JP4899914B2 - 隊列走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、隊列走行制御装置に関するものである。

自動車専用道路では、安全性の向上や運転者の負担軽減、交通の効率向上の観点から、複数の車両が隊列を組んで走行することが望ましいことがある。特許文献１には、このような複数の車両による隊列走行を制御する隊列走行制御装置が記載されている。この隊列走行制御装置は、緊急停止時であっても追突することなく安全に停止することができるように、制動距離が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定する。
特開平１０−２９３８９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の隊列走行制御装置では、制動距離が長い車両、すなわち制動タイミングが早い車両から順に並ぶように隊列の順序が決定されるので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなり、各車両は車間距離調整のための減速を行わなければならない。その結果、各車両では、この減速により無駄なエネルギーが消費され、燃費が悪くなってしまう。

このように、特許文献１に記載の隊列走行制御装置では、緊急停止時の追突防止の確保のみが考慮されており、低燃費走行を前提とした自動運転の通常走行状態での最適な制御を行うことができない。

そこで、本発明は、隊列走行を行う各車両の燃費を向上することが可能な隊列走行制御装置を提供することを目的としている。

本発明の隊列走行制御装置は、隊列を組んで複数の車両を走行させる隊列走行制御装置において、各車両における加減速を含む走行計画に基づいて隊列の順序を決定する隊列順序決定手段を備える。

この隊列走行制御装置によれば、隊列順序決定手段が、各車両の走行計画に基づいて複数の車両の隊列順序を決定するので、先行車両と後続車両との車間距離が短くならないように隊列順序を決定することができる。したがって、隊列走行を行う各車両は、車間距離調整のための減速に起因する無駄なエネルギー消費を低減することができ、燃費を向上することが可能となる。

上記した走行計画は、進行方向前方に位置する目標地点において目標速度となるように車両の走行速度を減速制御するための走行計画であり、上記した隊列順序決定手段は、各車両の走行計画を比較し、減速制御を開始する地点から終了する目標地点までの減速距離が短い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することが好ましい。この構成によれば、隊列順序決定手段が、減速制御における減速距離が短い車両、すなわち減速制御の開始タイミングが遅い車両を先行させるので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを低減することができる。

また、上記した隊列順序決定手段は、減速制御における減速度が大きい車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することが好ましい。この構成によれば、隊列順序決定手段が、減速制御における減速度が大きい車両、すなわち減速制御の開始タイミングが遅い車両を先行させるので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを低減することができる。

また、上記した隊列順序決定手段は、目標地点側における減速度が大きい車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することが好ましい。この構成によれば、隊列順序決定手段が、目標地点側における減速度が大きい車両を先行させる。その結果、減速距離が比較的近い車両が存在する場合であっても、より大きな減速制御の開始タイミングが遅い車両を先行させることができ、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを低減することができる。

上記した隊列走行制御装置は、減速制御のための自車両の減速速度パターンを生成する減速速度パターン生成手段と、自車両の減速速度パターンを時間積分し、目標地点に到達するまでに要する到達時間に対する目標地点までの距離を表す自車両の積分減速速度パターンを自車両の走行計画として生成する積分減速速度パターン生成手段と、１以上の他車両の積分減速速度パターンをそれぞれ各他車両の走行計画として取得する積分減速速度パターン取得手段とを更に備え、上記した隊列順序決定手段は、自車両の積分減速速度パターン及び他車両の積分減速速度パターンをそれぞれ比較し、同一な到達時間における目標地点までの距離が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することが好ましい。

上記したように、減速速度パターンは、目標地点において目標速度となるように車両の走行速度を減速制御するための速度パターンであるので、この減速速度パターンを時間積分した積分減速速度パターンは、目標地点に到達するまでに要する到達時間に対する目標地点までの距離を表す距離パターンとなる。したがって、この積分減速速度パターンでは、ある到達時間に対する目標地点までの距離が長いほど、減速制御における減速度が大きいことを表しており、すなわち減速制御に要する減速距離が短いことを表している。

この隊列走行制御装置によれば、隊列順序決定手段が、同一な到達時間における目標地点までの距離が長い車両を先行させるので、減速制御における減速度が大きい車両、すなわち減速制御における減速距離が短い車両を先行させることができる。

また、上記した隊列走行制御装置は、減速制御のための自車両の減速速度パターンを生成する減速速度パターン生成手段と、自車両の減速速度パターンを時間積分し、目標地点に到達するまでに要する到達時間に対する目標地点までの距離を表す自車両の積分減速速度パターンを自車両の走行計画として生成する積分減速速度パターン生成手段と、１以上の他車両の積分減速速度パターンをそれぞれ各他車両の走行計画として取得する積分減速速度パターン取得手段とを更に備え、上記した隊列順序決定手段は、自車両の積分減速速度パターン及び他車両の積分減速速度パターンをそれぞれ比較し、前記目標地点側の同一な到達時間における目標地点までの距離が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することが好ましい。

この構成によれば、隊列順序決定手段が、目標地点側の同一な到達時間における目標地点までの距離が長い車両、すなわち目標地点側における減速度が大きい車両を先行させる。その結果、減速距離が比較的近い車両が存在する場合であっても、より大きな減速制御の開始タイミングが遅い車両を先行させることができる。

