JP7229128B2

JP7229128B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP7229128B2
Application number: JP2019159687A
Authority: JP
Inventors: 崇橋爪; 隆一木全
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2023-02-27
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: JP2021037821A; US11673572B2; US20210061302A1

Description

本発明は、例えば自律的に走行する車両を制御するための車両制御装置に関する。

運転者なしで貨物を搬送する無人搬送車が提案されている（例えば特許文献１参照）。この無人搬送車は、貨物を積載した状態で自律走行し、目的位置で停止する。そして特許文献１の無人搬送車は、車体下部の停止位置検出用センサによりを持ち、磁気の水平成分を検出すると減速し、磁気の垂直成分を検出すると停止する。

特開平０９－１６０６４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、停止時の荷崩れを防止するには減速と停止と別々に設定しなければならなかった。また発進時や旋回時、登坂時や降坂時の荷崩れには対応していない。

本発明は上記実施形態に鑑みて成されたもので、荷崩れの生じる可能性のある様々な状況に対応して、荷崩れを防止する車両制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。すなわち本発明の一側面によれば、積載物を積載するための積載部と、
前記積載物の重心位置を推定するための重量センサと、
駆動部と、
前記駆動部を制御して車両の自律走行を制御するための制御部と
を有する車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重量センサにより測定した重量に基づいて前記積載物の前記車両の進行方向についての重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて前記車両の加速および／または減速の加速度を制御し、
前記制御部は、前記重心の位置が前記車両の重心よりも前にある場合には、前記車両の減速の加速度を制限し、前記重心の位置が前記車両の重心よりも後にある場合には、前記車両の加速の加速度を制限する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
さらに本発明の他の側面によれば、積載物を積載するための積載部と、
前記積載物の重量を測定するための重量センサと、
駆動部と、
前記駆動部を制御して車両の自律走行を制御するための制御部と
を有する車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重量センサにより測定した前記車両の前後方向についての前記積載物の重量差に基づいて前記車両の加速および減速の加速度を制御し、
前記重量差が、前記積載部前方に取り付けられた前記重量センサ側が大きくなる方向で閾値を超える場合には、前記車両の減速の加速度を制限し、前記積載部後方に取り付けられた前記重量センサ側が大きくなる方向で閾値を超える場合には、前記車両の加速の加速度を制限する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

また本発明の他の側面によれば、積載物を積載するための積載部と、
前記積載物の重心位置を推定するための重量センサと、
駆動部と、
前記駆動部を制御して車両の自律走行を制御するための制御部と
を有する車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重量センサにより測定した重量に基づいて前記積載物の重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて、前記車両が傾斜を登坂または降坂する際の進行方向を制御する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

本発明によれば、荷崩れの生じる可能性のある様々な状況に対応して、荷崩れを防止することができる。

実施形態に係る車両の側面からの外観図である。実施形態に係る車両の制御構成を示すブロック図である。実施形態に係る車両の自律走行の手順および地図情報の模式的な例を示す図である。実施形態に係る車両の加速度の制限値を設定する例を示すフローチャートである。実施形態に係る車両の加減速及び旋回時の制御例を示すフローチャートである。実施形態に係る車両の加減速及び旋回時の速度と旋回角度の一例を示す図である。実施形態に係る車両の旋回時の速度と旋回角度の他の例を示す図である。実施形態に係る車両の登坂及び降坂時の制御例を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

［第１の実施形態］
●車両の構成
図1は本実施形態に係る自律走行車両１（以下、単に車両１と称することもある。）の側面図（A）および上面図（B）である。本実施形態の車両1は、制御部や動力源などを内蔵した本体１１と、クローラ１５とを備えた装軌車両である。クローラ１５は、動力源により駆動される起動輪１９と、起動輪１９により駆動される履帯１３などにより構成される。また本体１１には、進行方向を中心として一定の範囲を撮影するカメラ１７を備えており、撮影した画像は走行制御に用いられる。すなわち、カメラ１７は、車両１の外部の情報を取得する外部情報取得部として機能する。本体１１には、図２に示す制御系や駆動系が収められている、車両１は、その駆動系として内燃機関であるエンジンと電気モータとを組み合わせたハイブリッド車両であり、エンジンで発電し、その電気で電気モータを駆動する。車両１は本例では無人での自律走行が可能であり、その上部は貨物を積載可能な構造となっている。そのため積載した貨物（積載物）を固定するための部材や落下防止のためのケージなどを備えていてもよいが、図１ではそれらを省略した。

また、上面には積載用の天板が設けられており、その下側には４つの重量センサ１８R、１８L、１８F、１８Ｔ（重量センサ１８と総称することもある。）が設けられている。重量センサ１８R、１８Lは進行方向に対して前後の中央部のそれぞれ左右に設けられ、重量センサ１８Ｆ、１８Ｔは左右の中央部のそれぞれ前後に設けられている。このため、重量センサ１８は積載された貨物の総重量を検知できるのみならず、前後方向と左右方向の重量バランスを検知することができる。前後方向のバランスは重量センサ１８Ｆ、１８Ｔにより検知したそれぞれの重量の差により、前後方向のバランスは重量センサ１８Ｆ、１８Ｔにより検知したそれぞれの重量の差により示される。

