JP2010176353A - 隊列走行制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】そこで、本発明は、路面勾配などの外乱に対する安定性が高い隊列走行を実現する隊列走行制御システムを提供することを目的とする。
【課題手段】隊列走行制御システムは、複数の車両Ｃ_１，Ｃ_２，…が隊列を組んで走行する隊列走行で車両の走行状態を制御する。車両Ｃ_ｎの隊列走行制御システムは、隊列内で自車両Ｃ_ｎに先行する先行車両Ｃ_ｎ−１に関する先行車関連情報Ｉ_ｎ−１を者車間通信で取得する車車間通信手段と、取得された先行車関連情報Ｉ_ｎ−１に基づいて自車両Ｃ_ｎの目標加速度を演算し、自車両Ｃ_ｎの加速度を制御する車両制御ＥＣＵと、を備え、先行車関連情報Ｉ_ｎ−１は、先行車両Ｃ_ｎ−１の目標加速度と実加速度との誤差の積分量を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の車両が隊列を組んで走行する隊列走行で車両の走行状態を制御する隊列走行制御システムに関するものである。

近年では、交通流改善を図り、空気抵抗の低減による燃費向上を図るために、複数の車両を短い車間距離で一列で隊列走行させる技術が注目されている。従来、このような隊列走行の技術として、下記特許文献１のシステムが提案されている。このシステムでは、隊列の各後続車両の各々が、隊列の先頭車両との間の車間距離を制御することで、複数台の車両による隊列走行が実現されている。この方式によれば、隊列の先頭車両が受けた外乱に対しては、各後続車両が素早く応答するので、車間距離の誤差の伝播等もなく、隊列の挙動が乱れにくいと示されている。

特開平１０−１６２２８２号公報

しかしながら、上記のシステムによる隊列走行では、例えば路面勾配など先頭車両から順に隊列に加わってくる未知の外乱が存在すると、隊列の各車両は、先頭車両から順に、必要とされる加減速度を正確に実現できなくなっていく。その結果、隊列内の車間距離の安定性が低下し、隊列走行による交通流改善や燃費向上といった効果が十分に得られなくなる。

そこで、本発明は、路面勾配などの外乱に対する安定性が高い隊列走行を実現する隊列走行制御システムを提供することを目的とする。

本発明の隊列走行制御システムは、複数の車両が隊列を組んで走行する隊列走行で車両の走行状態を制御する隊列走行制御システムであって、隊列内で自車両に先行する先行車両に関する先行車関連情報を取得する先行車関連情報取得手段と、先行車情報取得手段により取得された先行車関連情報に基づいて自車両の目標車両状態量を演算し、自車両の車両状態量を制御する走行状態制御手段と、を備え、先行車関連情報は、先行車両の目標車両状態量と実車両状態量との誤差の積分量を含むことを特徴とする。

この隊列素行制御システムによる隊列の後続車両の制御においては、先行車両の目標車両状態量と実車両状態量との誤差の積分値を含む先行車関連情報が利用される。この場合、隊列走行中において先頭車両から順に隊列に加わってくる外乱が存在する場合を考えると、後続車両は、先に先行車両が当該外乱を受けたときの先行車関連情報を利用することができるので、後続車両は、当該外乱を自車両が受ける前に、当該外乱に対処すべく車両状態量を制御することができる。従って、隊列全体としては、隊列の先頭車両から順に加わってくる外乱に対しても安定性が高い隊列走行が実現される。

また、走行状態制御手段は、先行車両が自車両の現在位置を走行していた時点における先行車関連情報に基づいて、自車の目標車両状態量を演算することとしてもよい。この場合、先頭車両から順に隊列に加わってくる外乱が、隊列に加わった直後も含めて、隊列の安定性を高めることができる。

また、走行状態制御手段は、複数の先行車両から得られた複数台分の先行車関連情報を平均した平均量に基づいて、自車の目標車両状態量を演算することとしてもよい。この場合、一部の先行車両にのみに更に外乱が加わった場合でも、その外乱の影響を軽減することができるので、更に隊列走行の安定性を高めることができる。

また、走行状態制御手段は、複数の先行車両から得られた複数台分の先行車関連情報の各々に、自車両から各々の先行車両までの距離に対応した重み付けを施して平均した加重平均量に基づいて、自車の目標車両状態量を演算することとしてもよい。この場合、一部の先行車両にのみ加わった外乱の影響を軽減しながら、後続車両においては、上記外乱が加わった先行車両までの距離に対応した応答性が確保されるので、車両状態量の誤差を素早く低減することができる。

