(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標位置までの車両の移動軌跡を記憶または演算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であって、
移動軌跡設定手段（２３）が、車両の移動距離（Ｘ）に対する転舵角（θ）の関係として車両の移動軌跡を設定するものにおいて、
アクチュエータ制御手段（２２）によるステアリングアクチュエータ（７）の制御中における車両の制限車速（Ｖｌｉｍ）を設定する車速設定手段（Ｍ１）を備え、
車速設定手段（Ｍ１）は、車両が前記移動軌跡上を移動するための転舵角速度が所定値以下となるように前記制限車速（Ｖｌｉｍ）を設定することを特徴とする車両の自動操舵装置。
【請求項２】
前記所定値は、ステアリングアクチュエータ（７）が出力可能な最大転舵角速度（αｍａｘ）に基づいて設定され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。
【請求項３】
車速設定手段（Ｍ１）は前記制限車速（Ｖｌｉｍ）よりも低い警報車速（Ｖａｌａ）を設定し、車速（Ｖ）が前記警報車速（Ｖａｌａ）を越えたときにドライバーに警報を発する警報手段（Ｍ３）を備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両の自動操舵装置。
【請求項４】
車速（Ｖ）を前記制限車速（Ｖｌｉｍ）以下に制限する自動減速手段（Ｍ２）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。
【請求項５】
ステアリングアクチュエータ（７）による保舵中に、車速設定手段（Ｍ１）は前記制限車速（Ｖｌｉｍ）を増加させ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。
【発明の詳細な説明】
【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９−１９３６９１号公報により既に知られている。こ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、自動操舵制御中の規範転舵角は車両の移動距離の関数として設定されているため、自動操舵制御中の車両の移動速度が増加すると、車輪を転舵するステアリングアクチュエータに要求される作動速度も高くなる。従って、車両の移動速度が過剰になるとステアリングアクチュエータの性能が不足して実際の転舵角が前記規範転舵角に追従できなくなる場合があり、車両が目標とする移動軌跡から外れてしまう可能性がある。
【０００４】
このような不具合を解消するために、自動操舵制御中の制限車速を無闇に低く設定すると、ステアリングアクチュエータの性能に余裕がある場合や、転舵角が一定であるためにステアリングアクチュエータが停止している場合にも車速が低く制限されてしまい、車庫入れに要する時間が長くなってしまう問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、自動駐車に要する時間を最小限に抑えながら移動軌跡のずれを防止して精密な自動駐車を行えるようにすることを目的とする。
【０００６】
【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演算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であって、移動軌跡設定手段が、車両の移動距離に対する転舵角の関係として車両の移動軌跡を設定するものにおいて、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中における車両の制限車速を設定する車速設定手段を備え、車速設定手段は、車両が前記移動軌跡上を移動するための転舵角速度が所定値以下となるように前記制限車速を設定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。
【０００７】
上記構成によれば、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中に、車両が移動軌跡上を移動するための転舵角速度が所定値以下となるように車速設定手段が制限車速を設定するので、自動操舵制御中に車速が多少変化した場合でも、車速が過剰であるためにステアリングアクチュエータによる転舵角速度が不足して車両が目標とする移動軌跡から外れるのを防止することができる。
【００１０】
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、前記所定値は、ステアリングアクチュエータが出力可能な最大転舵角速度に基づいて設定されることを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、ステアリングアクチュエータが出力可能な最大転舵角速度に基づいて設定した所定値以下に制限車速を制限するので、ステアリングアクチュエータの性能不足により車両が目標とする移動軌跡から外れるのを確実に防止することができる。
【００１２】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２の構成に加えて、車速設定手段は前記制限車速よりも低い警報車速を設定し、車速が前記警報車速を越えたときにドライバーに警報を発する警報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。
