WO2021149768A9 - 車両制御装置、車両制御方法及び車両追従走行システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle control device, a vehicle control method, and a vehicle follow-up travel system. Regarding control.
- follow-up running control that controls the driving force of the own vehicle so as to follow the preceding vehicle traveling in the same lane according to the set speed is known (see, for example, Patent Document 1).
- the set speed of the own vehicle is changed to the first upper limit value, and it is determined that the own vehicle is not in the leading running state.
- the set speed of the own vehicle is changed to the second upper limit value which is larger than the first upper limit value.
- the traveling direction of the vehicle in the following vehicle is determined.
- the lateral acceleration which is the acceleration generated at a right angle, may be excessive.
- the speed of the preceding vehicle is limited in order to improve the followability of the following vehicle to the preceding vehicle, but the lateral acceleration generated in the following vehicle is not taken into consideration. Therefore, in the following vehicle, there is a possibility that the ride quality may be lowered, slippage, load collapse, or the like may occur.
- the present invention provides a vehicle control device, a vehicle control method, and a vehicle follow-up travel system that suppress excessive lateral acceleration that may occur in a following vehicle on a curved road by follow-up travel control.
- the purpose is.
- the following vehicles are sequentially connected to the leading vehicle in a non-mechanical manner, and the leading vehicle of the vehicle following traveling system in which each following vehicle follows the vehicle immediately before the preceding vehicle is used. It is equipped with a control unit that outputs the result of calculation based on the input information to the braking device or drive device as a control command, and this control unit is based on the allowable maximum vehicle speed of the following vehicle that satisfies the turning performance of the following vehicle. Therefore, a limit vehicle speed for limiting the speed of the leading vehicle is obtained, and a control command is output to the braking device and the driving device so that the speed of the leading vehicle does not exceed the limited vehicle speed.
- the leading vehicle of the vehicle following traveling system in which the following vehicles are sequentially connected to the leading vehicle in a non-mechanical manner and the following vehicles are made to follow the vehicle immediately before the preceding vehicle is used.
- the speed limit for limiting the speed of the leading vehicle is obtained, and the braking device and the driving device are used so that the speed of the leading vehicle does not exceed the limited vehicle speed. Is in control.
- the following vehicles are sequentially connected to the leading vehicle in a non-mechanical manner, and each following vehicle is made to follow the immediately preceding vehicle and travel.
- a control unit obtains a speed limit for limiting the speed of the leading vehicle based on the maximum allowable vehicle speed of the following vehicle that satisfies the turning performance of the following vehicle, and the leading vehicle so that the speed of the leading vehicle does not exceed the limited vehicle speed.
- the braking device controls the braking force based on the control command
- the driving device controls the driving force based on the control command.
- the vehicle-following traveling system is a system for driving each following vehicle following the preceding vehicle (immediately preceding vehicle) by sequentially connecting one or more following vehicles to the leading vehicle in a non-mechanical manner. ..
- the vehicle in the present specification is a vehicle traveling on a road.
- FIG. 1 shows a formation formed by a plurality of vehicles by a vehicle follow-up traveling system.
- the formation in FIG. 1 includes a leading vehicle 1 traveling at the head of the formation and a plurality of following vehicles 2 following the leading vehicle 1.
- Each of the plurality of following vehicles 2 travels following the immediately preceding vehicle while keeping the inter-vehicle distance between the own vehicle and the immediately preceding vehicle constant.
- FIG. 2 shows an example of a running state of a platoon in which one following vehicle is used by the vehicle following running system.
- the leading vehicle 1 is traveling on a straight road after passing through a curved road
- the following vehicle 2 is traveling on a curved road.
- the turning running performance peculiar to the following vehicle 2 is predetermined from the viewpoint of suppressing at least one of the deterioration of the riding comfort, the occurrence of slip and the occurrence of load collapse.
- the turning performance of the following vehicle 2 is determined by the upper limit value (limit lateral acceleration) aylim of the lateral acceleration and the upper limit value (limit yaw rate) r lim of the yaw rate.
- an upper limit value (allowable maximum vehicle speed) V2 max is set for the speed of the following vehicle 2 according to the traveling path on which the following vehicle 2 travels.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max is the speed (own vehicle speed) of the own vehicle when the actual lateral acceleration ay becomes the limit lateral acceleration aylim in the following vehicle 2.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max is the own vehicle speed when the actual yaw rate r becomes the limit yaw rate r lim in the following vehicle 2.
- the actual lateral acceleration and actual yaw rate when the following vehicle 2 is traveling on a traveling road having a relatively large curvature have an increase in vehicle speed as compared with when traveling on a traveling road having a relatively small curvature. It tends to increase accordingly. Therefore, the actual lateral acceleration and the actual yaw rate when the following vehicle 2 is traveling on a traveling road having a relatively large curvature reach the limit lateral acceleration aylim and the limit yaw rate r lim at a relatively low vehicle speed. .. Therefore, the allowable maximum vehicle speed V2 max of the following vehicle 2 when traveling on a traveling road having a relatively large curvature is the following when traveling on a traveling road (including a straight road) having a relatively small curvature. It is smaller than the maximum allowable vehicle speed V2 max of the vehicle 2.
- the speed of the following vehicle 2 is prevented from exceeding the allowable maximum vehicle speed V2 max , and the actual lateral acceleration and the actual yaw rate of the following vehicle 2 are set to the limit values aylim and rlim or less determined by the turning performance. Suppress.
- FIG. 3 shows an example of a running state of a platoon in which there are three following vehicles by the vehicle following running system.
- the leading vehicle 1 and the first following vehicle 2A following the leading vehicle 1 are traveling on a straight road after passing through a curved road
- the second following vehicle 2B following the first following vehicle 2A is traveling on a curved road
- the third following vehicle 2C following the second following vehicle 2B is traveling on a straight road before entering the curved road.
- each of the following vehicles 2A to 2C obtains the allowable maximum vehicle speed V2 max based on the turning driving performance at each traveling position, and the information is transmitted to the leading vehicle 1 by vehicle-to-vehicle communication.
- the smallest value among the allowable maximum vehicle speeds V2 max of the following vehicles 2A to 2C is set as the limited vehicle speed V1 max .
- the speeds of the following vehicles 2A to 2C are prevented from exceeding the respective allowable maximum vehicle speeds V2 max , and the actual lateral accelerations and actual yaw rates of the following vehicles 2A to 2C are set to the limits determined by the turning performance. Suppress to values a ylim and r lim or less.
- the turning performances of the first to third following vehicles 2A to 2C may have different values from each other.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max in which the following vehicle 2 satisfies the turning performance of the own vehicle at each traveling position is obtained, and the leading vehicle 1 is set based on the allowable maximum vehicle speed V2 max of the following vehicle 2.
- the vehicle speed is controlled so that the vehicle speed does not exceed the vehicle speed limit V1 max of the vehicle.
- FIG. 4 shows an example of a vehicle following traveling system mounted on a following vehicle.
- the vehicle-following traveling system mounted on the following vehicle 2 is mainly composed of a vehicle control device 20 including a microcomputer as a control unit, and has an outside world recognition device 21, a vehicle state acquisition device 22, a reception device 23, and a first transmission device. 24, a second transmission device 25, a drive device 26, and a braking device 27 are provided.
- the outside world recognition device 21 is a device that recognizes an object existing in front of the own vehicle by, for example, a camera, a radar, a sonar, or the like, and specifically, measures the distance d between the own vehicle and the immediately preceding vehicle. , Output that information.
- the vehicle state acquisition device 22 is a device for acquiring the vehicle state of the own vehicle, and includes a vehicle speed acquisition unit 221, a front-rear acceleration acquisition unit 222, a yaw rate acquisition unit 223, a lateral acceleration acquisition unit 224, and a steering angle acquisition unit 225. ..
- the vehicle speed acquisition unit 221 acquires the own vehicle speed V2 based on the vehicle speed pulse signal output from the vehicle speed sensor and the vehicle speed estimation result by the vehicle behavior control device represented by ABS (Anti-lock Braking System). , Outputs information about the own vehicle speed V2.
- the front-rear acceleration acquisition unit 222 acquires the front-rear acceleration ax of its own vehicle by measurement using an in-vehicle front-rear acceleration sensor, and outputs information on the front-rear acceleration ax.
- the front-rear acceleration acquisition unit 222 may calculate the front-rear acceleration ax based on the change in the own vehicle speed V2 acquired by the vehicle speed acquisition unit 221.
- the yaw rate acquisition unit 223 acquires the yaw rate r of its own vehicle by measurement using, for example, an in-vehicle yaw rate sensor, and outputs information about the yaw rate r.
- the yaw rate acquisition unit 223 may calculate the yaw rate r by using the measured values of physical quantities such as the own vehicle speed V2 and the steering angle ⁇ , instead of the measurement using the yaw rate sensor.
- the lateral acceleration acquisition unit 224 acquires the lateral acceleration ay of its own vehicle by measurement using, for example, an in-vehicle lateral acceleration sensor, and outputs information on the lateral acceleration ay .
- the lateral acceleration acquisition unit 224 may calculate the lateral acceleration ay by using the measured values of physical quantities such as the own vehicle speed V2 and the steering angle ⁇ , instead of the measurement using the lateral acceleration sensor.
- the steering angle acquisition unit 225 acquires the steering angle ⁇ of the own vehicle by measurement using, for example, an in-vehicle steering angle sensor, and outputs information regarding the steering angle ⁇ .
- the receiving device 23 is a device that receives information on the speed (previous vehicle speed) Vf of the immediately preceding vehicle from the immediately preceding vehicle via vehicle-to-vehicle communication between the own vehicle and the immediately preceding vehicle according to the instruction of the vehicle control device 20.
- the first transmission device 24 follows the output information of the vehicle speed acquisition unit 221 and the front-rear acceleration acquisition unit 222 with the own vehicle according to the instruction of the vehicle control device 20. It is a device that transmits to the immediately after vehicle via vehicle-to-vehicle communication with the immediately after vehicle (immediately after vehicle).
- the second transmission device 25 transmits information on the allowable maximum vehicle speed V2 max of the own vehicle calculated by the vehicle control device 20 according to the instruction of the vehicle control device 20 via the vehicle-to-vehicle communication between the own vehicle and the leading vehicle 1. It is a device that transmits to the leading vehicle 1.
- the drive device 26 includes a drive source (engine, electric motor, or a combination thereof) that generates a drive force for the wheels of the own vehicle, and a drive controller that controls the drive force based on an acceleration command from the vehicle control device 20. Be prepared.
- a drive source engine, electric motor, or a combination thereof
- a drive controller that controls the drive force based on an acceleration command from the vehicle control device 20. Be prepared.
- the braking device 27 includes a braking mechanism (friction brake, drum brake, etc.) that applies a braking force to the wheels of the own vehicle, and a braking controller that controls the braking force based on a deceleration command from the vehicle control device 20.
- a braking mechanism forriction brake, drum brake, etc.
- the microcomputer of the vehicle control device 20 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory), a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), and an input / output port. Is configured by being connected to the bus. The same applies to various microcomputers described later.
- a processor such as a CPU (Central Processing Unit)
- a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory)
- a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory)
- an input / output port Is configured by being connected to the bus. The same applies to various microcomputers described later.
- the microcomputer of the vehicle control device 20 inputs various information output from the outside world recognition device 21, the vehicle state acquisition device 22, and the reception device 23, and calculates the result based on the various information in the second transmission device 25. It outputs to the drive device 26 and the braking device 27.
- the vehicle control device 20 has, as main functions, an inter-vehicle distance control unit 201 that follows the immediately preceding vehicle while maintaining the inter-vehicle distance between the own vehicle and the immediately preceding vehicle at a target value, and a turning running performance of the own vehicle at each traveling position. It has two functions of the allowable maximum vehicle speed calculation unit 202, which obtains the allowable maximum vehicle speed V2 max that satisfies the condition.
- each function of the vehicle control device 20 is realized by the processor reading the control program from the non-volatile memory to the volatile memory and executing the control program in the microcomputer. However, it does not exclude that a part or all of the functions of the vehicle control device 20 are realized by the hardware configuration. The same applies to various vehicle control devices described later.
- the inter-vehicle distance control unit 201 outputs an acceleration command value A com as an acceleration command to the drive device 26 of the own vehicle in order to keep the inter-vehicle distance between the own vehicle and the immediately preceding vehicle at the target value in platooning, and outputs the acceleration command value A com to the braking device 27.
- the deceleration command value D com is output as the deceleration command.
- the target value of the inter-vehicle distance may be a variable value as well as a constant value. That is, a variable distance may be used as the target value of the inter-vehicle distance as the traveling state changes, for example, the target value of the inter-vehicle distance is increased as the vehicle speed increases.
- the inter-vehicle distance control unit 201 obtains an acceleration command value A com according to the following mathematical formula (1), for example.
- a com a xf + Kx ⁇ ⁇ x + Kv ⁇ ⁇ v ... (1)
- a xf is the front-rear acceleration of the immediately preceding vehicle acquired based on the output information of the receiving device 23, and is given as a positive value at the time of acceleration in which the immediately preceding vehicle speed V f increases. Is given as a negative value during deceleration.
- Kx and Kv are positive constant gains and are control constants stored in the non-volatile memory of the microcomputer.
- the calculation formula of the acceleration command value A com in the inter-vehicle distance control unit 201 is not limited to the mathematical formula (1).
- the inter-vehicle distance control unit 201 processes and uses, for example, a mathematical formula including a differential term and an integral term, information on the front-rear acceleration a xf of the preceding vehicle and the preceding vehicle speed V f , or a mathematical formula that does not use these, or the like. It can be adopted as appropriate depending on the situation.
