(57)【要約】【課題】自動運転において車両を目標位置へ精度よく移動させるための技術に関する。【解決手段】車両１は、タイヤホイール４ａ、５ａ、６ａ、７ａと、タイヤホイール４ａ、５ａ、６ａ、７ａの周囲に配置され路面と接する粘弾性体（タイヤ）４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂと、を備える車輪３を有する。タイヤホイール４ａ、５ａ、６ａ、７ａのタイヤホイール舵角θを自律的に制御し、所定の経路を走行可能である車両１であって、所定の経路は、少なくとも一部にカーブを含み、所定の経路を第１の速度で走行した場合、タイヤホイール舵角は第１の舵角パターンであり、所定の経路を、第１の速度より遅い第２の速度で走行した場合、タイヤホイール舵角は第２の舵角パターンである。所定の経路の所定の地点において、第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きい。【選択図】図７
2020011537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤホイールと、前記タイヤホイールの周囲に配置され路面と接する粘弾性体と、を備える車輪を有し、
前記タイヤホイールのタイヤホイール舵角を自律的に制御し、所定の経路を走行可能である車両であって、
前記所定の経路は、少なくとも一部にカーブを含み、
前記所定の経路を第１の速度で走行した場合、前記タイヤホイール舵角は第１の舵角パターンであり、
前記所定の経路を、前記第１の速度より遅い第２の速度で走行した場合、前記タイヤホイール舵角は第２の舵角パターンであり、
前記所定の経路の所定の地点において、前記第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、前記第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きい、
車両。
【請求項２】
請求項１に記載の車両であって、
前記所定の地点は、少なくとも前記カーブの始点である、
車両。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の車両であって、
前記所定の経路は、前記カーブの前に直線を含む、
車両。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両であって、
前記タイヤホイールの粘弾性は、前記粘弾性体の粘弾性より大きい、
車両。
【請求項５】
請求項４に記載の車両であって、
前記タイヤホイールの少なくとも一部は、金属で構成された、
車両。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の車両であって、
前記粘弾性体の少なくとも一部は、ゴムで構成された、
車両。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両であって、
前記第２の速度が、閾値速度より小さい場合、前記所定の経路の前記所定の地点において、前記第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、前記第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きい、
車両。
【請求項８】
請求項７に記載の車両であって、
前記第２の速度が、前記閾値速度より大きい場合、前記所定の経路の前記所定の地点において、前記第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、前記第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きくない、
車両。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の車両であって、
前記車輪は、前輪であって、
更に、後輪を備え、
前進する場合の前記閾値速度は、後進する場合の前記閾値速度より小さい、
車両。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両であって、
動力源を備え、
前記動力源は、前記後輪よりも前記前輪の近くに配置された、
車両。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両であって、
前記動力源は、前記前輪を駆動する、
車両。
【請求項１２】
請求項７又は請求項８に記載の車両であって、
前記車輪は、前輪であって、
更に、後輪を備え、
前進する場合の前記閾値速度は、後進する場合の前記閾値速度より大きい、
