JP2004352000A

JP2004352000A - Automatic steering device of vehicle

Info

Publication number: JP2004352000A
Application number: JP2003150097A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sakai; 克博酒井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP4119306B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a time for guiding a vehicle to a target position by increasing the turning speed of a wheel in an automatic steering device of the vehicle. <P>SOLUTION: The automatic steering device of the vehicle guides the vehicle to a target position by turning the front wheel by driving an actuator with an actuator control means. The power supply voltage is increased to increase the turning speed of the wheel when the actuator is driven by the actuator control means. Thus, when the vehicle is turned during moving, the turning speed of the wheel is increased in response to the increase of the vehicle speed to increase the accuracy of the moving trajectory of the vehicle, and the time for guiding the vehicle to the target position is reduced. When the vehicle is turned during stopping, the time for guiding the vehicle to the target position is reduced by increasing the turning speed of the wheel. The increase of the power supply voltage may be performed during automatic steering control or only when the actuator is rotated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪を転舵するアクチュエータと、アクチュエータに電力を供給する電源と、予め記憶または演算された制御目標値に基づいてアクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ制御手段とを備えた車両の自動操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる車両の自動操舵装置は下記特許文献により公知である。この自動操舵装置は、スタート位置から目標位置までの車両の移動距離に対する車輪の転舵角の関係を予めテーブルに記憶しておき、車両がスタート位置から目標位置まで移動する間にアクチュエータが前記テーブルに基づいて車輪を自動的に転舵するようになっている。
【０００３】
【特許文献】
特開平９−１９３６９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の移動距離に対する車輪の転舵角の関係が予めテーブルに記憶されている場合、車速の増加に応じてアクチュエータの駆動速度を増加させないと車輪の転舵に遅れが生じてしまい、車両を目標位置に正しく導くことができなくなる可能性がある。これを防止するには、車速の上限値を規制すればよいが、そのようにすると車両を目標位置に導くのに時間がかかる問題がある。また車両を停止させた状態でアクチュエータを駆動する場合でも、アクチュエータの駆動速度が低いと転舵に時間がかかり、車両を目標位置に導くのが遅くなる問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の自動操舵装置において車輪の転舵速度を増加させて車両を目標位置に導く時間を短縮することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両の車輪を転舵するアクチュエータと、アクチュエータに電力を供給する電源と、予め記憶または演算された制御目標値に基づいてアクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ制御手段とを備えた車両の自動操舵装置において、アクチュエータ制御手段によるアクチュエータの駆動時に電源の電圧を高める電源電圧制御手段を備えたことを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、車両の車輪を転舵するアクチュエータを駆動する際に、そのアクチュエータに電力を供給する電源の電圧を高めるので、車輪の転舵速度を高めることができる。これにより、車両の移動中に転舵を行う場合には、車速の増加に応じて車輪の転舵速度を増加させて車両の移動軌跡の精度を高めるとともに車両を目標位置に導く時間を短縮することができ、また車両の停止中に転舵を行う場合には、車輪の転舵速度を増加させて車両を目標位置に導く時間を短縮することができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記電源が車両の原動機により駆動される発電機に接続されており、電源電圧制御手段は、アクチュエータの駆動時に原動機の回転数を増加させることを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、電源が車両の原動機により駆動される発電機に接続されているので、アクチュエータの駆動時に原動機の回転数を増加させることで電源の電圧を高めることができる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、電源電圧制御手段は、アクチュエータの駆動速度に基づいて電源の電圧を制御することを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、アクチュエータの駆動速度に基づいて電源の電圧を制御するので、アクチュエータに対して必要充分な電圧を供給することができる。
