CN110678373A

CN110678373A - 车辆运动控制装置、车辆运动控制方法以及车辆运动控制系统

Info

Publication number: CN110678373A
Application number: CN201880032484.4A
Authority: CN
Inventors: 伊藤博志; 上野健太郎; 菅原弘贵
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2020-01-10
Also published as: JP2019001227A; WO2018230286A1; DE112018002997T5; KR20200003866A; JP6813433B2; US20200094830A1

Abstract

本发明提供一种车辆运动控制装置、车辆运动控制方法以及车辆运动控制系统。为与前行车非机械性地连结并能够追随行驶的的后续车的车辆运动控制装置，该车辆运动控制装置构成为，具有：目标轨道获取部，其获取目标轨道，该目标轨道基于所获取的与前行车相关的信息而生成，且追随前行车的行驶轨道；促动器控制输出部，其基于由目标轨道获取部获取的目标轨道，将以与前行车的最接近距离被维持为预先设定的距离的方式追随前行车行驶的指令向后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器的控制部输出。

Description

车辆运动控制装置、车辆运动控制方法以及车辆运动控制系统

技术领域

本发明涉及追随前行车行驶的车辆运动控制装置、车辆运动控制方法以及车辆运动控制系统。

背景技术

作为涉及与前行车电子连结地追随前行车行驶的车辆的自动行驶控制的技术领域的背景技术，例如有专利文献1。专利文献1已经公开一个方面，即，后续车通过接收表示前行车的车速或加速度等行驶状态的信息、表示节气门开度、操舵角、制动器操作量等操作量的信息、以及表示车辆重量、发动机输出特性等车辆规格的信息，从而能够不用等待前行车的控制结果即行驶状态的变化，以与提供给前行车的操作相同的操作进行追随行驶控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本国)特开平5-170008号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1中，记述了在目标前行车与本车之间插入第三车辆等时、通过前馈控制而得到的车距相对于规定的车距发生变动的情况下，能够控制以成为规定的车距。但是，当其他车辆插入时，后续车被迫紧急制动，非常危险，并且后续车有可能无法继续自动追随行驶。另外，后续车需要检测插入车的装置、以确保与插入的车辆间的车距的控制车距的装置、以及在插入的车辆离开的情况下重新编队的控制装置等。另外，还存在在停车时有人进入车辆之间的情况下无法开始自动追随行驶等问题。

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种车辆运动控制装置、车辆运动控制方法以及车辆运动控制系统，其能够抑制在前行车与后续车的车辆间插入其他。

用于解决技术问题的技术方案

举其一例，本发明为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制装置，其构成为具有：目标轨道获取部，其获取目标轨道，该目标轨道基于所获取的与前行车相关的信息而生成，且追随前行车的行驶轨道；促动器控制输出部，其基于由目标轨道获取部获取的目标轨道，将以与前行车的最接近距离被维持为预先设定的距离的方式追随前行车行驶的指令向后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器的控制部输出。

根据本发明的一个实施方式，能够提供一种车辆运动控制装置、车辆运动控制方法及车辆运动控制系统，其能够抑制在前行车与后续车的车辆间插入其他。

附图说明

图1是表示实施例的车辆运动控制系统的概念的结构图。

图2是说明实施例的车距与车辆行驶的转弯角度的关系的图。

图3是表示实施例的车辆间的最接近距离与转弯时的曲率半径的关系的示意图。

图4是表示实施例的车速与车辆间的最接近距离的关系的示意图。

图5是实施例的车辆运动控制系统的结构方框图。

图6是实施例的加减速控制的说明图。

具体实施方式

下面，利用附图对本发明的实施例详细地进行说明。

实施例

图1是表示本实施例的车辆运动控制系统的概念的结构图。在图1中，1为前行车，2为追随前行车1行驶的后续车。后续车2为搭载有前行车识别传感器3及车辆间通信装置4、并与前行车1电子连结而无人地追随行驶的车辆。驾驶员5驾驶前行车1，后续车2自动追随与前行车1完全相同的轨迹。在此，通过使前行车1与后续车2的最接近距离例如为1m，而后续车2以其他车辆不会插入车辆间的方式追随行驶。此时，当车辆间的车距缩短时，根据车辆行驶的转弯时的曲率半径不同而后续车可能接近前行车，无法进行与提供给前行车的操作相同的操作，进而后续车难以追随行驶。关于这一点，以下使用附图进行说明。

