JP2023118246A - 連結車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トレーラの長さを、より適切に推定することができる連結車両の制御装置を提供する。【解決手段】連結車両は、操舵輪を有するトラクタと、トラクタによって牽引されるトレーラとを有する。連結車両の制御装置は、推定部４２Ｃを有する。推定部４２Ｃは、ヒッチ角βの時間変化率であるヒッチ角速度の運動方程式と、トレーラの仮想操舵角α２の時間変化率である仮想操舵角速度の運動方程式との連立方程式を、トレーラの長さについて解くことにより得られる数式であって、パラメータに仮想操舵角速度を含む数式に基づき、トレーラの長さを推定する。【選択図】図５

Description

本発明は、連結車両の制御装置に関する。

従来、トラクタとしての車両にトレーラが連結された連結車両が存在する。特許文献１のシステムは、トレーラの寸法を自動的に決定する機能を有している。トレーラの寸法は、たとえば、トレーラの挙動を制御するために使用される。システムは、車両およびトレーラの数理モデルを使用して、トレーラの寸法を推定する。数理モデルは、運動モデル、静的モデル、あるいは動的モデルを含む。トレーラの寸法は、トレーラの長さを含む。

米国特許出願公開第２０１９／０３２２３１７号明細書

連結車両の制御装置には、より適切にトレーラの長さを推定することが求められる。

上記課題を解決する連結車両の制御装置は、車両の進行方向を変える操舵輪を有するトラクタと、前記トラクタによって牽引されるトレーラとを有する連結車両の制御装置である。連結車両の制御装置は、推定部を有している。推定部は、ヒッチ角の時間変化率であるヒッチ角速度の運動方程式と、前記トレーラの仮想操舵角の時間変化率である仮想操舵角速度の運動方程式との連立方程式を、前記トレーラの長さについて解くことにより得られる数式であって、パラメータに前記仮想操舵角速度を含む数式に基づき、前記トレーラの長さを推定する。

なお、前記ヒッチ角は、前記トラクタの長さ方向に沿って延びる中心軸と、前記トレーラの長さ方向に沿って延びる中心軸とのなす角度である。前記仮想操舵角は、前記トレーラを単体車両とみなした場合の前記トレーラの仮想的な操舵輪の操舵角である。

この構成によれば、トレーラの長さを表す数式のパラメータは、仮想操舵角速度を含む。仮想操舵角は、トレーラ１２を単体車両とみなした場合のトレーラの仮想的な操舵輪の操舵角である。このため、仮想操舵角を使用することにより、普通乗用車と同じようなかたちで、トレーラの長さを適切に推定することができる。また、仮想操舵角速度は、連結車両の操作者の操舵に応じて変化する。このため、仮想操舵角速度を使用することにより、操作者の操舵に対して、より早いタイミングでトレーラの長さを適切に推定することができる。また、仮想操舵角速度を使用することにより、連結車両の旋回開始の直後を包括した状況下において、トレーラの長さを、より速やかに推定することができる。

上記の連結車両の制御装置において、前記推定部は、前記連結車両の旋回開始を契機として、前記トレーラの長さを推定するようにしてもよい。
連結車両が直進する場合、トラクタの操舵輪の操舵角の値、トレーラの仮想操舵角の値、およびヒッチ角の値が０になる。このため、トレーラの長さを適切に推定することができないおそれがある。この点、上記の構成によれば、連結車両の旋回開始を契機として、トレーラの長さを推定することにより、トレーラの長さをより適切に推定することができる。

上記の連結車両の制御装置において、前記トレーラは、車輪を有し、前記トレーラの仮想的な操舵輪を前記トレーラの仮想的な前輪、前記車輪を前記トレーラの仮想的な後輪としてみたとき、前記推定部は、前記トレーラの長さとして、前記トレーラの前記仮想的な前輪と前記仮想的な後輪との軸間距離である、前記トレーラの仮想ホイールベースを推定するようにしてもよい。

トレーラの仮想ホイールベースは、トレーラの長さを反映する値である。このため、トレーラの仮想ホイールベースをトレーラの長さとして推定することができる。
上記の連結車両の制御装置において、前記推定部は、前記数式においてゼロ除算が発生しないことを確認したうえで、前記トレーラの長さを推定するようにしてもよい。

数値を０で割り算する、いわゆるゼロ除算は、コンピュータの数値計算において、演算が定義できない。数式においてゼロ除算が発生しないことを確認したうえで、トレーラの長さを推定することにより、たとえば、演算処理が破綻することを抑制することができる。

上記の連結車両の制御装置において、前記トレーラの長さは、前記連結車両の挙動を制御するために使用される制御パラメータの一つであってもよい。また、連結車両の制御装置は、処理部を有していてもよい。処理部は、前記推定部によって前記トレーラの長さが推定されたとき、前記制御パラメータとしての前記トレーラの長さの値を、従前値から今回の推定値へ徐々に変化させる処理を実行する。

この構成によれば、制御パラメータとしてのトレーラの長さの値の急変が抑えられる。

本発明によれば、トレーラの長さを、より適切に推定することができる。

連結車両の制御装置の一実施の形態が搭載される連結車両の斜視図。 連結車両の制御装置の一実施の形態のブロック図。 一実施の形態にかかる連結車両の運動モデル。 一実施の形態にかかるトレーラの運動モデル。 一実施の形態のトレーラ長さ推定部のブロック図。 一実施の形態のトレーラ長さの推定処理手順を示すフローチャート。 （ａ）は、連結車両の旋回開始から旋回終了までの期間におけるトラクタの前輪の操舵角の変化を示すグラフ、（ｂ）は、連結車両の旋回開始から旋回終了までの期間におけるヒッチ角の変化を示すグラフ、（ｃ）は、連結車両の旋回開始の前後におけるトレーラ長さの変化を示すグラフ。 （ａ）は、連結車両の旋回開始から旋回終了までの期間におけるトレーラ長さの推定結果の変化の比較例を示すグラフ、（ｂ）は、連結車両の旋回開始から旋回終了までの期間におけるトラクタの前輪の操舵角の変化を示すグラフ、（ｃ）は、連結車両の旋回開始から旋回終了までの期間におけるヒッチ角の変化を示すグラフ、（ｄ）は、連結車両の旋回開始から旋回終了までの期間におけるヒッチ角速度の変化を示すグラフ、（ｅ）は、連結車両の旋回開始から旋回終了までの期間における車速の変化を示すグラフ。 一実施の形態にかかる連結車両の旋回開始から旋回終了までの期間におけるトレーラ長さの推定結果の変化を示すグラフ。