本発明の隊列走行制御システムによれば、路面勾配などの外乱に対する安定性が高い隊列走行を実現することができる。

本発明に係る隊列走行制御システムの第１〜第４実施形態を示すブロック図である。 第１実施形態の隊列走行制御システムで実現される隊列走行を示す図である。 第１実施形態の隊列走行制御システムによる走行制御処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、第１実施形態の隊列走行制御において、隊列が勾配に差しかかった図を示し、（ｂ）は、その勾配開始位置付近における位置ごとの車両の加速度誤差を示すグラフであり、（ｃ）は、その誤差積分値を示すグラフである。 （ａ）は、比較のための比較制御において、隊列が勾配に差しかかった図を示し、（ｂ）は、その勾配開始位置付近における位置ごとの車両の加速度誤差を示すグラフである。 第２実施形態の隊列走行制御システムによる走行制御処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、第２実施形態の隊列走行制御において、隊列が勾配に差しかかった図を示し、（ｂ）は、その勾配開始位置付近における位置ごとの車両の加速度誤差を示すグラフであり、（ｃ）は、その誤差積分値を示すグラフである。 第３実施形態の隊列走行制御システムで実現される隊列走行を示す図である。 第３実施形態の隊列走行制御システムによる走行制御処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、第３実施形態の隊列走行制御において、隊列が勾配に差しかかった図を示し、（ｂ）は、その勾配開始位置付近における位置ごとの車両の加速度誤差を示すグラフであり、（ｃ）は、その誤差積分値を示すグラフである。 第４実施形態の隊列走行制御システムによる走行制御処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、第４実施形態の隊列走行制御において、隊列が勾配に差しかかった図を示し、（ｂ）は、その勾配開始位置付近における位置ごとの車両の加速度誤差を示すグラフであり、（ｃ）は、その誤差積分値を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る隊列走行制御システムの好適な実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示す隊列走行制御システム１は、複数の車両が隊列を組んで走行する隊列走行において、当該隊列に属する車両の走行状態を制御するシステムである。この隊列走行制御システム１により、任意台数の複数の車両が比較的狭い車間距離で縦一列に並んで走行する隊列走行が実現される。

なお、以下の説明においては、図２に示されるように、隊列の先頭から数えてｎ番目（ｎ＝１，２，３，…）の車両を「Ｃ_ｎ」で表す。なお、各車両は、図中の矢印Ｙ方向に向かって走行しているものとする。また、必要な場合には、車両Ｃ_ｎの加速度を「ａ_ｎ」で表し、車両Ｃ_ｎの速度を「Ｖ_ｎ」で表し、車両Ｃ_ｎの加速度要求値を「ｕ_ｎ」で表す。また、車両Ｃ_ｎにおけるａ_ｎ−ｕ_ｎを、加速度誤差とし、「Δａ_ｎ」で表す。また、車両Ｃ_ｎと車両Ｃ_ｎ＋１との車間距離を「Ｌ_ｎ」で表し、車両Ｃ_ｎと車両Ｃ_ｎ＋１との車間誤差を「ΔＬ_ｎ」で表す。なお、車間誤差ΔＬ_ｎは、目標車間距離Ｌ_{ｔｇｔ＿ｎ}と現在の車間距離Ｌ_ｎとの誤差を意味する。また、車両Ｃ_ｎの車長を「ｑ_ｎ」で表し、車長ｐ_ｎと車間距離Ｌ_ｎとを加えた長さを「ｐ_ｎ」で表す。また、隊列の構成車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…のうち、先頭を走行する車両Ｃ_１を「先頭車両」と呼び、これに対して、車両Ｃ_２，Ｃ_３，…を総称し「後続車両」と呼ぶ場合がある。

隊列を構成するすべての車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…は、それぞれ１つずつ、以下に説明する隊列走行制御システム１を搭載している。

図１に示すように、隊列走行制御システム１は、車両制御ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１０を備えている。車両制御ＥＣＵ１０は、隊列走行制御システム１の全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。車両制御ＥＣＵ１０は、情報を一時的又は長期的に保存することが可能な情報記憶部１０ａを有している。

更に、隊列走行制御システム１は、自車両の走行状態を検知するためのセンサ類を備えている。このセンサ類には、前方車間距離センサ２１ａと、後方車間距離センサ２２ａと、車速センサ２３ａと、加速度センサ２４ａとが含まれている。

前方車間距離センサ２１ａは、自車両の直ぐ前方を走行する車両との車間距離を検知することができる。同様に、後方車間距離センサ２２ａは、自車両の直ぐ後方を走行する車両との車間距離を検知することができる。このような前方車間距離センサ２１ａ及び後方車間距離センサ２２ａとしては、例えば、それぞれ車両の前部及び後部にそれぞれ設けられたミリ波レーダが採用される。前方車間距離センサ２１ａで得られる信号は、前方センサＥＣＵ２１で処理され、前方車間距離情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。同様に、後方車間距離センサ２２ａで得られる信号は、後方センサＥＣＵ２２で処理され、後方車間距離情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。

