JP6924096B2 - 牽引車両の操舵支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、被牽引車両のふらつきを防止し、安定した自動操舵制御性を得ることのできる牽引車両の操舵支援装置に関する。

従来、自車両が走行する目標進行路を車線中央に設定し、この目標進行路に沿って自車両を走行させる自動操舵制御機能を備えた操舵支援装置が知られている。ところで、車両にキャンピングトレーラやボートトレーラ等の被牽引車両を連結して走行する場合、被牽引車両を含めた車両全体の重量及び車長増加の影響で車両バランスが変化するため、非連結時に比し操舵特性が大きく変化する。

一般的な操舵支援装置は、被牽引車両が非連結状態にある車両単体での特性に合わせた設定となっているため、被牽引車両を連結した状態では操舵時における車両挙動が不安定になり易く、従って、自動操舵制御は解除することが好ましい。しかし、運転者は自車両単体の運転に比し、被牽引車両を連結した状態での運転頻度は少なく、従って、被牽引車両を牽引した走行は不慣れであり、安定した走行性を得るには自動操舵制御がより必要となる。

そのため、例えば、特許文献１（特開２０１６−２１５９２１号公報）には、自車両が被牽引車両を牽引して自動運転を行うに際しては、横加速度（或いは横力）が小さくなるような目標進行路を設定する技術が開示されている。この文献に開示されている技術によれば、旋回走行時の走行半径が非牽引時に比し大きくなるため、自車両（牽引車両）に作用する横加速度（横力）が小さくなり、安定した旋回性能を得ることができる。

特開２０１６−２１５９２１号公報

上述した文献に開示されている技術では、被牽引車両を牽引走行するに際し、単に横加速度（或いは横力）が小さくなるように設定するのみであるが、例えば高速道路での走行では、直線路の走行であっても、被牽引車両が横揺れし易く、走行が不安定になり易い。又、カーブ路は曲率半径が走行路によって相違し、従って、一定車速で走行している場合であっても、自車両（牽引車両）に作用する横加速度は相違する。

従って、上述した文献に開示されている技術では、高速道路等の直進路とカーブ路、更には、追越車線からの車線戻りが連続的に変化する全ての走行条件において、自動操舵制御を利用することができず、良好な走行支援を得ることができない不都合があり、運転者の負担を軽減するには限界がある。

本発明は、上記事情に鑑み、牽引車両が被牽引車両を牽引走行する場合であっても、自動操舵制御を解除することなく、被牽引車両が連結されていない車両とほぼ同じ自動操舵制御を行うことが可能で、安定した自動操舵制御性を得ることができ、牽引走行に不慣れな運転者の負担をより軽減させることのできる牽引車両の操舵支援装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、牽引車両の実操舵角を検出する操舵角検出手段と、牽引車両前方に該牽引車両を進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って前記牽引車両を走行させる目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、前記目標操舵角設定手段で設定した前記目標操舵角と前記操舵角検出手段で検出した前記実操舵角との差分から操舵角偏差を算出する操舵角偏差算出手段と、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差に基づき前記牽引車両を前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って走行させる目標操舵量を算出する目標操舵量設定手段と、前記牽引車両に被牽引車両が連結されたことを検出する連結検出手段とを備える牽引車両の操舵支援装置において、前記目標進行路の進行路情報を取得する進行路情報取得手段と、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出された場合、前記進行路情報取得手段で取得した前記進行路情報が直線路であれば、前記被牽引車両が前記目標進行路に沿って走行させる操舵ゲインを、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出されていない場合に比し、操舵制御量の立ち上がりが早くなる値に設定する操舵ゲイン設定手段とを更に有し、前記目標操舵量設定手段は、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差を前記操舵ゲイン設定手段で設定した前記操舵ゲインで補正して前記目標操舵量を算出する。
本発明の第２の態様は、牽引車両の実操舵角を検出する操舵角検出手段と、牽引車両前方に該牽引車両を進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って前記牽引車両を走行させる目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、前記目標操舵角設定手段で設定した前記目標操舵角と前記操舵角検出手段で検出した前記実操舵角との差分から操舵角偏差を算出する操舵角偏差算出手段と、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差に基づき前記牽引車両を前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って走行させる目標操舵量を算出する目標操舵量設定手段と、前記牽引車両に被牽引車両が連結されたことを検出する連結検出手段とを備える牽引車両の操舵支援装置において、前記目標進行路の進行路情報を取得する進行路情報取得手段と、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出された場合、前記進行路情報取得手段で取得した前記進行路情報がカーブ路であれば、前記被牽引車両が前記目標進行路に沿って走行させる操舵ゲインを、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出されていない場合に比し、操舵制御量の立ち上がりが緩やかとなる値に設定する操舵ゲイン設定手段とを更に有し、前記目標操舵量設定手段は、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差を前記操舵ゲイン設定手段で設定した前記操舵ゲインで補正して前記目標操舵量を算出する。
本発明の第３の態様は、牽引車両の実操舵角を検出する操舵角検出手段と、牽引車両前方に該牽引車両を進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って前記牽引車両を走行させる目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、前記目標操舵角設定手段で設定した前記目標操舵角と前記操舵角検出手段で検出した前記実操舵角との差分から操舵角偏差を算出する操舵角偏差算出手段と、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差に基づき前記牽引車両を前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って走行させる目標操舵量を算出する目標操舵量設定手段と、前記牽引車両に被牽引車両が連結されたことを検出する連結検出手段とを備える牽引車両の操舵支援装置において、前記目標進行路の進行路情報を取得する進行路情報取得手段と、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出された場合、前記進行路情報取得手段で取得した前記進行路情報が車線変更であれば、前記被牽引車両が前記目標進行路に沿って走行させる操舵ゲインを、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出されていない場合に比し、操舵制御量の立ち上がりが早くなる値に設定して前記牽引車両を前記目標進行路を横切らせた後、該目標進行路に対する舵角の戻し始めの操舵制御量の立ち上がりが早くなる値に設定する操舵ゲイン設定手段とを更に有し、前記目標操舵量設定手段は、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差を前記操舵ゲイン設定手段で設定した前記操舵ゲインで補正して前記目標操舵量を算出する。

