DE69924441T2

DE69924441T2 - Automatisches Nachlaufsteuersystem eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE69924441T2
Application number: DE69924441T
Authority: DE
Inventors: Tooru 4-1 Chuo 1-chome Saitou; Hideki 4-1 Chuo 1-chome Hashimoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: US6128559A; JP2000113400A; EP0991046B1; DE69924441D1; EP0991046A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem, welches umfasst: ein von einem Fahrer gefahrenes Führfahrzeug und eine Kolonne von Nachfolgefahrzeugen, welche in einem Nachfolgemodus zum Führfahrzeug laufen.
Beschreibung des zugehörigen Fachgebiets
In den letzten Jahren sind automatische Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsysteme zum Steuern/Regeln einer Kolonne von unbemannten Nachfolgefahrzeugen vorgeschlagen worden, damit diese automatisch in einem Nachfolgemodus zu einem bemannten, von einem Fahrer gefahrenen Führfahrzeug laufen. Die vorgeschlagenen automatischen Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsysteme bewirken, dass die Nachfolgefahrzeuge ohne jegliche menschliche Fahrer auskommen.
Ein bekanntes automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-170008 offenbart. Gemäß dem offenbarten automatischen Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem überträgt das Führfahrzeug Informationen über dessen verarbeitete Variablen, wie beispielsweise einen Lenkungsbetrag, eine Drosselventilöffnung, usw. und dessen Laufstatusvariablen, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeugbeschleunigung, usw., an die Nachfolgefahrzeuge, und jedes der Nachfolgefahrzeuge steuert/regelt seine eigenen verarbeiteten Variablen und eine Motorsteuer-/regelvariable desselben in einem Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelmodus, um dem Führfahrzeug entlang derselben Bahnkurve zu folgen, auf Grundlage der übertragenen verarbeiteten und Laufstatusvariablen des Führfahrzeugs und der Laufstatusvariablen des Nachfolgefahrzeugs.
Ein weiteres bekanntes automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-172099 offenbart. Das offenbarte automatische Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem bestimmt eine vorhergesagte Position eines Nachfolgefahrzeugs nach einer vorhergesagten Zeitspanne, berechnet einen seitlichen Fehler oder eine Abweichung der vorhergesagten Position von der Bahnkurve eines Führfahrzeugs, und steuert/regelt die Fortbewegungsrichtung des Nachfolgefahrzeugs, um den berechneten seitlichen Fehler zu verringern.
Bei den obigen bekannten automatischen Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystemen wird angenommen, dass die Nachfolgefahrzeuge in der Lage sind, fehlerlos im Nachfolgemodus zum Führfahrzeug zu laufen, und es wird aufgepasst, dass Zusammenstöße innerhalb der Kolonne, wie beispielsweise ein Zusammenstoß zwischen dem Führfahrzeug und den Nachfolgefahrzeugen und ein Zusammenstoß zwischen den Nachfolgefahrzeugen, vermieden wird.
Die herkömmlichen automatischen Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsysteme berücksichtigen allerdings keine Fahrzeug-Folge-Steuer/Regeldetails im Falle einer Fehlfunktion irgendeines der Nachfolgefahrzeuge in der Kolonne.
Die EP-A-0 652 543 offenbart ein automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem, umfassend ein von einem Fahrer gefahrenes Führfahrzeug und eine Mehrzahl von Nachfolgefahrzeugen, welche automatisch steuer-/regelbar sind, so dass sie im Nachfolgemodus zum Führfahrzeug laufen.
Jedes der Nachfolgefahrzeuge umfasst Datenerfassungsmittel zum Erfassen von Betriebs- und Verhaltensdaten des Nachfolgefahrzeugs; und Übertragungsmittel zum Übertragen von Informationen der erfassten Daten an das Führfahrzeug.
Das Führfahrzeug umfasst Empfangsmittel zum Empfangen der durch das Übertragungsmittel jedes der Nachfolgefahrzeuge übertragenen Dateninformationen. Dabei sind die Fahrzeuge keine elektrischen Fahrzeuge und kein Wert, der die verbleibende Energiekapazität anzeigt, wird erfasst oder zwischen den Fahrzeugen kommuniziert.
Die EP-A-0 698 542 offenbart ein ähnliches System, wobei die Datenkommunikation zwischen den Fahrzeugen unter Verwendung von Multiplexsignalen kommuniziert wird.
Überblick über die Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem bereitzustellen, das eine geeignete Maßnahme in Abhängigkeit einer verbleibenden Batteriekapazität eines Nachfolgefahrzeugs durchführen kann.
Um diese Aufgabe zu lösen wird ein automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Bei dem elektrischen Nachfolgefahrzeug wird die verbleibende Kapazität der Batterie des elektrischen Fahrzeugs erfasst und an einem Anzeigemittel an einem Führfahrzeug angezeigt. Daher kann das Führfahrzeug selbst oder der Fahrer des Führfahrzeugs die verbleibende Kapazität der Batterie des Nachfolgefahrzeugs aus der angezeigten Information erkennen, und kann daher eine geeignete Maßnahme durchführen, wie beispielsweise das Führfahrzeug verlangsamen oder anhalten, in Abhängigkeit der verbleibenden Kapazität der Batterie des Nachfolgefahrzeugs.
Gemäß Anspruch 2 kann daher das Führfahrzeug selbst oder der Fahrer des Führfahrzeugs die niedrige verbleibende Batteriekapazität des Nachfolgefahrzeugs erkennen und schnell eine geeignete Maßnahme durchführen.
Wenn es eine Mehrzahl von Nachfolgefahrzeugen gibt, dann können die Anzeigemittel wenigstens eins der Nachfolgefahrzeuge identifizieren und anzeigen, welches eine niedrige verbleibende Batteriekapazität aufweist, so dass das Führfahrzeug selbst oder der Fahrer des Führfahrzeugs das Nachfolgefahrzeug erkennen kann, welches eine niedrige verbleibende Batteriekapazität aufweist.
Wenn die verbleibende Kapazität der Batterie an wenigstens einem der Nachfolgefahrzeuge niedriger als ein vorbestimmtes Niveau ist, dann kann das Anzeigemittel an dem Führfahrzeug die Verringerung der verbleibenden Kapazität anzeigen, um es dadurch dem Führfahrzeug selbst oder dem Fahrer des Führfahrzeugs zu ermöglichen, in Abhängigkeit der Verringerung der verbleibenden Kapazität der Batterie eine geeignete Maßnahme durchzuführen.
Das Geschwindigkeitsbegrenzungsmittel an dem Führfahrzeug kann die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Führfahrzeugs begrenzen, wenn die verbleibende Kapazität der Batterie an wenigstens einem der Nachfolgefahrzeuge niedriger als der vorbestimmte Wert ist.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als ein erläuterndes Beispiel gezeigt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Draufsicht eines Mehrbenutzersystems für elektrische Fahrzeuge, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung einschließt;
2 ist eine schematische Draufsicht eines Ports zum Aufbewahren von elektrischen Fahrzeugen des Mehrbenutzersystems für elektrische Fahrzeuge;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Fahrzeugs, das im Mehrbenutzersystem für elektrische Fahrzeuge eingesetzt wird;
4 ist ein Blockdiagramm einer internen Struktur eines elektrischen Fahrzeugs, wobei das Diagramm auch eine gegenseitige Kommunikationsbeziehung zwischen in einer Kolonne fahrenden Fahrzeugen zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm einer gesamten systematischen Anordnung eines Führfahrzeugs in einer Kolonne, wobei das Diagramm ebenfalls Details einer Fahrzeug-Fortbewegungs-ECU des Führfahrzeugs zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm einer gesamten systematischen Anordnung eines Nachfolgefahrzeugs in einer Kolonne, wobei das Diagramm ebenfalls Details einer Fahrzeug-Fortbewegungs-ECU des Nachfolgefahrzeugs zeigt;
7 ist ein Haupt-Flussdiagramm einer Steuer-/Regelsequenz des Führfahrzeugs;
8 und 9 sind ein Haupt-Flussdiagramm (1/2, 2/2) einer Steuer-/Regelsequenz jedes Nachfolgefahrzeugs;
10 ist eine schematische Draufsicht, die die Art und Weise illustriert, in der die Positionen und Koordinaten von Fahrzeugen zu dem Zeitpunkt, an dem die Fahrzeuge beginnen, in einer Kolonne zu fahren, ermittelt werden;
11 ist ein Diagramm, das eine Fahrzeug-Fortbewegungsinformationstabelle von Bahnkurvendaten und Daten der verarbeiteten Variablen zeigt, die paarweise gespeichert sind;
12 ist eine schematische Draufsicht, die die Beziehung zwischen einem Laser-Radar an einem Nachfolgefahrzeug und einem Radarmesspunkt an einem Führfahrzeug zeigt;
13 ist ein Diagramm, das die Koordinatenabweichungen des Nachfolgefahrzeugs illustriert;
14 ist ein Diagramm, das eine Verarbeitung zum Addieren der Koordinatenabweichungen des Nachfolgefahrzeugs illustriert;
15 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Extrahieren von verarbeiteten Variablen;
16 ist eine schematische Draufsicht, die das Verfahren des Extrahierens von verarbeiteten Variablen illustriert;
17 ist ein Flussdiagramm einer Steuer-/Regelsequenz eines Rückkopplungs-/Steuer-/Regelverfahrens;
18 ist eine schematische Draufsicht, die das Rückkopplungs-Steuer-/Regelverfahren illustriert; und
19 ist ein Diagram, das ein angezeigtes Bild in Relation zu in einer Kolonne fahrenden Fahrzeugen illustriert.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt schematisch ein Mehrbenutzersystem für elektrische Fahrzeuge, welches die Prinzipien der vorliegenden Erfindung einschließt.
Das in 1 gezeigte Mehrbenutzersystem für elektrische Fahrzeuge ist ein System, das es einer Mehrzahl von Benutzern ermöglicht, sich eine Mehrzahl von elektrischen Fahrzeugen 10 mit identischen Spezifikationen zu teilen. Das Mehrbenutzersystem für elektrische Fahrzeuge deckt einen Bereich 12 ab, in dem die Benutzer die zur Verfügung stehenden elektrischen Fahrzeuge 10 fahren können. Der Bereich 12 ist mit einer Mehrzahl von Ports 13 kombiniert, in denen eine Mehrzahl von elektrischen Fahrzeugen 10 geparkt werden können. Ein Benutzer, d. h. ein Fahrer, mietet ein elektrisches Fahrzeug 10 von einem Port 13 in der Nähe des Hauses oder der Firma des Fahrers, fährt das elektrische Fahrzeug 10 von dem Port 13 auf einer dem Verkehr ausgesetzten Straße zum Beispiel zu einem nahegelegenen Bahnhof oder einem Supermarkt, erledigt was auch immer der Zweck war, und bringt das elektrische Fahrzeug 10 danach zu einem nahegelegenen Port 13 zurück.
