JP2023177148A - 連結車両の後退制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転を適切に行うための条件が揃っている場合にのみ自動運転による連結車両の後退を開始し、連結車両の自動運転による後退を安定的に行うことができる後退制御装置を提供する。
【解決手段】後退制御装置として機能する自動運転ＥＣＵ７１は、牽引車両１１に被牽引車両１２が連結された連結車両１の牽引車両１１に搭載され、連結車両１を自動運転によって後退させる自動後退運転時に牽引車両１１を制御する。自動運転ＥＣＵ７１は、牽引車両１１の車速が所定値以下であること及び牽引車両１１の操舵トルクが所定値以下であることを含む牽引後退開始条件が満たされている場合に自動後退運転を開始する。
【選択図】図５

Description

本発明は、被牽引車両が牽引車両に牽引される連結車両に用いられ、連結車両の後退時に牽引車両を制御する連結車両の後退制御装置に関する。

被牽引車両が牽引車両に牽引される連結車両は、前進時には被牽引車両が牽引車両に追従して走行するので、比較的運転操作が容易である。しかし、例えば駐車スペースへの駐車時のように連結車両を後退させる際には、牽引車両の操舵角に応じた方向に被牽引車両が進むとは限らないので、特に牽引車両の運転者が連結車両の運転に習熟していない場合には運転操作が難しい。このため、連結車両の後退時に運転操作を支援する装置や方法が提案されている。例えば特許文献１に記載の自動又は半自動運転システムは、車室内のオペレータが発する、「１０フィート後退」、「停止」、「右に９０度旋回」などの音声により、システムに対して動作指令を行うことが可能である。

米国特許９６８８３０６号明細書

連結車両の後退を自動で行うことが可能な後退制御装置では、後退開始時における牽引車両の状態によっては、連結車両を自動運転によって適切に目的地点に導くことができない場合がある。このため、本発明は、自動運転を適切に行うための条件が揃っている場合にのみ自動運転による連結車両の後退を開始し、連結車両の自動運転による後退を安定的に行うことができる後退制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、操舵装置を備えた牽引車両に被牽引車両が連結された連結車両の前記牽引車両に搭載され、前記連結車両を自動運転によって後退させる自動後退運転時に前記牽引車両を制御する後退制御装置であって、前記牽引車両の車速が所定値以下であること及び前記牽引車両の操舵トルクが所定値以下であることを含む開始条件が全て満たされている場合に前記自動後退運転を開始する、連結車両の後退制御装置
を提供する。

本発明に係る後退制御装置によれば、自動運転を適切に行うための条件が揃っている場合にのみ自動運転による連結車両の後退を開始し、連結車両の自動運転による後退を安定的に行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る連結車両を示す俯瞰図である。 ヒッチ角センサの構成例を示す概略構成図である。 牽引車両の構成例を示す概略構成図である。 複数のＥＣＵからなる制御系の構成を示す制御ブロック図である。 自動運転ＥＣＵが実行する処理の一例を示すフローチャートである。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る連結車両１を示す俯瞰図である。連結車両１は、牽引車両１１と被牽引車両１２とを有しており、前進時には被牽引車両１２が牽引車両１１に牽引される。牽引車両１１と被牽引車両１２とは、牽引車両１１側の牽引側連結部材１３、及び被牽引車両１２側の被牽引側連結部材１４によって連結されている。なお、図１では、一例として、被牽引車両１２が箱形のキャンピングカーである場合を図示しているが、被牽引車両１２としてはこれに限らず、例えばボートを積載したボートトレーラであってもよく、貨物トレーラであってもよい。

牽引側連結部材１３には、球状のヒッチボール１３１が設けられており、被牽引側連結部材１４には、ヒッチボール１３１を覆うカプラ１４１と、レバー１４２ａの操作によってカプラ１４１をヒッチボール１３１に対して抜け止めするラッチ機構１４２と、カプラ１４１が先端部に固定された棒状のタング１４３とを有している。被牽引側連結部材１４は、ヒッチボール１３１の中心点であるヒッチ点１３１ａを中心として揺動可能である。

