JP7096060B2 - 隊列走行システム - Google Patents

Description

本発明は、隊列走行システムに関する。

従来、たとえば特許文献１に記載されるように、複数台の車両における車車間通信を利用した車間距離制御の実行を通じて、複数台の車両に隊列走行を行わせる技術が知られている。

隊列の先頭車両は、運転者により手動で運転されることがある。手動運転される先頭車両と後続の無人車両とが車車間通信を通じて連携することにより隊列走行を行う。

特開２０１２－３０６６６号公報

隊列の先頭車両が手動運転される場合、先頭車両の運転者が後続車両の状況を把握しながら運行する必要がある。しかし、先頭車両の運転者が後続車両の状況を把握しきれないおそれがある。このため、たとえば後続車両に何らかの異常が発生した場合、先頭車両の運転者は、後続車両の異常に気付かないまま隊列の運行を継続するおそれがある。

本発明の目的は、手動運転される先頭車両に後続車両の状態を適切に伝達することができる隊列走行システムを提供することにある。

上記目的を達成し得る隊列走行システムは、手動運転される先頭車両を含む複数の車両の各々に搭載される車両制御システムを有し、前記車両制御システムは先行車両との間の無線通信を通じて前記先行車両に自車両が追従するように自車両を制御する。前記車両制御システムは、自車両の状態を検出するセンサと、自車両の挙動を調節するアクチュエータと、自車両を統括的に制御する制御装置と、を備えている。前記先頭車両の制御装置は、前記無線通信を通じて後続車両の状態を示す情報を含む状態信号が受信されるとき、自車両の前記アクチュエータを動作させることにより後続車両の状態を自車両の運転者に対して体感的に報知する。

この構成によれば、後続車両の状態を先頭車両の運転者に対して体感的に報知することにより、後続車両の状態を先頭車両の運転者に対して適切に伝達することができる。
上記の隊列走行システムにおいて、前記先頭車両の制御装置は、自車両の前記アクチュエータを通じて、後続車両の状態を自車両において模擬的に発生させることが好ましい。

この構成によれば、後続車両の状態を先頭車両の運転者に対してより明確に伝達することができる。
上記の隊列走行システムにおいて、前記状態信号は、前記後続車両に発生した異常を示す情報を含み、前記先頭車両の制御装置は、自車両の前記アクチュエータを通じて、前記後続車両に発生した異常状態を自車両において模擬的に発生させることが好ましい。

この構成によれば、後続車両の異常状態を先頭車両の運転者に対してより明確に伝達することができる。
上記の隊列走行システムにおいて、前記状態信号は、前記後続車両に発生した異常を示す情報を含み、前記先頭車両の制御装置は、自車両の前記アクチュエータを通じて、前記後続車両において異常が発生した部位を自車両の運転者に対して体感的に報知することが好ましい。

この構成によれば、後続車両において異常が発生した部位を、先頭車両の運転者に対してより明確に伝達することができる。
上記の隊列走行システムにおいて、前記先頭車両の制御装置は、前記状態信号に含まれる前記後続車両に発生した異常を示す情報に基づき、前記後続車両と前記無線通信を通じて連携することにより、隊列全体としての運行を制限することが好ましい。

この構成によれば、隊列の運行の安全性、あるいは隊列周辺の交通安全を確保することができる。

本発明の隊列走行システムによれば、手動運転される先頭車両に後続車両の状態を適切に伝達することができる。

隊列走行システムの一実施の形態の概略を示す構成図。 一実施の形態における車両制御システムのブロック図。

以下、隊列走行システムの一実施の形態を説明する。
図１に示すように、隊列走行システム１０は、隊列を組む複数台（ここでは３台）の車両ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３にそれぞれ１つずつ搭載される車両制御システム１１を有している。

図２に示すように、車両制御システム１１は、ＥＣＵ（電子制御装置）２０、前方監視センサ２１、後方監視センサ２２、側方監視センサ２３、車速センサ２４、加速度センサ２５、ＧＰＳ受信機２６、車車間通信装置２７および異常検出センサ２８を有している。また、車両制御システム１１は、スロットルアクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２、ステアリングアクチュエータ３３、サスペンションアクチュエータ３４、スピーカ３５および表示装置３６を有している。

