JP3949073B2

JP3949073B2 - 駐車支援装置

Info

Publication number: JP3949073B2
Application number: JP2003088649A
Authority: JP
Inventors: 章松井; 久志里中; 有一久保田; 知彦遠藤; 英之岩切; 享杉山; 清治河上; 克彦岩▲崎▼; 寛暁片岡; 優田中; 良文岩田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: US20040267420A1; DE602004020007D1; EP1462314B1; JP2004291865A; US7155325B2; EP1462314A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を目標駐車位置まで自動的に導く駐車支援制御を行う駐車支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両を目標駐車位置まで自動的に導く駐車支援システムにおいて、駐車支援制御実行中に、車輪速センサにより検出された各車輪速と、ヨーレートセンサにより検出されたヨーレートとに基づいて現在の車両位置を推定し、現在の車両位置が目標経路から逸脱している場合に、目標経路からの逸脱量に応じて操舵輪を修正転舵させることにより、目標経路から逸脱を修正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術によれば、推定した現在の車両位置が目標経路から逸脱している場合に、目標経路を再設定することなく、現在の車両位置の目標経路からの逸脱を修正することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２６４８３９号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的な駐車支援システムにおいては、上述の従来の駐車支援システムも同様であるが、駐車支援制御実行中に監視されている現在の車両位置は、ヨーレートセンサや車輪速センサ等からの情報に基づく推定値である。このため、システムに異常が生じた場合、例えばヨーレートセンサに故障等の異常が生じた場合には、推定した現在の車両位置と実際の車両位置との間に誤差が生じているにも拘らず、目標経路上に現在の車両位置が存在しているとシステム上認識される場合がある。この場合、システムに異常が生じている状態が検出できない限り、駐車支援制御が継続され、駐車目標位置とは異なる不適切な位置に車両が導かれるという不都合が生じうる。
【０００４】
そこで、本発明は、システムの異常を検出することを可能とし、駐車支援制御の信頼性を高めることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、請求項１に記載する如く、車両を駐車開始位置から目標駐車位置まで自動的に導く駐車支援制御を行う駐車支援装置であって、
駐車支援制御実行中の車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、
前記移動距離の間に生ずる車両の向きの変化を、前記移動距離と舵角センサから得られる舵角とに基づいて算出する第１算出手段と、
前記移動距離の間に生ずる車両の向きの変化を、ヨーレートセンサから得られるヨーレートを時間積分することによりヨーレートに基づいて算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段及び第２算出手段の算出結果を比較すると共に、比較結果に基づいて、駐車支援制御の中断の必要性を判断する判断手段とを含むことを特徴とする、駐車支援装置によって解決される。
【０００８】
