車群走行支援装置
【課題】エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる車群走行支援装置を提供する。
【解決手段】回生制動可能に構成された車両を有する車群の走行を支援する車群走行制御部１であって、車群内の走行順位ごとの走行計画及び車両の回生能力に基づいて回生可能な回生エネルギーを走行順位ごとに算出し、回生エネルギーに基づいて車群全体のエネルギー効率を車群内の車両の並び方ごとに算出するエネルギー効率算出部１２と、エネルギー効率に基づいて車群内の車両の並び方を決定し走行を支援する走行支援部１３と、を備えることで、走行順位による走行計画の違い、及び各車両の回生能力の違いを加味して車両の並び方ごとに車群全体のエネルギー効率を算出することができるので、車群全体としてエネルギー効率の良い車両の並び方を決定することが可能となる。
【解決手段】回生制動可能に構成された車両を有する車群の走行を支援する車群走行制御部１であって、車群内の走行順位ごとの走行計画及び車両の回生能力に基づいて回生可能な回生エネルギーを走行順位ごとに算出し、回生エネルギーに基づいて車群全体のエネルギー効率を車群内の車両の並び方ごとに算出するエネルギー効率算出部１２と、エネルギー効率に基づいて車群内の車両の並び方を決定し走行を支援する走行支援部１３と、を備えることで、走行順位による走行計画の違い、及び各車両の回生能力の違いを加味して車両の並び方ごとに車群全体のエネルギー効率を算出することができるので、車群全体としてエネルギー効率の良い車両の並び方を決定することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車群走行を支援する車群走行支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車群走行を支援する装置として、車群の形成を支援する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の装置は、車群内の各車両から受信した制動特性から各車両の制動距離を算出し、制動距離の長い車両を前方に配置するように車群を形成させるものである。
【特許文献１】特開平１０−２９３８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の車群走行支援装置にあっては、例えば回生システムを持つハイブリット車両が車群内に存在した場合、先行車両の制動に伴い後続のハイブリット車両において回生能力を超える制動が生じる場合がある。このような事態が生じた場合、車群全体としてエネルギーの効率化が妨げられるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる車群走行支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明に係る車群走行支援装置は、回生制動可能に構成された車両を有する車群の走行を支援する車群走行支援装置であって、車群内の走行順位ごとの走行計画及び車両の回生能力に基づいて回生可能な回生エネルギーを走行順位ごとに算出し、回生エネルギーに基づいて車群全体のエネルギー効率を車群内の車両の並び方ごとに算出するエネルギー効率算出手段と、エネルギー効率に基づいて車群内の車両の並び方を決定し走行を支援する車両順位支援手段と、を備えて構成される。
【０００６】
この発明によれば、車群内の走行順位ごとの走行計画、及び回生制動可能に構成された車両の回生能力に基づいて、車両の走行順位ごとの回生エネルギーを算出し、算出した回生エネルギーに基づいて車群全体のエネルギー効率を、車群内の車両の並び方ごとにそれぞれ算出し、算出したエネルギー効率に基づいて車両の並び方を決定して走行支援することができる。このように、走行順位による走行計画の違い、及び各車両の回生能力の違いを加味して車両の並び方ごとに車群全体のエネルギー効率を算出することができるので、車群全体としてエネルギー効率の良い車両の並び方を決定することが可能となる。よって、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる。
【０００７】
ここで、エネルギー効率算出手段は、走行計画として加速度パターンを用い、加速度パターン及び車両の回生能力に基づいて回生制動の減速度及び回生制動の頻度を算出して回生エネルギーを走行順位ごとに算出してもよい。
【０００８】
また、車両順位支援手段は、エネルギー効率が最大となる車両の並び方で走行するように支援することが好適である。このように構成することで、エネルギー効率の最も優れた車両の並び方を決定し走行支援することができる。
【０００９】
また、エネルギー効率算出手段は、回生能力として最大回生減速度及びエネルギー蓄積容量を用いることが好適である。このように構成することで、バッテリ等の容量の制限を考慮して、車群全体のエネルギー効率を算出することができる。これにより、車群全体のエネルギー効率を精度良く算出することが可能となるので、エネルギー効率の優れた車両の並び方を的確に決定して走行支援することができる。
【００１０】
また、エネルギー効率算出手段は、車両の並び方の違いに基づいた空気抵抗を考慮して車群全体のエネルギー効率を算出することが好適である。このように構成することで、車群走行における空気抵抗減少効果を考慮して、車群全体のエネルギー効率を算出することができる。これにより、車群全体のエネルギー効率を精度良く算出することが可能となるので、エネルギー効率の優れた車両の並び方を的確に決定して走行支援することができる。
【００１１】
さらに、車群が手動運転車両に追従して走行する際に、手動運転車両が後続追従車両の最大回生減速度を超える減速を行った場合には、後続追従車両の回生能力を超える減速分の減速度だけ手動運転車両の減速度を小さくする減速度制御手段を備えることが好適である。
【００１２】
このように構成することで、後続車両が回生能力を超えた制動を行うことにより力学エネルギーを熱廃棄等することを回避することができるので、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
本実施形態に係る車群走行支援装置は、車群の走行を支援する装置であって、例えば、車群内の車両順位を決定して走行させる場合に好適に採用されるものである。
【００１６】
最初に、本実施形態に係る車群走行支援装置（車群走行制御部）の構成を説明する。図１は本発明の実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両３の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示す車両３は、例えば、自動運転機能を有し車群走行可能に構成された車両であって、モータ（不図示）及びバッテリ（不図示）を含むハイブリットシステム３０を備えている。
【００１８】
ハイブリットシステム３０は、エンジン及びモータの２つの駆動源を、単独であるいは組み合わせて駆動させることにより車両３を走行させる機能を有している。モータは、バッテリから供給される電力、あるいは発電機（不図示）を介して供給される電力により駆動する機能を有している。また、ハイブリットシステム３０は、回生ブレーキあるいは発電機により、モータを回転させて運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生制御を行う機能を有している。すなわち、モータは発電機としても機能する。そして、ハイブリットシステム３０は、得られた電気エネルギーをバッテリに充電する機能を有している。また、ハイブリットシステム３０は、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０に接続され、ＥＣＵ１０から出力される信号に基づいて駆動制御、回生制御を行う機能を有している。
【００１９】
また、車両３は、例えば、センサ２０、ナビゲーションシステム２１、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２２、通信装置２３、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０、操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３を備えている。ここで、ＧＰＳは、衛星を用いた計測システムのことであり、自車両の現在位置の把握に好適に用いられるものである。また、ＥＣＵは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）、及び入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。
【００２０】
センサ２０は、車両３の周囲の走行環境情報や、車両３の車両状態情報を取得する機能を有している。センサ２０としては、例えば、車両３の走行レーンを認識するためのレーン認識センサや画像センサ、車両３の周辺の障害物や後続車両を検知し距離情報を取得する電磁波センサやミリ波センサ、ヨーレートを計測するヨーレートセンサ、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出するセンサ、モータの回転数を検出するセンサ、エンジンの回転数を検出するセンサ、ハンドル舵角及びタイヤ角を検知する舵角センサ、加速度を検出する加速度センサ、車輪速を計測する車輪速センサ等が用いられる。また、センサ２０は、取得した情報をＥＣＵ１０へ出力する機能を有している。
【００２１】
ナビゲーションシステム２１は、所定地点（例えば目的地）までの経路案内等を行う機能を有している。また、ナビゲーションシステム２１は、例えば地図データベースから現在走行中付近の道路情報を読み出し、その道路情報をナビ信号としてＥＣＵ１０へ出力する機能を有している。さらに、ナビゲーションシステム２１は、信号機点灯情報等の交通情報をナビ信号としてＥＣＵ１０へ出力する機能を有している。
【００２２】
ＧＰＳ受信機２２は、車両３の位置情報を受信する機能を有している。また、ＧＰＳ受信機２２は、受信した位置情報をＥＣＵ１０へ出力する機能を有している。
【００２３】
通信装置２３は、路側に配置された走行支援装置や他車両と情報を送受信する機能を有している。通信装置２３は、ＥＣＵ１０と入出力可能に構成されており、受信した情報をＥＣＵ１０へ出力するとともに、ＥＣＵ１０から入力した情報を送信する機能を有している。
【００２４】
ＥＣＵ１０は、車群走行計画生成部１１、エネルギー効率算出部（エネルギー効率算出手段）１２及び走行支援部（車両順位支援手段）１３を備えており、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３により車群走行制御部１が構成されている。
【００２５】
車群走行計画生成部１１は、走行計画として、例えば、時刻又は距離に依存した速度を示す速度パターン、及び、時刻又は距離に依存した加速度を示す加速度パターンを生成する機能を有している。車群走行計画生成部１１は、車群全体の走行計画として、車群内の走行順位（配置）ごとに走行計画を生成する機能を有している。例えば、車車間通信等によって車群を構成する車両数を把握して、当該車両数に応じた数の走行計画を生成する機能を有している。
【００２６】
車群走行計画生成部１１は、例えば図２に示すように、車群内の走行順位ごとに所定時刻における目標進行位置を設定する機能を有している。図２は、３台の車両からなる車群において、各車両の目標進行位置の時間依存性を示すグラフであり、縦軸が目標進行位置、横軸が時間を示している。また、時刻ｔにおける先頭から１台目と２台目との車間距離をＬ１、２台目と３台目との車間距離をＬ２として示している。車群走行においては、フェールセーフ等のため、速度に応じて車間距離Ｌ１、Ｌ２等を広げる走行計画を採用することが好適である。このため、安全性や車群形成に必要な車間、乗り心地等を考慮した理想的な車群内の車両の走行計画は、走行順位によって加速度パターンが異なるものとなる。車群走行計画生成部１１は、例えば、図２に示す目標進行位置に基づいて、走行順位ごとに速度パターン及び加速度パターンを生成する機能を有している。また、車群走行計画生成部１１は、生成した走行順位ごとの速度パターン及び加速度パターンをエネルギー効率算出部１２へ出力する機能を有している。
【００２７】
エネルギー効率算出部１２は、車群走行計画生成部１１が出力した走行順位ごとの加速度パターン、及び車両３の回生能力に基づいて回生可能な回生エネルギーを算出する機能を有している。車両３の回生能力は、例えば回生制動が可能な最大減速度（最大回生減速度）により規定される。また、最大回生減速度は、例えばハイブリットシステム３０に備わる回生機構やバッテリの入力密度等により規定される。エネルギー効率算出部１２は、所定の走行順位において、加速度パターンの減速度が車両３の回生能力を超えていなければ、減速区間の減速度を回生制動時の減速度（回生減速度）とする機能を有している。一方、例えば、加速度パターンの減速度が最大回生減速度を超えていれば、最大回生減速度を回生減速度とする機能を有している。すなわち、エネルギー効率算出部１２は、速度パターン及び回生能力に基づいて、走行行程において行う回生制動の加速度パターンを生成する機能を有している。そして、この回生制動による加速度パターンに基づいて、回生減速度と回生制動の頻度を入力し、回生制動によりバッテリに充電することができるエネルギー（回生エネルギー）を算出する機能を有している。また、エネルギー効率算出部１２は、同様の算出方法で、全ての走行順位において、車両３の回生エネルギーを算出する機能を有している。さらに、車車間通信等により、車両３以外に回生制動可能な車両の存在を認識した場合には、同様の方法で、回生制動可能な車両について、走行順位ごとに回生エネルギーを算出する機能を有している。
【００２８】
そして、エネルギー効率算出部１２は、算出した走行順位ごとの回生エネルギーに基づいて、車群内の車両の並び方ごとにエネルギー効率を算出する機能を有している。例えば、所定の車両の並び方において、各車両の回生可能な回生エネルギーの総和を計算し、車群全体の回生エネルギーとする機能を有している。そして、全ての車両の並び方ごとに車群全体の回生エネルギーを算出する機能を有している。そして、算出した車群全体の回生エネルギーに基づいて、車両の並び方ごとにエネルギー効率を算出する機能を有している。エネルギー効率算出部１２は、車群全体の回生エネルギーが大きくなるほど、エネルギー効率を大きく計算する機能を有している。例えば、エネルギー効率として、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比が用いられる。また、エネルギー効率算出部１２は、算出したエネルギー効率を走行支援部１３へ出力する機能を有している。
【００２９】
走行支援部１３は、エネルギー効率算出部１２が全ての車両の並び方ごとに算出したエネルギー効率に基づいて、車両の並び方を決定する機能を有している。走行支援部１３は、例えば、算出した車群全体でのエネルギー効率のうち、エネルギー効率が最大となる車両の並び方、すなわち、車群全体での回生エネルギーが最大となる車両の並び方を、支援目標に設定する機能を有している。そして、走行支援部１３は、設定した走行順位となるように操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２、スロットルアクチュエータ３３及びハイブリットシステム３０に対して走行支援を行う機能を有している。操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３は、車両の走行を制御する機械的な構成要素である。操舵アクチュエータ３１として、例えば操舵角制御モータ等が用いられる。ブレーキアクチュエータ３２として、例えば各車輪のブレーキ油圧の調整を行うバルブ等が用いられる。スロットルアクチュエータ３３として、例えばスロットルバルブが用いられる。また、走行支援部１３は、設定した車両の並び方を通信装置２３へ出力し、通信装置２３を介して目標とする走行順位を車群内の他車両に送信させる機能を有している。
【００３０】
