JP4506568B2

JP4506568B2 - 駐車支援装置

Info

Publication number: JP4506568B2
Application number: JP2005162990A
Authority: JP
Inventors: 久志里中; 眞佐人奥田; 隆生山賀
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2025-06-02
Also published as: JP2006335239A

Description

本発明は、自動操舵や操舵支援によって設定した目標駐車位置までの移動を支援する駐車支援装置に関する。

運転者の駐車操作を支援する装置として、目標駐車位置を設定し、設定した駐車位置までの経路を設定し、この経路に沿った移動を行えるよう自動操舵や操舵支援を行う駐車支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

車速が速くなるほど遠心力で車両の旋回半径が増加すること、同じ経路を移動する場合でも時間当たりの操舵量が必要になること等から、このような自動操舵や操舵支援を行う場合には、設定した経路からの車両軌跡のずれを抑制するため、車速を制限するようになっている。
特開２００１−１９２９号公報

ところで、駐車時には、周囲の駐車車両や歩行者、電柱、ガードレール、さらには車庫や駐車ポール等の障害物に接近するケースが多くなるうえ、特に、後退駐車の場合には、運転者が状況を把握すべき範囲が通常走行時に比較して広くなる。この範囲は、操舵量や車速、周囲の状況に応じても変化するが、厳しい条件下でも運転者が適切に状況を把握できる車速を上限車速とすると、駐車操作に必要な時間が長くなってしまう。一方で上限車速を高く設定すると、特に不慣れな運転者にとっては、周囲の状況を確実に把握することができなくなる。

そこで本発明は、運転者が周囲の状況を適切に把握することができるとともに、移動時間の短縮も可能とした駐車支援装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る駐車支援装置は、目標駐車位置までの車両の移動を支援するにあたり、車両周囲の物体までの距離が遠いほど大きく設定される上限車速以下になるよう自車両の車速を制限する車速制限手段を備える駐車支援装置において、運転者のブレーキ操作を検出する手段をさらに備えており、この車速制限手段は、ブレーキ操作中は、操作中でない場合に比較して上限車速を大きくするものである。

目標駐車位置までの車両の移動の支援は、例えば、目標駐車位置までの経路を設定し、その経路に沿った移動が行えるよう自動操舵または操舵指示を行うものである。この際に、車速が上限車速以下となるように制御する。そして、車両周囲の物体（障害物）および距離をレーダ、ソナー、カメラ等によって検出し、物体が遠いほど上限車速を大きくする。これにより、障害物に接近して、接触が予想されるような場合には、車速を下げて運転者が障害物への接近を認識しやすくする。一方で、障害物との距離に余裕がある場合には、上限車速をあげて短時間で設定した経路上を移動できるようにする。この際に、運転者がブレーキ操作中である場合には、この上限速度をかさあげする。

検出した物体までの距離と上限車速との関係を記憶する記憶手段をさらに備えており、車速制限手段は、記憶手段に格納されている関係に基づいて上限車速を変更するとよい。例えば、障害物の方向・距離と車両の移動方向に応じて、それぞれ上限車速の関係を規定して記憶手段に記憶させておき、これらを組み合わせて上限車速を変更する手法がある。

車速が上限車速を超えている場合に、運転者に報知する警報手段をさらに備えているとよい。警報手段としては、ブザー、音声、メーター表示のほか、ステアリングやシートを振動させる装置や自動制動装置、支援解除等がある。

本発明によれば、障害物との距離に応じて上限車速を変更するため、障害物までの距離に余裕がある場合には、上限車速を高く設定するので、車速を上げて素早い移動を可能とする一方、障害物との距離が近い場合には、上限車速を低く設定するため、車速を下げて障害物への不用意な接近を抑制し、障害物の認識と接触回避を促すことができる。このときに、運転者がブレーキ操作中の場合には、上限速度をかさ上げすることにより、運転者の期待に反した上限車速制御が行われるのを抑制できる。

特に、記憶手段に上限車速と検出した物体までの距離との関係を記憶し、車速・距離・方向に応じて上限車速を適宜設定することで、障害物と車両との位置関係に応じた適切な制御を行うことができる。

