JP7133400B2

JP7133400B2 - 車両制御装置、車両制御方法および車両追従走行システム

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Publication number: JP7133400B2
Application number: JP2018163127A
Authority: JP
Inventors: 弘貴菅原; 健太郎上野
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: CN112867651A; WO2020044856A1; JP2020032947A; DE112019004263T5; US20210316729A1

Description

本発明は、先行車に追従して後続車が走行する車両追従走行システムに関する。

先行車と電子的に連結して先行車に追従して走行する後続車の自動走行制御に関する技術分野の背景技術として、例えば特許文献1がある。特許文献1には、後続車は、先行車の車速や加速度などの走行状態を示す情報と、スロットル開度、操舵角、ブレーキ操作量などの操作量を示す情報と、車両重量、エンジン出力特性などの車両諸元を示す情報とを受信することで、先行車に与えられる操作と同様の操作で追従走行制御を可能にする点が開示されている。

特開平５－１７０００８号公報

特許文献１は、走行中は車車間通信により車速によらず車両間隔を一定に保つように制御する必要があるが、停止した後の車両発進時の制御について考慮されていない。すなわち、停止時の車両間隔は、駐車スペースの問題等から走行時の目標車間距離より短くする必要があったり、場合によって長くする場合もあり、必ずしも走行時の目標車間距離と一致しない場合がある。その場合でも、停止した後の車両発進後に素早く走行時の目標車間距離にするための技術が必要である。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、停止した後の車両発進後に素早く走行時の目標車間距離に制御可能な車両制御装置、車両制御方法および車両追従走行システムを提供することにある。

本発明は、上記背景技術に鑑み、その一例を挙げるならば、先行車と後続車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後続車に搭載される車両制御装置であって、先行車から送信された、先行車が発進する際の先行車の運動量に関する第１の物理量を取得し、取得した第１の物理量に基づいて、後続車が発進する際の後続車の運動量に関する第２の物理量を求め、求められた第２の物理量を達成するための指令を後続車の駆動に関するアクチュエータへ出力するように構成する。

本発明によれば、発進時の追従遅れを抑制することができる車両制御装置、車両制御方法および車両追従走行システムを提供できる。

実施例１における車両追従走行システムの概念を示した構成図である。従来の車両追従走行システムにおける、後続車が先行車より遅れて発進する場合の、先行車と後続車の、車速、加速度、車間距離を示したタイムチャートである。従来の車両追従走行システムにおける、車両発進時の後続車が急加速を行う場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。従来の車両追従走行システムにおける、車両発進時の後続車が急加速を行なわない場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。実施例１における車両追従走行システムの構成ブロック図である。実施例１における車両追従走行システムの、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離より短い場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。実施例２における車両追従走行システムの、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離より短い場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。実施例３における車両追従走行システムの、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離より短い場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。実施例４における車両追従走行システムの、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離より長い場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本実施例における車両追従走行システムの概念を示した構成図である。図１において、１は先行車、２は先行車１に追従して走行する後続車である。先行車１および後続車２は車車間通信機を搭載し、後続車２は先行車１と電子的に非機械的に連結して追従して走行する。後続車は先行車と同じ軌跡を先行車と常に一定の目標車間距離で自動追従する。

ここで、このような車両追従走行システムにおいて、車両が停止した場合は、その停止時の車両間隔は、駐車スペースの問題や、停車時に人が割り込まないようにする等の理由から走行時の目標車間距離より短くする必要があったり、場合によって長くする場合もあり、必ずしも走行時の目標車間距離と一致しない場合がある。

以下、従来の課題について、説明する。図２は、従来の、車両追従走行システムの、車両が停止した状態から発進した場合の、先行車と後続車の、車速、加速度、車間距離を示したタイムチャートである。図２においては、後続車が先行車より遅れて発進して追従する場合を示している。図２（ｂ）において、先行車は、発進時、加速度を所定値Ａ０に上げて、図２（ａ）に示すように、速度を上げ、所定速度Ｖ０に達した状態で定速運転とするために加速度をゼロとするが、後続車は、先行車の加速度、車速情報を基に追従走行を行うが、先行車が所定速度Ｖ０に達し加速度をゼロにした時点から先行車の加速度がゼロであるので、後続車もそれに従い加速度をゼロとすると、後続車は、所定速度Ｖ０に達する前の速度Ｖ１で定速運転することになり、Ｖ０－Ｖ１の速度差を保つことになる。そのため、図２（ｃ）に示すように、先行車と後続車との車間距離は増加してしまう。例えば、隊列走行においては車間が広がるという事は、その後ろの車に衝突するという事になり、問題がある。それを解決するためには、例えば、後続車は先行車と同時に発進する必要がある。

また、図３は、従来の、車両追従走行システムの、車両が停止した状態から発進した場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。図３においては、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離より短い場合を示している。図３（ｃ）において、先行車は、発進時速度を上げ、所定速度Ｖ０に達した状態で定速運転とする。これに対して、後続車は、図３（ｂ）に示すように、停止時の車間距離が目標車間距離Ｄ０より短いため、図３（ｃ）に示すように、ある程度車間が開くまで、後続車は停車あるいは低速で発進する（破線円Ａ）。その後、車速を合わせるために急加速を行う（破線円Ｂ）。この場合、急加速により乗り心地が悪くなる等の課題がある。

