JP6702163B2

JP6702163B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP6702163B2
Application number: JP2016235692A
Authority: JP
Inventors: 勝忠弓削
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-12-05
Also published as: JP2018092398A

Description

この発明は、バッテリの電力で走行する車両が、非給電レーンを走行中にバッテリ充電率が不足した際に、給電レーンを走行する他車に、給電レーンを譲ってもらうための車両制御装置に関する。

近年、車両の外部（路面上や側壁等）に設けられた給電ユニットから電力を受電して、この電力で車両を走行するとともに、車両に搭載されたバッテリを充電する技術の開発が進められている。この給電ユニットは、設置コストの関係上、複数の走行レーンのうち一部の走行レーンのみに設けられることが多いと想定される。給電ユニットが設けられた走行レーン（以下において、給電レーンと称する。）においては、この給電ユニットから車両の走行に必要な電力が供給されるとともに、車両に搭載されたバッテリを充電することができる。その一方で、給電ユニットが設けられていない走行レーン（以下において、非給電レーンと称する。）においては、車両に搭載されたバッテリから供給された電力によって車両を走行するため、バッテリの充電率は低下する。

バッテリの充電効率を規定値以上に保つため、特許文献１に係る走行支援システムにおいては、給電レーンが設置された区間を走行する車両間の通信によって、バッテリの充電効率、走行位置および車速に関する情報を車両データとしてやり取りし、その車両データの中から、充電効率が規定値以上となる走行位置および車速を抽出して、抽出した車両データを走行支援情報として車両に通知している。この走行支援情報を利用して走行することにより、車両の充電効率の向上を図っている（特許文献１の段落００５１〜００５７、図７など参照）。

特開２０１５−２２８０４７号公報

既述の通り、非給電レーンを走行し続けるとバッテリ充電率が低下するため、所定のバッテリ充電率を維持するために、非給電レーンから給電レーンに車線変更が必要となる場合がある。ところが、給電レーンが混雑または渋滞しているときのように、給電レーンへの車線変更が難しいときがある。このとき、非給電レーンを走行し続けると、特に電気自動車のように発電機構を搭載していない車両においては、バッテリからの給電ができなくなり、走行不能の状態に陥る虞がある。

特許文献１に示す構成においては、自車と他車との間の情報伝達が一方通行である。すなわち、他車は自車のバッテリ充電率が低下しているのを知ることはできるが、自車に対して給電レーンを譲る意思があるかどうか伝達するための手段がない。この意思伝達の不足のために、非給電レーンから給電レーンへのスムーズな車線変更が難しいという問題がある。

そこで、この発明は、非給電レーンを走行中にバッテリ充電率が不足した際に、給電レーンを走行する他車に、速やかに給電レーンを譲ってもらうことを課題とする。

上記課題を解決するために、この発明においては、自車の近傍の所定の通信エリア内において、車両への給電が可能な給電レーンを走行する他車の車両情報を収集する他車情報収集部と、車両への給電を行うことができない非給電レーンを走行する自車のバッテリ充電率の低下に伴う給電レーンへの車線変更意思を示す要救援信号を前記他車に対して送信する送信部と、前記要救援信号を受け取った前記他車からの給電レーンを譲る意思を示す救援信号を受信する受信部と、を備えた車両制御装置を構成した。

前記構成においては、前記他車情報収集部によって収集した複数の他車の車両情報に基づいて、この複数の他車に前記要救援信号を送信する際の送信順位を決定する順位決定部
をさらに備え、前記要救援信号の送信を、前記順位決定部で決定された送信順位が最上位の他車に行うのが好ましい。

順位決定部を備えた構成においては、前記車両情報がバッテリ充電率であって、バッテリ充電率の高い他車が上位となるように前記送信順位が決定されるようにするのが好ましい。

