(57)【要約】【課題】被牽引車に車輪を転舵する構成を設けることなく、運転者が連結車を運転する際の違和感を抑制することが可能な牽引車挙動制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】車速センサ１６及び舵角センサ１８の各々の検出結果に基づいて、トラクタ１２とトレーラ１４とを有する連結車１１においてトラクタ１２が単車状態の場合の単車挙動を予測し、連結車１１の挙動が、予測された単車挙動から乖離している場合に、連結車１１の挙動を単車挙動に近づけるようにＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４を制御ＥＣＵ５０が制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速を検出する車速検出部及び舵角を検出する舵角検出部の各々の検出結果に基づいて、牽引車と被牽引車とを有する連結車において牽引車が単車状態の場合の単車挙動を予測する予測部と、
前記連結車の挙動が、前記予測部によって予測された前記単車挙動から乖離している場合に、前記連結車の挙動を前記単車挙動に近づける操舵制御または制動制御を前記牽引車の前輪または後輪に対して行う制御部と、
を備えた牽引車挙動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、  被牽引車と連結する牽引車の挙動を制御する牽引車挙動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、トレーラの車輪を転舵するためのトレーラ車輪転舵手段を備え、トラクタ車両の旋回運動を検出したら、連結角を０度に保持しつつ、トレーラ車輪の転舵角をトラクタ車両の軌跡に合わせる制御を行うトレーラの操縦装置が提案されている。
【０００３】
これにより、特許文献１では、後進旋回時の連結角の不安定さに対する高度な熟練操舵を必要とせずに容易に操縦することができると共に、前進旋回時の内輪差によるトレーラに発生する巻き込みを防止することができる。また、トレーラ車輪を転舵させるため、連結角を発生させることなく小回り性を確保することができ、トラクタ車両とトレーラとの間隔を大きくあける必要がないため、その間隔を短くして外観的に一体感を出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４０４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被牽引車を連結した状態では、牽引車の応答性能が単車状態の応答性能から変化する。具体的には、被牽引車の連結点を通して、牽引車へ荷重が入力されるため、単車状態と異なる操舵特性となる。例えば、加減速がない旋回時においては、被牽引車にも慣性力が作用する。これが連結点を通して牽引車にも作用する。連結点が牽引車の重心より後方にある場合（特に後端にある場合）、アンダーステア特性が弱まり、オーバーステア寄りになる場合がある。また、加減速状態では、被連結車の慣性力により連結点に前後荷重及び上下荷重が作用する。特に、操舵応答特性に関しては、上下荷重が重要であり、上下荷重に関して言えば、連結点が牽引車後端にある場合、減速時は被牽引車のピッチングにより、後輪荷重が単車状態より増大するため、アンダーステア特性が強まる場合がある。このことにより、運転者が運転に違和感を覚えることがあった。
【０００６】
これに対して、特許文献１では、被牽引車としてのトレーラにトレーラ車輪転舵手段を備えているので、被牽引車を連結した状態でも単車状態に近い応答性能を得るように制御することが可能となる。しかしながら、特許文献１では、トレーラ車輪転舵手段を備える必要があり、簡易な構成で運転者が連結車を運転する際の違和感を抑制するためには改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、被牽引車に車輪を転舵する構成を設けることなく、運転者が連結車を運転する際の違和感を抑制することが可能な牽引車挙動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、車速を検出する車速検出部及び舵角を検出する舵角検出部の各々の検出結果に基づいて、牽引車と被牽引車とを有する連結車において牽引車が単車状態の場合の単車挙動を予測する予測部と、前記連結車の挙動が、前記予測部によって予測された前記単車挙動から乖離している場合に、前記連結車の挙動を前記単車挙動に近づける操舵制御または制動制御を前記牽引車の前輪または後輪に対して行う制御部と、を備える。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、予測部では、車速を検出する車速検出部及び舵角を検出する舵角検出部の各々の検出結果に基づいて、牽引車と被牽引車とを有する連結車において牽引車が単車状態の場合の単車挙動が予測される。例えば、予め定めたモデルを用いて、車速及び舵角から単車挙動の一例としてヨー角加速度を予測する。
【００１０】