- the allowable maximum vehicle speed calculation unit 202 is based on the limit lateral acceleration aylim or the limit yaw rate r lim determined by the turning performance of the following vehicle 2 and the curvature ⁇ 2 of the traveling path on which the following vehicle 2 is traveling. Calculate the maximum allowable vehicle speed V2 max .
- the limit lateral acceleration aylim and the limit yaw rate rlim can be stored as fixed values in the non-volatile memory of the microcomputer, and any value can be specified by a switch operation by the vehicle user or the like. be able to.
- the limit lateral acceleration aylim or the limit yaw rate r lim is specified for the purpose of suppressing the occurrence of slip
- the limit lateral acceleration aylim or the limit yaw rate r lim is variably set according to the road surface condition of the traveling road. You may be able to do it.
- the limit lateral acceleration aylim or the limit yaw rate r lim is specified for the purpose of suppressing the occurrence of load collapse, the limit lateral acceleration aylim or the limit yaw rate r lim is set according to the load capacity and the load height. It may be possible to make a variable setting.
- V2 max The maximum permissible vehicle speed V2 max is calculated as the square root value of the limit lateral acceleration aylim divided by the curvature ⁇ 2 according to the following formula (2), or the limit yaw rate r lim according to the following formula (3). Is calculated as the value divided by the curvature ⁇ 2.
- V2 max (a lilim / ⁇ 2) 1/2 ...
- V2 max r lim / ⁇ 2... (3)
- the allowable maximum vehicle speed calculation unit 202 uses the yaw rate r or the lateral acceleration ay acquired at the traveling position of the following vehicle 2 instead of using the curvature ⁇ 2 of the traveling path on which the following vehicle 2 is traveling, and the allowable maximum vehicle speed V2. max can be calculated.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max is calculated as a value obtained by dividing the limit lateral acceleration aylim by the yaw rate r according to the following formula (4), or the lateral acceleration is calculated according to the following formula (5). It can be calculated as a value obtained by dividing a y by the limit yaw rate r lim .
- V2 max aylim / r ... (4)
- V2 max a y / r lim ... (5)
- the method for calculating the allowable maximum vehicle speed V2 max in the vehicle control device 20 of the following vehicle 2 may be appropriately selected according to the specific configuration of the vehicle state acquisition device 22 of the following vehicle 2.
- the information regarding the allowable maximum vehicle speed V2 max calculated by the allowable maximum vehicle speed calculation unit 202 is output from the vehicle control device 20 to the second transmission device 25, and then transmitted from the second transmission device 25 to the leading vehicle 1.
- FIG. 5 is a schematic diagram for explaining another example of the vehicle following traveling system of the following vehicle.
- the leading vehicle 1 is traveling on a straight road after passing through a curved road
- a following vehicle 2 is traveling on a straight road before entering the curved road.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max that satisfies the turning performance of the own vehicle on the straight road actually traveled by the following vehicle 2 is calculated.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max that satisfies the turning performance of the own vehicle on the curved road to be traveled by the following vehicle 2 is calculated.
- the vehicle control device 20 of the following vehicle 2 substitutes the curvature ⁇ 2 for the forward curvature ⁇ 2 est and substitutes the limit lateral acceleration aylim to allow the maximum allowable vehicle speed V2.
- Calculate max .
- the allowable maximum vehicle speed V2 max is calculated by substituting the curvature ⁇ 2 for the forward curvature ⁇ 2 est and substituting the limit yaw rate r lim . Then, the vehicle control device 20 determines the allowable maximum vehicle speed V2 max calculated based on the forward curvature ⁇ 2 est and the turning performance of the own vehicle, and the turning performance of the own vehicle at the traveling position where the own vehicle is actually traveling.
- the vehicle control device 20 transmits information regarding the smaller allowable maximum vehicle speed V2 max to the leading vehicle 1.
- the leading vehicle 1 sets the limit vehicle speed V1 max of its own vehicle, the smaller allowable maximum vehicle speed V2 max is used.
- the forward curvature ⁇ 2 est can be estimated based on the outside world information recognized by the outside world recognition device 21. For example, when the outside world recognition device 21 is configured to be able to recognize the road lane marking (white line) by image processing the camera image, the forward curvature ⁇ 2 est can be estimated from the recognized road lane marking. If the outside world recognition device 21 can acquire the relative position and the relative angle in addition to the inter-vehicle distance d between the own vehicle and the immediately preceding vehicle by the camera image processing, the traveling of the immediately preceding vehicle is obtained from these acquired data. The forward curvature ⁇ 2 est can be estimated based on the curve interpolated as the locus.
- a straight line extending in the front-rear direction of the own vehicle and a straight line extending in the front-rear direction of the immediately preceding vehicle are specified on the quadratic plane, and the curve is changed between the own vehicle and the immediately preceding vehicle while being in contact with these two straight lines.
- the forward curvature ⁇ 2 est can be estimated based on the curves connecting without passing through points.
- the forward curvature ⁇ 2 est can be estimated by specifying the road shape of the forward travel path from the map information. For example, when the following vehicle 2 can acquire the position of its own vehicle by GPS (Global Positioning System), a locator, or the like, the map information corresponding to the acquired position of its own vehicle is read out from the map information database to obtain the road shape of the road ahead. By specifying, the forward curvature ⁇ 2 est can be estimated.
- GPS Global Positioning System
- the map information corresponding to the acquired position of its own vehicle is read out from the map information database to obtain the road shape of the road ahead.
- the forward curvature ⁇ 2 est can be estimated by acquiring the history of the vehicle state of the immediately preceding vehicle. For example, physical quantities related to the vehicle state (front-rear acceleration a x , lateral acceleration a y , yaw rate r, vehicle speed V2, etc.) acquired by the vehicle state acquisition device 22 of the immediately preceding vehicle are received by the receiving device 23 of the immediately preceding vehicle, and these physical quantities are used. It is possible to estimate the traveling locus of the immediately preceding vehicle by dead reckoning using the integrated value. Immediately after, the vehicle can estimate the forward curvature ⁇ 2 est based on the estimated travel locus.
- the immediately preceding vehicle when the immediately preceding vehicle is configured to acquire the own vehicle position and be capable of transmission, the immediately preceding vehicle estimates the traveling locus based on the history of the own vehicle position of the immediately preceding vehicle, and based on this estimated traveling locus, the immediately preceding vehicle estimates the traveling locus.
- the forward curvature ⁇ 2 est can be estimated.
- FIG. 6 shows an example of a vehicle follow-up traveling system mounted on the leading vehicle.
- the vehicle follow-up traveling system mounted on the leading vehicle 1 is mainly composed of a vehicle control device 10 including a microcomputer as a control unit, and has a vehicle state acquisition device 11, a reception device 12, an accelerator operation unit 13, and a brake operation unit 14. , A drive device 15 and a braking device 16.
- the vehicle state acquisition device 11 has a vehicle speed acquisition unit 111. Since the vehicle speed acquisition unit 111 has the same configuration as the vehicle speed acquisition unit 221 of the following vehicle 2, the description thereof will be omitted.
- the receiving device 12 receives information on the allowable maximum vehicle speeds V2 max (1), ..., V2 max (n) from each following vehicle 2 by vehicle-to-vehicle communication between the own vehicle and the following vehicle 2, and is a vehicle control unit. It is a device that outputs to.
- n is an integer (natural number) of 1 or more indicating the identification number of the following vehicle 2, and is assigned in ascending order to the leading vehicle 1 by, for example, vehicle-to-vehicle communication.
- the accelerator operation unit 13 is a mechanism (for example, an accelerator pedal) for inputting an acceleration operation amount for the vehicle user to accelerate the own vehicle, detects an acceleration operation amount (for example, an accelerator opening degree), and outputs the information. Therefore, an acceleration manipulated variable sensor (not shown) is provided.
- the acceleration operation amount is a positive value in which the vehicle speed increases as the acceleration operation amount increases.
- the brake operation unit 14 is a mechanism (for example, a brake pedal) for inputting a braking operation amount for the vehicle user to decelerate the own vehicle, detects a braking operation amount (for example, a brake depression amount), and outputs the information. Therefore, a braking operation amount sensor (not shown) is provided.
- the braking operation amount is a positive value in which the vehicle speed decreases as the braking operation amount increases.
- the drive device 15 includes a drive source (engine, electric motor, or a combination thereof) that generates a drive force for the wheels of the own vehicle, and a drive controller that controls the drive force based on a control command output from the vehicle control device 10. , Equipped with.
- the control commands output from the vehicle control device 10 to the drive device 15 include a normal acceleration command and a limited acceleration command.
- the braking device 16 includes a braking mechanism (friction brake, drum brake, etc.) that applies a braking force to the wheels of the own vehicle, and a braking controller that controls the braking force based on a control command output from the vehicle control device 10. ..
- the control commands output from the vehicle control device 10 to the braking device 16 include a normal deceleration command and a forced deceleration command.
- the microcomputer of the vehicle control device 10 inputs various information output from the vehicle speed acquisition unit 111, the reception device 12, the accelerator operation unit 13, and the brake operation unit 14, and uses the result of calculation based on the various information as a control command. Output to the drive device 15 and the braking device 16.
- the vehicle control device 10 has two main functions, a limited vehicle speed setting unit 101 and a vehicle speed control unit 102.
- the limit vehicle speed setting unit 101 acquires the allowable maximum vehicle speed V2 max (1), ..., V2 max (n) (where n is a natural number) of the following vehicle 2 from the output information of the receiving device 12, and the allowable maximum vehicle speed V2.
- the limit vehicle speed V1 max is set based on max (1), ..., V2 max (n). Specifically, when there is only one following vehicle 2, the maximum allowable vehicle speed V2 max (1) is set to the limited vehicle speed V1 max . Alternatively, when there are a plurality of following vehicles 2, the smallest value among the allowable maximum vehicle speeds V2 max (1), ..., V2 max (n) (where n is a natural number of 2 or more) is set as the limit vehicle speed V1 max . do.
- the vehicle speed control unit 102 acquires the vehicle speed V1, the acceleration operation amount, and the braking operation amount from the output information of the vehicle speed acquisition unit 111, the accelerator operation unit 13, and the brake operation unit 14, and the acceleration operation amount, the vehicle speed V1, and the limited vehicle speed V1.
- the control command generated based on the max and the braking operation amount is output to the driving device 15 and the braking device 16. As a result, the vehicle speed control unit 102 controls the vehicle speed.
- the vehicle speed control unit 102 is basically a control command that outputs a normal acceleration command generated based on the acceleration operation amount accompanying the acceleration request of the vehicle user to the drive device 15. However, when the own vehicle speed V1 exceeds the predetermined vehicle speed V1d lower than the limited vehicle speed V1 max , the vehicle speed control unit 102 reduces the acceleration operation amount in order to limit the acceleration of the own vehicle. A limit acceleration command is generated based on the amount, and this limit acceleration command is used as a control command to be output to the drive device 15. Specifically, when the own vehicle speed V1 is higher than the predetermined vehicle speed V1d in the range of the limited vehicle speed V1 max or less, the vehicle speed control unit 102 reduces the acceleration operation amount in the range in which the own vehicle can accelerate.
- the vehicle speed control unit 102 reduces the acceleration operation amount to a value (for example, zero) at which the own vehicle does not substantially accelerate.
- the vehicle control device 10 has a predetermined vehicle speed according to the magnitude of the acceleration operation amount so that the predetermined vehicle speed V1d moves away from the limited vehicle speed V1 max as the acceleration operation amount increases (that is, as the front-rear acceleration increases).
- V1d may be set variably. Further, even if the own vehicle speed V1 exceeds the predetermined vehicle speed V1d, the vehicle control device 10 limits the acceleration operation amount when the acceleration operation amount is not input or when the acceleration operation amount is not a value indicating the acceleration request of the vehicle user. The output of the acceleration command can be omitted.
- the vehicle speed control unit 102 basically outputs a normal deceleration command generated based on the braking operation amount accompanying the braking request of the vehicle user to the braking device 16. However, when the vehicle speed V1 exceeds the limit vehicle speed V1 max , the vehicle speed control unit 102 issues a forced deceleration command for forcibly decelerating the vehicle in order to reduce the vehicle speed V1 to the limit vehicle speed V1 max or less. , A control command to be output to the braking device 16.
- the braking operation amount when the forced deceleration command is output may be a fixed value or may be variably set according to the excess amount of the own vehicle speed V1 with respect to the limited vehicle speed V1 max .
- the vehicle user's braking request is generated, that is, the braking operation amount acquired from the output information of the brake operation unit 14 in the vehicle control device 10 is determined by the vehicle user.
- a situation is assumed in which the value indicates a braking request.
- the vehicle speed control unit 102 predicts that the deceleration change of the own vehicle will be larger when braking according to the normal deceleration command than when braking according to the forced deceleration command, the vehicle speed control unit 102 issues the normal deceleration command to the braking device. It is a control command to be output to 16.
- the vehicle speed control unit 102 predicts that the deceleration change of the own vehicle will be smaller when braking according to the normal deceleration command than when braking according to the forced deceleration command, the vehicle speed control unit 102 will continue to issue the forced deceleration command to the braking device 16. It is a control command to be output to.
- the magnitude of the deceleration change when braking according to the forced deceleration command and the deceleration change when braking according to the normal deceleration command can be predicted as follows.
