WO2023132290A1 - ジャックナイフ抑制装置、ジャックナイフ抑制方法、およびジャックナイフ抑制プログラム - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a jackknife suppression device, a jackknife suppression method, and a jackknife suppression program.
- Patent Document 1 describes a device that detects a jackknife state when the hitch angle exceeds the maximum steering angle.
- the above device is a device that identifies whether the current state is a jackknife state. Therefore, it is not possible to take measures to avoid the jackknifing state before falling into the jackknifing state.
- a jackknife restraint device comprising: , a process of acquiring a hitch angle variable indicating a hitch angle, which is an angle formed between the longitudinal direction of the tractor and the longitudinal direction of the trailer, and a steering angle variable indicating the steering angle of the tractor.
- the prediction process is a process of calculating a predicted value of the hitch angle with the hitch angle variable and the steering angle variable as inputs
- the determination process is a process of inputting the predicted value and the steering angle variable.
- a jackknife suppression method is provided.
- a jackknife suppression method is applied to an articulated vehicle comprising a tractor and a trailer towed by the tractor, and performs an acquisition process, a prediction process, a determination process, and a coping process, wherein the acquisition process is performed by the tractor.
- the process is a process of calculating a predicted value of the hitch angle with the hitch angle variable and the steering angle variable as inputs
- the determination process is a process of calculating a jackknife with the predicted value and the steering angle variable as inputs. It is a process of determining whether or not the risk of occurrence is high, and the countermeasure process is a process of operating predetermined hardware to suppress the occurrence of the jackknifing when it is determined that the risk is high. .
- the jackknife suppression program is a program that causes a computer to execute an acquisition process, a prediction process, a determination process, and a countermeasure process, and the acquisition process is an angle between the front-rear direction of the tractor and the front-rear direction of the trailer.
- a hitch angle variable indicating a hitch angle and a steering angle variable indicating a steering angle of the tractor are obtained.
- the coping process is a process of operating predetermined hardware in order to suppress the occurrence of the jackknifing when it is determined that the risk is high.
- FIG. 11 is a flow chart showing the procedure of processing executed by the control device according to the second embodiment;
- FIG. 11 is a flow chart showing a procedure of processing executed by a control device according to a third embodiment;
- FIG. 11 is a flow chart showing a procedure of processing executed by a control device according to a fourth embodiment;
- FIG. 11 is a flow chart showing a procedure of processing executed by a control device according to a fourth embodiment;
- FIG. 1 exemplifies a pickup truck, which is a type of small truck, as the tractor 20 .
- the tractor 20 has front wheels 22 and rear wheels 24 .
- the front wheels 22 include two wheels, a right front wheel and a left front wheel
- the rear wheels 24 include two wheels, a right rear wheel and a left rear wheel.
- FIG. 1 illustrates a box-shaped trailer as the trailer 30 .
- the trailer 30 has wheels 32 . Wheels 32 include two wheels, a right wheel and a left wheel.
- the trailer 30 is connected to the rear of the tractor 20 via a ball joint 40.
- the ball joint 40 is a member that connects the trailer 30 to the tractor 20 so as to be rotatable about an axis 42 .
- Axis 42 extends along the height direction of tractor 20 .
- FIG. 2 shows some of the members that the tractor 20 has.
- the tractor 20 has a controller 50 .
- the control device 50 operates a steering system 60, a drive system 62, and a braking system 64 in order to control the amount of control of the articulated vehicle 10 as a controlled object.
- the controlled variables are vehicle speed, traveling direction, hitch angle, and the like.
- the hitch angle is an angle between the front-rear direction of the tractor 20 and the front-rear direction of the trailer 30 .
- the steering system 60 includes a steering actuator that steers the steered wheels.
- the steered wheels are, for example, the front wheels 22 shown in FIG.
- the steering system 60 may include a steering control device that operates a steering actuator.
- control device 50 operates steering system 60 means that control device 50 outputs a command signal to the steering control device.
- the drive system 62 includes at least one of an internal combustion engine and a rotating electrical machine as a thrust generating device for the vehicle.
- the drive system 62 may include a drive control device that controls the internal combustion engine and the rotating electric machine.
- control device 50 operates drive system 62 means that control device 50 outputs a command signal to the drive control device.
- the braking system 64 includes at least one of a device that decelerates the rotation of the wheels by frictional force and a device that decelerates the rotation of the wheels by converting the power of the wheels into electrical energy.
- the device that decelerates the rotation of the wheels by converting it into electrical energy may be shared with the rotating electric machine of the drive system.
- the braking system 64 may include a braking control device that controls a device that decelerates the rotation of the wheels. In that case, "the control device 50 operates the braking system 62" means that the control device 50 outputs a command signal to the braking control device.
- the control device 50 refers to the steering angle ⁇ t of the steered wheels detected by the steering angle sensor 70 and the yaw rate yr detected by the yaw rate sensor 72 in order to control the control amount.
- the steering angle ⁇ t is a value that has a positive sign for one of right and left turns and a negative sign for the other.
- the steering angle ⁇ t is the steering angle of the tire.
- steering angle sensor 70 may be a sensor that detects a pinion angle.
- the control device 50 executes processing for converting the pinion angle into the steering angle of the tire.
- the detection value of the steering angle sensor 70 even if the steering angle of the tire is obtained by the conversion process, it is regarded as the detection value of the steering angle sensor 70 .
- the control device 50 also refers to the hitch angle ⁇ detected by the hitch angle sensor 74 and the wheel speeds ⁇ w1 to ⁇ w4 detected by the wheel speed sensors .
- the hitch angle ⁇ can take both positive and negative signs depending on the angle between the rear-to-front direction of the tractor 20 and the rear-to-front direction of the trailer 30 .
- the sign of the hitch angle ⁇ may be positive when the direction in which the trailer 30 travels from the rear to the front deviates counterclockwise by less than 180° from the direction in which the tractor 20 travels from the rear to the front.
- the wheel speeds ⁇ w1 and ⁇ w2 are the rotational speed of the right front wheel 22 and the rotational speed of the left front wheel 22, respectively.
- the wheel speeds ⁇ w3 and ⁇ w4 are the rotational speed of the right rear wheel 24 and the rotational speed of the left rear wheel 24, respectively.
- the control device 50 sets the control amount according to the operating state of the user interface 80 .
- the user interface 80 is for transmitting a user's intention to the control device 50, such as selecting either one of automatic driving and manual driving.
- the control device 50 includes a PU 52 and a storage device 54.
- the PU 52 is a software processing device including at least one of CPU, GPU, TPU and the like.
- the storage device 54 stores a jackknife suppression program 54a and a reverse assist program 54b.
- the jackknife suppression program 54a is a program that defines a command to cause the PU 52 to execute a process of suppressing jackknifing.
- the reverse assist program 54b is a program that defines a command to cause the PU 52 to execute reverse control by automatic driving of the combined vehicle 10.
- FIG. In other words, the reverse assist program 54b is a program that defines a command to cause the PU 52 to execute automatic steering processing.
- FIG. 3 shows the procedure of processing for suppressing jackknifing.
- the processing shown in FIG. 3 is implemented by the PU 52 repeatedly executing the jackknife suppression program 54a at predetermined intervals, for example.
- the step number of each process is represented by a number prefixed with "S".
- the PU 52 first determines whether or not the vehicle is in the manual reverse mode (S10). In other words, it is determined whether or not the user is in a mode in which the combined vehicle 10 is driven in reverse without executing the reverse assist program 54b.
- the PU 52 determines that it is in the manual reverse mode (S10: YES), it acquires the turning angle ⁇ t and the hitch angle ⁇ (S12). This processing corresponds to acquisition processing for acquiring the hitch angle variable and the steering angle variable. Then, the PU 52 removes high-frequency components by applying low-pass filter processing to the turning angle ⁇ t and the hitch angle ⁇ (S14). Next, the PU 52 acquires the rear wheel speed VB1 of the connected vehicle 10 (S16).
- the rear wheel vehicle speed VB1 is the vehicle speed of the rear wheel B1 in the model shown in FIG. 4 which will be described later.
