CN109849915B - 队列行驶*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种队列行驶***,其能够在队列行驶中构成适当的队列顺序。在能够进行自动驾驶行驶且进行队列行驶的队列行驶***中,控制器对是否执行队列行驶的要求进行检测(步骤S1),在检测到所述队列行驶的要求的情况下,检测包括参加所述队列行驶的各车辆中的直行性能的信息的车辆的信息(步骤S5),将检测出的所述直行性能优秀的所述车辆配置为所述队列的排头(步骤S9)。
Description
技术领域
本发明涉及一种队列行驶***,其中多个车辆彼此维持相对位置而成为一组地行驶。
背景技术
在专利文献1中,记载了与组成多个车辆的队列而行驶的队列行驶***相关的发明。该专利文献1中记载的队列行驶***构成为抑制队列中的整体能量的消耗。具体而言,专利文献1的队列行驶***具备取得本车信息的单元和取得周边车辆的信息的单元,构成为基于这些本车信息和周边车辆的信息判断是否转移到队列行驶且如何组成该队列。另外,是否转移到上述队列行驶的判断例如是基于各车辆的目的地、行驶调度来判断的,另外组成上述队列时的参数构成为使用各车辆的投影面积、风压。
在专利文献2中,记载了构成为改善队列行驶时的油耗的队列行驶管理装置。该专利文献2中记载的装置构成为监视形成队列行驶的排头车辆是否前方存在道路形状、前行车辆的速度变化等外部干扰因素,在判断为前方存在这些外部干扰因素的情况下扩大(加长)后续车辆中的各车辆的车间距离。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2009-157794号公报
专利文献2:日本特开2016-149044号公报
发明内容
队列行驶如上所述是以多个车辆彼此维持相对位置的方式跟随前行车辆而行驶的***。根据上述专利文献1的队列行驶***,在组成队列行驶中的队列时,基于各车辆的投影面积、各车辆受到的风压来组成该队列,因此能够抑制各车辆的功耗。然而,在专利文献1中记载的队列行驶***中,由于是以抑制功耗为目的的队列,因此例如在将容易受到天气(例如风)、道路形状(曲率大的弯道)等外部干扰的影响的车辆(例如容易晃动的车辆)配置为排头车辆的情况下,其晃动被反映于形成了队列的后续车辆。即,排头车辆晃动而无法进行沿着最佳的跟踪线路(行驶线路)的行驶,跟随该排头车辆的后续车辆进一步偏离跟踪线路。另外,若这样偏离跟踪线路,则有可能从车道脱离等而无法维持上述队列,甚至无法进行稳定的行驶,反倒油耗、电耗等的能效有可能降低。
另外,在上述专利文献2中,虽然监视排头车辆是否前方存在道路形状等外部干扰因素来控制车间距离,但未考虑上述跟踪线路而产生与专利文献1同样的问题。因此,在这样的队列行驶中,尚有改善的余地以在能够进行稳定的行驶的同时提高能效。
本发明是着眼于上述技术问题而研究得到的,其目的在于提供一种在队列行驶中能够构成适当的队列顺序的队列行驶***。
为了实现上述目的,本发明是一种队列行驶***,其特征在于,具备驱动力源、对车轮赋予制动转矩的制动装置、对转向轮的转向角进行操作的转向装置、对所述驱动力源、所述制动装置以及所述转向装置分别进行控制的控制器,无需人进行驾驶操作,所述控制器控制所述驱动力源、所述制动装置和所述转向装置,从而能够进行自动驾驶行驶,且能够进行多个车辆协作地一边维持相对位置一边组成队列而行驶的队列行驶,其中所述控制器对是否执行所述队列行驶的请求进行检测,在检测到所述队列行驶的请求的情况下,检测包括参加所述队列行驶的各车辆的直行性能的车辆的信息,将检测出的所述直行性能优秀的所述车辆配置到所述队列的排头。
另外,在本发明中,在所述控制器中,所述直行性能是否优秀的判断可以是基于各所述车辆以预先确定的预定条件行驶的情况下的跟踪线路的脱离范围来确定的,所述跟踪线路的脱离范围越小,则判断为所述直行性能越优秀。
另外,在本发明中,所述控制器可以在基于检测出的所述车辆的信息中的行驶预定路径执行了所述队列行驶的情况下,进行作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的判断,在判断为作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,将所述直行性能优秀的车辆配置到所述队列的排头。
另外,在本发明中,所述控制器可以构成为取得包括所述行驶预定路径的地形、气象信息的行驶环境信息,作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的判断是基于所述地形、所述气象信息来确定的,在基于所述地形、所述气象信息判断为作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,将所述直行性能优秀的车辆配置到所述队列的排头,在基于所述地形、所述气象信息判断为作为所述排头车辆不要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,基于参加所述队列的各所述车辆的空气阻力值来确定所述队列的顺序。
另外,在本发明中,所述控制器可以在判断为作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆且判断为在参加所述队列的车辆中存在多台所述直行性能优秀的车辆的情况下,将所述直行性能优秀的多台车辆中的空气阻力值最低的车辆配置到所述队列的排头。