車両。
【請求項１３】
請求項１２に記載の車両であって、
動力源を備え、
前記動力源は、前記前輪よりも前記後輪の近くに配置された、
車両。
【請求項１４】
請求項１３に記載の車両であって、
前記動力源は、前記後輪を駆動する、
車両。
【請求項１５】
タイヤホイールと、前記タイヤホイールの周囲に配置され路面と接する粘弾性体と、を備える車輪を有し、
前記タイヤホイールのタイヤホイール舵角を自律的に制御し、所定の経路を走行可能である車両に搭載可能である自動操舵装置であって、
前記所定の経路は、少なくとも一部にカーブを含み、
前記所定の経路を第１の速度で走行した場合、前記タイヤホイール舵角は第１の舵角パターンであり、
前記所定の経路を、前記第１の速度より遅い第２の速度で走行した場合、前記タイヤホイール舵角は第２の舵角パターンであり、
前記所定の経路の所定の地点において、前記第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、前記第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きい、
自動操舵装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の自動操舵装置であって、
前記所定の地点は、少なくとも前記カーブの始点である、
自動操舵装置。
【請求項１７】
請求項１５又は請求項１６の自動操舵装置であって、
前記所定の経路は、前記カーブの前に直線を含む、
自動操舵装置。
【請求項１８】
請求項１５から請求項１７のいずれか１項に記載の自動操舵装置であって、
前記タイヤホイールの粘弾性は、前記粘弾性体の粘弾性より大きい、
自動操舵装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の自動操舵装置であって、
前記タイヤホイールの少なくとも一部は、金属で構成された、
自動操舵装置。
【請求項２０】
請求項１８又は請求項１９に記載の自動操舵装置であって、
前記粘弾性体の少なくとも一部は、ゴムで構成された、
自動操舵装置。
【請求項２１】
請求項１５から請求項２０のいずれか１項に記載の自動操舵装置であって、
前記第２の速度が、閾値速度より小さい場合、前記所定の経路の前記所定の地点において、前記第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、前記第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きい、
自動操舵装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の自動操舵装置であって、
前記第２の速度が、前記閾値速度より大きい場合、前記所定の経路の前記所定の地点において、前記第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、前記第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きくない、
自動操舵装置。
【請求項２３】
請求項２１又は請求項２２に記載の自動操舵装置であって、
前記車輪は、前輪であって、
更に、後輪を備え、
前進する場合の前記閾値速度は、後進する場合の前記閾値速度より小さい、
自動操舵装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の自動操舵装置であって、
動力源を備え、
前記動力源は、前記後輪よりも前記前輪の近くに配置された、
自動操舵装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の自動操舵装置であって、
前記動力源は、前記前輪を駆動する、
自動操舵装置。
【請求項２６】
請求項２１又は請求項２２に記載の自動操舵装置であって、
前記車輪は、前輪であって、
更に、後輪を備え、
前進する場合の前記閾値速度は、後進する場合の前記閾値速度より大きい、
自動操舵装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の自動操舵装置であって、
動力源を備え、
前記動力源は、前記前輪よりも前記後輪の近くに配置された、
自動操舵装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の自動操舵装置であって、
前記動力源は、前記後輪を駆動する、