車速センサ２３ａは、自車両の速度を検知することができる。車速センサ２３ａとしては、例えば、車輪速を検知する電磁ピックアップセンサが用いられる。車速センサ２３ａで得られる信号は、車速センサＥＣＵ２３で処理され、車速情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。加速度センサ２４ａは、自車両の加速度を検知することができる。加速度センサ２４ａとしては、例えば、ガスレートセンサもしくはジャイロセンサが用いられる。加速度センサ２４ａで得られる信号は、加速度センサＥＣＵ２４で処理され、加速度情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信される。

なお、前方センサＥＣＵ２１と、後方センサＥＣＵ２２と、車速センサＥＣＵ２３と、加速度センサＥＣＵ２４とは、車両内ネットワークとして構築された通信・センサ系ＣＡＮ２０を介して車両制御ＥＣＵ１０に接続されている。

以上のように、隊列走行制御システム１では、上述のセンサ類により、自車両についての前方車間距離情報と、後方車間距離情報と、車速情報と、加速度情報とが得られる。なお、以下の説明では、前方車間距離情報と、後方車間距離情報と、車速情報と、加速度情報とをまとめて「走行状態情報」という場合がある。

更に、システム１は、自車両の加減速・操舵等の操作を行うべく、エンジン制御ＥＣＵ３１と、ブレーキ制御ＥＣＵ３２と、ステアリング制御ＥＣＵ３３とを備えている。エンジン制御ＥＣＵ３１は、車両制御ＥＣＵ１０から送信される加速度要求値情報を受信し、当該加速度要求値に対応する操作量でスロットルアクチュエータ３１ａ等を操作する。また、ブレーキ制御ＥＣＵ３２は、上記加速度要求値情報を受信し、当該加速度要求値に対応する操作量でブレーキアクチュエータ３２ａ等を操作する。また、ステアリング制御ＥＣＵ３３は、車両制御ＥＣＵ１０から送信される操舵指令値情報を受信し、当該操舵指令値に対応する操作量でステアリングアクチュエータ３３ａ等を操作する。

また、隊列走行制御システム１は、隊列の他の構成車両との間で互いの走行状態情報等を交換すべく、無線アンテナ２６ａ及び無線制御ＥＣＵ２６を備えている。隊列内の各車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…は、この無線アンテナ２６ａ及び無線制御ＥＣＵ２６により互いに車車間通信を行い、他の構成車両すべての車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度要求値情報を取得すると共に、自車両の車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度要求値情報を他車両に送信する。また、車車間通信によれば、これらの情報に限られず、種々の情報を車両間で交換することができる。このような車車間通信により、すべての車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…の車両制御ＥＣＵ１０において、すべての車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…の車両諸元情報、走行状態情報、及び加速度要求値情報を共有することも可能である。なお、無線制御ＥＣＵ２６は、前述の通信・センサ系ＣＡＮ２０を介して車両制御ＥＣＵ１０に接続されている。

続いて、この隊列走行制御システム１による隊列走行制御について説明する。ここでは、車両Ｃ_ｎが搭載する隊列走行制御システム１によって行われる車両Ｃ_ｎの走行制御処理について説明する（ｎ＝１，２，３，…）。

図２及び図３に示すように、車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…による隊列走行が開始される（Ｓ１０１）と、車両Ｃ_ｎの隊列走行制御システム１の車両制御ＥＣＵ１０は、無線アンテナ２６ａ及び無線制御ＥＣＵ２６を通じた車車間通信により、自車両Ｃ_ｎの直ぐ前方を走行する車両Ｃ_ｎ−１から積分値Ｉ_ｎ−１（先行車関連情報）を受信する（Ｓ１０３）。なお、図３のフローチャート中の添字「ｎ」に「ｎ−１」を代入すれば理解されるように、この積分値Ｉ_ｎ−１とは、車両Ｃ_ｎ−１の走行制御処理において、後述の処理Ｓ１０５で算出され、後述の処理Ｓ１０９で送信された値である。また、この積分値Ｉ_ｎ−１は、後述の処理Ｓ１０７で示されるように、車両Ｃ_ｎ−１の加速度の制御において、積分フィードバック量として用いられる値であり、積分値Ｉ_ｎ−１には、積分量∫（ｕ_ｎ−１−ａ_ｎ−１）ｄｔが含まれている。

但し、自車両が隊列の先頭車両Ｃ_１の場合（ｎ＝１の場合）は、この処理Ｓ１０３において、積分値Ｉ_ｎ−１＝０とされる。

次に、車両制御ＥＣＵ１０は、自車両Ｃ_ｎの加速度誤差ｕ_ｎ−ａ_ｎの積分∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔを算出する。そして、算出された積分∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔに、上記の積分値Ｉ_ｎ−１を加算して、自車両Ｃ_ｎの積分値Ｉ_ｎを算出する（Ｓ１０５）。すなわち、積分値Ｉ_ｎを、以下の数式（１）に基づいて算出する。