図２は車両1のブロック図である。自律制御部２０１が駆動系を制御することで自律走行が実現される。まず駆動系について説明する。エンジン２０３は、ジェネレータ２０５を駆動して発電する内燃機関である。なおジェネレータ２０５はエンジン２０３のスタータモータを兼ねている。エンジンの回転はＥＣＵ２１１の制御の下で、電子ガバナ２０７により制御される。ジェネレータ２０５で発電された電気はバッテリ（二次電池）２０９に充電される。バッテリ２０９に蓄えられた電気はドライバ２１３R、２１３Lを介してモータ２１５R、２１５Lそれぞれに供給される。モータ２１５R、１２５Lはそれぞれ、左右それぞれの起動輪１９を駆動する。ドライバ２１３R、２１３Lは対応するモータ２１５R、２１５Lへ供給する電流を制御する。モータ２１５R、１２５Lが例えば三相誘導モータであれば、ドライバ２１３R、２１３Lはバッテリからの直流電流を交流に変換するインバータを有してもよい。それにより交流電流の電圧や周波数をＥＣＵ２１１による制御に応じて変え、それぞれの起動輪１９の回転速度やトルクを制御してよい。

左右のモータやドライバはそれぞれ独立しており、左右の起動輪１９を互いに独立して駆動できる。もちろん他の方式のモータであってもそれに適したドライバを採用することで、そのトルクや速度を制御することができる。左右のモータ２１５Ｒ、２１５Ｌの回転差により車両１は左右へ旋回するため、ＥＣＵ２１１は、自律制御部２０１による制御に応じてモータ２１５Ｒ、２１５Ｌを制御し、指示に応じた速度や操舵を行う。またＥＣＵ２１１はやエンジン２０３の停止や始動などの運転状態を制御して、必要に応じて発電を行う。なお本実施形態では、バッテリの充電はＥＣＵ２１１により制御されるものとする。なお図２ではＥＣＵ２１１は一つであるが、制御対象に応じて複数の独立したＥＣＵを設け、それらをひとつのＥＣＵにより統合する構成を採用してもよい。そのためにＥＣＵ２１１は、例えば図4、図5に示した手順のプログラムを実行できる。さらに図１に示した４つの重量センサ１８（図2ではまとめて示した）がＥＣＵ２１１に接続され、検知した重量がＥＣＵ２１１に入力される。

次に自律制御部２０１について説明する。ＧＰＳ受信部２１９はＧＰＳ衛星からの信号を受信してＥＣＵ２１１に入力する位置検出デバイスの一例である。あるいはＧＰＳ受信部２１９が現在位置を特定し、特定した現在位置をＥＣＵ２１１に入力してもよい。カメラ１７は図１のカメラ１７と同じものであり、進行方向（前方ともいう。）の画像を撮影して障害物や標識等を監視する。カメラ１７がステレオカメラであれば、視差に基づいて対象までの距離を推定できる。これにより進行方向の傾斜、特に登りの傾斜を推定できる。また後方や側方の監視のためのカメラをさらに設けてもよい。センサ２２３は種々のセンサを含んでいてよく、そのセンサには例えば方位センサや傾斜センサ、加速度センサなど、制御のために必要なセンサ類を含んでよい。もちろん例示したセンサに限らず、必要なセンサを含めることができる。

地図情報２１７は、たとえば書き換え可能ＲＯＭやハードディスクなどの不揮発性のメモリに記憶した、車両１が利用される領域をカバーする地図情報であり、車両１が走行する経路や施設、障害物、領域の区分等に関する情報が含まれていてよい。領域の区分には後述するエンジン運転禁止エリアやエンジン運転許可エリアが含まれる。エンジン運転禁止エリアのみを定め、それ以外のエリアをエンジン運転許可エリアとしてもよいし、逆にエンジン運転許可エリアのみを定め、それ以外のエリアをエンジン運転禁止エリアとしてもよい。また地図情報には経路の勾配（傾斜）を含めてもよい。勾配には方向を示してもよいが、本例では傾斜の値のみとし、傾斜の方向を含めなくともよい。なおエンジン運転とは内燃機関であるエンジン２０３を動かすことであり、エンジン運転禁止エリアとはエンジン２０３を運転してはならないエリアを示す。自律制御部２０１は、目的地が不図示の操作部や通信部などから設定されると地図情報２１７に基づいて現在地から目的地までの経路を決定し、その経路に沿って走行するよう駆動部を制御する。