- the vehicle speed control unit 102 can predict the magnitude of the deceleration change by comparing the braking operation amount when outputting the forced deceleration command with the braking operation amount acquired from the output information of the brake operation unit 14. can.
- the vehicle speed control unit 102 determines that the deceleration change when braking according to the forced deceleration command and the deceleration change when braking according to the normal deceleration command are the same, either the forced deceleration command or the normal deceleration command is issued. It may be a control command.
- FIG. 7 shows an excerpt of an example of a process that realizes the allowable maximum vehicle speed calculation unit 202 among the control processes that are repeatedly executed when the ignition switch is turned on in the vehicle control device of the following vehicle.
- step S1001 the vehicle control device 20 of the following vehicle 2 calculates an allowable maximum vehicle speed V2 max that satisfies the turning performance of the own vehicle.
- V2 max the allowable maximum vehicle speed
- step S1002 the vehicle control device 20 of the following vehicle 2 instructs the second transmission device 25 to transmit the calculated information on the allowable maximum vehicle speed V2 max from the second transmission device 25 to the leading vehicle 1.
- FIG. 8 shows an excerpt of an example of a process for realizing the limited vehicle speed setting unit 101 and the vehicle speed control unit 102 among the control processes repeatedly executed when the ignition switch is turned on in the vehicle control device of the leading vehicle. ..
- step S2001 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 instructs the receiving device 12, and the receiving device 12 is instructed to have the maximum allowable vehicle speed V2 max (1), ..., V2 max (n) (where n is). Receive information about (natural numbers).
- step S2002 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 acquires the allowable maximum vehicle speed of the following vehicle 2 from the output information of the receiving device 12 V2 max (1), ..., V2 max (n) (where n is a natural number). Based on, the limit vehicle speed V1 max of the own vehicle is set.
- step S2003 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines whether or not the own vehicle speed V1 is larger than the limited vehicle speed V1 max . Then, when the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines that the own vehicle speed V1 is larger than the limited vehicle speed V1 max (YES), the process proceeds to step S2004. On the other hand, if the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines that the own vehicle speed V1 is equal to or less than the limited vehicle speed V1 max (NO), the process proceeds to step S2007.
- step S2004 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 outputs a limit acceleration command to the drive device 15.
- the limited acceleration command is generated based on the corrected acceleration operation amount obtained by reducing the acceleration operation amount accompanying the acceleration request of the vehicle user to a value at which the own vehicle does not substantially accelerate.
- step S2005 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 outputs a forced deceleration command to the braking device 16.
- the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines whether or not the forced deceleration command is appropriate. The specific processing content of the suitability judgment of the forced deceleration command will be described later.
- step S2007 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines whether or not the own vehicle speed V1 is higher than the predetermined vehicle speed V1d. Then, when the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines that the own vehicle speed V1 is higher than the predetermined vehicle speed V1d (YES), the process proceeds to step S2008. On the other hand, if the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines that the own vehicle speed V1 is equal to or less than the predetermined vehicle speed V1d (NO), the control process is terminated without limiting the own vehicle speed.
- step S2008 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 outputs a limit acceleration command to the drive device 15.
- the limited acceleration command output in this step is different from the limited acceleration command in step S2004, and as described above, after correction, the acceleration operation amount accompanying the acceleration request of the vehicle user is reduced within the range in which the own vehicle can accelerate. It is generated based on the acceleration operation amount.
- FIG. 9 is a subroutine showing an example of the suitability determination of the forced deceleration command in step S2006 among the control processes of FIG. 8 performed by the vehicle control device of the leading vehicle.
- step S3001 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines whether or not there is a braking request from the vehicle user. As described above, the presence or absence of the braking request of the vehicle user can be determined based on the value of the braking operation amount acquired from the output information of the brake operation unit 14.
- step S3002 it is determined whether or not the deceleration change of the own vehicle is larger when the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 brakes according to the normal deceleration command than when braking according to the forced deceleration command.
- the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 determines that the deceleration change of the own vehicle is larger when braking according to the normal deceleration command than when braking according to the forced deceleration command (YES)
- the forced deceleration command is issued. Judge that the output is not appropriate. Then, the process proceeds to step S3003.
- step S3003 determines that the deceleration change of the own vehicle when braking according to the forced deceleration command is equal to or greater than the deceleration change of the own vehicle when braking according to the normal deceleration command (NO). ). It is judged that the output of the forced deceleration command is appropriate. Then, the present subroutine is terminated by omitting step S3003.
- step S3003 the vehicle control device 10 of the leading vehicle 1 generates a normal deceleration command based on the braking operation amount acquired from the output information of the brake operation unit 14, and controls the normal deceleration command instead of the forced deceleration command. It is output to the braking device 16 as a command.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max that satisfies the turning performance of the own vehicle is obtained in the following vehicle 2, and the allowable maximum transmitted from the following vehicle 2 in the leading vehicle 1 is obtained.
- the limited vehicle speed V1 max of the own vehicle is obtained based on the vehicle speed V2 max .
- the leading vehicle 1 controls the vehicle speed so that the own vehicle speed V1 does not exceed the limited vehicle speed V1 max .
- FIG. 10 shows an example of a running state of a platoon having three following vehicles by the vehicle following running system.
- the first following vehicle 2A, the second following vehicle 2B, and the third following vehicle 2C are sequentially connected to the leading vehicle 1 in a non-mechanically sequential manner, and each of the following vehicles 2A to 2C follows the immediately preceding vehicle. I'm running.
- the following vehicles 2A to 2C each satisfy the turning performance of the own vehicle on the travel path on which the own vehicle is actually traveling or on the travel path on which the own vehicle is about to travel.
- the maximum allowable vehicle speed V2 max was obtained.
- the following vehicles 2A to 2C are on the traveling path of the platoon section from the leading vehicle 1 to the rearmost third following vehicle 3C among the traveling paths (already traveling paths) on which the leading vehicle 1 has already traveled. Determines the allowable maximum vehicle speed V2 max that satisfies those turning performances for each following vehicle.
- the leading vehicle 1 calculates and sequentially stores the curvature of the traveling path, and determines the maximum curvature (maximum curvature) ⁇ max in the traveling path of the platoon section of the existing traveling paths. Then, the leading vehicle 1 obtains the allowable maximum vehicle speed V2 max for each following vehicle based on the maximum curvature ⁇ max and the turning performance of the following vehicles 2A to 2C. Then, the leading vehicle 1 sets the smallest value among the obtained maximum allowable vehicle speeds V2 max of the following vehicles 2A to 2C as the limited vehicle speed V1 max of the own vehicle, and the vehicle speed so that the own vehicle speed does not exceed the limited vehicle speed V1 max . Take control.
- the leading vehicle 1 is obtained based on the maximum curvature ⁇ max and the turning performance of one following vehicle 2A.
- the maximum allowable vehicle speed V2 max is set to the limited vehicle speed V1 max of the own vehicle.
- FIG. 11 shows an example of a vehicle following traveling system mounted on a following vehicle.
- the vehicle follow-up traveling system mounted on the following vehicle 2 has a vehicle control device 20a as a central configuration, and has an external world recognition device 21, a vehicle state acquisition device 22a, a reception device 23, a first transmission device 24, and a second transmission device 25. It includes a drive device 26 and a braking device 27.
- the vehicle control device 20a includes a microcomputer as a control unit and has the above-mentioned inter-vehicle distance control unit 201 as a main function, but does not have a maximum allowable vehicle speed calculation unit 202. Further, the vehicle control device 20a instructs the second transmission device 25 to transmit the information regarding the inter-vehicle distance d output from the outside world recognition device 21 to the leading vehicle 1 instead of the information regarding the allowable maximum vehicle speed V2 max .
- the vehicle state acquisition device 22a has a front-rear acceleration acquisition unit 222 and a vehicle speed acquisition unit 221 necessary for vehicle speed control, and has a yaw rate acquisition unit 223, a lateral acceleration acquisition unit 224, and a steering angle necessary for calculating the allowable maximum vehicle speed V2 max .
- the acquisition unit 225 is omitted.
- FIG. 12 shows an example of a vehicle following traveling system mounted on the leading vehicle.
- the vehicle follow-up traveling system mounted on the leading vehicle 1 is mainly composed of a vehicle control device 10a including a microcomputer as a control unit, and has a vehicle state acquisition device 11a, a reception device 12, an accelerator operation unit 13, and a brake operation unit 14. , A drive device 15 and a braking device 16.
- the vehicle state acquisition device 11a has a yaw rate acquisition unit 112, a lateral acceleration acquisition unit 113, and a steering angle acquisition unit 114 in addition to the vehicle speed acquisition unit 111.
- the yaw rate acquisition unit 112, the lateral acceleration acquisition unit 113, and the steering angle acquisition unit 114 are the same as the yaw rate acquisition unit 223, the lateral acceleration acquisition unit 224, and the steering angle acquisition unit 225 in the following vehicle 2 according to the first embodiment, respectively. Since it is the composition of, the explanation is omitted.
- the microcomputer of the vehicle control device 10a inputs various information output from the vehicle state acquisition device 11a, the receiving device 12, the accelerator operation unit 13, and the brake operation unit 14, and controls the result of calculation based on the various information. Is output to the drive device 15 and the braking device 16.
- the vehicle control device 10a has, as a main function, a function for acquiring information necessary for setting the limited vehicle speed V1 max , in addition to the above-mentioned two functions of the limited vehicle speed setting unit 101 and the vehicle speed control unit 102. ..
- This function is composed of five units: a mileage acquisition unit 103, a procession information acquisition unit 104, an existing procession information storage unit 105, a platoon length estimation unit 106, and an allowable maximum vehicle speed calculation unit 107.
- the mileage acquisition unit 103 acquires the own vehicle speed V1 from the output information of the vehicle speed acquisition unit 111, and acquires the mileage B of the own vehicle based on the own vehicle speed V1.
- the mileage B of the leading vehicle 1 can be obtained by integrating the product of the own vehicle speed V1 acquired in each control cycle of the microcomputer of the vehicle control device 10a by the control cycle time.
- the travel path information acquisition unit 104 acquires a physical quantity indicating the vehicle state at the actual travel position of the own vehicle from the output information of the vehicle state acquisition device 11a, and based on this physical quantity, the travel path at the actual travel position of the own vehicle. Acquires information (runway information) regarding the shape of.
- the curvature ⁇ 1 of the travel path at the travel position of the own vehicle can be mentioned.
- the curvature ⁇ 1 is calculated by appropriately substituting the own vehicle speed V1, the lateral acceleration ay , the yaw rate r, and the steering angle ⁇ into various relational expressions showing the basic motion characteristics of the vehicle.
- the various relational expressions showing the basic motion characteristics of the vehicle are the same as the various relational expressions used when calculating the curvature ⁇ 2 of the traveling path on which the following vehicle 2 is traveling in the first embodiment. Is omitted.
- Various relational expressions used for calculating the curvature ⁇ 1 in the leading vehicle 1 may be appropriately selected depending on what kind of acquisition unit is included in the vehicle state acquisition device 11a of the leading vehicle 1.
- the platoon section is relatively short, for example, when the following vehicle 2 is one, or when the leading vehicle 1 is traveling at a constant speed on the traveling path of the platoon section, the position of the trailing following vehicle 2 is started.
- the change in vehicle speed of the leading vehicle 1 is small up to the position of the leading vehicle 1, and it can be considered that the vehicle speed of the leading vehicle 1 is constant on the traveling path of the platoon section.
- each value of yaw rate, lateral acceleration or steering angle acquired in the traveling path of the platoon section indirectly indicates the magnitude relationship of the curvature ⁇ 1 in the traveling path of the platoon section.
- the yaw rate r or the lateral acceleration ay acquired by the vehicle state acquisition unit 11a is used instead of the curvature ⁇ 1. It may be acquired as it is as the travel route information.
- the existing mileage information storage unit 105 acquires the mileage B and the mileage information, the mileage B is associated with the mileage information and stored as the existing mileage information in the volatile memory of the microcomputer or the like.
- the existing travel path information is information regarding the shape of the travel path on which the leading vehicle 1 has already traveled.
- the procession length estimation unit 106 corresponds to the length of the procession section based on the inter-vehicle distances d (1), ..., D (n) (where n is a natural number) acquired from the output information of the receiving device 12. Estimate the formation length C.
- n is a natural number indicating the identification number of the following vehicle 2, as described above.
- the procession length C is specifically estimated based on the total value of the inter-vehicle distances d (1), ..., D (n) (where n is a natural number), but the vehicle length of the following vehicle 2 is known. If, this vehicle length may be added.
- the allowable maximum vehicle speed calculation unit 107 includes the mileage B acquired by the mileage acquisition unit 103, the existing mileage information stored in the existing mileage information storage unit 105, and the platoon estimated by the platoon length estimation unit 106. Based on the length C, the maximum allowable vehicle speed V2 max is set as follows.
- the allowable maximum vehicle speed calculation unit 107 subtracts the platoon length C from the mileage B of the own vehicle to specify the mileage Bend of the leading vehicle 1 corresponding to the traveling position of the last vehicle in the platoon. Then, the allowable maximum vehicle speed calculation unit 107 determines the maximum curvature ⁇ max in the platoon section from the curvature ⁇ 1 from the mileage B to the mileage Bend with reference to the existing travel road information. In addition, in order to save memory resources, the existing road information having a mileage less than the mileage Bend among the existing road information stored in the volatile memory or the like may be deleted.