次に、第１実施形態に係る車群走行制御部１の動作について説明する。図３は、第１実施形態に係る車群走行制御部１の動作を示すフローチャートである。図３に示す制御処理は、例えばイグニッションオンされてから、あるいは車両３に備わる実行ボタンがＯＮされてから所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車群が３台のハイブリット車両３Ａ〜３Ｃで構成されている例を説明する。また、ハイブリット車両３Ａ〜３Ｃは車両３と同一構成とし、図３に示す制御処理は、車両３Ａに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００３１】
図３に示す制御処理は、走行計画入力処理から開始される（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車群走行計画生成部１１により生成された車群内の走行順位１〜３の走行計画を入力する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば図４（ｂ）に示す速度パターンＶ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）を入力する。図４（ｂ）において、縦軸は速度、横軸は時間を示しており、速度パターンＶ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）は、それぞれ走行順位１、２、３の場合の速度パターンである。入力する速度パターンＶ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）は、走行順位が大きくなるに連れて制動距離が大きくなる、すなわち走行順位が大きくなるに連れて加減速の絶対値が小さくなる速度パターンである。また、エネルギー効率算出部１２は、図４（ｂ）に示す速度パターンＶ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）に対応する車両順位１〜３の加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）をそれぞれ入力する（図４（ａ））。図４（ａ）において、縦軸は加速度、横軸は時間を示している。Ｓ１０の処理により、例えば図５（ａ）に示すように、走行順位ごとの走行計画のテーブルを作成することができる。Ｓ１０の処理が終了すると、最大回生減速度入力処理へ移行する（Ｓ１２）。
【００３２】
Ｓ１２の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車群を構成するハイブリット車両３Ａ〜３Ｃのそれぞれの最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを入力する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば自車両のメモリ上に格納された諸元情報に基づいて車両３Ａの最大回生減速度ａｌ_Ａを入力する。また、例えば通信装置２３による車車間通信によってＥＣＵ１０に出力された車両諸元情報に基づいて車両３Ｂ、３Ｃの最大回生減速度ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを入力する。Ｓ１２の処理により、例えば図５（ｂ）に示すように、車両ごとの最大回生減速度のテーブルを作成することができる。Ｓ１２の処理が終了すると、回生エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ１４）。
【００３３】
Ｓ１４の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車群全体の回生エネルギーＪを算出する処理である。エネルギー効率算出部１２は、車両３Ａ〜３Ｃの各車両を走行順位１〜３とした場合において、目標とする走行行程全体で回生可能な回生エネルギーＪｎ（ｎ：車両順位）をそれぞれ算出する。まず、エネルギー効率算出部１２は、加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）と各車両の最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃに基づいて、回生制動時の回生減速度を算出する。加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）により規定される減速度の絶対値が最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃの絶対値を超えていなければ、回生ブレーキが有効に作動するため、加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）により規定される減速度が回生減速度となる。一方、車両の回生能力を超えた場合、すなわち最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを超えた場合には、回生ブレーキはそれ以上の制動力を発生させることができないので、回生ブレーキとともに油圧ブレーキ等を作動させて最大回生減速度を超えた分の減速度を発生させる。すなわち、最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを超える減速度の場合には、回生減速度は最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃとなり、超えた分の減速度に係るエネルギーは油圧ブレーキ作動により熱廃棄される。このため、エネルギー効率算出部１２は、各走行順位における減速度の絶対値が各車両３Ａ〜３Ｃの最大回生減速度の絶対値より大きいか否かを判定する。
【００３４】
ここで、説明理解の容易性を考慮して、各車両３Ａ〜３Ｃのうち車両３Ａの場合を例に説明する。なお、車両３Ａの最大回生減速度ａｌ_Ａは、図４（ａ）の２点鎖線で示す大きさであるとする。
【００３５】
例えば、走行順位１で車両３Ａが走行する場合には、加速度パターンａ１（ｔ）に基づいた走行制御となるので、減速時に発生させる減速度は、最大回生減速度ａｌ_Ａよりも大きくなる。このため、走行順位１で車両３Ａが走行する場合の回生減速度ａｒは、車両３Ａの最大回生減速度ａｌ_Ａとなる。同様に、走行順位２で車両３Ａが走行する場合の回生減速度ａｒは、車両３Ａの最大回生減速度ａｌ_Ａとなる。一方、走行順位３で車両３Ａが走行する場合には、加速度パターンａ３（ｔ）に基づいた走行制御となるので、減速時に発生させる減速度は、最大回生減速度ａｌ_Ａよりも小さくなる。このため、走行順位３で車両３Ａが走行する場合の回生減速度ａｒは、加速度パターンａ３（ｔ）に規定される減速度となる。
【００３６】
エネルギー効率算出部１２は、算出した回生減速度ａｒに基づいて回生エネルギーを生成し、走行行程全体で回生可能な回生エネルギーＪｎを算出する。エネルギー効率算出部１２は、例えば、車両３Ａが所定の走行順位で走行する際に、回生可能なエネルギーを全走行行程に渡って時間積分して、回生エネルギーＪｎを算出する。ここで、車両３Ａの重量をｍ、制動力をＦｒとすると、車両３Ａが走行順位ｎで走行する場合の回生エネルギーＪｎは、以下式１で表される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
式１を用いることで、回生減速度ａｒ及び回生制動の頻度に基づいて走行行程全体の回生エネルギーＪｎを算出できる。エネルギー効率算出部１２は、式１を用いて車両３Ａが走行順位１〜３で走行した場合における回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を算出する。同様に、車両３Ｂ、３Ｃについても、走行順位１〜３で走行した場合における回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を算出する。
【００３９】
次に、エネルギー効率算出部１２は、各車両３Ａ〜３Ｃの車両の並び方を導出し、車群全体の回生エネルギーＪを算出する。エネルギー効率算出部１２は、車両数が３であるので３！通りの並び方に対して、算出した回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を割り当てる。例えば、図５（ａ）の走行順位と図５（ｂ）の車両とを組み合わせて、図５（ｃ）に示すように、走行順位ごとに算出した回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を割り当てて、車両の並び方ごとに回生エネルギーＪを算出する。ここで、回生エネルギーＪは、回生エネルギーＪ１〜Ｊ３の総和で表現される。このように、エネルギー効率算出部１２は、６通りの全ての車両の並び方について、回生エネルギーＪを算出する。回生エネルギーＪを算出すると、Ｓ１４の処理が終了し、車両順位決定処理へ移行する（Ｓ１６）。
【００４０】
Ｓ１６の処理は、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３が実行し、Ｓ１４の処理で生成した回生エネルギーＪに基づいて、エネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比によってエネルギー効率を算出する。よって、回生エネルギーＪが大きいほど、エネルギー効率が大きくなる。次に、走行支援部１３は、エネルギー効率が最も大きい車両の並び方を選択する。例えば図５（ｃ）に示す６つの回生エネルギーＪの中から、最も大きい回生エネルギーＪとなる車両の並び方を採用する。Ｓ１６の処理が終了すると、図３に示す制御処理を終了する。
【００４１】
図３に示す制御処理を実行することにより、エネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定することができる。走行支援部１３は、図３に示す制御処理により決定した車両の並び方になるように、車両３Ａのハイブリットシステム３０、操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３に対して命令を出力する。そして、通信装置２３を介して、車両３Ｂ、３Ｃに対して決定した車両の並び方を送信する。車両３Ｂ、３Ｃが、受信した車両の並び方に基づいて走行することで、図３に示す制御処理で決定した車両の並び方で車群走行することが可能となる。これにより、エネルギー効率が良い車両の並び方で車群走行することができる。
【００４２】
以上、第１実施形態に係る車群走行制御部１によれば、車群内の走行順位１〜３ごとの加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）、及び回生制動可能に構成された車両３Ａ〜３Ｃの回生能力に基づいて、車両３Ａ〜３Ｃの走行順位１〜３ごとの回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を算出し、算出した回生エネルギーＪ１〜Ｊ３に基づいて車群全体のエネルギー効率を、車群内の車両３Ａ〜３Ｃの並び方ごとにそれぞれ算出し、算出したエネルギー効率に基づいて車両３Ａ〜３Ｃの並び方を決定して走行支援することができる。このように、走行順位１〜３による加速度パターンの違い、及び車両３Ａ〜３Ｃの回生能力の違いを加味して車両３Ａ〜３Ｃの並び方ごとに車群全体のエネルギー効率を算出することができるので、車群全体としてエネルギー効率の良い車両の並び方を決定することが可能となる。よって、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる。すなわち、車群全体の燃費向上、排出ＣＯ２の低減を図ることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る車群走行制御装置（車群走行制御部）は、第１実施形態に係る車群走行制御部１とほぼ同様に構成されるものであって、車群走行制御部１と比べ、車両の回生能力としてバッテリの蓄電可能容量を考慮して車群全体のエネルギー効率を算出する点が相違する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００４４】
本実施形態に係る車群走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る車群走行制御部は、第１実施形態に係る車群走行制御部１と同様に構成されており、エネルギー効率算出部１２が有する機能が相違する。
【００４５】
エネルギー効率算出部１２は、車両の回生能力として、バッテリのＳＯＣを考慮する機能を有している。例えば、満充電状態までの充電量（充電可能容量）を所定のタイミングでセンサ２０から入力し、回生エネルギーと充電可能なエネルギーとに基づいて車群全体で廃棄するエネルギーを算出する機能を有している。そして、廃棄エネルギーが小さくなるほどエネルギー効率が良くなるように、エネルギー効率を算出する機能を有している。例えば、エネルギー効率として、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比が用いられる。その他の機能については、第１実施形態に係るエネルギー効率算出部１２と同様である。
【００４６】
次に、第２実施形態に係る車群走行制御部の動作について説明する。図６は、第２実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。図６に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両３に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車群が３台のハイブリット車両３Ａ〜３Ｃで構成されている例を説明する。また、ハイブリット車両３Ａ〜３Ｃは車両３と同一構成とし、図６に示す制御処理は、車両３Ａに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００４７】
図６に示す制御処理は、走行計画入力処理から開始される（Ｓ２０）。Ｓ２０の処理は、車群内の走行順位１〜３の減速区間の走行計画を入力する処理であり、図３のＳ１０の処理と同様である。これにより、例えば図７（ａ）に示すように、走行順位ごとの走行計画のテーブルを作成することができる。Ｓ２０の処理が終了すると、最大回生減速度入力処理へ移行する（Ｓ２２）。
【００４８】
Ｓ２２の処理は、車群を構成するハイブリット車両３Ａ〜３Ｃのそれぞれの最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを入力する処理であり、図３のＳ１２の処理と同様ある。これにより、例えば図７（ｂ）に示すように、車両ごとの最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃのテーブルを作成することができる。Ｓ２２の処理が終了すると、充電可能容量算出処理へ移行する（Ｓ２４）。
【００４９】
Ｓ２４の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車両３Ａ〜３Ｃの充電可能容量を算出する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば、車両３Ａ〜３Ｃの諸元情報等に基づいてバッテリの充電容量を入力し、バッテリの充電容量から現在のＳＯＣを減算して充電可能容量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃを算出する。例えば図７（ｂ）に示すように、車両３Ａ〜３Ｃごとの充電可能容量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃのテーブルを作成することができる。Ｓ２４の処理が終了すると、回生エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ２６）。
【００５０】
Ｓ２６の処理は、車両３Ａ〜３Ｃの各車両を走行順位１〜３とした場合において、目標とする走行行程全体で回生可能な回生エネルギーＪｎ（ｎ：車両順位）をそれぞれ算出する処理であり、図３のＳ１４の処理と同様である。Ｓ２６の処理が終了すると、車両順位決定処理へ移行する（Ｓ２８）。
【００５１】
