CN102292752A - 队列行驶控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

队列行驶控制系统是通过最优控制(LQ控制)来控制各车辆的行驶状态以使例如5台车辆组成队列行驶的系统。该5台车辆中的后续4台车辆的加速度指令值被决定为使规定的评价函数最小的值，评价函数基于各车辆彼此的车间距离的误差、各车辆彼此的车辆间相对速度、各车辆的加速度指令值而算出。

Description

队列行驶控制系统及车辆

技术领域

本发明涉及为了使多个车辆组成队列行驶而对构成队列的各构成车辆的行驶状态进行控制的队列行驶控制系统、及具备这样的系统的车辆。

背景技术

近年，为了实现交通流量改善、实现基于空气阻力的降低的燃耗改善，使多个车辆以短的车间距离排成一列进行队列行驶的技术受到关注。以往，作为这样的队列行驶的技术，公知有队列的各后续车辆控制与各前车的车间距离的方式。在该方式中，排头车辆受到道路坡度、风等的干扰时，存在车间距离的误差传递到后方车辆的问题。对于该问题，提出了日本特开平10-162282号公报的系统。在该系统中，队列的各后续车辆分别通过控制与队列的排头车辆间的车间距离，实现基于多台车辆的队列行驶。该公报显示，根据该方式，对于队列的排头车辆受到的干扰，各后续车辆迅速响应，因此不存在车间距离的误差的传递等，队列的行驶状况不易混乱。

专利文献1：日本特开平10-162282号公报

发明内容

然而，在上述专利文献的系统中，在排头车辆以外的任何一个后续车辆受到干扰时，几乎不能应对该干扰，因此队列的行驶状况容易混乱而变得不稳定。另外，由于没有控制后续车辆彼此的车间距离，因此即使在后续车辆彼此接近至必要以上的情况下，要将其复原的作用不能发挥，不稳定。这样，基于上述专利文献记载的系统的队列行驶存在抗干扰较弱的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种能够实现抗干扰强的队列行驶的队列行驶控制系统及车辆。

本发明的队列行驶控制系统，为了使各车辆组成队列行驶而控制多个车辆的行驶状态，其特征在于，将构成队列的构成车辆中的至少一部分构成车辆的行驶控制量决定为使规定的评价值为最小的行驶控制量，所述规定的评价值基于与各构成车辆间的相对关系相关的值和与构成车辆中的至少1台构成车辆的行驶控制量相关的值而算出。

根据该队列行驶控制系统，考虑队列的构成车辆的车辆间的相对关系和构成车辆的行驶控制量而控制队列行驶，因此可实现抗干扰也强的队列行驶，该干扰为扰乱各构成车辆的车辆间的相对关系的干扰。

另外，上述规定的评价值也可以为分别对与各构成车辆间的相对关系相关的值和与构成车辆中的至少1台构成车辆的行驶控制量相关的值进行加权而算出的值。

该情况下，能够对于与各构成车辆间的相对关系相关的值和与构成车辆中的至少1台构成车辆的行驶控制量相关值分别对队列行驶的控制带来的影响进行加权。

另外，与所述构成车辆间的相对关系相关的值也可以包含各构成车辆的与前一构成车辆之间的各车间距离的误差、或各构成车辆的与前一构成车辆之间的各相对速度中的至少一方。

该情况下，考虑了构成车辆彼此的车间距离或相对速度，因此能够实现抗干扰强且车间稳定性高的队列行驶，该干扰为扰乱各构成车辆彼此的车间距离或相对速度的干扰。

另外，也可以在上述至少一部分构成车辆中包含队列的排头车辆。根据该构成，排头车辆的行驶状态也被控制，也能够根据排头车辆的移动而吸收干扰。

另外，该情况下，也可以是，与所述至少1台构成车辆的行驶控制量相关的值为分别对排头车辆的行驶控制量和排头车辆以外的后续车辆的行驶控制量进行加权而算出的值，该加权的权重基于排头车辆与存在于该排头车辆前方的障碍物之间的位置关系而决定。

本发明人认为，在排头车辆的行驶状态被控制的情况下，越是在排头车辆和障碍物之间的位置关系不良好的情况下(例如，排头车辆和障碍物接近的情况)，排头车辆的安全性越低，因此着眼于应使在排头车辆中介入控制的程度少。鉴于该见解，根据队列行驶控制系统的上述构成，在评价值中，基于排头车辆和障碍物的位置关系决定加权的权重，利用该加权分配向排头车辆的控制介入的程度和向后续车辆的控制介入的程度的平衡，从而能够以与排头车辆的安全性对应的平衡在排头车辆中介入控制。其结果是，例如排头车辆和障碍物之间的距离靠近时，避免对排头车辆要求大的运动的情况。

另外，所述规定的评价值为分别对各构成车辆的与前一车辆之间的各车间距离的误差和构成车辆中的至少1台构成车辆的行驶控制量进行加权而算出的值，该加权的权重基于构成车辆行驶的速度而决定。

本发明人注意到，为了在这种车辆的队列行驶中实现燃耗改善，在低速行驶时，由于空气阻力的影响小，因此相比队列的稳定性更重视构成车辆的加减速的降低，相反在高速行驶时由于空气阻力的影响较大，因此相比构成车辆的加减速的降低更应重视队列的稳定性。鉴于该见解，根据队列行驶控制系统的上述构成，在评价值中，基于构成车辆的行驶速度决定加权的权重，分配与队列的稳定性相关的队列的构成车辆的车辆间的相对关系和与构成车辆的加减速的抑制相关的构成车辆的行驶控制量的平衡。因此，根据该系统，能够进行利用基于队列的行驶速度的平衡将队列的稳定性和构成车辆的加减速的抑制考虑在内的队列行驶控制，能够高效地实现燃耗改善。

本发明的车辆的特征在于具备上述任意一项的队列行驶控制系统。由于该车辆具备上述任意一项的队列行驶控制系统，因此能够实现抗干扰强的队列行驶。另外，在该情况下，本发明的车辆也能够为队列的一构成车辆。

发明效果

根据本发明的队列行驶控制系统及车辆，能够实现抗干扰强的队列行驶。

附图说明

图1是表示本发明的队列行驶控制系统的第1、第2、第4、第5实施方式的框图。

图2是表示通过图1所示的队列行驶控制系统实现的队列行驶的图。

图3是表示第1实施方式的队列行驶控制系统在决定队列的构成车辆的时点进行的处理的流程图。

图4是表示第1实施方式的队列行驶控制系统在队列行驶中进行的处理的流程图。

图5(a)、(b)、(c)是分别表示对于基于第1现有控制的队列行驶施加未知坡度干扰的情况下的、各车辆C₁～C₅的车间距离误差、车辆间相对速度、及加速度的坐标图，图5(d)是表示基于第1现有控制的队列行驶控制的模型的图。