- the allowable maximum vehicle speed calculation unit 107 calculates the allowable maximum vehicle speed V2 max for each of the following vehicles 2 based on the maximum curvature ⁇ max and the turning performance of the following vehicle 2.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max can be calculated by replacing the curvature ⁇ 2 of the above equation (2) or the equation (3) with the maximum curvature ⁇ max . That is, the allowable maximum vehicle speed V2 max is calculated as the square root value of the limit lateral acceleration aylim divided by the maximum curvature ⁇ max , or as the value obtained by dividing the limit yaw rate r lim by the maximum curvature ⁇ max . To.
- the allowable maximum vehicle speed V2 max is not calculated for all of the plurality of following vehicles 2, and one of the plurality of following vehicles 2 is used.
- the maximum allowable vehicle speed V2 max may be calculated for the vehicle.
- the allowable maximum vehicle speed calculation unit 107 refers to the existing procession information and refers to the platoon section.
- the maximum value of the yaw rate r or the lateral acceleration ay in the traveling path is determined. This is because it is considered that when the yaw rate r or the lateral acceleration ay in the traveling path of the platoon section becomes the maximum value, the curvature in the traveling path of the platoon section becomes the maximum curvature ⁇ max .
- the allowable maximum vehicle speed calculation unit 107 substitutes the maximum value of the yaw rate r into the equation (4) or substitutes the maximum value of the lateral acceleration ay into the equation (5), and the allowable maximum for each of the following vehicles 2. Calculate the vehicle speed V2 max .
- the limited vehicle speed setting unit 101 limits the vehicle speed V1 based on the allowable maximum vehicle speed V2 max (1), ..., V2 max (n) (where n is a natural number) of the following vehicle 2 calculated by the allowable maximum vehicle speed calculation unit 107.
- Set max .
- the limited vehicle speed setting unit 101 sets the allowable maximum vehicle speed V2 max (1) to the limited vehicle speed V1 max if there is one following vehicle 2, and the allowable maximum vehicle speed if there are a plurality of following vehicles 2.
- the smallest value among V2 max (1), ..., V2 max (n) (where n is a natural number of 2 or more) is set as the limit vehicle speed V1 max .
- the vehicle speed control unit 102 acquires the vehicle speed V1, the acceleration operation amount, and the braking operation amount from the output information of the vehicle speed acquisition unit 111, the accelerator operation unit 13, and the brake operation unit 14, and the acceleration operation amount, the vehicle speed V1, and the limited vehicle speed V1.
- the control command generated based on the max and the braking operation amount is output to the driving device 15 and the braking device 16.
- the vehicle speed control unit 102 controls the vehicle speed. Since the specific contents of the other vehicle speed control unit 102 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
- FIG. 13 shows an excerpt of an example of a main part of the control process that is repeatedly executed when the ignition switch is turned on in the vehicle control device of the following vehicle, excluding the process that realizes the inter-vehicle distance control unit 201.
- step S4001 the vehicle control device 20a of the following vehicle 2 acquires the inter-vehicle distance d between the own vehicle and the immediately preceding vehicle from the output information of the outside world recognition device 21.
- step S4002 the vehicle control device 20a of the following vehicle 2 instructs the second transmission device 25 to transmit information regarding the inter-vehicle distance d from the second transmission device 25 to the leading vehicle 1.
- FIG. 14 shows an excerpt of an example of a process that realizes the above-mentioned main function among the control processes that are repeatedly executed when the ignition switch is turned on in the vehicle control device of the leading vehicle.
- step S5001 the vehicle control device 10a of the leading vehicle 1 acquires the own vehicle speed V1 from the output information of the vehicle speed acquisition unit 111, and calculates the mileage B of the own vehicle based on the own vehicle speed V1.
- step S5002 the vehicle control device 10a of the leading vehicle 1 acquires a physical quantity indicating the vehicle state at the actual traveling position of the own vehicle from the output information of the vehicle state acquisition device 11a, and travel path information (for example, travel path information (for example) based on this physical quantity. Obtain the curvature ⁇ 1).
- the execution order of steps S5001 and S5002 may be interchanged.
- step S5003 the vehicle control device 10a of the leading vehicle 1 associates the mileage B acquired in step S5001 with the mileage information acquired in step S5002 and stores it in the volatile memory of the microcomputer as the existing lane information.
- step S5004 the vehicle control device 10a of the leading vehicle 1 has a platoon length based on the inter-vehicle distances d (1), ..., D (n) (where n is a natural number) acquired from the output information of the receiving device 12. Estimate C. Note that step S5004 may be executed before step S5003.
- step S5005 the vehicle control device 10a of the leading vehicle 1 is based on the mileage B acquired in step S5001, the platoon length C estimated in step S5002, and the existing lane information stored in step S5003.
- Calculate the maximum allowable vehicle speed V2 max Since the specific calculation method of the allowable maximum vehicle speed V2 max is as described in the above-mentioned allowable maximum vehicle speed calculation unit 107, the description thereof will be omitted.
- step S5006 the vehicle control device 10a of the leading vehicle 1 is based on the allowable maximum vehicle speed V2 max (1), ..., V2 max (n) (where n is a natural number) of the following vehicle 2 calculated in step S5005.
- V2 max the allowable maximum vehicle speed V2 max (1), ..., V2 max (n) (where n is a natural number) of the following vehicle 2 calculated in step S5005.
- V1 max the vehicle speed limit V1 max . Since steps S5007 to S5012 execute the same processing as in steps S2003 to S2008, the description thereof will be omitted.
- the following vehicle 2 measures the inter-vehicle distance d between the own vehicle and the immediately preceding vehicle, but the measurement mode of the inter-vehicle distance d is this. Not limited to.
- the leading vehicle 1 measures the inter-vehicle distance d between the own vehicle and the immediately following vehicle using a rear recognition device capable of recognizing an object existing behind the own vehicle. can do. This eliminates the need for the following vehicle 2 to transmit information regarding the inter-vehicle distance d to the leading vehicle 1.
- the leading vehicle 1 measures the inter-vehicle distance d between the own vehicle and the immediately preceding vehicle using the rear recognition device, and the following vehicle 2 is the leading vehicle 1.
- the rear recognition device it is possible to measure the inter-vehicle distance d between the own vehicle and the immediately preceding vehicle. As a result, the last vehicle in the procession does not need to transmit information regarding the inter-vehicle distance d to the first vehicle 1.
- the platoon length is estimated by the vehicle control device 10a of the leading vehicle 1.
- Part 106 can be omitted.
- the vehicle control device 10a of the leading vehicle 1 sets the platoon length C as a known fixed value stored in advance in the non-volatile memory of the microcomputer in the allowable maximum vehicle speed calculation unit 107, and determines the allowable maximum vehicle speed V2. Calculate max .
- the leading vehicle 1 has the maximum allowable vehicle speed based on the maximum curvature ⁇ max and the turning performance of the following vehicle 2 in the traveling road of the formation section of the existing traveling road.
- V2 max is calculated.