Der Bereich 12 enthält eine Mehrzahl von Kommunikationsmitteln 14 zum Übertragen und Empfangen von Information, die sich auf den Status der Benutzung der elektrischen Fahrzeuge 10 bezieht, durch geeignete Kommunikationen. Die empfangene Information wird von den Kommunikationsmitteln 14 zu einer zentralen Einrichtung 16 des Mehrbenutzersystems für elektrische Fahrzeuge gesendet.
2 zeigt schematisch einen Plan der strukturellen Details jedes der Ports 13. Wie in 2 gezeigt, umfasst der Port 13 eine Plattform 18, an der Benutzer elektrische Fahrzeuge 10 mieten und zurückbringen, und eine Mehrzahl von Parkbereichen 19 zum Aufbewahren einer Mehrzahl von elektrischen Fahrzeugen 10. Die Plattform 18 weist eine Port-Terminal-Steuer-/Regeleinheit 20 zum Durchführen von Fahrzeug-Miet- und Zurückbring-Prozessen durch. Insbesondere mietet ein Benutzer ein gewünschtes elektrisches Fahrzeug 10 oder bringt ein gebrauchtes elektrisches Fahrzeug 10 zurück, indem er an der Port-Terminal-Steuer-/Regeleinheit 20 eine Karte mit integriertem Schaltkreis (IC, "Integrated Circuit") verwendet, die Benutzungsinformation usw. speichert. Die Port-Terminal-Steuer-/Regeleinheit 20 verwaltet die Anzahl der elektrischen Fahrzeuge 10, die sich im Port 13 befinden, und überträgt die erkannte Anzahl von elektrischen Fahrzeugen 10 über ein öffentliches Kommunikationsnetzwerk an die zentrale Einrichtung 16.
Induktionskabel 22 sind in jedem der Ports 13 zwischen der Plattform 18 und den Parkbereichen 19 eingebettet. Die Induktionskabel 22 sind Teil einer Straßen-Infrastruktur zum Bewegen der elektrischen Fahrzeuge 10 in einem automatischen Fahrmodus (unbemannten Fahrmodus). Magnetische Nägel 24 sind ebenfalls in jedem der Ports 13 in bestimmten Abständen mit Abstand entlang einer Seite der Induktionskabel 22 eingebettet. Einer der Parkbereiche 19 ist einem Batterie-Ladegerät 26 zugeordnet zum Laden der Batterie an einem elektrischen Fahrzeug 10, das in dem Parkbereich 19 geparkt ist.
Wie durch die gestrichelten Linien an dem elektrischen Fahrzeug 10 veranschaulicht, das in der Nähe des Batterie-Ladegeräts 26 geparkt ist, weisen alle elektrischen Fahrzeuge 10 ein Paar von Induktionssensoren 32 auf, die in der Nähe einer hinteren Stoßstange symmetrisch bezogen auf die Längsachse des elektrischen Fahrzeugs positioniert sind, einen magnetischen Sensor 34, der in der Nähe der hinteren Stoßstange und mit einem Versatz von der Längsachse des elektrischen Fahrzeugs positioniert ist, so dass er mit den magnetischen Nägeln 24 ausgerichtet ist, und einen Ultraschallsensor 35, der in der Nähe einer vorderen Stoßstange positioniert ist, zum Verhindern einer Kollision mit einem anderen elektrischen Fahrzeug.
Wenn beispielsweise ein Abfahrtbefehl an ein elektrisches Fahrzeug 10 von der Port-Terminal-Steuer-/Regeleinheit 20 durch Funkkommunikation übermittelt wird, bestimmt das elektrische Fahrzeug 10 eine Fahrtroute auf Grundlage einer Karte in dem Port 13, und bewegt sich in dem Port 13, während es mit dem Ultraschallsensor 35 die Sicherheit gegen Kollisionen bestätigt, eine Rückkopplungs-Steuerung/Regelung betreffend seiner seitlichen Position durch das Erfassen von magnetischen Flüssen vom Induktionskabel 22 mit den Induktionssensoren 32 durchführt, und eine Positions-Rückkopplungs-Steuerung/Regelung im Port 13 durch Erfassen der magnetischen Nägel 24 mit dem Magnetsensor 34 durchführt. Eine derartige Rückkopplungs-Steuerung/Regelung des elektrischen Fahrzeugs 10 wird ausgeführt, wenn das elektrische Fahrzeug 10 im automatischen Fahrmodus (unbemannten Fahrmodus) bewegt wird.
Da im Mehrbenutzersystem für elektrische Fahrzeuge eine Anzahl von elektrischen Fahrzeugen 10 gleichzeitig über eine ausgedehnte Zeitspanne benutzt werden, kann eine Situation entstehen, wobei mehr elektrische Fahrzeuge in einem Port 13 vorhanden sind und weniger elektrische Fahrzeuge in einem anderen Port 13 vorhanden sind. Das Vorhandensein von mehr und weniger elektrischen Fahrzeugen in den Ports wird durch die zentrale Einrichtung 16 erkannt.
Zum Beispiel wird angenommen, dass mehr elektrische Fahrzeuge 10 in einem Port 13(A) vorhanden sind, der in einem unteren linken Abschnitt des Bereichs 12 in 1 positioniert ist, und weniger elektrische Fahrzeuge 10 in einem Port 13(B) vorhanden sind, der in einem oberen rechten Abschnitt des Bereichs 12 positioniert ist. Wenn diese lokalisierte Fahrzeugkonzentration auftritt, ist es vorteilhaft, eine überflüssige Anzahl von elektrischen Fahrzeugen 10 vom Port 13(A) zum Port 13(B) zu überführen.
Ein Ansatz wäre, eine derartige überflüssige Anzahl von elektrischen Fahrzeugen 10 mit einem LKW oder dergleichen zum Port 13(B) zu befördern. Es wäre allerdings eine großer Aufwand an Arbeitskraft, Zeit und Kosten erforderlich, um diese elektrischen Fahrzeuge 10 auf den LKW oder dergleichen im Port 13(A) aufzuladen und diese elektrischen Fahrzeuge 10 von dem LKW oder dergleichen im Port 13(B) abzuladen. Ein weiteres Problem ist, dass es nicht vorteilhaft ist, dass ein großes und schweres Fahrzeug, wie beispielsweise ein LKW, in dem Bereich 12 des Mehrbenutzersystems für elektrische Fahrzeuge läuft.
Gemäß der illustrierten Ausführungsform ruft daher die zentrale Einrichtung 16, um die Anzahlen von elektrischen Fahrzeugen 10 in den Ports 13 aneinander anzugleichen und dadurch die lokalisierte Fahrzeugkonzentration zu eliminieren, telefonisch einen dazu gehörigen Fahrer, und weist dem Fahrer an, die überflüssigen elektrischen Fahrzeuge 10 vom Port 13(A) zum Port 13 (B) in einer Kolonne, d. h. in Tandem, zu bewegen.
Bei einem derartigen Fahrzeugkolonnen-Steuer-/Regelprozess wird ein elektrisches Fahrzeug 10 als ein Führfahrzeug, z. B. ein Führfahrzeug 101 in 1, von dem Fahrer gefahren, und weitere elektrische Fahrzeuge 10 als Nachfolgefahrzeuge, z. B. Nachfolgefahrzeuge 102, 103, werden automatisch in Tandem gefahren, bemannt oder unbemannt, um dem bemannten Führfahrzeug 101 zu folgen. Selbstverständlich können drei oder mehr elektrische Fahrzeuge 10 in einer Kolonne im Nachfolgemodus zum Führ fahrzeug gefahren werden.
Straßen im Bereich 12, in dem elektrische Fahrzeuge 10 in einer Kolonne laufen, sind nicht mit einer Straßen-Infrastruktur, umfassend Induktionskabel 22 und magnetische Nägel 24, ausgestattet. Daher wird der Fahrzeugkolonnen-Steuer-/Regelprozess in dem Verkehr ausgesetzten Straßen im Bereich 12 ausgeführt, die ähnlich allgemeinen Straßen sind.
3 zeigt schematisch jedes der elektrischen Fahrzeuge 10. Das elektrische Fahrzeug 10 ist derart ausgestaltet, dass es entweder bemannt oder unbemannt gefahren werden kann. Wenn das elektrische Fahrzeug 10 in Betrieb ist, wird elektrische Energie von einer Batterie 40 über eine Antriebsenergie-Steuer-/Regel-ECU ("Electronic Control Unit", elektronische Steuer-/Regeleinheit) 42 einem Motor 44 zugeführt, der mit Strom versorgt wird, um Straßenräder 46 zu drehen und dadurch das elektrische Fahrzeug 10 anzutreiben.
Wie in 3 gezeigt, weist das elektrische Fahrzeug 10 einen Laser-Radar (Radargerät) 50 auf, das mittig in einer vorderen Stoßstange desselben angeordnet ist, um einen Weitwinkelbereich abzutasten, und einen Reflektor 52 als eine Spiegeloberflächen-Platte, die mittig in einer hinteren Stoßstange desselben angeordnet ist, um eine vom Laser-Radar 50 an einem folgenden Fahrzeug emittierte Radarwelle zu reflektieren. Wenn die Position (der Radarmesspunkt) des Reflektors 52 eines vorherfahrenden Fahrzeugs vom Laser-Radar 50 eines folgenden Fahrzeugs auf einer Echtzeitbasis detektiert wird, kann die Position des vorherfahrenden Fahrzeugs, d. h. der Abstand bis zum vorhergehenden Fahrzeug, und die Richtung des vorherfahrenden Fahrzeugs bezogen auf das folgende Fahrzeug, auf Echtzeitbasis erfasst werden. Tatsächlich dienen der Laser-Radar 50 und der Reflektor 52 in Kombination dazu, den Abstand vom folgenden Fahrzeug zum vorherfahrenden Fahrzeug in der Fahrtrichtung und eine seitliche Abweichung des folgenden Fahrzeugs vom Führfahrzeug zu erfassen.
Das elektrische Fahrzeug weist ebenfalls, an einem Dach desselben angebracht, eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Antenne 53 zur Funkkommunikation zwischen elektrischen Fahrzeugen 10 auf, eine Straße-zu-Fahrzeug-Antenne 54 zur Funkkommunikation mit dem Kommunikationsmittel 14 und der zentralen Einrichtung 16, und eine GPS/DGPS ("Global Positioning System"/"Differential GPS") Antenne 56 zum Empfangen von Funkwellen von GPS-Satelliten und DGPS-Stationen.