- the rear wheel speed VB1 has a positive sign when the tractor 20 travels forward, and a negative sign when reversing.
- the rear wheel speed VB1 is calculated by the PU 52 based on at least one of the wheel speeds ⁇ w1 to ⁇ w4.
- the rear wheel speed VB1 may be, for example, a value obtained by converting the average value of the wheel speeds ⁇ w3 and ⁇ w4 into a translational speed. This process corresponds to the acquisition process of acquiring the vehicle speed.
- the PU 52 determines whether or not the absolute value of the rear wheel speed VB1 is greater than or equal to the reference value VB1b (S18).
- the PU 52 substitutes the reference value VB1b for the rear wheel speed VB1 as a variable used in the later-described prediction process (S20).
- the PU 52 substitutes the hitch angle ⁇ obtained by the process of S12 for the predicted hitch angle ⁇ e when the process of S20 is completed and when the process of S18 is affirmatively determined (S22). This process is a process of determining an initial value in predicting the hitch angle ⁇ , which will be described later.
- the PU 52 determines whether or not the variable i is equal to or less than the specified number N (S24).
- a variable i is a variable that counts the number of times the process of S26, which will be described later, is executed.
- the initial value of variable i is zero.
- the prescribed number N is a natural number equal to or greater than "1".
- FIG. 4 shows the model used to predict the hitch angle ⁇ .
- the pair of front wheels 22 of the tractor 20 are the front wheels C0
- the pair of rear wheels 24 of the tractor 20 are the rear wheels B1. That is, the tractor 20 adopts a two-wheel model.
- the pair of wheels 32 of the trailer 30 is assumed to be wheels B2.
- the angle between the line defined by the front wheel C0 and the hitch point C1 and the line defined by the hitch point C1 and the wheel B2 is the hitch angle ⁇ .
- the hitch point C1 corresponds to the shaft 42 portion of FIG.
- a front wheel speed VC0 which is the speed of the front wheels C0, is a vector that advances in the direction of the steering angle ⁇ .
- the hitch angle ⁇ is modeled as the angle between the direction in which the front wheels C0 travel and a line defined by the front wheels C0 and the hitch point C1.
- the direction of the rear wheel speed VB1 is parallel to the line defined by the front wheels C0 and the hitch point C1.
- the angle between the direction of the rear wheel speed VB1 and the x direction in FIG. 4 is an angle ⁇ 1.
- the angle between the line connecting the wheel B2 and the hitch point C1 and the x direction is the angle ⁇ 2.
- a distance l1 between the front wheel C0 and the rear wheel B1, a distance h1 between the rear wheel B1 and the hitch point C1, and a distance l2 between the hitch point C1 and the wheel B2 are defined.
- the time derivative d ⁇ /dt of the hitch angle ⁇ is expressed by the following equation (c1).
- d ⁇ /dt -(VB1/l2) ⁇ sin ⁇ - ⁇ VB1/(l1*l2) ⁇ *(l2+h1*cos ⁇ )*tan ⁇ (c1)
- d ⁇ /dt -(VB1/l2) ⁇ sin ⁇ - ⁇ VB1/(l1*l2) ⁇ *(l2+h1*cos ⁇ )*tan ⁇
- PU52 will increase the variable i by "1", if the process of S26 is performed (S28). And PU52 returns to the process of S24.
- the processing of S18 to S28 corresponds to prediction processing.
- the PU 52 determines that the variable i is greater than the specified number N (S24: NO), it calculates a threshold value ⁇ th, which is the minimum turning angle at which jackknifing occurs (S30). Specifically, the PU 52 substitutes “arctan ⁇ l1 ⁇ sin ⁇ e/(l2+h1 ⁇ cos ⁇ e) ⁇ ” for the threshold value ⁇ th. This is a process of setting the threshold value ⁇ th to the turning angle when the time differential d ⁇ /dt is zero in the above equation (c1). That is, when jackknifing occurs, the hitch angle ⁇ increases regardless of whether the steering is performed to the left or to the right. Therefore, the steering angle ⁇ having the lower limit at which jackknifing occurs is the steering angle when the time differential d ⁇ /dt is zero in the above equation (c1).
- the trailer 30 turns to the right when the steering angle ⁇ t is a value for turning to the right, while the steering angle ⁇ t turns to the left. side value, the trailer 30 turns to the left.
- the hitch angle ⁇ is "50°”
- the trailer 30 turns left regardless of whether the steering angle ⁇ t is a value for turning to the right or to the left. That is, it is not possible to control the magnitude of the hitch angle ⁇ to be small by manipulating the steering angle ⁇ t.
- the PU 52 determines whether or not the amount ⁇ by which the maximum turning angle ⁇ tmax exceeds the absolute value of the threshold value ⁇ th is equal to or less than the prescribed value ⁇ th (S32).
- the maximum steering angle ⁇ tmax is the maximum value of the steering angle ⁇ t.
- the specified value ⁇ th is set to the lower limit value for judging that there is a possibility of jackknifing.
- the processing of S30 and S32 corresponds to determination processing. Also, the process of S30 corresponds to the threshold setting process. The processing of S32 corresponds to risk determination processing.
- FIG. 5 shows that the hitch angular velocity, which is the velocity of the hitch angle ⁇ , is greater than or equal to zero when the hitch angle ⁇ is "50°". Therefore, the magnitude of the turning angle ⁇ t at which the hitch angular velocity becomes zero coincides with the maximum turning angle ⁇ tmax. Therefore, when the hitch angle ⁇ becomes "50°", jackknifing can no longer be avoided.
- the hitch angle ⁇ is "0°”
- the steering angle at which the hitch angular velocity becomes zero is "0°”. Therefore, there is a large difference between the absolute value of the threshold ⁇ th and the maximum turning angle ⁇ tmax. Therefore, there is a margin before jackknifing occurs.
- the amount ⁇ by which the maximum steering angle ⁇ tmax exceeds the absolute value of the threshold ⁇ th the greater the risk of jackknifing. Therefore, the amount ⁇ exceeding is a variable that indicates the degree of risk of jackknifing.
- the PU 52 determines that it is equal to or less than the specified value ⁇ th (S32: YES), it executes warning processing by operating the display device 82 (S34). Specifically, the PU 52 blinks the image of the predetermined object displayed on the display device 82 . Here, the PU 52 changes the cycle of blinking the image according to the magnitude of the excess amount ⁇ . Specifically, the PU 52 sets the cycle when the amount ⁇ to be exceeded is greater than or equal to the cycle when the amount ⁇ to be exceeded is small. This processing can be realized, for example, by map-calculating the cycle based on the amount ⁇ that the PU 52 exceeds while the map data is stored in the storage device 54 .
- map data is data in which the amount ⁇ to be exceeded is an input variable and the period is an output variable.
- map data is set data of discrete values of input variables and values of output variables corresponding to the respective values of the input variables.
- map calculation may be a process in which, when the value of an input variable matches any of the values of the input variables of map data, the value of the output variable of the corresponding map data is used as the calculation result. Also, when the value of the input variable does not match any of the values of the input variables in the map data, the map calculation is a process in which the value obtained by interpolating the values of the multiple output variables included in the map data is used as the calculation result. do it.
- the map operation will correspond to the closest value among the values of the multiple output variables contained in the map data.
- the value of the output variable of the map data to be calculated may be used as the calculation result.
- the process of S34 corresponds to the notification process.
- the PU 52 operates the drive system 62 and the braking system 64 to limit the vehicle speed of the connected vehicle 10 to the lower side (S36). That is, the PU 52 limits the driving force generated by the driving system 62 or applies braking force so that the combination vehicle 10 does not exceed a predetermined upper limit speed due to the user's accelerator operation or the like.
- the processing of S36 corresponds to coping processing.
- the PU 52 temporarily terminates the series of processes shown in FIG. 3 when completing the process of S36 and when making a negative determination in the process of S10.
- the action and effect of this embodiment will be described.
- FIGS. 6A and 6B illustrate the displacement of the hitch angle ⁇ .