以下、連結車両の制御装置の一実施の形態を説明する。
図１に示すように、連結車両１０は、トラクタ１１およびトレーラ１２を有している。トラクタ１１には様々な種類が存在するところ、ここでは小型貨物自動車の一種であるピックアップトラックを例として挙げる。トラクタ１１は、前輪１１Ｆおよび後輪１１Ｒを有している。前輪１１Ｆは右前輪および左前輪の２輪を含み、後輪１１Ｒは右後輪および左後輪の２輪を含む。ただし、図１では左前輪および左後輪のみが図示されている。前輪１１Ｆとステアリングホイールとの間は、図示しない操舵機構を介して動力伝達可能に連結されている。前輪１１Ｆは操舵輪である。操舵輪とは、ステアリングホイールの操作に応じて動くことによってトラクタ１１の進行方向を変える車輪をいう。

トレーラ１２には用途に応じて様々な形状およびサイズを有するものが存在するところ、ここでは箱型を例として挙げる。トレーラ１２は、車輪１２Ｒを有している。車輪１２Ｒは、右車輪および左車輪の２輪を含む。ただし、図１では左車輪のみが図示されている。

トレーラ１２は、ボールジョイント１３を介してトラクタ１１の後部に連結されている。ボールジョイント１３は、ヒッチボール１４およびヒッチカプラ１５を有している。ヒッチボール１４は、ヒッチメンバを介してトラクタ１１の後部に設けられている。ヒッチカプラ１５は、トレーラ１２の前部から突出するタング１６の先端に設けられている。ヒッチカプラ１５がヒッチボール１４に装着されることにより、トレーラ１２はトラクタ１１に対して軸１７を中心として回転可能に連結される。軸１７は、トラクタ１１の高さ方向に沿って延びる。

図２に示すように、トラクタ１１は、表示装置２０、パワーステアリング装置３０および後退支援装置４０を有している。
表示装置２０は、たとえば車室内のインストルメントパネルに設けられる。表示装置２０は、たとえばタッチパネルであって、画面２１上の表示をタッチ操作することによりデータを入力したり車載機器の動作を指示したりすることが可能である。画面２１には、たとえば支援開始ボタン２１Ａおよび支援終了ボタン２１Ｂが表示される。支援開始ボタン２１Ａは、連結車両１０の後退支援機能をオンする際に操作される。支援終了ボタン２１Ｂは、連結車両１０の後退支援機能をオフする際に操作される。

パワーステアリング装置３０は、操作者によるステアリングホイールの操舵を補助するためのシステムであって、モータ３０Ａ、トルクセンサ３０Ｂ、操舵角センサ３０Ｃおよび操舵制御装置３０Ｄを有している。操作者は、トラクタ１１の車室内で連結車両１０を運転する運転者を含む。

モータ３０Ａは、アシスト力を発生する。アシスト力は、ステアリングホイールの操舵を補助するための力である。モータ３０Ａのトルクは、減速機構を介して前輪１１Ｆの操舵機構に付与される。トルクセンサ３０Ｂは、ステアリングホイールに付与されるトルクである操舵トルクτ_ｓｔｒを検出する。操舵角センサ３０Ｃは、たとえばモータ３０Ａの回転角に基づき、前輪１１Ｆの切れ角である操舵角α_１を検出する。前輪１１Ｆとモータ３０Ａとは操舵機構を介して互いに連動する。このため、モータ３０Ａの回転角と前輪１１Ｆの操舵角α_１との間には相関関係がある。したがって、モータ３０Ａの回転角に基づき前輪１１Ｆの操舵角α_１を求めることができる。

操舵制御装置３０Ｄは、連結車両１０の後退支援機能がオフされているとき、アシスト制御を実行する。すなわち、操舵制御装置３０Ｄは、トルクセンサ３０Ｂを通じて検出される操舵トルクτ_ｓｔｒに基づきモータ３０Ａに対する通電を制御することによって、操舵トルクτ_ｓｔｒに応じたアシスト力をモータ３０Ａに発生させる。

操舵制御装置３０Ｄは、連結車両１０の後退支援機能がオンされているとき、前輪１１Ｆの操舵制御を実行する。すなわち、操舵制御装置３０Ｄは、連結車両１０の後退支援機能がオンされているとき、後退支援装置４０により生成される目標操舵角α_１ ^＊に基づきモータ３０Ａの回転角を制御することによって前輪１１Ｆの操舵角α_１を制御する。目標操舵角α_１ ^＊は、前輪１１Ｆの操舵角α_１の目標値である。操舵制御装置３０Ｄは、操舵角センサ３０Ｃを通じて検出される前輪１１Ｆの操舵角α_１を目標操舵角α_１ ^＊に一致させるべく、操舵角α_１のフィードバック制御の実行を通じてモータ３０Ａの動作を制御する。

後退支援装置４０は、連結車両１０の後退支援機能がオンされているとき、連結車両１０の後退操作を支援する。後退支援装置４０は、操作者によって指定される連結車両１０の後退方向あるいは後退経路、ならびに操舵角センサ３０Ｃを通じて検出される前輪１１Ｆの操舵角α_１に基づき、前輪１１Ｆの目標操舵角α_１ ^＊を演算する。目標操舵角α_１ ^＊は、操作者によって指定される連結車両１０の後退方向あるいは後退経路に沿って連結車両１０が移動するために必要とされる前輪１１Ｆの操舵角α_１の目標値である。後退支援装置４０は、連結車両１０の後退支援機能がオフされているとき、目標操舵角α_１ ^＊を演算しない。

＜後退支援装置＞
つぎに、後退支援装置４０について詳細に説明する。
図２に示すように、後退支援装置４０は、入力装置４１および制御装置４２を有している。

入力装置４１は、操作部材としてのダイヤル４１Ａを有している。ダイヤル４１Ａは、たとえば車室内のセンターコンソールに設けられる。ダイヤル４１Ａは、操作者が連結車両１０の後退方向あるいは後退経路を指定する際に操作される。後退方向あるいは後退経路は、たとえば後退左旋回、後退右旋回および直線後退を含む。連結車両１０を後退左旋回させるとき、ダイヤル４１Ａは直線経路に対応する基準位置を基準として反時計方向へ操作される。連結車両１０を後退右旋回させるとき、ダイヤル４１Ａは基準位置を基準として時計方向へ操作される。連結車両１０を直線後退させるとき、ダイヤル４１Ａは基準位置に維持される。入力装置４１は、ダイヤル４１Ａの基準位置を基準とする操作量あるいは操作位置に応じた電気信号Ｓ１を生成する。

制御装置４２は、つぎの３つの構成Ａ１，Ａ２，Ａ３のうちいずれか一を含む処理回路を有している。
Ａ１．ソフトウェアであるコンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ。プロセッサは、ＣＰＵ（central processing unit）およびメモリを含む。

Ａ２．各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１つ以上の専用のハードウェア回路。ＡＳＩＣは、ＣＰＵおよびメモリを含む。

Ａ３．構成Ａ１，Ａ２を組み合わせたハードウェア回路。
メモリは、コンピュータ（ここではＣＰＵ）で読み取り可能とされた媒体であって、コンピュータに対する処理あるいは命令を記述したプログラムを記憶している。メモリは、ＲＡＭ（random access memory）およびＲＯＭ（read only memory）を含む。ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムを定められた演算周期で実行することによって各種の制御を実行する。プログラムは、連結車両１０の後退支援制御を実行するためのプログラムを含む。後退支援制御とは、連結車両１０の後退操作を支援するための制御をいう。