【００１３】
上記構成によれば、車速が制限車速よりも低い警報車速を越えたときにドライバーに警報を発するので、ドライバーの自発的な減速操作によって車速が制限車速を越えるのを未然に防止することができる。
【００１４】
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、車速を前記制限車速以下に制限する自動減速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。
【００１５】
上記構成によれば、自動減速手段が車速を制限車速以下に制限するので、ドライバーが自発的な減速操作を行わない場合にも車速が制限車速を越えるのを確実に防止することができ、ドライバーの操作負担が軽減される。
【００１６】
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、ステアリングアクチュエータによる保舵中に、車速設定手段は前記制限車速を増加させることを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【００１７】
上記構成によれば、ステアリングアクチュエータによる保舵中に制限車速が増加するので、車速が無闇に制限されて車庫入れに要する時間が増加するのを防止することができる。
【００１８】
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Ｗｒは本発明の車輪に対応する。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１〜図５は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動操舵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は車速制御装置のブロック図、図５は制限車速および警報車速の設定を説明する図である。
【００２１】
図１に示すように、車両は一対の前輪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。
【００２２】
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Ｓａ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Ｓｂ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Ｓｃ，Ｓｃ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Ｓｄ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Ｓｅとからの信号が入力される。
【００２３】
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Ｓｆおよび自動駐車スタートスイッチＳｇが制御部２２に接続される。モード選択スイッチＳｆ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Ｓｇは、モード選択スイッチＳｆ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。
【００２４】
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Ｓｃ，Ｓｃ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Ｓｃ，Ｓｃ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。
【００２５】
制御部２２は、前記各検出手段Ｓａ〜ＳｅおよびスイッチＳｆ，Ｓｇ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。またブレーキペダル９には電子制御式の負圧ブースタ１２が接続されており、この負圧ブースタ１２はドライバーの踏力に基づいて作動する以外に、制御部２２からの指令に基づいて自動的に作動して制動力を発生する。
【００２６】
図４には、自動操舵制御中に車両の車速Ｖを制限すべく、制御部２２に設けられた車速制御装置が示される。制御部２２に設けられた車速制御装置は、記憶部２３に予め記憶された移動軌跡の距離変化量ΔＸおよび転舵角変化量Δθと、ステアリングアクチュエータ７が出力可能な最大転舵角速度αｍａｘとに基づいて、制限車速Ｖｌｉｍおよび警報車速Ｖａｌａを設定する車速設定手段Ｍ１と、自動操舵制御中の車速Ｖが車速設定手段Ｍ１で設定した制限車速Ｖｌｉｍを越えないように負圧ブースタ１２を作動させて車速を自動的に低下させる自動減速手段Ｍ２と、自動操舵中の車速Ｖが車速設定手段Ｍ１で設定した警報車速Ｖａｌａに達すると操作段階教示手段１１を作動させて光や音でドライバーに減速を促す警報手段Ｍ３とから構成される。尚、車両の車速Ｖは、前輪回転角検出手段Ｓｃ，Ｓｃの出力を微分することにより算出可能である。
【００２７】
次に、車速設定手段Ｍ１における制限車速Ｖｌｉｍおよび警報車速Ｖａｌａの設定手法について説明する。
【００２８】