图6(a)、(b)、(c)是分别表示对于基于第1现有控制的队列行驶施加未知坡度干扰的情况下的、各车辆C₁～C₅的车间距离误差、车辆间相对速度、及加速度的坐标图，图6(d)是表示基于第1现有控制的队列行驶控制的模型的图。

图7(a)、(b)、(c)是分别表示对于基于第1实施方式的队列行驶控制系统的队列行驶施加未知坡度干扰的情况下的、各车辆C₁～C₅的车间距离误差、车辆间相对速度、及加速度的坐标图。

图8(a)、(b)、(c)是分别表示对于基于第1现有控制的队列行驶施加脉冲状干扰的情况下的、各车辆C₁～C₅的车间距离误差、车辆间相对速度、及加速度的坐标图，图8(d)是表示基于第1现有控制的队列行驶控制的模型的图。

图9(a)、(b)、(c)是分别表示对于基于第1现有控制的队列行驶施加脉冲状干扰的情况下的、各车辆C₁～C₅的车间距离误差、车辆间相对速度、及加速度的坐标图，图9(d)是表示基于第1现有控制的队列行驶控制的模型的图。

图10(a)、(b)、(c)是分别表示对于基于第1实施方式的队列行驶控制系统的队列行驶施加脉冲状干扰的情况下的、各车辆C₁～C₅的车间距离误差、车辆间相对速度、及加速度的坐标图。

图11是表示第2实施方式的队列行驶控制系统在队列行驶中进行的处理的流程图。

图12(a)、(b)、(c)是分别表示对于基于第2实施方式的队列行驶控制系统的队列行驶施加未知坡度干扰的情况下的、各车辆C₁～C₅的车间距离误差、车辆间相对速度、及加速度的坐标图。

图13是表示本发明的队列行驶控制系统的第3实施方式的框图。

图14是表示第3实施方式的队列行驶控制系统在队列行驶中进行的处理的流程图。

图15是表示排头车辆C₁的TTC和评价函数中包含的权重ε_u1的关系的坐标图。

图16是表示第4实施方式的队列行驶控制系统在队列行驶中进行的处理的流程图。

图17是表示车速V和评价函数中包含的权重ε_u、ε_L的关系的坐标图。

图18是表示第4实施方式的队列行驶控制系统在队列行驶中进行的处理的流程图。

标号说明

1，201，301，401，501…队列行驶控制系统

C₁～C₅…车辆

C₁…排头车辆

C₂～C₅…后续车辆

具体实施方式

以下参照附图对本发明的队列行驶控制系统及车辆的优选实施方式进行详细说明。

(第1实施方式)

图1所示的队列行驶控制系统1是为了使多个车辆组成队列行驶而控制该多个车辆的各行驶状态的系统。通过该队列行驶控制系统1，实现多个车辆以比较窄的车间距离排成纵向一列而行驶的队列行驶。在该队列行驶控制系统1中，能够实现由任意台数的车辆构成的队列行驶，但在此，如图2所示，举例说明以5台车辆C₁、C₂、C₃、C₄、C₅进行队列行驶的情况。

在以下的说明中，如图2所示，从队列的排头开始数第n辆(n＝1，2，…，5)的车辆C_n的加速度以“a_n”表示，将车辆C_n的速度以“V_n”表示，将车辆C_n的加速度指令值以“u_n”表示。另外，以“L_n”表示车辆C_n和车辆C_n+1之间的车间距离误差。车间距离误差是指目标车间距离L_tgt与当前的车间距离之间的误差。另外，将队列的构成车辆C₁～C₅中在排头行驶的车辆C₁称为“排头车辆”，与此相对，有时将车辆C₂～C₅总称为“后续车辆”。

构成队列的全部车辆C₁～C₅分别逐个搭载以下说明的队列行驶控制系统1。

如图1所示，队列行驶控制系统1具备车辆控制ECU(ElectronicControl Unit：电子控制单元)10。车辆控制ECU10是进行队列行驶控制系统1的整体的控制的电子控制单元，例如以包含CPU、ROM、RAM的计算机为主体而构成。车辆控制ECU10具有可暂时或长期保存信息的信息存储部10a。该车辆控制ECU10作为根据后述的规定的运算算出车辆C₁～C₅的各加速度指令值u₁～u₅的运算单元起作用。

进而，队列行驶控制系统1具备用于检测本车辆的行驶状态的传感器类。该传感器类中包含前方车间距离传感器21a、后方车间距离传感器22a、车速传感器23a、及加速度传感器24a。

前方车间距离传感器21a能够检测本车辆与在本车辆的紧前方行驶的车辆之间的车间距离。同样，后方车间距离传感器22a能够检测本车辆与在本车辆的紧后方行驶的车辆之间的车间距离。作为这样的前方车间距离传感器21a及后方车间距离传感器22a，例如采用分别设置在车辆的前部及后部的毫米波雷达。利用前方车间距离传感器21a获得的信号由前方传感器ECU21进行处理，并作为前方车间距离信息被发送至车辆控制ECU10。同样，利用后方车间距离传感器22a获得的信号由后方传感器ECU22进行处理，并作为后方车间距离信息发送至车辆控制ECU10。

车速传感器23a能够检测本车辆的速度。作为车速传感器23a，例如可使用检测车轮速度的电磁拾波传感器。利用车速传感器23a获得的信号由车速传感器ECU23进行处理，并作为车速信息被发送至车辆控制ECU10。作为加速度传感器24a，例如可使用气体速率传感器或陀螺仪。利用加速度传感器24a获得的信号由加速度传感器ECU24进行处理，并作为加速度信息被发送至车辆控制ECU10。

前方传感器ECU21、后方传感器ECU22、车速传感器ECU23、加速度传感器ECU24经由作为车辆内网络构筑的通信/传感器系统CAN20与车辆控制ECU10连接。

如以上所述，在队列行驶控制系统1中，可利用上述传感器类获得关于本车辆的前方车间距离信息、后方车间距离信息、车速信息、及加速度信息。在以下的说明中，有时将前方车间距离信息、后方车间距离信息、车速信息、加速度信息总称为“行驶状态信息”。

进而，系统1为了进行本车辆的加减速/转向等操作，具备发动机控制ECU31、制动器控制ECU32、转向控制ECU33。发动机控制ECU31接收从车辆控制ECU10发送的加速度指令值信息，并以与该加速度指令值对应的操作量对节气门促动器31a等进行操作。另外，制动器控制ECU32接收上述加速度指令值信息，并以与该加速度指令值对应的操作量对制动器促动器32a等进行操作。另外，转向控制ECU33接收从车辆控制ECU10发送的转向指令值信息，并以与该转向指令值对应的操作量对转向促动器33a等进行操作。