- FIG. 6A shows a case where the steering angle ⁇ t is turned to the right turning side and the hitch angle ⁇ is displaced in a direction to decrease. In that case, the risk of jackknifing is small.
- FIG. 6B shows a case where the steering angle ⁇ t is turned to the left turning side and the hitch angle ⁇ is displaced in a direction to increase. In that case, the risk of jackknifing is high. Therefore, the PU 52 notifies the user that there is a high possibility of jackknifing.
- the PU 52 determines that there is a high possibility of jackknifing when the amount ⁇ by which the maximum turning angle ⁇ tmax exceeds the absolute value of the threshold ⁇ th is small.
- the threshold ⁇ th is calculated according to the predicted hitch angle ⁇ e.
- FIGS. 6A and 6B also show the threshold ⁇ th0 calculated using the current hitch angle ⁇ . As shown in FIG. 6B, the time t1 at which the threshold ⁇ th reaches the maximum steering angle ⁇ tmax is earlier than the time t2 at which the threshold ⁇ th0 reaches the maximum steering angle ⁇ tmax. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to detect the risk of jackknifing at an early stage and issue a warning.
- the PU 52 uses the hitch angle ⁇ as an input to execute processing for calculating a future predicted hitch angle ⁇ e for a unit time, and then receives the predicted hitch angle ⁇ e as an input and further calculates a future predicted hitch angle ⁇ e for a unit time. Calculation process was executed one or more times. Then, the PU 52 calculates the threshold value ⁇ th using the finally calculated predicted hitch angle ⁇ e. As a result, the accuracy of the predicted hitch angle ⁇ e used to calculate the threshold value ⁇ th can be made higher than that obtained by linear approximation.
- the PU 52 determines that the risk is high when the amount by which the maximum turning angle ⁇ tmax exceeds the absolute value of the threshold value ⁇ th is equal to or less than the predetermined value ⁇ th. This makes it possible to determine whether or not there is a high risk of jackknifing.
- FIG. 7 shows the procedure of processing for changing the criteria. The processing shown in FIG. 7 is implemented by the PU 52 repeatedly executing the jackknife suppression program 54a at predetermined intervals, for example.
- the PU 52 first determines whether or not there is an input operation to the user interface 80 indicating the intention to change the criteria (S40).
- the PU 52 determines that there is an input operation (S40: YES)
- the PU 52 accepts an input to change the standard (S42).
- This processing may be performed as follows. First, the PU 52 displays several options on the display device 82 for how to change the criteria. Specifically, for example, for the criteria given by default, the options for determining dangerous earlier and the less dangerous depending on the feeling that the user has about his/her driving skill. present a choice. Here, for example, a plurality of options for earlier determination of danger may be provided. Also, for example, a plurality of options that are less likely to be determined to be dangerous may be provided. Note that the process of S42 corresponds to the acceptance process.
- the PU 52 changes the criteria according to the options (S44).
- the PU 52 sets the specified value ⁇ th in accordance with the anxiety about the driving skill.
- the prescribed value .DELTA.th when the anxiety about the driving skill is high is made equal to or greater than the prescribed value .DELTA.th when the anxiety is small.
- the PU 52 sets the period of blinking according to anxiety about the driving skill even if the amount ⁇ to be exceeded is the same.
- the period when the anxiety about the driving skill is high is set to be equal to or less than the period when the anxiety is low.
- the process of S44 corresponds to the setting process.
- the PU 52 temporarily terminates the series of processes shown in FIG. 7 when completing the process of S44 and when making a negative determination in the process of S40. According to this embodiment described above, the following actions and effects are obtained.
- the PU 52 sets the blinking period according to the degree of anxiety about the driving skill, even if the amount of excess ⁇ is the same. As a result, as the amount ⁇ exceeding the specified value ⁇ th becomes smaller than the specified value ⁇ th, the blinking cycle can be appropriately shortened as a criterion for notifying that the risk is high.
- the risk of jackknifing is quantified according to the amount ⁇ by which the maximum turning angle ⁇ tmax exceeds the absolute value of the threshold value ⁇ th.
- the risk is quantified according to the time required for the absolute value of the threshold value ⁇ th, which is the turning angle ⁇ t at which jackknifing occurs, to reach the maximum turning angle ⁇ tmax. .
- FIG. 8 shows the procedure of processing for suppressing jackknifing according to this embodiment.
- the processing shown in FIG. 8 is implemented by the PU 52 repeatedly executing the jackknife suppression program 54a at predetermined intervals, for example. 8, processes corresponding to the processes shown in FIG. 3 are given the same step numbers for the sake of convenience, and description thereof will be omitted.
- the PU 52 sequentially executes the processes of S26 and S30 when completing the process of S22. And PU52 increases the variable i which shows the frequency
- the processes of S18 to S22, S26, S30, S50, and S52 correspond to the prediction process.
- the PU 52 determines whether it is equal to or greater than the maximum steering angle ⁇ tmax (S52: YES).
- the variable i at the time when the determination in S52 is affirmative corresponds to the predicted time until the threshold value ⁇ th reaches the maximum steering angle ⁇ tmax.
- the threshold ith is set according to the lower limit for judging that the risk of jackknifing is high.
- PU52 performs the process of S34 and S36, when determining with it being more than the threshold value ith (S54:YES).
- the process of S54 corresponds to the determination process.
- the PU 52 changes the blinking period according to the value of the variable i in the process of S34.
- the PU 52 sets the cycle when the value of the variable i is small to be equal to or less than the cycle when the value of the variable i is large.
- FIG. 9 shows a procedure of processing for suppressing jackknifing according to this embodiment.
- the processing shown in FIG. 9 is implemented by the PU 52 repeatedly executing the jackknife suppression program 54a at predetermined intervals, for example. 9, processes corresponding to the processes shown in FIG. 3 are assigned the same step numbers for convenience, and descriptions thereof are omitted.
- the PU 52 first determines whether or not the mode is the assist mode (S10a). When the PU 52 determines that the mode is the assist mode (S10a: YES), the processing of S12 to S32 is executed.
- the PU 52 determines that it is equal to or less than the specified value ⁇ th (S32: YES), it executes processing to reduce the risk of jackknifing (S34a).
- the PU 52 changes the travel locus of the articulated vehicle 10 so that its curvature becomes smaller. This is a setting for facilitating control of the steering angle ⁇ t so as not to cause jackknifing.
- the PU 52 increases the control gain when determining that it is difficult to change the curvature.
- the control gain may be a gain for feedback-controlling the steering angle ⁇ t to the target steering angle.
- the control gain may be a gain for feedback-controlling the travel locus to the target travel locus.
- the PU 52 may operate the display device 82 to execute a warning process in order to notify the user that the risk of jackknifing has increased and that the process has been switched to deal with it.
- the PU 52 does not issue a warning when intentionally setting a travel locus that increases the risk of jackknifing to some extent. Note that even when a warning is issued, it may be limited to cases where the risk at the time of issuing the warning is higher than during manual operation.
- the process of changing the curvature to be smaller corresponds to the trajectory change process.
- the processing of increasing the control gain in S34a corresponds to the gain increasing processing.
- the process of issuing the warning corresponds to the notification process.
- PU52 transfers to the process of S36. It should be noted that the PU 52 temporarily terminates the series of processes shown in FIG. 9 when the process of S36 is completed and when a negative determination is made in the processes of S10a and S32.
- the steering angle ⁇ t detected by the steering angle sensor 70 is acquired as the steering angle variable, but the present invention is not limited to this.
- the yaw rate detected by a yaw rate sensor and the vehicle speed may be obtained. That is, a set of the detected value of the yaw rate sensor and the vehicle speed may be obtained as the turning angle variable.
- the speed difference between the left and right wheels or a set of speeds of the left and right wheels may be acquired as the turning angle variable.
- the initial value of the hitch angle ⁇ is set to the hitch angle ⁇ detected by the hitch angle sensor 74, but it is not limited to this.
- it may be an estimated value. This can be realized, for example, by assuming that the hitch angle when the vehicle is running straight is zero, and estimating the hitch angle ⁇ each time through the same processing as that of S26.