自動操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両及び自動操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画面上で設定した目標位置（目標駐車位置等）に対して車両位置を推定しながら目標軌道をリアルタイムに創成し、舵角を制御することにより目標位置まで車両を誘導するように構成された走行制御装置が知られている。
【０００３】
特許文献１は、少なくとも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自動誘導装置において、車両位置を推定する際に、舵角値に基づいて推定される旋回曲率ｇ（Ｓｔｒ（ｐ））に車両移動距離の変化ｄｐに対するなましを入れて、タイヤ変形に起因した旋回曲率の遅れが補償された旋回曲率ｙ（ｐ）を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０４１２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、舵角値に基づいて推定される旋回曲率に、車両移動距離の変化に対するなましを入れることで、高精度に車両位置を推定することを目的としている。しかしながら特許文献１等においては、ステアリングホイールの操舵に伴うタイヤの角度変化の遅れの種々の要因について詳細に考察していない。特に実際の車両の移動に際しては速度が変化するが、従来の技術はこのような速度の変化に着目していないため、目標位置への移動精度には限界が存在する。
【０００６】
本開示は、自動運転において車両を目標位置へ精度よく移動させるための技術に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の車両は、タイヤホイールと、前記タイヤホイールの周囲に配置され路面と接する粘弾性体と、を備える車輪を有し、前記タイヤホイールのタイヤホイール舵角を自律的に制御し、所定の経路を走行可能である車両であって、前記所定の経路は、少なくとも一部にカーブを含み、前記所定の経路を第１の速度で走行した場合、前記タイヤホイール舵角は第１の舵角パターンであり、前記所定の経路を、前記第１の速度より遅い第２の速度で走行した場合、前記タイヤホイール舵角は第２の舵角パターンであり、前記所定の経路の所定の地点において、前記第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、前記第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きい。
【０００８】
本開示の自動操舵装置は、タイヤホイールと、前記タイヤホイールの周囲に配置され路面と接する粘弾性体と、を備える車輪を有し、前記タイヤホイールのタイヤホイール舵角を自律的に制御し、所定の経路を走行可能である車両に搭載可能である自動操舵装置であって、前記所定の経路は、少なくとも一部にカーブを含み、前記所定の経路を第１の速度で走行した場合、前記タイヤホイール舵角は第１の舵角パターンであり、前記所定の経路を、前記第１の速度より遅い第２の速度で走行した場合、前記タイヤホイール舵角は第２の舵角パターンであり、前記所定の経路の所定の地点において、前記第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、前記第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、車両の速度を考慮してタイヤホイール舵角を制御するため、車両を目標位置へ精度よく移動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る車両の一例を示す、（ａ）側面図、（ｂ）車輪の位置を示す模式図である。
【図２】本開示による車両の駐車支援装置（自動操舵装置）の一実施形態を示すシステム構成図である。
【図３】駐車支援ＥＣＵの機能を示すブロック線図である。
【図４】表示モニタ上の目標駐車位置設定用タッチパネルの一例を示す図である。
【図５】車両の自動駐車を示す模式図である。
【図６】車両における車輪の位置を示す模式図であり、（ａ）直進走行時の車輪の位置を示す図、（ｂ）カーブ走行時の車輪の位置を示す図である。
【図７】車両の直進走行及びカーブ走行を示す模式図及びこの模式図に対応した低速走行時及び高速走行時におけるタイヤホイール舵角の変化を示すグラフである。
【図８】遅延時間及びその無駄時間を示すグラフである。
【図９】（ａ）前進時の遅延時間における一次遅れを示すグラフであり、（ｂ）後進時の遅延時間における一次遅れを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る車両及び自動操舵装置を具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１２】