Ｓ２８の処理は、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３が実行し、Ｓ２４の処理で算出した充電可能容量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、及び、Ｓ２６の処理で生成した回生エネルギーＪｎに基づいて、エネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定する処理である。エネルギー効率算出部１２は、充電可能容量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、及び回生エネルギーＪｎに基づいて車群全体で廃棄する廃棄エネルギーＪＨを算出する。例えば、先頭から車両３Ａ、３Ｂ、３Ｃの順に並ぶ車両の並び方の場合、廃棄エネルギーＪＨは以下の式２で表される。
【数２】
【００５２】
エネルギー効率算出部１２は、式２を用いて、全ての車両の並び方について廃棄エネルギーＪＨを算出する。これにより、図７（ｃ）に示すように、全ての車両の並び方についての廃棄エネルギーＪＨのテーブルを作成することができる。エネルギー効率算出部１２は、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比によってエネルギー効率を算出する。よって、廃棄エネルギーＪＨが小さいほど、エネルギー効率が大きくなる。次に、走行支援部１３は、エネルギー効率が最も大きい車両の並び方を選択する。例えば図７（ｃ）に示す６つの廃棄エネルギーＪＨの中から、最も小さい廃棄エネルギーＪＨとなる車両の並び方を採用する。Ｓ２８の処理が終了すると、図６に示す制御処理を終了する。
【００５３】
図６に示す制御処理を実行することにより、バッテリの容量を考慮してエネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定することができる。走行支援部１３は、図６に示す制御処理により決定した車両の並び方になるように、車両３Ａのハイブリットシステム３０、操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３に対して命令を出力する。そして、通信装置２３を介して、車両３Ｂ、３Ｃに対して決定した車両の並び方を送信する。車両３Ｂ、３Ｃが、受信した車両の並び方に基づいて走行することで、図６に示す制御処理で決定した車両の並び方で車群走行することが可能となる。これにより、エネルギー効率が良い車両の並び方で車群走行することができる。
【００５４】
以上、第２実施形態に係る車群走行制御部によれば、時々刻々と変化するバッテリの容量の制限を考慮して、その時点での（すなわち、局所的な）車群全体のエネルギー効率を算出することができる。これにより、時々刻々と変化する回生能力を有効に生かす走行順位を決定することが可能となる。そして、車群全体のエネルギー効率を精度良く算出することが可能となるので、エネルギー効率の優れた車両の並び方を的確に決定して走行支援することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る車群走行制御装置（車群走行制御部）は、第１実施形態に係る車群走行制御部１とほぼ同様に構成されるものであって、車群走行制御部１と比べ、車群走行特有の空気抵抗を考慮して車群全体のエネルギー効率を算出する点が相違する。なお、第３実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００５６】
本実施形態に係る車群走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る車群走行制御部は、第１実施形態に係る車群走行制御部１と同様に構成されており、エネルギー効率算出部１２が有する機能が相違する。
【００５７】
エネルギー効率算出部１２は、車群内の車両配置によって変動する空気抵抗を算出し、空気抵抗により消費される消費エネルギーを算出する機能を有している。例えば、エネルギー効率算出部１２は、車群（隊列）を構成する車両のボディー形状、車間距離及び並び方等によって、隊列の前面投影面積、及び隊列全体の空気抵抗係数を算出し、前面投影面積、空気抵抗係数、及び空気の粘度等に基づいて、隊列全体の空気抵抗を算出する機能を有している。そして、空気抵抗に基づいて車両の並び方ごとに消費エネルギーを算出する機能を有している。また、エネルギー効率算出部１２は、走行抵抗が小さくなるほどエネルギー効率が良くなるように、エネルギー効率を算出する機能を有している。例えば、エネルギー効率として、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比が用いられる。その他の機能については、第１実施形態に係るエネルギー効率算出部１２と同様である。
【００５８】
次に、第３実施形態に係る車群走行制御部の動作について説明する。図８は、第３実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。図８に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両３に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車群が３台のハイブリット車両３Ａ〜３Ｃで構成されている例を説明する。また、ハイブリット車両３Ａ〜３Ｃは車両３と同一構成とし、図８に示す制御処理は、車両３Ａに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００５９】
図８に示す制御処理は、走行計画入力処理から開始される（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理は、車群内の走行順位１〜３の減速区間の走行計画を入力する処理であり、図３のＳ１０の処理と同様である。これにより、例えば図９（ａ）に示すように、走行順位ごとの走行計画のテーブルを作成することができる。Ｓ３０の処理が終了すると、情報入力処理へ移行する（Ｓ３２）。
【００６０】
Ｓ３２の処理は、車群を構成するハイブリット車両３Ａ〜３Ｃのそれぞれの最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃ及びボディー形状を入力する処理である。最大回生減速度を入力する処理は、図３のＳ１２の処理と同様ある。また、エネルギー効率算出部１２は、車両３Ａ〜３Ｃのそれぞれの諸元情報から最大回生減速度を入力するとともに、各車両のボディー形状に関する情報を入力する。ボディー形状は、トラック、１ＢＯＸ、セダン、オープン等、数種類に分類されている。これにより、例えば図９（ｂ）に示すように、最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃ及びボディー形状Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃのテーブルを作成することができる。Ｓ３２の処理が終了すると、消費エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ３４）。
【００６１】
Ｓ３４の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車群全体の空気抵抗分の消費エネルギーＪａｉｒを算出する処理である。まず、エネルギー効率算出部１２は、隊列全体の空気抵抗Ｒａｉｒを算出する。例えば、空気の粘度をρ、隊列の前面投影面積をＳ、空気抵抗係数をＣｄとすると、隊列全体の空気抵抗Ｒａｉｒは、以下の式３で表される。
【００６２】
【数３】
【００６３】
エネルギー効率算出部１２は、式３を用いて空気抵抗Ｒａｉｒを算出し、算出した空気抵抗Ｒａｉｒを用いて空気抵抗による消費エネルギーＪａｉｒを算出する。消費エネルギーＪａｉｒは、以下の式４で表される。
【００６４】
【数４】
【００６５】
エネルギー効率算出部１２は、全ての車両の並び方について、式３及び式４を用いて消費エネルギーＪａｉｒを算出する。これにより、図９（ｃ）に示すように、全ての車両の並び方に対して、消費エネルギーＪａｉｒのテーブルを作成することができる。Ｓ３４の処理が終了すると、回生エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ３６）。
【００６６】
Ｓ３６の処理は、車両３Ａ〜３Ｃの各車両を走行順位１〜３とした場合において、目標とする走行行程全体で回生可能な回生エネルギーＪｎ（ｎ：車両順位）をそれぞれ算出する処理であり、図３のＳ１４の処理と同様である。Ｓ３６の処理が終了すると、車両順位決定処理へ移行する（Ｓ３８）。
【００６７】
Ｓ３８の処理は、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３が実行し、Ｓ３４の処理で算出した消費エネルギーＪａｉｒ、及び、Ｓ３６の処理で生成した回生エネルギーＪｎに基づいて、エネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定する処理である。エネルギー効率算出部１２は、車群全体での変更可能な消費エネルギーＪＴを算出し、走行支援部１３は、消費エネルギーＪＴが最小となる車両の並び方を決定する。ここで、隊列走行のトータル走行抵抗は、路面抵抗、加速抵抗、勾配抵抗及び空気抵抗の合計から回生制動による抵抗を減算した値となる。すなわち、車両の並び方によって変動する走行抵抗は、空気抵抗と回生制動抵抗であるので、車両の並び方ごとの消費エネルギーＪＴは、消費エネルギーＪａｉｒ及び回生エネルギーＪｎに基づいて算出される。例えば、先頭から車両３Ａ、３Ｂ、３Ｃの順に並ぶ車両の並び方の場合、消費エネルギーＪＴは以下の式５で表される。
【００６８】
【数５】
【００６９】
エネルギー効率算出部１２は、式５を用いて、全ての車両の並び方について消費エネルギーＪＴを算出する。これにより、図９（ｃ）に示すように、全ての車両の並び方について消費エネルギーＪＴのテーブルを作成することができる。エネルギー効率算出部１２は、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比によってエネルギー効率を算出する。よって、回生エネルギーＪが大きいほど、消費エネルギーＪＴは小さくなるので、エネルギー効率を大きく算出する。また、消費エネルギーＪａｉｒが大きいほど、消費エネルギーＪＴは大きくなるので、エネルギー効率を小さく算出する。次に、走行支援部１３は、算出したエネルギー効率が最も大きい車両の並び方を選択する。例えば図９（ｃ）に示す６つの消費エネルギーＪＴの中から、最も小さい消費エネルギーＪＴとなる車両の並び方を採用する。Ｓ３８の処理が終了すると、図８に示す制御処理を終了する。
【００７０】
図８に示す制御処理を実行することにより、車両の並び方による空気抵抗を考慮してエネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定することができる。走行支援部１３は、図８に示す制御処理により決定した車両の並び方になるように、車両３Ａのハイブリットシステム３０、操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３に対して命令を出力する。そして、通信装置２３を介して、車両３Ｂ、３Ｃに対して決定した車両の並び方を送信する。車両３Ｂ、３Ｃが、受信した車両の並び方に基づいて走行することで、図８に示す制御処理で決定した車両の並び方で車群走行することが可能となる。これにより、エネルギー効率が良い車両の並び方で車群走行することができる。
【００７１】
以上、第３実施形態に係る車群走行制御部によれば、車群走行における空気抵抗減少効果を考慮して、車群全体のエネルギー効率を算出することができる。すなわち、車両の並び方によって変動する空気抵抗及び回生制動抵抗を考慮して、車群全体で消費するエネルギーＪＴを算出し、消費エネルギーＪＴが最小になる車両の並び方で走行させることができる。このように、空気抵抗減少効果を含めて車群全体のエネルギー効率を精度良く算出することが可能となるので、エネルギー効率の優れた車両の並び方を的確に決定して走行支援することができる。
【００７２】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る車群走行制御装置（車群走行制御部）は、第１実施形態に係る車群走行制御部１とほぼ同様に構成されるものであって、車群走行制御部１と比べ、先行車両の制動力を制御する機能を有する点が相違する。なお、第４実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００７３】
本実施形態に係る車群走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る車群走行制御部は、第１実施形態に係る車群走行制御部１と同様に構成されており、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部（減速度制御手段）１３が有する一部機能が相違する。
【００７４】
エネルギー効率算出部１２は、車両３の先行車両の減速度を車車間通信等やセンサ２０等により動的に入力する機能を有している。また、エネルギー効率算出部１２は、先行車両の減速度によって生じる車両３に必要な減速度を算出し、車両３の最大回生減速度より大きいか否かを判定する機能を有している。また、エネルギー効率算出部１２は、判定結果を走行支援部１３へ出力する機能を有している。その他の機能については、第１実施形態に係るエネルギー効率算出部１２と同様である。
【００７５】
走行支援部１３は、最大回生減速度を超える減速度が発生すると判定した場合には、先行車両の減速度を小さくさせる機能を有している。例えば、走行支援部１３は、先行車両の減速により、車両３の減速度が最大回生減速度を超える場合には、通信装置２３を介して先行車両の減速度を小さくする命令を出力する機能を有している。その他の機能については、第１実施形態に係る走行支援部１３と同様である。
【００７６】
次に、第４実施形態に係る車群走行制御部の動作について説明する。図１０は、第４実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。図１０に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両３に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車両３Ａに車両３Ｂが追従して走行する例を説明する。また、車両３Ｂは車両３と同一構成とし、図１０に示す制御処理は、車両３Ｂに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００７７】
図１０に示す制御処理は、ＥＣＵ１０が実行し、手動運転判定処理から実行する（Ｓ４０）。ＥＣＵ１０は、通信装置２３から得られた情報に基づいて、先行車両である車両３Ａが手動により操作されて運転されているか否かを判定する。Ｓ４０の処理において、手動運転でない場合、すなわち自動運転である場合には、図１０に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ４０の処理において、車両３Ａが手動運転であると判定した場合には、最大回生制動力入力処理へ移行する（Ｓ４２）。
【００７８】
Ｓ４２の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、後続車両である車両３Ｂの最大回生減速度を入力する処理である。エネルギー効率算出部１２は、車両３Ｂの諸元情報に基づいて最大回生減速度ａｌ_Ｂを入力する。Ｓ４２の処理が終了すると、減速度判定処理へ移行する（Ｓ４４）。
【００７９】