そして、制御部では、連結車の実際の挙動が、予測部によって予測された単車挙動から乖離している場合に、連結車の挙動を単車挙動に近づける操舵制御または制動制御が牽引車の前輪または後輪に対して行われる。例えば、予測されたヨー角加速度と実際のヨー角加速度が予め定めた許容範囲以上乖離している場合に、牽引車の前輪または後輪に対して操舵制御または制動制御を行うことにより、連結車の挙動を単車挙動に近づけることができる。これにより、被牽引車に車輪を転舵する構成を設けることなく、運転者が連結車を運転する際の違和感を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明によれば、被牽引車に車輪を転舵する構成を設けることなく、運転者が連結車を運転する際の違和感を抑制することが可能な牽引車挙動制御装置を提供できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る牽引車挙動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】制御ＥＣＵの機能を示す機能ブロック図である。
【図３】左旋回時の制御ＥＣＵの制御による前後輪の動作例を示し、（Ａ）はヨー角加速度が実測値より予測値の方が大きい場合を示し、（Ｂ）はヨー角加速度が実測値より予測値の方が小さい場合を示す。
【図４】本実施形態に係る牽引車挙動制御装置の制御ＥＣＵで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】ヨー角加速度増加制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】ヨー角加速度減少制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【図７】モデル予測制御理論を用いた場合の牽引車挙動制御装置の制御ブロック図である。
【図８】前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合における左旋回時の制御ＥＣＵの制御による前後輪の動作例を示し、（Ａ）はヨー角加速度が実測値より予測値の方が大きい場合を示し、（Ｂ）はヨー角加速度が実測値より予測値の方が小さい場合を示す。
【図９】前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合の制御ＥＣＵで行われるヨー角加速度増加制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合の制御ＥＣＵで行われるヨー角加速度減少制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る牽引車挙動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１４】
本実施形態に係る牽引車挙動制御装置１０は、牽引車としてのトラクタ１２と被牽引車としてのトレーラ１４とが連結された連結車１１に搭載されている。なお、トラクタ１２は、トレーラヘッドに限らず、例えば、ピックアップトラックや乗用車を適用してもよい。また、トレーラ１４は牽引されるものであればよい。
【００１５】
牽引車挙動制御装置１０は、トラクタ１２に搭載され、トラクタ１２の挙動を制御するための、予測部及び制御部としての制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。
【００１６】
制御ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ、ＲＡＭ５０Ｃ、及びＩ／Ｏ（入出力インターフェース）５０Ｄがバス５０Ｅに接続されたコンピュータで構成されている。
【００１７】
ＲＯＭ５０Ｂには、トラクタ１２の挙動を制御するためのプログラムが記憶されている。ＲＯＭ５０Ｂに記憶されたプログラムをＲＡＭ５０Ｃに展開してＣＰＵ５０Ａが実行することにより、トラクタ１２の挙動が制御される。
【００１８】
Ｉ／Ｏ５０Ｄには、車速検出部としての車速センサ１６、舵角検出部としての舵角センサ１８、挙動検出部としての加速度・姿勢角センサ２０が接続されている。また、Ｉ／Ｏ５０Ｄには、ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）アクチュエータ２２、ＡＲＳ（Active Rear steer system）アクチュエータ２４、及び通信部２６が接続されている。
【００１９】
車速センサ１６は、トラクタ１２に設けられ、トラクタ１２の車速を検出して、検出結果を制御ＥＣＵ５０に出力する。
【００２０】
舵角センサ１８は、トラクタ１２に設けられ、トラクタ１２の操舵角度（以下、舵角と称す。）を検出して、検出結果を制御ＥＣＵ５０に出力する。
【００２１】
加速度・姿勢角センサ２０は、トラクタ１２に設けられ、トラクタ１２の挙動として、加速度及び姿勢角（例えば、ヨーイング方向の加速度（以下、ヨー角加速度と称す。））を検出して、検出結果を制御ＥＣＵ５０に出力する。
【００２２】
ＶＧＲＳアクチュエータ２２は、トラクタ１２の前輪に設けられた前輪ギヤ比可変ステアリングを駆動して、トラクタ１２の前輪の舵角を変更する。
【００２３】
また、ＡＲＳアクチュエータ２４は、トラクタ１２の後輪に設けられたアクティブ後輪ステアシステムを駆動して、トラクタ１２の後輪の舵角を変更する。
【００２４】
通信部２６は、無線または有線でトレーラ１４に設けられたセンサの情報を取得し、取得結果が制御ＥＣＵ５０に入力される。
【００２５】
一方、トレーラ１４には、加速度・姿勢角センサ２８が設けられ、トレーラ１４のヨー角加速度が検出され、トラクタ１２の制御ＥＣＵ５０に対して、無線または有線で加速度・姿勢角センサ２８の検出結果が出力される。なお、トレーラ１４に設ける加速度・姿勢角センサ２８は、後付可能としてもよい。
【００２６】
次に、制御ＥＣＵ５０に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能について説明する。図２は、制御ＥＣＵ５０の機能を示す機能ブロック図である。