指示ユニット２２１は、ＧＰＳ受信機２１９から取得した現在位置や、カメラ１７、種々のセンサ２２３等で取得した車両１の周囲の状況、決定された走行経路、地図情報２１７などに基づいて、速度や操舵角を決定し、駆動系のＥＣＵ２１１に対して指示信号を入力する。それを受けたＥＣＵ２１１が、指示された速度や操舵角となるようモータ２１５Ｒ，２１５Ｌを制御する。

●自律走行の概略
図３（Ａ）に車両１が自律走行する際の手順の概略を示す。この手順は自律制御部２０１の特に指示ユニット２２１により実行される。まず操作者による操作部２０１を介した目的地の設定を受け付ける（Ｓ３０１）。目的地の設定は、たとえば現在地付近の地図を表示し、地図上で目的地を指定させたり、あるいは、座標や住居表示などで指定させたりしてもよい。指示ユニット２２１ではＧＰＳ受信部２１９により受信したＧＰＳ信号から現在地を決定し、現在地から目的地までの経路を決定する（Ｓ３０３）。経路としては例えば道路（あるいは通路）に沿った経路を決定してよい。また目的地ごとに予め定義した経路を、指定された目的地に応じた経路として決定してもよい。そして、走行開始の指示に応じて、モータ２１５Ｒ、２１５Ｌを駆動すべく指示信号をＥＣＵ２１１に入力して、決定した経路に沿った走行を開始する（Ｓ３０５）。走行中には、ＧＰＳ受信部２１９により現在地の位置情報（現在位置）を取得し、決定した経路に沿って走行するよう進行方向が制御される。さらにカメラ１７により進行方向を中心とした周囲を監視し、障害物を発見したなら、それを避ける、或いは停止する、或いは減速するといった制御が行われる。

図３（Ｂ）に地図情報２１７に基づいて決定された経路の例を示す。目的地３１１はステップＳ３０１で設定された目的地である。現在地３１５はステップＳ３０３で取得した現在地であり、経路３１３は現在地３１５と目的地３１１とを結ぶ、地図情報２１７上の経路である。経路の決定は、たとえば現在地と目的地とを結ぶ道路（あるいは通路）のうち最短の経路や、目的地に応じて予め決定されている経路を選択すればよい。ここで、経路３１３は公道とは限らず、また車両１が車輪ではなくクローラを持つ車両であることから、経路３１３の途中には、荷崩れの原因となるカーブや傾斜があり得る。

そこで車両１は、重量センサにより車両１に積載された貨物の重心をチェックし、荷崩れを起こす原因となり得る動作が指示されると、あるいは荷崩れの原因となり得る傾斜を走行する予定があると、荷崩れを防止するための予防的な制御を行う。その制御には、発進時及び停止時の縦方向の加速度の制限と、旋回時の横方向の加速度の制限と、登坂時及び降坂時の重心位置の移動と、を含む。発進時及び停止時の縦方向の加速度の制限には、具体的には急発進と急停止の防止を含む。旋回時の横方向の加速度の制限には、旋回半径の制限や旋回速度の制限を含む。登坂時及び降坂時の重心位置の移動には、進行方向の反転を含む。なお本実施形態では、車両１はエンジンとバッテリという２つの重量物を備えており、これらをバランス良く配置することで重心位置を車両の中央とするよう構成されているものとする。またエンジンの燃料タンクを車両中央に配置すれば、その増減による重心の移動を防ぐことができ、本例ではそのように構成されているものとする。すなわち車両１は空荷の状態では重心が車両の中央にあり、重心位置の偏りは貨物の積載状態に依存する。

●加速度制限の設定
図４に本実施形態にかかる、ＥＣＵ２１１により実行される、車両1の発進直前の制御手順を示す。この手順は、車両１に対して発進が指示された際に、発進動作を開始する直前に実行されてよい。まず４つの重量センサ１８によりそれぞれの負荷（重量）を取得し、そのうち車両前方の重量センサ１８Fと車両後方の重量センサ１８Tとで検知したそれぞれの値の差分が基準値未満であるか判定する（Ｓ４０１）。ここで基準値は、貨物の重心が車両前後方向のほぼ中央にあることを示す値であり、例えば実験的に決定してよい。また、貨物の重量が重いほどより大きな差が許容されることから、ステップＳ４０１では、前後の重量差そのものではなく、「前後の重量差／貨物の重量」求め、その値を基準値との比較の対象としてもよい。貨物の重量は、たとえば４つの重量センサの値の総和でよい。以下の説明では図４の通り、ステップＳ４０１では前後の重量センサによりそれぞれ検知した重量の差そのものを基準値と比較するものとして説明する。