- the leading vehicle 1 sets the limited vehicle speed V1 max of the own vehicle based on the allowable maximum vehicle speed V2 max of the following vehicle 2, and controls the vehicle speed so that the own vehicle speed does not exceed the limited vehicle speed V1 max .
- the maximum allowable vehicle speed V2 max of the following vehicle 2 calculated by the maximum allowable vehicle speed calculation unit 107 is input to the limited vehicle speed setting unit 101, and then the limited vehicle speed V1 max is calculated.
- the limited vehicle speed V1 max may be directly selected based on the existing road information stored in the existing road information storage unit 105.
- the leading vehicle 1 sets the limited vehicle speed V1 max of the own vehicle based on the allowable maximum vehicle speed V2 max of the following vehicle 2, so that the own vehicle speed does not exceed the limited vehicle speed V1 max .
- the vehicle speed was controlled.
- the leading vehicle 1 may simply control the vehicle speed so that the own vehicle does not accelerate when the following vehicle 2 enters the curved road.
- the following vehicle 2 limits the vehicle speed to the leading vehicle 1 when it is determined that the own vehicle has entered a curved road based on the output information of the yaw rate acquisition unit 223, the lateral acceleration acquisition unit 224, or the steering angle acquisition unit 225. Sends a limit request signal requesting that it be done.
- the leading vehicle 1 controls the vehicle speed so that the own vehicle does not accelerate in response to the restriction request signal.
- the leading vehicle 1 controls the vehicle speed so that the own vehicle does not accelerate in response to the restriction request signal.
- the vehicle user's braking request during the output of the forced deceleration command instead of executing the process of determining the suitability of the forced deceleration command in a predetermined step during the control process of the leading vehicle 1, the vehicle user's braking request during the output of the forced deceleration command. It may be an interrupt process executed according to the above.
- the function of performing vehicle-to-vehicle communication is subdivided into three for convenience of function explanation, but the receiving device 23, the first transmitting device 24, and the second transmitting device 25 are combined into one. It may be configured as a communication device.
- the vehicle speed control unit 102 selects whether to output a normal acceleration command or a limited acceleration command, and whether to output a normal deceleration command or a forced deceleration command. I was making a choice. However, either the normal acceleration command from the accelerator operation unit 13 or the limit acceleration command from the vehicle speed control unit 102 is selected by the drive controller of the drive device 15, and the normal deceleration from the brake operation unit 14 is selected by the braking controller of the braking device 16. Either a command or a forced deceleration command from the vehicle speed control unit 102 may be selected.
- External world recognition device 25 ... Second transmission device , 202 ... Allowable maximum vehicle speed calculation unit, 221 ... Vehicle speed acquisition unit, 223 ... Yaw rate acquisition unit, 224 ... Lateral acceleration acquisition unit, 225 ... Steering angle acquisition unit, ay ... Lateral acceleration, aylim ... Limit lateral acceleration, r ... Yaw rate, r lim ... Limit yaw rate, V1 ... Own vehicle speed of the leading vehicle, V1d ... Predetermined vehicle speed, V1 max ... Limited vehicle speed, V2 max ... Allowable maximum vehicle speed of the following vehicle, ⁇ 1 ... Curvature at the running position of the leading vehicle, ⁇ max ... Maximum curvature on the track of the platoon section, ⁇ 2... Curvature at the traveling position of the following vehicle, ⁇ 2 est ... Forward curvature of the following vehicle
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Abstract
先頭車両(1)に後続車両(2)を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムの先頭車両(1)が、後続車両(2)の旋回走行性能を満たす後続車両(2)の許容最大車速(V2max)に基づいて、先頭車両(1)の速度を制限するための制限車速(V1max)を求め、先頭車両(1)の速度が制限車速(V1max)を超えないように、制動装置及び駆動装置を制御する。
Description
本発明は、車両制御装置、車両制御方法及び車両追従走行システムに関し、先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる追従走行制御に関する。
従来、設定速度に従って同一車線を走行する先行車両に追従するように自車両の制駆動力制御を行う追従走行制御が知られている(例えば特許文献1参照)。かかる制御では、自車両が隊列の先頭を走行している先頭走行状態であると判定すると、自車両の設定速度を第1上限値に変更し、自車両が先頭走行状態ではないと判定すると、自車両の設定速度を第1上限値より大きい値の第2上限値に変更している。
[規則91に基づく訂正 18.03.2022]
特開2015-020502号公報
ところで、先行車両が直線路を走行し、この先行車両に追従するように制御されている後続車両が曲線路を走行している状況では、先行車両が加速すると、後続車両において車両の進行方向と直角に発生する加速度である横加速度が過大となる可能性がある。従来の追従走行制御によれば、後続車両の先行車両への追従性を向上させるために先行車両の速度を制限しているが、後続車両に発生する横加速度までは考慮されていない。このため、後続車両において、乗り心地の低下、スリップ、荷崩れ等が発生するおそれがある。
そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、追従走行制御により曲線路で後続車両に発生し得る過大な横加速度を抑制する、車両制御装置、車両制御方法及び車両追従走行システムを提供することを目的とする。
このため、本発明に係る車両制御装置では、先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムの先頭車両に搭載され、入力した情報に基づいて演算した結果を制御指令として制動装置又は駆動装置へ出力するコントロール部を備え、このコントロール部は、後続車両の旋回走行性能を満たす後続車両の許容最大車速に基づいて、先頭車両の速度を制限するための制限車速を求め、先頭車両の速度が制限車速を超えないように、制動装置及び駆動装置へ制御指令を出力している。
また、本発明に係る車両制御方法は、先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムの先頭車両が、後続車両の旋回走行性能を満たす後続車両の許容最大車速に基づいて、先頭車両の速度を制限するための制限車速を求め、先頭車両の速度が制限車速を超えないように、制動装置及び駆動装置を制御している。
さらに、本発明に係る車両追従走行システムは、先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させるものであって、先頭車両は、コントロール部、制動装置及び駆動装置を備えている。コントロール部は、後続車両の旋回走行性能を満たす後続車両の許容最大車速に基づいて、先頭車両の速度を制限するための制限車速を求め、先頭車両の速度が制限車速を超えないように、先頭車両の加減速度を制御するための制御指令を出力する。制動装置は、制御指令に基づいて制動力を制御し、駆動装置は、制御指令に基づいて駆動力を制御する。
本発明に係る、車両制御装置、車両制御方法及び車両追従走行システムによれば、追従走行制御により曲線路で後続車両に発生し得る過大な横加速度を抑制することができる。
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
〔第1実施形態〕
(車両追従走行システムの概要)
図1~図3を参照して、第1実施形態に係る車両追従走行システムの概要について説明する。車両追従走行システムは、先頭車両に1台以上の後続車両を非機械的に順次連結することで、各後続車両を先行する直前の車両(直前車両)に追従して走行させるためのシステムである。なお、本明細書における車両は、道路上を走行する自動車である。
(車両追従走行システムの概要)
図1~図3を参照して、第1実施形態に係る車両追従走行システムの概要について説明する。車両追従走行システムは、先頭車両に1台以上の後続車両を非機械的に順次連結することで、各後続車両を先行する直前の車両(直前車両)に追従して走行させるためのシステムである。なお、本明細書における車両は、道路上を走行する自動車である。
図1は、車両追従走行システムによって複数台の車両で組まれる隊列を示す。図1における隊列は、隊列の先頭を走行する先頭車両1と、先頭車両1より後続である複数台の後続車両2と、を含んでいる。複数台の後続車両2はそれぞれ、自車両と直前車両との間における車間距離を一定に保ちつつ直前車両に追従して走行する。
図2は、車両追従走行システムによる後続車両が1台である隊列の走行状態の一例を示す。図2において、先頭車両1は曲線路を通過した後の直線路を走行中であり、後続車両2は曲線路を走行中である。
ところで、後続車両2では、乗り心地の低下、スリップの発生及び荷崩れの発生の少なくとも1つを抑制する観点から、後続車両2に固有の旋回走行性能が予め定められている。後続車両2の旋回走行性能は、横加速度の上限値(限界横加速度)aylimやヨーレートの上限値(限界ヨーレート)rlimで定められる。このような旋回走行性能を満たすために、後続車両2の速度には、これが走行する走行路に応じて上限値(許容最大車速)V2maxが設定される。許容最大車速V2maxは、後続車両2において、実際の横加速度ayが限界横加速度aylimとなったときの自車両の速度(自車速)である。あるいは、許容最大車速V2maxは、後続車両2において、実際のヨーレートrが限界ヨーレートrlimとなったときの自車速である。
後続車両2が相対的に曲率の大きい走行路を走行しているときの実際の横加速度及び実際のヨーレートは、相対的に曲率の小さい走行路を走行しているときと比較すると、車速上昇に応じて増大しやすい。このため、後続車両2が相対的に曲率の大きい走行路を走行しているときの実際の横加速度及び実際のヨーレートは、比較的低い車速で限界横加速度aylim及び限界ヨーレートrlimに到達する。したがって、相対的に曲率の大きい走行路を走行しているときの後続車両2の許容最大車速V2maxは、相対的に曲率の小さい走行路(直線路を含む)を走行しているときの後続車両2の許容最大車速V2maxと比較して小さくなる。
再び図2において、先頭車両1が曲線路を通過した後の直線路で加速すると、曲線路において先頭車両1に対して車間距離を一定に保って追従走行する後続車両2の速度(旋回速度)も上昇する。そして、後続車両2の速度が曲線路における許容最大車速V2maxを超えた場合には、後続車両2の実際の横加速度や実際のヨーレートが旋回走行性能で定められた限界値aylim,rlimを超えてしまう。これにより、乗り心地が低下したり、スリップや荷崩れが発生したりするおそれがある。
このため、後続車両2では、その走行位置において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大速度V2max(=u1)を求めて、その情報を先頭車両1に車車間通信で送信する。そして、先頭車両1では、自車速を制限するための制限車速V1maxを許容最大速度V2maxと同じ値(=u1)に設定して、自車速が制限車速V1maxを超えないように車速制御を行う。これによって、後続車両2の速度が許容最大車速V2maxを超えないようにして、後続車両2の実際の横加速度や実際のヨーレートを旋回走行性能で定められた限界値aylim,rlim以下に抑制する。
図3は、車両追従走行システムによる後続車両が3台である隊列の走行状態の一例を示す。図3において、先頭車両1及びこれに追従する第1後続車両2Aは曲線路を通過した後の直線路を走行中であり、第1後続車両2Aに追従する第2後続車両2Bは曲線路を走行中であり、第2後続車両2Bに追従する第3後続車両2Cは曲線路に進入する前の直線路を走行中である。
後続車両2A~2Cはそれぞれ、後続車両が1台である場合と同様に、各走行位置で旋回走行性能に基づいて許容最大車速V2maxを求めて、その情報を先頭車両1に車車間通信で送信する。具体的には、第1後続車両2Aは、走行中の直線路における許容最大車速V2max(=u1)を求めて、その情報を先頭車両1に送信する。第2後続車両2Bは、走行中の曲線路における許容最大車速V2max(=u2)を求めて、その情報を先頭車両1に送信する。第3後続車両2Cは、走行中の直線路における許容最大車速V2max(=u3)を求めて、その情報を先頭車両1に送信する。
先頭車両1では、後続車両2A~2Cの許容最大車速V2maxのうち最も小さい値を制限車速V1maxとして設定する。後続車両2A~2Cの旋回走行性能が共通である場合には、曲線路を走行中の第2後続車両2Bの許容最大車速V2max(=u2)が最も小さい値となる。したがって、先頭車両1では、第2後続車両2Bの許容最大車速V2max(=u2)を制限車速V1maxに設定し、このように設定した制限車速V1maxを自車速が超えないように車速制御を行う。これにより、後続車両2A~2Cの速度がそれぞれの許容最大車速V2maxを超えないようにして、後続車両2A~2Cのそれぞれの実際の横加速度や実際のヨーレートを旋回走行性能で定められた限界値aylim,rlim以下に抑制する。なお、第1~第3後続車両2A~2Cの旋回走行性能は相互に異なる値であってもよい。