Ｓ４４の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、先行車両である車両３Ａの減速により、車両３Ｂにおいて最大回生減速度を超える減速が必要となるか否かを判定する処理である。エネルギー効率算出部１２は、先行車両である車両３Ａの減速度を通信装置２３を介して入力し、車両３Ｂの実行すべき減速度を算出し、算出した減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えているか否かを判定する。Ｓ４４の処理において、車両３Ｂの実行すべき減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えていない場合には、図１０に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ４４の処理において、車両３Ｂの実行すべき減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えている場合には、制動力制御処理へ移行する（Ｓ４６）。
【００８０】
Ｓ４６の処理は、走行支援部１３が実行し、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えないように先行車両の走行を制御する処理である。走行支援部１３は、先行車両である車両３Ａの減速度を、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分だけ減少させる。走行支援部１３は、例えば、車車間通信により最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速度を車両３Ａへ送信し、車両３Ａの実行減速度から最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分を減算し車両３Ａを減速させる。Ｓ４６の処理が終了すると、図１０に示す制御処理を終了する。
【００８１】
図１０に示す制御処理を実行することにより、先行車両３Ａが手動運転の場合、すなわち走行計画を持たない場合であっても、後続車両３Ｂが回生能力を超えて油圧ブレーキ等を作動させることを回避することができる。このため、力学エネルギーを熱廃棄することを回避することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。例えば、先行車両３Ａが図１１（ａ）に示す点線の加速度パターンａＸ（ｔ）で走行するように手動制御されているものとする。そうすると、追従する後続車両３Ｂは図１１（ｂ）に示す点線の加速度パターンａＸ＋１（ｔ）で走行することとなり、一点鎖線で示す最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速度Ｕ１については油圧ブレーキを作動させるため、減速度Ｕ１に係る運動エネルギーは熱により廃棄されてしまう。しかしながら、本実施形態に係る車群走行制御部によれば、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速が起きないように、先行車両３Ａの減速度から減速度Ｕ１をキャンセルし、図１１（ａ）の実線に示す加速度パターンａＹ（ｔ）とすることができる。これにより、車両３Ｂは、図１１（ｂ）の実線に示す加速度パターンａＹ＋１（ｔ）で走行させることができるので、運動エネルギーを熱廃棄することを回避することができる。
【００８２】
以上、第４実施形態に係る車群走行制御部によれば、後続車両３Ｂが回生能力を超えた制動を行うことにより力学エネルギーを熱廃棄等することを回避することができるので、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることが可能となる。また、車群内の相対加速度は変化することがないので、相対速度、相対距離を変化させず、車両間の相対位置関係の安定性を保ったまま熱廃棄するエネルギーのみ低減させることができる。
【００８３】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る車群走行制御装置（車群走行制御部）は、第４実施形態に係る車群走行制御部とほぼ同様に構成されるものであって、走行の安全性を確認した後に先行車両の制動力を制御する機能を有する点が相違する。なお、第５実施形態においては、第１〜４実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００８４】
本実施形態に係る車群走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る車群走行制御部は、第４実施形態に係る車群走行制御部と同様に構成されており、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３が有する一部機能が相違する。
【００８５】
エネルギー効率算出部１２は、先行車両の安全停止減速度を算出する機能を有している。安全停止減速度は、走行の安全性を確保するために必要な減速度であり、例えば、車速や車間距離によって規定されるものである。なお、その他の機能については、第４実施形態に係るエネルギー効率算出部１２と同様である。
【００８６】
走行支援部１３は、最大回生減速度を超える減速度が発生すると判定した場合には、先行車両の安全停止減速度を下回らないように、先行車両の減速度を小さくさせる機能を有している。例えば、走行支援部１３は、先行車両の減速により、車両３の減速度が最大回生減速度を超える場合には、安全停止減速度を下回らないように先行車両の減速度を小さくする命令を、通信装置２３を介して出力する機能を有している。その他の機能については、第４実施形態に係る走行支援部１３と同様である。
【００８７】
次に、第５実施形態に係る車群走行制御部の動作について説明する。図１２は、第５実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。図１２に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両３に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車両３Ａに車両３Ｂが追従して走行する例を説明する。また、車両３Ｂは車両３と同一構成とし、図１２に示す制御処理は、車両３Ｂに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００８８】
図１２に示す制御処理は、ＥＣＵ１０が実行し、手動運転判定処理から実行する（Ｓ５０）。この処理は、図１０のＳ４０の処理と同様である。Ｓ５０の処理において、手動運転でない場合、すなわち自動運転である場合には、図１２に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ５０の処理において、車両３Ａが手動運転であると判定した場合には、最大回生制動力入力処理へ移行する（Ｓ５２）。
【００８９】
Ｓ５２の処理は、後続車両である車両３Ｂの最大回生減速度を入力する処理であり、図１０のＳ４２の処理と同様である。Ｓ５２の処理が終了すると、減速度判定処理へ移行する（Ｓ５４）。
【００９０】
Ｓ５４の処理は、先行車両である車両３Ａの減速により車両３Ｂが最大回生減速度を超える減速が必要となるか否かを判定する処理であり、図１０のＳ４４の処理と同様である。Ｓ５４の処理において、車両３Ｂの実行すべき減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えていない場合には、図１２に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ５４の処理において、車両３Ｂの実行すべき減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えている場合には、安全停止減速度の算出処理へ移行する（Ｓ５６）。
【００９１】
Ｓ５６の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、先行車両３Ａの安全停止減速度を算出する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば、図１３に示すように車両３Ａの進行方向に障害物Ｘが存在する場合には、センサ２０や通信装置２３を介して、障害物Ｘと車両３Ａとの相対距離Ｌｒ、相対速度Ｖｒを入力する。また、車両３Ａの諸元情報等から安全マージン分距離Ｌｍを入力する。そして、以下の式６を用いて安全停止減速度Ｇ１（ｔ）を算出する。
【００９２】
【数６】
【００９３】
Ｓ５６の処理が終了すると、制動力制御処理へ移行する（Ｓ５８）。
【００９４】
Ｓ５８の処理は、走行支援部１３が実行し、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えないように先行車両の走行を制御する処理である。走行支援部１３は、先行車両である車両３Ａの減速度を、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分だけ減少させる。このとき、減少後の減速度がＳ５６の処理で求めた車両３Ａの安全停止減速度Ｇ１（ｔ）より小さくならないように、車両３Ａの減速度の減少量を調整する。そして、走行支援部１３は、例えば、車車間通信により減少させる減速度を車両３Ａへ送信し、車両３Ａの実行減速度から設定した減速度を減算して車両３Ａを減速させる。Ｓ５８の処理が終了すると、図１２に示す制御処理を終了する。
【００９５】
図１２に示す制御処理を実行することにより、先行車両３Ａが手動運転の場合、すなわち走行計画を持たない場合であっても、安全性を確保した範囲で後続車両３Ｂの回生能力を超えて油圧ブレーキ等を作動させることを回避できる。このため、力学エネルギーを熱廃棄することを回避することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。例えば、先行車両３Ａが図１４（ａ）に示す点線の加速度パターンａＸ（ｔ）で走行するように手動制御されているものとする。そうすると、追従する後続車両３Ｂは図１４（ｂ）に示す点線の加速度パターンａＸ＋１（ｔ）で走行することとなり、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速度Ｕ２については油圧ブレーキが作動するため、減速度Ｕ２に係る運動エネルギーは熱により廃棄されてしまう。しかしながら、本実施形態に係る車群走行制御部によれば、車両３Ａの安全停止減速度Ｇ１（ｔ）以下とならない範囲で、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速が軽減されるように先行車両３Ａの減速度を減速度Ｕ３の分だけキャンセルすることができるので、図１１（ａ）の実線に示す加速度パターンａＹ（ｔ）とすることができる。これにより、車両３Ｂは、図１１（ｂ）の実線に示す加速度パターンａＹ＋１（ｔ）で走行させることができるので、運動エネルギーを熱廃棄することを最小化することができる。
【００９６】
以上、第５施形態に係る車群走行制御部によれば、先行車両３Ａが進行方向のリスクに対して安全性を確保できる減速度を残した状態で、追従する後続車両３Ｂが回生できずに廃棄するエネルギーを最小化することができる。
【００９７】
なお、上述した実施形態は本発明に係る車群走行支援装置の一例を示すものである。本発明に係る車群走行支援装置は、各実施形態に係る車群走行支援装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る車群走行支援装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００９８】
例えば、上述した実施形態では、車群を構成する車両が全て自動運転機能を有する車両であるとして説明したが、ディスプレイやスピーカ等の報知手段により報知された内容に応じて手動運転する車両で車群構成した場合に適用してもよい。
【００９９】
また、第１〜第３実施形態では、車両３Ａが配置位置を決定して走行制御する例を説明したが、例えば、車群内の他の車両、あるいは路側支援装置が各車両の運転不適正状態を取得して各車両の配置位置及び配置順序を決定し、決定した配置位置及び配置順序を各車両に報知する中央集権型の走行制御であってもよい。また、車群内の全ての車両が各自で配置位置を決定して走行制御する自律型の走行制御であってもよい。
【０１００】
また、第１〜第３実施形態では、車群を構成する車両が全てハイブリット車両である場合を説明したが、車群を構成する車両が全てハイブリット車両である必要はなく、車群内に回生制動可能に構成された車両が少なくとも一台存在する場合であればよい。この場合、車群内において、回生制動可能に構成されていない車両は、回生能力がない車両として取り扱えばよい。また、第４、５実施形態では、後続車両３Ｂが車群を構成していてもよく、さらに、その車群を構成する車両が回生制動可能に構成された車両である必要はなく、車群内に回生制動可能に構成された車両が少なくとも一台存在する場合であればよい。
【０１０１】
また、第４、５実施形態では、後続車両３Ｂが先行車両３Ａの制動力を制御する例を説明したが、他の後続車両が先行車両３Ａの制動力を制御してもよい。
【０１０２】
また、第５実施形態では、先行車両３Ａの安全停止減速度Ｇ１（ｔ）を考慮して先行車両３Ａの減速度を小さくする例を説明したが、後続車両３Ｂの安全停止減速度を更に考慮し、後続車両３Ｂの安全停止減速度より小さくならないように先行車両３Ａの減速度を小さくしてもよい。
【０１０３】
また、上述した実施形態では、車群が２台あるいは３台の車両によって構成されている例を説明したが、この台数に限られることはなく、複数台で構成されていればエネルギー効率に優れた車群走行に寄与することができる。
【０１０４】
さらに、上述した実施形態では、フローチャートを用いて動作を説明したが、処理効率化の範囲内であればフローチャートにおけるステップの順番を変更してもよい。例えば、図３のＳ１０及びＳ１２の順番、図６のＳ２０〜Ｓ２４の順番、図８のＳ３０及びＳ３２の順番、図１０のＳ４２及びＳ４４の順番、図１２のＳ５２〜Ｓ５６の順番は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施形態に係る車群走行制御部を備える車両の構成概要を示すブロック図である。
【図２】車群の目標進行位置の時間依存性を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図５】第１実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図６】第２実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図８】第３実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図１０】第４実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第４実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図１２】第５実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第５実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図１４】第５実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１…車群走行制御部（車群走行支援装置）、３…車両、１０…ＥＣＵ、１２…エネルギー効率算出部（エネルギー効率算出手段）、１３…走行制御部（車両順位支援手段、減速度制御手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車群走行を支援する車群走行支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車群走行を支援する装置として、車群の形成を支援する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の装置は、車群内の各車両から受信した制動特性から各車両の制動距離を算出し、制動距離の長い車両を前方に配置するように車群を形成させるものである。
