JP4283200B2 - Vehicle steering control device - Google Patents
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Description
この発明は、駐車時等に車輪を自動的に転舵することが可能な車両の操舵制御装置に関するものである。 The present invention relates to a steering control device for a vehicle that can automatically steer wheels during parking.
駐車時の転舵操作を自動的に行う操舵制御装置として、車輪を転舵する転舵機構に電動モータ等のアクチュエータを付加し、このアクチュエータを予め記憶されているプログラムにしたがって制御するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。 Developed as a steering control device that automatically performs the steering operation during parking, an actuator such as an electric motor is added to the steering mechanism that steers the wheels, and the actuator is controlled according to a program stored in advance. (For example, refer to Patent Document 1).
この従来の操舵制御装置は、基準位置(例えば、車庫入れ開始位置)からの相対位置変化量と車両の姿勢角の関係が予めマップの形で記憶されており、基準位置から目標位置に進む間に、マップを参照して得られた規範姿勢角と実際の姿勢角(実姿勢角)との偏差を小さくするようにアクチュエータが制御される。また、この装置においては、車輪の転舵角を検出する転舵角センサが設けられ、この転舵角センサで検出される転舵角を基にして実姿勢角が演算されるようになっている。
しかし、この操舵制御装置の場合、車両の移動量に応じた規範姿勢角をマップの形で記憶しておき、実姿勢角が規範姿勢角に近づくように転舵アクチュエータを制御するものであるため、規範姿勢角を予め記憶しておくためのメモリ容量を大きくせざるを得ない。特に、並列駐車や縦列駐車(各左右)等の複数種類の車庫入れパターンが設定されているときには、必要とするメモリ容量が相当に大きなものとなり、コストが高くなってしまう。 However, in the case of this steering control device, the reference attitude angle corresponding to the amount of movement of the vehicle is stored in the form of a map, and the steering actuator is controlled so that the actual attitude angle approaches the reference attitude angle. The memory capacity for storing the reference attitude angle in advance must be increased. In particular, when a plurality of types of garage storage patterns such as parallel parking and parallel parking (each left and right) are set, the required memory capacity becomes considerably large and the cost becomes high.
そこでこの発明は、車両の移動量に応じた規範姿勢角のデータを逐一記憶しておくことなく、車両を基準位置から目的位置に確実に移動させられるようにし、メモリ容量の低減を図ることのできる車両の操舵制御装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention makes it possible to reliably move the vehicle from the reference position to the target position without storing data of the reference posture angle corresponding to the amount of movement of the vehicle, and to reduce the memory capacity. An object of the present invention is to provide a vehicle steering control device.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、車輪を転舵する転舵機構(例えば、後述の実施形態における転舵機構3)と、この転舵機構を駆動するアクチュエータ(例えば、後述の実施形態における電動モータ4)と、車両が基準位置(例えば、後述の実施形態における駐車基準位置(1))から目標位置(例えば、後述の実施形態における第1の目標位置(2))に移動するときに前記アクチュエータを制御する制御手段(例えば、後述の実施形態における制御手段34)と、を備えた車両の操舵制御装置において、車両の姿勢角に応じた地磁気の変化を検出する地磁気センサ(例えば、後述の実施形態における地磁気センサ20)と、車両の車輪速度を検出する車輪速センサ(例えば、後述の実施形態における車輪速センサ19)と、前記地磁気センサと前記車輪速センサからの出力信号を受け、車両の変位の直交する2軸方向の成分を夫々累積加算することによって車両の基準位置からの相対位置を検出する相対位置検出手段(例えば、後述の実施形態における相対位置検出手段31)と、前記目標位置での車両状態を、基準位置からの地磁気変化量と相対位置変化量として設定する目標車両状態設定手段(例えば、後述の実施形態における目標車両状態設定手段30)と、前記基準位置と目標位置を結ぶ車両の移動経路を規定する経路規定手段(例えば、後述の実施形態における経路規定手段32)と、を設け、前記制御手段は、車両が基準位置から目標位置に実際に移動するときに、車両が前記経路規定手段で規定した移動経路に沿い、かつ、前記目標位置において、前記目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量と相対位置変化量となるように前記転舵アクチュエータを制御すると共に、車両が前記目標位置の手前で前記移動経路上に乗ったときに、前記目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量に維持するように前記転舵アクチュエータを制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
この発明の場合、車両の駐車時には、まず、目標車両状態設定手段によって地磁気変化量と相対位置変化量が設定されると共に、経路規定手段によって基準位置と目標位置を結ぶ移動経路が規定される。そして、車両が実際に移動する際には、アクチュエータは車両が規定された移動経路に沿い、かつ、最終的に目標車両状態設定手段で設定された地磁気変化量と相対位置変化量となるように制御手段によって制御される。また、車両が目標位置の手前で移動経路上に乗ったときに、アクチュエータは、目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量に維持するように制御手段によって制御される。したがって、目標車両状態の設定時にメモリから呼び出され、或いは、メモリ値に基づいて演算によって求められるのは、車両が目標位置に達するときの地磁気変化量と相対位置変化量の値となる。 In the case of this invention, when the vehicle is parked, first, the geomagnetic change amount and the relative position change amount are set by the target vehicle state setting means, and the movement route connecting the reference position and the target position is specified by the route specifying means. Then, when the vehicle actually moves, the actuator follows the moving path defined by the vehicle and finally becomes the geomagnetic change amount and the relative position change amount set by the target vehicle state setting means. It is controlled by the control means. Further, when the vehicle rides on the moving path before the target position, the actuator is controlled by the control means so as to maintain the geomagnetic change amount set by the target vehicle state setting means. Therefore, what is called from the memory at the time of setting the target vehicle state or obtained by calculation based on the memory value is the value of the geomagnetic change amount and the relative position change amount when the vehicle reaches the target position.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、基準位置から目標位置に車両が移動するときに障害となる物体を検出する障害検出手段(例えば、後述の実施形態における障害物検出手段13)を設け、この障害検出手段が障害となる物体を検出したときに、その物体を回避するように制御手段によって前記アクチュエータを制御するようにした。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, obstacle detection means for detecting an object that becomes an obstacle when the vehicle moves from the reference position to the target position (for example, an obstacle in an embodiment described later) Detection means 13) is provided, and when the obstacle detection means detects an object that becomes an obstacle, the actuator is controlled by the control means so as to avoid the object.