- the value of the hitch angle variable acquired by the acquisition process is not limited to the detected value.
- the predicted hitch angle ⁇ e is calculated using the current rear wheel speed VB1, but the present invention is not limited to this.
- a predetermined vehicle speed may be used.
- the predicted hitch angle ⁇ e may be calculated using a predetermined vehicle speed instead of the current rear wheel vehicle speed VB1. That is, the current rear wheel speed VB1 is not essential for the input of the prediction process.
- N is an integer equal to or greater than "1", but it is not limited to this and may be "0". In that case, it is desirable to set the unit time in the process of S26 to a large value.
- the process of calculating the predicted hitch angle ⁇ e is not limited to the process based on the model illustrated in FIG.
- a regression model may be used as a learned model that outputs the value of the predicted hitch angle ⁇ e with the value of the steering angle variable and the value of the hitch angle variable as inputs.
- a linear regression model or a neural network model can be used as the regression model.
- the flashing of the object displayed on the display device 82 indicates that there is a high risk of jackknifing, but the present invention is not limited to this.
- an alarm sound may notify that the risk of jackknifing is high.
- at least one of the type of alarm sound and the period of issuing the alarm sound may be changed according to the risk of jackknifing.
- the process of notifying that there is a high risk of jackknifing is not limited to the process of outputting at least one of a visual signal and an auditory signal.
- it may be processing to increase the reaction force of the steering wheel.
- it may be a process of applying vibration to the steering wheel.
- the gain is increased when it is determined that it is difficult to change the trajectory, but the present invention is not limited to this. For example, if the process of S32 makes an affirmative determination, the process of increasing the gain may always be executed. At this time, the process of changing the trajectory may or may not be included.
- the vehicle speed is limited to a predetermined constant vehicle speed or less, but the present invention is not limited to this.
- the upper limit vehicle speed may be changed according to the amount ⁇ by which the maximum turning angle ⁇ tmax exceeds the absolute value of the threshold value ⁇ th. In that case, the upper limit value when the amount ⁇ to exceed is large is made equal to or greater than the upper limit value when it is small.
- control device is not limited to one that includes the PU 52 and the storage device 54 and executes software processing.
- the controller may comprise a dedicated hardware circuit such as an ASIC that performs hardware processing at least part of what was software processed in the above embodiments. That is, the control device may include a processing circuit having any one of the following configurations (a) to (c).
- a processing circuit comprising a processing device for executing all of the above processes according to a program and a program storage device such as a storage device for storing the program.
- a processing circuit comprising a processing device and a program storage device for executing part of the above processing according to a program, and a dedicated hardware circuit for executing the remaining processing.
- processing circuitry comprising dedicated hardware circuitry for performing all of the above processing;
- processing circuitry comprising dedicated hardware circuitry for performing all of the above processing;
- ABS vehicle The connected vehicle is not limited to the vehicle illustrated in FIG.
- the vehicle is not limited to an articulated vehicle.
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Abstract
ジャックナイフ抑制装置(50)は、取得処理、予測処理、判定処理、および対処処理を実行するように構成されている。取得処理は、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ヒッチ角を示す変数であるヒッチ角変数、およびトラクタの転舵角を示す変数である転舵角変数を取得する処理である。予測処理は、ヒッチ角変数、および転舵角変数を入力としてヒッチ角の予測値を算出する処理である。判定処理は、予測値および転舵角変数を入力としてジャックナイフが生じるリスクが大きいか否かを判定する処理である。対処処理は、リスクが大きいと判定される場合、ジャックナイフが生じることを抑制すべく、所定のハードウェアを操作する処理である。
Description
本開示は、ジャックナイフ抑制装置、ジャックナイフ抑制方法、およびジャックナイフ抑制プログラムに関する。
たとえば下記特許文献1には、ヒッチ角が最大操舵角を超える場合にジャックナイフ状態を検出する装置が記載されている。
上記装置は、現在の状態がジャックナイフ状態か否かを識別する装置である。そのため、ジャックナイフ状態に陥る前に、ジャックナイフ状態となることを回避する措置を講ずることができない。
本開示の一態様では、ジャックナイフ抑制装置が提供される。ジャックナイフ抑制装置は、トラクタと、前記トラクタによって牽引されるトレーラと、を備える連結車両に適用され、取得処理、予測処理、判定処理、および対処処理を実行するように構成され、前記取得処理は、前記トラクタの前後方向と前記トレーラの前後方向とのなす角度であるヒッチ角を示す変数であるヒッチ角変数、および前記トラクタの転舵角を示す変数である転舵角変数を取得する処理であり、前記予測処理は、前記ヒッチ角変数、および前記転舵角変数を入力として前記ヒッチ角の予測値を算出する処理であり、前記判定処理は、前記予測値および前記転舵角変数を入力としてジャックナイフが生じるリスクが大きいか否かを判定する処理であり、前記対処処理は、前記リスクが大きいと判定される場合、前記ジャックナイフが生じることを抑制すべく、所定のハードウェアを操作する処理である。