【００２７】
制御ＥＣＵ５０は、単車挙動予測部３０、予測乖離計算部３２、制御量計算部３４、及び折れ角予測部３６の機能を有する。なお、単車挙動予測部３０は予測部に対応し、予測乖離計算部３２及び制御量計算部３４は制御部に対応する。
【００２８】
単車挙動予測部３０は、トラクタ１２が単車状態（非連結状態）の場合の挙動の予測値を算出する内部モデルを有し、車速センサ１６及び舵角センサ１８によって検出された現在の車速及び舵角から予め定めた内部モデルによりトラクタ１２が単車状態の場合の挙動予測値を予測する。
【００２９】
予測乖離計算部３２は、実車の現在の状態と、単車挙動予測部３０の予測挙動の乖離（差異）を計算する。すなわち、トラクタ１２の加速度・姿勢角センサ２８によって検出された現在のヨー角加速度と、単車挙動予測部３０によって算出された挙動予測値の差異を計算する。
【００３０】
制御量計算部３４は、予測乖離計算部３２の計算結果に基づいて、実車（トラクタ１２とトレーラ１４が連結状態）の挙動を単車挙動に合わせるのに必要な前輪及び後輪の切れ角を計算する。また、制御量計算部３４は、計算結果に基づいてＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４の各々の駆動を制御することにより、トラクタ１２にトレーラ１４を連結した状態で、トラクタ１２の単車相当のヨー角速度応答を得ることが可能となる。
【００３１】
折れ角予測部３６は、制御量計算部３４によって計算された制御量に基づいて制御が行われた後の連結車１１のトラクタとトレーラ１４の相対角度（連結角）及び変化速度（連結角速度）を予測する。なお、連結角及び連結角速度の予測は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２の作動状態、ＡＲＳアクチュエータ２４の作動状態、及び加速度・姿勢角センサ２０、２８の検出結果に基づいて予測する。
【００３２】
ここで、一例として図３に左旋回時の制御ＥＣＵ５０の制御による前後輪の動作例を示す。図３（Ａ）は、ヨー角加速度が、実測値より予測値の方が大きい場合を示し、図３（Ｂ）はヨー角加速度が実測値より予測値の方が小さい場合を示す。
【００３３】
左旋回のヨー角加速度の実測値が予測値より小さい場合には、図３（Ａ）に示すように、制御ＥＣＵ５０が、前輪を切り増し方向に駆動するようにＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動し、後輪を前輪と逆位相に操舵するように、ＡＲＳアクチュエータ２４を駆動する。これにより、図３（Ａ）の矢印で示すように、ヨーモーメントを増加させて、ヨー角加速度を増加させ、予測値に実測値を近づける。
【００３４】
一方、左旋回のヨー角加速度の実測値が予測値より大きい場合には、図３（Ｂ）に示すように、制御ＥＣＵ５０が、前輪を切り戻し方向に駆動するようにＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動し、後輪を前輪と同位相に操舵するように、ＡＲＳアクチュエータ２４を駆動する。これにより、図３（Ｂ）の矢印で示すように、ヨーモーメントを減少させてヨー角加速度を減少させ、予測値に実測値を近づける。
【００３５】
続いて、上述のように構成された本実施形態に係る牽引車挙動制御装置１０の制御ＥＣＵ５０で行われる具体的な処理について説明する。図４は、本実施形態に係る牽引車挙動制御装置１０の制御ＥＣＵ５０で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図４の処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合に開始する。
【００３６】
ステップ１００では、ＣＰＵ５０Ａが、各センサの検出結果を取得してステップ１０２へ移行する。すなわち、車速センサ１６、舵角センサ１８、及び加速度・姿勢角センサ２０、２８の検出結果を取得する。
【００３７】
ステップ１０２では、ＣＰＵ５０Ａが、車速センサ１６によって検出された車速、及び舵角センサ１８によって検出された舵角に基づいて、トラクタ１２が単車状態の場合の挙動を予測してステップ１０４へ移行する。すなわち、単車挙動予測部３０が、予め定めた内部モデルを用いてトラクタ１２が単車の場合の挙動予測値を予測する。
【００３８】
ステップ１０４では、ＣＰＵ５０Ａが、トレーラ１４の連結角度、及び連結角速度を予測してステップ１０６へ移行する。すなわち、折れ角予測部３６が、制御量計算部３４によって計算された制御量に基づいて制御が行われた後の連結車１１のトラクタ１２とトレーラ１４の相対角度（連結角度）及び変化速度を、加速度・姿勢角センサ２０、２８の検出結果に基づいて予測する。
【００３９】
ステップ１０６では、ＣＰＵ５０Ａが、予測した連結角及び連結角速度のどちらかが予め定めた閾値以下であるか否かを判定する。該判定は、以降の制御動作（前輪及び後輪の舵角の増減）で単車挙動を実現することにより、トラクタとトレーラの折れ角（連結角）、及び折れ角変化速度（連結角速度）が安全上の予め定めた限界を超えないことが予想されるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０８へ移行し、肯定された場合にはステップ１１０へ移行する。
【００４０】
ステップ１０８では、ＣＰＵ５０Ａが、制御を停止して一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。