この場合、車両が目標位置に向かって移動する間に障害となる物体が障害検出手段によって検出されると、その物体を回避するようにアクチュエータが制御される。そして、この物体の回避後に問題がなければ、目標車両状態に向かう従前の制御が継続されるが、このとき最終的な目標車両状態には変化がないため、車両は目標の状態に達するまで移動させることが可能になる。 In this case, when an object that becomes an obstacle is detected by the obstacle detection means while the vehicle moves toward the target position, the actuator is controlled so as to avoid the object. If there is no problem after avoiding this object, the previous control toward the target vehicle state is continued. However, since the final target vehicle state does not change at this time, the vehicle moves until the target state is reached. It becomes possible to make it.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、制御時における車両の姿勢角変化量を制限する姿勢角変化量制限手段(例えば、後述の実施形態における姿勢角変化量制限手段33)を設けるようにした。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a posture angle change limiting means for limiting a posture angle change amount of the vehicle during control (for example, a posture angle change amount in an embodiment described later). A limiting means 33) is provided.
この場合、車両の急激な姿勢変化が姿勢角変化量制限手段によって制限されるため、姿勢角の急激な変化が防止される。また、何らかのエラーによって車両が明らかに異なる方向に進もうとしたときも、姿勢角変化量制限手段によって車両の姿勢角変化量が制限される。したがって、車両の必要外の迂回走行が防止される。 In this case, since a sudden change in posture of the vehicle is restricted by the posture angle change amount limiting means, a sudden change in posture angle is prevented. Also, when the vehicle tries to move in a different direction due to some error, the posture angle change amount of the vehicle is limited by the posture angle change amount limiting means. Accordingly, unnecessary detour travel of the vehicle is prevented.
請求項1に記載の発明は、制御手段は、車両が基準位置から目標位置に実際に移動するときに、車両が経路規定手段で規定した移動経路に沿い、かつ、目標位置において、目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量と相対位置変化量となるように転舵アクチュエータを制御すると共に、車両が目標位置の手前で移動経路上に乗ったときに、目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量に維持するように転舵アクチュエータを制御するため、車両の移動量に応じた規範姿勢角のデータを逐一記憶しておくことなく、車両を確実に目標位置に移動させることができる。したがって、この発明によれば、予めメモリに記憶させておくデータ量が少なくなることから、搭載メモリ容量を低減することが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, when the vehicle actually moves from the reference position to the target position , the control means follows the movement route defined by the route defining means, and at the target position, the target vehicle state The steering actuator is controlled so that the amount of change in geomagnetism set by the setting means and the amount of relative position change are set, and the geomagnetism set by the target vehicle state setting means when the vehicle gets on the moving path before the target position. Since the steering actuator is controlled so as to maintain the change amount , the vehicle can be reliably moved to the target position without storing the reference posture angle data according to the movement amount of the vehicle one by one. Therefore, according to the present invention, the amount of data stored in the memory in advance is reduced, so that the mounted memory capacity can be reduced.