ステアリングアクチュエータ７による転舵角θの時間変化率である転舵角速度αの最大値、つまり最大転舵角速度αｍａｘは、バッテリの電圧やステアリングアクチュエータ７の出力特性により決定される。
【００２９】
図５に示すように、予め記憶された移動軌跡のラインは一定の傾き±Δθｒｅｆ１／ΔＸ１を有する２つの領域Ｒ１，Ｒ３と、一定の傾き±Δθｒｅｆ２／ΔＸ２を有する２つの領域Ｒ５，Ｒ７と、傾きが０に保持される４つの領域Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８とから構成される。
【００３０】
車両が予め記憶された移動軌跡上を正しく移動するためには、自動操舵制御中の規範転舵角速度αｒｅｆが、
αｒｅｆ≦αｍａｘ                    …（１）
を満たす必要がある。なぜならば、αｒｅｆ＞αｍａｘであると、実際の転舵角θが規範転舵角θｒｅｆに追従できず、車両が予め記憶された移動軌跡から外れてしまうからである。
【００３１】
ここでΔｔを微小時間とすると、規範転舵角θｒｅｆを時間微分した規範転舵角速度αｒｅｆは、
0004092054.tif 000002
で表される。即ち、規範転舵角速度αｒｅｆは、移動軌跡のラインの傾きΔθｒｅｆ／ΔＸと車速Ｖとの積で表されることになる。
【００３２】
（２）式を（１）式に代入すると、
Ｖ≦（ΔＸ／Δθｒｅｆ）・αｍａｘ          …（３）
が得られる。（３）式は、自動操舵制御中の車速Ｖを（Δθｒｅｆ／ΔＸ）・αｍａｘ以下に抑えれば、転舵遅れを発生させることなく車両が予め記憶された移動軌跡上を正しく移動できることを示している。そこで本実施例では、自動操舵制御中の制限車速Ｖｌｉｍを、
Ｖｌｉｍ≦（ΔＸ／Δθｒｅｆ）・αｍａｘ      …（４）
により設定し、この制限車速Ｖｌｉｍを越えないように自動減速手段Ｍ２を作動させるようになっている。
【００３３】
図５に示すように、領域Ｒ１および領域Ｒ３では移動軌跡のラインの傾きが±Δθｒｅｆ１／ΔＸ１であるため、その領域Ｒ１，Ｒ２での制限車速Ｖｌｉｍ１は、（ΔＸ１／Δθｒｅｆ１）・αｍａｘで表される。また領域Ｒ５および領域Ｒ７では移動軌跡のラインの傾きが±Δθｒｅｆ２／ΔＸ２であるため、その領域Ｒ５，Ｒ７での制限車速Ｖｌｉｍ２は、（ΔＸ２／Δθｒｅｆ２）・αｍａｘで表される。
【００３４】
移動軌跡のラインの傾きが大きい領域Ｒ５，Ｒ７では、移動軌跡Ｘの増加量に対する規範転舵角θｒｅｆの増加量が大きく、車速Ｖが大きいとステアリングアクチュエータ７の作動が間に合わなくなるため、該領域Ｒ５，Ｒ７での制限車速Ｖｌｉｍ２は小さくなっている。一方、移動軌跡のラインの傾きが小さい領域Ｒ１，Ｒ３では、移動軌跡Ｘの増加量に対する規範転舵角θｒｅｆの増加量が小さく、車速Ｖが大きくてもステアリングアクチュエータ７の作動が間に合うため、該領域Ｒ１，Ｒ３での制限車速Ｖｌｉｍ１は大きくなっている。
【００３５】
また、ステアリングアクチュエータ７が停止して規範転舵角θｒｅｆが一定値に保持される領域Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８では、ステアリングアクチュエータ７の作動遅れによる移動軌跡のずれが発生することがないため、その制限車速Ｖｌｉｍ０は、前記領域Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７での制限車速Ｖｌｉｍ１，Ｖｌｉｍ２よりも大きい一定値に設定されており、これにより車庫入れに要する時間の短縮が図られる。尚、前記領域Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７での制限車速Ｖｌｉｍ０は、例えばドライバーが障害物を発見したときに直ちに停車できるような車速Ｖとして設定される。
【００３６】
また、図５に太い破線で示すように、前記制限車速Ｖｌｉｍ０，Ｖｌｉｍ１，Ｖｌｉｍ２を所定比率（例えば、８０％）で減少させた車速Ｖが、ドライバーに自発的な減速を促すための警報車速Ｖａｌａとして設定される。
【００３７】
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。
【００３８】
自動駐車を行わない通常時（前記モード選択スイッチＳｆ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Ｓｂ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。
【００３９】
次に、バック駐車／左モード（車両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。
【００４０】
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▼）に車両を停止させる。そして、モード選択スイッチＳｆ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Ｓｇ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。
【００４１】
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Ｓｆ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▼まで車両が後進する間は前輪Ｗｆ，Ｗｆは左に自動操舵される。
【００４２】
