JP2020011537A - Vehicle and automatic steering gear - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車両及び自動操舵装置に関する。 The present disclosure relates to a vehicle and an automatic steering device.
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。 Conventionally, a target trajectory is created in real time while estimating the vehicle position with respect to a target position (target parking position, etc.) set on the screen, and the vehicle is guided to the target position by controlling the steering angle. A known traveling control device is known.
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。
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。
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。 The present disclosure relates to a technique for accurately moving a vehicle to a target position in automatic driving.
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。 The vehicle of the present disclosure includes a wheel including a tire wheel and a viscoelastic body disposed around the tire wheel and in contact with a road surface, autonomously controlling a tire wheel steering angle of the tire wheel, and A vehicle capable of traveling on a route, wherein the predetermined route includes a curve at least in part, and when traveling on the predetermined route at a first speed, the tire wheel steering angle becomes a first steering angle. When the vehicle travels on the predetermined route at a second speed lower than the first speed, the tire wheel steering angle is a second steering angle pattern, and at a predetermined point on the predetermined route. The tire wheel steering angle of the second steering angle pattern is larger than the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern.
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。 The automatic steering device of the present disclosure includes a wheel including a tire wheel and a viscoelastic body disposed around the tire wheel and in contact with a road surface, and autonomously controls a tire wheel steering angle of the tire wheel. An automatic steering device that can be mounted on a vehicle that can travel on a predetermined route, wherein the predetermined route includes a curve at least in part, and when the predetermined route runs at a first speed, The tire wheel steering angle is a first steering angle pattern. When the vehicle travels on the predetermined route at a second speed lower than the first speed, the tire wheel steering angle is a second steering angle pattern. At a predetermined point on the predetermined route, the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern is larger than the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern.
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。 According to the present disclosure, since the tire wheel steering angle is controlled in consideration of the speed of the vehicle, the vehicle can be accurately moved to the target position.
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。 Hereinafter, an embodiment (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) that specifically discloses a vehicle and an automatic steering device according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, an unnecessary detailed description may be omitted. For example, a detailed description of a well-known item or a redundant description of substantially the same configuration may be omitted. This is to prevent the following description from being unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the claimed subject matter.
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。 Hereinafter, a preferred embodiment for carrying out the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
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。
As shown in FIG. 1, a
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。
The
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。
FIG. 2 is a system configuration diagram illustrating an embodiment of a parking assist device (automatic steering device) 10 of the
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。
The parking assist
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。
A
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。
A back monitor camera 20 disposed in the center of the bumper at the rear of the vehicle and a display monitor 22 provided in the vehicle compartment are connected to the parking assist ECU 12. The back monitor camera 20 is a CCD camera that captures an area behind the vehicle at a predetermined viewing angle, and supplies a video signal representing a captured image to the
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。
A steering control ECU 30 is connected to the parking assist ECU 12 via an appropriate bus. The parking assist ECU 12 uses the travel distance (vehicle travel distance) of the vehicle calculated from the output signal of the
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。
FIG. 4 is a block diagram illustrating functions of the parking assist
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。 Here, the vehicle position estimation method by the vehicle position estimation calculation unit 40 will be described. For example, the following equation is used for the estimation calculation of the vehicle position.