以下、本開示を実施するための好適な本実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１に示す様に実施形態の車両１は、車両ボディ２と、車両ボディ２を支持し車両１を所定の方向に移動させる車輪３とを備える。車輪３は実施形態において四輪であり、左前車輪４と右前車輪５と左後車輪６と右後車輪７とを有している。左前車輪４は、タイヤホイール４ａと、タイヤホイール４ａの周囲に配置されたタイヤ４ｂを備える。右前車輪５は、タイヤホイール５ａと、タイヤホイール５ａの周囲に配置されたタイヤ５ｂを備える。左後車輪６は、タイヤホイール６ａと、タイヤホイール６ａの周囲に配置されたタイヤ６ｂを備える。右後車輪７は、タイヤホイール７ａと、タイヤホイール７ａの周囲に配置されたタイヤ７ｂを備える。
【００１４】
タイヤホイール４ａ、５ａ、６ａ、７ａは操舵機構または動力源（内燃機関又は／及び電気モータ）に接続され、例えば少なくとも一部が金属で構成されるが、その材料は特に限定されない。タイヤ４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂは路面と接する粘弾性体から構成され、例えば少なくとも一部がゴムで構成されるが、その材料は特に限定されない。一般的に、タイヤホイール４ａ、５ａ、６ａ、７ａの粘弾性は、タイヤ４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂを構成する粘弾性体の粘弾性より大きい。
【００１５】
図２は、本開示による車両１の駐車支援装置（自動操舵装置）１０の一実施例を示すシステム構成図である。図２に示す如く、車両の駐車支援装置１０は、電子制御ユニット１２（ 以下、「駐車支援ＥＣＵ１２」と称す）を中心に構成されている。駐車支援ＥＣＵ１２は、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。ＲＯＭ には、ＣＰＵが実行するプログラムや、車両の所定の諸元値（ホイールベース長Ｌ等）が格納されている。
【００１６】
駐車支援ＥＣＵ１２には、ＣＡＮ（Controller Area Network）や高速通信バス等の適切なバスを介して、ステアリングホイール（図示せず）の舵角を検出する舵角センサ１６、及び、車両の速度を検出する車速センサ１８が接続されている。車速センサ１８は、各輪に配設され、車輪速に応じた周期でパルス信号を発生する車輪速センサであってよい。
【００１７】
駐車支援ＥＣＵ１２には、また、リバースシフトスイッチ５０及び駐車スイッチ５２が接続されている。リバースシフトスイッチ５０は、変速機レバーが後進位置に操作された場合にオン信号を出力し、それ以外の場合にオフ状態を維持する。また、駐車スイッチ５２は、車室内に設けられ、ユーザによる操作が可能となっている。駐車スイッチ５２は、常態でオフ状態に維持されており、ユーザの操作によりオン状態となる。駐車支援ＥＣＵ１２は、リバースシフトスイッチ５０の出力信号に基づいて車両が後進する状況にあるか否かを判別すると共に、駐車スイッチ５２の出力信号に基づいてユーザが駐車支援を必要としているか否かを判別する。
【００１８】
駐車支援ＥＣＵ１２には、車両後部のバンパ中央部に配設されたバックモニタカメラ２０、及び、車室内に設けられた表示モニタ２２が接続されている。バックモニタカメラ２０は、車両後方の領域を所定の視野角で撮影するＣＣＤカメラであり、撮像画像を表わすビデオ信号を駐車支援ＥＣＵ１２に供給する。駐車支援ＥＣＵ１２は、リバースシフトスイッチ５０及び駐車スイッチ５２が共にオン状態にある場合に、表示モニタ２２上にバックモニタカメラ２０の撮像画像を表示する。このとき、表示モニタ２２上には、例えば図３に示すように、撮像画像と共に目標駐車位置設定用タッチパネルが表示される。ユーザは、目標駐車位置設定用タッチパネルを用いて、撮像画像上の目標駐車枠（図中破線により指示）を実際の駐車枠（図中実線により指示）に合わせる操作を表示モニタ２２上で行う。撮像画像上で目標駐車枠の位置が確定されると、駐車支援ＥＣＵ１２は、撮像画像上の駐車目標枠に対応する位置を目標駐車位置として認識する。
【００１９】
駐車支援ＥＣＵ１２には、操舵制御ＥＣＵ３０が適切なバスを介して接続されている。駐車支援ＥＣＵ１２は、後述する如く、自動誘導制御中、車速センサ１８の出力信号から演算した車両の移動距離（車両移動量）と舵角センサ１６から得られる舵角位置を用いて自車の車両位置を推定し、推定した車両位置の目標軌道からの偏差に応じた目標舵角を演算し、当該目標舵角を操舵制御ＥＣＵ３０に送信する。操舵制御ＥＣＵ３０は、当該目標舵角を実現するようにモータ３２を制御する。