図１では、牽引車両１１の前後方向に沿った牽引車両１１の中心線１１ａ、及び被牽引車両１２の前後方向に沿った被牽引車両１２の中心線１２ａを、それぞれ一点鎖線で示している。連結車両１を上方から見た場合、牽引車両１１の中心線１１ａと被牽引車両１２の前後方向に沿った被牽引車両１２の中心線１２ａとは、ヒッチ点１３１ａで交差する。牽引車両１１の中心線１１ａと被牽引車両１２の前後方向に沿った被牽引車両１２の中心線１２ａとがなす角度θｈは、牽引車両１１に対する被牽引車両１２の傾斜角度を示すヒッチ角である。ヒッチ角は、ヒッチ角センサによって検出される。

図２は、ヒッチ角センサ８１の構成例を示す概略構成図である。ヒッチ角センサ８１は、カプラ１４１に対して固定された歯車状の磁性体８１１と、牽引側連結部材１３に取り付けられた磁気センサ８１２とを有し、磁気センサ８１２が磁性体８１１の外周に向かい合わされている。磁気センサ８１２によって検出される磁界の強度は、磁気センサ８１２に対して磁性体８１１が回転することにより変化するので、この磁界の強度の変化によってヒッチ角を検出することが可能である。

図３は、牽引車両１１の構成例を示す概略構成図である。牽引車両１１は、転舵輪である左右の前輪２１，２２と非転舵輪である左右の後輪２３，２４とを備え、少なくとも連結車両１の後退時に左右の前輪２１，２２を自動操舵する自動運転が可能な自動運転機能を有している。また、本実施の形態では、牽引車両１１が、電流の供給を受けて駆動力を発生する駆動モータ３０を駆動源とする電気自動車である。牽引車両１１には、バッテリー３１及びインバータ３２が搭載されており、バッテリー３１から出力される直流電流がインバータ３２によって交流電流に変換されて駆動モータ３０に供給される。運転者が牽引車両１１を運転する際には、駆動モータ３０に供給される電流の大きさがアクセルペダル１１１の踏み込み量に応じて変化する。

駆動モータ３０は、例えばインバータ３２から供給される交流電流によって回転磁界を発生させるステータと、ステータに対して回転するロータとを備え、ロータに複数の永久磁石が埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）同期電動機であるが、これ以外の構成の電動モータを駆動モータ３０として用いてもよい。なお、牽引車両１１の駆動源が内燃機関であるエンジンであってもよく、エンジンと電動モータとを組み合わせたハイブリッドシステムであってもよい。

駆動モータ３０から出力されたトルクは、駆動モータ３０の出力回転軸３００に固定されたピニオンギヤ３０１からリングギヤ３０２に伝達され、ディファレンシャル装置３３に入力される。ディファレンシャル装置３３は、リングギヤ３０２が固定されたデフケース３３１と、デフケース３３１に固定されたピニオンギヤシャフト３３２と、ピニオンギヤシャフト３３２に軸支された複数のピニオンギヤ３３３と、複数のピニオンギヤ３３３にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ３３４，３３５とを有している。

ディファレンシャル装置３３の一方のサイドギヤ３３４には左側のドライブシャフト３４が連結されており、他方のサイドギヤ３３５には右側のドライブシャフト３５が連結されている。ディファレンシャル装置３３に入力されたトルクは、ドライブシャフト３４，３５を介して左前輪２１及び右前輪２２に配分される。

左右の前輪２１，２２は、操舵装置４によって転舵される。操舵装置４は、牽引車両１１の運転者によって操舵操作されるステアリングホイール４０と、ステアリングホイール４０に連結されたステアリングシャフト４１と、ステアリングシャフト４１の回転によって車幅方向に進退移動するラックシャフト４２と、ラックシャフト４２の両端部にボールジョイント４３を介して揺動可能に連結されたタイロッド４４と、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置４５とを備えている。電動パワーステアリング装置４５は、運転者がステアリングホイール４０を操舵する手動運転時にはステアリングホイール４０の操舵操作を補助する操舵補助力を発生させる操舵補助装置として機能し、自動運転時にはラックシャフト４２を移動させて左右の前輪２１，２２を転舵させるアクチュエータとして機能する。

前輪２１，２２及び後輪２３，２４は、それぞれ金属製のホイール２１１，２２１，２３１，２４１に、ゴム製のタイヤ２１２，２２２，２３２，２４２が装着されている。また、前輪２１，２２及び後輪２３，２４には、それぞれブレーキ装置５１～５４が対応して設けられている。ブレーキ装置５１～５４は、ブレーキペダル１１２の踏み込み量に応じた強さの制動力を発生させる。