なお、上記加速度要求値ｕ_ｎは、例えば、予め設定された車両Ｃ_ｎの走行計画に基づいて算出される。また、上記加速度ａ_ｎは、例えば、加速度センサ２４ａから取得される。

次に、車両制御ＥＣＵ１０は、この積分値Ｉ_ｎを積分フィードバック量に適用して目標加速度（目標車両状態量）ｕ_ｎ＋ｋ・Ｉ_ｎを算出し、当該ｕ_ｎ＋ｋ・Ｉ_ｎを加速度要求値としてエンジン制御ＥＣＵ３１（加速度実現部）及びブレーキ制御ＥＣＵ３２（加速度実現部）に送信する（Ｓ１０７）。そして、エンジン制御ＥＣＵ３１及びブレーキ制御ＥＣＵ３２は、受信した加速度要求値ｕ_ｎ＋ｋ・Ｉ_ｎに基づいてスロットルアクチュエータ３１ａ及びブレーキアクチュエータ３２ａを操作し、車両Ｃ_ｎの加減速を実現する。なお、上記のゲインｋの値は、隊列走行制御システム１の設計者により所望の設計思想に基づいて予め決定され、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに予め記憶されている。

すなわち、車両Ｃ_ｎが後続車両の場合（ｎ＝２，３，…の場合）、この車両Ｃ_ｎの目標加速度は、例えば走行計画等に基づいて求められる加速度要求値ｕ_ｎに、更に積分値Ｉ_ｎのｋ倍を加算して求められ、積分値Ｉ_ｎは、自車両Ｃ_ｎの目標とする加速度ｕ_ｎと自車両Ｃ_ｎの実加速度ａ_ｎとの誤差の積分∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔに、先行車両Ｃ_ｎ−１の積分値Ｉ_ｎ−１を加算して求められる値である。

更に、車両制御ＥＣＵ１０は、車車間通信によって、自車両Ｃ_ｎの直後を走行する車両Ｃ_ｎ＋１に、上記積分値Ｉ_ｎを送信する（Ｓ１０９）。以上の処理Ｓ１０３〜Ｓ１０９が、隊列走行中に順次繰り返されることにより、車両Ｃ_ｎの加速度ａ_ｎが積分フィードバック制御される。なお、車両Ｃ_ｎの直ぐ後方を走行する車両Ｃ_ｎ＋１の車両制御ＥＣＵ１０は、車両Ｃ_ｎの上記処理Ｓ１０９で送信された積分値Ｉ_ｎを受信し、車両Ｃ_ｎと同様に処理Ｓ１０３〜Ｓ１０９による走行制御処理を行う。そして、以上のような処理が、隊列を構成するすべての車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…において各々行われることにより、車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…による隊列走行が実現される。

続いて、このような隊列走行制御システム１による作用効果について説明する。本発明者らは、３台の車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３からなる隊列の隊列走行制御システム１による隊列走行制御のシミュレーションを行った。そして、隊列が図４（ａ）のような勾配に差しかかった場合の各車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の加速度誤差Δａ_１，Δａ_２，Δａ_３を図４（ｂ）に示し、このときの誤差積分値Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３を図４（ｃ）に示している。

また、比較のため、３台の車両Ｃ_ｎ（ｎ＝１，２，３）が、それぞれ、自車両Ｃ_ｎの積分値∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔのみで積分フィードバック制御を行う隊列走行制御（以下、「比較制御」という）のシミュレーションを行った。すなわち、比較制御では、各車両Ｃ_ｎはその直ぐ前方の車両Ｃ_ｎ−１の影響を受けずに各々単独で走行制御を行い、各車両Ｃ_ｎの加速度要求値は、ｕ_ｎ＋ｋ・∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔで表される。

上記比較制御においては、図５（ａ）に示すように、隊列が勾配に差しかかった時には、
隊列の先頭車両Ｃ_１から順に、各車両Ｃ_ｎに勾配分の加速度が加わり、図５（ｂ）に示すような加速度の乱れが、全部の車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に対してまったく同じように発生する。

これに対し、図４（ａ）に示すように、隊列走行制御システム１による隊列が勾配に差しかかった場合、後続車両Ｃ_２では、先に勾配を経験した先頭車両Ｃ_１の誤差積分値Ｉ_１を受信し、この誤差積分値Ｉ_１に基づいて自車両Ｃ_２の制御が行われる。同様に、車両Ｃ_３でも、車両Ｃ_２の誤差積分値Ｉ_２を受信し、この誤差積分値Ｉ_２に基づいて自車両Ｃ_３の制御が行われる。このような制御によれば、図４（ｃ）に示すように、隊列の後の車両に行くほど、誤差積分値Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３が大きくなり、そして、図４（ｂ）に示すように、隊列の後の車両に行くほど、加速度誤差Δａ_１，Δａ_２，Δａ_３が小さく、加速度の乱れが小さくなることが判明した。

