JP4115628B2 - 隊列走行装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、手動運転される先導車と該先導車に自動追従走行する複数の後続車とを隊列をなして走行させる隊列走行装置に係るものであり、特に、先導車の運転操作量が所定範囲を逸脱した場合に対処できる隊列走行装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題が大きくクローズアップされる中で、大気汚染や交通渋滞の問題を改善するために電動車両を特定の地域において共用して使用する技術が提案されてきている。このような共用車両を用いた技術では、共用車両を貸し出す、あるいは返却するために共用車両のポート(駐車場)が必要となり、これらのポートには、利用者の利便性を考えてある程度の台数の車両を配置しておく必要がある。
ところで、利用者の利用時間や利用頻度が各ポートにおいて均一ならば問題ないが、利用者の利用頻度等に偏りがあり特定のポートにおいて共用車両が集中した場合には、共用車両が少ないポートに複数の車両を移動する必要がある。このように複数の車両を移動するために有人運転車両を先導車としこれに追従して複数の無人運転車両を後続車とした隊列走行を行う技術が提案されている(特開平5−170008号公報参照)。
【0003】
具体的には、隊列走行を行うにあたり先頭となる先導車を後続車が追従する際には、先導車の軌跡を後続車が追従する方式を用いており、先導車が車々間通信で得られた車速、舵角、車両位置座標、方位、要求トルク値及びブレーキ圧等を後続車に送り、後続車はレーダから得られた前車位置、方位情報の補正をかけながら先導車に追従して走行するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
運転者による有人運転の先導車に追従して複数の後続車を無人で自動運転して効率よく複数の車両を移動できる点で有利であるが、先導車の運転操作が最大域で行われた場合、例えばハンドルのフル転舵、アクセルペダルの100%の踏み込み加速、フルブレーキングが行われた場合は、先導車と後続車の運動性能が同一であるとすると、上記運転操作の最大域においては、後続車の追従性能が低下するという問題がある。
すなわち、先導車が運転操作の最大域で操作をした場合は後続車は最大性能で追従しようとするが、先導車が操作してからの制御遅れ時間、誤差等が積み重なり追従性が低下してしまうのである。
そこで、この発明は、後続車の追従性を損なわないように走行することが可能な隊列走行装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、運転者により手動運転される先導車(例えば、実施形態における先導車S)と該先導車に自動追従走行する複数の後続車(例えば、実施形態における後続車K)とを隊列をなして走行させる隊列走行装置において、先導車の運転操作量を検出する操作量検出手段(例えば、実施形態における操作量検出手段5)と、この操作量検出手段により検出された先導車の運転操作量を後続車が追従できる限界操作量に対応する閾値と比較する比較手段(例えば、実施形態における比較手段6)を設け、前記比較手段による比較の結果、先導車の運転操作量が前記閾値を越えている場合に先導車に警報を発し、前記警報を発するのに加えて前記比較手段の比較結果に基づいて先導車の運転操作量が前記閾値を越えた時点からの時間を計測するタイマー手段(例えば、実施形態におけるタイマー手段8)を設け、タイマー手段による計測時間が所定時間を越えた場合に後続車を停止させることを特徴とする。
【0006】
このように構成することで、操作量検出手段により検出された先導車の運転操作量と後続車の限界操作量に対応する閾値とを比較手段により比較し、先導車の運転操作量が前記閾値を越えている場合は先導車に警報を発することで、先導車に注意を喚起し先導車に運転操作量を少なくすることを促す。
また、操作量検出手段により検出された先導車の運転操作量と後続車の限界操作量に対応する閾値とを比較手段により比較し、先導車の運転操作量が前記閾値を越えると、警報を発するのに加えてその時点でタイマー手段による計測を行い、タイマー手段による計測時間が所定時間を越えた場合は後続車を停止させて、後続車の安全を確保する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1はこの発明の第1実施形態を機能ブロック図であり、Sは先導車、Kは後続車を示す。この第1実施形態の隊列走行装置は、先導車Sに車速センサ1と、舵角センサ2、AP(アクセルペダル)センサ3、ブレーキ圧センサ4からなる操作量検出手段5を設け、車速センサ1と操作量検出手段5に入力されたデータを取り込んで、図示しない走行ECUに設けられた手動運転プログラム17Aを介してモータ12、電子制御タイプのパワーステアリング13、及びブレーキ14を作動させるものである。
