JP2011225019A

JP2011225019A - 操舵制御装置

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Publication number: JP2011225019A
Application number: JP2010093981A
Authority: JP
Inventors: Junichi Wakita; 淳一脇田; Satoru Niwa; 悟丹羽; Akihisa Yokoyama; 明久横山; Yuka Sofue; 有華祖父江; Kazunori Kagawa; 和則香川; Makoto Tanaka; 信田中; Kazuhiro Morimoto; 一広森本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2011-11-10

Abstract

【課題】駐車時における操作性を向上させた操舵制御装置を提供する。
【解決手段】操舵制御装置１０のＥＣＵ４０は自車両１００の左前輪２１〜右後輪２４の操舵角を制御する。ＥＣＵ４０は、自車両１００が駐車枠Ｐに平行ではないときは、左前輪２１、右前輪２２と左後輪２３、右後輪２４との操舵方向が異なる方向である逆相となるように制御する。逆相とすることにより自車両１００の方向を変更しやすくなり、自車両１００を駐車枠Ｐに平行にすることが容易となる。また、ＥＣＵ４０は、自車両１００が駐車枠Ｐに平行であるときは、左前輪２１、右前輪２２と左後輪２３、右後輪２４との操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する。同相とすることにより自車両１００の方向を維持しつつ平行に移動させ、自車両１００と駐車枠Ｐとの左右の間隙を調整することが容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、操舵制御装置に関し、特に４輪車両の前輪及び後輪の操舵角を制御する操舵制御装置に関するものである。

４輪駆動車等において、車両の前輪のみならず前輪及び後輪の操舵角を変更して操舵が可能な車両が提案されている。例えば、特許文献１には、運転者の操作によって、前輪及び後輪の操舵方向が異なる方向である逆相と、前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相と切替える装置が開示されている。特許文献１の装置では、極低速時で車両を車庫に出し入れする場合に、運転者がモード切換スイッチを操作すると低速モードに切換わり、このとき例えば右切り走行する際に、ドライバの判断で左切りスイッチを操作すると後輪が左に任意に逆相操舵して、車両が急旋回する。また運転者が右切りスイッチを操作すると後輪が右に同相操舵して、旋回姿勢が直線化し、これらのマニュアル操舵により車両は狭路から横幅の狭い車庫に安全且つ容易に出し入れすることが可能になる。

特開平８−９１２３８号公報

しかしながら、上記の技術では、駐車時において逆相及び同相を切り替える際に、他の操作に忙しい運転者が自らモード切替スイッチ等を操作する必要がある。そのため、駐車時の状況に合わせて的確に逆相及び同相を切替えて、操作性の高い駐車支援を運転者に提供するためには改善の余地がある。

本発明は、このような実情に考慮してなされたものであり、その目的は、駐車時における操作性を向上させた操舵制御装置を提供することにある。

本発明は、４輪車両の前輪及び後輪の操舵角を制御する操舵制御手段を備え、操舵制御手段は、４輪車両が駐車枠に平行ではないときは、前輪及び後輪の操舵方向が異なる方向である逆相となるように制御し、４輪車両が駐車枠に平行であるときは、前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する操舵制御装置である。

この構成によれば、操舵制御手段は４輪車両の前輪及び後輪の操舵角を制御する。操舵制御手段は、４輪車両が駐車枠に平行ではないときは、前輪及び後輪の操舵方向が異なる方向である逆相となるように制御する。逆相とすることにより４輪車両の方向を変更しやすくなるため、４輪車両を駐車枠に平行にすることが容易となる。また、操舵制御手段は、４輪車両が駐車枠に平行であるときは、前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する。同相とすることにより４輪車両の方向を維持しつつ平行に移動させることができるため、４輪車両と駐車枠との左右の間隙を調整することが容易となる。したがって、駐車時における操作性を向上させることができる。

この場合、操舵制御手段は、４輪車両が駐車枠に平行であって、４輪車両と駐車枠との左右の間隙の差が閾値を超えているときは、前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御することが好適である。

