WO2022259385A1 - 被牽引車及び車両システム - Google Patents

Abstract

被牽引車（１０）であって、車輪（１１）と、車輪（１１）と連結され、車輪（１２）を回転させる駆動力を供給する原動機（１２）と、車輪（１１）及び原動機（１２）を制御する制御装置（１３）と、を備え、被牽引車（１０）は、車両（１１）に牽引される牽引状態と、車両（１１）に牽引されない解除状態との間に切り換え可能に構成され、制御装置（１３）は、被牽引車（１０）が牽引状態での牽引モードと、被牽引車（１０）が解除状態での解除モードとで車輪（１１）の制御を異ならせる。

Description

被牽引車及び車両システム

　本発明は、車両等に牽引される被牽引車、及び、先導車両と後続車両とを含む車両システムに関する。

　特許文献１には、車両に牽引される被牽引車が開示されている。

特開２０１８－５２３６６号公報

　ここで、車両の進入が禁止されるエリアに荷物を搬送する場合、当該エリアから離れた位置に車両を停止させたのち、何らかの形で当該エリアに荷物を搬送する必要があり、搬送効率が低下するという課題がある。

　そこで、本発明では、車両による牽引及び作業者による牽引の両方が可能となる被牽引車、及び、先導車両と後続車両とを含む車両システムを提供することを目的とする。

　本発明の一実施形態は、
　被牽引車であって、
　車輪と、
　前記車輪と連結され、前記車輪を回転させる駆動力を供給する原動機と、
　前記車輪及び前記原動機を制御する制御装置と、を備え、
　前記被牽引車は、車両に牽引される牽引状態と、前記車両に牽引されない解除状態との間に切り換え可能に構成され、
　前記制御装置は、前記被牽引車が前記牽引状態での牽引モードと、前記被牽引車が前記解除状態での解除モードとで前記車輪の制御を異ならせる。

　前記構成によれば、車両に牽引される場合とそうでない場合とで切り換え可能となっているので、車両による牽引及び作業者による牽引の両方が可能となる被牽引車を提供することができる。また、牽引モードと、解除モードとで車輪の制御が異なることで、それぞれに適した動作を実現することができる。例えば、車両の加減速に合わせ、牽引を被牽引車側の出力でアシストできる被牽引車を提供することができる。

　本発明の別の実施形態は、
　先導車両と、後続車両とを含む車両システムであって、
　前記後続車両は、前記先導車両に先導される従動モードと、前記先導車両とは独立して走行する独立モードとで、前記後続車両の車輪を制御する制御装置を備え、
　前記制御装置は、前記従動モードでは、前記先導車両の走行制御にかかる情報に基づいて、前記車輪を制御し、
　前記独立モードでは、前記従動モードとは異なる予め定める走行規則に基づいて、前記車輪を制御する。

　前記構成によれば、従動モードで先導車両の走行に応じて後続車両が制御される場合と、独立モードで先導車両とは異なって制御される場合との２通りで制御可能に設けられる。これによって、後続車両の状況に応じた適切な制御を実現することができる。

　要するに、本発明によると、車両による牽引状態及び車両を用いない解除状態の両方が可能となる被牽引車、及び、先導車両と後続車両とを含む車両システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る被牽引車の左側面図である。 図１の被牽引車の底面図である。 被牽引車が車両に牽引される場合の被牽引車及び牽引車両の左側面図である。 被牽引車と牽引車両との接続構成を示す接続構成図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る被牽引車を説明する。被牽引車は、車両に牽引されることが可能な動力付走行車である。また被牽引車は、車両から切り離し可能に構成される。車両から切り離された場合、被牽引車は、作業者によって牽引されることも可能に構成される。本実施形態では、被牽引車は、車両に牽引される場合の車輪制御形態と、作業者によって牽引される場合の車輪制御形態とがそれぞれ異なるように設定される。作業者によって牽引される場合は、作業者による牽引に必要な力を低減する支援車輪制御を実現できる。例えば、作業者による牽引力に対する所定割合を走行駆動力として車輪に与えてもよい。また被牽引車は、作業者による牽引がされない場合でも、走行が可能であり、自律走行も可能な車両であってもよい。なお、説明の都合上、被牽引車が前進する場合の進行方向を被牽引車及び各部品の「前方」とし、被牽引車から前方を見たときの車幅方向における左右を、被牽引車及び各部品の「左右」として、説明する。

（被牽引車の構成）
　図１は、本発明の一実施形態に係る被牽引車の左側面図であり、図２は、図１の被牽引車の底面図である。図１及び図２に示されるように、被牽引車１０は、左右一対の車輪１１と、車輪１１と連結されて車輪１１を回転させる駆動力を供給する原動機１２と、車輪１１及び原動機１２を制御する制御装置１３と、を備えている。なお、制御装置１３は、ブレーキ装置１３１によって車輪１１を制御する。また、被牽引車１０は、車両によって牽引されるための、車両と連結される接続部１４を有している。接続部１４は、被牽引車１０の先端部に設けられている。被牽引車１０は、作業者が牽引する際の持ち手部分となる把持部１４１が設けられる。本実施形態では、接続部１４は、把持部１４１に設けられてもよい。