本発明において、駐車支援装置は、車両を駐車開始位置から目標駐車位置まで自動的に導く駐車支援制御を行う。本発明では、駐車支援制御実行中の車両の移動距離が算出され、当該移動距離と舵角センサから得られる舵角とに基づいて、当該移動距離の間に生ずる車両の向きの変化が算出される。また、一方では、当該移動距離の間に生ずる車両の向きの変化が、ヨーレートセンサから得られるヨーレートに基づいて算出される。ここで、舵角センサ又はヨーレートセンサに故障等の異常が生じている状況下では、これらの独立して算出された車両の向きの変化の間に誤差が生ずる。また、ヨーレートセンサが検出するヨーレートは、舵角センサが検出する舵角とは異なり、実際の車両の向きを直接示す情報であるため、路面外乱により車両の向きに変化が生じた場合には、これらの独立して算出された車両の向きの変化に誤差が生ずる。従って、本発明によれば、舵角センサ及びヨーレートセンサからの各情報を独立して用いて車両の向きの変化を算出・比較することで、システムの異常状態（例えば、舵角センサ又はヨーレートセンサに故障等の異常が生じている状態）を検出することや、路面外乱に起因した車両の向きの変化を検出することが可能となる。これにより、適切な状況下で駐車支援制御を中断することが可能となり、駐車支援制御の信頼性が大幅に向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明による駐車支援装置の一実施例を具現化する駐車支援システムを示すシステム構成図である。図１に示す如く、駐車支援システムは、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。電子制御ユニット１２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、オーバーオールギア比η等）が格納されている。
【００１１】
駐車支援ＥＣＵ１２には、高速通信バス等の適切なバスを介して、車両のヨー方向の角速度（ヨーレートＹｒ）を検出するヨーレートセンサ１４、ステアリングホイール（図示せず）の舵角Ｈａを検出する舵角センサ１６、及び、車両の速度Ｖ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。ヨーレートセンサ１４、舵角センサ１６及び車速センサ１８の出力信号は、駐車支援ＥＣＵ１２に対して供給される。
【００１２】
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、変速機レバーが後退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退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。
【００１３】
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、車両後方の所定角度領域における風景を撮影するＣＣＤカメラであり、その撮影した画像信号を駐車支援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２に示すように、撮像画像と共に駐車目標位置設定用タッチパネルが表示される。ユーザは、駐車目標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すると、駐車支援ＥＣＵ１２は、車両の現在位置から撮像画像上の駐車目標枠内へと障害物を回避しつつ車両を導く目標軌跡（図３参照）を演算すると共に、目標軌跡上の各位置で転舵されるべき車輪の目標転舵角を演算する。
【００１４】
駐車支援ＥＣＵ１２には、自動操舵手段３０、自動制動手段３２及び自動駆動手段３４が適切なバスを介して接続されている。駐車支援ＥＣＵ１２は、車両が目標軌跡に沿って駐車目標枠内に導かれるように、自動操舵手段３０、自動制動手段３２及び自動駆動手段３４を制御する。即ち、駐車支援ＥＣＵ１２は、自動駆動手段３４及び自動制動手段３２により車両を所定の速度で自動的に後退させつつ、各車両位置において自動操舵手段３０により車輪を自動的に目標転舵角だけ転舵させ、駐車目標枠内に車両が到達した地点で自動制動手段３２により車両を停止させる。このように本実施例の駐車支援システムによれば、ユーザが表示モニタ２２上で駐車目標位置を設定するだけで、車両が当該駐車目標位置まで自動的に導かれる。但し、本発明は、特にこの駐車支援制御方法に限定されることはなく、駐車支援制御は、自動操舵手段３０による自動操舵を実行しつつ、クリープ力を利用して車両を移動させ、必要に応じて自動制動手段３２により車両を停止させる制御であってもよい。
【００１５】