この構成によれば、操舵制御手段は、４輪車両が駐車枠に平行であって、４輪車両と駐車枠との左右の間隙の差が閾値を超えて大きいときは、前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する。同相とすることにより４輪車両の方向を維持しつつ平行に移動させることができるため、４輪車両と駐車枠との左右の間隙の差を閾値以内に調整することが容易となる。

また、操舵制御手段は、４輪車両が駐車枠に平行であって、４輪車両の前進及び後退の切り替え回数が閾値を超えたときは、前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御することが好適である。

この構成によれば、操舵制御手段は、４輪車両が駐車枠に平行であって、４輪車両の前進及び後退の切り替え回数が閾値を超えて多く行われたときは、前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する。一般に、前進及び後退の切り替え回数が多いときは、運転者が４輪車両と駐車枠との左右の間隙を細かく調整したいときであると考えられる。このため、前進及び後退の切り替え回数が閾値を超えたときに同相とすることにより、４輪車両の方向を維持しつつ平行に移動させることができるため、運転者の意図に合わせて４輪車両と駐車枠との左右の間壁を細かく調整することが容易となる。

また、操舵制御手段が前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御するときに、前輪及び後輪を同じ操舵角により操舵が可能である操舵角の範囲を４輪車両の運転者に教示する操舵角教示手段をさらに備えることが好適である。

この構成によれば、操舵制御手段が前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御するときに、操舵角教示手段が、前輪及び後輪を同じ操舵角により操舵が可能である操舵角の範囲を４輪車両の運転者に教示する。４輪車両においては、前輪及び後輪の操舵が可能な操舵角の範囲が異なり、ある操舵角以上となると同相において前輪及び後輪を同じ操舵角で操舵することができない場合がある。そのため、操舵角教示手段が、前輪及び後輪を同じ操舵角により操舵が可能である操舵角の範囲を４輪車両の運転者に教示することにより、運転者が前輪及び後輪を同じ操舵角となるように操舵して、４輪車両の方向を維持しつつ平行に移動させることが容易となる。

本発明の操舵制御装置によれば、駐車時における操作性を向上させることができる。

実施形態に係る操舵制御装置の構成を示す図である。実施形態に係る操舵制御装置の動作を示すフローチャートである。後退しながら駐車枠に駐車する動作を示す平面図である。前進しながら駐車枠に駐車する動作を示す平面図である。側方から駐車枠に駐車する動作を示す平面図である。駐車枠の左右の間隙を異なるものとして駐車する状況を示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る操舵制御装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の操舵制御装置１０は、４輪車両の左前輪２１、右前輪２２、左後輪２３及び右後輪２４の操舵角を制御するものである。本実施形態の操舵制御装置１０は、左前輪２１及び右前輪２２の操舵方向と左後輪２３及び右後輪２４の操舵方向とが反対である逆相と、左前輪２１及び右前輪２２の操舵方向と左後輪２３及び右後輪２４の操舵方向とが同じである同相とを適宜切り替える。

本実施形態の操舵制御装置１０では、ステアリングホイール１２の操舵角が舵角センサ１４により検出される。舵角センサ１４によって検出された操舵角は、ＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は後述するように前輪操舵アクチュエータ１６及び後輪操舵アクチュエータ１８に指令信号を送信する。前輪操舵アクチュエータ１６は、左前輪２１及び右前輪２２にＥＣＵ４０の指令信号にしたがって操舵角を与える。後輪操舵アクチュエータ１８は、左後輪２３及び右後輪２４にＥＣＵ４０の指令信号にしたがって操舵角を与える。

操舵制御装置１０は、自車両の車速を検出するための車速センサ３２を備えている。操舵制御装置１０は、駐車枠の白線を認識するための白線認識用カメラ３４を備えている。操舵制御装置１０は、駐車枠と自車両の側面との間隙を測定するために、超音波ソナー等を用いても良い。操舵制御装置１０は、トランスミッションの前進及び後退等のシフト位置を検出するためのトランスミッションシフト位置センサ３６を備えている。

