JP7173936B2

JP7173936B2 - 追従走行システム

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Publication number: JP7173936B2
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Inventors: 智之田口; 直敏竹村
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Description

本開示は、先導車に後続車を追従走行させるための追従走行システムに関する。

自車両を先導車に追従走行させる車両制御装置が公知である（例えば、特許文献１）。特許文献１の車両制御装置は、先導車の加減速の目標値等の加減速情報に基づいて目標制動力を算出する。次に、車両制御装置は目標制動力が得られるように各輪のホイールシリンダ圧を制御する。

特開２０１７－１６７１号公報

特許文献１の車両においては、各輪のホイールシリンダ圧は電気モータによって制御される。電気モータの駆動によって目標制動力が得られるまでには所定の遅れが生じるため、後続車の応答性が低下するという問題がある。

本発明は、以上の背景を鑑み、追従走行システムにおいて、後続車の追従性能を高めることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、後続車（２Ｆ）を先導車（２Ｌ）に追従走行させる追従走行システム（１）であって、前記先導車に設けられ、アクセル開度を含む前記先導車の走行状態を取得する先導車センサ（９Ｌ）と、前記後続車に設けられ、前記後続車にブレーキ液圧に応じた制動トルクを付与する油圧ブレーキ装置（６）と、前記後続車に設けられ、前記油圧ブレーキ装置を制御可能な後続車制御装置（１２Ｆ）と、前記先導車センサによって取得された前記アクセル開度を含む前記先導車の走行状態を前記後続車制御装置に伝達する車々間通信装置（１１）とを有し、前記後続車制御装置は、前記先導車の前記アクセル開度が所定以上の速度で戻されたときに、前記油圧ブレーキ装置の前記ブレーキ液圧を瞬間的に高める予圧処理を実行することを特徴とする。

この態様によれば、先導車のアクセル開度が所定以上の速度で戻されたときに、油圧ブレーキが瞬間的に高められる。これにより、先導車に制動力が加わったときに後続車に制動力が加えられるまでの時間を短縮することができる。よって、後続車の追従性能を高めることができる。

上記の態様において、前記後続車制御装置は、前記先導車の前記アクセル開度が所定の高開度以上の位置から所定の低開度以下の位置に、所定時間内に変化したときに、前記先導車の前記アクセル開度が所定以上の速度で戻されたと判定し、前記予圧処理を実行するとよい。

この態様によれば、先導車の運転者によってアクセル開度が所定以上の速度で戻されたことを容易に判定することができる。

上記の態様において、前記後続車には、減速度を含む前記後続車の走行状態を取得する後続車センサ（９Ｆ）と、走行駆動用電気モータ（４）とが設けられ、前記後続車制御装置は、前記先導車の走行状態、及び前記後続車の走行状態に基づいて、前記後続車の目標減速度を算出し、前記目標減速度が所定の閾値より大きいときには、前記後続車の減速度を前記目標減速度と一致させるべく、前記走行駆動用電気モータの回生トルク及び前記油圧ブレーキ装置の前記制動トルクを制御する協調制御処理を実行し、前記目標減速度が前記閾値未満のときには、前記後続車の減速度を前記目標減速度と一致させるべく、前記走行駆動用電気モータの前記回生トルクを制御する単独制御処理を実行するとよい。

この態様によれば、目標減速度が閾値以上である場合には回生トルクに加えて、油圧ブレーキによる制動トルクが加えられる。これにより、閾値以上の減速度が必要となるときに、後続車により確実に制動力を加えることができる。

上記の態様において、前記後続車制御装置は前記協調制御処理又は前記単独制御処理を実行する前に、前記予圧処理を実行するとよい。

この態様によれば、予圧処理を協調制御処理又は単独制御処理の前に行うことによって、後続車により迅速に制動力を加えることができる。これにより、後続車の追従性能を高めることができる。

上記の態様において、前記後続車制御装置は、前記先導車と前記後続車との間の車間距離が所定の目標車間距離よりも小さくなるにつれて前記目標減速度が増加するように、前記目標減速度を算出するとよい。

この態様によれば、車間距離が目標車間距離よりも小さくなると後続車がより減速され、目標車間距離よりも大きくなると後続車が減速され難くなる。これにより、車間距離が目標車間距離になるように後続車を制御することができる。

上記の態様において、前記後続車制御装置は、前記先導車の速度に対する前記後続車の所定の車間時間前の速度の差が小さくなるにつれて前記目標減速度が増加するように、前記目標減速度を算出するとよい。

