(57)【要約】【課題】実転舵角の推定誤差を抑制することができる車両制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置は、指示された目標転舵角に実転舵角を追従させるように舵角制御を実施する舵角制御部と、据え切り時に、目標転舵角を上回るように補正された補正舵角指令値を予め定めた期間だけ舵角制御部に与えた後に目標転舵角を舵角制御部に伝達するように構築された舵角補正部と、を備える。据え切り時においては、目標転舵角よりも大きく補正された補正舵角指令値を一時的に生成することができる。これにより、据え切り時に路面反力によって実転舵角が目標転舵角よりも小さくなることを抑制することができる。その結果、実転舵角の推定誤差を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指示された目標転舵角に実転舵角を追従させるように舵角制御を実施する舵角制御部と、
据え切り時に、前記目標転舵角を上回るように補正された補正舵角指令値を予め定めた期間だけ前記舵角制御部に与えた後に前記目標転舵角を前記舵角制御部に伝達するように構築された舵角補正部と、
を備える車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００５−４１２７６号公報に記載されているように、舵角値に基づいて車両位置を推定しながら舵角を制御することで、車両を目標位置まで導く車両の制御装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−４１２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
据え切り時には、路面反力によりタイヤ角が舵角指令値よりも小さくなる傾向にある。その結果、タイヤ角推定値と実際のタイヤ角との間にずれが生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、実転舵角の推定誤差を抑制することができる車両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】
【０００６】
本発明にかかる車両制御装置は、
指示された目標転舵角に実転舵角を追従させるように舵角制御を実施する舵角制御部と、
据え切り時に、前記目標転舵角を上回るように補正された補正舵角指令値を予め定めた期間だけ前記舵角制御部に与えた後に前記目標転舵角を前記舵角制御部に伝達するように構築された舵角補正部と、
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、据え切り時においては、目標転舵角よりも大きく補正された補正舵角指令値を一時的に生成することができる。これにより、据え切り時に路面反力によって実転舵角が目標転舵角よりも小さくなることを抑制することができる。その結果、実転舵角の推定誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態にかかる車両制御装置が適用される車両の構成を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる車両制御装置を含む車両制御システムを示す図である。
【図３】実施の形態にかかる車両制御装置を実現するように構築された制御フローチャートを示す図である。
【図４】タイヤ角の推定値および実測値と車速との関係を説明するための図である。
【図５】タイヤ角の推定値および実測値と車速との関係を説明するための図である。
【図６】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図７】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図８】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図９】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図１１】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図１２】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図１３】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示す図である。
【図１４】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示す図である。
【図１５】実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態の技術的背景を説明する。駐車支援システムの一例として、障害物または白線との相対位置をソナー（具体的にはクリアランスソナー）またはカメラなどから取得し、駐車目標位置およびその経路を決定することが行われている。センサの検出範囲は一般に数ｍ四方であり、車両の移動により目標位置から遠くなると、位置情報の信頼性が低下する。その場合は自車の移動量を別の手段で推定し、信頼性が高い時に取得した過去の認識結果と組み合わせて現時点の駐車目標位置を推定する必要がある。