操舵制御装置１０は、左前輪２１、右前輪２２、左後輪２３及び右後輪２４の操舵可能な範囲を運転者に示すためのＨＵＤ（Head Up Display）５２を備えている。操舵制御装置１０は、左前輪２１、右前輪２２、左後輪２３及び右後輪２４の操舵可能な範囲を運転者に認識させるために、運転者のステアリングホイール１２への操作に対して反力を与える反力アクチュエータ５４を備えている。

以下、本実施形態の操舵制御装置１０の動作について説明する。本実施形態の操舵制御装置１０は、車速センサ３２により自車両が所定の閾値以上の車速であることを検出したときは、ＥＣＵ４０は、左前輪２１及び右前輪２２の操舵方向と左後輪２３及び右後輪２４の操舵方向とが同じである同相となるようにする。例えば、上記車速の閾値は６０〜１００ｋｍ／ｈとすることができる。これにより、高速道路等を走行している場合における車両の走行方向を安定させることができる。

一方、図２に示すように、自車両が所定の閾値未満の車速であるときは、ＥＣＵ４０は、左前輪２１及び右前輪２２の操舵方向と左後輪２３及び右後輪２４の操舵方向とが逆である逆相となるようにする（Ｓ１１）。逆相とすることにより、市街地等を走行している場合における車両の旋回性能を向上させることができる。

ＥＣＵ４０は、白線認識用カメラ３４により駐車枠の白線を認識する（Ｓ１２）。図３に示すように、例えば、自車両１００が後退しつつ駐車枠Ｐ内に駐車する場合がある。また、図４に示すように、自車両１００が前進しつつ駐車枠Ｐ内に駐車する場合がある。あるいは、図５に示すように、自車両１００が駐車枠Ｐの側方から横移動しつつ駐車枠Ｐ内に駐車する場合がある。駐車枠Ｐに自車両１００が接近していくときには、図３〜５に示すように、操舵は旋回性能が良い逆相となる。

ＥＣＵ４０は、白線認識用カメラ３４により駐車枠Ｐの白線に対して自車両１００の前後方向が平行となっているか否かを判定する（Ｓ１３）。自車が駐車枠Ｐに対して平行となっている場合（Ｓ１３）、ＥＣＵ４０は、白線認識用カメラ３４により、図３に示すような自車両１００の左側面と駐車枠Ｐとの左間隙Ｇ_Ｌと自車両１００の右側面と駐車枠Ｐとの右間隙Ｇ_Ｒとの差が閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ１４）。この場合の左間隙Ｇ_Ｌと右間隙Ｇ_Ｒとの差の閾値は、明らかに自車両１００が駐車枠Ｐの片側に寄っており、修正が必要であると自車両１００の運転者が感じる値とすることができる。左間隙Ｇ_Ｌと右間隙Ｇ_Ｒとの差の閾値は、例えば、０．０２〜０．１ｍとすることができる。

ＥＣＵ４０は、自車両１００の左側面と駐車枠Ｐとの左間隙Ｇ_Ｌと、自車両１００の右側面と駐車枠Ｐとの右間隙Ｇ_Ｒとの差が閾値を超えているときは（Ｓ１４）、ＥＣＵ４０は、図３〜５に示すように左前輪２１及び右前輪２２の操舵方向と左後輪２３及び右後輪２４の操舵方向とが同じである同相に切り替える（Ｓ１５）。同相に切り替えることにより、自車両１００の方向を駐車枠Ｐと平行に維持しつつ、駐車枠Ｐとの左間隙Ｇ_Ｌ及び右間隙Ｇ_Ｒを微調整することが容易となる。

なお、一般に左前輪２１及び右前輪２２の最大操舵角に比べて、左後輪２３及び右後輪２４の最大操舵角は小さい。しかし、運転者は、同相において、左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４との操舵角を同じにして、自車両１００を側方に平行移動させることが可能な舵角を把握し難い。

