JPWO2018110401A1

JPWO2018110401A1 - 車両制御装置

Info

Publication number: JPWO2018110401A1
Application number: JP2018556617A
Authority: JP
Inventors: 秀昭田中
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: WO2018110401A1; JP6818046B2

Abstract

本発明は、通信型追従走行の安定性をより向上することができる車両制御装置を提供する。本発明は、自車両１０２の周囲を走行する他車両１０１の車両情報を無線通信で取得する車車間通信部２と、他車両１０１と自車両１０２の間の無線通信における受信強度を計測する受信強度計測部２ａと、受信強度計測部２ａにより計測された受信強度に基づいて、他車両１０１に対する自車両１０２の車間時間等の相対位置を制御する車間制御部６とを備える。

Description

本発明は、車両を制御する車両制御装置に関する。

自車両と先行車両との間の距離（車間距離）を目標車間距離で決まる設定範囲内に保つように自車両の走行状態を制御するクルーズコントロール（いわゆる、追従制御）に関する技術として、例えば、特許文献１（特開２００９−１９９２６７号公報）には、自車両と先行車両との間の相対位置関係に基づいて自車両の走行状態を制御する走行制御装置であって、前記自車両に設けられた送信装置と、前記自車両の、前記送信装置と間隔を隔てて設けられた受信装置と、その受信装置において受信された前記送信装置から送信された信号の受信強度に基づいて、その信号の実際の減衰状態を取得し、その取得した減衰状態と、前記受信装置において受信された前記先行車両からの信号の受信強度とに基づいて前記相対位置関係を取得する相対位置関係取得装置とを備えた走行制御装置が開示されている。

特開２００９−１９９２６７号公報

ところで、近年では上記従来技術のような追従走行（適応走行制御、ACC: Adaptive Cruise Control）に加え、車車間通信を用いて先行車の車速・加速度などの車両情報を取得し、得られた車両情報に基づいてより正確な追従走行を行う協調型追従走行制御（CACC: Cooperative Adaptive Cruise Control）も高度運転支援技術の一つとして実用化が進められており、追従走行の精度向上や、車間時間短縮による道路の収容率の向上などが図られている。

しかしながら、車車間通信に用いられる無線通信では、対象車両間を直線的に伝播する直接波と大地反射などの反射波との合成波が受信されるため、対象車両間の距離や周囲環境など種々の条件によって受信状況が大きく異なってくる。このため、場合によっては車車間通信に必要な受信強度が得られなくなってしまい、通信型追従走行が不可能・不安定になってしまうことも考えられる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、通信型追従走行の安定性をより向上することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、自車両の周囲を走行する他車両の車両情報を無線通信で取得する他車両情報取得部と、前記他車両と前記自車両の間の無線通信における受信強度を計測する受信強度計測部と、前記受信強度計測部により計測された受信強度に基づいて、前記他車両に対する前記自車両の相対位置を制御する制御部とを備えたものとする。

本発明によれば、通信型追従走行の安定性をより向上することができる。

車両制御装置の全体構成を概略的に示す機能ブロック図である。車両制御装置が搭載された車両の車間制御処理の様子を概略的に示す図であり、車間制御処理によって車間時間が調整された後の状態を例示する図である。車両制御装置が搭載された車両の車間制御処理の様子を概略的に示す図であり、自車両が車間時間調整範囲よりも後方にある場合を例示する図である。車両制御装置が搭載された車両の車間制御処理の様子を概略的に示す図であり、自車両が車間時間調整範囲内であって車間時間が未調整である場合を例示する図である。車間制御処理を示すフローチャートである。車車間通信を想定した送受信間の距離と受信電力の関係についてのシミュレーション結果の一例を概略的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係る車両制御装置の全体構成を概略的に示す機能ブロック図である。また、図２〜図４は、本発明に係る車両制御装置が搭載された車両の車間制御処理の様子を概略的に示す図である。