この態様によれば、先導車の車間時間前の速度で走行するように後続車が制御される。これにより、後続車を先導車に適切に追従させることができる。

上記の態様において、前記後続車制御装置は、前記先導車センサからの信号に基づいて、前記先導車の車輪に発生する発生トルクを取得し、前記先導車を減速させるべく前記発生トルクが発生しているときには前記目標減速度が増加するように、前記目標減速度を算出するとよい。

この態様によれば、先導車の発生トルクに基づいて後続車が制御されるため、後続車が減速するまでの時間的な遅れを補償することができ、後続車の追従性能を向上させることができる。

上記の態様において、前記先導車には、前記アクセル開度に基づいて車両を制御する先導車制御装置が設けられ、前記先導車制御装置は、前記アクセル開度が所定の基準値以上であるときに前記先導車を加速させ、前記アクセル開度が前記基準値未満であるときに前記先導車を減速させるとよい。

この態様によれば、先導車の加減速が一つのペダルによって操作することができるため、加減速の操作が簡素になる。

上記の態様において、前記先導車制御装置が、前記先導車のアクセル操作による前記先導車の車輪への出力可能なトルクの範囲は、前記後続車制御装置が前記後続車の車輪に出力可能なトルクの範囲内であるとよい。

この態様によれば、後続車の車輪に出力すべきトルクを先導車のトルク変動に合わせてより確実に変動させることができるため、後続車をより確実に先導車に追従させることができる。

以上の構成によれば、追従走行システムにおいて、後続車の追従性能を高めることができる。

本実施形態に係る追従走行システムを備えた車両の構成図減速処理のフローチャート目標減速度が減速度閾値以上であるときの先導車及び後続車の加速度の時間変化と、先導車及び後続車のブレーキ液圧との時間変化を示すグラフ目標減速度が減速度閾値未満であるときの先導車及び後続車の加速度の時間変化と、先導車及び後続車のブレーキ液圧との時間変化を示すグラフ

以下、図面を参照して、本発明に係る追従走行システムの実施形態について説明する。

追従走行システム１は一台の車両２（以下、先導車２Ｌ）に他の車両２（以下、後続車２Ｆ）を追従走行させるためのシステムである。以下では、追従走行システム１を先導車２Ｌに一台の後続車２Ｆを追従させる場合に適用した場合について説明を行う。

先導車２Ｌ及び後続車２Ｆはそれぞれ電力によって走行する４輪の電気自動車であって、モータ４（電動機）、バッテリ５、油圧ブレーキ装置６、ステアリング装置７、アクセルペダル８、車両センサ９、外界認識装置１０、車々間通信装置１１、及び制御装置１２を備える。

モータ４はそれぞれバッテリ５に蓄えられた電力をエネルギー源とし、対応する車両２の駆動輪に駆動トルクを加える走行駆動用電気モータである。モータ４によって加えられた駆動トルクによって車輪が回転し、車両２が走行する。本実施形態では、先導車２Ｌ及び後続車２Ｆの後輪がそれぞれ、先導車２Ｌ及び後続車２Ｆの駆動輪となっている。

また、モータ４はそれぞれ回生ブレーキとしても機能する。すなわち、制動時においてモータ４は車輪の回転力を電力に変換し、その電力をバッテリ５に返還することによって、車輪に制動力となる回生トルクを加えることができる。

本実施形態では、モータ４はモータドライバ１４に接続されている。このモータドライバ１４は、バッテリ５に接続され、モータ４の駆動を制御する。より詳細には、車両２が駆動しているときには、バッテリ５からの電力をモータ４に供給することによって、モータ４が発生する駆動トルクを制御する。車両２が制動しているときには、モータ４において発生する電力をバッテリ５に返還してバッテリ５を充電するとともに、モータ４が発生する回生トルクを制御する。以下、駆動トルクと回生トルクの差をモータ４が発生する発生トルクと記載する。