このように、隊列走行制御システム１によれば、路面勾配のように、隊列走行中において先頭車両から順に隊列に加わってくる外乱に対して、安定性が高い隊列走行を実現することができる。

（第２実施形態）
続いて、本発明に係る隊列走行制御システムの第２実施形態について説明する。本実施形態の隊列走行制御システム２０１の物理的な構成は、図１に示すように、隊列走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。

以下、車両Ｃ_ｎが搭載する隊列走行制御システム２０１によって行われる車両Ｃ_ｎの走行制御処理について説明する（ｎ＝１，２，３，…）。なお、以下の走行制御の処理において、第１実施形態と同一又は同等の処理については、重複する説明を省略する。

図２及び図６に示すように、車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…による隊列走行が開始される（Ｓ２０１）と、車両Ｃ_ｎの隊列走行制御システム１の車両制御ＥＣＵ１０は、自車両Ｃ_ｎの現在位置Ｘ_ｎをリセットし、Ｘ_ｎ＝０とする（Ｓ２０３）。

隊列走行中において、車両制御ＥＣＵ１０は、Ｘ_ｎ＝∫Ｖ_ｎｄｔといった演算により、自車両の現在位置Ｘ_ｎを算出し更新する（Ｓ２０５）。なお、この演算に用いられる自車両の車速Ｖ_ｎは、車速センサ２３ａから得られる。続いて、車両制御ＥＣＵ１０は、車車間通信により、自車両Ｃ_ｎの直ぐ前方を走行する車両Ｃ_ｎ−１から積分値Ｉ_ｎ−１を受信する（Ｓ２０７）。ここで受信された積分値Ｉ_ｎ−１は、車両Ｃ_ｎ−１が、自車両Ｃ_ｎの現在位置Ｘ_ｎよりも距離Ｐ_ｎ−１だけ前方の位置を走行しているときの積分値であるので、受信された積分値Ｉ_ｎ−１は、当該車両Ｃ_ｎ−１の現在位置（Ｘ_ｎ＋Ｐ_ｎ−１）に関連付けて、積分値Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ＋Ｐ_ｎ−１）と表すことができる。

そして、受信されたこの積分値Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ＋Ｐ_ｎ−１）は、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに一時的に保存される（Ｓ２０９）。ここで用いられる距離Ｐ_ｎ−１は、車間距離Ｌ_ｎ−１と車長ｑ_ｎ−１との和で求めることができ、車間距離Ｌ_ｎ−１は、例えば、前方車間距離センサ２１ａから得られる。また、車長ｑ_ｎ−１は、車両諸元情報として車両Ｃ_ｎ−１が予め保持しており、車両Ｃ_ｎの車両制御ＥＣＵ１０は、車車間通信により車長ｑ_ｎ−１を取得することができる。また、車間距離Ｌ_ｎ−１としては、車両Ｃ_ｎ−１の後方車間距離センサ２１ｂで得られた後方車間距離情報を、車車間通信で取得してもよい。

但し、自車両が隊列の先頭車両Ｃ_１の場合（ｎ＝１の場合）は、この処理Ｓ２０７，Ｓ２０９において、積分値Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ＋Ｐ_ｎ−１）＝０とされる。

このような処理Ｓ２０７，Ｓ２０９により、車両Ｃ_ｎ−１が位置Ｘ_ｎ（自車両Ｃ_ｎの現在位置）を走行していた時点の積分値Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ）が、既に情報記憶部１０ａに保存されていることになる。

次に、車両制御ＥＣＵ１０は、自車両Ｃ_ｎの加速度誤差ｕ_ｎ−ａ_ｎの積分∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔを算出する。そして、情報記憶部１０ａに保存されている積分値Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ）を読み出す。そして、算出された積分∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔに、読み出した積分値Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ）を加算して、自車両の積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を算出する（Ｓ２１１）。すなわち、積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を、以下の数式（２）に基づいて算出する。

次に、車両制御ＥＣＵ１０は、この積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を積分フィードバック量に適用して目標加速度（目標車両状態量）ｕ_ｎ＋ｋ・Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を算出し、当該ｕ_ｎ＋ｋ・Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を加速度要求値としてエンジン制御ＥＣＵ３１及びブレーキ制御ＥＣＵ３２に送信する（Ｓ２１３）。