また、請求項1に記載の発明は、自動操舵時における車両の姿勢角を地磁気センサによって直接的に検出するため、操舵角や車輪の転舵角等から車両の姿勢角を類推する従来タイプのものと異なり、外部要因の変化等の影響を受けることがない。したがって、この発明によれば、常に正確な転舵制御を実現することができる。
The invention according to
また、請求項1に記載の発明によれば、制御手段は、車両が基準位置から目標位置に実際に移動するときに、車両が経路規定手段で規定した移動経路に沿い、かつ、目標位置において、目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量と相対位置変化量となるように転舵アクチュエータを制御すると共に、車両が目標位置の手前で移動経路上に乗ったときに、目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量に維持するように転舵アクチュエータを制御するため、アクチュエータの制御が容易になると共に、何らかの原因によって車両が一時的に異なる方向に進んだときにおける軌道修正が容易になるという効果が得られる。
According to the first aspect of the present invention, when the vehicle actually moves from the reference position to the target position , the control means follows the movement route specified by the route specifying means, and at the target position. The steering actuator is controlled so that the amount of change in geomagnetism and the amount of relative position change set by the target vehicle state setting means, and the target vehicle state setting means when the vehicle gets on the moving path before the target position Because the steering actuator is controlled to maintain the geomagnetic change amount set in
請求項2に記載の発明によれば、車両が目標位置に向かって移動する間に障害となる物体があったとしても、アクチュエータの制御によってその障害をスムーズに回避することができるため、ほとんどの場合に操舵制御を不具合なく続行することができる。したがって、操舵制御を中止する可能性が少なくなることから、運転者の利便性が高まる。 According to the second aspect of the invention, even if there is an object that becomes an obstacle while the vehicle moves toward the target position, the obstacle can be smoothly avoided by controlling the actuator. In this case, the steering control can be continued without any trouble. Accordingly, since the possibility of stopping the steering control is reduced, the convenience for the driver is enhanced.
請求項3に記載の発明によれば、姿勢角変化量制限手段によって車両の必要外の迂回走行を防止することができるため、運転者にとって無駄のない走行を実現することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the vehicle from making unnecessary detours by means of the posture angle change amount limiting means, so that it is possible to realize a travel without waste for the driver.
以下、この発明の一実施形態を図面を参照して説明するが、実施形態の理解を容易にするために、この実施形態に類似した図6〜図15に示す参考例について最初に説明する。尚、後述する実施形態においては、参考例と同一部分に同一符号を付すものとする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. To facilitate understanding of the embodiment, a reference example shown in FIGS. 6 to 15 similar to the embodiment will be described first. In the embodiment described later, the same parts as those in the reference example are denoted by the same reference numerals.
図6は、参考例の車両100の概略構成図であり、図中Wf,Wrは、車両の前輪と後輪、1は、ステアリングホイールである。ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト2と、ギヤ機構やタイロッド等から成る転舵機構3を介して車体左右の前輪Wfに連係されており、転舵機構3には同機構3を駆動するアクチュエータである電動モータ4が付設されている。また、ステアリングシャフト2には、運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサ5が設けられ、このトルクセンサ5が電動モータ4と共に電動パワーステアリングを構成している。電動モータ4は、コントローラ(電子制御ユニット)6によって制御され、基本的に電動パワーステアリングの駆動源として機能するが、後述するスイッチ操作による切り換えにより、駐車時に自動操舵を行う操舵制御装置の駆動源としても機能する。この場合も、電動モータ4は同じコントローラ6によって制御される。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a
また、コントローラ6の入力側には、前記トルクセンサ5が接続されている他、シフトレバーで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)を検出するシフトポジションセンサ7と、ブレーキの踏み込みの有無に連動するブレーキスイッチ8等が接続されており、一方、出力側には、前記電動モータ4の他に、音声案内によって運転者の操作を支援し、或いは、運転者に注意を喚起する音声教示スピーカ9が接続されている。また、コントローラ6には、モニター10を一体に組み込んだ後述する操作パネル11の配線が接続されると共に、自動操舵システムの電源スイッチ12が接続されている。この電源スイッチ12は、自動操舵時には緊急停止スイッチとしても機能する。
In addition to the
尚、図中配線は省略されているが、コントローラ6の入力側には、さらに、前後輪Wf,Wrの回転速度を検出する車輪速センサ19と、車両の前後両側に配置され走行時に障害物を超音波やレーダ等で検出する障害物検出手段13と、車両の前後中央に配置され車両前方と後方の画像を撮影する撮影手段14が接続されている。
Although wiring is omitted in the figure, on the input side of the
操作パネル11には、図7に示すようにモニター10の他、駐車モード(左/右の後方並列駐車モードと縦列駐車モード)を設定するモード選択スイッチ15a〜15dと、自動操舵を開始するスタートスイッチ16、警告ランプ17、ブザー18等が設けられ、運転者の操作意思をスイッチ操作でコントローラ6に反映させると共に、車両100の状態や制御状態をモニター10や警告ランプ17,ブザー18等によって運転者に知らせるようになっている。
On the
また、この車両100には、車両100から見た地磁気の変化を検出する地磁気センサ20が搭載されている。この地磁気センサ20は地上の方位を地磁気によって検出し、その方位に対する車両の姿勢角(車両の水平方向の向き)を割り出すのに利用される。地磁気センサ20はコントローラ6の内部回路に接続され、コントローラ6では、そのセンサ20の検出値に基づいて車両100の地磁気基準の現在の姿勢角を求める。
The
地磁気センサ20は、図8に示すようにセンサの検出部(アモルファスワイヤー等)の軸線が車両100の中心軸(車幅方向の中心を通る軸)o上、若しくは、中心軸oと平行になるように配置することが望ましいが、検出部の軸線が車両100の中心軸oに対して設定角度(図中θ)傾斜するように地磁気センサ20をオフセットして配置し、姿勢角を割り出すときに、そのオフセット分を演算によって補正するようにしても良い。
As shown in FIG. 8, the
この参考例の車両100では、図9に示すように直交した2軸の検出部20a,20bを持つ地磁気センサ20が用いられ、地磁気の検出精度と、故障に対する検出性能を高められるようになっている。また、この車両100では、地磁気センサ20はコントローラ6と一体構造となっている。尚、地磁気センサ20の検出部は2軸に限らず、3
軸以上であっても良い。
In the
It may be more than the axis.