要するに、第1実施形態では、後続車両2が各走行位置において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを求め、先頭車両1が後続車両2の許容最大車速V2maxに基づいて設定した自車両の制限車速V1maxを自車速が超えないように車速制御を行う。
(後続車両の車両追従走行システム)
図4は、後続車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。後続車両2に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置20を中心の構成として、外界認識装置21、車両状態取得装置22、受信装置23、第1送信装置24、第2送信装置25、駆動装置26及び制動装置27を備える。
図4は、後続車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。後続車両2に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置20を中心の構成として、外界認識装置21、車両状態取得装置22、受信装置23、第1送信装置24、第2送信装置25、駆動装置26及び制動装置27を備える。
外界認識装置21は、例えば、カメラ、レーダ、ソナー等によって、自車両の前方に存在する物体を認識する装置であり、具体的には、自車両と直前車両との車間距離dを計測して、その情報を出力する。
車両状態取得装置22は、自車両の車両状態を取得するための装置であり、車速取得部221、前後加速度取得部222、ヨーレート取得部223、横加速度取得部224及び舵角取得部225を含む。
車速取得部221は、車載の車速センサから出力される車速パルス信号やABS(Anti-lock Braking System)に代表される車両挙動制御装置での車速の推定結果等に基づいて自車速V2を取得し、自車速V2に関する情報を出力する。前後加速度取得部222は、車載の前後加速度センサを用いた計測によって自車両の前後加速度axを取得し、前後加速度axに関する情報を出力する。なお、前後加速度取得部222では、車速取得部221で取得された自車速V2の変化に基づいて前後加速度axを算出してもよい。
ヨーレート取得部223は、例えば車載のヨーレートセンサを用いた計測によって自車両のヨーレートrを取得し、ヨーレートrに関する情報を出力する。なお、ヨーレート取得部223では、ヨーレートセンサを用いた計測によらずに、自車速V2及び舵角δ等の物理量の計測値を用いて、ヨーレートrを算出してもよい。横加速度取得部224は、例えば車載の横加速度センサを用いた計測によって自車両の横加速度ayを取得し、横加速度ayに関する情報を出力する。なお、横加速度取得部224では、横加速度センサを用いた計測によらずに、自車速V2及び舵角δ等の物理量の計測値を用いて、横加速度ayを算出してもよい。舵角取得部225は、例えば車載の舵角センサを用いた計測によって自車両の舵角δを取得し、舵角δに関する情報を出力する。
受信装置23は、車両制御装置20の指示に従って、直前車両の速度(直前車速)Vfに関する情報を、自車両と直前車両との間の車車間通信を介して直前車両から受信する装置である。第1送信装置24は、自車両が隊列の最後尾車両でない場合には、車両制御装置20の指示に従って、車速取得部221及び前後加速度取得部222の出力情報を、自車両とこれに追従する直後の車両(直後車両)との間の車車間通信を介して直後車両へ送信する装置である。第2送信装置25は、車両制御装置20の指示に従って、車両制御装置20で算出された自車両の許容最大車速V2maxに関する情報を、自車両と先頭車両1との間の車車間通信を介して先頭車両1へ送信する装置である。
駆動装置26は、自車両の車輪の駆動力を発生する駆動源(エンジン、電動モータ又はこれらの組み合わせ)と、車両制御装置20からの加速指令に基づいて駆動力を制御する駆動コントローラと、を備える。
制動装置27は、自車両の車輪に制動力を与える制動機構(摩擦ブレーキ、ドラムブレーキ等)と、車両制御装置20からの減速指令に基づいて制動力を制御する制動コントローラと、を備える。
車両制御装置20のマイクロコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリ、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリ及び入出力ポートを備え、これらがバス接続されて構成される。後述する種々のマイクロコンピュータにおいても同様である。
車両制御装置20のマイクロコンピュータは、外界認識装置21、車両状態取得装置22及び受信装置23から出力された各種情報を入力して、各種情報に基づいて演算した結果を、第2送信装置25、駆動装置26及び制動装置27へ出力する。車両制御装置20は、主要機能として、自車両と直前車両との車間距離を目標値に保ちつつ直前車両に追従して走行させる車間制御部201、及び、各走行位置で自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを求める許容最大車速算出部202、の2つの機能を有する。
なお、車両制御装置20の各機能は、マイクロコンピュータにおいてプロセッサが不揮発性メモリから制御プログラムを揮発性メモリに読み出して実行することで実現されるものとする。ただし、車両制御装置20の機能の一部又は全部がハードウェアの構成により実現されることを排除するものではない。後述する種々の車両制御装置においても同様である。
車間制御部201は、自車両と直前車両との車間距離を隊列走行における目標値に保つために、自車両の駆動装置26への加速指令として加速度指令値Acomを出力し、制動装置27への減速指令として減速度指令値Dcomを出力する。ここで、車間距離の目標値は、一定値であるのみならず可変値であっても良い。すなわち、たとえば車速の上昇に応じて車間距離の目標値を大きくする等、走行状態の変化に伴って可変の距離を車間距離の目標値として用いてもよい。車間制御部201は、例えば下記の数式(1)に従って加速度指令値Acomを求める。
Acom=axf+Kx×Δx+Kv×Δv…(1)
Acom=axf+Kx×Δx+Kv×Δv…(1)
数式(1)において、Δxは、外界認識装置21の出力情報に基づいて取得した車間距離dとその目標値d*との差である(Δx=d-d*)。Δxは、車間距離dが目標値d*よりも長いときに正の値として算出される一方、車間距離dが目標値d*よりも短いときに負の値として算出される。また、Δvは、受信装置23の出力情報に基づいて取得した直前車速Vfと車速取得部221の出力情報に基づいて取得した自車速V2との差である(Δv=Vf-V2)。Δvは、直前車速Vfが自車速V2よりも速いときに正の値として算出され、直前車速Vfが自車速V2よりも遅いときに負の値として算出される。
数式(1)において、axfは、受信装置23の出力情報に基づいて取得した直前車両の前後加速度であって、直前車速Vfが増加する加速時には正の値として与えられ、直前車速Vfが低下する減速時には負の値として与えられる。また、Kx、Kvは、正の定数ゲインであって、マイクロコンピュータの不揮発性メモリに記憶されている制御定数である。
車間制御部201は、数式(1)に従って算出した加速度指令値Acomが正であるとき、加速度指令値Acomの加速指令を駆動装置26へ出力する。一方、車間制御部201は、数式(1)に従って算出した加速度指令値Acomが負であるとき、減速度指令値DcomをDcom=|Acom|として求め、求めた減速度指令値Dcomの減速指令を制動装置27へ出力する。
なお、車間制御部201における加速度指令値Acomの算出式を、数式(1)に限定するものではない。車間制御部201は、例えば、微分項や積分項を含む数式や、直前車両の前後加速度axfや直前車速Vfの情報を加工して使用する、あるいは、これらを用いない数式など、制御要求に応じて適宜採用することができる。
許容最大車速算出部202は、後続車両2の旋回走行性能して定められた限界横加速度aylim又は限界ヨーレートrlimと、後続車両2が走行している走行路の曲率κ2と、に基づいて許容最大車速V2maxを算出する。
限界横加速度aylim及び限界ヨーレートrlimは、マイクロコンピュータの不揮発性メモリに固定値として記憶させておくことができ、また、車両使用者によるスイッチ操作等により任意の値を指定し得る構成とすることができる。例えば、限界横加速度aylim又は限界ヨーレートrlimがスリップの発生を抑制する目的で規定されている場合には、走行路の路面状況に応じて限界横加速度aylim又は限界ヨーレートrlimを可変設定できるようにしてもよい。また、限界横加速度aylim又は限界ヨーレートrlimが荷崩れの発生を抑制する目的で規定されている場合には、積載量や積載高さに応じて限界横加速度aylim又は限界ヨーレートrlimを可変設定できるようにしてもよい。
許容最大車速V2maxは、下記の数式(2)に従って、限界横加速度aylimを曲率κ2で除算した値の平方根値として算出されるか、あるいは、下記の数式(3)に従って、限界ヨーレートrlimを曲率κ2で除算した値として算出される。
V2max=(aylim/κ2)1/2 …(2)
V2max=rlim/κ2 …(3)
V2max=(aylim/κ2)1/2 …(2)
V2max=rlim/κ2 …(3)
後続車両2が走行している走行路の曲率κ2は、車両の基本的な運動特性を示す各種関係式に、自車速V2、横加速度ay、ヨーレートr及び舵角δといった後続車両2の実際の走行位置における車両状態を示す物理量を適宜代入して算出される。例えば、後続車両2の走行位置における自車速V2及び横加速度ayが取得されている場合には、曲率κ2は、横加速度ayを自車速V2の二乗値で除算した値として算出できる(κ2=ay/V22)。また、後続車両2の走行位置における自車速V2及びヨーレートrが取得されている場合には、曲率κ2は、ヨーレートrを自車速V2で除算した値として算出できる(κ2=r/V2)。さらに、後続車両2の走行位置における自車速V2及び舵角δが取得され、後続車両2に固有の定数であるスタビリティファクタAとホイールベースLが既知の場合には、曲率κ2は、関係式(κ2=δ/(1+A×V22)×L)を用いて算出できる。
許容最大車速算出部202は、後続車両2が走行している走行路の曲率κ2を用いる代わりに、後続車両2の走行位置において取得されたヨーレートr又は横加速度ayを用いて許容最大車速V2maxを算出することができる。具体的には、許容最大車速V2maxは、下記の数式(4)に従って、限界横加速度aylimをヨーレートrで除算した値として算出されるか、又は、下記の数式(5)に従って、横加速度ayを限界ヨーレートrlimで除算した値として算出できる。
V2max=aylim/r …(4)
V2max=ay/rlim …(5)
V2max=aylim/r …(4)
V2max=ay/rlim …(5)
後続車両2の車両制御装置20における許容最大車速V2maxの算出方法は、後続車両2の車両状態取得装置22の具体的な構成に応じて適宜選択すればよい。許容最大車速算出部202により算出された許容最大車速V2maxに関する情報は、車両制御装置20から第2送信装置25へ出力された後、第2送信装置25から先頭車両1へ送信される。
(後続車両の車両追従走行システムの別例)
図5は、後続車両の車両追従走行システムの別例を説明するための模式図である。図5において、先頭車両1が曲線路を通過した後の直線路を走行中であり、ある後続車両2が曲線路に進入する前の直線路を走行している。前述の車両追従走行システムによれば、後続車両2が、実際に走行している直線路において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを算出していた。しかし本例では、図5に示すように、後続車両2が、これから走行する曲線路において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを算出する。すなわち、後続車両2が、これから走行する曲線路の曲率(前方曲率)κ2estと自車両の旋回走行性能とに基づいて許容最大車速V2max(=u2)を算出する。そして先頭車両1が自車両の制限車速V1maxを設定する際には、その許容最大車速V2max(=u2)を用いる。これにより、後続車両2が曲線路に進入する前に先頭車両1の制限速度V1maxを低く設定できるようにして、後続車両2がこれから走行する曲線路で発生する横加速度をより確実に抑制する。
図5は、後続車両の車両追従走行システムの別例を説明するための模式図である。図5において、先頭車両1が曲線路を通過した後の直線路を走行中であり、ある後続車両2が曲線路に進入する前の直線路を走行している。前述の車両追従走行システムによれば、後続車両2が、実際に走行している直線路において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを算出していた。しかし本例では、図5に示すように、後続車両2が、これから走行する曲線路において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを算出する。すなわち、後続車両2が、これから走行する曲線路の曲率(前方曲率)κ2estと自車両の旋回走行性能とに基づいて許容最大車速V2max(=u2)を算出する。そして先頭車両1が自車両の制限車速V1maxを設定する際には、その許容最大車速V2max(=u2)を用いる。これにより、後続車両2が曲線路に進入する前に先頭車両1の制限速度V1maxを低く設定できるようにして、後続車両2がこれから走行する曲線路で発生する横加速度をより確実に抑制する。
具体的には、後続車両2の車両制御装置20は、数式(2)において、曲率κ2と置き換えて前方曲率κ2estを代入するとともに、限界横加速度aylimを代入することで、許容最大車速V2maxを算出する。あるいは、数式(3)において、曲率κ2と置き換えて前方曲率κ2estを代入するとともに、限界ヨーレートrlimを代入することで、許容最大車速V2maxを算出する。それから、車両制御装置20は、前方曲率κ2est及び自車両の旋回走行性能に基づいて算出した許容最大車速V2maxと、自車両が実際に走行している走行位置において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxと、を比較する。そして、車両制御装置20は、比較の結果、小さい方の許容最大車速V2maxに関する情報を先頭車両1に送信する。先頭車両1が自車両の制限車速V1maxを設定する際には、小さい方の許容最大車速V2maxを用いる。
前方曲率κ2estは、外界認識装置21で認識される外界情報に基づいて推定できる。例えば、外界認識装置21がそのカメラ画像を画像処理することで道路区画線(白線)を認識可能に構成されている場合には、認識した道路区画線から前方曲率κ2estを推定できる。また、外界認識装置21がそのカメラ画像処理によって、自車両と直前車両との車間距離dに加えて、相対位置及び相対角度を取得可能である場合には、これらの取得データから直前車両の走行軌跡として補間される曲線に基づいて前方曲率κ2estを推定できる。例えば、取得データから2次平面において自車両の前後方向に延びる直線と直前車両の前後方向に延びる直線とを特定し、これら2つの直線に接しつつ自車両と直前車両との間を、変曲点を介さずに結ぶ曲線に基づいて前方曲率κ2estを推定できる。
また、前方曲率κ2estは、地図情報から前方走行路の道路形状を特定することで推定できる。例えば、後続車両2がGPS(Global Positioning System)やロケータ等によって自車両位置を取得できる場合には、取得した自車両位置に対応する地図情報を地図情報データベースから読み出して前方走行路の道路形状を特定して、前方曲率κ2estを推定できる。
さらに、前方曲率κ2estは、直前車両の車両状態の履歴を取得することで推定できる。例えば、直前車両の車両状態取得装置22で取得した車両状態に関する物理量(前後加速度ax、横加速度ay、ヨーレートr、車速V2等)を直後車両の受信装置23で受信し、これらの物理量の積分値を用いたデッドレコニングによって直前車両の走行軌跡を推定可能である。直後車両は、推定した走行軌跡に基づいて、前方曲率κ2estを推定できる。あるいは、直前車両が自車両位置を取得して送信可能に構成されている場合には、直後車両は直前車両の自車両位置の履歴によって走行軌跡を推定し、この推定した走行軌跡に基づいて、前方曲率κ2estを推定できる。
(先頭車両の車両追従走行システム)
図6は、先頭車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。先頭車両1に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置10を中心の構成として、車両状態取得装置11、受信装置12、アクセル操作部13、ブレーキ操作部14、駆動装置15及び制動装置16を備える。車両状態取得装置11は車速取得部111を有している。なお、車速取得部111は、後続車両2の車速取得部221と同様の構成であるので、その説明を割愛する。
図6は、先頭車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。先頭車両1に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置10を中心の構成として、車両状態取得装置11、受信装置12、アクセル操作部13、ブレーキ操作部14、駆動装置15及び制動装置16を備える。車両状態取得装置11は車速取得部111を有している。なお、車速取得部111は、後続車両2の車速取得部221と同様の構成であるので、その説明を割愛する。
受信装置12は、自車両と後続車両2との間の車車間通信によって、各後続車両2から許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)に関する情報を受信して車両制御部へ出力する装置である。ここでnは、後続車両2の識別番号を示す1以上の整数(自然数)であり、例えば、車車間通信によって、先頭車両1に後続する順番に昇順で割り当てられる。
アクセル操作部13は、車両使用者が自車両を加速させるための加速操作量を入力する機構(例えばアクセルペダル)であり、加速操作量(例えばアクセル開度)を検出してその情報を出力するために図示省略の加速操作量センサを備える。加速操作量は、これが増大するに従って自車速が高くなる正の値である。
ブレーキ操作部14は、車両使用者が自車両を減速させるための制動操作量を入力する機構(例えばブレーキペダル)であり、制動操作量(例えばブレーキ踏量)を検出してその情報を出力するために図示省略の制動操作量センサを備える。制動操作量は、これが増大するに従って自車速が低くなる正の値である。
駆動装置15は、自車両の車輪の駆動力を発生する駆動源(エンジン、電動モータ又はこれらの組み合わせ)と、車両制御装置10から出力された制御指令に基づいて駆動力を制御する駆動コントローラと、を備える。車両制御装置10から駆動装置15へ出力される制御指令には、通常加速指令と制限加速指令とがある。