【００１２】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、電源電圧制御手段は、アクチュエータの駆動速度が高いときに電源の電圧を高めることを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【００１３】
上記構成によれば、アクチュエータの駆動速度が高いときに電源の電圧を高めるので、アクチュエータの駆動が遅れるのを防止して車輪の転舵角を精度良く制御目標値に追従させることができる。
【００１４】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、制御目標値は、アクチュエータの駆動量が一定になる第１の値と、アクチュエータの駆動量が時間的に変化する第２の値とを含み、電源電圧制御手段は、制御目標値が前記第２の値をとるときに電源の電圧を高めることを特徴とする車両の自動操舵装置が提案される。
【００１５】
上記構成によれば、アクチュエータの駆動量が時間的に変化する場合にのみ電源の電圧を高めるので、電源の電圧が不必要に高められるのを最小限に抑えてエネルギーを節減することができる。
【００１６】
尚、実施例の１２Ｖバッテリ１２は本発明の電源に対応し、実施例のエンジンＥおよびモータ・ジェネレータＭＧは本発明の原動機に対応し、実施例の電子制御ユニットＵは本発明のアクチュエータ制御手段に対応し、実施例の前輪Ｗｆは本発明の車輪に対応し、実施例の規範転舵角θｒｅｆは本発明の制御目標値に対応する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１は自動操舵装置を備えた車両の全体構成図、図２はバック駐車／左モードの作用説明図、図３はモード選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す図、図４はアクチュエータへの電力供給系を示す図、図５はアクチュエータの電源電圧の制御を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、車両Ｖは一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒを備える。ステアリングハンドル１と操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆとが、ステアリングハンドル１と一体に回転するステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２の下端に設けたピニオン３と、ピニオン３に噛み合うラック４と、ラック４の両端に設けた左右のタイロッド５，５と、タイロッド５，５に連結された左右のナックル６，６とによって接続される。ドライバーによるステアリングハンドル１の操作をアシストすべく、あるいは後述する車庫入れのための自動操舵を行うべく、電動モータよりなるアクチュエータ７がウオームギヤ機構８を介してステアリングシャフト２に接続される。
【００２０】
操舵制御装置２１は制御部２２と記憶部２３とから構成されており、制御部２２には、ステアリングハンドル１の回転角である転舵角θを検出する転舵角検出手段Ｓａと、ステアリングハンドル１の操舵トルクＴを検出する操舵トルク検出手段Ｓｂと、車輪Ｗｆ，Ｗｆ；Ｗｒ，Ｗｒの回転角を検出する車輪回転角検出手段Ｓｃ…と、ブレーキペダル９の操作量を検出するブレーキ操作量検出手段Ｓｄと、セレクトレバー１０により選択されたシフトレンジ（「Ｄ」レンジ、「Ｒ」レンジ、「Ｎ」レンジ、「Ｐ」レンジ等）を検出するシフトレンジ検出手段Ｓｅとからの信号が入力される。
【００２１】
制御部２２には、アクチュエータ７に電力を供給する１２Ｖバッテリ１２（図４参照）の電圧を制御する電源電圧制御手段２２ａが設けられる。
【００２２】
図３を併せて参照すると明らかなように、ドライバーにより操作されるモード選択スイッチＳｆおよび自動駐車スタートスイッチＳｇが制御部２２に接続される。モード選択スイッチＳｆは、後述する４種類の駐車モード、即ちバック駐車／右モード、バック駐車／左モード、縦列駐車／右モードおよび縦列駐車／左モードの何れかを選択する際に操作される４個のボタンを備える。自動駐車スタートスイッチＳｇは、モード選択スイッチＳｆで選択した何れかのモードによる自動駐車を開始する際に操作される。
【００２３】
記憶部２３には、前記４種類の駐車モードのデータ、即ち車両Ｖの移動距離Ｘに対する規範転舵角θｒｅｆの関係が、予めテーブルとして記憶されている。車両Ｖの移動距離Ｘは、既知である車輪Ｗｆ，Ｗｆ；Ｗｒ，Ｗｒの周長に車輪回転角検出手段Ｓｃ…で検出した車輪Ｗｆ，Ｗｆ；Ｗｒ，Ｗｒの回転角を乗算することにより求められる。尚、前記移動距離Ｘの算出には、車輪回転角検出手段Ｓｃ…の出力のハイセレクト値、ローセレクト値、あるいは平均値が使用される。
【００２４】
制御部２２は、前記各検出手段Ｓａ〜ＳｅおよびスイッチＳｆ，Ｓｇからの信号と、記憶部２３に記憶された駐車モードのデータとに基づいて、前記アクチュエータ７の作動と、液晶モニター、スピーカ、ランプ、チャイム、ブザー等を含む操作段階教示装置１１の作動と、１２Ｖバッテリ１２の電圧とを制御する。
【００２５】