本開示の別の態様では、ジャックナイフ抑制方法が提供される。ジャックナイフ抑制方法は、トラクタと、前記トラクタによって牽引されるトレーラと、を備える連結車両に適用され、取得処理、予測処理、判定処理、および対処処理を実行し、前記取得処理は、前記トラクタの前後方向と前記トレーラの前後方向とのなす角度であるヒッチ角を示す変数であるヒッチ角変数、および前記トラクタの転舵角を示す変数である転舵角変数を取得する処理であり、前記予測処理は、前記ヒッチ角変数、および前記転舵角変数を入力として前記ヒッチ角の予測値を算出する処理であり、前記判定処理は、前記予測値および前記転舵角変数を入力としてジャックナイフが生じるリスクが大きいか否かを判定する処理であり、前記対処処理は、前記リスクが大きいと判定される場合、前記ジャックナイフが生じることを抑制すべく、所定のハードウェアを操作する処理である。
本開示の別の態様では、トラクタと、前記トラクタによって牽引されるトレーラと、を備える連結車両に適用され、ジャックナイフ抑制プログラムが提供される。ジャックナイフ抑制プログラムは、取得処理、予測処理、判定処理、および対処処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記取得処理は、前記トラクタの前後方向と前記トレーラの前後方向とのなす角度であるヒッチ角を示す変数であるヒッチ角変数、および前記トラクタの転舵角を示す変数である転舵角変数を取得する処理であり、前記予測処理は、前記ヒッチ角変数、および前記転舵角変数を入力として前記ヒッチ角の予測値を算出する処理であり、前記判定処理は、前記予測値および前記転舵角変数を入力としてジャックナイフが生じるリスクが大きいか否かを判定する処理であり、前記対処処理は、前記リスクが大きいと判定される場合、前記ジャックナイフが生じることを抑制すべく、所定のハードウェアを操作する処理である。
<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を有している。図1には、トラクタ20として、小型貨物自動車の一種であるピックアップトラックを例示する。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。
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を有している。図1には、トラクタ20として、小型貨物自動車の一種であるピックアップトラックを例示する。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は、制御装置50を備えている。制御装置50は、制御対象としての連結車両10の制御量を制御すべく、転舵系60、駆動系62、および制動系64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。
転舵系60は、転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを含む。転舵輪は、たとえば、図1に示す前輪22である。なお、転舵系60に転舵アクチュエータを操作する転舵制御装置を含めてもよい。その場合、「制御装置50が転舵系60を操作する」とは、制御装置50が転舵制御装置に指令信号を出力することを意味する。
駆動系62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。なお、駆動系62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、「制御装置50が駆動系62を操作する」とは、制御装置50が駆動制御装置に指令信号を出力することを意味する。
制動系64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。なお、制動系64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、「制御装置50が制動系62を操作する」とは、制御装置50が制動制御装置に指令信号を出力することを意味する。
制御装置50は、制御量を制御すべく、舵角センサ70によって検出される転舵輪の転舵角θt、およびヨーレートセンサ72によって検出されるヨーレートyrを参照する。転舵角θtは、右旋回および左旋回のうちのいずれか一方の符号が正、他方の符号が負となる値である。転舵角θtは、タイヤの切れ角である。なお、たとえば転舵系60がラックアンドピニオン機構を備える場合、舵角センサ70をピニオン角を検出するセンサとしてもよい。ただし、その場合、制御装置50がピニオン角をタイヤの切れ角に変換する処理を実行する。以下では、説明の便宜上、タイヤの切れ角が上記変換する処理によって得られたものであっても、舵角センサ70の検出値と見なす。
また制御装置50は、ヒッチ角センサ74によって検出されるヒッチ角βと、車輪速センサ76によって検出される車輪速度ωw1~ωw4と、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の符号を、正としてもよい。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。制御装置50は、制御量の制御を、ユーザインターフェース80の操作状態に応じて設定する。ユーザインターフェース80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、ユーザの意思を制御装置50に伝達するためのものである。
制御装置50は、PU52および記憶装置54を備えている。PU52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54には、ジャックナイフ抑制プログラム54aおよび後退アシストプログラム54bが記憶されている。
ジャックナイフ抑制プログラム54aは、PU52に、ジャックナイフを抑制する処理を実行させる指令を規定するプログラムである。後退アシストプログラム54bは、PU52に、連結車両10の自動運転による後退制御を実行させる指令を規定するプログラムである。換言すれば、後退アシストプログラム54bは、PU52に、自動操舵処理を実行させる指令を規定するプログラムである。
「ジャックナイフを抑制するための処理」
図3に、ジャックナイフを抑制するための処理の手順を示す。図3に示す処理は、PU52がジャックナイフ抑制プログラム54aをたとえば所定周期でく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、ジャックナイフを抑制するための処理の手順を示す。図3に示す処理は、PU52がジャックナイフ抑制プログラム54aをたとえば所定周期でく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、PU52は、まず手動後退モードであるか否かを判定する(S10)。換言すれば、後退アシストプログラム54bが実行されることなくユーザが連結車両10を後退させるように運転するモードであるか否かを判定する。
PU52は、手動後退モードであると判定する場合(S10:YES)、転舵角θtおよびヒッチ角βを取得する(S12)。この処理は、ヒッチ角変数および転舵角変数を取得する取得処理に対応する。そして、PU52は、転舵角θtおよびヒッチ角βをローパスフィルタ処理することによって、高周波成分を除去する(S14)。次にPU52は、連結車両10の後輪車速VB1を取得する(S16)。ここで後輪車速VB1は、後述の図4に示すモデルにおける後輪B1の車速である。後輪車速VB1は、トラクタ20が前進走行する際の符号が正となり、後退する際の符号が負となる。後輪車速VB1は、車輪速度ωw1~ωw4の少なくとも1つに基づきPU52によって算出される。後輪車速VB1は、たとえば車輪速度ωw3,ωw4の平均値を並進速度に変換した値であってもよい。この処理は、車速を取得する取得処理に対応する。
次にPU52は、後輪車速VB1の絶対値が基準値VB1b以上であるか否かを判定する(S18)。PU52は、上記絶対値が基準値VB1b未満であると判定する場合(S18:NO)、後述の予測処理に用いる変数としての後輪車速VB1に基準値VB1bを代入する(S20)。PU52は、S20の処理を完了する場合と、S18の処理において肯定判定する場合と、には、予測ヒッチ角βeにS12の処理によって取得したヒッチ角βを代入する(S22)。この処理は、後述するヒッチ角βの予測処理における初期値を定める処理である。
次にPU52は、変数iが規定数N以下であるか否かを判定する(S24)。変数iは、後述のS26の処理の実行回数をカウントする変数である。変数iの初期値は、ゼロである。一方、規定数Nは、「1」以上の自然数である。PU52は、上記規定数N以下であると判定する場合(S24:YES)、単位時間だけ未来のヒッチ角としての予測ヒッチ角βeを算出する(S26)。以下、これについて説明する。
図4に、ヒッチ角βの予測に用いるモデルを示す。図4に示すモデルは、トラクタ20の一対の前輪22を前輪C0として且つ、トラクタ20の一対の後輪24を後輪B1とする。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を車輪B2とする。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αの方向に進むベクトルとしている。ヒッチ角β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モデル化されている。後輪車速VB1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、後輪車速VB1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、前輪C0および後輪B1間の距離l1と、後輪B1およびヒッチ点C1間の距離h1と、ヒッチ点C1および車輪B2間の距離l2とを定義する。
図4に示すモデルにおいて、ヒッチ角βの時間微分dβ/dtは、以下の式(c1)にて表現される。
