JP4129100B2 - 車両の自動操舵装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライバーのステアリング操作によらずに車両を自動的に駐車するための車両の自動操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる車両の自動操舵装置は特開平４−５５１６８号公報、特開平１１−７８９３６号公報により既に知られている。これらの車両の自動操舵装置は、従来周知の電動パワーステアリング装置のステアリングアクチュエータを利用し、予め記憶した車両の移動距離と転舵角との関係に基づいて前記ステアリングアクチュエータを制御することにより、バック駐車や縦列駐車を自動で行うようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものは予め記憶した車両の移動距離と転舵角との関係に基づいてステアリングアクチュエータを制御するので、自動操舵制御中に車輪がロック状態になったり空転状態になったりして車両の移動距離を正しく検出できなくなると、誤って検出された車両の移動距離に基づいてステアリングアクチュエータが制御されてしまい、車両を正しい移動軌跡に沿って移動させることができなくなる問題がある。また移動軌跡が車両の移動距離に基づいて設定されたものでなくても、車輪がロックあるいは空転すると、車両が回頭したり横移動したりして正しい移動軌跡から外れてしまう問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、自動操舵制御中に車輪の回転状態が異常になった場合に、車両が正しい移動軌跡から外れるのを防止することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、目標位置までの車両の移動軌跡を記憶または算出する移動軌跡設定手段と、車輪を転舵するステアリングアクチュエータと、車両が目標位置まで移動する間に移動軌跡設定手段により設定された移動軌跡に基づいてステアリングアクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ制御手段とを備えた車両の自動操舵装置において、車輪の回転角あるいは回転速度を検出する検出手段を備えてなり、前記アクチュエータ制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて車輪の回転状態が正常か異常かを判定し、その判定結果が異常であるとき、ステアリングアクチュエータの制御を中止させて車両の前記移動軌跡からのずれを防止することを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、検出手段で検出した車輪の回転状態が正常か異常かに基づいてステアリングアクチュエータの駆動が制御され、車輪の回転状態が異常であると判定されるとアクチュエータ制御手段によるステアリングアクチュエータの制御が中止されるので、車輪の異常回転中に自動操舵が行われて車両が正しい移動軌跡から外れるのを未然に防止することができる。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記アクチュエータ制御手段は、いずれかの車輪の回転変化率が急増減した場合、または全ての車輪の回転変化率が正常であっても、いずれかの車輪の回転速度と他の車輪の回転速度との偏差が所定の閾値を超えていた場合には、異常であると判定して前記ステアリングアクチュエータの制御を中止することを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記アクチュエータ制御手段が判定する車輪の回転状態は、車輪の空転状態又はロック状態であることを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、アクチュエータ制御手段が車輪の空転状態又はロック状態を検出するので、車輪が空転又はロックして車両が正しい移動軌跡から外れるのを防止することができる。
【００１１】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３の何れかの構成に加えて、前記アクチュエータ制御手段が判定する車輪の回転状態が異常であるとき、ドライバーに異常状態を教示する教示手段を備えたことを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、車輪の回転状態が異常であると判定されると教示手段がドライバーに異常状態を教示するので、ドライバーは車両が正しい移動軌跡から外れないように自発的な操舵を行うことができる。