制御装置４２は、連結車両１０の後退支援制御を実行する。制御装置４２は、操作者による後退支援制御の開始操作を契機として後退支援制御の実行を開始する。制御装置４２は、操作者による後退支援制御の終了操作を契機として後退支援制御の実行を停止する。操作者による後退支援制御の開始操作および終了操作は、表示装置２０を通じて行われる。表示装置２０の画面２１に表示される支援開始ボタン２１Ａがタッチ操作されたとき、制御装置４２は後退支援制御の実行を開始する。表示装置２０の画面２１に表示される支援終了ボタン２１Ｂがタッチ操作されたとき、制御装置４２は後退支援制御の実行を終了する。

制御装置４２は、後退支援制御の実行時、操作者によって指定される連結車両１０の後退方向あるいは後退経路に沿って連結車両１０が移動するように、パワーステアリング装置３０を通じて連結車両１０の後退経路を制御する。

制御装置４２は、設定部４２Ａおよび制御部４２Ｂを有している。
設定部４２Ａは、入力装置４１により生成される電気信号Ｓ１、すなわちダイヤル４１Ａの基準位置を基準とする操作量あるいは操作位置に基づき、トレーラ１２の目標仮想操舵角α_２ ^＊を設定する。目標仮想操舵角α_２ ^＊は、トレーラ１２の仮想操舵角α_２の目標値である。仮想操舵角α_２とは、トレーラ１２をトラクタ１１から仮想的に分離して、仮想的な前輪を有する単体車両とみなしたときの見掛けの操舵角をいう。設定部４２Ａは、たとえばダイヤル４１Ａの操作量あるいは操作位置とトレーラ１２の目標仮想操舵角α_２ ^＊との関係を規定するマップを使用して、ダイヤル４１Ａの操作量あるいは操作位置に応じた目標仮想操舵角α_２ ^＊を演算する。操作者は、ダイヤル４１Ａの操作を通じてトレーラ１２を後退させる所望の後退経路に応じた目標仮想操舵角α_２ ^＊を指定することが可能である。

制御部４２Ｂは、設定部４２Ａにより設定される目標仮想操舵角α_２ ^＊、車載のヒッチ角センサ５１を通じて検出されるヒッチ角β、車載の車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖ、および操舵角センサ３０Ｃを通じて検出される操舵角α_１を取り込む。ヒッチ角βは、トラクタ１１の長さ方向に沿って延びる中心軸とトレーラ１２の長さ方向に沿って延びる中心軸とのなす角度をいう。ヒッチ角βは、トレーラ１２の折れ曲がり角ともいう。

制御部４２Ｂは、設定部４２Ａにより設定される目標仮想操舵角α_２ ^＊ならびに各センサを通じて検出されるヒッチ角β、車速Ｖおよび操舵角α_１に基づき、トラクタ１１の前輪１１Ｆの目標操舵角α_１ ^＊を演算する。制御部４２Ｂは、トレーラ１２の仮想操舵角α_２が目標仮想操舵角α_２ ^＊に収束するように、前輪１１Ｆの目標操舵角α_１ ^＊を演算する。すなわち、制御部４２Ｂは、トレーラ１２の仮想操舵角α_２を目標仮想操舵角α_２ ^＊に一致させるべく、仮想操舵角α_２のフィードバック制御の実行を通じて前輪１１Ｆの目標操舵角α_１ ^＊を演算する。制御部４２Ｂは、たとえば、非線形モデル予測制御（NMPC：Nonlinear Model Predictive Control）を使用して、目標操舵角α_１ ^＊を演算するようにしてもよい。

＜連結車両の運動モデル＞
つぎに、平面運動する連結車両１０の挙動を表す運動モデルについて説明する。
図３に示すように、連結車両１０の運動モデルは、地上に固定された二次元のｘｙ座標系において、左右の車輪を車体の中心軸に移動した等価モデルで考えることができる。図３の運動モデルは、連結車両１０の前進時の運動モデルである。ただし、図３の運動モデルでは、運動学の範囲で連結車両１０の挙動を明らかにするため、極低速時の連結車両１０のタイヤには横滑りが発生せず、その進行方向にのみ速度ベクトルを有するものとする。また、車両は一定の速度で運転されるものとする。また、路面は平坦であって連結車両１０の外部からの外乱はないものとする。

図３の運動モデルにおいて、トラクタ１１とトレーラ１２との間の運動学的関係を説明するために使用される連結車両１０のパラメータは、つぎの通りである。
Ｃ_０ ：トラクタ１１の前輪１１Ｆ
Ｂ_１ ：トラクタ１１の後輪１１Ｒ
Ｃ_１ ：トラクタ１１のヒッチ点（ヒッチボール１４の位置を示す点）
Ｂ_２ ：トレーラ１２の車輪
Ｖ_ｃ０：トラクタ１１の前輪１１Ｆの速度ベクトル
：トラクタ１１の後輪１１Ｒの速度ベクトル
Ｖ_ｃ１：トラクタ１１のヒッチ点Ｃ_１の速度ベクトル
Ｖ_Ｂ２：トレーラ１２の速度ベクトル
α_１ ：トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角
α_２ ：トレーラ１２の仮想操舵角
γ_１ ：中間変数（トラクタ１１の中心軸とヒッチ点Ｃ_１の速度ベクトルＶ_ｃ１とのなす角）
θ_１ ：トラクタ１１の姿勢角（トラクタ１１の中心軸とＸ軸とのなす角）
θ_２ ：トレーラ１２の姿勢角（トレーラ１２の中心軸とＸ軸とのなす角）
β ：ヒッチ角（トラクタ１１の中心軸とトレーラ１２の中心軸とのなす角）
ｌ_１ ：トラクタ１１のホイールベース
ｈ_１ ：トラクタ１１の後輪１１Ｒとヒッチ点Ｃ_１との間の距離
ｌ_２ ：トレーラ１２の仮想ホイールベース
ただし、各パラメータの符号は、つぎの通りである。すなわち、トラクタ姿勢角θ_１は、Ｘ軸を基準とする反時計回りを正とする。トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角α_１および中間変数γ_１は、トラクタ１１の中心軸を基準とする反時計回りを正とする。ヒッチ角βは、トラクタ１１の中心軸あるいはその延長線を基準とする反時計回りを正とする。車速Ｖは、前進のとき正、後退のとき負とする。