【００１０】
自車位置推定方法としてハンドル角から車両の旋回曲率を推定する際の課題となるのが、ステアリング系のヒステリシスおよびタイヤの応答遅れである。例えば特開２００５−４１２７６号に記載された技術は、フィルタ処理を追加して応答遅れを考慮したことが特徴である。しかしながら、この公報に記載された従来技術では、停車した状態で操舵を行う所謂「据え切り」が行われる場合には十分な効果を発揮できない。
【００１１】
据え切りにかかる上記問題点・課題が発生する理由を説明する。一般に、ハンドル角とタイヤ角の関係は、ステアリングとサスペンションの幾何学的なレイアウトにより決まる特性に従う。ハンドル角とタイヤ角の関係を表すこの特性は、アッカーマン特性と呼ばれている。
【００１２】
しかし、据え切りのようにタイヤ反力が大きい条件では、サスペンションブッシュなど低剛性部位の変形により上記の幾何学的特性からのずれが大きくなる。この状態で車両が移動すると、旋回曲率はタイヤ角によって決まるにも関わらず、従来技術ではハンドル角から推定を行うため、誤差が発生してしまう。
【００１３】
また、車速が上昇するにつれてタイヤ反力は一般に低下していき、タイヤ角は徐々に本来のアッカーマン特性で決まる角度に近づくので、ハンドル角とタイヤ角との関係は走行中に動的に変化していく。そのような変化は、図４および図５からも把握される。このようにハンドル角とタイヤ角の関係が時間とともに変化していくことも旋回曲率の推定を困難にしている理由である。
【００１４】
図４および図５は、タイヤ角の推定値および実測値と車速との関係を説明するための図である。図５は、図４の楕円領域Ｑ０を拡大したものである。楕円領域Ｑ０には、車速ゼロの据え切り運転と、車両発進時との境界におけるタイヤ角が図示されている。図５の破線楕円Ｑ１に示すように、据え切り中にはタイヤ角の実測値と推定値との間の誤差が大きい。図５の破線楕円Ｑ２に示すように、車両発進後はタイヤ角が動的に変化している。
【００１５】
実施の形態では、上記のような問題点を解消することができる。実施の形態は、駐車支援装置において、停車中の操舵に伴うタイヤのねじれおよびステアリング系のヒステリシス特性があっても、その後の走行時に精度良く自車位置を推定する技術を提供する。
【００１６】
図１は、実施の形態にかかる車両制御装置が適用される車両１の構成を示す図である。車両１は、エンジン２と、車両１の前後左右に設けられた複数のカメラ４と、左右前輪および左右後輪それぞれに設けられた複数の車輪速度センサ５と、車両１の四隅に設けられた複数のクリアランスソナー６と、ハンドル角センサ１１と、エンジン電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０と、ブレーキ装置５１と、ステアリング装置５２と、駐車支援システム電子制御ユニット（ＥＣＵ）５４と、を備えている。
【００１７】
ブレーキ装置５１は、ブレーキアクチュエータとこれを制御するブレーキ電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを含む。ステアリング装置５２は、ＥＰＳアクチュエータとＥＰＳ電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを含む。
【００１８】
図２は、実施の形態にかかる車両制御システムを示す図である。実施の形態にかかる車両制御装置は、自車位置推定部５４ａと、駐車位置演算部５４ｂと、アクチュエータ指令値演算部５４ｃと、舵角指令値補正演算部５４ｄと、を備える。
【００１９】
自車位置推定部５４ａは、ハンドル角センサ１１と車輪速度センサ５とから受け取った出力信号に基づいて自車位置を推定する。駐車位置演算部５４ｂは、クリアランスソナー６またはカメラ４の出力信号と自車位置推定結果とを組み合わせて、目標駐車位置を演算する。アクチュエータ指令値演算部５４ｃは、駐車位置演算部５４ｂから伝達された目標駐車位置に向かって車両１を制御する。
【００２０】
舵角指令値補正演算部５４ｄは、アクチュエータ指令値演算部５４ｃとステアリングアクチュエータとの間に挿入されている。舵角指令値補正演算部５４ｄは、据え切り時には舵角指令値を補正したうえでステアリングアクチュエータに伝達し、据え切り時でなければ補正を実施せずに舵角指令値をステアリングアクチュエータに伝達する。舵角指令値補正演算部５４ｄは、少なくとも後述する第一特徴構成と第二特徴構成とを含んでいる。また、舵角指令値補正演算部５４ｄにとって、後述する第三特徴構成は必須ではないが、搭載されることが好ましい。
【００２１】
アクチュエータ指令値演算部５４ｃによって演算されたアクチュエータ指令値に従って、エンジン２、ブレーキ装置５１、ステアリング装置５２、およびシフトなどの各アクチュエータ群が制御される。
【００２２】