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。
In each equation, θ, X, and Y represent a two-dimensional coordinate value of the vehicle angle and the vehicle position with respect to the center of the rear axis, respectively (X 0 and Y 0 are initial positions, that is, automatic guidance. The same coordinate value of the vehicle position at the start of control). Further, dp represents a minute moving distance of the vehicle, and is calculated by integrating an output signal (wheel speed pulse) of the
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。
Next, a description will be given of the cause of the phenomenon that the inventor has found that the position of the vehicle deviates from a route assumed in advance in automatic driving. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a case where the
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。
At the position of the coordinates (X 0 , Y 0 ), the camera mounted on the
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。
6A and 6B are schematic diagrams showing the positions of the
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。
However, from the start of steering of the steering wheel by the parking assist
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。
Here, when the
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。
The inventor has further studied the above phenomenon while paying particular attention to the primary delay among 1) dead time and 2) primary delay included in the delay time. In particular, the inventor has re-examined that the first-order lag is caused by twisting of the viscoelastic bodies of the
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。
The viscoelasticity of the
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。
The inventor paid attention to the fact that the amount of the torsion depends on the speed of the
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。
FIG. 7 is a graph showing changes in the tire wheel steering angle at the time of low-speed running and at the time of high-speed running, corresponding to the schematic views showing the straight running and the curved running of the
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。
Then, as shown in the lower graph of FIG. 7, the case where the
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。
Then, the parking assist
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。
When the
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。
As shown in the graph, at the point B which is the starting point of the predetermined route BC, the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern is set to be larger than the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern. I have. Even when the
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。
When the speed of the vehicle becomes higher than the predetermined threshold speed, the twist generated in the
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。
When the second speed is higher than the predetermined threshold speed, the parking assist device determines that the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern is the first steering angle pattern at the predetermined point B on the predetermined route BC. May be controlled so as not to be larger than the tire wheel steering angle. That is, when the speed of the
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。
Normally, the wheel for controlling the tire wheel steering angle is the front wheel as shown in FIG. From the viewpoint of the weight balance of the
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。
Components that are likely to affect the weight balance of the vehicle are power sources such as internal combustion engines and / or electric motors. When the power source is the power source D1 shown in FIG. 6 and is arranged closer to the front wheels than the rear wheels, and drives the front wheels, the weight of the
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。
On the other hand, when the power source is the power source D2 shown in FIG. 6 and is arranged closer to the rear wheels than the front wheels and drives the rear wheels, the weight of the
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。 When only the front wheels are steered wheels to be steered, the rear wheels are fixed wheels to which no steering angle is given. However, the present invention is also applicable to a vehicle in which the rear wheels are all steering wheels (four-wheel steering; 4WS).
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。 Hereinafter, 1) dead time and 2) first-order lag included in the delay time will be described again together with the result of an experiment in which the delay time of the vehicle is measured. The dead time is one component of the delay time that can always occur with a constant amount regardless of the vehicle speed or the coefficient of friction μ of the road surface. FIG. 8 is a graph showing an experimental result of measuring a delay time according to the speed of the vehicle, and a delay time of about 200 ms (millisecond) occurs in both forward and backward situations of the vehicle regardless of the speed. You can see that.
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。 From this experimental result, one component of the delay time that always occurs regardless of the speed can be defined as the dead time. It is considered that the dead time is caused by hysteresis (play) of the steering wheel, a mechanism such as a torsion bar and a rubber bush in the system from the steering of the steering wheel to the turning of the wheel.
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。 The steering wheel steering angle θ a (degree) after t (seconds) accompanying the dead time is expressed by the following equation (1). In the formula (1), θ 0 is the initial steering wheel steering angle (in degrees), ω is the steering wheel angular velocity (degrees / sec), t k (s) it is a waste of time.
θa=θ0+ω(t−tk) ・・・(1)
ただし、t−tk<0の場合はt−tk=0とする。
θ a = θ 0 + ω (t−t k ) (1)
However, if t−t k <0, t−t k = 0.
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。
Next, the first-order lag will be described. The primary delay is one component of the delay time that changes according to the speed of the vehicle. FIG. 9 is a graph showing another experimental result of measuring the delay time according to the speed of the vehicle. FIG. 9A is a graph showing a delay time (first-order delay) when the
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。 It is considered that a delay occurs from the start of turning of the tire wheel to the occurrence of yaw of the vehicle due to the viscoelasticity of the tire, resulting in a first-order delay. It is considered that the first-order lag due to the viscoelasticity changes depending on the vehicle speed and the friction coefficient μ of the road surface. From the experimental results in FIG. 9, it is understood that the delay time (first-order delay) decreases as the speed of the vehicle increases.
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。 When the horizontal axis (speed) is x and the vertical axis (delay time) is y, as a result of the regression analysis, in FIG. 9A, a linear form of y = −250.49x + 534.97 is obtained. In b), a linear formula of y = −115.03x + 486.92 was obtained. When these are extended until y = 0, that is, the delay time (first-order delay) becomes 0, x 1 = about 2.1 (km / h) in FIG. 9A, and x 2 = about 2.1 in FIG. 9B. A value of 4.2 (km / h) is obtained.
