WO2021090610A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2021090610A1
WO2021090610A1 PCT/JP2020/036782 JP2020036782W WO2021090610A1 WO 2021090610 A1 WO2021090610 A1 WO 2021090610A1 JP 2020036782 W JP2020036782 W JP 2020036782W WO 2021090610 A1 WO2021090610 A1 WO 2021090610A1
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steering angle
steering
driver
excessive
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PCT/JP2020/036782
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達紀 原井
隆 筒井
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a device that detects a steering operation.
  • Patent Document 1 as a vehicle that stores a traveling locus and parks, a vehicle position detection unit that detects the position information of the vehicle and a vehicle position information detected by the vehicle position detection unit are used as a parking target of the vehicle.
  • a parking position storage unit that stores the position
  • a travel locus storage unit that stores the vehicle's travel locus from the parking target position to the stop
  • the parking position storage unit and the travel locus storage unit.
  • a technique of a vehicle parking device is shown, which comprises a control unit for moving and controlling a vehicle to a parking target position along the traveling locus with reference to the information stored in the vehicle.
  • the power steering device amplifies the manual operation force of the driver, and the combined force of the driver's manual operation force and the steering assist force becomes the force for operating the steering wheel.
  • the steering wheel In the case of automatic operation where there is no manual operation force input from the driver, the steering wheel is operated only by the steering force generated by the control actuator without the steering operation by the driver being added, so the force is insufficient near the maximum steering angle. , The steering wheel cannot be adjusted to the maximum steering angle.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to create a route that facilitates tracing by a vehicle in automatic driving and to improve the position accuracy of the vehicle during tracing. It is to provide a vehicle control device capable of providing a vehicle control device.
  • the vehicle control device of the present invention for solving the above problems uses a normal driving mode in which a vehicle is driven in response to a driver's operation, a route storage mode for storing the traveling route of the vehicle, and the stored traveling route.
  • a vehicle control device having an automatic driving mode for automatically driving a vehicle, in which an excessive steering angle determining unit for determining whether or not the steering angle of the vehicle is an excessive steering angle and a stationary operation for the vehicle are performed.
  • a stationary determination unit that determines whether or not the vehicle has been performed, a route storage mode detection unit that determines whether or not the vehicle is in the route storage mode, and the excessive steering angle or the stationary operation in the route storage mode.
  • the specific operation detection unit that determines whether the operation has been performed, and the driver's steering operation in the path storage mode when the specific operation detection unit determines that the steering angle is excessive or that the stationary operation has been performed. It is characterized by including an output unit that outputs a control command for controlling the steering angle to be restricted.
  • the block diagram of the vehicle which has the vehicle control device in this embodiment.
  • the block diagram of the vehicle control device in this embodiment.
  • the functional block diagram of the ECU in this embodiment.
  • the internal state transition diagram of the vehicle control device in this embodiment The figure which shows an example of the traveling path where automatic driving is performed.
  • the functional block diagram of the vehicle control device in this embodiment.
  • the processing flowchart of the vehicle control device in this embodiment The figure which shows an example of the travel path stored in the storage unit and the travel locus by automatic driving.
  • vehicle control device of the present invention a vehicle equipped with a vehicle control device that performs so-called last mile automatic driving that automates the movement in the parking lot and the movement into the parking lot will be described.
  • the vehicle control device of the present invention can be applied to both parking operation and automatic driving on general roads.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle to which the vehicle control device of this embodiment is applied.
  • the vehicle 10 is an electric vehicle having a battery and a drive motor 1 that receives power from the battery.
  • the vehicle 10 receives an instruction to move forward, backward, or stop by operating the shift lever 8 by the driver, generates a driving force of the drive motor 1 by operating the accelerator pedal 6 by the driver, and travels by the driving force of the drive motor 1. .
  • the drive motor 1 may be an engine (internal combustion engine).
  • the drive motor 1 can generate a driving force and a braking force regardless of the operation of the accelerator pedal 6 and the operation of the shift lever 8 by the driver.
  • the pedaling force of the brake pedal 7 by the driver is boosted by the brake booster 15, and the hydraulic pressure corresponding to the force is generated in the master cylinder 14.
  • the flood pressure generated in the master cylinder 14 is supplied to the wheel cylinders 21 to 24 via the electric hydraulic brake (HU) 2.
  • the electro-hydraulic brake 2 which is a control actuator has a pump driven by a motor, a solenoid valve, and the like, and the braking force of the four wheels (wheel cylinders 21 to 24) even if the driver does not operate the brake pedal 7. (Hydraulic) can be controlled independently.
  • the electric power steering (power steering device) 3 which is a control actuator generates an assist torque according to the steering torque input by the driver via the steering wheel 9, and the vehicle assists the driver's steering torque and the electric power steering 3.
  • the left and right front wheels (steering wheels) 41 and 42 are steered by the torque. Then, the vehicle turns by traveling at a predetermined steering angle. Further, the electric power steering 3 can generate steering torque and steer the left and right front wheels 41 and 42 even if the driver does not operate the steering wheel 9.