另外，队列行驶控制系统1为了在队列的其他构成车辆之间交换彼此的行驶状态信息等而具备无线天线26a及无线控制ECU26。队列内的各车辆C₁～C₅利用该无线天线26a及无线控制ECU26彼此进行车车间通信，取得其他的构成车辆全部的车辆规格信息、行驶状态信息、及加速度指令值信息，并且将本车辆的车辆规格信息、行驶状态信息、及加速度指令值信息发送至其他车辆。通过这样的车车间通信，在全部车辆C₁～C₅的车辆控制ECU10中能够共有全部车辆C₁～C₅的车辆规格信息、行驶状态信息、及加速度指令值信息。无线控制ECU26经由上述的通信/传感器系统CAN20与车辆控制ECU10连接。

接着，对基于该队列行驶控制系统1的队列行驶控制进行说明。

在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制中，根据排头车辆C₁的行驶状态控制4台后续车辆C₂～C₅的行驶状态。即，排头车辆C₁由驾驶者手动驾驶，排头车辆C₁的行驶状态中没有介入队列行驶控制系统1的控制。并且，队列行驶控制系统1以追随驾驶者手动驾驶的排头车辆C₁的方式控制4台后续车辆C₂～C₅的行驶状态。

根据队列行驶控制系统1，在决定各后续车辆C₂～C₅的各加速度指令值u₂～u₅时，利用全部车辆C₁～C₅的行驶状态信息等。具体而言，在队列行驶控制系统1中，使用最优控制(LQ控制)，利用关于构成队列的全部车辆C₁～C₅的加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、车辆间相对速度L’₁～L’₄、加速度指令值u₁～u₅，决定加速度指令值u₂～u₅。车辆间相对速度是车辆C_n的车速V_n和车辆C_n+1的车速V_n+1之差，但由于也是车间距离误差L_n的时间微分，因此由dL_n/dt或L’_n表示车辆间相对速度。

在此，对该队列行驶控制系统1决定各后续车辆C₂～C₅的加速度指令值u₂～u₅的算法进行说明。

在该队列行驶控制中，将加速度指令值u₂～u₅作为控制输入，将加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、车辆间相对速度L’₁～L’₄作为状态量，由以下的状态空间方程式(1)表示车辆C₁～C₅的队列行驶。并且，对于由该状态空间方程式(1)表示的系统，适用最优控制(LQ控制)。

【数学式1】

$\stackrel{\·}{x}=\mathrm{Ax}+B_c{u}_c+B_0{u}_0+B_w{u}_w\·\·\·\left(1\right)$

其中，x：状态向量，x＝(a₁，L₁，L’₁，a₂，L₂，L’₂，a₃，L₃，L’₃，a₄，L₄，L’₄，a₅)^T

u_c：加速度指令值向量，u_c＝(u₂，u₃，u₄，u₅)^T

u₀：排头车辆的加速度指令值

u_w：道路坡度、风等的干扰。

另外，式(1)中的A、B_c、B₀、B_w是基于车辆C₁～C₅的车辆规格信息等的诸条件而适当决定的矩阵。在式(1)中x等文字的上面的点表示时间微分，但在本文中代替点而表示为x’等。另外，在数学式中，用粗体字表示代表矩阵、向量的文字，但在本文中省略粗体字表示而用通常的文字表示。

此时，上述的加速度指令值向量u_c使用反馈增益矩阵K，由下式(2)表示。

【数学式2】

u_c＝B_ffu₀+Kx  …(2)

$B_{\mathrm{ff}}=\left[\begin{array}{c}1\\ 1\\ 1\\ 1\end{array}\right]$

其中，

在此，反馈增益矩阵K为13列×4行的矩阵。

并且，用于进行由状态空间方程式(1)表示的系统的最优控制(LQ控制)的评价函数J如式(3)所示确定。

【数学式3】

$J=\∫\{{\mathrm{\ϵ}}_L({L_1}^2+{L_2}^2+{L_3}^2+{L_4}^2)+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{dL}}(\frac{d{L_1}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_2}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_3}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_4}^2}{\mathrm{dt}})+{\mathrm{\ϵ}}_u({u_2}^2+{u_3}^2+{u_4}^2+{u_5}^2)\}\mathrm{dt}\·\·\·\left(3\right)$

对于式(3)中的与车间距离误差L₁～L₄相关的项、与车辆间相对速度L’₁～L’₄相关的项、与加速度指令值u₂～u₅相关的项分别设定加权的权重ε_L、ε_dL、ε_u。即，通过分配评价函数J中包含的权重ε_L、ε_dL、ε_u，来决定车间距离的稳定性、车辆间相对速度的降低、车辆的加减速的降低(加减速的能量节约)这三个要素的队列行驶控制中的重要度的平衡。因此，能够通过调整权重ε_L、ε_dL、ε_u，而执行以希望的分配来重视上述3要素的队列行驶控制。权重ε_L、ε_dL、ε_u的值由队列行驶控制系统1的设计者基于希望的设计思想预先决定，预先存储于车辆控制ECU10的信息存储部10a。

使该式(3)的评价函数J为最小的反馈增益矩阵K₁在决定构成队列的车辆C₁～C₅的5台的组时唯一地求得。并且，将求得的反馈增益矩阵K₁适用于式(2)。并且，适用了反馈增益矩阵K₁的式(2)中，将排头车的u₁设置为前馈，并且将基于来自各传感器类的信息获得的状态向量x代入，从而求得使评价函数J为最小的加速度指令值向量u_C。即，求得使评价函数J为最小的加速度指令值u₂～u₅的组。

具体而言，基于式(2)，对反馈增益矩阵K₁中包含的13×4个要素添加字母“k”而表示时，通过如下运算，求得加速度指令值u₂～u₅：

【数学式4】

$u_n=u_1+(k_{a_{1}n}\·a_1+k_{L_{1}n}\·L_1+k_{d{L}_{1}n}\·\frac{d{L}_1}{\mathrm{dt}})$

$+(k_{a_{2}n}\·a_2+k_{L_{2}n}\·L_2+k_{d{L}_{2}n}\·\frac{d{L}_2}{\mathrm{dt}})$

$+(k_{a_{3}n}\·a_3+k_{L_{3}n}\·L_3+k_{d{L}_{3}n}\·\frac{d{L}_3}{\mathrm{dt}})$

$+(k_{a_{4}n}\·a_4+k_{L_{4}n}\·L_4+k_{d{L}_{4}n}\·\frac{d{L}_4}{\mathrm{dt}})$

$+k_{a_{5}n}\·a_5\·\·\·\left(4\right)$

在该队列行驶控制中使用的状态向量x基于来自各车辆C₁～C₅的各传感器类的信息得到。即，状态向量x的加速度a₁～a₅基于从各车辆C₁～C₅的加速度传感器24a获得的各加速度信息求得。另外，车间距离误差L₁～L₄基于从各车辆C₁～C₅的前方车间距离传感器21a或后方车间距离传感器22a获得的各车间距离信息求得。另外，车辆间相对速度L’₁～L’₄基于从各车辆C₁～C₅车速传感器23a获得的各车速信息，通过算出前后车辆的车速彼此的差而求得。加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、车辆间相对速度L’₁～L’₄也可以通过其他的方法求得。例如，车辆间相对速度L’₁～L’₄也可以分别基于车间距离误差L₁～L₄的变化率求得。