根据本发明的队列行驶***,在进行队列行驶时,将直行性能优秀的车辆配置为队列的排头车辆,从而该排头车辆的晃动减少,该排头车辆的行驶性能(或者稳定性)提高。另外,通过这样排头车辆的行驶性能提高,跟随该排头车辆的后续车辆的行驶性能也提高,因此作为队列整体的行驶稳定,一并地形成队列的各车辆的能效也提高。
另外,根据本发明,能够抑制或避免由于上述天气等外部干扰因素而无法维持队列的情况。具体而言,在基于行驶预定路径执行了队列行驶的情况下,判断是否要将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆。另外,是否要设为这样的配置的判断构成为根据行驶预定路径上的地形、气象信息来判断。因此,通过将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆,能够抑制或避免上述无法维持队列的情况。即,在未将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆的情况下,即使在由于天气(例如风)等外部干扰因素而无法进行上述的队列的维持的情况下,通过这样将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆,排头车辆的晃动被减少,因此,排头车辆以及后续车辆的跟踪线路上的行驶稳定,其结果是能够实现队列的维持。
进而,根据本发明,通过这样将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆,能够抑制无法维持队列的情况,换言之,由于能够保持该队列,因此能够提高各车辆的行驶性能(或者稳定性),其结果是是能够提高各车辆的油耗、电耗等的能效。
进而,根据本发明,构成为在队列的参加车辆中存在多台上述直行性能优秀的车辆的情况下,将该多台车辆中的空气阻力值最低的车辆配置为排头车辆。因此,能够抑制或避免上述无法维持队列的情况,并且还能够减少作为队列整体的行驶阻力,其结果是能够进一步提高各车辆的能效。
附图说明
图1是用于说明能够在本发明中作为对象的车辆的一例的图。
图2是用于说明本发明的实施方式中的***结构的示意向。
图3是用于说明本发明的实施方式中的控制例的流程图。
图4是用于说明图3的控制例中的各车辆的直行性能和CD值的图。
图5是说明对能够维持队列的情况和无法维持队列的情况进行比较的示例的图,(a)是示出能够维持队列的情况的示例的图,(b)是示出无法维持队列的情况的示例的图。
图6是用于说明能够在本发明中作为对象的车辆的其他例子的图。
(附图标记说明)
1:引擎(ENG);2:后轮;3:前轮;4:变速器;5:输入轴;6:第1马达(MG1);7:离合器机构;8、8a、8b:摩擦板;9:传动装置;10:后传动轴;11:前传动轴;12:后差速器;13、17:驱动轴;14:转向装置;15:制动装置;16:前差速器;18:第2马达(MG2);19:蓄电装置(BAT);20:控制器(ECU);21:主控制器;22:驱动用控制器;23:副控制器;24:内部传感器;25:加速器踏板,26:加速器传感器;27:制动器踏板;28:制动传感器;29:方向盘;30:转向角传感器;31:车速传感器;32:前后加速度传感器;33:横向加速度传感器;34:横摆率传感器;35:换档杆;36:档位传感器;37:外部传感器;38:GPS接收部;39:地图数据库;40:导航***;41:辅助设备;42:致动器;43:车辆位置识别部;44:外部状况识别部;45:行驶状况识别部;46:行驶计划生成部;47:行驶控制部;48:辅助设备控制部;49:有人无人判断部;50:轮内装式马达(IWM);CL:中心线;L:车道;Ve:车辆(本车辆)。
具体实施方式
接下来,参照附图说明本发明的实施方式。能够在本发明中作为对象的车辆是车辆的稳定性比较好的车辆,例如是四轮驱动车、后轮驱动车(所谓FR车)、具备转矩矢量功能的车辆、具备轮内装式马达的车辆等。在图1中,作为其一例,示出了具备引擎和两个马达(第1马达以及第2马达)的四轮驱动车(称为4WD或者AWD)的例子。
另外,能够在本发明中作为对象的车辆是无需驾驶员操作就能够跟随前行的车辆而行驶的车辆。具体而言,构成为无需驾驶员进行加速操作、制动操作就能够控制驱动力、制动力而一边将与前行的车辆的车间距离维持在适当的距离一边行驶。作为能够进行这样的跟随行驶的控制的一例,有以往已知的巡航控制、将与前行车辆的车间距离保持为固定并在前行车辆停车时使本车辆停车的自适应巡航控制(ACC:Adaptive Cruise Control)、使用车车间通信将本车辆与前行车辆的车间距离设定得比较短而能够进行本车辆与前行车辆(也包括前后车辆)的队列行驶的通信协调型自适应巡航控制(CACC:CooperativeAdaptive Cruise Control)等。另外,这些巡航控制等例如通过驾驶员、搭乘人的开关操作来执行,或者通过来自各种传感器的信号来执行。
图1所示的例子是以将引擎1配置在车辆(车身)Ve的前侧并将引擎1的动力向后轮2传递的所谓FR(前置引擎/后轮驱动)车为基础的四轮驱动车的例子。另外,引擎1在前轮3侧朝向后轮2侧而配置在左右的前轮3之间(车身的宽度方向上的大致中央部)。另外,该车辆也可以是以所谓FF(前置引擎/前轮驱动)车为基础的四轮驱动车。
在引擎1的输出侧配置有变速器4,引擎1的输出轴(未图示)与变速器4的输入轴5连结。引擎1例如是汽油引擎、柴油引擎等内燃机,构成为根据加速器踏板(未图示)的踩踏量(加速器开度)等要求驱动力来控制节气门开度、燃料喷射量,输出与要求驱动力对应的转矩。如果是汽油引擎,则节流阀的开度、燃料的供给量或喷射量、点火的执行以及停止、以及点火定时等被电控制。如果是柴油引擎,则燃料的喷射量、燃料的喷射定时或者EGR(Exhaust Gas Recirculation,排气再循环)***中的节流阀的开度等被电控制。