  • a plurality of cameras 11 to 14 that photograph the surroundings of the vehicle and recognize the objects around the vehicle are attached to the front, rear, left and right sides of the vehicle 10.
  • the images of these cameras 11 to 14 are combined and displayed on the touch panel 18 as a bird's-eye view of the vehicle 10 and the surroundings of the vehicle from above.
  • the vehicle 10 has an ECU (electronic control unit) 5 that controls a drive motor 1, an electric hydraulic brake 2, and an electric power steering 3.
  • the ECU 5 is provided with a vehicle control device that recognizes the position of the own vehicle based on the white line frame on the images of the cameras 11 to 14 and the positions of surrounding vehicles, and controls the vehicle to trace the stored path stored in advance.
  • the vehicle control device also enables the driver to instruct the parking position from the touch panel 18 on which the bird's-eye view image is displayed.
  • the vehicle control device can activate the automatic driving control application by the driver or the like operating the touch panel 18 or the mobile terminal 19 (see FIG. 2) that communicates with the touch panel 18.
  • the driver and the like include a vehicle driver, a passenger, and a vehicle user.
  • the mobile terminal 19 is composed of a general computer provided with a communication means such as a smartphone or a remote controller. The driver or the like can control the automatic driving of the vehicle from inside or outside the vehicle by using the automatic driving control application activated by the computer.
  • the vehicle 10 is equipped with a steering angle sensor 4 and wheel speed sensors 31 to 34 in order to control the movement path of the vehicle 10.
  • the electro-hydraulic brake 2 controls vehicle side slip prevention and anti-lock braking by means of sensor signals from a vehicle motion detection sensor 17 that detects front-rear acceleration, lateral acceleration, and yaw rate, a steering angle sensor 4, and wheel speed sensors 31 to 34.
  • the signals of the steering angle sensor 4 and the wheel speed sensors 31 to 34 are also shared for the control of automatic operation.
  • All the electric devices such as the drive motor 1 and the electro-hydraulic brake 2 described above are controlled by the ECU 5, and all the sensor signals are also input to the ECU 5.
  • the sensor signal input to the ECU 5 also includes the driver's operation amount, such as the accelerator pedal operation amount, the brake pedal operation amount, the shift position, and the steering torque. Further, the function of the ECU 5 may be divided, the ECU may be attached to each electric device, and necessary information may be communicated between the ECUs.
  • the drive motor 1, the electro-hydraulic brake 2, the wheel cylinders 21 to 24, the wheels 41 to 44, and the ECU 5 constitute an automobile speed control device that automatically controls the vehicle speed. Further, the electric power steering 3 and the ECU 5 constitute an automatic steering control device that automatically steers the left and right front wheels 41 and 42.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the vehicle control device of this embodiment.
  • Information on the amount of driver operation is input to the ECU 5.
  • the driver's operation amount information includes at least one information of each operation amount of the accelerator pedal 6, the brake pedal 7, the shift lever 8, and the steering wheel 9.
  • a drive motor 1, an electrohydraulic brake 2, and an electric power steering 3 are connected to the output side of the ECU 5, and a control command value for controlling them is output.
  • the vehicle operation is automatically controlled by the drive motor 1, the electro-hydraulic brake 2, and the electric power steering 3, but the driver operation amount is monitored by the ECU 5, and it can be overridden by the driver's operation. is there.
  • the driver operation amount is monitored by the ECU 5, and it can be overridden by the driver's operation. is there.
  • the driver operates the brake pedal 7 during automatic driving, the operation of the own vehicle is temporarily stopped.
  • the driver's braking operation is prioritized and contact with the obstacle can be avoided.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the ECU.
  • the ECU 5 includes a movement route calculation unit 51, a movement distance calculation unit 52, a vehicle speed calculation unit 53, a route control unit 54, a vehicle speed control unit 55, and a steering angle control unit 56.
  • the movement route calculation unit 51 recognizes the position of the own vehicle using the images captured by the cameras 11 to 14, calculates the movement route based on the storage route, and outputs the movement route to the route control unit 54.
  • the movement distance calculation unit 52 calculates the movement distance of the own vehicle from the wheel speed pulses detected by the wheel speed sensors 31 to 34, and outputs the movement distance to the route control unit 54.
  • the vehicle speed calculation unit 53 calculates the vehicle speed of the own vehicle from the wheel speed pulses detected by the wheel speed sensors 31 to 34, and outputs the vehicle speed to the vehicle speed control unit 55.
  • the route control unit 54 calculates the vehicle speed and the steering angle based on the movement route and the movement distance, and outputs the vehicle speed and the steering angle to the vehicle speed control unit 55 and the steering angle control unit 56.
  • the vehicle speed control unit 55 outputs a drive torque command and a hydraulic pressure command to the drive motor 1 and the electrohydraulic brake 2 to control them, and the steering angle control unit 56 outputs steering angle information from the steering angle sensor 4. It is acquired, the steering torque command value is calculated, and it is output to the electric power steering 3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an internal function of the vehicle control device.
  • the vehicle control device includes an outside world recognition unit 310, a self-position estimation unit 320, a storage unit 330, and a remote control determination unit 340.