更に、車両制御ＥＣＵ１０は、車車間通信によって、自車両Ｃ_ｎの直後を走行する車両Ｃ_ｎ＋１に、上記積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を、積分値Ｉ_ｎとして送信する（Ｓ２１５）。以上の処理Ｓ２０５〜Ｓ２１５が、隊列走行中に順次繰り返されることにより、車両Ｃ_ｎの加速度ａ_ｎが積分フィードバック制御される。なお、車両Ｃ_ｎの直ぐ後方を走行する車両Ｃ_ｎ＋１の車両制御ＥＣＵ１０は、車両Ｃ_ｎの上記処理Ｓ２１５で送信された積分値Ｉ_ｎを受信し、車両Ｃ_ｎと同様に処理Ｓ２０５〜Ｓ２１５による走行制御処理を行う。そして、以上のような処理が、隊列を構成するすべての車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…において各々行われることにより、車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…による隊列走行が実現される。

続いて、このような隊列走行制御システム２０１による作用効果について説明する。ここでは、第１実施形態と同様に隊列走行制御システム２０１による隊列走行制御のシミュレーションを行った。そして、図７（ａ）に示すように隊列が勾配に差しかかった場合の各車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の加速度誤差Δａ_１，Δａ_２，Δａ_３を図７（ｂ）に示し、このときの誤差積分値Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３を図７（ｃ）に示している。

図７（ｂ）と図４（ｂ）とを比較して判るように、隊列走行制御システム２０１によれば、勾配の開始地点付近を含めて、更に加速度誤差Δａ_２，Δａ_３を減少させることができる。このように、隊列走行制御システム２０１によれば、路面勾配のように、隊列走行中において先頭車両から順に隊列に加わってくる外乱に対して、更に、安定性が高い隊列走行を実現することができる。

（第３実施形態）
続いて、本発明に係る隊列走行制御システムの第３実施形態について説明する。本実施形態の隊列走行制御システム３０１の物理的な構成は、図１に示すように、隊列走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。

以下、車両Ｃ_ｎが搭載する隊列走行制御システム３０１によって行われる車両Ｃ_ｎの走行制御処理について説明する（ｎ＝１，２，３，…）。なお、以下の走行制御の処理において、第１又は第２実施形態と同一又は同等の処理については、重複する説明を省略する。

図８及び図９に示すように、車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…による隊列走行が開始される（Ｓ３０１）と、車両Ｃ_ｎの隊列走行制御システム１の車両制御ＥＣＵ１０は、自車両Ｃ_ｎの現在位置Ｘ_ｎをリセットし、Ｘ_ｎ＝０とする（Ｓ３０３）。

隊列走行中において、車両制御ＥＣＵ１０は、Ｘ_ｎ＝∫Ｖ_ｎｄｔといった演算により、自車両の現在位置Ｘ_ｎを算出し更新する（Ｓ３０５）。

続いて、車両制御ＥＣＵ１０は、車車間通信により、自車両Ｃ_ｎの前方のすべての車両Ｃ_１〜Ｃ_ｎ−１の積分値Ｉ_１〜Ｉ_ｎ−１を収集する。具体的には、以下の処理Ｓ３０７，Ｓ３０９を、ｍ＝１，２，…，ｎ−１のすべてについて繰り返し行う。

すなわち、車両制御ＥＣＵ１０は、車車間通信により、自車両Ｃ_ｎの前方を走行するｍ番目の車両Ｃ_ｍから積分値Ｉ_ｍを受信する（Ｓ３０７）。ここで受信された積分値Ｉ_ｍは、車両Ｃ_ｍが、自車両Ｃ_ｎの現在位置Ｘ_ｎよりも距離Ｐ_ｎ−１＋Ｐ_ｎ−２＋…＋Ｐ_ｍだけ前方の位置を走行しているときの積分値である。従って、受信された積分値Ｉ_ｍは、当該車両Ｃ_ｍの現在位置（Ｘ_ｎ＋Ｐ_ｎ−１＋Ｐ_ｎ−２＋…＋Ｐ_ｍ）に関連付けて、積分値Ｉ_ｍ（Ｘ_ｎ＋Ｐ_ｎ−１＋Ｐ_ｎ−２＋…＋Ｐ_ｍ）と表すことができる。そして、受信されたこの積分値Ｉ_ｍ（Ｘ_ｎ＋Ｐ_ｎ−１＋Ｐ_ｎ−２＋…＋Ｐ_ｍ）は、車両制御ＥＣＵ１０の情報記憶部１０ａに一時的に保存される（Ｓ３０９）。

但し、自車両が隊列の先頭車両Ｃ_１の場合（ｎ＝１の場合）は、この処理Ｓ３０７，Ｓ３０９において、積分値Ｉ_ｍ（Ｘ_ｎ＋Ｐ_ｎ−１＋Ｐ_ｎ−２＋…＋Ｐ_ｍ）＝０とされる。

このような処理Ｓ３０７，Ｓ３０９により、前方のすべての車両Ｃ_１〜Ｃ_ｎ−１について、各々の車両が位置Ｘ_ｎ（自車両Ｃ_ｎの現在位置）を走行していた時点の積分値Ｉ_１（Ｘ_ｎ）〜Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ）が、すべて、既に情報記憶部１０ａに保存されていることになる。