本実施例の駐車支援ＥＣＵ１２は、この駐車支援制御実行中において、車速センサ１８及び舵角センサ１６の出力信号に基づいて、車両の移動距離、及び、車両偏向角を算出している。車両の移動距離は、駐車支援制御開始時から現時点までの車両の移動距離として、車速センサ１８の出力信号（車輪速パルス）を時間積分することによって算出される。車両偏向角は、図３に示すように、駐車支援制御開始時の車両の向き（車軸の向き）と現時点の車両の向きとのなす角度θ（以下、「偏向角θ」という）として、数１の演算式で計算される。
【００１６】
【数１】

ここで、γは路面曲率を表わし、舵角センサ１６から得られる舵角Ｈａに基づいて決定され、例えばγ＝Ｈａ／Ｌ・ηにより演算される。Ｌはホイールベース長、ηは車両のオーバーオールギア比（車輪の転舵角に対する舵角Ｈａの比）である。また、ｄｓは、微小移動距離であり、例えば舵角センサ１６のサンプリング周期に相当する微少時間当たりの移動距離であってよく、車速センサ１８の出力信号（車輪速パルス）を当該微少時間で積分することによって算出される。また、数１の全体の積分区間は、駐車支援制御開始時から現時点までの車両の移動距離である。即ち、数１の演算式で計算される偏向角θは、駐車支援制御開始地点から現地点までの微小移動距離毎に算出される偏向角θ１の総和となる。尚、路面曲率γと舵角Ｈａとの関係は、予め車両毎に取得された相関データに基づいてマップとして電子制御ユニット１２のＲＯＭに格納されていてよい。
【００１７】
ここで、微小移動距離毎の偏向角θ１は、図４に示すように、当該微小移動距離を円周とする半径１／γの円の中心角θ１に相当する。このため、駐車支援制御開始時の車両位置に対する現在の車両位置は、微小移動距離ｄｓの履歴と偏向角θ１の履歴とに基づいて推定することができる。従って、本実施例の駐車支援ＥＣＵ１２は、上述の駐車支援制御実行中、微小移動距離ｄｓの履歴と偏向角θ１の履歴とに基づいて現在の車両位置を推定し、当該推定した車両位置に応じた目標転舵角だけ車輪を自動的に転舵させることで、車両を目標軌跡に沿って駐車目標枠内へと導いている。
【００１８】
ところで、本実施例の駐車支援システムにおいては、上述の如く、車両を目標軌跡に沿って駐車目標枠内に導くことができるような目標転舵角が、目標軌跡上の各車両位置で予め決定されているため、駐車支援制御実行中に車両位置が正確に推定されている限り、車両を正確に目標軌跡に沿って駐車目標枠内に導くことができる。しかしながら、車両位置としては、上述の如く、車速センサ１８及び舵角センサ１６から得られた情報に基づく推定値が用いられる。このため、図３に概略的に示すように、システム異常（例えば、センサ自体の故障）や環境的外乱等に起因して推定車両位置Ｘと実際の車両位置Ｙとの間に誤差が生じた場合には、駐車目標位置とは異なる不適切な位置に車両を導いてしまうという不都合が生ずる。
【００１９】
特に舵角センサ１６から得られる舵角Ｈａは、実際の車両の向きを直接示す情報でないため、路面外乱による車両の向きの変化を検出することができない。また、舵角センサ１６から得られる舵角Ｈａは、車両の直進走行時の舵角値を零点舵角値とする相対的な舵角値であるため、零点舵角値に誤差がある場合には、舵角センサ１６の舵角Ｈａと実際の車両の向きとが対応しないことになる。このため、舵角センサ１６の機能自体に障害がない場合であっても、推定車両位置と実際の車両位置との間に誤差が生じる場合があり、このような誤差が生じていることを検出できない限り、上述の不都合が同様に生ずることになる。
【００２０】
これに対して、本実施例によれば、以下に詳説する如く、舵角センサ１６の舵角Ｈａに基づく偏向角θに加えて、ヨーレートセンサ１４が検出するヨーレートＹｒに基づく偏向角θを算出し、これら双方の偏向角θを比較することで、推定車両位置と実際の車両位置との間に誤差が生じていることを検出することを可能とし、上述の不都合を防止することを可能とする。以下説明の都合上、駐車支援ＥＣＵ１２が車速センサ１８及び舵角センサ１６の出力信号に基づいて算出する（即ち、上述の数１により算出する）車両偏向角θを偏向角θｈと称し、ヨーレートセンサ１４のヨーレートＹｒに基づいて算出する車両偏向角θを偏向角θｙと称する。
【００２１】
具体的には、本実施例の駐車支援ＥＣＵ１２は、駐車支援制御実行中において、車速センサ１８及び舵角センサ１６の出力信号に基づいて偏向角θｈを算出すると共に、ヨーレートセンサ１４の出力信号に基づいて車両偏向角θｙを算出する。偏向角θｙは、数２の演算式に示すように、ヨーレートセンサ１４のヨーレートＹｒ（Ｙｒ＝ｄθ_ｙａｗ／ｄｔ、θ_ｙａｗ：ヨー角）を時間積分することにより算出される。
