JP2006296135A - 駐車支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、坂道や段差のある道路においても適切に駐車支援できる駐車支援装置の提供を目的とする。
【解決手段】 モータ４４を駆動源として有する車両の駐車を支援する駐車支援装置において、目標回転角度が実現されるようモータ４４の回転角度をフィードバック制御する位置制御モードにより、新たな目標回転角度を順次設定しながら、設定された目標駐車位置まで車両を移動させるモータ制御手段４０を備え、モータ制御手段４０によるモータの回転速度が運転者の操作により変化されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータを駆動源として有する車両の駐車を支援する駐車支援装置に関する。

一般的に、駐車支援装置においては、車両のクリープ力を利用して車両を後退させつつ、車輪を所定の転舵角で自動的に転舵させることが行われている。この種の駐車支援装置において、クリープ走行させながら車速を一定に保って自動駐車を行うことができるように、運転者に適切なブレーキ操作量を報知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、かかる駐車支援装置においては、クリープ走行では出力トルクが一定であるため、その出力トルク以上のトルクが必要な坂道では、自動駐車を行うことができないという問題点がある。

かかる問題点を解消する技術として、所定の駆動トルクをエンジンに発生させると共に上限車速を超えないように制動力を付与する車速制御モードで、駐車支援を行う駐車支援装置において、路面の傾斜状態を判定し、傾斜状態に応じて前記所定の駆動トルクを変化させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−２７８８２５号公報 特開２００３−２０６７８０号公報

しかしながら、特許文献２に開示のように、所定の駆動トルクを路面の傾斜状態に応じて変更しても、駐車経路中に当該所定駆動トルク以上を必要とする段差がある場合には、段差を乗り越えることが困難又は不能であるという問題が依然として残る。また、その際にエンジンの一時的なトルクアップを行って段差を乗り越えられたとしても、段差を乗り越えた際に一時的に発生する大きな速度が、上限車速を超えて、自動駐車が中断されてしまう可能性もある。

そこで、本発明は、坂道や段差のある道路においてもトルク不足で車両が停止してしまうことがなく、段差を乗り越えた後に自動駐車が中断されてしまうこともなく、しかも目標駐車位置までの車両の移動速度（後退速度）を運転者が調整することができる駐車支援装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、モータを駆動源として有する車両の駐車を支援する駐車支援装置において、
目標回転角度が実現されるようモータの回転角度をフィードバック制御する位置制御モードにより、新たな目標回転角度を順次設定しながら、設定された目標駐車位置まで車両を移動させるモータ制御手段を備え、
モータ制御手段によるモータの回転速度が運転者の操作により変化されることを特徴とする、駐車支援装置が提供される。

本局面において、前記モータ制御手段によるモータの回転速度は、運転者のアクセル操作量及び／又はブレーキ操作量に応じて変化されるものであってよい。モータ制御手段の制御モードは、目標トルクが実現されるようモータのトルクをフィードバック制御するトルク制御モードと、上記位置制御モードとを含み、モータ制御手段の位置制御モードは、駐車支援を行う際に実現されるものであってよい。駐車支援が終了した後に、モータ制御手段の制御モードがトルク制御モードに切り替えられるものであってよい。

本発明によれば、坂道や段差のある道路においてもトルク不足で車両が停止してしまうことがなく、段差を乗り越えた後に自動駐車が中断されてしまうこともなく、しかも運転者が目標駐車位置までの車両の移動速度を調整することができる駐車支援装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による駐車支援装置の主要構成の一実施例を示すシステム構成図である。本実施例の駐車支援装置は、ＩＰＡ−ＥＣＵ１０と、ＨＶ−ＥＣＵ２０と、ＥＰＳ−ＥＣＵ３０と、モータ制御ＥＣＵ４０とを備える。ここで、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、マイクロコンピュータによって構成されており、例えば、制御プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する装置を意味する。

各ＥＣＵ１０，２０，３０，４０は、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）などの適切なバスを介して接続されている。

車両は、動力源としてモータ４２（典型的には、発電機能をも有するモータジェネレータ、以下、「駆動モータ４２」という）を備える。車両は、２次電池（高圧電源）であるＨＶバッテリ４８を電力源として備える。尚、駆動源は、エンジンと駆動モータ４２との組み合わせであってもよく、駆動モータ４２の電源は、２次電池の他、燃料電池であってもよい。