4 zeigt in Blockform eine interne Struktur jedes der elektrischen Fahrzeuge 10, die Komponenten bezogen auf den Fahrzeugkolonnen-Steuer-/Regelprozess umfasst. Von elektrischen Fahrzeugen 10, die in einer Kolonne laufen, wird das von einem Fahrer gefahrene Fahrzeug 10, das an einem führenden Ende der Kolonne positioniert ist, als ein Führfahrzeug 101 bezeichnet, das elektrische Fahrzeug 10, das dem Führfahrzeug 101 folgt, wird als ein Nachfolgefahrzeug 102 bezeichnet, und das elektrische Fahrzeug 10, das dem Nachfolgefahrzeug 102 in der Kolonne folgt, wird als ein Nachfolgefahrzeug 103 bezeichnet (siehe auch 1). In der Ausführungsform umfassen das Führfahrzeug 101 und die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 jeweils elektrische Fahrzeuge 10 mit identischen Spezifikationen (identischer Struktur) und von identischem Typ. In 4 sind strukturelle Details in von gestrichelten Linien umgebenen Abschnitten bei den Nachfolgefahrzeugen 102, 103 identisch zu denen in einem von gestrichelten Linien umgebenen Abschnitt bei dem Führfahrzeug 101. Jedes der elektrischen Fahrzeuge 10 kann zwischen dem bemannten Führfahrzeug 101, welches vom Fahrer manuell gesteuert/geregelt wird, und den unbemannten Nachfolge-Führfahrzeugen 102, 103, die automatisch gesteuert/geregelt werden, umgewandelt werden.
Wie in 4 gezeigt, weist jedes der elektrischen Fahrzeuge 10 eine Fahrzeug-Fortbewegungs-ECU 60 als ein allgemeines Steuer-/Regelverarbeitungsmittel auf. Mit der Fahrzeug-Fortbewegungs-ECU 60 sind verbunden: eine GPS/DGPS-Positionserfassungseinheit 70 zum Erfassen der gegenwärtigen Position (Breitengrad und Längengrad) des elektrischen Fahrzeugs 10, ein Entfernungssensor 72 zum Erfassen einer zurückgelegten Entfernung des elektrischen Fahrzeugs 10, um eine Fortbewegungsgeschwindigkeit desselben zu berechnen, ein Azimutsensor 74 zum Erfassen der Fortbewegungsrichtung des elektrischen Fahrzeugs 10, ein Beschleunigungssensor 76 zum Erfassen eines Steuer-/Regeldrehmoments T (Nm), das eine verarbeitete Variable des Motors 44 repräsentiert, die dem Gaspedal-Niederdrückbetrag entspricht, ein Bremssensor 78 zum Erfassen eines Bremsöldrucks P, der eine verarbeitete Variable des Fahrzeugbremspedals repräsentiert, ein Lenkungssensor 80 zum Erfassen eines Lenkwinkels ω (Grad), der eine verarbeitete Variable des Lenkrads repräsentiert, und der Laser-Radar 50.
Bei der Ausführungsform weist die GPS/DGPS-Positionserfassungseinheit 70 eine relativ niedrige Positionserfassungsgenauigkeit von etwa 1 m auf, so dass sie nicht bei einem Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelprozess (dem Rückkopplungs- und Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelprozess) verwendet wird, während die elektrischen Fahrzeuge 10 in einer Kolonne laufen. Das elektrische Fahrzeug 10 weist ein Navigationssystem auf, umfassend einen Lautsprecher 81 zum Ausgeben einer Sprachführung und eine Anzeigeeinheit 82 zum Anzeigen einer Karte. Die GPS/DGPS-Positionserfassungseinheit 70 wird verwendet, um die Position des elektrischen Fahrzeugs auf der von der Anzeigeeinheit 82 angezeigten Karte anzuzeigen, so dass die zentrale Einrichtung 16 die gegenwärtige Position der Fahrzeugkolonne im Bereich 12 bestätigen kann.
In Abhängigkeit von dem Steuer-/Regeldrehmoment T (Nm), das vom Beschleunigungssensor 76 erfasst ist, steuert/regelt die Fahrzeug-Fortbewegungs-ECU 60 die Drehzahl des Motors 44 mittels der Antriebsenergie-Steuer-/Regel-ECU 42. In Abhängigkeit vom Bremsöldruck P, der vom Bremssensor 78 erfasst ist, steuert/regelt die Fahrzeug-Fortbewegungs-ECU 60 über eine Bremskraft-Steuer-/Regel-ECU 84 Bremskräfte, die durch einen Bremsbetätiger 86 erzeugt werden. In Abhängigkeit vom Lenkwinkel ω, der vom Lenkungssensor 80 erfasst ist, steuert/regelt die Fahrzeug-Fortbewe gungs-ECU 60 über eine Lenkungs-ECU 88 einen Lenkungsbetätiger 90.
Der Beschleunigungssensor 76 und der Bremssensor 78 können durch einen Beschleunigungs-/Verzögerungssensor ersetzt werden, und ein Ausgabesignal von dem Beschleunigungs-/Verzögerungssensor kann zu einem integralen Signal integriert werden, welches anstelle von Ausgabesignalen des Beschleunigungssensors 76 und des Bremssensors 78 verwendet werden kann. Der Lenkungssensor 80 kann durch einen Gierratensensor ersetzt werden und ein Ausgabesignal des Gierratensensors kann zu einem integralen Signal integriert werden, das anstelle eines Ausgabesignals des Lenkungssensors 80 verwendet werden kann. Der Entfernungssensor 72 kann durch einem Geschwindigkeitssensor ersetzt werden, und ein Ausgabesignal des Geschwindigkeitssensors kann zu einem integralen Signal integriert werden, das anstelle eines Ausgabesignals des Entfernungssensors 72 verwendet werden kann.
5 zeigt in Blockform eine gesamte systematische Anordnung des Führfahrzeugs 101, das an einem Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelprozess beteiligt ist.
Wie in 5 gezeigt, weist die Fortbewegungs-Steuer-/Regel-ECU 60 des Führfahrzeugs 101 ein Erfassungsmittel 91 für die gegenwärtige Position (Führfahrzeugposition) auf zum Erfassen einer Führfahrzeugposition (X, Y) und einer Richtung (Azimut) θ, in die das Führfahrzeug ausgerichtet ist, in bestimmten Zeitintervallen (10 ms) auf Grundlage von Ausgabesignalen des Entfernungssensors 72 und des Azimutsensors 74, und speichert die erfasste Position und Richtung als Bahnkurvendaten in einem Speichermittel 93, das einen Ringpuffer umfasst.
Die Fortbewegungs-Steuer-/Regel-ECU 60 des Führfahrzeugs 101 weist ebenfalls ein Erfassungsmittel 94 für verarbeitete Variablen auf, zum Erfassen von verarbeiteten Variablen (T, P, ω) vom Beschleunigungssensor 76, dem Bremssensor 78 und dem Lenkungssensor 80, welche ein vom Gaspedal erzeugtes Steuer-/Regeldrehmoment, einen vom Bremspedal erzeugten Bremsöldruck und einen Lenkwinkel des Lenkrads repräsentieren, und speichert die erfassten Variablen mit den Bahnkurvendaten (der Führfahrzeugposition (X, Y) und der Richtung θ) gepaart im Speichermittel 93.
Die Bahnkurvendaten (die Führfahrzeugposition (X, Y) und die Richtung θ) und die verarbeiteten Variablen (T, P, ω), die am Führfahrzeug 101 erfasst werden, werden über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug Funkeinheit 92 (siehe 4) und die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Antenne 53, die zusammen als ein Übertragungs-/Empfangsmittel funktionieren, an die Fahrzeug-Fortbewegungs-ECUs 60 der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 übertragen.
Daten der Status der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 werden über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Antenne 53 und die Fahrzeug-zu-Fahrzeug Funkeinheit 92 an ein Bestätigungsmittel 96 des Fahrzeug-Nachfolgestatus in der Fahrzeug-Fortbewegungs-ECU 60 des Führfahrzeugs 101 übermittelt. In Abhängigkeit der bestätigten Fahrzeug-Nachfolgestatus, versorgen die Fahrzeug-Fortbewegungs-ECUs 60 die Anzeigeeinheit 82 und den Lautsprecher 81, die zusammen als ein Anzeige-/Warnmittel des Navigationssystems funktionieren, mit Strom und versorgt ebenfalls die Antriebsenergie-Steuer-/Regel-ECU 42, den Motor 44, die Bremskraft-Steuer-/Regel-ECU 84 und den Betätiger 86, die zusammen als ein Verzögerungsmittel oder ein Anhaltemittel dienen, mit Strom.
6 zeigt in Blockform eine gesamte systematische Anordnung jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103, das an einem Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelprozess beteiligt ist.
Bei dem elektrischen Fahrzeug 10 als dem Nachfolgefahrzeug 102 (103), empfängt das Übertragungs-/Empfangsmittel 53, 92 Bahnkurveninformation des vorherfahrenden Fahrzeugs, verarbeitete Variablen des Führfahrzeugs 101 und eine Koordinatenabweichung (später beschrieben) vom vorherfahrenden Fahrzeug. Das vorherfahrende Fahrzeug, das dem Nachfolgefahrzeug 102 vorherfährt, ist das Führfahrzeug 101, und das vorherfahrende Fahrzeug, das dem Nachfolgefahrzeug 103 vorherfährt, ist das Nachfolgefahrzeug 102. Daher bedeutet der hier verwendet Begriff "vorherfahrendes Fahrzeug" ein Fahrzeug, das dem gerade betrachteten Fahrzeug (dem Nachfolgefahrzeug 102 oder 103) vorherfährt.
Bei dem Nachfolgefahrzeug 102 (103) werden die verarbeiteten Variablen des Führfahrzeugs 101 durch ein Extraktionsmittel 110 für verarbeitete Variablen extrahiert und einem Berechnungsmittel 112 für Variablen zur Vorwärtskopplungs-Steuerung/Regelung übermittelt.
Ein Berechnungsmittel 114 für die Zielposition/den Zielazimut berechnet eine Zielposition und einen Zielazimut in der Bahnkurveninformation des Führfahrzeugs, das eine Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummer 1 hat, als ein Ziel für das betrachtete Fahrzeug, aus einer Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummer des betrachteten Fahrzeugs (z. B. hat das Nachfolgefahrzeug 102 eine Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummer 2 und das Nachfolgefahrzeug 103 hat eine Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummer 3) von einem Speichermittel 116 der Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummer und aus der zurückgelegten Entfernung vom Entfernungssensor 72, und übermittelt die Zielposition und den Zielazimut an ein Berechnungsmittel 118 für eine Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariable.
Ein Erfassungsmittel 120 für eine gegenwärtige Position erfasst eine Position (X, Y) des betrachteten Fahrzeugs und eine Richtung θ, in der das betrachtete Fahrzeug ausgerichtet ist, in bestimmten Zeitintervallen (10 ms) auf Grundlage von Ausgabesignalen von dem Entfernungssensor 72 und dem Azimutsensor 74 des betrachteten Fahrzeugs, und übermittelt die erfasste Position und Richtung an ein Korrekturmittel 122 für die gegenwärtige Position/den gegenwärtigen Azimut.
Ein Messmittel 124 für die Position/den Azimut misst eine Entfernung und einen Azimut des betrachteten Fahrzeugs bezogen auf das vorherfahrende Fahrzeug von einem Ausgabesignal des Laser-Radars 50 und übermittelt die gemessene Entfernung und den gemessenen Azimut an das Korrekturmittel 122 für die gegenwärtige Position/den gemessenen Azimut.
