JP7465286B2 - 車両制御装置、車両制御方法及び車両追従走行システム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法及び車両追従走行システムに関し、先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる追従走行制御に関する。

従来、設定速度に従って同一車線を走行する先行車両に追従するように自車両の制駆動力制御を行う追従走行制御が知られている（例えば特許文献１参照）。かかる制御では、自車両が隊列の先頭を走行している先頭走行状態であると判定すると、自車両の設定速度を第１上限値に変更し、自車両が先頭走行状態ではないと判定すると、自車両の設定速度を第１上限値より大きい値の第２上限値に変更している。

特開２０１５－０２０５０２号公報

ところで、先行車両が直線路を走行し、この先行車両に追従するように制御されている後続車両が曲線路を走行している状況では、先行車両が加速すると、後続車両において車両の進行方向と直角に発生する加速度である横加速度が過大となる可能性がある。従来の追従走行制御によれば、後続車両の先行車両への追従性を向上させるために先行車両の速度を制限しているが、後続車両に発生する横加速度までは考慮されていない。このため、後続車両において、乗り心地の低下、スリップ、荷崩れ等が発生するおそれがある。

そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、追従走行制御により曲線路で後続車両に発生し得る過大な横加速度を抑制する、車両制御装置、車両制御方法及び車両追従走行システムを提供することを目的とする。

このため、本発明に係る車両制御装置では、先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムにおいて、先頭車両に搭載され、入力した情報に基づいて演算した結果を制御指令として制動装置又は駆動装置へ出力するコントロール部を備え、このコントロール部は、後続車両のそれぞれについて予め定められた横加速度の許容上限値又はヨーレートの許容上限値を満たすように走行路に応じて後続車両毎に設定される許容最大車速のうち最も小さい値を、先頭車両の速度を制限するための制限車速として求め、先頭車両の速度が制限車速を超えないように、制動装置及び駆動装置へ制御指令を出力している。

また、本発明に係る車両制御方法は、先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムの先頭車両が、後続車両のそれぞれについて予め定められた横加速度の許容上限値又はヨーレートの許容上限値を満たすように走行路に応じて後続車両毎に設定される許容最大車速のうち最も小さい値を、先頭車両の速度を制限するための制限車速として求め、先頭車両の速度が制限車速を超えないように、制動装置及び駆動装置を制御している。

さらに、本発明に係る車両追従走行システムは、先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させるものであって、先頭車両は、コントロール部、制動装置及び駆動装置を備えている。コントロール部は、後続車両のそれぞれについて予め定められた横加速度の許容上限値又はヨーレートの許容上限値を満たすように走行路に応じて後続車両毎に設定される許容最大車速のうち最も小さい値を、先頭車両の速度を制限するための制限車速として求め、先頭車両の速度が制限車速を超えないように、先頭車両の加減速度を制御するための制御指令を出力する。制動装置は、制御指令に基づいて制動力を制御し、駆動装置は、制御指令に基づいて駆動力を制御する。

本発明に係る、車両制御装置、車両制御方法及び車両追従走行システムによれば、追従走行制御により曲線路で後続車両に発生し得る過大な横加速度を抑制することができる。

第１実施形態に係る車両追従走行システムによる隊列を示す模式図である。 後続車両が１台のときの隊列の走行状態の一例を示す模式図である。 後続車両が複数台のときの隊列の走行状態の一例を示す模式図である。 後続車両の車両追従走行システムの一例を示す機能ブロック図である。 後続車両の車両追従走行システムの別例を説明する模式図である。 先頭車両の車両追従走行システムの一例を示す機能ブロック図である。 後続車両における制御処理の主要部の一例を示すフローチャートである。 先頭車両における制御処理の主要部の一例を示すフローチャートである。 強制減速指令の適否判断のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両追従走行システムの概要を示す模式図である。 後続車両の車両追従走行システムの一例を示す機能ブロック図である。 先頭車両の車両追従走行システムの一例を示す機能ブロック図である。 後続車両における制御処理の主要部の一例を示すフローチャートである。 先頭車両における制御処理の主要部の一例を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。

〔第１実施形態〕
（車両追従走行システムの概要）
図１～図３を参照して、第１実施形態に係る車両追従走行システムの概要について説明する。車両追従走行システムは、先頭車両に１台以上の後続車両を非機械的に順次連結することで、各後続車両を先行する直前の車両（直前車両）に追従して走行させるためのシステムである。なお、本明細書における車両は、道路上を走行する自動車である。

図１は、車両追従走行システムによって複数台の車両で組まれる隊列を示す。図１における隊列は、隊列の先頭を走行する先頭車両１と、先頭車両１より後続である複数台の後続車両２と、を含んでいる。複数台の後続車両２はそれぞれ、自車両と直前車両との間における車間距離を一定に保ちつつ直前車両に追従して走行する。

図２は、車両追従走行システムによる後続車両が１台である隊列の走行状態の一例を示す。図２において、先頭車両１は曲線路を通過した後の直線路を走行中であり、後続車両２は曲線路を走行中である。

ところで、後続車両２では、乗り心地の低下、スリップの発生及び荷崩れの発生の少なくとも１つを抑制する観点から、後続車両２に固有の旋回走行性能が予め定められている。後続車両２の旋回走行性能は、横加速度の上限値（限界横加速度）ａ_ｙｌｉｍやヨーレートの上限値（限界ヨーレート）ｒ_ｌｉｍで定められる。このような旋回走行性能を満たすために、後続車両２の速度には、これが走行する走行路に応じて上限値（許容最大車速）Ｖ２_ｍａｘが設定される。許容最大車速Ｖ２_ｍａｘは、後続車両２において、実際の横加速度ａ_ｙが限界横加速度ａ_ｙｌｉｍとなったときの自車両の速度（自車速）である。あるいは、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘは、後続車両２において、実際のヨーレートｒが限界ヨーレートｒ_ｌｉｍとなったときの自車速である。

後続車両２が相対的に曲率の大きい走行路を走行しているときの実際の横加速度及び実際のヨーレートは、相対的に曲率の小さい走行路を走行しているときと比較すると、車速上昇に応じて増大しやすい。このため、後続車両２が相対的に曲率の大きい走行路を走行しているときの実際の横加速度及び実際のヨーレートは、比較的低い車速で限界横加速度ａ_ｙｌｉｍ及び限界ヨーレートｒ_ｌｉｍに到達する。したがって、相対的に曲率の大きい走行路を走行しているときの後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘは、相対的に曲率の小さい走行路（直線路を含む）を走行しているときの後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘと比較して小さくなる。

再び図２において、先頭車両１が曲線路を通過した後の直線路で加速すると、曲線路において先頭車両１に対して車間距離を一定に保って追従走行する後続車両２の速度（旋回速度）も上昇する。そして、後続車両２の速度が曲線路における許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを超えた場合には、後続車両２の実際の横加速度や実際のヨーレートが旋回走行性能で定められた限界値ａ_ｙｌｉｍ，ｒ_ｌｉｍを超えてしまう。これにより、乗り心地が低下したり、スリップや荷崩れが発生したりするおそれがある。

このため、後続車両２では、その走行位置において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大速度Ｖ２_ｍａｘ（＝ｕ１）を求めて、その情報を先頭車両１に車車間通信で送信する。そして、先頭車両１では、自車速を制限するための制限車速Ｖ１_ｍａｘを許容最大速度Ｖ２_ｍａｘと同じ値（＝ｕ１）に設定して、自車速が制限車速Ｖ１_ｍａｘを超えないように車速制御を行う。これによって、後続車両２の速度が許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを超えないようにして、後続車両２の実際の横加速度や実際のヨーレートを旋回走行性能で定められた限界値ａ_ｙｌｉｍ，ｒ_ｌｉｍ以下に抑制する。