图2是说明车距与车辆行驶的转弯角度的关系的图，是示意性地表示前行车1沿白色箭头方向行驶、后续车2随后追随的图。在图2中，表示了前行车1、后续车2各自的车宽为W，在前行车1与后续车2的车距为车辆几何学中心之间的距离、即前行车1的后端与后续车2的前端的各自的车宽的中心点之间的距离的情况下，当在A点前行车1与后续车2接触时，对应于车辆行驶的转弯角度的车距的变化。即，如图2(a)所示，相对于车辆行驶的转弯时的前行车1与后续车2形成的角度θ，车宽的中心线上的车距为(W/2)×(1－√(1－sin2θ))/sin(θ/2)。因此，例如在θ＝0°的情况下、即车辆行驶为直线的情况下车距为0，在θ＝60°的情况下，车距为0.5W。另外，图2(b)表示θ＝90°的情况，车距为0.7W。因此，θ越大、即转弯时的曲率半径越小、转弯角度越大，则要求用于使前行车1与后续车2不接触的车距越大。

在此，在本实施例中，不受车辆转弯时的曲率半径的限制，控制将车辆间的最接近距离维持为根据车速而预先设定的距离。即，如图2所示的那样，不是使车宽的中心线上的距离即车距恒定，而是使车辆间的最接近距离恒定，即，在图2中，最接近距离为成为前行车的后端左角与后续车的前端左角之间的距离的A点。需要说明的是，在图2中，最接近距离为0。

图3是表示了本实施例的车辆间的最接近距离与转弯时的曲率半径的关系的示意图。在图3中，图3(a)表示了车辆行驶为直线的情况，最接近距离与车距一致。另一方面，图3(b)表示了在车辆行驶的曲率半径较大且徐缓的弯道上行驶的情况，图3(c)表示了在曲率半径较小且骤变的弯道上行驶的情况。在图3中，表示了即使曲率半径不同、也控制后续车的速度以使最接近距离成为例如1m的情况。如图3(c)所示，即使曲率半径较小，也不遵循如物理上进行牵引的牵引车那样的抄近路的轨道，而是后续车以准确地沿着前行车的轨道的方式行驶。另外，因为存在内轮差，所以后续车以车辆几何学中心相同的方式设定目标轨道，以使后续车经过前行车所经过的路径。另外，例如，在以直线行驶的后续车在追随过程中向弯道行驶转移的情况下，因为前行车与后续车的车辆角度发生变化，所以，从几何学关系来看，即使车速恒定，最接近距离也接近。因此，后续车配合曲率半径进行加减速，控制使最接近距离恒定。换句话说，控制使最接近距离维持恒定。因此，例如，即使前行车的车速恒定，在进行曲率半径不同的转弯行驶的情况下，后续车进行加减速控制，同时以将与前行车的最接近距离限制为预先设定的距离的方式进行控制。

由此，即使在前行车转弯时的曲率半径较小的情况下，通过进行加减速控制，也能够以维持与前行车的最接近距离的方式进行追随行驶，能够不受转弯时的曲率半径的限制，执行追随行驶。

图4是表示本实施例的车速与车辆间的最接近距离的关系的示意图。在

图4中，作为B所示的特性，例如在车速为100Km以上的情况下，将最接近距离设定为在前行车与后续车的车辆间不会插入摩托车的距离即1.0m。另外，在车速不足100Km且20Km以上的情况下，将最接近距离设定为在前行车与后续车的车辆间不会插入自行车的距离0.5m。此外，在车速不足20Km的情况下，将最接近距离设定为在前行车与后续车的车辆间不会插入行人的距离0.1m。这样，通过根据车速使最接近距离可变，而即使在各种状况下，也能够抑制其他即车辆、摩托车、自行车、行人等的插入。换句话说，最接近距离设定为随着前行车的速度减慢而缩短。由此，因为随着车速减慢而能够插入的对象从车辆增加为摩托车、自行车、以及行人，从而导致在同样的距离下可能插入，所以，通过随着车速减慢使最接近距离缩短，而能够抑制插入。需要说明的是，图4的A所示的特性为根据车速而精细设定最接近距离的特性，根据该控制，能够进一步抑制插入。

需要说明的是，因为最接近距离最大必须为车辆不能插入的距离，所以也可以为不足车宽。

图5是本实施例的车辆运动控制系统的结构方框图。在图5中，前行车1具有：前行车信息处理部14，其处理由驾驶员5操作的加速器11、制动器12、方向盘13的操作量即操作信息、车速或加速度等行驶状态量、以及由车辆规格构成的前行车信息；发送装置15，其发送前行车信息。