本発明によれば、牽引車両に被牽引車両が連結された場合、被牽引車両が目標進行路に沿って走行する操舵ゲインを設定し、この操舵ゲインで目標操舵角と実操舵角との差分から求めた操舵角偏差を補正して、目標操舵量を算出するようにしたので、牽引車両が被牽引車両を牽引走行する場合であっても、自動操舵制御を解除することなく、被牽引車両が連結されていない車両とほぼ同じ自動操舵制御を行うことが可能となる。その結果、安定した自動操舵制御性を得ることができ、牽引走行に不慣れな運転者の負担をより軽減させることができる。

自車両がトレーラを牽引走行している状態の平面図 操舵支援装置の概略構成図 目標操舵トルク設定ルーチンを示すフローチャート（その１） 目標操舵トルク設定ルーチンを示すフローチャート（その２） （ａ）は直進路用微分ゲインマップの概念図、（ｂ）はカーブ路用微分ゲインマップの概念図、（ｃ）は車線変更用微分ゲインマップの概念図 トレーラ牽引時と非牽引時における自車両の操舵特性を示し、（ａ）は直進路走行時の操舵角の変化を示す説明図、（ｂ）はカーブ路走行時の操舵角の変化を示すタイムチャート、（ｃ）車線変更時の操舵角の変化を示すタイムチャート、 トレーラ牽引時と被牽引時における自車両の挙動を示し、（ａ）は直進路走行時の挙動を示す説明図、（ｂ）はカーブ路走行時の挙動を示す説明図、（ｃ）は車線戻り時の挙動を示す説明図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。尚、後述する図５（ａ）〜（ｃ）に示す各微分ゲインマップの特性は例示であり、一点鎖線で示す領域は特性線が設定されている領域を示し、実線で示す特性線はその代表例を示したに過ぎず、これらに限定されるものではない。

図１に示すように、牽引車両である自車両１の後部車幅方向ほぼ中央にリヤビューカメラ１６に配設されている。このリヤビューカメラ１６は、主に自車両１を後進駐車する際にリヤバンパ１ａの後端部とその後方を撮像し、図示しないインストルメントパネルに配設されているモニタに映し出すことで、運転者の駐車を支援するものである。

又、リヤバンパ１ａを支持するリヤフレーム（図示せず）にヒッチメンバ３が固設されている。このヒッチメンバ３はヒッチ支持部３ａを有し、このヒッチ支持部３ａが車幅方向中央から後方へ延在され、その後端部にヒッチボールが固設されている。上述したリヤビューカメラ１６は、ヒッチ支持部３ａの後端付近、及びヒッチポールが視野角に収まるように位置調整されている。

一方、この自車両１によって牽引される被牽引車両の代表であるキャンピングトレーラやボートトレーラ（以下、「トレーラ」と総称）５の前部車幅方向中央から前方へヒッチ連結バー６が延出されており、このヒッチ連結バー６の先端に、ヒッチボールに連結されるヒッチカプラが固設されている。トレーラ５は、ヒッチカプラをヒッチボールに連結させることで、ヒッチ連結バー６とヒッチメンバ３とを介して自車両１に連結され、自車両１により牽引走行される。尚、以下においては、便宜的にヒッチボールとヒッチカプラとが連結された部位を連結部４と総称して説明する。

