JP7485099B2 - 重心位置判定装置及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、車両に積載された積載物の重心を判定する装置及び方法[an apparatus for determining a gravity center of a cargo loaded on a vehicle, and a method therefor]に関する。

下記特許文献１は、車両の右側と左側にそれぞれ設けられた車高センサを用いて、車両に積載された積載物の偏りを検出する装置を開示している。上記装置によって積載物の偏りが検出された場合は、車両横転（ロールオーバ）の危険性があるとして警報が発せられる。

特許第４０６００３１号公報

特許文献１に開示された装置では、積載物の偏りを検出するためには車高センサを車両の右側と左側とにそれぞれ特別に設ける必要がある。

本開示に係る重心位置判定装置及び方法の目的は、車高センサの有無によらず、車両又は車両に積載された積載物の重心位置を判定することにある。

本開示に係る重心位置判定装置は、積載物を積載可能な車両と、前記車両の自己位置データを取得する自己位置検知部と、前記自己位置データに基づいて旋回パラメータとして旋回曲率又は旋回半径を求める旋回パラメータ生成部と、前記車両の操舵制御値を検出する操舵検知部と、前記積載物が所定状態であるときの前記旋回パラメータと前記操舵制御値との関係を示す参照データを記憶する記憶部と、前記旋回パラメータ生成部によって求められた前記旋回パラメータ及び前記操舵検知部によって検出された前記操舵制御値を前記参照データと比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて前記車両又は前記積載物の重心位置を判定する判定部と、を備えている。

本開示に係る重心位置判定方法では、積載物を積載可能な車両における前記車両又は前記積載物の重心を判定する。当該方法では、前記積載物が所定状態であるときの前記車両の操舵制御値とそれに対する旋回パラメータとしての旋回曲率又は旋回半径との関係を参照データとして予め構築し、前記車両の自己位置検知機能を利用して前記車両の実際の自己位置履歴に基づいて前記旋回パラメータを求め、実際の旋回に対して用いられた前記操舵制御値及び前記自己位置履歴に基づいて求められた前記旋回パラメータを参照データと比較して前記車両又は前記積載物の重心位置を判定する。

本開示に係る重心位置判定装置又は方法によれば、車高センサの有無によらず、車両又は車両に積載された積載物の重心位置を判定することができる。

積載物の重心位置と車両の旋回特性との関係を示す平面図であり、（ａ）は重心位置が旋回中心側（旋回内側）にある場合、（ｂ）は重心位置が旋回外側にある場合を示している。 実施形態に係る重心位置判定装置の構成図である。 上記重心位置判定装置のブロック図である。 上記重心位置判定装置で用いられる参照データを示す説明図である。 実施形態に係る重心位置判定方法のフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

本開示では、積載物の重心位置と車両の旋回特性との関係に基づいて、車両に積載された積載物の重心位置（又は、車両の重心位置）を判定する。まず、積載物の重心位置と車両の旋回特性との関係について図１を参照して説明する。車両１の積載物の重心位置Ｇは、平面視において車両の前後中心線上に位置するのが理想である。重心位置Ｇが前後中心線上ある場合の所定操舵制御値に対する旋回軌跡Ｃ０が図１（ａ）及び図１（ｂ）中に示されている。旋回軌跡Ｃ０の旋回半径を適正旋回半径ｒ０とする。即ち、積載物が適正に積載されている場合に所定操舵制御値で車両１が旋回された場合、車両１は旋回軌跡Ｃ０（適正旋回半径ｒ０の円）を描く。

しかし、図１（ａ）に示されるように、積載物の重心位置Ｇが旋回中心Ｏ側（旋回内側）にズレている場合、所定操舵制御値に対する結果としての実旋回半径ｒ１は適正旋回半径ｒ０よりも小さくなる。一方、図１（ｂ）に示されるように、積載物の重心位置Ｇが旋回外側にズレている場合、所定操舵制御値に対する結果としての実旋回半径ｒ２は適正旋回半径ｒ０よりも大きくなる。即ち、発明者は、旋回特性から重心位置を判定し得ることを新たに知見した。なお、操舵制御値とは、車両１を旋回させるための旋回制御（転舵輪[steered road wheels]を転舵させる制御）に用いられる値であり、具体的には、ステアリングホイール４ａの操舵角（舵角要求値）、転舵輪の転舵角若しくは転舵目標角（舵角制御値）、又は、これら両方である。

