JP2016150593A - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

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陽平 明石
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敏英 佐竹
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Michitoshi Higashi
道年 東
佑 竹内
Yu Takeuchi
佑 竹内
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【課題】運転者の簡単な操作により、様々な駐車スペースや車両の周辺環境にあわせて車両速度を変更しながらスムーズに車両を駐車させることができる車両制御装置を得る。
【解決手段】車両に設けられて車両の周辺をモニタするセンサからの出力に基づいて、車両を駐車することができる駐車スペースを検索する周辺監視部と、駐車スペースへの車両の誘導経路を設定し、車両の位置姿勢を演算するとともに、車両の舵角制御を行う操舵制御部と、誘導経路に沿って車両が走行するように、車両の制駆動制御を行う制駆動制御部と、を備え、車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、操舵制御部は、車両の舵角制御を、運転者の操舵力を補助するアシストモードから、運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行し、制駆動制御部は、車両の制駆動制御を、車両のトルクを制御するトルク制御から、車両の速度を制御する速度制御に移行する。
【選択図】図3

Description

この発明は、目標とする駐車スペースへの誘導経路を設定し、この誘導経路に沿って車両が走行するように、車両の舵角制御および制駆動制御を行う車両制御装置および車両制御方法に関する。
近年、電動パワーステアリング装置において、運転者の操舵力を補助する通常のアシスト機能(アシストモード)に加えて、運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵機能(自動操舵モード)を備え、自動操舵機能によって駐車支援や車線維持走行を可能にする操舵制御装置が増加している。
このような操舵制御装置として、初期位置から目標位置へと至る経路を算出する経路算出手段と、経路に沿った操舵を行い、車両を誘導する自動操舵手段と、自動操舵手段の作動時に、車速が設定されている警報車速を超えた場合に、運転者に対して警報を発する警報装置とを備え、経路は、操舵角を変化させる操舵領域と操舵角を保持する保舵領域とから構成され、保舵領域における警報車速が、操舵領域における警報車速よりも大きく設定されている車両用走行支援装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、最近では、操舵制御装置の自動操舵機能によって運転者がハンドルの操舵を行わないばかりでなく、車両のエンジンやブレーキといった制駆動装置を制御する制駆動制御により、運転者がアクセルやブレーキを操作することなく車両の駐車を可能にする車両制御装置が提案されている。
このような車両制御装置として、車両と周囲に存在する物体との距離を測定する距離測定部と、車両の運転者毎に、車両と物体との距離と、その距離に対応する車両の駐車支援時における速度との関係を、速度プロファイルとして記憶する速度プロファイル記憶部と、運転者を特定する運転者特定部と、速度プロファイル記憶部に記憶されている、特定した運転者に対応する速度プロファイルを読み出して、駐車支援を制御する駐車支援制御部とを備えた駐車支援装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2005−14776号公報 特開2013−82376号公報
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献1の車両用走行支援装置では、駐車時の車両速度の制御を運転者が行う必要があるので、運転者は、車両の周辺環境を確認しながらアクセルやブレーキを操作しなければならず、運転者の操作が複雑になってスムーズな駐車が困難になるという問題がある。
また、特許文献2の駐車支援装置では、駐車時の車両速度が運転者毎に記憶された速度プロファイルで制御されるので、運転者は、アクセルやブレーキを操作しなくてもよいが、様々な駐車スペースや車両の周辺環境にあわせて車両速度を変更することができないという問題がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運転者の簡単な操作により、様々な駐車スペースや車両の周辺環境にあわせて車両速度を変更しながらスムーズに車両を駐車させることができる車両制御装置および車両制御方法を得ることを目的とする。
