JP4093516B2 - Automatic vehicle steering system - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライバーのステアリング操作によらずに車両を自動的に駐車するための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特開平４−５５１６８号公報、特開平１０−１１４２７４号公報により既に知られている。これらの車両の自動操舵装置は、従来周知の電動パワーステアリング装置のステアリングアクチュエータを利用し、予め記憶した車両の移動距離と転舵角との関係に基づいて前記ステアリングアクチュエータを制御することにより、バック駐車や縦列駐車を自動で行うようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものは、ステアリングアクチュエータに給電する電源であるバッテリの電圧が低下すると、電気モータよりなるステアリングアクチュエータの作動速度が遅くなって操舵速度が低下するため、車両の移動軌跡が目標とする移動軌跡から外れてしまう可能性がある。特に、自動操舵中の車速が高い場合にはステアリングアクチュエータが高速で作動することが要求されるため、目標とする移動軌跡からのずれが増加してしまう。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ステアリングアクチュエータに給電する電源の電圧低下による移動軌跡のずれを防止することを目的とする。
【０００５】
【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、目標位置までの車両の移動軌跡を記憶または算出する移動軌跡設定手段と、車輪を転舵するステアリングアクチュエータと、前記ステアリングアクチュエータに給電する電源の電圧を検出する電圧検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記電圧検出手段で検出した電圧に基づいて車速制限値を設定する車速制限手段とを備え、前記アクチュエータ制御手段は、前記電圧検出手段で検出した電圧に基づいて、前記車速検出手段の検出車速が前記車速制限値以下の場合に前記ステアリングアクチュエータ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。
【０００６】
上記構成によれば、ステアリングアクチュエータに給電する電源の電圧に基づいて該ステアリングアクチュエータを制御するので、電源の電圧の変動によるステアリングアクチュエータの作動速度の変動を補償して車両の移動軌跡のずれを防止することができる。しかも電源の電圧に基づいて車速制限値を設定し、車速が前記車速制限値以下の場合にステアリングアクチュエータを制御するので、ステアリングアクチュエータの作動速度が車速に追従できないために発生する移動軌跡のずれを防止することができる。
【０００７】
尚、実施例の制御部２２は本発明のアクチュエータ制御手段に対応し、実施例の記憶部２３は本発明の移動軌跡設定手段に対応し、実施例のバッテリＢは本発明の電源に対応し、実施例の前輪Ｗｆは本発明の車輪に対応する。
【００１２】
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、車速が前記車速制限値未満になるように車両の制動手段を自動的に作動させる自動制動装置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。
【００１３】
上記構成によれば、車両の制動手段を自動的に作動させて車速を車速制限値未満に抑えるので、車速が車速制限値を越えて自動操舵制御が中止されるのを防止することができる。
【００１４】
尚、実施例のブレーキキャリパ３４は本発明の制動手段に対応する。
【００１５】
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２の構成に加えて、車速制限手段は電圧検出手段で検出した電圧が高いほど車速制限値を高く設定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。
【００１６】
上記構成によれば、電源の電圧が高いほど車速制限値を高く設定するので、移動軌跡にずれが発生しない範囲で最大限の車速を確保して目標位置に達するまでの時間を最小限に抑えることができる。
【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７は本発明の第１実施例を示すもので、図１は操舵制御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はステアリングアクチュエータの等価モデルを示す図、図５は車両の移動距離と転舵角との関係を示すグラフ、図６はバッテリ電圧と車速制限値との関係を示すグラフ、図７は作用を説明するフローチャートである。
【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。ステアリングホイール１と操舵輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆとが、ステアリングホイール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ホイール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、電気モータよりなるステアリングアクチュエータ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、ステアリングホイール１の回転角である転舵角θを検出する転舵角検出手段Ｓ₁ と、ステアリングホイール１の操舵トルクＴを検出する操舵トルク検出手段Ｓ₂ と、左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転角を検出する前輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃ 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Ｓ₄ 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Ｓ₅ と、ステアリングアクチュエータ７に給電するバッテリＢの電圧ｕＢを検出する電圧検出手段Ｓ₈ とからの信号が入力される。制御部２２には車速制限手段２２₁ が設けられており、この車速制限手段２２₁ は電圧検出手段Ｓ₈ で検出したバッテリＢの電圧ｕＢに基づいて後述する車速制限値ｖ_MAX を設定する。
【００２１】
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Ｓ₆ および自動駐車スタートスイッチＳ₇ が制御部２２に接続される。モード選択スイッチＳ₆ 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Ｓ₇ は、モード選択スイッチＳ₆ 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。
【００２２】
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、既知である前輪Ｗｆの周長に前輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃ で検出した前輪Ｗｆ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、左右一対の前輪回転角検出手段Ｓ₃ ，Ｓ₃ 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。
