JP7812946B2 - 連結車両の制御装置、連結車両の制御方法、および連結車両の制御プログラム - Google Patents

Description

本開示は、連結車両の制御装置、連結車両の制御方法、および連結車両の制御プログラムに関する。

たとえば下記特許文献１には、ヒッチ角センサを用いて連結車両の走行を制御する装置が記載されている。

米国特許第１０４２１４９０号明細書

ところで、連結車両の操舵に関する角度を検出するセンサの検出値には、ノイズが重畳する。そして、ノイズの影響が制御に反映されると、転舵輪の制御に振動が重畳する。そのため、運転者が操舵のために操作する操作部と転舵輪とが機械的に連結されている場合、操作部にユーザが感知しうる振動が生じる。

本開示の一態様は、トラクタとトレーラとが連結された連結車両の制御装置を提供する。トレーラは、転舵輪と機械的に連結された操作部と、前記転舵輪を転舵させるアクチュエータと、を備える。連結車両の制御装置は、取得処理および転舵制御処理を実行するように構成されている。取得処理は、車速および角度検出値を取得する処理である。角度検出値は、連結車両の操舵に関する角度変数の値のセンサによる検出値である。転舵制御処理は、入力変数としての角度検出値に基づきアクチュエータを操作する処理であって且つ、車速依存処理を含む。車速依存処理は、角度検出値の変化に対するアクチュエータの操作量の応答性を、車速が小さい場合に車速が大きい場合よりも低下させる処理である。

本開示の別の態様は、トラクタとトレーラとが連結された連結車両の制御方法を提供する。トレーラは、転舵輪と機械的に連結された操作部と、前記転舵輪を転舵させるアクチュエータと、を備える。連結車両の制御方法は、取得処理を実行することと転舵制御処理を実行することとを有する。取得処理は、車速および角度検出値を取得する処理である。角度検出値は、連結車両の操舵に関する角度変数の値のセンサによる検出値である。転舵制御処理は、入力変数としての角度検出値に基づきアクチュエータを操作する処理であって且つ、車速依存処理を含む。車速依存処理は、角度検出値の変化に対するアクチュエータの操作量の応答性を、車速が小さい場合に車速が大きい場合よりも低下させる処理である。

本開示の別の態様は、トラクタとトレーラとが連結された連結車両の制御プログラムを提供する。トレーラは、転舵輪と機械的に連結された操作部と、前記転舵輪を転舵させるアクチュエータと、を備える。連結車両の制御プログラムは、取得処理および転舵制御処理をコンピュータに実行させる指令を有する。取得処理は、車速および角度検出値を取得する処理である。角度検出値は、連結車両の操舵に関する角度変数の値のセンサによる検出値である。転舵制御処理は、入力変数としての角度検出値に基づきアクチュエータを操作する処理であって且つ、車速依存処理を含む。車速依存処理は、角度検出値の変化に対するアクチュエータの操作量の応答性を、車速が小さい場合に車速が大きい場合よりも低下させる処理である。

第１の実施形態にかかる連結車両を例示する図である。 同実施形態にかかる制御システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 同実施形態にかかる連結車両のモデルを示す図である。 同実施形態にかかるセンサの検出値の時系列データを例示するタイムチャートである。 同実施形態にかかる車速と制御に必要な操舵速度との関係を示す図である。 第２の実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 同実施形態の効果を示すタイムチャートである。 第５の実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。「連結車両の構成」
図１に示すように、連結車両１０は、トラクタ２０およびトレーラ３０を備える。トラクタ２０は、前輪２２および後輪２４を備える。前輪２２は右前輪および左前輪の２輪を含み、後輪２４は右後輪および左後輪の２輪を含む。また、図１には、トレーラ３０として、箱型のトレーラを例示する。トレーラ３０は、車輪３２を有している。車輪３２は、右車輪および左車輪の２輪を含む。

トレーラ３０は、ボールジョイント４０を介してトラクタ２０の後部に連結されている。ボールジョイント４０は、トレーラ３０を、トラクタ２０に対して軸４２を中心として回転可能に連結する部材である。軸４２は、トラクタ２０の高さ方向に沿って延びる。

図２に、トラクタ２０が備える部材の一部を示す。
図２に示すように、トラクタ２０が備える操舵系５０におけるステアリングホイール５２は、ステアリングシャフト５４と一体的に回転する。ステアリングホイール５２は、転舵輪と機械的に連結された操作部に対応する。ステアリングホイール５２の回転動力は、ステアリングシャフト５４およびラック軸５６を介して前輪２２の転舵力に変換される。ステアリングシャフト５４には、操舵アクチュエータ６０が機械的に連結されている。操舵アクチュエータ６０は、モータ６２の動力をステアリングシャフト５４の回転動力に変換する。モータ６２の端子には、インバータ６４の出力電圧が印加される。

