随着社会经济水平的提高、人们出行需求的迅速增长,持续上升的汽车数量导致了城市交通拥堵日益严重、能耗攀升、交通事故频发。如何防止交通拥堵、降低耗能、提高车辆行驶安全性是人们日臻重视的重要课题。汽车作为主要交通运载工具肩负着巨大的责任以改善当下交通系统严重的能源耗费、拥堵和安全等问题,因此在技术层面对车辆的生态性进行改进与完善是解决上述问题的重中之重。在此背景下,不断推动汽车安全、节能、高效的智能生态出行技术具有重大意义。在5G通信和V2X技术的高速发展下,以车辆队列行驶为典型代表的多车组群系统控制技术受到了广大研究人员的高度重视。基于V2X通信的网联车队生态式协同自适应巡航控制（Ecological Cooperative Adaptive Cruise Control,ECACC）技术是在网联车辆队列行驶的基础上实现以节能为主要优化目标的队列协同控制方法。该技术作为多车协同控制的关键技术之一可以实现车辆群体节能,增强跟车行驶安全,提高道路通行效率,对实现可持续发展的智能交通系统战略起到关键推动作用。该技术的主要思想在于基于V2V和V2I的车联网通信通过获取当前交通环境状态、队列车辆状态以及前方道路信息等,进行以车辆队列行驶经济性为主要目标的最优设计,同时实现稳定安全的队列跟车效果,以此对队列中头车进行行为决策与各子车辆动力系统最优化控制,最终达到车辆队列在多种智能交通场景下节能、安全的行驶目标。相对于传统的单车控制,车辆队列协同控制在能效方面可以提高10-20%,并且增加了道路跟车行驶的安全性,缩短了跟车间距,提高了道路交通的容载率与通行效率,从而减少了由交通拥堵带来的大量能源耗费。车队ECACC策略从车辆自身的动力系统优化和微观交通出行规划两方面共同实现生态出行的目的。本文以均质纯电动网联车辆队列为研究目标,基于V2X通信技术针对车队在高速和城市典型场景下以队列能耗为主要优化目标、以队列跟车性能为基本保障开展了关于生态式协同自适应巡航控制的理论研究,并通过仿真分析、硬件在环测试以及实车实验进行了验证。具体研究内容如下:（1）针对车辆队列在不同场景下的行驶方式和行驶限制进行分类设计。按照车辆队列前方交通流状态,车队行驶方式划分为基于被动跟车和主动规划的ECACC策略,分别对队列行驶的两个主要性能即跟车和节能进行了建模与验证。在底层跟车控制方面对队列行驶的技术基石即CACC跟车控制器进行了建模、分析和仿真验证,分别讨论了基于前馈-反馈结构和纯反馈结构控制器的特点,并进行了队列弦稳定性分析。此外,在能耗方面建立了基于电机Map和电池动态参数的纯电动汽车能耗灰盒模型,并与成熟商业软件进行了对比验证,为ECACC策略的展开提供了模型研究基础。（2）针对车队前方存在不受控车辆的情况进行了基于被动跟车的ECACC策略设计。由于车队前方车辆阻挡,车辆队列需被动地沿某一速度轨迹行驶,因此基于车辆队列纵向动力学特性和恒定常数车头时距的跟车策略,考虑道路连续坡路信息,提出了以能耗和队列跟车性能为优化目标的模型预测控制求解方法。通过在特定行驶速度下对车队中各子车辆进行分布式控制实现动力系统优化,平衡队列跟驰过程中能耗与跟车精度间的博弈,实现车辆能量经济性、驾驶舒适性以及跟车准确性的多目标优化。（3）针对车队前方无交通流约束情况进行了主动规划的ECACC策略设计。基于队列行驶过程中各子车辆的动力系统状态和跟车行驶需求,建立基于队列解耦的分层控制体系即顶层头车能量最优速度轨迹规划和底层子车辆经济车速跟随的逻辑框架。队列头车通过V2I通信获得道路参数如坡度、曲率以及交通限制等信息,根据自身动力系统特性,通过基于动态规划的求解方法得到了能耗的全局最优解并得到对应速度轨迹。在速度规划中,考虑车辆横向特性,建立了希尔函数对横向加速度进行约束,实现车辆在转弯过程中的安全速度控制。此外,在最优控制问题的性能函数中引入了时间调节因子,以实现在不同行程时间需求下车辆队列能耗-时间综合最优的驾驶模式。（4）针对城市典型的连续信号灯交叉口场景的ECACC策略。基于城市工况下节能导向的车队绿波带通行需求,提出了基于生态驾驶的队列行驶方法,通过V2I通信提前获取信号灯SPa T状态进行速度引导实现队列全绿灯通行的生态驾驶效果;针对交通信号、道路参数和行车环境等复杂情况对车辆动力系统进行能量优化,提出了基于切换逻辑的动态规划快速求解方法;此外,提出了队列信号灯交叉口不分离策略,保证了队列行驶完整性,提高了队列整体的通行效率、行驶经济性和跟车安全性。（5）建立了仿真分析—硬件在环—实车实验的验证体系。基于真实城市路况实时高精度地图进行了硬件在环测试,并在此过程中实现了RSU和OBU终端设备的实时信息传递;建立了基于Virtual Platoon的实车跟车验证方法,在不同的加速度需求下进行了车辆队列性能测试。一系列测试验证了网联车辆队列生态式协同自适应巡航控制的节能效果与跟车安全效果。通过以上内容由理论到实践的系统研究,本文阐述了网联车辆队列生态式协同自适应巡航控制的巨大节能潜力和行驶安全优势,同时体现了ECACC策略在不同场景下应用的广泛性和适用性。该策略在未来智能交通系统中的具有深远的实际应用价值,并为实现道路车辆安全、节能、高效的智能生态出行提供了技术基础。