油圧ブレーキ装置６は車輪それぞれに設けられたブレーキキャリパ１５を備えている。ブレーキキャリパ１５はそれぞれホイールシリンダ（図示せず）と、ホイールシリンダ内に油圧を発生させる電動アクチュエータ１６と、ホイールシリンダ内に設けられたピストン（図示せず）と、ピストンの位置に応じて変位するブレーキパッド１７とを備えている。油圧ブレーキ装置６は、電動アクチュエータ１６を制御するブレーキＥＣＵ１８を含む。本実施形態では、電動アクチュエータ１６はホイールシリンダ内に油圧を発生させる油圧ポンプによって構成され、ホイールシリンダ内の油圧が加圧開始から所定の圧力となるまでには所定の作動時間を要する。ブレーキＥＣＵ１８は制御装置１２に接続され、制御装置１２からの信号に基づいて電動アクチュエータ１６の駆動を制御し、ホイールシリンダ内に油圧を発生させる。ホイールシリンダ内に発生した油圧によって、ブレーキパッド１７が車輪と一体に回転するディスクロータ１９に押し付けられて、各車輪に摩擦制動トルクが付与される。制御装置１２は電動アクチュエータ１６の駆動を制御することによって、ホイールシリンダ内の油圧値（以下、ブレーキ液圧）を制御し、各車輪に加える摩擦制動トルクの大きさを制御する。本実施形態では、制御装置１２は各車輪に概ね同一の摩擦制動トルクを加える。

アクセルペダル８は運転席の前方であって、運転者の足元に対応する位置に設けられている。運転者はアクセルペダル８を踏み込むことによって運転操作を行うことができる。

ステアリング装置７は車両２の操舵を行うための装置であり、ステアリングＥＣＵ２１と、ステアリング駆動装置２２とを備える。ステアリング駆動装置２２はステアリングＥＣＵ２１からの信号に基づいて、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪（前輪）の舵角を変更する電気モータであってよい。

車両センサ９は自らが搭載された車両２（以下、自車両２）の走行状態を検出するセンサであり、アクセルセンサ２５と、液圧センサ２６と、慣性計測装置２７（ＩＭＵ）と、舵角センサ２８とを含む。アクセルセンサ２５はアクセルペダル８に設けられ、運転者のアクセルペダル８の操作量（アクセル開度）を検出するセンサである。液圧センサ２６は、ホイールシリンダに設けられたブレーキ液圧値を検出するセンサである。慣性計測装置２７は加速度センサ及び角速度センサを含み、自車両２の加速度、及び角速度を検出する。本実施形態では、慣性計測装置２７は速度センサを含み、自車両２の速度を検出することができる。舵角センサ２８はステアリングシャフトに設けられ、転舵輪の舵角を検出する公知のセンサであってよい。

外界認識装置１０は自車両２に対する周辺車両の位置（すなわち、相対位置）を取得するためのセンサである。外界認識装置１０は、例えば、車両２の前方を撮像するステレオカメラや、車両２の前方に位置する物体を検知するミリ波レーダ、ライダ、及びソナーの少なくとも１つを含んでいるとよい。

車々間通信装置１１は自車両２の制御装置１２及び自車両２以外の他の車両２の制御装置１２の通信を媒介する装置である。車々間通信装置１１の間の通信は光を含む電磁波によって行われてもよく、超音波を含む音波によって行われてもよい。

制御装置１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を含むコンピュータによって構成された電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御装置１２はＣＡＮ３０（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の通信手段によって、車両センサ９、外界認識装置１０、車々間通信装置１１、ステアリングＥＣＵ２１、ブレーキＥＣＵ１８、及びモータドライバ１４に信号伝達可能に接続されている。制御装置１２は１つのハードウェアとして構成されていてもよく、複数のハードウェアからなるユニット、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。

先導車２Ｌの制御装置１２（先導車制御装置１２Ｌ）は先導車２Ｌに搭載された車両センサ９（先導車センサ９Ｌ）から自車両２の走行状態を取得し、車々間通信装置１１を介して後続車２Ｆの制御装置１２に送信する。走行状態には、速度、加速度、アクセル開度、及びブレーキ液圧値が含まれる。また、先導車２Ｌの制御装置１２は、アクセルセンサ２５からアクセル開度を取得し、自車両２の駆動を制御する。より詳細には、先導車２Ｌの制御装置１２は、アクセル開度が所定の基準値以上であるときに先導車２Ｌを加速させるべく車輪にトルクを加える。先導車２Ｌの制御装置１２は、アクセル開度が基準値未満であるときに先導車２Ｌを減速させるべく車輪にトルクを加える。先導車２Ｌを減速させるべく先導車２Ｌの車輪に加えられるトルクは回生トルクによるものであっても、摩擦制動トルクによるものであっても、また、両者を含むものであってもよい。このように、運転者はアクセルペダル８の操作によって車両２の加減速を行うことができるため、運転操作を容易に行うことができる。