図３は、車両追従走行システムによる後続車両が３台である隊列の走行状態の一例を示す。図３において、先頭車両１及びこれに追従する第１後続車両２Ａは曲線路を通過した後の直線路を走行中であり、第１後続車両２Ａに追従する第２後続車両２Ｂは曲線路を走行中であり、第２後続車両２Ｂに追従する第３後続車両２Ｃは曲線路に進入する前の直線路を走行中である。

後続車両２Ａ～２Ｃはそれぞれ、後続車両が１台である場合と同様に、各走行位置で旋回走行性能に基づいて許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを求めて、その情報を先頭車両１に車車間通信で送信する。具体的には、第１後続車両２Ａは、走行中の直線路における許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（＝ｕ１）を求めて、その情報を先頭車両１に送信する。第２後続車両２Ｂは、走行中の曲線路における許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（＝ｕ２）を求めて、その情報を先頭車両１に送信する。第３後続車両２Ｃは、走行中の直線路における許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（＝ｕ３）を求めて、その情報を先頭車両１に送信する。

先頭車両１では、後続車両２Ａ～２Ｃの許容最大車速Ｖ２_ｍａｘのうち最も小さい値を制限車速Ｖ１_ｍａｘとして設定する。後続車両２Ａ～２Ｃの旋回走行性能が共通である場合には、曲線路を走行中の第２後続車両２Ｂの許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（＝ｕ２）が最も小さい値となる。したがって、先頭車両１では、第２後続車両２Ｂの許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（＝ｕ２）を制限車速Ｖ１_ｍａｘに設定し、このように設定した制限車速Ｖ１_ｍａｘを自車速が超えないように車速制御を行う。これにより、後続車両２Ａ～２Ｃの速度がそれぞれの許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを超えないようにして、後続車両２Ａ～２Ｃのそれぞれの実際の横加速度や実際のヨーレートを旋回走行性能で定められた限界値ａ_ｙｌｉｍ，ｒ_ｌｉｍ以下に抑制する。なお、第１～第３後続車両２Ａ～２Ｃの旋回走行性能は相互に異なる値であってもよい。

要するに、第１実施形態では、後続車両２が各走行位置において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを求め、先頭車両１が後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに基づいて設定した自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘを自車速が超えないように車速制御を行う。

（後続車両の車両追従走行システム）
図４は、後続車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。後続車両２に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置２０を中心の構成として、外界認識装置２１、車両状態取得装置２２、受信装置２３、第１送信装置２４、第２送信装置２５、駆動装置２６及び制動装置２７を備える。

外界認識装置２１は、例えば、カメラ、レーダ、ソナー等によって、自車両の前方に存在する物体を認識する装置であり、具体的には、自車両と直前車両との車間距離ｄを計測して、その情報を出力する。

車両状態取得装置２２は、自車両の車両状態を取得するための装置であり、車速取得部２２１、前後加速度取得部２２２、ヨーレート取得部２２３、横加速度取得部２２４及び舵角取得部２２５を含む。

車速取得部２２１は、車載の車速センサから出力される車速パルス信号やＡＢＳ（Anti-lock Braking System）に代表される車両挙動制御装置での車速の推定結果等に基づいて自車速Ｖ２を取得し、自車速Ｖ２に関する情報を出力する。前後加速度取得部２２２は、車載の前後加速度センサを用いた計測によって自車両の前後加速度ａ_ｘを取得し、前後加速度ａ_ｘに関する情報を出力する。なお、前後加速度取得部２２２では、車速取得部２２１で取得された自車速Ｖ２の変化に基づいて前後加速度ａ_ｘを算出してもよい。

ヨーレート取得部２２３は、例えば車載のヨーレートセンサを用いた計測によって自車両のヨーレートｒを取得し、ヨーレートｒに関する情報を出力する。なお、ヨーレート取得部２２３では、ヨーレートセンサを用いた計測によらずに、自車速Ｖ２及び舵角δ等の物理量の計測値を用いて、ヨーレートｒを算出してもよい。横加速度取得部２２４は、例えば車載の横加速度センサを用いた計測によって自車両の横加速度ａ_ｙを取得し、横加速度ａ_ｙに関する情報を出力する。なお、横加速度取得部２２４では、横加速度センサを用いた計測によらずに、自車速Ｖ２及び舵角δ等の物理量の計測値を用いて、横加速度ａ_ｙを算出してもよい。舵角取得部２２５は、例えば車載の舵角センサを用いた計測によって自車両の舵角δを取得し、舵角δに関する情報を出力する。

受信装置２３は、車両制御装置２０の指示に従って、直前車両の速度（直前車速）Ｖｆに関する情報を、自車両と直前車両との間の車車間通信を介して直前車両から受信する装置である。第１送信装置２４は、自車両が隊列の最後尾車両でない場合には、車両制御装置２０の指示に従って、車速取得部２２１及び前後加速度取得部２２２の出力情報を、自車両とこれに追従する直後の車両（直後車両）との間の車車間通信を介して直後車両へ送信する装置である。第２送信装置２５は、車両制御装置２０の指示に従って、車両制御装置２０で算出された自車両の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに関する情報を、自車両と先頭車両１との間の車車間通信を介して先頭車両１へ送信する装置である。

駆動装置２６は、自車両の車輪の駆動力を発生する駆動源（エンジン、電動モータ又はこれらの組み合わせ）と、車両制御装置２０からの加速指令に基づいて駆動力を制御する駆動コントローラと、を備える。

制動装置２７は、自車両の車輪に制動力を与える制動機構（摩擦ブレーキ、ドラムブレーキ等）と、車両制御装置２０からの減速指令に基づいて制動力を制御する制動コントローラと、を備える。

車両制御装置２０のマイクロコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ及び入出力ポートを備え、これらがバス接続されて構成される。後述する種々のマイクロコンピュータにおいても同様である。

車両制御装置２０のマイクロコンピュータは、外界認識装置２１、車両状態取得装置２２及び受信装置２３から出力された各種情報を入力して、各種情報に基づいて演算した結果を、第２送信装置２５、駆動装置２６及び制動装置２７へ出力する。車両制御装置２０は、主要機能として、自車両と直前車両との車間距離を目標値に保ちつつ直前車両に追従して走行させる車間制御部２０１、及び、各走行位置で自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを求める許容最大車速算出部２０２、の２つの機能を有する。

なお、車両制御装置２０の各機能は、マイクロコンピュータにおいてプロセッサが不揮発性メモリから制御プログラムを揮発性メモリに読み出して実行することで実現されるものとする。ただし、車両制御装置２０の機能の一部又は全部がハードウェアの構成により実現されることを排除するものではない。後述する種々の車両制御装置においても同様である。

車間制御部２０１は、自車両と直前車両との車間距離を隊列走行における目標値に保つために、自車両の駆動装置２６への加速指令として加速度指令値Ａ_ｃｏｍを出力し、制動装置２７への減速指令として減速度指令値Ｄ_ｃｏｍを出力する。ここで、車間距離の目標値は、一定値であるのみならず可変値であっても良い。すなわち、たとえば車速の上昇に応じて車間距離の目標値を大きくする等、走行状態の変化に伴って可変の距離を車間距離の目標値として用いてもよい。車間制御部２０１は、例えば下記の数式（１）に従って加速度指令値Ａ_ｃｏｍを求める。
Ａ_ｃｏｍ＝ａ_ｘｆ＋Ｋｘ×Δｘ＋Ｋｖ×Δｖ…（１）