上述した旋回特性に基づく重心位置の判定の説明では、操舵制御値に基づいて車両が旋回された結果としての旋回特性を示す旋回パラメータが旋回半径（図１中のｒ０～ｒ２参照）であった。しかし、旋回特性を示す旋回パラメータとしては、旋回半径の逆数である旋回曲率（＝１／旋回半径）を用いることもできる。以下に説明する本実施形態では、旋回パラメータとして旋回曲率（＝１／旋回半径）を用いる場合を例にして説明する。なお、旋回パラメータとは、車両の走行軌跡から得られるパラメータであり、車両に対して上述した操舵制御値を用いた操舵制御が行われた結果の旋回特性を示すパラメータである。旋回パラメータは、後述する自己位置検知部[self-location detector]によって取得された車両の自己位置データに基づいて求められる。

本実施形態では、図２に示されるように、車両１が、積載物１２が積載されたトレーラ１０とこのトレーラ１０を牽引するトラクタ１１からなる場合を例に説明する。なお、トラクタは、トレーラヘッドとも呼ばれる。また、連結されているトレーラ１０及びトラクタ１１全体をトレーラと呼ぶこともあるが、ここでは、連結された状態のトレーラ１０及びトラクタ１１によって車両１が構成されているとして説明する。

また、本実施形態では、上記車両１が特定の工場などの事業所[business site]内で運転されている際に重心位置の判定が行われる場合を例に説明する。例えば、工場で製造された大きな製品をトレーラ１０に積載して工場から出荷する際の構内走行[in-site running]時（又は工場到着後の構内走行時）に重心位置の判定が行われる。このような構内では、大型車両の走行速度が５ｋｍ／ｈ以下又は１０ｋｍ／ｈ以下などに制限されているため、走行速度も既知である（又は、走行速度による旋回半径への影響を無視できる）ものとして扱うことができる。

なお、一般道を走行する場合であっても、大型積載物を交通規制及び交通整理を行いながら夜間に運搬する場合には、走行ルートも事前に決められており、かつ、車速を既知の（又は、その影響を無視し得る）パラメータとして扱える場合がある。大型積載物としては、例えば、電車の車両、航空機又はロケットの一部、橋梁の一部などが挙げられる。このような大型積載物は、トレーラ（車両）への積載時に不安定になりやすいものも多く、本実施形態の重心位置判定は有効である。そして、このような走行ルートが既知で、かつ、車速を既知の（又は、その旋回特性への影響を無視し得る）パラメータとして扱える場合も、上述した構内での走行（自動運転走行も含み得る）と同様に重心位置判定を行うことができる。

また、ここでは、構内走行が自動運転によって行われることを想定している。構内では走行速度だけでなく走行ルートも特定できるため、一般道での自動運転よりも自動運転を導入しやすい。さらに、構内であれば、走行路の詳細な三次元マップ（二次元マップでもよい）を作成しやすく、自動運転を導入しやすい。またさらに、構内道路は一般道ではないため道路交通法の適用外となる場合があり、自動運転を導入しやすい。本開示の重心位置判定装置及び方法は、このような構内での自動運転の場合に非常に有用である。

図２に、本実施形態の重心位置判定装置の構成図を示す。上述したように、車両１は、トラクタ１１とトレーラ１０とで構成されており、トレーラ１０には積載物１２としてコンテナが積載されている。なお、車両１は内燃機関車（ＩＣＶ）、電気自動車（ＢＥＶ・ＦＣＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの駆動形式は問われない。コンテナの内部にはその全体の重心が車両１の前後中心線上となるように積載物が積まれるのが通常である。しかし、コンテナの内部で荷崩れ[cargo shift]が生じれば積載物１２の重心は移動し得る。重心位置判定装置は、車両１の各種状態量[various parameters indicating conditions of]を検出するセンサ類と重心位置判定を司るコントローラ２とを備えている。コントローラ２は、コンピュータであり、ＣＰＵ及び重心判定プログラムなどが保存された記憶部[memory]２１などからなる。コントローラ２は、車両１に搭載された他のシステムと統合されたコントローラでもよく、本実施形態のコントローラ２は自動運転も制御する。

