CN103038802B

CN103038802B - 车辆控制系统

Info

Publication number: CN103038802B
Application number: CN201180037233.3A
Authority: CN
Inventors: 志田充央
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: JP2012030665A; EP2599073B1; WO2012014042A3; EP2599073A2; US20130116909A1; US9114707B2; WO2012014042A2; JP5672822B2; CN103038802A

Abstract

一种车辆控制系统包括控制器（20），所述控制器（20）设置在主车辆（1）中，并利用基于与道路上的车辆的运行状态相关的信息所要求的第一要求加速度以及基于所述主车辆（1）与所述主车辆（1）正前方行驶的先行车辆和所述主车辆（1）前方的障碍物中至少一者之间的相对关系所要求的第二要求加速度中的最小加速度作为目标加速度来控制所述主车辆（1）的加速度。

Description

车辆控制系统

技术领域

本发明涉及车辆控制系统。

背景技术

用于基于目标车速控制主车辆运行的技术是已知的。例如，日本专利申请公报No.2009-208661（JP-A-2009-208661）描述了一种车辆运行控制系统的技术，该车辆运行控制系统利用巡航控制车速和主车辆运行车道的极限车速中的较低车速作为目标车速来控制主车辆的运行。

在使车辆控制中的控制目标适当方面还有研究空间。例如，最好要将目标车速实现之前的过程考虑在内。此外，适当控制的方式可以取决于道路交通条件或者与先行车辆的关系等而有所不同。

发明内容

因此，本发明提供了一种能够使车辆控制中的控制目标适当的车辆控制系统。

本发明的第一方面涉及一种车辆控制系统，所述车辆控制系统包括：控制器，所述控制器设置在主车辆中，并利用基于与道路上的车辆的运行状态相关的信息所要求的第一要求加速度以及基于所述主车辆与所述主车辆正前方行驶的先行车辆和所述主车辆前方的障碍物中至少一者之间的相对关系所要求的第二要求加速度中的最小加速度作为目标加速度来控制所述主车辆的加速度。

在上述车辆控制系统中，所述控制器可以基于与所述运行状态相关的所述信息获得目标速度，并可以基于所述目标速度设定所述第一要求加速度。

在上述车辆控制系统中，与所述运行状态相关的所述信息可以包括作为所述主车辆前方行驶的车辆的速度的前方车辆速度；并且所述目标速度可以是基于所述前方车辆速度确定的。

在上述车辆控制系统中，所述目标速度可以被确定成用以抑制所述道路上发生拥挤。

在上述车辆控制系统中，与所述运行状态相关的所述信息可以包括所述道路上的交通量；并且所述目标速度可以是基于运行速度与能够在所述道路上通行的交通量之间的关系确定的。

在上述车辆控制系统中，在已输入作为驾驶员所希望车速的设定车速、并且所述目标速度高于所述设定车速、并且所述控制器通过控制所述加速度来控制所述主车辆要以超过所述设定车速的车速运行时，所述控制器可以执行预先从驾驶员获得使所述主车辆以超过所述设定车速的车速运行的许可的控制。

在上述车辆控制系统中，所述控制器可以基于与所述主车辆前方的运行状态相关的所述信息获得与所述主车辆和所述先行车辆之间的相对关系相关的目标值，并可以基于所述目标值设定所述第一要求加速度。

在上述车辆控制系统中，所述控制器可以基于与所述主车辆前方的运行状态相关的所述信息获得最优加速度，并可以基于所述最优加速度设定所述第一要求加速度。

在上述车辆控制系统中，与所述运行状态相关的所述信息可以包括作为所述主车辆前方行驶的车辆的加速度的目标值的前方车辆加速度目标值；并且所述最优加速度可以是所述前方车辆加速度目标值。

根据本发明的车辆控制系统确保了与先行车辆等的适当相对关系，并基于道路上车辆的运行状态控制主车辆，因此能够使车辆控制中的控制目标适当。

附图说明

从下面结合附图对示例性实施例进行的说明可以明白本发明的上述和其它目标、特征以及优点，其中，类似的附图标记用来指代类似的部件，并且其中：

图1是说明根据本发明示例性实施例的用于调整要求加速度的方法的视图；

图2是搭载有根据该示例性实施例的车辆控制系统的车辆的视图；

图3是基础设施系统的视图；

图4是说明示例性实施例中ECU的功能的视图；

图5是说明示例性实施例中ECU的功能的另一视图；

图6是说明用于判定拥挤状态或临界状态的方法的示例的视图；

图7是示出存在减速冲击波的状态的视图；

图8是当存在减速冲击波时的车辆控制的视图；

图9是示出主车辆前方存在拥挤的状态的视图；

图10是当接近拥挤时的车辆控制的视图；

图11是示出前方拥挤已经缓解的状态的视图；和

图12是当前方拥挤已经缓解时的车辆控制的视图。

具体实施方式

下文中，结合附图详细说明根据本发明示例性实施例的车辆控制系统。本发明不仅限于此示例性实施例。而且，下面所说明的示例性实施例中的构成要素包括本领域普通技术人员能够很容易想到的或者本质上相同的构成要素。

（示例性实施例）

现在结合图1-12说明示例性实施例。此示例性实施例涉及车辆控制系统。图1是说明根据此示例性实施例的用于调整要求加速度的方法的视图，图2是搭载有根据此示例性实施例的车辆控制系统1-1的车辆的视图，图3是基础设施系统的视图。

如图1所示，在此示例性实施例中，当从两种类型的要求加速度——即用于ACC控制的要求加速度（下文中简称为“ACC控制要求加速度”）和协调要求加速度——选择目标加速度时，选择这些要求加速度中的最小值。然后，利用所选择的加速度作为目标加速度来控制主车辆的加速度。在此，协调要求加速度是基于与道路上车辆运行状态相关的信息以协调方式运行多个车辆的协调交通流控制所用的要求加速度。在协调交通流控制中，执行例如将多个车辆共用的“理想速度”作为目标速度的控制。在本示例性实施例中的协调要求加速度对应于第一要求加速度。此外，ACC控制要求加速度是基于主车辆与在主车辆正前方行驶的先行车辆之间的相对关系所要求的加速度。ACC控制要求加速度对应于第二要求加速度。