次に、車両制御ＥＣＵ１０は、自車両Ｃ_ｎの加速度誤差ｕ_ｎ−ａ_ｎの積分値∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔを算出する。そして、情報記憶部１０ａに保存されている積分値Ｉ_１（Ｘ_ｎ）〜Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ）を読み出す。そして、算出された積分値∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔに、読み出した積分値Ｉ_１（Ｘ_ｎ）〜Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ）の算術平均値を加算して、積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を算出する（Ｓ３１１）。すなわち、積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を、以下の数式（３）に基づいて算出する。

次に、車両制御ＥＣＵ１０は、この積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を積分フィードバック量に適用して目標加速度（目標車両状態量）ｕ_ｎ＋ｋ・Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を算出し、当該ｕ_ｎ＋ｋ・Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を加速度要求値としてエンジン制御ＥＣＵ３１及びブレーキ制御ＥＣＵ３２に送信する（Ｓ３１３）。

更に、車両制御ＥＣＵ１０は、車車間通信によって、自車両Ｃ_ｎの後方を走行するすべての車両Ｃ_ｎ＋１，Ｃ_ｎ＋２，Ｃ_ｎ＋３，…に、上記積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を、積分値Ｉ_ｎとして送信する（Ｓ３１５）。以上の処理Ｓ３０５〜Ｓ３１５が、隊列走行中に順次繰り返されることにより、車両Ｃ_ｎの加速度ａ_ｎが積分フィードバック制御される。なお、車両Ｃ_ｎの後方を走行するすべての車両Ｃ_ｎ＋１，Ｃ_ｎ＋２，Ｃ_ｎ＋３，…の車両制御ＥＣＵ１０は、車両Ｃ_ｎの上記処理Ｓ３１５で送信された積分値Ｉ_ｎを受信し、車両Ｃ_ｎと同様に処理Ｓ３０５〜Ｓ３１５による走行制御処理を行う。そして、以上のような処理が、隊列を構成するすべての車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…において各々行われることにより、車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…による隊列走行が実現される。

続いて、このような隊列走行制御システム３０１による作用効果について説明する。ここでは、隊列走行制御システム３０１による３台の車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の隊列走行制御において、隊列が勾配に差しかかり、更に、２台目の車両Ｃ_２にのみ外乱が加わった場合をシミュレーションした。そして、このときの各車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の加速度誤差Δａ_１，Δａ_２，Δａ_３を図１０（ｂ）に示し、このときの誤差積分値Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３を図１０（ｃ）に示している。

また、比較のため、図１０（ｂ）中に加速度誤差Δａ_３＿ｃの線図を、図１０（ｃ）中に誤差積分値Ｉ_３＿ｃの線図を重ねて示している。これらの加速度誤差Δａ_３＿ｃ及び誤差積分値Ｉ_３＿ｃは、他の条件を変えずに、車両Ｃ_３が前述の第２実施形態の走行制御を行ったとした場合の車両Ｃ_３の加速度誤差、誤差積分値を表している。

図１０（ｂ）に示すように、外乱Ｚによって車両Ｃ_２の加速度が乱れたときには、それに伴って車両Ｃ_３の加速度も乱れることになる。ここで、図１０（ｂ）によれば、外乱Ｚに起因する加速度誤差Δａ_３は、加速度誤差Δａ_３＿ｃに比較してより小さくなっており、加速度の乱れが抑えられていることが判る。このように、隊列走行制御システム３０１によれば、隊列内の一部の車両にのみ外乱が加わった場合に、その直ぐ後方の車両の加速度の乱れを抑制することができるので、更に、安定性が高い隊列走行を実現することができる。

（第４実施形態）
続いて、本発明に係る隊列走行制御システムの第４実施形態について説明する。本実施形態の隊列走行制御システム４０１の物理的な構成は、図１に示すように、隊列走行制御システム１と同様であるので、重複する説明は省略する。

以下、車両Ｃ_ｎが搭載する隊列走行制御システム４０１によって行われる車両Ｃ_ｎの走行制御処理について説明する（ｎ＝１，２，３，…）。この走行制御処理は、図１１に示すように、前述の隊列走行制御システム３０１による処理Ｓ３１１（図９参照）を、以下に説明する処理Ｓ４１１に差し替えたものである。なお、図１１において、図９の処理と同一の処理には同一の符号を付し、以下、重複する説明を省略する。