ＨＶバッテリ４８からの直流電流は、昇圧コンバータ（図示せず）により昇圧された後、インバータ４６に印加される。モータ制御ＥＣＵ４０は、インバータ４６のパワートランジスタの駆動制御を介して、駆動モータ４２のロータの回転速度や位置（回転角度）、回転トルクを制御する（詳細は後述）。

ＨＶ−ＥＣＵ２０には、シフトポジションに応じた電気信号を生成するシフトセンサ２２、及び、ブレーキペダル２６の操作量に応じて（マスタシリンダ２８の油圧に応じた）電気信号を生成する油圧センサ２４（ブレーキ踏力センサ）が接続される。ＨＶ−ＥＣＵ２０は、シフトセンサ２２のセンサ信号に基づいて、シフトレンジ（主にリバースレンジへのシフト操作）を把握する。また、ＨＶ−ＥＣＵ２０は、油圧センサ２４のセンサ信号に基づいて、運転者によるブレーキ操作量を把握する。

ＩＰＡ−ＥＣＵ１０には、図１に示すように、駐車スイッチ１２が接続されている。駐車スイッチ１２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１２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。

ＩＰＡ−ＥＣＵ１０は、駐車スイッチ１２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。駐車スイッチ１２がオンにされ、且つ、シフトレンジがリバースレンジへと操作されると、ＩＰＡ−ＥＣＵ１０は駐車支援を準備・開始する。

ＩＰＡ−ＥＣＵ１０には、車両後部のバンパ中央部に配設された後方カメラ１４、車室内に設けられたモニタ１６、及び、車室内に設けられたスピーカ１８が接続されている。ＩＰＡ−ＥＣＵ１０は、モニタ１６を介してドライバに対して視覚的な支援を行うと共に、スピーカ１８を介してドライバに対して音響的な支援を行う。

後方カメラ１４は、車両後方の所定角度領域における風景を撮影するＣＣＤカメラ等の撮像手段であり、その撮影した画像信号をＩＰＡ−ＥＣＵ１０に供給する。ＩＰＡ−ＥＣＵ１０は、駐車支援開始時に、モニタ１６上に後方カメラ１４の撮像画像（実画像）を表示させる。このとき、モニタ１６上には、撮像画像上に目標駐車枠が重畳表示される。目標駐車枠は、実際の駐車枠や車両の外形を模した図形であってよく、例えば、その位置及び向きがユーザにより視認可能である形態を有し、車庫入れ駐車（並列駐車）用の表示と縦列駐車用の表示の２種類が用意されてよい。ユーザは、目標駐車枠を所望の位置に移動させて目標駐車位置を設定する。

ＩＰＡ−ＥＣＵ１０は、目標駐車枠の位置がユーザにより確定されると、撮像画像上の目標駐車枠の位置に基づいて、当該目標駐車枠の位置に対応する実空間内の位置（目標駐車位置）に車両を導くための目標移動軌跡（例えば後軸中心軌跡）を演算すると共に、目標移動軌跡上の各位置で転舵されるべき車輪の目標転舵角（目標舵角）を演算する。尚、目標舵角の演算周期は、後述の駆動モータ４２の目標回転角度の徐変周期と同一であってよい。

駐車支援中、車両の移動態様は、後述する如くモータ制御ＥＣＵ４０により制御され、車両の向き（操舵）は、ＥＰＳ−ＥＣＵ３０により制御される。

ＥＰＳ−ＥＣＵ３０は、駐車支援中、ＩＰＡ−ＥＣＵ１０により演算される目標舵角を実現するようにモータ３２を制御する。より具体的には、ＥＰＳ−ＥＣＵ３０は、モータ３２の回転位置を検出する位置センサ３４（回転角センサ）の出力値を見ながら、各車両位置に対して設定される目標舵角を実現するべくモータ３２をフィードバック制御する。モータ３２は、ドライバが操舵するステアリングホイール３８が設けられるステアリングコラム内部に設けられ、その回転角によりステアリングシャフトを回転させる。これにより、ステアリングギア３６を介して所定のギア比で車輪が自動的に転舵される。

次に、図１及び図２以降を参照して、モータ制御ＥＣＵ４０により実行される駆動モータ４２の制御態様について説明する。

モータ制御ＥＣＵ４０は、トルク制御モードと、位置制御モードの２つの異なる制御モードを有する。

トルク制御モードでは、モータ制御ＥＣＵ４０は、駆動モータ４２の出力トルクが目標トルクとなるように駆動モータ４２のトルクをフィードバック制御する。トルク制御モードは通常走行時（端的には駐車支援以外の状態）に実現され、目標トルクは、運転者のアクセルペダルの操作量等に基づいて決定される。