又、図２に示すように、自車両１には走行支援を実行する機能の１つである操舵支援制御部２１が設けられている。この操舵支援制御部２１はマイクロコンピュータを主体に構成され、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び不揮発性メモリ等を有しており、ＲＯＭにはＣＰＵが実行する各種プログラム、マップを代表とする固定データ等が記憶されている。

この操舵支援制御部２１の入力側に、車載カメラユニット１１、自車両１の車速（自車速）Ｓ[Km/h]を検出する車速センサ１２，ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ１３、自車両１に作用するヨーレート（ｄθ／ｄｔ）を検出するヨーレートセンサ１４、自車両１に作用する横加速度（横Ｇ）を検出する横Ｇセンサ１５、及び上述したリヤビューカメラ１６が接続されていると共に、ナビゲーションシステム２２が接続されている。

又、この操舵支援制御部２１の出力側に、図示しない電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置に設けられているＥＰＳモータを駆動させるＥＰＳモータ駆動部２３が接続されている。

車載カメラユニット１１は、例えばメインカメラとサブカメラとからなるステレオカメラ、これらのカメラで撮像した画像を処理する画像処理部、及び、画像認識部で構成されている。画像認識部は、画像処理部で処理した画像に基づきメインカメラで撮像した画像に基づいて基準画像を生成し、サブカメラで撮像した画像に基づいて比較画像を生成する。そして、この基準画像に基づいて走行車線を区画する左右区画線、及び、前方を走行する先行車等の前方立体物を認識すると共に、比較画像との視差に基づき対応する同一対象物までの距離を周知の三角測量の原理を用いて算出する。

又、ナビゲーションシステム２２は、ＧＰＳ(Global Positioning System)を代表とするＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)測位衛星からの位置情報に基づき自車位置（緯度、経度、標高）を取得する。更に、高精度道路地図（ダイナミックマップ）データに格納されている道路地図情報に自車位置をマップマッチングさせて、現在走行している道路の形状情報（直線、カーブの曲率半径、カント角、道路の進行方位角等）を取得するロケータ機能を有している。更に、このナビゲーションシステム２２は、運転者等がセットした目的地に従い、ロケータ機能によって取得した道路地図情報に基づき現在地から目的地まで自車両１を誘導する経路を検索し設定する誘導機能を有している。

操舵支援制御部２１は、入力される各パラメータに基づきＥＰＳモータを駆動させる目標操舵トルクを算出し、ＥＰＳモータ駆動部２３へ出力する。ＥＰＳモータ駆動部２３は対応する駆動トルクでＥＰＳモータを駆動させる。その結果、自車両１は、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）走行や自動運転における車線維持制御において、後述する目標進行路（例えば、車線中央）をトレースして走行するように自動操舵制御が行われる。

ところで、図１に示すように、自車両１にトレーラ５を連結した状態での牽引走行では、自車両１単体での走行に比し、トレーラ５を含めた車両全体の重量及び車長が増加するため、車両バランスが悪くなる。その結果、特に、高速道路での走行においては自車両１の操舵によりトレーラ５が左右へ振られ、その影響で自車両１が蛇行し易くなり、操舵性が悪化する。

そのため、操舵支援制御部２１は、ＡＣＣ走行や自動運転における車線維持制御において、トレーラ５の連結が検出された場合、自車両１を目標進行路に沿って走行させるために設定する目標操舵トルクのフィードバック補正係数を、トレーラ５牽引時のフィードバック補正係数に修正して良好な操舵性能を得ることができるようにしている。

操舵支援制御部２１は、具体的には、図３、図４に示す目標操舵トルク設定ルーチンに従って目標操舵トルクを算出する。このルーチンは、自車両１の電源がＯＮされると起動される。運転者等がナビゲーションシステム２２に目的地をセットすると、ナビゲーションシステム２２は、ＧＮＳＳ測位衛星からの位置情報と道路地図情報とに基づき、自車両１の現在地から目的地までの誘導経路を設定する。

そして、ステップＳ１において、車載カメラユニット１１で検出した自車両１前方の走行環境情報に基づき、自車両１が現在走行している車線（走行車線）を区画する左右の区画線（白線）を検出し、この左右区画線間に沿って、例えば、その中央を走行（進行）させるための目標進行路を自車両１前方の誘導経路上に設定する。尚、この目標進行路は道路地図情報と測位衛星からの自車両１の位置情報とに基づいて設定するようにしても良い。又、このステップＳ１での処理が本発明の目標進行路設定手段に対応している。

次いで、ステップＳ２へ進み、目標進行路上の道路地図情報から道路の進行方位角を取得し、自車両１の進行方向を道路進行方位角に一致させるための目標操舵角θｔを設定する。尚、このステップＳ２での処理が、本発明の目標操舵角設定手段に対応している。