“理想速度”被计算为例如抑制发生拥挤的速度。如果ACC控制要求加速度大于协调要求加速度，则协调要求加速度被用作主车辆要求加速度。另一方面，如果ACC控制要求加速度小于协调要求加速度，则优先确保主车辆与先行车辆之间的间隔，所以ACC控制要求加速度被用作主车辆要求加速度。

根据此示例性实施例的要求加速度的调整，系统总是给减速控制赋予优先权。如果在主车辆正前方行驶的先行车辆没有搭载协调交通流控制系统，则相对于先行车辆给ACC控制减速辅助赋予优先权。此外，用于实现驾驶员所设定的速度的要求加速度也是调整的目标，所以可以进行调整以便使车辆不会基于协调要求加速度加速超过驾驶员所设定的车速。

如图2所示，车辆1设有发动机11。发动机11连接到具有液力变矩器12的自动变速器13。发动机11的驱动力经液力变矩器12输入到自动变速器13，然后经差速器14和驱动轴15传递到驱动轮16。自动变速器13的档位由A/T液压控制装置17根据车辆的运行状态自动控制。制动装置18由制动器液压控制装置19控制并制动车辆。

车辆1具有控制发动机11、自动变速器13和制动装置18等的电子控制单元（ECU）20。ECU20执行发动机11、自动变速器13（A/T液压控制装置17）和制动装置18（制动器液压控制装置19）的综合控制。在此示例性实施例中，发动机11通过被ECU20控制成使得输出转矩被调整而用作用于控制车辆的加速度（驱动力）的加速度控制装置。此外，制动装置18通过制动力被ECU20控制而用作用于控制车辆1的加速度（负的加速度）的减速度控制装置。ECU20用作通过在将主车辆要求加速度作为目标加速度的情况下控制发动机11和制动装置18等来实现目标加速度的控制器。

车辆1还包括检测加速器踏板的操作量（即，加速器开度）的加速器位置传感器21。指示由加速器位置传感器21检测到的加速器开度的信号被输出到ECU20。设置在发动机11的进气管22中的节气门控制阀23能够被节气门致动器24打开和关闭。ECU20能够在不考虑加速器开度的情况下通过节气门致动器24控制节气门控制阀23的节气门开度。车辆1还具有节气门开度传感器（未示出），该节气门开度传感器检测节气门控制阀23的全闭状态（即，怠速状态）和节气门开度。指示由节气门开度传感器检测的怠速状态和节气门开度的信号被输出到ECU20。

车速传感器29检测车辆1的速度。车辆间距离传感器30能够检测主车辆与主车辆正前方的车辆之间的车辆间距离。车辆间距离传感器30例如可以是诸如安装在车辆前部上的激光雷达传感器或毫米波雷达传感器之类的传感器。车辆间距离传感器30还能够检测主车辆前方的障碍物。制动器操作量传感器31检测制动装置18的操作量。

路车间通信装置32与设置在路边的基础设施系统1-2（见图3）进行通信。车辆间通信装置33与其它车辆进行通信。指示传感器29、30和31的检测结果的信号被输出到ECU20。此外，ECU20与通信装置32和33相连，并向/从这些通信装置32和33发送/接收信号。

ECU20具有变速脉谱图，并基于节气门开度和车速等确定自动变速器13的档位，并控制A/T液压控制装置17以便建立所确定的档位。

导航系统50基本上用于引导主车辆到达预定目的地，并且包括ECU60、操作部51、显示部52、扬声器53、位置检测部54、地图数据库55以及运转历史存储部56。导航系统50的ECU60能够与ECU20进行双向通信。

ECU60的CPU61基于输入的信息执行各种计算处理，例如导航处理。用于搜索到达目的地的路线和执行沿路线行驶导向等的各种程序存储在ECU60的ROM62中。RAM63是读/写存储器。

位置检测部54包括GPS接收器、地磁传感器、距离传感器、道路信号传感器和陀螺仪传感器。位置检测部54检测主车辆的位置并将指示主车辆的检测位置的数据输出到ECU60。

车辆运行所需的信息（与地图、直路、弯道、坡道（即，上坡和下坡）、高速道路/快速干道、凹陷和隧道等相关的信息）存储在地图数据库55中。地图数据库55包括地图数据文件夹、十字路口数据文件夹、节点数据文件夹和道路数据文件夹。ECU60参照地图数据库55读取所需信息。本示例性实施例的车辆控制系统1-1包括ECU20、路车间通信装置32、车辆间通信装置33、A/T液压控制装置17、制动装置18和导航系统50。

图3所示的基础设施系统1-2是作为交通基础设施布置在路边的系统。基础设施系统1-2将与协调交通流控制相关的信息传递到道路上的每个车辆。基础设施系统1-2包括交通量测量装置41、基础设施装置42和路车间通信装置43。交通量测量装置41测量道路上行驶的车辆的交通量。交通量测量装置41通过测量每单位时间经过的道路上每条车道的车辆的数量来测量道路上的交通量。例如，在每个行驶方向具有一条行车道和一条超车道的高速道路上，交通量测量装置41通过测量行车道和超车道上每单位时间经过的车辆的数量来测量每条车道的交通量和高速道路上的总交通量。

基础设施装置42获得交通量测量装置41所测量的交通量并经由路车间通信装置43传递交通量。路车间通信装置43是执行基础设施系统1-2与车辆控制系统1-1之间的双向通信的通信装置。路车间通信装置43接收从车辆控制系统1-1的路车间通信装置32传递的信号。此外，从路车间通信装置43传递的信号被车辆控制系统1-1的路车间通信装置32接收。