コントローラ6の記憶部6aには、4種類の駐車モード(左/右の後方並列駐車モードと、左/右の縦列駐車モード)毎に車両100の移動距離に対応する姿勢角変化量のデータがマップの形で記憶されており、これらが自動制御時に必要に応じて読み出されるようになっている。
In the
図10,図11は、左側の後方並列駐車における車両の規範挙動を示すものである。例えば、この左側の後方並列駐車においては、車両100を、(1)の駐車基準位置から(2´)の折り返し位置を経て(3´)の最終駐車位置に移動させるが、このときコントローラ6の制御部が参照するマップは、図12に示すようなものとなる。尚、(1)の駐車基準位置とは、車両100が駐車枠21と直交した姿勢において、車両100の中心Gが駐車枠21の中心線上に位置される、駐車枠21に近接した位置のことを言う。
10 and 11 show the standard behavior of the vehicle in the rear side parallel parking on the left side. For example, in this left side parallel parking, the
ここで、図12のマップについて説明すると、このマップは駐車基準位置(1)からの車両100の移動距離に対応する姿勢角をプロットしたものであり、駐車基準位置(1)から最終駐車位置(3´)までのプロット点を結んだ特性線は以下のような車両挙動を意味することとなる。
Here, the map of FIG. 12 will be described. This map is a plot of the attitude angle corresponding to the moving distance of the
即ち、駐車基準位置(1)の姿勢角を基準に車両が前進移動を開始すると、それに伴って暫くの間は右方向に姿勢角がほぼ一定割合で増加し、第1の目標位置(2)の手前で姿勢角変化量がθ1に達し、そのまま折り返し位置(2´)に達するまで姿勢角変化量がθ1に維持される。また、折り返し位置(2´)から車両が後退移動を開始すると、第1の目標位置(2)に達するまでは姿勢角変化量がθ1に維持され、その後、右方向に姿勢角が増加する。尚、このとき、車両の進行方向は後方であるため、ステアリングホイール1の回転方向は表1に示すように左回転となる。そして、この後、車両が第2の目標位置(3)の手前で姿勢角変化量がθ2に達し、そのまま最終駐車位置(3´)に達するまで姿勢角変化量がθ2に維持される。
尚、実際に駐車を行う際の地磁気基準の制御姿勢角は、図12のマップに示された姿勢角変化量θ1,θ2に駐車基準位置(1)での基準姿勢角αを加算したものとなる。 The geomagnetic reference control posture angle when actually parking is obtained by adding the reference posture angle α at the parking reference position (1) to the posture angle change amounts θ1 and θ2 shown in the map of FIG. Become.
一方、コントローラ6は、駐車時に自動操舵が開始されると、選択された駐車モードに応じたマップを記憶部6aから呼び出し、車両100の移動時の姿勢角が常時(地磁気基準に換算した)マップ値に近づくように電動モータ4の出力を制御する。具体的には、コントローラ6は、駐車基準位置(1)からの車両100の移動距離と姿勢角とを常時検出し、そのときの移動距離に応じた目標姿勢角(制御姿勢角)をマップ値と演算によって求め、目標姿勢角と実姿勢角の偏差をゼロにするように電動モータ4の出力をPID制御等によって制御する。ここで、駐車基準位置(1)からの車両100の移動距離は、周知の前輪Wfの周長と車輪速センサ19で検出した回転角との積によって求め、実姿勢角は、地磁気センサ20の検出値に基づいて求める。
On the other hand, when automatic steering is started at the time of parking, the
次に、駐車時に自動操舵が行われるときの作動を、左側の後方並列駐車を例にとって説明する。 Next, the operation when automatic steering is performed at the time of parking will be described taking the left side rear side parallel parking as an example.