位置制御モードでは、モータ制御ＥＣＵ４０は、図２に示すように、駆動モータ４２の回転位置（＝回転角、以下、同じ）を検出する位置センサ４４（回転角センサ）の出力値を見ながら、目標回転角度（＝目標回転位置、以下、同じ）が実現されるよう駆動モータ４２の回転角度をフィードバック制御する。尚、図２に示す例では、比例−積分−微分制御（ＰＩＤ制御）によるブロック図が示されているが、本発明は、これに限定されることはなく、比例−積分（ＰＩ制御）等の他の方式によるフィードバック制御が採用されてもよい。

図３は、本実施例の駐車支援装置により実現される主要処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ１００では、駐車支援の開始と共に、駆動モータ４２の制御モードが位置制御モードに切り替えられる。具体的には、上述の如く駐車スイッチ１２がオンにされ、且つ、シフトレンジがリバースレンジへと操作されると、トルク制御モードから位置制御モードへの切替がなされる。

ドライバがブレーキペダル２６の踏み込みを解除し始めると、最終的に車両が目標駐車位置に至るまで（ステップ１２０で肯定判定されるまで）、駆動モータ４２の目標回転角度が、所定回転角度毎に順次設定・更新されていく（即ち、目標回転角度を徐々に変化させていく）（ステップ１１０）。本ステップ１１０において、所定回転角度は、例えば車両の所定移動距離（例えば、０．５ｍ）に相当するものであってよい。

本ステップ１１０において、目標回転角度の変化率（即ち車両の後退速度）は、ドライバのブレーキペダル２６の操作量に応じて変化される。これにより、ドライバは、車両のクリープ力を利用して車両を後退させるときと同様の感覚で車両の後退速度を調整することが可能となり、駐車支援制御の利便性が向上する。

図４は、ブレーキペダル２６の操作量に対する目標回転角度の設定態様を示す図である。図４に示す例では、目標回転角度は、ブレーキペダル２６の操作量が小さい場合には、ブレーキペダル２６の操作量が大きい場合に比べて、単位時間当たりの増加量（回転速度）が大きくなるように徐々に変更される。即ち、ＨＶ−ＥＣＵ２０は、図５に示すように、油圧センサ２４の出力信号に基づいて、ブレーキペダル２６の踏み込み量を少なくすると車両速度（後退速度）が高くなるように、駆動モータ４２の目標回転角度を順次決定していき、当該目標回転角度が実現されるようにモータ制御ＥＣＵ４０が駆動モータ４２を駆動制御する。また、図５に示すように、ブレーキペダル２６の踏み込み量が所定値を超えると、車速０（即ち、車両の停止）が実現される。尚、図５において、後退速度の上限値（ブレーキペダル２６を離したときの後退速度）は、駐車時の速度として許容される適正な値に設定される。

尚、位置制御モードによる車両速度（後退速度）の変化、即ち駆動モータ４２の回転速度の変化は、単位時間当たりの目標回転角度の徐変幅を変化させることで実現されてもよく、或いは、目標回転角度の徐変幅を一定（例えば、車両の所定移動距離（例えば、０．５ｍ）に相当する回転角度）に保ちつつ目標回転角度の徐変周期を変化させることで実現されてもよい。

このようにして最終的に車両が目標駐車位置に至ると、駐車支援が完了し、位置制御モードからトルク制御モードへの切替がなされる（ステップ１３０）。この切り替えは、例えば、車両が目標駐車位置で停止され、シフトレンジがリバースレンジから他のレンジに移行された際に実現される。これにより、ドライバは、駐車後にトルク制御モードで車両を発進させることができる。尚、トルク制御モードは、上述の如く通常走行時に実現され、トルク制御モード中、ドライバは、その意図（アクセル操作）に適合した駆動力（加減速度）を発生させることができる。

図６は、本実施例により上述の如く目標駐車位置まで車両が導かれる際の駆動モータ４２の回転角度（実回転角度）の変化態様を示す図であり、目標駐車位置までの経路中に段差がある場合の駆動モータ４２の回転角度の変化態様を示す図である。本図では、時刻ｔ１において道路上の段差に到達し、時刻ｔ２において段差を乗り越えた場合の回転角度の変化態様が示されている。尚、本図において、目標回転角度の変化態様（破線）に対して駆動モータ４２の回転角度（実回転角度）の変化態様が実線にて示されている。