在本示例性实施例的车辆1中，ECU20基于与道路上车辆的运行状态相关的信息执行车辆控制，所述信息是通过与其它车辆的车辆间通信以及路车间通信获得的。与道路上车辆的运行状态相关的信息包括与道路上每个车辆的运行状态相关的信息和与道路上特定区域中车辆的运行状态相关的信息。例如，与道路上车辆运行状态相关的信息可以包括每个车辆的当前位置、行驶方向（方位）、运行速度、运行加速度、急动度（jerk）、车辆间距离和车辆间时间等，以及上述各项的目标值。与道路上车辆的运行状态相关的信息还可以包括道路上的交通量、平均运行速度和交通流状况等。

作为基于与道路上车辆的运行状态相关的信息的车辆控制，例如，ECU20从通过通信获得的周围交通流状况产生用于平稳交通流的“理想速度”，并平稳地控制主车辆以使得相对于该理想速度的相对速度为0。此外，ECU20还能够基于主车辆前方的拥挤状态产生“理想速度”。这样，基于与道路上车辆的运行状态相关的信息使主车辆以与道路上的其它车辆相协调的方式运行的控制，例如使用于平稳交通流的共用速度或与拥挤状态相对应的速度成为目标速度的控制，在本示例性实施例中被称为“协调交通流控制”。

利用车辆间通信，包括识别信息、运行信息、控制目标量信息、驾驶员操作信息、车辆规格信息、通信标准信息和环境信息的各种信息被传递到其它车辆。识别信息包括发射车辆的ID和发射车辆所属的车辆组的ID。运行信息是与主车辆的运行相关的测量值信息，例如当前位置、行驶方向（方位）、运行速度、运行加速度、急动度、车辆间距离和车辆间时间等。控制目标量信息是当车载装备控制车辆1时的目标值、输入值、控制指令值等，并且包括目标速度、目标加速度、目标急动度、目标方向（方位）、目标车辆间时间和目标车辆间距离。

驾驶员操作信息是驾驶员输入的输入信息或者驾驶员所进行操作的操作量，并且包括加速器开度、制动器操作量（下压力和行程）、方向指示器操作（方向指示器是否被操作；当被操作时的操作方向）、转向角、以及制动灯的ON/OFF，等等。车辆规格信息包括车重、最大制动力、最大加速力、最大急动度，以及各个致动器（制动器、加速器、换档杆等）的时间常数和反应速度。通信标准信息是基于预设的规则，并且包括指示问候信息和转送信息等的标志。环境信息是与运行环境相关的信息，并且包括道路信息（例如，摩擦系数μ、坡度、温度，以及道路是否湿、干或结冰，道路是铺装路面（即，沥青路面）还是未铺装路面）和与风速和风向有关的信息等。

在本示例性实施例中，说明了车辆1的ECU20自动控制车辆1的速度和加速度等以实现“理想速度”的示例。但是，协调交通流控制不仅限于此。协调交通流控制不仅包括自动控制车辆1的速度和加速度等以实现“理想速度”的控制，还包括建议驾驶员以“理想速度”运行车辆1的控制。也即，协调交通流控制是用于实现多个车辆以协调方式例如使“理想速度”为目标速度运行的状态的控制。运行状态例如加速度、速度和车辆间间隔等的控制可以自动执行，也可以手动执行。

用于建议驾驶员的装置的示例是为驾驶员指示“理想速度”作为用于平稳交通流的优选目标速度的人机界面（HMI）装置。例如，优选显示运行速度的显示装置可以设置在仪表板等上。这样，由ECU20执行的协调交通流控制通过执行在显示装置上显示“理想速度”以使得车辆1能够在该速度下运行的控制来辅助驾驶员。在本示例性实施例中，搭载有能够执行协调交通流控制的车辆控制系统1-1的车辆称为“系统搭载车辆”。此外，在说明与其它车辆等之间的关系时，车辆1也可以称为“主车辆1”。

本示例性实施例中的车辆1能够执行自适应巡航控制（ACC）（下文中称为ACC控制）。利用ACC控制，能够执行利用雷达等检测先行车辆并控制车辆1跟随先行车辆同时维持相对于先行车辆的特定车辆间距离的跟随控制，以及运行车辆1以使得车辆1的车速是恒定车速的定速巡航控制。例如，通过ECU20执行根据ACC控制的车辆控制。

如图2所示，车辆1具有ACC控制开关34。驾驶员使用ACC控制开关34执行与ACC控制相关的各种操作。例如，使用ACC控制开关34，驾驶员能够将ACC控制切换到接通（ON）和断开（OFF）、输入设定车速、以及输入用于跟随先行车辆的预定距离等。

利用定速巡航控制，使用驾驶员输入的设定车速作为目标速度自动控制车速。例如，当在执行ACC控制时不存在先行车辆时，ECU20执行车辆1的运行控制以使得车辆维持设定车速而运行。此外，当检测到以比设定车速低的速度行驶的先行车辆时，ECU20执行跟随控制，以便将与先行车辆的车辆间距离保持在预先输入的预定距离。ECU20能够基于车辆间距离传感器30的检测结果来检测与主车辆处于同一车道上的先行车辆。ECU20控制车辆1的车速和加速度，以使得与先行车辆的车辆间距离不会变得小于预定距离。因此，如果先行车辆的车速低于设定车速，ECU20减小主车辆的车速以维持车辆间距离。