さてステップＳ４０１で前後の重量差が基準値以上であると判定した場合、前重量が後重量を超えているか判定する（Ｓ４０３）。そうであれば、すなわち前重心であれば、後方への加速度制限値を設定する（Ｓ４０５）。一方、前重量が後重量を超えていなければ、すなわち後重心であれば、前方への加速度制限値を設定する（Ｓ４０７）。なお前重量と後重量との差を求めれば前重心と後重心とは正負の符号で表されるので、差の値に応じた加速度制限値を設定すればよい。加速度制限値の具体的な値は、たとえば実験的に定めてよい。これは左右についても同様である。なお左右とは車両の進行方向に直交する方向であり、本例では車両の前方を向いた状態での左右を指す。

次に左右の重量センサによりそれぞれ検知した重量の差が基準値未満であるか判定する（Ｓ４０９）。ステップＳ４０９で左右の重量差が基準値以上であると判定した場合、左重量が右重量を超えているか判定する（Ｓ４１１）。そうであれば、すなわち左重心であれば、右方への加速度制限値を設定する（Ｓ４１３）。一方、左重量が右重量を超えていなければ、すなわち右重心であれば、左方への加速度制限値を設定する（Ｓ４１５）。なお左重量と右重量との差を求めれば左重心と右重心とは正負の符号で表されるので、差の値に応じた加速度制限値を設定すればよい。なお左右への加速度は例えば旋回時の向心力によりもたらされる。その向心力を制限するために旋回半径や速度が制限される。向心力Ｆは、車両1の質量ｍ、速度ｖ、旋回半径ｒにより、Ｆ＝ｍｖ²／ｒとなる。向心力Ｆにより生じる加速度ａは、Ｆ＝ｍａから、ａ＝ｖ²／ｒとなる。加速度ａの制限値をａlmtとすると、走行中の速度ｖからｒ＝ｖ²／ａlmtが求められる。そこでステップＳ４１３、S４１５では、加速度制限値の代わりに、加速度制限値に対応した速度ｖと半径ｒとの対応表を、たとえば所定速度刻みで設定してもよい。

以上のようにして、各方向に対する加速度制限値を必要に応じて設定できる。このようにして設定された加速度制限値は、加速、減速、左右への旋回時に参照され、車両1の走行の制御が行われる。次にその制御手順の一例を示す。

●走行（運転）の制御
図５に、車両1が発進後に自律制御部２０１からの指示に応じてＥＣＵ２１１が実行する制御手順の一例を示す。指示を受信すると、それが加減速に関する指示であるか判定する（Ｓ５０１）。加減速に関する指示であると判定すると、前後方向の加速度制限値が、図4のステップＳ４０５またはＳ４０７で設定されているか判定する（Ｓ５０３）。設定されているなら、その制限値に従って加減速を制御する（Ｓ５０５）。この制御は、開ループ方式であってもよいし、閉ループ方式であってもよい。開ループ方式であれば、加速時には加速度制限値に応じたモータへの電流制限や、減速時には加速度制限値に応じた制動の程度などを予め決めておくなどして、加速や減速を制御する。閉ループ方式であれば、加速度センサで前後方向への加速度を検知しながら加速及び原則をフィードバック制御する。

一方図4のステップＳ４０５またはＳ４０７で加速制限値が設定されていない場合には、既定値の加速制限に従って加減速を制御する。既定値の制限がない場合には、指示に応じて加速及び減速を行ってよい。

ステップＳ５０１で加減速に関する指示ではないと判定すると、旋回の指示であるか判定する（Ｓ５０９）。旋回の指示であると判定すると、左右方向の加速度制限値が、図4のステップＳ４１３またはＳ４１５で設定されているか判定する（Ｓ５１１）。設定されているなら、その制限値に従って旋回時の速度および半径またはそのいずれかを制御しつつ旋回する（Ｓ５１３）。本例では、加速度制限値に応じて半径を制御する。また本例では加速度制限値に応じた決定した旋回半径で旋回するが、その最中に横方向の加速度を監視し、加速度制限値を超えていたなら速度を下げるなどのフィードバック制御を行ってもよい。

一方図4のステップＳ４１３またはＳ４１５で加速制限値が設定されていない場合には、既定値の加速制限に従って旋回を制御する。既定値の制限がない場合には、指示に応じて（たとえば指示された半径と速度で）旋回を行ってよい。受信した指示が加減速でも旋回でもない場合には、指示に応じた制御を行う（Ｓ５１７）。たとえば発進の指示を受けた場合には、Ｓ５１７において図4の手順を実行することになる。

図６に加速度制限の一例を示す。図６（Ａ）は加減速の制御の例である。図６（Ａ）において、実線は、自律制御部２０１からの指令速度６０１と時間との関係を示す。破線は、ＥＣＵ２１１による実速度６０２と時間との関係を示す。図４に示した通り貨物の重心位置に応じて前後いずれかに加速度制限値は設定されるが、図６（Ａ）では、説明のために前後両方向に対して加速度の制限値が設定された例を示す。実速度６０２による加速時及び減速時の加速度の絶対値は、いずれも、指令速度６０１による加速度の絶対値と比較して小さい値となっている。このように、指示された加速度を、実際の加速度で上書きするように制御が行われる。これにより前後の縦方向の加速度を緩和し、走行中の荷崩れを生じにくくする。