図３に示すように、トラクタ１１は前輪１１Ｆの速度ベクトルＶ_ｃ０に従い運動する。また、トレーラ１２は、トラクタ１１との連結点であるヒッチ点Ｃ_１の速度ベクトルＶ_ｃ１に従って運動する。このことから、トレーラ１２から見たヒッチ点Ｃ_１の速度ベクトルＶ_ｃ１は、トレーラ１２の仮想的な前輪の速度ベクトルとみなせる。図３の運動モデルにおいて、ヒッチ点Ｃ_１の速度ベクトルＶ_ｃ１とトレーラ１２の中心軸とのなす角は「β－γ_１」である。この場合、図４に示すように、トレーラ１２をトラクタ１１から仮想的に分離して仮想的な前輪を有する単体車両とみると、その仮想的な前輪は見掛けの操舵角である仮想操舵角α_２（＝－（β－γ_１））で操舵されていると見なせる。このことから、トレーラ１２を単体車両として検討できることが分かる。ちなみに、連結車両１０の後退運動の運動モデルは、速度ベクトルが図３の前進時の運動モデルと逆向きになる。

トレーラ１２の仮想操舵角α_２は、つぎの数式１で表される。

ただし、「β」は、ヒッチ角である。「ｌ_１」は、トラクタ１１のホイールベースである。「ｈ_１」は、トラクタ１１の後輪１１Ｒとヒッチ点Ｃ_１との間の距離である。「α_１」は、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角である。

＜制御装置４２の構成の補足説明＞
つぎに、制御装置４２の構成について補足説明する。
制御装置４２は、制御パラメータを使用して、連結車両１０の挙動を制御する機能を有している。制御パラメータは、制御装置４２の記憶装置に格納される。制御パラメータは、車両諸元を含む。車両諸元は、トレーラ１２の長さを含む。トラクタ１１には、長さの異なる様々なトレーラ１２が連結される。このため、制御装置４２は、トレーラ１２の長さを推定する機能を有している。

図５に示すように、制御装置４２は、推定部４２Ｃを有している。推定部４２Ｃは、連結車両１０の状態量および車両諸元に基づき、トレーラ１２の長さを推定する。推定部４２Ｃは、仮想操舵角演算部４２Ｃ１、およびトレーラ長さ演算部４２Ｃ２を有している。

仮想操舵角演算部４２Ｃ１は、仮想操舵角α_２を演算する。仮想操舵角演算部４２Ｃ１は、車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖ、操舵角センサ３０Ｃを通じて検出される前輪１１Ｆの操舵角α_１、およびヒッチ角センサ５１を通じて検出されるヒッチ角βを取り込む。また、仮想操舵角演算部４２Ｃ１は、仮想操舵角α_２の演算に必要とされる車両諸元を取り込む。車両諸元は、トラクタ１１のホイールベースｌ_１、およびトラクタ１１の後輪１１Ｒとヒッチ点Ｃ_１との間の距離ｈ_１を含む。車両諸元は、制御装置４２の記憶装置に格納されている。仮想操舵角演算部４２Ｃ１は、車速Ｖ、前輪１１Ｆの操舵角α_１、ヒッチ角β、および車両諸元の値を、先の数式１に適用することにより、仮想操舵角α_２を演算する。

トレーラ長さ演算部４２Ｃ２は、トレーラ１２の長さを演算する。トレーラ長さ演算部４２Ｃ２は、トレーラ１２の仮想ホイールベースｌ_２を、トレーラ１２の長さとして演算する。仮想ホイールベースｌ_２は、トレーラ１２の仮想的な前輪（＝ヒッチ点Ｃ_１）と、後輪としての車輪１２Ｒとの軸間距離である。仮想ホイールベースｌ_２は、トレーラ１２の車体長を反映する値である。仮想ホイールベースｌ_２が長くなるほど必然的にトレーラ１２の車体全長がより長くなる。

トレーラ長さ演算部４２Ｃ２は、仮想操舵角演算部４２Ｃ１により演算される仮想操舵角α_２、車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖ、操舵角センサ３０Ｃを通じて検出される前輪１１Ｆの操舵角α_１、およびヒッチ角センサ５１を通じて検出されるヒッチ角βを取り込む。また、仮想操舵角演算部４２Ｃ１は、トレーラ１２の長さの演算に必要とされる車両諸元を取り込む。車両諸元は、トラクタ１１のホイールベースｌ_１、およびトラクタ１１の後輪１１Ｒとヒッチ点Ｃ_１との間の距離ｈ_１を含む。トレーラ長さ演算部４２Ｃ２は、車速Ｖ、前輪１１Ｆの操舵角α_１、ヒッチ角β、仮想操舵角α_２、および車両諸元の値に基づき、推定トレーラ長ｌ_２＾を演算する。「＾」は、推定された値であることを示す。

トレーラ長さ演算部４２Ｃ２は、つぎの数式２および数式３から得られる数式４を使用して、推定トレーラ長ｌ_２＾を演算する。
数式２は、ヒッチ角βの時間変化率であるヒッチ角速度β（・）の運動方程式である。ドット「・」は、時間微分を示す。

ただし、「ｌ_１」は、トラクタ１１のホイールベースである。「ｌ_２」は、トレーラ１２の仮想ホイールベースである。「Ｖ_Ｂ１」は、トラクタ１１の後輪１１Ｒの速度ベクトルである。「ｈ_１」は、トラクタ１１の後輪１１Ｒとヒッチ点Ｃ_１との間の距離である。「α_１」は、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角である。

数式３は、仮想操舵角α_２の時間変化率である仮想操舵角速度α_２（・）の運動方程式である。ドット「・」は、時間微分を示す。

ただし、「β（・）」は、ヒッチ角速度である。「ｌ_１」は、トラクタ１１のホイールベースである。「ｈ_１」は、トラクタ１１の後輪１１Ｒとヒッチ点Ｃ_１との間の距離である。「α_１」は、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角である。

数式２と数式３との連立方程式を、トレーラ１２の仮想ホイールベースｌ_２について解くことにより、数式４が得られる。

数式４の「１／分母」は、演算係数である。
図５に示すように、制御装置４２は、処理部４２Ｄを有している。処理部４２Ｄは、推定部４２Ｃにより演算される推定トレーラ長ｌ_２＾に基づき、定められた処理を実行する。

トレーラ１２の長さは、連結車両１０の挙動を制御するために使用される制御パラメータの一つである。処理部４２Ｄは、推定部４２Ｃにより演算される推定トレーラ長ｌ_２＾を、連結車両１０の制御パラメータとして反映させる処理を実行する。たとえば、トレーラ１２が交換される場合、交換後のトレーラ１２の推定トレーラ長ｌ_２＾が連結車両１０の制御パラメータに反映される。制御装置４２は、交換後のトレーラ１２の推定トレーラ長ｌ_２＾に基づき、連結車両１０の挙動を制御することができる。したがって、トレーラ１２の交換後であれ、連結車両１０の挙動制御性を確保することができる。