そして、ステップＳ３で、操舵角センサ１３で検出した自車両１の実操舵角θγを読込み、ステップＳ４で、目標操舵角θｔと実操舵角θγとの差分から操舵角偏差ｘを算出する（ｘ←θｔ−θγ）。尚、このステップＳ４での処理が、本発明の操舵角偏差算出手段に対応している。

その後、ステップＳ５へ進み、リヤビューカメラ１６で撮像した画像を読込み、ステップＳ６で、トレーラ５が連結されているか否かを調べる。尚、このステップＳ５，Ｓ６での処理が、本発明の連結検出手段に対応している。

リヤビューカメラ１６の撮像領域は、自車両１の後端から後方へ突出している、ヒッチメンバ３のヒッチ支持部３ａの後端付近、及びヒッチポールが撮像できる範囲に設定されている。トレーラ５が連結されているか否かは、例えば、ヒッチボールが映されているか否かで調べる。すなわち、トレーラ５が被連結状態の場合、ヒッチボールは画像に映し出されるが、トレーラ５が連結されている場合はヒッチボールに、トレーラ５側のヒッチカプラが装着されるため、ヒッチボールは映し出されず、トレーラ５が連結されていると判定する。或いは、リヤビューカメラ１６で撮像した画像から後方環境情報を取得し、同じ形状の遮蔽物が一定の距離を隔てて撮像されている場合は、トレーラ５が連結されていると判定する。尚、トレーラ５にブレーキランプが併設されている機種では、トレーラ５を自車両１に連結するに際し、コネクタを介してブレーキ信号ケーブルを接続する必要があるため、このブレーキ信号ケーブルの接続を検出することで、トレーラ５が連結されたと判定するようにしても良い。この場合、ステップＳ５では、ブレーキ信号ケーブルコネクタの接続状態を読込む。

そして、トレーラ５の連結が検出されない場合は、ステップＳ７へ進む。又、トレーラ５をの連結が検出された場合はステップＳ１１へ分岐する。

ステップＳ７へ進むと、微分ゲインｋｄｏを、予め設定されている自車両１単体での通常走行時微分ゲインｋｄｍ（図５（ａ）参照）で設定して（ｋｄｏ←ｋｄｍ）、ステップＳ８へ進む。後述するように、本実施形態では、目標操舵量である目標操舵トルクＴＭを、基本操舵トルクＴｂをフィードバック補正係数で補正して設定するようにしており、フィードバック補正係数はＰＩＤ制御により求められる。上述した微分ゲインｋｄｏは操舵角偏差ｘを補正してＰＩＤ制御の微分項Ｄを求めるものである。

そして、ステップＳ８へ進むと、次の（１）式から、目標操舵トルクＴＭを求める。
ＴＭ←Ｔｂ・（ｋｐｏ・ｘ＋ｋｉｏ・∫ｘ＋ｋｄｏ・ｄｘ／ｄｔ） …（１）
ここで、基本操舵トルクＴｂは、図示しない操舵トルクセンサ等で検出した実操舵トルクを車速、カーブ曲率半径、カント角等に基づいて設定したフィードフォワード係数で補正して求めたものである。又、ｋｐｏ，ｋｉｏは、比例ゲイン、積分ゲインであり、予め設定された固定値である。従って、フィードバック補正係数は、操舵角偏差ｘに基づいて算出した比例項Ｐ（ｋｐｏ・ｘ）、積分項Ｉ（ｋｉｏ・∫ｘ）、微分項Ｄ（ｋｄｏ・ｄｘ／ｄｔ）を加算して求める。尚、このステップＳ９での処理が、本発明の目標操舵量設定手段に対応している。

そして、ステップＳ９へ進み、目標操舵トルクＴＭをＥＰＳモータ駆動部２３へ出力してルーチンを抜ける。ＥＰＳモータ駆動部２３では操舵支援制御部２１から出力された目標操舵トルクＴＭに対応する駆動電流をＥＰＳモータ（図示せず）へ出力して自動操舵制御を行い、トレーラ５が非連結状態の自車両１を目標進行路に沿って走行させる。

一方、ステップＳ６でトレーラ５が連結されていると判定されて、ステップＳ１１へ分岐すると、道路地図情報、及び車載カメラユニット１１からの画像情報、及び検出した運転者の進路変更の意思に基づき、自車両１の進行路情報（直進路、カーブ路、車線変更）を取得し、カーブ路の場合はカーブ曲率半径を検出する。更に、この進行路情報には目標操舵角θｔも含まれている。尚、車線変更は、例えばターンシグナルスイッチ（ウインカスイッチ）のＯＮ動作によって判定する。尚、このステップＳ１１での処理が、本発明の進行路情報取得手段に対応している。