【００１３】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜４の何れかの構成に加えて、前記アクチュエータ制御手段は、前記異常と判定された際、該異常の状態が所定時間継続した場合だけ、前記ステアリングアクチュエータの制御を中止することを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【００１５】
尚、実施例の制御部２２は本発明のアクチュエータ制御手段に対応し、実施例の記憶部２３は本発明の移動軌跡設定手段に対応し、実施例の前輪Ｗｆおよび後輪Ｗｒは本発明の車輪に対応し、実施例の前輪回転角検出手段Ｓｆ₃ および後輪回転角検出手段Ｓｒ₃ は本発明の検出手段に対応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１は操舵制御装置を備えた車両の全体構成図、図２はバック駐車／左モードの作用説明図、図３はモード選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す図、図４は作用を説明するフローチャートである。
【００１８】
図１に示すように、車両Ｖは一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒを備える。ステアリングホイール１と操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆとが、ステアリングホイール１と一体に回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２の下端に設けたピニオン３と、ピニオン３に噛み合うラック４と、ラック４の両端に設けた左右のタイロッド５，５と、タイロッド５，５に連結された左右のナックル６，６とによって接続される。ドライバーによるステアリングホイール１の操作をアシストすべく、あるいは後述する車庫入れのための自動操舵を行うべく、電気モータよりなるステアリングアクチュエータ７がウオームギヤ機構８を介してステアリングシャフト２に接続される。
【００１９】
操舵制御装置２１は制御部２２と記憶部２３とから構成されており、制御部２２には、ステアリングホイール１の回転角である転舵角θを検出する転舵角検出手段Ｓ₁ と、ステアリングホイール１の操舵トルクＴを検出する操舵トルク検出手段Ｓ₂ と、左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転角を検出する前輪回転角検出手段Ｓｆ₃ ，Ｓｆ₃ と、左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転角を検出する後輪回転角検出手段Ｓｒ₃ ，Ｓｒ₃ と、ブレーキペダル９の操作量を検出するブレーキ操作量検出手段Ｓ₄ と、セレクトレバー１０により選択されたシフトレンジ（「Ｄ」レンジ、「Ｒ」レンジ、「Ｎ」レンジ、「Ｐ」レンジ等）を検出するシフトレンジ検出手段Ｓ₅ とからの信号が入力される。
【００２０】
図３を併せて参照すると明らかなように、ドライバーにより操作されるモード選択スイッチＳ₆ および自動駐車スタートスイッチＳ₇ が制御部２２に接続される。モード選択スイッチＳ₆ は、後述する４種類の駐車モード、即ちバック駐車／右モード、バック駐車／左モード、縦列駐車／右モードおよび縦列駐車／左モードの何れかを選択する際に操作される４個のボタンを備える。自動駐車スタートスイッチＳ₇ は、モード選択スイッチＳ₆ で選択した何れかのモードによる自動駐車を開始する際に操作される。
【００２１】
記憶部２３には、前記４種類の駐車モードのデータ、即ち車両Ｖの移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係が、予めテーブルとして記憶されている。車両Ｖの移動距離Ｘは、既知である前輪Ｗｆの周長に前輪回転角検出手段Ｓｆ₃ ，Ｓｆ₃ で検出した前輪Ｗｆの回転角を乗算することにより求められる。尚、前記移動距離Ｘの算出には、左右一対の前輪回転角検出手段Ｓｆ₃ ，Ｓｆ₃ の出力のハイセレクト値、ローセレクト値、あるいは平均値が使用される。
【００２２】
制御部２２は、前記各検出手段Ｓ₁ 〜Ｓ₅ およびスイッチＳ₆ ，Ｓ₇ からの信号と、記憶部２３に記憶された駐車モードのデータとに基づいて、前記ステアリングアクチュエータ７の作動と、液晶モニター、スピーカ、ランプ、チャイム、ブザー等を含む操作段階教示装置１１の作動とを制御する。
【００２３】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２４】