処理部４２Ｄは、ジャックナイフ現象の発生を抑制するための処理を実行するようにしてもよい。ジャックナイフ現象とは、連結車両１０の後退操作時において、トラクタ１１とトレーラ１２との連結部分が大きく折れ曲がる現象をいう。トレーラ１２の長さは、ジャックナイフ現象の発生に至るヒッチ角βの許容幅に影響する。このため、連結車両１０の挙動制御の実行過程において、ヒッチ角βの変化に対する制限値が設定されることがある。処理部４２Ｄは、たとえば、推定部４２Ｃにより演算される推定トレーラ長ｌ_２＾に応じて、ヒッチ角βの変化に対する制限値を、より適切な値に修正する処理を実行する。

処理部４２Ｄが推定トレーラ長ｌ_２＾を取り込む際、すでにヒッチ角βがジャックナイフ範囲内の値に達していることが考えられる。ジャックナイフ範囲は、ジャックナイフ現象が発生するおそれのあるヒッチ角βの角度範囲である。この場合、処理部４２Ｄは、ジャックナイフ現象が発生するおそれがあることを連結車両１０の操作者に報知するための処理を実行するようにしてもよい。処理部４２Ｄは、たとえば表示装置２０に対する報知指令信号を生成する。連結車両１０の操作者は、視覚を通じて、ジャックナイフ現象が発生するおそれがあることを認識可能である。

なお、処理部４２Ｄは、車載のスピーカを通じて音声を発することにより、ジャックナイフ現象が発生するおそれがあることを連結車両１０の操作者に報知するようにしてもよい。連結車両１０の操作者は、聴覚を通じて、ジャックナイフ現象が発生するおそれがあることを認識可能である。

処理部４２Ｄは、連結車両１０の挙動を制御するための処理を実行するようにしてもよい。たとえば、ジャックナイフ現象が発生するおそれがある場合、処理部４２Ｄは、連結車両１０を一時的に減速あるいは停止させるための処理を実行するようにしてもよい。処理部４２Ｄは、連結車両１０の制動装置に対する減速指令信号あるいは停止指令信号を生成する。制動装置の動作を通じて、連結車両１０が一時的に減速あるいは停止することにより、ジャックナイフ現象の発生を抑制可能である。

処理部４２Ｄは、連結車両１０の異常を検出するための処理を実行するようにしてもよい。異常は、たとえば、トレーラ１２がトラクタ１１に連結されていないことを含む。連結車両１０の操作者は、実際にはトレーラ１２がトラクタ１１に連結されていないにも関わらず、トレーラ１２がトラクタ１１に連結されていると、間違って思い込むこともあり得る。また、異常は、ヒッチ角センサ５１が制御装置４２に電気的に接続されていないことを含む。たとえば、ヒッチ角センサ５１と制御装置４２との間を接続する信号線の断線が考えられる。

トレーラ１２がトラクタ１１に連結されていない場合、前輪１１Ｆの操舵角α_１が変化しても、ヒッチ角センサ５１を通じて検出されるヒッチ角βは変化しない。ヒッチ角センサ５１が制御装置４２に電気的に接続されていない場合、制御装置４２はヒッチ角βの変化を認識することができない。このため、トレーラ長さ演算部４２Ｃ２は、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角α_１の変化に対して、まったく異なる値の推定トレーラ長ｌ_２＾を演算する。処理部４２Ｄは、たとえば、値の異なる２つの操舵角α_１に対する推定トレーラ長ｌ_２＾の値の乖離の程度に基づき、異常を判定する。処理部４２Ｄは、異常が検出されるとき、たとえば表示装置２０に対する報知指令信号を生成する。連結車両１０の操作者は、視覚を通じて、異常の発生を認識可能である。

なお、処理部４２Ｄは、車載のスピーカを通じて音声を発することにより、異常が検出されたことを連結車両１０の操作者に報知するようにしてもよい。連結車両１０の操作者は、聴覚を通じて、異常が発生したことを認識可能である。

＜トレーラ長の推定処理手順＞
つぎに、制御装置４２によるトレーラ長の推定処理手順を説明する。制御装置４２は、たとえば、車両電源がオンされることを契機として、トレーラ長の推定処理の実行を開始する。制御装置４２は、図示しない記憶装置に格納されたプログラムに従ってトレーラ長の推定処理を実行する。

図６のフローチャートに示すように、制御装置４２は、車両が旋回しているかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。車両は、たとえばトラクタ１１である。
制御装置４２は、たとえば、つぎの３つの条件（Ｃ１）～（Ｃ３）のすべてが成立するとき、車両が旋回していると判定する。制御装置４２は、３つの条件（Ｃ１）～（Ｃ３）の少なくとも一つが成立しないとき、車両は旋回していないと判定する。

Ｃ１．│Ｖ│≧Ｖ_ｔｈ
Ｃ２．│α_１│≧α_１ｔｈ
Ｃ３．│β│≧β_ｔｈ
ただし、「Ｖ」は、車速である。「Ｖ_ｔｈ」は、車速判定しきい値である。「α_１」は、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角である。「α_１ｔｈ」は、操舵角判定しきい値である。「β」は、ヒッチ角である。「β_ｔｈ」は、ヒッチ角判定しきい値である。車速判定しきい値Ｖ_ｔｈ、操舵角判定しきい値α_１ｔｈ、およびヒッチ角判定しきい値β_ｔｈは、車両の旋回状態を判定する際の基準であって、「０」よりも大きい値に設定される。車両が直進しているとき、前輪１１Ｆの操舵角α_１およびヒッチ角βは、共に「０」である。

制御装置４２は、車両が旋回を開始するまで待つ（ステップＳ１０１でＮＯ）。制御装置４２は、車両が旋回していると判定されるとき（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、仮想操舵角α_２を演算する（ステップＳ１０２）。制御装置４２は、先の数式１を使用して、仮想操舵角α_２を演算する。

つぎに、制御装置４２は、トレーラ長を演算可能であるかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。
制御装置４２は、先の数式４において、ゼロ除算が発生しないかどうかを確認する。たとえば、制御装置４２は、先の数式４において、除数である分母の値が「０」にならないかどうかを確認する。制御装置４２は、数式４に「０」で除算する演算が含まれるとき、トレーラ長の推定演算ができないと判定する。これは、数値を「０」で割り算する、いわゆるゼロ除算は、コンピュータの数値計算において、演算が定義できないからである。制御装置４２は、トレーラ長の推定演算ができないと判定されるとき（ステップＳ１０３でＮＯ）、先のステップＳ１０１へ処理を移行する。

制御装置４２は、数式４の分母の値が「０」にならないとき、および、数式４の分母に「０」で除算する部分が含まれないとき、トレーラ長の演算が可能であると判定する。制御装置４２は、トレーラ長の演算が可能であると判定されるとき（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、トレーラ長を推定演算する（ステップＳ１０４）。制御装置４２は、先の数式４を使用して、推定トレーラ長ｌ_２＾を演算する。

以上で、トレーラ長の推定処理が完了となる。
＜連結車両１０の状態量の変化＞
つぎに、トレーラ長の推定処理にかかる連結車両１０の状態量の変化について説明する。状態量は、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角α_１、および、ヒッチ角βを含む。