　本実施形態では、原動機１２は、電動モータによって実現される。被牽引車１０はさらに、原動機１２に電力を供給する電源装置１５と、電源装置１５の電力を変換して原動機１２に伝達するインバータ装置１６と、を備えている。制御装置１３は、予め定める制御規則に沿って原動機１２を制御する。例えば、制御装置１３は、牽引によって生じる被牽引車１０に対する前後方向の荷重を検知すると、インバータ装置１６を介して原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を変動させる。なお、原動機１２は、電動モータ以外でもよく、またインホイールモータでもよい。

　被牽引車１０は、前部底面に被牽引車１０の走行を補助する補助輪として左右一対のキャスター１０１を備えている。キャスター１０１は被牽引車１０の車体１００に対して回転可能に取り付けられており、その進行方向を自在に変更可能な自由輪として機能するようになっている。したがって、被牽引車１０は、車輪１１及びキャスター１０１によって、その場で３６０度回転可能な構成を有している。牽引時に対して被牽引時には、車体前部が下方に下がって、キャスター１０１が地面に設置する。言い換えれば、牽引状態では、キャスター１０１が接地面に対して、上下方向に隙間を形成した状態で取り付けられる。具体的には、左右の車輪１１は、相互に独立回転可能に支持される。一方の車輪の回転が停止した状態で、他方の車輪が回転することで、一方の車輪の接地点まわりに回転することができる。本実施形態では、各車輪１１に応じて個別に原動機１２がそれぞれ設けられる。制御装置１３は、各車輪１１が回転方向一方に、同じ回転速度となるように回転させる。この場合、被牽引車１０は、前後方向一方に直進走行する。また制御装置１３は、各車輪１１が回転方向他方に、同じ回転速度となるように回転させる。この場合、被牽引車１０は、前後方向他方に直進走行する。上述したように、制御装置１３は、左右一方の車輪の回転を停止して、他方の車輪を回転させることで、被牽引車１０が一方の車輪の接地点を支点として回転する。また制御装置１３は、左右の車輪の回転数差を生じさせるように回転させることで、被牽引車１０は、走行しながら旋回することになる。

　被牽引車１０には、荷物を載せる荷台３１が形成され、左右の車輪１１の間に荷台領域が形成される。また、車両による牽引が可能となるように、前後左右に規制壁が形成される（牽引モードでの牽引時に慣性力・遠心力が生じたとしても、荷台領域での積載物の移動を規制できる ）。なお、後方の規制壁は、開放可能に構成されることが好ましい（作業者による荷物の取り出しを行いやすい ）。このような構成によって、牽引性と荷物の取出し性とを両立させることができる。キャスター１０１が接地した状態では、荷台３１において、荷物の載置面が水平に配置されることが好ましい。言い換えると、被牽引車１０が車両に牽引された状態では、載置面は、後方に進むにつれて傾斜するように形成される。これによって、キャスター１０１が接地状態における荷物の取り出し性をさらに向上させることができる。牽引状態では、キャスター１０１が路面から上下方向に間隔をあけて構成されるので、牽引状態においてキャスター１０１が従動回転することが防がれる。また、このように駆動輪である車輪１１に対して、従動輪となるキャスター１０１が車輪１１に対して前後方向に離れた位置に設けられることで、被牽引車１０の自重を車輪１１とキャスター１０１とで支えることができ、作業者による負担をさらに低減することができる。

（被牽引車及び牽引車両の構成）
　図３は、被牽引車１０が車両（牽引車両２０）に牽引される場合の被牽引車１０及び牽引車両２０の左側面図である。図３に示されるように、牽引車両２０は、車輪２１と車輪２１と連結され、車輪２１を回転させる駆動力を供給する原動機２２と、車輪２１及び原動機２２を制御する制御装置２３と、を備えている。牽引車両２０は、車両の種類に限定されず、また、二輪車、四輪車等、車両の車輪数にも限定されない。牽引車両２０は、例えば、電動アシスト自転車、自動二輪車、牽引を目的とする自律走行車等でもよく、また、動力を有しない自転車でもよい。 そして、牽引車両２０は、被牽引車１０の接続部１４と連結される被接続部２４を有している。被接続部２４は、牽引車両２０の後部に設けられている。本実施形態では、牽引車両２０の被接続部２４は、被牽引車１０の接続部１４と物理的に接続される。牽引車両２０は、被接続部２４を介して被牽引車１０を牽引可能に構成される。すなわち被接続部２４は、牽引車両２０による牽引荷重を被牽引車１０に伝達可能な強度を有する。また本実施形態の被接続部２４は、牽引車両２０から被牽引車１０へ制御のための信号を伝達可能に形成される。具体的には、被接続部２４には、接続部１４と接触することで、電気信号として信号を伝達する電気的接点部分が形成される。

　牽引車両２０はさらに、原動機２２に電力を供給する電源装置２５と、電源装置２５の電力を変換して原動機２２に伝達するインバータ装置２６と、を備えている。制御装置２３は、牽引車両２０に対する加減速指令を検知すると、電源装置２５の電力を、インバータ装置２６を介して原動機２２に伝達し、又はインバータ装置２６を介して原動機２２を制御して、車輪２１の回転数を変動させる。