順位決定部を備えた構成においては、前記他車に前記要救援信号を送信した後、所定時間内に、この他車から前記救援信号を受信できなかったときに救援意思がないと判断し、前記送信順位においてこの他車より後続の他車に対して、前記要救援信号の送信と前記救援意思の判断を前記送信順位に従って順番に行うことができる。

順位決定部を備えた構成においては、前記所定の通信エリア内のいずれの他車からも前記救援信号を受信できない場合に、前記所定の通信エリアの範囲を変更して、この変更された通信エリア内の他車の車両情報を改めて収集することができる。

前記各構成においては、他車からの前記救援信号を受信して、非給電レーンから給電レーンへの車線変更を自動的に行う車線変更制御部をさらに備えた構成とすることができる。

この発明に係る車両制御装置は、他車の車両情報を収集した上で自車から要救援信号を送信する一方で、この要救援信号を受けた他車からの給電レーンを譲る意思を示す救援信号を受信する、相互通行の通信を行うようにしたので、自車側において他車側の譲る意思の有無を容易に確認することができる。このため、他車側の意思に基づいて、非給電レーンから給電レーンへの車線変更を速やかに行うことができる。

この発明に係る車両制御装置の構成を示す概略図給電ユニットから車両への給電の態様を示す概略図であり、（ａ）（ｂ）は無線方式、（ｃ）は有線方式図１に示す車両制御装置による制御フローの一例を示すフローチャート車両間の通信エリアの一例を示す図図４に示す通信エリア内のネットワークを模式的に示す図車両間で共有される車両情報の内容の一例を示す図自動運転の一例を示す図であって、（ａ）は自車の車線変更前、（ｂ）は自車の車線変更後

この発明に係る車両制御装置の一実施形態を図１に示す。この車両制御装置は、バッテリ１０の電力によって車両１（図２参照）の駆動モータを駆動する電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などの車両に搭載される。この車両制御装置は、他車情報収集部１１、送信部１２、および、受信部１３を主要な構成要素としている。他車情報収集部１１、送信部１２、および、受信部１３は、車両全体の制御を行なう電子制御ユニット１４と接続されており、この電子制御ユニット１４を介して信号伝達が行なわれる。

車両１には、受電ユニット１５が搭載されている。この車両１が、給電ユニットＦが設置された給電レーンＬＳを走行すると、給電ユニットＦから受電ユニット１５に電力が供給され、車両１に搭載されたバッテリ１０が充電されるとともに、その電力で車両１に搭載されたモータ（図示せず）を駆動することができる。例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示す道路においては、給電ユニットＦは、複数の走行レーンのうち、車両１の走行方向に向かって最も左側の走行レーンにのみ設けられており、右側２本の走行レーンは、給電ユニットＦが設けられていない非給電レーンＬＮである。

受電ユニット１５には、コイル式の受信アンテナ（図示せず）が搭載されている。図２（ａ）（ｂ）に示す無線方式の給電ユニットＦには、受電ユニット１５と対向するように、コイル状の送信アンテナＡ１、Ａ２が設置されている。車両１が給電ユニットＦの傍を通過すると、受電ユニット１５（受信アンテナ）側に誘導電流が生じ、給電ユニットＦから受電ユニット１５に電力が送られる。給電ユニットＦと受電ユニット１５との間の電力のやり取りを無線で行う代わりに、図２（ｃ）に示す有線方式を採用することもできる。この有線方式においては、給電ユニットＦと受電ユニット１５との間に、導体からなる送電アームＬや送電線が設けられており、この送電アームＬなどを介して、給電ユニットＦから受電ユニット１５に電力が送られる。

なお、図２（ａ）〜（ｃ）に記載した車両１内における受電ユニット１５の位置は例示であって、給電ユニットＦに設けられた送信アンテナＡ１、Ａ２や送電アームＬなどの位置に対応して、適宜変更することができる。