dβ/dt
=-(VB1/l2)・sinβ
-{VB1/(l1・l2)}・(l2+h1・cosβ)・tanα …(c1)
上記の式において、時間微分dβ/dtを単位時間当たりの差分として表現することにより、予測ヒッチ角βeに関する以下の更新式が得られる。PU52は、S26の処理において、以下の更新式を用いて予測ヒッチ角βeを算出する。
dβ/dt
=-(VB1/l2)・sinβ
-{VB1/(l1・l2)}・(l2+h1・cosβ)・tanα …(c1)
上記の式において、時間微分dβ/dtを単位時間当たりの差分として表現することにより、予測ヒッチ角βeに関する以下の更新式が得られる。PU52は、S26の処理において、以下の更新式を用いて予測ヒッチ角βeを算出する。
βe←βe-(VB1/l2)・sinβe
-{VB1/(l1・l2)}・(l2+h1・cosβe)・tanα
図3に戻り、PU52は、S26の処理を実行すると、変数iを「1」だけ増加させる(S28)。そしてPU52は、S24の処理に戻る。S18~S28の処理は、予測処理に対応する。
-{VB1/(l1・l2)}・(l2+h1・cosβe)・tanα
図3に戻り、PU52は、S26の処理を実行すると、変数iを「1」だけ増加させる(S28)。そしてPU52は、S24の処理に戻る。S18~S28の処理は、予測処理に対応する。
一方、PU52は、変数iが規定数Nよりも大きいと判定する場合(S24:NO)、ジャックナイフが生じる最小の転舵角である閾値αthを算出する(S30)。詳しくは、PU52は、閾値αthに、「arctan{-l1・sinβe/(l2+h1・cosβe)}」を代入する。これは、閾値αthを、上記の式(c1)において時間微分dβ/dtをゼロとしたときの転舵角とする処理である。すなわち、ジャックナイフが生じる場合、左旋回および右旋回のいずれの操舵をしても、ヒッチ角βは増加する。そのため、ジャックナイフが生じる下限の大きさを有する転舵角αは、上記の式(c1)において時間微分dβ/dtをゼロとしたときの転舵角となる。
図5に示すように、ヒッチ角βが「0°」である場合、転舵角θtが右旋回側の値である場合にトレーラ30が右旋回する一方、転舵角θtが左旋回側の値である場合にトレーラ30が左旋回する。一方、ヒッチ角βが「50°」である場合、転舵角θtが右旋回側の値であるか左旋回側の値であるかにかかわらず、トレーラ30が左旋回する。すなわち、転舵角θtの操作によってヒッチ角βの大きさを小さくする制御をすることができない。
図3に戻り、PU52は、閾値αthの絶対値を最大転舵角θtmaxが上回る量Δが規定値Δth以下であるか否かを判定する(S32)。最大転舵角θtmaxは、転舵角θtの大きさの最大値である。ここで、規定値Δthは、ジャックナイフが生じるおそれがある旨判定する下限値に設定されている。S30,S32の処理は、判定処理に対応する。また、S30の処理は、閾値設定処理に対応する。S32の処理は、リスク判定処理に対応する。
図5においては、ヒッチ角βが「50°」である場合にヒッチ角βの速度であるヒッチ角速度がゼロ以上であることを示した。そのため、ヒッチ角速度がゼロとなる転舵角θtの大きさが最大転舵角θtmaxと一致する。したがって、ヒッチ角βが「50°」となると、もはやジャックナイフを回避できない。これに対し、たとえば、ヒッチ角βが「0°」の場合、ヒッチ角速度がゼロとなる転舵角が「0°」となる。そのため、閾値αthの絶対値と最大転舵角θtmaxとの間に大きな差がある。したがって、ジャックナイフが生じるまでに余裕がある。したがって、閾値αthの絶対値を最大転舵角θtmaxが上回る量Δが小さいほど、ジャックナイフが生じるリスクが大きい。したがって、上回る量Δは、ジャックナイフが生じるリスクの度合いを示す変数となる。
図3に戻り、PU52は、規定値Δth以下であると判定する場合(S32:YES)、表示装置82を操作することによって、警告処理を実行する(S34)。詳しくは、PU52は、表示装置82に表示される所定のオブジェクトの画像を点滅させる。ここで、PU52は、上回る量Δの大きさに応じて画像を点滅させる周期を変更する。具体的には、PU52は、上回る量Δが大きい場合の周期が、上回る量Δが小さい場合の周期以上となるようにする。この処理は、たとえば、記憶装置54に、マップデータが記憶された状態で、PU52が上回る量Δに基づき周期をマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータは、上回る量Δを入力変数として且つ、周期を出力変数とするデータである。なお、マップデータとは、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を演算結果とする処理とすればよい。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を演算結果とする処理とすればよい。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出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を演算結果とする処理としてもよい。S34の処理は、報知処理に対応する。
また、PU52は、駆動系62および制動系64を操作することによって、連結車両10の車速を小さい側に制限する(S36)。すなわち、PU52は、ユーザのアクセル操作等によって連結車両10が予め定められた上限速度を超えないように、駆動系62が生成する駆動力を制限するか、制動力を付与する。S36の処理は、対処処理に対応する。
なお、PU52は、S36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。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
図6Aおよび図6Bに、ヒッチ角βの変位を例示する。詳しくは、図6Aは、転舵角θtを右旋回側に切っている状態であって且つ、ヒッチ角βの大きさが小さくなる方向に変位する場合を示す。その場合、ジャックナイフが生じるリスクが小さい。
これに対し、図6Bは、転舵角θtを左旋回側に切っている状態であって且つ、ヒッチ角βの大きさが大きくなる方向に変位する場合を示す。その場合、ジャックナイフが生じるリスクが大きい。そのため、PU52は、ジャックナイフが生じる可能性が大きい旨、ユーザに報知する。
具体的には、PU52は、閾値αthの絶対値を最大転舵角θtmaxが上回る量Δが小さい場合に、ジャックナイフが生じる可能性が大きい旨、判定する。ここで、閾値αthは、予測ヒッチ角βeに応じて算出される。これに対し、図6Aおよび図6Bには、現在のヒッチ角βを用いて算出される閾値αth0を併せて記載している。図6Bに示すように、閾値αthが最大転舵角θtmaxに達する時刻t1は、閾値αth0が最大転舵角θtmaxに達する時刻t2よりも早い。そのため、本実施形態によれば、ジャックナイフが生じるリスクを早期に検知して警告をすることができる。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
(1-1)PU52は、ヒッチ角βを入力として単位時間だけ未来の予測ヒッチ角βeを算出する処理を実行した後、予測ヒッチ角βeを入力として単位時間だけさらに未来の予測ヒッチ角βeを算出する処理を1回以上実行した。そして、PU52は、最終的に算出された予測ヒッチ角βeを用いて閾値αthを算出した。これにより、閾値αthの算出に用いる予測ヒッチ角βeの精度を、線形近似によるものよりも高めることができる。
(1-1)PU52は、ヒッチ角βを入力として単位時間だけ未来の予測ヒッチ角βeを算出する処理を実行した後、予測ヒッチ角βeを入力として単位時間だけさらに未来の予測ヒッチ角βeを算出する処理を1回以上実行した。そして、PU52は、最終的に算出された予測ヒッチ角βeを用いて閾値αthを算出した。これにより、閾値αthの算出に用いる予測ヒッチ角βeの精度を、線形近似によるものよりも高めることができる。
(1-2)後輪車速VB1がゼロの場合、上記の式(c1)によれば、ヒッチ角βは変化しない。そのため、後輪車速VB1が過度に小さい場合には、予測ヒッチ角βeの変化が過度に小さくなるおそれがある。そのため、たとえば、連結車両10が停止している状態から発進した場合、その直後にジャックナイフが生じるか否かを予測することが困難となる。そこで、PU52は、後輪車速VB1が基準値VB1bよりも小さい場合、予測ヒッチ角βeの算出処理の入力となる後輪車速VB1に基準値VB1bを代入した。これにより、連結車両10が極低速から加速した場合にジャックナイフが生じるか否かを予測できる。
(1-3)ジャックナイフが生じる転舵角θtを最大転舵角θtmaxが上回る量が大きい場合、転舵角θtの変更によって、ヒッチ角βを左右双方に変更することができる。そしてこれにより、ジャックナイフを回避することができる。一方、ジャックナイフが生じる転舵角θtを最大転舵角θtmaxが上回る量がゼロとなると、転舵角θtの変更方向が制限される。これにより、ヒッチ角の変化方向も制限される。そのため、ジャックナイフを回避するように転舵角を操作することができなくなるおそれがある。そこで、PU52は、閾値αthの絶対値を最大転舵角θtmaxが上回る量が所定値Δth以下の場合にリスクが大きいと判定した。これにより、ジャックナイフが生じるリスクが大きいか否かを判定できる。
(1-4)PU52は、ジャックナイフが生じるリスクが大きい場合、その旨を報知した。これにより、ユーザは、ジャックナイフが生じるリスクが大きいことを認知できる。そのため、ユーザに、ジャックナイフを生じさせない運転をするように促すことができる。
<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。
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。
上記第1の実施形態では、ジャックナイフが生じる可能性の大小の基準を予め設定した。これに対し、本実施形態では、ユーザが基準を変更できるようにする。
図7に、基準の変更に関する処理の手順を示す。図7に示す処理は、PU52がジャックナイフ抑制プログラム54aをたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。
図7に、基準の変更に関する処理の手順を示す。図7に示す処理は、PU52がジャックナイフ抑制プログラム54aをたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。