この発明に係る車両制御装置は、車両に設けられて車両の周辺をモニタするセンサからの出力に基づいて、車両を駐車することができる駐車スペースを検索する周辺監視部と、駐車スペースへの車両の誘導経路を設定し、車両の位置姿勢を演算するとともに、車両の舵角制御を行う操舵制御部と、誘導経路に沿って車両が走行するように、車両の制駆動制御を行う制駆動制御部と、を備え、車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、操舵制御部は、車両の舵角制御を、運転者の操舵力を補助するアシストモードから、運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行し、制駆動制御部は、車両の制駆動制御を、車両のトルクを制御するトルク制御から、車両の速度を制御する速度制御に移行するものである。
また、この発明に係る車両制御方法は、車両に設けられて車両の周辺をモニタするセンサからの出力に基づいて、車両を駐車することができる駐車スペースを検索する周辺監視ステップと、駐車スペースへの車両の誘導経路を設定し、車両の位置姿勢を演算するとともに、車両の舵角制御を行う操舵制御ステップと、誘導経路に沿って車両が走行するように、車両の制駆動制御を行う制駆動制御ステップと、を有し、車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、車両の舵角制御を、運転者の操舵力を補助するアシストモードから、運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行するステップと、車両の制駆動制御を、車両のトルクを制御するトルク制御から、車両の速度を制御する速度制御に移行するステップと、をさらに有するものである。
この発明に係る車両制御装置によれば、車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、操舵制御部は、車両の舵角制御を、運転者の操舵力を補助するアシストモードから、運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行し、制駆動制御部は、車両の制駆動制御を、車両のトルクを制御するトルク制御から、車両の速度を制御する速度制御に移行する。
そのため、運転者の簡単な操作により、様々な駐車スペースや車両の周辺環境にあわせて車両速度を変更しながらスムーズに車両を駐車させることができる。
この発明の実施の形態1に係る車両制御装置が適用される自動駐車システムを示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態1に係る車両制御装置の制駆動制御部を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態1に係る車両制御装置の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態1に係る車両制御装置の速度制御時の目標車速とアクセル入力との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態1に係る車両制御装置の速度制御時の目標車速と、障害物と車両との距離との関係を示す説明図である。
以下、この発明に係る車両制御装置および車両制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る車両制御装置が適用される自動駐車システムを示すブロック構成図である。図1において、この自動駐車システムは、運転者の操作する機器類として、自動駐車開始時に押下する自動駐車スイッチ1、方向指示器であるウィンカー2、アクセルペダル3およびブレーキペダル4を備えている。
また、この自動駐車システムは、車両や車両周辺の状態量をモニタするセンサ類として、超音波センサ5、カメラ6、車輪速センサ7、加速度センサ8、ハンドル角センサ9、操舵トルクセンサ10およびシフトポジションセンサ11を備えている。
超音波センサ5は、車両周辺の障害物を検知する。カメラ6は、道路上の白線や車両周辺の障害物、歩行者等を検知する。車輪速センサ7は、車両の車輪の回転速度を検知する。加速度センサ8は、車両の加速度および角速度を検知する。ハンドル角センサ9は、運転者が操舵するハンドルのハンドル角を検知する。操舵トルクセンサ10は、運転者のハンドル操舵トルクを検知する。シフトポジションセンサ11は、後述するシフトのシフトポジションを検知する。
また、この自動駐車システムは、これらの機器類に対する運転者の操作入力およびセンサ類で検知された車両や車両周辺の状態量に基づいて、自動駐車処理を行う車両制御装置20を備えている。車両制御装置20は、周辺監視部21、操舵制御部22および制駆動制御部23を有している。
また、車両制御装置20は、ともに図示しないCPU(Central Processing Unit)とプログラムを格納した記憶部とを有するマイクロプロセッサで構成されている。車両制御装置20を構成する各ブロックは、記憶部にソフトウェアとして記憶されている。
また、この駐車システムは、車両制御装置20の制御対象として、表示装置であるHMI(Human Machine Interface)31、電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering)を構成する操舵用モータ32、シフト33、駆動装置を構成するモータ、エンジン34および制動装置を構成するブレーキ、モータ35を備えている。
周辺監視部21は、上記の機器類およびセンサ類からの出力に基づいて、車両を駐車することができる駐車スペースを検索するとともに、車両周辺の障害物までの距離を演算する。また、周辺監視部21は、HMI31を制御して、運転者に自動駐車時の車両の状況を報知する。