【００２３】
制御部２２は、前記各検出手段Ｓ₁ 〜Ｓ₅ ，Ｓ₈ およびスイッチＳ₆ ，Ｓ₇ 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、前記ステアリングアクチュエータ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の作動とを制御する。
【００２４】
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。
【００２５】
自動駐車を行わない通常時（前記モード選択スイッチＳ₆ 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ホイール１を操作すると、操舵トルク検出手段Ｓ₂ がステアリングホイール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に基づいてステアリングアクチュエータ７の駆動を制御する。その結果、ステアリングアクチュエータ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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、予め決められた基準（例えば、ドアの内側に設けられたマークやサイドミラー）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Ｓ₆ 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Ｓ₇ 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、スタート位置から目標位置までの自車の予想移動軌跡、前進から後進に切り換える折り返し位置等が表示され、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。
【００２８】
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ホイール１を操作しなくても、モード選択スイッチＳ₆ 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。
【００２９】
図２（Ｂ）から明らかなように、自動操舵が行われている間、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Ｓ₁ 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になるようにステアリングアクチュエータ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。
【００３０】
上記自動操舵制御はドライバーがブレーキペダル９を踏んで車両Ｖがクリープ走行する間に実行されるため、ドライバーが障害物を発見したときに速やかにブレーキペダル９を踏み込んで車両Ｖを停止させることができる。
【００３１】
上述した自動操舵制御は、ドライバーがモード選択スイッチＳ₆ をＯＦＦした場合に中止されるが、それ以外にも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ホイール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。
【００３２】
図４は直流ブラシモータよりなるステアリングアクチュエータ７をモデル化したもので、モータ電圧ｕは、モータ電流ｉ、回路の抵抗Ｒ、回路のインダクタンスＬ、モータ回転角速度ωおよびモータに固有の定数Ｋを用いて、
ｕ＝Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）＋Ｒｉ＋Ｋω …（１）
で与えられる。上記（１）式をモータ回転角速度ωについて解くと、
ω＝｛ｕ−Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）−Ｒｉ｝／Ｋ …（２）
が得られ、インダクタンスＬは一般に小さいために省略すると、
ω＝（ｕ−Ｒｉ）／Ｋ …（３）
が得られる。上記（３）式から明らかなように、モータ回転角速度ωはモータ電圧ｕに応じて変化するもので、モータ電圧ｕが増加するとモータ回転角速度ωが増加し、モータ電圧ｕが減少するとモータ回転角速度ωが減少する。
【００３３】
ところで、ステアリングアクチュエータ７は車載のバッテリＢにより駆動されるもので、バッテリＢの電圧をｕＢとすると、上記（３）式により、最大モータ回転角速度ωＢは、
ωＢ＝（ｕＢ−Ｒｉ）／Ｋ …（４）
で与えられる。一方、ステアリングアクチュエータ７からステアリングシャフト２までの減速比をＧとすると、最大転舵角速度（ｄθ／ｄｔ）_MAX は、
（ｄθ／ｄｔ）_MAX ＝ωＢ／Ｇ …（５）
で与えられる。
【００３４】
以上のことから、自動操舵制御中の目標転舵角速度ｄθ／ｄｔが前記最大転舵角速度（ｄθ／ｄｔ）_MAX 以上になると、ステアリングアクチュエータ７の作動速度が充分でなくなって実際の転舵角θが規範転舵角θｒｅｆに追従できなくなる。例えば、図５に示すように、車両Ｖが距離ｘだけ移動する間に転舵角θがαだけ増加する場合を考える。このときの車速をｖとすると、目標転舵角速度ｄθ／ｄｔはαｖ／ｘで表されるため、実際の転舵角θが規範転舵角θｒｅｆに追従可能であるためには、
αｖ／ｘ＜ωＢ／Ｇ …（６）
が成立することが必要である。
【００３５】
上記（６）式の最大モータ回転角速度ωＢに上記（４）式を代入して車速ｖについて解くと、
ｖ＜Ｃ₁ ｕＢ−Ｃ₂ …（７）
但し、Ｃ₁ ＝ｘ／αＧＫ
Ｃ₂ ＝ｘＲｉ／αＧＫ
が得られる。
【００３６】
バッテリＢの定格電圧は１２ボルトであるが、長期の使用による劣化、放電状態あるいは負荷状態によって実際のバッテリ電圧ｕＢが１０ボルト以下に低下する可能性があり、またジェネレータの故障等により実際のバッテリ電圧ｕＢが１６ボルト以上に上昇する可能性がある。このようにバッテリ電圧ｕＢが変化したとき、そのバッテリ電圧ｕＢに対応する車速上限値ｖ_MAX を上記（７）式に基づいて算出した結果が図６に太い実線で示される。図６から明らかなように、バッテリ電圧ｕＢが１０ボルト、１２ボルト、１６ボルトのときに、車速制限値ｖ_{MA X} はそれぞれ３ｋｍ／ｈ、５ｋｍ／ｈ、９ｋｍ／ｈであり、実際の車速ｖが車速制限値ｖ_MAX 未満であれば実際の転舵角θを規範転舵角θｒｅｆに追従させて移動軌跡のずれを防止することができる。
【００３７】
バッテリ電圧ｕＢが１０ボルト以下になると、車速ｖを３ｋｍ／ｈよりも更に低く制限しないと実際の転舵角θを規範転舵角θｒｅｆに追従させることができず、その車速ｖで自動操舵制御を実行すると車庫入れに要する時間が長くなり過ぎるため、その時点で自動操舵制御を中止する。逆にバッテリ電圧ｕＢが１６ボルト以上になると、９ｋｍ／ｈよりも更に高い車速ｖで自動操舵制御を実行することが可能になるが、過電圧によりステアリングアクチュエータ７が損傷する虞があるために自動操舵制御を中止する。
【００３８】
以上のように、バッテリ電圧ｕＢが１０ボルト＜ｕＢ＜１６ボルトの範囲内にあっても、車速ｖが車速制限値ｖ_MAX 以上になると転舵角θを規範転舵角θｒｅｆに追従させることができないため、車速ｖが車速制限値ｖ_MAX に接近すると操作段階教示装置１１によりドライバーに減速を促すべく警報が発せられる。警報を発してもドライバーが減速を行わずに車速ｖが車速制限値ｖ_MAX 以上になれば、その時点で自動操舵制御を中止する。上記制御により、転舵角θが規範転舵角θｒｅｆに追従できなくなって車両Ｖの移動軌跡がずれるのを未然に防止することができる。また車速制限値ｖ_MAX は車速ｖの増加に応じて増加するように設定されているので、ステアリングアクチュエータ７の作動速度に余裕がある場合には車速制限値ｖ_MAX をできるだけ高めにして車庫入れ操作を短時間で終了させることができる。