車両１は、各種状態量を検出するセンサ類として、車速センサ３と、舵角センサ４と、アクセルペダルストロークセンサ５と、ブレーキペダルストロークセンサ６とを備えており、これらのセンサはコントローラ２と接続されている。なお、これらのセンサは、他のシステムのコントローラ（例えば、エンジンＥＣＵ又はＡＢＳ／ＶＳＣ－ＥＣＵなど）を経由してコントローラ２に接続されてもよい。即ち、これらのセンサの検出値が他のシステムのコントローラを経由してコントローラ２に供給されてもよい。

車速センサ３は、トラクタ１１の車軸の回転から車両１の実際の走行速度（実車速）を検出する。なお、実車速は、後述する自己位置検知部の検出結果（自己位置履歴）に基づいて求められてもよい（この場合は、自己位置検知部及びコントローラ２が車速センサを構成する）。舵角センサ４は、ステアリングホイール４ａの操舵角（舵角要求値）を検出する。本実施形態では、重心位置を判定する状況では、ステアリングホイール４ａの操舵角（舵角要求値）と転舵輪の転舵角（舵角制御値）との関係は一対一の関係で制御される。舵角センサ４は、舵角要求値又は舵角制御値などの操舵制御に関する制御値（操舵制御値）を検出する操舵検知部[steering detector]である。

例えば、自動運転制御又は車両挙動安定制御（ＶＳＣ）などのためにステアバイワイヤシステムが利用される場合、舵角要求値と舵角制御値とが一対一の関係とはならない場合がある。運転者ではなく自動運転システムが車両１の操舵を制御する場合、運転者はステアリングホイール４ａを操作しないので舵角要求値は存在せず、自動運転システムが舵角制御値を決定して転舵輪を転舵する。また、舵角要求値が車両挙動安定制御によって補正されて舵角制御値が算出される場合は、舵角要求値と舵角制御値とは一対一の関係に固定されない。ただし、舵角要求値が存在する場合は、舵角要求値に基づいて舵角制御値が算出されるため、舵角要求値から舵角制御値を取得することができる。

なお、本実施形態の車両１では、完全なステアバイワイヤシステムは採用されておらず、自動運転時には、パワーステアリングシステムのアクチュエータ１３を利用して転舵輪が舵角制御値で転舵されるように制御される（ステアリングホイールも回転する）。従って、アクチュエータ１３の状態を検出することで、舵角制御値を直接検出することもできる。例えば、アクチュエータ１３がサーボモータであるような場合はその制御状態を検出することができるので、舵角制御値を直接検出することも可能である。本実施形態では、パワーステアリングシステムのアクチュエータ１３が、車両１の旋回動作を制御する旋回制御部[turning controller]として機能している。

また、低速時の車両の取り回しを改善するために車速応動可変ギアレシオステアリング（ＶＧＳ）システム又は四輪操舵（４ＷＳ）システムが採用される場合もある。ＶＧＳシステムは、ステアリングホイールの操舵角（舵角要求値）に対する転舵輪の転舵角（舵角制御値）の割合、即ちギアレシオを低速時に大きくする（速度に応じて可変制御する）システムである。低速時には高速時に比べてステアリングホイールの操舵角に対して転舵輪が大きく転舵され、車両の取り回しが向上する。また、４ＷＳシステムでは、低速時に前輪（転舵輪）に対して後輪が逆相に転舵されるため、車両の取り回しが向上する。なお、トラクタ及びトレーラからなる車両又はトラックは、乗用車とは違って、多くの場合四つ以上の車輪を有するが、ここではそのような場合も含めて４ＷＳシステムと呼ぶ。

これらの場合も、舵角要求値が存在する場合は舵角要求値に基づいて舵角制御値が算出されるため、舵角要求値から舵角制御値を取得することができる。本実施形態では、舵角要求値に基づいて重心位置判定が行われる。ステアリングシステムにこれらの補助システムが統合されている場合でも、上述した操舵検知部（本実施形態では舵角センサ４）が、操舵制御に関する制御値（操舵制御値）を検出するセンサである。操舵制御値は、舵角要求値、舵角制御値、又は、両方である。