そして、ステップＳ１２〜Ｓ１４で、上述したステップＳ１１で取得した進行路情報に基づき自車両１の進行路を区別する。すなわち、ステップＳ１２では、進行路の道路形状が直線路か否かを調べ、直線路と判定された場合はステップＳ１５へ進む。又、ステップＳ１３ではカーブ路か否かを調べ、カーブ路と判定された場合はステップＳ１６へ進む。更に、ステップＳ１４では自車両１が車線変更するか否かを調べ、車線変更と判定された場合は、所定時間（例えば、３[sec]）経過後、ステップＳ１８へ進む。又、何れにも該当しない場合、進行路情報の取得は失敗したと判定してステップＳ１９へ進む。

車線変更か否かは、例えば、走行中においてターンシグナルスイッチがＯＮ動作したか否かで判定する。操舵支援制御部２１はターンシグナルスイッチのＯＮ動作を検出した場合、ＯＮ方向への車線変更と判定する。

上述したステップＳ１２からステップＳ１５へ進むと、操舵角偏差ｘとトレーラ５を牽引することによる外乱要因とに基づき、直進路用微分ゲインマップを参照して牽引時微分ゲインＫｄｔを設定する。この外乱要因は、例えば、トレーラ５を含めた車両全体の重量及び車長であり、車重と車長とを乗算した物理量を固定値として予め記憶されている。図５（ａ）に直進路用微分ゲインマップを例示する。この牽引時微分ゲインＫｄｔの上限は１に設定されており、外乱要因に対応した複数の特性線が設定されている。この各特性線は、外乱要因の物理量（重量×車長）が大きくなるに従い、牽引時微分ゲインＫｄｔの減少開始タイミングが早期となる特性線が選択される。又、各特性線は操舵角偏差ｘが大きくなるに従い減少する特性に設定されている。

又、ステップＳ１３でカーブ路と判定されてステップＳ１６へ進むと、操舵開始タイミングを遅延させる。この操舵開始タイミングは予め設定された固定値であっても良いが、トレーラ５を含めた車両全体の車長に基づき、車長が長いほど遅延時間、或いは遅延距離を長くする可変値であっても良い。トレーラ５を牽引しての走行では、自車両１のみでの走行に比し、内輪差が大きく、従って、カーブ路進入時に目標進行路に沿って操舵を開始すると、トレーラ５は未だカーブ路に進入していない状態で転舵されることになり、そのときの内輪差によりトレーラ５への巻き込みや他の物体との接触が生じやすくなる。そのため、カーブ路進入に際し、操舵タイミングをやや遅延させ、自車両１を外方へやや膨らますことで、トレーラ５の中央が目標進行路に沿ってカーブ路に進入するようにガイドする。

次いで、ステップＳ１７へ進むと、実操舵角θγとトレーラ５による外乱要因とに基づき、カーブ路用微分ゲインマップを参照して牽引時微分ゲインＫｄｔを設定する。この外乱要因は、例えば、カーブ曲率半径Ｒであり、道路地図情報、或いは車載カメラユニット１１からの画像情報に基づき取得する。

図５（ｂ）に例示されているカーブ路用微分ゲインマップでは、カーブ曲率半径Ｒに対応して複数の特性線が設定されている。この牽引時微分ゲインＫｄｔの上限は１であり、各特性線はカーブ曲率半径Ｒが大きくなるに従い減少開始タイミングが早くなる特性線が選択される。又、各特性線は実操舵角θγが増加するに従い減少する牽引時微分ゲインＫｄｔが設定されている。自車両１がカーブ路に進入し、所定時間経過後にカーブ路に沿った操舵制御を開始する際の実操舵角θγは小さいため、牽引時微分ゲインｋｄｔは１に近い値が設定され、実操舵角θγが次第に大きくなるに従い牽引時微分ゲインｋｄｔは減少される。そして、自車両１がカーブ路出口に近づくと実操舵角θγは次第に小さくなるため牽引時微分ゲインｋｄｔは次第に増加され、実操舵角θγに対する感度が高くなる。

一方、ステップＳ１４で車線変更と判定され、所定時間経過後、ステップＳ１８へ進むと、操舵角偏差ｘとトレーラ５による外乱要因とに基づき、車線変更用微分ゲインマップを参照して牽引時微分ゲインＫｄｔを設定する。この外乱要因は、例えば、目標操舵角θｔである。操舵支援制御部２１が、ターンシグナルスイッチのＯＮを検出して、ＯＮ方向への車線変更と判定した場合、隣接する車線へ移動するための目標操舵角θｔを設定する。