【特許文献１】特開平１０−２９３８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の車群走行支援装置にあっては、例えば回生システムを持つハイブリット車両が車群内に存在した場合、先行車両の制動に伴い後続のハイブリット車両において回生能力を超える制動が生じる場合がある。このような事態が生じた場合、車群全体としてエネルギーの効率化が妨げられるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる車群走行支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明に係る車群走行支援装置は、回生制動可能に構成された車両を有する車群の走行を支援する車群走行支援装置であって、車群内の走行順位ごとの走行計画及び車両の回生能力に基づいて回生可能な回生エネルギーを走行順位ごとに算出し、回生エネルギーに基づいて車群全体のエネルギー効率を車群内の車両の並び方ごとに算出するエネルギー効率算出手段と、エネルギー効率に基づいて車群内の車両の並び方を決定し走行を支援する車両順位支援手段と、を備えて構成される。
【０００６】
この発明によれば、車群内の走行順位ごとの走行計画、及び回生制動可能に構成された車両の回生能力に基づいて、車両の走行順位ごとの回生エネルギーを算出し、算出した回生エネルギーに基づいて車群全体のエネルギー効率を、車群内の車両の並び方ごとにそれぞれ算出し、算出したエネルギー効率に基づいて車両の並び方を決定して走行支援することができる。このように、走行順位による走行計画の違い、及び各車両の回生能力の違いを加味して車両の並び方ごとに車群全体のエネルギー効率を算出することができるので、車群全体としてエネルギー効率の良い車両の並び方を決定することが可能となる。よって、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる。
【０００７】
ここで、エネルギー効率算出手段は、走行計画として加速度パターンを用い、加速度パターン及び車両の回生能力に基づいて回生制動の減速度及び回生制動の頻度を算出して回生エネルギーを走行順位ごとに算出してもよい。
【０００８】
また、車両順位支援手段は、エネルギー効率が最大となる車両の並び方で走行するように支援することが好適である。このように構成することで、エネルギー効率の最も優れた車両の並び方を決定し走行支援することができる。
【０００９】
また、エネルギー効率算出手段は、回生能力として最大回生減速度及びエネルギー蓄積容量を用いることが好適である。このように構成することで、バッテリ等の容量の制限を考慮して、車群全体のエネルギー効率を算出することができる。これにより、車群全体のエネルギー効率を精度良く算出することが可能となるので、エネルギー効率の優れた車両の並び方を的確に決定して走行支援することができる。
【００１０】
また、エネルギー効率算出手段は、車両の並び方の違いに基づいた空気抵抗を考慮して車群全体のエネルギー効率を算出することが好適である。このように構成することで、車群走行における空気抵抗減少効果を考慮して、車群全体のエネルギー効率を算出することができる。これにより、車群全体のエネルギー効率を精度良く算出することが可能となるので、エネルギー効率の優れた車両の並び方を的確に決定して走行支援することができる。
【００１１】
さらに、車群が手動運転車両に追従して走行する際に、手動運転車両が後続追従車両の最大回生減速度を超える減速を行った場合には、後続追従車両の回生能力を超える減速分の減速度だけ手動運転車両の減速度を小さくする減速度制御手段を備えることが好適である。
【００１２】
このように構成することで、後続車両が回生能力を超えた制動を行うことにより力学エネルギーを熱廃棄等することを回避することができるので、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
本実施形態に係る車群走行支援装置は、車群の走行を支援する装置であって、例えば、車群内の車両順位を決定して走行させる場合に好適に採用されるものである。
【００１６】
最初に、本実施形態に係る車群走行支援装置（車群走行制御部）の構成を説明する。図１は本発明の実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両３の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示す車両３は、例えば、自動運転機能を有し車群走行可能に構成された車両であって、モータ（不図示）及びバッテリ（不図示）を含むハイブリットシステム３０を備えている。
【００１８】
ハイブリットシステム３０は、エンジン及びモータの２つの駆動源を、単独であるいは組み合わせて駆動させることにより車両３を走行させる機能を有している。モータは、バッテリから供給される電力、あるいは発電機（不図示）を介して供給される電力により駆動する機能を有している。また、ハイブリットシステム３０は、回生ブレーキあるいは発電機により、モータを回転させて運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生制御を行う機能を有している。すなわち、モータは発電機としても機能する。そして、ハイブリットシステム３０は、得られた電気エネルギーをバッテリに充電する機能を有している。また、ハイブリットシステム３０は、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０に接続され、ＥＣＵ１０から出力される信号に基づいて駆動制御、回生制御を行う機能を有している。
【００１９】
また、車両３は、例えば、センサ２０、ナビゲーションシステム２１、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２２、通信装置２３、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０、操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３を備えている。ここで、ＧＰＳは、衛星を用いた計測システムのことであり、自車両の現在位置の把握に好適に用いられるものである。また、ＥＣＵは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）、及び入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。
【００２０】
センサ２０は、車両３の周囲の走行環境情報や、車両３の車両状態情報を取得する機能を有している。センサ２０としては、例えば、車両３の走行レーンを認識するためのレーン認識センサや画像センサ、車両３の周辺の障害物や後続車両を検知し距離情報を取得する電磁波センサやミリ波センサ、ヨーレートを計測するヨーレートセンサ、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を検出するセンサ、モータの回転数を検出するセンサ、エンジンの回転数を検出するセンサ、ハンドル舵角及びタイヤ角を検知する舵角センサ、加速度を検出する加速度センサ、車輪速を計測する車輪速センサ等が用いられる。また、センサ２０は、取得した情報をＥＣＵ１０へ出力する機能を有している。
【００２１】
ナビゲーションシステム２１は、所定地点（例えば目的地）までの経路案内等を行う機能を有している。また、ナビゲーションシステム２１は、例えば地図データベースから現在走行中付近の道路情報を読み出し、その道路情報をナビ信号としてＥＣＵ１０へ出力する機能を有している。さらに、ナビゲーションシステム２１は、信号機点灯情報等の交通情報をナビ信号としてＥＣＵ１０へ出力する機能を有している。
【００２２】
ＧＰＳ受信機２２は、車両３の位置情報を受信する機能を有している。また、ＧＰＳ受信機２２は、受信した位置情報をＥＣＵ１０へ出力する機能を有している。
【００２３】
通信装置２３は、路側に配置された走行支援装置や他車両と情報を送受信する機能を有している。通信装置２３は、ＥＣＵ１０と入出力可能に構成されており、受信した情報をＥＣＵ１０へ出力するとともに、ＥＣＵ１０から入力した情報を送信する機能を有している。
【００２４】
ＥＣＵ１０は、車群走行計画生成部１１、エネルギー効率算出部（エネルギー効率算出手段）１２及び走行支援部（車両順位支援手段）１３を備えており、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３により車群走行制御部１が構成されている。
【００２５】
車群走行計画生成部１１は、走行計画として、例えば、時刻又は距離に依存した速度を示す速度パターン、及び、時刻又は距離に依存した加速度を示す加速度パターンを生成する機能を有している。車群走行計画生成部１１は、車群全体の走行計画として、車群内の走行順位（配置）ごとに走行計画を生成する機能を有している。例えば、車車間通信等によって車群を構成する車両数を把握して、当該車両数に応じた数の走行計画を生成する機能を有している。
【００２６】
車群走行計画生成部１１は、例えば図２に示すように、車群内の走行順位ごとに所定時刻における目標進行位置を設定する機能を有している。図２は、３台の車両からなる車群において、各車両の目標進行位置の時間依存性を示すグラフであり、縦軸が目標進行位置、横軸が時間を示している。また、時刻ｔにおける先頭から１台目と２台目との車間距離をＬ１、２台目と３台目との車間距離をＬ２として示している。車群走行においては、フェールセーフ等のため、速度に応じて車間距離Ｌ１、Ｌ２等を広げる走行計画を採用することが好適である。このため、安全性や車群形成に必要な車間、乗り心地等を考慮した理想的な車群内の車両の走行計画は、走行順位によって加速度パターンが異なるものとなる。車群走行計画生成部１１は、例えば、図２に示す目標進行位置に基づいて、走行順位ごとに速度パターン及び加速度パターンを生成する機能を有している。また、車群走行計画生成部１１は、生成した走行順位ごとの速度パターン及び加速度パターンをエネルギー効率算出部１２へ出力する機能を有している。
【００２７】
エネルギー効率算出部１２は、車群走行計画生成部１１が出力した走行順位ごとの加速度パターン、及び車両３の回生能力に基づいて回生可能な回生エネルギーを算出する機能を有している。車両３の回生能力は、例えば回生制動が可能な最大減速度（最大回生減速度）により規定される。また、最大回生減速度は、例えばハイブリットシステム３０に備わる回生機構やバッテリの入力密度等により規定される。エネルギー効率算出部１２は、所定の走行順位において、加速度パターンの減速度が車両３の回生能力を超えていなければ、減速区間の減速度を回生制動時の減速度（回生減速度）とする機能を有している。一方、例えば、加速度パターンの減速度が最大回生減速度を超えていれば、最大回生減速度を回生減速度とする機能を有している。すなわち、エネルギー効率算出部１２は、速度パターン及び回生能力に基づいて、走行行程において行う回生制動の加速度パターンを生成する機能を有している。そして、この回生制動による加速度パターンに基づいて、回生減速度と回生制動の頻度を入力し、回生制動によりバッテリに充電することができるエネルギー（回生エネルギー）を算出する機能を有している。また、エネルギー効率算出部１２は、同様の算出方法で、全ての走行順位において、車両３の回生エネルギーを算出する機能を有している。さらに、車車間通信等により、車両３以外に回生制動可能な車両の存在を認識した場合には、同様の方法で、回生制動可能な車両について、走行順位ごとに回生エネルギーを算出する機能を有している。
【００２８】
そして、エネルギー効率算出部１２は、算出した走行順位ごとの回生エネルギーに基づいて、車群内の車両の並び方ごとにエネルギー効率を算出する機能を有している。例えば、所定の車両の並び方において、各車両の回生可能な回生エネルギーの総和を計算し、車群全体の回生エネルギーとする機能を有している。そして、全ての車両の並び方ごとに車群全体の回生エネルギーを算出する機能を有している。そして、算出した車群全体の回生エネルギーに基づいて、車両の並び方ごとにエネルギー効率を算出する機能を有している。エネルギー効率算出部１２は、車群全体の回生エネルギーが大きくなるほど、エネルギー効率を大きく計算する機能を有している。例えば、エネルギー効率として、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比が用いられる。また、エネルギー効率算出部１２は、算出したエネルギー効率を走行支援部１３へ出力する機能を有している。
【００２９】
走行支援部１３は、エネルギー効率算出部１２が全ての車両の並び方ごとに算出したエネルギー効率に基づいて、車両の並び方を決定する機能を有している。走行支援部１３は、例えば、算出した車群全体でのエネルギー効率のうち、エネルギー効率が最大となる車両の並び方、すなわち、車群全体での回生エネルギーが最大となる車両の並び方を、支援目標に設定する機能を有している。そして、走行支援部１３は、設定した走行順位となるように操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２、スロットルアクチュエータ３３及びハイブリットシステム３０に対して走行支援を行う機能を有している。操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３は、車両の走行を制御する機械的な構成要素である。操舵アクチュエータ３１として、例えば操舵角制御モータ等が用いられる。ブレーキアクチュエータ３２として、例えば各車輪のブレーキ油圧の調整を行うバルブ等が用いられる。スロットルアクチュエータ３３として、例えばスロットルバルブが用いられる。また、走行支援部１３は、設定した車両の並び方を通信装置２３へ出力し、通信装置２３を介して目標とする走行順位を車群内の他車両に送信させる機能を有している。
【００３０】
次に、第１実施形態に係る車群走行制御部１の動作について説明する。図３は、第１実施形態に係る車群走行制御部１の動作を示すフローチャートである。図３に示す制御処理は、例えばイグニッションオンされてから、あるいは車両３に備わる実行ボタンがＯＮされてから所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車群が３台のハイブリット車両３Ａ〜３Ｃで構成されている例を説明する。また、ハイブリット車両３Ａ〜３Ｃは車両３と同一構成とし、図３に示す制御処理は、車両３Ａに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００３１】
図３に示す制御処理は、走行計画入力処理から開始される（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車群走行計画生成部１１により生成された車群内の走行順位１〜３の走行計画を入力する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば図４（ｂ）に示す速度パターンＶ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）を入力する。図４（ｂ）において、縦軸は速度、横軸は時間を示しており、速度パターンＶ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）は、それぞれ走行順位１、２、３の場合の速度パターンである。入力する速度パターンＶ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）は、走行順位が大きくなるに連れて制動距離が大きくなる、すなわち走行順位が大きくなるに連れて加減速の絶対値が小さくなる速度パターンである。また、エネルギー効率算出部１２は、図４（ｂ）に示す速度パターンＶ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）に対応する車両順位１〜３の加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）をそれぞれ入力する（図４（ａ））。図４（ａ）において、縦軸は加速度、横軸は時間を示している。Ｓ１０の処理により、例えば図５（ａ）に示すように、走行順位ごとの走行計画のテーブルを作成することができる。Ｓ１０の処理が終了すると、最大回生減速度入力処理へ移行する（Ｓ１２）。