数式（１）において、Δｘは、外界認識装置２１の出力情報に基づいて取得した車間距離ｄとその目標値ｄ^＊との差である（Δｘ＝ｄ－ｄ^＊）。Δｘは、車間距離ｄが目標値ｄ^＊よりも長いときに正の値として算出される一方、車間距離ｄが目標値ｄ^＊よりも短いときに負の値として算出される。また、Δｖは、受信装置２３の出力情報に基づいて取得した直前車速Ｖ_ｆと車速取得部２２１の出力情報に基づいて取得した自車速Ｖ２との差である（Δｖ＝Ｖ_ｆ－Ｖ２）。Δｖは、直前車速Ｖ_ｆが自車速Ｖ２よりも速いときに正の値として算出され、直前車速Ｖ_ｆが自車速Ｖ２よりも遅いときに負の値として算出される。

数式（１）において、ａ_ｘｆは、受信装置２３の出力情報に基づいて取得した直前車両の前後加速度であって、直前車速Ｖ_ｆが増加する加速時には正の値として与えられ、直前車速Ｖ_ｆが低下する減速時には負の値として与えられる。また、Ｋｘ、Ｋｖは、正の定数ゲインであって、マイクロコンピュータの不揮発性メモリに記憶されている制御定数である。

車間制御部２０１は、数式（１）に従って算出した加速度指令値Ａ_ｃｏｍが正であるとき、加速度指令値Ａ_ｃｏｍの加速指令を駆動装置２６へ出力する。一方、車間制御部２０１は、数式（１）に従って算出した加速度指令値Ａ_ｃｏｍが負であるとき、減速度指令値Ｄ_ｃｏｍをＤ_ｃｏｍ＝|Ａ_ｃｏｍ|として求め、求めた減速度指令値Ｄ_ｃｏｍの減速指令を制動装置２７へ出力する。

なお、車間制御部２０１における加速度指令値Ａ_ｃｏｍの算出式を、数式（１）に限定するものではない。車間制御部２０１は、例えば、微分項や積分項を含む数式や、直前車両の前後加速度ａ_ｘｆや直前車速Ｖ_ｆの情報を加工して使用する、あるいは、これらを用いない数式など、制御要求に応じて適宜採用することができる。

許容最大車速算出部２０２は、後続車両２の旋回走行性能して定められた限界横加速度ａ_ｙｌｉｍ又は限界ヨーレートｒ_ｌｉｍと、後続車両２が走行している走行路の曲率κ２と、に基づいて許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。

限界横加速度ａ_ｙｌｉｍ及び限界ヨーレートｒ_ｌｉｍは、マイクロコンピュータの不揮発性メモリに固定値として記憶させておくことができ、また、車両使用者によるスイッチ操作等により任意の値を指定し得る構成とすることができる。例えば、限界横加速度ａ_ｙｌｉｍ又は限界ヨーレートｒ_ｌｉｍがスリップの発生を抑制する目的で規定されている場合には、走行路の路面状況に応じて限界横加速度ａ_ｙｌｉｍ又は限界ヨーレートｒ_ｌｉｍを可変設定できるようにしてもよい。また、限界横加速度ａ_ｙｌｉｍ又は限界ヨーレートｒ_ｌｉｍが荷崩れの発生を抑制する目的で規定されている場合には、積載量や積載高さに応じて限界横加速度ａ_ｙｌｉｍ又は限界ヨーレートｒ_ｌｉｍを可変設定できるようにしてもよい。

許容最大車速Ｖ２_ｍａｘは、下記の数式（２）に従って、限界横加速度ａ_ｙｌｉｍを曲率κ２で除算した値の平方根値として算出されるか、あるいは、下記の数式（３）に従って、限界ヨーレートｒ_ｌｉｍを曲率κ２で除算した値として算出される。
Ｖ２_ｍａｘ＝（ａ_ｙｌｉｍ／κ２）^１／２ …（２）
Ｖ２_ｍａｘ＝ｒ_ｌｉｍ／κ２ …（３）

後続車両２が走行している走行路の曲率κ２は、車両の基本的な運動特性を示す各種関係式に、自車速Ｖ２、横加速度ａ_ｙ、ヨーレートｒ及び舵角δといった後続車両２の実際の走行位置における車両状態を示す物理量を適宜代入して算出される。例えば、後続車両２の走行位置における自車速Ｖ２及び横加速度ａ_ｙが取得されている場合には、曲率κ２は、横加速度ａ_ｙを自車速Ｖ２の二乗値で除算した値として算出できる（κ２＝ａ_ｙ／Ｖ２^２）。また、後続車両２の走行位置における自車速Ｖ２及びヨーレートｒが取得されている場合には、曲率κ２は、ヨーレートｒを自車速Ｖ２で除算した値として算出できる（κ２＝ｒ／Ｖ２）。さらに、後続車両２の走行位置における自車速Ｖ２及び舵角δが取得され、後続車両２に固有の定数であるスタビリティファクタＡとホイールベースＬが既知の場合には、曲率κ２は、関係式（κ２＝δ／（１＋Ａ×Ｖ２^２）×Ｌ）を用いて算出できる。

許容最大車速算出部２０２は、後続車両２が走行している走行路の曲率κ２を用いる代わりに、後続車両２の走行位置において取得されたヨーレートｒ又は横加速度ａ_ｙを用いて許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出することができる。具体的には、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘは、下記の数式（４）に従って、限界横加速度ａ_ｙｌｉｍをヨーレートｒで除算した値として算出されるか、又は、下記の数式（５）に従って、横加速度ａ_ｙを限界ヨーレートｒ_ｌｉｍで除算した値として算出できる。
Ｖ２_ｍａｘ＝ａ_ｙｌｉｍ／ｒ …（４）
Ｖ２_ｍａｘ＝ａ_ｙ／ｒ_ｌｉｍ …（５）

後続車両２の車両制御装置２０における許容最大車速Ｖ２_ｍａｘの算出方法は、後続車両２の車両状態取得装置２２の具体的な構成に応じて適宜選択すればよい。許容最大車速算出部２０２により算出された許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに関する情報は、車両制御装置２０から第２送信装置２５へ出力された後、第２送信装置２５から先頭車両１へ送信される。

（後続車両の車両追従走行システムの別例）
図５は、後続車両の車両追従走行システムの別例を説明するための模式図である。図５において、先頭車両１が曲線路を通過した後の直線路を走行中であり、ある後続車両２が曲線路に進入する前の直線路を走行している。前述の車両追従走行システムによれば、後続車両２が、実際に走行している直線路において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出していた。しかし本例では、図５に示すように、後続車両２が、これから走行する曲線路において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。すなわち、後続車両２が、これから走行する曲線路の曲率（前方曲率）κ２_ｅｓｔと自車両の旋回走行性能とに基づいて許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（＝ｕ２）を算出する。そして先頭車両１が自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定する際には、その許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（＝ｕ２）を用いる。これにより、後続車両２が曲線路に進入する前に先頭車両１の制限速度Ｖ１_ｍａｘを低く設定できるようにして、後続車両２がこれから走行する曲線路で発生する横加速度をより確実に抑制する。

具体的には、後続車両２の車両制御装置２０は、数式（２）において、曲率κ２と置き換えて前方曲率κ２_ｅｓｔを代入するとともに、限界横加速度ａ_ｙｌｉｍを代入することで、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。あるいは、数式（３）において、曲率κ２と置き換えて前方曲率κ２_ｅｓｔを代入するとともに、限界ヨーレートｒ_ｌｉｍを代入することで、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。それから、車両制御装置２０は、前方曲率κ２_ｅｓｔ及び自車両の旋回走行性能に基づいて算出した許容最大車速Ｖ２_ｍａｘと、自車両が実際に走行している走行位置において自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘと、を比較する。そして、車両制御装置２０は、比較の結果、小さい方の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに関する情報を先頭車両１に送信する。先頭車両１が自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定する際には、小さい方の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを用いる。