Das Korrekturmittel 122 für die gegenwärtige Position/den gegenwärtigen Azimut korrigiert die gegenwärtige Position und den gegenwärtigen Azimut des betrachteten Fahrzeugs auf Grundlage der Bahnkurveninformation des vorherfahrenden Fahrzeugs, der Koordinatenabweichung, der Position (X, Y) und dem Azimut θ des betrachteten Fahrzeugs und der gemessenen Entfernung und dem gemessenen Azimut bezogen auf das vorherfahrende Fahrzeug.
Auf Grundlage eines Ausgabesignals von dem Extraktionsmittel 110 für verarbeitete Variablen und einer korrigierten gegenwärtigen Position, die von dem Korrekturmittel 122 für die gegenwärtige Position/den gegenwärtigen Azimut ausgegeben ist, berechnet das Berechnungsmittel 112 für die Vorwärtskopplungs-Steuer-Regelvariable Vorwärtskopplungs-Steuer-Regelvariablen, und übermittelt die berechneten Vorwärtskopplungs-Steuer-Regelvariablen an ein Eingabeterminal eines Addiermittels 126.
Auf Grundlage einer Zielposition und eines Zielazimuts, die von dem Berechnungsmittel 114 für die Zielposition/den Zielazimut ausgegeben sind, und einer korrigierten gegenwärtigen Position und einem korrigierten Azimut, die von dem Korrekturmittel 122 für die gegenwärtige Position/den Azimut ausgegeben sind, berechnet das Berechnungsmittel 118 für die Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariable Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen, und übermittelt die berechneten Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen an ein anderes Eingabeterminal des Addiermittels 126.
Das Addiermittel 126 stellt eine Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable bereit, die durch die Summe der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen und der Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen repräsentiert wird, und übermittelt die Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable über die Antriebsenergie-Steuer-/Regel-ECU 42 zum Motor 44. Das Addiermittel 126 stellt ebenfalls eine Bremsen-Steuer-/Regelvariable bereit, die durch die Summe der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen und der Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen repräsentiert wird, und übermittelt die Bremsen-Steuer-/Regelvariable über die Bremskraft-Steuer-/Regel-ECU 84 an den Bremsenbetätiger 86. Das Addiermittel 126 stellt eine Lenkungs-Steuer-/Regelvariable bereit, die durch die Summe der Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen und der Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen repräsentiert wird, und übermittelt die Lenkungs-Steuer-/Regelvariable über die Lenkungs-Steuer-/Regel-ECU 88 an den Lenkungsbetätiger 90.
Abnormalitäten des Status des Nachfolgefahrzeugs 102 (103) und eine verbleibende Kapazität der Batterie 40 desselben werden durch ein Statuserfassungsmittel 128 erfasst. Die erfassten Statusabnormalitäten und die verbleibende Kapazität werden, zusammen mit der vom Messmittel 124 für die Entfernung/den Azimut gemessenen Entfernung zum vorherfahrenden Fahrzeug, über das Übertragungs-/Empfangsmittel 53, 92 zum Führfahrzeug 101 übertragen.
Die Position und der Azimut des betrachteten Fahrzeugs, die durch das Erfassungsmittel 120 für die gegenwärtige Position erfasst worden sind, und die Koordinatenabweichung des vorherfahrenden Fahrzeugs bezogen auf das betrachtete Fahrzeug, die durch das Korrekturmittel 122 für die gegenwärtige Position/den Azimut berechnet worden ist, werden über das Übertragungs-/Empfangsmittel 53, 92 zum Nachfolgefahrzeug übertragen (wenn das betrachtete Fahrzeug das Nachfolgefahrzeug 102 ist, dann ist mit dem obigen Nachfolgefahrzeug das Nachfolgefahrzeug 103 gemeint, das direkt hinter dem betrachteten Fahrzeug läuft.
7 zeigt eine Steuer-/Regelsequenz, die durch die Fahrzeug-Fortbewegungs-ECU 60 (siehe 5) des Führfahrzeugs 101 in einer Kolonne ausgeführt wird.
8 und 9 zeigen eine Steuer-/Regelsequenz, die durch die Fahrzeug-Fort bewegungs-ECU 60 (siehe 6) jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 in der Kolonne ausgeführt wird.
Ein Prozess zum Steuern/Regeln des Führfahrzeugs 101 und der Nachfolgefahrzeuge 102, 103, wenn diese in einer Kolonne laufen, wird unten mit Bezug auf 7 bis 9 beschrieben.
Wenn das Führfahrzeug 101 und die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 anfangen, in einer Kolonne zu fahren, werden diese Fahrzeuge in den Schritten S1, S21 initialisiert. Bei einem derartigen Initalisierungsprozess werden Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummern als ID (Identifikations)-Nummern für die elektrischen Fahrzeuge 10 bestimmt, d. h. für das Führfahrzeug 101 und die Nachfolgefahrzeuge 102, 103, welche auch als Fahrzeuge 101, 102, 103 bezeichnet werden, und werden im Speichermittel 116 für Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummern gespeichert, und Koordinaten der elektrischen Fahrzeuge 101, 102, 103, deren Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummern bestimmt worden sind, werden ermittelt.
10 zeigt die Art und Weise, auf die Koordinaten der elektrischen Fahrzeuge 101, 102, 103 ermittelt werden. Bei dem Initialisierungsprozess werden das Führfahrzeug 101 und die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 in Abständen von 4m angeordnet, zum Beispiel entlang einer X-Achse, entlang sich das Führfahrzeug 101 und die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 fortbewegen. Insbesondere werden die Koordinaten der Schwerpunkte des Führfahrzeugs 101 und der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 als deren Koordinaten ermittelt. Das letzte Nachfolgefahrzeug 103 weist Koordinaten G3 (X, Y, θ) auf, die zu G3 (0, 0, 0) initialisiert sind, das Nachfolgefahrzeug 102 weist Koordinaten G2 (X, Y, θ) auf, die zu G2 (4, 0, 0) initialisiert sind, und das Führfahrzeug 101 weist Koordinaten G1 (X, Y, θ) auf, die zu G1 (8, 0, 0) initialisiert sind. Der Azimut θ wird durch einen Winkel im Gegenuhrzeigersinn von der X-Achse repräsentiert. Wenn die Fortbewegungsrichtung eines Fahrzeugs um 90° gegenüber der X-Achse zur Y-Achse in 10 gedreht ist, dann wird der Azimut θ des Fahrzeugs 90°.
Bei dem Initialisierungsprozess werden die Zeiten der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 zurückgesetzt und mit der Zeit des Führfahrzeugs 101 synchronisiert. Bei dieser Ausführungsform ist die Zeit des Führfahrzeugs 101 synchron mit der Zeit eines GPS-Satelliten auf Grundlage eines Ausgabesignals der GPS/DGPS-Positionserfassungseinheit 70. Die Zeit des Führfahrzeugs 101 kann allerdings von Null anfangen, wenn das Führfahrzeug 101 anfängt, sich zu bewegen.
Bei dem Initialisierungsprozess werden ferner die Fahrzeuge 101, 102, 103 automatisch im Hinblick auf ihr Anlassen untersucht. Auf Grundlage des Ergebnisses der automatischen Untersuchung werden die Status der verschiedenen Sensoren, umfassend den Lenkungssensor 80, von den Nachfolgefahrzeugen 102, 103 an das Führfahrzeug 101 übertragen.
Als Antwort auf die übertragene Statusinformation entscheidet das Führfahrzeug 101, ob sich die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 in einem normalen Status befinden oder nicht. Wenn sich die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 in einem normalen Status befinden, dann bedient, wie in 4 gezeigt, der Fahrer des Führfahrzeugs 101 das Lenkrad, das Gaspedal und das Bremspedal, um das Führfahrzeug 101 zu fahren und in Schritt S2 anzufangen zu fahren. Wenn das Führfahrzeug 101 anfängt zu fahren, und in konstanten Zeitintervallen, nachdem das Führfahrzeug 101 anfängt zu fahren, überträgt das Führfahrzeug 101 seine eigene Position, die von der GPS/DGPS-Positionserfassungseinheit 70 erfasst ist, d. h. die Position (Breitengrad, Längengrad und Zeit) der Kolonne, an die zentrale Einrichtung 16. Daher kann die zentrale Einrichtung 16 die gegenwärtige Position der Fahrzeuge 101, 102, 103 erkennen und kann die Ankunftszeit am Port 13(B) genau abschätzen. Da die durch die GPS/DGPS-Positionserfassungseinheit 70 erfassten Positionsdaten eine Genauigkeit von etwa 1 m aufweisen, sind die erfassten Positionsdaten nicht zur Verwendung bei einem Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelprozess geeignet, bei dem die Fahrzeuge mit einer relativ hohen Geschwindigkeit fahren und in Echtzeitmodus gesteuert/geregelt werden, z. B. fahren die Fahrzeuge in einer Kolonne mit 40 km/h und mit Abständen von 1 m voneinander angeordnet.
Wenn die Fahrzeuge anfangen, in einer Kolonne zu fahren, wobei die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 die Bahnkurve des Führfahrzeugs 101 nachziehen, und wobei zum Beispiel ein Abstand von 1 m zwischen einem vorherfahrenden Fahrzeug und einem Nachfolgefahrzeug eingehalten wird, erfasst das Erfassungsmittel 91 für die gegenwärtige Position des Führfahrzeugs 101 in Schritt S3 die Position (gegenwärtige Position) und die Richtung (Fortbewegungsrichtung) des Führfahrzeugs 101 zu jedem vorbestimmten eitintervall von zum Beispiel 10 ms, von Ausgabesignalen des Entfernungssensors 72 und des Azimutsensors 74, als Koordinaten G1 (X, Y, θ) der gegenwärtigen Position.
Die Koordinaten G1 der gegenwärtigen Position, welche die gegenwärtige Position und Richtung repräsentieren, die erfasst worden sind, werden dann in Schritt S4 als Bahnkurvendaten {Fahrzeugposition (X, Y) und Richtung θ} gespeichert, als eine Sammlung der Koordinaten G1 die durch Zeiten im Speichermittel 93 adressierbar sind.
Das Erfassungsmittel 94 für verarbeitete Variablen erfasst in Schritt S5 verarbeitete Variablen, die von dem Fahrer des Führfahrzeugs 101 angewandt sind, von dem Beschleunigungssensor 76, dem Bremssensor 78 und dem Lenkungssensor 80 {ein Steuer-/Regeldrehmoment T (Nm), das eine verarbeitete Variable des Motors 44 repräsentiert, die dem Gaspedal-Niederdrückbetrag entspricht, einen Bremsöldruck P (N/m²), der eine verarbeitete Variable des Fahrzeug-Bremspedals repräsentiert, und einen gelenkten Winkel ω (Grad), der eine verarbeitete Variable des Lenkrads repräsentiert} in denselben Zeitintervallen, wie die, zu denen die Koordinaten G1 erfasst werden, und speichert die erfassten verarbeiteten Variablen als eine Gruppe von verarbeiteten Variablen (T, P ω) im Speichermittel 93. Die gespeicherten Daten im Speichermittel 93 bilden eine Fahrzeug-Fortbewe gungsinformationstabelle wie unten beschrieben.