　図４は、被牽引車１０と牽引車両２０との接続構成を示す接続構成図である。図４に示されるように、牽引車両２０には、牽引車両２０の運転者の運転操作（アクセル、ブレーキ、操舵等）を検出するセンサ（アクセルセンサ４１、ブレーキセンサ４２、操舵センサ４３）が設けられる。制御装置２３は、上記センサの検出結果に基づき、牽引車両２０の車輪２１の回転数等を制御する。また、被接続部２４及び接続部１４を介して、牽引車両２０の制御指令や運転操作指令が、被牽引車１０の制御装置１３に送信される。制御装置１３は、牽引車両２０から送信される情報に基づいて車輪１１の制御が可能となっている。

　被牽引車１０の接続部１４には、被牽引車１０の電源装置１５と牽引車両２０の電源装置２５との間で、被牽引車１０又は牽引車両２０の走行に必要なエネルギー（電力）の送受信を行う配管１７が設けられている。例えば被牽引車１０には、牽引車両２０よりも大きい電源装置１５が搭載され、被牽引車１０から牽引車両２０へ電力供給可能に構成されてもよい。本実施形態では、被牽引車１０の接続部１４は、牽引車両２０の被接続部２４に接続された状態で、接続部１４を通過する上下軸周りに角変位可能に接続される。これによって被牽引車１０は、牽引車両２０に牽引された状態で、牽引車両２０が旋回した場合に、牽引車両２０に追従して操舵しやすくすることができる。接続部１４と被接続部２４とで荷重伝達する部分と、信号伝達する部分とは、異なる位置に設けられることが好ましい。被牽引車１０の接続部１４は、牽引車両２０の被接続部２４に対して着脱可能に構成される。被牽引車１０には、接続部１４による牽引車両２０との接続状態が解除されたことを検出する着脱判断センサ１４２が設けられることが好ましい。例えば、電気的接続が途絶えたことを判断して、接続解除を判断してもよい。着脱判断センサ１４２は、接触センサや近接センサなどの既存センサを用いて、着脱を判断するセンサとして用いてもよい。着脱判断センサ１４２の検出値は、被牽引車１０の制御装置１３に送信されることで、被牽引車１０の制御装置１３は、牽引状態か、被牽引状態かを判断することができる。

（制御装置の制御）
　被牽引車１０は、牽引車両２０に牽引される牽引モードでの制御動作と、牽引車両２０に牽引されない解除モードでの制御動作とで、それぞれ異なる制御動作を行う。上述したように制御装置１３は、着脱判断センサ１４２の検出値に基づいて、牽引モードと解除モードのいずれの状態であるかを判断する。制御装置１３は、牽引モードでは、牽引車両２０の走行に追従するように車輪制御する。また牽引モードでは、解除モードに予め定められる上限出力値よりも大きい上限出力で車輪制御する。これによって牽引モードでの追従を図りやすくすることができる。制御装置１３は、牽引車両２０に追従するように車輪１１を駆動させるために、牽引モードにおいて、牽引車両２０の加速を検知すると、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を増加させ、牽引車両２０の減速を検知すると、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を減少させる。制御装置１３は、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を減少させるとき、回生エネルギーにより電源装置１５を充電してもよい。また、被牽引車１０は、牽引車両２０の制御装置２３から送信される加減速指令に基づいて、車輪１１を制御してもよい。また他の手段を用いて、牽引車両２０の加減速を検知してもよい。例えば、接続部１４に荷重センサを設けて、被牽引車１０の加減速を判断してもよい。荷重センサは、ロードセルによって実現されてもよい。制御装置１３は、牽引車両２０による車輪速センサ４４のセンサ出力に基づいて、被牽引車１０の走行速度が牽引車両２０の走行速度に近づくように、車輪１１の回転数を制御する。また牽引車両２０の制御装置２３からの加減速指令に基づいて、被牽引車１０の車輪回転数を変化させる。また、被牽引車１０は、牽引車両２０を運転する運転者の操作指令（加速、減速操作）を検知する手段、例えばセンサ等、を有している。具体的には、上述した通り、牽引車両２０に設けられるアクセルセンサ４１、ブレーキセンサ４２からの検出値を、接続部１４を介して取得する。例えば、被牽引車１０と牽引車両２０とがＣＡＮ通信規格に基づいて接続される。牽引モードにおいて、制御装置１３は、アクセルセンサ４１に基づいて、牽引車両２０に加速操作が入力されたことを検知すると、車輪１１の回転数を増加させ、ブレーキセンサ４２に基づいて、牽引車両２０に減速操作が入力されたことを検知すると、車輪１１の回転数を減少させる。このように牽引車両２０の加減速に応じて、被牽引車１０の車輪１１を制御することで、接続部１４にかかる牽引荷重を抑制して、被牽引車１０を牽引車両２０に追従させることができる。特に運転者の操作指令に基づくことで、牽引車両２０の加減速を早期に判断することができ、牽引車両２０の加減速に対する被牽引車１０の制御遅れを抑えることができる。このほか、被牽引車１０の車輪速センサ３２の検出値に基づいて、被牽引車１０の車輪１１を制御してもよい。このように被牽引車１０を、牽引車両２０に追従させることで、牽引車両２０の加減速の際に、牽引車両２０の慣性の影響を抑えて、牽引状態に近づいた被牽引車１０の加減速を実現することができる。

