーク（■）で示されている。
なお、駆動力基準値P_baseの算出方法は、上記の例に限られない。例えば、受信した車両情報の送信元である複数の車両１０ａ〜１０ｄのうちエンジンの最大出力が最も小さい車両のＢＳＦＣが最小となるエンジン出力を駆動力基準値P_baseとしてもよい。図４に示したＢＳＦＣマップ群２００の例では、エンジンの最大出力が最も小さい車両のＢＳＦＣが最小となる駆動力基準値（エンジン出力）P_baseが三角マーク（▲）で示されている。
図３に戻り、次いで、指令値算出部１０７は、算出した駆動力基準値P_baseに基づいて、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄの加速度推定値Acc_estを算出する（ステップＳ５９）。例えば、指令値算出部１０７は、下記式（１）を用いて、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄを駆動力基準値P_baseで駆動した場合の加速度推定値Acc_estを算出する。
Acc_est＝Te_base×Rg／Rt／W ・・・ （１）
Acc_est：加速度推定値（ｍ／秒2）
Te_base：エンジントルク（Ｎｍ）
Rg：変速比
Rt：タイヤ径（ｍ）
W：車重（ｋｇ）
このときに用いるエンジントルクTe_baseの値は、ステップＳ５７で算出した駆動力基準値P_baseの要素であるエンジントルクTe_baseである。また、変速比Rgは、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄのＢＳＦＣの和が最小になる駆動力基準値P_baseを通る変速線（ギヤ比／変速比）に相当する変速比である。
次いで、指令値算出部１０７は、算出したすべての加速度推定値Acc_estのうちの最小の値を加速度指令値Acc_tgtとして設定する（ステップＳ６１）。設定される加速度指令値Acc_tgtは、すべての車両１０ａ〜１０ｄに共通の自動運転用の加速度指令値Acc_tgtであり、すべての車両１０ａ〜１０ｄのＢＳＦＣの和が最小となる駆動力基準値P_baseに基づいて設定されている。かかる加速度指令値Acc_tgtですべての車両１０ａ〜１０ｄの駆動力が制御されることにより、すべての車両１０ａ〜１０ｄの合計の燃料消費量を低減することができる。
なお、エンジンの最大出力が最も小さい車両のＢＳＦＣが最小となる駆動力基準値（エンジン出力）P_baseに基づいて、同様の手順で加速度指令値Acc_tgtを設定する場合においても、すべての車両１０ａ〜１０ｄの合計の燃料消費量を低減することができる。
次いで、統合制御装置１００のサーバ側送信処理部１０３は、算出された加速度指令値Acc_tgtをすべての車両１０ａ〜１０ｄの車載制御装置２０ａ〜２０ｄに向けて送信する（ステップＳ６３）。
統合制御装置１００は、以上のステップＳ５１〜Ｓ６３の処理を繰り返し実行する。これにより、複数の車両１０ａ〜１０ｄから受信した車両情報に基づいて、複数の車両１０ａ〜１０ｄに共通の加速度指令値Acc_tgtが算出されて、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄに送信される。したがって、自動運転制御の対象である車両１０ａ〜１０ｄの発進タイミング又は停止タイミング、及び加速度が合わせられ、渋滞の発生を抑制することができるとともに、すべての車両１０ａ〜１０ｄの合計の燃料消費量を低減することができる。
＜３．車載制御装置（車両の制御装置）＞
車載制御装置２０ａ〜２０ｄは、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄに搭載されて統合制御装置１００と無線通信しながら加速度指令値Acc_tgtを受信し、受信した加速度指令値Acc_tgtに基づいて車両１０ａ〜１０ｄの駆動力を制御する。それぞれの車載制御装置２０ａ〜２０ｄの一部又は全部は、例えば、マイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサユニット等で構成されていてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。また、それぞれの車載制御装置２０ａ〜２０ｄの一部又は全部は、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。また、それぞれの車載制御装置２０ａ〜２０ｄは、一つの制御ユニットから構成されていてもよく、相互通信可能な複数の制御ユニットから構成されていてもよい。
（３−１．車両の制御装置の構成）
図５は、車載制御装置２０の構成例を示すブロック図である。車載制御装置２０は、通信部２１、車両側送信処理部２３、車両側受信処理部２５、駆動制御部２７及び記憶部２９を備えている。このうち、車両側送信処理部２３、車両側受信処理部２５及び駆動制御部２７は、マイクロコンピュータ等の制御部３０によるソフトウェアプログラムの実行により実現される機能である。制御部３０は、車速センサ等の一つ又は複数の車載センサ３１及びＧＰＳ（Global Positioning System）装置３３から送信される信号を受信可能になっている。