そこで、同相の場合においてＥＣＵ４０は、反力アクチュエータ５４によりステアリングホール１２の可動範囲を左後輪２３及び右後輪２４の最大操舵角の範囲を超えて廻らないように拘束する。また、操舵制御装置１０が人力による操舵に対して機械的に所定の力を与えて援助する方式の場合は、操舵制御装置１０は、左後輪２３及び右後輪２４の最大操舵角の範囲まで機械的な力を与えて運転者の操舵を助け、左後輪２３及び右後輪２４の最大操舵角を超える範囲については、機械的な力を与えて運転者の操舵を助けることを中止することができる。あるいは、ＥＣＵ４０は、ＨＵＤ５２に、現在の操舵角と、左前輪２１及び右前輪２２の最大操舵角の範囲と、左後輪２３及び右後輪２４の最大操舵角とを表示し、運転者に現在の操舵角が左後輪２３及び右後輪２４の最大操舵角の範囲内であるか否かを認識させるようにしても良い。この場合、左前輪２１及び右前輪２２の最大操舵角に比べて左後輪２３及び右後輪２４の最大操舵角は小さいため、左後輪２３及び右後輪２４の現在の操舵角度を、左前輪２１及び右前輪２２の現在の操舵角度に比べて数倍の角度でＨＵＤ５２に表示するようにしても良い。

また、自車両１００の左側面と駐車枠Ｐとの左間隙Ｇ_Ｌと、自車両１００の右側面と駐車枠Ｐとの右間隙Ｇ_Ｒとの差が閾値を越えていないときであっても（Ｓ１４）、ＥＣＵ４０は、トランスミッションシフト位置センサ３６により、前進及び後退の切替え回数が所定の閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ１６）。

左間隙Ｇ_Ｌ及び右間隙Ｇ_Ｒの差が小さく自車両が駐車枠Ｐの中央付近に位置しているときであっても、例えば、図６に示すように、自車両１００の左側に大型車両２００が駐車しており、右側に小型車量３００が駐車しているような場合には、出庫時の便宜のため、自車両１００を大型車両２００から距離を置いて駐車させたいことがある。このような場合には、自車両１００の運転者はトランスミッションの前進及び後退を切替えて左間隙Ｇ_Ｌ及び右間隙Ｇ_Ｒの微調整を行うものと考えられる。

そのため、前進及び後退の切替え回数が所定の閾値を超えているときには（Ｓ１６）、ＥＣＵ４０は、左前輪２１及び右前輪２２の操舵方向と左後輪２３及び右後輪２４の操舵方向とが同じである同相に切り替える（Ｓ１５）。この場合の前進及び後退の切替え回数の閾値は、例えば１〜３回とすることができる。これにより、左間隙Ｇ_Ｌ及び右間隙Ｇ_Ｒの微調整を行うことを希望する運転者の意図に合わせて操舵方法を逆相から同相に切り替えることができる。

あるいは、ＥＣＵ４０は、自車両１００の車速が駐車時における速度である例えば５〜１０ｋｍ／ｈ以下と低速であり、且つ操舵角が例えば１０〜２０°以下と小さい場合において、トランスミッションが前進、後退、前進と切り替えられた場合及びトランスミッションが後退、前進、後退と切り替えられた場合に、逆相から同相に切替えても良い。

運転者が駐車時に前進及び後退を切り替える場合は、
（１）駐車枠Ｐに対して自車両１００が平行ではない場合
（２）駐車枠Ｐに対する横方向の位置がずれている場合
（３）狭い場所での切り返しを行う場合
が考えられる。

しかし、（１）の場合は、通常は前進及び後退が２回以上切り替えられたときには修正が行われた後である。また、（３）の場合は操舵角が大きくされる。そのため、上記のように低速で舵角が小さく、且つ前進及び後退が２回以上切り替えられたときは、上記（２）の場合であると考えられる。このため、車速が閾値以下であり、舵角が閾値以下であり、且つ前進及び後退が２回以上切り替えられたときに逆相から同相に切り替えることにより、左間隙Ｇ_Ｌ及び右間隙Ｇ_Ｒの微調整を行うことを希望する運転者の意図に合わせて操舵方法を逆相から同相に切り替えることができる。