図7に示す一連の処理において、PU52は、まず、ユーザインターフェース80に対する、上記基準の変更の意思を示す入力操作があるか否かを判定する(S40)。PU52は、入力操作があると判定する場合(S40:YES)、基準変更の入力を受け付ける(S42)。この処理は、次のようにして行えばよい。まずPU52は、基準の変更の仕方について、いくつかの選択肢を表示装置82に表示する。具体的には、たとえば、デフォルトで与えられた基準に対して、ユーザが自身の運転スキルに対して抱いている感覚に応じて、より早期に危険と判定する選択肢、およびより危険と判定しにくい選択肢を提示する。ここで、たとえば、より早期に危険と判定する選択肢を複数通り設けてもよい。また、たとえば、より危険と判定しにくい選択肢を複数通り設けてもよい。なお、S42の処理は、受付処理に対応する。
そして、PU52は、選択肢に応じて、基準を変更する(S44)。ここで、PU52は、運転スキルに対する不安に応じて規定値Δthを設定する。ここでは、運転スキルに対する不安が大きい場合の規定値Δthを、小さい場合の規定値Δth以上とする。なお、PU52は、上回る量Δが規定値Δth以下である場合、上回る量Δが同一であっても、点滅の周期を、運転スキルに対する不安に応じて設定する。ここでは、運転スキルに対する不安が大きい場合の周期を、小さい場合の周期以下とする。ちなみに、S44の処理は、設定処理に対応する。
なお、PU52は、S44の処理を完了する場合と、S40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。
以上説明した本実施形態によれば、以下の作用および効果が得られる。
以上説明した本実施形態によれば、以下の作用および効果が得られる。
(2-1)ジャックナイフが生じるリスクが大きいとする基準を厳しく設定する場合、運転スキルによってはジャックナイフを生じることなく走行可能な状況にもかかわらず、運転に制約を生じさせるおそれがある。一方、同基準を緩くする場合、運転スキルが高くないユーザが運転する場合にリスクが大きい旨の判定が遅れてジャックナイフが生じるおそれがある。そこでPU52は、基準に対するユーザの意思を受け付ける。これにより、ユーザが自分の運転スキルに応じて基準を定めることができる。
(2-2)PU52は、上回る量Δが同一であっても、運転スキルに対する不安の大小に応じて点滅の周期を設定した。これにより、規定値Δthをリスクが大きい旨を通知する基準として、上回る量Δが規定値Δthよりも小さくなるにつれて点滅の周期を適切に小さくしていくことができる。
<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。
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。
上記第1の実施形態では、閾値αthの絶対値を最大転舵角θtmaxが上回る量Δに応じてジャックナイフが生じるリスクを定量化した。これに対し、本実施形態では、ジャックナイフが生じると判定される転舵角θtである上記閾値αthの絶対値が最大転舵角θtmaxとなるまでに要する時間に応じて、リスクを定量化する。
図8に、本実施形態にかかるジャックナイフを抑制するための処理の手順を示す。図8に示す処理は、PU52がジャックナイフ抑制プログラム54aをたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。なお、図8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与してその説明を省略する。
図8に示す一連の処理において、PU52は、S22の処理を完了する場合、S26,S30の処理を順次実行する。そして、PU52は、S26,S30の処理を実行した回数を示す変数iを「1」だけ増加させる(S50)。変数iの初期値は「0」である。そしてPU52は、閾値αthの絶対値が、最大転舵角θtmax以上であるか否かを判定する(S52)。PU52は、上記最大転舵角θtmax未満であると判定する場合(S52:NO)、S26の処理に戻る。S18~S22,S26,S30,S50,S52の処理は、予測処理に対応する。
一方、PU52は、最大転舵角θtmax以上であると判定する場合(S52:YES)、変数iが閾値ith以上であるか否かを判定する(S54)。S52の処理において肯定判定された時点の変数iは、閾値αthが最大転舵角θtmaxとなるまでの予測時間に対応する。閾値ithは、ジャックナイフが生じるリスクが大きいと判定する下限値に応じて設定されている。そして、PU52は、閾値ith以上であると判定する場合(S54:YES)、S34,S36の処理を実行する。S54の処理は、判定処理に対応する。
なお、PU52は、S34の処理において、変数iの値に応じて点滅の周期を変更する。ここで、PU52は、変数iの値が小さい場合の周期を、変数iの値が大きい場合の周期以下とする。
なお、PU52は、S10,S54の処理において否定判定する場合と、S36の処理を完了する場合と、には、図8に示す一連の処理を一旦終了する。
<第4の実施形態>
以下、第4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。
<第4の実施形態>
以下、第4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。
本実施形態では、連結車両10の自動運転による後退制御を実行する際に、ジャックナイフが生じることを抑制する処理を実行する。
図9に、本実施形態にかかるジャックナイフを抑制するための処理の手順を示す。図9に示す処理は、PU52がジャックナイフ抑制プログラム54aをたとえば所定周期でく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与してその説明を省略する。
図9に、本実施形態にかかるジャックナイフを抑制するための処理の手順を示す。図9に示す処理は、PU52がジャックナイフ抑制プログラム54aをたとえば所定周期でく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与してその説明を省略する。
図9に示す一連の処理において、PU52は、まずアシストモードであるか否かを判定する(S10a)。そして、PU52は、アシストモードであると判定する場合(S10a:YES)、S12~S32の処理を実行する。
そしてPU52は、規定値Δth以下であると判定する場合(S32:YES)、ジャックナイフが生じるリスクを軽減する処理を実行する(S34a)。ここで、PU52は、連結車両10の走行軌跡を、その曲率が小さくなるように変更する。これは、ジャックナイフが生じないような転舵角θtの制御を容易とするための設定である。ただし、PU52は、曲率の変更が困難であると判定する場合、制御ゲインを増大させる。ここで、制御ゲインは、転舵角θtを目標転舵角にフィードバック制御するためのゲインであってもよい。また、制御ゲインは、走行軌跡を目標走行軌跡にフィードバック制御するためのゲインであってもよい。この際、PU52は、ジャックナイフが生じるリスクが高まったことからそれに対処する処理に切り替えたことをユーザに伝えるべく、表示装置82を操作して警告処理を実行してもよい。ただし、PU52は、意図的にジャックナイフが生じるリスクがある程度高くなる走行軌跡を設定している場合等には、警告を行わないことが望ましい。なお、警告を発する場合であっても、警告を発する際のリスクを、手動運転時と比較して高い場合に限ってもよい。S34aの処理のうち曲率が小さくなるように変更する処理は、軌跡変更処理に対応する。S34aのうち制御ゲインを増大させる処理は、ゲイン増大処理に対応する。上記警告を発する処理は、報知処理に対応する。
そして、PU52は、S36の処理に移行する。
なお、PU52は、S36の処理を完了する場合と、S10a,S32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。
なお、PU52は、S36の処理を完了する場合と、S10a,S32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。
<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。
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。
「取得処理について」
・S12の処理では、転舵角変数として、舵角センサ70によって検出される転舵角θtを取得したが、これに限らない。たとえば、ヨーレートセンサによって検出されるヨーレートと、車速とを取得してもよい。すなわち、ヨーレートセンサの検出値と車速との組を、転舵角変数として取得してもよい。また、たとえば左右の車輪の速度差、または左右の車輪のそれぞれの速度の組を、転舵角変数として取得してもよい。
・S12の処理では、転舵角変数として、舵角センサ70によって検出される転舵角θtを取得したが、これに限らない。たとえば、ヨーレートセンサによって検出されるヨーレートと、車速とを取得してもよい。すなわち、ヨーレートセンサの検出値と車速との組を、転舵角変数として取得してもよい。また、たとえば左右の車輪の速度差、または左右の車輪のそれぞれの速度の組を、転舵角変数として取得してもよい。
・S26の処理では、ヒッチ角βの初期値を、ヒッチ角センサ74によって検出されるヒッチ角βとしたが、これに限らない。たとえば、推定値であってもよい。これは、たとえば、車両の直進走行状態におけるヒッチ角をゼロと見なして、S26の処理と同様の処理によって、都度、ヒッチ角βを推定することによって実現できる。換言すれば、取得処理によって取得するヒッチ角変数の値は、検出値に限らない。
「予測処理について」
・図3および図9のS26の処理では、現在の後輪車速VB1を用いて予測ヒッチ角βeを算出したが、これに限らない。たとえば予め定められた車速を用いてもよい。またたとえば、図8のS26の処理において、現在の後輪車速VB1に代えて予め定められた車速を用いて予測ヒッチ角βeを算出してもよい。すなわち、予測処理の入力にとって、現在の後輪車速VB1は必須ではない。