【００３９】
上記作用を、図７のフローチャートに基づいて更に説明する。
【００４０】
先ず、ステップＳ１で電圧検出手段Ｓ₈ によりバッテリＢの電圧ｕＢを検出する。続くステップＳ２で電圧ｕＢが下限値ｕＢ_MIN および上限値ｕＢ_MAX の間になければ、ステップＳ７で自動操舵制御を中止する。前記ステップＳ２で電圧ｕＢが下限値ｕＢ_MIN および上限値ｕＢ_MAX の間にあれば、ステップＳ３で電圧ｕＢに応じた車速制限値ｖ_MAX を設定する（図６参照）。そしてステップＳ４で前輪回転角検出手段Ｓ₃ により車速ｖを検出し、続くステップＳ５で車速ｖが車速制限値ｖ_MAX 未満であれば、ステップＳ６で自動操舵制御を続行する。一方、車速ｖが車速制限値ｖ_MAX 未満でなければ、前記ステップＳ７で自動操舵制御を中止する。
【００４１】
次に、図８に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００４２】
第１実施例は、車速ｖが車速制限値ｖ_MAX に接近すると操作段階教示装置１１によりドライバーに減速を促すべく警報が発せられたが、第２実施例ではドライバーが自発的な減速を行わなくても、自動制動装置３１による減速が実行される。
【００４３】
図８に示すように、ブレーキペダル９に負圧ブースタ３２を介してマスタシリンダ３３が接続されており、マスタシリンダ３３とブレーキキャリパ３４とを接続する油路３５にソレノイドバルブよりなるシャットバルブ３６と、マスタシリンダ３３側からブレーキキャリパ３４側への油圧の伝達のみを許容するチェックバルブ３７とが並列に配置される。またシャットバルブ３６よりもブレーキキャリパ３４寄りの油路３５とマスタシリンダ３３のリザーバ３８とが一対の並列な油路３９，４０で接続されており、一方の油路３９にオイルポンプ４１、アキュムレータ４２、ソレノイドバルブよりなる増圧バルブ４３および絞り４４が直列に配置されるとともに、他方の油路４０に絞り４５およびソレノイドバルブよりなる減圧バルブ４６が直列に配置される。前記シャットバルブ３６、増圧バルブ４３および減圧バルブ４６は、制御部２２からの指令によって作動する。
【００４４】
而して、シャットバルブ３６を開弁し、増圧バルブ４３および減圧バルブ４６を閉弁した状態では、ドライバーがブレーキペダル９に入力した踏力に応じて負圧ブースタ３２を介してマスタシリンダ３３がブレーキ油圧を発生し、そのブレーキ油圧がブレーキキャリパ３４に伝達されて制動力を発生する。一方、シャットバルブ３６を閉弁した状態で、増圧バルブ４３を開弁して減圧バルブ４６を閉弁すれば、アキュムレータ４２がブレーキキャリパ３４に連通してブレーキ油圧が増圧され、逆に増圧バルブ４３を閉弁して減圧バルブ４６を開弁すれば、ブレーキキャリパ３４がリザーバ３８に連通してブレーキ油圧が減圧される。従って、増圧バルブ４３および減圧バルブ４６を開閉駆動することにより、ドライバーの操作によらずにブレーキキャリパ３４に制動力を発生させるとともに、その制動力の大きさを任意に制御することができる。
【００４５】
尚、シャットバルブ３６を閉弁し、増圧バルブ４３および減圧バルブ４６を開閉駆動して自動制動を行っているときにドライバーがブレーキペダル９を踏むと、マスタシリンダ３３が発生するブレーキ油圧が自動制動のブレーキ油圧よりも大きいときに限り、マスタシリンダ３３が発生するブレーキ油圧がチェックバルブ３７を介してブレーキキャリパ３４に伝達される。
【００４６】
以上のように第２実施例によれば、車速ｖが車速制限値ｖ_MAX に接近すると自動制動装置３１が作動して車速ｖを自動的に低下させるので、ドライバーが自発的な制動操作を行わない場合であっても、車速ｖが車速制限値ｖ_MAX 以上になって自動操舵制御が中止されるのを防止することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
例えば、実施例では目標位置までの車両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から前記移動軌跡を算出することも可能である。
【００４９】
【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、ステアリングアクチュエータに給電する電源の電圧に基づいて該ステアリングアクチュエータを制御するので、電源の電圧の変動によるステアリングアクチュエータの作動速度の変動を補償して車両の移動軌跡のずれを防止することができる。しかも電源の電圧に基づいて車速制限値を設定し、車速が前記車速制限値以下の場合にステアリングアクチュエータを制御するので、ステアリングアクチュエータの作動速度が車速に追従できないために発生する移動軌跡のずれを防止することができる。
【００５２】
また請求項２に記載された発明によれば、車両の制動手段を自動的に作動させて車速を車速制限値以下に抑えるので、車速が車速制限値を越えて自動操舵制御が中止されるのを防止することができる。
【００５３】
また請求項３に記載された発明によれば、電源の電圧が高いほど車速制限値を高く設定するので、移動軌跡にずれが発生しない範囲で最大限の車速を確保して目標位置に達するまでの時間を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操舵制御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】ステアリングアクチュエータの等価モデルを示す図
【図５】車両の移動距離と転舵角との関係を示すグラフ
【図６】バッテリ電圧と車速制限値との関係を示すグラフ
【図７】作用を説明するフローチャート
【図８】本発明の第２実施例に係る自動制動装置を示す図
【符号の説明】
７ ステアリングアクチュエータ
２２ 制御部（アクチュエータ制御手段）
２２₁ 車速制限手段
２３ 記憶部（移動軌跡設定手段）
３１ 自動制動装置
３４ ブレーキキャリパ（制動装置）
Ｂ バッテリ（電源）
Ｓ₃ 前輪回転角検出手段（車速検出手段）
Ｓ₈ 電圧検出手段
Ｖ 車両
ｖ 車速
ｖ_MAX 車速制限値
Ｗｆ 前輪（車輪）
ｕＢ 電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic vehicle steering apparatus for automatically parking a vehicle without depending on a steering operation of a driver.
[0002]
[Prior art]