図４に示すように、エンジンＥに駆動プーリ１３、無端ベルト１４および従動プーリ１５を介して発電機１６が接続されており、この発電機１６が車載の補機類やアクチュエータ７に給電する前記１２Ｖバッテリ１２に接続される。エンジンＥにより駆動されて三相交流を発生する発電機１６は、電源電圧制御手段２２ａに接続されたＡＣ−ＤＣコンバータを備えており、低圧（例えば１２Ｖ）の直流あるいは高圧（例えば１６Ｖ）の直流を選択的に出力する。
【００２６】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２７】
自動駐車を行わない通常時（前記モード選択スイッチＳｆが操作されていないとき）には、操舵制御装置２１は一般的なパワーステアリング制御装置として機能する。具体的には、ドライバーが車両Ｖを旋回させるべくステアリングハンドル１を操作すると、操舵トルク検出手段Ｓｂがステアリングハンドル１に入力された操舵トルクＴを検出し、制御部２２は前記操舵トルクＴに基づいてアクチュエータ７の駆動を制御する。その結果、アクチュエータ７の駆動力によって左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆが転舵され、ドライバーのステアリング操作がアシストされる。
【００２８】
次に、バック駐車／左モード（車両Ｖの左側にある駐車位置にバックしながら駐車するモード）を例にとって、自動操舵制御の内容を説明する。
【００２９】
先ず、図２（Ａ）に示すように、ドライバー自身のステアリング操作により車両Ｖを駐車しようとする車庫の近傍に移動させ、車体の左側面を車庫入口線にできるだけ近づけた状態で、ドアの内側に設けられたマークＭ（図１参照）が車庫の中心線に一致する位置（スタート位置▲１▼）に車両Ｖを停止させる。そして、モード選択スイッチＳｆを操作してバック駐車／左モードを選択するとともに自動駐車スタートスイッチＳｇをＯＮすると、自動操舵制御が開始される。自動操舵制御が行われている間、操作段階教示装置１１には自車の現在位置、周囲の障害物、駐車位置、スタート位置▲１▼から目標位置▲３▼までの自車の目標移動軌跡、前進から後進に切り換える折り返し位置▲２▼等が表示され、併せてスピーカからの音声でドライバーに前記折り返し位置▲２▼におけるセレクトレバー１０の操作等の各種の指示や警報が行われる。
【００３０】
尚、ドアの内側に設けられたマークＭの代わりにドアミラーを利用しても良く、またマークＭやドアミラーを車庫の中心線に一致させる代わりに、車庫の端部に一致させても良い。
【００３１】
自動操舵制御により、ドライバーがブレーキペダル９を緩めて車両Ｖをクリープ走行させるだけでステアリングハンドル１を操作しなくても、モード選択スイッチＳｆにより選択されたバック駐車／左モードのデータに基づいて前輪Ｗｆ，Ｗｆが自動操舵される。即ち、スタート位置▲１▼から折り返し位置▲２▼まで車両Ｖが前進する間は前輪Ｗｆ，Ｗｆは右に自動操舵され、折り返し位置▲２▼から目標位置▲３▼まで車両Ｖが後進する間は前輪Ｗｆ，Ｗｆは左に自動操舵される。
【００３２】
図２（Ｂ）から明らかなように、自動操舵制御が行われている間、制御部２２は記憶部２３から読み出したバック駐車／左モードの規範転舵角θｒｅｆと、転舵角検出手段Ｓａから入力された転舵角θとに基づいて偏差Ｅ（＝θｒｅｆ−θ）を算出し、その偏差Ｅが０になるようにアクチュエータ７の作動を制御する。このとき、規範転舵角θｒｅｆのデータは車両Ｖの移動距離Ｘに対応して設定されているため、クリープ走行の車速に多少の変動があっても車両Ｖは常に前記移動軌跡上を移動することになる。
【００３３】
上記自動操舵制御は、ドライバーがモード選択スイッチＳｆをＯＦＦした場合に中止されるが、それ以外にドライバーがブレーキペダル９から足を離した場合、ドライバーがステアリングハンドル１を操作した場合に中止され、通常のパワーステアリング制御に復帰する。
【００３４】
ところで、電動モータよりなるアクチュエータ７は、その電源電圧により回転数が決まるため、１２Ｖバッテリ１２でアクチュエータ７を駆動した場合には、自動操舵中の車速を例えば５ｋｍ／ｈ未満に抑える必要があり、車速が５ｋｍ／ｈ以上になると車両Ｖの移動速度に規範転舵角θｒｅｆが追従できなくなって目標移動軌跡を外れてしまう問題がある。
【００３５】
そこで本実施例では、自動駐車スタートスイッチＳｇがＯＮされて自動駐車が開始されると、電子制御ユニットＵの電源電圧制御手段２２ａの指令により、図５（Ｂ）に示すように、エンジンＥにより駆動される発電機１６が出力する電圧が通常時の１２Ｖから１６Ｖに高められる。その結果、アクチュエータ７の回転数が増加して規範転舵角θｒｅｆの追従性が高まるため、自動操舵中の車速が例えば９ｋｍ／ｈになるまで車両Ｖが目標移動軌跡を外れることがなくなり、自動駐車中の車速を高めて短時間で駐車を完了させることができる。
【００３６】
尚、図５（Ａ）において、規範転舵角θｒｅｆが一定値に保持されているとき、つまりアクチュエータ７が回転していないときには電源電圧を高める必要がないため、図５（Ｃ）に示すように、アクチュエータ７が回転しているときだけ電源電圧を高めるようにしても良く、これにより発電機１６の駆動負荷を小さくしてエンジンＥの燃料消費量を節減することができる。また発電機１６に設けたＡＣ−ＤＣコンバータで電源電圧を高める代わりに、アクチュエータ７の駆動時にエンジンＥの回転数、つまり発電機１６の回転数を増加させて電源電圧を高めても良い。
【００３７】
尚、電源電圧を図５（Ｃ）に示すように制御する場合、アクチュエータ７が回転していることは、転舵角検出手段Ｓａで検出したステアリングハンドル１の転舵角θの時間微分値が所定値以上であること、あるいは車両Ｖの位置が、記憶部２３に記憶された規範転舵角θｒｅｆが変化する位置であることから知ることができる。
【００３８】
次に、図６に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００３９】
第１実施例の車両ＶはエンジンＥを走行用駆動源としているが、第２実施例の車両は走行用駆動源としてのモータ・ジェネレータＭＧを備えたハイブリッド車両あるいは電動車両である。
【００４０】