　被牽引車１０は、牽引車両２０における運転者の操舵操作を検知する操舵センサ３３を有している。操舵センサ３３は、牽引車両２０と被牽引車１０との接続部１４における旋回角度を検出するセンサであってもよく、また、ハンドルの操舵角を検出する操舵センサであってもよい。牽引モードにおいて、制御装置１３は、操舵センサ３３の出力情報に基づき、被牽引車１０の旋回を検出し、左右の車輪１１の回転数差を生じさせる。具体的には、被牽引車１０の制御装置１３は、左右方向一方に旋回されることを判断すると、左右方向一方側の車輪速が、左右方向他方側の車輪速に対して、速度差が小さくなるように車輪制御する。これによって牽引車両２０に追従して、被牽引車１０を旋回させることができる。そして、直進状態に比べて操舵角が大きくなるほど、回転数差を大きくすることで、追従させやすくすることができる。そのほか、被牽引車１０の制御装置１３は、牽引車両２０のバンク角や、前後の回転数差を取得することで、旋回度合いを判断することができる。このように被牽引車１０の制御装置１３は、牽引車両２０の旋回度合いに基づいて、左右の車輪１１の回転数差を異ならせることが好ましい。被牽引車１０の制御装置１３は、牽引車両２０のブレーキセンサ４２からの信号を取得することで、牽引車両２０の制動動作に追従した、被牽引車１０の制動制御を実行してもよい。これによっても、制動に伴う荷重が接続部１４に与えられる力を低減することができる。また、例えば、牽引車両２０の制御装置２３は、着脱判断センサ１４２の検出値に基づいて、被牽引車１０が接続されたことを判断すると、牽引車両２０が接続されていない場合に比べて、上限出力又は上限走行速度を低減するように設定されてもよい。また牽引車両２０は、接続された被牽引車１０に基づいて、被牽引車１０に設定される上限出力または上限走行速度以下となるように車輪２１を制御してもよい。これによって牽引車両側でも、被牽引車１０の追従制御を支援するように動作させることができる。そのほか、被牽引車１０の制御装置１３は、牽引車両２０の操作に応じた他の制御を補機３４によって実行してもよい。例えば、牽引モードであれば、運転者による方向指示器の操作に応じて、被牽引車１０に設けられる補機３４である方向指示器を動作させてもよい。また運転者による制動操作に応じて、被牽引車１０に設けられる補機３４である制動ランプを動作させてもよい。このように牽引モードにおいては、被牽引車１０が、牽引車両２０と追従、言い換えると一体として動作するように制御装置１３によって制御される。

　被牽引車１０は、接続部１４に牽引車両２０との連結を検知する着脱判断センサ１４２を有しており、牽引モードにおいて、制御装置１３は、着脱判断センサ１４２によって被牽引車１０と牽引車両２０との物理的又は電磁的切断を検知すると、解除モードに移行する。制御装置１３は、解除モードに移行すると、車輪１１の回転を停止させる。具体的には、解除モードにおいて、作業者から牽引力が与えられていない状態であると判断すると、制御装置は、被牽引車１０のブレーキ装置１３１を動作させて、左右の車輪１１の回転をそれぞれ阻止する。これによって傾斜面に被牽引車１０が配置されるような状態でも、被牽引車１０の転がりを防ぐことができる。なお、制御装置１３は、牽引モードが維持されている状態であっても、牽引車両２０の停止を判断すると同様に左右の車輪の回転をそれぞれ阻止してもよい。牽引車両２０の停止判断としては、牽引車両２０の駆動源の停止状態、アイドリング状態、ニュートラル状態、車輪２１の停止状態、スタンド停止状態、ハンドルロック状態などを判断することで、牽引車両２０の停止を判断してもよい。

　制御装置１３は、牽引車両２０の電源装置２５の容量が十分でない場合、電源装置１５から配管１７を介して電源装置２５に電力を供給する。また、制御装置２３は、被牽引車１０の電源装置１５の容量が十分でない場合、電源装置２５から配管１７を介して電源装置１５に電力を供給する。

　解除モードは、少なくとも作業者に牽引される作業者牽引モードを含む。被牽引車１０の制御装置１３は、把持部１４１に設けられる作業者把持センサ３５から信号を受信することで、作業者牽引モードであると判断する。例えば、作業者把持センサ３５は、作業者が把持部１４１を握る部分に設けられる接触式センサであってもよい。作業者牽引モードを検知すると、制御装置１３は、ブレーキ装置１３１に制御指令を与え、左右の車輪１１のロックを解除する。この状態で、作業者による牽引力が与えられることによって、被牽引車１０の車輪１１を転がらせることができる。作業者牽引モードにおいて、制御装置１３は、停止状態において、作業者からの被牽引車１０の進行方向への荷重を検知すると、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を増加させる。作業者の荷重検出については、把持部１４１に設けられる荷重センサによって実現してもよく、また、車輪１１の転がり回転を検出することで実現してもよい。進行状態において、作業者からの被牽引車１０の逆方向荷重、すなわち制動荷重を検知すると、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を減少させる。このように作業者の被牽引車１０への牽引荷重に応じて、車輪１１を制御することで、作業者が牽引に必要な力を低減することができる。また、制御装置１３は、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を減少させるとき、その回生エネルギーにより生じる電力を電源装置１５に充電してもよい。なお、作業者からの被牽引車１０の進行方向への荷重とは、作業者からの被牽引車１０への荷重のうち被牽引車１０の進行方向のベクトル成分を意味し、作業者からの被牽引車１０の進行方向と反対方向の荷重とは、作業者からの被牽引車１０への荷重のうち被牽引車１０の進行方向と反対方向のベクトル成分を意味する。