図３は、実施の形態にかかる車両制御装置を実現するように構築された制御フローチャートを示す図である。図３のルーチンでは、まず、駐車支援制御中であるか否かが判定される（ステップＳ１００）。駐車支援制御中でなければ、今回のルーチンが終了する。
【００２３】
ステップＳ１００で駐車支援制御中であった場合には、次に、据え切り指令ありか否かが判定される（ステップＳ１０１）。据え切り指令には、据切りした状態で駐車支援開始した場合も含むものとする。据え切り指令がなければ、今回のルーチンが終了する。
【００２４】
ステップＳ１０１で据え切り指令があった場合には、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、下記の第一特徴構成〜第三特徴構成にかかる制御処理が実行される。
【００２５】
第一特徴構成の制御により、目標舵角が意図的に補正される。これによりハンドル−タイヤ間のねじれを解消させる。第一特徴構成の具体的内容は、図６などを用いて後ほど説明する。
【００２６】
第二特徴構成の制御により、操舵制御が一時的に中断される。これによりハンドル−タイヤ間のねじれを解消させる。第二特徴構成の具体的内容は、図７などを用いて後ほど説明する。
【００２７】
第三特徴構成の制御により、クリアランスソナー６またはカメラ４による自車位置推定が不要となる場所に移動して据切りが実施される。そうでない場合は据切りが禁止される。第三特徴構成の具体的内容は、図１３〜図１５を用いて後ほど説明する。
【００２８】
次に、ハンドル−タイヤ間のねじれが無い状態でハンドル角にもとづき車両の旋回曲率を算出し、高精度に自車位置を推定する処理が実行される（ステップＳ１０３）。その後、今回のルーチンが終了する。
【００２９】
＜第一特徴構成＞
図６は、実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。図６には、前述のステップＳ１０２のうち第一特徴構成にかかる制御動作が図示されている。
【００３０】
図６には、実施の形態にかかるタイヤ角推定値θｅｓおよび実タイヤ角θａｃと、比較例にかかるタイヤ角推定位置θｅｓ０および実タイヤ角θａｃ０とが図示されている。ただし、比較例とは、下記に述べる第一特徴構成の制御を実施しない場合ということである。また、図６において、タイヤ角推定値θｅｓ、θｅｓ０は、ハンドル角÷ギア比によって求められる。
【００３１】
第一特徴構成においては、本来の目標舵角に対し一時的に舵角指令値をオーバーシュートさせ、その後、元の舵角指令値に戻す処理が実行される。これにより、路面半力によりタイヤ角が舵角指令値より小さくなる分を、舵角指令値自体を大きくすることで対応させる。その後、舵角指令値を元に戻すことで、タイヤ角推定値θｅｓと実タイヤ角θａｃとの差も低減できる。また、車速上昇に伴うタイヤ角の動的な変化を抑制できる。これらにより、精度良く自車位置推定を行うことが可能となる。
【００３２】
＜第二特徴構成＞
図７は、実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。図７には、前述のステップＳ１０２のうち第二特徴構成にかかる制御動作が図示されている。
【００３３】
図７においても、実施の形態にかかるタイヤ角推定値θｅｓおよび実タイヤ角θａｃと、比較例にかかるタイヤ角推定位置θｅｓ０および実タイヤ角θａｃ０とが図示されている。ただし、比較例とは、下記に述べる第二特徴構成の制御を実施しない場合ということである。また、図７においても、タイヤ角推定値θｅｓ、θｅｓ０は、ハンドル角÷ギア比によって求められる。
【００３４】
第二特徴構成においては、本来の目標舵角に対し一時的に舵角指令値をオーバーシュートさせ、その後ＥＰＳ舵角制御を一時的に停止する処理が実行される。その後、制御が再開されるが、その際「舵角指令値＝現在舵角」とされる。
【００３５】
これにより、据え切り後にＥＰＳ舵角制御を一時停止することができる。その結果、サスペンションブッシュの撓みやタイヤのねじれが解消され、タイヤ角推定値θｅｓと実タイヤ角θａｃとの差が低減される。ＥＰＳ舵角制御を停止する前に舵角指令値をオーバーシュートさせることで、ＥＰＳ制御停止後に狙いのタイヤ角より小さくなることも防止できる。他の点は第一特徴構成と同様とされてもよい。
【００３６】
＜第三特徴構成＞
第三特徴構成にかかる制御処理は、据え切りの実施条件を限定するように構築される。据え切り実施条件は、目標駐車位置に対して車両１がクリアランスソナー６またはカメラ４の認識範囲内にいる場合に限定される。クリアランスソナー６またはカメラ４の認識範囲内であれば、自車位置推定は実施不要である。すなわち、現在位置はセンサ出力から直接算出できる。
【００３７】
その後、車両１がセンサの認識範囲外に移動した場合も、据え切りが行われないため、タイヤ角推定値と実タイヤ角の差は小さくした状態が維持される。これ以降の動作は上記の第一特徴構成と同様の制御が実施されてもよい。
【００３８】
＜第一特徴構成の第一変形例＞
図８および図９は、実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。前述した第一特徴構成に変形を施した第一変形例が図示されている。