自動駐車を行わない通常時（前記モード選択スイッチＳ₆ が操作されていないとき）には、操舵制御装置２１は一般的なパワーステアリング制御装置として機能する。具体的には、ドライバーが車両Ｖを旋回させるべくステアリングホイール１を操作すると、操舵トルク検出手段Ｓ₂ がステアリングホイール１に入力された操舵トルクＴを検出し、制御部２２は前記操舵トルクＴに基づいてステアリングアクチュエータ７の駆動を制御する。その結果、ステアリングアクチュエータ７の駆動力によって左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆが転舵され、ドライバーのステアリング操作がアシストされる。
【００２５】
次に、バック駐車／左モード（車両Ｖの左側にある駐車位置にバックしながら駐車するモード）を例にとって、自動操舵制御の内容を説明する。
【００２６】
先ず、図２（Ａ）に示すように、ドライバー自身のステアリング操作により車両Ｖを駐車しようとする車庫の近傍に移動させ、車体の左側面を車庫入口線にできるだけ近づけた状態で、予め決められた基準（例えば、ドアの内側に設けられたマークやサイドミラー）が車庫の中心線に一致する位置（スタート位置▲１▼）に車両Ｖを停止させる。そして、モード選択スイッチＳ₆ を操作してバック駐車／左モードを選択するとともに自動駐車スタートスイッチＳ₇ をＯＮすると、自動操舵制御が開始される。自動操舵制御が行われている間、操作段階教示装置１１には自車の現在位置、周囲の障害物、駐車位置、スタート位置から目標位置までの自車の予想移動軌跡、前進から後進に切り換える折り返し位置等が表示され、併せてスピーカからの音声でドライバーに前記折り返し位置におけるセレクトレバー１０の操作等の各種の指示や警報が行われる。
【００２７】
自動操舵制御により、ドライバーがブレーキペダル９を緩めて車両Ｖをクリープ走行させるだけでステアリングホイール１を操作しなくても、モード選択スイッチＳ₆ により選択されたバック駐車／左モードのデータに基づいて前輪Ｗｆ，Ｗｆが自動操舵される。即ち、スタート位置▲１▼から折り返し位置▲２▼まで車両Ｖが前進する間は前輪Ｗｆ，Ｗｆは右に自動操舵され、折り返し位置▲２▼から目標位置▲３▼まで車両Ｖが後進する間は前輪Ｗｆ，Ｗｆは左に自動操舵される。
【００２８】
図２（Ｂ）から明らかなように、自動操舵が行われている間、制御部２２は記憶部２３から読み出したバック駐車／左モードの規範転舵角θｒｅｆと、転舵角検出手段Ｓ₁ から入力された転舵角θとに基づいて偏差Ｅ（＝θｒｅｆ−θ）を算出し、その偏差Ｅが０になるようにステアリングアクチュエータ７の作動を制御する。このとき、規範転舵角θｒｅｆのデータは車両Ｖの移動距離Ｘに対応して設定されているため、クリープ走行の車速に多少の変動があっても車両Ｖは常に前記移動軌跡上を移動することになる。
【００２９】
上記自動操舵制御はドライバーがブレーキペダル９を踏んで車両がクリープ走行する間に実行されるため、ドライバーが障害物を発見したときに速やかにブレーキペダル９を踏み込んで車両Ｖを停止させることができる。
【００３０】
上述した自動操舵制御は、ドライバーがモード選択スイッチＳ₆ をＯＦＦした場合に中止されるが、それ以外にもドライバーがブレーキペダル９から足を離した場合、ドライバーがステアリングホイール１を操作した場合に中止され、通常のパワーステアリング制御に復帰する。
【００３１】
ところで、本実施例の車両Ｖの前輪Ｗｆ，Ｗｆは駆動輪であるため、路面摩擦係数が小さいと自動操舵制御中にロックする可能性があるだけでなく、空転する可能性もある。自動操舵制御中に前輪Ｗｆ，Ｗｆがロックすると、実際に車両Ｖが移動しているのにも拘わらず前輪回転数検出手段Ｓｆ₃ ，Ｓｆ₃ は前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転を検出しないので、本来検出されるべき車両Ｖの移動距離Ｘが検出されなくなってしまう。逆に、自動操舵制御中に前輪Ｗｆ，Ｗｆが空転すると、実際に車両Ｖが移動していないにも拘わらず前輪回転数検出手段Ｓｆ₃ ，Ｓｆ₃ は前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転を検出するので、本来検出されないはずの車両Ｖの移動距離Ｘが検出されてしまう。このようにして車両Ｖの移動距離Ｘが誤検出されると、規範転舵角θｒｅｆのデータが車両Ｖの移動距離Ｘに対応して設定されているため、車両Ｖの移動軌跡にずれが発生してしまう。そこで本実施例では、以下のようにして車両Ｖの移動軌跡のずれを防止している。
【００３２】