　作業者牽引モードにおいては、車輪出力は、牽引モードで設定される出力よりも小さい出力に制限される。言い換えると、作業者牽引モードでは、作業者による牽引を支援する程度の出力に制限される。これによって、作業者牽引モードにおいて、被牽引車１０の走行速度が過剰となることを防ぐことができる。例えば、作業者牽引モードでは、出力が加えられる期間は、作業者による加減速荷重が加えられた時点から予め定める初期期間の間に設定され、初期期間を過ぎると出力を停止させてもよい。例えば、牽引開始する場合には、牽引開始時には、被牽引車１０が徐行上限速度に達するまでの間だけ車輪を駆動させ、徐行上限速度に達した後は駆動輪が空転するように制御させてもよい。牽引終了する場合には、制動開始時には、被牽引車１０が徐行下限速度に達するまでの間だけ車輪を制動駆動し、徐行下限速度に達した後は駆動輪が空転するように制御させてもよい。このように牽引モードと、作業者牽引モードとで制御方法を異ならせることで、作業者の牽引に適した支援動作を行わせることができる。

　被牽引車１０は、接続部１４に作業者との連結（物理的、電磁的）を検知する着脱判断センサ１４２を有しており、解除モードにおいて、制御装置１３は、着脱判断センサ１４２によって被牽引車１０と作業者との切断を検知すると、車輪１１の回転を停止させる。なお、本実施形態では、牽引車両２０との連結を検知する着脱判断センサ１４２が作業者との連結も検知するようになっているが、牽引車両２０との連結を検知するセンサと作業者との連結を検知するセンサとを分けて設けてもよい。例えば、被牽引車１０の制御装置１３は、把持部１４１に設けられる作業者把持センサ３５から信号を受信することで、作業者牽引モードが解除されたと判断する。本実施形態では、作業者が把持部１４１を離すことによって、作業者牽引モードの解除を検知すると、制御装置１３は、ブレーキ装置１３１に制御指令を与え、左右の車輪１１をロックする。これによって解除モードで、不所望に被牽引車１０が転がることを防ぐことができる。また把持部１４１には、作業者の操作指令を伝える操作子が設けられてもよい。例えば始動操作、制動操作、操舵動作を指令する操作子がそれぞれ設けられることで、作業者の操作指令を正確に与えることができ、作業者の意図した挙動を与えやすくすることができる。例えば、斜面での牽引など、被牽引車１０の自重によって慣性による移動が生じやすい場合であっても、操作指令に基づく指令を与えることで、作業者を意図した動きで牽引しやすい。例えば、制御装置１３は、始動指令が与えられた場合に、インバータ装置１６を制御して始動力を付与する。また制御装置１３は、制動指令が与えられた場合に、インバータ装置１６またはブレーキ装置１３１を制御して、制動力を付与する。また制御装置１３は、操舵指令が与えられた場合に、左右の車輪１１の回転数差を乗じさせるようにインバータ装置１６を制御して、操舵力を付与する。

　本実施形態の被牽引車１０及び牽引車両２０によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）被牽引車１０は、牽引車両２０に牽引される牽引モードと、牽引車両２０に牽引されない解除モードと、を備えており、牽引モードにおいて、制御装置１３は、牽引車両２０の加速を検知すると、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を増加させ、牽引車両２０の減速を検知すると、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を減少させる。このようにして、牽引車両２０に追従した被牽引車１０の制御を実現でき、牽引作業を円滑に行うことができる。また牽引車両２０に牽引される状態では、牽引車両２０が走行可能な走行可能エリアでの牽引に限定される。本実施形態では、牽引車両２０との離脱が可能であって、牽引が解除された状態での被牽引車１０の移動が可能である。具体的には、作業者による牽引が可能であり、作業者による牽引に適した制御が実現される。したがって、被牽引車１０は、牽引車両２０に牽引される場合とそうでない場合とで切り換え可能となっており、各種規制によって車両の進入が禁止されるエリアに荷物を搬送する場合でも、作業者による牽引に適した牽引を図ることができ、搬送効率の低下を抑制することができる。また、牽引車両２０の加減速に合わせ、牽引を被牽引車１０側の出力でアシストできる被牽引車１０を提供することができる。

（２）牽引車両２０による牽引が解除された解除モードにおいて、被牽引車１０の上限出力は、牽引モードの被牽引車１０の上限出力に対して小さく設定される。例えば、解除モードの被牽引車１０の制限最高速度は、牽引モードの被牽引車１０の制限最高速度に対して小さい速度に設定される。これによって、解除モードに適した被牽引車１０の動作を実現できる。例えば、車両走行が禁止される領域で解除モードによる被牽引車１０の移動が行われる場合、出力が抑えられることから、障害物との衝突を防ぎやすくすることができる。また出力が制限されることで、解除モードにおける被牽引車１０の走行安定性を向上させることができる。