アクセルペダルストロークセンサ５は、アクセルペダルの操作量（駆動力要求値）を検出するセンサである。上述した舵角センサ４と同様に、アクセルバイワイヤシステム又はＶＳＣシステムが利用される場合、駆動力要求値と駆動力制御値とが一対一の関係に固定されない場合がある。また、ハイブリッドシステムが採用されている場合、駆動力要求値に対して、内燃機関とモータとで駆動力を分担する場合もあり、駆動力制御値はそれぞれ別々に設定され得る。また、運転者ではなく自動運転システムが車両１の駆動を制御する場合、運転者はアクセルペダルを操作しないので駆動力要求値は存在せず、自動運転システムが駆動力制御値を決定して車両１を走行させる。しかし、ここでも同様に、駆動力要求値が存在する場合は駆動力要求値に基づいて駆動力制御値が算出されるため、駆動力要求値から駆動力制御値を取得することができる。

ブレーキペダルストロークセンサ６は、ブレーキペダルの操作量（制動力要求値）を検出するセンサである。上述した舵角センサ４及びアクセルペダルストロークセンサ５と同様に、ブレーキバイワイヤシステム、ＡＢＳシステム又はＶＳＣシステムが利用される場合、制動力要求値と制動力制御値とが一対一の関係に固定されない場合がある。ハイブリッドシステムが採用されている場合、制動力要求値に対して、流体圧ブレーキ（油圧ブレーキ又はエアブレーキ）と回生発電による制動とで制動力を分担する場合もあり、制動力制御値はそれぞれ別々に設定され得る。また、運転者ではなく自動運転システムが車両１の制動を制御する場合、運転者はブレーキペダルを操作しないので制動力要求値は存在せず、自動運転システムが制動力制御値を決定して車両１を走行させる。しかし、ここでも同様に、制動力要求値が存在する場合は制動力要求値に基づいて制動力制御値が算出されるため、制動力要求値から制動力制御値を取得することができる。

上述したように、車両１に搭載された自動運転システムはコントローラ２によって制御される。従って、転舵輪の転舵及び車両１の駆動・制動を自動制御するための各種アクチュエータ類もコントローラ２によって制御され得る。コントローラ２は、自動運転時にはこれらのアクチュエータ類（例えば、上述したパワーステアリングシステムのアクチュエータ１３）を制御する。また、自動運転システムは、そのシステムの一部として、車両１の自己位置検知機能を備えている。具体的には、自動運転システムは、ＧＰＳシステム（ＧＰＳアンテナ７）とジャイロセンサ（慣性センサ）８とを併用した自己位置検知部を備えている。即ち、ＧＰＳシステム（ＧＰＳアンテナ７）、ジャイロセンサ８及びコントローラ２によって、車両１の自己位置を検出する自己位置検知部が構成されている。自己位置検知部によって、車両の自己位置データが取得される。

なお、ここに言うＧＰＳの語は、米国の衛星測位システムのみを指すのではなく、衛星測位システム全般を指す語として用いられている。また、これには、複数の衛星測位システムを同時利用するシステムも含まれる（例えば、米国のＧＰＳ、ロシアのＧＲＯＮＡＳＳ、日本のみちびきの同時利用など）。また、車両に自動運転システムが搭載されていなくても、ナビゲーションシステムが搭載されていれば、重心位置判定装置は、当該ナビゲーションシステムの自己位置検知機能を利用することが可能である。

さらに、本実施形態の自動運転システム（車両１のコントローラ２）は、運行管理システム９と通信する通信機能（通信アンテナ９ａ）を備えており、コントローラ２は運行管理システム９と無線通信で各種の走行関連データを送受信する。例えば、走行関連データとしては、後述する参照データ（判定マップ）、自動運転のための運行ルート及び走行速度などの運行データ、車両１の諸元、積載物１２の諸元などが挙げられる。車両１の諸元は、トラクタ１１及びトレーラ１０の重量、寸法、重心位置などを含む。積載物１２の諸元は、重量、寸法、重心位置などを含む。

コントローラ２は、運行管理システム９（通信アンテナ９ａ）を介して、運行データ及び参照データを受信して、その内部の記憶部２１に保存することが可能である。なお、本実施形態の運行管理システム９は、車両１と無線通信するが、有線通信してもよい。有線通信の場合は、運行開始前に接続ケーブルを用いてデータの送受信が行われた後、接続ケーブルは取り外される。また、通信によらず、記憶媒体などを介してデータがやり取りされてもよい。