如图1所示,变速器4与引擎1配置在同一轴线上,在引擎1以及第1马达(MG1)6与驱动轮之间传递转矩。该变速器4总体而言是能够适当地变更输入转速相对输出转速的比率的机构,可以由有级变速器、能够使变速比连续地变化的无级变速器等构成。变速器4更优选具备离合器机构7,该离合器机构7通过卡合来传递转矩,通过释放来切断转矩的传递,从而能够设定空挡状态。
该离合器机构7在引擎1(以及第1马达6)与驱动轮之间选择性地进行动力的传递及切断。在图1所示的例子中,离合器机构7设置于如上所述的变速器4。具体而言,离合器机构7具有与引擎1侧的旋转构件(未图示)连结的摩擦板8(8a)以及与后轮2侧的旋转构件(未图示)连结的摩擦板8(8b)。另外,图1中虽然未图示,但该离合器机构7例如也可以由多板离合器构成,该多板离合器具有一方的多个摩擦板以及另一方的多个摩擦板,将这些一方的多个摩擦板与另一方的多个摩擦板交替配置而成。另外,在本发明的实施方式的车辆Ve中,离合器机构7不限于图1所示的组装于变速器4的内部的离合器机构,例如也可以是在第1马达6与变速器4之间作为起步离合器而设置的摩擦离合器。总之,通过释放离合器机构7,引擎1和第1马达6从车辆Ve的驱动***被切离。另外,通过卡合离合器机构7,引擎1和第1马达6与车辆Ve的驱动***连结。
如上所述,引擎1和变速器4配置在同一轴线上,在该引擎1与变速器4之间配置有第1马达6。第1马达6具有作为通过接受引擎1输出的引擎转矩被驱动而产生电力的发电机的功能(发电功能),另外还具有作为通过被供给电力被驱动而输出马达转矩的电动机的功能(电动功能)。即,第1马达6是具有发电功能的马达(所谓马达发电机),例如由永久磁铁式同步马达或感应马达等构成。另外,第1马达6可以与引擎1的输出轴或变速器4的输入轴5直接连结,或者也可以经由合适的传动机构与引擎1的输出轴或者变速器4的输入轴5连结。
在变速器4的输出侧配置有四轮驱动用的传动装置9。传动装置9是将引擎1输出的动力或从变速器4输出的转矩分配给后轮2侧和前轮3侧的机构,向后轮2侧输出转矩的构件(未图示)连结有后传动轴10,向前轮3侧输出转矩的构件(未图示)连结有前传动轴11。
传动装置9可以由使用了链条、带的卷绕传动机构或齿轮机构构成。另外,传动装置9可以由全时四轮驱动机构或者兼时四轮驱动机构等构成,该全时四轮驱动机构具备能够进行前轮3与后轮2的差动旋转的差动机构、通过摩擦离合器等限制其差动旋转的差动限制机构,该兼时四轮驱动机构选择性地切断向前轮3侧的转矩的传递。
后传动轴10从变速器4或传动装置9向车辆Ve的后方延伸,与后差速器12连结。后差速器12是向左右的后轮2传递转矩的最终减速器,该后差速器12经由沿车宽方向延伸的两个驱动轴13连结有后轮2。另外,该后轮2构成为转向角通过转向装置14而变化。即,左右的后轮2也作为转向轮发挥功能。进而,图1所示的车辆Ve与用于使制动力作用于上述后轮2和前轮3的各车轮的制动装置(制动器)15连结。另外,前传动轴11向车辆Ve的前方延伸,与前差速器16连结。另外,上述前差速器16是向左右的前轮3传递转矩的最终减速器,该前差速器16经由沿车宽方向延伸的两个驱动轴17连结有前轮3。
另外,上述传动装置9连结有驱动前传动轴11的第2马达(MG2)18。第2马达18主要是输出用于行驶的驱动转矩的马达。另外,为了在减速时进行能量再生,第2马达18与上述第1马达6同样地优选由永久磁铁式同步马达等具有发电功能的马达发电机构成。
第1马达6和第2马达18经由未图示的逆变器与蓄电池、电容器等蓄电装置(BAT)19分别电连接。因此,能够利用蓄电装置19的电力使第1马达6以及第2马达18作为马达发挥功能,或者将由这些马达6、18产生的电力充电给蓄电装置19。另外,也能够利用由第1马达6产生的电力使第2马达18作为马达发挥功能,利用该第2马达18的转矩进行行驶。
另外,本发明的实施方式中的车辆Ve通过分别控制上述引擎1、第1马达6、第2马达18以及离合器机构7,能够以多个行驶模式行驶。即,车辆Ve设定以下行驶模式中的任意一种行驶模式来行驶:EV行驶模式,在停止了引擎1的状态下,将第2马达18输出的马达转矩传递给驱动轮而产生驱动力;串联HV行驶模式,在释放了离合器机构7的状态下使引擎1运转,利用引擎转矩驱动第1马达6使其发电,并且将第2马达18的马达转矩传递给驱动轮而产生驱动力;以及并联HV行驶模式,在卡合了离合器机构7的状态下使引擎1运转,将引擎转矩及第2马达18的马达转矩传递给驱动轮而产生驱动力。另外,这样的各行驶模式的切换例如使用以要求驱动力以及车速为参数的模式的切换映射等来设定。另外,本发明的实施方式中的车辆Ve也能够切换四轮驱动模式(4WD)和二轮驱动模式(2WD),这样的行驶模式的切换例如也可以构成为通过模式切换开关被驾驶员操作或者基于路面的摩擦系数等来控制。
另外,车辆Ve设置有对上述引擎1、变速器4、离合器机构7、传动装置9、各马达6、18等进行控制的控制器(电子控制装置:ECU)20。该控制器20以微计算机为主体而构成,构成为使用输入的数据、预先存储的数据以及程序进行运算并将其运算结果作为控制指令信号输出。在图2中示出该控制器20的***结构的一例。如图2所示,控制器20具备主控制器21、输入从主控制器21输出的信号并对该输入的信号进行变换的驱动用控制器22以及副控制器23。该驱动用控制器22构成为向设置于引擎1的节气门致动器、设于各马达6、18的逆变器(未图示)等输出信号。另外,副控制器23构成为向设置于离合器机构7等各种装置的致动器输出信号。