前方曲率κ２_ｅｓｔは、外界認識装置２１で認識される外界情報に基づいて推定できる。例えば、外界認識装置２１がそのカメラ画像を画像処理することで道路区画線（白線）を認識可能に構成されている場合には、認識した道路区画線から前方曲率κ２_ｅｓｔを推定できる。また、外界認識装置２１がそのカメラ画像処理によって、自車両と直前車両との車間距離ｄに加えて、相対位置及び相対角度を取得可能である場合には、これらの取得データから直前車両の走行軌跡として補間される曲線に基づいて前方曲率κ２_ｅｓｔを推定できる。例えば、取得データから２次平面において自車両の前後方向に延びる直線と直前車両の前後方向に延びる直線とを特定し、これら２つの直線に接しつつ自車両と直前車両との間を、変曲点を介さずに結ぶ曲線に基づいて前方曲率κ２_ｅｓｔを推定できる。

また、前方曲率κ２_ｅｓｔは、地図情報から前方走行路の道路形状を特定することで推定できる。例えば、後続車両２がＧＰＳ（Global Positioning System）やロケータ等によって自車両位置を取得できる場合には、取得した自車両位置に対応する地図情報を地図情報データベースから読み出して前方走行路の道路形状を特定して、前方曲率κ２_ｅｓｔを推定できる。

さらに、前方曲率κ２_ｅｓｔは、直前車両の車両状態の履歴を取得することで推定できる。例えば、直前車両の車両状態取得装置２２で取得した車両状態に関する物理量（前後加速度ａ_ｘ、横加速度ａ_ｙ、ヨーレートｒ、車速Ｖ２等）を直後車両の受信装置２３で受信し、これらの物理量の積分値を用いたデッドレコニングによって直前車両の走行軌跡を推定可能である。直後車両は、推定した走行軌跡に基づいて、前方曲率κ２_ｅｓｔを推定できる。あるいは、直前車両が自車両位置を取得して送信可能に構成されている場合には、直後車両は直前車両の自車両位置の履歴によって走行軌跡を推定し、この推定した走行軌跡に基づいて、前方曲率κ２_ｅｓｔを推定できる。

（先頭車両の車両追従走行システム）
図６は、先頭車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。先頭車両１に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置１０を中心の構成として、車両状態取得装置１１、受信装置１２、アクセル操作部１３、ブレーキ操作部１４、駆動装置１５及び制動装置１６を備える。車両状態取得装置１１は車速取得部１１１を有している。なお、車速取得部１１１は、後続車両２の車速取得部２２１と同様の構成であるので、その説明を割愛する。

受信装置１２は、自車両と後続車両２との間の車車間通信によって、各後続車両２から許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）に関する情報を受信して車両制御部へ出力する装置である。ここでｎは、後続車両２の識別番号を示す１以上の整数（自然数）であり、例えば、車車間通信によって、先頭車両１に後続する順番に昇順で割り当てられる。

アクセル操作部１３は、車両使用者が自車両を加速させるための加速操作量を入力する機構（例えばアクセルペダル）であり、加速操作量（例えばアクセル開度）を検出してその情報を出力するために図示省略の加速操作量センサを備える。加速操作量は、これが増大するに従って自車速が高くなる正の値である。

ブレーキ操作部１４は、車両使用者が自車両を減速させるための制動操作量を入力する機構（例えばブレーキペダル）であり、制動操作量（例えばブレーキ踏量）を検出してその情報を出力するために図示省略の制動操作量センサを備える。制動操作量は、これが増大するに従って自車速が低くなる正の値である。

駆動装置１５は、自車両の車輪の駆動力を発生する駆動源（エンジン、電動モータ又はこれらの組み合わせ）と、車両制御装置１０から出力された制御指令に基づいて駆動力を制御する駆動コントローラと、を備える。車両制御装置１０から駆動装置１５へ出力される制御指令には、通常加速指令と制限加速指令とがある。

制動装置１６は、自車両の車輪に制動力を与える制動機構（摩擦ブレーキ、ドラムブレーキ等）と、車両制御装置１０から出力された制御指令に基づいて制動力を制御する制動コントローラと、を備える。車両制御装置１０から制動装置１６へ出力される制御指令には、通常減速指令と強制減速指令とがある。

車両制御装置１０のマイクロコンピュータは、車速取得部１１１、受信装置１２、アクセル操作部１３及びブレーキ操作部１４から出力された各種情報を入力して、各種情報に基づいて演算した結果を制御指令として駆動装置１５及び制動装置１６へ出力する。車両制御装置１０は、主要機能として、制限車速設定部１０１及び車速制御部１０２の２つの機能を有する。

制限車速設定部１０１は、受信装置１２の出力情報から後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）（但し、ｎは自然数）を取得し、この許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）に基づいて制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定する。具体的には、後続車両２が１台である場合、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１）を制限車速Ｖ１_ｍａｘに設定する。あるいは、後続車両２が複数台である場合、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）（但し、ｎは２以上の自然数）のうち最も小さい値を制限車速Ｖ１_ｍａｘに設定する。

車速制御部１０２は、車速取得部１１１、アクセル操作部１３及びブレーキ操作部１４の出力情報から自車速Ｖ１、加速操作量及び制動操作量を取得し、加速操作量、自車速Ｖ１、制限車速Ｖ１_ｍａｘ及び制動操作量に基づいて生成された制御指令を駆動装置１５及び制動装置１６へ出力する。これにより車速制御部１０２は車速制御を行う。

車速制御部１０２は、基本的には、車両使用者の加速要求に伴う加速操作量に基づいて生成された通常加速指令を、駆動装置１５へ出力する制御指令とする。しかし、車速制御部１０２は、自車速Ｖ１が制限車速Ｖ１_ｍａｘより低い所定車速Ｖ１ｄを超えている場合には、自車両の加速を制限するために、加速操作量を低下させた補正後加速操作量に基づいて制限加速指令を生成し、この制限加速指令を、駆動装置１５へ出力する制御指令とする。具体的には、車速制御部１０２は、自車速Ｖ１が制限車速Ｖ１_ｍａｘ以下の範囲で所定車速Ｖ１ｄより高い場合には、自車両が加速可能な範囲で加速操作量を低下させる。加速操作量に対する補正後加速操作量の低下幅は、制限車速Ｖ１_ｍａｘと自車速Ｖ１との偏差（＝Ｖ１_ｍａｘ－Ｖ１）が小さくなるに従って増大するように設定されてもよい。一方、車速制御部１０２は、自車速Ｖ１が制限車速Ｖ１_ｍａｘを超えている場合には、自車両が実質的に加速しない値（例えば零）まで加速操作量を低下させる。

なお、車両制御装置１０は、加速操作量が増大するに従って（すなわち前後加速度が大きくなるに従って）所定車速Ｖ１ｄが制限車速Ｖ１_ｍａｘから離れていくように、加速操作量の大きさに応じて所定車速Ｖ１ｄを可変に設定してもよい。また、車両制御装置１０は、自車速Ｖ１が所定車速Ｖ１ｄを超えている場合でも、加速操作量が入力されていないとき、あるいは加速操作量が車両使用者の加速要求を示す値でないときには、制限加速指令の出力を省略できる。

また、車速制御部１０２は、基本的には、車両使用者の制動要求に伴う制動操作量に基づいて生成された通常減速指令を、制動装置１６へ出力する制御指令とする。しかし、車速制御部１０２は、自車速Ｖ１が制限車速Ｖ１_ｍａｘを超えた場合には、自車速Ｖ１を制限車速Ｖ１_ｍａｘ以下に低下させるために、自車両を強制的に減速させる強制減速指令を、制動装置１６へ出力する制御指令とする。強制減速指令を出力するときの制動操作量は、固定値とするか、あるいは、制限車速Ｖ１_ｍａｘに対する自車速Ｖ１の超過量に応じて可変に設定してもよい。