他車情報収集部１１は、自車の近傍の所定の通信エリアＣ内においてネットワークを形成し、車両１への給電が可能な給電レーンＬＳを走行する他車との間で車車間通信を行う機能を有する。ここでいう車車間通信とは、ネットワークを形成した他車との間で、車両情報（例えば、バッテリ充電率、車種（電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車など）、走行レーンの種類（給電レーンＬＳまたは非給電レーンＬＮ）、目的地までの残距離、車速など）をやり取りして共有することをいう。

所定の通信エリアＣの範囲は、自車が他車に給電レーンＬＳを譲ってもらって、非給電レーンＬＮから給電レーンＬＳに車線変更を行う可能性がある範囲とすることができ、例えば、自車の前後それぞれ１００ｍの範囲とすることができる。ここでいう車両情報とは、他車のバッテリ充電率のことを指すが、バッテリ充電率の他に、他車の車種（電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車など）、走行レーンの種類（給電レーンＬＳまたは非給電レーンＬＮ）、目的地までの残距離、車速など他の情報をさらに採用することもできる。他車情報収集部１１における送受信は、送信部１２および受信部１３の有する送受信機能によって行うことができる。

自車のバッテリ充電率が低いほど、または、車速が大きいほど通信エリアＣの範囲を広くして、より多くの他車との間でネットワークを形成するのが好ましい。このようなときは、速やかに給電レーンＬＳに車線変更を行う必要があり、多くの他車と車両情報をやり取りすることによって、給電レーンＬＳへの車線変更の機会を高めることができるためである。

送信部１２は、車両１への給電を行うことができない非給電レーンＬＮを走行する自車のバッテリ充電率の低下に伴う給電レーンＬＳへの車線変更意思を示す要救援信号を他車に対して送信する機能を有する。この要救援信号は、自車のバッテリ充電率が、予め定めた所定の充電率を下回り、かつ、そのとき自車が非給電レーンＬＮを走行しているときに自動的に送信され、自車が給電レーンＬＳを走行しているときには、バッテリ充電率が前記所定の充電率を下回っているときでも送信されない。なお、自車の運転席近傍に要救援信号の送信ボタンを設け、ドライバがこの送信ボタンを押すことによって、要救援信号を手動で送信するようにしてもよい。

受信部１３は、前記要救援信号を受け取った他車からの給電レーンＬＳを譲る意思を示す救援信号を受信する機能を有する。この救援信号は、要救援信号を受け取った他車のドライバが、例えば、その他車の運転席近傍に設けられた応答ボタンを押すことによって他車側から発信される。他車が自動運転制御されているときには、車車間通信でやり取りされた車両情報を総合的に判断した上で、他車側から自動的に発信させることもできる。救援信号の発信とともに、例えば、救援信号を発信した他車のコンビネーションランプを所定のパターンで点滅させることによって、自車が、その他車を容易に発見することができ、給電レーンＬＳにスムーズに車線変更を行うことができる。

電子制御ユニット１４には、さらに、順位決定部１６、車線変更制御部１７、駆動部１８、および、充電率検知部１９が接続されている。

順位決定部１６は、他車情報収集部１１によって収集した複数の他車の車両情報に基づいて、この複数の他車に要救援信号を送信する際の送信順位を決定する機能を有する。この順位決定部１６によって決定された送信順位に従って、前記複数の他車に対して、要救援信号が順番に送信される。この他車の車両情報として、バッテリ充電率を採用し、バッテリ充電率の高い他車を送信順位の上位とするのが好ましい。

他車が自車に給電レーンＬＳを譲る行為においては、他車がその前後の車間を詰めることによって、自車が給電レーンＬＳに車線変更するための車間を提供する場合（第１パターン）と、他車が非給電レーンに車線変更することによって、自車が給電レーンに車線変更するための車間を提供する場合（第２パターン）の２パターンが想定される。第１パターンは、給電レーンＬＳが比較的空いている（ただし、自車が給電レーンＬＳに車線変更するのに十分な車間はない）場合、第２パターンは、給電レーンＬＳが混雑している（他車が前後の車間を詰めることができない）場合に主に適用される。