后续车2具有：接收装置21，其接收从前行车1发送的前行车信息；前行车识别部22，其获取与前行车1的相对距离、相对速度、相对角度等前行车识别信息；目标轨道生成部23，其基于接收到的前行车信息和前行车识别部22的信息，生成追随前行车的行驶轨道的目标轨道；车辆运动控制部24，其计算本车的车辆运动的控制指令，以追随目标轨道行驶；促动器控制部25，其根据车辆运动控制部24的控制指令，计算并输出与操舵及制动、驱动相关的发动机或驱动马达等驱动系统26、制动器27、方向盘28的控制量。

需要说明的是，前行车识别部22可以通过车辆间通信获取前行车识别信息，也可以通过立体摄像机或激光雷达等形状识别装置即外界识别部获取前行车识别信息。

另外，车辆运动控制部24虽然未图示，但具有：目标轨道获取部，其获取由目标轨道生成部23生成的目标轨道；促动器控制输出部，其基于由目标轨道获取部获取的目标轨道，将以与前行车的最接近距离被维持为预先设定的距离的方式追随前行车行驶的指令向促动器控制部输出。换句话说，即使前行车转弯时的曲率半径发生变化，车辆运动控制部24也将以与前行车的最接近距离被维持为预先设定的距离的方式进行行驶的指令向本车的与操舵及制动、驱动相关的促动器控制部输出。

图6是本实施例的加减速控制的说明图。在图6中，表示了角度从直线行驶时向弯道行驶变化时的车辆的转弯角度的变化，实线为前行车，虚线为后续车。在弯道中，虽然后续车在前行车之后转向，但为了维持与前行车的最接近距离，后续车进行加减速控制。在图6中，相对距离表示与前行车的最接近距离恒定。另外，相对角度表示前行车与后续车的转弯角度的差值，与之相对的相对偏航率(角速度)如图所示地发生变化。而且，如图所示地控制后续车加速度，控制后续车速度。

需要说明的是，虽然对为了使最接近距离维持恒定而使后续车与此配合地进行加减速的控制进行了说明，但这不是对使最接近距离完全恒定的限制性解释，而是在能够获得本发明的效果的范围内控制使之恒定。

如上所述，本实施例为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制装置，该车辆运动控制装置构成为，具有：目标轨道获取部，其获取目标轨道，该目标轨道基于所获取的与前行车相关的信息而生成，且追随前行车的行驶轨道；促动器控制输出部，其基于由目标轨道获取部获取的目标轨道，将以与前行车的最接近距离被维持为预先设定的距离的方式追随前行车行驶的指令向后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器的控制部输出。

另外，为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制装置，该车辆运动控制装置构成为，将指令向后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器输出，该指令为根据前行车转弯时的曲率半径进行加减速控制、并以将与前行车的最接近距离限制为预先设定的距离的方式行驶的指令。

另外，为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制装置，该车辆运动控制装置构成为，即使前行车转弯时的曲率半径发生变化，也将以前行车的最接近距离被维持为预先设定的距离的方式行驶的指令向后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器输出。

另外，为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的追随行驶控制系统，该控制系统构成为，具有：接收部，其接收从前行车发送的前行车信息；外界识别部，其识别前行车并获取前行车识别信息；目标轨道生成部，其基于由接收部接收到的前行车信息、和由外界识别部获取的前行车识别信息，生成追随前行车的行驶轨道的目标轨道；车辆运动控制部，其基于由目标轨道生成部生成的目标轨道，将以根据前行车转弯时的曲率半径进行加减速控制的方式行驶的指令输出；促动器控制输出部，其输入由车辆运动控制部输出的指令，且向与操舵及制动、驱动相关的促动器输出。

另外，为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制方法，该车辆运动控制方法包括：目标轨道获取步骤，其获取目标轨道，该目标轨道基于所获取的与前行车相关的信息而生成，且追随前行车的行驶轨道；促动器控制输出步骤，其基于由目标轨道获取步骤获取的目标轨道，将以与前行车的最接近距离被限制为预先设定的距离的方式追随前行车行驶的指令向后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器的控制部输出。

由此，能够提供能够抑制在前行车与后续车的车辆间插入其他的车辆运动控制装置、车辆运动控制方法以及车辆运动控制系统。

需要说明的是，本发明不限于上述实施例，还包括各种变形例。例如，上述实施例为了便于理解地说明本发明而详细地进行了说明，但不一定限定为具有所说明的所有的结构。另外，可以将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，另外，也可以在某实施例的结构中添加其他的实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，也可以添加、删除、置换其他的结构。