【００４１】
ステップ１１０では、ＣＰＵ５０Ａが、実車のヨー角加速度を単車挙動の予測結果と比較する。すなわち、加速度・姿勢角センサ２０の検出結果とステップ１０２の予測結果と比較する。
【００４２】
ステップ１１２では、ＣＰＵ５０Ａが、実車のヨー角加速度と予測した単車のヨー角加速度が一致しないか否かを判定する。該判定が、否定された場合にはステップ１１４へ移行し、肯定された場合にはステップ１１６へ移行する。なお、該判定は、自車のヨー角加速度と予測した単車のヨー角加速度が異なる値であるか否かを判定するに限らず、予め定めた範囲で異なる値であるかを判定してもよい。
【００４３】
ステップ１１４では、ＣＰＵ５０Ａが、制御不要と判断して、そのまま一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。
【００４４】
ステップ１１６では、ＣＰＵ５０Ａが、実車のヨー角加速度の方が予測した単車のヨー角加速度より大きいか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１１８へ移行し、肯定された場合にはステップ１２０へ移行する。
【００４５】
ステップ１１８では、ＣＰＵ５０Ａが、ヨー角加速度増加制御（詳細は後述）を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。
【００４６】
一方、ステップ１２０では、ＣＰＵ５０Ａが、ヨー角加速度減少制御（詳細は後述）を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。
【００４７】
ここで、上述のヨー角加速度増加制御の詳細について説明する。図５は、ヨー角加速度増加制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【００４８】
ステップ２００では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪作動余裕が大きいか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２の残りの作動量が予め定めた大作動量より大きいか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ２０２へ移行し、否定された場合にはステップ２０４へ移行する。
【００４９】
ステップ２０２では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪のみ操舵制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動して前輪の舵角を増加することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を増加させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００５０】
また、ステップ２０４では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪及び後輪の作動余裕が中程度であるか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４の各々の作動状態から作動余裕がそれぞれ予め定めた中作動量（予め定めた作動量範囲）であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ２０６へ移行し、否定された場合にはステップ２０８へ移行する。
【００５１】
ステップ２０６では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪及び後輪の操舵制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動して前輪の舵角を増加し、かつＡＲＳアクチュエータ２４を駆動して後輪を前輪と逆位相に操舵することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を増加させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００５２】
ステップ２０８では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪の作動余裕が小程度、かつ後輪の作動余裕が大程度であるか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４の各々の作動状態から、前輪の作動余裕が予め定めた小作動量（予め定めた作動量より小さい作動量）、かつ後輪の作動余裕が予め定めた大作動量であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ２１０へ移行し、否定された場合には前輪及び後輪の作動余裕が共に小作動量と判断してステップ２１２へ移行する。
【００５３】
ステップ２１０では、ＣＰＵ５０Ａが、後輪のみ操舵制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＡＲＳアクチュエータ２４を駆動して後輪の舵角を前輪と逆位相に操舵することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を増加させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００５４】