図６（Ｂ）は旋回の制御の例である。図６（Ｂ）の旋回角度とは、車両に対する相対的な方向ではなく、絶対的な方向を示す値であってよい。たとえば０は車両１の旋回前の進行方向であり、それを基準にした方向を示している。すなわち図６（Ｂ）は、直進状態から旋回して方向を変えてから直進し、その後反対方向に旋回して元の方向に向けて直進する様子を示している。図６（Ｂ）において、実線は、自律制御部２０１からの指令角度６０３と時間との関係を示す。破線は、ＥＣＵ２１１による実角度６０４と時間との関係を示す。図４に示した通り貨物の重心位置に応じて左右いずれかに加速度制限値は設定されるが、図６（Ｂ）では、説明のために左右両方向に対して加速度の制限値が設定された例を示す。実角度６０４による旋回は時間に対する旋回角度の変化が小さく、これは指令角度での旋回よりも旋回半径が小さいことを示している。このように、指示された旋回角度（あるいは旋回半径）を、実際の旋回角度（あるいは旋回半径）で上書きするように制御が行われる。これにより左右の横方向の加速度を緩和し、走行中の荷崩れを生じにくくする。

以上のように、貨物の重心位置に応じて前後左右への加速度を制限することで、走行中の荷崩れを防止することができる。なお加速度制限値は一つの値を定めてその値を設定してもよいが、車両の重心位置に対する貨物の重心位置のずれ量に応じた、連続的な値または離散的な値を設定してもよい。

●登坂及び降坂時の制御
本実施形態の車両１は、上述した加速度の制御のほか、登坂時及び降坂時に、より荷崩れを起こしにくくするための手順を実施することができる。その制御は、貨物の重心位置をより上にした状態で登坂および降坂を行うというものである。図８にＥＣＵ２１１によるその制御手順の一例を示す。図８の手順はＥＣＵ２１１により、自律制御部２０１からの登坂または後半の予定があることを示す指示に応じて実行される。自律制御部２０１は、地図情報またはカメラによる進行方向の画像から、進行方向に基準値を超えた傾斜の坂があると、それが登りか下りかに応じて、登坂または降坂の予定を示す指示をＥＣＵ２１１に送信する。図８の手順はそれを受信したＥＣＵ２１１が実行する。

指示を受信したＥＣＵ２１１は、指示が、基準値を超える傾斜の登坂予定を示す指示であるか否かを判定する（Ｓ８０１）。該当する指示であれば、現在の貨物の前重量センサにより検知した重さが、後重量センサにより検知した重さ未満であるか、すなわち後重心であるか判定する（Ｓ８０３）。後重心であれば前進中であるか判定する（Ｓ８０５）。前進中であれば、この先にある登坂路において、車両の重心に対して貨物の重心が傾斜の下側になる。そこで１８０度の方向転換を行うが、その間は自律制御部２０１からの指示があっても即座に従えないので、まず１８０度の旋回を行うことを自律制御部２０１に通知する（Ｓ８０７）。そのあとで１８０度の旋回を行い（Ｓ８０９）、旋回が完了したことを自律制御部２０１に通知する（Ｓ８１１）。

なお１８０度の旋回は、本実施形態の履帯式車両であれば片側のクローラを停止した状態で旋回する信地旋回や、左右のクローラを互いに反転させる超信地旋回により行ってもよい。また旋回の完了は方位センサにより判定すればよい。旋回後は、旋回前に進行していた方向への走行を続行する。すなわち旋回前に前進していた場合には、旋回後には後退することになり、後退していれば旋回後には前進する。

一方ステップＳ８０３で前の重量が後の重量以上であると判定した場合、すなわち前重心であると判定した場合には、後進中であるか判定する（Ｓ８１７）。後進中であれば、この先にある登坂路において、車両の重心に対して貨物の重心が傾斜の下側になる。そこで後進中の場合にはステップＳ８０７に分岐して１８０度旋回を行い、重心位置を進行方向に向ける。

一方ステップＳ８０１で基準値を超える傾斜の登坂予定を示す指示ではないと判定した場合には、基準値を超える傾斜の降坂予定を示す指示であるか判定する（Ｓ８１３）。該当する指示であれば、現在の貨物の後重量センサにより検知した重さが、前重量センサにより検知した重さ未満であるか、すなわち前重心であるか判定する（Ｓ８１５）。前重心であれば前進中であるか判定する（Ｓ８０５）。前進中であれば、この先にある降坂路において、車両の重心に対して貨物の重心が傾斜の下になる。そこでステップＳ８０７に分岐して１８０度の方向転換を行う。一方ステップＳ８１５において後重心と判定されたならステップＳ８１７に分岐して後進中か判定する。後重心で後進中なら、この先にある降坂路において、車両の重心に対して貨物の重心が傾斜の下側になる。そこでステップＳ８０７に分岐して１８０度の方向転換を行う。