・図3および図9のS26の処理では、現在の後輪車速VB1を用いて予測ヒッチ角βeを算出したが、これに限らない。たとえば予め定められた車速を用いてもよい。またたとえば、図8のS26の処理において、現在の後輪車速VB1に代えて予め定められた車速を用いて予測ヒッチ角βeを算出してもよい。すなわち、予測処理の入力にとって、現在の後輪車速VB1は必須ではない。
・図3および図9の処理においては、Nを「1」以上の整数としたが、これに限らず、「0」としてもよい。その場合、S26の処理における単位時間を大きい値に設定することが望ましい。
・予測ヒッチ角βeを算出する処理としては、図4に例示したモデルに基づく処理に限らない。たとえば、転舵角変数の値およびヒッチ角変数の値を入力として予測ヒッチ角βeの値を出力する学習済みモデルとしての回帰モデルを用いてもよい。ここで、回帰モデルとしては線形回帰モデル、またはニューラルネットワークモデルを用いることができる。
「報知処理について」
・上記実施形態では、ジャックナイフが生じるリスクの大きさに応じて表示装置82に表示されるオブジェクトの点滅の周期を変更したが、これに限らない。
・上記実施形態では、ジャックナイフが生じるリスクの大きさに応じて表示装置82に表示されるオブジェクトの点滅の周期を変更したが、これに限らない。
・上記実施形態では、表示装置82に表示されるオブジェクトの点滅によってジャックナイフのリスクが大きい旨を報知したが、これに限らない。たとえば、警報音によってジャックナイフのリスクが大きい旨を報知してもよい。この際、ジャックナイフが生じるリスクの大きさに応じて警報音の種類、警報音を発する周期の少なくとも1つを変更してもよい。
・ジャックナイフが生じるリスクが大きい旨報知する処理としては、視覚信号および聴覚信号の少なくとも一方を出力する処理に限らない。たとえば、ステアリングホイールの反力を大きくする処理であってもよい。またたとえば、ステアリングホイールに振動を加える処理であってもよい。
「ゲイン増大処理について」
・上記実施形態では、軌跡の変更が困難と判定される場合にゲインを増大したが、これに限らない。たとえば、S32の処理において肯定判定される場合、ゲインを増大させる処理を常時実行してもよい。この際、軌跡を変更する処理を含めなくてもよく、また含めてもよい。
・上記実施形態では、軌跡の変更が困難と判定される場合にゲインを増大したが、これに限らない。たとえば、S32の処理において肯定判定される場合、ゲインを増大させる処理を常時実行してもよい。この際、軌跡を変更する処理を含めなくてもよく、また含めてもよい。
「対処処理について」
・S36の処理では、車速を、予め定められた一定の車速以下に制限したが、これに限らない。たとえば、閾値αthの絶対値を最大転舵角θtmaxが上回る量Δに応じて、上限値となる車速を変更してもよい。その場合、上回る量Δが大きい場合の上限値を小さい場合の上限値以上とする。
・S36の処理では、車速を、予め定められた一定の車速以下に制限したが、これに限らない。たとえば、閾値αthの絶対値を最大転舵角θtmaxが上回る量Δに応じて、上限値となる車速を変更してもよい。その場合、上回る量Δが大きい場合の上限値を小さい場合の上限値以上とする。
・S32の処理において肯定判定される場合、駆動系62および制動系64を操作することによって車両を停車させてもよい。
「制御装置について」
・制御装置としては、PU52と記憶装置54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、制御装置は、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえば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有する処理回路を備えていればよい。
「制御装置について」
・制御装置としては、PU52と記憶装置54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、制御装置は、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえば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有する処理回路を備えていればよい。
(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。
(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。
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。
「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。車両としては、連結車両に限らない。
・連結車両としては、図1に例示した車両に限らない。車両としては、連結車両に限らない。
「そのほか」
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
本明細書における記述「A及びBの少なくとも1つ」は、「Aのみ、または、Bのみ、または、AとBの両方」を意味するものとして理解されたい。
Claims (13)
- トラクタと、前記トラクタによって牽引されるトレーラと、を備える連結車両に適用されるジャックナイフ制御装置であって、
取得処理、予測処理、判定処理、および対処処理を実行するように構成され、
前記取得処理は、前記トラクタの前後方向と前記トレーラの前後方向とのなす角度であるヒッチ角を示す変数であるヒッチ角変数、および前記トラクタの転舵角を示す変数である転舵角変数を取得する処理であり、
前記予測処理は、前記ヒッチ角変数、および前記転舵角変数を入力として前記ヒッチ角の予測値を算出する処理であり、
前記判定処理は、前記予測値および前記転舵角変数を入力としてジャックナイフが生じるリスクが大きいか否かを判定する処理であり、
前記対処処理は、前記リスクが大きいと判定される場合、前記ジャックナイフが生じることを抑制すべく、所定のハードウェアを操作する処理であるジャックナイフ抑制装置。 - 前記取得処理は、前記ヒッチ角変数として、前記ヒッチ角を検出するセンサの検出値を取得する処理を含む請求項1記載のジャックナイフ抑制装置。
- 前記予測処理は、前記検出値を入力として未来の前記ヒッチ角を算出する処理を実行した後、前記算出した未来の前記ヒッチ角を入力としてより未来の前記ヒッチ角を算出する処理を1回以上実行することによって、最終的に算出された前記未来の前記ヒッチ角を前記予測値に設定する処理である請求項2記載のジャックナイフ抑制装置。
- 前記取得処理は、車速を取得する処理を含み、
前記予測処理は、前記車速が基準値以上の場合、取得した前記車速で前記連結車両が所定期間走行する場合の前記予測値を算出して且つ、前記車速が前記基準値未満の場合、予め想定されたゼロよりも大きい車速で前記連結車両が前記所定期間走行する場合の前記予測値を算出する処理を含む請求項1~3のいずれか1項に記載のジャックナイフ抑制装置。 - 前記判定処理は、
前記予測値を入力として前記ジャックナイフが生じる前記転舵角変数の値である閾値を設定する閾値設定処理と、
前記閾値の大きさを前記転舵角変数の値の取り得る最大値が上回る量が規定値以下の場合に前記リスクが大きいと判定するリスク判定処理と、を含む請求項1~3のいずれか1項に記載のジャックナイフ抑制装置。 - 前記予測処理は、前記予測値を入力として前記ジャックナイフが生じる前記転舵角変数の値である閾値を設定する閾値設定処理を含んで且つ、前記閾値が所定値となるまで前記予測値の算出を継続する処理であり、
前記判定処理は、前記閾値が前記所定値となるまでの予測時間が所定時間以下の場合に前記リスクが大きいと判定するリスク判定処理を含む請求項3記載のジャックナイフ抑制装置。 - 前記リスクが大きいと判定する基準に対するユーザの意思を受け付ける受付処理と、
前記受付処理によって受け付けられた前記意思に応じて前記基準を設定する設定処理と、を実行するように構成されている請求項1~6のいずれか1項に記載のジャックナイフ抑制装置。 - 前記対処処理は、前記連結車両のユーザにリスクが大きい旨を報知する報知処理を含む請求項1~7のいずれか1項に記載のジャックナイフ抑制装置。
- 前記トレーラの転舵角を自動で操作する自動操舵処理を実行するように構成され、
前記対処処理は、前記自動操舵処理のゲインを大きくするゲイン増大処理を含む請求項1~8のいずれか1項に記載のジャックナイフ抑制装置。 - 前記トレーラの転舵角を自動で操作する自動操舵処理を実行するように構成され、
前記対処処理は、前記自動操舵処理による前記連結車両の走行軌跡を変更する軌跡変更処理を含む請求項1~9のいずれか1項に記載のジャックナイフ抑制装置。 - 前記対処処理は、車速を小さい側に制限する処理を含む請求項1~10のいずれか1項に記載のジャックナイフ抑制装置。
- トラクタと、前記トラクタによって牽引されるトレーラと、を備える連結車両に適用され、
前記トラクタの前後方向と前記トレーラの前後方向とのなす角度であるヒッチ角を示す変数であるヒッチ角変数、および前記トラクタの転舵角を示す変数である転舵角変数を取得することと、
前記ヒッチ角変数、および前記転舵角変数を入力として前記ヒッチ角の予測値を算出することと、
前記予測値および前記転舵角変数を入力としてジャックナイフが生じるリスクが大きいか否かを判定することと、
前記リスクが大きいと判定される場合、前記ジャックナイフが生じることを抑制すべく、所定のハードウェアを操作することと、を含むジャックナイフ抑制方法。 - トラクタと、前記トラクタによって牽引されるトレーラと、を備える連結車両に適用され、
取得処理、予測処理、判定処理、および対処処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記取得処理は、前記トラクタの前後方向と前記トレーラの前後方向とのなす角度であるヒッチ角を示す変数であるヒッチ角変数、および前記トラクタの転舵角を示す変数である転舵角変数を取得する処理であり、
前記予測処理は、前記ヒッチ角変数、および前記転舵角変数を入力として前記ヒッチ角の予測値を算出する処理であり、
前記判定処理は、前記予測値および前記転舵角変数を入力としてジャックナイフが生じるリスクが大きいか否かを判定する処理であり、
前記対処処理は、前記リスクが大きいと判定される場合、前記ジャックナイフが生じることを抑制すべく、所定のハードウェアを操作する処理であるジャックナイフ抑制プログラム。
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