【0013】
また、上記各センサ類からのデータに基づいて、これら各データのいずれかが閾値を越えているかを比較判別する比較手段6と、比較手段6の判別結果に基づいて警報を発する警報装置7と、前記比較手段6の判別結果に基づいて前記入力データのいずれかが閾値を越えている場合にその時間を計測するタイマー手段8と、タイマー手段8によりカウントされた時間が設定時間を越えたことを判別する判別手段9と、判別手段9によりタイマー手段8のカウント時間が設定時間を超えた場合に全後続車Kの停止を通知する通信装置15を備えている。
【0014】
具体的には、先導車Sに設けられた車速センサ1、舵角センサ2、AP(アクセルペダル)センサ3、ブレーキ圧センサ4からの検出データが先導車Sの走行ECUに取り込まれ、この検出データのうち少なくとも1つが比較手段6により、例えば走行ECUの記憶部等に予め記憶された閾値を越えている場合は、先導車Sに設けられた警報装置7によりを警報を発する。ここでこの警報はブザー等の音声によるもの、あるいは警告ランプ等の表示によるもの、あるいは両者を併用したものを採用することができる。
【0015】
一方、後続車Kは先導車Sの通信装置15からの情報を受ける通信装置16と、この通信装置16の情報に基づいて先導車Sに追従するための追従プログラム17Bを備えている。具体的に後続車Kは受信した先導車Sの操作量に応じて追従プログラム17Bにより追従走行する。尚、この追従プログラム17Bは走行ECUにより実行されるが、先導車Sの運転操作量を模倣して走行する機能(先導車Sの通過した位置における運転操作量による制御)と先導車Sの軌跡上の目標自車位置と実際の自車位置との偏差により目標位置上になるように運転操作量を制御する機能を有している。
【0016】
後続車Kは追従プログラム17Bによりモータ18、パワーステアリング19、及びブレーキ20を自動操作して先導車Sに追従するが、前記先導車Sの通信装置15からの情報を修正するために追従プログラム17Bはレーダ21により先導車Sの図示しないリフレクタからの反射波を検出して先導車Sとの車間距離を計測しこれによる補正を行っている。
【0017】
上記閾値について図2に示す舵角と車速との関係を示すグラフ図に基づいて説明する。図2に示すように舵角と車速の関係は車速が大きくなると車両がスリップをし始める操舵角は小さくなることが示されている。図中破線は車両グリップ限界(車速と舵角に関する限界操作量)を示すもので、この車両グリップ限界から制御マージンを減算したもの(実線で示す)が舵角と車速に関する閾値となっている。
【0018】
つまり図2において先導車Sの舵角センサ2と車速センサ1により検出された舵角と車速とが示すポイントが閾値を越えている場合には、同様の仕様を持つ後続車Kにとっても閾値を越えるものとなるので先導車Sに注意を喚起するために警報が発せられるのである。尚、この閾値(以下の各閾値も同様)は走行ECUの記憶部においてマップやテーブルとして記憶させても良いし、データとして記憶させても良い。
【0019】
上記閾値は舵角と車速に関するものであったが、これに加えて舵角センサ2により検出される舵角そのものに関する閾値、APセンサ3によるアクセルペダルの踏み込み量に関する閾値、ブレーキ圧センサ4によるブレーキ圧に関する閾値が設定されている。つまり、舵角に関しては後続車Kが先導車Sに追従して旋回できる舵角の限界操作量から制御マージンを減算したものが舵角に関する閾値となり、アクセルペダル踏み込み量に関しては後続車Kが先導車Sに追従して加速できるアクセルペダルの踏み込みの限界操作量から制御マージンを減算したものがアクセルペダルの踏み込み量に関する閾値となる。
【0020】
また、ブレーキ圧に関しては後続車Kが先導車Sに追従して減速できるブレーキの限界操作量から制御マージンを減算したものがブレーキ圧に関する閾値となる。
そして、先導車Sがすえ切りを行ったような場合は、後続車Kが追従することは困難となるため、車速センサ1と舵角センサ2により車速が一定値以下で舵角の変化量が一定値以上である場合は2つの値を制御マージンを持たせてすえ切りのための閾値として設定する。