但し、先導車２Ｌに後続車２Ｆが追従走行している場合には、運転者のアクセル操作によって先導車２Ｌの制御装置１２が車輪への出力することのできるトルクの範囲は、後続車２Ｆの制御装置１２が後続車２Ｆの車輪に出力することのできるトルクの範囲内に限られる。これにより、先導車２Ｌのトルク変動に合わせて後続車２Ｆの車輪に出力すべきトルクをより確実に変動させることができる。よって、先導車２Ｌの加減速に応じて後続車２Ｆの車輪に十分なトルクを加えることが可能となり、後続車２Ｆをより確実に先導車２Ｌに追従させることができる。

後続車２Ｆの制御装置１２（後続車制御装置１２Ｆ）は、車々間通信装置１１を介して先導車２Ｌの走行状態、及び、自車両２に対する先導車２Ｌの位置を取得する。その後、後続車２Ｆの制御装置１２は、取得した先導車２Ｌの走行状態、先導車２Ｌの相対位置、及び、後続車２Ｆに搭載された車両センサ９（後続車センサ９Ｆ）によって取得した自車両２（後続車２Ｆ）の走行状態に基づいて、目標操舵角を算出する。後続車２Ｆの制御装置１２は、操舵角が目標操舵角となるようにステアリングＥＣＵ２１を制御することによって、後続車２Ｆを先導車２Ｌの走行軌跡を通過するように制御する。

また、後続車２Ｆの制御装置１２は、外界認識装置１０によって取得された先導車２Ｌの相対位置に基づいて、先導車２Ｌと後続車２Ｆとの間の車間距離を算出する。すなわち、外界認識装置１０は先導車２Ｌと後続車２Ｆとの間の車間距離を取得するための外界情報を取得する外界情報取得装置として機能する。

後続車２Ｆの制御装置１２は、後続車２Ｆが先導車２Ｌに追従走行している間、先導車２Ｌと後続車２Ｆとの車間距離が一定となり、且つ、後続車２Ｆの制御装置１２は先導車２Ｌの速度と、所定の時間である車間時間前の自車両２の速度との差（以下、車速偏差）を零とするように、自車両２を制御する。より具体的には、後続車２Ｆの制御装置１２は車間距離が一定であり、且つ車速偏差が零となるように目標加速度を算出する。次に、後続車２Ｆの制御装置１２は自車両２の加速度が目標加速度と等しくなるように、自車両２のモータ４による発生トルクとブレーキ液圧を制御する。後続車２Ｆの制御装置１２によって算出される目標加速度は以下の式によって示される。

後続車２Ｆの制御装置１２は式（１）における目標車間距離Ｄ_ｔｇ（ｔ）［ｍ］、及び車間時間Ｔ_ｇａｐ［ｓ］を以下の式（２）、式（３）を用いて算出している。

式（１）において、ＡＣＣ_ＴＡＲ（ｔ）［Ｇ］は目標加速度であり、ＴＱ_ｌＣ（ｔ）［Ｎｍ］は時刻ｔ［ｓ］において先導車２Ｌのモータ４が発生する発生トルクであり、ＰＱ_ｌＣ（ｔ）［ＭＰａ］は先導車２Ｌのブレーキ液圧である。Ｄ_ｔｇ（ｔ）［ｍ］は時刻ｔ［ｓ］における目標車間距離であり、Ｄ（ｔ）［ｍ］は時刻ｔ［ｓ］における車間距離である。Ｖｆｃ（ｔ）［ｍ／ｓ］は時刻ｔ［ｓ］における後続車２Ｆの速度であり、Ｖ_ｌｃ（ｔ）［ｍ／ｓ］は時刻ｔ［ｓ］における先導車２Ｌの速度である。Ｔ_ｇａｐ［ｓ］は車間時間である。

式（２）において、Ｄ_ｍｉｎ［ｍ］は目標最低車間距離である。式（３）において、Ｖ［ｍ／ｓ］は追従走行に適した所定の車速であり、Ｔ₀［ｓ］は所定の追加時間である。本実施形態では、Ｄ_ｍｉｎ［ｍ］は１．０ｍに設定され、Ｔ₀は０．２秒に設定されている。追加時間は人間が応答するまでに要する時間（以下、応答時間）に基づいて定められているとよい。

また、Ｃ_Ｔ２Ａは発生トルクを後続車２Ｆの加速度への寄与に変換するための正の係数を示している。式（１）に示すように、後続車２Ｆの制御装置１２は先導車２Ｌを減速させるべく発生トルクが発生しているとき、すなわち発生トルクが負であるときには、目標加速度が減少する。よって、発生トルクが負であるときには、目標減速度が増加する。これにより、先導車２Ｌが減速しているときに後続車２Ｆが減速される。