図７（ａ）のグラフに示すように、たとえば、連結車両１０が直進走行している状態で、後退右旋回を開始するとき（時刻ｔ１）、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角α_１の絶対値は、徐々に正方向へ増加し、やがて所定の値に達する。所定の値は、連結車両１０の旋回半径に応じた値である。操舵角α_１の絶対値は、旋回経路の長さに応じた期間だけ、一定の値に維持される。連結車両１０の後退右旋回が終了する際、操舵角α_１の絶対値は、連結車両１０の直進状態に対応する「０」へ向けて徐々に減少する。操舵角α_１の絶対値が「０」に達するタイミングで、連結車両１０の左旋回が終了する（時刻ｔ２）。

図７（ｂ）のグラフに示すように、連結車両１０が直進走行している状態で、後退右旋回を開始するとき（時刻ｔ１）、トレーラ１２のヒッチ角βの絶対値は、徐々に負方向へ増加し、やがて所定の値に達する。所定の値は、連結車両１０の旋回半径に応じた値である。ヒッチ角βの絶対値は、旋回経路の長さに応じた期間だけ、一定の値に維持される。連結車両１０の後退右旋回が終了する際、ヒッチ角βの絶対値は、連結車両１０の直進状態に対応する「０」へ向けて徐々に減少する。ヒッチ角βの絶対値が「０」に達するタイミングで連結車両１０の左旋回が終了する（時刻ｔ２）。

制御装置４２は、連結車両１０が旋回を開始したタイミング（時刻ｔ１）で、トレーラ長の推定処理を実行開始する。連結車両１０の旋回中の期間が、トレーラ長を推定することが可能となる期間である。旋回中の期間は、連結車両１０が旋回を開始する時刻ｔ１から、連結車両１０の旋回が終了する時刻ｔ２までの期間である。

図７（ｃ）のグラフに示すように、制御装置４２は、連結車両１０が旋回を開始したタイミングで得られる今回の推定トレーラ長ｌ_２ｎｅｗ＾を制御パラメータに反映する。すなわち、制御装置４２は、記憶装置に格納される制御パラメータの一つとしてのトレーラ長を、従前の推定トレーラ長ｌ_２ｏｌｄ＾から今回のトレーラ長ｌ_２ｎｅｗ＾へ更新する。従前の推定トレーラ長ｌ_２ｏｌｄ＾は、今回の推定処理を実行する前に制御パラメータの一つとして使用していた推定トレーラ長である。従前のトレーラ長ｌ_２ｏｌｄ＾は、たとえば、つぎの３つの値（Ｅ１）～（Ｅ３）を含む。

（Ｅ１）制御装置４２の記憶装置に車両諸元値として記憶されたトレーラ長の初期値
（Ｅ２）操作者が車載の入力装置を介して設定したトレーラ長の設定値
（Ｅ３）制御装置４２の記憶装置に格納されたトレーラ長の前回の推定値
図７（ｃ）に示す例では、今回のトレーラ長ｌ_２ｎｅｗ＾は、従前のトレーラ長ｌ_２ｏｌｄ＾よりも長い。これは、たとえばトレーラ１２の交換に起因する。

＜比較例＞
つぎに、トレーラ長の推定処理の比較例について説明する。
トレーラ長さ演算部４２Ｃ２は、つぎの数式５を使用して、トレーラ長を演算することが考えられる。数式５は、先の数式２をトレーラ１２の仮想ホイールベースｌ_２について解くことにより得られる。

ただし、「β」は、ヒッチ角である。「β（・）」は、ヒッチ角速度である。「ｌ_１」は、トラクタ１１のホイールベースである。「ｌ_２」は、トレーラ１２の仮想ホイールベースである。「Ｖ_Ｂ１」は、トラクタ１１の後輪１１Ｒの速度ベクトルである。「ｈ_１」は、トラクタ１１の後輪１１Ｒとヒッチ点Ｃ_１との間の距離である。「α_１」は、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角である。

＜比較例のトレーラ長の推定精度＞
つぎに、比較例のトレーラ長の推定精度を検討する。トレーラ長は、仮想ホイールベースｌ_２である。

前提条件は、つぎの５つの事柄（Ｄ１）～（Ｄ５）を含む。
（Ｄ１）センサのオフセットは除去されている。センサは、ヒッチ角センサ５１および車速センサ５２を含む。

（Ｄ２）トラクタ１１のホイールベースｌ_１は既知である。
（Ｄ３）トラクタ１１の後輪１１Ｒとヒッチ点Ｃ_１との間の距離ｈ_１は既知である。
（Ｄ４）路面は平坦であって、連結車両１０の外部からの外乱はない。

（Ｄ５）連結車両１０の旋回走行が必要である。前進でもよいし、後退でもよい。
ここでは、一例として、連結車両１０が後退右旋回する場合について検討する。また、仮想ホイールベースｌ_２が異なる２つの車両状態について検討する。第１の車両状態は、仮想ホイールベースｌ_２が第１の値である連結車両１０の状態である。第１の値は、たとえば１．５ｍである。第２の車両状態は、仮想ホイールベースｌ_２が第２の値である連結車両１０の状態である。第２の値は、たとえば２．８ｍである。

図８（ｂ）のグラフに示すように、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、前輪１１Ｆの操舵角α_１の絶対値は、徐々に正方向へ向けて増加する。
図８（ｃ）のグラフに示すように、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、ヒッチ角βの絶対値は、徐々に負方向へ向けて増加する。

図８（ｄ）のグラフに示すように、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、ヒッチ角速度β（・）の絶対値は、徐々に正方向へ向けて増加する。
図８（ｅ）のグラフに示すように、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、車速Ｖの絶対値は、徐々に負方向へ向けて増加する。

図８（ｂ）～図８（ｅ）のグラフに示すように、仮想ホイールベースｌ_２が第１の値である第１の車両状態と、仮想ホイールベースｌ_２が第２の値である第２の車両状態とでは、連結車両１０の各状態量は、概ね同様の変化傾向を有する。ただし、第１の車両状態と第２の車両状態とで、各状態量の変化の程度は若干異なる。状態量は、前輪１１Ｆの操舵角α_１，ヒッチ角β、ヒッチ角速度β（・）、および車速Ｖを含む。

図８（ａ）のグラフに示すように、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、仮想ホイールベースｌ_２の推定値である推定トレーラ長ｌ_２＾が負の値になる負値期間が存在する。推定トレーラ長ｌ_２＾の値が負の値になることは、仮想ホイールベースｌ_２の推定演算が正しく行われていないことを示す。仮想ホイールベースｌ_２の値が負の値になることはないからである。第２の車両状態における負値期間ΔＴ２は、第１の車両状態における負値期間ΔＴ１よりも長い。

連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、仮想ホイールベースｌ_２が第１の値である第１の車両状態において、仮想ホイールベースｌ_２の推定値である推定トレーラ長ｌ_２＾は、負の値から正の値へ急激に変化する。推定トレーラ長ｌ_２＾の値は、真値である第１の値ｌ_２１に対して正方向に大きく乖離した値に急激に増加した後、今度は第１の値ｌ_２１に向けて急激に減少し、やがて第１の値ｌ_２１の近傍値に至る。