【００２０】
図４は、駐車支援ＥＣＵ１２の機能を示すブロック線図である。駐車支援ＥＣＵ１２は、車両位置推定演算部４０と、目標軌道演算部４２とを有する。車両位置推定演算部４０は、以下で詳説する如く、舵角センサ１６及び車速センサ１８の出力信号に基づいて、駐車支援実行中における車両位置および車両の移動距離を推定演算する。目標軌道演算部４２は、前回演算した目標軌道と、車両位置推定演算部４０により推定された車両位置との差に応じて、今回の目標軌道を演算し、当該目標軌道に基づいて上述の推定車両位置における目標舵角を決定する。操舵制御ＥＣＵ３０は、このようにして決定された目標舵角に基づいて、モータ３２を制御する。尚、目標軌道演算部４２による上述の目標軌道の演算は、車両が所定移動距離（例えば、０．５ｍ）だけ移動する毎に実施されてよい。また、このような軌道修正を行う余裕を残しておく為、初回の目標軌道の生成には、車両の最大旋回曲率よりもある程度小さい旋回曲率（例えば、最大旋回曲率の９０％までの旋回曲率）が用いられる。これにより、ユーザに不快感を与えることのない滑らかな操舵制御が実現される。但し、本開示は、特にこの目標軌道の演算方法に限定されるものでなく、例えば、目標軌道を再演算することなく、初回に決定した目標軌道に強制的に車両を誘導する自動誘導制御に対しても適用可能である。
【００２１】
ここで、車両位置推定演算部４０による車両位置推定方法について言及する。車両位置の推定演算には、例えば以下の式が用いられる。
【００２２】
【数１】
2020011537.tif 000003
【００２３】
各式において、θ、及び、Ｘ，Ｙは、後軸中心を基準とした、車両角度、及び、車両位置の２次元座標値をそれぞれ表わす（Ｘ０，Ｙ０は、初期位置、即ち自動誘導制御開始時の車両位置の同座標値）。また、ｄｐは、車両の微小移動距離を表わし、車速センサ１８の出力信号（車輪速パルス）を微少時間で積分することによって算出される。尚、車両角度θは、旋回走行の際に生ずる車両の向きの変化角である。式（１）におけるｇ（Ｓｔｒ（ｐ））は、旋回曲率であり、舵角センサ１６から得られる舵角位置Ｓｔｒ（ｐ）を引数とし、例えば所定の旋回特性マップから求められる。
【００２４】
次に、発明者が見出した、自動運転において予め想定した経路から車両の位置がずれてしまう現象の発生要因について説明する。図５は、車両１を目的の駐車位置に自動駐車（車庫入れ）で行う場合の一例を示した模式図である。本実施形態においては、車両１の自動駐車は完全自動ではなく、車両１の駐車支援装置１０が自動操舵を行い、乗車したドライバがアクセルペダルを操作して速度を調整する。
【００２５】
座標（Ｘ０，Ｙ０）の位置で、車両１に搭載されているカメラが目的の駐車位置である駐車枠Ｇを捉えてナビ画面に表示し、ドライバがナビ画面から駐車する駐車枠Ｇを指定する。駐車支援装置１０は、出発点の位置である座標（Ｘ０，Ｙ０）から目的の位置である駐車枠Ｇの座標（ＸＧ，ＹＧ）までの所定の経路を決定する。ドライバがアクセルペダルを操作しつつ、車両１が自動操舵により座標（ＸＭ，ＹＭ）に移動し、一時停止してステアリングホイールを据え切り、駐車枠Ｇの座標（ＸＧ，ＹＧ）に向かって移動する。座標（ＸＭ，ＹＭ）周りでの速度は、ドライバのアクセルペダル操作により低速およびゼロになり得る。
【００２６】
図６は車両１における車輪３の位置を示す模式図であり、図６（ａ）は直進走行時の車輪３の位置を示し、図６（ｂ）はカーブ走行時の車輪３の位置を示す図である。ドライバがアクセルペダルを操作することにより、動力源の出力を制御し車両１の速度を制御する。一方、駐車支援装置１０がタイヤホイール、ここでは前輪のタイヤホイール４ａ、５ａのタイヤホイール舵角θを自律的に制御することにより、車両１が図５に示したような所定の経路を走行可能となる。タイヤホイール舵角θは、図６（ｂ）に示す様に車両１が直進する場合のタイヤホイールの方向を基準に、その時のタイヤホイールの方向の角度を示したものであり、タイヤホイールの方向とは、タイヤホイールの回転軸と直交し、かつ路面と平行な方向である。
【００２７】
しかしながら、駐車支援装置１０によるステアリングホイールの転舵開始からタイヤホイール４ａ、５ａのタイヤホイール舵角の変化を経由して実際に車両１が旋回する（車体ヨーが発生する）までの間には、所定の遅延時間が必然的に存在する。この遅延時間は、１）ステアリングホイールの転舵開始からタイヤホイール４ａ、５ａのタイヤホイール舵角の変化までに要する時間である無駄時間（転舵の遅れ時間）と、２）タイヤホイール舵角の変化から車両１が旋回するまでに要する時間である一次遅れ（車両の旋回の遅れ時間）とを含むことが知られている。よって、車種ごとに予め想定した遅延時間を考慮して、駐車支援装置１０によるタイヤホイールの転舵設定を行う。