11 zeigt eine Fahrzeug-Fortbewegungsinformationstabelle 132 bezogen auf das Führfahrzeug 101. In der Ausführungsform umfasst das Speichermittel 93 3000 Ringpuffer und speichert Zeiten t1, t2, ..., Bahnkurvendaten und Daten von verarbeiteten Variablen in Kombinationen, die nacheinander jeweiligen Adressen Nr. 1 bis Nr. 3000 zugeordnet sind. Zum Beispiel sind an der Adresse Nr. 1 die Bahnkurvendaten (Position, Richtung) als Bahnkurvendaten (Position, Richtung) = (X, Y, θ) = (X1, Y1, θ1) gespeichert, und die Daten der verarbeiteten Variablen (Gaspedal, Bremspedal und Lenkrad) = {T (Nm), P (N/m²), ω (Grad)} = (T1, P1, ω1). Wenn die Bahnkurvendaten und die Daten der verarbeiteten Variablen in der Fahrzeug-Fortbewegungsinformationstabelle 132 von der Adresse Nr. 1 bis zur Adresse Nr. 3000 gespeichert worden sind, dann werden neue Bahnkurvendaten und Daten der verarbeiteten Variablen so gespeichert, dass sie die vorhandenen Daten an der Adresse Nr. 1 überschreiben. Auf diese Art und Weise werden die Bahnkurvendaten und die Daten der verarbeiteten Variablen im Speichermittel 93 durch das Zirkulieren des Speichers gespeichert.
In Wirklichkeit wird keine Zeitinformation benötigt, um die Fahrzeuge zu steuern/regeln, die in einer Kolonne fahren. Von den Bahnkurvendaten (X, Y, θ), umfassen die Positionsbahnkurvendaten (X, Y) akkumulierte Daten, die von einem Anfangspunkt an einer initialisierten Position in der Nähe des Ports 13(A) bis zu einem Endpunkt an einer Position in der Nähe des Ports 13(B) reichen. Wenn zum Beispiel insbesondere der Entfernungssensor 72 Ausgabesignale erzeugt, die Entfernungen Ra, Rb repräsentieren, und der Azimutsensor 74 Ausgabesignale erzeugt, die Richtungen θa, θb repräsentieren, jeweils zu Zeiten ta, tb, die durch ein Zeitintervall von 10 ms voneinander beabstandet sind, dann sind die Bahnkurvendaten (X, Y, θ) zur Zeit ta durch (X, Y, θ) = (Ra × cosθa, Ra × sinθa, θa) repräsentiert und die Bahnkurvendaten (X, Y, θ) zur Zeit tb durch (X, Y, θ) = (Ra × cosθa + (Rb – Ra)cosθb, Ra × sinθa + (Rb – Ra)sinθb, θb) repräsentiert.
Die Fahrzeug-Fortbewegungsinformationstabelle 132, die im Speichermittel 93 des Führfahrzeugs 101 gespeichert ist, wird in Schritt S6 als Fahrzeug-Fortbewegungsinformation des Führfahrzeugs, zusammen mit Defektinformation, z. B. Information, die anzeigt, dass das Steuer-/Regeldrehmoment, der Bremsöldruck oder der Lenkwinkel außerhalb eines gegebenen Bereichs liegen, an die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 zu vorbestimmten Zeitintervallen auf einer Echtzeitbasis übertragen.
Bei jedem der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 erfasst das Erfassungsmittel 120 der gegenwärtigen Position in Schritt S22 dessen Position (X, Y) und dessen Richtung θ in Zeitintervallen von 10 ms auf Grundlage von Ausgabesignalen des Entfernungssensors 72 und des Azimutsensors 74, und speichert die erfasste Position und Richtung im Speichermittel 93, das 3000 Ringpuffer umfasst.
Dann empfängt bei jedem der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 das Übertragungs-/Empfangsmittel 53, 92 in Schritt S23 die Fahrzeug-Fortbewegungsinformation und Defektinformation des Führfahrzeugs 101, die vom Führfahrzeug 101 in Schritt S6 übertragen worden ist.
Bei jedem der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 messen der Laser-Radar 50 und das Entfernungs/Azimut-Messmittel 124 in Schritt S24 eine Entfernung bis zu und einen Azimut bezogen auf ein vorherfahrendes Fahrzeug (das das Führfahrzeug 101 für das Nachfolgefahrzeug 102 ist und das Nachfolgefahrzeug 102 für das Nachfolgefahrzeug 103).
Dann korrigiert jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 in Schritt S25 seine eigene gegenwärtige Position und Azimut auf Grundlage der Radarinformation und der Bahnkurve des Führfahrzeugs 101. Details der Verarbeitung in Schritt S25 werden unten beschrieben.
Die Bahnkurve eines Fahrzeugs wird grundsätzlich aus einem Integral eines Ausgabesignals von dem Entfernungssensor 72 (der ein Integral eines Ausgabesignals des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors sein kann) oder einem Ausgabesignal des Azimutsensors 74 (der ein Differential eines Ausgabesignals des Gierratensensors sein kann) bestimmt. Wenn das Fahrzeug und andere Fahrzeuge in einer Kolonne laufen, dann können Bahnkurven der anderen Fahrzeuge durch Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation erhalten werden. Daher können das Gaspedal, der Bremspedal und das Lenkrad des Fahrzeugs gesteuert/geregelt werden, um die Bahnkurve desselben an die Bahnkurven der anderen Fahrzeuge anzugleichen. Selbst wenn allerdings die Fahrzeuge alle vom selben Typ sind, werden ihre Koordinatensysteme aufgrund von unterschiedlichen Straßenbedingungen, Fahrleistungsunterschieden, Sensorfehlern, usw. langsam voneinander abweichen. Selbst wenn der Prozess des Steuerns/Regelns der Bahnkurve des Nachfolgefahrzeugs im Gleichklang mit der Bahnkurve des vorherfahrenden Fahrzeugs sehr genau ist, neigt daher die tatsächliche Bahnkurve des Nachfolgefahrzeugs dazu, wegen der Koordinatensystemabweichung von der Bahnkurve des vorherfahrenden Fahrzeugs abzuweichen. Um dieses Problem zu lösen können die Koordinatensystemabweichungen aus der Bahnkurveninformation des vorherfahrenden Fahrzeugs berechnet werden, die durch Fahrzeugzu-Fahrzeug-Kommunikation erhalten worden sind, und aus den Radarinformationen des Nachfolgefahrzeugs, und die Bahnkurven-(Positions)-Information des Nachfolgefahrzeugs kann auf Grundlage der berechneten Koordinatensystemabweichungen korrigiert werden, um dadurch alle Fahrzeuge so zu steuern/regeln, dass sie in einem Koordinatensystem laufen.
Verschiedene Symbole, die verwendet werden, um Koordinatensystemabweichungen zu bestimmen, sind wie folgt definiert:

GF: Koordinatensystem eines vorherfahrenden Fahrzeugs;
GB: Koordinatensystem eines Nachfolgefahrzeugs;
XF(t1): X-Koordinate des vorherfahrenden Fahrzeugs zu einer Zeit t1 (z, B. Position X1 der Bahnkurvendaten an der Adresse Nr. 1 in der in 11 gezeigten Fahrzeug-Fortbewegungsinformationstabelle 132);
YF(t1): Y-Koordinate des vorherfahrenden Fahrzeugs zu einer Zeit t1 (z, B. Position Y1 der Bahnkurvendaten an der Adresse Nr. 1 in der in 11 gezeigten Fahrzeug-Fortbewegungsinformationstabelle 132);
θF(t1): Gierwinkel des vorherfahrenden Fahrzeugs zu einer Zeit t1 (z, B. Richtung θ1 der Bahnkurvendaten an der Adresse Nr. 1 in der in 11 gezeigten Fahrzeug-Fortbewegungsinformationstabelle 132);
XB(t1): X-Koordinate des Nachfolgefahrzeugs zu der Zeit t1;
YB(t1): Y-Koordinate des Nachfolgefahrzeugs zu der Zeit t1;
θB(t1): Gierwinkel des Nachfolgefahrzeugs zu der Zeit t1;

Unten werden Symbole mit Bezug auf 12 beschrieben.

fB: Entfernung vom Schwerpunkt G2 des Nachfolgefahrzeugs zu der Position, an der der Laser-Radar 50 eingebaut ist;
bF: Entfernung vom Schwerpunkt G1 des vorherfahrenden Fahrzeugs zum Reflektor 52, der ein Radarmesspunkt ist;
Lx(t1): Komponente der Entfernung zwischen dem Laser-Radar 50 und dem Reflektor 52 zu der Zeit t1, wie von dem Nachfolgefahrzeug 102 in der Fortbewegungsrichtung gesehen (Radarinformation);
Ly(t1): laterale Komponente der Entfernung zwischen dem Laser-Radar 50 und dem Reflektor 52 zu der Zeit t1, wie vom Nachfolgefahrzeug 102 in einer Richtung senkrecht zur Fortbewegungsrichtung gesehen (Radarinformation);

Unten werden die Symbole mit Bezug auf 13 beschrieben.

ΔXFB: X-Koordinate des Ursprungs des GF-Koordinatensystems, wie vom GB-Koordinatensystem aus gesehen (Koordinatenabweichung);
ΔYF: B Y-Koordinate des Ursprungs des GF-Koordinatensystems, wie vom GB-Koordinatensystem aus gesehen (Koordinatenabweichung);
ΔθFB: Drehwinkel des GF-Koordinatensystems, wie vom GB-Koordinatensystem aus gesehen (Koordinatenabweichung);

Ein Prozess zum Berechnen der Koordinatenabweichungen ΔXFB, ΔYFB und ΔθFB gemäß der obigen Definition der Symbole wird unten beschrieben.
Die Koordinaten {X'F(t1), Y'F(t1)} im GF-Koordinatensystem des Radarmesspunkts (Reflektor 52) zur Zeit t1 sind durch die folgenden Gleichungen (1), (2) ausgedrückt: X'F(t1) = XF(t1) – bF × cosθF(t1) (1) Y'F(t1) = YF(t1) – bF × sinθF(t1) (2)
Die Koordinaten {X'FB(t1), Y'FB(t1)} im GB-Koordinatensystem des Radarmesspunkts zur Zeit t1 sind durch die folgenden Gleichungen (3), (4) ausgedrückt: X'FB(t1) = XB(t1) + {LX(t1) + fB} × cosθB(t1) + LY(t1) × sinθB(t1) (3) Y'FB(t1) = YB(t1) – {LX(t1) + fB} × sinθB(t1) + LY(t1) × cosθ8(t1) (4)
Wenn sich das vorherfahrende Fahrzeug von der Position zur Zeit t1 zur Position zur Zeit t2 bewegt, werden die Koordinaten auf ähnliche Art und Weise gemäß den folgenden Gleichungen (5) bis (8) berechnet: X'F(t2) = XF(t2) – bF × cosθF(t2) (5) Y'F(t2) = YF(t2) – bF × sinθF(t2) (6) X'FB(t2) = XB(t2) + (LX(t2) + fB) × cosθB(t2) + LY(t2) × sinθB(t2) (7) Y'FB(t2) = YB(t2) – {LX(t2) + fB} × sinθB(t2) + LY(t2) × cosθB(t2) (8)
Aus den obigen Koordinatendaten der vier Gruppen {die Gleichungen (1), (2), die Gleichungen (3), (4), die Gleichungen (5), (6) und die Gleichungen (7), (8)} zu den beiden Zeitpunkten t1, t2 werden Koordinatenabweichungen (ΔXFB, ΔYFB und ΔθFB) berechnet.