操舵制御部22は、上記の機器類およびセンサ類、並びに周辺監視部21からの出力に基づいて、車両の誘導経路を設定し、自車両の位置姿勢を演算するとともに、車両の舵角制御を行う。具体的には、操舵制御部22は、HMI31を制御して、運転者に自動駐車時の車両の状況を報知するとともに、設定された誘導経路および演算された位置姿勢に基づいて、操舵用モータ32およびシフト33を制御し、車両の軌跡を制御する。
制駆動制御部23は、上記の機器類およびセンサ類、並びに周辺監視部21および操舵制御部22からの出力に基づいて、車両のトルク制御または車速制御を行う。具体的には、制駆動制御部23は、モータ、エンジン34およびブレーキ、モータ35を制御すること、すなわち制駆動装置となるアクチュエータを制御することで、自動駐車時の車両の動きを制御する。
図2は、この発明の実施の形態1に係る車両制御装置の制駆動制御部を示すブロック構成図である。制駆動制御部23は、トルク制御部231、速度制御部232および切り換えスイッチ233を有している。
また、制駆動制御部23には、アクセルペダル3からのアクセル入力41、ブレーキペダル4からのブレーキ入力42、車輪速センサ7からの車速43、周辺監視部21からの障害物距離44、自動駐車スイッチ1からのスイッチ入力45、操舵トルクセンサ10からのオーバーライド判定46およびハンドル角センサ9からのハンドル角47が入力される。なお、オーバーライド判定は、自動駐車中に、運転者のハンドル操作があった場合に判定を行うものである。
ここで、制駆動制御部23は、基本的に、自動駐車時以外は、トルク制御部231において、運転者のアクセル入力41、ブレーキ入力42、車速43および障害物距離44に基づいて、運転者の要求する制駆動トルクを演算し、モータ、エンジン34およびブレーキ、モータ35を制御する。
これに対して、制駆動制御部23は、自動駐車スイッチ1が押下され、スイッチ入力45があった場合には、速度制御部232において、運転者のアクセル入力41に基づいて目標車速を決定し、現在の車速43との関係から必要な制駆動トルクを演算し、モータ、エンジン34およびブレーキ、モータ35を制御する。なお、速度制御部232は、運転者のブレーキ入力42に基づいて目標車速を決定してもよい。
なお、速度制御部232で演算される制駆動トルクは、ハンドル角47によって補正される。すなわち、ハンドル角がゼロの直進状態に比べて、ハンドルが切れた状態では、ハンドル角に応じてタイヤの受ける走行抵抗が大きくなるので、その分の制駆動トルクを補正することで、ハンドル角によらない速度制御を実現することができる。
また、トルク制御部231によるトルク制御と、速度制御部232による速度制御とは、切り換えスイッチ233により切り換えられる。ここで、切り換えスイッチ233は、基本的に、スイッチ入力45があった場合には、自動駐車中として速度制御に切り換えるが、自動駐車中でも、運転者による操舵があった場合には、オーバーライド判定46に応じて、トルク制御に切り換える。
また、運転者の好みにより、自動駐車中以外でもトルク制御から速度制御に切り換えたり、自動駐車中でも速度制御からトルク制御に切り換えたりできるように、運転者の操作により、切り換えスイッチ233を切り換える選択スイッチが設けられてもよい。
最終的に、制駆動制御部23で演算された制駆動トルクが正である場合には、駆動装置を構成するモータ、エンジン34を操作し、制駆動トルクが負である場合には、制動装置を構成するブレーキ、モータ35を操作することで、車両の制駆動制御が行われる。
続いて、図3のフローチャートを参照しながら、制駆動制御部23の具体的な処理について説明する。図3は、この発明の実施の形態1に係る車両制御装置の処理を示すフローチャートである。なお、図3のフローチャートは、制駆動制御部23が周期的に繰り返し実行するものである。
まず、周辺監視部21は、車両の側面に取り付けられた超音波センサ5およびカメラ6を用いて、駐車スペースを検索し、目標とする駐車スペースを検出したか否かを判定する(ステップS101)。
ステップS101において、駐車スペースを検出した(すなわち、Yes)と判定された場合には、操舵制御部22は、誘導経路を探索し、誘導経路を設定したか否かを判定する(ステップS102)。
ステップS102において、誘導経路を設定した(すなわち、Yes)と判定された場合には、操舵制御部22は、自車両の目標位置姿勢を演算し(ステップS103)、制駆動制御部23は、自動駐車スイッチ1が押下されたか否かを判定する(ステップS104)。
ステップS104において、自動駐車スイッチ1が押下された(すなわち、Yes)と判定された場合には、制駆動制御部23は、制駆動装置の制御を通常のトルク制御から速度制御に変更し、操舵制御部22は、EPSのモードを通常のアシストモードから自動操舵モードに変更して、自動駐車を開始する(ステップS105)。
一方、ステップS101において、駐車スペースを検出していない(すなわち、No)と判定された場合、ステップS102において、誘導経路を設定していない(すなわち、No)と判定された場合、およびステップS104において、自動駐車スイッチ1が押下されていない(すなわち、No)と判定された場合には、そのまま図3の処理を終了する。