この車両は例えば１４４Ｖの高圧バッテリ１７を備えており、モータ・ジェネレータＭＧと高圧バッテリ１７との間にパワーコントロールユニット１８が設けられる。従って、モータ・ジェネレータＭＧをモータとして機能させるときには、高圧バッテリ１７の１４４Ｖの直流をパワーコントロールユニット１８で三相交流に変換してモータ・ジェネレータＭＧに供給し、また回生制動時に駆動輪から逆伝達される駆動力でモータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして機能させるときには、モータ・ジェネレータＭＧが発電した三相交流をパワーコントロールユニット１８で直流に変換して高圧バッテリ１７を充電する。
【００４１】
高圧バッテリ１７と１２Ｖバッテリ１２との間には、電子制御ユニットＵの電源電圧制御手段２２ａにより制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ１９が配置されており、通常時には高圧バッテリ１７の１４４Ｖの電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ１９で１２Ｖに降圧して１２Ｖバッテリ１２を充電し、自動操舵時には高圧バッテリ１７の１４４Ｖの電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ１９で１６Ｖに降圧してアクチュエータ７を高速で駆動する。
【００４２】
しかして、この第２実施例によっても、上記第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４４】
例えば、実施例では目標位置▲３▼までの車両Ｖの移動軌跡が予め記憶部２３に記憶されているが、車両Ｖの現在位置および目標位置▲３▼から前記移動軌跡を算出することも可能である。
【００４５】
また実施例では規範転舵角θｒｅｆをスタート位置▲１▼から目標位置▲３▼までの車両Ｖの移動距離に応じて変化する値として設定しているが、その規範転舵角θｒｅｆを一定の転舵角θで車両Ｖを目標位置に導くことができる値に設定しても良い。つまり、転舵角θを固定して車両Ｖを円弧状の移動軌跡に沿って移動させることで目標位置▲３▼に導いても良い。このようにすれば、規範転舵角θｒｅｆの設定およびアクチュエータ７の制御を簡素化することができる。この場合、車両Ｖの停止中にアクチュエータ７を駆動して転舵を行うことになるが、電源電圧を高めることで前輪Ｗｆ，Ｗｆの転舵速度を増加させて車両Ｖを目標位置▲３▼に導く時間を短縮することができる。
【００４６】
また実施例ではアクチュエータ７の駆動時に電源電圧を１２Ｖから１６Ｖに一律に昇圧しているが、アクチュエータ７の実駆動速度に応じて、あるいはアクチュエータ７の目標駆動速度に応じて電源電圧を昇圧すれば、電源電圧を昇圧するためのエネルギーを最小限に抑えながら規範転舵角θｒｅｆを精密に再現することができる。このとき、アクチュエータ７の実駆動速度は、転舵角検出手段Ｓａで検出したステアリングハンドル１の転舵角θの時間微分値から算出することができ、またアクチュエータ７の目標駆動速度は、記憶部２３に記憶された規範転舵角θｒｅｆのデータに車速を適用することで算出可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、車両の車輪を転舵するアクチュエータを駆動する際に、そのアクチュエータに電力を供給する電源の電圧を高めるので、車輪の転舵速度を高めることができる。これにより、車両の移動中に転舵を行う場合には、車速の増加に応じて車輪の転舵速度を増加させて車両の移動軌跡の精度を高めるとともに車両を目標位置に導く時間を短縮することができ、また車両の停止中に転舵を行う場合には、車輪の転舵速度を増加させて車両を目標位置に導く時間を短縮することができる。
【００４８】
また請求項２に記載された発明によれば、電源が車両の原動機により駆動される発電機に接続されているので、アクチュエータの駆動時に原動機の回転数を増加させることで電源の電圧を高めることができる。
【００４９】
また請求項３に記載された発明によれば、アクチュエータの駆動速度に基づいて電源の電圧を制御するので、アクチュエータに対して必要充分な電圧を供給することができる。
【００５０】
また請求項４に記載された発明によれば、アクチュエータの駆動速度が高いときに電源の電圧を高めるので、アクチュエータの駆動が遅れるのを防止して車輪の転舵角を精度良く制御目標値に追従させることができる。
【００５１】
また請求項５に記載された発明によれば、アクチュエータの駆動量が時間的に変化する場合にのみ電源の電圧を高めるので、電源の電圧が不必要に高められるのを最小限に抑えてエネルギーを節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動操舵装置を備えた車両の全体構成図
【図２】バック駐車／左モードの作用説明図
【図３】モード選択スイッチおよび自動駐車スタートスイッチを示す図
【図４】アクチュエータへの電力供給系を示す図
【図５】アクチュエータの電源電圧の制御を示す図
【図６】本発明の第２実施例に係るアクチュエータへの電力供給系を示す図
【符号の説明】
７アクチュエータ
１２１２Ｖバッテリ（電源）
１６発電機
２２ａ電源電圧制御手段
Ｅエンジン（原動機）
ＭＧモータ・ジェネレータ（原動機）
Ｕ電子制御ユニット（アクチュエータ制御手段）
Ｖ車両
Ｗｆ前輪（車輪）
θｒｅ規範転舵角（制御目標値）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle having an actuator for turning wheels of a vehicle, a power supply for supplying power to the actuator, and an actuator control unit for controlling driving of the actuator based on a control target value stored or calculated in advance. It relates to an automatic steering device.