以上のようにして車両の進行方向を１８０変え、それによって貨物の重心が車両の重心よりも上になるよう制御する。なお図８の手順で１８０度旋回を行った場合には、その後の運転は、自律制御部２０１が進行方向を逆転させた指示を送信してもよいし、ＥＣＵ２１１が受信した指示を、進行方向を逆転させた指示に変換してから実行してもよい。

［第１実施形態の変形例］
上記実施形態、特に図５、図６に示した制御の変形例を図７に示す。本変形例では、旋回時の加速度の制限を、旋回半径のみならず速度を調整することで実現する。上記実施形態では、左右の加速度制限値に応じて旋回半径を調整した。しかしながら旋回半径が変わると自律制御部２０１が設定した経路を外れる可能性がある。そこでその外れ量を小さくするために、本変形例では速度を低下させて、旋回半径をできるだけ指示に近づける。図７は本変形例に係る旋回時の旋回角度と速度との変化を示す一例である。上のグラフが旋回角度を、下のグラフが速度を示す。また上のグラフでは実線が指令角度７０１を、破線が実角度７０２を、下のグラフでは実線が指令速度７０３を、破線が実速度７０４を示す。

図７において、時刻ｔ１で旋回を開始するが、このとき左右の加速度制限値が設定されていると、旋回半径を制限値に合わせて大きくするとともに、減速する。ただし旋回半径を大きくする必要がなければ減速も必要ない。図７の例では、実線が線形に減速して時刻ｔ２で達した速度で、指示された旋回半径での旋回が可能となる。そこで、減速しつつ、現在の速度で加速度を制限値以内に収められる旋回半径で旋回する。なお減速時の加速度も縦方向の加速度制限値により制限されることはもちろんである。この旋回半径ｒと速度ｖ、加速度制限値ａlmtの関係は、ｒ＝ｖ²／ａlmtとなることは上述したとおりである。加速度制限値ａlmtは定数であり、旋回半径ｒは速度ｖの二乗に比例するので、EＣＵ２１１は、例えば速度ｖを一定のレートで下げつつ、上式に従ってｒが小さくなるように、旋回の外側の起動輪と内側の起動輪の速度を調整すればよい。

時刻ｔ２からｔ３まではその速度を維持しつつ、旋回角度を指示されたとおりに制御して旋回を行う。時刻ｔ３で予定された旋回を終了し、直進する。ここで元の指示速度に戻るまで、時刻ｔ３からｔ４まで加速する。時刻ｔ４からｔ５までは指示された速度で進行する。時刻ｔ５で、時刻ｔ１のときとは逆方向への旋回が指示される。あとは時刻ｔ１からｔ４までと、旋回の方向を除いて同様の制御を行えばよい。この間、速度の指示は変わっていないが、旋回の都度減速しており、その分だけ旋回半径を小さくできる。

このようにして、指示された経路からできるだけ外れないようにしつつ、設定した加速度制限値を守ることができる。なお、たとえば走行経路が予め決められた車両であれば旋回半径を変えることは困難であるから、本変形例において、旋回半径ｒは指示通りとし、速度のみを指示された速度から減速して、横方向の加速度が加速度制限値を超えないよう走行する。この場合、減速のための時間を要するので、自律制御部２０１は、旋回指示を実際の旋回に所定時間先行して送信するようにしてよい。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、重心の平面的な偏りを考慮して荷崩れを防止する制御を説明した。これに対して、重心の高さ方向の位置も、荷崩れを防止するために考慮することが望ましい。そこで本実施形態では貨物の重心位置を高さ方向についても特定する。高さ方向の重心位置は重量センサ１８の静的な値からは得られない。しかしながら、車両１を傾けた際の、傾き角度と重心位置の移動距離との関係から貨物の重心位置の高さを推定できる。そこで本実施形態では、斜面を走行する際に、傾斜センサでその傾斜の方向と角度とを検知し、さらに各重量センサ１８の値から、平面的な（たとえば図１（Ｂ）の上での）重心位置を求める。そしてその重心位置について、車両１がほぼ水平な路面にいた際に測定した重心位置からの方向と距離（ずれ）とを決定する。決定した方向に対する車両１の傾きをθ、重心位置のずれをＬ、重心の高さをｈとすると、ｔａｎθ＝Ｌ／ｈであり、ｈ＝Ｌ／ｔａｎθにより推定できる。

そして貨物の質量をｍとすれは、ｍｈ²が貨物の積載面状の軸まわりの慣性モーメントであり、本実施形態ではこの慣性モーメントを荷崩れしやすさの指標値とする。本例ではこの指標値が基準値を超えた場合には、前後左右の方向に関わらず、加速度が基準値に対応する上限を超えないよう制御する。すなわち、加速度が上限を超えないよう加減速及び旋回を制御する。そのため例えば、求めた慣性モーメントと基準値とを比較し、基準値を超えたなら各方向について共通の加速度制限値を設定する。そして図5の手順では、ステップＳ５０３、Ｓ５１１において、加速度制限値が設定されているか判定すればよい。