図５（ｃ）に例示されている車線変更用微分ゲインマップでは、自車速Ｓ[Km/h]に対応して複数の特性線が設定されている。この牽引時微分ゲインＫｄｔの上限は１であり、各特性線は操舵角偏差ｘが大きくなるに従い増加する値の牽引時微分ゲインＫｄｔが設定されており、自車速Ｓが大きくなるに従い、減少の開始タイミングが遅延する特性線が選択される。

操舵支援制御部２１は、車線変更を検出した場合、変更する側の車線に目標進行路を設定し、自車両１を目標進行路に到達させる目標操舵角θｔを算出し、この目標操舵角θｔと実操舵角θγとの差分から操舵角偏差ｘを算出する。車線変更開始直後の操舵角偏差ｘは大きく、従って、牽引時微分ゲインｋｄｔは１に近い値が設定される。そして、車線変更中において操舵角偏差ｘが小さくなるに従い牽引時微分ゲインｋｄｔは次第に減少される。その後、車線変更が完了するまでの操舵角偏差ｘの減少に伴い牽引時微分ゲインｋｄｔは次第に減少される。車線変更開始直後の牽引時微分ゲインｋｄｔが１に近い値に設定されるため、車線変更時の操舵制御は短距離で速やかに車線変更を完了させることができる。尚、上述したステップＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１８での処理が、本発明の操舵ゲイン設定手段に対応している。

一方、ステップＳ１４において進行路情報の取得が失敗したと判定されて、ステップＳ１９へ進むと、インストルメントパネル等に配設されているモニタ、及び音声を介して、自動操舵制御の停止を運転者に報知する警報表示を行い、ステップＳ２０へ進み、所定時間経過後（例えば３〜５[sec]）、自動操舵制御を停止させて、ルーチンを抜ける。従って、この場合、運転者のハンドル操作により車両を走行させることになる。

そして、ステップＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１８の何れかからステップＳ２１へ進むと、牽引時微分ゲインＫｄｔで微分ゲインｋｄｏを設定して（ｋｄｏ←ｋｄｍ）、ステップＳ８へ戻る。ステップＳ８では、上述した（１）式から目標操舵トルクＴＭを求め、ステップＳ９へ進み、目標操舵トルクＴＭをＥＰＳモータ駆動部２３へ出力してルーチンを抜ける。

上述したように、本実施形態では、操舵角偏差ｘに基づきＰＩＤ制御により基本操舵トルクＴｂを補正して目標操舵トルクＴＭを設定するようにしている。その際、ＰＩＤ制御の微分項Ｄの微分ゲインｋｄｏを、自車両１にトレーラ５が連結されている場合は、自車両１が走行する進行路（直線路、カーブ路、車線変更）とトレーラ５を連結したことにより生じる外乱要因とに基づいて可変設定するようにしたので、自車両１にトレーラ５を連結して牽引走行する場合であっても、自車両１単体で走行している場合とほぼ同じ自動操舵制御を行うことが可能となり、安定した自動操舵制御性を得ることができる。その結果、牽引走行に不慣れな運転者の負担をより軽減させることができる。

すなわち、図５（ａ）に示ように、直線路を走行している際に参照する牽引時微分ゲインマップでは、操舵角偏差ｘと外乱要因として設定されている自車両１とトレーラ５との物理量（車重×車長）とに基づき、物理量が大きくなるに従い、牽引時微分ゲインｋｄｔの減少タイミングが早期となる特性線が選択される。そして、選択した特性線は操舵角偏差ｘが大きくなるに従い、牽引時微分ゲインｋｄｔが減少する特性に設定されている。

そのため、直進路で自車両１に横揺れが発生した場合、トレーラ５が連結された状態の牽引走行では、自車両１単体での走行に比し、操舵角偏差ｘが小さい状態であっても、微分項Ｄの出力が増加するので操舵制御量の立ち上がりが早くなる。そのため、図６（ａ）に実線で示すように、実操舵角θγは操舵角偏差ｘが目標進行路からずれ始める直後から操舵角偏差ｘに応じた制御となる。その結果、同図に破線で示すトレーラ５が連結されていない自車両１の実操舵角θγに比し、早いタイミングでの操舵となり、図７（ａ）に実線で示す走行ラインのように、破線で示す自車両１単体での走行ラインに比し、小さな操舵量で自車両１を目標進行路へ早期に収束させることができる。

又、カーブ路進入に際しては、目標進行路に沿った操舵制御を所定時間、或いは所定距離だけ遅延させ、トレーラ５がカーブ路に進入した際に、目標進行路に沿う操舵制御を開始させるようにしたので、内輪差により生じる巻き込みや他の物体との接触を未然に防止することができる。そして、カーブ路を走行中は、図５（ｂ）に示す牽引時微分ゲインマップを参照してカーブ曲率半径Ｒに応じた特性線が選択され、選択した特性線から実操舵角θγに基づいて牽引時微分ゲインｋｄｔを設定する。この牽引時微分ゲインｋｄｔは、実操舵角θγ等の外乱要因に基づき、この外乱要因が大きくなるに従い減少する値に設定される。