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)。 Next than this smaller the speed of the vehicle primary delay 0 as a boundary the speed of x 1 in the case of forward, this speed corresponds to the threshold speed to be whether the boundary primary delay occurs. The parking assist device may control the tire wheel steering angle so as to take the second speed pattern in FIG. Reverse this than the speed of the vehicle is less if the primary delay becomes 0 as a boundary the speed of x 2 in the case of this speed corresponds to the threshold speed to be whether the boundary primary delay occurs. The parking assist device may control the tire wheel steering angle so as to take the second speed pattern in FIG. The vehicle in this experiment is of a type in which the power source is disposed closer to the front wheels than the rear wheels and drives the front wheels, and the threshold speed when moving forward is lower than the threshold speed when moving backward (x 1 < x 2 ).
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。 In calculating the tire wheel steering angle θ c (degree) after t (second) due to the first-order delay, first, there is no delay of the steering wheel steering after t (second) expressed by the following equation (2). The angle θ b is obtained in degrees. Equation (2) indicates that the steering wheel steering angle θ b without delay after t (second) is represented by a cubic expression of the steering wheel steering angle θ a after t (second) with dead time. ing. A, B, C, and D are arbitrary constants.
θb=A*θa 3 + B*θa 2 + C*θa + D ・・・(2) θ b = A * θ a 3 + B * θ a 2 + C * θ a + D ··· (2)
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。 Further, the tire wheel steering angle θ c (degrees) after t (seconds) accompanying the first-order delay is expressed by the following equation (3). In the equation (3), T (second) is a time constant of a first-order lag.
θc=(1−exp(−t/T))θb ・・・(3) θ c = (1−exp (−t / T)) θ b (3)
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。 The time constant T depends on the twist of the viscoelastic body (rubber component and the like) of the tire, and it is known that the value differs depending on the vehicle speed. It has been found that the time constant T at the vehicle speed v (km / h) is desirably set by the following equation (4). In Equation (4), a and b are arbitrary constants (a <0, b> 0).
T=a×v+b ・・・(4) T = a × v + b (4)
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。
In the above description, the parking assist
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。 Although the embodiments of the vehicle and the automatic steering device according to the present disclosure have been described with reference to the drawings, the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that those skilled in the art can conceive various changes, modifications, substitutions, additions, deletions, and equivalents within the scope of the claims. Naturally, it is understood that they belong to the technical scope of the present disclosure.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The vehicle and the automatic steering device according to the present disclosure are useful for performing control for automatically performing steering so as to accurately move a vehicle toward a target position.
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
1
10 Vehicle parking assist device (automatic steering device)
12 Parking assistance ECU (electronic control unit)
16
32 Motor 40 Vehicle position
Claims (28)
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。 Tire wheel, having a wheel comprising a viscoelastic body disposed around the tire wheel and in contact with the road surface,
A vehicle that autonomously controls a tire wheel steering angle of the tire wheel and is capable of traveling on a predetermined route,
The predetermined path includes a curve at least in part,
When traveling on the predetermined route at a first speed, the tire wheel steering angle is a first steering angle pattern,
When the vehicle travels on the predetermined route at a second speed lower than the first speed, the tire wheel steering angle is a second steering angle pattern,
At a predetermined point on the predetermined route, the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern is larger than the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern.
vehicle.
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。 The vehicle according to claim 1,
The predetermined point is at least a starting point of the curve,
vehicle.
前記所定の経路は、前記カーブの前に直線を含む、
車両。 The vehicle according to claim 1 or claim 2,
The predetermined path includes a straight line before the curve,
vehicle.
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。 The vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein
The viscoelasticity of the tire wheel is larger than the viscoelasticity of the viscoelastic body,
vehicle.
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。 The vehicle according to claim 4,
At least a part of the tire wheel is made of metal,
vehicle.
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。 The vehicle according to claim 4 or claim 5,
At least a part of the viscoelastic body is made of rubber,
vehicle.
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。 The vehicle according to any one of claims 1 to 6, wherein
When the second speed is smaller than a threshold speed, the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern is the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern at the predetermined point on the predetermined route. Greater than,
vehicle.
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。 The vehicle according to claim 7,
When the second speed is greater than the threshold speed, at the predetermined point on the predetermined route, the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern becomes the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern. Not bigger than the corner,
vehicle.
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。 The vehicle according to claim 7 or claim 8,
The wheel is a front wheel,
In addition, equipped with rear wheels,
The threshold speed when moving forward is smaller than the threshold speed when moving backward,
vehicle.