Ｃ_Ｐ２Ａはブレーキ液圧を後続車２Ｆの加速度への寄与に変換するための正の係数を示している。後続車２Ｆの制御装置１２は先導車２Ｌを減速させるべくブレーキ液圧が発生し、先導車２Ｌの車輪に摩擦制動トルクが加わっているときは、目標加速度が減少する。これにより、先導車２Ｌが減速しているときに後続車２Ｆが減速される。

すなわち、式（１）の等号以降の第１項と第２項との和は発生トルク及びブレーキによる制動力によって先導車２Ｌに生じる加速度の予測値を示し、車間距離及び車速偏差に対するフィードフォワード項に対応している。これにより、後続車２Ｆに制動力が加わり減速するまでの時間的な遅れを補償することができる。よって、後続車２Ｆの追従性能を向上させることができる。

式（１）において、Ｃ_Ｄ２Ａは目標車間距離に対する車間距離の差（Ｄ_ｔｇ（ｔ）－Ｄ（ｔ）。以下、車間偏差）を後続車２Ｆの加速度のへ寄与に変換するための正の係数である。式（１）の等号以降の第３項（－（Ｃ_Ｄ２Ａ（Ｄ_ｔｇ（ｔ）－Ｄ（ｔ）））。以下、車間偏差項）は、車間偏差が正、すなわち後続車２Ｆが先導車２Ｌに目標車間距離よりも近い位置にあるときに負となる。すなわち、車間距離が目標車間距離よりも大きく、車間偏差が正であるときに、目標加速度が減少し、後続車２Ｆが先導車２Ｌから離れて、車間偏差が小さくなる。同様に、車間距離が目標車間距離よりも小さく、車間偏差が負であるときに、目標加速度が増加し、後続車２Ｆが先導車２Ｌに近づいて、車間偏差が小さくなる。すなわち、車間偏差項は、車間偏差を零に近づけるフィードバック項に対応し、車間距離が目標車間距離になるように制御される。

また、Ｃ_Ｖ２Ａは時刻ｔの後続車２Ｆの速度に対する時刻ｔよりも車間時間Ｔ_ｇａｐ前ときの先導車２Ｌの速度の差（Ｖ_ｆｃ（ｔ）－Ｖ_ｌｃ（ｔ－Ｔ_ｇａｐ）。以下、車速偏差）を後続車２Ｆの加速度への寄与に変換するための正の係数である。式（１）の等号以降の第４項（－Ｃ_Ｖ２Ａ（Ｖ_ｆｃ（ｔ）－Ｖ_ｌｃ（ｔ－Ｔ_ｇａｐ）））は、車速偏差が正、すなわち後続車２Ｆの速度が先導車２Ｌの車間時間前の速度よりも大きいときには負となる。すなわち、車速偏差が正であるときに、目標加速度が減少し、後続車２Ｆの速度が先導車２Ｌの車間時間前の速度に近づき、車速偏差が小さくなる。同様に、車速偏差が負であるときに、目標加速度が増加し、後続車２Ｆの速度が増加して、車速偏差が小さくなる。すなわち、車速偏差項は、車速偏差を零に近づけるフィードバック項に対応し、先導車２Ｌの車間時間前の速度で走行するように後続車２Ｆがフィードバック制御される。これにより、後続車２Ｆを先導車２Ｌに適切に追従させることができる。

後続車２Ｆの制御装置１２は目標加速度が負、すなわち目標減速度が正であるときには、図２に示す減速処理を行う。以下では、図２を参照して、減速処理の詳細を説明する。

図２に示すように、減速処理の最初のステップＳＴ１において、アクセル開度に基づいて、先導車２Ｌの運転者がアクセルペダル８の踏み戻しを行ったか否かを判定する。より詳細には、後続車２Ｆの制御装置１２は、車々間通信装置１１を介して、先導車２Ｌセンサ（アクセル開度センサ）によって取得されたアクセル開度を含む先導車２Ｌの走行状態を取得する。その後、後続車２Ｆの制御装置１２は先導車２Ｌのアクセル開度が所定以上の速度で戻されたか否かを判定することで、先導車２Ｌの運転者がアクセルペダル８の踏み戻しが行ったか否かを判定する。本実施形態は、後続車２Ｆの制御装置１２は先導車２Ｌのアクセル開度が所定の閾値である高開度閾値以上の位置から、所定の閾値である低開度閾値以下の位置に、所定時間（以下、判定時間）内に変化したときに、先導車２Ｌのアクセル開度が所定以上の速度で戻されたと判定する。高開度閾値は３０％程度に設定されることが好ましく、低開度閾値は０％に設定されるとよい。判定時間は応答時間（０．２秒）に等しくなるように設定されているとよい。先導車２Ｌのアクセル開度が所定以上の速度で戻された場合には、後続車２Ｆの制御装置１２はステップＳＴ２を実行し、それ以外の場合には後続車２Ｆの制御装置１２はステップＳＴ３の処理を実行する。