【0021】
そして、図1に示すように警報により先導車Sの運転者に注意を喚起すると共に上記いずれかの閾値を越えるような運転操作を行った場合は、その時点からタイマー手段8のカウントを開始し、カウント開始から設定時間(例えば、2秒)が経過した場合は、通信装置15を介して行われている車々間通信によりその旨が後続車Kに通知され全後続車Kが停止する。
【0022】
したがって、先導車Sがいずれかの閾値を越えるような運転操作を行った場合は警報を発することで先導車Sの運転者の注意を喚起するが、それでも先導車Sが閾値を越える運転を止めない場合は設定時間経過後、全後続車Kを停止させることで後続車Kの安全を確保することができる。
【0023】
上記先導車Sの運転操作に対して警報を発し最終的に後続車Kが全車停止するまでの制御は図3に示すフローチャートにより行われる。
図3においてステップS1において、先導車Sの各センサ、つまり車速センサ1、舵角センサ2、AP(アクセルペダル)センサ3、ブレーキ圧センサ4により、各検出データを検出し、ステップS2において走行ECUに上記各センサの検出データを入力してステップS3に進む。ステップS3においては各入力データが上記閾値よりも大きいか否かを判別する。入力データが閾値以下であると判別された場合は終了する。
【0024】
入力データが閾値を越えると判別された場合はステップS4に進み先導車Sに音声や表示により警報を出力し、ステップS5においてタイマー手段8のカウントを開始する。ステップS6においてタイマー手段8の計測値が設定時間以下であると判別された場合は終了する。タイマー手段8の計測値が設定時間を越えると判別された場合は、ステップS7に進み車々間通信により全後続車Kを停止する旨の通知を出力する。
【0025】
したがって、この実施形態においては先導車Sが前記閾値を越える運転操作を行った場合に、先導車Sの運転者に警報を発することで以下に示すような効果がある。例えば、先導車Sが閾値を越えるようなフル転舵を行った場合は、図4に示すように警報を発しないと、後続車Kの走行軌跡は追従遅れから外側に膨らむように(鎖線で示す)描かれるが、図5に示すように警報によりそれに気づいた先導車Sが舵角を戻した場合はフル転舵した場合の軌跡(鎖線で示す)より外側に先導車Sの軌跡が膨らむため後続車Kがこれに追従することができる。
【0026】
また、先導車Sが閾値を越えるようなフル加速を行った場合は、図6に示すように警報を発しないと、先導車Sと後続車Kの車間距離がXである状態がフル加速後にはX+dとなって増加するが、図7に示すように警報によりそれに気づいた先導車Sがアクセルペダルを戻した場合は、後続車Kは先導車Sに追従できるためアクセルペダルを戻した後の先導車Sと後続車Kとの車間距離はXを維持することができる。
【0027】
そして、先導車Sが閾値を越えるようなフルブレーキングを行った場合は、図8に示すように警報を発しないと、先導車Sと後続車Kの車間距離がYである状態がフルブレーキング後にはY−dとなって減少するが、図9に示すように警報によりそれに気づいた先導車Sがブレーキペダルを戻した場合は、後続車Kは先導車Sに追従できるためブレーキペダルを戻した後の先導車Sと後続車Kとの車間距離はYのまま維持することができる。また、図示はしないが、先導車がすえ切りを行おうとすると警報により先導車の運転者はそれ以上の転舵を止めるため、後続車はこれに追従することができる。
【0028】
次に、この発明の第2実施形態を図10の機能ブロック図に基づいて説明する。この実施形態は前記実施形態における警報を発することにより先導車Sの注意を喚起すると同時に先導車Sの運転操作量に制限をかけるようにしたものである。
同図において、先導車Sが車速センサ1と、舵角センサ2、AP(アクセルペダル)センサ3、ブレーキ圧センサ4からなる操作量検出手段5と、車速センサ1と操作量検出手段5に入力されたデータを取り込んで、走行ECUに設けられた手動運転プログラム17Aを介してモータ12、電子制御タイプのパワーステアリング13、及びブレーキ14を作動させる点、また、上記各センサ類からのデータに基づいて、これら各データのいずれかが閾値を越えているかを比較判別する比較手段6と、比較手段6の判別結果に基づいて閾値を越えている場合に警報を発する警報装置7を備えている点は前記第1実施形態と同様である。
【0029】
ここで上記比較手段6の判別結果に基づいて閾値を越えている場合に警報装置7により警報を発すると共に先導車Sに手動運転プログラム17Aに設けた制限付与手段11を介してモータ12とパワーステアリング13に対して制限を付与するようになっている。ここで制限付与手段11は走行ECUの主たる構成となっている。