[0002]
[Prior art]
Such an automatic steering device for a vehicle is known from the following patent documents. In this automatic steering apparatus, the relation between the turning angle of the wheels and the moving distance of the vehicle from the start position to the target position is stored in a table in advance, and the actuator is operated by the actuator while the vehicle moves from the start position to the target position. , The wheels are automatically steered.
[0003]
[Patent Document]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-193691
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the relationship between the turning angle of the wheels and the moving distance of the vehicle is stored in a table in advance, unless the driving speed of the actuator is increased in accordance with the increase in the vehicle speed, the turning of the wheels will be delayed, and the vehicle will be delayed. May not be able to be correctly guided to the target position. To prevent this, the upper limit of the vehicle speed may be regulated. However, in such a case, it takes a long time to guide the vehicle to the target position. In addition, even when the actuator is driven in a state where the vehicle is stopped, if the driving speed of the actuator is low, it takes a long time to steer, and there is a problem that it is slow to guide the vehicle to the target position.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to reduce the time required for an automatic steering device for a vehicle to increase the wheel turning speed and guide the vehicle to a target position.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an actuator for turning wheels of a vehicle, a power supply for supplying power to the actuator, and a control target value stored or calculated in advance are used. An automatic steering apparatus for a vehicle, comprising: an actuator control means for controlling driving of an actuator by means of a power supply voltage control means for increasing a voltage of a power supply when the actuator is driven by the actuator control means. An apparatus is proposed.
[0007]
According to the above configuration, when driving the actuator that turns the wheels of the vehicle, the voltage of the power supply that supplies power to the actuator is increased, so that the turning speed of the wheels can be increased. Thus, when steering is performed while the vehicle is moving, the turning speed of the wheels is increased in accordance with the increase in the vehicle speed, thereby improving the accuracy of the trajectory of the vehicle and shortening the time for guiding the vehicle to the target position. In the case where the vehicle is steered while the vehicle is stopped, the time required for guiding the vehicle to the target position by increasing the wheel turning speed can be reduced.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the power supply is connected to a generator driven by a prime mover of the vehicle, and the power supply voltage control means operates when the actuator is driven. There has been proposed an automatic steering device for a vehicle, wherein the rotation speed of a prime mover is increased.
[0009]
According to the above configuration, since the power supply is connected to the generator driven by the prime mover of the vehicle, the voltage of the power supply can be increased by increasing the rotation speed of the prime mover when the actuator is driven.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the power supply voltage control means controls the voltage of the power supply based on the driving speed of the actuator. An automatic steering device for a vehicle is proposed.
[0011]
According to the above configuration, since the voltage of the power supply is controlled based on the driving speed of the actuator, a necessary and sufficient voltage can be supplied to the actuator.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the third aspect, the power supply voltage control means increases the voltage of the power supply when the driving speed of the actuator is high. An apparatus is proposed.
[0013]
According to the configuration, since the voltage of the power supply is increased when the driving speed of the actuator is high, it is possible to prevent the driving of the actuator from being delayed and to cause the steering angle of the wheel to accurately follow the control target value.
[0014]
According to the invention described in claim 5, in addition to the configuration according to any one of claims 1 to 4, the control target value is a first value at which the drive amount of the actuator is constant, Power supply voltage control means for increasing the voltage of the power supply when the control target value takes the second value. A steering device is proposed.
[0015]
According to the above configuration, the voltage of the power supply is increased only when the driving amount of the actuator changes with time, so that it is possible to save energy by minimizing unnecessary increase in the voltage of the power supply.
[0016]
The 12V battery 12 of the embodiment corresponds to the power supply of the present invention, the engine E and the motor generator MG of the embodiment correspond to the prime mover of the present invention, and the electronic control unit U of the embodiment corresponds to the actuator control means of the present invention. The front wheel Wf of the embodiment corresponds to the wheel of the present invention, and the reference steering angle θref of the embodiment corresponds to the control target value of the present invention.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0018]
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle provided with an automatic steering device, FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation in a back parking / left mode, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a selection switch and an automatic parking start switch, FIG. 4 is a diagram illustrating a power supply system to an actuator, and FIG. 5 is a diagram illustrating control of a power supply voltage of the actuator.
[0019]
As shown in FIG. 1, the vehicle V includes a pair of front wheels Wf, Wf and a pair of rear wheels Wr, Wr. The steering handle 1 and the front wheels Wf, Wf as the steered wheels, a steering shaft 2 rotating integrally with the steering handle 1, a pinion 3 provided at the lower end of the steering shaft 2, a rack 4 meshing with the pinion 3, and a rack 4 Are connected by left and right tie rods 5 and 5 provided at both ends of the knuckle and left and right knuckles 6 and 6 connected to the tie rods 5 and 5, respectively. An actuator 7 composed of an electric motor is connected to the steering shaft 2 via a worm gear mechanism 8 in order to assist the driver in operating the steering handle 1 or to perform automatic steering for garage described later.