（通信部）
通信部２１は、無線通信により統合制御装置１００との間で情報の送受信を行うためのインタフェースである。
（記憶部）
記憶部２９は、ソフトウェアプログラムや演算パラメータ、演算結果、取得データ等を記憶する。記憶部２９は、例えばＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子を含んでいてよい。また、記憶部２９は、ＨＤＤやストレージ装置等の記憶装置を含んでいてもよい。
（車両側送信処理部）
車両側送信処理部２３は、少なくとも車両１０の現在位置の情報及びＢＳＦＣの情報を含む車両情報を統合制御装置１００に送信する。現在位置の情報は、例えば車両１０に搭載されたＧＰＳ装置３３を用いて取得することができる。ＢＳＦＣの情報は、例えば車両１０ごとにエンジンの特性に基づいて作成されたマップ情報であり、あらかじめ記憶部２９に記憶されている。
本実施形態において、車両情報は、現在位置の情報及びＢＳＦＣの情報の他にも、車両１０の現在の車速の情報、現在の変速比の情報、変速線の情報、タイヤ径の情報、車重の情報及びエンジンの出力特性の情報を含む。現在の車速の情報は、例えば車速センサを用いて取得することができる。現在の変速比の情報は、変速機の動作を制御するトランスミッションコントロールユニット（ＴＣＵ）から取得することができる。変速線の情報、タイヤ径の情報、車重の情報及びエンジンの出力特性の情報は、車両１０ごとの諸元情報としてあらかじめ記憶部２９に記憶されている。
車両側送信処理部２３は、例えばあらかじめ設定された処理サイクルごとに、上記の車両情報として必要な情報を取得して、統合制御装置１００に送信してもよい。あるいは、車両側送信処理部２３は、統合制御装置１００から送信要求を受け取ったときに、上記の車両情報として必要な情報を取得して、統合制御装置１００に送信してもよい。
（車両側受信処理部）
車両側受信処理部２５は、統合制御装置１００から送信される加速度指令値Acc_tgtを受信する。車両側受信処理部２５は、例えばあらかじめ設定された処理サイクルごとに、加速度指令値Acc_tgtを受信してもよい。
（駆動制御部）
駆動制御部２７は、受信された加速度指令値Acc_tgtに基づいて車両１０の駆動力を制御する。本実施形態の例では、車両１０は内燃エンジンを駆動源とする車両であり、駆動制御部２７は、受信された加速度指令値Acc_tgtに基づいて、ＢＳＦＣが最小となる目標変速比Rg_tgt及び目標エンジントルクTe_tgtを算出して、トランスミッションコントロールユニット（ＴＣＵ）及びエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に対して駆動指令を送信する。
（３−２．動作）
次に、車載制御装置２０の処理動作を詳細に説明する。
図６は、車載制御装置２０の処理動作のメインルーチンを示すフローチャートである。車載制御装置２０は、例えば、自動運転制御中に所定の処理サイクルごとに当該フローチャートを実行してもよい。
まず、車載制御装置２０の車両側送信処理部２３は、統合制御装置１００に対して車両情報を送信する処理を実行する（ステップＳ１０）。
図７は、車両情報を送信する処理を具体的に示すフローチャートである。車両側送信処理部２３は、例えば車両１０に搭載されたＧＰＳ装置３３から車両１０の現在位置の情報を取得する（ステップＳ１１）。次いで、車両側送信処理部２３は、例えば車速センサにより検出される現在の車速の情報を取得する（ステップＳ１３）。次いで、車両側送信処理部２３は、ＴＣＵから現在の変速比の情報を取得する（ステップＳ１５）。
次いで、車両側送信処理部２３は、記憶部２９に記憶されたＢＳＦＣの情報、変速線の情報、タイヤ径の情報、車重の情報及びエンジンの出力特性の情報を参照し、現在位置の情報、車速の情報及び変速比の情報と併せて、通信部２１を介して統合制御装置１００に対して車両情報を送信する（ステップＳ１７）。
図６に戻り、車載制御装置２０の車両側受信処理部２５は、統合処理装置１００から加速度指令値Acc_tgtを受信する処理を実行する（ステップＳ２０）。次いで、車載制御装置２０の駆動制御部２７は、受信された加速度指令値Acc_tgtに基づいて車両１０の駆動制御を実行する（ステップＳ３０）。
図８は、加速度指令値Acc_tgtを受信し、車両１０の駆動制御を実行する処理を具体的に示すフローチャートである。車両側受信処理部２５は、通信部２１を介して統合制御装置１００から加速度指令値Acc_tgtを受信する処理を行う（ステップＳ２１）。次いで、駆動制御部２７は、加速度指令値Acc_tgtを受信したか否かを判別する（ステップＳ２３）。