本実施例によると、車両は、上述のような駆動モータ４２の位置制御により目標駐車位置まで同様に所定移動距離毎に位置制御された態様で案内されることになるので、図６に示すように目標駐車位置までの経路中に段差がある場合でも、駆動モータ４２の回転角度が目標回転角度に追従するように制御されるので（必然的にトルクアップが伴われる）、トルク不足で車両が停止してしまうことがなく、段差を乗り越えた後のオーバーシュートを少なくして確実に目標駐車位置まで案内することができる。このように本実施例によれば、トルク制御モードで駐車支援を行う場合に比べて、坂道や段差のある道路においてもトルク不足で車両が停止してしまうことがなく、段差を乗り越えた後に車速が大きくなって駐車支援が中断されてしまうこともない。

また、本実施例によると、車両の位置が、駆動モータ４２の位置制御により制御されながら、車両の後退速度が、駆動モータ４２の回転速度の制御によりドライバのブレーキペダル２６の操作量に応じて可変制御される。従って、本実施例によれば、重力加速度が問題となる下り坂においても後退速度を適正な速度範囲の保つこともできる。即ち、車両のクリープ力を利用して車両を後退させる構成やトルク制御モードで駐車支援を行う構成では、下り坂において後退速度が際限なく大きくなる可能性があることから上限速度を設定し、上限速度に後退速度が達した場合に、駐車支援を中断する必要（介入制動を行う必要）があるが、本実施例では、駆動モータ４２の位置制御により車両の後退速度が実質的に制御されているので、重力加速度が問題となる下り坂においても適正な速度範囲（図５参照）を維持することができ、従って、駐車支援を中断させるための上限速度の設定を不要とすることができる。

次に、本発明の代替実施例について説明する。

本実施例では、モータ制御ＥＣＵ４０は、トルク制御モードと、位置制御モードに代わる速度制御モードの２つの異なる制御モードを有する。

位置制御モードでは、モータ制御ＥＣＵ４０は、位置センサ４４（回転角センサ）の出力値の変化速度（回転速度）を見ながら、目標回転速度（＝目標速度、以下、同じ）が実現されるよう駆動モータ４２の回転速度をフィードバック制御する。速度制御モードは、上述の実施例における位置制御モードと同様、駐車支援中に実現される。

目標回転速度は、ブレーキペダル２６の操作量が小さくなるにつれて大きくなるように徐々に変更される。即ち、ＨＶ−ＥＣＵ２０は、油圧センサ２４の出力信号に基づいて、ブレーキペダル２６の踏み込み量を少なくすると車両速度（後退速度）が大きくなるように、駆動モータ４２の目標回転速度を決定し、当該目標回転速度が実現されるようにモータ制御ＥＣＵ４０が駆動モータ４２を駆動制御する。また、ブレーキペダル２６の踏み込み量が所定値を超えると、車速０（即ち、車両の停止）が実現される。

図７（Ａ）は、本実施例の速度制御モードにより目標駐車位置まで車両が導かれる際の駆動モータ４２の回転速度（実回転速度）の変化態様を示す図であって、目標駐車位置までの経路中に段差がある場合の駆動モータ４２の実回転速度の変化態様を示す図である。図７（Ｂ）は、本実施例の速度制御モードにより目標駐車位置まで車両が導かれる際の駆動モータ４２の回転角度（実回転角度）の変化態様を示す図であり、目標駐車位置までの経路中に段差がある場合の駆動モータ４２の回転角度の変化態様を示す図である。本図では、上記図６と同様、時刻ｔ１において道路上の段差に到達し、時刻ｔ２において段差を乗り越えた場合の回転角度の変化態様が示されている。尚、本図において、目標回転速度が破線にて示され、駆動モータ４２の実回転速度及び実回転角度の変化態様が実線にて示されている。

本実施例によると、車両は、駆動モータ４２の速度制御（回転速度制御）により目標駐車位置まで同様に速度制御された態様で案内されることになるので、図７に示すように目標駐車位置までの経路中に段差がある場合でも、駆動モータ４２の回転速度が目標回転速度に追従するように制御されるので（必然的にトルクアップが伴われる）、トルク不足で車両が停止してしまうことがなく、段差を乗り越えた後のオフセットを小さくして確実に目標駐車位置まで案内することができる。このように本実施例によれば、トルク制御モードで駐車支援を行う場合に比べて、坂道や段差のある道路においてもトルク不足で車両が停止してしまうことがなく、段差を乗り越えた後に車速が大きくなって駐車支援が中断されてしまうこともない。