接着，参照流程图说明关于各车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统1基于上述算法进行的具体的处理。全部车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统1的车辆控制ECU10分别并行进行以下说明的处理。

首先，参照图3说明在决定构成队列的构成车辆C₁～C₅的时点各车辆C₁～C₅的车辆控制ECU10进行的处理。

如图3所示，在决定构成队列的车辆C₁～C₅时，车辆控制ECU10利用通过无线控制26a及无线控制ECU26的车车间通信，取得其他的全部构成车辆的车辆规格信息。进而，通过读出记录在信息存储部10a中的本车辆的车辆规格信息，取得全部车辆C₁～C₅的车辆规格信息(S11)。在该车辆规格信息中包含各车辆的加速响应特性等。接着，车辆控制ECU10基于取得的全部车辆C₁～C₅的车辆规格信息，生成式(1)的状态空间方程式及式(3)的评价函数，算出使评价函数J为最小的反馈增益矩阵K₁(S13)。并且，车辆控制ECU10将算出的反馈增益矩阵K₁记录在信息存储部10a中(S15)。

接着，参照图4说明队列行驶中的各车辆C₁～C₅的车辆控制ECU10进行的处理。

如图4所示，车辆控制ECU10利用车车间通信取得其他4台车辆的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度(S101)。接着，从本车辆的传感器类21a～24a取得本车辆的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度(S103)。通过这些处理，车辆控制ECU10取得全部车辆C₁～C₅的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度，并基于取得的这些信息算出加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、车辆间相对速度L’₁～L’₄，能够取得状态向量x。

接着，在上述的式(2)中，将排头车辆C₁的加速度指令值u₁设置为前馈(S111)，从信息存储部10a读入反馈增益矩阵K₁(S113)。并且，由式(2)，使用反馈增益矩阵K₁，基于加速度指令值u₁及状态向量x算出加速度指令值向量u_C。即，求出反馈控制指令值u₂～u₅的组(S115)。

然后，车辆C₂～C₅的车辆控制ECU10将算出的加速度指令值u₂～u₅中的本车辆的加速度指令值u_n(例如，若本车辆为车辆C₃则为加速度指令值u₃，若本车辆为车辆C₄则为加速度指令值u₄)发送至发动机控制ECU31及制动器控制ECU32(S131)。并且，发动机控制ECU31基于接收到的加速度指令值u_n对节气门促动器31a进行操作，制动器控制ECU32基于接收到的加速度指令值u_n对制动器促动器32a进行操作(S133)。以上所述的图4的S101～S133的处理在队列行驶中反复进行。通过这样的处理，4台后续车辆C₂～C₅的加减速对应于排头车辆C1而被控制，实现基于5台车辆C₁～C₅的队列行驶。

如以上说明所述，各车辆C₁～C₅搭载的队列行驶控制系统1取得与队列内的全部车辆C₁～C₅相关的加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、及车辆间相对速度L’₁～L’₄。并且，使用以取得的加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、及车辆间相对速度L’₁～L’₄为要素的状态向量x，利用LQ控制决定全部后续车辆C₂～C₅的加速度指令值u₂～u₅的组。并且，各后续车辆C₂～C₅的队列行驶控制系统1采用所决定的加速度指令值u₂～u₅中的与本车辆C_n相关的加速度指令值u_n，发动机控制ECU31、制动器控制ECU32基于加速度指令值u_n对节气门促动器31a、制动器促动器32a进行操作。

这样，根据队列行驶控制系统1，考虑车辆C₁～C₅的加速度a₁～a₅、车辆C₁～C₅间的车间距离误差L₁～L₄、车辆C₁～C₅间的车辆间相对速度L’₁～L’₄、车辆C₂～C₅的加速度指令值u₂～u₅来控制队列行驶。因此，对于在队列行驶中车辆C₁～C₅中的任意1台受到的干扰，也可以使4台后续车辆C₂～C₅协调运动而使车间距离稳定，顺利地使车间距离误差收敛。因此，根据队列行驶控制系统1，能够实现抗干扰强的队列行驶，该干扰是扰乱各车辆C₁～C₅的车辆间的车间距离、车辆间相对速度的干扰。

另外，在评价函数J中，通过设计者设定对与车间距离误差L₁～L₄相关的项、与车辆间相对速度L’₁～L’₄相关的项、与加速度指令值u₂～u₅相关的项分别分配的权重ε_L、ε_dL、ε_u，而能够执行以希望的分配来重视车间距离的稳定性、车辆间相对速度的降低、及加减速的能量节约这些事项的队列行驶控制。

接着，参照图5～图10说明本发明人为了评价基于该队列行驶控制系统1的车辆C₁～C₅的行驶状态的干扰稳定性而进行的模拟的结果。

本发明人通过模拟求得在基于队列行驶控制系统1的车辆C₁～C₅的队列行驶控制中，对队列施加规定的干扰时的车间距离误差L₁～L₄、车辆间相对速度L’₁～L’₄、及加速度a₁～a₅。另外，本发明人对于基于2种现有的2种控制的队列行驶也进行了同样的模拟，作为比较对象。这2种现有的控制是指使用通过弹簧阻尼器缓冲单元串联结合车辆C₁～C₅而成的模型的队列行驶控制(参照图5(d)，以下称为“第1现有控制”)、及使用使后续车辆C₂～C₅分别并联而通过弹簧阻尼器缓冲单元与车辆C₁结合而成的模型的队列行驶控制(参照图6(d)，以下称为“第2现有控制”)。这些模型的弹簧阻尼器缓冲单元如图5(d)、图6(d)所示，是并联结合弹簧k和阻尼器c而成。

图5中表示，在第1现有控制中，在队列以15km/h正常行驶中进入1deg的未知道路坡度时的各车辆C₁～C₅的车间距离误差L₁～L₄(图5(a))、车辆间相对速度L’₁～L’₄(图5(b))、及加速度a₁～a₅(图5(c))。

另外，在图6中表示，在第2现有控制中，队列以与上述相同的条件进入未知道路坡度时的各车辆C₁～C₅的车间距离误差L₁～L₄(图6(a))、车辆间相对速度L’₁～L’₄(图6(b))、及加速度a₁～a₅(图6(c))。

与此相对，图7中表示，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制中，队列以与上述相同的条件进入未知道路坡度时的各车辆C₁～C₅的车间距离误差L₁～L₄(图7(a))、车辆间相对速度L’₁～L’₄(图7(b))、及加速度a₁～a₅(图7(c))。

进而，图8中表示，在第1现有控制中，在队列以100km/h正常行驶中对车辆C₃施加0.1G的脉冲状干扰时的各车辆C₁～C₅的车间距离误差L₁～L₄(图8(a))、车辆间相对速度L’₁～L’₄(图8(b))、及加速度a₁～a₅(图8(c))。