加速度指令値Acc_tgtを受信していない場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、駆動制御部２７は、自動運転制御を行うことなく本ルーチンを終了させる。この場合、車両１０では、例えば運転者のアクセル操作にしたがって駆動力の制御が行われる。
一方、加速度指令値Acc_tgtを受信していた場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、駆動制御部２７は、加速度指令値Acc_tgtに基づいて、車両１０の目標変速比Rg_tgt及び目標エンジントルクTe_tgtを算出する（ステップＳ２５）。このときの目標変速比Rg_tgt及び目標エンジントルクTe_tgtは、それぞれの車両１０において、加速度指令値Acc_tgtに応じてＢＳＦＣが最小となるように設定される。
例えば、駆動制御部２７は、下記式（２）を用いて、目標変速比Rg_tgt及び目標エンジントルクTe_tgtを算出してもよい。
Te_tgt＝Acc_tgt／Rg_tgt×Rt×W ・・・ （２）
Te_tgt：目標エンジントルク（Ｎｍ）
Acc_tgt：加速度指令値（ｍ／秒2）
Rg_tgt：目標変速比
Rt：タイヤ径（ｍ）
W：車重（ｋｇ）
目標変速比Rg_tgtは、発進時あるいは現在の変速比Rgから、あらかじめ設定された変速線にしたがって変化するように設定される。つまり、目標変速比Rg_tgtは、変速線マップを参照して、それぞれの車両１０ａ〜１０ｄの車速と加速度指令値Acc_tgtとに基づいて設定される。目標変速比Rg_tgtが設定されると、上記式（２）により目標エンジントルクTe_tgtが設定される。
次いで、駆動制御部２７は、算出した目標変速比Rg_tgt及び目標エンジントルクTe_tgtを自動運転駆動指令として、ＴＣＵ及びＥＣＵにそれぞれ送信する（ステップＳ２７）。これにより、ＴＣＵにより変速機のギヤ比が制御され、ＥＣＵによりエンジン出力が制御される。加速度指令値Acc_tgtを受信したすべての車両１０が共通の加速度で制御されることから、すべての車両１０が同じタイミングで発進あるいは停止し、また、同じ加速度で走行する。これにより、渋滞の発生を抑制することができる。
＜４．使用例＞
本実施形態に係る自動運転統合制御システム１は、例えば以下のように使用すると効率的に渋滞の発生を抑制することができる。
例えば、統合制御装置１００は、自動運転専用の車路を走行中の車両１０ａ〜１０ｄに対して自動運転用の加速度指令値Acc_tgtの送信を行ってもよい。これにより、自動運転専用の車路以外の車路を走行中の車両は自動運転制御の対象から外れ、例えば運転者の運転操作にしたがって走行する一方、自動運転専用の車路を走行中の車両１０ａ〜１０ｄは自動運転制御が行われて渋滞の発生を抑制することができる。自動運転専用の車路を走行中の車両であるか否かは、例えば受信される車両情報に含まれる現在位置の情報に基づいて判定することができる。
また、統合制御装置１００は、あらかじめ設定された区間の車路を走行中の複数の車両１０ａ〜１０ｄを一群の制御対象として自動運転用の加速度指令値Acc_tgtの送信を行ってもよい。例えば、統合制御装置１００は、交差点等に設置された交通信号機間を走行する複数の車両１０ａ〜１０ｄを一群の制御対象としてもよく、インターチェンジ間又はパーキングエリア間を走行する複数の車両１０ａ〜１０ｄを一群の制御対象としてもよい。これにより、それぞれの区間ごとに、同一区間を走行中の複数の車両１０ａ〜１０ｄが共通の加速度指令値Acc_tgtに基づいて自動運転制御され、効率的に渋滞の発生を抑制することができる。当該区間の車路を走行中の車両であるか否かは、例えば受信される車両情報に含まれる現在位置の情報に基づいて判定することができる。
また、統合制御装置１００は、自動運転制御対象の車両１０ａ〜１０ｄの発進から定常走行に至るまでの期間に、車両１０ａ〜１０ｄに対して自動運転用の加速度指令値Acc_tgtの送信を行ってもよい。車両１０ａ〜１０ｄが定常走行状態になった後には渋滞が生じにくいことから、定常走行状態になった後は運転者による運転操作にしたがって車両１０ａ〜１０ｄの駆動制御が行われるようにすることで、渋滞の発生を抑制しつつ運転者の操作感を反映させた走行が可能になる。
＜５．まとめ＞
以上説明したように、本実施形態に係る自動運転統合制御システム１において、統合制御装置１００は、複数の車両１０ａ〜１０ｄのＢＳＦＣの和が小さくなるような加速度指令値Acc_tgtを算出して、それぞれの車載制御装置２０に対して自動運転用の加速度指令値Acc_tgtを送信する。また、加速度指令値Acc_tgtを受信した車載制御装置２０は、加速度指令値Acc_tgtに基づいて複数の車両１０ａ〜１０ｄの駆動制御を実行する。このため、渋滞の発生を抑制しつつ、複数の車両１０ａ〜１０ｄの合計の燃料消費量を低減することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では車両が内燃エンジンを駆動源とする車両である場合を例に採って説明したが、本発明はかかる例に限定されない。車両が内燃エンジン及びモータを駆動源とするハイブリッド車両や、モータを駆動源とする電気自動車であっても本発明を適用することができる。その場合、統合制御装置の指令値算出部は、ＢＳＦＣと併せて又はＢＳＦＣの代わりに、車両ごとの正味電力消費率の情報を用いて加速度指令値を算出する。