ステップ２１２では、ＣＰＵ５０Ａが、制御を停止して、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。
【００５５】
次に、上述のヨー角加速度減少制御の詳細について説明する。図６は、ヨー角加速度減少制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【００５６】
ステップ３００では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪作動余裕が大きいか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２の残りの作動量が予め定めた大作動量より大きいか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３０２へ移行し、否定された場合にはステップ３０４へ移行する。
【００５７】
ステップ３０２では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪のみ操舵制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動して前輪の舵角を減少することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を減少させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００５８】
また、ステップ３０４では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪及び後輪の作動余裕が中程度であるか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４の各々の作動状態から作動余裕がそれぞれ予め定めた中作動量（予め定めた作動量範囲）であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３０６へ移行し、否定された場合にはステップ３０８へ移行する。
【００５９】
ステップ３０６では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪及び後輪の操舵制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動して前輪の舵角を減少し、かつＡＲＳアクチュエータ２４を駆動して後輪を前輪と同位相に操舵することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を減少させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００６０】
ステップ３０８では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪の作動余裕が小程度、かつ後輪の作動余裕が大程度であるか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４の各々の作動状態から、前輪の作動余裕が予め定めた小作動量（予め定めた作動量より小さい作動量）、かつ後輪の作動余裕が予め定めた大作動量であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３１０へ移行し、否定された場合には前輪及び後輪の作動余裕が共に小作動量と判断してステップ３１２へ移行する。
【００６１】
ステップ３１０では、ＣＰＵ５０Ａが、後輪のみ操舵制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＡＲＳアクチュエータ２４を駆動して後輪の舵角を前輪と逆位相に操舵することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を減少させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００６２】
ステップ３１２では、ＣＰＵ５０Ａが、制御を停止して、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。
【００６３】
このように制御を行うことにより、本実施形態に係る牽引車挙動制御装置１０では、旋回中のトラクタ１２の挙動（ヨー角速度）を単車状態に近づけることができるので、牽引時と非牽引時の応答性能の差による運転者への違和感を低減することができる。
【００６４】
なお、上記の実施形態では、トレーラ牽引状態での操舵応答特性を、非牽引時の単車状態に近づけることを主眼として説明したが、これに限るものではない。例えば、制御ロジックの追加により、いかなる車両運動（操舵応答特性）でも実現することが可能である。追加する制御ロジックとしては、例えば、折れ角予測部による連結角予測計算機能を流用した、「高速走行時の安定性確保のため、連結角及び連結角操舵速度を予め定めた値以下に抑える」ように前後輪を操舵する制御ロジックでもよい。或いは、ヨー角加速度の応答だけでなく、「ボデースリップ角、横方向加速度、ロール角などの応答が、予め定めた応答特性（快適性重視や、スポーツ性重視など）になる」ように前後輪を操舵する制御ロジックでもよい。
【００６５】