（３）作業者牽引モードにおいて、制御装置１３は、作業者からの被牽引車１０の進行方向への荷重を検知すると、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を増加させ、作業者からの被牽引車１０の進行方向と反対方向への荷重を検知すると、原動機１２を制御して、車輪１１の回転数を減少させる。したがって、解除モードにおいて、被牽引車１０を牽引する作業者の動きに合わせ、牽引をアシストできる被牽引車１０を提供することができる。このように作業者が被牽引車１０に慣性力を与える際の力を与えることで、作業者の牽引に適した動作をさせることができる。

（４）牽引モードにおいて、制御装置１３は、牽引車両２０に入力される運転操作に基づいて、車輪制御する。したがって、牽引車両２０の運転の加減速操作に合わせて、被牽引車１０の追従を行いやすくすることができる。

（５）制御装置１３は、車輪１１の回転数を減少させるとき、原動機１２に電力を供給する電源装置１５を充電する。したがって、減速時に電源装置１５の充電を行うことができる。

（６）被牽引車１０は、牽引車両２０によって牽引されるための、牽引車両２０と接続される接続部１４を有し、制御装置１３は、接続部１４に牽引車両２０が接続されたことを認識すると、牽引モードに切り換える。その結果、被牽引車１０は、接続部１４に牽引車両２０が接続されると牽引モードに確実に切り換えることができる。

（７）制御装置１３は、接続部１４に牽引車両２０が物理的に接続されたことを認識すると、牽引モードに切り換えるので、被牽引車１０は、接続部１４に牽引車両２０が接続されると牽引モードに確実に切り換えることができる。

（８）制御装置１３は、接続部１４に牽引車両２０が電磁的に接続されたことを認識すると、牽引モードに切り換えるので、被牽引車１０は、接続部１４に牽引車両２０が接続されると牽引モードに確実に切り換えることができる。

（９）接続部１４には、牽引車両２０と着脱可能に接続され、牽引車両２０と被牽引車１０との間で、走行に必要なエネルギーの送受信を行う配管１７が設けられている。したがって、配管１７によって、牽引車両２０と被牽引車１０との間で走行に必要なエネルギーの送受信を行うことができる。また、例えば牽引車両２０と被牽引車１０との間で、各々の保有する残エネルギー量が異なる場合、一方のエネルギーを他方に分配することで両者のアシストを行い、片方が先にエネルギー残量がなくなるというような事態を避けることができる。

（１０）被牽引車１０は、牽引車両２０の走行に必要なエネルギーを供給する供給源である電源装置１５を有しているので、被牽引車１０の電源装置１５によって、牽引車両２０にエネルギーを供給することができる。

（１１）被牽引車１０と、被牽引車１０と連結され、被牽引車１０を牽引する牽引車両２０と、を備える、被牽引車付き車両システムを設けることができ、被牽引車１０を牽引する牽引車両２０の動きに合わせ、牽引をアシストできる被牽引車１０を備える被牽引車付き車両システムを提供することができる。

（１２）被牽引車１０に連結され、被牽引車１０を牽引する牽引車両２０を設けることができる。すなわち、被牽引車１０を牽引する牽引車両２０の動きに合わせ、牽引をアシストできる被牽引車１０に連結され、被牽引車１０を牽引する車両を提供することができる。

　上記実施形態では、配管１７は、被牽引車１０と牽引車両２０との間で電力の送受信を行う配線となっているが、配管１７は、被牽引車１０と牽引車両２０との間でエネルギーの送受信を行うものでよく、例えば、原動機１２及び原動機２２のエネルギー（燃料）を授受する配管でもよい。

　本発明の他の実施形態として、解除モードは、自律走行する自律走行モードを含んでもよい。自律走行モードでは、牽引されることなく、被牽引車１０は、あらかじめ定められた目的地に向かって自動走行するようになっている。具体的には、被牽引車１０にはマップ情報が搭載され、目的地があらかじめ入力可能となっており、制御装置１３は、あらかじめ入力された目的地に対して自動的に走行経路を生成し、生成した走行経路に従って車輪１１を回動させるようになっている。また、被牽引車１０はＧＰＳ受信装置を搭載しており、被牽引車１０自身の現在地点と目的地との情報に基づき、最短経路となる走行経路を生成する。

　また、被牽引車１０は、走行センサ１９を有しており、自律走行モードにおいて、制御装置１３は走行センサ１９の出力情報に基づき、障害物等を検知して、検知した障害物等を回避するよう走行経路を自動修正した上で、被牽引車１０を目的地に向かわせるようになっている。走行センサ１９は、例えばカメラ（画像認識用）、ソナー、レーダー、赤外線センサ等が挙げられる。

　走行センサ１９はさらに、外部からの信号を検知するようになっており、自律走行モードにおいて、制御装置１３は、走行センサ１９によって外部からの信号を受信できない状態を検知すると、車輪１１の回転を停止させる。

　また、解除モードにおいて、被牽引車１０の制限最高速度または最大出力は、牽引モードの被牽引車１０の制限最高速度または最大出力に対して小さい値に設定される。

　このように、解除モードは、自律走行する自律走行モードを含み、自律走行モードでは、被牽引車１０は、あらかじめ定められた目的地に向かって自動走行するようになっている。自律走行は、障害物との衝突を回避するために出力や速度が制限されていることが多い。本実施形態の例示として、目的地から離れた領域では、牽引モードによって被牽引車１０は比較的早い速度で移動する。目的地に近接した領域では、自律走行モードによって自律的に移動する。このように牽引モードと、牽引が解除された解除モードとで制御を異ならせることで、状況に応じた制御を実現でき、搬送効率を向上させることができる。また、解除モードにおいて、自律的に目的地に移動する自律走行モードを持つので、近傍にオペレータが不在の状態で所望の位置に移動できる被牽引車１０を提供することができる。自律走行モードでは、被牽引車１０をあらかじめ定められた目的地まで自動で走行させることができる。