その結果、図６（ｂ）に実線で示すように、トレーラ５を牽引走行している自車両１は、カーブ路進入直後は、目標操舵トルクＴＭが小さいため、小さい実操舵角θγで旋回が開始される。そして、その後、実操舵角θγの増加に伴い牽引時微分ゲインｋｄｔが減少するため、目標操舵トルクＴＭに対する収束性が低下し、図７（ｂ）に実線で示すように、自車両１は目標進行路の外側に膨らんだアンダステア状態で走行する。尚、同図に破線で示す走行ラインは自車両１単体で走行した場合を示す。

そして、自車両１がカーブ路の出口に近づき、実操舵角θγが小さくなると、牽引時微分ゲインＫｄｔが増加するため、操舵角偏差ｘに対応する微分項Ｄの出力が増加し、目標操舵トルクＴＭは自車進行路を目標進行路側に急激に収束させる値に設定される。すると、図６（ｂ）に示すように、実操舵角θγは直進時のニュートラルステアを超えて一瞬オーバステアとなり、その後、直進走行へ移行する。カーブ路出口付近で自車両１をオーバステアとすることで、トレーラ５の内輪差によって生じる内側への入り込みを防止することができる。

その結果、トレーラ５をカーブ路の入口からカーブ路走行中、及びカーブ路出口の何れの走行状態においても、ほぼ目標進行路に沿って走行させることができ、カーブ路走行時の内輪差によって生じる巻き込みや他の物体との接触を有効に防止することができる。

又、車線変更時の操舵制御は、後続する車両の流れを妨げないように、短距離で速やかに完了させる必要がある。操舵支援制御部２１はターンシグナルスイッチのＯＮ動作等によって運転者の車線変更の意思を検出した場合、移動する側の車線に目標進行路を設定し、現在走行している車線から変更後の車線へ移動するための目標操舵角θｔを設定する。そして、この目標操舵角θｔと実操舵角θγとの差分から操舵角偏差ｘを算出し、この操舵角偏差ｘに基づくＰＩＤ制御によりフィードバック補正係数を算出し、このフィードバック補正係数で基本操舵トルクＴｂを補正して、車線変更時の目標操舵トルクＴＭを算出する。

その際、フィードバック補正係数の微分項Ｄの微分ゲインｋｄｏが、図５（ｃ）に例示されている車線変更用微分ゲインマップに基づいて設定される。その結果、図６（ｃ），図７（ｃ）に実線で示すように、車線変更当初は操舵角偏差ｘが大きいため牽引時微分ゲインｋｄｔが１に近い値となり、直ちに車線変更による操舵制御が開始される。そして、車線変更中途において操舵角偏差ｘが次第に小さくなると、牽引時微分ゲインＫｄｔが減少されるため、目標操舵角θｔに対する収束性が低下し、目標進行路を横切ってオーバーする。

目標進行路をオーバーすると操舵角偏差ｘが次第に大きくなるため、牽引時微分ゲインｋｄｔが増加され、微分項Ｄの出力が高い値となり、目標操舵トルクＴＭが増加し、操舵角の戻し始めが早くなる。その結果、自車両１は目標進行路を一旦横切った後、目標進行路に戻るような軌跡となるが、牽引しているトレーラ５は自車両１の大きな動きにより車線変更後の目標進行路に対して早期に収束させることができ、車線変更を短距離で、且つ速やかに完了させることができる。尚、図６（ｃ）、図７（ｃ）に破線で示す走行ラインは自車両１単体で走行した場合を示す。

このように、本実施形態によれば、トレーラ５の連結が検出された場合、走行状態に応じて操舵特性を変化させ、トレーラ５を目標進行路に沿って走行させるようにしたので、自車両１がトレーラ５を牽引走行する場合であっても、自動操舵制御を解除することなく、被牽引車両が連結されていない車両とほぼ同じ自動操舵制御を行うことが可能となり、安定した自動操舵制御性を得ることができる。その結果、牽引走行に不慣れな運転者の負担をより軽減させることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えばトレーラ５を牽引する際の操舵特性を、ＰＩＤフィードバック制御の微分項Ｄの出力を可変させる微分ゲインで調整するようにしているが、これに限らず、フィードフォワード制御によって調整するようにしても良い。又、図５に示す微分ゲインマップから牽引時微分ゲインｋｄｔを設定するパラメータも、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えばヨーレートセンサ１４で検出したヨーレート（ｄθ／ｄｔ）、横Ｇセンサ１５で検出した横加速度に基づいて牽引時微分ゲインｋｄｔを設定するようにしても良い。