上述主控制器21以微计算机为主体而构成,从检测车辆Ve的行驶状态以及各部分的工作状态、举动等的主要的内部传感器24被输入信号。该内部传感器24例如是检测加速器踏板25的踩踏量的加速器传感器26、检测制动踏板27的踩踏量的制动传感器(或者制动开关)28、检测方向盘29的转向角的转向角传感器30、分别检测各车轮2、3的转速的车速传感器31、检测车辆Ve的前后加速度的前后加速度传感器32、检测车辆Ve的横向加速度的横向加速度传感器33、检测车辆Ve的横摆率的横摆率传感器34、检测换档杆(或换档开关)35的位置的档位传感器36等。构成为基于从该内部传感器24输入的信号、预先存储的运算式或者映射等,将用于控制引擎1、各马达6、18的信号输出到驱动用控制器22,将用于控制离合器机构7等的信号输出到副控制器23。另外,在图1中,作为输入或输出的信号的例子,用虚线表示从内部传感器24输入到控制器20的信号以及从控制器20向引擎1、各马达6、18以及制动装置15输出的信号。
进而,在本发明的实施方式中作为控制对象的车辆Ve能够进行自动控制车辆Ve的驾驶操作而行驶的自动驾驶。在本发明的实施方式中定义的自动驾驶是指,将行驶环境的识别、周边状况的监视、以及起步和加速、转向、以及制动和停止等所有驾驶操作的驾驶操作全部由车辆Ve的控制***来进行的自动驾驶。例如,是符合NHTSA(美国运输部道路交通***)制定的自动化等级中的“等级4”或者美国的SAE(Society of AutomotiveEngineers,汽车工程师学会)制定的自动化等级中的“等级4”以及“等级5”的高度自动驾驶或者完全自动驾驶。因此,在本发明的实施方式中作为控制对象的车辆Ve即使在车内不存在搭乘人(驾驶员、同乘者以及乘客等)的状况下也能够通过自动驾驶而行驶。即,车辆Ve能够进行在车内存在搭乘人的状态下通过自动驾驶而行驶的有人自动驾驶和在车内不存在搭乘人的状态下通过自动驾驶而行驶的无人自动驾驶。另外,车辆Ve例如也可以构成为如上述SAE的自动化等级中的“等级4”所定义的那样能够选择以自动驾驶进行行驶的自动驾驶模式和驾驶员进行车辆Ve的驾驶操作的手动驾驶模式。
因此,该车辆Ve无需搭乘人(人)进行驾驶操作就能够进行通过自动地控制各马达6、18、制动装置15或转向装置14而行驶的所谓自动驾驶行驶。进行这样的自动驾驶行驶时的各马达6、18、转向装置14、制动装置15等也由上述控制器20控制。
在上述主控制器21中,为了进行自动驾驶行驶,除了从内部传感器24被输入信号以外,还从检测车辆Ve的周边信息、外部状况的主要的外部传感器37被输入信号。该外部传感器37例如是车载相机、雷达(RADAR:Radio Detection and Ranging,无线电检测和测距)以及激光雷达(LIDAR:Laser Imaging Detection and Ranging,激光成像检测和测距)、车车间通信等。
车载相机例如设置在车辆Ve的挡风玻璃的内侧,构成为向主控制器21发送与车辆Ve的外部状况相关的拍摄信息。车载相机可以是单眼相机,或者也可以是立体相机。立体相机具有被配置为再现两眼视差的多个拍摄部。根据立体相机的拍摄信息,还能够取得车辆Ve前方的进深方向的信息。
雷达构成为利用毫米波或微波等电波来检测车辆Ve的外部的其他车辆、障碍物等,将其检测数据发送给主控制器21。例如,向车辆Ve的周围放射电波,接收遇到其他车辆、障碍物等而反射的电波,进行测定和分析,从而检测其他车辆、障碍物等。
激光雷达构成为利用激光来检测车辆Ve的外部的其他车辆、障碍物等,将其检测数据发送给主控制器21。例如,向车辆Ve的周围放射激光,接收遇到其他车辆、障碍物等而反射的激光,进行测定和分析,从而检测其他车辆、障碍物等。
车车间通信(车辆间通信)是通过车辆彼此的无线通信而获得周围的车辆的信息(例如目的地、位置、速度、行进方向、车辆控制信息等)并根据需要对驾驶员、搭乘人进行安全驾驶支援的***。另外,该车车间通信通过搭载有ITS(Inteligent Transport Systems,智能运输***)安全驾驶支援无线***的车载器的车辆彼此的信息交换而享受服务,从而能够在基础设施设备未完善的不特定场所享受服务。因此,即使在基础设施设备的设置困难的场所也能够享受服务。
除了从上述内部传感器24、外部传感器37之外,还从GPS(Global PositioningSystem:全球定位***)接收部38、地图数据库39以及导航***40等向主控制器21输入信号。GPS接收部38构成为通过接收来自多个GPS卫星的电波,测定车辆Ve的位置(例如车辆Ve的纬度和经度),将该位置信息发送给主控制器21。地图数据库39是存储地图信息的数据库,例如能够利用在能够与车辆Ve通信的信息处理中心等外部设施的计算机中存储的数据。另外,上述外部设施的计算机还包括上述车车间通信、以及车辆Ve与在道路上、道路旁边的外部设置的通信设备、路标等之间的路车间通信、及存储于外部的数据中心等的服务器(未图示)且随时更新的所谓大数据等。另外,地图数据库39也可以存储在主控制器21的内部。导航***40构成为基于由GPS接收部38测定的车辆Ve的位置信息和地图数据库39的地图信息来计算车辆Ve的行驶路线。