また、上記した隊列順序決定手段は、自車両の積分減速速度パターン及び他車両の積分減速速度パターンをそれぞれ比較し、自車両及び他車両のうちの少なくとも２つの積分減速速度パターンが交差する場合に、目標地点までの距離が長くなっている時間が長い積分減速速度パターンを有する車両から順に並ぶように隊列の順序を決定し、上記した隊列走行制御装置は、目標地点までの距離が長くなっている時間が短い積分減速速度パターンの減速制御の開始タイミングを、交差を解消するように早める積分減速速度パターン調整手段を更に備えることが好ましい。

積分減速速度パターンが交差することは、その交差時に先行車両と後続車両との順序が入れ換わることを表す。この構成によれば、隊列順序決定手段が、目標地点までの距離が長くなっている時間が長い積分減速速度パターンを有する車両、すなわち先行車両となりうる時間が長い車両を先行させるので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを比較的低減することができる。また、積分減速速度パターン調整手段が、目標地点までの距離が長くなっている時間が短い積分減速速度パターンの減速制御の開始タイミングを、交差を解消するようにそれぞれ早めるので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることをより低減することができる。

本発明の別の隊列走行制御装置は、隊列を組んで複数の車両を走行させる隊列走行制御装置において、各車両における加減速を含む走行計画に基づいて隊列を組む車両を決定する隊列車両決定手段を備える。

この隊列走行制御装置によれば、隊列車両決定手段が、各車両の走行計画に基づいて隊列を組む車両を決定するので、先行車両と後続車両との車間距離が短くならないように隊列を組む車両を決定することができる。したがって、隊列走行を行う各車両は、車間距離調整のための減速に起因する無駄なエネルギー消費を低減することができ、燃費を向上することが可能となる。

上記した走行計画は、加速走行と、減速走行又は惰性走行とを交互に繰り返すことによって車両の走行速度を目標速度に速度制御するための走行計画であり、上記した隊列車両決定手段は、走行計画の１周期における走行距離が比較的近い車両から優先的に隊列を組むように決定することが好ましい。この構成によれば、隊列車両決定手段が、走行計画の１周期における走行距離が比較的近い車両で隊列を組むので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを低減することができる。

上記した別の隊列走行制御装置は、速度制御のための自車両の走行速度パターンを自車両の走行計画として生成すると共に、自車両の該走行速度パターンの１周期における自車両の走行距離を求める走行速度パターン生成手段と、複数の他車両の走行速度パターンをそれぞれ各他車両の走行計画として取得すると共に、他車両の該走行速度パターンの１周期における他車両の走行距離をそれぞれ取得する走行速度パターン取得手段とを更に備え、上記した隊列車両決定手段は、自車両の走行距離と比較的近い走行距離を有する他車両から優先的に自車両と隊列を組むように決定する。

本発明によれば、隊列走行を行う各車両の燃費を向上することが可能な隊列走行制御装置を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
［第１の実施形態］

図１は、本発明の第１の実施形態に係る隊列走行制御装置の構成を示す図である。図１に示す隊列走行制御装置１は、隊列走行を行う複数のハイブリット車両にそれぞれ搭載されている。これらの隊列走行制御装置１がそれぞれ自車両の走行計画を求め、複数の車両におけるリーダ車両、例えば先頭の車両における隊列走行制御装置１が、複数の車両の走行計画に基づいて隊列走行を制御する。以下では、このリーダ車両における隊列走行制御装置１について説明する。

隊列走行制御装置１は、エンジン２と、バッテリ３と、インバータ４と、モータ５と、ジェネレータ６と、動力分割機構７と、ディファレンシャル８と、ブレーキ装置９と、操舵装置１０と、ナビゲーション装置１１と、通信装置１２と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：Electrical Control Unitという。）２０とを備えている。

エンジン２は、ハイブリット車両における第１の動力源であり、ＥＣＵ２０からのエンジン出力要求に応じて、動力分割機構７にエンジン出力を供給する。例えば、エンジン２は、吸気マニホールド内に配置されるスロットルバルブの開度、すなわちスロットル開度を制御したり、燃料室に噴射される燃料の量を制御したり（燃料カット制御を含む）、あるいは、バルブ開閉タイミングを調整するインデークカムシャフトの位相を制御したりすることによって、エンジン出力を制御する。

インバータ４は、本実施形態では三相ブリッジタイプのインバータであり、バッテリ３からの直流電力を変換した三相交流電力をモータ５に供給する。

モータ５は、ハイブリット車両の第２の動力源として機能し、インバータ４からの交流電力を受けて、ＥＣＵ２０からのモータ出力要求に応じて、動力分割機構７にモータ出力を供給する。また、モータ５は、回生ブレーキ作動時には発電機として機能し、動力分割機構７を介してディファレンシャル（減速機構部）８から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、インバータ４を介してバッテリ３を充電する。

ジェネレータ６は、動力分割機構７を介して伝達されるエンジン２からのエンジン出力に応じて発電し、インバータ４を介してバッテリ３を充電する。また、ジェネレータ６は、エンジン２の始動時には、スタータとして機能し、インバータ４を介してバッテリ３から受ける電気エネルギーを運動エネルギーに変換し、動力分割機構７を介してエンジン２へ供給する。

動力分割機構７は、例えば遊星歯車機構からなり、エンジン２からのエンジン出力をジェネレータ６及びディファレンシャル８へ伝達する。また、動力分割機構７は、モータ５からのモータ出力をディファレンシャル８へ伝達する。動力分割機構７により、エンジン２のみを駆動源とする「エンジン走行」、モータ５のみを駆動源とする「モータ走行」、エンジン２とモータ５との両方を駆動源とする「エンジン＋モータ走行（併用加速）」が選択可能となっている。