続いて、制駆動制御部23は、運転者のアクセル入力41と障害物距離44とに基づいて目標車速を決定し、車速43との関係から加減速度を演算し、演算された加減速度に近づくように制駆動装置を速度制御する(ステップS106)。具体的には、加減速度が正である場合には、モータの力行トルクやエンジンのトルクを制御し、加減速度が負である場合には、モータの回生トルクやブレーキを制御する。
また、このとき、操舵制御部22は、自車両の位置姿勢を演算し、設定された誘導経路に応じて、EPSの舵角制御を行う(ステップS106)。
次に、制駆動制御部23は、運転者の操舵介入があるか否か、すなわちオーバーライド判定46があるか否かを判定する(ステップS107)。なお、制駆動制御部23は、自動駐車中に、常に操舵トルクセンサ10により運転者によるハンドル操作がないか監視しており、ハンドル操作があった場合には、オーバーライド判定を行う。
ステップS107において、運転者の操舵介入があった(すなわち、Yes)と判定された場合には、制駆動制御部23は、制駆動装置の制御を速度制御から通常のトルク制御に変更し、操舵制御部22は、EPSのモードを自動操舵モードから通常のアシストモードに変更して(ステップS108)、図3の処理を終了する。
一方、ステップS107において、運転者の操舵介入がない(すなわち、No)と判定された場合には、操舵制御部22は、現在の自車両の位置姿勢がステップS103で演算された目標位置姿勢に到達したか否かを判定する(ステップS109)。
ステップS109において、自車両の位置姿勢が目標位置姿勢に到達した(すなわち、Yes)と判定された場合には、図3の処理を終了する。
一方、ステップS109において、自車両の位置姿勢が目標位置姿勢に到達していない(すなわち、No)と判定された場合には、ステップS106に移行して、目標位置姿勢に到達するまで制駆動装置の速度制御とEPSの舵角制御が繰り返される。
続いて、図4、5を参照しながら、速度制御時の目標速度について説明する。図4は、この発明の実施の形態1に係る車両制御装置の速度制御時の目標車速とアクセル入力との関係を示す説明図である。図5は、この発明の実施の形態1に係る車両制御装置の速度制御時の目標車速と、障害物と車両との距離との関係を示す説明図である。
図4に示されるように、速度制御時の目標車速は、運転者が操作するアクセルペダル3からのアクセル入力41に対して、基本的にリニアに増加し、上限となる制限車速を有している。ここで、制限車速は、車両に設けられた入力スイッチを運転者が操作することで、運転者の好みや車両の周辺環境に応じて調整されてもよい。
また、図5に示されるように、速度制御時の目標車速は、超音波センサ5等が検知する障害物と車両との距離に応じても変更され、障害物と車両との距離が近くなることで、目標車速が減少し、障害物と車両との距離が任意に設定される距離閾値よりも近くなると、目標車速はゼロとなる。
そこで、図4および図5に示した目標車速の最小値を設定することで、障害物と車両との距離が近い場合には、仮に運転者が障害物を見逃してアクセルペダル3を踏んでいたときであっても、車両が停止して障害物に接触することを防止することができる。
このように、自動駐車中は運転者のアクセル入力41に基づいて車両の速度制御を行い、車両の制駆動装置を制御することにより、運転者がアクセルペダルの操作のみで車両速度を一定に保つことができ、自動駐車の精度を確保しながら、運転者にとって操作が容易、単純でロバスト性が高く、様々な駐車スペースや車両の周辺環境にあわせた自動駐車を行うことができる。
以上のように、実施の形態1によれば、車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、操舵制御部は、車両の舵角制御を、運転者の操舵力を補助するアシストモードから、運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行し、制駆動制御部は、車両の制駆動制御を、車両のトルクを制御するトルク制御から、車両の速度を制御する速度制御に移行する。
そのため、運転者の簡単な操作により、様々な駐車スペースや車両の周辺環境にあわせて車両速度を変更しながらスムーズに車両を駐車させることができる。
なお、上記実施の形態1では、駐車スペースの検索や障害物を検知するセンサとして、超音波センサ5やカメラ6を挙げて説明したが、センサは、赤外線レーダーやミリ波レーダー、レーザーレーダー等の何れのセンサを用いてもよいし、単眼カメラやステレオカメラ、アラウンドビュー用のカメラ等の何れのカメラを用いても同様の効果が得ることができる。
また、上記実施の形態1では、駆動装置としてエンジンやモータ等を挙げ、制動装置としてブレーキやモータ等を挙げており、エンジン車両、エンジンとモータとのハイブリッド車両の何れにも適用が可能である。ここで、エンジン車両の場合は、エンジンで駆動し、ブレーキで制動するが、このとき、負の制駆動トルク指示を減速度に変換してブレーキの制御を行う。また、ハイブリッド車両の場合は、蓄電池の状態等の車両状態によって、エンジンやモータによる駆動か、またはブレーキやモータによる制動かを選択する。