牽引車両１１には、連結車両１の周囲を撮影する複数のカメラが搭載されている。本実施の形態では、この複数のカメラとして、牽引車両１１の前方を撮影する前方カメラ６１、牽引車両１１の後方を撮影する後方カメラ６２、牽引車両１１の左側方を撮影する左側方カメラ６３、及び牽引車両１１の右側方を撮影する右側方カメラ６４が搭載されている。前方カメラ６１は、牽引車両１１の前端部に配置され、後方カメラ６２は、牽引車両１１の後端部に配置されている。左側方カメラ６３及び右側方カメラ６４は、それぞれ左右のサイドミラー１１３，１１４に配置されている。

前方カメラ６１、後方カメラ６２、左側方カメラ６３、及び右側方カメラ６４が撮影した画像の画像情報は、画像処理装置６０に送られる。画像処理装置６０は、これら各カメラ６１～６４からの画像情報を解析して連結車両１の周囲の状況を把握し、障害物が存在する場合にはこれを認識する。なお、被牽引車両１２にもカメラを搭載し、このカメラの画像情報をも含めて画像処理装置６０が連結車両１の周辺の障害物を認識するようにしてもよい。

また、牽引車両１１には、シフトレバー１１５が設けられている。運転者は、シフトレバー１１５を、牽引車両１１を移動不可とするパーキングレンジ、後退走行する際のリバースレンジ、ニュートラルレンジ、及び前進走行する際のドライブレンジにシフト操作可能である。

また、牽引車両１１には、運転者が操作可能な位置にタッチパネルディスプレイ（ＴＰＤ：Touch Panel Display）１１６が取り付けられている。タッチパネルディスプレイ１１６は、カーナビゲーションシステムの表示器として用いられる他、画像処理装置６０によって作成された連結車両１の周辺の画像を表示するためにも用いられる。画像処理装置６０は、例えば各カメラ６１～６４から得られる画像情報から連結車両１の周辺の俯瞰画像を合成し、タッチパネルディスプレイ１１６に表示させる。

また、牽引車両１１には、運転者が操作する開始ボタン１１７が設けられている。開始ボタン１１７は、自動運転による連結車両１の後退を開始させるためのボタンである。開始ボタン１１７は、例えば押し釦スイッチであるが、これに限らず、タッチパネルディスプレイ１１６に表示される仮想的なボタンを開始ボタンとしてもよい。

図４は、牽引車両１１に搭載された複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）からなる制御系７の構成を示す制御ブロック図である。制御系７は、自動運転ＥＣＵ７１、駆動ＥＣＵ７２、操舵ＥＣＵ７３、及び制動ＥＣＵ７４を有している。各ＥＣＵ７１～７４は、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）などの車載ネットワーク７０に接続されており、双方向通信が可能である。

各ＥＣＵ７１～７４は、車載ネットワーク７０を介して、牽引車両１１の各部に配置された複数のセンサの検出結果を取得可能である。複数のセンサには、牽引車両１１と被牽引車両１２との間のヒッチ角を検出するヒッチ角センサ８１、前輪２１，２２及び後輪２３，２４の回転速度を検出する車輪速センサ８２、バッテリー３１の電圧を検出する電圧センサ８３、ステアリングホイール２０の操舵角を検出する操舵角センサ８４、ステアリングホイール２０に付与される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ８５、電動パワーステアリング装置４５の温度を検出するＥＰＳ温度センサ８６、アクセルペダル１１１の踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ８７、ブレーキペダル１１２の踏み込み量を検出するブレーキペダルセンサ８８、及びシフトレバー１１５の位置を検出するシフトポジションセンサ８９が含まれる。

運転者が牽引車両１１の運転操作を行う手動運転時において、駆動ＥＣＵ７２は、アクセルペダルセンサ８７及びシフトポジションセンサ８９の検出結果に応じてインバータ３２にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力し、駆動モータ３０を制御する。操舵ＥＣＵ７３は、操舵角センサ８４及び操舵トルクセンサ８５の検出結果に応じて電動パワーステアリング装置４５を制御する。制動ＥＣＵ７４は、ブレーキペダルセンサ８８及び車輪速センサ８２の検出結果に応じてブレーキ装置５１～５４を制御する。