另外，图9中表示，在第2现有控制中，以与上述相同的条件施加脉冲状干扰时的各车辆C₁～C₅的车间距离误差L₁～L₄(图9(a))、车辆间相对速度L’₁～L’₄(图9(b))、及加速度a₁～a₅(图9(c))。

与此相对，图10中表示，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制中，以与上述相同的条件施加脉冲状干扰时的各车辆C₁～C₅的车间距离误差L₁～L₄(图10(a))、车辆间相对速度L’₁～L’₄(图10(b))、及加速度a₁～a₅(图10(c))。

表示车间距离误差L₁～L₄的图5(a)～图10(a)的纵轴的标度全部相同，表示车辆间相对速度L’₁～L’₄的图5(b)～图10(b)的纵轴的标度全部相同，表示加速度a₁～a₅的图5(c)～图10(c)的纵轴的标度全部相同。另外，表示时间的各图的横轴的标度全部相同。

以下，比较图5～图10并进行模拟结果的考察。

对于队列受到进入上述道路坡度时的未知坡度干扰的情况，若比较图5(a)、图6(a)、图7(a)，则判断出，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制(图7(a))中，与第1及第2现有控制(图5(a)、图6(a))相比，车间距离误差L₁～L₄较小，另外，车间距离误差L₁～L₄没有增大。

另外，若比较图5(b)、图6(b)、图7(b)，则判断出，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制(图7(b))中，与第1及第2现有控制(图5(b)、图6(b))相比，车辆间相对速度L’₁～L’₄的收敛快。

另外，若比较图5(c)、图6(c)、图7(c)，则判断出，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制(图7(c))中，与第1及第2现有控制(图5(c)、图6(c))相比，加速度a₁～a₅小且行驶顺利。

这样，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制中，可获得如下效果：对于干扰，全部的后续车辆C₂～C₅协调运动从而使车间距离稳定，顺利地使车间距离误差收敛，并且车辆C₁～C₅的加速度a₁～a₅小且顺利地行驶。

另外，对于队列受到前述的脉冲状干扰的情况，若比较图8(a)、图9(a)、图10(a)，则判断出，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制(图10(a))中，与第1及第2现有控制(图8(a)、图9(a))相比，车间距离误差L₁～L₄小，而车间距离误差L₁～L₄没有增大。

另外，若比较图8(b)、图9(b)、图10(b)，则判断出，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制(图10(b))中，与第1及第2现有控制(图8(b)、图9(b))相比，车辆间相对速度L’₁～L’₄的收敛快。

另外，若比较图8(c)、图9(c)、图10(c)，则判断出，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制(图10(c))中，与第1及第2现有控制(图8(c)、图9(c))相比，加速度a₁～a₅小且行驶顺利。

这样，在基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制中，可以获得如下效果：对于仅车辆C3受到的干扰，全部的后续车辆C₂～C₅也协调运动从而使车间距离稳定，顺利地使车间距离误差收敛。

根据以上所述显示出，根据基于队列行驶控制系统1的队列行驶控制，车间距离及车辆间相对速度相对于干扰的稳定性高，另外，加减速少，因此可实现对于节省能源也有利的队列行驶。

(第2实施方式)

接着，对于本发明的队列行驶控制系统的第2实施方式进行说明。本实施方式的队列行驶控制系统201的物理结构如图1所示，与队列行驶控制系统1相同，因此省略重复的说明。

根据前述的队列行驶控制系统1，即使对排头车辆C₁施加干扰时，也要仅通过后续车辆C₂～C₅的运动补偿该干扰，因此该情况下，有时对于后续车辆C₂～C₅显得勉强。

因此，在该队列行驶控制系统201中，在控制全部5台构成车辆C₁～C₅的行驶状态方面，与仅控制后续车辆C₂～C₅的行驶状态的队列行驶控制系统1不同。即，在队列行驶控制系统201中，包括排头车辆C₁的行驶状态在内对全部构成车辆C₁～C₅的行驶状态介入控制。该情况下，排头车辆C₁的目标加速度指令值u₀由驾驶者手动决定，或基于预先确定的行驶计划等自动决定。

在该队列行驶控制系统201中，状态空间方程式(1)中的加速度指令值向量u_c为包含全部车辆C₁～C₅的五个加速度指令值u₁～u₅的向量，如下所示。

u_c＝(u₁，u₂，u₃，u₄，u₅)^T

并且，加速度指令值向量u_C由下式(5)表示。

【数学式5】

u_c＝B_ffu₀+Kx    …(5)

该式(5)中的B_ff为与前述的式(2)中的B_ff不同的向量。

在此，反馈增益矩阵K为13列×5行的矩阵。

另外，评价函数J为下式(6)。

【数学式6】

$J=\∫\{{\mathrm{\ϵ}}_L({L_1}^2+{L_2}^2+{L_3}^2+{L_4}^2)+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{dL}}(\frac{d{L_1}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_2}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_3}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_4}^2}{\mathrm{dt}})+{\mathrm{\ϵ}}_u({u_1}^2+{u_2}^2+{u_3}^2+{u_4}^2+{u_5}^2)\}\mathrm{dt}\·\·\·\left(6\right)$

并且，与队列行驶控制系统1的情况相同，通过求得使该式(6)的评价函数J为最小的反馈增益矩阵K₂，而求得使评价函数J为最小的加速度指令值向量u_c(即，加速度指令值u₁～u₅的组)。

接着，参照流程图对各车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统201进行的具体的处理进行说明。全部车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统201的车辆控制ECU10分别并行进行以下说明的处理。

首先，在决定构成队列的构成车辆C₁～C₅的时点，各车辆C₁～C₅的车辆控制ECU10与队列行驶控制系统1的情况相同(参照图3)，求得反馈增益矩阵K₂，记录在信息存储部10a中。

然后，在队列行驶中，如图11所示，车辆控制ECU10利用车车间通信取得其他4台车辆的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度(S201)。接着，从本车辆的传感器类21a～24a取得本车辆的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度(S203)。通过这些处理，车辆控制ECU10取得全部车辆C₁～C₅的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度，并基于取得的这些信息，算出加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、车辆间相对速度L’₁～L’₄，能够得到状态向量x。

接着，在前述的式(6)中，将排头车辆C₁的目标加速度指令值u₀设置为前馈(S221)，从信息存储部10a读入反馈增益矩阵K₂(S223)。并且，由式(6)，使用反馈增益矩阵K₂，基于目标加速度指令值u₀及状态向量x算出加速度指令值向量u_c，求得反馈控制指令值u₁～u₅(S225)。