【００３２】
Ｓ１２の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車群を構成するハイブリット車両３Ａ〜３Ｃのそれぞれの最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを入力する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば自車両のメモリ上に格納された諸元情報に基づいて車両３Ａの最大回生減速度ａｌ_Ａを入力する。また、例えば通信装置２３による車車間通信によってＥＣＵ１０に出力された車両諸元情報に基づいて車両３Ｂ、３Ｃの最大回生減速度ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを入力する。Ｓ１２の処理により、例えば図５（ｂ）に示すように、車両ごとの最大回生減速度のテーブルを作成することができる。Ｓ１２の処理が終了すると、回生エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ１４）。
【００３３】
Ｓ１４の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車群全体の回生エネルギーＪを算出する処理である。エネルギー効率算出部１２は、車両３Ａ〜３Ｃの各車両を走行順位１〜３とした場合において、目標とする走行行程全体で回生可能な回生エネルギーＪｎ（ｎ：車両順位）をそれぞれ算出する。まず、エネルギー効率算出部１２は、加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）と各車両の最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃに基づいて、回生制動時の回生減速度を算出する。加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）により規定される減速度の絶対値が最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃの絶対値を超えていなければ、回生ブレーキが有効に作動するため、加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）により規定される減速度が回生減速度となる。一方、車両の回生能力を超えた場合、すなわち最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを超えた場合には、回生ブレーキはそれ以上の制動力を発生させることができないので、回生ブレーキとともに油圧ブレーキ等を作動させて最大回生減速度を超えた分の減速度を発生させる。すなわち、最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを超える減速度の場合には、回生減速度は最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃとなり、超えた分の減速度に係るエネルギーは油圧ブレーキ作動により熱廃棄される。このため、エネルギー効率算出部１２は、各走行順位における減速度の絶対値が各車両３Ａ〜３Ｃの最大回生減速度の絶対値より大きいか否かを判定する。
【００３４】
ここで、説明理解の容易性を考慮して、各車両３Ａ〜３Ｃのうち車両３Ａの場合を例に説明する。なお、車両３Ａの最大回生減速度ａｌ_Ａは、図４（ａ）の２点鎖線で示す大きさであるとする。
【００３５】
例えば、走行順位１で車両３Ａが走行する場合には、加速度パターンａ１（ｔ）に基づいた走行制御となるので、減速時に発生させる減速度は、最大回生減速度ａｌ_Ａよりも大きくなる。このため、走行順位１で車両３Ａが走行する場合の回生減速度ａｒは、車両３Ａの最大回生減速度ａｌ_Ａとなる。同様に、走行順位２で車両３Ａが走行する場合の回生減速度ａｒは、車両３Ａの最大回生減速度ａｌ_Ａとなる。一方、走行順位３で車両３Ａが走行する場合には、加速度パターンａ３（ｔ）に基づいた走行制御となるので、減速時に発生させる減速度は、最大回生減速度ａｌ_Ａよりも小さくなる。このため、走行順位３で車両３Ａが走行する場合の回生減速度ａｒは、加速度パターンａ３（ｔ）に規定される減速度となる。
【００３６】
エネルギー効率算出部１２は、算出した回生減速度ａｒに基づいて回生エネルギーを生成し、走行行程全体で回生可能な回生エネルギーＪｎを算出する。エネルギー効率算出部１２は、例えば、車両３Ａが所定の走行順位で走行する際に、回生可能なエネルギーを全走行行程に渡って時間積分して、回生エネルギーＪｎを算出する。ここで、車両３Ａの重量をｍ、制動力をＦｒとすると、車両３Ａが走行順位ｎで走行する場合の回生エネルギーＪｎは、以下式１で表される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
式１を用いることで、回生減速度ａｒ及び回生制動の頻度に基づいて走行行程全体の回生エネルギーＪｎを算出できる。エネルギー効率算出部１２は、式１を用いて車両３Ａが走行順位１〜３で走行した場合における回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を算出する。同様に、車両３Ｂ、３Ｃについても、走行順位１〜３で走行した場合における回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を算出する。
【００３９】
次に、エネルギー効率算出部１２は、各車両３Ａ〜３Ｃの車両の並び方を導出し、車群全体の回生エネルギーＪを算出する。エネルギー効率算出部１２は、車両数が３であるので３！通りの並び方に対して、算出した回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を割り当てる。例えば、図５（ａ）の走行順位と図５（ｂ）の車両とを組み合わせて、図５（ｃ）に示すように、走行順位ごとに算出した回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を割り当てて、車両の並び方ごとに回生エネルギーＪを算出する。ここで、回生エネルギーＪは、回生エネルギーＪ１〜Ｊ３の総和で表現される。このように、エネルギー効率算出部１２は、６通りの全ての車両の並び方について、回生エネルギーＪを算出する。回生エネルギーＪを算出すると、Ｓ１４の処理が終了し、車両順位決定処理へ移行する（Ｓ１６）。
【００４０】
Ｓ１６の処理は、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３が実行し、Ｓ１４の処理で生成した回生エネルギーＪに基づいて、エネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比によってエネルギー効率を算出する。よって、回生エネルギーＪが大きいほど、エネルギー効率が大きくなる。次に、走行支援部１３は、エネルギー効率が最も大きい車両の並び方を選択する。例えば図５（ｃ）に示す６つの回生エネルギーＪの中から、最も大きい回生エネルギーＪとなる車両の並び方を採用する。Ｓ１６の処理が終了すると、図３に示す制御処理を終了する。
【００４１】
図３に示す制御処理を実行することにより、エネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定することができる。走行支援部１３は、図３に示す制御処理により決定した車両の並び方になるように、車両３Ａのハイブリットシステム３０、操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３に対して命令を出力する。そして、通信装置２３を介して、車両３Ｂ、３Ｃに対して決定した車両の並び方を送信する。車両３Ｂ、３Ｃが、受信した車両の並び方に基づいて走行することで、図３に示す制御処理で決定した車両の並び方で車群走行することが可能となる。これにより、エネルギー効率が良い車両の並び方で車群走行することができる。
【００４２】
以上、第１実施形態に係る車群走行制御部１によれば、車群内の走行順位１〜３ごとの加速度パターンａ１（ｔ）、ａ２（ｔ）、ａ３（ｔ）、及び回生制動可能に構成された車両３Ａ〜３Ｃの回生能力に基づいて、車両３Ａ〜３Ｃの走行順位１〜３ごとの回生エネルギーＪ１〜Ｊ３を算出し、算出した回生エネルギーＪ１〜Ｊ３に基づいて車群全体のエネルギー効率を、車群内の車両３Ａ〜３Ｃの並び方ごとにそれぞれ算出し、算出したエネルギー効率に基づいて車両３Ａ〜３Ｃの並び方を決定して走行支援することができる。このように、走行順位１〜３による加速度パターンの違い、及び車両３Ａ〜３Ｃの回生能力の違いを加味して車両３Ａ〜３Ｃの並び方ごとに車群全体のエネルギー効率を算出することができるので、車群全体としてエネルギー効率の良い車両の並び方を決定することが可能となる。よって、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることができる。すなわち、車群全体の燃費向上、排出ＣＯ２の低減を図ることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る車群走行制御装置（車群走行制御部）は、第１実施形態に係る車群走行制御部１とほぼ同様に構成されるものであって、車群走行制御部１と比べ、車両の回生能力としてバッテリの蓄電可能容量を考慮して車群全体のエネルギー効率を算出する点が相違する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００４４】
本実施形態に係る車群走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る車群走行制御部は、第１実施形態に係る車群走行制御部１と同様に構成されており、エネルギー効率算出部１２が有する機能が相違する。
【００４５】
エネルギー効率算出部１２は、車両の回生能力として、バッテリのＳＯＣを考慮する機能を有している。例えば、満充電状態までの充電量（充電可能容量）を所定のタイミングでセンサ２０から入力し、回生エネルギーと充電可能なエネルギーとに基づいて車群全体で廃棄するエネルギーを算出する機能を有している。そして、廃棄エネルギーが小さくなるほどエネルギー効率が良くなるように、エネルギー効率を算出する機能を有している。例えば、エネルギー効率として、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比が用いられる。その他の機能については、第１実施形態に係るエネルギー効率算出部１２と同様である。
【００４６】
次に、第２実施形態に係る車群走行制御部の動作について説明する。図６は、第２実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。図６に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両３に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車群が３台のハイブリット車両３Ａ〜３Ｃで構成されている例を説明する。また、ハイブリット車両３Ａ〜３Ｃは車両３と同一構成とし、図６に示す制御処理は、車両３Ａに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００４７】
図６に示す制御処理は、走行計画入力処理から開始される（Ｓ２０）。Ｓ２０の処理は、車群内の走行順位１〜３の減速区間の走行計画を入力する処理であり、図３のＳ１０の処理と同様である。これにより、例えば図７（ａ）に示すように、走行順位ごとの走行計画のテーブルを作成することができる。Ｓ２０の処理が終了すると、最大回生減速度入力処理へ移行する（Ｓ２２）。
【００４８】
Ｓ２２の処理は、車群を構成するハイブリット車両３Ａ〜３Ｃのそれぞれの最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃを入力する処理であり、図３のＳ１２の処理と同様ある。これにより、例えば図７（ｂ）に示すように、車両ごとの最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃのテーブルを作成することができる。Ｓ２２の処理が終了すると、充電可能容量算出処理へ移行する（Ｓ２４）。
【００４９】
Ｓ２４の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車両３Ａ〜３Ｃの充電可能容量を算出する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば、車両３Ａ〜３Ｃの諸元情報等に基づいてバッテリの充電容量を入力し、バッテリの充電容量から現在のＳＯＣを減算して充電可能容量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃを算出する。例えば図７（ｂ）に示すように、車両３Ａ〜３Ｃごとの充電可能容量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃのテーブルを作成することができる。Ｓ２４の処理が終了すると、回生エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ２６）。
【００５０】
Ｓ２６の処理は、車両３Ａ〜３Ｃの各車両を走行順位１〜３とした場合において、目標とする走行行程全体で回生可能な回生エネルギーＪｎ（ｎ：車両順位）をそれぞれ算出する処理であり、図３のＳ１４の処理と同様である。Ｓ２６の処理が終了すると、車両順位決定処理へ移行する（Ｓ２８）。
【００５１】
Ｓ２８の処理は、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３が実行し、Ｓ２４の処理で算出した充電可能容量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、及び、Ｓ２６の処理で生成した回生エネルギーＪｎに基づいて、エネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定する処理である。エネルギー効率算出部１２は、充電可能容量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、及び回生エネルギーＪｎに基づいて車群全体で廃棄する廃棄エネルギーＪＨを算出する。例えば、先頭から車両３Ａ、３Ｂ、３Ｃの順に並ぶ車両の並び方の場合、廃棄エネルギーＪＨは以下の式２で表される。
【数２】
【００５２】
エネルギー効率算出部１２は、式２を用いて、全ての車両の並び方について廃棄エネルギーＪＨを算出する。これにより、図７（ｃ）に示すように、全ての車両の並び方についての廃棄エネルギーＪＨのテーブルを作成することができる。エネルギー効率算出部１２は、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比によってエネルギー効率を算出する。よって、廃棄エネルギーＪＨが小さいほど、エネルギー効率が大きくなる。次に、走行支援部１３は、エネルギー効率が最も大きい車両の並び方を選択する。例えば図７（ｃ）に示す６つの廃棄エネルギーＪＨの中から、最も小さい廃棄エネルギーＪＨとなる車両の並び方を採用する。Ｓ２８の処理が終了すると、図６に示す制御処理を終了する。
【００５３】
図６に示す制御処理を実行することにより、バッテリの容量を考慮してエネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定することができる。走行支援部１３は、図６に示す制御処理により決定した車両の並び方になるように、車両３Ａのハイブリットシステム３０、操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３に対して命令を出力する。そして、通信装置２３を介して、車両３Ｂ、３Ｃに対して決定した車両の並び方を送信する。車両３Ｂ、３Ｃが、受信した車両の並び方に基づいて走行することで、図６に示す制御処理で決定した車両の並び方で車群走行することが可能となる。これにより、エネルギー効率が良い車両の並び方で車群走行することができる。