連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、仮想ホイールベースｌ_２が第２の値である第２の車両状態においても、仮想ホイールベースｌ_２の推定値である推定トレーラ長ｌ_２＾は、負の値から正の値へ急激に変化する。推定トレーラ長ｌ_２＾は、真値である第２の値ｌ_２２に対して正方向に大きく乖離した値に急激に増加した後、今度は第２の値ｌ_２２に向けて急激に減少し、やがて第２の値ｌ_２２の近傍値に至る。

ただし、第２の車両状態の連結車両１０が旋回を開始してから推定トレーラ長ｌ_２＾の値が第２の値ｌ_２２の近傍値に至るまでの期間は、第１の車両状態の連結車両１０が旋回を開始してから推定トレーラ長ｌ_２＾の値が第１の値ｌ_２１の近傍値に至るまでの期間よりも長い。

以上のことから、先の数式５を使用してトレーラ１２の仮想ホイールベースｌ_２を推定する場合、特に、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいては、仮想ホイールベースｌ_２を正確に推定することが困難である。仮想ホイールベースｌ_２の値が大きくなるほど、仮想ホイールベースｌ_２の真値に近い推定結果を得るのに時間を要する。また、仮想ホイールベースｌ_２の値が大きくなるほど、仮想ホイールベースｌ_２の推定精度が低下する。すなわち、仮想ホイールベースｌ_２の真値と、仮想ホイールベースｌ_２の推定値との乖離がより大きくなる。

＜本実施の形態のトレーラ長の推定精度＞
つぎに、本実施の形態の仮想ホイールベースｌ_２の推定精度について検討する。
前提条件は、先の比較例と同じである。すなわち、前提条件は、先の５つの事柄（Ｄ１）～（Ｄ５）を含む。また、先の比較例と同様に、第１の車両状態の連結車両１０が後退右旋回する場合と、第２の車両状態の連結車両１０が後退右旋回する場合とについて検討する。

連結車両１０の各状態量、すなわち、前輪１１Ｆの操舵角α_１，ヒッチ角β、ヒッチ角速度β（・）、および車速Ｖは、先の図８（ｂ）～図８（ｅ）のグラフに示されるように、時間とともに変化する。

図９のグラフに示すように、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、第１の車両状態および第２の車両状態のいずれにおいても、仮想ホイールベースｌ_２の推定値である推定トレーラ長ｌ_２＾が負の値になる負値期間が存在しない。すなわち、第１の車両状態および第２の車両状態のいずれにおいても、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉから、仮想ホイールベースｌ_２の推定演算が正しく行われていることがわかる。

仮想ホイールベースｌ_２が第１の値である第１の車両状態の場合、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、仮想ホイールベースｌ_２の推定値である推定トレーラ長ｌ_２＾は、真値である第１の値ｌ_２１が中央値となるように、第１の値ｌ_２１の近傍範囲内で変化する。推定トレーラ長ｌ_２＾の値が、真値である第１の値ｌ_２１に対して大きく乖離することは、ほぼない。

仮想ホイールベースｌ_２が第２の値である第２の車両状態の場合。連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉにおいて、仮想ホイールベースｌ_２の推定値である推定トレーラ長ｌ_２＾は、真値である第２の値ｌ_２２が中央値となるように、第２の値ｌ_２２の近傍範囲内で変化する。推定トレーラ長ｌ_２＾の値が、真値である第２の値ｌ_２２に対して大きく乖離することは、ほぼない。

以上のことから、先の数式４を使用してトレーラ１２の仮想ホイールベースｌ_２を推定することにより、連結車両１０の旋回開始の初期Ｔ_ｉｎｉであれ、仮想ホイールベースｌ_２をより適切に推定することができることがわかる。たとえば、仮想ホイールベースｌ_２の値にかかわらず、仮想ホイールベースｌ_２の真値に近い推定結果を速やかに得ることができる。また、仮想ホイールベースｌ_２の値にかかわらず、仮想ホイールベースｌ_２の推定精度を確保することができる。すなわち、仮想ホイールベースｌ_２の真値と、仮想ホイールベースｌ_２の推定値との乖離がより小さくなる。

＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態は、以下の効果を奏する。
（１）先の数式４に示すように、制御装置４２は、トレーラ１２の仮想操舵角α_２を使用してトレーラ１２の長さを推定する。仮想操舵角α_２は、トレーラ１２を単体車両とみなした場合のトレーラ１２の仮想的な操舵輪の操舵角である。このため、制御装置４２は、仮想操舵角α_２を使用することにより、普通乗用車と同じようなかたちで、トレーラ１２の長さを適切に推定することができる。

（２）また、トレーラ１２の仮想操舵角α_２、ひいては仮想操舵角速度α_２（・）は、連結車両１０の操作者の操舵に応じて変化する。このため、制御装置４２は、仮想操舵角速度α_２（・）を使用することにより、操作者の操舵に対して、より早いタイミングでトレーラ１２の長さを推定することができる。すなわち、操作者の操舵に対する、トレーラ長の推定応答性が向上する。

（３）先の数式４に示すように、制御装置４２は、トレーラ１２の仮想操舵角α_２の時間変化率である仮想操舵角速度α_２（・）を使用して、トレーラ１２の長さを推定する。このため、連結車両１０の旋回開始の直後を包括した状況下において、トレーラ１２の長さを、より速やかに推定することができる。トレーラ１２を交換した直後であれ、トレーラ１２の長さを適切に推定することができる。

（４）制御装置４２は、連結車両１０の旋回開始を契機として、トレーラ１２の長さを推定する。このため、より適切にトレーラ１２の長さを推定することができる。これは、連結車両１０が旋回している場合、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角α_１の絶対値、トレーラ１２の仮想操舵角α_２の絶対値、およびヒッチ角βの絶対値が０になることがないからである。ちなみに、連結車両１０が直進する場合、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角α_１の値、トレーラ１２の仮想操舵角α_２の値、およびヒッチ角βの値が０になる。このため、トレーラ１２の長さを適切に推定することができないおそれがある。

（５）制御装置４２は、トレーラ１２の長さとして、トレーラ１２の仮想ホイールベースｌ_２を推定する。仮想ホイールベースｌ_２は、トレーラ１２の長さを反映する値である。したがって、トレーラ１２の仮想ホイールベースｌ_２を、トレーラ１２の長さとして推定することができる。

（６）制御装置４２は、先の数式４においてゼロ除算が発生しないことを確認したうえで、トレーラ１２の長さを推定する。数値を「０」で割り算する、いわゆるゼロ除算は、コンピュータの数値計算において、演算が定義できない。数式４においてゼロ除算が発生しないことを確認したうえで、トレーラ１２の長さを推定することにより、たとえば、演算処理が破綻することを抑制することができる。