図１〜図４において、車両制御装置１は、車車間通信部２、外界認識部３、自車両挙動認識部４、車間時間設定部５、および車間制御部６から概略構成されている。

車車間通信部２は、自車両１０２の周囲の他の車両（例えば、他車両１０１）の車両情報を車車間通信７によって取得するものである。車車間通信７とは、車車間通信７に必要な専用の車載器（無線装置）が搭載されている車両同士の無線通信により周囲の車両の情報（車両情報：位置、速度、加速度、ヨーレート、車両制御情報等）を入手し、得られた情報を必要に応じて運転支援等に用いるシステムであり、車車間通信部２は車車間通信７によって他車両１０１の車両情報を取得する。また、車車間通信部２は、車車間通信７において他車両１０１から送信される信号の受信強度を計測する受信強度計測部２ａを有している。車車間通信７によって車車間通信部２で得られた他車両１０１の車両情報、および受信強度計測部２ａで得られた受信強度（計測結果）は、車間制御部６に送られる。

外界認識部３は、自車両１０２に搭載されたレーダやカメラなどのセンサ（以降、レーダ・カメラ８と称する）から得られた情報を解析し、レーダ・カメラ８において検知・撮像された他の車両や障害物、道路標識等を認識・判別し、また、それらと自車両１０２との相対位置や相対速度などの情報を取得する。また、これらの情報に基づいて、自車両１０２の前方を走行する他車両（先行車両）１０１と自車両１０２との車間時間を取得することができる。外界認識部３で得られた情報は、車間制御部６に送られる。

自車両挙動認識部４は、自車両１０２に搭載されたジャイロセンサや車輪速度センサ、舵角センサ、加速度センサなどの自車両センサ９なら得られた情報に基づいて自車両１０２の挙動を表すヨーレートや車輪速度、舵角、加速度等の情報を取得し、得られた情報を車間制御部６に送る。

車間時間設定部５は、自車両１０２に設けられた車間時間入力部１０（例えば、運転席付近に設置された運転者用入力スイッチ等）により入力された入力値に基づいて、車間制御処理（後述）において自車両１０２の前方を走行する他車両１０１（先行車両）と自車両１０２との間の車間時間の目標値を設定し、その設定値（目標値）を車間制御部６に出力する。車間時間入力部１０で入力される入力値としては、車間距離を具体的数値で入力するもののほか、例えは、車間距離を大きめにとる「大」や、車間距離を小さめにとる「小」、それらの中間の車間距離とする「中」などのように段階的に入力するものが考えられる。

車間制御部６は、車車間通信部２、受信強度計測部２ａ、外界認識部３、自車両挙動認識部４、及び車間時間設定部５からの情報に基づいて車間制御処理を行う。本実施の形態における車間制御処理は、自車両１０２の前方を走行する他車両１０１（先行車両）と自車両１０２との車間（車間時間）を車間時間の設定値（目標値）に基づいて決まる設定範囲（車間時間調整範囲）内に保つように自車両１０２の走行状態を制御するとともに、車車間通信７を用いて先行車両１０１の車速・加速度などの車両情報を取得し、得られた車両情報に基づいてより正確な自車両１０２の走行状態の制御を行うものである。車間制御部６は、車間制御処理の結果として自車両１０２の走行状態を制御するための制御信号を出力する。

ここで、本実施の形態における車間制御処理の詳細について説明する。

図２〜図４は、本発明に係る車両制御装置１が搭載された自車両１０２の車間制御処理の様子を概略的に示しており、例えば、自動車専用道路などの道路１００を他車両１０１及び自車両１０２がある間隔をもって前方（図中左方向）に走行している場合を示している。また、図２は車間制御処理によって車間時間が調整された後の状態を例示する図であり、図３は自車両１０２が車間時間調整範囲よりも後方にある場合を例示する図であり、図４は自車両１０２が車間時間調整範囲内であって車間時間が未調整である場合を例示する図である。