図４のフローチャートのステップＳ１，Ｓ２で前輪回転角検出手段Ｓｆ₃ ，Ｓｆ₃ により左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転角を検出し、ステップＳ３，Ｓ４で後輪回転角検出手段Ｓｒ₃ ，Ｓｒ₃ により左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転角を検出する。そしてステップＳ５〜Ｓ８で何れかの車輪の回転変化率が異常であれば、つまりロックにより回転速度が急減したり、空転により回転速度が急増したりすると、ステップＳ９に移行して操作段階教示装置１１でドライバーに車輪がロックあるいは空転したことを報知する。そしてステップＳ１０で車輪の回転速度の異常状態が重度であればステップＳ１１で自動操舵制御を中止し、異常状態が軽度であればステップＳ１４で自動操舵制御を続行する。
【００３３】
一方、前記ステップＳ５〜Ｓ８で４個の車輪の回転変化率が正常である場合には、ステップＳ１２で４個の車輪の回転状態を比較する。その結果、ステップＳ１３で何れかの車輪の回転状態が異常であれば、つまり何れかの車輪の回転速度と他の車輪の回転速度との偏差が所定の閾値を越えていれば、前記ステップＳ９に移行してドライバーに警報を発するとともに、ステップＳ１０で前記何れかの車輪の回転速度の異常状態が重度であればステップＳ１１で自動操舵制御を中止し、異常状態が軽度であればステップＳ１４で自動操舵制御を続行する。また前記ステップＳ１３で全ての車輪の回転状態が正常であれば、ステップＳ１４で自動操舵制御を続行する。
【００３４】
前記ステップＳ１０における異常状態の重度・軽度の判断は、例えばロックや空転が継続する時間に基づいて行われる。目標位置▲３▼の許容される位置ずれ（車庫の奥行き方向のずれ）を４０ｃｍとすると、自動操舵制御は通常５ｋｍ／ｈ以下の車速で行われるため、車速５ｋｍ／ｈで車両Ｖが４０ｃｍ進む時間である０．３秒を基準にして異常状態の重度・軽度の判断することができる。この場合には、ロックや空転の継続時間が０．３秒以上であれば異常状態が重度であると判断され、０．３秒未満であれば異常状態が軽度であると判断される。勿論、この判断基準は適宜変更可能である。
【００３５】
以上のように、車両Ｖの自動操舵制御中に車輪がロックあるいは空転すると、そのことがドライバーに報知され、更に自動操舵制御が中止されるので、車両Ｖが正しい移動軌跡から外れるのを未然に防止することができる。従って、ドライバーは車輪がロックあるいは空転しないように注意しながら再度自動操舵制御を実行して車庫入れを行うか、自動操舵制御を行わずに自発的な操舵で車庫入れを行えば良い。
【００３６】
尚、本実施例では車両Ｖの移動軌跡が移動距離Ｘの関数として設定されるため、移動距離Ｘの検出車輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆがロックあるいは空転すると、移動距離Ｘが正確に検出されなくなって移動軌跡のずれに特に大きな影響がある。車輪のロックは駆動輪および従動輪の何れにも発生する可能性があるが、車輪の空転は駆動輪にしか発生しないため、従動輪を移動距離Ｘの検出車輪にすれば車輪の空転に伴う移動距離Ｘの検出誤差を回避することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、実施例では目標位置までの車両Ｖの移動軌跡が予め記憶部２３に記憶されているが、車両Ｖの現在位置および目標位置から前記移動軌跡を算出することも可能である。
【００３９】
また実施例では規範転舵角θｒｅｆを移動距離Ｘの関数として設定しているが、それを移動距離Ｘ以外の関数（例えば、時間の関数）として設定することも可能である。
【００４０】
また実施例では前輪Ｗｆ，Ｗｆを移動距離Ｘの検出車輪にしているが、後輪Ｗｒ，Ｗｒを移動距離Ｘの検出車輪にしても良い。
【００４１】
また前輪回転角検出手段Ｓｆ₃ ，Ｓｆ₃ および後輪回転角検出手段Ｓｒ₃ ，Ｓｒ₃ は、アンチロックブレーキシステム用あるいはトラクションコントロール用として予め車両に設けられたものを利用しても良い。
【００４２】
また検出手段で検出する車輪の回転状態は回転角に限定されず、回転速度であっても良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、検出手段で検出した車輪の回転状態が正常か異常かに基づいてステアリングアクチュエータの駆動が制御され、車輪の回転状態が異常であると判定されるとアクチュエータ制御手段によるステアリングアクチュエータの制御が中止されるので、車輪の異常回転中に自動操舵が行われて車両が正しい移動軌跡から外れるのを未然に防止することができる。
【００４４】