処理Ｓ４１１では、車両制御ＥＣＵ１０は、自車両Ｃ_ｎの加速度誤差ｕ_ｎ−ａ_ｎの積分値∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔを算出する。更に、各積分値Ｉ_１（Ｘ_ｎ）〜Ｉ_ｎ−１（Ｘ_ｎ）に対して、それぞれ重みｗ_１〜ｗ_ｎ−１を乗じて加重平均値を算出する。但し、車両Ｃ_ｊから得られた積分値Ｉ_ｊ（Ｘ_ｎ）に係る重みｗ_ｊは（ｊ＝１，２，…，ｎ−１）、自車両Ｃ_ｎと車両Ｃ_ｊとの距離が大きくなるほど重みｗ_ｊが小さくなるように設定され、ｗ_ｎ−１＞ｗ_ｎ−２＞…＞ｗ_１となるように定められる。例えば、各重みｗ_ｊは、自車両Ｃ_ｎと車両Ｃ_ｊとの距離に反比例するように設定してもよい。そして、算出された積分値∫（ｕ_ｎ−ａ_ｎ）ｄｔに、上記の加重平均値を加算して、積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を算出する（Ｓ４１１）。すなわち、積分値Ｉ_ｎ（Ｘ_ｎ）を、以下の数式（４）に基づいて算出する。

このような図１１に示す処理が、隊列を構成するすべての車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…において各々行われることにより、車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…による隊列走行が実現される。

続いて、このような隊列走行制御システム４０１による作用効果について説明する。ここでは、隊列走行制御システム４０１による３台の車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の隊列走行制御において、隊列が勾配に差しかかり、更に、２台目の車両Ｃ_２にのみ外乱が加わった場合をシミュレーションした。そして、このときの各車両Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の加速度誤差Δａ_１，Δａ_２，Δａ_３を図１２（ｂ）に示し、このときの誤差積分値Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３を図１２（ｃ）に示している。

また、比較のため、図１２（ｂ）中に加速度誤差Δａ_３＿ｄの線図を、図１２（ｃ）中に誤差積分値Ｉ_３＿ｄの線図を重ねて示している。これらの加速度誤差Δａ_３＿ｄ及び誤差積分値Ｉ_３＿ｄは、他の条件を変えずに、車両Ｃ_３が前述の第３実施形態の走行制御を行ったとした場合の車両Ｃ_３の加速度誤差、誤差積分値を表している。

図１２（ｃ）に示すように、外乱Ｚによって車両Ｃ_２の加速度が乱れたときに、誤差積分値Ｉ_３は誤差積分値Ｉ_３＿ｄに比べて立ち上がりが素早いことが判る。そして、図１２（ｂ）に示すように、外乱Ｚに起因する加速度誤差Δａ_３は、加速度誤差Δａ_３＿ｄに比較して、素早く加速度の乱れが軽減されていることが判る。従って、隊列走行制御システム４０１によれば、隊列内の一部の車両にのみ外乱が加わった場合に、その直ぐ後方の車両においては、応答性を確保しながら上記外乱の影響を軽減し、素早く加速度誤差を減らすことができる。従って、更に安定性が高い隊列走行を実現することができる。

本発明は、複数の車両が隊列を組んで走行する隊列走行で車両の走行状態を制御する隊列走行制御システムに関するものであり、路面勾配などの外乱に対する安定性が高い隊列走行を実現するものである。

１…隊列走行制御システム、１０…車両制御ＥＣＵ（走行状態制御手段）、２６…無線制御ＥＣＵ（先行車関連情報取得手段）、２６ａ…無線アンテナ（先行車関連情報取得手段）、Ｃ_１，Ｃ_２，・・・，Ｃ_ｎ…車両、Ｉ_１，Ｉ_２，・・・，Ｉ_ｎ…積分値（先行車関連情報）。

Claims (4)

1. 複数の車両が隊列を組んで走行する隊列走行で前記車両の走行状態を制御する隊列走行制御システムであって、
   前記隊列内で自車両に先行する先行車両に関する先行車関連情報を取得する先行車関連情報取得手段と、
   前記先行車情報取得手段により取得された前記先行車関連情報に基づいて自車両の目標車両状態量を演算し、自車両の車両状態量を制御する走行状態制御手段と、を備え、
   前記先行車関連情報は、
   前記先行車両の目標車両状態量と実車両状態量との誤差の積分量を含むことを特徴とする隊列走行制御システム。
2. 前記走行状態制御手段は、
   前記先行車両が自車両の現在位置を走行していた時点における前記先行車関連情報に基づいて、自車の目標車両状態量を演算することを特徴とする請求項１に記載の隊列走行制御システム。
3. 前記走行状態制御手段は、
   複数の前記先行車両から得られた複数台分の前記先行車関連情報を平均した平均量に基づいて、自車の目標車両状態量を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の隊列走行制御システム。
4. 前記走行状態制御手段は、
   複数の前記先行車両から得られた複数台分の前記先行車関連情報の各々に、自車両から各々の先行車両までの距離に対応した重み付けを施して平均した加重平均量に基づいて、自車の目標車両状態量を演算することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の隊列走行制御システム。
   
   

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