Ein Winkel θ'F(t1, t2), der zwischen der XF-Achse und einer geraden Linie, die den Koordinatenpunkt {X'F(t1), Y'F(t1)} und den Koordinatenpunkt {X'F (t2), Y'F(t2)} im GF-Koordinatensystem verbindet, wird gemäß der folgenden Gleichung (9) berechnet: θ'F(t1, t2) = arctan[{X'F(t2) – X'F(t1)}/(Y'F(t2) – Y'F(t1)}] (9)
Auf ähnliche Art und Weise wird ein Winkel θ'FB(t1, t2), der zwischen der XB-Achse und einer geraden Linie, die den Koordinatenpunkt {X'FB(t1), Y'FB (t1)} und den Koordinatenpunkt {X'FB(t2), Y'FB(t2)} im GB-Koordinatensystem verbindet, gemäß der folgenden Gleichung (10) berechnet: θ'FB(t1, t2) = arctan[(X'FB(t2) – X'FB(t1)}/(Y'FB(t2) – Y'FB(t1)}) (10)
Da die geraden Linien in den obigen Koordinatensystemen miteinander identisch sind, wird die Koordinatenabweichung ΔθFB zwischen dem GF-Koordinatensystem und dem GB-Koordinatensystem gemäß der folgenden Gleichung (11) bestimmt: ΔθFB = θ'FB(t1, t2) – θ'F(t1, t2) (11)
Die Koordinatenabweichung ΔXFB in der X-Richtung und die Koordinatenabweichung ΔYFB in der Y-Richtung werden aus der Information zum Zeitpunkt t2 durch die folgenden Gleichungen (12), (13) berechnet: ΔXFB = X'FB(t2) – X'F(t2) × cosΔθFB – Y'F(t2) × sinΔθFB (12) ΔYFB = Y'FB(t2) + X'F(t2) × sinΔθFB – Y'F(t2) × cosΔθFB (13)
Das GF-Koordinatensystem und das GB-Koordinatensystem sind fest, unabhängig von einer Bewegung der Fahrzeuge, und jegliche Koordinatenabweichungen sind klein, selbst wenn sich die Fahrzeuge um eine bestimmte Strecke bewegen. Daher können die Koordinatenabweichungen (ΔXFB, ΔYFB und ΔθFB) weniger häufig als die Steuer-/Regelperiode von 10ms berechnet werden, und es ist nicht erforderlich, dass dies synchron mit der Steuer-/Regelperiode von 10 ms erfolgt. Bei dieser Ausführungsform werden die Koordinatenabweichungen (ΔXFB, ΔYFB und ΔθFB) alle 140 ms berechnet.
Unter Verwendung der derart berechneten Koordinatenabweichungen (ΔXFB, ΔYFB und ΔθFB) können die Position und Richtung des vorherfahrenden Fahrzeugs, wie vom Nachfolgefahrzeug aus gesehen, zu jedem beliebigen Zeitpunkt t gemäß der folgenden Gleichungen (14) bis (16) berechnet werden: XFB(t) = ΔXFB + XF(t) × cosΔθFB + YF(t) × sinΔθFB (14) YFB(t) = ΔYFB – XF(t) × sinΔθFB + YF(t) × cosΔθFB (15) θFB = ΔθFB – θF(t) (16)
Wenn umgekehrt die Position des Nachfolgefahrzeugs in Übereinstimmung mit der Bahnkurve des vorherfahrenden Fahrzeugs korrigiert werden soll, dann können die korrigierten Koordinaten (die korrigierte Position) des Nachfolgefahrzeugs gemäß der folgenden Gleichungen (17) bis (19) berechnet werden: XBS(t) = XB(t) × cos(–ΔθFB) – YB(t) × sin(–ΔθFB) – ΔXFB (17) YBS(t) = XB(t) × sin(–ΔθFB) + YB(t) × cos(–ΔθFB) – ΔYFB (18) θBS(t) = θB(t) – ΔθFB (19)
Nun wird unten ein Prozess zum Berechnen von Koordinatenabweichungen beschrieben, wenn drei oder mehr Fahrzeuge in einer Kolonne laufen. Zum einfacheren Verständnis wird das Führfahrzeug 101 als das erste Fahrzeug bezeichnet, das Nachfolgefahrzeug 102 als das zweite Fahrzeug und das Nachfolgefahrzeug 103 als das dritte Fahrzeug.
Zuerst wird Bahnkurveninformation {X1(t), Y1(t), θ1(t)} des ersten Fahrzeugs in einem G1-Koordinatensystem desselben zum zweiten Fahrzeug gesendet. Da die Information über Funk übertragen wird, können das dritte Fahrzeug und vierte und fünfte Fahrzeuge, wenn vorhanden, gleichzeitig die übertragene Information empfangen.
Als zweites berechnet das zweite Fahrzeug aus der empfangenen Bahnkurveninformation {X1(t), Y1(t), θ1(t)}, gemessener Bahnkurveninformation {X2 (t), Y2(t), θ2(t)} des zweiten Fahrzeugs in einem G2-Koordinatensystem desselben und Radarinformation, die durch Messen des ersten Fahrzeugs vom zweiten Fahrzeug aus erhalten ist, Koordinatenabweichungen (ΔX12, ΔY12, Δθ12) zwischen dem G2-Koordinatensystem und dem G1-Koordinatensystem, und korrigiert die Position des zweiten Fahrzeugs.
Als drittes überträgt das zweite Fahrzeug seine eigene Position {X2(t), Y2(t), θ2(t)} auf der Bahnkurve im G2-Koordinatensystem und die Koordinatenabweichungen (ΔX12, ΔY12, Δθ12) zwischen dem G2-Koordinatensystem und dem G1-Koordinatensystem zum dritten Fahrzeug.
Als viertes berechnet das dritte Fahrzeug aus der empfangenen Bahnkurveninformation {X2(t), Y2(t), θ2(t)} des zweiten Fahrzeugs, gemessener Bahnkurveninformation {X3(t), Y3(t), θ3(t)} des dritten Fahrzeugs in einem G3-Koordinatensystem desselben und Radarinformation, die durch Messen des zweiten Fahrzeugs vom dritten Fahrzeug aus erhalten ist, Koordinatenabweichungen (ΔX23, ΔY23, Δθ23) zwischen dem G3-Koordinatensystem und dem G2-Koordinatensystem, und korrigiert die Position des zweiten Fahrzeugs.
Als fünftes werden Koordinatenabweichungen (ΔX13, ΔY13, Δθ13) des G1-Koordinatensystems, wie vom G3-Koordinatensystem aus gesehen aus den Koordinatenabweichungen (ΔX12, ΔY12, Δθ12) zwischen dem G2-Koordinatensystem und dem G1-Koordinatensystem, und Koordinatenabweichungen (ΔX23, ΔY23, Δθ23) zwischen dem G3-Koordinatensystem und dem G2-Koordinatensystem berechnet.
14 illustriert den Prozess des Berechnens der obigen Koordinatenabweichungen. Die Koordinatenabweichungen (ΔX13, ΔY13, Δθ13) des G1-Koordinatensystem, wie vom G3-Koordinatensystem aus gesehen, werden gemäß den folgenden Gleichungen (20) bis (22) berechnet: ΔX13 = ΔX23 + ΔX12 × cosΔθ12 + ΔY12 × sinΔθ12 (20) ΔY13 = ΔY23 – ΔX12 × sinΔθ12 + ΔY12 × cosΔθ12 (21) Δθ13 = Δθ23 + Δθ12 (22)
Als sechstes kann das dritte Fahrzeug eine genaue Bahnkurve des ersten Fahrzeugs aus der Bahnkurveninformation {X1(t), Y1(t), θ1(t)} des ersten Fahrzeugs im G1-Koordinatensystem und der Koordinatenabweichungen (ΔX13, ΔY13, Δθ13) des G1-Koordinatensystem, wie vom G3-Koordinatensystem aus gesehen, berechnen und seine eigene Position korrigieren.
Schließlich können Koordinatenabweichungen auf ähnliche Art und Weise berechnet werden, wenn vier oder mehr Fahrzeuge in einer Kolonne laufen.
Der Prozess des Korrigierens der Position und des Azimut jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 in Schritt S25 ist nun abgeschlossen.
Dann extrahiert bei jedem der Nachfolgefahrzeuge 102, 103, auf Grundlage der korrigierten gegenwärtigen Position desselben, das Berechnungsmittel 112 für Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen in Schritt S26 auszuwählende verarbeitete Variablen des Führfahrzeugs 101 an der korrigierten gegenwärtigen Position.
15 zeigt einen Prozess des Extrahierens von verarbeiteten Variablen.
16 zeigt in Draufsicht die korrigierte gegenwärtige Position des Nachfolgefahrzeugs 102, wobei XBS(t) in der Gleichung (17) durch X ersetzt ist und YBS(t) in der Gleichung (18) durch Y ersetzt ist, wodurch angezeigt wird, dass sich das Nachfolgefahrzeug 102 an Koordinaten (X, Y) befindet. Die Vektoren in 16 sind eine schematische Darstellung der Fahrzeug-Fortbewegungsinformationstabelle 132 bezogen auf die Bahnkurve des Führfahrzeugs 101. Bahnkurvendaten (Xn-1, Yn-1), (Xn, Yn), (Xn+1, Yn+1) sind jeweiligen Daten der verarbeiteten Variablen (Tn-1, Pn-1, ωn-1), (Tn, Pn, ωn), (Tn+1, Pn+1, ωn+1) zugeordnet (siehe 11).
Während das Nachfolgefahrzeug 102 mit den Daten der verarbeiteten Variablen (Tn, Pn, ωn) läuft, die den Bahnkurvendaten (Xn, Yn) zugeordnet sind, werden in Schritt S26a Entfernungen Ln-1 m Ln, Ln+1 zwischen der korrigierten gegenwärtigen Position (X, Y) und den Bahnkurvenkoordinaten (Xn-1, Yn-1), (Xn, Yn), (Xn+1, Yn+1) des Führfahrzeugs 101 gemäß der folgenden Gleichungen (23) bis (25) berechnet. Insbesondere werden eine Entfernung Ln zwischen der korrigierten gegenwärtigen Position (X, Y) und der Bahnkurvenposition (Xn, Yn) unter Verwendung der gegenwärtigen Daten der verarbeiteten Variablen und Entfernungen Ln-1, Ln+1 zu den Bahnkurvenpositionen (Xn-1, Yn-1), (Xn+1, Yn+1) berechnet. Ln-1 = {(Xn-1 – X)2 + (Yn-1 – Y)2}1/2 (23) Ln = {(Xn – X)2 + (Yn – Y)2}1/2 (24) Ln+1 = {(Xn+1 – X)2 + (Yn+1 – Y)2}1/2 (25)
Dann wird in Schritt S26b die folgende Ungleichung (26) berechnet. (Ln+1 + Ln) < (Ln + Ln-1) (26)
Es wird entschieden, ob die Ungleichung (26) erfüllt ist oder nicht. Wenn sie erfüllt ist, d. h. wenn die nächste Entfernung Ln+1 kleiner ist als die vor hergehende Entfernung Ln-1, dann werden in Schritt S26c neue Daten der verarbeiteten Variablen (Tn+1, Pn+1, ωn+1), die eine (n+1)ste Datengruppe in der Bahnkurvenposition (Xn+1, Yn+1) sind, als gegenwärtige verarbeitete Variablen verwendet (Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen, die durch das Berechnungsmittel 112 für Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen berechnet sind).