まず、運転者がステアリングホイール1を直接操作し、目視確認を行いながら車両100を駐車基準位置(1)まで移動させる。そこで運転者は一旦車両100を停止させ、操作パネル11上のモード選択スイッチ15a〜15dのうちの左側の後方並列駐車モードを選択し、その後にスタートスイッチ16を押すとスタートスイッチ16が点灯して自動操舵が開始される。
First, the driver directly operates the
自動操舵が開始されると、コントローラ6内では所定のマップが読み込まれ、車両が常時目標姿勢角に転舵されるように電動モータ4が制御される。
When automatic steering is started, a predetermined map is read in the
最初は、ブレーキペダルの踏み込みの解除、若しくは、アクセル操作によって図10に示すように車両100が右方向に姿勢角を変化させながら前進し、第1の目標位置(2)に達する手前で車両100の姿勢角がθ1に維持されるように転舵される。そして、車両100が第1の目標位置(2)を過ぎ、駐車基準位置(1)からの車両100の移動距離がRを超えたことがコントローラ6によって判断されると、モニター10の表示と音声教示スピーカ9からの指示によって車両100を停止させるべきことが運転者に伝えられる。これにより、運転者がブレーキペダルを踏み込み、折り返し位置(2´)で車両100が停止すると、つづいて、音声教示スピーカ9による指示によってシフトレンジをRに切り換えるべきことが運転者に伝えられる。
Initially, the
この後、運転者がシフトレンジをRに切り換え、ブレーキペダルを徐々に解除し、必要に応じてアクセル操作を行うと、車両100は姿勢角をθ1に維持したまま第1の目標位置(2)まで後退し、第1の目標位置(2)を過ぎたところで右方向に姿勢角を変化させように転舵される。こうして車両100が後退を続け、第2の目標位置(3)に達する手前で姿勢角がθ2になると、姿勢角がそのまま維持される。そして、車両100が第2の目標位置(3)を過ぎて第1の目標位置(2)からの移動距離がR´を超えたことがコントローラ6によって判断されると、再度、モニター10の表示と音声教示スピーカ9からの指示によって車両を停止させるべきことが運転者に伝えられる。運転者がこの指示に従ってブレーキペダルを踏み込むと、車両は最終駐車位置(3´)において停車することとなる。
Thereafter, when the driver switches the shift range to R, gradually releases the brake pedal, and performs an accelerator operation as necessary, the
以上では、左側の後方並列駐車を例に説明したが、縦列駐車については図13〜図15に示すようになる。 In the above, the left rear side parallel parking has been described as an example, but the parallel parking is as shown in FIGS.
図13,図14は、左側の縦列駐車における車両の規範挙動を示すものであり、図15は、この規範挙動を得るべくコントローラ6に記録された図12と同様のマップである。この縦列駐車の場合にも、基本的には前述の並列駐車と同様のコントローラ6による電動モータ4の制御が実行されるが、コントローラ6の参照するマップ値が並列駐車の場合と異なっている。
FIGS. 13 and 14 show the standard behavior of the vehicle in the left side parallel parking, and FIG. 15 is a map similar to FIG. 12 recorded in the
図15に示すマップについて説明すると、駐車基準位置(1)から折り返し位置(2´)までの前進時の規範挙動は並列駐車の場合と同様であり、折り返し位置(2´)から最終駐車位置(3´)までの規範挙動は次のようになる。即ち、第1の目標位置(2)を超えて所定距離の間姿勢角がθ1に維持された後に、姿勢角が左方向に変化し続け(ステアリングホイール1は右に回転)、第2の目標位置(2)の手前で姿勢角が基準姿勢角に戻ったところで最終駐車位置(3´)までその姿勢角が維持される。
The map shown in FIG. 15 will be described. The normative behavior at the time of advancing from the parking reference position (1) to the turn-back position (2 ′) is the same as in the case of parallel parking, and from the turn-back position (2 ′) to the final parking position ( The normative behavior up to 3 ′) is as follows. That is, after the posture angle is maintained at θ1 for a predetermined distance beyond the first target position (2), the posture angle continues to change to the left (the
したがって、この縦列駐車の場合にも、車両100は、姿勢角が図15に示すマップに沿うように制御されることによって駐車枠21内に確実に誘導される。
Therefore, also in the case of this parallel parking, the
つづいて、前記の参考例をベースとするこの発明の実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。尚、この実施形態の車両200は、コントローラ206の内部機能を除く殆どの構成が上述の参考例の車両100と共通であるため、図6,図7をこの実施形態を示すものとして共用し、図6においては、車両200とコントローラ206の符号を括弧内に入れて示すものとする。また、車両200の全体構成については、参考例と重複する説明となるため、以下では詳細な説明を省略するものとする。
Next, an embodiment of the present invention based on the above reference example will be described with reference to FIGS. Since the
この実施形態の車両の操舵制御装置は、参考例と同様に駐車モード(図7参照)に応じたデータがコントローラ206内の記憶部6aに記憶されており、駐車時には、そのデータを参照して電動モータ4を制御する。しかし、この実施形態の操舵制御装置は、コントローラ206に記憶されているデータと、コントローラ206内に構成される処理機能部が参考例のものと大きく異なっている。
In the vehicle steering control device of this embodiment, data corresponding to the parking mode (see FIG. 7) is stored in the