上限車速を超えている旨を運転者に報知する報知手段を備えていると、障害物への接近を確実に抑制して安全性を向上させることができ、駐車支援装置の信頼性も向上する。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は本発明に係る駐車支援装置１００のブロック構成図である。本実施形態に係る駐車支援装置１００は、走行制御装置１１０と自動操舵装置１２０とを含み、制御装置である駐車支援ＥＣＵ１により制御される。駐車支援ＥＣＵ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成され、走行制御装置１１０の制御を行う走行制御部１０（本発明に係る車速制御手段を兼ねる。）と自動操舵装置の制御を行う操舵制御部１１とを有している。この走行制御部１０と操舵制御部１１とは駐車支援ＥＣＵ１内でハード的に区分されていてもよいが、ハード的には同一のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用い、ソフト的に区分されていてもよい。

走行制御装置１１０は、前述した走行制御部１０と制動系、駆動系により構成される。制動系は各輪へ付与する制動力をブレーキＥＣＵ３１によって電子制御する電子制御ブレーキ（ＥＣＢ）システムであって、各輪に配置された油圧ブレーキのホイルシリンダ３８へ付加されるブレーキ油圧をアクチュエータ３４により調整することで各輪に付与する制動力を独立して調整する機能を有している。

ブレーキＥＣＵ３１には、各輪に配置され、それぞれの車輪速を検出する車輪速センサ３２と、車両の加速度を検出する加速度センサ３３、アクチュエータ３４内に配置されており、内部およびホイルシリンダ３８に付加される油圧を検出する図示していない油圧センサ群、ブレーキペダル３７とアクチュエータ３４との間に接続されているマスタシリンダ３５の油圧を検出するマスタシリンダ（Ｍ／Ｃ）油圧センサ３６の各出力信号が入力されている。

駆動系を構成するエンジン２２はエンジンＥＣＵ２１によって制御され、エンジンＥＣＵ２１とブレーキＥＣＵ３１は走行制御部１０と相互に情報を通信して協調制御を行う。ここで、エンジンＥＣＵ２１には、トランスミッションのシフト状態を検出するシフトセンサ１２の出力が入力されている。

自動操舵装置１２０は、ステアリングホイール４０とステアリングギヤ４１との間に配置されたパワーステアリング装置を兼ねる駆動モータ４２と、ステアリングの変位量を検出する変位センサ４３とを備え、操舵制御部１１は駆動モータ４２の駆動を制御するとともに、変位センサ４３の出力信号が入力されている。

走行制御部１０と操舵制御部２０とを備える駐車支援ＥＣＵ１には、車両後方の画像を取得するための後方カメラ１５で取得した画像信号と、駐車支援にあたって運転者の操作入力を受け付ける入力手段１６の出力信号が入力されるとともに、運転者に対して画像により情報を表示するモニタ１３と、音声により情報を提示するスピーカー１４が接続されている。このモニタ１３とスピーカー１４が本発明に係る警報手段を構成している。

さらに、車両５の前部、後部および四隅には車両周辺の障害物を検出するソナー１７が配置されており、ソナー１７の出力（障害物との距離）が駐車支援ＥＣＵ１へと入力されている。図２は、このソナー１７の車両への配置例を示している。ハッチングは各ソナー１７の感知エリアを示し、丸内の数字で番号を示している。ソナー１７は、例えば、周期的に超音波を発信して、反射波を受信するまでの時間を基にして障害物の存否と存在する場合には、当該障害物までの距離を判定するものである。ソナー１７に代えてレーダを用いてもよく、また、カメラで取得した画像を画像処理することで障害物の存否と障害物までの距離を判定するようにしてもよい。

次に、本駐車支援装置を用いた駐車支援処理について具体的に説明する。図３は駐車支援処理を説明するフローチャートであって、図４はこの駐車支援における自車の経路を説明する図である。以下、車両５を道路６に面した車庫７内に駐車する車庫入れの場合を例に説明する。

まず、車両５を図４で示される位置に移動した後、運転者はモニタ１３に表示されている後方カメラ１５で撮像した画像を見ながら、入力手段１６を操作することにより、駐車支援モードに設定し、画面上に表示されている駐車枠を図４の５ｔの位置に移動させることで、目標駐車位置の設定を行う。以下、車両の重心位置をＰ（ｘ，ｙ）とし、目標駐車位置５ｔの重心位置をＰｔ（ｘ_t，ｙ_t）で表す。