本実施形態においては、操舵制御装置１０のＥＣＵ４０は自車両１００の左前輪２１〜右後輪２４の操舵角を制御する。ＥＣＵ４０は、自車両１００が駐車枠Ｐに平行ではないときは、左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４との操舵方向が異なる方向である逆相となるように制御する。逆相とすることにより自車両１００の方向を変更しやすくなるため、自車両１００を駐車枠Ｐに平行にすることが容易となる。また、ＥＣＵ４０は、自車両１００が駐車枠Ｐに平行であるときは、左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４との操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する。同相とすることにより自車両１００の方向を維持しつつ平行に移動させることができるため、自車両１００と駐車枠Ｐとの左右の間隙を調整することが容易となる。したがって、駐車時における操作性を向上させることができる。

また、ＥＣＵ４０は、自車両１００が駐車枠Ｐに平行であって、自車両１００と駐車枠Ｐとの左間隙Ｇ_Ｌ及び右間隙Ｇ_Ｒの差が閾値を超えて大きいときは、左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４との操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する。同相とすることにより自車両１００の方向を維持しつつ平行に移動させることができるため、自車両１００と駐車枠Ｐとの左間隙Ｇ_Ｌ及び右間隙Ｇ_Ｒの差を閾値以内に調整することが容易となる。

また、ＥＣＵ４０は、自車両１００が駐車枠Ｐに平行であって、自車両１００の前進及び後退の切り替え回数が閾値を超えて多く行われたときは、左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４との操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する。一般に、前進及び後退の切り替え回数が多いときは、運転者が自車両１００と駐車枠Ｐとの左間隙Ｇ_Ｌ及び右間隙Ｇ_Ｒを細かく調整したいときであると考えられる。このため、前進及び後退の切り替え回数が閾値を超えたときに同相とすることにより、自車両１００の方向を維持しつつ平行に移動させることができるため、運転者の意図に合わせて自車両１００と駐車枠Ｐとの左右の間壁を細かく調整することが容易となる。

さらに、ＥＣＵ４０が左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４との操舵方向が同じ方向である同相となるように制御するときに、ＨＵＤ５２及び反力アクチュエータ５４が、左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４とを同じ操舵角により操舵が可能である操舵角の範囲を自車両１００の運転者に教示する。自車両１００においては、左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４との操舵が可能な操舵角の範囲が異なり、ある操舵角以上となると同相において左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４とを同じ操舵角で操舵することができない場合がある。そのため、ＨＵＤ５２及び反力アクチュエータ５４が、左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４とを同じ操舵角により操舵が可能である操舵角の範囲を自車両１００の運転者に教示することにより、運転者が左前輪２１及び右前輪２２と左後輪２３及び右後輪２４とを同じ操舵角となるように操舵して、自車両１００の方向を維持しつつ平行に移動させることが容易となる。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０…操舵制御装置、１２…ステアリングホイール、１４…舵角センサ、１６…前輪操舵アクチュエータ、１８…後輪操舵アクチュエータ、２１…左前輪、２２…右前輪、２３…左後輪、２４…右後輪、３２…車速センサ、３４…白線認識用カメラ、３６…トランスミッションシフト位置センサ、４０…ＥＣＵ、５２…ＨＵＤ、５４…反力アクチュエータ、１００…自車両、２００…大型車両、３００…小型車両、Ｐ…駐車枠。

Claims

４輪車両の前輪及び後輪の操舵角を制御する操舵制御手段を備え、
前記操舵制御手段は、
前記４輪車両が駐車枠に平行ではないときは、前記前輪及び前記後輪の操舵方向が異なる方向である逆相となるように制御し、
前記４輪車両が駐車枠に平行であるときは、前記前輪及び前記後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する、操舵制御装置。
前記操舵制御手段は、前記４輪車両が駐車枠に平行であって、前記４輪車両と前記駐車枠との左右の間隙の差が閾値を超えているときは、前記前輪及び前記後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する、請求項１に記載の操舵制御装置。
前記操舵制御手段は、前記４輪車両が駐車枠に平行であって、前記４輪車両の前進及び後退の切り替え回数が閾値を超えたときは、前記前輪及び前記後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する、請求項１又は２に記載の操舵制御装置。
前記操舵制御手段が前記前輪及び前記後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御するときに、前記前輪及び前記後輪を同じ操舵角により操舵が可能である操舵角の範囲を前記４輪車両の運転者に教示する操舵角教示手段をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の操舵制御装置。