ステップＳＴ２において、後続車２Ｆの制御装置１２はブレーキＥＣＵ１８を制御して、油圧ブレーキ装置６のブレーキ液圧を瞬間的に高める予圧処理を行う。より具体的には、後続車２Ｆの制御装置１２はブレーキＥＣＵ１８を制御して、所定の予圧時間τの経過時に後続車２Ｆのブレーキ液圧が所定値であるブレーキ予圧値Ｐ_τとなるようにブレーキ液圧を上昇させる。本実施形態では、予圧時間τは応答時間（０．２秒）と等しく設定されている。ブレーキ予圧値Ｐ_τは後続車２Ｆに概ね０．０５Ｇの減速度が加わるブレーキ液圧に設定されている。予圧時間τが経過し、後続車２Ｆのブレーキ液圧がブレーキ予圧値Ｐ_τになると、後続車２Ｆの制御装置１２はステップＳＴ３の処理を実行する。

ステップＳＴ３において、後続車２Ｆの制御装置１２は式（１）を用いて算出した目標加速度の符号を反転する（すなわち、（－１）倍する）ことによって、目標減速度を算出する。次に、後続車２Ｆの制御装置１２は目標減速度が所定の閾値である減速度閾値よりも大きいか否かを判定する。減速度閾値ＤＥＣ_ｌｉｍはモータ４が出力可能な最大の回生トルクを出力したときに、後続車２Ｆに加わる減速度（以下、最大回生減速度）と等しくなるように定められている。後続車２Ｆの制御装置１２は目標減速度が減速度閾値よりも大きいときにはステップＳＴ４を、減速度閾値以下であるときにはステップＳＴ５をそれぞれ実行する。

ステップＳＴ４において、後続車２Ｆの制御装置１２は後続車２Ｆの減速度を目標減速度と一致させるべく、モータ４が発生する回生トルク及び油圧ブレーキが発生する摩擦制動トルクを制御する協調制御処理を実行する。このとき、後続車２Ｆの制御装置１２は、回生トルク及び摩擦制動トルクそれぞれが変化可能な範囲内で、摩擦制動トルクを高め、回生トルク寄与を小さくするように制御するとよい。これにより、摩擦制動トルクの寄与が大きくなるため、バッテリ５の充電量が過剰になる等の理由に回生トルクの出力範囲が減少する場合であっても、後続車２Ｆにより確実に制動力を加えることができ、後続車２Ｆの加速度をより確実に目標加速度に近づけることができる。後続車２Ｆの制御装置１２は、目標加速度を所定時刻ごとに更新し、目標加速度が負である限り、協調制御処理を実行し、目標加速度が正となったときに、ステップＳＴ４を完了し、減速処理を終える。

ステップＳＴ５において、後続車２Ｆの制御装置１２は後続車２Ｆの減速度を目標減速度と一致させるべく、摩擦制動トルクを零とするとともに、モータ４が発生する回生トルクを制御する単独制御処理を実行する。後続車２Ｆの制御装置１２は目標加速度を所定時刻ごとに更新し、目標加速度が負である限り、単独制御処理を実行する。後続車２Ｆの制御装置１２は、目標加速度が正となると、ステップＳＴ５を完了し、減速処理を終える。

次に、本発明に係る追従走行システム１の動作及び効果について、図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４には、先導車２Ｌの運転者がアクセル開度を所定以上の速度で低下させたときの、先導車２Ｌの加速度ａ_ｌ［Ｇ］の時間変化、及び先導車２Ｌのブレーキ液圧Ｐ_ｌ［ＭＰａ］の時間変化がそれぞれ実線で、後続車２Ｆの加速度ａ_ｆｗ［Ｇ］の時間変化、及び後続車２Ｆのブレーキ液圧Ｐ_ｆｗ［ＭＰａ］の時間変化が破線で示されている。図３及び図４では、先導車２Ｌの運転者がアクセル開度を所定以上の速度で低下させた時刻ｔを０としている。図３は、ステップＳＴ３において算出された目標減速度が減速度閾値よりも大きい場合に対応し、図４は、ステップＳＴ３において算出された目標減速度が減速度閾値以下である場合に対応している。図４には、先導車２Ｌが回生トルクのみによって減速する例が記載されている。図３にはステップＳＴ４の予圧処理が行われなかった場合の後続車２Ｆのブレーキ液圧Ｐ_ｆｏ［ＭＰａ］の時間変化と、後続車２Ｆの加速度ａ_ｆｏ［Ｇ］の時間変化とがそれぞれ二点鎖線によって参考として示されている。