1 自動駐車スイッチ、2 ウィンカー、3 アクセルペダル、4 ブレーキペダル、5 超音波センサ、6 カメラ、7 車輪速センサ、8 加速度センサ、9 ハンドル角センサ、10 操舵トルクセンサ、11 シフトポジションセンサ、20 車両制御装置、21 周辺監視部、22 操舵制御部、23 制駆動制御部、31 HMI、32 操舵用モータ、33 シフト、34 モータ、エンジン、35 ブレーキ、モータ、41 アクセル入力、42 ブレーキ入力、43 車速、44 障害物距離、45 スイッチ入力、46 オーバーライド判定、47 ハンドル角、231 トルク制御部、232 速度制御部、233 切り換えスイッチ。
この発明に係る車両制御装置は、車両に設けられて車両の周辺をモニタするセンサからの出力に基づいて、車両を駐車することができる駐車スペースを検索する周辺監視部と、駐車スペースへの車両の誘導経路を設定し、車両の位置姿勢を演算するとともに、車両の舵角制御を行う操舵制御部と、誘導経路に沿って車両が走行するように、車両の制駆動制御を行う制駆動制御部と、を備え、車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、操舵制御部は、車両の舵角制御を、運転者の操舵力を補助するアシストモードから、運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行し、制駆動制御部は、車両の制駆動制御を、車両のトルクを制御するトルク制御から、車両の速度を制御する速度制御に移行し、制駆動制御部は、自動駐車時に、車両のアクセルペダルまたはブレーキペダルからの入力に基づいて、車両の目標車速を決定し、現在の車速と目標車速との差に応じた制駆動トルクを演算して、車両の制駆動制御を行うものである。
また、この発明に係る車両制御方法は、車両に設けられて車両の周辺をモニタするセンサからの出力に基づいて、車両を駐車することができる駐車スペースを検索する周辺監視ステップと、駐車スペースへの車両の誘導経路を設定し、車両の位置姿勢を演算するとともに、車両の舵角制御を行う操舵制御ステップと、誘導経路に沿って車両が走行するように、車両の制駆動制御を行う制駆動制御ステップと、を有し、車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、車両の舵角制御を、運転者の操舵力を補助するアシストモードから、運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行するステップと、車両の制駆動制御を、車両のトルクを制御するトルク制御から、車両の速度を制御する速度制御に移行するステップと、自動駐車時に、車両のアクセルペダルまたはブレーキペダルからの入力に基づいて、車両の目標車速を決定し、現在の車速と目標車速との差に応じた制駆動トルクを演算して、車両の制駆動制御を行うステップと、をさらに有するものである。

Claims (5)

  1. 車両に設けられて前記車両の周辺をモニタするセンサからの出力に基づいて、前記車両を駐車することができる駐車スペースを検索する周辺監視部と、
    前記駐車スペースへの前記車両の誘導経路を設定し、前記車両の位置姿勢を演算するとともに、前記車両の舵角制御を行う操舵制御部と、
    前記誘導経路に沿って車両が走行するように、前記車両の制駆動制御を行う制駆動制御部と、を備え、
    前記車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、
    前記操舵制御部は、前記車両の舵角制御を、前記運転者の操舵力を補助するアシストモードから、前記運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行し、
    前記制駆動制御部は、前記車両の制駆動制御を、前記車両のトルクを制御するトルク制御から、前記車両の速度を制御する速度制御に移行する
    車両制御装置。
  2. 前記制駆動制御部は、前記自動駐車時に、前記車両のアクセルペダルまたはブレーキペダルからの入力に基づいて、前記車両の目標車速を決定し、現在の車速と前記目標車速との差に応じた制駆動トルクを演算して、前記車両の制駆動制御を行う
    請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記制駆動トルクは、前記ハンドルのハンドル角に応じて補正される
    請求項2に記載の車両制御装置。
  4. 前記目標車速は、前記センサによって検知された前記車両周辺に存在する障害物と前記車両との距離に基づいて決定される
    請求項2または請求項3に記載の車両制御装置。
  5. 車両に設けられて前記車両の周辺をモニタするセンサからの出力に基づいて、前記車両を駐車することができる駐車スペースを検索する周辺監視ステップと、
    前記駐車スペースへの前記車両の誘導経路を設定し、前記車両の位置姿勢を演算するとともに、前記車両の舵角制御を行う操舵制御ステップと、
    前記誘導経路に沿って車両が走行するように、前記車両の制駆動制御を行う制駆動制御ステップと、を有し、
    前記車両の運転者により、自動駐車の開始が指示された場合に、
    前記車両の舵角制御を、前記運転者の操舵力を補助するアシストモードから、前記運転者によるハンドルの操舵を必要としない自動操舵モードに移行するステップと、
    前記車両の制駆動制御を、前記車両のトルクを制御するトルク制御から、前記車両の速度を制御する速度制御に移行するステップと、をさらに有する
    車両制御方法。
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