ここまでは、簡素なヨー角加速度の状態フィードバック制御を一例として利用した例を説明したが、他の制御系設計に、種々の高度な制御理論を適用してもよい。例えば、モデル予測制御理論を用いることができる。ここで、モデル予測制御理論を用いた例について簡単に説明する。図７は、モデル予測制御理論を用いた場合の牽引車挙動制御装置の制御ブロック図である。
【００６６】
モデル予測制御は、入出力及び内部状態への制約を動的に考慮した時々刻々と行われる制御である。なお、モデル予測制御では、制約条件及び最小化すべき評価関数を適切に選択することにより、種々の制御モードを実現できる。具体的には、単車特性実現モードや、連結車１１全体の安定走行を実現するモードなどを実現できる。
【００６７】
図７の例では、単車特性実現モードの場合のモデル予測制御４０の例を示す。図７のモデル予測制御４０では、予測部及び制御部としての単車連結車差異予測部４４、並びに制御部としての最適制御部４２を備えている。
【００６８】
単車連結車差異予測部４４では、車速センサ１６及び舵角センサ１８の各々の検出結果を入力として、単車と連結車１１のそれぞれの挙動を予め定めた区間Ｔにわたり予測し、その差を算出する。このとき、区間Ｔにおける初期値ｘ０は、実測値（加速度・姿勢角センサ２０の検出結果）で時々刻々更新する。単車と連結車１１のそれぞれの挙動の予測は、予め定めた内部モデルを用いて予測し、内部モデルの予測結果を最適制御部４２に出力する。
【００６９】
最適制御部４２は、制約条件を満足し、評価関数Ｊを最小にする最適入力ｕ（ｔ）を予測区間Ｔにわたり算出する。制約条件としては、例えば、ＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４の作動範囲と許容速度を適用する。また、内部状態の制約としては、例えば、トラクタ１２とトレーラ１４の連結角、及び連結角速度を適用する。また、出力制約としては、例えば、目標値（単車との差異が０）との差を許容する範囲を適用する。また、評価関数Ｊとしては、例えば、単車挙動と連結車１１の差と、その目標値（差異が０）の差を適用する。
【００７０】
この解は、入力（ＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４の操作量）、出力（単車と連結車１１の差異）、及び内部状態（トラクタ１２とトレーラ１４の連結角、連結角速度）の制約条件を考慮した上で得られる解である。
【００７１】
最適制御部４２は、予測区間Ｔにわたり算出した、評価関数Ｊを最小にする最適入力列ｕ（ｔ）のうち、ｕ（０）を前後輪の舵角指令値として、ＶＧＲＳアクチュエータ２２及びＡＲＳアクチュエータ２４を駆動する。
【００７２】
このようなモデル予測制御では、単純なフィードバック制御と比較して、走行時の車両への外乱や、実車と内部モデルの誤差（パラメータ誤差及びモデル化誤差など）に対するロバスト性を高めることが容易となる。また、前後輪のタイヤの横力を、制約の下で最大限に活用して、所望の車両運動を実現できる。
【００７３】
また、上記の実施形態では、前後輪の操舵を制御して、トラクタ１２の挙動を制御する例を説明したが、前後輪の操舵の制御に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態のＡＲＳアクチュエータ２４の代わりに、前輪及び後輪の制動を発生するアクチュエータを備えて、前輪の操舵と前後輪の制動を制御してもよい。
【００７４】
ここで、一例として図８に前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合における左旋回時の制御ＥＣＵ５０の制御による前後輪の動作例を示す。図８（Ａ）は、ヨー角加速度が、実測値より予測値の方が大きい場合を示し、図８（Ｂ）はヨー角加速度が実測値より予測値の方が小さい場合を示す。
【００７５】
左旋回のヨー角加速度の実測値が予測値より小さい場合には、図８（Ａ）に示すように、制御ＥＣＵ５０が、前輪を切り増し方向に駆動するようにＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動し、前輪及び後輪の内輪側に制動を発生するように、アクチュエータを制御する。これにより、図８（Ａ）の矢印で示すように、ヨーモーメントを増加させて、ヨー角加速度を増加させ、予測値に実測値を近づける。
【００７６】
一方、左旋回のヨー角加速度の実測値が予測値より大きい場合には、図８（Ｂ）に示すように、制御ＥＣＵ５０が、前輪を切り戻し方向に駆動するようにＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動し、前輪及び後輪の外輪側に制動を発生するように、アクチュエータを制御する。これにより、図８（Ｂ）の矢印で示すように、ヨーモーメントを減少させてヨー角加速度を減少させ、予測値に実測値を近づける。
【００７７】
次に、前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合の制御ＥＣＵ５０で行われる具体的な処理について説明する。なお、前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合の制御ＥＣＵ５０で行われる具体的な処理は、上記の実施形態における図４のステップ１１８のヨー角加速度増加制御と、ステップ１２０のヨー角加速度減少制御が異なるのみで他の処理については同一であるため、差異のみを説明する。
【００７８】