第１パターンにおいては、他車は給電レーンＬＳを走行し続けることができるが、第２パターンにおいては、他車は非給電レーンＬＮに車線変更しなければならないため、この他車に搭載されたバッテリからの給電によって走行しなければならない。他車のバッテリ充電率が高ければ、余裕をもって非給電レーンＬＮに車線変更することができるため、スムーズに自車に給電レーンＬＳを譲ることができる。

順位決定部１６で決定された送信順位に基づいて他車に要救援信号を送信した後、所定時間内に、この他車から救援信号を受信できなかったときは、救援意思がないものと判断することができる。このときは、送信順位が一つ下位の他車に要救援信号を送信する。他車から救援信号を受信できるまで、救援意思の有無の判断を繰り返す。この所定時間は、自車の車両情報に基づいて適宜決定することができる。例えば、自車のバッテリ充電率が低いときや車速が大きいときなどは、その時間を短くするのが好ましい。このようにすれば、他車が給電レーンＬＳを譲ってくれるかどうかの判断を速やかに行うことができ、給電レーンＬＳへの車線変更の機会を高めることができる。

前記所定の通信エリアＣ内において、いずれの他車からも救援信号を受信できない場合は、この所定の通信エリアＣの範囲を変更して、他車情報収集部１１によって、この変更された通信エリアＣ内の他車の車両情報を改めて収集する。

車線変更制御部１７は、他車からの救援信号を受信して、非給電レーンＬＮから給電レーンＬＳへの車線変更を自動的に行うように、電子制御ユニット１４と連携して、駆動部１８（ステアリング装置、アクセル、ブレーキなど）に対して制御信号を送る機能を有する。この駆動部１８には、受電ユニット１５またはバッテリ１０から電力が供給される。受電ユニット１５で受電した電力の一部は、バッテリ１０に充電される。バッテリ１０の充電率は、充電率検知部１９によって検知される。検知されたバッテリ充電率に関する情報は、電子制御ユニット１４に送られる。

なお、図１においては、他車情報収集部１１、送信部１２、受信部１３、順位決定部１６、および、車線変更制御部１７と、電子制御ユニット１４とを別部材として図示したが、電子制御ユニット１４が、他車情報収集部１１などの機能を含んだ構成としてもよい。

この車両制御装置による制御フローの一例を示すフローチャートを図３に示す。

この制御フローでは、まず、自車が給電レーンＬＳ外を走行しているかどうか判断される（ステップＳ１０）。給電レーンＬＳを走行しているときは（ステップＳ１０のＮＯ側）、この判断が継続して行われる。その一方で、自車が給電レーンＬＳ外（非給電レーンＬＮ）を走行しているときは、（ステップＳ１０のＹＥＳ側）、バッテリ充電率が閾値以下（例えば、１５％以下）かどうか判断される（ステップＳ１１）。

この閾値は、自車の車両情報に基づいて適宜変更することもできる。例えば、ナビゲーションシステムで設定した自車の目的地までの残距離が長い場合は、閾値を高めにするのが好ましい。このようにすれば、目的地までの間に何らかの状況によりバッテリ充電率が低下して、走行不能の状態になるのを防止することができる。バッテリ充電率が閾値よりも高いときは（ステップＳ１１のＮＯ側）、他車に給電レーンＬＳを譲ってもらう必要性が低いため、この判断が継続して行われる（ステップＳ１１）。その一方で、バッテリ充電率が閾値以下のときは（ステップＳ１１のＹＥＳ側）、給電レーンＬＳが混雑中かどうか判断される（ステップＳ１２）。給電レーンＬＳの混雑状況は、例えば、車両情報コミュニケーションシステムから得られる道路混雑情報、給電ユニットＦの負荷情報、車載カメラからの映像、車車間通信などから得ることができる。