ディファレンシャル８は、動力分割機構７を介して伝達されるエンジン出力又はモータ出力、あるいはエンジン出力及びモータ出力に応じて、各車輪（図示せず）を駆動する。

ブレーキ装置９は、ＥＣＵ２０からのブレーキ出力要求に応じて、各車輪に制動力を作用させる。例えば、ブレーキ装置９は、ディスクブレーキやドラムブレーキであり、ブレーキアクチュエータを介した油圧制御により各車輪に作用させる制動力を制御する。

操舵装置１０は、ＥＣＵ２０からの操舵出力要求に応じて、各車輪の方向を変更する。例えば、操舵装置１０は、アクチュエータの作動により車輪に接続されたタイロッドを駆動し、車輪を転舵させる。

ナビゲーション装置１１は、地図データベース、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置及びＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）を有している。地図データベースは、高精度の地図情報を記憶している。ＧＰＳ装置は、ＧＰＳ受信機によるＧＰＳ衛星からの受信情報（衛星信号）に基づいて、自車両の位置を２次元もしくは３次元の座標データによって特定する。ＶＩＣＳは、車両外部の管理センターから、例えば道路に設置された基地局を経由して道路交通情報を取得する。

ここで、高精度な地図情報には、道路における法定速度やその法定速度区間などの情報が座標データに対応して含まれている。また、道路交通情報には、道路における渋滞区間や渋滞度合いなどの情報が座標データに対応して含まれている。

ナビゲーション装置１１は、ＧＰＳ装置により検出された自車両の位置に基づいて、現在走行している走行区間やこの走行区間の法定速度などの情報を地図データベースから抽出すると共に、進行方向前方に位置する前方区間やこの前方区間の法定速度などの情報を地図データベースから抽出する。また、ナビゲーション装置１１は、ＶＩＣＳにより検出された道路交通情報に基づいて、渋滞区間やその渋滞区間の渋滞度合いなどの情報を地図データベースから抽出する。ナビゲーション装置１１は、抽出した情報をＥＣＵ２０へ送信する。

通信装置１２は、車車間通信及び路車間通信を行う。通信装置１２は、他車両の隊列走行制御装置にて以下のように求められた他車両の積分減速速度パターンを取得し、ＥＣＵ２０へ送信する。

ＥＣＵ２０は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成されている。このような構成により、ＥＣＵ２０は、走行速度想定手段、目標速度想定手段、減速速度パターン生成手段、積分減速速度パターン生成手段、積分減速速度パターン取得手段、隊列順序決定手段及び積分減速速度パターン調整手段として機能する。

ＥＣＵ２０は、走行速度想定手段として機能し、ナビゲーション装置１１から現在走行している走行区間の法定速度を受ける。また、ＥＣＵ２０は、ナビゲーション装置１１から走行区間の渋滞情報を受け、この渋滞情報が示す渋滞度合いから予想される走行区間の平均速度を渋滞走行速度として求める。また、ＥＣＵ２０は、運転者が設定した希望走行速度を受ける。ＥＣＵ２０は、これらの法定速度、渋滞走行速度及び希望走行速度のうちの最小値を走行区間の走行速度として想定する。

また、ＥＣＵ２０は、減速目標速度想定手段として機能し、進行方向前方に位置する前方区間の法定速度をナビゲーション装置１１から受ける。また、ＥＣＵ２０は、ナビゲーション装置１１から前方区間の渋滞情報を受け、この渋滞情報が示す渋滞度合いから予想される前方区間の平均速度を渋滞走行速度として求める。ＥＣＵ２０は、これらの法定速度及び渋滞走行速度のうちの最小値が走行区間の走行速度より小さい場合に、この前方区間又は渋滞区間の開始地点を減速目標地点として想定すると共に、法定速度及び渋滞走行速度のうちの最小値を減速目標地点における減速目標速度として想定する。

また、ＥＣＵ２０は、減速速度パターン生成手段として機能し、図２に示すように、減速目標地点Ａにおいて減速目標速度Ｖ１となるように、走行区間の走行速度Ｖ２から減速制御するための自車両の減速速度パターンを生成する。図２は、減速速度パターンの一例を示す図である。図２には、減速目標地点Ａに対して１０００ｍ手前から減速制御を開始する場合の減速速度パターンが示されている。

また、ＥＣＵ２０は、積分減速速度パターン生成手段として機能し、減速制御を終了する減速目標地点Ａをゼロとして、図３に示すように、自車両の減速速度パターンを時間積分した自車両の積分減速速度パターン（走行計画）５１を生成する。図３は、積分減速速度パターンの一例を示す図である。図３に示す積分減速速度パターンは、減速目標地点Ａに到達するまでの到達時間に対する減速目標地点Ａまでの距離を表している。

また、ＥＣＵ２０は、積分減速速度パターン取得手段として機能し、図３に示すように、他車両の隊列走行制御装置において上記と同一に生成された他車両の積分減速速度パターン５２，５３，５４をそれぞれ取得する。

また、ＥＣＵ２０は、隊列順序決定手段として機能し、自車両の積分減速速度パターン５１と各他車両の積分減速速度パターン５２，５３，５４とをそれぞれ比較し、同一な到達時間における減速目標地点Ａまでの距離が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定する。例えば、図３には同一グラフ上に自車両の積分減速速度パターン５１と各他車両の積分減速速度パターン５２，５３，５４とを重ね合わせた場合を示しており、グラフ上において縦軸方向に最も上位にある車両から順に並ぶように隊列の順序を決定する。