制動装置16は、自車両の車輪に制動力を与える制動機構(摩擦ブレーキ、ドラムブレーキ等)と、車両制御装置10から出力された制御指令に基づいて制動力を制御する制動コントローラと、を備える。車両制御装置10から制動装置16へ出力される制御指令には、通常減速指令と強制減速指令とがある。
車両制御装置10のマイクロコンピュータは、車速取得部111、受信装置12、アクセル操作部13及びブレーキ操作部14から出力された各種情報を入力して、各種情報に基づいて演算した結果を制御指令として駆動装置15及び制動装置16へ出力する。車両制御装置10は、主要機能として、制限車速設定部101及び車速制御部102の2つの機能を有する。
制限車速設定部101は、受信装置12の出力情報から後続車両2の許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)(但し、nは自然数)を取得し、この許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)に基づいて制限車速V1maxを設定する。具体的には、後続車両2が1台である場合、許容最大車速V2max(1)を制限車速V1maxに設定する。あるいは、後続車両2が複数台である場合、許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)(但し、nは2以上の自然数)のうち最も小さい値を制限車速V1maxに設定する。
車速制御部102は、車速取得部111、アクセル操作部13及びブレーキ操作部14の出力情報から自車速V1、加速操作量及び制動操作量を取得し、加速操作量、自車速V1、制限車速V1max及び制動操作量に基づいて生成された制御指令を駆動装置15及び制動装置16へ出力する。これにより車速制御部102は車速制御を行う。
車速制御部102は、基本的には、車両使用者の加速要求に伴う加速操作量に基づいて生成された通常加速指令を、駆動装置15へ出力する制御指令とする。しかし、車速制御部102は、自車速V1が制限車速V1maxより低い所定車速V1dを超えている場合には、自車両の加速を制限するために、加速操作量を低下させた補正後加速操作量に基づいて制限加速指令を生成し、この制限加速指令を、駆動装置15へ出力する制御指令とする。具体的には、車速制御部102は、自車速V1が制限車速V1max以下の範囲で所定車速V1dより高い場合には、自車両が加速可能な範囲で加速操作量を低下させる。加速操作量に対する補正後加速操作量の低下幅は、制限車速V1maxと自車速V1との偏差(=V1max-V1)が小さくなるに従って増大するように設定されてもよい。一方、車速制御部102は、自車速V1が制限車速V1maxを超えている場合には、自車両が実質的に加速しない値(例えば零)まで加速操作量を低下させる。
なお、車両制御装置10は、加速操作量が増大するに従って(すなわち前後加速度が大きくなるに従って)所定車速V1dが制限車速V1maxから離れていくように、加速操作量の大きさに応じて所定車速V1dを可変に設定してもよい。また、車両制御装置10は、自車速V1が所定車速V1dを超えている場合でも、加速操作量が入力されていないとき、あるいは加速操作量が車両使用者の加速要求を示す値でないときには、制限加速指令の出力を省略できる。
また、車速制御部102は、基本的には、車両使用者の制動要求に伴う制動操作量に基づいて生成された通常減速指令を、制動装置16へ出力する制御指令とする。しかし、車速制御部102は、自車速V1が制限車速V1maxを超えた場合には、自車速V1を制限車速V1max以下に低下させるために、自車両を強制的に減速させる強制減速指令を、制動装置16へ出力する制御指令とする。強制減速指令を出力するときの制動操作量は、固定値とするか、あるいは、制限車速V1maxに対する自車速V1の超過量に応じて可変に設定してもよい。
ここで、強制減速指令を出力している間に、車両使用者の制動要求が発生する、すなわち、車両制御装置10においてブレーキ操作部14の出力情報から取得された制動操作量が車両使用者による制動要求を示す値となる状況が想定される。この状況において、車速制御部102は、強制減速指令に従って制動したときよりも通常減速指令に従って制動したときの方が自車両の減速変化が大きくなると予測した場合には、通常減速指令を、制動装置16へ出力する制御指令とする。一方、車速制御部102は、強制減速指令に従って制動したときよりも通常減速指令に従って制動したときの方が自車両の減速変化が小さくなると予測した場合には、引き続き強制減速指令を、制動装置16へ出力する制御指令とする。
強制減速指令に従って制動したときの減速変化と通常減速指令に従って制動したときの減速変化との大小予測は以下のようにして行うことができる。例えば、車速制御部102は、強制減速指令を出力するときの制動操作量とブレーキ操作部14の出力情報から取得された制動操作量とを比較することで、減速変化の大小を予測することができる。
なお、車速制御部102は、強制減速指令に従って制動したときの減速変化と通常減速指令に従って制動したときの減速変化が同じであると判断した場合には、強制減速指令又は通常減速指令のいずれを制御指令としてもよい。
(後続車両における制御処理の主要部)
図7は、後続車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、許容最大車速算出部202を実現する処理の一例を抜粋して示す。
図7は、後続車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、許容最大車速算出部202を実現する処理の一例を抜粋して示す。
ステップS1001(図中では「S1001」と略記する。以下同様である。)では、後続車両2の車両制御装置20が、自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを算出する。許容最大車速V2maxの具体的な算出方法については、後続車両2の車両追従走行システム及びその別例に関する上記記載を参照されたい。
ステップS1002では、後続車両2の車両制御装置20が第2送信装置25へ指示して、算出した許容最大車速V2maxに関する情報を第2送信装置25から先頭車両1へ送信させる。
(先頭車両における制御処理の主要部)
図8は、先頭車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、制限車速設定部101及び車速制御部102を実現する処理の一例を抜粋して示す。
図8は、先頭車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、制限車速設定部101及び車速制御部102を実現する処理の一例を抜粋して示す。
ステップS2001では、先頭車両1の車両制御装置10が受信装置12へ指示して、受信装置12に後続車両2の許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)(但し、nは自然数)に関する情報を受信させる。
ステップS2002では、先頭車両1の車両制御装置10が、受信装置12の出力情報から取得した後続車両2の許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)(但し、nは自然数)に基づいて、自車両の制限車速V1maxを設定する。
ステップS2003では、先頭車両1の車両制御装置10が、自車速V1は制限車速V1maxよりも大きいか否かを判定する。そして、先頭車両1の車両制御装置10が、自車速V1は制限車速V1maxよりも大きい、と判定した場合には(YES)、処理をステップS2004へ進める。一方、先頭車両1の車両制御装置10が、自車速V1は制限車速V1max以下である、と判定した場合には(NO)、処理をステップS2007へ進める。
ステップS2004では、先頭車両1の車両制御装置10が駆動装置15へ制限加速指令を出力する。制限加速指令は、前述のように、車両使用者の加速要求に伴う加速操作量を自車両が実質的に加速しない値まで低下させた補正後加速操作量に基づいて生成される。
ステップS2005では、先頭車両1の車両制御装置10が制動装置16へ強制減速指令を出力する。ステップS2006では、先頭車両1の車両制御装置10が強制減速指令の適否判断を行う。強制減速指令の適否判断の具体的な処理内容については後述する。
ステップS2007では、先頭車両1の車両制御装置10が、自車速V1は所定車速V1dより大きいか否か、を判定する。そして、先頭車両1の車両制御装置10が、自車速V1は所定車速V1dより大きい、と判定した場合には(YES)、処理をステップS2008へ進める。一方、先頭車両1の車両制御装置10が、自車速V1は所定車速V1d以下である、と判定した場合には(NO)、自車速を制限することなく本制御処理を終了する。
ステップS2008では、先頭車両1の車両制御装置10が駆動装置15へ制限加速指令を出力する。本ステップで出力される制限加速指令は、ステップS2004における制限加速指令と異なり、前述のように、車両使用者の加速要求に伴う加速操作量を自車両が加速可能な範囲で低下させた補正後加速操作量に基づいて生成される。
(強制減速指令の適否判断)
図9は、先頭車両の車両制御装置において行われる図8の制御処理のうち、ステップS2006における強制減速指令の適否判断の一例を示すサブルーチンである。
図9は、先頭車両の車両制御装置において行われる図8の制御処理のうち、ステップS2006における強制減速指令の適否判断の一例を示すサブルーチンである。
ステップS3001では、先頭車両1の車両制御装置10が、車両使用者の制動要求があるか否かを判定する。車両使用者の制動要求の有無は、前述のように、ブレーキ操作部14の出力情報から取得された制動操作量の値に基づいて判定可能である。
ステップS3002では、先頭車両1の車両制御装置10が、強制減速指令に従って制動したときよりも通常減速指令に従って制動したときの方が自車両の減速変化が大きいか否か、を判定する。先頭車両1の車両制御装置10が、強制減速指令に従って制動したときよりも通常減速指令に従って制動したときの方が自車両の減速変化が大きいと判定した場合には(YES)、強制減速指令の出力は適当でないと判断する。そして、処理をステップS3003へ進める。一方、先頭車両1の車両制御装置10が、強制減速指令に従って制動したときの自車両の減速変化が通常減速指令に従って制動したときの自車両の減速変化以上であると判定した場合には(NO)、強制減速指令の出力は適当であると判断する。そして、ステップS3003を省略して本サブルーチンを終了する。
ステップS3003では、先頭車両1の車両制御装置10は、ブレーキ操作部14の出力情報から取得された制動操作量に基づいて通常減速指令を生成し、強制減速指令に代えて、通常減速指令を制御指令として制動装置16へ出力する。
このように、第1実施形態の車両追従走行システムでは、後続車両2において、自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを求め、先頭車両1において、後続車両2から送信された許容最大車速V2maxに基づいて自車両の制限車速V1maxを求めている。そして、先頭車両1は自車速V1が制限車速V1maxを超えないように車速制御を行っている。これにより、曲線路を走行する後続車両2において、乗り心地の低下、スリップや荷崩れの少なくとも1つが発生するような過大な横加速度を抑制することができる。
〔第2実施形態〕
(車両追従走行システムの概要)
図10を参照して、第2実施形態に係る車両追従走行システムの概要について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる点について説明するので、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して、その説明を割愛ないし簡略化する。
(車両追従走行システムの概要)
図10を参照して、第2実施形態に係る車両追従走行システムの概要について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる点について説明するので、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して、その説明を割愛ないし簡略化する。
図10は、車両追従走行システムによる後続車両が3台である隊列の走行状態の一例を示す。図10において、先頭車両1に、第1後続車両2A、第2後続車両2B及び第3後続車両2Cが非機械的に順次連結して、後続車両2A~2Cのそれぞれが直前車両に追従して走行している。前述の車両追従走行システムによれば、後続車両2A~2Cがそれぞれ、自車両が実際に走行している走行路、あるいは、自車両がこれから走行する走行路において、自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを求めていた。しかし、本実施形態では、先頭車両1が、既に走行した走行路(既走行路)のうち先頭車両1から最後尾の第3後続車両3Cまでの隊列区間の走行路において、後続車両2A~2Cがそれらの旋回走行性能を満たす許容最大車速V2maxを後続車両毎に求める。
具体的には、先頭車両1は、走行中の走行路の曲率を算出して逐次記憶し、既走行路のうち隊列区間の走行路で最大となる曲率(最大曲率)κmaxを決定する。それから、先頭車両1は、最大曲率κmaxと後続車両2A~2Cの旋回走行性能とに基づいて後続車両毎に許容最大車速V2maxを求める。そして、先頭車両1は、求めた後続車両2A~2Cの許容最大車速V2maxのうち最も小さい値を自車両の制限車速V1maxに設定し、自車速が制限車速V1maxを超えないように車速制御を行う。なお、図示省略するが、先頭車両1に単一の後続車両2Aが追従走行する場合には、先頭車両1は、最大曲率κmaxと1台の後続車両2Aの旋回走行性能とに基づいて求めた許容最大車速V2maxを自車両の制限車速V1maxに設定する。
(後続車両の車両追従走行システム)
図11は、後続車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。後続車両2に搭載される車両追従走行システムは、車両制御装置20aを中心の構成として、外界認識装置21、車両状態取得装置22a、受信装置23、第1送信装置24、第2送信装置25、駆動装置26及び制動装置27を備える。
図11は、後続車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。後続車両2に搭載される車両追従走行システムは、車両制御装置20aを中心の構成として、外界認識装置21、車両状態取得装置22a、受信装置23、第1送信装置24、第2送信装置25、駆動装置26及び制動装置27を備える。
車両制御装置20aは、コントロール部としてマイクロコンピュータを含み、主要機能として前述の車間制御部201を有しているが、許容最大車速算出部202を有していない。また、車両制御装置20aは、許容最大車速V2maxに関する情報に代えて、外界認識装置21から出力された車間距離dに関する情報を先頭車両1へ送信するように第2送信装置25へ指示する。
車両状態取得装置22aは、車速制御に必要な前後加速度取得部222及び車速取得部221を有し、許容最大車速V2maxの算出に必要な、ヨーレート取得部223、横加速度取得部224及び舵角取得部225は省略されている。
(先頭車両の車両追従走行システム)
図12は、先頭車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。先頭車両1に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置10aを中心の構成として、車両状態取得装置11a、受信装置12、アクセル操作部13、ブレーキ操作部14、駆動装置15及び制動装置16を備える。車両状態取得装置11aは、車速取得部111に加えて、ヨーレート取得部112、横加速度取得部113及び舵角取得部114を有している。
図12は、先頭車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。先頭車両1に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置10aを中心の構成として、車両状態取得装置11a、受信装置12、アクセル操作部13、ブレーキ操作部14、駆動装置15及び制動装置16を備える。車両状態取得装置11aは、車速取得部111に加えて、ヨーレート取得部112、横加速度取得部113及び舵角取得部114を有している。
なお、ヨーレート取得部112、横加速度取得部113及び舵角取得部114はそれぞれ、第1実施形態に係る後続車両2における、ヨーレート取得部223、横加速度取得部224及び舵角取得部225と同様の構成であるので、その説明を割愛する。
車両制御装置10aのマイクロコンピュータは、車両状態取得装置11a、受信装置12、アクセル操作部13及びブレーキ操作部14から出力された各種情報を入力して、各種情報に基づいて演算した結果を制御指令として駆動装置15及び制動装置16へ出力する。
車両制御装置10aは、主要機能として、前述の制限車速設定部101及び車速制御部102の2つの機能に加えて、制限車速V1maxを設定する際に必要な情報を取得するための機能を有する。この機能は、走行距離取得部103、走行路情報取得部104、既走行路情報記憶部105、隊列長さ推定部106及び許容最大車速算出部107の5つで構成される。
走行距離取得部103は、車速取得部111の出力情報から自車速V1を取得し、この自車速V1に基づいて自車両の走行距離Bを取得する。例えば、先頭車両1の走行距離Bは、車両制御装置10aのマイクロコンピュータにおける各制御周期で取得された自車速V1に制御周期時間を乗算した乗算値を積算することで取得可能である。
走行路情報取得部104は、車両状態取得装置11aの出力情報から自車両の実際の走行位置における車両状態を示す物理量を取得し、この物理量に基づいて、自車両の実際の走行位置における走行路の形状に関する情報(走行路情報)を取得する。
走行路情報としては、自車両の走行位置における走行路の曲率κ1があげられる。曲率κ1は、自車速V1、横加速度ay、ヨーレートr及び舵角δを、車両の基本的な運動特性を示す各種関係式に適宜代入して算出される。車両の基本的な運動特性を示す各種関係式については、第1実施形態において後続車両2が走行している走行路の曲率κ2を算出する際に用いる各種関係式と同様であるので、その説明を割愛する。先頭車両1における曲率κ1の算出に用いる各種関係式は、先頭車両1の車両状態取得装置11aにいかなる取得部が含まれているかによって適宜選択すればよい。