本申请基于2017年6月13日在日本提交的第2017-115681号专利申请主张优先权。2017年6月13日在日本提交的第2017-115681号的包括说明书、权利要求书、附图、以及说明书摘要在内的所有公开内容通过引用，作为整体而包含在本申请中。

附图标记说明

1前行车；2后续车；21接收装置；22前行车识别部；23目标轨道生成部；24车辆运动控制部；25促动器控制部。

Claims

1.一种车辆运动控制装置，为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制装置，该车辆运动控制装置的特征在于，具有：

目标轨道获取部，其获取目标轨道，该目标轨道基于所获取的与所述前行车相关的信息而生成，且追随所述前行车的行驶轨道；

促动器控制输出部，其基于由所述目标轨道获取部获取的目标轨道，将以所述前行车与所述后续车之间的最接近距离被维持为预先设定的距离的方式使所述后续车追随所述前行车行驶的指令向所述后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器的控制部输出。

2.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述促动器控制输出部不受所述前行车转弯时的曲率半径的限制，将以维持所述最接近距离的方式使所述后续车追随所述前行车行驶的指令向所述促动器的控制部输出。

3.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述最接近距离根据所述前行车的速度而设定。

4.如权利要求3所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述最接近距离设定为，随着所述前行车的速度减慢而缩短。

5.如权利要求4所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述最接近距离设定为不足所述后续车的车宽。

6.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述目标轨道获取部获取基于所述前行车的几何学中心所描绘的行驶轨道而生成的目标轨道。

7.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述促动器控制输出部将使所述后续车根据所述前行车转弯时的曲率半径进行加减速控制的指令向所述促动器的控制部输出。

8.如权利要求1所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述促动器控制输出部输出根据所述前行车相对于所述后续车的相对角度进行加减速控制的指令。

9.一种车辆运动控制装置，为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制装置，该车辆运动控制装置的特征在于，

将指令向所述后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器输出，该指令为使所述后续车根据所述前行车转弯时的曲率半径进行加减速控制、且以与所述前行车的最接近距离被限制为预先设定的距离的方式使所述后续车行驶的指令。

10.如权利要求9所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

将指令向所述后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器输出，该指令为随着所述前行车转弯时的曲率半径减小而使所述后续车进行减速控制并以将所述前行车与所述后续车之间的最接近距离限制为预先设定的距离的方式使所述后续车行驶的指令。

11.如权利要求10所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述最接近距离设定为不足所述后续车的车宽。

12.一种车辆运动控制装置，为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制装置，该车辆运动控制装置的特征在于，

将即使所述前行车转弯时的曲率半径发生变化也以将所述前行车与所述后续车之间的最接近距离维持为预先设定的距离的方式使所述后续车行驶的指令向所述后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器输出。

13.如权利要求12所述的车辆运动控制装置，其特征在于，

所述最接近距离设定为不足所述后续车的车宽。

14.一种车辆运动控制系统，为能够与前行车非机械性连结地追随行驶的后续车的车辆运动控制系统，该车辆运动控制系统的特征在于，具有：

接收部，其接收从所述前行车发送的前行车信息；

外界识别部，其识别所述前行车并获取前行车识别信息；

目标轨道生成部，其基于由所述接收部接收到的前行车信息、和由所述外界识别部获取的前行车识别信息，生成追随所述前行车的行驶轨道的目标轨道；

车辆运动控制部，其基于由所述目标轨道生成部生成的目标轨道，输出使所述后续车以根据所述前行车转弯时的曲率半径进行加减速控制的方式行驶的指令；

促动器控制输出部，其输入来自所述车辆运动控制部的所述指令，且将该指令向与操舵及制动、驱动相关的促动器输出。

15.一种车辆运动控制方法，为与前行车非机械性地连结并能够追随行驶的后续车的车辆运动控制方法，该车辆运动控制方法的特征在于，具有：

目标轨道获取步骤，其获取目标轨道，该目标轨道基于所获取的与所述前行车相关的信息而生成，且追随所述前行车的行驶轨道；

促动器控制输出步骤，其基于由所述目标轨道获取步骤获取的目标轨道，将以所述前行车与所述后续车之间的最接近距离被限制为预先设定的距离的方式追随所述前行车行驶的指令向所述后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器的控制部输出。