車間制御処理では、先行車両１０１と自車両１０２との車間時間を設定値（目標値）を含むように定められる車間時間調整範囲内に保つように処理を行い、さらに、車間時間調整範囲内において車間時間を調整する車間時間調整処理を行う。車間時間調整範囲は車間制御処理を行う車両の用途や環境によって種々の設定が考えられ、１つに限定されるものでは無いが、例えば、車間時間の設定値（目標値）が５秒であったとすると、車間時間調整範囲は車間時間で２．５秒〜３．５秒のように設定値（目標値）の前後に跨るように定められる。なお、車間時間調整範囲は、設定値（目標値）に対して前後（上下）が均等である必要はなく、また、自車両１０２の走行状態や周囲環境に基づいて変更されるような仕様としても良い。

車間時間とは、例えば道路上のある位置を先行車両（他車両１０１）が通過してから自車両１０２がそこ（ある位置）を通過するまでにかかる時間であり、この車間時間を制御することにより先行車両との車間を所望の間隔（目標車間距離）となるように制御する。

車間時間調整処理では、車間時間調整範囲内において車車間通信７に係る信号の受信強度が最大の状態（図２の状態）となるように、先行車両１０１と自車両１０２との間の車間時間を調整する処理を行う。なお、言うまでもないが、車間時間調整範囲の端部（車間時間最大、或いは最小）で受信強度が最大となる場合も同様に、受信強度が最大の状態となるように、先行車両１０１と自車両１０２との間の車間時間を調整する処理を行う。

例えば、図３のように、自車両１０２が車間時間調整範囲よりも後方にある場合に車間制御処理が開始されると、自車両１０２の走行状態を制御して車間時間が車間時間調整範囲内となるように制御し、さらに、車車間通信７に係る信号の受信強度が最大の状態（図２の状態）となるように、先行車両１０１と自車両１０２との間の車間時間を調整する。

また、図４のように、車間制御処理の開始時に自車両１０２が車間時間調整範囲にある場合においても、車車間通信７に係る信号の受信強度の現在値を取得しつつ自車両１０２の走行状態を制御して車間時間を変化させ、車間時間調整範囲における受信強度の変化を取得し、最終的に受信強度が最大の状態（図２の状態）となるように、先行車両１０１と自車両１０２との間の車間時間を調整する。

なお、図２〜図４の説明においては、車間時間調整範囲内において車車間通信７に係る信号の受信強度が最大になるように車間制御処理を行う場合を例示して示したが、車間時間調整範囲の全てに亘って車間時間を変化させ、受信強度の情報を取得することが適当でない場合（例えば、車間時間調整範囲が広い場合や、車間時間調整範囲内で受信強度が受信感度を下回る状態が有る場合）には、受信強度が極大値を示す車間時間となるように制御することも考えられる。

図５は、車間制御処理を示すフローチャートである。

図５において、車間制御部６は、車車間通信部２や外界認識部３から得られる情報に基づいて、自車両１０２の前方に車車間通信対応可能な他車両（先行車両）１０１があるかどうかを判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＮＯの場合には処理を終了する。また、ステップＳ１００において、判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、車車間通信対応可能な他車両１０１があると判定した場合には、運転席付近に設けられたモニタやランプ、スピーカ等の図示しない通知手段によって運転者に車間制御が可能であることを通知する（ステップＳ１１０）。続いて、運転者の車間時間入力部１０の操作による入力値に基づいて車間時間設定部５で設定された車間時間の設定値（目標値）を取得し（ステップＳ１２０）、得られた設定値に基づいて車間時間調整範囲を設定する（ステップＳ１３０）。続いて、先行車両１０１と自車両１０２との車間時間は車間時間調整範囲内かどうかを判定し（ステップＳ１４０）、判定結果がＮＯの場合には、車間時間が車間時間調整範囲内となるように自車両１０２の走行状態を制御する（ステップＳ１４１）。ステップＳ１４０での判定結果がＹＥＳの場合、又は、ステップＳ１４１の処理が終了すると、車間時間調整処理（ステップＳ１５０〜Ｓ１６０）として、車間時間の調整（ステップＳ１５０）と、車間時間調整範囲内において車車間通信に係る信号の受信強度が車間時間調整範囲内において最大になったかどうかの判定（ステップＳ１６０）とを行い、ステップＳ１６０での判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１５０の車間時間の調整を繰り返す。また、ステップＳ１６０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、受信強度が最大値となった場合には処理を終了する。