目標駐車位置５ｔの設定が完了すると、駐車支援ＥＣＵ１は、図３に示される処理を開始する。まず、ステップＳ１では、駐車位置への経路設定完了フラグＸｓｅｔに初期値である０をセットする。このＸｓｅｔは１の時に目標位置５ｔへの到達経路が設定されていることを意味し、０の時には設定が未了であることを意味する。

続く、ステップＳ２では、現在位置Ｐ（ｘ，ｙ）から目標駐車位置Ｐｔ（ｘ_t，ｙ_t）までの経路を求める。より詳細には、まず画像認識処理によりＰｔ（ｘ_t，ｙ_t）の位置を予め求めておく。ここで、目標位置Ｐｔ（ｘ_t，ｙ_t）は、例えば現在の車両位置Ｐ（ｘ，ｙ）を原点とする相対座標として求めおけばよい。次に、駐車支援ＥＣＵ１はＰ（ｘ，ｙ）から目標位置Ｐｔ（ｘ_t，ｙ_t）に至る最適な車両重心の経路５１を求める。このとき、経路位置に対する舵角および舵角操作量が自動操舵装置１２０により設定可能な舵角および舵角操作量に納まるように算出される。なお、現在の初期舵角では、目標駐車位置Ｐｔ（ｘ_t，ｙ_t）への移動経路を設定できない場合には、初期舵角の変更を促すか、初期位置の変更を促すようにしてもよい。経路を設定できた場合には、Ｘｓｅｔに１をセットし、設定できなかった場合、例えば、初期舵角、初期位置の変更を促している場合には、Ｘｓｅｔに０を設定する。

続く、ステップＳ３でＸｓｅｔの値をチェックし、１の時のみに次のステップＳ４へと移行し、０の時には、舵角変更や初期位置変更時は、変更が終了するまで待機してからステップＳ２へと戻る。これにより目標位置への到達経路を設定する。

ステップＳ４では、運転者にブレーキペダル３７を踏み込んで、シフトレバーを操作して後退にセットするよう指示し、条件が満たされるまで待機する。ステップＳ５では、駐車支援ＥＣＵ１の走行制御部１０が、エンジンＥＣＵ２１にエンジン２２をトルクアップするよう指示し、自動操舵を開始する。トルクアップにより、エンジン２２は通常のアイドル時より高い回転数で回転することにより、駆動力の高いトルクアップ状態に移行する。このため、アクセル操作を行うことなく、ブレーキペダル３７のみで調整できる車速範囲が拡大し、車両のコントロール性が向上する。

ここで、運転者がブレーキペダル３７を操作すると、そのペダル開度に応じてアクチュエータ３４によってホイルシリンダ３８に付与されるホイルシリンダ油圧（ブレーキ油圧）が調整され、各輪に付与される制動力を調整することで、制動力と駆動力のバランスを変更することで車速が調整される。進路上に障害物や歩行者等が存在した場合は、運転者がブレーキペダル３７を踏み込むと、それに応じた制動力がブレーキＥＣＵ３１の制御によりアクチュエータ３４を経てホイルシリンダ３８へと付与されるので安全に減速、停止することができる。

ステップＳ６では、車輪速センサ３２から得られる車輪速を基に求めた車速変化、加速度センサ３３から得られる加速度を基に求めた加速度変化および変位センサ４３から求められる操舵角変化を基に、現在位置を算出する。

操舵制御部１１は変位センサ４３の出力を監視しながら、駆動モータ４２を制御してステアリングギヤ４１を操作することにより、舵角が駐車支援ＥＣＵ１で求めた位置に応じた舵角変位となるよう制御する（ステップＳ７）。

ステップＳ８では、現在位置Ｐが目標位置Ｐｔに到達しているか否かを判定する。この判定においては、現在位置Ｐが目標位置Ｐｔの近辺の所定のエリア内に到達しているか否かを判定すればよい。このエリアの広さは、後方カメラ１５から取得された画像の画像認識の精度や、車速、加速度等から求められる現在位置の判定精度、自動操舵装置１２０の操舵精度等を基にして設定すればよい。