また請求項２に記載された発明によれば、アクチュエータ制御手段は、いずれかの車輪の回転変化率が急増減した場合、または全ての車輪の回転変化率が正常であっても、いずれかの車輪の回転速度と他の車輪の回転速度との偏差が所定の閾値を超えていた場合には、異常であると判定して前記ステアリングアクチュエータの制御を中止する。
【００４５】
また請求項３に記載された発明によれば、アクチュエータ制御手段が車輪の空転状態又はロック状態を検出するので、車輪が空転又はロックして車両が正しい移動軌跡から外れるのを防止することができる。
【００４６】
また請求項４に記載された発明によれば、車輪の回転状態が異常であると判定されると教示手段がドライバーに異常状態を教示するので、ドライバーは車両が正しい移動軌跡から外れないように自発的な操舵を行うことができる。
【００４７】
また請求項５に記載された発明によれば、アクチュエータ制御手段は、前記異常と判定された際、該異常の状態が所定時間継続した場合だけ、前記ステアリングアクチュエータの制御を中止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】操舵制御装置を備えた車両の全体構成図
【図２】バック駐車／左モードの作用説明図
【図３】モード選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す図
【図４】作用を説明するフローチャート
【符号の説明】
７ ステアリングアクチュエータ
１１ 操作段階教示装置（教示手段）
２２ 制御部（アクチュエータ制御手段）
２３ 記憶部（移動軌跡設定手段）
Ｖ 車両
Ｗｆ 前輪（車輪）
Ｗｒ 後輪（車輪）
Ｓｆ₃ 前輪回転角検出手段（検出手段）
Ｓｒ₃ 後輪回転角検出手段（検出手段）

Claims (5)

1. 目標位置までの車両（Ｖ）の移動軌跡を記憶または算出する移動軌跡設定手段（２３）と、
   車輪（Ｗｆ）を転舵するステアリングアクチュエータ（７）と、
   車両（Ｖ）が目標位置まで移動する間に移動軌跡設定手段（２３）により設定された移動軌跡に基づいてステアリングアクチュエータ（７）の駆動を制御するアクチュエータ制御手段（２２）と、
   を備えた車両の自動操舵装置において、
   車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の回転角あるいは回転速度を検出する検出手段（Ｓｆ₃ ，Ｓｒ₃ ）を備えてなり、前記アクチュエータ制御手段（２２）は、前記検出手段（Ｓｆ₃ ，Ｓｒ₃ ）の検出結果に基づいて車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の回転状態が正常か異常かを判定し、その判定結果が異常であるとき、ステアリングアクチュエータ（７）の制御を中止させて車両（Ｖ）の前記移動軌跡からのずれを防止することを特徴とする車両の自動操舵装置。
2. 前記アクチュエータ制御手段（２２）は、いずれかの車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の回転変化率が急増減した場合、または全ての車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の回転変化率が正常であっても、いずれかの車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の回転速度と他の車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の回転速度との偏差が所定の閾値を超えていた場合には、異常であると判定して前記ステアリングアクチュエータ（７）の制御を中止することを特徴とする、請求項１に記載の車両の自動操舵装置。
3. 前記アクチュエータ制御手段（２２）が判定する車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の回転状態は、車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の空転状態又はロック状態であることを特徴とする、請求項１に記載の車両の自動操舵装置。
4. 前記アクチュエータ制御手段（２２）が判定する車輪（Ｗｆ，Ｗｒ）の回転状態が異常であるとき、ドライバーに異常状態を教示する教示手段（１１）を備えたことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の車両の自動操舵装置。
5. 前記アクチュエータ制御手段（２２）は、前記異常と判定された際、該異常の状態が所定時間継続した場合だけ、前記ステアリングアクチュエータ（７）の制御を中止することを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の車両の自動操舵装置。

Images