然后，车辆C₁～C₅的车辆控制ECU10将算出的加速度指令值u₁～u₅中的本车辆的加速度指令值u_n(例如，若本车辆为车辆C₃则为加速度指令值u₃，若本车辆为车辆C₄则为加速度指令值u₄)发送至发动机控制ECU31及制动器控制ECU32(S231)。并且，发动机控制ECU31基于接收到的加速度指令值u_n对节气门促动器31a进行操作，制动器控制ECU32基于接收到的加速度指令值u_n对制动器促动器32a进行操作(S233)。以上的图11的S201～S233的处理在队列行驶中反复进行。通过这样的处理，控制5台后续车辆C₁～C₅的加减速，实现基于5台车辆C₁～C₅的队列行驶。

如以上说明，各车辆C₁～C₅搭载的队列行驶控制系统1取得与队列内的全部车辆C₁～C₅相关的加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、及车辆间相对速度L’₁～L’₄。并且，使用以取得的加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、及车辆间相对速度L’₁～L’₄为要素的状态向量x，利用LQ控制决定全部后续车辆C₁～C₅的加速度指令值u₁～u₅的组。并且，各车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统1采用决定了的加速度指令值u₁～u₅中的与本车辆C_n相关的加速度指令值u_n，发动机控制ECU31、制动器控制ECU32基于加速度指令值u_n对节气门促动器31a、制动器促动器32a进行操作。

根据该队列行驶控制系统201，对于在队列行驶中车辆C₁～C₅中的任意1台受到的干扰，5台车辆C₁～C₅也全部协调运动而使车间距离稳定，顺利地使车间距离误差收敛。因此，根据队列行驶控制系统201，能够实现抗干扰强的队列行驶，该干扰是扰乱各车辆C₁～C₅的车辆间的车间距离、车辆间相对速度的干扰。

接着，对本发明人为了评价基于该队列行驶控制系统201的车辆C₁～C₅的行驶状态的干扰稳定性而进行的模拟的结果进行说明。

图12中表示，在基于队列行驶控制系统201的队列行驶控制中，队列以15km/h正常行驶中进入1deg的未知道路坡度时的各车辆C₁～C₅的车间距离误差L₁～L₄(图12(a))、车辆间相对速度L’₁～L’₄(图12(b))、及加速度a₁～a₅(图12(c))。即，在该模拟中，对队列施加与图5～图7同样的干扰。另外，表示车间距离误差L₁～L₄的图12(a)的纵轴的标度与图5(a)～图7(a)相同，表示车辆间相对速度L’₁～L’₄的图12(b)的纵轴的标度与图5(b)～图7(b)相同，表示加速度a₁～a₅的图12(c)的纵轴的标度与图5(c)～图7(c)相同。另外，表示时间的图12(a)～(c)的横轴的标度全部与图5～图8相同。

在此，若将图7(a)、(b)和图12(a)、(b)分别进行比较，则判断出，在队列行驶控制系统201中，与队列行驶控制系统1相比，虽然相差不大但车间距离误差及车辆间相对速度的变动少。另外，若将图7(c)和图12(c)进行比较，则判断出，在队列行驶控制系统201中，与队列行驶控制系统1相比，加速度的变动特别少。如图12(c)所示，在队列行驶控制系统201中，排头车辆C₁由于进入坡度而减速后，与后续车辆C₂的车间距离缩短而引起排头车辆C₁反转至加速侧。因此，形成作为队列整体不过度减速的控制。这样显示出，根据队列行驶控制系统201，除了基于队列行驶控制系统1的作用效果外，进而加减速小且可实现顺利的行驶。

(第3实施方式)

接着，对本发明的队列行驶控制系统的第3实施方式进行说明。如图13所示，本实施方式的队列行驶控制系统301除了队列行驶控制系统1外，还具备操作开关29a。操作开关29a经由通信/传感器系统CAN20与车辆控制ECU10连接。操作开关29a接受由驾驶者进行的选择操作，作为电信号发送至车辆控制ECU10。

在该队列行驶控制系统301中，例如可利用排头车辆C₁的操作开关29a(参照图1)选择性地切换为如队列行驶控制系统1那样控制4台后续车辆C₂～C₅的行驶状态(称为“第1类型的控制”)、或如队列行驶控制系统201那样控制全部车辆C₁～C₅的行驶状态(称为“第2类型的控制”)。表示在排头车辆C₁的操作开关29a中选择哪一类型的控制的控制类型选择信息通过车车间通信在全部车辆C₁～C₅中共有。

接着，参照流程图对于各车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统301进行的具体的处理进行说明。全部车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统301的车辆控制ECU10分别并行进行以下说明的处理。

车辆控制ECU10在决定构成队列的构成车辆C₁～C₅的时点，车辆控制ECU10基于全部车辆C₁～C₅的车辆规格信息算出第1类型的控制中使用的反馈增益矩阵K₁、第2类型的控制中使用的反馈增益矩阵K₂这两者，记录在信息存储部10a中。

并且，在队列行驶中，如图14所示，车辆控制ECU10在进行处理S101、S103后，基于控制类型选择信息判断选择了哪一类型的控制(S305)。

在此，车辆控制ECU10在选择了第1类型的控制时进行处理S111、S113、S115，在选择了第2类型的控制时进行处理S221、S223、S225。然后，车辆控制ECU10进行处理S131，在发动机控制ECU31及制动器控制ECU32中进行处理S133。如上的图14的S101～S133的处理在队列行驶中反复进行。在图14中，对与图4或图11的处理相同或等同的处理标注相同的标号，省略重复的详细说明。根据以上的处理，通过排头车辆C₁的驾驶者的意愿，利用排头车辆C₁的操作开关29a的操作，能够选择性地进行第1或第2类型的控制。该情况不限于排头车辆C₁的操作开关29a，也可以利用其他的车辆C₂～C₅中的任意一个操作开关29a选择控制类型。

(第4实施方式)

接着，对本发明的队列行驶控制系统的第4实施方式进行说明。本实施方式的队列行驶控制系统401的物理性结构如图1所示，与队列行驶控制系统1相同，因此省略重复的说明。

在前述的队列行驶控制系统201中，在排头车辆C₁的行驶状态中也介入控制。然而，排头车辆C₁需要把握与障碍物等周围的关系而安全地进行行驶。作为排头车辆C₁的障碍物，例如存在在前方行驶的队列外的前行车辆、在周围存在的车辆以外的障碍物等。因此，有时根据排头车辆C₁的周围的状况，不优选对排头车辆C₁的行驶状态过度地介入控制。例如，在排头车辆C₁的比较近的位置存在障碍物时，对于排头车辆C₁而言，与队列行驶相比应更优先考虑障碍物的危险管理，因此与不存在障碍物时相比，应使在排头车辆C₁的行驶状态中介入控制的程度减小。