ここで、強制減速指令を出力している間に、車両使用者の制動要求が発生する、すなわち、車両制御装置１０においてブレーキ操作部１４の出力情報から取得された制動操作量が車両使用者による制動要求を示す値となる状況が想定される。この状況において、車速制御部１０２は、強制減速指令に従って制動したときよりも通常減速指令に従って制動したときの方が自車両の減速変化が大きくなると予測した場合には、通常減速指令を、制動装置１６へ出力する制御指令とする。一方、車速制御部１０２は、強制減速指令に従って制動したときよりも通常減速指令に従って制動したときの方が自車両の減速変化が小さくなると予測した場合には、引き続き強制減速指令を、制動装置１６へ出力する制御指令とする。

強制減速指令に従って制動したときの減速変化と通常減速指令に従って制動したときの減速変化との大小予測は以下のようにして行うことができる。例えば、車速制御部１０２は、強制減速指令を出力するときの制動操作量とブレーキ操作部１４の出力情報から取得された制動操作量とを比較することで、減速変化の大小を予測することができる。

なお、車速制御部１０２は、強制減速指令に従って制動したときの減速変化と通常減速指令に従って制動したときの減速変化が同じであると判断した場合には、強制減速指令又は通常減速指令のいずれを制御指令としてもよい。

（後続車両における制御処理の主要部）
図７は、後続車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、許容最大車速算出部２０２を実現する処理の一例を抜粋して示す。

ステップＳ１００１（図中では「Ｓ１００１」と略記する。以下同様である。）では、後続車両２の車両制御装置２０が、自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。許容最大車速Ｖ２_ｍａｘの具体的な算出方法については、後続車両２の車両追従走行システム及びその別例に関する上記記載を参照されたい。

ステップＳ１００２では、後続車両２の車両制御装置２０が第２送信装置２５へ指示して、算出した許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに関する情報を第２送信装置２５から先頭車両１へ送信させる。

（先頭車両における制御処理の主要部）
図８は、先頭車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、制限車速設定部１０１及び車速制御部１０２を実現する処理の一例を抜粋して示す。

ステップＳ２００１では、先頭車両１の車両制御装置１０が受信装置１２へ指示して、受信装置１２に後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）（但し、ｎは自然数）に関する情報を受信させる。

ステップＳ２００２では、先頭車両１の車両制御装置１０が、受信装置１２の出力情報から取得した後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）（但し、ｎは自然数）に基づいて、自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定する。

ステップＳ２００３では、先頭車両１の車両制御装置１０が、自車速Ｖ１は制限車速Ｖ１_ｍａｘよりも大きいか否かを判定する。そして、先頭車両１の車両制御装置１０が、自車速Ｖ１は制限車速Ｖ１_ｍａｘよりも大きい、と判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ２００４へ進める。一方、先頭車両１の車両制御装置１０が、自車速Ｖ１は制限車速Ｖ１_ｍａｘ以下である、と判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ２００７へ進める。

ステップＳ２００４では、先頭車両１の車両制御装置１０が駆動装置１５へ制限加速指令を出力する。制限加速指令は、前述のように、車両使用者の加速要求に伴う加速操作量を自車両が実質的に加速しない値まで低下させた補正後加速操作量に基づいて生成される。

ステップＳ２００５では、先頭車両１の車両制御装置１０が制動装置１６へ強制減速指令を出力する。ステップＳ２００６では、先頭車両１の車両制御装置１０が強制減速指令の適否判断を行う。強制減速指令の適否判断の具体的な処理内容については後述する。

ステップＳ２００７では、先頭車両１の車両制御装置１０が、自車速Ｖ１は所定車速Ｖ１ｄより大きいか否か、を判定する。そして、先頭車両１の車両制御装置１０が、自車速Ｖ１は所定車速Ｖ１ｄより大きい、と判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ２００８へ進める。一方、先頭車両１の車両制御装置１０が、自車速Ｖ１は所定車速Ｖ１ｄ以下である、と判定した場合には（ＮＯ）、自車速を制限することなく本制御処理を終了する。

ステップＳ２００８では、先頭車両１の車両制御装置１０が駆動装置１５へ制限加速指令を出力する。本ステップで出力される制限加速指令は、ステップＳ２００４における制限加速指令と異なり、前述のように、車両使用者の加速要求に伴う加速操作量を自車両が加速可能な範囲で低下させた補正後加速操作量に基づいて生成される。

（強制減速指令の適否判断）
図９は、先頭車両の車両制御装置において行われる図８の制御処理のうち、ステップＳ２００６における強制減速指令の適否判断の一例を示すサブルーチンである。

ステップＳ３００１では、先頭車両１の車両制御装置１０が、車両使用者の制動要求があるか否かを判定する。車両使用者の制動要求の有無は、前述のように、ブレーキ操作部１４の出力情報から取得された制動操作量の値に基づいて判定可能である。

ステップＳ３００２では、先頭車両１の車両制御装置１０が、強制減速指令に従って制動したときよりも通常減速指令に従って制動したときの方が自車両の減速変化が大きいか否か、を判定する。先頭車両１の車両制御装置１０が、強制減速指令に従って制動したときよりも通常減速指令に従って制動したときの方が自車両の減速変化が大きいと判定した場合には（ＹＥＳ）、強制減速指令の出力は適当でないと判断する。そして、処理をステップＳ３００３へ進める。一方、先頭車両１の車両制御装置１０が、強制減速指令に従って制動したときの自車両の減速変化が通常減速指令に従って制動したときの自車両の減速変化以上であると判定した場合には（ＮＯ）、強制減速指令の出力は適当であると判断する。そして、ステップＳ３００３を省略して本サブルーチンを終了する。

ステップＳ３００３では、先頭車両１の車両制御装置１０は、ブレーキ操作部１４の出力情報から取得された制動操作量に基づいて通常減速指令を生成し、強制減速指令に代えて、通常減速指令を制御指令として制動装置１６へ出力する。

このように、第１実施形態の車両追従走行システムでは、後続車両２において、自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを求め、先頭車両１において、後続車両２から送信された許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに基づいて自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘを求めている。そして、先頭車両１は自車速Ｖ１が制限車速Ｖ１_ｍａｘを超えないように車速制御を行っている。これにより、曲線路を走行する後続車両２において、乗り心地の低下、スリップや荷崩れの少なくとも１つが発生するような過大な横加速度を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
（車両追従走行システムの概要）
図１０を参照して、第２実施形態に係る車両追従走行システムの概要について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる点について説明するので、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して、その説明を割愛ないし簡略化する。

図１０は、車両追従走行システムによる後続車両が３台である隊列の走行状態の一例を示す。図１０において、先頭車両１に、第１後続車両２Ａ、第２後続車両２Ｂ及び第３後続車両２Ｃが非機械的に順次連結して、後続車両２Ａ～２Ｃのそれぞれが直前車両に追従して走行している。前述の車両追従走行システムによれば、後続車両２Ａ～２Ｃがそれぞれ、自車両が実際に走行している走行路、あるいは、自車両がこれから走行する走行路において、自車両の旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを求めていた。しかし、本実施形態では、先頭車両１が、既に走行した走行路（既走行路）のうち先頭車両１から最後尾の第３後続車両３Ｃまでの隊列区間の走行路において、後続車両２Ａ～２Ｃがそれらの旋回走行性能を満たす許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを後続車両毎に求める。