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

近年、追従走行（適応走行制御、ACC: Adaptive Cruise Control）に加え、車車間通信を用いて先行車の車速・加速度などの車両情報を取得し、得られた車両情報に基づいてより正確な追従走行を行う協調型追従走行制御（CACC: Cooperative Adaptive Cruise Control）も高度運転支援技術の一つとして実用化が進められており、追従走行の精度向上や、車間時間短縮による道路の収容率の向上などが図られている。しかしながら、車車間通信に用いられる無線通信では、対象車両間を直線的に伝播する直接波と大地反射などの反射波との合成波が受信されるため、対象車両間の距離や周囲環境など種々の条件によって受信状況が大きく異なってくる。

図６は、車車間通信を想定した送受信間の距離と受信電力の関係についてのシミュレーション結果の一例を概略的に示す図である。図６において、縦軸には受信側での信号の受信電力を、横軸には送信側と受信側の距離（送受信間の距離）をそれぞれ示している。

図６に示すように、送受信間の距離によって受信電力（受信強度に対応）が変化することがわかる。これは、車車間通信に用いられる無線通信では、対象車両間を直線的に伝播する直接波と大地反射などの反射波との合成波が受信されるため、直接波や反射波の伝播距離による受信側での位相の違いによって合成波が大きく、或いは、小さくなってしまうためである。例えば、図６のＡ部やＢ部においては、車車間通信の受信側で想定される（最低）受信感度を下回ると考えられるため、車車間通信を行う先行車両と自車両との距離（車間時間）がこのような範囲に入った場合には、車車間通信に必要な受信強度が得られなくなってしまい、通信型追従走行が不可能・不安定になってしまうことも考えられる。

これに対して本実施の形態においては、自車両１０２の周囲を走行する他車両１０１の車両情報を無線通信で取得する車車間通信部２と、他車両１０１と自車両１０２の間の無線通信における受信強度を計測する受信強度計測部２ａと、受信強度計測部２ａにより計測された受信強度に基づいて、他車両１０１に対する自車両１０２の車間時間等の相対位置を制御する車間制御部６とを備えたので、通信型追従走行の安定性をより向上することができる。

なお、本発明は上記した各実施の形態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、上記した実施の形態は本願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、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１車両制御装置、２車車間通信部、２ａ受信強度計測部、３外界認識部、４自車両挙動認識部、５車間時間設定部、６車間制御部、７車車間通信、８レーダ・カメラ、９自車両センサ、１０車間時間入力部、１００道路、１０１他車両（先行車両）、１０２自車両

Claims

自車両の周囲を走行する他車両の車両情報を無線通信で取得する他車両情報取得部と、
前記他車両と前記自車両の間の無線通信における受信強度を計測する受信強度計測部と、
前記受信強度計測部により計測された受信強度に基づいて、前記他車両に対する前記自車両の相対位置を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
前記自車両の前方を走行する前記他車両と前記自車両との間の車間時間を設定する車間時間設定部を備え、
前記制御部は、前記受信強度計測部により計測された受信強度に基づいて、前記車間時間設定部で設定された車間時間を含むように定められる車間時間調整範囲内において、前記他車両と前記自車両との間の車間時間を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１記載の車両制御装置において、
前記自車両の前方を走行する前記他車両と前記自車両との間の車間時間を設定する車間時間設定部を備え、
前記他車両情報取得部は、自車両の前方を走行する先行車両の車両情報を先行車両との無線通信により取得し、
前記制御部は、前記他車両情報取得部で取得された車両情報に基づいて、前記車間時間設定部で設定された車間時間を含むように定められる車間時間調整範囲内において、前記受信強度が最大となるように、前記他車両と自車両との間の車間時間を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。