前方監視センサ２１は、車両の前部に設けられて、自車両の前方を監視するとともに自車両の直前を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。後方監視センサ２２は、車両の後部に設けられて、自車両の後方を監視するとともに自車両の直後を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。側方監視センサ２３は、車両の側部に設けられて、自車両の側方を監視するとともに自車両の側方を走行する車両と自車両との車間距離を検出する。これら監視センサ（２１，２２，２３）は、たとえばレーザーレーダまたはミリ波レーダ、およびカメラを含んでいる。

車速センサ２４は、自車両の走行速度を検出する。加速度センサ２５は、自車両の前後方向の加速度を検出する。ＧＰＳ受信機２６は、ＧＰＳ（Global Positioning System）用の人工衛星からの測位信号を受信し、当該受信される測位信号に基づき自車両の位置（緯度、経度）および方位を検出する。車車間通信装置２７は、車両間において無線通信を行う。異常検出センサ２８は、自車両における各部の異常を検出する。

スロットルアクチュエータ３１は、スロットル開度の調節を通じてエンジンへの燃料供給量を調節する。ブレーキアクチュエータ３２は、ブレーキを通じて車両を減速させるための制動力を調節する。ステアリングアクチュエータ３３は、ステアリングロッド（転舵軸）を軸方向に駆動させることにより左右の車輪を転舵する。サスペンションアクチュエータ３４は、たとえばエアサスペンションを駆動させることにより車高を変化させる。スピーカ３５は、音を発する。表示装置３６は各種の情報を表示する。表示装置３６は各種の警告灯、およびディスプレイを含んでいる。

ＥＣＵ２０は、車両全体を統括して制御する。ＥＣＵ２０は、スロットルアクチュエータ３１を通じてエンジンの出力を制御する。ＥＣＵ２０は、車両を加速させるときにはスロットルアクチュエータ３１を通じてエンジンに対する燃料供給量を増大させる一方、車両を減速させるときにはスロットルアクチュエータ３１を通じてエンジンに対する燃料供給量を減少させる。また、ＥＣＵ２０は、ブレーキアクチュエータ３２を通じて車両の制動力を制御する。ＥＣＵ２０は、スロットルアクチュエータ３１およびブレーキアクチュエータ３２を通じて、車両の速度および車間距離を制御する。また、ＥＣＵ２０は、ステアリングアクチュエータ３３を通じて車両の転舵角（タイヤの切れ角）を制御する。また、ＥＣＵ２０はサスペンションアクチュエータ３４を通じて車高を制御する。

ＥＣＵ２０は、車車間通信装置２７を通じて、車車間通信装置２７が搭載された他の車両との間で車両の走行データおよび識別情報（ＩＤ）などの情報を授受する。走行データは、自車両の走行状態に関する情報であって、たとえば自車両の位置、速度、加速度および方位（進行方向）などの情報を含む。識別情報は、自車両に固有の車両識別情報、および自車両が所属する隊列に固有の隊列識別情報を含んでいる。

ＥＣＵ２０は、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）制御を実行する。ＡＣＣ制御とは、前方監視センサ２１を通じて直前の先行車両（一般車両を含む。）との距離を測定し、あらかじめ設定された車間距離と速度を維持しつつ前方車両の加減速および停止に追従して走行するための制御をいう。ＡＣＣ制御では、前方監視センサ２１（レーザーレーダ、カメラ）を通じて、先行車両と自車両との車幅方向のずれを検出し、その検出されるずれを無くすように自車両の操舵が制御される。

ＥＣＵ２０は、たとえばＡＣＣ制御の実行中に先行車両が検出されない場合、設定車速を維持して走行するように車両の走行制御を行う。また、ＥＣＵ２０は、設定車速よりも低速で走行する先行車両が検出される場合、その先行車両との車間距離をあらかじめ設定された車間距離に保つように追従制御を行う。ＥＣＵ２０は、先行車両との車間距離があらかじめ設定された車間距離よりも小さくならないように車両の加速度を制御する。すなわち、ＥＣＵ２０は、先行車両の車速が設定車速よりも低速である場合、自車の車速を低下させて車間距離を保つ。

ＥＣＵ２０は、ＣＡＣＣ（Cooperative Adaptive Cruise Control）制御を実行する。ＣＡＣＣとは、同一車線上の自車両前後の車両と無線通信を通じて連携して複数の車両が隊列走行するための制御をいう。隊列走行とは、車両制御システム１１が搭載された複数の車両が、同一車線上において一般車両を間に挟むことなく、一定の車間距離および一定の速度を維持しながら隊列を組むように縦列走行することをいう。