【００２２】
【数２】

ここで、数２の積分区間は、数１の積分区間に対応しており、駐車支援制御開始時点から現時点までである。また、偏向角θｙの算出サイクルは、偏向角θｈの算出サイクルに対応しており、例えば移動距離５ｍ毎であってよい。
【００２３】
本実施例の駐車支援ＥＣＵ１２は、それぞれ同時刻（同一車両位置）で算出される２つの偏向角θｈ、θｙの大きさを算出サイクル毎に比較し、これらの差異が所定の閾値より大きい場合には、ヨーレートセンサ１４若しくは舵角センサ１６に故障等の異常が生じているか、若しくは、推定車両位置と実際の車両位置との間に誤差が生じていると判断し、駐車支援制御の中止（又は、目標軌跡の再設定）を実行する。一方、２つの偏向角θｈ、θｙの大きさの差異が所定の閾値より大きくない場合には、駐車支援制御が継続される。尚、偏向角θｈ、θｙの算出・比較処理は、駐車支援制御開始時点から駐車目標位置に到達する時点まで実行される。
【００２４】
ところで、ヨーレートセンサ１４が検出するヨーレートＹｒは、舵角センサ１６が検出する舵角Ｈａとは異なり、実際の車両の向きを直接示す情報であるため、路面外乱による車両の向きの変化を検出することが可能である。従って、偏向角θｈと偏向角θｙとの比較を行うことなく、偏向角θｙの履歴（変化態様）のみを監視するによって、偏向角θｈの履歴を監視することによっては検出できない路面外乱を検出することが可能である。しかしながら、偏向角θｙの履歴のみを監視するだけでは、ヨーレートセンサ１４に故障等の異常が生じている場合に、当該異常状態を検出することができない。従って、偏向角θｙの履歴のみを監視するだけでは、ヨーレートセンサ１４の異常に起因して路面外乱が検出されず若しくは路面外乱が誤検出される場合があり、車両が駐車目標位置とは異なる不適切な位置に導かれたり、若しくは、駐車支援制御が無用に中止されるという不都合が生ずる。
【００２５】
一方、ヨーレートセンサ１４若しくは舵角センサ１６に故障等の異常が生じている状況下では、２つの偏向角θｈ、θｙの差異が大きくなる。また、ヨーレートセンサ１４が検出するヨーレートＹｒは、上述の如く、舵角センサ１６が検出する舵角Ｈａとは異なり、実際の車両の向きを直接示す情報であるため、路面外乱により実際の車両の向きに変化が生じた場合には、２つの偏向角θｈ、θｙの差異が大きくなる。
【００２６】
従って、本実施例によれば、偏向角θｈと偏向角θｙとの差異を評価することにより、ヨーレートセンサ１４若しくは舵角センサ１６に故障等の異常が生じている状態を検出することができると共に、路面外乱等により推定車両位置と実際の車両位置との間に誤差が生じている状態を検出することができる。このため、本実施例によれば、ヨーレートセンサ１４若しくは舵角センサ１６に故障等の異常が確実に検出されると共に、駐車目標位置とは異なる不適切な位置に車両が導かれることが確実に防止される。従って、本実施例によれば、駐車支援システムの信頼性が大幅に向上する。
【００２７】
次に、上述の実施例の代替実施例について説明する。本代替実施例では、上述の微小移動距離毎の偏向角θ１に代わって、ヨーレートセンサ１４のヨーレートＹｒを微少時間で積分することによって得られる偏向角θ１’が、駐車支援制御実行中の車両位置の推定に用いられる。この場合であっても、駐車支援制御開始時の車両位置に対する現在の車両位置は、微小移動距離ｄｓの履歴と、当該微小移動距離に対応する微少時間当たりの偏向角θ１’の履歴とに基づいて推定することができる。
【００２８】
ところで、上述の如く、ヨーレートセンサ１４が検出するヨーレートＹｒは、上述の如く、実際の車両の向きを直接示す情報であるため、路面外乱による車両の向きの変化を検出することが可能である。しかしながら、本代替実施例においても、ヨーレートセンサ１４に故障等の異常が生じている場合に、当該異常状態を検出することができないため、ヨーレートセンサ１４の異常に起因して、駐車目標位置とは異なる不適切な位置に車両が導かれるという不都合が生ずる。
【００２９】