まず、前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合のヨー角加速度増加制御について説明する。図９は、前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合の制御ＥＣＵ５０で行われるヨー角加速度増加制御の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図５と同一処理については同一符号を付して説明する。
【００７９】
ステップ２００では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪作動余裕が大きいか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２の残りの作動量が予め定めた大作動量より大きいか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ２０２へ移行し、否定された場合にはステップ２０３へ移行する。
【００８０】
ステップ２０２では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪のみ操舵制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動して前輪の舵角を増加することにより、トラクタ１２に発生するヨー加速度を増加させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００８１】
また、ステップ２０３では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪操舵及び前後輪制動の余裕が中程度であるか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２と前輪及び後輪を制動するアクチュエータの各々の作動状態から作動余裕がそれぞれ予め定めた中作動量（予め定めた作動量範囲）であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ２０５へ移行し、否定された場合にはステップ２０７へ移行する。
【００８２】
ステップ２０５では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪の操舵と、前輪及び後輪の制動を制御して一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動して前輪の舵角を増加し、かつ前輪及び後輪の制動を発生するアクチュエータを駆動して内輪側に制動を発生することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を増加させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００８３】
ステップ２０７では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪の操舵余裕が小程度、かつ前輪及び後輪制動の余裕が大程度であるか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２及び前輪及び後輪を制動するアクチュエータの各々の作動状態から、前輪の操舵余裕が予め定めた小作動量（予め定めた作動量より小さい作動量）、かつ前輪及び後輪制動の作動余裕が予め定めた大作動量であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ２０９へ移行し、否定された場合には前輪操舵と、前輪及び後輪制動の作動余裕が共に小作動量と判断してステップ２１２へ移行する。
【００８４】
ステップ２０９では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪及び後輪制動のみ制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、前輪及び後輪の制動を発生するアクチュエータを駆動して前輪と後輪の内輪側に制動を発生することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を増加させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００８５】
ステップ２１２では、ＣＰＵ５０Ａが、制御を停止して、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。
【００８６】
次に、前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合のヨー角加速度減少制御の詳細について説明する。図１０は、前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する場合の制御ＥＣＵ５０で行われるヨー角加速度減少制御の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図６と同一処理については同一符号を付して説明する。
【００８７】
ステップ３００では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪作動余裕が大きいか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２の残りの作動量が予め定めた大作動量より大きいか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３０２へ移行し、否定された場合にはステップ３０３へ移行する。