Such automatic steering devices for vehicles are already known from Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-55168 and 10-114274. These automatic vehicle steering devices use a steering actuator of a conventionally known electric power steering device, and control the steering actuator based on the relationship between the vehicle movement distance and the turning angle stored in advance. Parking and parallel parking are performed automatically.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned conventional one, when the voltage of the battery, which is a power source for supplying power to the steering actuator, decreases, the operating speed of the steering actuator made of an electric motor becomes slow and the steering speed decreases. May deviate from the moving trajectory. In particular, when the vehicle speed during automatic steering is high, the steering actuator is required to operate at a high speed, so that the deviation from the target movement locus increases.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to prevent a shift in a movement locus due to a voltage drop of a power supply that supplies power to a steering actuator.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a movement trajectory setting means for storing or calculating a movement trajectory of a vehicle to a target position, a steering actuator for turning a wheel, and the steering A voltage detection unit that detects a voltage of a power source that supplies power to the actuator; a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed; and a vehicle speed limit unit that sets a vehicle speed limit value based on a voltage detected by the voltage detection unit. control means, based on the voltage detected by said voltage detecting means, an automatic steering device detects vehicle speed of the vehicle and controls the steering actuator when: the vehicle speed limit value of the vehicle speed detecting means is proposed Is done.
[0006]
According to the above configuration, since the steering actuator is controlled based on the voltage of the power supply that supplies power to the steering actuator, the fluctuation of the operating speed of the steering actuator due to the fluctuation of the voltage of the power supply is compensated to prevent the deviation of the vehicle movement locus. can do. In addition, since the vehicle speed limit value is set based on the voltage of the power source and the steering actuator is controlled when the vehicle speed is equal to or lower than the vehicle speed limit value, the shift of the movement trajectory that occurs because the operating speed of the steering actuator cannot follow the vehicle speed is eliminated. Can be prevented.
[0007]
The control unit 22 of the embodiment corresponds to the actuator control means of the present invention, the storage unit 23 of the embodiment corresponds to the movement trajectory setting means of the present invention, and the battery B of the embodiment corresponds to the power source of the present invention. The front wheel Wf of the embodiment corresponds to the wheel of the present invention.
[0012]
According to the invention described in claim 2 , in addition to the configuration of claim 1 , an automatic braking device is provided that automatically operates the braking means of the vehicle so that the vehicle speed is less than the vehicle speed limit value. An automatic steering device for a vehicle is proposed.
[0013]
According to the above configuration, since the vehicle braking means is automatically actuated to keep the vehicle speed below the vehicle speed limit value, it is possible to prevent the automatic steering control from being stopped when the vehicle speed exceeds the vehicle speed limit value.
[0014]
The brake caliper 34 of the embodiment corresponds to the braking means of the present invention.