Dann wird in Schritt S26d der Parameter n zu n+1 aktualisiert.
Wenn die Ungleichung (26) nicht erfüllt ist, d. h. wenn die vorhergehende Entfernung Ln-1 kürzer ist als die nächste Entfernung Ln+1, dann werden in Schritt S26e die gegenwärtig verwendeten Daten (Tn, Pn, ωn) der verarbeiteten Variablen in der Bahnkurvenposition (Xn, Yn) als gegenwärtige verarbeitete Variablen (Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen) verwendet. Da auf diese Art und Weise das Nachfolgefahrzeug 102 gesteuert/geregelt wird, um die Bahnkurvenpositionen des Führfahrzeugs 101 eine nach der anderen nachzuziehen, auf Grundlage der korrigierten gegenwärtigen Position (X, Y), wird keine Zeitinformation benötigt, um das Nachfolgefahrzeug 102 so zu steuern/regeln, dass es dem Führfahrzeug 101 folgt.
Die extrahierten Daten der verarbeiteten Variablen werden direkt als Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen eingesetzt, und in Schritt S27 zu einem Eingabeterminal des Addiermittels 126 übermittelt.
Dann berechnet das Berechnungsmittel 118 der Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen in Schritt S28 Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen, um die Differenz zwischen der Bahnkurve (Xn, Yn) des Führfahrzeugs 101 und der korrigierten gegenwärtigen Position (X, Y), d. h. die Entfernung L, zu eliminieren.
17 zeigt eine Steuer-/Regelsequenz eines Rückkopplungs-Steuer-/Regelprozesses, und 18 illustriert den Rückkopplungs-Steuer-/Regelpro zess.
Die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 erkennen in Schritt S28a ihre eigenen Identifikationsnummern (Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummern) aus den im Speichermittel 116 für Intra-Kolonnen-Fahrzeugnummern gespeicherten Daten.
Dann bestimmen die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 in Schritt S28b jeweilige Entfernungen La, Lb bis zum Führfahrzeug 101 aus Ausgabesignalen der jeweiligen Entfernungssensoren 72. Die Entfernungen La, Lb können alternativ bestimmt werden, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit des Führfahrzeugs 101 integriert wird.
Unter Bezugnahme auf die Bahnkurve des Führfahrzeugs 101 werden Bahnkurvenpositionen, die am nächsten an den Positionen liegen, die vom Führfahrzeug 101 die Abstände La, Lb aufweisen, bestimmt und in Schritt S28c als Zielpositionen (Xα, Yα), (Xβ, Yβ) für die jeweiligen Nachfolgefahrzeuge 102, 103 ermittelt, die durch ihre Identifikationsnummern identifiziert sind. Die Zielpositionen (Xα, Yα), (Xβ, Yβ) sind dieselben wie eine in 16 gezeigte Zielposition (Xn, Yn).
Azimute des Führfahrzeugs 101 an den Zielpositionen (Xα, Yα), (Xβ, Yβ) werden in Schritt S28d als jeweilige Zielazimute θα, θβ ermittelt.
Ein Fehler Δe (ΔX, ΔY) zwischen den Zielpositionen (Xα, Yα), (Xβ, Yβ) und den gegenwärtigen Positionen (Xa, Ya), (Xb, Yb) wird in Schritt S28e berechnet. Der Fehler Δe wird als Δe102 (ΔX, ΔY) = {Xα – Xa, Yα – Ya} für das Nachfolgefahrzeug 102 und als Δe103 (ΔX, ΔY) = {Xβ – Xb, Yβ – Yb} für das Nachfolgefahrzeug 103 berechnet.
Auf gleiche Art und Weise wird ein Fehler Δθ zwischen den Azimuten θa, θb der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 und den Zielazimuten θα, θβ in Schritt S28f berechnet. Der Fehler Δθ wird als Δθ102 = θα – θa für das Nachfolgefahrzeug 102 und als Δθ103 = θβ – θb für das Nachfolgefahrzeug 103 berechnet.
Dann werden auf Grundlage eines longitudinalen Positionsfehlers ΔX zwischen den Zielpositionen und den gegenwärtigen Positionen in Schritt S28g eine Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable und eine Brems-Steuer-/Regelvariable berechnet. Die Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable wird in den Nachfolgefahrzeugen 102, 103 individuell als eine Funktion f1 (ΔX) des Fehlers ΔX berechnet und die Brems-Steuer-/Regelvariable wird als eine Funktion f2 (ΔX) des Fehlers ΔX berechnet.
Eine Lenkungs-Steuer-/Regelvariable wird auf Grundlage des lateralen Positionsfehlers ΔY und des Azimutfehlers Δθ in Schritt 28h berechnet. Die Lenkungs-Steuer-/Regelvariable wird in den Nachfolgefahrzeugen 102, 103 individuell als eine Funktion g1 (ΔY, Δθ) des lateralen Positionsfehlers ΔY und des Azimutfehlers Δθ berechnet.
Die berechneten Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen {die Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable f1 (ΔX), die Brems-Steuer-/Regelvariable f2 (ΔX) und die Lenkungs-Steuer-/Regelvariable g1 (ΔY, Δθ)} werden dem anderen Eingabeterminal des Addiermittels 126 zugeführt.
Das Addiermittel 126 gewichtet und addiert die in Schritt S27 erzeugten Vorwärtskopplungs-Steuer-/Regelvariablen und die Rückkopplungs-Steuer-/Regelvariablen, wodurch in Schritt S29 addierte Steuer-/Regelvariablen erzeugt werden (eine Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable, eine Brems-Steuer-/Regelvariable und eine Lenkungs-Steuer-/Regelvariable).
Von den addierten Steuer-/Regelvariablen wird die Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable der Antriebsenergie-Steuer-/Regel-ECU 42 zugeführt, um den Motor 44 mit Strom zu versorgen, die Brems-Steuer-/Regelvariable wird der Bremskraft-Steuer-/Regel-ECU 84 zugeführt, um den Bremsenbetätiger 86 zu betreiben und die Lenkungs-Steuer-/Regelvariable wird der Lenkungs-ECU 88 zugeführt, um den Lenkungsbetätiger 90 zu betreiben. Auf diese Art und Weise werden in Schritt S30 das Gaspedal, die Bremse und das Lenkrad jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 automatisch gesteuert/geregelt.
Dann führt jedes der Nachfolgefahrzeuge in Schritt S31 eine Defektdiagnose an sich selbst aus, d. h. am Motor 44, dem Bremsenbetätiger 86 und dem Lenkungsbetätiger 90, und behält diagnostische Daten als einen Defektcode.
Dann erfasst jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 in Schritt S32 eine verbleibende Kapazität der Batterie 40 und behält die erfasste verbleibende Kapazität als einen numerischen Wert im Bereich von 0 bis 100%. Die verbleibende Kapazität der Batterie 40 kann als ein Prozentwert bestimmt werden, der erzeugt wird, wenn ein integrierter Wert von Entladungsströmen von einem vollständig geladenen Betrag von elektrischer Energie in der Batterie 40 subtrahiert wird.
Jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 bestimmt Nachfolgefehler, d. h. entscheidet, ob die Entfernung ΔX zu einem vorherfahrenden Fahrzeug, wie vom Radar 50 gemessen, und ein lateraler Fehler oder eine Abweichung ΔY jeweils in eine vorbestimmte Entfernung und einen vorbestimmten Fehler fallen, und behält die Ergebnisse in Schritt S33.
Jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 überträgt in Schritt S34 den Defektcode, die verbleibende Kapazität der Batterie, und die bestimmten Nachfolgefehler zum Führfahrzeug 101.
Das Nachfolgefahrzeug 102 überträgt ebenfalls in Schritt S35 die gegenwärtige Position, den Azimut und die korrigierten Beträge an das Nachfolgefahrzeug 103. Danach wird die in 8 und 9 gezeigte Steuer-/ Regelsequenz von Schritt S21 wiederholt.
Das Führfahrzeug 101 empfängt im in 7 gezeigten Schritt S7 die Statusinformation, welche von den Nachfolgefahrzeugen 102, 103 in Schritt S34 übertragen worden ist.
Auf Grundlage der empfangenen Statusinformation aktualisiert das Führfahrzeug 101 in Schritt S8 die Bildinformation, die auf der Anzeigeeinheit 82 angezeigt ist.
19 zeigt ein angezeigtes Bild 140 auf der Anzeigeeinheit 82 des Navigationssystems am Führfahrzeug 101, wobei das angezeigte Bild 140 einen Statusanzeigebereich 142 umfasst, der die Status von vier Nachfolgefahrzeugen 1, 2, 3, 4 anzeigen kann. In dem Statusanzeigebereich 142 können runde Markierungen, die jeweils unterhalb der Nummern der Nachfolgefahrzeuge 1, 2, 3, 4 positioniert sind, in verschiedenen Farben dargestellt werden. Wenn insbesondere die runde Markierung unterhalb eines Nachfolgefahrzeugs in grün angezeigt ist, zeigt dies an, dass das Nachfolgefahrzeug normal läuft, und wenn die runde Markierung unterhalb eines Nachfolgefahrzeugs in gelb dargestellt ist, zeigt dies an, dass das Nachfolgefahrzeug einen Nachfolgefehler größer als ein gegebenes Niveau aufweist. Wenn ein Nachfolgefehler auftritt, dann erzeugt der Lautsprecher 81 eine Sprachwarnung, wie beispielsweise: "Ein Nachfolgefehler ist in einem Nachfolgefahrzeug aufgetreten. Langsamer werden. Langsamer werden."
Wenn die runde Markierung unterhalb eines Nachfolgefahrzeugs in rot dargestellt wird, zeigt dies an, dass das Nachfolgefahrzeug eine Fehlfunktion aufweist. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Lautsprecher 81 eine Sprachwarnung aus, wie beispielsweise: "Eine Fehlfunktion ist im Nachfolgefahrzeug Nr. ... aufgetreten. Anhalten. Anhalten."
Wenn die runde Markierung unterhalb eines Nachfolgefahrzeugs in grau dargestellt wird, zeigt dies an, dass kein derartiges Nachfolgefahrzeug vorhanden ist.