記憶部6a内に記憶されているデータは、車両200の移動距離に対応した姿勢角の逐一のデータではなく、基準位置での車両状態から目標位置で規範姿勢状態に変化するときの車両状態の変化量が地磁気変化量と相対位置変化量として記憶されている。
The data stored in the
例えば、今、図2〜図4に示す左側の後方並列駐車を考えると、駐車基準位置(1)にあるときの車両状態を基準車両状態、第1の目標位置(2)で車両200が目標とする姿勢角になった状態を規範車両状態とすれば、記憶部6aには、この間の車両状態の変化量として地磁気変化量θ1と相対位置変化量(−x1,+y1)とが記憶されている。ただし、図2〜図4におけるx−y座標は、車両200が駐車基準位置(1)にあるときの車両の中心軸(車幅方向の中心を通る軸)を通り図中右側を正とする軸をx軸、そのx軸に直交し図中上側を正とする軸をy軸としている。
For example, now considering the left rear side parallel parking shown in FIGS. 2 to 4, the vehicle state when the vehicle is at the parking reference position (1) is the reference vehicle state, and the
また、以上の地磁気変化量θ1と相対位置変化量(−x1,+y1)は、駐車基準位置(1)から第1の目標位置(2)まで車両200を誘導するための前進用のデータであるが、記憶部6aには、これとは別に第1の目標位置(2)から第2の目標位置(3)まで車両を誘導するための後退用のデータとして、地磁気変化量θ2と相対位置変化量(0,−y1)が記憶されている。尚、この地磁気変化量θ2と相対位置変化量(0,−y1)は、第1の目標位置(2)での車両状態を基準車両状態とするときには、コントローラ6a内での演算によって基準姿勢角と座標中心を変換したデータ値に変換される。この場合、地磁気変化量はθ2−θ1となり、相対位置変化量は(+x1,−2y)となる。
The geomagnetic change amount θ1 and the relative position change amount (−x1, + y1) described above are forward data for guiding the
この実施形態においては、コントローラ6a内において前記のデータの呼び出しと演算を行う部分がこの発明における目標車両状態設定手段30を構成している(図1参照)。
In this embodiment, the portion for calling and calculating the data in the
コントローラ内6aの処理機能部は、図1に示すように、前記目標車両状態設定手段30の他、基準位置に対する実際の車両200の相対位置を求める相対位置検出手段31と、目標車両状態設定手段30で設定した相対位置変化量に基づいて車両の移動経路を規定する経路規定手段32と、車両200の移動距離当たりの姿勢角の最大変化量を制限する姿勢角変化量制限手段33と、これらの手段からの出力値と地磁気センサ20の出力値に基づいて電動モータ4を制御する制御手段34と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the processing function unit in the
相対位置検出手段31は、地磁気センサ20と車輪速センサ19から出力信号を受け、車両変位のX軸成分とy軸成分を夫々累積加算することによって基準位置に対する車両200の相対位置を求めるようになっている。
即ち、基準車両状態に対する姿勢角変化量θは地磁気変化量と等値であることから、地磁気センサ20の出力信号から求めることができ、車両200の移動速度Vは、車輪速センサ19で検出される前輪Wfの回転速度と周長の積によって求めることができる。このため、車両変位のX軸成分とy軸成分は以下の式によって求めることができる。
That is, since the attitude angle change amount θ with respect to the reference vehicle state is equal to the geomagnetic change amount, it can be obtained from the output signal of the
経路規定手段32は、基準位置と目標位置の間の移動経路(規範移動経路)を規定する手段であり、例えば、基準位置と目標位置を結ぶ直線として規定する。 The path defining means 32 is a means for defining a movement path (reference movement path) between the reference position and the target position, and is defined as, for example, a straight line connecting the reference position and the target position.
姿勢角変化量制限手段33は、車両200の移動距離当たりの姿勢角変化量をある値以下に設定することにより、車両200の急激な姿勢変化を制限すると共に、何らかのエラーによって車両200が明らかに異なる方向に進むのを防止する。
The posture angle change amount limiting means 33 sets the posture angle change amount per movement distance of the
制御手段34は、車両200が実際に基準位置から目標位置に移動する間に、目標車両状態設定手段30で設定した目標車両状態(地磁気変化量と相対位置変化量)となるように、実際の車両200の地磁気変化量と相対位置変化量(地磁気センサ20と相対位置検出手段31の出力信号)をフィードバックして電動モータ4を制御する。そして、この実施形態の制御手段34は、さらに、経路規定手段32と姿勢角変化量制限手段33からの信号が入力され、基準位置から目標位置に移動する車両200が規範移動経路に沿い、かつ、所定の姿勢角変化量を越えないように電動モータ4を制御する。
The control means 34 is configured so that the target vehicle state (geomagnetic change amount and relative position change amount) set by the target vehicle state setting means 30 is obtained while the
次に、図2〜図5に示す左側の後方並列駐車を例にして、この操舵制御装置の作動を説明する。 Next, the operation of this steering control device will be described with reference to the left rear side parallel parking shown in FIGS.