[0015]
According to the invention described in claim 3 , in addition to the configuration of claim 1 or 2 , the vehicle speed limiting means sets the vehicle speed limit value higher as the voltage detected by the voltage detecting means is higher. An automatic vehicle steering device is proposed.
[0016]
According to the above configuration, the higher the power supply voltage is, the higher the vehicle speed limit value is set. Therefore, the maximum vehicle speed is ensured within the range in which no shift occurs in the movement locus, and the time until reaching the target position is minimized. be able to.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF 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 7 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle equipped with a steering control device, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of a back parking / left mode, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an equivalent model of the steering actuator, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the moving distance of the vehicle and the turning angle, and FIG. 6 is a battery voltage and a vehicle speed limit value. FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation.
[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. Steering wheel 1 and front wheels Wf, Wf as steering wheels rotate integrally with steering wheel 1, steering shaft 2, pinion 3 provided at the lower end of steering shaft 2, rack 4 meshing with pinion 3, and rack 4 Are connected by left and right tie rods 5, 5 provided at both ends, and left and right knuckles 6, 6 connected to tie rods 5, 5. A steering actuator 7 made of an electric motor is connected to the steering shaft 2 via a worm gear mechanism 8 in order to assist the operation of the steering wheel 1 by the driver or to perform automatic steering for a garage to be described later.
[0020]
The steering control unit 21 is composed of a control unit 22 storage unit 23, the control unit 22, and the steering angle detecting means S ₁ for detecting the turning angle θ is the rotation angle of the steering wheel 1, steering Steering torque detection means S ₂ for detecting the steering torque T of the wheel 1, front wheel rotation angle detection means S ₃ and S ₃ for detecting the rotation angles of the left and right front wheels Wf, Wf, and the operation amount of the brake pedal 9 are detected. Brake operation amount detection means S ₄ and shift range detection means S ₅ for detecting the shift range (“D” range, “R” range, “N” range, “P” range, etc.) selected by the select lever 10 , the signal from the voltage detecting means S ₈ Metropolitan for detecting the voltage uB of the battery B to power the steering actuator 7 is input. The control unit 22 is the vehicle speed limiting means 22 ₁ is provided, the vehicle speed limiting means 22 ₁ sets the vehicle speed limit value v _MAX, which will be described later, based on voltage uB of battery B detected by the voltage detecting means S _8.
[0021]
As is clear from FIG. 3, the mode selection switch S ₆ and the automatic parking start switch S ₇ operated by the driver are connected to the control unit 22. Mode selecting switch S ₆ is operated to select later-described four types of parking mode, i.e. reverse parking / right mode, reverse parking / left mode, one of the parallel parking / right mode and parallel parking / left mode 4 buttons are provided. Automatic parking start switch S ₇ is operated to start automatic parking according to any of the mode selected by the mode selection switch S _6.
[0022]
In the storage unit 23, the data of the four types of parking modes, that is, the relationship of the reference turning angle θref with respect to the movement distance X of the vehicle V is stored in advance as a table. The moving distance X of the vehicle V is obtained by multiplying the known circumference of the front wheel Wf by the rotation angle of the front wheel Wf detected by the front wheel rotation angle detection means S ₃ and S ₃ . For calculating the movement distance X, the high select value, low select value, or average value of the outputs of the pair of left and right front wheel rotation angle detecting means S ₃ and S ₃ is used.
[0023]
Based on the signals from the detection means S _{1 to} S ₅ , S ₈ and the switches S ₆ , S ₇ and the parking mode data stored in the storage unit 23, the control unit 22 controls the steering actuator 7. The operation and the operation of the operation stage teaching device 11 including a liquid crystal monitor, a speaker, a lamp, a chime, a buzzer, and the like are controlled.
[0024]
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described.
[0025]
The normal time when not used to automatically parking (when the mode selecting switch S ₆ is not operated), the steering control apparatus 21 functions as a general power steering control unit. Specifically, when the driver operates the steering wheel 1 to turn the vehicle V, the steering torque detection means S ₂ detects the steering torque T input to the steering wheel 1, and the control unit 22 determines the steering torque T. Based on this, the driving of the steering actuator 7 is controlled. As a result, the left and right front wheels Wf and Wf are steered by the driving force of the steering actuator 7, and the driver's steering operation is assisted.
[0026]
Next, the contents of the automatic steering control will be described by taking the back parking / left mode (the mode in which the vehicle is parked while backing to the parking position on the left side of the vehicle V) as an example.
[0027]
First, as shown in FIG. 2 (A), the vehicle V is moved to the vicinity of the garage to be parked by the driver's own steering operation, and is determined in advance with the left side of the vehicle body as close as possible to the garage entrance line. The vehicle V is stopped at a position (start position {circle around (1)}) where the reference (for example, a mark or side mirror provided inside the door) coincides with the center line of the garage. Then, ON the automatic parking start switch S ₇ with to select the back parking / left mode by operating the mode selection switch S ₆ Then, the automatic steering control is started. While the automatic steering control is being performed, the operation stage teaching device 11 switches the current position of the own vehicle, surrounding obstacles, the parking position, the predicted movement trajectory of the own vehicle from the start position to the target position, and switching from forward to reverse. The turn-back position and the like are displayed, and various instructions and warnings such as operation of the select lever 10 at the turn-back position are given to the driver by sound from the speaker.