コントローラ６６は、制御対象としての前輪２２の制御量を制御すべく、モータ６２のトルクを制御する。ここで、制御量は、転舵角である。転舵角は、前輪２２のタイヤの切れ角である。コントローラ６６は、制御量の制御のために、回転角センサ６８によって検出されるモータ６２の回転角度θｍを参照する。

トラクタ２０は、駆動系７０を備えている。駆動系７０は、車両の推力生成装置としての、内燃機関および回転電機の２つのうちの少なくとも１つを含む。トラクタ２０は、制動系７２を備えている。制動系７２は、摩擦力によって車輪の回転を減速させる装置と、車輪の動力を電気エネルギに変換することによって車輪の回転を減速させる装置との２つのうちの少なくとも１つを含む。なお、電気エネルギに変換することによって車輪の回転を減速させる装置は、駆動系の回転電機と共有されていてもよい。

トラクタ２０は、ＡＤＡＳＥＣＵ８０を備えている。ＡＤＡＳＥＣＵ８０は、制御対象としての連結車両１０の制御量を制御すべく、操舵系５０、駆動系７０、および制動系７２を操作する。制御量は、車速、走行方向、およびヒッチ角等である。ヒッチ角は、トラクタ２０の前後方向とトレーラ３０の前後方向とのなす角度である。なお、駆動系７０に、内燃機関および回転電機を制御対象とする駆動制御装置を含めてもよい。その場合、「ＡＤＡＳＥＣＵ８０が駆動系７０を操作する」とは、ＡＤＡＳＥＣＵ８０が駆動制御装置に指令信号を出力することを意味する。また、制動系７２に、車輪の回転を減速させる装置を制御対象とする制動制御装置を含めてもよい。その場合、「ＡＤＡＳＥＣＵ９０が制動系８２を操作する」とは、ＡＤＡＳＥＣＵ８０が制動制御装置に指令信号を出力することを意味する。また、「ＡＤＡＳＥＣＵ８０が操舵系５０を操作する」とは、ＡＤＡＳＥＣＵ８０がコントローラ６６に指令信号を出力することを意味する。

ＡＤＡＳＥＣＵ８０は、制御量を制御すべく、ヒッチ角センサ９０によって検出されるヒッチ角βを参照する。ヒッチ角βは、トラクタ２０の後方から前方に進む方向とトレーラ３０の後方から前方に進む方向とのなす角度に応じて正、負の双方の符号を取り得る。たとえば、トラクタ２０の後方から前方に進む方向に対してトレーラ３０の後方から前方に進む方向が反時計回りに１８０°未満ずれる場合のヒッチ角βの符号が、正であってもよい。また、ＡＤＡＳＥＣＵ８０は、車輪速センサ９２によって検出される車輪速度ωｗ１～ωｗ４を参照する。車輪速度ωｗ１，ωｗ２は、それぞれ、右側の前輪２２の回転速度、および左側の前輪２２の回転速度である。車輪速度ωｗ３，ωｗ４は、それぞれ、右側の後輪２４の回転速度、および左側の後輪２４の回転速度である。

ＡＤＡＳＥＣＵ８０は、制御量の制御を、ユーザインターフェース９４の操作状態に応じて設定する。ユーザインターフェース９４は、自動運転および手動運転の２つのうちのいずれか１つを選択する等、ユーザの意思をＡＤＡＳＥＣＵ８０に伝達するためのものである。

ＡＤＡＳＥＣＵ８０は、ＰＵ８２および記憶装置８４を備えている。ＰＵ８２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、およびＴＰＵ等の少なくとも１つを備えるソフトウェア処理装置である。記憶装置８４には、後退アシストプログラム８４ａが記憶されている。後退アシストプログラム８４ａは、ＰＵ８２に、後退アシスト処理を実行させる指令を規定するプログラムである。後退アシスト処理は、連結車両１０の後退走行において転舵輪の転舵処理を自動で行う処理である。後退アシストプログラム８４ａは、運転者による後退運転の負荷を軽減するためのプログラムである。

すなわち、連結車両１０の後退走行においては、トラクタ２０の転舵角が同一であっても、トレーラ３０の挙動は、ヒッチ角βに応じて変化する。そのため、後退制御には、高い運転技能が要求される。後退アシストプログラム８４ａによる後退アシスト処理は、トラクタ２０の転舵角を制御することによって運転者をアシストする処理である。ただし、後退アシスト処理は、トレーラ３０の操舵に対する指示を運転者に委ねる。