【００２８】
ここで、車両１が図５に示した所定の経路上を予め想定した特定の速度で移動し続ける場合、目標停車位置（目標位置）と実際の停車位置との位置ずれは生じにくいことが知られている。しかしながら、特にドライバがアクセルペダルを操作するような場合において、車両の速度は予め想定した特定の速度で移動することはなく、むしろ想定外の速度をとることが一般的である。そして、想定外の速度をとると、車両は所定のカーブを含む経路から外れて移動してしまう傾向が存在することが判明した。このような場合、図５における目指す座標（ＸＧ，ＹＧ）である目標位置と実際の位置とに位置ずれが生じてしまう。特に図５で示す座標（ＸＭ，ＹＭ）周りで据え切りのために速度が極めて小さくなるような場合においては、この現象は顕著となり、適正に駐車することが困難となることが判明した。
【００２９】
発明者は、遅延時間に含まれる１）無駄時間と２）一次遅れのうち、特に一次遅れに注目したうえで上記現象について更に鋭意検討した。特に発明者は、一次遅れがタイヤホイール舵角の変化時にタイヤホイール４ａ、５ａの周囲に配置されたタイヤ４ｂ、５ｂの粘弾性体の捩じれに起因することについて、改めて検討した。
【００３０】
タイヤホイール４ａ、５ａの粘弾性は、タイヤ４ｂ、５ｂを構成する粘弾性体の粘弾性より大きいことが一般的であり、かつタイヤ４ｂ、５ｂは転舵時に路面からの摩擦係数μによる摩擦力の抵抗を受ける。よって、タイヤ４ｂ、５ｂには捩じれが必然的に発生し、捩じれに伴い車両１の旋回は遅れる。
【００３１】
発明者は、この捩じれの量は車両１の速度に依存しており、速度が変化すると捩じれ、ひいては一次遅れも変化する点に着目した。さらに検討した結果、発明者は車両が所定のカーブを含む同一の経路を走行する場合であっても、車両１の速度に応じて、タイヤホイール舵角θが異なるように制御することが望ましいことに想到した。すなわち、駐車支援装置１０は車両１の速度に応じたタイヤ４ｂ、５ｂの捩じれの変化に起因する一次遅れの変化に応じて、タイヤホイール舵角θを変化させる。これにより、車両１の速度の異なりという実情に応じて適切なタイヤホイール舵角θを設定することができ、ひいては、車両１を予め設定した適切な経路、目標位置に導くことが可能となる。
【００３２】
図７は、車両１の直進走行及びカーブ走行を示す模式図に対応した、低速走行時及び高速走行時におけるタイヤホイール舵角の変化を示すグラフであり、上記事象を具体的に説明する図である。車両１は、少なくとも一部にカーブを含む所定の経路を走行可能である。本例では、車両１は所定の経路ＡＢ及び所定の経路ＢＣを含む経路を走行し、カーブである経路ＢＣの前に直線である経路ＡＢが存在する。地点Ａが所定の経路ＡＢの始点であり、地点Ｂはカーブである所定の経路ＢＣの始点である。
【００３３】
そして、図７の下部のグラフに示す様に、車両１がカーブである所定の経路ＢＣを高速である第１の速度で走行した場合と、この第１の速度より遅い低速の第２の速度で走行した場合の２通りの走行パターンを想定する。すなわち、同一の経路を走行する場合でも、あるドライバは高速で走行することがあるし、他のドライバは低速で走行することもある。このような運転するドライバごとの速度の違いの発生は当然であるし、速度の違いを考慮することは実情に即したものである。
【００３４】
そして、本開示の駐車支援装置１０は、このような車両の速度の違いに応じて、タイヤホイールのタイヤホイール舵角を自律的に制御する。駐車支援装置の実体的な制御は、電子制御ユニットである駐車支援ＥＣＵ１２や、操舵制御ＥＣＵ３０に搭載されたプロセッサ、メモリ等により実現される。また、駐車支援装置は、タイヤホイール舵角を自律的に制御し得るプログラムをも記憶している。尚、駐車支援装置は、これらの部材のみならず他に別途設けた制御部等によっても実現可能であり、その態様は特に限定されない。
【００３５】
駐車支援装置は、図７に示す様に車両１が第１の速度（高速）で走行する場合はタイヤホイール舵角が第１の舵角パターンをとるように制御し、車両１が第２の速度（低速）で走行する場合はタイヤホイール舵角が第２の舵角パターンをとるように制御する。
【００３６】
グラフに示す様に、所定の経路ＢＣの始点である地点Ｂにおいて、第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きくなるように設定されている。例え車両１が想定した同一経路を走行する場合であっても、異なる速度で走行する場合は、駐車支援装置が速度に応じてタイヤホイール舵角の舵角パターンを適宜選択することによりドライバを支援し、車両１は所定の経路を大きく外れることなく走行し、予め想定した目標位置に到達することができる。尚、この制御から、低速時はタイヤ４ｂ、５ｂに発生する捩じれが高速時に比べて大きいため、低速時は第２の舵角パターンで示す様に大きなタイヤホイール舵角を要することが理解される。