上述主控制器21使用从内部传感器24、外部传感器37等输入的检测数据、信息数据以及预先存储的数据等进行运算,基于其运算结果,向驱动用控制器22以及副控制器23及辅助设备41输出信号。另外,构成为驱动用控制器22对引擎1(包括节流阀)以及各马达6、18的致动器输出控制指令信号,副控制器23对制动装置15、转向装置14等车辆Ve各部分的致动器输出控制指令信号。另外,在以下的说明中,有时不区别各致动器而简单地记为致动器42。
作为用于使车辆Ve自动驾驶行驶的主要的致动器42,具备制动致动器以及转向致动器等。制动致动器构成为根据从副控制器23输出的控制信号使制动装置15动作来控制对各车轮2、3赋予的制动力。转向致动器构成为根据从副控制器23输出的控制信号而驱动电动动力转向装置的辅助马达来控制转向转矩。
辅助设备41是不包括于上述致动器42的设备或装置,例如是刮水器、前照灯、方向指示器、空调器、音响装置等不直接参与车辆Ve的驾驶操作的设备或装置。
作为用于使车辆Ve自动驾驶行驶的主要的控制部,主控制器21例如具有车辆位置识别部43、外部状况识别部44、行驶状态识别部45、行驶计划生成部46、行驶控制部47、辅助设备控制部48以及有人无人判断部49等。
车辆位置识别部43构成为基于由GPS接收部38接收到的车辆Ve的位置信息以及地图数据库39的地图信息,识别地图上的车辆Ve的位置。另外,也能够从导航***40取得该导航***40中使用的车辆Ve的位置。或者,在能够通过在道路上、道路旁边的外部设置的传感器测定车辆Ve的位置的情况下,也能够通过与该传感器的通信来取得车辆Ve的位置。
外部状况识别部44例如构成为基于车载相机的拍摄信息、雷达或激光雷达的检测数据来识别车辆Ve的外部状况。作为外部状况,例如取得与行驶车道的位置、道路宽度、道路的形状、路面坡度以及车辆周边的障碍物相关的信息等。另外,作为行驶环境,也可以取得车辆Ve的周边以及行驶路径的地形和气象信息、道路形状、路面的摩擦系数等。
行驶状态识别部45构成为基于内部传感器24的各种检测数据来识别车辆Ve的行驶状态。作为车辆Ve的行驶状态,例如取得车速、前后加速度、横向加速度以及横摆率等。
行驶计划生成部46例如构成为基于由导航***40运算出的目标路径、由车辆位置识别部43识别出的车辆Ve的位置以及由外部状况识别部44识别出的外部状况等而生成车辆Ve的行进路线。行进路线是车辆Ve沿着目标路径行进的轨迹。另外,行驶计划生成部46以车辆Ve能够在目标路径上按照安全地行驶、遵守法规地行驶以及高效地行驶等基准适当地行驶的方式生成行进路线。
另外,行驶计划生成部46构成为生成与生成的行进路线对应的行驶计划。具体而言,至少基于由外部状况识别部44识别出的外部状况以及地图数据库39的地图信息,生成沿着预先设定的目标路径的行驶计划。
行驶计划是预先设定包括车辆Ve的将来的驱动力要求的车辆Ve的行驶状态的计划,例如根据从当前时刻起几秒后的将来的数据而生成。根据车辆Ve的外部状况、行驶状况,也能够使用从当前时刻起几十秒后的将来的数据。行驶计划例如在车辆Ve在沿着目标路径的行进路线上行驶时,作为表示车速、加速度以及转向转矩等的推移的数据从行驶计划生成部46输出。
另外,行驶计划也能够作为车辆Ve的速度模式、加速度模式以及转向模式从行驶计划生成部46输出。速度模式例如是针对在行进路线上以预定间隔设定的目标控制位置由针对各目标控制位置的每一个与时间相关联地设定的目标车速构成的数据。加速度模式例如是针对在行进路线上以预定间隔设定的目标控制位置由针对各目标控制位置的每一个与时间相关联地设定的目标加速度构成的数据。转向模式例如是针对在行进路线上以预定间隔设定的目标控制位置由针对各目标控制位置的每一个与时间相关联地设定的目标转向转矩构成的数据。
另外,该行驶计划包括本车辆Ve跟随前行车辆的行驶计划,作为其一例,有以往已知的巡航控制、自适应巡航控制(ACC)以及通过车车间通信进行跟随控制的通信协调型自适应巡航控制(CACC)。在该巡航控制等的切换中,通过安装于方向盘的旁边、转向盘衬垫的输入操作开关群,进行***的起动及停止、控制模式的切换、设定车速的输入、目标车间距离的设定(例如,以长、中、短这3级来设定)等。
行驶控制部47构成为基于由行驶计划生成部46生成的行驶计划来自动控制车辆Ve的行驶。具体而言,与行驶计划相应的控制信号经由驱动用控制器22以及副控制器23被输出到引擎1、各马达6、18或者致动器42。由此,车辆Ve进行自动驾驶行驶。
辅助设备控制部48构成为基于由行驶计划生成部46生成的行驶计划来自动控制辅助设备41。具体而言,根据需要,对刮水器、前照灯、方向指示器、空调器、音响装置等辅助设备41输出与行驶计划相应的控制信号。
有人无人判断部49判断在自身车辆Ve以及前行车辆中是否存在搭乘人。具体而言,在本车辆Ve中,基于功率开关或者点火键开关、启动按钮开关***作为ON的情况、或者落座传感器检测到有人搭乘在坐席上的情况、或者安全带佩戴传感器检测到安全带的佩戴的情况、方向盘***作的情况等设置于车厢内的装置的操作状况或者工作状态来判断有无搭乘人。另外,也可以设置红外线传感器、多普勒传感器等生物体传感器或运动物体检测传感器,通过检测搭乘人的体温、动作来判断在车内是否存在搭乘人。另外,在前行车辆中,通过利用上述车车间通信进行无线通信来获取前行车辆的信息,或者通过本车辆Ve中的车载相机等来判断前行车辆有无搭乘人。