そこで、本代替実施例では、上述の実施例と同様、駐車支援制御実行中において、車速センサ１８及び舵角センサ１６の出力信号に基づいて偏向角θｈが算出されると共に、ヨーレートセンサ１４の出力信号に基づいて車両偏向角θｙが算出される。また、本代替実施例では、それぞれ同時刻（同一車両位置）で算出される２つの偏向角θｈ、θｙの大きさが算出サイクル毎に比較され、これらの差異が所定の閾値より大きい場合には、ヨーレートセンサ１４若しくは舵角センサ１６に故障等の異常が生じていると判断し、駐車支援制御が中止される。
【００３０】
従って、本代替実施例によれば、偏向角θｈと偏向角θｙとの差異を評価することにより、ヨーレートセンサ１４若しくは舵角センサ１６に故障等の異常が生じている状態を検出することができ、駐車目標位置とは異なる不適切な位置に車両が導かれることを防止することができる。
【００３１】
尚、本代替実施例において、駐車支援制御実行中に、車両位置をヨーレートセンサ１４に基づいて推定すると共に、車両位置を車速センサ１８及び舵角センサ１６の出力信号に基づいて更に推定する構成も可能である。この場合であっても、これら双方の推定車両位置の誤差を評価することで、ヨーレートセンサ１４若しくは舵角センサ１６に故障等の異常が生じている状態を検出することが可能である。
【００３２】
尚、上述の各実施例において、「偏向角」が特許請求の範囲に記載の「車両の向きの変化」に相当する。
【００３３】
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。
【００３４】
例えば、上述した実施例において、各偏向角θｈ、θｙを算出するための積分区間は、駐車支援制御開始時点から現時点までとしているが、本発明は、特にこれに限定されることはなく、双方の積分区間が対応している限り、例えば、移動距離５ｍを越えた時点以降の積分区間を、現時点より移動距離５ｍ手前の時点から現時点までとしてもよい。この場合であっても、２つの偏向角θｈ、θｙの大きさを算出サイクル毎に比較することで、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、上述した実施例では、駐車支援制御開始時の車両の向きと現時点の車両の向きとのなす角度が偏向角θとして比較されているが、偏向角θと一対一に対応する任意のパラメータ同士が比較されてもよく、例えば目標駐車枠に収まった状態の車両の向きと現時点の車両の向きとのなす角度α（図３参照）が比較されてもよい。この場合、角度αは、駐車支援制御開始時の車両の向きと目標駐車枠に収まった状態の車両の向きとのなす角度β（既知）及び偏向角θを用いて、β−θとして求めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、システムの異常を検出することが可能となり、駐車支援制御の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による駐車支援装置の一実施例を具現化する駐車支援システムを示すシステム構成図である。
【図２】表示モニタ２２上の駐車目標位置設定用タッチパネルの一例を示す図である。
【図３】推定車両位置Ｘと実際の車両位置Ｙとの間に誤差が生じている状態を示す説明図である。
【図４】現在の車両位置の推定方法の説明図である
【符号の説明】
１２駐車支援ＥＣＵ
１４ヨーレートセンサ
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自動操舵手段
３２自動制動手段
３４自動駆動手段
５０リバースシフトスイッチ
５２駐車スイッチ

Claims

車両を駐車開始位置から目標駐車位置まで自動的に導く駐車支援制御を行う駐車支援装置であって、
駐車支援制御実行中の車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、
前記移動距離の間に生ずる車両の向きの変化を、前記移動距離と舵角センサから得られる舵角とに基づいて算出する第１算出手段と、
前記移動距離の間に生ずる車両の向きの変化を、ヨーレートセンサから得られるヨーレートを時間積分することにより算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段及び第２算出手段の算出結果を比較すると共に、比較結果に基づいて、駐車支援制御の中断の必要性を判断する判断手段とを含むことを特徴とする、駐車支援装置。