本示例性实施例中的车辆1能够通过执行协调交通流控制来抑制拥挤等发生。高速道路等上发生拥挤的一个原因是人们认知能力、决策能力和操作能力的限制。例如，存在驾驶员认知能力的限制，比如看不到除车辆正前方以外的任何地方，或者难以识别或看错道路坡度的变化。存在驾驶员决策能力的限制，比如不能在看着综合交通流的同时作出决定，并且存在驾驶员操作能力的限制，比如不能足够快速地操作车辆以相对于正前方车辆的移动作出调整。因此，当先行车辆减速时，由于减速冲击波在速度降低被放大的情况下向后方车辆扩散，所以发生拥挤。

在本示例性实施例中，ECU20具有产生用于协调交通流控制的“理想速度”并利用此速度作为目的速度控制车辆1的功能。图4和5是示出ECU20的功能的视图。如图4所示，ECU20具有识别周围交通流状况的功能、确定最优速度等的功能、和控制车辆1的功能。此外，代替或者除了控制车辆1的功能，ECU20还可以具有建议驾驶员的辅助功能。

识别功能例如是这样的功能，即，识别无法预料或无法检测的未来的交通状况，例如人或者自主式传感器比如车辆间距离传感器30不能够看到的前方交通状况。ECU20基于经由路车间通信和车辆间通信获得的信息识别周围交通流状况。在此，周围交通流状况是与在主车辆所行驶的道路上与主车辆沿同一方向行驶的车辆的运行状态相关的信息。在本示例中术语“周围”是指例如在主车辆所行驶的道路上主车辆周围的区域，包括主车辆所行驶的车道以及同一行驶方向上没有车辆在行驶的其它车道。此外，术语“周围”还可以包括主车辆前方和侧方的区域以及主车辆后方的区域。

如图5所示，ECU20能够在主车辆车道上的车辆与另一车辆车道上的车辆之间进行区分。例如，ECU20能够基于从系统搭载车辆传递的车辆位置信息判定系统搭载车辆是否在主车辆同一车道（即，主车辆车道）上行驶，或者系统搭载车辆是否在另一车辆车道上行驶。ECU20能够基于例如与从导航系统50获得的道路车道相关的位置信息、主车辆的位置信息以及另一个系统搭载车辆的位置信息来判定主车辆和另一个系统搭载车辆是否在同一车道上。

交通流状况包括道路上每个车辆的运行状态和道路上车流的状态。车流状态可以认知为例如拥挤状态或临界状态等。拥挤状态或临界状态可以基于例如车速和交通量来确定。例如，能够基于通过车辆间通信获得的主车辆前方行驶的系统搭载车辆的车速和通过路车间通信从基础设施装置42获得的交通量来判定主车辆前方的交通流状况是否是拥挤状态或临界状态。图6是示出用于判定拥挤状态或临界状态的方法的一个示例的视图。在图6中，横轴表示交通量Q，纵轴表示平均车速V。交通量Q是每条车道上每单位时间经过的车辆的数量（即，车辆数量/（时间值×车道数量））。也即，图6示出运行速度与能够在道路上通行的交通量之间的关系。图6中穿过原点的直虚线的斜率表示道路上的车辆密度。车辆密度随着交通量Q增大或平均车速V减小而增大，并随着交通量Q减小或平均车速V增大而减小。此外，直线Dc表示临界密度。当车辆密度超过临界密度Dc时倾向于发生拥挤。

曲线Qc表示最大交通量线。最大交通量线Qc表示每个平均车速V与能够在道路上通行的最大交通量之间的关系。最大交通量线Qc对应于人们正在驾驶车辆时的平均车辆间时间特征。相Ph1表示自由相，相Ph2表示临界相，相Ph3表示拥挤相。自由相Ph1对应于最大交通量线Qc上车辆密度小的范围。临界相Ph2是最大交通量线Qc上车辆密度大于自由相Ph1的车辆密度的范围，并且对应于临界密度Dc附近且车辆密度小于临界密度Dc的范围。拥挤相Ph3对应于最大交通量线Qc上车辆密度大于临界密度Dc的范围。

如果车辆密度超过临界密度Dc，均匀流量会变得不均匀，甚至车速的微小波动会被传递同时朝与车辆行驶方向相反的方向传播（即，减速冲击波），从而使得相突然变化到拥挤相Ph3（即，相移）。例如，平均车速为V1和交通量为Q1的状态是相为临界相Ph2的状态，即，临界状态。在该临界状态中，车辆密度很容易超过临界密度Dc，因而很容易由于外部干扰或交通量的进一步增大而发生拥挤。例如，如果在凹陷处等发生速度减小向后方车辆传播的冲击波，则很容易由于相移发生拥挤。

ECU20的确定功能是ECU20确定用于平稳交通流的速度和车辆间间隔的功能。例如，通过使车辆以低于当前车速的车速运行，能够防止交通流状况达到临界状态或临界状态能够被减缓。反之，通过使车辆以高于当前车速的车速运行，能够防止交通流状况达到临界状态或者临界状态能够被减缓。例如，ECU20利用所获得的交通量在交通流平稳且不会达到临界状态的速度范围内确定最优速度。

例如，当所获得的交通量为Q1时，ECU20能够在不达到临界状态且不超过临界密度Dc的速度范围Va内确定最优速度。在这种情况下，可以在不达到临界状态且不超过临界密度Dc的速度范围Va内，将最接近当前交通流的平均车速的车速或该平均车速附近的车速设定为最优速度。或者，可以将速度范围Va内的最大车速或者等于或小于最大车速且在最大车速附近的车速设定为最优速度。此外，从重视车群稳定性的观点出发，可以将速度范围Va内的中间值设定为最优速度。这样，通过其中不达到临界状态且不超过临界密度Dc的速度范围Va确定的最优速度是能够抑制道路上发生拥挤的速度。作为用于最优速度的选择范围的速度范围Va不仅限于此。例如，速度范围Va的最大值可以是任意值，只要它是小于速度V1的速度。而且，速度范围Va的最小值可以是任意值，只要它等于或大于表示交通量Q1的直线与最大交通量线Qc之间两个交点中位于低车速侧的交点的速度。速度范围Va的最小值优选是大于拥挤相Ph3的速度的速度。