給電レーンＬＳが混雑していないときは（ステップＳ１２のＮＯ側）、自車のドライバが自らの運転操作によって給電レーンＬＳに車線変更すればよく、車両制御装置による制御を必要としないので、ドライバに対して、バッテリ充電率が低下しているため、給電レーンＬＳに車線変更するように警告を行った上で（ステップＳ１３）、リターン処理によってこの制御フローを抜ける（ステップＳ１４）。その一方で、給電レーンＬＳが混雑しているときは（ステップＳ１２のＹＥＳ側）、車車間通信による他車の車両情報の取得を行う（ステップＳ１５）。

例えば、図４に示す範囲においてネットワーク（通信エリアＣ）を構成した場合、給電レーンＬＳを走行する他車（車両Ａ、Ｂ、Ｃ）と、非給電レーンＬＮを走行する自車（車両Ｄ）との間で、図５に示すように、車両情報がやり取りされる。この車両情報のやり取りによって、図６に示すように、各車両の間で、バッテリ充電率、走行レーン情報などが共有される。なお、図４に示した通信エリアＣの範囲は例示であって、この通信エリアＣの範囲を拡げることによって、さらに多くの他車との間でネットワークを構成することもできる。

他車の車両情報を取得したら、その車両情報に基づいて、他車に対する要救援信号の送信順位を決定する（ステップＳ１６）。例えば、他車Ｎ台についての車両情報を取得した場合、１〜Ｎ位までの順位付けを行う。この順位付けは、取得した車両情報のうち、どの情報に基づいて決定してもよいが、他車のバッテリ充電率に基づいて決定するのが好ましい。他車が自車に給電レーンＬＳを譲る際には、この他車が給電レーンＬＳから非給電レーンＬＮに車線変更をする場合があり、この場合、この他車のバッテリ充電率に大きな影響を与えることがある。バッテリ充電率が高い他車の順位を上位に位置付けることによって、仮にこの他車が車線変更によって給電レーンＬＳを譲る場合であっても、この他車の走行に与える影響を極力小さくすることができる。

例えば、自車と他車との間で、図６に示す車両情報を共有している場合、バッテリ充電率の大小に基づく送信順位は、車両Ｂが１位、車両Ａが２位、車両Ｃが３位となる。このように、他車の車両情報としてバッテリ充電率を採用する代わりに、他の車両情報（車両の種類など）に基づいて順位付けを行ったり、バッテリ充電率と他の車両情報を総合的に組み合わせて順位付けを行ったりすることもできる。

要救援信号の送信順位が決定したら、順位カウンタに１を代入し（ステップＳ１７）、送信順位が１位の他車（ここでは車両Ｂ）に対して、送信部１２から要救援信号を送信する（ステップＳ１８）。その他車に要救援信号を送信したら、その他車に給電レーンＬＳを譲る意思があるかどうか判断される（ステップＳ１９）。受信部１３によって、その他車からの救援信号を受信できたら（ステップＳ１９のＹＥＳ側）、その他車に給電レーンＬＳを譲ってもらい、車車間通信を終了した上で（ステップＳ２０）、リターン処理によってこの制御フローを抜ける（ステップＳ１４）。

自車および他車ともに自動運転装置を搭載しているときは、図７に示すように、他車の給電レーンＬＳから非給電レーンＬＮへの車線変更と、自車の非給電レーンＬＮから給電レーンＬＳへの車線変更をスムーズに行うことが可能である。なお、給電レーンＬＳが比較的空いている（ただし、自車が給電レーンＬＳに車線変更するのに十分な車間はない）場合は、他車が前後の車間を詰めることによって、自車が給電レーンＬＳに車線変更するための車間を提供することもできる。