[0020]
The steering control device 21 includes a control unit 22 and a storage unit 23. The control unit 22 includes a steering angle detection unit Sa that detects a steering angle θ that is a rotation angle of the steering handle 1, and a steering handle. A steering torque detecting means Sb for detecting the steering torque T, wheel rotational angle detecting means Sc for detecting the rotational angles of the wheels Wf, Wf; Wr, Wr, and a brake operation amount for detecting the operation amount of the brake pedal 9. Signals from the detecting means Sd and the shift range detecting means Se for detecting the shift range (“D” range, “R” range, “N” range, “P” range, etc.) selected by the select lever 10 are input. Is done.
[0021]
The control unit 22 is provided with a power supply voltage control unit 22a that controls the voltage of the 12V battery 12 (see FIG. 4) that supplies power to the actuator 7.
[0022]
3, the mode selection switch Sf and the automatic parking start switch Sg operated by the driver are connected to the control unit 22. The mode selection switch Sf is operated when selecting one of four types of parking modes to be described later, that is, back parking / right mode, back parking / left mode, parallel parking / right mode, and parallel parking / left mode. Buttons. The automatic parking start switch Sg is operated when starting automatic parking in any mode selected by the mode selection switch Sf.
[0023]
The storage unit 23 stores data of the four types of parking modes, that is, a relationship between the reference turning angle θref and the moving distance X of the vehicle V as a table in advance. The moving distance X of the vehicle V is determined by multiplying the known circumference of the wheels Wf, Wf; Wr, Wr by the rotation angles of the wheels Wf, Wf; Wr, Wr detected by the wheel rotation angle detecting means Sc. Can be The moving distance X is calculated using a high select value, a low select value, or an average value of the outputs of the wheel rotation angle detecting means Sc.
[0024]
The control unit 22 controls the operation of the actuator 7 based on the signals from the detection units Sa to Se and the switches Sf and Sg, and the parking mode data stored in the storage unit 23. The operation of the operation stage teaching device 11 including a lamp, a chime, a buzzer, and the like, and the voltage of the 12V battery 12 are controlled.
[0025]
As shown in FIG. 4, a generator 16 is connected to the engine E via a driving pulley 13, an endless belt 14, and a driven pulley 15, and the generator 16 supplies power to on-vehicle accessories and the actuator 7. Connected to 12V battery 12. The generator 16 which is driven by the engine E and generates a three-phase AC includes an AC-DC converter connected to the power supply voltage control means 22a, and has a low-voltage (for example, 12V) DC or a high-voltage (for example, 16V) DC. Is selectively output.
[0026]
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described.
[0027]
In normal times when automatic parking is not performed (when the mode selection switch Sf is not operated), the steering control device 21 functions as a general power steering control device. Specifically, when the driver operates the steering handle 1 to turn the vehicle V, the steering torque detecting means Sb detects the steering torque T input to the steering handle 1, and the control unit 22 determines the steering torque T based on the steering torque T. To control the driving of the actuator 7. As a result, the left and right front wheels Wf, Wf are steered by the driving force of the actuator 7, and the steering operation of the driver is assisted.
[0028]
Next, the contents of the automatic steering control will be described by taking a back parking / left mode (a mode in which the vehicle is parked while backing at a parking position on the left side of the vehicle V) as an example.
[0029]
First, as shown in FIG. 2 (A), the driver moves the vehicle V to the vicinity of the garage to be parked by the driver's own steering operation. The vehicle V is stopped at a position (start position {circle around (1)}) where the mark M (see FIG. 1) provided on the vehicle coincides with the center line of the garage. Then, by operating the mode selection switch Sf to select the back parking / left mode and turning on the automatic parking start switch Sg, the automatic steering control is started. While the automatic steering control is being performed, the operation stage teaching device 11 displays the current position of the own vehicle, the surrounding obstacles, the parking position, and the target movement trajectory of the own vehicle from the start position (1) to the target position (3). A return position (2) for switching from forward to reverse is displayed, and various instructions and warnings such as operation of the select lever 10 at the return position (2) are given to the driver by voice from a speaker.
[0030]
Note that a door mirror may be used instead of the mark M provided inside the door, and the mark M or the door mirror may be aligned with the end of the garage instead of being aligned with the center line of the garage.
[0031]
By the automatic steering control, even if the driver only releases the brake pedal 9 to cause the vehicle V to creep and does not operate the steering handle 1, the front wheels are controlled based on the data of the back parking / left mode selected by the mode selection switch Sf. Wf and Wf are automatically steered. That is, while the vehicle V moves forward from the start position (1) to the turning position (2), the front wheels Wf and Wf are automatically steered to the right, and while the vehicle V moves backward from the turning position (2) to the target position (3). The front wheels Wf, Wf are automatically steered to the left.
[0032]
As is clear from FIG. 2B, while the automatic steering control is being performed, the control unit 22 reads the reference steering angle θref of the back parking / left mode read from the storage unit 23 and the steering angle detection means Sa. A deviation E (= θref−θ) is calculated on the basis of the steering angle θ input from the controller, and the operation of the actuator 7 is controlled so that the deviation E becomes zero. At this time, since the data of the reference turning angle θref is set in accordance with the moving distance X of the vehicle V, the vehicle V always moves on the moving trajectory even if there is a slight change in the vehicle speed of the creep running. Will be.