「後退アシスト処理における操舵」
図３に、後退アシスト処理の手順を示す。図３に示す処理は、後退アシストプログラム８４ａをＰＵ８２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＰＵ８２は、まず、後退アシストモードであるか否かを判定する（Ｓ１０）。ＰＵ８２は、後退アシストモードであると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ヒッチ角センサ９０によって検出されたヒッチ角βを取得する（Ｓ１２）。また、ＰＵ８２は、操舵系５０によって検出された転舵角α１を取得する（Ｓ１４）。詳しくは、転舵角α１は、コントローラ６６により回転角度θｍを用いて算出された値である。

そして、ＰＵ８２は、転舵角α１およびヒッチ角βを入力として、仮想操舵角α２を算出する（Ｓ１６）。仮想操舵角α２は、トレーラ３０とトラクタ２０との連結箇所の進行方向を示す変数である。換言すれば、図１に示す軸４２の進行方向を示す変数である。本実施形態では、一例として、トレーラ３０の前後方向に対するボールジョイント４０の進行方向のなす角度によって、仮想操舵角α２を定義する。

ここで、図４に基づき、仮想操舵角α２を転舵角α１およびヒッチ角βから算出する理由を説明する。
図４は、本実施形態で用いる連結車両１０のモデルを示す。図４に示すモデルは、トラクタ２０の一対の前輪２２を１つの前輪Ｃ０とみなして且つ、トラクタ２０の一対の後輪２４を１つの後輪Ｂ１とみなす。すなわち、トラクタ２０について２輪モデルを採用している。また、トレーラ３０の一対の車輪３２を１つの車輪Ｂ２とみなす。前輪Ｃ０およびヒッチ点Ｃ１によって定まる線と、ヒッチ点Ｃ１および車輪Ｂ２によって定まる線とのなす角が、ヒッチ角βである。ヒッチ点Ｃ１は、図１の軸４２部分に相当する。また、前輪Ｃ０の速度である前輪速度ＶＣ０は、転舵角α１の方向に進むベクトルである。転舵角α１は、前輪Ｃ０の進む方向と、前輪Ｃ０およびヒッチ点Ｃ１によって定まる線とのなす角度として定量化されている。車速Ｖの方向は、前輪Ｃ０およびヒッチ点Ｃ１によって定まる線に平行である。また、車速Ｖの方向と、図４のｘ方向とのなす角は、角度θ１である。また、車輪Ｂ２とヒッチ点Ｃ１とを結ぶ線とｘ方向とのなす角は、角度θ２である。また、距離ｌ１は、前輪Ｃ０および後輪Ｂ１間の長さである。また、距離ｈ１は、後輪Ｂ１およびヒッチ点Ｃ１間の長さである。距離ｌ２は、ヒッチ点Ｃ１および車輪Ｂ２間の長さである。

上述した定義によれば、車輪Ｂ２からヒッチ点Ｃ１に進む方向に対するヒッチ点Ｃ１の速度ＶＣ１の方向が仮想操舵角α２である。ヒッチ点Ｃ１から前輪Ｃ０に進む方向に対するヒッチ点Ｃ１の速度ＶＣ１の方向のなす角度γ１を用いると、仮想操舵角α２は、「－（β－γ１）」にて表現される。

図４に示すモデルにおいて、前輪Ｃ０の座標（ｘｃ０，ｙｃ０）、後輪Ｂ１の座標（ｘｂ１，ｙｂ１）およびヒッチ点Ｃ１の座標（ｘｃ１，ｙｃ１）を用いると、以下の式（ｃ１）～（ｃ３）が成立する。

ＶＣ０・ｃｏｓα１＝Ｖ …（ｃ１）
ｘｃ０＝ｘｂ１＋ｌ１・ｃｏｓθ１ …（ｃ２）
ｘｃ１＝ｘｂ１－ｈ１・ｃｏｓθ１ …（ｃ３）
上記の式（ｃ２），（ｃ３）の両辺を微分した式および式（ｃ１）を用いると、以下の式（ｃ４）が得られる。

ｈ１・ｔａｎα１＋ｌ１・ｔａｎγ１＝０ …（ｃ４）
上記の式（ｃ４）によれば、角度γ１が転舵角α１によって表現できる。したがって、仮想操舵角α２は、以下の式（ｃ５）にて表現される。