ここで、減速速度パターンは、減速目標地点Ａにおいて減速目標速度Ｖ１となるように車両の走行速度を減速制御するための速度パターンであるので、この減速速度パターンを時間積分した積分減速速度パターンは、減速目標地点Ａに到達するまでに要する到達時間に対する減速目標地点Ａまでの距離を表す距離パターンとなる。したがって、この積分減速速度パターンでは、ある到達時間に対する減速目標地点Ａまでの距離が長いほど、減速制御における減速度が大きいことを表しており、すなわち減速制御に要する減速距離が短いことを表している。

したがって、ＥＣＵ２０は、走行速度Ｖ２から減速目標速度Ｖ１までの減速制御における減速度が大きい車両、すなわち、減速制御を開始する地点から終了する減速目標地点Ａまでの減速距離が短い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することとなる。その結果、ＥＣＵ２０は、減速制御の開始タイミングが遅い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することとなる。

なお、積分減速速度パターン５１，５２のように、減速距離（減速制御の開始地点から減速目標地点Aまでの距離）が比較的近い車両が存在する場合、ＥＣＵ２０は、減速目標地点A側の同一な到達時間における減速目標地点Ａまでの距離が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定する。例えば、図３に示すグラフ上において、積分減速速度パターン５２のように右上における距離が比較的近い車両が存在する場合、より凸である積分減速速度パターン５２を有する車両を優先する。このようにして、ＥＣＵ２０は、低速ほど減速度が大きい車両、すなわち減速制御の開始タイミングがより遅い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することとなる。

また、ＥＣＵ２０は、積分減速速度パターン５３，５４のように交差する場合には、減速目標地点までの距離が長くなっている時間が長い積分減速速度パターン５３を有する車両を優先する。例えば、図３に示すグラフ上において、時間範囲Aでは積分減速速度パターン５３が積分減速速度パターン５４より上位にあるので、減速目標地点までの距離が長く、時間範囲Bでは積分減速速度パターン５４が積分減速速度パターン５３より上位にあるので、減速目標地点までの距離が長い。このように、時刻によって最も上位にある車両が複数存在する場合には、時間範囲Bより長い時間範囲Aにおいて上位にある積分減速速度パターン５３を有する車両を優先する。

ここで、積分減速速度パターンが交差するということは、その交差時に先行車両と後続車両との順序が入れ換わること（追い越すこと）を表している。したがって、ＥＣＵ２０は、先行車両となりうる時間が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することとなる。

このように、本実施形態では、ＥＣＵ２０は、積分減速速度パターン５２を有する他車両、積分減速速度パターン５１を有する自車両、積分減速速度パターン５３を有する他車両、積分減速速度パターン５４を有する他車両の順に並ぶように隊列の順序を決定する。

また、ＥＣＵ２０は、積分減速速度パターン調整手段として機能し、積分減速速度パターン５３，５４の交差を解消するように、減速目標地点までの距離が長くなっている時間が短い車両、すなわち優先順位が低い車両の減速速度パターン５４の減速制御の開始タイミングを早める。図４は、積分減速速度パターンの調整の一例を示す図である。例えば、図４に示すグラフ上において、減速速度パターン５４を横軸方向に移動する。このようにして、ＥＣＵ２０は、先行車両と後続車両との車間距離が短くならないように後続車両の減速制御の開始タイミングを早めることとなる。このとき、ＥＣＵ２０は、通信装置１２を介して対象の他車両に調整後の積分減速速度パターン５４を送信し、この積分減速速度パターン５４に従って走行するように指令する。

また、ＥＣＵ２０は、決定した順序に自車両及び他車両が並ぶように追い越しなどを行わせることによって、隊列を形成させる。具体的には、ＥＣＵ２０は、エンジン出力要求やモータ出力要求をそれぞれエンジン２、モータ５へ出力したり、ブレーキ出力要求をブレーキ装置９へ出力したり、操舵出力要求を操舵装置１０へ出力したりして、自車両に追い越しなどを行わせる。また、ＥＣＵ２０は、自車両の減速走行速度パターンに応じて、エンジン出力要求やモータ出力要求による加速やブレーキ出力要求による減速などを行わせる。

次に、第１の実施形態に係る隊列走行制御装置１の動作を説明する。まず、ナビゲーション装置１１は、現在走行している走行区間の法定速度、渋滞走行速度及び希望走行速度をＥＣＵ２０へ送信すると共に、進行方向前方の前方区間の法定速度及び渋滞走行速度をＥＣＵ２０へ送信する。

すると、ＥＣＵ２０が隊列走行制御処理を行う。図5は、ＥＣＵ２０が行う隊列走行制御処理を示すフローチャートである。ＥＣＵ２０は、走行区間の法定速度、渋滞走行速度及び希望走行速度のうちの最小値を走行区間の走行速度Ｖ２として想定する（ステップＳ０１）。また、ＥＣＵ２０は、前方区間の法定速度及び渋滞走行速度のうちの最小値が走行区間の走行速度Ｖ２より小さい場合に、この前方区間又は渋滞区間の開始地点を減速目標地点Ａとして想定すると共に、法定速度及び渋滞走行速度のうちの最小値を減速目標地点Ａでの減速目標速度Ｖ１として想定する（ステップＳ０２）。