具体的には、先頭車両１は、走行中の走行路の曲率を算出して逐次記憶し、既走行路のうち隊列区間の走行路で最大となる曲率（最大曲率）κ_ｍａｘを決定する。それから、先頭車両１は、最大曲率κ_ｍａｘと後続車両２Ａ～２Ｃの旋回走行性能とに基づいて後続車両毎に許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを求める。そして、先頭車両１は、求めた後続車両２Ａ～２Ｃの許容最大車速Ｖ２_ｍａｘのうち最も小さい値を自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘに設定し、自車速が制限車速Ｖ１_ｍａｘを超えないように車速制御を行う。なお、図示省略するが、先頭車両１に単一の後続車両２Ａが追従走行する場合には、先頭車両１は、最大曲率κ_ｍａｘと１台の後続車両２Ａの旋回走行性能とに基づいて求めた許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘに設定する。

（後続車両の車両追従走行システム）
図１１は、後続車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。後続車両２に搭載される車両追従走行システムは、車両制御装置２０ａを中心の構成として、外界認識装置２１、車両状態取得装置２２ａ、受信装置２３、第１送信装置２４、第２送信装置２５、駆動装置２６及び制動装置２７を備える。

車両制御装置２０ａは、コントロール部としてマイクロコンピュータを含み、主要機能として前述の車間制御部２０１を有しているが、許容最大車速算出部２０２を有していない。また、車両制御装置２０ａは、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに関する情報に代えて、外界認識装置２１から出力された車間距離ｄに関する情報を先頭車両１へ送信するように第２送信装置２５へ指示する。

車両状態取得装置２２ａは、車速制御に必要な前後加速度取得部２２２及び車速取得部２２１を有し、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘの算出に必要な、ヨーレート取得部２２３、横加速度取得部２２４及び舵角取得部２２５は省略されている。

（先頭車両の車両追従走行システム）
図１２は、先頭車両に搭載される車両追従走行システムの一例を示す。先頭車両１に搭載される車両追従走行システムは、コントロール部としてのマイクロコンピュータを含む車両制御装置１０ａを中心の構成として、車両状態取得装置１１ａ、受信装置１２、アクセル操作部１３、ブレーキ操作部１４、駆動装置１５及び制動装置１６を備える。車両状態取得装置１１ａは、車速取得部１１１に加えて、ヨーレート取得部１１２、横加速度取得部１１３及び舵角取得部１１４を有している。

なお、ヨーレート取得部１１２、横加速度取得部１１３及び舵角取得部１１４はそれぞれ、第１実施形態に係る後続車両２における、ヨーレート取得部２２３、横加速度取得部２２４及び舵角取得部２２５と同様の構成であるので、その説明を割愛する。

車両制御装置１０ａのマイクロコンピュータは、車両状態取得装置１１ａ、受信装置１２、アクセル操作部１３及びブレーキ操作部１４から出力された各種情報を入力して、各種情報に基づいて演算した結果を制御指令として駆動装置１５及び制動装置１６へ出力する。

車両制御装置１０ａは、主要機能として、前述の制限車速設定部１０１及び車速制御部１０２の２つの機能に加えて、制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定する際に必要な情報を取得するための機能を有する。この機能は、走行距離取得部１０３、走行路情報取得部１０４、既走行路情報記憶部１０５、隊列長さ推定部１０６及び許容最大車速算出部１０７の５つで構成される。

走行距離取得部１０３は、車速取得部１１１の出力情報から自車速Ｖ１を取得し、この自車速Ｖ１に基づいて自車両の走行距離Ｂを取得する。例えば、先頭車両１の走行距離Ｂは、車両制御装置１０ａのマイクロコンピュータにおける各制御周期で取得された自車速Ｖ１に制御周期時間を乗算した乗算値を積算することで取得可能である。

走行路情報取得部１０４は、車両状態取得装置１１ａの出力情報から自車両の実際の走行位置における車両状態を示す物理量を取得し、この物理量に基づいて、自車両の実際の走行位置における走行路の形状に関する情報（走行路情報）を取得する。

走行路情報としては、自車両の走行位置における走行路の曲率κ１があげられる。曲率κ１は、自車速Ｖ１、横加速度ａ_ｙ、ヨーレートｒ及び舵角δを、車両の基本的な運動特性を示す各種関係式に適宜代入して算出される。車両の基本的な運動特性を示す各種関係式については、第１実施形態において後続車両２が走行している走行路の曲率κ２を算出する際に用いる各種関係式と同様であるので、その説明を割愛する。先頭車両１における曲率κ１の算出に用いる各種関係式は、先頭車両１の車両状態取得装置１１ａにいかなる取得部が含まれているかによって適宜選択すればよい。

なお、例えば後続車両２が１台である等、隊列区間が比較的短いときや、先頭車両１が隊列区間の走行路において定速走行を行っていたときには、最後尾の後続車両２の位置から先頭車両１の位置までで先頭車両１の車速変化が小さく、その隊列区間の走行路において先頭車両１の車速が一定であるとみなすことができる場合がある。この場合には、隊列区間の走行路において取得された、ヨーレート、横加速度または舵角の各値は、その隊列区間の走行路における曲率κ１の大小関係を間接的に示しているといえる。したがって、隊列区間の走行路において先頭車両１の車速が一定であるとみなすことができる場合には、曲率κ１に代えて、車両状態取得部１１ａで取得されたヨーレートｒまたは横加速度ａ_ｙを、走行路情報としてそのまま取得してもよい。

既走行路情報記憶部１０５は、走行距離Ｂ及び走行路情報を取得するたびに、走行路情報に走行距離Ｂを関連付けて既走行路情報としてマイクロコンピュータの揮発性メモリ等に記憶する。既走行路情報は、先頭車両１が既に走行した走行路の形状に関する情報である。

隊列長さ推定部１０６は、受信装置１２の出力情報から取得された車間距離ｄ（１），…，ｄ（ｎ）（但し、ｎは自然数）に基づいて、隊列区間の長さに相当する隊列長さＣを推定する。ここでｎは、前述のように、後続車両２の識別番号を示す自然数である。隊列長さＣは、具体的には、車間距離ｄ（１），…，ｄ（ｎ）（但し、ｎは自然数）の合計値に基づいて推定されるが、後続車両２の車両長が既知である場合には、この車両長を加算してもよい。

許容最大車速算出部１０７は、走行距離取得部１０３で取得された走行距離Ｂと、既走行路情報記憶部１０５で記憶された既走行路情報と、隊列長さ推定部１０６で推定された隊列長さＣと、に基づいて、以下のようにして許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを設定する。

先ず、許容最大車速算出部１０７は、自車両の走行距離Ｂから隊列長さＣを減算して、隊列の最後尾車両の走行位置に対応する先頭車両１の走行距離Ｂ_ｅｎｄを特定する。そして、許容最大車速算出部１０７は、既走行路情報を参照して、走行距離Ｂから走行距離Ｂ_ｅｎｄまでの曲率κ１の中から隊列区間の走行路における最大曲率κ_ｍａｘを決定する。なお、メモリ資源を節約するために、揮発性メモリ等に記憶されている既走行路情報のうち走行距離Ｂ_ｅｎｄ未満の既走行路情報は消去されてもよい。

次に、許容最大車速算出部１０７は、最大曲率κ_ｍａｘと後続車両２の旋回走行性能とに基づいて後続車両２のそれぞれについて許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。許容最大車速Ｖ２_ｍａｘは、上記の数式（２）又は数式（３）の曲率κ２を最大曲率κ_ｍａｘで置き換えて算出可能である。すなわち、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘは、限界横加速度ａ_ｙｌｉｍを最大曲率κ_ｍａｘで除算した値の平方根値として算出されるか、あるいは、限界ヨーレートｒ_ｌｉｍを最大曲率κ_ｍａｘで除算した値として算出される。なお、複数台の後続車両２の旋回走行性能が同様である場合には、複数台の後続車両２の全てについて許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出せずに、複数台の後続車両２のうちの１台について許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出してもよい。