【００３７】
そして、車両の速度が所定の閾値速度より大きくなれば、タイヤ４ｂ、５ｂに発生する捩じれは無視でき、一次遅れが消失すると考えられる。そこで、第２の速度がこの所定の閾値速度より小さい場合、駐車支援装置は、所定の経路ＢＣの所定の地点Ｂにおいて、第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角が第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きくなるように制御してもよい。すなわち、車両１の速度が小さい場合は想定した経路から外れやすいため、車両１の（第２の）速度が所定の閾値速度より小さい場合に限って、駐車支援装置は図７に示すタイヤホイール舵角の制御を行う。
【００３８】
また、第２の速度が所定の閾値速度より大きい場合、駐車支援装置は、所定の経路ＢＣの所定の地点Ｂにおいて、第２の舵角パターンのタイヤホイール舵角は、第１の舵角パターンのタイヤホイール舵角より大きくならないように制御してもよい。すなわち、車両１の速度が大きい場合は想定した経路から外れにくいため、車両１の（第２の）速度が所定の閾値速度より大きい場合、駐車支援装置は図７に示すタイヤホイール舵角の制御を行わない。
【００３９】
通常、タイヤホイール舵角の制御となる車輪は、図６に示す様に前輪である。車両１の重量バランス、進行方向及び駆動輪の観点から、上述した閾値速度は種々の設定が考えられる。
【００４０】
車両の重量バランスに影響を与えやすい部品は、内燃機関又は／及び電気モータの如き動力源である。動力源が図６に示す動力源Ｄ１であって、後輪よりも前輪の近くに配置され、前輪を駆動する場合、車両１の重量は前輪のある前方部分に大きな割合をもって配分される。このため、車両１が前進する場合に比べて、後進する場合、操舵による車体の曲りは高くなる傾向を示す。よって、前進する場合の閾値速度は、後進する場合の閾値速度より小さく設定することが望ましい場合がある。閾値速度は、例えば前進の場合は約２．０ｋｍ／時、後進の場合は約４．０ｋｍ／時である。
【００４１】
一方、動力源が図６に示す動力源Ｄ２であって、前輪よりも後輪の近くに配置され、後輪を駆動する場合、車両１の重量は後輪のある後方部分に大きな割合をもって配分される。このため、車両１が後進する場合に比べて、前進する場合、操舵による車体の曲りは高くなる傾向を示す。よって、前進する場合の閾値速度は、後進する場合の閾値速度より大きく設定することが望ましい場合がある。閾値速度は、例えば前進の場合は約４．０ｋｍ／時、後進の場合は約２．０ｋｍ／時である。
【００４２】
尚、前輪のみが操舵される操舵輪である場合、後輪は舵角が与えられない固定輪である。ただし、本発明は後輪も総舵輪となる車両（四輪操舵；４ＷＳ）にも適用可能である。
【００４３】
以下、遅延時間に含まれる１）無駄時間と２）一次遅れについて、車両の遅延時間を測定した実験の結果とともに改めて説明する。無駄時間は、車速や道路の路面の摩擦係数μによらず、一定量にて必ず発生し得る遅延時間の一成分である。図８は車両の速度に応じた遅延時間を測定した実験結果を示すグラフであり、速度に関わらず車両の前進及び後進の双方の場面において、約２００ｍｓ（ミリ秒）の遅延時間が生じていることがわかる。
【００４４】
この実験結果から、速度に関わらず必ず発生する遅延時間の一成分を無駄時間と定義することができる。無駄時間は、ステアリングホイールのヒステリシス（あそび）、ステアリングホイールの操舵から車輪の転舵までの系中のトーションバー、ゴムブッシュ等の機構に起因するものと考えられる。
【００４５】
無駄時間に伴う、ｔ（秒）後のステアリングホイール舵角θａ（度）は、次の式（１）で表される。式（１）において、θ０は初期ステアリングホイール舵角（度）、ωはステアリングホイールの角速度（度／秒）、ｔｋ（秒）は無駄時間である。
【００４６】
θａ＝θ０＋ω（ｔ−ｔｋ）  ・・・（１）
ただし、ｔ−ｔｋ＜０の場合はｔ−ｔｋ＝０とする。
【００４７】
次に一次遅れについて説明する。一次遅れは、車両の速度に応じて変化する遅延時間の一成分である。図９は車両の速度に応じた遅延時間を測定した他の実験結果を示すグラフである。図９（ａ）は車両１の前進時の遅延時間（一次遅れ）を示すグラフであり、図９（ｂ）は車両１の後進時の遅延時間（一次遅れ）を示すグラフである。このことから、車両の速度に応じて変化する遅延時間（一次遅れ）が存在することが理解される。