鉴于这种见解，在本实施方式的队列行驶控制系统401中，使在排头车辆C₁的行驶状态中介入控制的程度根据排头车辆C₁的前方的危险而变更。

具体而言，在队列行驶控制系统401中，代替前述的队列行驶控制系统201中的式(7)的评价函数J，使用由下面的式(9)表示的评价函数J进行队列行驶控制。

【数7】

$J=\∫\{{\mathrm{\ϵ}}_L({L_1}^2+{L_2}^2+{L_3}^2+{L_4}^2)+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{dL}}(\frac{d{L_1}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_2}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_3}^2}{\mathrm{dt}}+\frac{d{L_4}^2}{\mathrm{dt}})+{\mathrm{\ϵ}}_{u1}{u_1}^2+{\mathrm{\ϵ}}_{u25}({u_2}^2+{u_3}^2+{u_4}^2+{u_5}^2)\}\mathrm{dt}\·\·\·\left(7\right)$

其中，由TTC₁表示排头车辆C₁的TTC(Time to Collision；碰撞预测时间)时，式(7)的ε_u1表示为ε_u1＝f(TTC₁)。即，ε_u1为TTC₁的函数，ε_u1和TTC₁的关系例如由图15的坐标图表示。

对于与该式(8)中的排头车辆C₁的加速度指令值u₁相关的项、与后续车辆C₂～C₅的加速度指令值u₂～u₅相关的项分别设定另外的权重ε_u1、ε_u25。即，通过分配评价函数J中包含的权重ε_u1、ε_u25，能够调整在排头车辆C₁的加速度指令值u₁中介入控制的程度和在后续车辆C₂～C₅的加速度指令值u₂～u₅中介入控制的程度的平衡。并且，由于ε_u1为TTC₁的函数，因此在排头车辆C₁的加速度指令值u₁中介入控制的程度基于排头车辆C₁的TTC而变化。即，在使用该评价函数J的LQ控制中，如图15所示，排头车辆C₁的TTC越大(碰撞的危险越低)，ε_u1越变大，向排头车辆C1的加速度指令值u₁介入控制的程度越变大。并且，排头车辆C₁的TTC越小(碰撞的危险越高)，ε_u1越变小，向排头车辆C₁的加速度指令值u₁介入控制的程度越小。进而，在排头车辆C₁的TTC为规定值以下的范围中，ε_u1为零，不向排头车辆C1的加速度指令值u₁介入控制。

TTC是指到车辆与前方障碍物(例如在前方行驶的车辆)碰撞为止的预测时间，排头车辆C₁的TTC例如能够作为将从排头车辆C₁到前方障碍物的距离除以排头车辆C₁和前方障碍物的相对速度得到的值而算出。

接着，参照流程图说明各车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统401进行的具体的处理。全部车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统401的车辆控制ECU10分别并行进行以下说明的处理。

首先，如图16所示，排头车辆C₁的车辆控制ECU10算出该排头车辆C₁的TTC，并且作为排头车辆TTC信息通过车车间通信向后续车辆C₂～C₅发送(S401)。在此，排头车辆C₁的车辆控制ECU10例如基于从在前方行驶的前行车辆通过车车间通信获得的前行车辆的车速信息、通过前方车间距离传感器21a获得的与前行车辆的车间距离信息、通过车速传感器23a获得的本车辆C₁的车速信息来算出TTC。通过基于排头车辆C₁的TTC信息的计算及向后续车辆C₂～C₅的发送，排头车辆TTC信息在全部车辆C₁～C₅中共有。

接着，车辆控制ECU10利用车车间通信取得其他4台车辆的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度(S403)。接着，从本车辆的传感器类21a～24a取得本车辆的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度(S405)。通过这些处理，车辆控制ECU10取得全部车辆C₁～C₅的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度，并基于取得的这些信息，算出加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、车辆间相对速度L’₁～L’₄，能够获得状态向量x。

接着，车辆控制ECU10根据由图15表示的关系，基于排头车辆TTC信息决定ε_u1(S407)。并且，将决定后的ε_u1适用于前述的式(9)，并算出使式(9)的评价函数J为最小的反馈增益矩阵K₄(S409)。并且，在前述的式(6)中，排头车辆C₁的目标加速度指令值u₀被设定为前馈(S411)，使用算出的上述反馈增益矩阵K₄，基于加速度指令值u₀及状态向量x算出加速度指令值向量u_c，求出反馈控制指令值u₁～u₅(S413)。

然后，车辆C₁～C₅的车辆控制ECU10将算出的加速度指令值u₁～u₅中的本车辆的加速度指令值u_n(例如若本车辆为车辆C₃则为加速度指令值u₃，若本车辆为车辆C₄则为加速度指令值u₄)发送至发动机控制ECU31及制动器控制ECU32(S415)。并且，发动机控制ECU31基于接收到的加速度指令值u_n对节气门促动器31a进行操作，制动器控制ECU32基于接收到的加速度指令值u_n对制动器促动器32a进行操作(S417)。以上的图16的S401～S417的处理在队列行驶中反复进行。

根据以上说明的队列行驶控制系统401，向队列行驶控制的排头车辆C₁的介入量根据排头车辆C₁的前方的危险而自动地进行调整。例如，根据图15例示的排头车辆TTC和ε_u1的关系，在排头车辆C₁的TTC小(即，排头车辆的前方的危险高)的状况下，ε_u1为零或充分小的值，能够使向排头车辆C₁的控制的介入量为零或充分小。因此，例如排头车辆C₁的与前方其他车辆的车间距离较小而前方的危险较高时，避免对排头车辆C₁要求基于队列行驶控制的高加减速。

(第5实施方式)

接着，对本发明的队列行驶控制系统的第5实施方式进行说明。本实施方式的队列行驶控制系统501的物理性结构如图1所示，与队列行驶控制系统1相同，因此省略重复的说明。

作为车辆的队列行驶的重要目的之一，可列举燃耗的改善。作为为了改善队列行驶的燃耗而应考虑的要素，大致分为降低各车辆C₁～C₅的加减速、及使各车间距离短且稳定保持而降低空气阻力这两个要素。在此，空气阻力与车速的平方成比例，因此空气阻力降低的效果较大依赖于车速。即，为了高效地实现燃耗改善，队列行驶的车速越大，越应重视车间距离稳定带来的空气阻力降低效果，车速越小，越应重视车辆的加减速降低效果。

鉴于这样的见解，本实施方式的队列行驶控制系统501中，在队列行驶控制中，根据车辆C₁～C₅的车速变更车辆的加减速降低的要素和车辆的车间距离稳定的要素的平衡分配。

具体而言，队列行驶控制系统501在前述的队列行驶控制系统201中可使式(6)的评价函数J的权重ε_u、ε_L根据车速改变。即，对式(6)中的与车辆C₁～C₅的加速度指令值u₁～u₅相关的项、与车间距离误差L₁～L₄相关的项分别设定权重ε_u、ε_L，通过分配该权重ε_u、ε_L，能够调整队列行驶控制中的车辆的加减速降低的要素和车辆的车间距离稳定的要素的平衡。