図３に、コントローラ２周辺のブロック図を示す。図３に示されるように、コントローラ２は、上述したセンサ類と接続されている。また、コントローラ２は、上述した記憶部２１に加えて、旋回パラメータ生成部[turning parameter generator]２０、比較部[comparator]２２、判定部[determiner]２３及び補正部[compensator]２４も備えている。旋回パラメータ生成部２０は、上述した自己位置検知部が検出した自己位置データに基づいて旋回パラメータ（本実施形態では旋回曲率）を求める[calculate]。比較部２２は、旋回パラメータ生成部２０によって求められた旋回パラメータ（旋回曲率）及び舵角センサ（操舵検知部）４によって検出された操舵制御値（本実施形態では舵角要求値）を後述する参照データと比較する。

判定部２３は、比較部２２の比較結果に基づいて積載物１２の重心位置（又は積載物１２が積載された状態の車両１の重心位置）を判定する。重心位置の判定とは、積載物の車両１への搭載状態が所定状態（例えば、適正積載状態）であるときの重心位置に対して、実際の重心位置がどのような状態であるかを判定することである。補正部２４は、比較部２２による比較結果に基づいて、旋回制御部（パワーステアリングシステムのアクチュエータ１３）への入力を補正する。これらの旋回パラメータ生成部２０、比較部２２、判定部２３及び補正部２４は、上述した重心判定プログラム及び当該プログラムを実行するＣＰＵ等によって実現されている。

ここで、参照データについて、図４を参照しつつ説明する。参照データは、積載物１２が所定状態であるときの旋回パラメータ（旋回曲率）と操舵制御値（操舵角）との関係を示すデータであり、重心位置判定時に参照される判定マップである。即ち、積載物１２を搭載した車両１のステアリングホイール４ａがある操舵角で操舵されて車両１がある旋回曲率で旋回する場合の、操舵角と旋回曲率との関係が参照データに記憶されている。なお、本実施形態では、上述したように走行速度（車速）は既知であり、当該車速で車両１が走行しているときに重心位置判定が行われる。

図４には、積載物１２の重心位置が適正な状態であるときの操舵角と旋回曲率との関係が直線Ｒｆ（基準判定線）として示されている。この適正な状態に対して積載物１２の重心位置が旋回外側にｘ（＞０）メートルズレている場合には、図１で示したように旋回特性（旋回曲率）が変わるため、操舵角と旋回曲率との関係は直線δｏ１で示される。同様に、適正な状態に対して積載物１２の重心位置が旋回内側にｘメートルズレている場合には、操舵角と旋回曲率との関係は直線δｉ１で示される。適正な状態に対して積載物１２の重心位置が旋回内側にｙ（＞ｘ）メートルズレている場合には、操舵角と旋回曲率との関係は直線δｉ２で示される。

なお、図４では、右旋回時の操舵角を正、左旋回時の操舵角を負として示している。また、図４には四本の関係線のみが示されているが、関係線は操舵角と旋回曲率との関係ごとにさらに多くの関係線が規定されている。ただし、参照データが少なくとも基準判定線Ｒｆを含んでいれば、重心位置がズレているか否かの判定は行える。この場合、検出された実操舵角及び求められた実旋回曲率の基準判定線Ｒｆからの乖離に基づいて、重心位置のズレ量を演算して推定することも可能である。また、図４では、操舵角と旋回曲率との関係線が全て直線で示されているが、曲線になることもある。さらに、牽引するトレーラ１０又は積載物１２が変われば、当然、参照すべき参照データも変わる。このような参照データ（判定マップ）は予め構築されており、積載物１２を搭載して車両１が走行するときに、前もってコントローラ２の記憶部２１に記憶される。

本実施形態において上述した装置（センサ類）は、コントローラ２以外は車両１が通常備えている装備である。特に、本実施形態では、重心位置判定のコントローラ２に自動運転のコントローラの機能が統合されている。即ち、本実施形態の重心位置判定装置（方法）は、車両１に搭載されている既存の装置を活用して運用される。

上述した構成を有する重心位置判定装置を用いた積載物重心位置判定方法について、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。上述したように、操舵制御値（本実施形態では、舵角センサ４によって検出されるステアリングホイール４ａの操舵角、即ち、舵角要求値）と当該操舵制御値に対する旋回曲率との関係が、参照データ（判定マップ）として予め構築される（ステップＳ０）。車両１の運行に際して、参照データを含む上述した走行関連データが運行管理システム９（通信アンテナ９ａ）を介してコントローラ２の記憶部２１に記憶される（ステップＳ１）。走行関連データには、上述したように車両１及び積載物１２の諸元も含まれているが、トラクタ１１の諸元は変わらないので、トラクタ１１の諸元は、はじめから記憶部２１に記憶されていてもよい。