その後、ＥＣＵ２０は、図２に示すように、減速目標地点Ａにおいて減速目標速度Ｖ１となるように、走行区間の走行速度Ｖ２から減速制御するための自車両の減速速度パターンを生成し、図３に示すように、この自車両の減速速度パターンを積分変換した自車両の積分減速速度パターン５１を生成する。また、ＥＣＵ２０は、他車両の隊列走行制御装置において生成された他車両の積分減速速度パターン５２，５３，５４をそれぞれ取得する（ステップＳ０３）。

次に、ＥＣＵ２０は、図３に示すように、自車両の積分減速速度パターン５１と各他車両の積分減速速度パターン５２，５３，５４とを比較し（ステップＳ０４）、同一な到達時間における減速目標地点Ａまでの距離が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定する。また、ＥＣＵ２０は、変換減速速度パターン５１，５２のように、減速距離が比較的近い車両が存在する場合には、減速目標地点A側の同一な到達時間における減速目標地点Ａまでの距離が長い積分減速速度パターン５２を有する車両を優先する（ステップＳ０５）。

このようにして、ＥＣＵ２０は、減速制御における減速度が大きい車両、すなわち、減速目標地点Ａまでの減速距離が短い車両、換言すれば、減速制御の開始タイミングが遅い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することとなる。また、ＥＣＵ２０は、低速ほど減速度が大きい車両、すなわち減速制御の開始タイミングがより遅い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定することとなる。

次に、ＥＣＵ２０は、積分減速速度パターンが交差しているか否かを判断し（ステップＳ０６）、交差していない場合には処理を終了する。一方、積分減速速度パターン５３，５４のように交差している場合には、ＥＣＵ２０は、減速目標地点までの距離が長くなっている時間が長い積分減速速度パターン５３を有する車両を優先する。

その後、ＥＣＵ２０は、図４に示すように、交差を解消するように、優先順位が低い車両の減速速度パターン５４の減速制御の開始タイミングを早める。このようにして、ＥＣＵ２０は、先行車両となりうる時間が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定し、後続車両の減速制御の開始タイミングを早めることとなる。
また、ＥＣＵ２０は、通信装置１２を介して対象の他車両に調整後の積分減速速度パターン５３を送信し、この積分減速速度パターン５３に従って走行するように指令する（ステップＳ０７）。

その後、ＥＣＵ２０は、自車両及び他車両が決定した順序に並ぶように追い越しなどを行わせることによって隊列を形成させ、各車両における減速走行パターンに従って各車両を走行させる。

このように、本実施形態の隊列走行制御装置１によれば、ＥＣＵ２０が、自車両の積分減速速度パターン及び複数の他車両の積分減速速度パターンをそれぞれ比較し、同一な到達時間における減速目標地点Ａまでの距離が長い車両を先行させるので、減速目標速度Ｖ１までの減速制御における減速度が大きい車両、すなわち減速制御を開始する地点から減速目標地点Ａまでの減速距離が短い車両を先行させることとなる。換言すれば、ＥＣＵ２０は、減速制御の開始タイミングが遅い車両を先行させることとなる。その結果、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを低減することができる。

また、本実施形態の隊列走行制御装置１によれば、減速目標地点A側の同一な到達時間における減速目標地点Aまでの距離が長い車両、すなわち減速目標地点A側における減速度が大きい車両を先行させる。その結果、減速距離が比較的近い車両が存在する場合であっても、より大きな減速制御の開始タイミングが遅い車両を先行させることができる。

また、本実施形態の隊列走行制御装置１によれば、積分減速速度パターンが交差する場合には、ＥＣＵ２０が、減速目標地点Aまでの距離が長くなっている時間が長い積分減速速度パターンを有する車両、すなわち先行車両となりうる時間が長い車両を先行させるので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを比較的低減することができる。また、ＥＣＵ２０が、目標地点までの距離が長くなっている時間が短い積分減速速度パターンの減速制御の開始タイミングを、交差を解消するようにそれぞれ早めるので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることをより低減することができる。

したがって、本実施形態の隊列走行制御装置１によれば、隊列走行を行う各車両は、車間距離調整のための減速に起因する無駄なエネルギー消費を低減することができ、燃費を向上することが可能となる。
［第２の実施形態］

次に、本発明の第２の実施形態に係る隊列走行制御装置１Ａについて説明する。図１に示すように、隊列走行制御装置１Ａは、隊列走行制御装置１においてＥＣＵ２０に代えてＥＣＵ２０Ａを備えている構成で第１の実施形態と異なっている。隊列走行制御装置１Ａの他の構成は、隊列走行制御装置１と同一である。

ＥＣＵ２０Ａは、ＥＣＵ２０において減速目標速度想定手段、減速速度パターン生成手段、積分減速速度パターン生成手段及び減速速度パターン取得手段に代えて走行速度パターン生成手段、走行速度パターン取得手段、隊列車両決定手段として機能する点で第１の実施形態と異なっている。

ＥＣＵ２０Ａは、走行速度パターン生成手段として機能し、図６に示すように、走行区間の走行速度Ｖ３を目標速度として、この走行速度Ｖ３を保持して走行する速度保持制御のために、加速走行と無加速無回生走行（惰性走行）とを交互に繰り返す自車両の走行速度パターン５６を生成するとともに、自車両の走行速度パターンの１周期における走行距離を求める。図６は、走行速度パターンの１周期の一例を示す図である。

ここで、無加速無回生とは、シフトＮ（ニュートラル）以外のシフトＤ（ドライブ）又はシフトＢであるときの制御則に従った場合に、エンジン２及びモータ５による加速が無く、且つモータ５による回生が作動しない状態に相当する。アクセル開度領域（加速要求レベル）の観点によれば、無加速無回生とは、エンジン２の停止状態で、モータ５による回生が行われるアクセル開度領域と加速が行われるアクセル開度領域との間の境界付近のアクセル開度領域であり、アクセル開度５％付近のアクセル開度領域に相当する状態である。