每个车辆控制系统1-1中所获得的交通量与所确定的最优速度之间的对应关系优选相同或近似。例如，即使对于不同厂商的两款车辆，当从基础设施系统1-2获得同一交通量，则最优速度优选为同一车速或近似速度。

ECU20以所确定的最优速度和车辆间间隔作为目标速度和目标车辆间间隔来控制车辆1的速度和加速度。例如，ECU20根据下面的式（1）计算目标加速度。

a_coordinate＝k_a×a_des﹢k_v×（v_des﹣v）﹢k_d×（d_des﹣d）（1）

在此，a_coordinate是协调交通流控制的要求加速度，a_des是理想加速度，v是当前车速，d_des是理想车辆间间隔，d是当前车辆间间隔，以及k_a、k_v和k_d是预先设定的系数（增益）。例如，系数k_a可以是1。在下面的说明中，协调交通流控制的要求加速度可以简称为“协调要求加速度”。

理想加速度a_des是最优加速度，并且例如是基于与主车辆1前方的车辆的运行状态相关的信息得到的。理想加速度a_des可以设定为用于通过车辆间通信获得的主车辆前方行驶的系统搭载车辆的目标加速度（即，前方车辆加速度目标值）。前方的系统搭载车辆的目标加速度可以是基于驾驶员的驾驶操作的驾驶员要求加速度，或者可以是设置在车辆中的系统的要求加速度，比如协调要求加速度。因此，能够执行使主车辆与前方的系统搭载车辆的加速或减速同步加速或减速的前馈控制。这样，从前方传播的减速冲击波等能够被主车辆吸收而停止，如后面参照图7和8所说明的。理想速度v_des是ECU20确定的最优速度。理想车辆间间隔d_des是ECU20确定的车辆间间隔。理想车辆间间隔d_des是基于与主车辆前方的车辆的运行状态例如前方的车辆的速度等相关的信息计算的。车辆间间隔指示出与车辆1的正前方的先行车辆的相对关系，例如车辆间距离或车辆间时间。在上面的式（1）中，右边的第二项和第三项是反馈控制量。

系数k_a、k_v和k_d是基于实验或模拟的结果预先确定的。这些系数k_a、k_v和k_d是考虑了例如车群稳定性的改善和车辆1的乘坐舒适性等确定的。车群稳定性是通过例如在先行车辆减速之后减速向后方车辆传播时车辆间距离的减少量的传播比来指示的。如果该传播比超过1，则车辆间距离变得使后方车辆更靠近，从而产生减速冲击波。

图7是示出高速道路上存在减速冲击波的状态的视图，图8是存在减速冲击波时车辆控制的视图。协调交通流控制不仅限于在高速道路上执行，也可以在其它道路上执行。在图7中，车辆S1、S2和S3代表在主车辆车道中车辆1前方行驶的系统搭载车辆。系统搭载车辆S1-S3之中，系统搭载车辆S1是最前方的，系统搭载车辆S3是最后方的。对于更后方的车辆来说，减速冲击波使得速度减小幅度增大。相对于最前方的系统搭载车辆S1的80km/h的速度，第二系统搭载车辆S2的速度减小到70km/h，第三系统搭载车辆S3的速度减小到60km/h。减速冲击波还没有达到车辆1，所以车辆1以80km/h行驶。

如图8所示，ECU获得各系统搭载车辆S1、S2和S3的当前车速，并识别减速冲击波。除了车速以外，ECU20还可以基于相对于先行车辆的车辆间距离的信息或者系统搭载车辆S1、S2和S3的制动状态来识别减速冲击波。通过以此方式基于从前方的系统搭载车辆传递的信息识别出减速冲击波，车辆1能够在减速冲击波到达主车辆1之前开始减速。当ECU20判定主车辆1前方存在减速冲击波时，ECU20确定最优速度。最优速度是主车辆车道中先行车辆群的平均速度（即，70km/h）或最低速度（即，60km/h）。ECU20基于从先行车辆群获得的信息确定理想加速度和理想车辆间间隔。然后，ECU20基于理想速度、理想加速度和理想车辆间间隔利用上面的式（1）计算用于协调交通流控制的要求加速度，并利用此要求加速度作为目标加速度来控制车辆1。

由于能够以这种方式通过通信识别出减速冲击波，即使作为非系统搭载车辆的大型先行车辆N1在主车辆1正前方行驶例如使得前方区域不可视，也能够知道减速冲击波接近。ECU20能够在减速冲击波到达主车辆1之前使主车辆1减速。例如，通过在先行车辆N1开始减速之前使主车辆1开始减速，能够确保相对于先行车辆N1的足够的车辆间距离，从而能够抑制车辆间间隔由于减速冲击波而变小。这样，主车辆1相对于前方系统搭载车辆的相对速度控制能够使得减速冲击波被减缓和迅速吸收。

图9是示出高速道路上主车辆前方存在拥挤的状态的视图，图10是接近拥挤时车辆控制的视图。在图9中，车辆S4和S5代表主车辆车道中主车辆1前方行驶的系统搭载车辆。系统搭载车辆S4和S5处于拥挤的车辆群中，且系统搭载车辆S5是拥挤中的最后的车辆。系统搭载车辆S4和S5均以10km/h的速度行驶。主车辆1不能够直接看到拥挤，并且以100km/h的速度行驶。

如图10所示，主车辆1的ECU20基于通过车辆间通信从前方系统搭载车辆S4和S5获得的信息识别出主车辆车道中前方存在拥挤。当ECU20识别出前方存在拥挤时，ECU20从主车辆车道中先行车辆群的速度产生理想速度。所产生的最优速度可以是先行车辆群的平均速度（10km/h）或者最低速度（10km/h）。也即，基于作为主车辆前方行驶的车辆（S4和S5）的速度的前方车辆速度确定目标速度。此外，ECU20基于从先行车辆群获得的信息确定理想加速度和理想车辆间间隔。然后，ECU20基于理想速度、加速度和车辆间间隔利用上面的式（1）计算协调要求加速度，并利用此要求加速度作为目标加速度控制车辆1。