そして、実際の車両１の走行（旋回）時に、コントローラ２によって、自己位置検知機能（装置：ＧＰＳアンテナ７を含むＧＰＳシステム及びジャイロセンサ８）を利用して、自己位置履歴が自己位置データとして保存される（ステップＳ２）。また、この旋回時のステアリングホイール４ａの操舵角（操舵制御値）も舵角センサ（操舵検知部）４によって検出される。即ち、旋回中の複数の自己位置（自己位置データ）とその時の操舵角が保存される。次に、旋回中の複数の自己位置（自己位置データ）に基づいて、旋回パラメータ生成部２０が実旋回曲率（実際の旋回パラメータ）を求める（ステップＳ３）。実旋回曲率は、複数の自己位置を用いて最小二乗法による円近似を行い、近似された実旋回半径から求められる。

次に、比較部２２が、実旋回曲率（実際の旋回パラメータ）及び操舵角（操舵制御値）を参照データと比較する（ステップＳ４）。具体的には、実操舵角及び実旋回曲率に基づく実旋回特性が、図４中の点Ｐのように参照データ（判定マップ）上にプロットされる。この比較の結果、本実施形態では、積載物１２が搭載された状態のトレーラ１０の重心位置について概略的に判定できる。具体的には、図４の点Ｐの場合であれば、積載物１２が搭載された状態のトレーラ１０の重心位置のズレ量が、適正状態に対して旋回外側にｘメートル（関係線δｉ１）を超えてｙメートル（関係線δｉ２）未満であると判定できる。

本実施形態では、この概略的判定に関して補間処理を行い、より正確な判定を行う。トレーラ１０及び積載物１２の諸元は記憶部２１に記憶されているので、このデータを用いることで、点Ｐと関係線δｉ１及び関係線δｉ２との乖離に基づいて、判定部２３が、計算によって重心位置のズレ量を推定（判定）する（ステップＳ５）。例えば、点Ｐに関して、ｘ＝０．２５メートルでｙ＝０．５０メートルである場合に、補間処理によって、重心位置が０．３８メートル旋回外側にズレていると推定される。

ステップＳ５で推定された重心位置は、積載物１２が搭載された状態のトレーラ１０の重心位置である。本実施形態では、この重心位置から、判定部２３は、積載物１２のみの重心位置を推定（判定）する（ステップＳ６）。上述したように、トレーラ１０の諸元は記憶部２１に記憶されているので、このデータを用いることで、判定部２３が、計算によって積載物１２の重心位置を推定（判定）する。

なお、ステップＳ４で積載物１２を搭載した状態の車両１全体の重心位置が推定（判定）された時点で処理を終了してもよい。あるいは、車両１全体の重心位置の推定（判定）後に、積載物１２を搭載した状態の車両１全体の重心位置に基づいて、積載物１２のみの重心位置を推定（判定）してもよい。この場合も、車両１（トラクタ１１及びトレーラ１０）の諸元は記憶部２１に記憶されているので、このデータを用いることで、計算によって積載物１２の重心位置を推定（判定）できる。

上述したように、車両１は自動運転可能であり、自動運転はコントローラ２が制御する。本実施形態では、上述した比較部２２の比較結果に基づいて、即ち、判定された重心位置のズレ量に基づいて、コントローラ２の補正部２４が、当該ズレ量を解消するように、パワーステアリングシステムのアクチュエータ１３（旋回制御部）への入力を補正する。この補正によって、旋回時の旋回曲率（半径）が適正旋回曲率（半径）となるように転舵輪の転舵角が補正されるので、車両１を正確に旋回させることができる。

上記実施形態では、事業所などの構内での旋回時に重心位置判定を行う場合を例に説明し、車速を既知の（又は、旋回特性への影響を無視し得る）パラメータとして扱った。即ち、参照データ（判定マップ）は、車両１の車速が一定である条件のもとに作成されていた。これにより、参照データが複雑になるのを防止して重心位置判定を正確に行うことができる。しかし、本開示の装置及び方法は、車速が逐次変化する一般道の走行時にも適用が可能であり、このような場合は、車速もパラメータとして扱うことで、旋回特性に基づく重心位置判定が可能である。この場合、操舵制御値及び車速に応じて適正旋回曲率（半径）が変わり得る。このような場合、参照データ（判定マップ）は車速も考慮して構築される。