ＣＡＣＣ制御では、車車間通信を通じて取得される隊列内の他の車両に関する情報に基づいて自車両の加速度が制御される。これにより、自車両は隊列内における直前の車両との車間距離を目標の車間距離に保つように追従する。隊列を組む車両ＣＳ１～ＣＳ３は、車車間通信装置２７を通じて自車両のスペックおよび走行データなどの情報を相互に授受する。すなわち、隊列を組むすべての車両ＣＳ１～ＣＳ３の車両制御システム１１は、隊列を組むすべての車両ＣＳ１～ＣＳ３のスペックおよび走行データなどの情報を共有する。

たとえば、隊列の先頭車両においてブレーキが操作されたとき、隊列内のすべての車両にその情報が伝達される。隊列を組むすべての車両は、それぞれ車間距離を維持しながら適切なタイミングで自動的に減速する。先頭車両が加速したときには、先頭車両の加速の度合いが隊列内のすべての車両に伝達される。隊列を組むすべての車両は、それぞれ車間距離と速度とを隊列全体で維持するために自動的に加速する。

＜隊列走行システムの作用＞
つぎに、隊列走行システムの作用を説明する。
図１に示すように、たとえば３台の車両ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３がＣＡＣＣ制御の実行を通じて隊列走行を行っている場合、先頭の車両ＣＳ１の走行状態に応じて、後続する２台の車両ＣＳ２，ＣＳ３の走行状態が制御される。先頭の車両ＣＳ１は、運転者により手動で運転されていてもよいし、ＡＣＣ制御の実行を通じて設定車速を維持しながら走行していてもよい。後続する車両ＣＳ２，ＣＳ３のＥＣＵ２０は、先頭の車両ＣＳ１に追従するように車両ＣＳ２，ＣＳ３の走行状態を制御する。

ちなみに、隊列の先頭の車両ＣＳ１以外の車両ＣＳ２，ＣＳ３は、自車両の１つ前を走行する車両の走行状態に基づいて、当該先行する車両に追従して走行するようにしてもよい。この場合、隊列の２番目の車両ＣＳ２は、先頭の車両ＣＳ１の走行状態に基づいて走行状態が制御される。隊列の３番目の車両ＣＳ３は、その直前の車両ＣＳ２の走行状態に基づいて走行状態が制御される。

ここで、隊列における先頭の車両ＣＳ１が運転者により手動で運転される場合、つぎのようなことが懸念される。すなわち、先頭の車両ＣＳ１が手動運転される場合、車両ＣＳ１の運転者が後続する車両ＣＳ２，ＣＳ３の状況を把握しながら運行する必要がある。しかし、先頭の車両ＣＳ１の運転者が後続する車両ＣＳ２，ＣＳ３の状況を把握しきれないおそれがある。これは、隊列を組む車両の台数が増えるほど顕著である。

そこで、隊列走行システム１０は、つぎのようにして後続の車両ＣＳ２，ＣＳ３の状態を先頭の車両ＣＳ１の運転者に伝える。
たとえば、後続車両に何らかの異常が発生した場合、この異常は後続車両の異常検出センサ２８を通じて検出される。後続車両のＥＣＵ２０は、車車間通信装置２７を通じて自車両に異常が発生した旨示す状態信号Ｓｗを無線送信する。状態信号Ｓｗには、異常の内容を示す情報、異常の発生した部位、および異常が発生した車両の識別情報などが含まれる。

ここで、異常検出センサ２８を通じて検出される異常の一例は、つぎの通りである。
（ａ１）エンジンの異常
（ａ２）ステアリングの異常
（ａ３）ブレーキの異常
（ａ４）タイヤの異常
（ａ５）車両挙動の異常
先頭車両のＥＣＵ２０は、車車間通信を通じて状態信号Ｓｗが受信されるとき、この状態信号Ｓｗに含まれる情報に基づき、異常が発生した後続車両および異常の内容を把握する。そして先頭車両のＥＣＵ２０は、後続車両の異常を先頭車両に運転者に対して体感的に報知するために、第１の体感報知制御および第２の体感報知制御の少なくとも一を行う。

第１の体感報知制御は、先頭車両の各種アクチュエータを通じて先頭車両に後続車両と同じ異常状態を模擬的に発生させるための制御である。先頭車両の運転者に後続車両と同じ異常状態を擬似的に体感させることにより、後続車両の異常をより確実に伝達することができる。