以此方式较早地识别出前方的拥挤并早减速能够使车辆1平稳地接近理想速度（即，前方拥挤的速度）。例如，主车辆1能够在作为拥挤中最后车辆的系统搭载车辆S5进入车辆间距离传感器30的检测范围30a之前开始减速。因此，抑制了突然制动，并能够相对于拥挤尾端平稳地开始减速控制。

此外，即使拥挤在车辆1的视野范围外，例如弯道后方，ECU20也能够较早地识别出拥挤并因而减速。

在此，在搭载有能够执行协调交通流控制的系统和能够执行ACC控制的系统的车辆例如本示例性实施例中的车辆1中，多个要求加速度的调节是必要的。在本示例性实施例中，通过取多个要求加速度的最小值来调节多个要求加速度。ECU20根据下面的式（2）计算主车辆1所要求的加速度。

a_req＝min(a_acc,a_coordinate,…)（2）

在此，a_req是车辆要求加速度，a_acc是用于ACC控制的要求加速度。在下面的说明中，用于ACC控制的要求加速度a_acc还可以简称为“ACC要求加速度a_acc”。

ACC要求加速度a_acc是ACC控制中基于设定车速和相对于正前方先行车辆的车辆间距离所要求的加速度。例如，如果车辆间距离传感器30检测到没有先行车辆，则ACC要求加速度a_acc计算成使得设定车速与当前车速之间的速度差为0。此外，如果车辆间距离传感器30检测到先行车辆并且该先行车辆的速度小于设定车速，则ACC要求加速度a_acc计算成使得相对于先行车辆的实际车辆间距离和预先设定的预定距离之间的差值为0。例如，如果相对于先行车辆的车辆间距离太近，则ACC要求加速度a_acc计算为负的加速度。

如果ECU20从两种要求加速度即ACC要求加速度a_acc和协调要求加速度a_coordinate选择主车辆要求加速度a_req作为要求加速度，则ECU20通过选择这些要求加速度中的最小值（下文中此处理称为“最小值选择”）来调节要求加速度。因而，ECU20能够适当地选择主车辆要求加速度a_req。当ACC要求加速度a_acc是比协调要求加速度a_coordinate低的加速度时，这意味着例如由于接近先行车辆而要求负加速度作为ACC要求加速度a_acc。在这种情况下，通过根据最小值选择选择ACC要求加速度a_acc作为主车辆要求加速度a_req，能够维持相对于先行车辆的适当车辆间距离。此外，用于追随驾驶员所输入的设定车速的ACC要求加速度a_acc也是调节的目标，所以主车辆1被限制成使主车辆基于协调要求加速度a_coordinate不会加速超过驾驶员所设定的车速。

另一方面，如果协调要求加速度a_coordinate是比ACC要求加速度a_acc小的加速度，则通过选择协调要求加速度a_coordinate作为主车辆要求加速度a_req能够抑制主车辆1加速超过用于平稳交通流等的最优速度。

图11是示出高速道路上前方拥挤已经缓解的状态的视图，图12是前方拥挤已经缓解时的车辆控制的视图。在图11中，车辆S6和S7代表主车辆车道中主车辆1前方行驶的系统搭载车辆。此外，车辆N2代表在主车辆1正前方行驶的先行车辆。先行车辆N2是作为非系统搭载车辆的普通车辆。主车辆1前方的系统搭载车辆之中，在前方行驶的系统搭载车辆S6在拥挤缓解后被加速到50km/h的速度，在后的系统搭载车辆S7被加速到30km/h的速度。主车辆1以10km/h的速度行驶。ECU20能够基于主车辆前方的系统搭载车辆的速度识别出拥挤已经缓解。例如，ECU20能够基于在前方行驶的系统搭载车辆的车速变快的事实识别出拥挤缓解。利用协调交通流控制，要求加速度与先行车辆群中的系统搭载车辆S6和S7相匹配。例如，利用在主车辆1正前方的系统搭载车辆S7的速度和加速度作为理想速度和理想加速度来计算协调要求加速度a_coordinate。这样，ECU20能够较早地识别出前方拥挤已经缓解，并早执行加速度辅助以便车速平稳地接近理想速度（即，前方交通流的速度）。

同时，利用ACC控制，ACC要求加速度a_acc被计算成与先行车辆N2相匹配。例如，如果主车辆1与先行车辆N2之间的车辆间距离小于预定距离，则ACC要求加速度a_acc变为要求减速的值。在这种情况下，作为调节的结果，作为要求加速度中的最小值的ACC要求加速度a_acc被用作主车辆要求加速度a_req。此外，如果先行车辆N2充分加速使得主车辆1与先行车辆N2之间的车辆间间隔增大，则协调要求加速度a_coordinate被用作主车辆要求加速度a_req。基于协调要求加速度a_coordinate积极地使主车辆1加速的一个优势是能够较早地缓解拥挤。

使用ACC要求加速度a_acc和协调要求加速度a_coordinate中的最小值作为主车辆要求加速度a_req的调节还可以仅在ACC要求加速度a_acc是基于相对于先行车辆N2的车辆间间隔计算出的要求加速度时执行。换句话说，ACC要求加速度a_acc和协调要求加速度a_coordinate中的最小值可以被设定为主车辆要求加速度a_req，只要相对于先行车辆的跟随控制正被执行。这种情况下，如果ACC控制是设定车速被设定为目标速度的定速巡航控制，则ACC要求加速度a_acc和协调要求加速度a_coordinate的调节可以是最小值选择之外的调节。例如，还可以执行优先使用协调要求加速度a_coordinate作为主车辆要求加速度a_req的调节。