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。 The vehicle according to claim 9,
Equipped with a power source,
The power source is arranged closer to the front wheel than the rear wheel.
vehicle.
前記動力源は、前記前輪を駆動する、
車両。 The vehicle according to claim 10,
The power source drives the front wheels;
vehicle.
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。 The vehicle according to claim 7 or claim 8,
The wheel is a front wheel,
In addition, equipped with rear wheels,
The threshold speed when moving forward is greater than the threshold speed when moving backwards,
vehicle.
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。 The vehicle according to claim 12,
Equipped with a power source,
The power source is disposed closer to the rear wheel than the front wheel,
vehicle.
前記動力源は、前記後輪を駆動する、
車両。 The vehicle according to claim 13,
The power source drives the rear wheel;
vehicle.
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。 Tire wheel, having a wheel comprising a viscoelastic body disposed around the tire wheel and in contact with the road surface,
An automatic steering device that autonomously controls a tire wheel steering angle of the tire wheel and can be mounted on a vehicle that can travel on a predetermined route,
The predetermined path includes a curve at least in part,
When traveling on the predetermined route at a first speed, the tire wheel steering angle is a first steering angle pattern,
When the vehicle travels on the predetermined route at a second speed lower than the first speed, the tire wheel steering angle is a second steering angle pattern,
At a predetermined point on the predetermined route, the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern is larger than the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern.
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to claim 15, wherein
The predetermined point is at least a starting point of the curve,
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to claim 15 or claim 16,
The predetermined path includes a straight line before the curve,
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to any one of claims 15 to 17, wherein
The viscoelasticity of the tire wheel is larger than the viscoelasticity of the viscoelastic body,
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to claim 18, wherein
At least a part of the tire wheel is made of metal,
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to claim 18 or claim 19,
At least a part of the viscoelastic body is made of rubber,
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to any one of claims 15 to 20, wherein
When the second speed is smaller than a threshold speed, the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern is the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern at the predetermined point on the predetermined route. Greater than,
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to claim 21,
When the second speed is greater than the threshold speed, at the predetermined point on the predetermined route, the tire wheel steering angle of the second steering angle pattern becomes the tire wheel steering angle of the first steering angle pattern. Not bigger than the corner,
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to claim 21 or claim 22,
The wheel is a front wheel,
In addition, equipped with rear wheels,
The threshold speed when moving forward is smaller than the threshold speed when moving backward,
Automatic steering device.
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。 An automatic steering device according to claim 23,
Equipped with a power source,
The power source is arranged closer to the front wheel than the rear wheel.
Automatic steering device.
前記動力源は、前記前輪を駆動する、
自動操舵装置。 An automatic steering apparatus according to claim 24,
The power source drives the front wheels;
Automatic steering device.
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。 The automatic steering device according to claim 21 or claim 22,
The wheel is a front wheel,
In addition, equipped with rear wheels,
The threshold speed when moving forward is greater than the threshold speed when moving backwards,
Automatic steering device.
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。 An automatic steering apparatus according to claim 26,
Equipped with a power source,
The power source is disposed closer to the rear wheel than the front wheel,
Automatic steering device.
前記動力源は、前記後輪を駆動する、
自動操舵装置。
The automatic steering device according to claim 27,
The power source drives the rear wheel;
Automatic steering device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018133118A JP2020011537A (en) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | Vehicle and automatic steering gear |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114112445A (en) * | 2021-12-31 | 2022-03-01 | 杭州海康汽车软件有限公司 | Method, device, system, equipment and medium for calibrating steering transmission ratio of steering wheel |
USD945979S1 (en) | 2019-12-20 | 2022-03-15 | Amazon Technologies, Inc. | Wireless speaker |
USD960122S1 (en) | 2019-12-20 | 2022-08-09 | Amazon Technologies, Inc. | Combined wireless speaker and range extender device |
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2018
- 2018-07-13 JP JP2018133118A patent/JP2020011537A/en active Pending
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USD960122S1 (en) | 2019-12-20 | 2022-08-09 | Amazon Technologies, Inc. | Combined wireless speaker and range extender device |
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CN114112445B (en) * | 2021-12-31 | 2024-04-02 | 杭州海康汽车软件有限公司 | Method, device, system, equipment and medium for calibrating steering wheel steering transmission ratio |
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