以上のようにして本実施形態では荷崩れを防止する。登坂時及び降坂時における制御は第1実施形態と同様であってよい。なお上記例では重心の高さを傾斜を利用して測定するので、重量センサの下に、天板を傾けるためのジャッキを備えてもよい。このジャッキによって重量センサごと天板を傾斜させることで、傾斜の小さい場所においても貨物の重心位置を高さ方向について推定できる。

［第１、第２実施形態に共通の変形例］
第１及び第２の実施形態に共通ないくつかの変形例について説明する。
（１）車両1は通常のタイヤを駆動輪と操舵輪とする装輪車両であってもよく、その場合には駆動用の電気モータは1つであってもよい。その代わりに車両１は操舵輪を左右に操舵するための操舵機構を備える。また車両１は、貨物に代えて、あるいは貨物に加えて乗員が搭乗できてもよい。

（２）車両１は地図と周辺の情報とに基づいて自律的に走行できるものとしたが、走行可能な経路は予め決められていてもよい。たとえば、走行経路に沿って磁気的なマーカを敷設しておき、車両１がそのマーカを検知して、経路に沿って走行するような車両であってもよい。この場合、基準値を超える傾斜はその経路に沿った二次元的な区間として特定することができる。このようにすることで、自律走行に必要な構成を簡略化することができる。

（３）基準値を超える傾斜の特定は位置情報に基づいて行っていたが、標識に基づいてもよい。たとえば、車両1が走行可能な経路に基準値を超える傾斜があれば、その手前に基準値を超える傾斜を予告する標識を設定しておく。車両１がカメラ１７で撮影した画像から基準値を超える傾斜を予告する標識を検知する。そしてその標識を検知した場合には、基準値を超える傾斜に進入するものとしてエンジンを運転して発電する。こうすることで、基準値を超える傾斜に進入する予定があれば予めバッテリを充電することができる。なお標識はカメラ１７で認識する視覚的なものでなくともよく、たとえば磁気的なマーカを埋め込み、それを磁気的に検出することで標識としてもよい。このようにすることで、基準値を超える傾斜に進入することの予測をより簡単に行うことができる。

（４）上記実施形態では駆動源はモータとしたが、内燃機関のみであってもよい。

●実施形態のまとめ
以上説明した本実施形態をまとめると以下のとおりである。
（１）本発明の第１の態様によれば、積載物を積載するための積載部と、
前記積載物の重心位置を推定するための重量センサと、
駆動部と、
前記駆動部を制御して車両の自律走行を制御するための制御部と
を有する車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重量センサにより測定した重量に基づいて前記積載物の重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて前記車両の加速度を制御する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、重心位置に応じて車両の加速度を制限でき、不崩れを防止することができる。
（２）本発明の第２の態様によれば、（１）の車両制御装置であって、
前記制御部は、前記車両の進行方向についての前記重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて、前記車両の加速および／または減速の加速度を制御する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、車両の前後方向の重心位置に応じて加減速時の加速度を制限でき、加減速時に荷崩れを防止できる。
（３）本発明の第３の態様によれば、（２）の車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重心の位置が前記車両の重心よりも前にある場合には、前記車両の減速の加速度を制限し、前記重心の位置が前記車両の重心よりも後にある場合には、前記車両の加速の加速度を制限する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、車両の前後方向の重心位置に応じて加減速時の加速度を制限でき、加減速時に荷崩れを防止できる。
（４）本発明の第４の態様によれば、（１）乃至（３）のいずれかの車両制御装置であって、
前記制御部は、前記車両の進行方向に直交する方向についての前記重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて、前記車両の旋回の加速度を制御する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、車両の前左右後方向の重心位置に応じて旋回時の加速度を制限でき、旋回時の荷崩れを防止できる。
（５）本発明の第５の態様によれば、（４）の車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重心の位置が前記車両の重心よりも右にある場合には、前記車両の右旋回の加速度を制限し、前記重心の位置が前記車両の重心よりも左にある場合には、前記車両の左旋回の加速度を制限する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、車両の前左右後方向の重心位置に応じて旋回時の加速度を制限でき、旋回時の荷崩れを防止できる。
（６）本発明の第６の態様によれば、（４）または（５）の車両制御装置であって、
前記制御部は、前記車両の旋回の加速度を、旋回半径または旋回時の速度またはその両方を調整することにより制限する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、旋回時に走行軌道を維持しつつ、または走行速度を維持しつつ。またはその両方を変えて旋回時の加速度を制限でき、旋回時の荷崩れを防止できる。
（７）本発明の第７の態様によれば、（１）の車両制御装置であって、
前記制御部は、高さ方向についての前記重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて、前記車両の加速および／または減速の加速度を制御する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、積載物の重心の高さに応じて加速度を制限して荷崩れを防止することができる。
（８）本発明の第８の態様によれば、積載物を積載するための積載部と、
前記積載物の重心位置を推定するための重量センサと、
駆動部と、
前記駆動部を制御して車両の自律走行を制御するための制御部と
を有する車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重量センサにより測定した重量に基づいて前記積載物の重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて、前記車両が傾斜を登坂または降坂する際の進行方向を制御する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、坂道では重心位置を坂の上側にした状態で走行でき、荷崩れを防止できる。
（９）本発明の第９の態様によれば、（８）の車両制御装置であって、
前記制御部は、前記車両の進行方向についての前記重心の位置を推定し、登坂または降坂時に、前記重心の位置が、前記車両の重心の位置よりも高くなるように前記車両の進行方向を制御する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、登坂時でも降坂時でもかわることなく重心位置を坂の上側にした状態で走行でき、荷崩れを防止できる。
（１０）本発明の第１０の態様によれば、（９）の車両制御装置であって、
前記制御部は、現在の進行方向では、登坂または降坂時に、前記重心の位置が前記車両の重心の位置よりも低くなる場合には、前記車両の方向を前後で反転するように旋回させ、旋回前と同じ方向へと走行するよう前記車両の走行を制御する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
これにより、重心位置を坂の上側にするように車両を反転させて走行でき、荷崩れを防止できる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１車両、２０３エンジン、２０９、バッテリ、２１１ＥＣＵ、２１７地図情報、２１５Ｒ，２１５Ｌモータ