その一方で、この他車に要救援信号を送信した後、所定時間内に、この他車から救援信号を受信できなかったときは（ステップＳ１９のＮＯ側）、救援意思がないと判断することができる。このときは、現在の送信順位ｉと、車車間通信で車両情報をやり取りした他車の台数Ｎとの大小を比較する（ステップＳ２１）。送信順位ｉが他車の台数Ｎに達していないときは（ステップＳ２１のＮＯ側）、順位カウンタの数値を１だけ増分して（ステップＳ２２）、送信順位が２位の他車（ここでは車両Ａ）に対して、要救援信号を送信する（ステップＳ１８）。

同様の制御フローを、他車からの救援信号を受信できるまで繰り返す。送信順位ｉが他車の台数Ｎに到達しても救援信号を受信できないときは（ステップＳ２１のＹＥＳ側）、車車間通信の通信エリアＣを拡大して（ステップＳ２３）、車車間通信による他車の車両情報の取得を改めて行う（ステップＳ１５）。他車の車両情報を取得したら、その車両情報に基づいて、他車に対する要救援信号の送信順位ｉを改めて決定する（ステップＳ１６）。なお、車車間通信の通信エリアＣを拡大して車両情報を取得する際に、初回の車車間通信において既に通信を行ったのと同一の他車については、送信順位ｉの順位付けを行わないのが好ましい。この他車については、再度要救援信号を送信しても、救援信号を発する可能性が低く、順位付けに組み込む必要性が低いためである。

上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、非給電レーンＬＮを走行中にバッテリ充電率が不足した際に、給電レーンＬＳを走行する他車に、速やかに給電レーンＬＳを譲ってもらう、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、車両制御装置の構成要素を適宜追加したり変更したりすることができる。

なお、上記の制御フローにおいて他車に送信された要救援信号は、他車に対する強制力を何ら有しないため、バッテリ充電率が上記の所定の充電率（他車に対して要救援信号を送信する基準となる充電率）以下となる前に、できるだけ早めに給電レーンＬＳに車線変更する、または、最寄りの給電設備に立ち寄るように、音声などでドライバに促すようにするのがより好ましい。

１車両
１０バッテリ
１１他車情報収集部
１２送信部
１３受信部
１４電子制御ユニット
１５受電ユニット
１６順位決定部
１７車線変更制御部
１８駆動部
１９充電率検知部
Ｆ給電ユニット
Ｃ通信エリア
ＬＳ給電レーン
ＬＮ非給電レーン

Claims

自車の近傍の所定の通信エリア内において、車両への給電が可能な給電レーンを走行する他車の車両情報を収集する他車情報収集部と、
車両への給電を行うことができない非給電レーンを走行する自車のバッテリ充電率の低下に伴う給電レーンへの車線変更意思を示す要救援信号を前記他車に対して送信する送信部と、
前記要救援信号を受け取った前記他車からの給電レーンを譲る意思を示す救援信号を受信する受信部と、
前記他車情報収集部によって収集した複数の他車の車両情報に基づいて、この複数の他車に前記要救援信号を送信する際の送信順位を決定する順位決定部と、
を備え、前記要救援信号の送信を、前記順位決定部で決定された送信順位が最上位の他車に行う車両制御装置。
前記車両情報がバッテリ充電率であって、バッテリ充電率の高い他車が上位となるように前記送信順位が決定される請求項１に記載の車両制御装置。
前記他車に前記要救援信号を送信した後、所定時間内に、この他車から前記救援信号を受信できなかったときに救援意思がないと判断し、前記送信順位においてこの他車より後続の他車に対して、前記要救援信号の送信と前記救援意思の判断を前記送信順位に従って順番に行う請求項１または２に記載の車両制御装置。
前記所定の通信エリア内のいずれの他車からも前記救援信号を受信できない場合に、前記所定の通信エリアの範囲を変更して、この変更された通信エリア内の他車の車両情報を改めて収集する請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
他車からの前記救援信号を受信して、非給電レーンから給電レーンへの車線変更を自動的に行う車線変更制御部
をさらに備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。