なお、例えば後続車両2が1台である等、隊列区間が比較的短いときや、先頭車両1が隊列区間の走行路において定速走行を行っていたときには、最後尾の後続車両2の位置から先頭車両1の位置までで先頭車両1の車速変化が小さく、その隊列区間の走行路において先頭車両1の車速が一定であるとみなすことができる場合がある。この場合には、隊列区間の走行路において取得された、ヨーレート、横加速度または舵角の各値は、その隊列区間の走行路における曲率κ1の大小関係を間接的に示しているといえる。したがって、隊列区間の走行路において先頭車両1の車速が一定であるとみなすことができる場合には、曲率κ1に代えて、車両状態取得部11aで取得されたヨーレートrまたは横加速度ayを、走行路情報としてそのまま取得してもよい。
既走行路情報記憶部105は、走行距離B及び走行路情報を取得するたびに、走行路情報に走行距離Bを関連付けて既走行路情報としてマイクロコンピュータの揮発性メモリ等に記憶する。既走行路情報は、先頭車両1が既に走行した走行路の形状に関する情報である。
隊列長さ推定部106は、受信装置12の出力情報から取得された車間距離d(1),…,d(n)(但し、nは自然数)に基づいて、隊列区間の長さに相当する隊列長さCを推定する。ここでnは、前述のように、後続車両2の識別番号を示す自然数である。隊列長さCは、具体的には、車間距離d(1),…,d(n)(但し、nは自然数)の合計値に基づいて推定されるが、後続車両2の車両長が既知である場合には、この車両長を加算してもよい。
許容最大車速算出部107は、走行距離取得部103で取得された走行距離Bと、既走行路情報記憶部105で記憶された既走行路情報と、隊列長さ推定部106で推定された隊列長さCと、に基づいて、以下のようにして許容最大車速V2maxを設定する。
先ず、許容最大車速算出部107は、自車両の走行距離Bから隊列長さCを減算して、隊列の最後尾車両の走行位置に対応する先頭車両1の走行距離Bendを特定する。そして、許容最大車速算出部107は、既走行路情報を参照して、走行距離Bから走行距離Bendまでの曲率κ1の中から隊列区間の走行路における最大曲率κmaxを決定する。なお、メモリ資源を節約するために、揮発性メモリ等に記憶されている既走行路情報のうち走行距離Bend未満の既走行路情報は消去されてもよい。
次に、許容最大車速算出部107は、最大曲率κmaxと後続車両2の旋回走行性能とに基づいて後続車両2のそれぞれについて許容最大車速V2maxを算出する。許容最大車速V2maxは、上記の数式(2)又は数式(3)の曲率κ2を最大曲率κmaxで置き換えて算出可能である。すなわち、許容最大車速V2maxは、限界横加速度aylimを最大曲率κmaxで除算した値の平方根値として算出されるか、あるいは、限界ヨーレートrlimを最大曲率κmaxで除算した値として算出される。なお、複数台の後続車両2の旋回走行性能が同様である場合には、複数台の後続車両2の全てについて許容最大車速V2maxを算出せずに、複数台の後続車両2のうちの1台について許容最大車速V2maxを算出してもよい。
なお、走行路情報取得部104によりヨーレートrまたは横加速度ayを走行路情報としてそのまま取得している場合には、許容最大車速算出部107は、既走行路情報を参照して、隊列区間の走行路におけるヨーレートrまたは横加速度ayの最大値を決定する。これは、隊列区間の走行路におけるヨーレートrまたは横加速度ayが最大値となるときに、隊列区間の走行路における曲率が最大曲率κmaxになると考えられるからである。そして、許容最大車速算出部107は、数式(4)にヨーレートrの最大値を代入、または、数式(5)に横加速度ayの最大値を代入して、後続車両2のそれぞれについて許容最大車速V2maxを算出する。
制限車速設定部101は、許容最大車速算出部107で算出された後続車両2の許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)(但し、nは自然数)に基づいて制限車速V1maxを設定する。具体的には、制限車速設定部101は、後続車両2が1台であれば許容最大車速V2max(1)を制限車速V1maxに設定し、後続車両2が複数台であれば許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)(但し、nは2以上の自然数)のうち最も小さい値を制限車速V1maxに設定する。
車速制御部102は、車速取得部111、アクセル操作部13及びブレーキ操作部14の出力情報から自車速V1、加速操作量及び制動操作量を取得し、加速操作量、自車速V1、制限車速V1max及び制動操作量に基づいて生成された制御指令を駆動装置15及び制動装置16へ出力する。これにより車速制御部102は車速制御を行う。その他の車速制御部102に関する具体的な内容については、第1実施形態と同様であるので、その説明を割愛する。
(後続車両における制御処理の主要部)
図13は、後続車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、車間制御部201を実現する処理を除く主要部の一例を抜粋して示す。
図13は、後続車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、車間制御部201を実現する処理を除く主要部の一例を抜粋して示す。
ステップS4001では、後続車両2の車両制御装置20aが、外界認識装置21の出力情報から自車両と直前車両との車間距離dを取得する。
ステップS4002では、後続車両2の車両制御装置20aが第2送信装置25へ指示して、車間距離dに関する情報を第2送信装置25から先頭車両1へ送信させる。
(先頭車両における制御処理の主要部)
図14は、先頭車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち前述の主要機能を実現する処理の一例を抜粋して示す。
図14は、先頭車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち前述の主要機能を実現する処理の一例を抜粋して示す。
ステップS5001では、先頭車両1の車両制御装置10aが、車速取得部111の出力情報から自車速V1を取得し、この自車速V1に基づいて自車両の走行距離Bを算出する。
ステップS5002では、先頭車両1の車両制御装置10aが、車両状態取得装置11aの出力情報から自車両の実際の走行位置における車両状態を示す物理量を取得し、この物理量に基づいて走行路情報(例えば曲率κ1)を取得する。なお、ステップS5001及びステップS5002の実行順を相互に入れ替えてもよい。
ステップS5003では、先頭車両1の車両制御装置10aが、ステップS5002で取得した走行路情報にステップS5001で取得した走行距離Bを関連付けて既走行路情報としてマイクロコンピュータの揮発性メモリ等に記憶する。
ステップS5004では、先頭車両1の車両制御装置10aが、受信装置12の出力情報から取得した車間距離d(1),…,d(n)(但し、nは自然数)に基づいて、隊列長さCを推定する。なお、ステップS5004は、ステップS5003よりも前に実行されてもよい。
ステップS5005では、先頭車両1の車両制御装置10aが、ステップS5001で取得した走行距離Bと、ステップS5002で推定した隊列長さCと、ステップS5003で記憶した既走行路情報と、に基づいて、許容最大車速V2maxを算出する。許容最大車速V2maxの具体的な算出方法については、上記の許容最大車速算出部107について説明した通りであるので、その説明を割愛する。
ステップS5006では、先頭車両1の車両制御装置10aが、ステップS5005で算出された後続車両2の許容最大車速V2max(1),…,V2max(n)(但し、nは自然数)に基づいて制限車速V1maxを設定する。なお、ステップS5007~ステップS5012では、ステップS2003~ステップS2008と同様の処理を実行するので、その説明を割愛する。
上記のように、先頭車両1で隊列長さCを推定するために、後続車両2では、自車両と直前車両との車間距離dを計測しているが、車間距離dの計測態様は、これに限られない。例えば、後続車両2が1台である場合には、先頭車両1が、自車の後方に存在する物体を認識可能な後方認識装置を用いて、自車両と直後車両との車間距離dを計測することができる。これにより、後続車両2は車間距離dに関する情報を先頭車両1へ送信する必要がなくなる。また、後続車両2が複数台である場合には、先頭車両1が後方認識装置を用いて自車両と直後車両との車間距離dを計測することに加え、後続車両2が、先頭車両1と同様の後方認識装置を用いて、自車両と直後車両との車間距離dを計測することができる。これにより、隊列の最後尾車両は車間距離dに関する情報を先頭車両1へ送信する必要がなくなる。
後続車両2の車間制御部における車間距離の目標値が一定値で、車間制御による実際の隊列長さCの変化が想定し難い場合には、先頭車両1の車両制御装置10aにおいて隊列長さ推定部106を省略することができる。この場合には、先頭車両1の車両制御装置10aは、許容最大車速算出部107において、隊列長さCをマイクロコンピュータの不揮発性メモリ等に予め記憶された既知の固定値として、許容最大車速V2maxを算出する。
このように、第2実施形態の車両追従走行システムでは、先頭車両1が、既走行路のうち隊列区間の走行路における最大曲率κmaxと後続車両2の旋回走行性能とに基づいて許容最大車速V2maxを求めている。そして、先頭車両1は、後続車両2の許容最大車速V2maxに基づいて自車両の制限車速V1maxを設定し、自車速が制限車速V1maxを超えないように車速制御を行う。これにより、曲線路を走行する後続車両2において、乗り心地の低下、スリップや荷崩れの少なくとも1つが発生するような過大な横加速度の発生を抑制できるだけでなく、以下のような顕著な効果を奏する。すなわち、後続車両2において許容最大車速V2maxの演算が不要となり、隊列長さの変化が想定し難い場合には車間距離dに関する情報の送信も不要となるため、後続車両2における処理負担が軽減され、計算資源を車間制御等の他の制御に振り分けることが可能となる。
尚、上述の通り、図12では許容最大車速算出部107で算出された後続車両2の許容最大車速V2maxを制限車速設定部101に入力してから制限車速V1maxを算出していたが、既走行路情報記憶部105に記憶された既走行路情報をもとに制限車速V1maxをダイレクトに選択してもよい。
尚、上述の通り、図12では許容最大車速算出部107で算出された後続車両2の許容最大車速V2maxを制限車速設定部101に入力してから制限車速V1maxを算出していたが、既走行路情報記憶部105に記憶された既走行路情報をもとに制限車速V1maxをダイレクトに選択してもよい。
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、上記の第1及び第2実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合せて使用することができる。また、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、以下のように種々の変形態様を採り得ることは自明である。
上記の第1及び第2実施形態では、先頭車両1は、後続車両2の許容最大車速V2maxに基づいて自車両の制限車速V1maxを設定し、自車速が制限車速V1maxを超えないように車速制御を行っていた。これに代えて、先頭車両1は、後続車両2が曲線路に進入したときに、単に自車両が加速しないように車速制御を行ってもよい。例えば、後続車両2は、ヨーレート取得部223、横加速度取得部224又は舵角取得部225の出力情報に基づいて自車両が曲線路に進入したと判断したときに、先頭車両1へ車速を制限するように要求する制限要求信号を送信する。そして、先頭車両1は、制限要求信号に応じて自車両が加速しないように車速制御を行う。これにより、曲線路を走行する後続車両2において、乗り心地の低下、スリップや荷崩れの少なくとも1つが発生する可能性を低減することができる。
上記の第1及び第2実施形態において、強制減速指令の適否判断の処理を、先頭車両1における制御処理中の所定ステップで実行する代わりに、強制減速指令の出力中における車両使用者の制動要求に応じて実行される割り込み処理としてもよい。
上記の後続車両2の車両追従走行システムでは、機能説明の便宜上、車車間通信を行う機能を3つに細分化したが、受信装置23、第1送信装置24及び第2送信装置25を1つの通信装置として構成してもよい。
上記の先頭車両1の車両追従走行システムでは、車速制御部102において、通常加速指令又は制限加速指令のいずれを出力するかの選択、及び、通常減速指令又は強制減速指令のいずれを出力するかの選択を行っていた。しかし、駆動装置15の駆動コントローラでアクセル操作部13からの通常加速指令又は車速制御部102からの制限加速指令のいずれかを選択し、制動装置16の制動コントローラでブレーキ操作部14からの通常減速指令又は車速制御部102からの強制減速指令のいずれかを選択してもよい。
1…先頭車両、10,10a…車両制御装置、12…受信装置、13…アクセル操作部、14…ブレーキ操作部、15…駆動装置、16…制動装置、101…制限車速設定部、102…車速制御部、103…走行距離取得部、104…走行路情報取得部、105…既走行路情報記憶部、106…隊列長さ推定部、107…許容最大車速算出部、111…車速取得部、112…ヨーレート取得部、113…横加速度取得部、114…舵角取得部、2,2A,2B,2C…後続車両、20,20a…車両制御装置、21…外界認識装置、25…第2送信装置、202…許容最大車速算出部、221…車速取得部、223…ヨーレート取得部、224…横加速度取得部、225…舵角取得部、ay…横加速度、aylim…限界横加速度、r…ヨーレート、rlim…限界ヨーレート、V1…先頭車両の自車速、V1d…所定車速、V1max…制限車速、V2max…後続車両の許容最大車速、κ1…先頭車両の走行位置における曲率、κmax…隊列区間の走行路における最大曲率、κ2…後続車両の走行位置における曲率、κ2est…後続車両の前方曲率
Claims (14)
- 先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムの前記先頭車両に搭載され、入力した情報に基づいて演算した結果を制御指令として制動装置又は駆動装置へ出力するコントロール部を備えた車両制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記後続車両の旋回走行性能を満たす前記後続車両の許容最大車速に基づいて、前記先頭車両の速度を制限するための制限車速を求め、
前記先頭車両の速度が前記制限車速を超えないように、前記制動装置及び前記駆動装置へ前記制御指令を出力する、
車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置であって、
前記許容最大車速は前記後続車両において求められ、
前記コントロール部は、前記許容最大車速を前記後続車両から取得する、
車両制御装置。 - 請求項2に記載の車両制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記先頭車両の速度が、前記制限車速より低い所定車速を超えた場合、前記駆動装置へ出力する前記制御指令を、前記先頭車両の加速を制限する制限加速指令とする、
車両制御装置。 - 請求項2に記載の車両制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記先頭車両の速度が前記制限車速より高い場合、前記制動装置へ出力する前記制御指令を、前記先頭車両を強制的に減速させる強制減速指令とする、
車両制御装置。 - 請求項4に記載の車両制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記強制減速指令を出力している間に前記車両使用者の制動要求に伴う制動操作量が入力されたときに、前記強制減速指令に従って制動したときよりも前記車両使用者の制動要求に従って制動したときの方が前記先行車両の減速変化が大きくなると判断した場合には、前記制動装置へ出力する前記制御指令を、前記制動操作量に基づいて生成された減速指令とする、
車両制御装置。 - 請求項2に記載の車両制御装置であって、
前記後続車両の旋回走行性能は、前記後続車両における横加速度の許容上限値である、
車両制御装置。 - 請求項2に記載の車両制御装置であって、
前記後続車両の旋回走行性能は、前記後続車両におけるヨーレートの許容上限値である、
車両制御装置。 - 請求項2に記載の車両制御装置であって、
前記許容最大車速は、前記後続車両の走行路の曲率に基づいて求められる、
車両制御装置。 - 請求項2に記載の車両制御装置であって、前記許容最大車速は、前記後続車両の旋回走行性能と、前記後続車両の旋回走行中の走行路の形状を示す物理量又は前記第1後続車両の旋回走行中の車両状態を示す物理量と、に基づいて求められる、
車両制御装置。 - 請求項2に記載の車両制御装置であって、
前記許容最大車速は、前記後続車両の旋回走行性能と、前記後続車両が走行すると予測される走行路の形状を示す物理量と、に基づいて求められる
車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記後続車両の旋回走行性能と、前記先頭車両が既に走行した走行路の形状に関する情報と、に基づいて前記制限車速を設定する、
車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置であって、
前記後続車両が複数台で構成され、
前記コントロール部は、
前記後続車両のそれぞれについて求められた前記許容最大車速のうち最も小さい値を前記制限車速に設定する、
車両制御装置。 - 先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムの前記先頭車両の車両制御方法であって、
前記後続車両の旋回走行性能を満たす前記後続車両の許容最大車速に基づいて、前記先頭車両の速度を制限するための制限車速を求め、
前記先頭車両の速度が前記制限車速を超えないように、制動装置及び駆動装置を制御する、
車両制御方法。 - 先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムであって、
前記先頭車両は、
コントロール部であって、
前記後続車両の旋回走行性能を満たす前記後続車両の許容最大車速に基づいて、前記先頭車両の速度を制限するための制限車速を求め、
前記先頭車両の速度が前記制限車速を超えないように、前記先頭車両の加減速度を制御するための制御指令を出力する、
コントロール部と、
前記制御指令に基づいて制動力を制御する制動装置と、
前記制御指令に基づいて駆動力を制御する駆動装置と、
を備える車両追従走行システム。
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