α２＝－β－ａｒｃｔａｎ｛（ｈ１／ｌ１）・ｔａｎ（α１）｝ …（ｃ５）
すなわち、仮想操舵角α２は、ヒッチ角βおよび転舵角α１から求めることができる。
図３に示したＳ１６の処理は、上記の式（ｃ５）を用いる処理であってもよい。また、記憶装置８４にマップデータを記憶しておくことにより、Ｓ１６の処理は、ＰＵ８２が、仮想操舵角α２をマップ演算する処理であってもよい。マップデータは、ヒッチ角βおよび転舵角α１が入力変数であって且つ、仮想操舵角α２が出力変数であるデータである。

ここで、マップデータは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。また、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値が演算結果である処理であればよい。また、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれにも一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値が演算結果である処理であってもよい。また、これに代えて、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれにも一致しない場合、マップデータに含まれる複数の入力変数の値のうちの最も近い値に対応するマップデータの出力変数の値が演算結果である処理であってもよい。

図３に戻り、ＰＵ８２は、ユーザインターフェース９４に入力された目標仮想操舵角α２＊を取得する（Ｓ１８）。目標仮想操舵角α２＊は、仮想操舵角α２の目標値である。目標仮想操舵角α２＊は、トレーラ３０の操舵に対する運転者の指示を示す変数である。

次にＰＵ８２は、仮想操舵角α２が制御量であって且つ目標仮想操舵角α２＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量としての目標転舵角α１＊を算出する（Ｓ２０）。ここで、フィードバック制御は、たとえば、目標仮想操舵角α２＊と仮想操舵角α２との差が入力である比例要素の出力値が目標転舵角α１＊である処理であってもよい。またたとえば、フィードバック制御は、目標仮想操舵角α２＊と仮想操舵角α２との差に応じた値が入力である比例要素の出力値および積分要素の出力値の和が目標転舵角α１＊とする処理であってもよい。またたとえば、フィードバック制御は、目標仮想操舵角α２＊と仮想操舵角α２との差に応じた値が入力である比例要素の出力値および微分要素の出力値の和が目標転舵角α１＊である処理であってもよい。またたとえば、フィードバック制御は、目標仮想操舵角α２＊と仮想操舵角α２との差に応じた値が入力である比例要素の出力値、微分要素の出力値および積分要素の出力値の和が目標転舵角α１＊である処理であってもよい。

次にＰＵ８２は、車速Ｖを取得する（Ｓ２２）。車速Ｖは、ＰＵ８２によって、車輪速度ωｗ１～ωｗ４の４つのうちの少なくとも１つを用いて算出される。なお、Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ２２の処理は、取得処理に対応する。また、角度検出値は、ヒッチ角βおよび転舵角α１に対応する。そして、ＰＵ８２は、目標転舵角α１＊の変化速度の大きさのガード値Δα１ｔｈを車速Ｖに応じて算出する（Ｓ２４）。詳しくは、ＰＵ８２は、車速Ｖが高いときのガード値Δα１ｔｈが、車速Ｖが低いときのガード値Δα１ｔｈ以上である条件で、車速Ｖに応じてガード値Δα１ｔｈを可変設定する。これは、たとえば記憶装置８４にマップデータが記憶された状態でＰＵ８２によってガード値Δα１ｔｈをマップ演算する処理としてもよい。ここで、マップデータは、車速Ｖを入力変数として且つガード値Δα１ｔｈを出力変数とするデータである。このマップデータには、ガード値Δα１ｔｈについての互いに異なる値が含まれる。

なお、「Ａが大きい場合のＢをＡが小さい場合のＢ以上である条件でＡに応じてＢを変更する」との記載において、Ａが大きい場合とＡが小さい場合とは、両者を比較した場合の相対的な大小関係を意味する。たとえば、「Ａが大きい場合」は、「Ａが第１の値」である場合に対応し、「Ａが小さい場合」は、「Ａが第１の値よりも小さい第２の値である場合」に対応する。そして、上記記載によれば、第１の値と第２の値との設定によっては、Ａが第１の値である場合のＢが、Ａが第２の値である場合のＢよりも大きくなることがあることを意味する。また、上記記載は、Ｂが大きい場合のＡが、Ｂが小さい場合のＡよりも大きくなるように、Ａに応じてＢを変更することを意味する。

次にＰＵ８２は、目標転舵角α１＊の今回値「α１＊（ｎ）」と前回値「α１＊（ｎ－１）」との差の絶対値がガード値Δα１ｔｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２６）。ＰＵ８２は、上記絶対値がガード値Δα１ｔｈよりも大きいと判定する場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、目標転舵角α１＊を、前回値からの変化量がガード値Δα１ｔｈとなって且つＳ２０の処理によって算出された値に最も近い値とする（Ｓ２８）。そして、ＰＵ８２は、目標転舵角α１＊をコントローラ６６に出力する（Ｓ３０）。すなわち、ＰＵ８２は、転舵角α１が目標転舵角α１＊に近付くように操舵系５０を操作する。