因此，使权重ε_u、ε_L为图17所示的车速V的函数。即，车速V越小ε_u越大ε_L越小，车速V越大ε_u越小ε_L越大。通过这样的权重ε_u、ε_L，在使用该评价函数J的LQ控制中，队列行驶的车速越小，车辆的加减速降低的要素越相对受到重视，队列行驶的车速越大，车辆的车间距离稳定的要素越相对受到重视。这样，通过自动地设定与车速V对应的权重ε_u、ε_L，而执行利用与队列行驶的车速对应的适当平衡来重视车辆的加减速降低的要素和车辆的车间距离稳定的要素的队列行驶控制。

接着，参照流程图说明各车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统501进行的具体的处理。全部车辆C₁～C₅的队列行驶控制系统501的车辆控制ECU10分别并行进行以下说明的处理。

首先，如图18所示，车辆控制ECU10通过车车间通信取得其他4台车辆的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度(S503)。接着，从本车辆的传感器类21a～24a取得本车辆的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度(S505)。通过这些处理，车辆控制ECU10取得全部车辆C₁～C₅的前方车间距离、后方车间距离、车速、加速度，并基于取得的这些信息算出加速度a₁～a₅、车间距离误差L₁～L₄、车辆间相对速度L’₁～L’₄，能够取得状态向量x。

接着，车辆控制ECU10根据图17表示的关系，基于本车辆的车速V决定ε_u及ε_L(S507)。并且，将决定了的ε_u、ε_L适用于前述的式(6)，算出使式(6)的评价函数J为最小的反馈增益矩阵K₅(S509)。并且，在前述的式(5)中，排头车辆C₁的目标加速度指令值u₀被设置为前馈(S511)，使用算出的上述反馈增益矩阵K₅，基于加速度指令值u₀及状态向量x算出加速度指令值向量u_c，求出反馈控制指令值u₁～u₅(S513)。

然后，车辆C₁～C₅的车辆控制ECU10将算出的加速度指令值u₁～u₅中的本车辆的加速度指令值u_n(例如，若本车辆为车辆C₃则为加速度指令值u₃，若本车辆为车辆C₄则为加速度指令值u₄)发送至发动机控制ECU31及制动器控制ECU32(S515)。并且，发动机控制ECU31基于接收到的加速度指令值u_n对节气门促动器31a进行操作，制动器控制ECU32基于接收到的加速度指令值u_n对制动器促动器32a进行操作(S517)。以上的图18的S501～S517的处理在队列行驶中反复进行。

根据以上说明的队列行驶控制系统501，构成队列的车辆C₁～C₅高速行驶时，即使由于车辆C1～C5的加减速导致的能量损失稍微增加，也执行抑制车间距离误差L₁～L₄并重视空气阻力降低的要素的队列行驶。相反，在车辆C₁～C₅低速行驶时，即使车间距离误差L₁～L₄稍微增加，也执行重视车辆C₁～C₅的加减速降低的要素的队列行驶。这样，根据队列行驶控制系统501，能够进行利用基于队列行驶速度的平衡而考虑了车辆的加减速降低的要素和车辆的车间距离稳定的要素的队列行驶控制，高效地实现燃耗改善。

本发明不限于上述的第1～第5实施方式。例如，在第1～第5实施方式中，各车辆C₁～C₅分别具备的各队列行驶控制系统分别独立地并行进行重复的运算处理，但也可以是车辆C₁～C₅中的任意1台车辆的队列行驶控制系统进行上述运算处理而算出加速度指令值u₂～u₅(或加速度指令值u₁～u₅)后，通过车车间通信将运算结果向各其他车辆发送。但是，各车辆C₁～C₅具备的各队列行驶控制系统分别独立进行运算处理的方式在不会产生车车间通信的延迟这一点上优选。另外，也可以是各车辆C₁～C₅具备的各队列行驶控制系统分别独立进行运算处理，并且通过车车间通信彼此交换运算结果，再进行运算结果的交叉检验。

另外，在例如第2实施方式中，在式(6)的评价函数J中包含全部5台车辆C₁～C₅的加速度指令值u₁～u₅，但也可以在评价函数J中包含加速度指令值u₁～u₅中的至少1台的部分。例如，存在不希望在车辆C₁～C₅中的几台中介入控制的情况时，也可以将不希望介入控制的车辆的加速度指令值u_n从评价函数J的数学式中除去。例如，车辆C₃为VIP车辆的情况下，从式(6)的右边除去与车辆C₃的加速度指令值相关的u₃ ²，从而对车辆C₃的行驶状态不介入控制，避免对于作为VIP车辆的车辆C₃要求不合适的加减速。

另外，在该第1～第5实施方式中，以5台车辆C₁～C₅进行队列行驶的情况为例进行了说明，但可知，若仿照第1～第5实施方式中的队列行驶控制，则不限于5台，可实现基于任意台数的车辆的队列行驶。

工业实用性

本发明中，涉及了为了使多个车辆组成队列行驶而控制各车辆的行驶状态的队列行驶控制系统，提高了队列行驶的干扰稳定性。

Claims (7)

1.一种队列行驶控制系统，为了使多台车辆组成队列行驶而控制所述各车辆的行驶状态，其特征在于，

将构成所述队列的构成车辆中的至少一部分构成车辆的行驶控制量决定为使规定的评价值为最小的行驶控制量，

所述规定的评价值基于与所述各构成车辆间的相对关系相关的值和与所述构成车辆中的至少1台构成车辆的行驶控制量相关的值而算出。

2.如权利要求1所述的队列行驶控制系统，其特征在于，

所述规定的评价值为分别对与所述各构成车辆间的相对关系相关的值和与所述构成车辆中的至少1台构成车辆的行驶控制量相关的值进行加权而算出的值。

3.如权利要求1或2所述的队列行驶控制系统，其特征在于，

与所述构成车辆间的相对关系相关的值包含所述各构成车辆的与前一构成车辆之间的各车间距离的误差、或所述各构成车辆的与前一构成车辆之间的各相对速度中的至少一方。

4.如权利要求1～3中任一项所述的队列行驶控制系统，其特征在于，

所述至少一部分构成车辆中包含所述队列的排头车辆。

5.如权利要求4所述的队列行驶控制系统，其特征在于，

与所述至少1台构成车辆的行驶控制量相关的值为分别对所述排头车辆的目标行驶控制量和所述排头车辆以外的后续车辆的行驶控制量进行加权而算出的值，

该加权的权重基于所述排头车辆与存在于该排头车辆前方的障碍物之间的位置关系而决定。

6.如权利要求3～5中任一项所述的队列行驶控制系统，其特征在于，

所述规定的评价值为分别对所述各构成车辆的与前一车辆之间的各车间距离的误差和所述构成车辆中的至少1台构成车辆的行驶控制量进行加权而算出的值，

该加权的权重基于所述各构成车辆行驶的速度而决定。

7.一种车辆，其特征在于，

具备权利要求1～6中任一项所述的队列行驶控制系统。

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