Claims

積載物を積載するための積載部と、
前記積載物の重心位置を推定するための重量センサと、
駆動部と、
前記駆動部を制御して車両の自律走行を制御するための制御部と
を有する車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重量センサにより測定した重量に基づいて前記積載物の前記車両の進行方向についての重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて前記車両の加速および／または減速の加速度を制御し、
前記制御部は、前記重心の位置が前記車両の重心よりも前にある場合には、前記車両の減速の加速度を制限し、前記重心の位置が前記車両の重心よりも後にある場合には、前記車両の加速の加速度を制限する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置であって、
前記制御部は、前記車両の進行方向に直交する方向についての前記重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて、前記車両の旋回の加速度を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
積載物を積載するための積載部と、
前記積載物の重量を測定するための重量センサと、
駆動部と、
前記駆動部を制御して車両の自律走行を制御するための制御部と
を有する車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重量センサにより測定した前記車両の前後方向についての前記積載物の重量差に基づいて前記車両の加速および減速の加速度を制御し、
前記重量差が、前記積載部前方に取り付けられた前記重量センサ側が大きくなる方向で閾値を超える場合には、前記車両の減速の加速度を制限し、前記積載部後方に取り付けられた前記重量センサ側が大きくなる方向で閾値を超える場合には、前記車両の加速の加速度を制限する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項３に記載の車両制御装置であって、
前記制御部は、
前記車両の進行方向に直交する方向についての前記積載物の重量差に基づいて、前記車両の旋回の加速度を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項２または４に記載の車両制御装置であって、
前記制御部は、
前記車両の進行方向に直交する方向についての前記積載物の重量差が、前記積載部右方に取り付けられた前記重量センサ側が大きくなる方向で閾値を超えた場合には、前記車両の左旋回の加速度を制限し、
前記重量差が、前記積載部左方に取り付けられた前記重量センサ側が大きくなる方向で閾値を超えた場合には、前記車両の右旋回の加速度を制限する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項４または５に記載の車両制御装置であって、
前記制御部は、前記車両の旋回の加速度を、旋回半径または旋回時の速度またはその両方を調整することにより制限する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１または３に記載の車両制御装置であって、
前記制御部は、高さ方向についての前記積載物の重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて、前記車両の加速および／または減速の加速度を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
積載物を積載するための積載部と、
前記積載物の重心位置を推定するための重量センサと、
駆動部と、
前記駆動部を制御して車両の自律走行を制御するための制御部と
を有する車両制御装置であって、
前記制御部は、前記重量センサにより測定した重量に基づいて前記積載物の重心の位置を推定し、前記重心の位置に応じて、前記車両が傾斜を登坂または降坂する際の進行方向を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項８に記載の車両制御装置であって、
前記制御部は、前記車両の進行方向についての前記重心の位置を推定し、登坂または降坂時に、前記重心の位置が、前記車両の重心の位置よりも高くなるように前記車両の進行方向を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項９に記載の車両制御装置であって、
前記制御部は、現在の進行方向では、登坂または降坂時に、前記重心の位置が前記車両の重心の位置よりも低くなる場合には、前記車両の方向を前後で反転するように旋回させ、旋回前と同じ方向へと走行するよう前記車両の走行を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。