【００５４】
以上、第２実施形態に係る車群走行制御部によれば、時々刻々と変化するバッテリの容量の制限を考慮して、その時点での（すなわち、局所的な）車群全体のエネルギー効率を算出することができる。これにより、時々刻々と変化する回生能力を有効に生かす走行順位を決定することが可能となる。そして、車群全体のエネルギー効率を精度良く算出することが可能となるので、エネルギー効率の優れた車両の並び方を的確に決定して走行支援することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る車群走行制御装置（車群走行制御部）は、第１実施形態に係る車群走行制御部１とほぼ同様に構成されるものであって、車群走行制御部１と比べ、車群走行特有の空気抵抗を考慮して車群全体のエネルギー効率を算出する点が相違する。なお、第３実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００５６】
本実施形態に係る車群走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る車群走行制御部は、第１実施形態に係る車群走行制御部１と同様に構成されており、エネルギー効率算出部１２が有する機能が相違する。
【００５７】
エネルギー効率算出部１２は、車群内の車両配置によって変動する空気抵抗を算出し、空気抵抗により消費される消費エネルギーを算出する機能を有している。例えば、エネルギー効率算出部１２は、車群（隊列）を構成する車両のボディー形状、車間距離及び並び方等によって、隊列の前面投影面積、及び隊列全体の空気抵抗係数を算出し、前面投影面積、空気抵抗係数、及び空気の粘度等に基づいて、隊列全体の空気抵抗を算出する機能を有している。そして、空気抵抗に基づいて車両の並び方ごとに消費エネルギーを算出する機能を有している。また、エネルギー効率算出部１２は、走行抵抗が小さくなるほどエネルギー効率が良くなるように、エネルギー効率を算出する機能を有している。例えば、エネルギー効率として、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比が用いられる。その他の機能については、第１実施形態に係るエネルギー効率算出部１２と同様である。
【００５８】
次に、第３実施形態に係る車群走行制御部の動作について説明する。図８は、第３実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。図８に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両３に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車群が３台のハイブリット車両３Ａ〜３Ｃで構成されている例を説明する。また、ハイブリット車両３Ａ〜３Ｃは車両３と同一構成とし、図８に示す制御処理は、車両３Ａに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００５９】
図８に示す制御処理は、走行計画入力処理から開始される（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理は、車群内の走行順位１〜３の減速区間の走行計画を入力する処理であり、図３のＳ１０の処理と同様である。これにより、例えば図９（ａ）に示すように、走行順位ごとの走行計画のテーブルを作成することができる。Ｓ３０の処理が終了すると、情報入力処理へ移行する（Ｓ３２）。
【００６０】
Ｓ３２の処理は、車群を構成するハイブリット車両３Ａ〜３Ｃのそれぞれの最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃ及びボディー形状を入力する処理である。最大回生減速度を入力する処理は、図３のＳ１２の処理と同様ある。また、エネルギー効率算出部１２は、車両３Ａ〜３Ｃのそれぞれの諸元情報から最大回生減速度を入力するとともに、各車両のボディー形状に関する情報を入力する。ボディー形状は、トラック、１ＢＯＸ、セダン、オープン等、数種類に分類されている。これにより、例えば図９（ｂ）に示すように、最大回生減速度ａｌ_Ａ、ａｌ_Ｂ、ａｌ_Ｃ及びボディー形状Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃのテーブルを作成することができる。Ｓ３２の処理が終了すると、消費エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ３４）。
【００６１】
Ｓ３４の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、車群全体の空気抵抗分の消費エネルギーＪａｉｒを算出する処理である。まず、エネルギー効率算出部１２は、隊列全体の空気抵抗Ｒａｉｒを算出する。例えば、空気の粘度をρ、隊列の前面投影面積をＳ、空気抵抗係数をＣｄとすると、隊列全体の空気抵抗Ｒａｉｒは、以下の式３で表される。
【００６２】
【数３】
【００６３】
エネルギー効率算出部１２は、式３を用いて空気抵抗Ｒａｉｒを算出し、算出した空気抵抗Ｒａｉｒを用いて空気抵抗による消費エネルギーＪａｉｒを算出する。消費エネルギーＪａｉｒは、以下の式４で表される。
【００６４】
【数４】
【００６５】
エネルギー効率算出部１２は、全ての車両の並び方について、式３及び式４を用いて消費エネルギーＪａｉｒを算出する。これにより、図９（ｃ）に示すように、全ての車両の並び方に対して、消費エネルギーＪａｉｒのテーブルを作成することができる。Ｓ３４の処理が終了すると、回生エネルギー算出処理へ移行する（Ｓ３６）。
【００６６】
Ｓ３６の処理は、車両３Ａ〜３Ｃの各車両を走行順位１〜３とした場合において、目標とする走行行程全体で回生可能な回生エネルギーＪｎ（ｎ：車両順位）をそれぞれ算出する処理であり、図３のＳ１４の処理と同様である。Ｓ３６の処理が終了すると、車両順位決定処理へ移行する（Ｓ３８）。
【００６７】
Ｓ３８の処理は、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３が実行し、Ｓ３４の処理で算出した消費エネルギーＪａｉｒ、及び、Ｓ３６の処理で生成した回生エネルギーＪｎに基づいて、エネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定する処理である。エネルギー効率算出部１２は、車群全体での変更可能な消費エネルギーＪＴを算出し、走行支援部１３は、消費エネルギーＪＴが最小となる車両の並び方を決定する。ここで、隊列走行のトータル走行抵抗は、路面抵抗、加速抵抗、勾配抵抗及び空気抵抗の合計から回生制動による抵抗を減算した値となる。すなわち、車両の並び方によって変動する走行抵抗は、空気抵抗と回生制動抵抗であるので、車両の並び方ごとの消費エネルギーＪＴは、消費エネルギーＪａｉｒ及び回生エネルギーＪｎに基づいて算出される。例えば、先頭から車両３Ａ、３Ｂ、３Ｃの順に並ぶ車両の並び方の場合、消費エネルギーＪＴは以下の式５で表される。
【００６８】
【数５】
【００６９】
エネルギー効率算出部１２は、式５を用いて、全ての車両の並び方について消費エネルギーＪＴを算出する。これにより、図９（ｃ）に示すように、全ての車両の並び方について消費エネルギーＪＴのテーブルを作成することができる。エネルギー効率算出部１２は、車両走行に用いられるエネルギー量と燃料が実際に使用されて生じるエネルギー量との比によってエネルギー効率を算出する。よって、回生エネルギーＪが大きいほど、消費エネルギーＪＴは小さくなるので、エネルギー効率を大きく算出する。また、消費エネルギーＪａｉｒが大きいほど、消費エネルギーＪＴは大きくなるので、エネルギー効率を小さく算出する。次に、走行支援部１３は、算出したエネルギー効率が最も大きい車両の並び方を選択する。例えば図９（ｃ）に示す６つの消費エネルギーＪＴの中から、最も小さい消費エネルギーＪＴとなる車両の並び方を採用する。Ｓ３８の処理が終了すると、図８に示す制御処理を終了する。
【００７０】
図８に示す制御処理を実行することにより、車両の並び方による空気抵抗を考慮してエネルギー効率が最も良い車両の並び方を決定することができる。走行支援部１３は、図８に示す制御処理により決定した車両の並び方になるように、車両３Ａのハイブリットシステム３０、操舵アクチュエータ３１、ブレーキアクチュエータ３２及びスロットルアクチュエータ３３に対して命令を出力する。そして、通信装置２３を介して、車両３Ｂ、３Ｃに対して決定した車両の並び方を送信する。車両３Ｂ、３Ｃが、受信した車両の並び方に基づいて走行することで、図８に示す制御処理で決定した車両の並び方で車群走行することが可能となる。これにより、エネルギー効率が良い車両の並び方で車群走行することができる。
【００７１】
以上、第３実施形態に係る車群走行制御部によれば、車群走行における空気抵抗減少効果を考慮して、車群全体のエネルギー効率を算出することができる。すなわち、車両の並び方によって変動する空気抵抗及び回生制動抵抗を考慮して、車群全体で消費するエネルギーＪＴを算出し、消費エネルギーＪＴが最小になる車両の並び方で走行させることができる。このように、空気抵抗減少効果を含めて車群全体のエネルギー効率を精度良く算出することが可能となるので、エネルギー効率の優れた車両の並び方を的確に決定して走行支援することができる。
【００７２】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る車群走行制御装置（車群走行制御部）は、第１実施形態に係る車群走行制御部１とほぼ同様に構成されるものであって、車群走行制御部１と比べ、先行車両の制動力を制御する機能を有する点が相違する。なお、第４実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００７３】
本実施形態に係る車群走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る車群走行制御部は、第１実施形態に係る車群走行制御部１と同様に構成されており、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部（減速度制御手段）１３が有する一部機能が相違する。
【００７４】
エネルギー効率算出部１２は、車両３の先行車両の減速度を車車間通信等やセンサ２０等により動的に入力する機能を有している。また、エネルギー効率算出部１２は、先行車両の減速度によって生じる車両３に必要な減速度を算出し、車両３の最大回生減速度より大きいか否かを判定する機能を有している。また、エネルギー効率算出部１２は、判定結果を走行支援部１３へ出力する機能を有している。その他の機能については、第１実施形態に係るエネルギー効率算出部１２と同様である。
【００７５】
走行支援部１３は、最大回生減速度を超える減速度が発生すると判定した場合には、先行車両の減速度を小さくさせる機能を有している。例えば、走行支援部１３は、先行車両の減速により、車両３の減速度が最大回生減速度を超える場合には、通信装置２３を介して先行車両の減速度を小さくする命令を出力する機能を有している。その他の機能については、第１実施形態に係る走行支援部１３と同様である。
【００７６】
次に、第４実施形態に係る車群走行制御部の動作について説明する。図１０は、第４実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。図１０に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両３に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車両３Ａに車両３Ｂが追従して走行する例を説明する。また、車両３Ｂは車両３と同一構成とし、図１０に示す制御処理は、車両３Ｂに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００７７】
図１０に示す制御処理は、ＥＣＵ１０が実行し、手動運転判定処理から実行する（Ｓ４０）。ＥＣＵ１０は、通信装置２３から得られた情報に基づいて、先行車両である車両３Ａが手動により操作されて運転されているか否かを判定する。Ｓ４０の処理において、手動運転でない場合、すなわち自動運転である場合には、図１０に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ４０の処理において、車両３Ａが手動運転であると判定した場合には、最大回生制動力入力処理へ移行する（Ｓ４２）。
【００７８】
Ｓ４２の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、後続車両である車両３Ｂの最大回生減速度を入力する処理である。エネルギー効率算出部１２は、車両３Ｂの諸元情報に基づいて最大回生減速度ａｌ_Ｂを入力する。Ｓ４２の処理が終了すると、減速度判定処理へ移行する（Ｓ４４）。
【００７９】
Ｓ４４の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、先行車両である車両３Ａの減速により、車両３Ｂにおいて最大回生減速度を超える減速が必要となるか否かを判定する処理である。エネルギー効率算出部１２は、先行車両である車両３Ａの減速度を通信装置２３を介して入力し、車両３Ｂの実行すべき減速度を算出し、算出した減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えているか否かを判定する。Ｓ４４の処理において、車両３Ｂの実行すべき減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えていない場合には、図１０に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ４４の処理において、車両３Ｂの実行すべき減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えている場合には、制動力制御処理へ移行する（Ｓ４６）。
【００８０】
Ｓ４６の処理は、走行支援部１３が実行し、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えないように先行車両の走行を制御する処理である。走行支援部１３は、先行車両である車両３Ａの減速度を、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分だけ減少させる。走行支援部１３は、例えば、車車間通信により最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速度を車両３Ａへ送信し、車両３Ａの実行減速度から最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分を減算し車両３Ａを減速させる。Ｓ４６の処理が終了すると、図１０に示す制御処理を終了する。
【００８１】
図１０に示す制御処理を実行することにより、先行車両３Ａが手動運転の場合、すなわち走行計画を持たない場合であっても、後続車両３Ｂが回生能力を超えて油圧ブレーキ等を作動させることを回避することができる。このため、力学エネルギーを熱廃棄することを回避することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。例えば、先行車両３Ａが図１１（ａ）に示す点線の加速度パターンａＸ（ｔ）で走行するように手動制御されているものとする。そうすると、追従する後続車両３Ｂは図１１（ｂ）に示す点線の加速度パターンａＸ＋１（ｔ）で走行することとなり、一点鎖線で示す最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速度Ｕ１については油圧ブレーキを作動させるため、減速度Ｕ１に係る運動エネルギーは熱により廃棄されてしまう。しかしながら、本実施形態に係る車群走行制御部によれば、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速が起きないように、先行車両３Ａの減速度から減速度Ｕ１をキャンセルし、図１１（ａ）の実線に示す加速度パターンａＹ（ｔ）とすることができる。これにより、車両３Ｂは、図１１（ｂ）の実線に示す加速度パターンａＹ＋１（ｔ）で走行させることができるので、運動エネルギーを熱廃棄することを回避することができる。