また、図４は、図３の上記課題を解決するために、急加速を行わない場合を示している。図４（ｃ）に示すように、急加速を行わないため、後続車の車速は先行車よりも遅く、そのため、図４（ｂ）に示すように、車間距離が目標車間距離Ｄ０より広がってしまう（破線円Ａ）。これでは、上記したように、例えば、隊列走行においては、車間が広がり、その後ろの車に衝突するという事になり、問題がある。なお、車間が開いてしまうので、図４（ｃ）に示すように、追従制御により、車間距離を縮めようとして後続車の車速が先行車より大きくなり、その後、目標車間距離Ｄ０に落ち着く。この場合は、停止した後の車両発進後、走行時の目標車両間隔になるまでの追従遅れが大きく、これを解決することが必要である。

そこで、本実施例では、停止した後の車両発進後に素早く走行時の目標車間距離に制御可能な車両制御装置、車両制御方法および車両追従走行システムについて以下説明する。

図５は、本実施例における、車両追従走行システムの構成ブロック図である。図５において、先行車１の車両制御装置１０は、駆動装置１１、制動装置12、操舵装置１３からのアクチュエータの状態Aの情報であるエンジントルク、ブレーキ液圧、実操舵角、ＡＢＳ（Ａｎｔｉ－ｌｏｃｋＢｒａｋｅＳｙｓｔｅｍ）、ＴＣＳ（ＴｒａｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ）などを取得し、車速/車輪速センサ１４、加速度センサ１５、ヨ―レートセンサ１６などの車両運動量情報Bと、ドライバが操作するブレーキペダル、アクセルペダル、ステアリングの操作量を取得するブレーキペダルセンサ２０、アクセルペダルセンサ１９、操舵トルクセンサ１８、舵角センサ１７からドライバの操作情報Cを得る。また、それらの情報を基に、車両運動量推定部２１は、車両運動量に関する物理量（加速度、車速など）がどうなるかを推定する。そして、これらの情報を先行車情報として送信する送信装置２２を有している。

なお、車両運動量推定部２１は、通信や後続車のアクチュエータ応答が遅れるので、その遅れを補償できるように少し未来の運動量を推定する。また、その遅れが小さいか、車間距離の制御精度が低くて良いならば、加速度センサの値や車速/車輪速の微分値だけで計算してもよい。

後続車２の車両制御装置３０は、先行車１の車両制御装置１０から送信された先行車情報を受信する受信装置３１と、先行車１との相対速度、相対角度、相対距離を取得する先行車認識センサ３２と、受信した先行車情報と、先行車認識センサ３２の情報に基づいて、エンジンあるいは駆動モータ等の駆動装置３４、制動装置３５、操舵装置３６の制御量を演算し出力するアクチュエータ制御部３３とを備えている。

このように、非機械的な連結は先行車と後続車との車車間通信を用いて行なわれるが、車車間通信が切れた場合は、後続車は、先行車認識センサからの情報によって発進させるようにアクチュエータ制御部へ指令を出力するようにしてもよい。

図６は、本実施例における車両追従走行システムの、車両が停止した状態から発進した場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。図６においては、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離Ｄ０より短い場合を示している。図６（ｃ）に示すように、先行車と後続車をタイミングを同期して同時に、かつ同速で発進し、後続車は、その後、車速を緩めて車間距離を広げ目標車間距離Ｄ０に車間距離を近づけるように制御する。

これにより、停止した後の車両発進後に素早く走行時の目標車間距離に制御可能な車両制御装置、車両制御方法および車両追従走行システムを提供できる。

以上のように、本実施例によれば、車両追従走行システムにおいて発進時の追従遅れを抑制することができる。

図７は、本実施例における車両追従走行システムの、車両が停止した状態から発進した場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。図７は、図６と同様に、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離Ｄ０より短い場合を示している。

本実施例では、図７（ｃ）に示すように、先行車、後続車同時に同速で発進し、後続車は、その後、車速を緩めて車間距離を広げ目標車間距離Ｄ０に車間距離を近づけるように制御し、再び、先行車と同速にし、再度車速を緩やかにゆるめて目標車速に近づけるように制御する。

以上のように、本実施例によれば、実施例１と同様に、停止した後の車両発進後に素早く走行時の目標車間距離に制御することが可能となり、車両追従走行システムにおいて発進時の追従遅れを抑制することができる。

図８は、本実施例における、車両追従走行システムの、車両が停止した状態から発進した場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。図８は、図６、７と同様に、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離Ｄ０より短い場合を示している。

本実施例では、図８（ｃ）に示すように、先行車、後続車同時発進するが、後続車は先行車より緩い傾きの速度で発進する。一定の車間を広げた後、後続車は車速を先行車と同等にし、目標車間に近づけるように制御する。

以上のように、本実施例によれば、実施例１、２と同様に、停止した後の車両発進後に素早く走行時の目標車間距離に制御することが可能となり、車両追従走行システムにおいて発進時の追従遅れを抑制することができる。