自動運転ＥＣＵ７１は、牽引車両１１の自動運転を制御するＥＣＵであり、連結車両１の後退時には後退制御装置として機能する。自動運転ＥＣＵ７１は、自動運転時に駆動ＥＣＵ７２、操舵ＥＣＵ７３、及び制動ＥＣＵ７４に指令を送り、各種の動作を行わせることが可能である。具体的には、駆動ＥＣＵ７２に駆動力指令信号を送り、駆動モータ３０に駆動力指令信号に応じた駆動力を発生させることが可能である。また、自動運転ＥＣＵ７１は、操舵ＥＣＵ７３に転舵角指令信号を送り、前輪２１，２２を転舵角指令信号に応じた角度に転舵させることが可能である。また、自動運転ＥＣＵ７１は、制動ＥＣＵ７４に制動力指令信号を送り、ブレーキ装置５１～５４に制動力指令信号に応じた制動力を発生させることが可能である。

また、自動運転ＥＣＵ７１は、画像処理装置６０との通信が可能であり、画像処理装置６０が認識した障害物の有無の情報、及び障害物が存在する場合の当該障害物の位置や大きさの情報を取得可能である。またさらに、自動運転ＥＣＵ７１は、開始ボタン１１７の操作状態を示す情報を取得可能である。

自動運転ＥＣＵ７１は、複数の牽引後退開始条件が全て成立したとき、連結車両１を自動運転によって後退させるための牽引後退制御を開始する。以下、牽引車両１１を後退させる自動運転を自動後退運転という。なお、ここで自動運転とは、牽引車両１１の運転者がステアリングホイール２０、アクセルペダル１１１、及びブレーキペダル１１２を何れも操作しない状態で牽引車両１１を走行させることのみならず、当該運転者がステアリングホイール２０を操作せず、アクセルペダル１１１やブレーキペダル１１２を操作する、いわゆる運転支援もここでいう自動運転に含まれる。

連結車両１の自動後退運転を開始させる操作を行う者は、牽引車両１１の運転者に限らず、例えば牽引車両１１の同乗者あるいは被牽引車両１２に乗車している者であってもよく、牽引車両１１にも被牽引車両１２にも乗車していない者であってもよい。以下、自動後退運転を開始させる操作を行う者をオペレータという。

オペレータは、自動後退運転時における進行方向及び目標位置の少なくとも何れかを指定する。この指定は、例えばタッチパネルディスプレイ１１６を用いて行うことができるが、牽引車両１１又は被牽引車両１２に設けられた操作装置、もしくはオペレータの無線情報端末の操作により、連結車両１の進行方向や目標位置の指定を行ってもよい。

複数の牽引後退開始条件には、以下の第１乃至第１２条件が含まれる。自動運転ＥＣＵ７１は、第１乃至第１２条件の全てが満たされた場合に牽引後退制御を開始する。

第１条件は、牽引車両１１の車速が所定値以下であることである。自動運転ＥＣＵ７１は、牽引車両１１の車速を例えば車輪速センサ８２の検出結果に基づいて求めることができる。この第１条件における所定値は、牽引車両１１が実質的に停車しているときに限り第１条件が成立する程度の小さな値である。つまり、第１条件は、牽引車両１１が停車していることと換言することもできる。

第２条件は、アクセルペダル１１１が踏み込まれていないことである。自動運転ＥＣＵ７１は、アクセルペダルセンサ８７の検出結果に基づいて、アクセルペダル１１１の踏み込み量が所定値以下である場合に第２条件が成立していると判定することができる。この第２条件における所定値は、アクセルペダル１１１に遊びとして設定された踏み込み量未満の値である。なお、ここで遊びとは、アクセルペダル１１１の踏み込み操作が駆動モータ３０の制御に影響を与えない、踏み込み量が浅い領域のことをいう。

第３条件は、牽引車両１１が制動されていることである。自動運転ＥＣＵ７１は、例えばブレーキペダルセンサ８８の検出結果に基づいて、ブレーキペダル１１２の踏み込み量が所定値以上である場合に第３条件が成立していると判定することができる。また、ブレーキペダル１１２の踏み込みによって作動するブレーキ（フットブレーキ）に限らず、例えばパーキングブレーキによって牽引車両１１が制動されている場合にも、第３条件が成立していると判定することができる。