这样,图1所示的车辆Ve能够通过所谓自动驾驶来行驶。在该自动驾驶中,如上所述,各车辆彼此能够通过车车间通信等收发彼此的位置、速度等车辆的信息,利用该信息由本车辆Ve和前行车辆或后续车辆进行队列行驶。队列行驶是指多台车辆相互维持相对位置而成为一组地行驶的方式。另一方面,在该队列行驶中,例如在将容易受到天气、道路形状等外部干扰的影响的车辆(例如容易晃动的车辆)配置为排头车辆的情况下,该排头车辆的晃动被反映于形成了队列的后续车辆。即,排头车辆晃动而无法沿着最佳的跟踪线路(行驶线路)行驶,跟随该排头车辆的后续车辆进一步偏离跟踪线路。另外,如果这样偏离跟踪线路,则有可能从车道超出等而无法维持上述队列。因此,在本发明的实施方式中,构成为适当地控制该队列行驶中的队列的顺序(行驶顺序)以抑制在队列行驶时由于天气、道路形状等外部干扰而无法维持队列的情况。以下,对由控制器20执行的控制例的一例进行说明。
图3是表示该控制的一例的流程图,是如上所述在以多台车进行队列行驶时控制队列顺序的例子。另外,在图3所示的控制例中,各车辆是能够进行自动驾驶行驶的车辆。以下,具体地进行说明。
在图3所示的例子中,首先检测是否存在队列行驶的请求(步骤S1)。其中,例如本车辆Ve从高速公路等的枢纽进入该高速公路,通过与其他车辆进行车车间通信,检测是否存在组成队列的意向。另外,该队列行驶的请求也可以是本车辆Ve参加已经组成队列的其他队列行驶的队列的情况,在这种情况下也通过与各车辆进行车车间通信等来检测组成队列的意向。另外,此时的进行队列行驶的队列不限于一个,也可以是多个队列。在存在多个队列的情况下,参加与本车辆Ve的目的地、行驶方式相符的队列。
因此,在该步骤S1中作出否定判断的情况下,即在未检测到队列行驶的请求的情况下,不执行此后的控制而暂时结束该控制。另一方面,在该步骤S1中作出肯定判断的情况下,即在检测到队列行驶的请求的情况下,检测并运算各车辆的信息(步骤S2)。这是用于检测并运算在上述步骤S1中示出了队列行驶的意向的各车辆的信息的步骤。具体而言,检测各车辆的车辆尺寸、剩余燃料以及蓄电装置19的充电状态(SOC)的检测、以及直至各车辆的目的地的行驶距离、行驶预定路径。另外,运算在请求该队列行驶的各车辆不组成队列而单独行驶的情况下直至目的地为止所预测的油耗或电耗。另外,上述单独行驶是指本车辆Ve与其他车辆不维持相对位置而行驶的行驶方式。另外,运算各车辆的空气阻力值(所谓CD值)以及各车辆的前方投影面积。另外,一并地检测搭乘人的制冷器的使用、是否中途休息的信息等。另外,当在上述步骤S1中检测到队列请求时,在存在已经进行了队列行驶的队列的情况下,检测并运算该进行队列行驶的各车辆的信息。
接着,根据在步骤S2中检测和运算出的各车辆的信息,选择形成队列的参加车辆(步骤S3)。这是基于在步骤S2中检测和运算出的各车辆的信息来判断优选以哪些车辆彼此形成队列的步骤。因此,基于目的地等上述各种信息来选择加入队列的车辆。
然后,在这样选择了加入队列的参加车辆之后,接着取得行驶预定路径或该行驶预定路径上的地形和气象信息(步骤S4)。由于行驶中行驶环境多样地变化,所以最好形成适于该行驶环境的队列。作为该行驶环境的例子,例如有天气、地形(道路形状)。在由上述参加车辆形成了队列的情况下,由于道路的地形、气象信息的变化的原因而无法维持该队列或者有可能变得无法维持该队列,为了防止这种情况而取得其地形和气象信息。即,地形和气象信息成为在确定队列顺序方面的参数之一。
若更具体地说明要取得的地形的信息,则例如判断在行驶预定路径上是否存在妨碍队列行驶的维持那样的弯道(曲率)或者坡度。其中,配置为排头车辆的车辆在通过该弯道地点、坡度地点时发生晃动等而从最佳的行驶线路(跟踪线路)脱离,从而跟随该排头车辆而行驶的后续车辆也从跟踪线路脱离。在这样的情况下,后续车辆从最佳的跟踪线路的脱离范围大,有可能从车道超出等而无法维持队列。因此,取得包括在行驶预定路径上是否存在这样的妨碍队列的地形的各种地形的信息。
接着,说明要取得的气象信息。其中,例如取得在行驶预定路径上妨碍队列行驶的维持那样的风是否刮着或者雨是否下着、或者预计从此以后是否有这样的雨、风等的信息。如上述专利文献1中记载的那样,已知例如在受到从斜前方方向相向的风的情况下,通过使队列朝该风的相应方向(即斜前方)行驶而能够抑制能量的消耗。但是,该气象信息也与上述地形同样地,在排头车辆通过这样的雨下着的地点、风刮着的地点时,配置为排头车辆的车辆发生晃动等而从最佳的跟踪线路脱离,跟随该排头车辆而行驶的后续车辆也从跟踪线路脱离。在这种情况下,有可能无法维持队列。因此,取得包括在行驶预定路径上这样的防碍队列的降雨或者刮风是否存在的气象信息。另外,如上所述的地形和气象信息被存储于各种中心或者大数据,该信息适当地被更新。
另外,除了取得这样的行驶预定路径上的地形和气象信息以外,还检测参加车辆的直行性能(步骤S5)。如上所述,根据行驶预定路径上的地形、气象信息而有可能无法维持队列,其是用于避免这样的问题而形成队列顺序的参数。具体而言,分别对各参加车辆的直行性能赋予分数、排名来进行评价。然后,基于该评价,确立直行性能优秀、非常优秀或者普通等指标。图4是示出该直行性能中的指标和在上述步骤S2中检测出的CD值中的指标的表。在该表所示的例子中,A车的指标为直行性能以及CD值优秀,另外B车的指标为直行性能普通且CD值非常优秀,另外C车的指标为直行性能非常优秀且CD值普通。此外,CD值越低,则评价为越优秀。
在此,对上述直行性能进行说明。该直行性能是基于是否能够在最佳的跟踪线路上准确地行驶来判断的。例如,在以各种相同条件(例如地形、天气(降雨量、风速等))行驶的情况下,进行在其行驶的距离中从跟踪线路左右脱离(偏离)了多少米等的测试来判断。即,从该跟踪线路的脱离范围(即脱离量)越小,则能够判断为直行性能越优秀。然后,基于该脱离量设置预定的阈值,对该阈值的每一个赋予点数、排名来设定评价。因此,例如如果小于阈值α,则评价为直行性能优秀,如果小于阈值β,则评价为直行性能非常优秀等。即,若以上述图4的例子来说明,则直行性能优秀的A车的脱离量小于阈值α,另外比A车直行性能更优秀的C车的脱离量小于阈值β(α>β)。另外,上述各种条件除了考虑天气、地形之外,例如也可以考虑搭乘人的有无、装载量而进行评价,考虑其他所有条件而进行评价,将在各种条件下评价得到的数据存储到上述中心、大数据。