目標位置へ到達していないと判定された場合には、ステップＳ６へ戻って処理を繰り返すことで、運転者がハンドル操作を行うことなく目標位置Ｐｔまで設定した経路に沿って車両５を移動させることができ、運転者は進路上の安全確認と車速調整に専念することができ、駐車操作が簡便化される。

目標位置Ｐｔ近傍へ到達したと判定した場合には、ステップＳ９へと移行して走行制御部１０は、エンジンＥＣＵ２１にエンジン２２の回転数を下げるよう指示して、トルクダウンを行い、操舵制御部１１は、自動操舵制御を終了する。そして、ステップＳ１０では、モニタ１３やスピーカー１４を介して、運転者に目標駐車位置へ到達したことを報知するとともに、シフトレバーを駐車位置に設定して、エンジンを停止させるよう促し、処理を終了する。

次に、上述した車速の調整について具体的に説明する。図５は、この車速調整制御の処理を示すフローチャートである。この処理は、図３のステップＳ６〜Ｓ８の処理と並行して所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、経路に応じて検出結果を読み込むべきソナー１７を設定する（ステップＳ１１）。例えば、左折後退による車庫入れ時には、車両の後方および右前方が障害物に接触する可能性があるから、５番〜１０番のソナー１７を対象センサとする。逆に、右折後退による車庫入れ時には、車両の後方および左前方が障害物に接触する可能性があるから、１、２番と７番〜１０番のソナー１７を対象センサとする。縦列駐車は、右折後退と左折後退の組み合わせとして経路を表せるから、全経路上で７番〜１０番のソナー１７を対象とするとともに、経路の位置（右折中か左折中か）により、１、２番と５、６番のソナー１７を切り替える。なお、直進後退中の場合には、７番〜１０番のソナー１７のみを対象とすればよい。

対象とするソナー１７が決定したら、それらのソナー１７の検出結果を読み込む（ステップＳ１２）。次に、経路位置（カーブ上か直線路上か）と、各ソナー１７の検出結果に応じて上限車速を設定する（ステップＳ１３）。例えば、カーブ上では、後方だけでなく、曲がる方向と逆側の前方端にも配慮する必要があることから、主として後方に注意すればよい直進後退時に比較して上限車速を低く設定する。また、同一のソナー１７で障害物が検出されている場合には、障害物が近いほど遠い場合に比べて上限車速を低く設定する。

障害物を検出したソナー１７が異なる場合、つまり、障害物と車両との位置関係が異なる場合には、次のように設定する。例えば、後方のソナー１７で検出される障害物は進路上の障害物であるから、比較的遠い場合も減速対象とする必要があるが、左右端のソナー１７で検出される障害物は距離が充分に離れていれば接触可能性は低い。したがって、左右端のソナー１７で検出した障害物の距離が所定距離以上離れている場合には、障害物を検出しない場合と同様に取り扱ってよい。また、近距離の障害物でも検出したソナー１７の位置に応じて上限車速の下げ方を異ならせてもよい。複数のソナー１７で異なる方向にある障害物を同時に検出した場合には、最も近くにある障害物を参考に上限車速を下げる、個々の障害物で設定される上限車速のうち最も低い上限車速を選択する、等の手法を用いればよい。さらに、複数の障害物があることを考慮して、障害物が１つの場合より上限車速を下げるようにしてもよい。これらの設定は、駐車支援ＥＣＵ１内の不揮発性のＲＡＭやその他の記憶装置にマップ形式で格納しておき、その設定を読み出すことで行えばよい。

上限車速が設定されたら、さらに、ブレーキ操作中であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここでは、Ｍ／Ｃ油圧センサ３６の出力から所定以上の踏力でブレーキペダル３７が操作されている場合をブレーキ操作中と判定する。ブレーキ操作中の場合には、ステップＳ１３で設定した上限車速をかさ上げする（ステップＳ１５）。運転者が支援中にブレーキを積極的に操作している場合には、既に障害物を認識して減速操作を行っている可能性が高い。この場合に、後述するように上限車速を超えた旨の警報を行うと、運転者は警報が煩わしいと感じる可能性がある。ブレーキ操作中は、操作中でない場合に比べて上限車速を高めに設定することで、この種の警報がなりにくくなり、運転者の期待に反した警報の発生を抑制する。上限車速設定後は、ステップＳ１６へと移行し、現在の車速と上限車速とを比較する。一方、ステップＳ１４でブレーキ操作中でないと判定した場合には、そのままステップＳ１６へと移行する。