[0028]
The automatic steering control, the driver based on data alone without operating the steering wheel 1, reverse parking / left mode selected by the mode selection switch S ₆ is creeping vehicle V loosen the brake pedal 9 The front wheels Wf, Wf are automatically steered. That is, while the vehicle V moves forward from the start position {circle over (1)} to the turning position {circle around (2)}, the front wheels Wf and Wf are automatically steered to the right, while the vehicle V moves backward from the turning position {circle around (2)} to the target position {circle around (3)}. The front wheels Wf, Wf are automatically steered to the left.
[0029]
As apparent from FIG. 2 (B), during automatic steering, the control unit 22 reads the back parking / left mode reference turning angle θref read from the storage unit 23 and the turning angle detection means S _1. The deviation E (= θref−θ) is calculated on the basis of the turning angle θ input from, and the operation of the steering 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 corresponding to the moving distance X of the vehicle V, the vehicle V always moves on the moving locus even if there is a slight fluctuation in the vehicle speed of the creep travel. It will be.
[0030]
The automatic steering control is executed while the driver steps on the brake pedal 9 and the vehicle V creeps. Therefore, when the driver finds an obstacle, the driver can quickly depress the brake pedal 9 to stop the vehicle V. it can.
[0031]
The above-described automatic steering control is stopped when the driver turns off the mode selection switch S ₆ , but in addition, when the driver releases his foot from the brake pedal 9 or when the driver operates the steering wheel 1. Canceled and returns to normal power steering control.
[0032]
FIG. 4 shows a model of a steering actuator 7 made of a DC brush motor. The motor voltage u uses a motor current i, a circuit resistance R, a circuit inductance L, a motor rotational angular velocity ω, and a constant K specific to the motor. And
u = L (di / dt) + Ri + Kω (1)
Given in. Solving the above equation (1) for the motor rotation angular velocity ω,
ω = {u−L (di / dt) −Ri} / K (2)
If the inductance L is generally small and is omitted,
ω = (u−Ri) / K (3)
Is obtained. As apparent from the above equation (3), the motor rotational angular velocity ω changes according to the motor voltage u. When the motor voltage u increases, the motor rotational angular velocity ω increases, and when the motor voltage u decreases, the motor rotational angular velocity ω. ω decreases.
[0033]
By the way, the steering actuator 7 is driven by an on-vehicle battery B. When the voltage of the battery B is uB, the maximum motor rotation angular velocity ωB is expressed by the above equation (3) as follows:
ωB = (uB−Ri) / K (4)
Given in. On the other hand, if the reduction ratio from the steering actuator 7 to the steering shaft 2 is G, the maximum turning angular velocity (dθ / dt) _MAX is
(Dθ / dt) _MAX = ωB / G (5)
Given in.
[0034]
From the above, when the target turning angular velocity dθ / dt during the automatic steering control becomes equal to or greater than the maximum turning angular velocity (dθ / dt) _MAX , the operating speed of the steering actuator 7 becomes insufficient and the actual turning angle θ Cannot follow the standard turning angle θref. For example, as shown in FIG. 5, consider a case where the turning angle θ increases by α while the vehicle V moves by a distance x. Assuming that the vehicle speed at this time is v, the target turning angular velocity dθ / dt is represented by αv / x, so that the actual turning angle θ can follow the reference turning angle θref.
αv / x <ωB / G (6)
It is necessary to hold.
[0035]
Substituting the above equation (4) into the maximum motor rotational angular velocity ωB of the above equation (6), and solving for the vehicle speed v,
v <C ₁ uB-C ₂ (7)
However, C ₁ = x / αGK
C ₂ = xRi / αGK
Is obtained.
[0036]
Although the rated voltage of the battery B is 12 volts, the actual battery voltage uB may be reduced to 10 volts or less due to deterioration due to long-term use, a discharged state or a loaded state, and the actual battery may be damaged due to a generator failure or the like. The voltage uB can rise to 16 volts or more. When the battery voltage uB changes in this way, the result of calculating the vehicle speed upper limit value v _MAX corresponding to the battery voltage uB based on the above equation (7) is shown by a thick solid line in FIG. As apparent from FIG. 6, the battery voltage uB is 10 volts, when 12 volts, 16 volts, the vehicle speed limit value v _{MA X} are each 3km / h, 5km / h, 9km / h, the actual vehicle speed v Is less than the vehicle speed limit value v _MAX , the actual turning angle θ can be made to follow the reference turning angle θref to prevent the movement locus from being shifted.
[0037]
When the battery voltage uB is 10 volts or less, the actual steering angle θ cannot be made to follow the standard turning angle θref unless the vehicle speed v is limited to be lower than 3 km / h, and automatic steering control is performed at the vehicle speed v. Since the time required to enter the garage becomes too long when the is executed, automatic steering control is stopped at that time. Conversely, when the battery voltage uB exceeds 16 volts, automatic steering control can be executed at a vehicle speed v higher than 9 km / h. However, the steering actuator 7 may be damaged by overvoltage, so automatic steering is possible. Stop control.