例えば、制御対象の車両がハイブリッド車両のみの場合、内燃エンジン及びモータによるハイブリッド走行時には、ＢＳＦＣの和が最小となる駆動力基準値P_baseを通る変速線（ギヤ比／変速比）に相当するギヤ比に基づき、さらにＢＳＦＣの情報を参照してモータの回転数を制御すればよい。また、制御対象の車両が電気自動車のみの場合、複数の車両の正味電力消費率の和が最小となるようにモータの回転数を制御すればよい。
さらに、制御対象の車両として内燃エンジンを駆動源とする車両と電気自動車とが混在している場合には、例えば排気ガスを低減するために燃料消費量を低減することを優先して、ＢＳＦＣの和が最小となるようにそれぞれの車両の目標変速比Rg_tgt、目標エンジントルクTe_tgt及びモータの回転数を制御してもよい。あるいは、モータに電力を供給する二次電池の残存容量（ＳＯＣ：State of Charge）が所定値より小さい場合には、電力消費量を低減することを優先して、正味電力消費率が最小となるようにそれぞれの車両の目標変速比Rg_tgt、目標エンジントルクTe_tgt及びモータの回転数を制御してもよい。これにより、複数の車両の合計のエネルギ消費量を低減しつつ渋滞の発生を抑制することができる。
１ 自動運転統合制御システム
１０・１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄ 車両
２０・２０ａ・２０ｂ・２０ｃ・２０ｄ 車載制御装置（車両の制御装置）
２３ 車両側送信処理部
２５ 車両側受信処理部
２７ 駆動制御部
１００ 自動運転統合制御装置
１０３ サーバ側送信処理部
１０５ サーバ側受信処理部
１０７ 指令値算出部
２００ ＢＳＦＣマップ群

Claims (13)

  1. 車両から少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を受信するサーバ側受信処理部と、
    受信された前記車両情報のうちの少なくとも前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報に基づいて、前記複数の車両の前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の和が最小となる駆動力を駆動力基準値として求め、当該駆動力基準値に基づいて車両ごとに加速度推定値を算出し、算出された前記加速度推定値のうちの最小の値を自動運転用の加速度指令値として算出する指令値算出部と、
    算出された前記加速度指令値をそれぞれの車両に向けて送信するサーバ側送信処理部と、
    を備えた、自動運転統合制御装置。
  2. 車両から少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を受信するサーバ側受信処理部と、
    受信された前記車両情報のうちの少なくとも前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報に基づいて、前記複数の車両のうち駆動源の最大出力が最も小さい車両の前記正味燃料消費率又は正味電力消費率が最小となる駆動力を駆動力基準値として求め、当該駆動力基準値に基づいて車両ごとに加速度推定値を算出し、算出された前記加速度推定値のうちの最小の値を自動運転用の加速度指令値として算出する指令値算出部と、
    算出された前記加速度指令値をそれぞれの車両に向けて送信するサーバ側送信処理部と、
    を備えた、自動運転統合制御装置。
  3. 前記自動運転統合制御装置は、制御対象の車両があらかじめ設定された台数以上連なって走行する場合に前記自動運転用の前記加速度指令値の送信を行う、請求項１又は２に記載の自動運転統合制御装置。
  4. 前記自動運転統合制御装置は、自動運転専用の車路を走行中の車両に対して前記自動運転用の前記加速度指令値の送信を行う、請求項１又は２に記載の自動運転統合制御装置。
  5. 前記自動運転統合制御装置は、あらかじめ設定された区間の車路を走行中の複数の車両を一群の制御対象として前記自動運転用の前記加速度指令値の送信を行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動運転統合制御装置。
  6. 前記自動運転統合制御装置は、交通信号機間を走行する複数の車両を一群の制御対象として前記自動運転用の前記加速度指令値の送信を行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動運転統合制御装置。