另外,该步骤S5可以与取得上述地形和气象信息的步骤S4同时执行,另外这些步骤的顺序也可以相反。另外,该直行性能优秀的车辆例如是图1所示的四轮驱动车,除此之外,上述车辆的稳定性比较良好的车辆(FR车、具备转矩矢量功能的车辆、具备轮内装式马达的车辆)与其相当。
接着,在这样在步骤S4中取得行驶预定路径上的地形和气象信息以及在步骤S5中检测出各参加车辆的直行性能之后,据此判断是否将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆(步骤S6)。即,根据在步骤S4中取得的行驶预定路径上的地形和气象信息,在将直行性能不优秀的车辆配置为排头车辆的情况下判断是否有可能无法维持队列。
因此,在该步骤S6中作出否定判断的情况下,即在基于地形、气象信息判断为不要求将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆的情况下,形成使CD值优先的队列(步骤S7)。通常,空气阻力小则油耗、电耗改善。因此,在步骤S7中,以CD值由低到高的顺序形成队列。例如在图4所示的例子中按照B车、A车、C车的顺序形成队列。
另一方面,在该步骤S6中作出肯定判断的情况下,即在根据地形、气象信息判断为要求将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆的情况下,接着判断在参加车辆中是否存在多台这样的直行性能优秀的车辆(步骤S8)。其中,有在参加车辆中存在多台直行性能优秀的车辆的情况,在这样的情况下,最好在该直行性能优秀的车辆中形成能够使队列行驶整体的行驶阻力改善的队列。因此,在该步骤S8中作出肯定判断的情况下,即在判断为在参加车辆中存在多台直行性能优秀的车辆的情况下,在这些车辆中形成使CD值优先的队列(步骤S7)。即,将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆,并且形成使CD值优先的队列。若以图4所示的例子来说明,则虽然A车与C车直行性能优秀,但A车的CD值更优秀,因此将A车配置为排头车辆。因此,按照A车、C车、B车的顺序、或者按照A车、B车、C车的顺序形成队列。另外,第2台及其以后的队列的顺序可以考虑当时的天气、地形等而适当确定。
与此相反,在该步骤S8中作出否定判断的情况下,即在判断为不存在多台直行性能优秀的车辆的情况下,形成使直行性能优先的队列(步骤S9)。即,将被判断为直行性能优秀的预定的车辆配置为排头车辆。另外,考虑天气、地形等来适当地确定第2台及其以后的队列顺序。
这样,通过考虑各车辆的性能、行驶环境来确定队列行驶中的队列的顺序,能够抑制或避免无法维持队列的情况。即,在本发明的实施方式中,如上所述,基于各车辆的目的地等各种信息来选择参加队列的参加车辆,基于该参加车辆的直行性能以及行驶预定路径上的地形和气象信息来确定要将哪个车辆配置为排头车辆。另外,例如在根据上述行驶预定路径上的地形和气象信息判断为要将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆的情况下,将该直行性能优秀的车辆配置为排头车辆而形成队列。
图5是对执行了上述图3的控制的情况的例子和未执行该控制的情况的例子进行比较的图,图5的(a)示出执行了控制的情况的例子,图5的(b)示出未执行控制的情况的例子。另外,各图的两侧的线表示车道L,虚线表示中心线CL。从该图5可知,例如在从前方斜右方向刮来使队列无法维持的风的情况下,在图5的(b)的例子中,排头车辆的车辆左右晃动,最末尾的车辆从车道超出。若以图4所示的例子的车辆来说明,则在使直行性能普通的B车为排头的情况下,该B车由于风而无法保持最佳的跟踪线路,跟随的A车以及C车也从最佳的跟踪线路脱离,B车勉强在车道的线路上行驶,甚至C车都从车道超出。即,无法以该队列顺序实现队列的维持。
另一方面,在示出执行了该控制的情况下的例子的图5的(a)中,将直行性能优秀的C车配置为排头车辆,即使在与图5的(b)相同条件的行驶环境(即风速)下,各车辆也能够不脱离车道地行驶。即,在图5的(a)中,由于排头车辆的C车的晃动小,所以跟随的A车以及B车能够在最佳的行驶线路上行驶。因此,能够使队列不散掉地(即维持队列地)进行行驶。
总体而言,在本发明的实施方式中,在未将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆的情况下,即使在无法维持队列的情况下,也能够通过将直行性能优秀的车辆配置为排头车辆来实现该队列的维持。即,能够抑制或者避免无法维持队列的情况,换言之,能够保持队列,因此能够提高各车辆的行驶性能(或者稳定性),其结果是能够改善各车辆的油耗、电耗等的能效。
另外,根据本发明的实施方式,构成为在根据气象信息等判断为要将直行性能优秀的车辆配置到排头的情况下,在参加车辆中存在多台该直行性能优秀的车辆的情况下,将在直行性能优秀的车辆中CD值(空气阻力值)优秀的车辆配置为排头车辆。即,构成为将该直行性能优秀的多台车辆中CD值最低的车辆配置为排头车辆。因此,能够抑制或避免上述无法维持队列的情况,并且也能够减少作为队列整体的行驶阻力,其结果是可以抑制各个车辆的功耗。