図９は、本実施例における、車両追従走行システムの、車両が停止した状態から発進した場合の、先行車と後続車の、位置、車間距離、車速を示したタイムチャートである。図９は、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離Ｄ０より長い場合を示している。

本実施例では、図９（ｃ）に示すように、先行車、後続車同時発進するが、後続車は先行車より大きな傾きの速度で発進する。これにより車間距離を狭め、目標車間距離Ｄ０に車間距離を近づけるように制御する。

なお、後続車は発進時には先行車と同速で発進し、その後車速を速めて車間距離を狭め目標車間距離Ｄ０に車間距離を近づけるように制御してもよい。

以上のように、本実施例によれば、停止時の車両間隔が走行時の目標車間距離より長い場合においても、停止した後の車両発進後に素早く走行時の目標車間距離に制御することが可能となり、車両追従走行システムにおいて発進時の追従遅れを抑制することができる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：先行車、２：後続車、１０：先行車の車両制御装置、１１：駆動装置、１２：制動装置、１３：操舵装置、１４：車速/車輪速センサ、１５：加速度センサ、１６：ヨ―レートセンサ、１７：舵角センサ、１８：操舵トルクセンサ、１９：アクセルペダルセンサ、２０：ブレーキペダルセンサ、２１：車両運動量推定部、２２：送信装置、３０：後続車の車両制御装置、３１：受信装置、３２：先行車認識センサ、３３：アクチュエータ制御部、３４：駆動装置、３５：制動装置、３６：操舵装置

Claims

先行車と後続車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後続車に搭載される車両制御装置であって、
前記先行車から送信された、前記先行車が発進する際の該先行車の運動量に関する第１の物理量を取得し、
取得した前記第１の物理量に基づいて、前記後続車が発進する際に、前記後続車を前記先行車と同期して、前記先行車と同時に、かつ同速で発進させるための前記後続車の運動量に関する第２の物理量を求め、
求められた前記第２の物理量を達成するための指令を前記後続車の駆動に関するアクチュエータへ出力することを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置であって、
前記先行車と前記後続車の停止時における車間距離に応じて、発進後の前記後続車の加速度を変化させることを特徴とする車両制御装置。
請求項２に記載の車両制御装置であって、
前記先行車と前記後続車の発進時、前記先行車と前記後続車の走行時における目標車間距離に対して前記停止時の車間距離が短い場合は、発進後の前記後続車の加速度を前記先行車と同じか、または小さくすることを特徴とする車両制御装置。
請求項３に記載の車両制御装置であって、
前記後続車の車速が前記先行車の車速と等しくなる前に前記後続車の加速度を緩めることを特徴とする車両制御装置。
請求項２に記載の車両制御装置であって、
前記先行車と前記後続車の発進時、前記先行車と前記後続車の走行時における目標車間距離に対して前記停止時の車間距離が長い場合は、発進後の前記後続車の加速度を前記先行車と同じか、または大きくすることを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置であって、
前記非機械的な連結は前記先行車と前記後続車との車車間通信を用いて行なわれ、
該車車間通信が切れた場合、前記後続車は、前記後続車に設けられた先行車認識センサからの情報に基づき、前記後続車を発進させるための指令を前記アクチュエータへ出力することを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置であって、
前記先行車と前記後続車の停止時における車間距離は、前記先行車と前記後続車の走行時における目標車間距離より短く設定されていることを特徴とする車両制御装置。
先行車と後続車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後続車に搭載された車両制御装置が実行する車両制御方法であって、
前記先行車から送信された、前記先行車が発進する際の該先行車の運動量に関する第１の物理量を取得し、
取得した前記第１の物理量に基づいて、前記後続車が発進する際に、前記後続車を前記先行車と同期して、前記先行車と同時に、かつ同速で発進させるための前記後続車の運動量に関する第２の物理量を求め、
求められた前記第２の物理量を達成するための指令を前記後続車の駆動に関するアクチュエータへ出力することを特徴とする車両制御方法。
先行車と後続車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、
前記先行車は、
前記先行車の運動量に関する物理量を検出する車両運動量検出センサと、
前記車両運動量検出センサによって検出された前記先行車の運動量に関する物理量と、入力された前記先行車の制動または駆動または操舵に関するアクチュエータの状態に関する信号と、に基づき前記先行車が発進する際の前記先行車の運動量に関する第１の物理量を求める第１コントロール部と、
前記第１コントロール部で求められた前記第１の物理量を前記後続車に送信する送信部と、を備え、
前記後続車は、
前記送信部から送信された前記第１の物理量を取得する受信部と、
前記受信部にて受信された前記第１の物理量に基づいて、前記後続車が発進する際に、前記後続車を前記先行車と同期して、前記先行車と同時に、かつ同速で発進させるための前記後続車の運動量に関する第２の物理量を求める第２コントロール部と、
前記第２コントロール部で求められた前記第２の物理量を達成するための指令を前記後続車の駆動に関するアクチュエータへ出力する出力部と、
を備えることを特徴とする車両追従走行システム。