【００３９】
前述した第一特徴構成では目標舵角をわざとオーバーシュートさせた後に本来の目標値に戻している。これに対し、第一特徴構成の第一変形例では、このオーバーシュート量（図８および図９の符号Ｂ）を、目標角度（図８および図９の符号Ａ）に応じて切り替える。
【００４０】
目標舵角値（符号Ａ）が予め定めた舵角基準閾値よりも小さいときには図８の符号Ｂのようにオーバーシュート量が大きくされる。目標舵角値（符号Ａ）が舵角基準閾値以上であるときには図９の符号Ｂのようにオーバーシュート量が大きくされる。これにより、必要最小限のオーバーシュート量にすることができるので、違和感の抑制、アクチュエータ作動音および熱負荷の低減などが実現できる。
【００４１】
＜第一特徴構成の第二変形例＞
図１０および図１１は、実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。図１０および図１１は、前述した第一特徴構成に変形を施した第二変形例が図示されている。
【００４２】
第一特徴構成の第二変形例では、第一特徴構成のオーバーシュート量（図１０および図１１中の符号Ｂ）を、タイヤの応答遅れが小さくなりやすい条件（図１０）では小さく、タイヤの応答遅れが大きくなりやすい条件（図１１）では大きく設定する。
【００４３】
応答遅れが小さくなりやすい条件の例として、上り勾配、車両重量の低下時、または路面μ低下時などがあり、この場合は図１０のようにオーバーシュート量Ｂが小さくされる。応答遅れが大きくなりやすい条件はその逆に相当しており（下り勾配、車両重量の増加時、または路面μ増加時など）、この場合は図１１のようにオーバーシュート量Ｂが大きくされる。路面勾配は例えばＧセンサ（加速度センサ）から算出してもよく、車両重量および路面μは例えば既知の車両状態推定制御から算出してもよい。
【００４４】
＜第二特徴構成の変形例＞
図１２は、実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示すタイムチャートである。図１２には、前述した第二特徴構成に変形を施した変形例が図示されている。目標舵角をオーバーシュートさせた後に舵角制御を一時的に停止することが特徴であるが、目標舵角をオーバーシュートさせずに舵角制御を一時停止しても良い。この場合、移動開始時には本来のタイヤ角より小さな値となる。その一方で、移動開始後にはタイヤ角のねじれが解消し、タイヤ反力が小さい時に切り増すことで、タイヤ角を狙い通り制御しつつ不足する舵角を補うことが可能になる。
【００４５】
＜第三特徴構成の変形例＞
図１３〜図１５は、実施の形態にかかる車両制御装置の動作を示す図である。図１３〜図１５において、センサ視野Ｒｓを持つ車両１が、駐車枠９０を目標駐車位置として駐車支援されているものとする。前述した第三特徴構成では、センサの視野Ｒｓ内に駐車位置（駐車枠９０）がない場合、据え切りを禁止することを特徴としている。よって、図１３では据え切りが許可される一方で、図１４のケース２−１に示す切り返し時には、据え切りが禁止されてしまう。
【００４６】
駐車環境によってはスペースが十分なく、据え切りを行わないと入庫が難しい場合がある。そこで、第三特徴構成の変形例では、このように入庫が難しい駐車環境である場合に対応するために、図１５に示すケース２−２のようにセンサ視野Ｒｓから駐車枠９０が外れない範囲で車両１を停止して据え切りを実施する。図１５に示すように、駐車枠９０の特徴量である白線交点９２がセンサ視野Ｒｓ内に存在する範囲で、車両１の切り返しが実施されるように、車両１の駐車支援システムが作動する。その結果、駐車位置がセンサ視野Ｒｓ内かどうかを条件とした据え切り禁止と、入庫の困難性への対処とを、両立する可能性を向上させることができる。
【００４７】
以上説明したように、実施の形態によれば、据え切り時においては、目標転舵角よりも大きく補正された補正舵角指令値を一時的に生成することができる。これにより、据え切り時に路面反力によって実転舵角が目標転舵角よりも小さくなることを抑制することができる。その結果、実転舵角の推定誤差を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  車両
２  エンジン
４  カメラ
５  車輪速度センサ
６  クリアランスソナー
１１  ハンドル角センサ
５１  ブレーキ装置
５２  ステアリング装置
５４ａ  自車位置推定部
５４ｂ  駐車位置演算部
５４ｃ  アクチュエータ指令値演算部
５４ｄ  舵角指令値補正演算部
９０  駐車枠
９２  白線交点
Ａ  目標舵角
Ｂ  オーバーシュート量
Ｒｓ  センサ視野
θｅｓ  タイヤ角推定値（実施の形態）
θａｃ  実タイヤ角（実施の形態）
θｅｓ０  タイヤ角推定値（比較例）
θａｃ０  実タイヤ角（比較例）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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