そして、上記制限付与手段11によりモータ12とパワーステアリング13に制限をかけた場合は、前記比較手段6による比較結果と共に通信装置15により後続車Kに送信される。つまり、先導車Sのモータ12やパワーステアリング13に制限をかけた場合は、先導車Sに追従する後続車Kの走行に影響を与えるため、通常の先導車Sの運転操作量の情報とは別に制限に関する情報も後続車Kに通知するのである。
尚、図10において後続車Kについては前記第1実施形態と同様であるので、同一部分に同一符号を付して説明は省略する。
【0030】
ここで、上記先導車Sへの制限は、フル加速のためアクセルペダルを踏み込んだ場合に、モータ12の出力がある一定以上増加しないようにしたり、急旋回のための転舵、あるいは、すえ切りのためフル転舵しようとすると、パワーステアリング13により逆トルクをかけて転舵を制限するものである。そして、このように制限を加えられた場合、運転者は警報装置7により制限を受けていることを認識しており、速やかに急激な運転操作を止めるため、後続車Kの追従性に影響を与えることはない。
【0031】
したがって、この実施形態においても先導車Sが前記閾値を越える運転操作を行った場合に、先導車Sの運転者に警報を発すると共に先導車Sに運転操作量の制限を加えることにより、先導車Sは後続車Kが追従できる運転操作量で先導するため、後続車Kの後続性に影響を与えることはない。
【0032】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項1に記載した発明によれば、操作量検出手段により検出された先導車の運転操作量と後続車の限界操作量に対応する閾値とを比較手段により比較し、先導車の運転操作量が前記閾値を越えている場合は先導車に警報を発することで、先導車に注意を喚起し先導車に運転操作量を少なくすることを促すことができるため、運転者がこれにしたがって操作量を少なくすれば先導車に後続車が追従して走行する隊列走行を乱すことなく後続車を追従させることができる効果がある。
【0033】
また、操作量検出手段により検出された先導車の運転操作量と後続車の限界操作量に対応する閾値とを比較手段により比較し、先導車の運転操作量が前記閾値を越えると、警報を発するのに加えてその時点でタイマー手段による計測を行い、タイマー手段による計測時間が所定時間を越えた場合は後続車を停止させることができるため、先導車が警報に対して何らの処置をしない場合においても、後続車の安全を確保することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態の機能ブロック図である。
【図2】 第1実施形態の舵角と車速との関係を示すグラフ図である。
【図3】 第1実施形態のフローチャート図である。
【図4】 先導車のフル転舵に対して警報を出さない場合の走行軌跡を示す説明図である。
【図5】 先導車のフル転舵に対して警報を出した場合の走行軌跡を示す説明図である。
【図6】 先導車のフル加速に対して警報を出さない場合の車間距離状態を示す説明図である。
【図7】 先導車のフル加速に対して警報を出した場合の車間距離状態を示す説明図である。
【図8】 先導車のフルブレーキングに対して警報を出さない場合の車間距離状態を示す説明図である。
【図9】 先導車のフルブレーキングに対して警報を出した場合の車間距離状態を示す説明図である。
【図10】 第2実施形態の機能ブロック図である。
【符号の説明】
5 操作量検出手段
6 比較手段
8 タイマー手段
K 後続車
S 先導車
Claims (1)
- 運転者により手動運転される先導車と該先導車に自動追従走行する複数の後続車とを隊列をなして走行させる隊列走行装置において、先導車の運転操作量を検出する操作量検出手段と、この操作量検出手段により検出された先導車の運転操作量を後続車が追従できる限界操作量に対応する閾値と比較する比較手段とを設け、前記比較手段による比較の結果、先導車の運転操作量が前記閾値を越えている場合に先導車に警報を発し、前記比較手段の比較結果に基づいて先導車の運転操作量が前記閾値を越えた時点からの時間を計測するタイマー手段を設け、タイマー手段による計測時間が所定時間を越えた場合に後続車を停止させることを特徴とする隊列走行装置。
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