Numerische Werte in Klammern unter den farbigen runden Markierungen, z. B. (55), (76) in 19 repräsentieren verbleibende Kapazitäten in Prozent der Batterien an den Nachfolgefahrzeugen, z. B. den Nachfolgefahrzeugen 1, 2 in 19. Die vollständig geladene Kapazität der Batterie würde durch (100) repräsentiert.
Im angezeigten Bild 140, das in 19 gezeigt ist, ist nur die Position des Führfahrzeugs 101 auf einer Karte illustriert. Die Positionen der Nachfolgefahrzeuge 1, 2, 3, 4 können allerdings auch zusammen mit dem Führfahrzeug 101 auf der Karte angezeigt sein.
Auf Grundlage der in Schritt S7 empfangenen Statusinformation entscheidet das Führfahrzeug 101 in Schritt S9, ob ein Nachfolgefahrzeug dem Führfahrzeug 101 in einem vorbestimmten Abstand folgt oder nicht. Wenn das Nachfolgefahrzeug einen Nachfolgefehler, wie beispielsweise eine Nachfolgeverzögerung aufweist, dann erzeugt das Führfahrzeug in Schritt S10 eine Warnung zum Langsamer-Werden, wodurch der Fahrer des Führfahrzeugs 101 aufgefordert wird, langsamer zu werden. Der Fahrer senkt dann in Schritt S11 die Geschwindigkeit des Führfahrzeugs 101. Zu diesem Zeitpunkt ermittelt das Verzögerungsmittel 42, 44, 84, 86 (siehe 5), das als ein Geschwindigkeitsbegrenzungsmittel zum Begrenzen der Geschwindigkeit des Führfahrzeugs 101 funktioniert, einen oberen Grenzwert für die Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable (Motordrehmoment), um dadurch die maximale Ausgabeleistung des Motors 44 zu begrenzen, um die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Führfahrzeugs 101 zu begrenzen.
Dann entscheidet das Führfahrzeug 101 in Schritt S12, ob ein Nachfolgefahrzeug einen Defekt aufweist oder nicht. Wenn ein Nachfolgefahrzeug einen Defekt aufweist, dann erzeugt das Führfahrzeug 101 in Schritt S13 eine Warnung zum Anhalten, wobei der Fahrer aufgefordert wird, das Führ fahrzeug 101 anzuhalten. Der Fahrer hält dann in Schritt S14 das Führfahrzeug 101 an.
Das Führfahrzeug 101 entscheidet in Schritt S15 ebenfalls, ob die verbleibende Kapazität der Batterie an einem Nachfolgefahrzeug erniedrigt ist oder nicht. Wenn die verbleibende Kapazität der Batterie an selbst einem der Nachfolgefahrzeuge niedriger als ein vorbestimmtes Niveau ist, z. B. 30% des vollständig aufgeladenen Niveaus, dann erzeugt das Führfahrzeug 101, da erwartet wird, dass die maximale Ausgabeleistung dieses Nachfolgefahrzeugs niedriger als ein erwünschtes Niveau ist, in Schritt S10 eine Warnung zum Langsamer-Werden, wodurch der Fahrer des Führfahrzeugs 101 aufgefordert wird, langsamer zu werden. Der Fahrer senkt dann in Schritt S11 die Geschwindigkeit des Führfahrzeugs 101. Zu diesem Zeitpunkt ermittelt das Verzögerungsmittel 42, 44, 84, 86 (siehe 5) einen oberen Grenzwert für die Beschleunigungs-Steuer-/Regelvariable (Motordrehmoment), um dadurch die maximale Ausgabeleistung des Motors 44 zu begrenzen, um die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Führfahrzeugs 101 zu begrenzen. Danach wird die in 7 gezeigte Steuer-/Regelsequenz des Führfahrzeugs von Schritt S1 wiederholt.
Bei der obigen Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, der Status jedes der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 bezogen auf eine Fehlfunktion desselben erfasst, und Statusinformation wird dem Fahrer des Führfahrzeugs 101 über die Anzeigeeinheit 82 und/oder den Lautsprecher 81 angezeigt. Auf Grundlage der angezeigten Statusinformation kann der Fahrer des Führfahrzeugs 101 den Nachfolgefehler oder die Fehlfunktion erkennen und eine notwendige Maßnahme durchführen, beispielsweise das Führfahrzeug 101 anzuhalten.
Die verbleibende Kapazität der Batterie an jedem der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 wird erfasst und an der Anzeigeeinheit 82 des Führfahrzeugs 101 angezeigt und/oder durch den Lautsprecher 81 angezeigt. Der Fahrer des Führfahrzeugs 101 kann daher eine Verringerung der verbleibenden Kapazi tät der Batterie an jedem der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 über das angezeigte Bild und/oder die Sprachführung erkennen, und kann ebenfalls erfahren, um wie viel die verbleibende Kapazität der Batterie erniedrigt ist.
Das Führfahrzeug 101, das eine Verringerung der verbleibenden Kapazität der Batterie an jedem der Nachfolgefahrzeuge 102, 103 erfasst hat, kann automatisch die Geschwindigkeit des Führfahrzeugs 101 verringern, oder die maximale Geschwindigkeit desselben begrenzen, so dass die Fahrzeugkolonne kontinuierlich mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit fahren kann, bei der die Nachfolgefahrzeuge 102, 103 dem Führfahrzeug 101 folgen können.
Da bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung ein Anzeigemittel an einem Führfahrzeug dem Fahrer des Führfahrzeugs eine niedrige verbleibende Batteriekapazität eines Nachfolgefahrzeugs anzeigt, kann das Führfahrzeug selbst oder der Fahrer des Führfahrzeugs diese Fehlfunktion erkennen und schnell eine geeignete Maßnahme ausführen, wie beispielsweise das Führfahrzeug zu verlangsamen oder anzuhalten.
Bei dem nachfolgenden elektrischen Fahrzeug wird die verbleibende Kapazität der Batterie erfasst und an einem Anzeigemittel an einem Führfahrzeug angezeigt. Daher kann das Führfahrzeug selbst oder der Fahrer des Führfahrzeugs die verbleibende Batteriekapazität an dem Nachfolgefahrzeug aus der angezeigten Information erkennen, und kann daher geeignete Maßnahmen durchführen, wie beispielsweise in Abhängigkeit von der verbleibenden Batteriekapazität am Nachfolgefahrzeug das Führfahrzeug zu verlangsamen oder anzuhalten.
Obwohl eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und detailliert beschrieben worden ist, ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der beigefügten Ansprüche zu verlassen.
Wenn Fahrzeuge in einer Kolonne fahren, wird ein Status, der eine niedrige verbleibende Batteriekapazität eines Nachfolgefahrzeugs anzeigt, an ein Führfahrzeug übertragen, so dass das Führfahrzeug eine geeignete Maßnahme durchführen kann. Insbesondere umfasst ein automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem eine Mehrzahl von unbemannten Nachfolgefahrzeugen (102, 103), welche jedes ein elektrisches Fahrzeug umfassen, um in Tandem in einem Nachfolgemodus zu einem bemannten Führfahrzeug (101) zu fahren. Jedes der Nachfolgefahrzeuge weist eine Erfassungseinheit für eine verbleibende Kapazität auf zum Erfassen einer verbleibenden Kapazität einer Batterie am Nachfolgefahrzeug, und zum Übertragen von Information der erfassten verbleibenden Kapazität über Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Antennen (53) zum Führfahrzeug (101). Wenn eine verbleibende Kapazität der Batterie eines elektrischen Fahrzeugs (10) erniedrigt ist, kann das elektrische Fahrzeug nicht in einer Kolonne mit einer hohen Geschwindigkeit fahren, da die maximale Ausgabeleistung eines Motors (44) am elektrischen Fahrzeug verringert ist. Wenn die verbleibende Kapazität der Batterie an dem elektrischen Fahrzeug als niedriger als ein vorbestimmtes Niveau erfasst wird, dann wird die Geschwindigkeit des Führfahrzeugs (101) automatisch gesenkt, um zu ermöglichen, dass die Nachfolgefahrzeuge kontinuierlich in einer Kolonne bei einer relativ niedrigen Geschwindigkeit fahren.

Claims

Automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem, umfassend ein von einem Fahrer gefahrenes Führfahrzeug (101) und eine Mehrzahl von Nachfolgefahrzeugen (102, 103), welche jeweils ein elektrisches Fahrzeug umfassen, und welche jeweils automatisch steuerbar/regelbar sind, um in einem Nachfolgemodus zum Führfahrzeug zu laufen, wobei jedes der Nachfolgefahrzeuge umfasst: Erfassungsmittel (128) für eine verbleibende Kapazität zum Erfassen einer verbleibenden Batteriekapazität am Nachfolgefahrzeug; und Übertragungsmittel (53) zum Übertragen von Information der erfassten verbleibenden Kapazität an das Führfahrzeug; wobei das Führfahrzeug umfasst: Empfangsmittel (53) zum Empfangen der Information der von dem Übertragungsmittel jedes der Nachfolgefahrzeuge übertragenen erfassten verbleibenden Kapazität; und Anzeigemittel (82) zum Anzeigen der empfangenen Information der verbleibenden Batteriekapazität an jedem der Nachfolgefahrzeuge.
Automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 1, wobei das Führfahrzeug ferner umfasst: Anzeigemittel (81, 82) zum Anzeigen einer Verringerung der verbleibenden Batteriekapazität, wenn die verbleibende Batteriekapazität wenigstens eines der Nachfolgefahrzeuge niedriger als ein vorbestimmtes Niveau ist.
Automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 1, wobei das Führfahrzeug ferner umfasst: Geschwindigkeitsbegrenzungsmittel (42, 44, 84, 86) zum Begrenzen einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Führfahrzeugs, wenn die verbleibende Batteriekapazität der Batterie an wenigstens einem der Nachfolgefahrzeuge niedriger als ein vorbestimmtes Niveau ist.
Automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 2, wobei das Führfahrzeug ferner umfasst: Geschwindigkeitsbegrenzungsmittel (42, 44, 84, 86) zum Begrenzen einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Führfahrzeugs, wenn die verbleibende Batteriekapazität der Batterie an wenigstens einem der Nachfolgefahrzeuge niedriger als ein vorbestimmtes Niveau ist.
Automatisches Fahrzeug-Nachfolge-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 1, zur Verwendung als ein Fahrzeug-Mehrbenutzersystem, welches einen begrenzten Bereich (12) aufweist, in dem zur Verfügung stehende Fahrzeuge verwendet werden können, wobei der Bereich eine Mehrzahl von Ports (13) zum Parken einer Mehrzahl von Fahrzeugen (10) aufweist, und wobei die Anordnung derart ist, dass die Fahrzeuge automatisch gesteuert/geregelt werden können, um in einem Nachfolgemodus zum Führfahrzeug zu laufen, wenn sie sich von einem der Ports, in dem mehr Fahrzeuge geparkt sind, zu einem der Ports, in dem weniger Fahrzeuge geparkt sind, bewegen.