在此，如果作为调节结果，协调要求加速度a_coordinate被用作主车辆要求加速度a_req，则这意味着车速可能高于用于ACC控制的设定车速，例如当用于协调交通流控制的理想速度超过作为驾驶员要求的速度的设定车速时。如果以高于设定车速的速度执行巡航控制，则驾驶员可能会有奇怪的感觉。因此，如果设定车速被输入并且车辆1由于加速度控制而以高于该设定车速的车速运行，则ECU20优选执行预先从驾驶员获得使车辆以超过该设定车速的车速运行的许可的控制。例如，ECU20可以例如通过显示装置上的显示器或者语音向导等通知驾驶员用于协调交通流控制的最优速度是高于设定速度的速度，并获得使车辆1以最优速度运行的许可。驾驶员给出或不给出许可的方式可以是开关等的操作。以此方式从驾驶员获得许可能够使车辆1在驾驶员的指令下以能够最优化交通流的速度运行。

这样，利用车辆控制系统1-1，能够根据ACC要求加速度a_acc和协调要求加速度a_coordinate之间的最小值选择来选择最优主车辆要求加速度a_req。对于作为调节目标的要求加速度，如果存在除了ACC要求加速度a_acc和协调要求加速度a_coordinate以外的另一要求加速度，也可以根据这些要求加速度的最小值选择来确定主车辆要求加速度a_req。关于这一点的一个示例是当在碰撞前安全性（PCS）系统中要求自动制动操作的要求加速度（下文中简称为“PCS要求加速度a_pcs”）被要求用于车辆1时。PCS要求加速度a_pcs是基于主车辆1与在主车辆1正前方行驶的先行车辆或主车辆1前方的障碍物之间的相对关系要求的。也即，PCS要求加速度a_pcs对应于第二要求加速度。在此，与先行车辆的相对关系是车辆间距离或车辆间时间，与障碍物的相对关系是到障碍物的距离或者到达障碍物的时间等。如果PCS要求加速度a_pcs被要求，则ACC要求加速度a_acc、协调要求加速度a_coordinate和PCS要求加速度a_pcs中的最小值被用作主车辆要求加速度a_req。

在ACC控制未在执行时或者如果在车辆1中没有提供ACC控制系统，并且从协调要求加速度a_coordinate和PCS要求加速度a_pcs中选择主车辆要求加速度a_req，则可以使用协调要求加速度a_coordinate和PCS要求加速度a_pcs的最小值。

这样，选择基于主车辆与先行车辆或障碍物之间的相对关系由自主系统（即ACC控制或PCS系统）所要求的ACC要求加速度a_acc或PCS要求加速度a_pcs以及基于与道路上车辆的运行状态相关的信息由协调交通流控制所要求的协调要求加速度a_coordinate中的最小值，使得能够适当地确定主车辆要求加速度a_req，并适当地设定在车辆1的控制中的控制目标。

自主系统是例如自主地确定要求加速度的系统。该自主确定例如是指不基于与道路上车辆例如除主车辆和主车辆正前方车辆以外的车辆的运行状态相关的信息确定要求加速度。例如，ACC要求加速度a_acc是基于主车辆与先行车辆之间的相对关系（例如车辆间距离或车辆间时间）利用跟随控制确定的，并且是基于驾驶员设定的设定车速利用恒速运行控制确定的。因此，ACC要求加速度a_acc是自主地确定的要求加速度，而不是基于与除主车辆正前方的先行车辆以外的另一车辆的运行状态相关的信息确定的要求加速度。类似地，PCS要求加速度a_pcs是自主地确定的要求加速度，而不是基于与除主车辆正前方的先行车辆以外的另一车辆的运行状态相关的信息确定的要求加速度。

同时，对于协调交通流控制，要求加速度是根据基于周围交通流状况的理想速度、理想加速度和理想车辆间间隔等确定的。理想速度例如是与其它车辆共用的目标速度，或者是基于车辆间距离传感器30不可检测的前方系统搭载车辆的车速的最优速度。也即，协调交通流控制是其中基于与其它车辆共用的控制目标确定每个车辆的要求加速度或者其中基于与利用自主传感器没有检测到的其它车辆的运行状态相关的信息确定要求加速度的协调控制。在本示例性实施例中，基于通过通信获得的与道路上车辆的运行状态相关的信息执行该协调控制。

自主系统不限于ACC控制和PCS系统。也即，根据基于主车辆与先行车辆或障碍物之间的相对关系确定要求加速度的另一系统的要求加速度也可被包括为作为选择最小值的调节的目标的要求加速度。

此外，除基于主车辆与先行车辆或障碍物之间的相对关系确定要求加速度的系统以外的自主系统的要求加速度也可被包括为作为调节目标的要求加速度。例如，基于主车辆1前方的运行环境例如道路坡度、弯道、收费道路等的要求加速度也可被包括为调节目标。此外，包括自主系统的要求加速度和协调控制系统的要求加速度的所有要求加速度可被设定为调节目标，并且这些要求加速度的最小值可被用作主车辆要求加速度a_req。通过控制经由调节要求加速度来改变速度的方式，能够提高燃料效率和乘坐舒适性等。另外，选择多个要求加速度中的最小值使得能够执行优先减速的辅助并因而确保车辆间距离等。

作为基于驾驶员的驾驶操作例如加速器操作或制动器操作的要求加速度的驾驶员要求加速度优先于所有其它要求加速度。也即，当存在输入驾驶员要求加速度的驾驶员操作时，执行基于此驾驶员要求加速度代替其它要求加速度的车辆控制。