なお、ＰＵ８２は、Ｓ３０の処理を完了する場合と、Ｓ１０の処理において否定判定する場合と、には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。なお、Ｓ１６～Ｓ３０の処理は、転舵制御処理に対応する。また、Ｓ２４～Ｓ２８の処理は、車速依存処理に対応する。

「本実施形態の作用および効果」
連結車両１０の操舵に関する角度変数のセンサの検出値に応じた値である、ヒッチ角βおよび転舵角α１には、ノイズが重畳する。

図５に、ヒッチ角βの時間推移を示す。図５に示すように、ヒッチ角βにはノイズが重畳していることから、上下に値が変動する。
図６に、制御に必要な操舵の速度である操舵速度と、車速Ｖとの関係を示す。図６に示すように、制御に必要な操舵速度Ｖｄは、車速Ｖが大きいほど大きくなる。これは、以下の理由によるものである。

すなわち、ヒッチ角βの時間微分は、図４のモデル式によれば、以下の式（ｃ６）にて表現される。ｄβ／ｄｔ＝
（Ｖ／ｌ２）・ｓｉｎβ
＋｛Ｖ／（ｌ１・ｌ２）｝・｛ｌ２＋ｈ１・ｃｏｓβ｝・ｔａｎα１
…（ｃ６）
式（ｃ６）によれば、ヒッチ角βの時間微分は、車速Ｖに比例する。

また、上記の式（ｃ５）の両辺を時間で微分すると、仮想操舵角α２の時間微分が、ヒッチ角βの時間微分と、転舵角α１の時間微分を含む項との和となる。したがって、転舵角α１の時間微分は、仮想操舵角α２の時間微分に比例する項とヒッチ角の時間微分に比例する項との和とみなせる。ここで、比例係数は、転舵角α１に依存する。したがって、上記の式（ｃ６）によれば、転舵角α１の時間微分も車速Ｖに比例する。さらに、仮想操舵角α２の時間微分に比例する項は、転舵角α１の時間微分に比例する項とヒッチ角の時間微分に比例する項との和とみなせる。したがって、上記の式（ｃ６）によれば、仮想操舵角α２の時間微分も車速Ｖに比例する。

操舵の速度は、転舵角α１の時間微分、ヒッチ角βの時間微分、または仮想操舵角α２の時間微分に応じたものとなる。そのため、制御に必要な操舵速度Ｖｄは、車速Ｖが大きいほど大きくなる。

図６には、センサの検出値に起因したノイズＮＷを併せて記載している。
図６に示すように、制御に必要な操舵速度Ｖｄは、車速Ｖが閾値Ｖｔｈに達するまでは、ノイズＮＷ成分よりも小さい。なお、図６には、便宜上、縦軸を速度としているが、より正確には、縦軸の上に行くほど高周波であることを意味する。

図６に示すように、車速Ｖが小さい場合、ヒッチ角βおよび転舵角α１へのノイズの影響によって、Ｓ２０の処理によって算出される目標転舵角α１＊が必要以上に急激に変化するおそれがある。制御に用いる目標転舵角α１＊がノイズの影響で頻繁に変動する場合、転舵角α１を目標転舵角α１＊に制御するためのモータ６２のトルクが頻繁に変動する。モータ６２のトルクが高周波で変動するとステアリングホイール５２に振動が生じる。

そこでＰＵ５２は、制御に用いる目標転舵角α１＊の変化速度の大きさをガード値Δα１ｔｈ以下に制限する。これにより、ヒッチ角βおよび回転角度θｍの検出値のノイズに起因して、目標転舵角α１＊が急激に、また頻繁に変動することを抑制できる。したがって、連結車両１０の極低速運転時において、ステアリングホイール５２に振動が生じることを抑制できる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図７に、本実施形態にかかる後退アシスト処理の手順を示す。図７に示す処理は、後退アシストプログラム８４ａをＰＵ８２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図７において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

図７に示す一連の処理において、ＰＵ８２は、後退アシストモードであると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、車速Ｖを取得する（Ｓ２２）。そしてＰＵ８２は、後述するローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃを設定する（Ｓ４０）。ＰＵ８２は、車速Ｖが小さい場合のカットオフ周波数ｆｃが車速Ｖが大きい場合のカットオフ周波数ｆｃ以下である条件で、車速Ｖに応じてカットオフ周波数ｆｃを設定する。これは、たとえば記憶装置８４にマップデータを記憶した状態で、ＰＵ８２によってカットオフ周波数ｆｃをマップ演算することによって実現すればよい。マップデータは、車速Ｖが入力変数であって且つカットオフ周波数ｆｃが出力変数であるデータである。マップデータは、出力変数の値として互いに異なる値を含む。