第４条件は、操舵トルクが所定値以下であることである。自動運転ＥＣＵ７１は、操舵トルクセンサ８５の検出結果に基づいて第４条件の成否を判定することができる。この第４条件における所定値は、ステアリングホイール２０が操舵操作されていないときに限り第４条件が成立する程度の小さな値である。つまり、第４条件は、ステアリングホイール２０が操舵操作されていなことと換言することもできる。

第５条件は、シフトレバー１１５のシフトポジションがリバースレンジであることである。自動運転ＥＣＵ７１は、シフトポジションセンサ８９の検出結果に基づいて第５条件の成否を判定することができる。

第６条件は、駆動ＥＣＵ７２、操舵ＥＣＵ７３、及び制動ＥＣＵ７４が正常に動作していることである。自動運転ＥＣＵ７１は、駆動ＥＣＵ７２、操舵ＥＣＵ７３、及び制動ＥＣＵ７４との通信が正常に行われ、かつ駆動ＥＣＵ７２、操舵ＥＣＵ７３、及び制動ＥＣＵ７４から得られる情報に、各ＥＣＵ７２～７４に異常が発生していることを示す情報が含まれていない場合に、第６条件が成立していると判定することができる。

第７条件は、駆動ＥＣＵ７２、操舵ＥＣＵ７３、及び制動ＥＣＵ７４のそれぞれの制御対象装置に何れも異常が発生していないことである。ここで、駆動ＥＣＵ７２の制御対象装置は、駆動モータ３０及びインバータ３２である。操舵ＥＣＵ７３の制御対象装置は、電動パワーステアリング装置４５である。制動ＥＣＵ７４の制御対象装置は、ブレーキ装置５１～５４である。自動運転ＥＣＵ７１は、例えば駆動ＥＣＵ７２、操舵ＥＣＵ７３、及び制動ＥＣＵ７４との通信によって得られる情報に基づいて第７条件の成否を判定することができる。例えば、操舵ＥＣＵ７３から得られる情報に電動パワーステアリング装置４５の過熱を示す情報が含まれている場合には、第７条件が不成立となる。

第８条件は、バッテリー３１の電圧が適正範囲内であることである。自動運転ＥＣＵ７１は、電圧センサ８３の検出結果に基づいて第８条件の成否を判定することができる。

第９条件は、上記の各センサ８１～８９が正常に動作していることである。自動運転ＥＣＵ７１は、例えばセンサ８１～８９の何れかの検出結果が正常範囲内でない場合に第９条件が成立していないと判定する。また、操舵角センサ８４が操舵角の絶対位置を検出可能なアブソリュートエンコーダ等でなく、例えばパルス信号を出力するインクリメンタルエンコーダである場合、自動運転ＥＣＵ７１は、ステアリングホイール２０の中立位置のオフセット調整が未完了であるときにも、第９条件が成立していないと判定する。また、自動運転ＥＣＵ７１は、ヒッチ角センサ８１によって検出されるヒッチ角のオフセット調整が未完了であるときにも、第９条件が成立していないと判定する。なお、ステアリングホイール２０の中立位置のオフセット調整、及びヒッチ角のオフセット調整は、例えば連結車両１が所定距離を前進方向に直線走行したときの操舵角及びヒッチ角をゼロとすることにより行うことができる。

またさらに、自動運転ＥＣＵ７１は、ヒッチ角センサ８１によりヒッチ角が正しく検出されていないと判断される場合にも、第９条件が成立していないと判定する。つまり、第９条件には、牽引車両１１と被牽引車両１２との間のヒッチ角がヒッチ角センサ８１によって正しく検出されていることが含まれる。ヒッチ角センサ８１によりヒッチ角が正しく検出されているか否かの判定は、例えば後方カメラ６２、左側方カメラ６３、及び右側方カメラ６４が撮影した画像に基づき、この画像とヒッチ角センサ８１の検出値との比較により行うことができる。具体的には、例えばヒッチ角センサ８１により検出されたヒッチ角が０°であるのに、後方カメラ６２、左側方カメラ６３、及び右側方カメラ６４の画像から被牽引車両１２が牽引車両１１に対して水平方向に傾いていることが検知された場合には、ヒッチ角がヒッチ角センサ８１により正しく検出されていないと判定する。