【００８２】
以上、第４実施形態に係る車群走行制御部によれば、後続車両３Ｂが回生能力を超えた制動を行うことにより力学エネルギーを熱廃棄等することを回避することができるので、エネルギー効率の優れた車群走行を実現させることが可能となる。また、車群内の相対加速度は変化することがないので、相対速度、相対距離を変化させず、車両間の相対位置関係の安定性を保ったまま熱廃棄するエネルギーのみ低減させることができる。
【００８３】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る車群走行制御装置（車群走行制御部）は、第４実施形態に係る車群走行制御部とほぼ同様に構成されるものであって、走行の安全性を確認した後に先行車両の制動力を制御する機能を有する点が相違する。なお、第５実施形態においては、第１〜４実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００８４】
本実施形態に係る車群走行制御部を備えた車両の構成は、第１実施形態に係る車群走行制御部１を備えた車両と同様である。また、本実施形態に係る車群走行制御部は、第４実施形態に係る車群走行制御部と同様に構成されており、エネルギー効率算出部１２及び走行支援部１３が有する一部機能が相違する。
【００８５】
エネルギー効率算出部１２は、先行車両の安全停止減速度を算出する機能を有している。安全停止減速度は、走行の安全性を確保するために必要な減速度であり、例えば、車速や車間距離によって規定されるものである。なお、その他の機能については、第４実施形態に係るエネルギー効率算出部１２と同様である。
【００８６】
走行支援部１３は、最大回生減速度を超える減速度が発生すると判定した場合には、先行車両の安全停止減速度を下回らないように、先行車両の減速度を小さくさせる機能を有している。例えば、走行支援部１３は、先行車両の減速により、車両３の減速度が最大回生減速度を超える場合には、安全停止減速度を下回らないように先行車両の減速度を小さくする命令を、通信装置２３を介して出力する機能を有している。その他の機能については、第４実施形態に係る走行支援部１３と同様である。
【００８７】
次に、第５実施形態に係る車群走行制御部の動作について説明する。図１２は、第５実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。図１２に示す制御処理は、例えばイグニッションオン又は車両３に備わる開始ボタンがオンされてから、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、以下では、車両３Ａに車両３Ｂが追従して走行する例を説明する。また、車両３Ｂは車両３と同一構成とし、図１２に示す制御処理は、車両３Ｂに備わる車群走行制御部１が実行するものとする。
【００８８】
図１２に示す制御処理は、ＥＣＵ１０が実行し、手動運転判定処理から実行する（Ｓ５０）。この処理は、図１０のＳ４０の処理と同様である。Ｓ５０の処理において、手動運転でない場合、すなわち自動運転である場合には、図１２に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ５０の処理において、車両３Ａが手動運転であると判定した場合には、最大回生制動力入力処理へ移行する（Ｓ５２）。
【００８９】
Ｓ５２の処理は、後続車両である車両３Ｂの最大回生減速度を入力する処理であり、図１０のＳ４２の処理と同様である。Ｓ５２の処理が終了すると、減速度判定処理へ移行する（Ｓ５４）。
【００９０】
Ｓ５４の処理は、先行車両である車両３Ａの減速により車両３Ｂが最大回生減速度を超える減速が必要となるか否かを判定する処理であり、図１０のＳ４４の処理と同様である。Ｓ５４の処理において、車両３Ｂの実行すべき減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えていない場合には、図１２に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ５４の処理において、車両３Ｂの実行すべき減速度が最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えている場合には、安全停止減速度の算出処理へ移行する（Ｓ５６）。
【００９１】
Ｓ５６の処理は、エネルギー効率算出部１２が実行し、先行車両３Ａの安全停止減速度を算出する処理である。エネルギー効率算出部１２は、例えば、図１３に示すように車両３Ａの進行方向に障害物Ｘが存在する場合には、センサ２０や通信装置２３を介して、障害物Ｘと車両３Ａとの相対距離Ｌｒ、相対速度Ｖｒを入力する。また、車両３Ａの諸元情報等から安全マージン分距離Ｌｍを入力する。そして、以下の式６を用いて安全停止減速度Ｇ１（ｔ）を算出する。
【００９２】
【数６】
【００９３】
Ｓ５６の処理が終了すると、制動力制御処理へ移行する（Ｓ５８）。
【００９４】
Ｓ５８の処理は、走行支援部１３が実行し、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えないように先行車両の走行を制御する処理である。走行支援部１３は、先行車両である車両３Ａの減速度を、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分だけ減少させる。このとき、減少後の減速度がＳ５６の処理で求めた車両３Ａの安全停止減速度Ｇ１（ｔ）より小さくならないように、車両３Ａの減速度の減少量を調整する。そして、走行支援部１３は、例えば、車車間通信により減少させる減速度を車両３Ａへ送信し、車両３Ａの実行減速度から設定した減速度を減算して車両３Ａを減速させる。Ｓ５８の処理が終了すると、図１２に示す制御処理を終了する。
【００９５】
図１２に示す制御処理を実行することにより、先行車両３Ａが手動運転の場合、すなわち走行計画を持たない場合であっても、安全性を確保した範囲で後続車両３Ｂの回生能力を超えて油圧ブレーキ等を作動させることを回避できる。このため、力学エネルギーを熱廃棄することを回避することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。例えば、先行車両３Ａが図１４（ａ）に示す点線の加速度パターンａＸ（ｔ）で走行するように手動制御されているものとする。そうすると、追従する後続車両３Ｂは図１４（ｂ）に示す点線の加速度パターンａＸ＋１（ｔ）で走行することとなり、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速度Ｕ２については油圧ブレーキが作動するため、減速度Ｕ２に係る運動エネルギーは熱により廃棄されてしまう。しかしながら、本実施形態に係る車群走行制御部によれば、車両３Ａの安全停止減速度Ｇ１（ｔ）以下とならない範囲で、最大回生減速度ａｌ_Ｂを超えた分の減速が軽減されるように先行車両３Ａの減速度を減速度Ｕ３の分だけキャンセルすることができるので、図１１（ａ）の実線に示す加速度パターンａＹ（ｔ）とすることができる。これにより、車両３Ｂは、図１１（ｂ）の実線に示す加速度パターンａＹ＋１（ｔ）で走行させることができるので、運動エネルギーを熱廃棄することを最小化することができる。
【００９６】
以上、第５施形態に係る車群走行制御部によれば、先行車両３Ａが進行方向のリスクに対して安全性を確保できる減速度を残した状態で、追従する後続車両３Ｂが回生できずに廃棄するエネルギーを最小化することができる。
【００９７】
なお、上述した実施形態は本発明に係る車群走行支援装置の一例を示すものである。本発明に係る車群走行支援装置は、各実施形態に係る車群走行支援装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る車群走行支援装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００９８】
例えば、上述した実施形態では、車群を構成する車両が全て自動運転機能を有する車両であるとして説明したが、ディスプレイやスピーカ等の報知手段により報知された内容に応じて手動運転する車両で車群構成した場合に適用してもよい。
【００９９】
また、第１〜第３実施形態では、車両３Ａが配置位置を決定して走行制御する例を説明したが、例えば、車群内の他の車両、あるいは路側支援装置が各車両の運転不適正状態を取得して各車両の配置位置及び配置順序を決定し、決定した配置位置及び配置順序を各車両に報知する中央集権型の走行制御であってもよい。また、車群内の全ての車両が各自で配置位置を決定して走行制御する自律型の走行制御であってもよい。
【０１００】
また、第１〜第３実施形態では、車群を構成する車両が全てハイブリット車両である場合を説明したが、車群を構成する車両が全てハイブリット車両である必要はなく、車群内に回生制動可能に構成された車両が少なくとも一台存在する場合であればよい。この場合、車群内において、回生制動可能に構成されていない車両は、回生能力がない車両として取り扱えばよい。また、第４、５実施形態では、後続車両３Ｂが車群を構成していてもよく、さらに、その車群を構成する車両が回生制動可能に構成された車両である必要はなく、車群内に回生制動可能に構成された車両が少なくとも一台存在する場合であればよい。
【０１０１】
また、第４、５実施形態では、後続車両３Ｂが先行車両３Ａの制動力を制御する例を説明したが、他の後続車両が先行車両３Ａの制動力を制御してもよい。
【０１０２】
また、第５実施形態では、先行車両３Ａの安全停止減速度Ｇ１（ｔ）を考慮して先行車両３Ａの減速度を小さくする例を説明したが、後続車両３Ｂの安全停止減速度を更に考慮し、後続車両３Ｂの安全停止減速度より小さくならないように先行車両３Ａの減速度を小さくしてもよい。
【０１０３】
また、上述した実施形態では、車群が２台あるいは３台の車両によって構成されている例を説明したが、この台数に限られることはなく、複数台で構成されていればエネルギー効率に優れた車群走行に寄与することができる。
【０１０４】
さらに、上述した実施形態では、フローチャートを用いて動作を説明したが、処理効率化の範囲内であればフローチャートにおけるステップの順番を変更してもよい。例えば、図３のＳ１０及びＳ１２の順番、図６のＳ２０〜Ｓ２４の順番、図８のＳ３０及びＳ３２の順番、図１０のＳ４２及びＳ４４の順番、図１２のＳ５２〜Ｓ５６の順番は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施形態に係る車群走行制御部を備える車両の構成概要を示すブロック図である。
【図２】車群の目標進行位置の時間依存性を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図５】第１実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図６】第２実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図８】第３実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図１０】第４実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第４実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図１２】第５実施形態に係る車群走行制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第５実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【図１４】第５実施形態に係る車群走行制御部の動作を説明する概要図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１…車群走行制御部（車群走行支援装置）、３…車両、１０…ＥＣＵ、１２…エネルギー効率算出部（エネルギー効率算出手段）、１３…走行制御部（車両順位支援手段、減速度制御手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回生制動可能に構成された車両を有する車群の走行を支援する車群走行支援装置であって、
車群内の走行順位ごとの走行計画及び前記車両の回生能力に基づいて回生可能な回生エネルギーを走行順位ごとに算出し、前記回生エネルギーに基づいて車群全体のエネルギー効率を車群内の車両の並び方ごとに算出するエネルギー効率算出手段と、
前記エネルギー効率に基づいて車群内の車両の並び方を決定し走行を支援する車両順位支援手段と、
を備える車群走行支援装置。
【請求項２】
前記エネルギー効率算出手段は、前記走行計画として加速度パターンを用い、前記加速度パターン及び前記車両の回生能力に基づいて回生制動の減速度及び回生制動の頻度を算出して前記回生エネルギーを走行順位ごとに算出する請求項１に記載の車群走行支援装置。
【請求項３】
前記車両順位支援手段は、前記エネルギー効率が最大となる車両の並び方で走行するように支援する請求項１又は２に記載の車群走行支援装置。
【請求項４】
前記エネルギー効率算出手段は、前記回生能力として最大回生減速度及びエネルギー蓄積容量を用いる請求項１〜３の何れか一項に記載の車群走行支援装置。
【請求項５】
前記エネルギー効率算出手段は、車両の並び方の違いに基づいた空気抵抗を考慮して車群全体のエネルギー効率を算出する請求項１〜４の何れか一項に記載の車群走行支援装置。
【請求項６】
前記車群が手動運転車両に追従して走行する際に、手動運転車両が後続追従車両の最大回生減速度を超える減速を行った場合には、前記後続追従車両の回生能力を超える減速分の減速度だけ前記手動運転車両の減速度を小さくする減速度制御手段を備える請求項１〜５の何れか一項に記載の車群走行支援装置。
【請求項１】
回生制動可能に構成された車両を有する車群の走行を支援する車群走行支援装置であって、
車群内の走行順位ごとの走行計画及び前記車両の回生能力に基づいて回生可能な回生エネルギーを走行順位ごとに算出し、前記回生エネルギーに基づいて車群全体のエネルギー効率を車群内の車両の並び方ごとに算出するエネルギー効率算出手段と、
前記エネルギー効率に基づいて車群内の車両の並び方を決定し走行を支援する車両順位支援手段と、
を備える車群走行支援装置。
【請求項２】
前記エネルギー効率算出手段は、前記走行計画として加速度パターンを用い、前記加速度パターン及び前記車両の回生能力に基づいて回生制動の減速度及び回生制動の頻度を算出して前記回生エネルギーを走行順位ごとに算出する請求項１に記載の車群走行支援装置。
【請求項３】
前記車両順位支援手段は、前記エネルギー効率が最大となる車両の並び方で走行するように支援する請求項１又は２に記載の車群走行支援装置。
【請求項４】
前記エネルギー効率算出手段は、前記回生能力として最大回生減速度及びエネルギー蓄積容量を用いる請求項１〜３の何れか一項に記載の車群走行支援装置。
【請求項５】
前記エネルギー効率算出手段は、車両の並び方の違いに基づいた空気抵抗を考慮して車群全体のエネルギー効率を算出する請求項１〜４の何れか一項に記載の車群走行支援装置。
【請求項６】
前記車群が手動運転車両に追従して走行する際に、手動運転車両が後続追従車両の最大回生減速度を超える減速を行った場合には、前記後続追従車両の回生能力を超える減速分の減速度だけ前記手動運転車両の減速度を小さくする減速度制御手段を備える請求項１〜５の何れか一項に記載の車群走行支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１０２６６０（Ｐ２０１０−１０２６６０Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６００５（Ｐ２００８−２７６００５）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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