ただし、後続車両に発生した異常の内容あるいは程度によっては、先頭車両において模擬的に発生させる異常状態の程度を運転に支障がない程度に抑えることが好ましい。
第１の体感報知制御の具体的な一例は、つぎの通りである。

（ｂ１）後続車両のエンジンに出力低下などの異常が発生した場合。
この場合、先頭車両のＥＣＵ２０は、スロットルアクチュエータ３１を通じてエンジン出力を制限することにより、後続車両の状態を模擬的に発生させる。先頭車両の運転者は、エンジンに異常が発生した後続車両の車両挙動を擬似的に体感することにより、後続車両の異常に気付くことができる。

（ｂ２）後続車両に片輪パンクが発生した場合。
この場合、先頭車両のＥＣＵ２０は、ステアリングアクチュエータ３３を通じてステアリングにトルクを付与することにより、片輪パンクが発生したときの操舵感触を擬似的に発生させる。先頭車両の運転者は、パンクなどが発生した後続車両の車両挙動を擬似的に体感することにより、後続車両の異常に気付くことができる。

（ｂ３）後続車両に衝撃が発生した場合。
この場合、先頭車両のＥＣＵ２０は、ブレーキアクチュエータ３２、およびサスペンションアクチュエータ３４などを通じて後続車両に発生した衝撃を模擬的に発生させる。先頭車両の運転者は、後続車両に発生した衝撃を擬似的に体感することにより、後続車両の異常に気付くことができる。

（ｂ４）後続車両に加速度が急激に変化するなどの車両挙動に異常が発生した場合。
この場合、先頭車両のＥＣＵ２０は、ブレーキアクチュエータ３２を通じて後続車両に発生した加速度の変化を擬似的に発生させる。先頭車両の運転者は、後続車両に発生した加速度の変化を擬似的に体感することにより、後続車両の異常に気付くことができる。

第２の体感報知制御は、後続車両で異常が発生した部位を先行車両の運転者に対して体感的に報知するための制御である。
第２の体感報知制御の具体的な一例は、つぎの通りである。

（ｃ１）後続車両にエンジンなどの車両を走行させるための部位に異常が発生した場合。
この場合、先頭車両のＥＣＵ２０は、スロットルアクチュエータ３１を通じてアクセルペダルを振動させる。先頭車両の運転者は、アクセルペダルの振動を感じることにより、後続車両のエンジンなどに異常が発生したことに気付くことができる。

（ｃ２）後続車両にステアリングなどの車両の進行方向を変更するための部位に異常が発生した場合。
この場合、先頭車両のＥＣＵ２０は、ステアリングアクチュエータ３３を通じてステアリングホイールを振動させる。先頭車両の運転者は、ステアリングホイールの振動を感じることにより、後続車両のステアリングなどに異常が発生したことに気付くことができる。

（ｃ３）後続車両にブレーキなどの車両の制動を行うための部位に異常が発生した場合。
この場合、先頭車両のＥＣＵ２０は、ブレーキアクチュエータ３２を通じてブレーキペダルを振動させる。先頭車両の運転者は、ブレーキペダルの振動を感じることにより、後続車両のブレーキなどに異常が発生したことに気付くことができる。

（ｃ４）後続車両の足回りにパンクなどの異常が発生した場合。
この場合、先頭車両のＥＣＵ２０は、サスペンションアクチュエータ３４を通じてサスペンションを振動させる。先頭車両の運転者は、サスペンションの振動を感じることにより、後続車両の足回りに異常が発生したことに気付くことができる。

また、先頭車両のＥＣＵ２０は、後続車両に異常が検出されたとき、隊列の運行の安全性あるいは隊列周辺の交通安全を確保するための制御を実行するようにしてもよい。
たとえば先頭車両のＥＣＵ２０は、後続車両に発生した異常の内容に応じて、隊列全体としての運行速度に上限速度を設定する。また、先頭車両のＥＣＵ２０は隊列全体として減速し、後続車両の異常が検出される前の運行速度よりも遅い速度で走行するようにしてもよい。また、先頭車両のＥＣＵ２０は、後続車両に発生した異常の内容あるいは程度によっては、自動退避制御を実行するようにしてもよい。先頭車両のＥＣＵ２０は、自動退避制御の実行を通じて、自車両の運転者の運転状態にかかわらず、車車間通信を通じて後続車両と連携して隊列を、たとえば路肩などの安全な場所に寄せて自動停止させる。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）後続車両の異常を先頭車両の運転者に体感的に報知することにより、後続車両の異常を先頭車両の運転者に対して適切に伝達することができる。