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Ｓａ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は常に前記移動軌跡上を移動することになる。
【００４３】
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を踏み込んで車両を停止させることができる。
【００４４】
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Ｓｆ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。
【００４５】
而して、自動操舵制御中の車速Ｖはドライバーのブレーキ操作あるいはアクセル操作で変化するが、その車速Ｖが図５に示す制限車速Ｖｌｉｍ０，Ｖｌｉｍ１，Ｖｌｉｍ２よりも小さい警報車速Ｖａｌａに達すると、警報手段Ｍ３が操作段階表示装置１１を作動させて光や音でドライバーに減速を促すことにより、車速Ｖが制限車速Ｖｌｉｍ１，Ｖｌｉｍ２に接近するのを防止する。これにより、後述する自動制動が実行されるのを、できるだけ回避することができる。
【００４６】
操作段階表示装置１１が作動したにも関わらず、車速Ｖが図５に示す制限車速Ｖｌｉｍ０，Ｖｌｉｍ１，Ｖｌｉｍ２に接近すると、自動減速手段Ｍ２からの指令で負圧ブースタ１２が自動的に作動し、車速Ｖが制限車速Ｖｌｉｍ０，Ｖｌｉｍ１，Ｖｌｉｍ２を越えないように自動制動を実行する。これにより、ドライバーの操作負担を軽減しながら、過剰な車速Ｖによりステアリングアクチュエータ７の作動が遅れて移動軌跡がずれるのを防止し、精度の高い自動駐車を可能にすることができる。しかも、制限車速Ｖｌｉｍ０，Ｖｌｉｍ１，Ｖｌｉｍ２を最大転舵角速度αｍａｘおよび移動軌跡のラインの傾きに応じて可能な限り高めに設定し、自動操舵制御の終了までに要する時間を短縮することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
例えば、実施例では目標位置までの車両の移動軌跡が予め記憶部２３に記憶されているが、車両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。また実施例では自動減速手段Ｍ２が負圧ブースタ１２を作動させて自動減速を行うようになっているが、スロットルバルブの閉弁制御のような他の手段で自動減速を行うことも可能である。
【００４９】
【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、移動軌跡設定手段が、車両の移動距離に対する転舵角の関係として車両の移動軌跡を設定する車両の自動操舵装置において、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中に、車両が移動軌跡上を移動するための転舵角速度が所定値以下となるように車速設定手段が制限車速を設定するので、自動操舵制御中に車速が多少変化した場合でも、車速が過剰であるためにステアリングアクチュエータによる転舵角速度が不足して車両が目標とする移動軌跡から外れるのを防止することができる。
【００５１】
また請求項２に記載された発明によれば、ステアリングアクチュエータが出力可能な最大転舵角速度に基づいて設定した所定値以下に制限車速を制限するので、ステアリングアクチュエータの性能不足により車両が目標とする移動軌跡から外れるのを確実に防止することができる。
【００５２】
また請求項３に記載された発明によれば、車速が制限車速よりも低い警報車速を越えたときにドライバーに警報を発するので、ドライバーの自発的な減速操作によって車速が制限車速を越えるのを未然に防止することができる。
【００５３】
また請求項４に記載された発明によれば、自動減速手段が車速を制限車速以下に制限するので、ドライバーが自発的な減速操作を行わない場合にも車速が制限車速を越えるのを確実に防止することができ、ドライバーの操作負担が軽減される。
【００５４】
また請求項５に記載された発明によれば、ステアリングアクチュエータによる保舵中に制限車速が増加するので、車速が無闇に制限されて車庫入れに要する時間が増加するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動操舵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】車速制御装置のブロック図
【図５】制限車速および警報車速の設定を説明する図
【符号の説明】
７          ステアリングアクチュエータ
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）
Ｍ１        車速設定手段
Ｍ２        自動減速手段
Ｍ３        警報手段
Ｖ          車速
Ｖａｌａ    警報車速
Ｖｌｉｍ    制限車速
Ｗｆ        前輪（車輪）
Ｘ          移動距離
αｍａｘ    最大転舵角速度
θ          転舵角
【図１】
0004092054.tif 000003
【図２】
0004092054.tif 000004
【図３】
0004092054.tif 000005
【図４】
0004092054.tif 000006
【図５】
0004092054.tif 000007