時刻ｔ＝０においてアクセル開度が所定以上の速度で低下すると、後続車２Ｆの制御装置１２はステップＳＴ３において、先導車２Ｌの運転者がアクセルペダル８の踏み戻しを行ったと判定し、ステップＳＴ４の予圧処理を実行する。このとき、図３に示すように、先導車２Ｌの運転者のアクセルペダル８の踏み戻し（ｔ＝０）から、予圧処理が実行されて電動アクチュエータ１６が駆動し、後続車２Ｆのブレーキ液圧の上昇が始まるまでに所定の遅延時間Δｔがある。

予圧処理によって、後続車２Ｆのブレーキ液圧が上昇し、予圧時間τ後に、ブレーキ液圧はブレーキ予圧値Ｐ_τとなる。これにより、後続車２Ｆの車輪にはブレーキ液圧に応じた摩擦制動トルクが加えられ、後続車２Ｆの加速度はブレーキ液圧の上昇に合わせて減少する。

遅延時間Δｔと予圧時間τの和は車間時間Ｔ_ｇａｐ以上に設定されていることが好ましい。これにより、先導車２Ｌの減速が開始されて後続車２Ｆの予圧処理が完了するまでの間に、目標加速度が負となるため、予圧処理後に後続車２Ｆの減速が停止せず、スムーズに減速が継続される。

目標減速度が減速度閾値以上の場合には、後続車２Ｆの制御装置１２は予圧処理が完了後、協調制御処理（ＳＴ４）を実行する。これにより、後続車２Ｆの減速度が目標減速度と一致するように、回生トルク及び摩擦制動トルクが制御される。このとき、後続車２Ｆのブレーキ液圧は予圧処理のときよりも時間に対して緩やかに増加する。図３においては、後続車２Ｆの減速度が目標減速度と一致した後、後続車２Ｆの減速度は車間時間Ｔ_ｇａｐ前の先導車２Ｌの減速度と概ね同じように変化する。このように、協調制御処理では、回生トルクと、油圧ブレーキによる摩擦制動トルクとが後続車２Ｆの車輪に加えられるため、油圧ブレーキによる摩擦制動トルクのみでは不十分である場合であっても、後続車２Ｆにより確実に制動力を加えることができる。

図３の二点鎖線に示されるように、後続車２Ｆの制御装置１２が予圧処理を行うことなく協調制御処理を実行した場合には、ブレーキ液圧は予圧処理を行う場合に比べて緩やかに増加する。すなわち、予圧処理を行うことによって、後続車２Ｆに減速度が車間時間Ｔ_ｇａｐ前の先導車２Ｌの減速度と等しくなるまでの時間を短縮することができる。これにより、先導車２Ｌの減速によって車間距離が短くなり難くなる。よって、後続車２Ｆの追従性能を高めることができる。

予圧処理を設けることで車間距離が短くなり難くなるため、予圧処理を設けない場合に比べて先導車２Ｌと後続車２Ｆとの車間距離をより小さく設定できる。これにより、車間距離を可能な限り詰めて走行することが望ましい環境下（例えば、市街地など）においても、複数の車両２を適切に追従走行させることができる。

図４に示すように、目標減速度が減速度閾値未満である場合には、後続車２Ｆの制御装置１２は予圧処理が完了後、単独制御処理（ＳＴ５）を実行する。これにより、後続車２Ｆの減速度が目標減速度と一致するように回生トルクが制御され、摩擦トルクは零となる。よって、回生エネルギーを効率良く回収することができる。

図４に示すように、予圧処理によって後続車２Ｆが先導車２Ｌよりも大きく減速されて、車間距離が増加する場合がある。この場合は、予圧処理の後に、後続車２Ｆの減速度が車間時間Ｔ_ｇａｐ前の先導車２Ｌの減速度よりも小さくなるように、回生トルクが制御されるとよい。これにより、予圧処理によって車間距離が増加した場合であっても、予圧処理の後に、車間距離が減少するように回生トルクが制御されるため、車間距離をより適正に保つことができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記実施形態では先導車２Ｌと後続車２Ｆとは車々間通信装置１１を介して互いに通信していたが、この態様には限定されない。例えば、先導車２Ｌ及び後続車２Ｆの制御装置１２はそれぞれ基地局に無線によって通信可能に構成され、制御装置１２は基地局を介して互いに通信するように構成されていてもよい。