そして、ＰＵ８２は、Ｓ１２の処理によって取得したヒッチ角βにカットオフ周波数ｆｃのローパスフィルタによるフィルタ処理を施す（Ｓ４２）。また、ＰＵ８２は、Ｓ１４の処理によって取得した転舵角α１に、カットオフ周波数ｆｃのローパスフィルタによるフィルタ処理を施す（Ｓ４４）。

そしてＰＵ８２は、Ｓ１６～Ｓ２０，Ｓ３０の処理を実行する。なお、Ｓ１６の処理におけるヒッチ角βおよび転舵角α１は、Ｓ４２，Ｓ４４の処理によるローパスフィルタ処理が施された後の値である。

ＰＵ８２は、Ｓ３０の処理を完了する場合と、Ｓ１０の処理において否定判定する場合と、には、図７に示す一連の処理を一旦終了する。なお、Ｓ４０，Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ１６～Ｓ２０，Ｓ３０の処理は、転舵制御処理に対応する。また、Ｓ４０，Ｓ４２，Ｓ４４の処理は、車速依存処理に対応する。

「本実施形態の作用および効果」
ＰＵ８２は、ローパスフィルタ処理したヒッチ角βおよび転舵角α１を用いて仮想操舵角α２を算出する。そして、仮想操舵角α２が制御量であって且つ目標仮想操舵角α２＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量として、目標転舵角α１＊を算出する。ここで、ヒッチ角βおよび転舵角α１にはローパスフィルタ処理が施されていることから、ノイズの影響が抑制されている。そのため、仮想操舵角α２がノイズに起因して大きく変動することは抑制されている。そのため、目標転舵角α１＊がノイズの影響によって変動することを抑制できる。

特に、ＰＵ８２は、カットオフ周波数ｆｃを、車速Ｖが高いほど大きくした。車速Ｖが高い場合には制御に必要な転舵角α１の変化速度も大きくなる。そのため、本実施形態によれば、ノイズの影響を抑制することと、仮想操舵角α２の制御の応答性を高めることとの好適な折衷を図ることができる。

特に、ローパスフィルタ処理を施す場合には、連結車両１０の停止状態を高精度に判定できない場合に、仮想操舵角α２の制御性を高めることも可能である。すなわち、停止状態の判定精度が低い場合、連結車両１０が極低速で走行している場合に停止状態と誤判定するおそれがある。そして停止状態において制御を停止する場合には、仮想操舵角α２の制御を実行できない。

図８の左側に、連結車両１０が停止していると誤判定する場合にヒッチ角βおよび転舵角α１を停止直前の値に固定する場合における、仮想操舵角α２、ヒッチ角β、転舵角α１および車速Ｖの推移を示す。この場合、ＰＵ８２は、仮想操舵角α２、ヒッチ角βおよび転舵角α１が停止判定直前の値で維持されると認識することから、仮想操舵角α２を制御できない。

一方、図８の右側に本実施形態の場合を示す。この場合、ローパスフィルタ処理が施されたヒッチ角βおよび転舵角α１が変化することから、仮想操舵角α２も変化する。そのため、仮想操舵角α２を目標仮想操舵角α２＊に近づける制御を実現できる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図９に、本実施形態にかかる後退アシスト処理の手順を示す。図９に示す処理は、後退アシストプログラム８４ａをＰＵ８２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図９において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

図９に示す一連の処理において、ＰＵ８２は、Ｓ１０，Ｓ２２の処理を完了する場合、車速Ｖがゼロであるか否かを判定する（Ｓ５０）。ＰＵ８２は、車速Ｖがゼロであると判定する場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、今回用いるヒッチ角βに前回値「β（ｎ－１）」を代入する（Ｓ１２ａ）。また、ＰＵ８２は、今回用いる転舵角α１に前回値「α１（ｎ－１）」を代入する（Ｓ１４ａ）。そして、ＰＵ８２は、Ｓ１６～Ｓ２０，Ｓ３０の処理を実行する。なお、Ｓ５０の処理は、判定処理に対応する。また、Ｓ１２ａ，Ｓ１４ａの処理は、ホールド処理に対応する。