[0033]
The automatic steering control is stopped when the driver turns off the mode selection switch Sf, but is stopped when the driver releases the brake pedal 9 or when the driver operates the steering handle 1, Return to normal power steering control.
[0034]
By the way, since the rotation speed of the actuator 7 composed of an electric motor is determined by the power supply voltage, when the actuator 7 is driven by the 12V battery 12, it is necessary to suppress the vehicle speed during automatic steering to, for example, less than 5 km / h. When the vehicle speed is 5 km / h or more, there is a problem that the reference turning angle θref cannot follow the moving speed of the vehicle V and deviates from the target moving locus.
[0035]
Therefore, in this embodiment, when the automatic parking start switch Sg is turned on and the automatic parking is started, the engine E is turned on by the command of the power supply voltage control means 22a of the electronic control unit U as shown in FIG. The voltage output from the driven generator 16 is increased from the normal 12 V to 16 V. As a result, the rotation speed of the actuator 7 increases and the followability of the reference steering angle θref increases, so that the vehicle V does not deviate from the target movement trajectory until the vehicle speed during automatic steering becomes, for example, 9 km / h. The parking speed can be completed in a short time by increasing the vehicle speed during parking.
[0036]
In FIG. 5A, when the reference turning angle θref is held at a constant value, that is, when the actuator 7 is not rotating, it is not necessary to increase the power supply voltage. Alternatively, the power supply voltage may be increased only when the actuator 7 is rotating, so that the driving load of the generator 16 can be reduced and the fuel consumption of the engine E can be reduced. Instead of increasing the power supply voltage by the AC-DC converter provided in the generator 16, the power supply voltage may be increased by increasing the rotation speed of the engine E, that is, the rotation speed of the generator 16 when the actuator 7 is driven.
[0037]
When the power supply voltage is controlled as shown in FIG. 5C, the fact that the actuator 7 is rotating means that the time differential value of the turning angle θ of the steering wheel 1 detected by the turning angle detecting means Sa is equal to the time differential value. It can be known from the fact that the value is equal to or greater than the predetermined value, or that the position of the vehicle V is a position where the reference turning angle θref stored in the storage unit 23 changes.
[0038]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0039]
The vehicle V of the first embodiment uses the engine E as a drive source for traveling, whereas the vehicle of the second embodiment is a hybrid vehicle or an electric vehicle provided with a motor generator MG as a drive source for traveling.
[0040]
This vehicle has a high-voltage battery 17 of, for example, 144 V, and a power control unit 18 is provided between the motor-generator MG and the high-voltage battery 17. Therefore, when the motor / generator MG functions as a motor, the 144 V DC of the high-voltage battery 17 is converted into a three-phase AC by the power control unit 18 and supplied to the motor / generator MG. When the motor / generator MG functions as a generator with the applied driving force, the power control unit 18 converts the three-phase AC generated by the motor / generator MG into DC and charges the high-voltage battery 17.
[0041]
A DC-DC converter 19 controlled by the power supply voltage control means 22a of the electronic control unit U is disposed between the high voltage battery 17 and the 12V battery 12, and normally converts the voltage of 144V of the high voltage battery 17 into a DC-DC voltage. The DC converter 19 steps down the voltage to 12 V to charge the 12 V battery 12. During automatic steering, the voltage of the 144 V high voltage battery 17 is stepped down to 16 V by the DC-DC converter 19 to drive the actuator 7 at high speed.
[0042]
Thus, according to the second embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be achieved.
[0043]
The embodiments of the present invention have been described above. However, various design changes can be made in the present invention without departing from the gist thereof.
[0044]
For example, in the embodiment, the movement trajectory of the vehicle V up to the target position (3) is stored in the storage unit 23 in advance, but the movement trajectory can be calculated from the current position of the vehicle V and the target position (3). It is.
[0045]
Further, in the embodiment, the reference turning angle θref is set as a value that changes according to the moving distance of the vehicle V from the start position (1) to the target position (3), but the reference turning angle θref is constant. The turning angle θ may be set to a value that can guide the vehicle V to the target position. That is, the vehicle V may be moved along the arc-shaped movement locus with the steering angle θ fixed, thereby leading to the target position {circle around (3)}. This makes it possible to simplify the setting of the reference turning angle θref and the control of the actuator 7. In this case, the steering is performed by driving the actuator 7 while the vehicle V is stopped. By increasing the power supply voltage, the steering speed of the front wheels Wf, Wf is increased, and the vehicle V is moved to the target position {circle around (3)}. Can be shortened.