また、図４に示されるように、記憶部２１は、異なる重心位置に対応する複数の参照データ（Ｒｆ、δｉ１、δｉ２、δｏ１…など）を記憶している。これにより、より迅速に重心位置判定を行うことができる。なお、参照データをより細かく規定することで、上述した補間処理を省略することも可能である。しかし、参照データをより細かく規定するには、その適合作業等に多くの時間が必要になるため、多くの工数が必要になる。そこで、本実施形態では、補間処理を用いることで参照データの作成のための工数を削減している。

逆に、上述したように、参照データ（判定マップ）に基準判定線Ｒｆのみを規定して重心位置のズレ量は基準判定線Ｒｆのみに基づく補間処理によって求めることも可能である。しかし、本実施形態のように、記憶部２１が異なる重心位置に対応する複数の参照データ（Ｒｆ、δｉ１、δｉ２、δｏ１…など）を記憶していれば、演算負荷を軽減できると共に、より正確に重心位置を判定することができる。

参照データ（判定マップ）は、重心位置判定に先立って事前に構築される。その構築は、車両１（トレーラ１０及びトラクタ１１）及び積載物１２をモデル化して、シミュレーションなどによって構築される。しかし、積載物１２の重心位置が適正であると確認されている車両１の実走行時に取得したデータを、参照データの構築に利用してもよい。即ち、参照データを車両１の実走行時に構築することも可能である。この場合は、コントローラ２の記憶部２１に参照データの構築のためのプログラムを保存し、このプログラムを利用してコントローラ２が参照データを構築する。このようにすれば、参照データを効率よく構築することができる。

参照データ（判定マップ）の構築に必要なデータは車両に搭載されているセンサ類（車速センサ３、自己位置検知部及び操舵検知部など）によって取得でき、車高センサの有無によらない。従って、積載物１２の重心位置が適正であると確認されている車両１の実走行時に取得したデータを用いて、図４に示される基準判定線Ｒｆを取得することができる。その後、基準判定線Ｒｆに基づいて、シミュレーションなどによって、その他の関係線（δｉ１、δｉ２、δｏ１…など）が規定される。もちろん、積載物１２の重心位置を意図的にズラして車両１を走行させることでその他の関係線を取得することも可能である。あるいは、基準判定線Ｒｆ自体もシミュレーションなどによって取得してもよい。

このように車両１の実走行を利用して参照データ（判定マップ）を作成する場合、車両１を走行させる際に積載物１２の重心位置が適正であると確認する必要がある。これを確認するには、例えば、積載物１２を車両１に積載した後に作業者が実際に重心位置を測定して適正であることを確認することが考えられる。積載物１２の諸元が明確な場合は測定しなくても重心位置が決定できる場合もある。

あるいは、積載物１２を車両１に積載した後にカメラによって積載状態を確認することで積載物１２の重心位置が適正であると確認してもよい。積載物１２の諸元が明確な場合はこのようなカメラでの確認だけで重心位置が適正であることを確認することができる。あるいは、積載物１２を車両１に積載した後に各車輪に作用する重量を軸重計などで計測することで重心位置が適正であることを確認することもできる。

上述したように、本実施形態において重心位置を判定するための各種装置（センサ類）は、車両が通常備えている装備である。なお、本実施形態では自動運転システム及び運行管理システム９を備えているが、これらは重心位置判定に必須ではない。車両１がナビゲーションシステムを備えていれば、ナビゲーションシステムの自己位置検知機能を重心位置判定に利用できる。即ち、本実施形態によれば、車高センサの有無によらず、車両に積載された積載物（又は車両）の重心位置を判定することができる。

なお、上記実施形態では、旋回パラメータとして旋回曲率を用いた。しかし、旋回曲率は旋回半径の逆数であるので、旋回半径を旋回パラメータとして用いてもよい。言い換えれば、旋回曲率を検出することは旋回半径を検出することに等しい。即ち、本開示において、実旋回曲率を求めることと、実旋回半径を求めることは等しいと言える。同様に、操舵制御値と旋回半径との関係が記憶されている参照データ（判定マップ）は、操舵制御値と旋回曲率との関係を記憶している判定マップと等価であると言える。

なお、旋回パラメータとして、移動距離と走行方向の変化を組としたパラメータなどを用いることもできる。つまり、走行の軌道が(近似的に)どのような円弧を描いたか判定できるパラメータを、旋回パラメータとして用いることができる。