[0038]
As described above, even when the battery voltage uB is within the range of 10 volts <uB <16 volts, the turning angle θ can be made to follow the reference turning angle θref when the vehicle speed v becomes equal to or higher than the vehicle speed limit value v _MAX. Therefore, when the vehicle speed v approaches the vehicle speed limit value v _MAX , an alarm is issued by the operation stage teaching device 11 to prompt the driver to decelerate. If the driver does not decelerate even if an alarm is issued and the vehicle speed v becomes equal to or higher than the vehicle speed limit value v _MAX , the automatic steering control is stopped at that time. By the above control, it is possible to prevent the turning angle θ from following the reference turning angle θref and the movement locus of the vehicle V from being shifted. Further, since the vehicle speed limit value v _MAX is set so as to increase as the vehicle speed v increases, if there is a margin in the operating speed of the steering actuator 7, the vehicle speed limit value v _MAX is increased as much as possible and the garage entry operation is performed. Can be completed in a short time.
[0039]
The above operation will be further described based on the flowchart of FIG.
[0040]
First, to detect the voltage uB of battery B by the voltage detecting means S ₈ in step S1. Without voltage uB between the lower limit value uB _MIN and the upper limit value uB _MAX In step S2, to stop the automatic steering control in step S7. If the result is between the voltage uB lower limit uB _MIN and the upper limit value uB _MAX at the step S2, it sets the vehicle speed limit value v _MAX corresponding to the voltage uB in step S3 (see FIG. 6). Then it detects the vehicle speed v by the front wheel rotation angle detecting means S ₃ at step S4, the vehicle speed v in the subsequent step S5 is smaller than the vehicle speed limit value v _MAX, to continue the automatic steering control in Step S6. On the other hand, if the vehicle speed v is not less than the vehicle speed limit value v _MAX , the automatic steering control is stopped in step S7.
[0041]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0042]
In the first embodiment, when the vehicle speed v approaches the vehicle speed limit value _vMAX , the operation stage teaching device 11 issues a warning to prompt the driver to decelerate, but in the second embodiment, the driver does not decelerate spontaneously. Even so, deceleration by the automatic braking device 31 is executed.
[0043]
As shown in FIG. 8, a master cylinder 33 is connected to the brake pedal 9 via a negative pressure booster 32, and a shut valve 36 comprising a solenoid valve is connected to an oil passage 35 connecting the master cylinder 33 and the brake caliper 34. A check valve 37 that allows only transmission of hydraulic pressure from the master cylinder 33 side to the brake caliper 34 side is arranged in parallel. An oil passage 35 closer to the brake caliper 34 than the shut valve 36 and a reservoir 38 of the master cylinder 33 are connected by a pair of parallel oil passages 39 and 40, and an oil pump 41 and an accumulator 42 are connected to one oil passage 39. A pressure increasing valve 43 and a throttle 44 made of a solenoid valve are arranged in series, and a pressure reducing valve 46 made of a throttle 45 and a solenoid valve is arranged in series in the other oil passage 40. The shut valve 36, the pressure increasing valve 43 and the pressure reducing valve 46 are actuated by commands from the control unit 22.
[0044]
Thus, in a state where the shut valve 36 is opened and the pressure increasing valve 43 and the pressure reducing valve 46 are closed, the master cylinder 33 is connected via the negative pressure booster 32 according to the pedaling force input to the brake pedal 9 by the driver. The brake hydraulic pressure is generated, and the brake hydraulic pressure is transmitted to the brake caliper 34 to generate a braking force. On the other hand, if the pressure increasing valve 43 is opened and the pressure reducing valve 46 is closed while the shut valve 36 is closed, the accumulator 42 communicates with the brake caliper 34 and the brake hydraulic pressure is increased. When the pressure valve 43 is closed and the pressure reducing valve 46 is opened, the brake caliper 34 communicates with the reservoir 38 to reduce the brake hydraulic pressure. Therefore, by opening and closing the pressure increasing valve 43 and the pressure reducing valve 46, it is possible to generate a braking force on the brake caliper 34 and to arbitrarily control the magnitude of the braking force regardless of the operation of the driver.
[0045]
When the driver steps on the brake pedal 9 while the shut valve 36 is closed and the pressure increasing valve 43 and the pressure reducing valve 46 are opened and closed to perform automatic braking, the brake hydraulic pressure generated by the master cylinder 33 is automatically set. Only when the brake hydraulic pressure is larger than the brake hydraulic pressure, the brake hydraulic pressure generated by the master cylinder 33 is transmitted to the brake caliper 34 via the check valve 37.
[0046]
As described above, according to the second embodiment, when the vehicle speed v approaches the vehicle speed limit value _vMAX , the automatic braking device 31 is activated to automatically decrease the vehicle speed v, so that the driver performs a spontaneous braking operation. Even when there is no vehicle speed v, it is possible to prevent the automatic steering control from being stopped due to the vehicle speed v exceeding the vehicle speed limit value v _MAX .