【００８８】
ステップ３０２では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪のみ操舵制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動して前輪の舵角を減少することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を減少させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００８９】
また、ステップ３０３では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪操舵及び前後輪制動の余裕が中程度であるか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２と前輪及び後輪を制動するアクチュエータの各々の作動状態から作動余裕がそれぞれ予め定めた中作動量（予め定めた作動量範囲）であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３０５へ移行し、否定された場合にはステップ３０７へ移行する。
【００９０】
ステップ３０５では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪の操舵と、前輪及び後輪の制動を制御して一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、ＶＧＲＳアクチュエータ２２を駆動して前輪の舵角を減少し、かつ前輪及び後輪の制動を発生するアクチュエータを駆動して前輪及び後輪の外輪側に制動を発生することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を減少させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００９１】
ステップ３０７では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪の操舵余裕が小程度、かつ前輪及び後輪制動の余裕が大程度であるか否かを判定する。該判定は、ＶＧＲＳアクチュエータ２２と、前輪及び後輪を制動するアクチュエータの各々の作動状態から、前輪の作動余裕が予め定めた小作動量（予め定めた作動量より小さい作動量）、かつ前輪及び後輪制動の作動余裕が予め定めた大作動量であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ３０９へ移行し、否定された場合には前輪及び後輪制動の作動余裕が共に小作動量と判断してステップ３１２へ移行する。
【００９２】
ステップ３０９では、ＣＰＵ５０Ａが、前輪及び後輪制動のみ制御を行って一連の処理をリターンして、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。すなわち、前輪及び後輪の制動を発生するアクチュエータを駆動して外輪側に制動を発生することにより、トラクタ１２に発生するヨー角加速度を減少させて、単車の場合の挙動に実車のトラクタ１２の挙動を近づける。
【００９３】
ステップ３１２では、ＣＰＵ５０Ａが、制御を停止して、他の処理またはステップ１００からの処理を行う。
【００９４】
なお、上記では、前後輪の操舵を制御して、トラクタ１２の挙動を制御する例と、前輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御する例とを説明したが、それぞれを組み合わせて、前後輪の操舵と前輪及び後輪の制動を制御してもよい。例えば、上記の実施形態において、前輪及び後輪の作動余裕が共に小作動量と判定された場合に、ステップ２１２及びステップ３１２において制御を停止するのではなく、後輪の操舵と、前輪及び後輪の制動を共に制御して、ヨー角加速度を増加または減少させてもよい。
【００９５】
また、上記の実施形態における制御ＥＣＵ５０で行われる処理は、プログラムを実行することにより行われるソフトウエア処理としてもよいし、ハードウエアで行う処理としてもよい。或いは、ソフトウエア及びハードウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。また、ソフトウエアの処理とした場合には、プログラムを各種記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。
【００９６】
さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００９７】
１０    牽引車挙動制御装置
１１    連結車
１２    トラクタ（牽引車）
１４    トレーラ（被牽引車）
１６    車速センサ（車速検出部）
１８    舵角センサ（舵角検出部）
２０、２８    加速度・姿勢角センサ
２２    ＶＧＲＳアクチュエータ
２４    ＡＲＳアクチュエータ
３０    単車挙予測部（予測部）
３２    予測乖離計算部（制御部）
３４    制御量計算部（制御部）
４２    最適制御部（制御部）
４４    単車連結車差異予測部（予測部及び制御部）
５０    制御ＥＣＵ（予測部及び制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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