　上記他の実施形態によれば、自律走行モードでは、被牽引車１０は目的地に対して自動的に走行経路を生成するので、走行経路に基づき、被牽引車１０を自動的に目的地へ走行させることができる。

　また、被牽引車１０は少なくとも一つの走行センサ１９を有し、自律走行モードにおいて、走行センサ１９の出力情報をもとに、走行経路の自動修正を行う。したがって、走行経路に障害物等が存在する場合、それを回避する走行経路を生成して、被牽引車１０を自動的に目的地へ走行させることができる。

　上記実施形態では、被牽引車１０と牽引車両２０のいずれも電源装置を備えているが、被牽引車１０と牽引車両２０の共通の電源装置を被牽引車１０に搭載し、牽引車両２０に電源装置を搭載しない構成を採用してもよい。

　上記実施形態では、被牽引車１０は、牽引車両２０に牽引される牽引モードと、牽引車両２０に牽引されない解除モードと、を備えており、それらの制御規則が異なる。したがって、本発明は、先導車両（牽引車両２０）と後続車両（被牽引車１０）とを含む車両システムにも適用できる。言い換えると、先導車両に対して後続車両が追従する制御と、先導車両に対して独立して動作する制御とで制御規則が異なる。被牽引車１０は、先導車両に先導される従動モード（上記実施形態の牽引モード又は物理的な牽引ではないが追従して動作するモードに相当する）と、先導車両とは独立して走行する独立モード（作業者牽引モード又は自律走行モードに相当する）とで、被牽引車１０の車輪１１を異ならせて制御する制御装置１３を備えている。制御装置１３は、従動モードでは、牽引車両２０の近傍領域で、牽引車両２０の走行制御にかかる情報に基づいて、車輪１１を制御し、独立モードでは、牽引車両２０から離れた領域で、従動モードとは異なる予め定める走行規則に基づいて、車輪１１を制御する。

　より具体的には、制御装置１３は、牽引車両２０に被牽引車両が近接した領域では、従動モードで、牽引車両２０に追従するように、比較的高出力または高速度の移動制御が行われる。そして、被牽引車１０が牽引車両２０から離れている場合、独立モードで、制御装置１３は、被牽引車１０の追従とは独立した動作であって従動モードに比べて出力が抑制された状態で移動制御が行われる。

　上記車両システムによれば、先導車両が存在する場合と、そうでない場合とで、制御を異ならせることで、それぞれのモードで適切に走行制御させることができる車両システムを提供することができる。その結果、どちら一方の制御だけを行う場合に比べて、搬送効率を高めやすい。例えば、後続車両が荷物を搬送する荷台車両であり、各種規制によって先導車両の進入が禁止されるエリアに荷物を搬送する場合でも、搬送効率の低下を抑制することができる。

　上述した実施形態では、牽引車両２０は、自転車が示されているが、本発明では、牽引車両２０の種類に限定されない。例えば、二輪車、四輪車等、車両の車輪数にも限定されない。牽引車両２０は、例えば、電動アシスト自転車、自動二輪車、牽引を目的とする自律走行車等でもよく、また、動力を有しない自転車でもよい。また、上述した実施形態では、被牽引車１０は、四輪車が示されているが、本発明では、被牽引車１０の外形的形状に限定されない。例えば、四輪車以外、三輪車、二輪車、一輪車であってもよい。被牽引車１０は、好ましくは作業者による牽引がされない状態において、自立姿勢を維持する構造に構成されることが好ましい。また駆動輪についても、左右それぞれ独立する構造としたが、従動輪が複数で、駆動輪が一輪であってもよい。被牽引車１０は、自動二輪車のように旋回時に車体を傾斜する旋回時傾斜車両にけん引される場合には、旋回時傾斜車両の旋回が可能となるように、接続部が形成されることが好ましい。例えば、接続部に、被牽引車１０の傾斜が可能なリンク機構を備えたり、自在継手のような継ぎ手機構を備えたり、伸縮可能なロッドによって被牽引車１０と接続されたりしてもよい。

　なお、被牽引車１０と牽引車両２０との接続は、本実施形態で示される物理的に接触する接続に限定されず、牽引車両２０が発する信号等を被牽引車１０が受信して、被牽引車１０が牽引車両２０を追走するような物理的に非接触の接続（電磁気的接続）も含まれる。また、物理的に接続されて牽引荷重を受け持つ部分と、制御信号を伝達するための部分とが独立して形成されてもよい。制御信号を伝達する部分は、物理的接触のほか、無線接続、例えば近距離無線通信などの規格に従って実現されてもよい。