最初に、運転者自身の操舵によって車両200を駐車基準位置(1)に停車させ、操作パネル11(図7参照)上のモード選択スイッチ15a〜15dのうちの左側の後方並列駐車モードを選択し、その後にスタートスイッチ16を押すことによって自動操舵を開始する。
First, the
こうして自動操舵が開始されると、コントローラ206内では左側の後方並列駐車に対応するデータが読み込まれ、目標車両状態設定手段30によって目標の車両状態を示す地磁気変化量と相対位置変化量が設定される。このとき設定される地磁気変化量と相対位置変化量は、前進用のθ1,(−x1,+y1)と、後退用のθ2,(+x1,−2y)となる。また、これと同時に駐車基準位置(1)における地磁気基準の車両200の姿勢角が地磁気センサ20によって検出されて、その値が記憶されると共に、駐車基準位置(1)からの車両200の移動距離の検出(前記(10),(11)式による演算)が開始される。そして、前記目標車両状態設定手段30によって目標車両状態が設定されると、つづいて経路規定手段32によって車両200の規範移動経路が規定される。この場合、規範移動経路は、例えば、駐車基準位置(1)と第1の目標位置(2)を結ぶ直線となる。
When the automatic steering is thus started, data corresponding to the left rear parallel parking is read in the
この状態からブレーキペダルの踏み込みが解除され、必要に応じてアクセル操作が行われると、駐車基準位置(1)を基準位置、第1の目標位置を目標位置として電動モータ4が制御手段24によって制御されつつ、車両200が前進する。このとき、コントローラ206では、地磁気センサ20と相対位置検出手段31からの出力信号を受け、車両200が規範移動経路に沿い、かつ、最終的に地磁気変化量と相対位置変化量が夫々θ1,(−x1,+y1)になるように制御手段34が電動モータ4を制御する。そして、このとき制御手段34による制御は姿勢角変化量制限手段33による姿勢角変化の制約がかかるため、前進開始当初は、図3,図5に示すように一定の変化量でもって右方向に姿勢角を変化させる。こうして、車両200がある程度前進して第1の目標位置(2)の手前で規範移動経路上に乗ると、地磁気変化量をθ1(地磁気基準での姿勢角はα+θ1)に維持するようにしてそのまま車両200が前進する。そして、車両200がそのまま規範移動経路に乗って進み、相対位置変化量が(−x1,+y1)に達したことがコントローラ206によって判断されると、モニター10の表示と音声教示スピーカ9からの指示によって車両200を停止させるべきことが運転者に伝えられ、運転者によるブレーキペダルの踏み込みによって車両200が折り返し位置(2´)で停止する。
When the depression of the brake pedal is released from this state and the accelerator operation is performed as necessary, the electric motor 4 is controlled by the control means 24 with the parking reference position (1) as the reference position and the first target position as the target position. While being done, the
この後、音声教示スピーカ9の指示に従って運転者がシフトレンジをRに切り換え、ブレーキペダルの踏み込みを徐々に解除し必要に応じてアクセル操作を行うと、車両200は姿勢角(地磁気変化量)をθ1に維持したまま後退を開始する。この車両200の後退時においては、基準位置は第1の目標位置(2)、目標位置は第2の目標位置(3)とされ、制御手段34による制御は車両200が一定姿勢角のまま第1の目標位置(2)に戻った時点で開始される。また、第1の目標位置(2)に戻った時点では、その時点での地磁気基準の車両200の姿勢角が地磁気センサ20によって検出されて、その値が記憶されると共に、第1の目標位置(2)からの車両200の移動距離の検出(前記(10),(11)式による演算)が開始される。また、このとき車両200の規範移動経路は第1の目標位置(2)と第2の目標位置(3)を結ぶ直線とされる。
Thereafter, when the driver switches the shift range to R according to the instruction of the voice teaching speaker 9 and gradually releases the depression of the brake pedal and performs an accelerator operation as necessary, the
こうして、車両200が第1の目標位置(2)から後退を開始すると、コントローラ206では、車両200が新たな規範移動経路に沿い、かつ、最終的に地磁気変化量と相対位置変化量が夫々θ2−θ1,(+x1,−2y1)になるように制御手段34が電動モータ4を制御するようになる。これにより、第1の目標位置(2)からの後退開始当初は、図4,図5に示すように一定の変化量でもって右方向に姿勢角を変化させ、車両200がある程度後退して第2の目標位置(3)の手前で規範移動経路上に乗ると、そこからは地磁気変化量をθ2−θ1(地磁気基準での姿勢角はα+θ2)に維持して車両200が後退する。車両200がそのまま規範移動経路に乗って進み、相対位置変化量が(+x1,−2y1)に達したことがコントローラ206によって判断されると、モニター表示と音声教示によって運転者にブレーキングが指示される。そして、この時点で運転者がブレーキペダルを踏み込むと、車両200は第2の目標位置(3)を通過した最終駐車位置(3´)で停車することとなる。
Thus, when the
この操舵制御装置は、以上のように車両200が駐車枠21内に所定姿勢で収まるように確実な自動操舵を行うことができるが、車両200の移動量に応じた規範姿勢角のデータを逐一記憶していた従来のものと異なり、目標位置での車両状態を地磁気変化量と相対位置変化量として記憶しておくだけで良いため、記憶に要するメモリ容量を大幅に削減することができる。さらに、この装置においては、車両の姿勢角を地磁気センサによって直接的に検知するものであるため、ステアリングホイールの操舵角や車輪の転舵角等を検出してこれらから車両の姿勢角を類推する従来タイプのものと異なり、転舵機構やスポーク角、キャンバー、キャスター等の誤差や、乗車人数、積載加重、タイヤの滑り、路面状況等の外部要因の変化の影響を受けることがない。したがって、このことから常に正確な操舵制御を実現できる。
As described above, the steering control device can perform reliable automatic steering so that the
また、この実施形態の操舵制御装置では、経路規定手段32によって基準位置と目標位置を結ぶ車両200の規範移動経路を規定し、その移動経路に沿い、かつ、最終的に目標とする地磁気変化量と相対移動位置となるように電動モータ4を制御するようにしているため、モータ制御が容易であるうえ、何らかの理由によって一時的に車両200の進行方向が狂ったときにも自動操舵を不具合なく続行することができる。
In the steering control device of this embodiment, the
また、以上では説明しなかったが、コントローラ206の制御手段34は、障害物検出手段13が障害となる物体を検出したときに、その物体を回避するように電動モータ4を制御するようにしても良い。制御手段34がこのような制御を行う場合、図3に示すように自動操舵中に障害となる物体を自動的に回避することができ、しかも、回避後は車両が規範移動経路に沿い、かつ、最終的に目標とする地磁気変化量と相対移動位置となるように制御が続けられるため、殆どの場合、自動操舵制御を中断せずに済む。
Although not described above, the control means 34 of the