【００４８】
タイヤの粘弾性によりタイヤホイールの転舵開始から車両のヨーが発生するまでに遅延が発生し、一次遅れになるものと思われる。また、この粘弾性による一次遅れは車速や路面の摩擦係数μにより変化すると考えられる。図９の実験結果からは、車両の速度が高くなるほど遅延時間（一次遅れ）は小さくなることがわかる。
【００４９】
横軸（速度）をｘ、縦軸（遅延時間）をｙとした場合、回帰分析の結果、図９（ａ）では、ｙ＝−２５０．４９ｘ＋５３４．９７の線形式が得られ、図９（ｂ）では、ｙ＝−１１５．０３ｘ＋４８６．９２の線形式が得られた。これらをｙ＝０、すなわち遅延時間（一次遅れ）が０になるまで延長すると、図９（ａ）ではｘ１＝約２．１（ｋｍ／ｈ）、図９（ｂ）ではｘ２＝約４．２（ｋｍ／ｈ）の値が得られる。
【００５０】
前進の場合はｘ１の速度を境としてこれより車両の速度が小さければ一次遅れが０となり、この速度は一次遅れが発生するか否かの境目となる閾値速度に相当する。駐車支援装置は、図７の第２の速度パターンをとるようにタイヤホイール舵角を制御してもよい。後進の場合はｘ２の速度を境としてこれより車両の速度が小さければ一次遅れが０となり、この速度は一次遅れが発生するか否かの境目となる閾値速度に相当する。駐車支援装置は、図７の第２の速度パターンをとるようにタイヤホイール舵角を制御してもよい。本実験の車両は動力源が後輪よりも前輪の近くに配置され、前輪を駆動するタイプであり、前進する場合の閾値速度は、後進する場合の閾値速度より小さくなっている（ｘ１＜ｘ２）。
【００５１】
尚、一次遅れに伴う、ｔ（秒）後のタイヤホイール舵角θｃ（度）を求めるにあたっては、まず次の式（２）で表されるｔ（秒）後の遅延のないステアリングホイール舵角θｂを（度）求める。式（２）は、ｔ（秒）後の遅延のないステアリングホイール舵角θｂが、無駄時間を伴うｔ（秒）後のステアリングホイール舵角θａの３次式によって表されることを示している。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは任意の定数である。
【００５２】
θｂ＝Ａ＊θａ3 ＋ Ｂ＊θａ2  ＋  Ｃ＊θａ ＋  Ｄ  ・・・（２）
【００５３】
さらに一次遅れに伴う、ｔ（秒）後のタイヤホイール舵角θｃ（度）は、次の式（３）で表される。式（３）において、Ｔ（秒）は一次遅れの時定数である。
【００５４】
θｃ＝（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ））θｂ  ・・・（３）
【００５５】
時定数Ｔは、タイヤの粘弾性体（ゴム成分等）の捻じれに依存しており、車速によって値が異なることが分かっている。車速ｖ（ｋｍ／時)における時定数Ｔは、以下の式（４）により設定することが望ましいことが分かっている。式（４）において、ａ、ｂは任意の定数（ａ＜０、ｂ＞０）である。
【００５６】
Ｔ＝ａ×ｖ＋ｂ  ・・・（４）
【００５７】
上記説明では、車両が駐車する際にドライバを支援する駐車支援装置１０について説明したが、本開示の思想は駐車時への適用には限定されず、車両の操舵を自動的に行う他の場面にも適用可能である。よって、本開示は、駐車支援装置よりも広い場面に適用可能な自動操舵装置として捉えることが可能である。
【００５８】
以上、図面を参照して本開示に係る車両及び自動操舵装置の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本開示の車両及び自動操舵装置によれば、車両を目標位置へ向けて精度よく移動させるように、操舵を自動で行う制御の実施に有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１        車両
３        車輪
４ａ、５ａ、６ａ、７ａ    タイヤホイール
４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ    タイヤ（粘弾性体）
１０     車両の駐車支援装置（自動操舵装置）
１２     駐車支援ＥＣＵ（電子制御ユニット）
１６     舵角センサ
１８     車速センサ
２０     バックモニタカメラ
２２     表示モニタ
３０     操舵制御ＥＣＵ
３２     モータ
４０     車両位置推定演算部
４２     目標軌道演算部
５０     リバースシフトスイッチ
５２     駐車スイッチ
【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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