シフトＢとは、シフトＤより強い回生が作動するように設定されたシフトパターンに従って変速比が決定されるシフトである。例えばＣＶＴを用いた構成の場合、シフトＢでは、ＣＶＴの減速比が通常時（シフトＤ時）より上げられている。

なお、無加速無回生走行時では、エンジン２が停止され、且つモータ５による回生が行われないので、主に走行抵抗トルク（車輪の転がり抵抗など）、車両の空気抵抗、道路の路面μ（タイヤと道路との摩擦力）、道路の横断勾配などの要因に依存して、車両の減速ないし加速が実現されうる。

また、ＥＣＵ２０Ａは、走行速度パターン取得手段として機能し、図６に示すように、他車両の隊列走行制御装置において上記と同一に生成された他車両の走行速度パターン５７，５８をそれぞれ取得すると共に、他車両の走行速度パターン５７，５８の１周期における他車両の走行距離をそれぞれ取得する。

また、ＥＣＵ２０Ａは、隊列車両決定手段として機能し、自車両の走行速度パターン５６の１周期の走行距離及び他車両の走行速度パターン５７，５８の１周期の走行距離の分布を集計し、走行距離が比較的近い車両を優先的に隊列走行の車群として決定する。

また、ＥＣＵ２０Ａは、隊列順序決定手段として機能し、図６に示すように、自車両の走行速度パターン５６と各他車両の走行速度パターン５７，５８とを比較し、ピーク点（最高速度点）が周期内で手前にある車両、すなわち、加速走行距離が短く（加速度が大きく）、無加速無回生走行距離が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定する。なお、図６では、走行速度パターン５６，５７，５８の１周期分が加速走行開始点を揃えて示されている。

次に、第２の実施形態の隊列走行制御装置１Ａの動作を説明する。図７は、ＥＣＵ２０Ａが行う隊列走行制御処理を示すフローチャートである。まず、ＥＣＵ２０は、第１の実施形態と同様に、走行区間の法定速度、渋滞走行速度及び希望走行速度のうちの最小値を走行区間の走行速度（目標速度）Ｖ３として想定する（ステップＳ１０）。

その後、ＥＣＵ２０は、図６に示すように、速度保持制御のために、加速走行と無加速無回生走行とを交互に繰り返す自車両の走行速度パターン５６を生成するとともに、自車両の走行速度パターン５６の１周期における走行距離を求める。また、ＥＣＵ２０は、他車両の隊列走行制御装置において生成された他車両の走行速度パターン５７，５８をそれぞれ取得すると共に、他車両の走行速度パターン５７，５８の１周期における走行距離をそれぞれ求める（ステップＳ１１）。

次に、ＥＣＵ２０は、自車両の走行速度パターン５６の１周期の走行距離及び他車両の走行速度パターン５７，５８の１周期の走行距離をそれぞれ比較し、比較的近い車両を優先的に隊列走行の車群として決定する（ステップＳ１２）。

次に、ＥＣＵ２０は、図６に示すように、自車両の走行速度パターン５６と各他車両の走行速度パターン５７，５８とを比較し、ピーク点（最高速度点）が周期内で手前にある車両、すなわち、加速距離が短く（加速度が大きく）、無加速無回生走行距離が長い車両から順に並ぶように隊列の順序を決定する（ステップＳ１３）。

このように、第２の実施形態の隊列走行制御装置１Ａによれば、ＥＣＵ２０Ａが、走行速度パターンの１周期における走行距離が比較的近い車両で隊列を組むので、加減速のタイミングが一致することとなる。その結果、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを低減することができる。

また、第２の実施形態の隊列走行制御装置１Ａによれば、ＥＣＵ２０Ａが、加速距離が短く（加速度が大きく）、無加速無回生走行距離が長い車両を先行させるので、先行車両と後続車両との車間距離が短くなることを低減することができる。

したがって、第２の実施形態の隊列走行制御装置１Ａによれば、隊列走行を行う各車両は、車間距離調整のための減速に起因する無駄なエネルギー消費を低減することができ、燃費を向上することが可能となる。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本発明は、ハイブリット車両でなくエンジン駆動車両にも適用可能である。以下では、本発明をエンジン駆動車両であるＡＴ車に適用した変形例１に係る隊列走行制御装置１Ｂについて説明する。
［変形例１］

図８は、本発明の変形例１に係る隊列走行制御装置を示す図である。図８に示す隊列走行制御装置１Ｂは、隊列走行制御装置１においてバッテリ３、インバータ４、モータ５及びジェネレータ６を備えず、動力分割機構７に代えて自動変速機１３を介してエンジン２がディファレンシャル８に接続されている構成で第１の実施形態と異なっている。また、隊列走行制御装置１Ｂは、隊列走行制御装置１においてＥＣＵ２０に代えてＥＣＵ２０Ｂを備えている構成で第１の実施形態と異なっている。隊列走行制御装置１Ｂの他の構成は、隊列走行制御装置１と同一である。