尚、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上ではステアリングシャフトと転舵機構が機械的に連結された電動パワースアリングを採用した実施形態について説明したが、操舵部と転舵機構が電気的に連係された所謂バイワイヤ方式のステアリングを採用することも可能である。また、以上では、駐車基準位置(1)にある車両を駐車枠内に誘導するのに2つの車両状態設定ポイント(第1の目標位置(2)、及び、第2の目標位置(3))を設けたが、これらの設定ポイントの数は二つに限らず任意であって良い。
さらに、車両状態設定ポイントの位置と数は運転者が任意に設定調整できるようにしても良い。この場合、例えば駐車枠が道路に対して斜めに設けられている場合等にも、車両を適切な進入角度でもって駐車枠内に誘導することが可能になる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various design change is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the above description, the embodiment adopting the electric power swirling in which the steering shaft and the steering mechanism are mechanically connected has been described. It is also possible to do. In the above, two vehicle state setting points (first target position (2) and second target position (3)) are used to guide the vehicle at the parking reference position (1) into the parking frame. However, the number of these setting points is not limited to two and may be arbitrary.
Furthermore, the position and number of vehicle state setting points may be arbitrarily set and adjusted by the driver. In this case, for example, even when the parking frame is provided obliquely with respect to the road, the vehicle can be guided into the parking frame with an appropriate entry angle.
3 転舵機構
4 電動モータ(アクチュエータ)
13 障害物検出手段
20 地磁気センサ
30 目標車両状態設定手段
31 相対位置検出手段
32 経路規定手段
33 姿勢角変化量制限手段
34 制御手段
3 Steering mechanism 4 Electric motor (actuator)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
この転舵機構を駆動するアクチュエータと、
車両が基準位置から目標位置に移動するときに前記アクチュエータを制御する制御手段と、を備えた車両の操舵制御装置において、
車両の姿勢角に応じた地磁気の変化を検出する地磁気センサと、
車両の車輪速度を検出する車輪速センサと、
前記地磁気センサと前記車輪速センサからの出力信号を受け、車両の変位の直交する2軸方向の成分を夫々累積加算することによって車両の基準位置からの相対位置を検出する相対位置検出手段と、
前記目標位置での車両状態を、基準位置からの地磁気変化量と相対位置変化量として設定する目標車両状態設定手段と、
前記基準位置と目標位置を結ぶ車両の移動経路を規定する経路規定手段と、を設け、
前記制御手段は、車両が基準位置から目標位置に実際に移動するときに、車両が前記経路規定手段で規定した移動経路に沿い、かつ、前記目標位置において、前記目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量と相対位置変化量となるように前記転舵アクチュエータを制御すると共に、車両が前記目標位置の手前で前記移動経路上に乗ったときに、前記目標車両状態設定手段で設定した地磁気変化量に維持するように前記転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。 A steering mechanism that steers the wheels;
An actuator for driving the steering mechanism;
A vehicle steering control apparatus comprising: a control unit that controls the actuator when the vehicle moves from a reference position to a target position;
A geomagnetic sensor for detecting a change in geomagnetism according to the attitude angle of the vehicle;
A wheel speed sensor for detecting the wheel speed of the vehicle ;
Relative position detection means for detecting a relative position from a reference position of the vehicle by receiving output signals from the geomagnetic sensor and the wheel speed sensor, and accumulating and adding components in two axial directions orthogonal to the displacement of the vehicle.
A target vehicle state setting means for setting the states of the vehicle at the target position, as geomagnetic variation and the relative position change amount from the reference position,
Providing route defining means for defining a moving route of the vehicle connecting the reference position and the target position ;
The control means is set by the target vehicle state setting means when the vehicle actually moves from the reference position to the target position along the movement route specified by the route specifying means and at the target position. The steering actuator is controlled so that the amount of change in geomagnetism and the amount of change in relative position are the same, and the geomagnetic change set by the target vehicle state setting means when the vehicle rides on the moving path before the target position. A steering control device for a vehicle , wherein the steering actuator is controlled so as to maintain the amount .
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