ECU20不仅可以调节多个要求加速度，还可以调节多个要求速度。例如，可以选择多个要求速度中的最小值作为目标速度。

在本示例性实施例中，在每个系统搭载车辆中确定作为“理想速度”的最优速度，但本发明不仅限于此。例如，还可以通过基础设施系统1-2确定最优速度。在这种情况下，例如，基础设施系统1-2可以基于交通量测量装置41测量的交通量或者通过路车间通信从每个系统搭载车辆获得的信息确定最优速度。基础设施系统1-2还可以将能够抑制到达临界状态的速度作为共用最优速度通过路车间通信传递给每个系统搭载车辆。此外，当基础设施系统1-2基于从系统搭载车辆获得的信息识别出拥挤时，基础设施系统1-2可以将基于拥挤位置的速度的最优速度传递给拥挤后方的系统搭载车辆，即接近拥挤的系统搭载车辆。此外，当基础设施系统1-2识别出拥挤已经缓解时，基础设施系统1-2可以将基于与拥挤隔开一定距离的系统搭载车辆的速度的最优速度传递给拥挤车辆群中的系统搭载车辆。

此外，在本示例性实施例中，车辆控制系统1-1从路边的基础设施系统1-2获得与交通量相关的信息，但是获得与交通量相关的信息的方式不仅限于此。例如，系统搭载车辆可以基于主车辆1检测的附近交通量或者另一系统搭载车辆检测的附近交通量来识别周围交通流状况。例如，可以通过使用雷达传感器等检测相对于每个车辆的相对位置和附近行驶车辆的数量，或者基于由摄像机等捕获的主车辆1周围区域的图像数据检测相对于每个车辆的相对位置和附近行驶车辆的数量，来检测系统搭载车辆附近的交通量。如果通过经由车辆间通信来共享与以这种方式获得的附近交通量相关的信息的系统搭载车辆识别车辆间通信可用范围内的交通流状况，则能够在没有基础设施系统1-2的情况下执行协调交通流控制，或者能够在相对于基础设施系统1-2的通信范围以外的区域中执行协调交通流控制。

此外，系统搭载车辆不仅可以与另一系统搭载车辆进行相互通信，还可以在其它系统搭载车辆之间进行中继通信，或者在基础设施系统1-2与另一系统搭载车辆之间进行中继路车间通信。因此，隔开一定距离的系统搭载车辆之间的通信或者基础设施系统1-2与在远离基础设施系统1-2的位置行驶的系统搭载车辆之间的路车间通信能够平稳地执行。此外，即使在用于路车间通信或车辆间通信的可通信范围趋向于变窄的道路、例如山间区域中的道路上，协调交通流控制也能够在宽范围内执行。类似地，基础设施系统1-2不仅可以与系统搭载车辆进行相互通信，还可以在系统搭载车辆之间进行中继车辆间通信。而且，还可以提供使路车间通信和车辆间通信中继的中继站或中继车辆。

此外，基础设施系统1-2经由路车间通信不仅可以传递与交通量相关的信息，还可以传递与道路交通相关的其它信息。与道路交通相关的信息例如包括与规则例如交通规则和速度限制相关的交通信息，和与道路状况相关的信息等。

如上所述，本发明的车辆控制系统适用于适当地实现车辆控制中的控制目标。

Claims

1.一种车辆控制系统，其特征在于包括：

控制器(20)，所述控制器设置在主车辆(1)中，并利用基于与道路上所述主车辆(1)前方的车辆的运行状态相关的信息所要求的第一要求加速度以及基于所述主车辆(1)与所述主车辆(1)正前方行驶的先行车辆和所述主车辆(1)前方的障碍物中至少一者之间的相对关系所要求的第二要求加速度中的最小加速度作为目标加速度来控制所述主车辆(1)的加速度，所述信息是经由与所述车辆的车辆间通信和路车间通信中的至少一者获得的，所述第二要求加速度是由自主系统自主地获得的，

其中，所述第一要求加速度是基于所述主车辆(1)前方行驶的车辆的加速度、所述主车辆(1)前方行驶的车辆的速度、所述主车辆(1)的当前速度、基于与所述主车辆(1)前方的车辆的运行状态相关的信息计算出的车辆间间隔、以及当前的车辆间间隔计算出的。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，所述控制器(20)基于与所述运行状态相关的所述信息获得目标速度，并基于所述目标速度设定所述第一要求加速度。

3.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其特征在于，

与所述运行状态相关的所述信息包括作为所述主车辆(1)前方行驶的车辆的速度的前方车辆速度；并且

所述目标速度是基于所述前方车辆速度确定的。

4.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其特征在于，所述目标速度被确定成用以抑制所述道路上发生拥挤。

5.根据权利要求4所述的车辆控制系统，其特征在于，

与所述运行状态相关的所述信息包括所述道路上的交通量；并且

所述目标速度是基于运行速度与能够在所述道路上通行的交通量之间的关系确定的。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的车辆控制系统，其特征在于，在已输入作为驾驶员所希望车速的设定车速、并且所述目标速度高于所述设定车速、并且所述控制器(20)通过控制所述加速度来控制所述主车辆(1)要以超过所述设定车速的车速运行时，所述控制器(20)执行预先从驾驶员获得使所述主车辆(1)以超过所述设定车速的车速运行的许可的控制。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆控制系统，其特征在于，所述控制器(20)基于与所述主车辆(1)前方的车辆的运行状态相关的所述信息获得与所述主车辆(1)和所述先行车辆之间的相对关系相关的目标值，并基于所述目标值设定所述第一要求加速度。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆控制系统，其特征在于，所述控制器(20)基于与所述主车辆(1)前方的车辆的运行状态相关的所述信息获得最优加速度，并基于所述最优加速度设定所述第一要求加速度。

9.根据权利要求8所述的车辆控制系统，其特征在于，

与所述运行状态相关的所述信息包括作为所述主车辆(1)前方行驶的车辆的加速度的目标值的前方车辆加速度目标值；并且

所述最优加速度是所述前方车辆加速度目标值。