また、本実施例によると、重力加速度が問題となる下り坂においても後退速度を適正な速度範囲の保つこともできる。即ち、車両のクリープ力を利用して車両を後退させる構成やトルク制御モードで駐車支援を行う構成では、下り坂において後退速度が際限なく大きくなる可能性があることから上限速度を設定し、上限速度に後退速度が達した場合に、駐車支援を中断する必要（介入制動を行う必要）があるが、本実施例では、車両の後退速度が駆動モータ４２の速度制御モードにより制御されるので、重力加速度が問題となる下り坂においても適正な速度範囲（図５参照）を維持することができ、従って、駐車支援を中断させるための上限速度の設定を不要とすることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、駐車支援開始時にトルク制御モードから位置制御モード又は速度制御モードへの切り替えを行い、駐車支援中に常時位置制御モード又は速度制御モードを実現しているが、本発明は、特にかかる切り替え態様に限定されることはなく、例えば、駐車支援中においてもトルク制御モードが基本的に実現され、坂道や段差のある道路においてトルク不足で車両が停止しそうになったときに、位置制御モード又は速度制御モードへの切り替えを行い、当該坂道や段差での停止を防止することとしてもよい。

また、上述の実施例では、ブレーキペダル２６の操作による後退速度の調整が実現されているが、本発明は、特にかかる操作部材に限定されることはなく、ブレーキペダル２６に代えてアクセルペダルの操作による後退速度の調整が実現されてもよい。この場合、アクセルペダルの通常の操作態様を考慮して、後退速度は、アクセルペダルの操作量がゼロのときゼロ（停止状態）となり、アクセルペダルの操作量が大きくなるにつれて大きくなるように徐々に変更されてよい。

また、図４では、ブレーキペダル２６の操作量に対する目標回転角度の関係が線形で示されているが、非線形の関係であってもよい。同様に、図５では、油圧センサ２４の出力値に対する車両速度（後退速度）の関係が線形で示されているが、非線形の関係であってもよい。

また、上述の実施例では、高い精度での制御を実現するため、駆動モータ４２のロータの回転角を検出する位置センサ４４（回転角センサ）の検出値を用いてフィードバック制御を行っているが、車輪の回転パルスを検出する車輪速センサの検出値を用いてフィードバック制御を行うことも可能である。

本発明による駐車支援装置の主要構成の一実施例を示すシステム構成図である。 位置制御モードのフィードバック制御態様を示すブロック図である。 本実施例の駐車支援装置により実現される主要処理の流れを示すフローチャートである。 ブレーキペダル２６の操作量に対する目標回転角度の設定態様を示す図である。 油圧センサ２４の出力値に対する車両速度（後退速度）の関係を示す図である。 位置制御モードにより制御された場合において、目標駐車位置までの経路中に段差がある場合の駆動モータ４２の回転角度の変化態様を示す図である。 速度制御モードにより制御された場合において、目標駐車位置までの経路中に段差がある場合の駆動モータ４２の回転角度の変化態様を示す図である。

符号の説明

１０ ＩＰＡ−ＥＣＵ
１２ 駐車スイッチ
１４ 後方カメラ
１６ モニタ
１８ スピーカ
２０ ＨＶ−ＥＣＵ
２２ シフトセンサ
２４ 油圧センサ
２６ ブレーキペダル
２８ マスタシリンダ
３０ ＥＰＳ−ＥＣＵ
３２ モータ
３４ 位置センサ
３６ ステアリングギア
３８ ステアリングホイール
４０ モータ制御ＥＣＵ
４２ 駆動モータ
４４ 位置センサ
４６ インバータ
４８ ＨＶバッテリ

Claims (4)

1. モータを駆動源として有する車両の駐車を支援する駐車支援装置において、
   目標回転角度が実現されるようモータの回転角度をフィードバック制御する位置制御モードにより、新たな目標回転角度を順次設定しながら、設定された目標駐車位置まで車両を移動させるモータ制御手段を備え、
   モータ制御手段によるモータの回転速度が運転者の操作により変化されることを特徴とする、駐車支援装置。
2. 前記モータ制御手段によるモータの回転速度は、運転者のアクセル操作量及び／又はブレーキ操作量に応じて変化される、請求項１に記載の駐車支援装置。
3. モータ制御手段の制御モードは、目標トルクが実現されるようモータのトルクをフィードバック制御するトルク制御モードと、上記位置制御モードとを含み、
   モータ制御手段の位置制御モードは、駐車支援を行う際に実現される、請求項１又は２に記載の駐車支援装置。
4. 駐車支援が終了した後に、モータ制御手段の制御モードがトルク制御モードに切り替えられる、請求項３に記載の駐車支援装置。

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