なお、走行路情報取得部１０４によりヨーレートｒまたは横加速度ａ_ｙを走行路情報としてそのまま取得している場合には、許容最大車速算出部１０７は、既走行路情報を参照して、隊列区間の走行路におけるヨーレートｒまたは横加速度ａ_ｙの最大値を決定する。これは、隊列区間の走行路におけるヨーレートｒまたは横加速度ａ_ｙが最大値となるときに、隊列区間の走行路における曲率が最大曲率κ_ｍａｘになると考えられるからである。そして、許容最大車速算出部１０７は、数式（４）にヨーレートｒの最大値を代入、または、数式（５）に横加速度ａ_ｙの最大値を代入して、後続車両２のそれぞれについて許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。

制限車速設定部１０１は、許容最大車速算出部１０７で算出された後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）（但し、ｎは自然数）に基づいて制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定する。具体的には、制限車速設定部１０１は、後続車両２が１台であれば許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１）を制限車速Ｖ１_ｍａｘに設定し、後続車両２が複数台であれば許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）（但し、ｎは２以上の自然数）のうち最も小さい値を制限車速Ｖ１_ｍａｘに設定する。

車速制御部１０２は、車速取得部１１１、アクセル操作部１３及びブレーキ操作部１４の出力情報から自車速Ｖ１、加速操作量及び制動操作量を取得し、加速操作量、自車速Ｖ１、制限車速Ｖ１_ｍａｘ及び制動操作量に基づいて生成された制御指令を駆動装置１５及び制動装置１６へ出力する。これにより車速制御部１０２は車速制御を行う。その他の車速制御部１０２に関する具体的な内容については、第１実施形態と同様であるので、その説明を割愛する。

（後続車両における制御処理の主要部）
図１３は、後続車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち、車間制御部２０１を実現する処理を除く主要部の一例を抜粋して示す。

ステップＳ４００１では、後続車両２の車両制御装置２０ａが、外界認識装置２１の出力情報から自車両と直前車両との車間距離ｄを取得する。

ステップＳ４００２では、後続車両２の車両制御装置２０ａが第２送信装置２５へ指示して、車間距離ｄに関する情報を第２送信装置２５から先頭車両１へ送信させる。

（先頭車両における制御処理の主要部）
図１４は、先頭車両の車両制御装置において、イグニッションスイッチのオン操作を契機として繰り返し実行される制御処理のうち前述の主要機能を実現する処理の一例を抜粋して示す。

ステップＳ５００１では、先頭車両１の車両制御装置１０ａが、車速取得部１１１の出力情報から自車速Ｖ１を取得し、この自車速Ｖ１に基づいて自車両の走行距離Ｂを算出する。

ステップＳ５００２では、先頭車両１の車両制御装置１０ａが、車両状態取得装置１１ａの出力情報から自車両の実際の走行位置における車両状態を示す物理量を取得し、この物理量に基づいて走行路情報（例えば曲率κ１）を取得する。なお、ステップＳ５００１及びステップＳ５００２の実行順を相互に入れ替えてもよい。

ステップＳ５００３では、先頭車両１の車両制御装置１０ａが、ステップＳ５００２で取得した走行路情報にステップＳ５００１で取得した走行距離Ｂを関連付けて既走行路情報としてマイクロコンピュータの揮発性メモリ等に記憶する。

ステップＳ５００４では、先頭車両１の車両制御装置１０ａが、受信装置１２の出力情報から取得した車間距離ｄ（１），…，ｄ（ｎ）（但し、ｎは自然数）に基づいて、隊列長さＣを推定する。なお、ステップＳ５００４は、ステップＳ５００３よりも前に実行されてもよい。

ステップＳ５００５では、先頭車両１の車両制御装置１０ａが、ステップＳ５００１で取得した走行距離Ｂと、ステップＳ５００２で推定した隊列長さＣと、ステップＳ５００３で記憶した既走行路情報と、に基づいて、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。許容最大車速Ｖ２_ｍａｘの具体的な算出方法については、上記の許容最大車速算出部１０７について説明した通りであるので、その説明を割愛する。

ステップＳ５００６では、先頭車両１の車両制御装置１０ａが、ステップＳ５００５で算出された後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘ（１），…，Ｖ２_ｍａｘ（ｎ）（但し、ｎは自然数）に基づいて制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定する。なお、ステップＳ５００７～ステップＳ５０１２では、ステップＳ２００３～ステップＳ２００８と同様の処理を実行するので、その説明を割愛する。

上記のように、先頭車両１で隊列長さＣを推定するために、後続車両２では、自車両と直前車両との車間距離ｄを計測しているが、車間距離ｄの計測態様は、これに限られない。例えば、後続車両２が１台である場合には、先頭車両１が、自車の後方に存在する物体を認識可能な後方認識装置を用いて、自車両と直後車両との車間距離ｄを計測することができる。これにより、後続車両２は車間距離ｄに関する情報を先頭車両１へ送信する必要がなくなる。また、後続車両２が複数台である場合には、先頭車両１が後方認識装置を用いて自車両と直後車両との車間距離ｄを計測することに加え、後続車両２が、先頭車両１と同様の後方認識装置を用いて、自車両と直後車両との車間距離ｄを計測することができる。これにより、隊列の最後尾車両は車間距離ｄに関する情報を先頭車両１へ送信する必要がなくなる。

後続車両２の車間制御部における車間距離の目標値が一定値で、車間制御による実際の隊列長さＣの変化が想定し難い場合には、先頭車両１の車両制御装置１０ａにおいて隊列長さ推定部１０６を省略することができる。この場合には、先頭車両１の車両制御装置１０ａは、許容最大車速算出部１０７において、隊列長さＣをマイクロコンピュータの不揮発性メモリ等に予め記憶された既知の固定値として、許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを算出する。

このように、第２実施形態の車両追従走行システムでは、先頭車両１が、既走行路のうち隊列区間の走行路における最大曲率κ_ｍａｘと後続車両２の旋回走行性能とに基づいて許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを求めている。そして、先頭車両１は、後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに基づいて自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定し、自車速が制限車速Ｖ１_ｍａｘを超えないように車速制御を行う。これにより、曲線路を走行する後続車両２において、乗り心地の低下、スリップや荷崩れの少なくとも１つが発生するような過大な横加速度の発生を抑制できるだけでなく、以下のような顕著な効果を奏する。すなわち、後続車両２において許容最大車速Ｖ２_ｍａｘの演算が不要となり、隊列長さの変化が想定し難い場合には車間距離ｄに関する情報の送信も不要となるため、後続車両２における処理負担が軽減され、計算資源を車間制御等の他の制御に振り分けることが可能となる。
尚、上述の通り、図１２では許容最大車速算出部１０７で算出された後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘを制限車速設定部１０１に入力してから制限車速Ｖ１_ｍａｘを算出していたが、既走行路情報記憶部１０５に記憶された既走行路情報をもとに制限車速Ｖ１_ｍａｘをダイレクトに選択してもよい。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、上記の第１及び第２実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合せて使用することができる。また、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、以下のように種々の変形態様を採り得ることは自明である。