ＰＵ８２は、Ｓ３０の処理を完了する場合と、Ｓ１０の処理において否定判定する場合と、には、図９に示す一連の処理を一旦終了する。ちなみに、ＰＵ８２は、Ｓ５０の処理において否定判定する場合、図３または図７に示した処理を実行すればよい。なお、Ｓ５０，Ｓ１２ａ，Ｓ１４ａ，Ｓ１６～Ｓ２０，Ｓ３０の処理は、転舵制御処理に対応する。また、Ｓ４０，Ｓ４２，Ｓ４４の処理は、車速依存処理に対応する。

「本実施形態の作用および効果」
ＰＵ８２は、車速Ｖがゼロであると判定すると、ヒッチ角βおよび転舵角α１を車速Ｖがゼロとなる直前の値にホールドする。そのため、Ｓ２０の処理において用いられる仮想操舵角α２も車速Ｖがゼロとなる直前の値にホールドされる。これにより、目標転舵角α１＊が、都度検出されるヒッチ角βおよび転舵角α１に重畳するノイズの影響で変動することが抑制される。そのため、連結車両１０の停止状態において、モータ６２のトルクが変動することを抑制できる。連結車両１０の停止状態においてステアリングホイール５２に加わるトルクが変動すると、ユーザが特に違和感を抱きやすい。これに対し本実施形態によれば、こうした問題が生じることを抑制できる。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

「転舵制御処理について」
・転舵制御処理は、仮想操舵角α２が制御量であって且つ目標仮想操舵角α２＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を、目標転舵角α１＊とする処理に限らない。たとえば、転舵制御処理は、仮想操舵角α２が制御量であるフィードバック制御の操作量と、仮想操舵角α２が制御量である開ループ制御の操作量との和が、目標転舵角α１＊である処理であってもよい。

・転舵制御処理は、仮想操舵角α２が制御量である制御の操作量が、目標転舵角α１＊である処理に限らない。転舵制御処理は、たとえば、ヒッチ角βが制御量である制御の操作量が、目標転舵角α１＊である処理であってもよい。ここで、ＰＵ８２は、ヒッチ角βの目標値を、目標仮想操舵角α２＊と転舵角α１とから上記の式（ｃ５）に基づき設定すればよい。

・たとえば、ＡＤＡＳＥＣＵ８０が、モータ６２のトルクの指令値を出力するようにしてもよい。その場合、ＰＵ８２は、転舵角α１が制御量であって且つ目標転舵角α１＊が制御量の目標値であるフィードバック制御の操作量を、モータ６２のトルクの指令値に設定してもよい。またたとえば、ＰＵ８２は、転舵角α１が制御量であるフィードバック制御の操作量と、転舵角α１が制御量である開ループ制御の操作量との和をモータ６２のトルクの指令値に設定してもよい。

「車速依存処理について」
・たとえば「転舵制御処理について」の欄に記載したように、ＡＤＡＳＥＣＵ８０がモータ６２のトルクの指令値を出力する場合、車速依存処理は、指令値の変化速度の大きさを、車速Ｖが小さい場合に大きい場合よりも小さくする処理であってもよい。

・たとえば「転舵制御処理について」の欄に記載したように、転舵角α１が制御量であるフィードバック制御の操作量をトルク指令値に設定する場合、フィードバック制御量としての転舵角α１には、Ｓ４４の処理の出力値を用いることが望ましい。

・図７には、ヒッチ角βおよび転舵角α１の双方にフィルタ処理を施す例を示したが、これに限らない。たとえば、ヒッチ角βおよび転舵角α１の２つのうちのいずれか１つに限ってフィルタ処理を施してもよい。

「角度変数の値を検出するセンサについて」
・転舵角を検出するためのセンサとしては、回転角センサ６８に限らない。転舵角を検出するためのセンサは、たとえば、ステアリングシャフト５４の回転角を検出するステアリングセンサであってもよい。またたとえば、転舵角を検出するためのセンサは、ラック軸５６の軸方向の変位量を検出するリニアポジションセンサであってもよい。

「アクチュエータについて」
・アクチュエータが、操舵アクチュエータ６０であることは必須ではない。アクチュエータは、たとえば、ラック軸５６に平行にモータ６２の回転軸を配置する同軸タイプのアクチュエータであってもよい。

「制御装置について」
・制御装置としては、ＰＵ８２と記憶装置８４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態において実行された処理の少なくとも一部を実行するたとえばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成を備えた処理回路であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶する記憶装置等のプログラム格納装置とを備える処理回路。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える処理回路。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える処理回路。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

「コンピュータについて」
・コンピュータとしては、車両に搭載されたＰＵ８２に限らない。たとえば、図３に示したＳ１０～Ｓ２２，Ｓ３０の処理をＰＵ８２が実行して且つ、Ｓ２４～Ｓ２８の処理をユーザの携帯端末が実行することとしてもよい。