また、上記実施形態では、自己位置検知部としてＧＰＳアンテナ７及びジャイロセンサ８を利用したが、自己位置検知部はこれに限られない。例えば、自動運転機能の一部としてＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）システムが車両１に搭載されている場合は、このＳＬＡＭシステムを自己位置検知部として利用することも可能である。あるいは、事業所などの構内であれば、走行路にマーカー又は通信機を設置するなどして路車間通信を行うことも容易であり、このような設備を含めて自己位置検知部として採用することも考えられる。

また、上記実施形態の車両１は、積載物１２が積載されたトレーラ１０とこのトレーラ１０を牽引するトラクタ１１で構成された。トラクタ１１に対してトレーラ１０は平面視で揺動し得るが、自己位置検知部が搭載される車両１はこのような揺動が生じ得ないトラックでもよい。トラックでも上述した旋回特性を用いた重心位置判定を行うことが可能である。なお、上述した実施形態では、積載物１２が積載されたトレーラ１０の重心位置に基づいて、積載物１２の重心位置が求められた。しかし、積載物１２を積載した車両全体（トラクタ１１＋トレーラ１０＋積載物１２）の重心位置が求められてもよい。車両１がトレーラ１０のような牽引される部分を有しないトラックなどの場合は、車両１の重心位置を求めても積載物の重心位置を求めても大差はない。

１ 車両
２ コントローラ（自己位置検知部）
２０ 旋回パラメータ生成部
２１ 記憶部
２２ 比較部
２３ 判定部
２４ 補正部
３ 車速センサ
４ 舵角センサ（操舵検知部）
７ ＧＰＳアンテナ（自己位置検知部）
８ ジャイロセンサ（自己位置検知部）
１２ 積載物
１３ （パワーステアリングシステムの）アクチュエータ（旋回制御部）

Claims (7)

1. 重心位置判定装置であって、
   積載物を積載可能な車両と、
   前記車両の自己位置データを取得する自己位置検知部と、
   前記自己位置データに基づいて旋回パラメータとして旋回曲率又は旋回半径を求める旋回パラメータ生成部と、
   前記車両の操舵制御値を検出する操舵検知部と、
   前記積載物が所定状態であるときの前記旋回パラメータと前記操舵制御値との関係を示す参照データを記憶する記憶部と、
   前記旋回パラメータ生成部によって求められた前記旋回パラメータ及び前記操舵検知部によって検出された前記操舵制御値を前記参照データと比較する比較部と、
   前記比較部の比較結果に基づいて前記車両又は前記積載物の重心位置を判定する判定部と、を備えている、重心位置判定装置。
2. 前記車両が、旋回動作を制御する旋回制御部を備えており、
   前記重心位置判定装置が、前記比較結果に基づいて、前記旋回制御部への入力を補正する補正部をさらに備えている、請求項１に記載の重心位置判定装置。
3. 前記参照データが、前記車両の車速が一定である条件のもとに作成されている、請求項１又は２に記載の重心位置判定装置。
4. 前記記憶部が、異なる重心位置に対応する複数の参照データを記憶している、請求項１～３のいずれか一項に記載の重心位置判定装置。
5. 積載物を積載可能な車両における前記車両又は前記積載物の重心を判定する重心位置判定方法であって、
   前記積載物が所定状態であるときの前記車両の操舵制御値とそれに対する旋回パラメータとしての旋回曲率又は旋回半径との関係を参照データとして予め構築し、
   前記車両の自己位置検知機能を利用して前記車両の実際の自己位置履歴に基づいて前記旋回パラメータを求め、
   実際の旋回に対して用いられた前記操舵制御値及び前記自己位置履歴に基づいて求められた前記旋回パラメータを前記参照データと比較して前記車両又は前記積載物の重心位置を判定する、重心位置判定方法。
6. 前記参照データが前記車両の車速もパラメータとして構築され、前記車両又は前記積載物の前記重心位置の判定時には、実際の旋回に対して用いられた前記操舵制御値、前記自己位置履歴に基づいて求められた前記旋回パラメータ及び検出された前記車両の実車速が前記参照データと比較される、請求項５に記載の重心位置判定方法。
7. 前記参照データを前記車両の実走行時に構築する、請求項５又は６に記載の重心位置判定方法。

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