第１０条件は、前方カメラ６１、後方カメラ６２、左側方カメラ６３、及び右側方カメラ６４の画像により、後退走行の妨げとなる障害物が発見されないことである。自動運転ＥＣＵ７１は、画像処理装置６０から得られる情報に基づいて、オペレータによって指定された進行方向における牽引車両１１又は被牽引車両１２の周辺、もしくはオペレータによって指定された目標位置までの経路における牽引車両１１又は被牽引車両１２の周辺に、後退走行の妨げとなる障害物が存在しないと判断される場合に第１０条件が成立していると判定し、このような障害物が存在すると判断される場合には第１０条件が不成立であると判定する。

第１１条件は、第１乃至第１０条件が全て成立している状態で、オペレータによる自動運転の開始を指示する指示操作がなされたことである。この指示操作は、例えば前述のように、自動後退運転の開始ボタン１１７の操作によって行うことができるが、牽引車両１１又は被牽引車両１２に設けられた操作装置、もしくはオペレータの無線情報端末の操作により、自動運転ＥＣＵ７１に牽引後退制御を開始させる指示操作を行ってもよい。

第１２条件は、牽引車両１１に被牽引車両１２が連結されていることである。自動運転ＥＣＵ７１は、例えばヒッチ角センサ８１からヒッチ角の情報が取得できているか否かによってこの判定を行うことができる。また、自動運転ＥＣＵ７１は、特に後方カメラ６２の画像に基づいて画像処理装置６０から得られる情報により、牽引車両１１に被牽引車両１２が連結されているか否かを判定してもよい。

なお、自動運転ＥＣＵ７１は、第１乃至第１１条件が成立しているが第１２条件が成立していないときには、被牽引車両１２が連結されていない状態の牽引車両１１を自動運転によって後退させるための非牽引後退制御を開始する。つまり、第１１条件の指示操作がなされたときに牽引車両１１に被牽引車両１２が連結されていない場合、自動運転ＥＣＵ７１は、非牽引後退制御により、牽引車両１１のみを自動運転によって後退させる。

自動運転ＥＣＵ７１は、第１乃至第１２条件が全て成立したとき、牽引後退制御を開始する。牽引後退制御の実行中において、自動運転ＥＣＵ７１は、オペレータによって指定された進行方向又は目標位置に向かって連結車両１を移動させるためのヒッチ角の目標値を算出し、この目標値に実際のヒッチ角が一致するように操舵ＥＣＵ７３に指令を送り、操舵装置４によって左右の前輪２１，２２を転舵させる。ただし、第１乃至第１２条件が成立した際には、第３条件によって牽引車両１１が制動されているので、この制動状態が解除された後に連結車両１の後退走行が始まる。後退走行時における牽引車両１１の速度は、自動運転ＥＣＵ７１が制御してもよいが、運転者がアクセルペダル１１１又はブレーキペダル１１２を操作することにより調節してもよい。

また、自動運転ＥＣＵ７１は、牽引後退制御を開始した後、第４乃至第１０条件の何れかが不成立となった際には牽引後退制御を停止し、連結車両１を停車させる。また、自動運転ＥＣＵ７１は、次に述べる第１乃至第３停止条件の何れかが成立した場合にも牽引後退制御を停止する。

第１停止条件は、牽引車両１１を停止させる程度の強さでブレーキペダル１１２が踏み込み操作されたことである。具体的には、例えば第３条件の所定値よりもブレーキペダル１１２の踏み込み量が大きくなったときに牽引後退制御を停止する。これにより、例えば牽引車両１１の運転者が周辺の状況によって何らかの危険を察知した際には、ブレーキペダル１１２を強く踏むことによって牽引車両１１を直ちに停止させることができる。ただし、牽引車両１１の位置が目標位置付近である場合には、速度調節のために運転者がブレーキペダル１１２を踏み込むことがあり得るので、牽引後退制御を停止するためのブレーキペダル１１２の踏み込み量の所定値を第３条件の所定値より大きくする。

つまり、自動運転ＥＣＵ７１は、連結車両１を目標位置に向かわせる自動後退運転中にブレーキペダル１１２の踏み込み量によって走行速度を調節可能であり、ブレーキペダル１１２の踏み込み量が所定値以上となったときに自動後退運転を停止させる機能を備えており、連結車両１が目標位置の近傍に到達しているときには、ブレーキペダル１１２の踏み込み量の所定値を、連結車両１が目標位置の近傍に到達する前よりも大きくする。