「操作部について」
・操作部としては、ステアリングホイール５２に限らない。たとえばジョイスティックであってもよい。

「車両について」
・連結車両としては、図１に例示した車両に限らない。

Claims (8)

1. トラクタとトレーラとが連結された連結車両の制御装置であって、
   前記トレーラは、転舵輪と機械的に連結された操作部と、前記転舵輪を転舵させるアクチュエータと、を備え、
   取得処理および転舵制御処理を実行するように構成され、
   前記取得処理は、車速および角度検出値を取得する処理であり、
   前記角度検出値は、前記連結車両の操舵に関する角度変数の値のセンサによる検出値であり、
   前記転舵制御処理は、入力変数としての前記角度検出値に基づき前記アクチュエータを操作する処理であって且つ、車速依存処理を含み、
   前記車速依存処理は、前記角度検出値の変化に対する前記アクチュエータの操作量の応答性を、前記車速が小さい場合に前記車速が大きい場合よりも低下させる処理である連結車両の制御装置。
2. 前記転舵制御処理は、前記連結車両の操舵に関する所定の制御量をその目標値に制御するための操作量に応じて前記アクチュエータを操作する処理であり、
   前記車速依存処理は、前記アクチュエータの操作量の変化速度の大きさの上限値を、前記車速が小さい場合に大きい場合よりも小さい値に制限する処理である請求項１記載の連結車両の制御装置。
3. 前記所定の制御量は、仮想操舵角であり、
   前記仮想操舵角は、前記トレーラと前記トラクタとの連結箇所の進行方向を示す変数であり、
   前記転舵制御処理は、前記仮想操舵角が制御量であるフィードバック制御の操作量に応じて前記アクチュエータを操作する処理であり、
   仮想操舵角算出処理を実行するように構成され、
   前記仮想操舵角算出処理は、入力変数としての前記角度検出値に基づき前記仮想操舵角を算出する処理である請求項２記載の連結車両の制御装置。
4. 前記操作量は、前記転舵輪の転舵角の目標値である請求項２記載の連結車両の制御装置。
5. 前記転舵制御処理は、フィルタ処理を含んで且つ、前記フィルタ処理の出力に応じて前記アクチュエータを操作する処理であり、
   前記フィルタ処理は、前記角度検出値の高周波成分を除去する処理であり、
   前記車速依存処理は、前記車速が小さい場合に大きい場合よりも前記フィルタ処理による除去対象となる周波数成分の下限値をより小さくする処理である請求項１記載の連結車両の制御装置。
6. 前記車速依存処理は、判定処理と、ホールド処理とを含み、
   前記判定処理は、前記連結車両が停止状態であるか否かを判定する処理であり、
   前記ホールド処理は、前記停止状態と判定される場合、前記アクチュエータの操作量を定めるための前記角度検出値をホールド状態に設定する処理である請求項１記載の連結車両の制御装置。
7. トラクタとトレーラとが連結された連結車両の制御方法であって、
   前記トレーラは、転舵輪と機械的に連結された操作部と、前記転舵輪を転舵させるアクチュエータと、を備え、
   取得処理を実行することと、転舵制御処理を実行することとを有し、
   前記取得処理は、車速および角度検出値を取得する処理であり、
   前記角度検出値は、前記連結車両の操舵に関する角度変数の値のセンサによる検出値であり、
   前記転舵制御処理は、入力変数としての前記角度検出値に基づき前記アクチュエータを操作する処理であって且つ、車速依存処理を含み、
   前記車速依存処理は、前記角度検出値の変化に対する前記アクチュエータの操作量の応答性を、前記車速が小さい場合に前記車速が大きい場合よりも低下させる処理である連結車両の制御方法。
8. トラクタとトレーラとが連結された連結車両の制御プログラムにおいて、
   前記トレーラは、転舵輪と機械的に連結された操作部と、前記転舵輪を転舵させるアクチュエータと、を備え、
   取得処理および転舵制御処理をコンピュータに実行させる指令を有し、
   前記取得処理は、車速および角度検出値を取得する処理であり、
   前記角度検出値は、前記連結車両の操舵に関する角度変数の値のセンサによる検出値であり、
   前記転舵制御処理は、入力変数としての前記角度検出値に基づき前記アクチュエータを操作する処理であって且つ、車速依存処理を含み、
   前記車速依存処理は、前記角度検出値の変化に対する前記アクチュエータの操作量の応答性を、前記車速が小さい場合に前記車速が大きい場合よりも低下させる処理である連結車両の制御プログラム。