上記実施形態では、慣性計測装置２７は加速度センサ、及び角速度センサに加えて、速度センサを含んでいたがこの態様には限定されない。慣性計測装置２７は速度センサを含んでいなくてもよく、車両センサ９は慣性計測装置２７と、速度センサとを含むように構成されていてもよい。また、制御装置１２と慣性計測装置２７とが協働して、加速度センサ、及び角速度センサによって取得した加速度、及び角速度を積分することによって速度、位置、姿勢角を取得するいわゆる慣性航法装置として機能するように構成されていてもよい。

１：追従走行システム
２：車両
２Ｆ：後続車
２Ｌ：先導車
４：モータ
６：油圧ブレーキ装置
９：車両センサ
９Ｆ：後続車センサ
９Ｌ：先導車センサ
１１：車々間通信装置
１２：制御装置
１２Ｆ：後続車制御装置
１２Ｌ：先導車制御装置

Claims

後続車を先導車に追従走行させる追従走行システムであって、
前記先導車に設けられ、アクセル開度を含む前記先導車の走行状態を取得する先導車センサと、
前記後続車に設けられ、前記後続車にブレーキ液圧に応じた制動トルクを付与する油圧ブレーキ装置と、
前記後続車に設けられ、前記油圧ブレーキ装置を制御可能な後続車制御装置と、
前記先導車センサによって取得された前記アクセル開度を含む前記先導車の走行状態を前記後続車制御装置に伝達する車々間通信装置とを有し、
前記後続車制御装置は、前記先導車の前記アクセル開度が所定以上の速度で戻されたときに、前記油圧ブレーキ装置の前記ブレーキ液圧を瞬間的に高める予圧処理を実行することを特徴とする追従走行システム。
前記後続車制御装置は、前記先導車の前記アクセル開度が所定の高開度以上の位置から所定の低開度以下の位置に、所定時間内に変化したときに、前記先導車の前記アクセル開度が所定以上の速度で戻されたと判定し、前記予圧処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の追従走行システム。
前記後続車には、減速度を含む前記後続車の走行状態を取得する後続車センサと、走行駆動用電気モータとが設けられ、
前記後続車制御装置は、
前記先導車の走行状態、及び前記後続車の走行状態に基づいて、前記後続車の目標減速度を算出し、
前記目標減速度が所定の閾値より大きいときには、前記後続車の減速度を前記目標減速度と一致させるべく、前記走行駆動用電気モータの回生トルク及び前記油圧ブレーキ装置の前記制動トルクを制御する協調制御処理を実行し、
前記目標減速度が前記閾値未満のときには、前記後続車の減速度を前記目標減速度と一致させるべく、前記走行駆動用電気モータの前記回生トルクを制御する単独制御処理を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の追従走行システム。
前記後続車制御装置は前記協調制御処理又は前記単独制御処理を実行する前に、前記予圧処理を実行することを特徴とする請求項３に記載の追従走行システム。
前記後続車制御装置は、前記先導車と前記後続車との間の車間距離が所定の目標車間距離よりも小さいときに、前記目標減速度が増加するように、前記目標減速度を算出することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の追従走行システム。
前記後続車制御装置は、前記先導車の所定の車間時間前の速度と前記後続車の速度との差を小さくするように、前記目標減速度を算出することを特徴とする請求項３～請求項５のいずれか１つの項に記載の追従走行システム。
前記後続車制御装置は、前記先導車センサからの信号に基づいて、前記先導車の車輪に発生する発生トルクを取得し、前記先導車を減速させるべく前記発生トルクが発生しているときには前記目標減速度が増加するように、前記目標減速度を算出することを特徴とする請求項３～請求項６のいずれか１つの項に記載の追従走行システム。
前記先導車には、前記アクセル開度に基づいて車両を制御する先導車制御装置が設けられ、
前記先導車制御装置は、前記アクセル開度が所定の基準値以上であるときに前記先導車を加速させ、前記アクセル開度が前記基準値未満であるときに前記先導車を減速させることを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか１つの項に記載の追従走行システム。
前記先導車制御装置が、前記先導車のアクセル操作による前記先導車の車輪への出力可能なトルクの範囲は、前記後続車制御装置が前記後続車の車輪に出力可能なトルクの範囲内であることを特徴とする請求項８に記載の追従走行システム。