（７）より正確な推定トレーラ長ｌ_２＾が連結車両１０の制御パラメータに反映される。このため、トレーラ１２を交換した後であれ、連結車両１０の挙動制御性を確保することができる。

（８）推定トレーラ長ｌ_２＾に基づき、連結車両１０の異常を検出する。異常は、たとえば、トレーラ１２がトラクタ１１に連結されていないこと、およびヒッチ角センサ５１が制御装置４２に電気的に接続されていないことを含む。異常が検出されるとき、異常が検出されたことが連結車両１０の操作者に報知される。操作者は、視覚または聴覚を通じて、異常が発生したことを認識することができる。また、操作者は、異常を解消するための処置を行うことができる。

（９）操作者が入力装置４１の操作を通じてトレーラ１２の目標仮想操舵角α_２ ^＊を指定することによって、非線形かつ不安定系のトレーラ１２の後退運動をトラクタ１１のみの単体車両、すなわち前輪操舵の普通乗用車とみなして制御することができる。このため、連結車両１０の後退操作をより適切に支援することができる。操作者は、連結車両１０の後退操作を普通乗用車と同じような感覚で行うことができる。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・図７（ｃ）のグラフに二点鎖線で示すように、制御装置４２の処理部４２Ｄは、トレーラ１２の長さを推定したとき、制御パラメータの一つとしてのトレーラ１２の長さの推定値を、従前値から今回値へ徐々に変化させるようにしてもよい。処理部４２Ｄは、たとえば、なまし演算を行う。なまし演算は、次式で表される。

更新値＝現在値＋（目標値－現在値）×係数
目標値は、トレーラ１２の長さの今回の推定値である。
また、処理部４２Ｄは、移動平均を利用して、制御パラメータとしてのトレーラ１２の長さの値を更新するようにしてもよい。移動平均は、一定期間ごとの平均値を、期間をずらしながら求められる平均値である。

このようにすれば、制御パラメータとしてのトレーラ１２の長さの値の急変が抑えられる。すなわち、制御パラメータとしてのトレーラ１２の長さの値が従前値から今回の推定値へ緩やかに変化する。このため、連結車両１０の挙動が急変することが抑制される。

・制御装置４２は、第１のフィルタおよび第２のフィルタを有していてもよい。第１のフィルタおよび第２のフィルタは、たとえばローパスフィルタである。第１のフィルタは、操舵角センサ３０Ｃにより生成される電気信号に対してフィルタ処理を施す。電気信号は、トラクタ１１の前輪１１Ｆの操舵角α_１を示す。フィルタ処理を通じて、電気信号としての操舵角α_１に重畳するノイズが除去される。第２のフィルタは、ヒッチ角センサ５１により生成される電気信号に対して、フィルタ処理を施す。電気信号は、ヒッチ角βを示す。フィルタ処理を通じて、電気信号としてのヒッチ角βに重畳するノイズが除去される。

第１のフィルタと第２のフィルタとは、同一のカットオフ周波数を有する。また、第１のフィルタは、操舵角α_１のセロ点付近の値をゼロとする不感帯を有する。第２のフィルタは、ヒッチ角βのセロ点付近の値をゼロとする不感帯を有する。第１のフィルタの不感帯の幅と、第２のフィルタの不感帯の幅とは、同じ値に設定される。このようにすれば、操舵角センサ３０Ｃにより生成される電気信号の位相と、ヒッチ角センサ５１により生成される電気信号の位相とを合わせることができる。

・先の図６のフローチャートのステップＳ１０１の処理において、車両の旋回判定条件として、条件（Ｃ４）を加えてもよい。
Ｃ４．│ＹＲ│≠０
ただし、「ＹＲ」は、車両のヨーレートである。ヨーレートＹＲは、たとえば、車載のヨーレートセンサを通じて検出される。

制御装置４２は、たとえば、４つの条件（Ｃ１）～（Ｃ４）のすべてが成立するとき、車両が旋回していると判定する。旋回判定条件に、条件（Ｃ４）を加えることにより、旋回判定精度を向上させることができる。

・連結車両１０の運動モデルに基づくカルマンフィルタを利用して、トレーラ１２の長さを推定してもよい。トレーラ長の推定精度、およびノイズに対するロバスト性を向上させることが可能である。

・製品仕様などによっては、先の図６のフローチャートにおけるステップＳ１０１の処理を割愛してもよい。この場合、制御装置４２は、トレーラ長の推定処理の実行するに際し、まずトレーラ１２の仮想操舵角α_２を演算する（ステップＳ１０２）。また、図６のフローチャートにおけるステップＳ１０３の処理を割愛してもよい。この場合、制御装置４２は、トレーラ長を演算可能であるかどうかの判定を行うことなく、トレーラ長を推定する。

・制御部４２Ｂが、推定部４２Ｃおよび処理部４２Ｄとしての機能を有していてもよい。

１０…連結車両
１１…トラクタ
１１Ｆ…前輪（操舵輪）
１２…トレーラ
１２Ｒ…車輪
４２…制御装置
４２Ｃ…推定部
４２Ｄ…処理部

Claims (5)

1. 車両の進行方向を変える操舵輪を有するトラクタと、前記トラクタによって牽引されるトレーラとを有する連結車両の制御装置であって、
   前記トラクタの長さ方向に沿って延びる中心軸と前記トレーラの長さ方向に沿って延びる中心軸とのなす角度であるヒッチ角の時間変化率であるヒッチ角速度の運動方程式と、前記トレーラを単体車両とみなした場合の前記トレーラの仮想的な操舵輪の操舵角である仮想操舵角の時間変化率である仮想操舵角速度の運動方程式との連立方程式を、前記トレーラの長さについて解くことにより得られる数式であって、パラメータに前記仮想操舵角速度を含む数式に基づき、前記トレーラの長さを推定する推定部を有している連結車両の制御装置。
2. 前記推定部は、前記連結車両の旋回開始を契機として、前記トレーラの長さを推定する請求項１に記載の連結車両の制御装置。
3. 前記トレーラは、車輪を有し、
   前記トレーラの仮想的な操舵輪を前記トレーラの仮想的な前輪、前記車輪を前記トレーラの仮想的な後輪としてみたとき、
   前記推定部は、前記トレーラの長さとして、前記トレーラの前記仮想的な前輪と前記仮想的な後輪との軸間距離である、前記トレーラの仮想ホイールベースを推定する請求項１または請求項２に記載の連結車両の制御装置。
4. 前記推定部は、前記数式においてゼロ除算が発生しないことを確認したうえで、前記トレーラの長さを推定する請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の連結車両の制御装置。
5. 前記トレーラの長さは、前記連結車両の挙動を制御するために使用される制御パラメータの一つであり、
   前記推定部によって前記トレーラの長さが推定されたとき、前記制御パラメータとしての前記トレーラの長さの値を、従前値から今回の推定値へ徐々に変化させる処理を実行する処理部を有している請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の連結車両の制御装置。

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