　また、牽引モードと、解除モードとで、異ならせた制御規則は一例であって、他の制御規則を用いてもよい。例えば牽引モードでは、牽引車両２０の車輪速に追従するように駆動輪の回転数を制御したが、これに限定されない。例えば、解除モードに比べて、被牽引車１０のアシスト率を異ならせてもよい。具体的には、牽引モードは、解除モードに比べて、始動時及び制動時に加えるべき出力を高めてもよい。また、牽引モードにおける一定速走行状態では、牽引負荷を与える程度の回生抵抗を生じさせてもよい。また牽引モードでは、被牽引車１０に積載される積載物の重量に応じて、牽引車両２０による上限出力や上限加速度が設定されてもよい。また牽引モードと解除モードとで、制御を異ならせるなかで、いずれか一方のモードについて制御を行わない場合も、制御を異ならせることに含まれる。例えば牽引モードでは、牽引車両２０に牽引されることから、車輪を空転状態としてもよく、解除モードで、作業者の牽引に必要な牽引荷重を低減するために、上述した制御を実行する場合も本発明に含まれる。また、解除モードとして、作業者牽引モードと、自律走行モードのうち、いずれか一方だけを含む場合であっても、本発明に含まれる。

　本発明は、上記実施形態で説明した構成には限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱することなく、当業者が考え得る各種変形例を含むことができる。

　本発明では、車両による牽引及び作業者による牽引の両方が可能となる被牽引車、及び、被牽引車及び被牽引車を牽引する車両を備える被牽引車付き車両システムを提供できるので、産業上の利用価値が大である。

　　１０　被牽引車　
　　１１　車輪　１２　原動機　１３　制御装置　
　　１４　接続部　１４１　把持部　１４２　着脱判断センサ　
　　１５　電源装置　１６　インバータ装置　
　　１７　配管　
　　１００　車体　１０１　キャスター　
　　２０　牽引車両　
　　２１　車輪　２２　原動機　２３　制御装置　２４　被接続部　
　　２５　電源装置　２６　インバータ装置　
　　３２　車輪速センサ　３３　操舵センサ　３４　補機　
　　３５　作業者把持センサ　
　　４１　アクセルセンサ　４２　ブレーキセンサ　４３　操舵センサ　
　　４４　車輪速センサ　

Claims (10)

1. 　被牽引車であって、
   　車輪と、
   　前記車輪と連結され、前記車輪を回転させる駆動力を供給する原動機と、
   　前記車輪及び前記原動機を制御する制御装置と、を備え、
   　前記被牽引車は、車両に牽引される牽引状態と、前記車両に牽引されない解除状態との間に切り換え可能に構成され、
   　前記制御装置は、前記被牽引車が前記牽引状態での牽引モードと、前記被牽引車が前記解除状態での解除モードとで前記車輪の制御を異ならせる、被牽引車。
   
2. 　前記牽引モードにおいて、前記制御装置は、
   　前記車両の加速を検知すると、前記原動機を制御して、前記車輪の回転数を増加させ、
   　前記車両の減速を検知すると、前記原動機を制御して、前記車輪の回転数を減少させる、請求項１記載の被牽引車。
   
3. 　前記解除モードにおいて、前記被牽引車の上限出力は、前記牽引モードの前記被牽引車の上限出力に対して小さく設定される、請求項１又は２に記載の被牽引車。
   
4. 　前記解除モードは、少なくとも作業者に牽引される作業者牽引モードを含み、
   　前記作業者牽引モードにおいて、前記制御装置は、
   　前記作業者からの前記被牽引車の進行方向への荷重を検知すると、前記原動機を制御して、前記車輪の回転数を増加させ、
   　前記作業者からの前記被牽引車の進行方向と反対方向への荷重を検知すると、前記原動機を制御して、前記車輪の回転数を減少させる、請求項１～３のいずれか１つに記載の被牽引車。
   
5. 　前記被牽引車は、前記車両における運転者の加速、減速操作を検知する手段を有しており、
   　前記牽引モードにおいて、前記制御装置は、前記車両に加速操作が入力されると、前記車輪の回転数を増加させ、前記車両に減速操作が入力されると、前記車輪の回転数を減少させる、請求項１～４のいずれか１つに記載の被牽引車。
   
6. 　前記制御装置は、前記車輪の回転数を減少させるとき、前記原動機に電力を供給する電源装置を充電する、請求項１～５のいずれか１つに記載の被牽引車。
   
7. 　前記車両によって牽引されるための、前記車両と接続される接続部を有し、
   　前記制御装置は、前記接続部に前記車両が接続された接続状態を認識すると、前記牽引モードに切り換える、請求項１～６のいずれか１つに１つに記載の被牽引車。
   
8. 　前記解除モードは、少なくとも自律走行する自律走行モードを含み、
   　前記自律走行モードでは、前記被牽引車は、あらかじめ定められた目的地に向かって自動走行するようになっている、請求項１～７のいずれか１つに記載の被牽引車。
   
9. 　請求項１～８のいずれか１つに記載の被牽引車に連結され、前記被牽引車を牽引する車両。
   
10. 　先導車両と、後続車両とを含む車両システムであって、
    　前記後続車両は、前記先導車両に先導される従動モードと、前記先導車両とは独立して走行する独立モードとで、前記後続車両の車輪を制御する制御装置を備え、
    　前記制御装置は、前記従動モードでは、前記先導車両の走行制御にかかる情報に基づいて、前記車輪を制御し、
    　前記独立モードでは、前記従動モードとは異なる予め定める走行規則に基づいて、前記車輪を制御する、車両システム。

Images