（２）後続車両の異常は車車間通信を通じて直ちに先頭車両へ伝達される。このため、先頭車両の運転者は、後続車両に発生した異常に対して速やかに対応することができる。たとえば、先頭車両の運転者は、速やかに減速したり停止したりする。したがって、より安全な隊列の運行を実現することができる。隊列周辺の交通安全にも寄与する。

（３）隊列の先頭の車両のＥＣＵ２０は、状態信号Ｓｗに含まれる後続車両に発生した異常を示す情報に基づき、後続車両と車車間通信を通じて連携することにより、隊列全体としての運行を制限する。これにより、隊列の運行の安全性、あるいは隊列周辺の交通安全を確保することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・後続車両の異常が検出されたとき、先頭車両のＥＣＵ２０は、自車両の運転者に後続車両の状態を体感的に報知することに加え、自車両の運転者の視覚あるいは聴覚に訴えることにより、後続車両の異常を自車両の運転者に知らせるようにしてもよい。たとえば、先頭車両のＥＣＵ２０は、自車両のスピーカ３５を通じて警報音を発したり、表示装置３６に警告を表示させたりする。

・後続車両の異常が検出されたとき、先頭車両のＥＣＵ２０は、後続車両に発生した異常と同じ異常状態を模擬的に発生させなくてもよい。たとえば、先頭車両のＥＣＵ２０は、後続車両で異常が発生した部位と関係のない部位（たとえばシート）を振動させるなどして自車両の運転者に後続車両の異常を伝えてもよい。少なくとも先頭車両の運転者が体で感じることによって、後続車両に何らかの異常が発生したことに気づけばよい。

・先頭車両のＥＣＵ２０は、後続車両に発生した異常だけでなく、異常が発生していない後続車両の状態を、先頭車両の運転者に体感的に報知するようにしてもよい。たとえば先頭車両のＥＣＵ２０は、後続車両の減速度合い、あるいは走行抵抗の増加などの状態変化を、ブレーキアクチュエータ３２を通じて模擬的に発生させてもよい。先頭車両の運転者は、後続車両の状態を常に把握しながら隊列を運行することができる。

１０…隊列走行システム、１１…車両制御システム、２０…ＥＣＵ（制御装置）、２１…前方監視センサ、２２…後方監視センサ、２３…側方監視センサ、２８…異常検出センサ、３１…スロットルアクチュエータ、３２…ブレーキアクチュエータ、３３…ステアリングアクチュエータ、３４…サスペンションアクチュエータ、ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３…車両（隊列を構成する）。

Claims (4)

1. 手動運転される先頭車両を含む複数の車両の各々に搭載される車両制御システムを有し、前記車両制御システムは先行車両との間の無線通信を通じて前記先行車両に自車両が追従するように自車両を制御する隊列走行システムであって、
   前記車両制御システムは、自車両の状態を検出するセンサと、自車両の挙動を調節するアクチュエータと、自車両を統括的に制御する制御装置と、を備え、
   隊列における前記先頭車両が運転者により手動で運転される場合、前記先頭車両の制御装置は、前記無線通信を通じて後続車両の状態を示す情報を含む状態信号が受信されるとき、自車両の前記アクチュエータを通じて、前記後続車両の状態を自車両において模擬的に発生させることにより、前記後続車両の状態を自車両の運転者に対して体感的に報知する隊列走行システム。
2. 請求項１に記載の隊列走行システムにおいて、
   前記状態信号は、前記後続車両に発生した異常を示す情報を含み、
   前記先頭車両の制御装置は、自車両の前記アクチュエータを通じて、前記後続車両に発生した異常状態を自車両において模擬的に発生させる隊列走行システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の隊列走行システムにおいて、
   前記状態信号は、前記後続車両に発生した異常を示す情報を含み、
   前記先頭車両の制御装置は、自車両の前記アクチュエータを通じて、前記後続車両において異常が発生した部位を自車両の運転者に対して体感的に報知する隊列走行システム。
4. 請求項２または請求項３に記載の隊列走行システムにおいて、
   前記先頭車両の制御装置は、前記状態信号に含まれる前記後続車両に発生した異常を示す情報に基づき、前記後続車両と前記無線通信を通じて連携することにより、隊列全体としての運行を制限する隊列走行システム。

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