１…自車両、
３…ヒッチメンバ、
３ａ…ヒッチ支持部、
４…連結部、
５…トレーラ、
１１…車載カメラユニット、
１２…車速センサ、
１３…操舵角センサ、
１４…ヨーレートセンサ、
１５…横加速度センサ、
１６…リヤビューカメラ、
２１…操舵支援制御部、
２２…ナビゲーションシステム、
２３…モータ駆動部、
ｋｄｍ…通常走行時微分ゲイン、
ｋｄｏ…微分ゲイン、
ｋｄｔ…牽引時微分ゲイン、
Ｒ…カーブ曲率半径、
Ｓ…自車速、
Ｔｂ…基本操舵トルク、
ＴＭ…目標操舵トルク、
ｘ…操舵角偏差、
θｔ…目標操舵角、
θγ…実操舵角

Claims (3)

1. 牽引車両の実操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   牽引車両前方に該牽引車両を進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、
   前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って前記牽引車両を走行させる目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、
   前記目標操舵角設定手段で設定した前記目標操舵角と前記操舵角検出手段で検出した前記実操舵角との差分から操舵角偏差を算出する操舵角偏差算出手段と、
   前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差に基づき前記牽引車両を前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って走行させる目標操舵量を算出する目標操舵量設定手段と、
   前記牽引車両に被牽引車両が連結されたことを検出する連結検出手段と
   を備える牽引車両の操舵支援装置において、
   前記目標進行路の進行路情報を取得する進行路情報取得手段と、
   前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出された場合、前記進行路情報取得手段で取得した前記進行路情報が直線路であれば、前記被牽引車両が前記目標進行路に沿って走行させる操舵ゲインを、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出されていない場合に比し、操舵制御量の立ち上がりが早くなる値に設定する操舵ゲイン設定手段と
   を更に有し、
   前記目標操舵量設定手段は、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差を前記操舵ゲイン設定手段で設定した前記操舵ゲインで補正して前記目標操舵量を算出する
   ことを特徴とする牽引車両の操舵支援装置。
2. 牽引車両の実操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   牽引車両前方に該牽引車両を進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、
   前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って前記牽引車両を走行させる目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、
   前記目標操舵角設定手段で設定した前記目標操舵角と前記操舵角検出手段で検出した前記実操舵角との差分から操舵角偏差を算出する操舵角偏差算出手段と、
   前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差に基づき前記牽引車両を前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って走行させる目標操舵量を算出する目標操舵量設定手段と、
   前記牽引車両に被牽引車両が連結されたことを検出する連結検出手段と
   を備える牽引車両の操舵支援装置において、
   前記目標進行路の進行路情報を取得する進行路情報取得手段と、
   前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出された場合、前記進行路情報取得手段で取得した前記進行路情報がカーブ路であれば、前記被牽引車両が前記目標進行路に沿って走行させる操舵ゲインを、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出されていない場合に比し、操舵制御量の立ち上がりが緩やかとなる値に設定する操舵ゲイン設定手段と
   を更に有し、
   前記目標操舵量設定手段は、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差を前記操舵ゲイン設定手段で設定した前記操舵ゲインで補正して前記目標操舵量を算出する
   ことを特徴とする牽引車両の操舵支援装置。
3. 牽引車両の実操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   牽引車両前方に該牽引車両を進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、
   前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って前記牽引車両を走行させる目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、
   前記目標操舵角設定手段で設定した前記目標操舵角と前記操舵角検出手段で検出した前記実操舵角との差分から操舵角偏差を算出する操舵角偏差算出手段と、
   前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差に基づき前記牽引車両を前記目標進行路設定手段で設定した前記目標進行路に沿って走行させる目標操舵量を算出する目標操舵量設定手段と、
   前記牽引車両に被牽引車両が連結されたことを検出する連結検出手段と
   を備える牽引車両の操舵支援装置において、
   前記目標進行路の進行路情報を取得する進行路情報取得手段と、
   前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出された場合、前記進行路情報取得手段で取得した前記進行路情報が車線変更であれば、前記被牽引車両が前記目標進行路に沿って走行させる操舵ゲインを、前記連結検出手段で前記被牽引車両の連結が検出されていない場合に比し、操舵制御量の立ち上がりが早くなる値に設定して前記牽引車両を前記目標進行路を横切らせた後、該目標進行路に対する舵角の戻し始めの操舵制御量の立ち上がりが早くなる値に設定する操舵ゲイン設定手段と
   を更に有し、
   前記目標操舵量設定手段は、前記操舵角偏差算出手段で算出した前記操舵角偏差を前記操舵ゲイン設定手段で設定した前記操舵ゲインで補正して前記目標操舵量を算出する
   ことを特徴とする牽引車両の操舵支援装置。

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