現在の車速が上限車速を超えている場合には、モニタ１３とスピーカー１４により上限車速を超えている旨を報知して（ステップＳ１７）、運転者に減速を促し、処理を終了する。この場合、さらに、ブレーキＥＣＵ３１は、所定の減速度が付与されるよう制動力を調整してもよい。具体的には、各輪のホイルシリンダ３８へ供給される油圧を増圧する制御を行う。このようにすれば、車速が上限車速を超えている場合には自動的に必要な減速を行うことができる。

ステップＳ１７で上限車速を超えていないと判定した場合には、そのまま処理を終了する。なお、この場合、すでに警報中である場合には、警報を解除する。なお、上限車速を超えた場合の警報は、上限車速を超えた状態が所定時間継続している場合に行うとよく、解除も上限車速を下回った状態が所定時間継続してから実施することが好ましい。当該判定時の一時的な車速のみで警報の開始、解除を行うと、上限車速付近で走行している場合に、警報の開始と解除が頻繁に繰り返される可能性があり、運転者に煩わしさを感じさせ、警報に対する信頼性を損ねるおそれがあるからである。

なお、駐車経路上で所定の位置に達した以降は、上限車速の変更を下げる方向に限定し、上げる方向には変更しないようにしてもよい（上限車速復帰の禁止）。この場合でも、駐車支援操作を終了したり、解除した場合には、上限車速復帰の禁止を解除する。目標駐車位置近傍付近に至ると、安全性の観点から加速操作は控えることが好ましく、上限車速復帰を禁止することで、目標駐車位置付近での加速操作を抑制することができる。

本実施形態によれば、経路位置および車両と障害物との位置関係に応じて適切な上限車速を設定することができるので、目標駐車位置への移動を短縮するとともに、障害物が近い場合には、運転者に減速を促して、運転者に障害物を把握させることが可能となる。このため、障害物との接触を防止することができる。

以上の説明では、自動操舵を行う場合を例に説明してきたが、操舵量を音声等により指示し、実際の操舵は運転者に行わせる操舵支援であってもよい。また、ここでは、通常時より駆動力を増大させる例を説明したが、駆動力は通常時と変更せず、車速制御は運転者がブレーキとアクセルを操作して行う場合にも本発明は好適に適用できる。

本発明に係る駐車支援装置１００のブロック構成図である。図１の装置を搭載した車両におけるソナー１７の車両配置例を示している。駐車支援処理を説明するフローチャートである。駐車支援における自車の経路を説明する図である。車速設定制御の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…駐車支援ＥＣＵ、５…車両、５ｔ…目標駐車位置、６…道路、７…車庫、１０…走行制御部、１１…操舵制御部、１２…シフトセンサ、１３…モニタ、１４…スピーカー、１５…後方カメラ、１６…入力手段、１７…ソナー、２０…操舵制御部、２１…エンジンＥＣＵ、２２…エンジン、３１…ブレーキＥＣＵ、３２…車輪速センサ、３３…加速度センサ、３４…アクチュエータ、３５…マスタシリンダ、３６…油圧センサ、３７…ブレーキペダル、３８…ホイルシリンダ、４０…ステアリングホイール、４１…ステアリングギヤ、４２…駆動モータ、４３…変位センサ、５１…経路、１００…駐車支援装置、１１０…走行制御装置、１２０…自動操舵装置。

Claims

目標駐車位置までの車両の移動を支援するにあたり、車両周囲の物体までの距離が遠いほど大きく設定される上限車速以下になるよう自車両の車速を制限する車速制限手段を備える駐車支援装置において、
運転者のブレーキ操作を検出する手段をさらに備えており、前記車速制限手段は、ブレーキ操作中は、操作中でない場合に比較して前記上限車速を大きく設定することを特徴とする駐車支援装置。
検出した物体までの距離と前記上限車速との関係を記憶する記憶手段をさらに備えており、前記車速制限手段は、前記記憶手段に格納されている関係から前記上限車速を変更することを特徴とする請求項１記載の駐車支援装置。
車速が前記上限車速を超えている場合に、運転者に報知する警報手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の駐車支援装置。