自動変速機１３は、ＥＣＵ２０Ｂからの変速要求に応じて変速比を設定し、この変速比に応じてエンジン２からのエンジン出力をディファレンシャル８へ伝達する。例えば、自動変速機１３は、ソレノイドにより油圧制御を行い、クラッチやブレーキを適切に作動させて、変速比（ギアのロック、結合態様）を設定する。自動変速機１３は、有段変速機であってもよく、無段階変速機（ＣＶＴ）であってもよい。無段階変速機の一例としては、１対のプーリーと金属ベルトから構成される無段階変速機構があり、この場合、プーリーの溝幅を油圧により可変させることで、無段階の変速が実現される。

ＥＣＵ２０Ｂは、ＥＣＵ２０の機能に加えて、適切な駆動トルクを発生させるために適切な変速比を設定するための変速要求を自動変速機１３へ出力する。

このように、変形例１の隊列走行制御装置１Ｂでも、第１の実施形態の隊列走行制御装置１と同様な利点を得ることができる。
［変形例２］

次に、本発明の変形例２に係る隊列走行制御装置１Ｃについて説明する。図８に示すように、隊列走行制御装置１Ｃは、隊列走行制御装置１ＢにおいてＥＣＵ２０Ｂに代えてＥＣＵ２０Ｃを備えている構成で変形例１と異なっている。隊列走行制御装置１Ｃの他の構成は、隊列走行制御装置１Ｂと同一である。

換言すれば、隊列走行制御装置１Ｃは、隊列走行制御装置１Ａにおいてバッテリ３、インバータ４、モータ５及びジェネレータ６を備えず、動力分割機構７に代えて自動変速機１３を介してエンジン２がディファレンシャル８に接続されている構成で第２の実施形態と異なっている。また、隊列走行制御装置１Ｃは、隊列走行制御装置１ＡにおいてＥＣＵ２０Ａに代えてＥＣＵ２０Ｃを備えている構成で第１の実施形態と異なっている。隊列走行制御装置１Ｃの他の構成は、隊列走行制御装置１Ａと同一である。

ＥＣＵ２０Ｃは、ＥＣＵ２０Ａの機能に加えて、適切な駆動トルクを発生させるために適切な変速比を設定するための変速要求を自動変速機１３へ出力する。

また、ＥＣＵ２０Ｃは、ＥＣＵ２０Ａの機能において、惰性走行として無加速無回生走行に代えてニュートラル走行を行う点で、ＥＣＵ２０Ａと異なる。すなわち、ＥＣＵ２０Ｃは、加速走行とニュートラル走行とを交互に繰り返す走行速度パターンを生成する。

なお、ニュートラル走行時には、エンジン２はアイドル運転状態を維持するが、エンジンブレーキは作動しないので、主に、走行抵抗トルク（車輪の転がり抵抗など）、車両の空気抵抗、道路の路面μ（タイヤと道路との摩擦力）、道路の横断勾配などの要因に依存して、車両の減速ないし加速が実現されうる。

このように、変形例２の隊列走行制御装置１Ｂでも、第２の実施形態の隊列走行制御装置１Ａと同様な利点を得ることができる。

また、本実施形態及び本変形例では、リーダ車両における隊列走行制御装置が隊列走行を制御したが、車両外部に設けられた基地局が隊列走行制御装置を備え、この基地局における隊列走行制御装置が複数の車両の走行計画を取得し、これらの走行計画に基づいて隊列走行を制御してもよい。

また、本実施形態及び本変形例では、複数の車両における隊列走行制御装置がそれぞれ自車両の走行計画を求めたが、リーダ車両における隊列走行制御装置が各車両の走行計画を求めてもよい。

また、第２の実施形態では、目標速度に速度保持制御するために、加速走行と無加速無回生走行とを交互に繰り返す走行速度パターンを用いたが、加速走行と減速走行とを交互に繰り返す走行速度パターンを用いてもよい。同様に、変形例２では、目標速度に速度保持制御するために、加速走行とニュートラル走行とを交互に繰り返す走行速度パターンを用いたが、加速走行と減速走行とを交互に繰り返す走行速度パターンを用いてもよい。

また、第２の実施形態及び変形例２では、目標速度に速度保持制御するための車群を決定する隊列走行制御装置を例示したが、本発明は、目標速度に加速制御や減速制御などするための車群を決定する隊列走行制御装置にも適用可能である。

また、本実施形態及び本変形例におけるＥＣＵ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、一つの制御ユニットとは限らず、制御が分担されるように接続された複数の制御ユニットであってもよい。

また、ハイブリットシステムとしては、上記したパラレルシリーズハイブリットシステムに限られるものではない。例えば、四輪駆動車両の場合、フロント側をパラレルハイブリットシステムとし、リア側にはシリーズハイブリットシステムの要素を取り入れることも可能である。

また、第１の実施形態及び変形例１において、エンジン２による駆動状態（主に、エンジン走行状態）では、変速比はジェネレータ６の回転数により制御されるが、例えば、第２の実施形態及び変形例２のように、無段階変速機（ＣＶＴ）のような自動変速機を動力分割機構７とディファレンシャル８との間に設置し、自動変速機により変速比を可変制御してもよい。

また、上記した高精度な地図情報には、減速が必要な地点（目標減速地点）として、カーブやＥＴＣ（Electronic Toll Collection）レーンなどの地点情報もその地点の座標データと共に含まれていてもよいし、三叉路をはじめとする交差点、踏み切り、有料道路の料金所などの一時停止が必要な地点の情報がその地点の座標データと共に含まれていてもよい。また、この地図情報には、座標データだけでなく、カーブの半径や曲率、カント、路面勾配、道路の車線数や車線幅、停止線の詳細位置、右左折レーン、標高、法定速度などの通過可能速度といった要減速地点に関する詳細な数値情報が含まれていてもよい。