以上,对本发明的多个实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述例子,也可以在实现本发明的目的的范围内适当变更。在上述实施方式中,作为在本发明中作为对象的车辆的例子,作为车辆的稳定性比较好的车辆示出了混合四轮驱动车。在图6中,作为其他的例子,示出了具备轮内装式马达的车辆Ve。该车辆Ve是作为对前轮3以及后轮2各自分别赋予转矩的驱动力源而设置有轮内装式马达(电动机:IWM)50的车辆。更具体而言,该车辆Ve在左右的前轮3的车轮内部以及左右的后轮2的车轮内部分别组装有轮内装式马达50作为驱动力源,该各轮内装式马达50与前轮3以及后轮2一起配置在车辆的弹簧下。另外,通过各自分别独立地控制各轮内装式马达50的旋转,能够各自独立地控制前轮3以及后轮2的驱动转矩或者制动转矩。另外,该轮内装式马达50也可以不设置于全部的四个轮,可以仅设置于前轮3或后轮2。
在上述实施方式中,构成为基于行驶环境和各车辆的性能来确定队列顺序,但该队列顺序在行驶过程中上述行驶环境变化的情况下或者有可能变化的情况下可以适当地变更该队列顺序。例如,在从出发地点到目的地点之间天气多次变化的情况下,每次都执行上述控制例来构成适于行驶的队列顺序。即,也可以构成为天气等各信息随时更新而根据其状况重新组成队列。
Claims (7)
1.一种队列行驶***,其特征在于,具备驱动力源、对车轮赋予制动转矩的制动装置、对转向轮的转向角进行操作的转向装置、对所述驱动力源、所述制动装置以及所述转向装置分别进行控制的控制器,无需人进行驾驶操作,所述控制器控制所述驱动力源、所述制动装置和所述转向装置,从而能够进行自动驾驶行驶,且能够进行多个车辆协作地一边维持相对位置一边组成队列而行驶的队列行驶,
在所述控制器中,
对是否执行所述队列行驶的请求进行检测,
并构成为在检测到所述队列行驶的请求的情况下,检测包括参加所述队列行驶的各车辆的直行性能的车辆的信息,
所述直行性能是否优秀的判断是基于各所述车辆以预先确定的预定条件行驶的情况下的跟踪线路的脱离范围来确定的,
在所述跟踪线路的脱离范围小于预定的阈值的情况下,判断为所述直行性能优秀,将检测到的所述直行性能优秀的所述车辆配置到所述队列的排头。
2.根据权利要求1所述的队列行驶***,其特征在于,
在所述控制器中,
所述跟踪线路的脱离范围越小,则判断为所述直行性能越优秀。
3.根据权利要求1所述的队列行驶***,其特征在于,
在所述控制器中,
在基于检测到的所述车辆的信息中的行驶预定路径而执行了所述队列行驶的情况下,进行作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的判断,
在判断为作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,将所述直行性能优秀的车辆配置到所述队列的排头。
4.根据权利要求2所述的队列行驶***,其特征在于,
在所述控制器中,
在基于检测到的所述车辆的信息中的行驶预定路径而执行了所述队列行驶的情况下,进行作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的判断,
在判断为作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,将所述直行性能优秀的车辆配置到所述队列的排头。
5.根据权利要求3所述的队列行驶***,其特征在于,
所述控制器取得包括所述行驶预定路径的地形、气象信息的行驶环境信息,
作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的判断是基于所述地形、所述气象信息来确定的,
在基于所述地形、所述气象信息判断为作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,将所述直行性能优秀的车辆配置到所述队列的排头,
在基于所述地形、所述气象信息判断为作为所述排头车辆不要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,基于参加所述队列的各所述车辆的空气阻力值来确定所述队列的顺序。
6.根据权利要求4所述的队列行驶***,其特征在于,
所述控制器取得包括所述行驶预定路径的地形、气象信息的行驶环境信息,
作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的判断是基于所述地形、所述气象信息来确定的,
在基于所述地形、所述气象信息判断为作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,将所述直行性能优秀的车辆配置到所述队列的排头,
在基于所述地形、所述气象信息判断为作为所述排头车辆不要求所述直行性能优秀的车辆的情况下,基于参加所述队列的各所述车辆的空气阻力值来确定所述队列的顺序。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的队列行驶***,其特征在于,
所述控制器在判断为作为所述队列的排头车辆要求所述直行性能优秀的车辆且判断为在参加所述队列的车辆中存在多台所述直行性能优秀的车辆的情况下,将所述直行性能优秀的多台车辆中的空气阻力值最低的车辆配置到所述队列的排头。
Applications Claiming Priority (2)
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