第２停止条件は、オペレータによって自動運転の停止が指示され、もしくはオペレータによって指定された目標位置に到達したことである。なお、オペレータによる自動運転の停止の指示は、例えば開始ボタン１１７を再度操作することによって行うことができる。また、牽引車両１１又は被牽引車両１２に設けられた操作装置、もしくはオペレータの無線情報端末の操作により、自動運転の停止の指示を行ってもよい。

第３停止条件は、例えば横風や路面の傾斜などによる牽引車両１１又は被牽引車両１２のスリップにより、牽引車両１１と被牽引車両１２との間のヒッチ角が所定値以上となったことである。このヒッチ角の所定値は、ジャックナイフ現象が発生する程度の角度である。ここで、ジャックナイフ現象とは、牽引車両１１が後退してもヒッチ角が大きくなるばかりで被牽引車両１２が後退しないようになる現象をいう。このような場合には、運転者が手動操作によって牽引車両１１を前進させてヒッチ角を小さくした後、再度オペレータが自動運転ＥＣＵ７１による牽引後退制御を開始させる。

また、自動運転ＥＣＵ７１は、被牽引車両１２が連結されていない牽引車両１１の非牽引後退制御を開始した後、第４乃至第１０条件の何れかが不成立となった場合、もしくは上記の第１停止条件又は第２停止条件が成立した場合に、非牽引後退制御を停止する。

図５は、自動運転ＥＣＵ７１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。自動運転ＥＣＵ７１は、このフローチャートの処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。

自動運転ＥＣＵ７１は、牽引後退制御を実行中であるか否かを判定し（ステップＳ１）、牽引後退制御を実行中である場合には、第４乃至第１０条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定の結果がＹｅｓである場合、自動運転ＥＣＵ７１は、第１乃至第３停止条件が何れも不成立か否かを判定し（ステップＳ３）、この判定の結果がＹｅｓである場合、牽引後退制御を継続する（ステップＳ４）。一方、ステップＳ２又はステップＳ３の判定の結果がＮｏである場合、自動運転ＥＣＵ７１は、牽引後退制御を停止する（ステップＳ５）。

また、自動運転ＥＣＵ７１は、ステップＳ１の判定の結果がＮｏである場合、非牽引後退制御を実行中であるか否かを判定し（ステップＳ６）、非牽引後退制御を実行中である場合には、第４乃至第１０条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７の判定の結果がＹｅｓである場合、自動運転ＥＣＵ７１は、第１停止条件及び第２停止条件が何れも不成立か否かを判定し（ステップＳ８）、この判定の結果がＹｅｓである場合、非牽引後退制御を継続する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ７又はステップＳ８の判定の結果がＮｏである場合、自動運転ＥＣＵ７１は、非牽引後退制御を停止する（ステップＳ１０）。

また、自動運転ＥＣＵ７１は、ステップＳ６の判定の結果がＮｏである場合、第１乃至第１１条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ１１）、この判定の結果がＹｅｓである場合、第１２条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。自動運転ＥＣＵ７１は、ステップＳ１２の判定の結果がＹｅｓである場合、牽引後退制御を開始し（ステップＳ１３）、ステップＳ１２の判定の結果がＮｏである場合、非牽引後退制御を開始する（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１１の判定の結果がＮｏであれば、図５に示すフローチャートの処理を終了する。

以上説明した第１の実施の形態によれば、第１乃至第１２条件が全て満たされている場合にのみ自動運転による連結車両１の後退を開始することにより、連結車両１の自動後退運転を安定的に行うことができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。上記の第１の実施の形態では、オペレータによる自動後退運転の開始を指示する指示操作を、開始ボタン１１７の操作、あるいは牽引車両１１又は被牽引車両１２に設けられた操作装置の操作、もしくはオペレータの無線情報端末の操作によって行う場合について説明したが、本実施の形態では、牽引車両１１の運転者によるアクセルペダル１１１の操作による指示操作によって、自動運転ＥＣＵ７１が自動後退運転を開始させる。より具体的には、アクセルペダルセンサ８７の検出結果に基づいて、アクセルペダル１１１の踏み込み量が所定値以上である場合に、自動運転ＥＣＵ７１が自動後退運転を開始させる。