上記の第１及び第２実施形態では、先頭車両１は、後続車両２の許容最大車速Ｖ２_ｍａｘに基づいて自車両の制限車速Ｖ１_ｍａｘを設定し、自車速が制限車速Ｖ１_ｍａｘを超えないように車速制御を行っていた。これに代えて、先頭車両１は、後続車両２が曲線路に進入したときに、単に自車両が加速しないように車速制御を行ってもよい。例えば、後続車両２は、ヨーレート取得部２２３、横加速度取得部２２４又は舵角取得部２２５の出力情報に基づいて自車両が曲線路に進入したと判断したときに、先頭車両１へ車速を制限するように要求する制限要求信号を送信する。そして、先頭車両１は、制限要求信号に応じて自車両が加速しないように車速制御を行う。これにより、曲線路を走行する後続車両２において、乗り心地の低下、スリップや荷崩れの少なくとも１つが発生する可能性を低減することができる。

上記の第１及び第２実施形態において、強制減速指令の適否判断の処理を、先頭車両１における制御処理中の所定ステップで実行する代わりに、強制減速指令の出力中における車両使用者の制動要求に応じて実行される割り込み処理としてもよい。

上記の後続車両２の車両追従走行システムでは、機能説明の便宜上、車車間通信を行う機能を３つに細分化したが、受信装置２３、第１送信装置２４及び第２送信装置２５を１つの通信装置として構成してもよい。

上記の先頭車両１の車両追従走行システムでは、車速制御部１０２において、通常加速指令又は制限加速指令のいずれを出力するかの選択、及び、通常減速指令又は強制減速指令のいずれを出力するかの選択を行っていた。しかし、駆動装置１５の駆動コントローラでアクセル操作部１３からの通常加速指令又は車速制御部１０２からの制限加速指令のいずれかを選択し、制動装置１６の制動コントローラでブレーキ操作部１４からの通常減速指令又は車速制御部１０２からの強制減速指令のいずれかを選択してもよい。

１…先頭車両、１０，１０ａ…車両制御装置、１２…受信装置、１３…アクセル操作部、１４…ブレーキ操作部、１５…駆動装置、１６…制動装置、１０１…制限車速設定部、１０２…車速制御部、１０３…走行距離取得部、１０４…走行路情報取得部、１０５…既走行路情報記憶部、１０６…隊列長さ推定部、１０７…許容最大車速算出部、１１１…車速取得部、１１２…ヨーレート取得部、１１３…横加速度取得部、１１４…舵角取得部、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…後続車両、２０，２０ａ…車両制御装置、２１…外界認識装置、２５…第２送信装置、２０２…許容最大車速算出部、２２１…車速取得部、２２３…ヨーレート取得部、２２４…横加速度取得部、２２５…舵角取得部、ａ_ｙ…横加速度、ａ_ｙｌｉｍ…限界横加速度、ｒ…ヨーレート、ｒ_ｌｉｍ…限界ヨーレート、Ｖ１…先頭車両の自車速、Ｖ１ｄ…所定車速、Ｖ１_ｍａｘ…制限車速、Ｖ２_ｍａｘ…後続車両の許容最大車速、κ１…先頭車両の走行位置における曲率、κ_ｍａｘ…隊列区間の走行路における最大曲率、κ２…後続車両の走行位置における曲率、κ２_ｅｓｔ…後続車両の前方曲率

Claims (13)

1. 先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムにおいて、前記先頭車両に搭載され、入力した情報に基づいて演算した結果を制御指令として制動装置又は駆動装置へ出力するコントロール部を備えた車両制御装置であって、
   前記コントロール部は、
   前記後続車両のそれぞれについて予め定められた横加速度の許容上限値又はヨーレートの許容上限値を満たすように走行路に応じて前記後続車両毎に設定される許容最大車速のうち最も小さい値を、前記先頭車両の速度を制限するための制限車速として求め、
   前記先頭車両の速度が前記制限車速を超えないように、前記制動装置及び前記駆動装置へ前記制御指令を出力する、
   車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
   前記許容最大車速は前記後続車両において求められ、
   前記コントロール部は、前記許容最大車速を前記後続車両から取得する、
   車両制御装置。
3. 請求項２に記載の車両制御装置であって、
   前記コントロール部は、
   前記先頭車両の速度が、前記制限車速より低い所定車速を超えた場合、前記駆動装置へ出力する前記制御指令を、前記先頭車両の加速を制限する制限加速指令とする、
   車両制御装置。
4. 請求項２に記載の車両制御装置であって、
   前記コントロール部は、
   前記先頭車両の速度が前記制限車速より高い場合、前記制動装置へ出力する前記制御指令を、前記先頭車両を強制的に減速させる強制減速指令とする、
   車両制御装置。
5. 請求項４に記載の車両制御装置であって、
   前記コントロール部は、
   前記強制減速指令を出力している間に車両使用者の制動要求に伴う制動操作量が入力されたときに、前記強制減速指令に従って制動したときよりも前記車両使用者の制動要求に従って制動したときの方が前記先頭車両の減速変化が大きくなると判断した場合には、前記制動装置へ出力する前記制御指令を、前記制動操作量に基づいて生成された減速指令とする、
   車両制御装置。
6. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
   前記許容最大車速は、前記横加速度の許容上限値、又は、前記ヨーレートの許容上限値と、前記後続車両が走行する走行路の曲率と、に基づいて、あるいは、前記横加速度の許容上限値と、前記走行路における前記後続車両のヨーレートと、に基づいて、あるいは、前記ヨーレートの許容上限値と、前記走行路における前記後続車両の横加速度と、に基づいて求められる、
   車両制御装置。
7. 請求項６に記載の車両制御装置であって、
   前記後続車両が走行する走行路の曲率、前記走行路における前記後続車両のヨーレート、及び、前記走行路における前記後続車両の横加速度は、前記後続車両の実際の走行位置における値である、
   車両制御装置。
8. 請求項６に記載の車両制御装置であって、
   前記後続車両が走行する走行路の曲率、前記走行路における前記後続車両のヨーレート、及び、前記走行路における前記後続車両の横加速度は、前記後続車両の将来の走行位置における推定値である、
   車両制御装置。
9. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
   前記許容最大車速は前記先頭車両の前記コントロール部において求められる、
   車両制御装置。
10. 請求項９に記載の車両制御装置であって、
    前記コントロール部は、前記先頭車両の走行位置と該走行位置における走行路の曲率とを関連付けて逐次記憶し、
    前記許容最大車速は、前記横加速度の許容上限値又は前記ヨーレートの許容上限値と、前記先頭車両が既に走行した走行路のうち前記先頭車両から前記後続車両の最後尾までの区間において最も大きい曲率と、に基づいて求められる、
    車両制御装置。
11. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
    前記後続車両が複数台で構成されている、
    車両制御装置。
12. 先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムの前記先頭車両の車両制御方法であって、
    前記後続車両のそれぞれについて予め定められた横加速度の許容上限値又はヨーレートの許容上限値を満たすように走行路に応じて前記後続車両毎に設定される許容最大車速のうち最も小さい値を、前記先頭車両の速度を制限するための制限車速として求め、
    前記先頭車両の速度が前記制限車速を超えないように、制動装置及び駆動装置を制御する、
    車両制御方法。
13. 先頭車両に後続車両を非機械的に順次連結して、各後続車両を先行する直前の車両に追従して走行させる車両追従走行システムであって、
    前記先頭車両は、
    コントロール部であって、
    前記後続車両のそれぞれについて予め定められた横加速度の許容上限値又はヨーレートの許容上限値を満たすように走行路に応じて前記後続車両毎に設定される許容最大車速のうち最も小さい値を、前記先頭車両の速度を制限するための制限車速として求め、
    前記先頭車両の速度が前記制限車速を超えないように、前記先頭車両の加減速度を制御するための制御指令を出力する、
    コントロール部と、
    前記制御指令に基づいて制動力を制御する制動装置と、
    前記制御指令に基づいて駆動力を制御する駆動装置と、
    を備える車両追従走行システム。

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