  7. 前記自動運転統合制御装置は、インターチェンジ間、又は、パーキングエリア間を走行する複数の車両を一群の制御対象として前記自動運転用の前記加速度指令値の送信を行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動運転統合制御装置。
  8. 前記自動運転統合制御装置は、車両の発進から定常走行に至るまでの期間に前記自動運転用の前記加速度指令値の送信を行う、請求項１〜７のいずれか１項に記載の自動運転統合制御装置。
  9. 前記車両情報が、現在位置の情報、車速の情報、変速比の情報、タイヤ径の情報、車重の情報、エンジンの出力特性の情報、及びエンジンの正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の自動運転統合制御装置。
  10. 少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を無線通信手段により自動運転統合制御装置に送信する車両側送信処理部と、
    前記自動運転統合制御装置において、複数の車両から前記車両情報を受信し、前記車両情報のうちの少なくとも前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報に基づいて、前記複数の車両の前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の和が最小となる駆動力を駆動力基準値として求め、当該駆動力基準値に基づいて車両ごとに加速度推定値を算出し、算出された前記加速度推定値のうちの最小の値として設定された自動運転用の加速度指令値を受信する車両側受信処理部と、
    受信された前記加速度指令値に基づいて車両の駆動力を制御する駆動制御部と、
    を備えた、車両の制御装置。
  11. 少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を無線通信手段により自動運転統合制御装置に送信する車両側送信処理部と、
    前記自動運転統合制御装置において、複数の車両から前記車両情報を受信し、前記車両情報のうちの少なくとも前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報に基づいて、前記複数の車両のうち駆動源の最大出力が最も小さい車両の前記正味燃料消費率又は正味電力消費率が最小となる駆動力を駆動力基準値として求め、当該駆動力基準値に基づいて車両ごとに加速度推定値を算出し、算出された前記加速度推定値のうちの最小の値として設定された自動運転用の加速度指令値を受信する車両側受信処理部と、
    受信された前記加速度指令値に基づいて車両の駆動力を制御する駆動制御部と、
    を備えた、車両の制御装置。
  12. 車両から少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を受信し、受信した前記車両情報のうちの少なくとも前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報に基づいて、前記複数の車両の前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の和が最小となる駆動力を駆動力基準値として求め、当該駆動力基準値に基づいて車両ごとに加速度推定値を算出し、算出された前記加速度推定値のうちの最小の値を自動運転用の加速度指令値として算出し、算出した前記加速度指令値をそれぞれの車両に向けて送信する自動運転統合制御装置と、
    前記車両情報を無線通信手段により前記自動運転統合制御装置に送信するとともに、前記自動運転統合制御装置から前記加速度指令値を受信し、受信した前記加速度指令値に基づいて車両の駆動力を制御する車両の制御装置と、
    を備えた、車両の自動運転統合制御システム。
  13. 車両から少なくとも現在位置の情報及び正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報を含む車両情報を受信し、受信した前記車両情報のうちの少なくとも前記正味燃料消費率又は正味電力消費率の情報に基づいて、前記複数の車両のうち駆動源の最大出力が最も小さい車両の前記正味燃料消費率又は正味電力消費率が最小となる駆動力を駆動力基準値として求め、当該駆動力基準値に基づいて車両ごとに加速度推定値を算出し、算出された前記加速度推定値のうちの最小の値を自動運転用の加速度指令値として算出し、算出した前記加速度指令値をそれぞれの車両に向けて送信する自動運転統合制御装置と、
    前記車両情報を無線通信手段により前記自動運転統合制御装置に送信するとともに、前記自動運転統合制御装置から前記加速度指令値を受信し、受信した前記加速度指令値に基づいて車両の駆動力を制御する車両の制御装置と、
    を備えた、車両の自動運転統合制御システム。
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