[0047]
Although the embodiments of the present invention have been described above, various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0048]
For example, in the embodiment, the movement locus of the vehicle V to the target position is stored in the storage unit 23 in advance, but the movement locus can be calculated from the current position and the target position of the vehicle V.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, since the steering actuator is controlled based on the voltage of the power supply that supplies power to the steering actuator, the fluctuation of the operating speed of the steering actuator due to the fluctuation of the voltage of the power supply is compensated. Thus, it is possible to prevent a shift in the movement locus of the vehicle. In addition, since the vehicle speed limit value is set based on the voltage of the power source and the steering actuator is controlled when the vehicle speed is equal to or lower than the vehicle speed limit value, the shift of the movement trajectory that occurs because the operating speed of the steering actuator cannot follow the vehicle speed is eliminated. Can be prevented.
[0052]
According to the invention described in claim 2 , since the vehicle braking means is automatically operated to keep the vehicle speed below the vehicle speed limit value, the automatic steering control is stopped when the vehicle speed exceeds the vehicle speed limit value. Can be prevented.
[0053]
According to the third aspect of the present invention, the higher the power supply voltage, the higher the vehicle speed limit value is set, so that the maximum vehicle speed is secured within a range in which no shift occurs in the movement locus and the target position is reached. The time can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle equipped with a steering control device. FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of a back parking / left mode. FIG. 3 is a diagram showing a mode selection switch and an automatic parking start switch. Fig. 5 is a graph showing an equivalent model. Fig. 5 is a graph showing a relationship between a moving distance of a vehicle and a turning angle. Fig. 6 is a graph showing a relationship between a battery voltage and a vehicle speed limit value. FIG. 8 is a diagram showing an automatic braking device according to a second embodiment of the present invention.
7 Steering actuator 22 Control unit (actuator control means)
22 ₁ Vehicle speed limiting means 23 Storage section (movement trajectory setting means)
31 Automatic braking device 34 Brake caliper (braking device)
B Battery (Power)
S ₃ Front wheel rotation angle detection means (vehicle speed detection means)
S ₈ Voltage detection means V Vehicle v Vehicle speed v _MAX vehicle speed limit value Wf Front wheel (wheel)
uB voltage

Claims (3)

目標位置までの車両（Ｖ）の移動軌跡を記憶または算出する移動軌跡設定手段（２３）と、
車輪（Ｗｆ）を転舵するステアリングアクチュエータ（７）と、
車両（Ｖ）が目標位置まで移動する間に移動軌跡設定手段（２３）により設定された移動軌跡に基づいてステアリングアクチュエータ（７）を制御するアクチュエータ制御手段（２２）と、
前記ステアリングアクチュエータ（７）に給電する電源（Ｂ）の電圧（ｕＢ）を検出する電圧検出手段（Ｓ₈ ）と、
車速（ｖ）を検出する車速検出手段（Ｓ ₃ ）と、
前記電圧検出手段（Ｓ ₈ ）で検出した電圧（ｕＢ）に基づいて車速制限値（ｖ _MAX ）を設定する車速制限手段（２２ ₁ ）とを備え、
前記アクチュエータ制御手段（２２）は、前記電圧検出手段（Ｓ₈ ）で検出した電圧（ｕＢ）に基づいて、前記車速検出手段（Ｓ ₃ ）の検出車速（ｖ）が前記車速制限値（ｖ _MAX ）以下の場合に前記ステアリングアクチュエータ（７）を制御することを特徴とする、車両の自動操舵装置。 A movement locus setting means (23) for storing or calculating a movement locus of the vehicle (V) to the target position;
A steering actuator (7) for steering the wheel (Wf);
Actuator control means (22) for controlling the steering actuator (7) based on the movement locus set by the movement locus setting means (23) while the vehicle (V) moves to the target position ;
Voltage detecting means (S ₈ ) for detecting a voltage (uB) of a power supply (B) for supplying power to the steering actuator (7) ;
Vehicle speed detection means (S ₃ ) for detecting the vehicle speed (v) ;
Vehicle speed limiting means (22 ₁ ) for setting a vehicle speed limit value (v _MAX ) based on the voltage (uB) detected by the voltage detection means (S ₈ ) ,
Based on the voltage (uB) detected by the voltage detection means (S ₈ ), the actuator control means (22) determines that the detected vehicle speed (v) of the vehicle speed detection means (S ₃ ) is the vehicle speed limit value (v _MAX ) An automatic vehicle steering apparatus that controls the steering actuator (7 ) in the following cases . 車速（ｖ）が前記車速制限値（ｖ_MAX ）未満になるように車両（Ｖ）の制動手段（３４）を自動的に作動させる自動制動装置（３１）を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の車両の自動操舵装置。An automatic braking device (31) for automatically operating the braking means (34) of the vehicle (V) so that the vehicle speed (v) is less than the vehicle speed limit value (v _MAX ) is provided. Item 2. The automatic steering device for a vehicle according to Item 1 . 車速制限手段（２２₁ ）は電圧検出手段（Ｓ₈ ）で検出した電圧（ｕＢ）が高いほど車速制限値（ｖ_MAX ）を高く設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の車両の自動操舵装置。Speed limiting means (22 ₁₎ is characterized in that set higher detected voltage (uB) is higher as the vehicle speed limitation value by the voltage detecting means (S ₈₎ to (v _MAX), according to claim 1 or 2 Automatic steering device for vehicles.

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