また、上記の第１の実施の形態は、牽引後退制御又は非牽引後退制御を開始させるための条件としてアクセルペダル１１１が踏み込まれていないこと（第２条件）を含んでいたが、本実施の形態では、この条件を除外する。また、本実施の形態では、運転者による手動運転（非自動運転）の際の運転操作との区別を明確にするため、牽引後退制御又は非牽引後退制御を開始させるための必須の条件として、牽引車両１１が自動運転モードであることを含む。つまり、本実施の形態では、上記の第１１条件が、第１条件及び第３乃至第１０条件が全て成立し、かつ牽引車両１１が自動運転モードである状態で、牽引車両１１のアクセルペダル１１１が操作されたこととなる。

なお、自動運転モードであるか否かの判定は、例えば手動運転モードと自動運転モードとを切り替える切り替えスイッチの設定状態に基づいて行うことができる。また、オペレータによる目標位置の設定、もしくは進行方向の設定がなされていることにより、自動運転モードであると判定してもよい。

この第２の実施の形態によれば、上記の第１の実施の形態の効果に加え、自動運転による後退を開始させる際に開始ボタン１１７の操作が不要となるので、例えば後退時の車速を運転者によるアクセルペダル１１１の踏み込み量によって調節する場合の運転者の操作負担を軽減することができる。

（付記）
以上、本発明を第１及び第２の実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。

１…連結車両 ４…操舵装置
１１…牽引車両 １２…被牽引車両
４５…電動パワーステアリング装置 ６１…前方カメラ
６２…後方カメラ ６３…左側方カメラ
６４…右側方カメラ ７１…自動運転ＥＣＵ（後退制御装置）
８１…ヒッチ角センサ １１１…アクセルペダル
１１２…ブレーキペダル

Claims (11)

1. 操舵装置を備えた牽引車両に被牽引車両が連結された連結車両の前記牽引車両に搭載され、前記連結車両を自動運転によって後退させる自動後退運転時に前記牽引車両を制御する後退制御装置であって、
   前記牽引車両の車速が所定値以下であること及び前記牽引車両の操舵トルクが所定値以下であることを含む開始条件が全て満たされている場合に前記自動後退運転を開始する、
   連結車両の後退制御装置。
2. 前記開始条件として、前記牽引車両の車速が所定値以下でありかつ前記牽引車両の操舵トルクが所定値以下である状態で、オペレータによる前記自動後退運転の開始を指示する指示操作がなされたことを含む、
   請求項１に記載の連結車両の後退制御装置。
3. 前記指示操作は、前記自動後退運転の開始ボタンが操作されたことである、
   請求項２に記載の連結車両の後退制御装置。
4. 前記指示操作は、前記牽引車両のアクセルペダルが操作されたことである、
   請求項２に記載の連結車両の後退制御装置。
5. 前記指示操作がなされたとき、前記牽引車両に前記被牽引車両が連結されていない場合には、前記牽引車両のみを自動運転によって後退させる、
   請求項２に記載の連結車両の後退制御装置。
6. 前記開始条件として、前記連結車両の周辺を撮影するカメラの画像により、前記連結車両の後退走行の妨げとなる障害物が発見されないことを含む、
   請求項１に記載の連結車両の後退制御装置。
7. 前記開始条件として、前記牽引車両と前記被牽引車両との間のヒッチ角がヒッチ角センサにより正しく検出されていることを含む、
   請求項１に記載の連結車両の後退制御装置。
8. 前記連結車両の周辺を撮影するカメラの画像により、前記ヒッチ角が前記ヒッチ角センサにより正しく検出されているか否かを判定する、
   請求項７に記載の連結車両の後退制御装置。
9. 前記牽引車両と前記被牽引車両との間のヒッチ角が所定値以上となったとき、前記自動後退運転を停止する、
   請求項１に記載の連結車両の後退制御装置。
10. 前記連結車両を目標位置に向かわせる前記自動後退運転中に前記牽引車両のブレーキペダルの踏み込み量によって走行速度を調節可能であり、前記ブレーキペダルの踏み込み量が所定値以上となったときに前記自動後退運転を停止させる機能を備える、
    請求項１に記載の連結車両の後退制御装置。
11. 前記連結車両が前記目標位置の近傍に到達しているときには、前記踏み込み量の所定値を、前記連結車両が前記目標位置の近傍に到達する前よりも大きくする、
    請求項１０に記載の連結車両の後退制御装置。

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