また、ナビゲーション装置１１による自車両の位置検出に代えて、ＩＭＴＳ（Intelligent Multi-mode Transit System）による路車間通信により自車両の位置検出が行われてもよい。例えば、道路に埋設されたループアンテナ及び通信機と車両側のアンテナ及び通信機との間で無線通信を行うことで、路側から自車両の位置情報が提供されてもよい。なお、ＩＭＴＳでは、車両が通行すべき進路を規定する磁気マーカが道路に埋設される。この場合、磁気センサにより磁気マーカを検出し、操舵装置１０を介して適切な進路に従って走行するように、適切な操舵制御が実行される。また、他の形態の路車間通信や、周辺車両との無線通信（車車間通信）を介して、自動走行制御に必要な各種情報が取得されてもよい。

本発明の第１及び第２の実施形態に係る隊列走行制御装置の構成を示す図である。 第１の実施形態の減速速度パターンの一例を示す図である。 第１の実施形態の積分減速速度パターンの一例を示す図である。 第１の実施形態の積分減速速度パターンの調整の一例を示す図である。 第１の実施形態のＥＣＵが行う隊列走行制御処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態の走行速度パターンの一例を示す図である。 第２の実施形態のＥＣＵが行う隊列走行制御処理を示すフローチャートである。 本発明の変形例１，２に係る隊列走行制御装置の構成を示す図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…隊列走行制御装置、２…エンジン、３…バッテリ、４…インバータ、５…モータ、６…ジェネレータ、７…動力分割機構、８…ディファレンシャル、９…ブレーキ装置、１０…操舵装置、１１…ナビゲーション装置、１２…通信装置、１３…自動変速機、２０，２０Ｂ…ＥＣＵ（走行速度想定手段、目標速度想定手段、減速速度パターン生成手段、積分減速速度パターン生成手段、積分減速速度パターン取得手段、隊列順序決定手段、積分減速速度パターン調整手段）、２０Ａ，２０Ｃ…ＥＣＵ（走行速度想定手段、走行速度パターン生成手段、走行速度パターン取得手段、隊列車両決定手段、隊列順序決定手段）。

Claims (6)

1. 隊列を組んで複数の車両を走行させる隊列走行制御装置において、
   各車両における加減速を含む走行計画に基づいて前記隊列の順序を決定する隊列順序決定手段を備え、
   前記走行計画は、進行方向前方に位置する目標地点において目標速度となるように車両の走行速度を減速制御するための走行計画であり、
   前記隊列順序決定手段は、各車両の前記走行計画を比較し、前記減速制御を開始する地点から終了する前記目標地点までの減速距離が短い車両から順に並ぶように前記隊列の順序を決定する、
   隊列走行制御装置。
2. 前記隊列順序決定手段は、前記減速制御における減速度が大きい車両から順に並ぶように前記隊列の順序を決定する、
   請求項１に記載の隊列走行制御装置。
3. 前記隊列順序決定手段は、前記目標地点側における前記減速度が大きい車両から順に並ぶように前記隊列の順序を決定する、
   請求項２に記載の隊列走行制御装置。
4. 前記減速制御のための自車両の減速速度パターンを生成する減速速度パターン生成手段と、
   自車両の前記減速速度パターンを時間積分し、前記目標地点に到達するまでに要する到達時間に対する前記目標地点までの距離を表す自車両の積分減速速度パターンを自車両の前記走行計画として生成する積分減速速度パターン生成手段と、
   １以上の他車両の積分減速速度パターンをそれぞれ各他車両の前記走行計画として取得する積分減速速度パターン取得手段と、
   を更に備え、
   前記隊列順序決定手段は、自車両の前記積分減速速度パターン及び他車両の前記積分減速速度パターンをそれぞれ比較し、同一な前記到達時間における前記目標地点までの距離が長い車両から順に並ぶように前記隊列の順序を決定する、
   請求項１又は２に記載の隊列走行制御装置。
5. 前記減速制御のための自車両の減速速度パターンを生成する減速速度パターン生成手段と、
   自車両の前記減速速度パターンを時間積分し、前記目標地点に到達するまでに要する到達時間に対する前記目標地点までの距離を表す自車両の積分減速速度パターンを自車両の前記走行計画として生成する積分減速速度パターン生成手段と、
   １以上の他車両の積分減速速度パターンをそれぞれ各他車両の前記走行計画として取得する積分減速速度パターン取得手段と、
   を更に備え、
   前記隊列順序決定手段は、自車両の前記積分減速速度パターン及び他車両の前記積分減速速度パターンをそれぞれ比較し、前記目標地点側の同一な前記到達時間における前記目標地点までの距離が長い車両から順に並ぶように前記隊列の順序を決定する、
   請求項３に記載の隊列走行制御装置。
6. 前記隊列順序決定手段は、自車両の前記積分減速速度パターン及び他車両の前記積分減速速度パターンをそれぞれ比較し、自車両及び他車両のうちの少なくとも２つの前記積分減速速度パターンが交差する場合に、前記目標地点までの距離が長くなっている時間が長い前記積分減速速度パターンを有する車両から順に並ぶように前記隊列の順序を決定し、
   前記目標地点までの距離が長くなっている時間が短い前記積分減速速度パターンの前記減速制御の開始タイミングを、前記交差を解消するように早める積分減速速度パターン調整手段を更に備える、
   請求項４又は５に記載の隊列走行制御装置。

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