[0046]
In the embodiment, when the actuator 7 is driven, the power supply voltage is uniformly increased from 12 V to 16 V. However, if the power supply voltage is increased according to the actual driving speed of the actuator 7 or the target driving speed of the actuator 7, The reference steering angle θref can be accurately reproduced while minimizing the energy for boosting the power supply voltage. At this time, the actual driving speed of the actuator 7 can be calculated from the time differential value of the steering angle θ of the steering wheel 1 detected by the steering angle detecting means Sa, and the target driving speed of the actuator 7 is stored in the storage unit. The vehicle speed can be calculated by applying the vehicle speed to the data of the reference steering angle θref stored in the storage unit 23.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, when driving the actuator that steers the wheels of the vehicle, the voltage of the power supply that supplies power to the actuator is increased. Can be enhanced. Thus, when steering is performed while the vehicle is moving, the turning speed of the wheels is increased in accordance with the increase in the vehicle speed, thereby improving the accuracy of the trajectory of the vehicle and shortening the time for guiding the vehicle to the target position. In the case where the vehicle is steered while the vehicle is stopped, the time required for guiding the vehicle to the target position by increasing the wheel turning speed can be reduced.
[0048]
According to the invention described in claim 2, since the power supply is connected to the generator driven by the prime mover of the vehicle, the voltage of the power supply is increased by increasing the rotation speed of the prime mover when the actuator is driven. Can be.
[0049]
According to the third aspect of the present invention, since the voltage of the power supply is controlled based on the driving speed of the actuator, a necessary and sufficient voltage can be supplied to the actuator.
[0050]
Further, according to the invention described in claim 4, since the voltage of the power supply is increased when the driving speed of the actuator is high, it is possible to prevent the driving of the actuator from being delayed and accurately set the steering angle of the wheel to the control target value. Can be followed.
[0051]
According to the fifth aspect of the present invention, the voltage of the power supply is increased only when the driving amount of the actuator changes with time. Can be saved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle equipped with an automatic steering device. FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation in a back parking / left mode. FIG. 3 is a diagram showing a mode selection switch and an automatic parking start switch. FIG. FIG. 5 is a diagram showing a power supply system. FIG. 5 is a diagram showing control of a power supply voltage of an actuator. FIG. 6 is a diagram showing a power supply system to an actuator according to a second embodiment of the present invention.
7 Actuator 12 12V battery (power supply)
16 Generator 22a Power supply voltage control means E Engine (motor)
MG motor generator (motor)
U Electronic control unit (actuator control means)
V Vehicle Wf Front wheel (wheel)
θre Standard steering angle (control target value)

Claims

車両（Ｖ）の車輪（Ｗｆ）を転舵するアクチュエータ（７）と、アクチュエータ（７）に電力を供給する電源（１２）と、予め記憶または演算された制御目標値（θｒｅ）に基づいてアクチュエータ（７）の駆動を制御するアクチュエータ制御手段（Ｕ）とを備えた車両の自動操舵装置において、
アクチュエータ制御手段（Ｕ）によるアクチュエータ（７）の駆動時に電源（１２）の電圧を高める電源電圧制御手段（２２ａ）を備えたことを特徴とする車両の自動操舵装置。An actuator (7) for turning a wheel (Wf) of a vehicle (V), a power supply (12) for supplying power to the actuator (7), and an actuator based on a control target value (θre) stored or calculated in advance. (7) an automatic steering device for a vehicle, comprising: an actuator control means (U) for controlling the driving;
An automatic steering apparatus for a vehicle, comprising: power supply voltage control means (22a) for increasing the voltage of a power supply (12) when the actuator (7) is driven by the actuator control means (U).

前記電源（１２）が車両（Ｖ）の原動機（Ｅ）により駆動される発電機（１６）に接続されており、電源電圧制御手段（２２ａ）は、アクチュエータ（７）の駆動時に原動機（Ｅ）の回転数を増加させることを特徴とする、請求項１に記載の車両の自動操舵装置。The power source (12) is connected to a generator (16) driven by a prime mover (E) of a vehicle (V), and a power supply voltage control means (22a) operates the prime mover (E) when the actuator (7) is driven. The automatic steering device for a vehicle according to claim 1, wherein the rotation speed of the vehicle is increased.

電源電圧制御手段（２２ａ）は、アクチュエータ（７）の駆動速度に基づいて電源（１２）の電圧を制御することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の自動操舵装置。3. The automatic steering apparatus for a vehicle according to claim 1, wherein the power supply voltage control means (22a) controls a voltage of the power supply (12) based on a driving speed of the actuator (7).

電源電圧制御手段（２２ａ）は、アクチュエータ（７）の駆動速度が高いときに電源（１２）の電圧を高めることを特徴とする、請求項３に記載の車両の自動操舵装置。4. The automatic steering apparatus according to claim 3, wherein the power supply voltage control unit increases the voltage of the power supply when the driving speed of the actuator is high. 5.

制御目標値（θｒｅ）は、アクチュエータ（７）の駆動量が一定になる第１の値と、アクチュエータ（７）の駆動量が時間的に変化する第２の値とを含み、
電源電圧制御手段（２２ａ）は、制御目標値（θｒｅ）が前記第２の値をとるときに電源（１２）の電圧を高めることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両の自動操舵装置。The control target value (θre) includes a first value at which the drive amount of the actuator (7) is constant, and a second value at which the drive amount of the actuator (7) changes with time,
The power supply voltage control means (22a) increases the voltage of the power supply (12) when the control target value (θre) takes the second value, wherein the power supply voltage control means (22a) increases the voltage of the power supply (12). An automatic steering device for a vehicle according to the paragraph.