  • the communication means 350 is provided as a transmission unit for transmitting the result of the remote control determination unit 340 to the outside such as the mobile terminal 19.
  • it has a user input receiving unit 360 that accepts user input, and a physical interface including an electronic device such as a touch panel 18 and buttons.
  • the outside world recognition unit 310 is connected to cameras 11 to 14 included in the own vehicle, and can acquire peripheral information including objects (peripheral obstacles) existing around the own vehicle and patterns on the road surface. In addition to the camera, the outside world recognition unit 310 can also acquire peripheral information using a radar or sonar.
  • the self-position estimation unit 320 estimates the vehicle position based on the information from the outside world recognition unit 310.
  • the storage unit 330 stores the traveling route to the final parking position and the surrounding obstacles.
  • the remote control determination unit 340 performs a process of determining whether the own vehicle can be remotely automatically parked based on the information stored in the self-position estimation unit 320 and the storage unit 330.
  • remote automatic parking means that a driver or the like operates a mobile terminal 19 which is a mobile communication device outside the vehicle to move the own vehicle to the final parking position.
  • the remote control determination unit 340 compares the information from the self-position estimation unit 320 and the storage unit 330, determines that the own vehicle is on a route stored in advance, and then determines that remote automatic parking is possible. To do.
  • the self-position estimation unit 320 estimates the position of the own vehicle by collating the information recorded in the storage unit 330 with the peripheral information acquired from the outside world recognition unit 310.
  • the self-position estimation unit 320 includes the GNSS (Global Navigation Satellite System) 321 and can also detect the position information acquired by the GNSS 321 as the current location of the own vehicle. Further, the self-position of the own vehicle may be calculated by combining the GNSS 321 and the comparison result.
  • the touch panel 18 is provided in the vehicle interior and displays a route to a driver or the like, and also displays an operation button of an automatic driving start device.
  • FIG. 5 is an internal state transition diagram of the vehicle control device.
  • the vehicle control device has three modes, a normal driving mode S380, an automatic driving mode 381, and a route storage mode S382, and has a configuration in which the modes are switched according to conditions.
  • the normal operation mode S380 is a state in which automatic operation is not performed, that is, a so-called manual operation state in which all driving operations are performed by the driver.
  • the vehicle control device receives the automatic driving start command in the normal driving mode S380, the vehicle control device shifts to the automatic driving mode 381, and the vehicle control device shifts to the normal driving mode S380 by the automatic driving end command.
  • the mode transitions to the route storage mode S382.
  • the route storage mode S382 stores the traveling route of the vehicle and the surrounding environment in the storage unit 330.
  • the driver basically performs the driving operation, but in some cases, the operation may be performed on behalf of the driver via the ECU 5 and the electric power steering 3.
  • the memory is ended and the normal operation mode S380 is entered.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an automatic driving route.
  • the storage unit 330 contains information on the position of the own vehicle on the travel path 405 from the recording start point 403 to the final parking position 401, and peripheral information including an object (peripheral obstacle) 407 existing around the travel path 405 and a pattern on the road surface. At least one of and is recorded in advance.
  • the recording start point 403 is the position where the recording of peripheral information is started.
  • the record of the travel path 405 to the storage unit 330 is recorded in advance by a driving operation of a driver or the like.
  • a plurality of route storage points 406, 404, and 402 are set in the middle of the travel route 405.
  • FIG. 7 is a functional block diagram of the vehicle control device according to the present embodiment.
  • the vehicle control device 520 may be a function of the ECU 5, or may be a function of an ECU that operates separately.
  • the vehicle control device 520 acquires vehicle state information from the vehicle sensor 500, and acquires operation information of the touch panel 18, the smartphone 19, the buzzer listening 502, and the control display 503 from the user interface 501.
  • the vehicle sensor 500 outputs the vehicle state detected by the steering angle sensor 4, the steering torque sensor 611, the wheel speed sensors 31 to 34, and the shift position sensor 612 provided in the vehicle to the vehicle control device 520.
  • the vehicle control device 520 includes a steering angle detection unit 504, a vehicle speed calculation unit 53, a route storage mode detection unit 505, a driver cancellation detection unit 506, and a specific operation detection unit 507.
  • the steering angle detection unit 504 detects the steering angle of the steering wheel as the steering angle of the vehicle and outputs it to the specific operation detection unit 507.
  • the vehicle speed calculation unit 53 calculates the estimated vehicle speed based on the detection signal of the wheel sensor or the like, and outputs the estimated vehicle speed to the specific operation detection unit 507.
  • the route storage mode detection unit 505 determines whether or not the route storage mode is S382, and when it is determined that the route storage mode is in progress, outputs a route storage mode in-progress flag to the specific operation detection unit 507.
  • the driver cancel detection unit 506 When the driver cancel detection unit 506 detects the driver cancel request, the driver cancel detection unit 506 outputs a control release request (driver cancel request) for canceling the steering angle limitation control to the specific operation detection unit 507.
  • the driver cancellation request is, for example, when the steering angle of the steering wheel must be operated to a steering angle equal to or higher than the excessive steering angle threshold value during the route storage mode S382 to move the vehicle.
  • the user interface 501 can be operated by the driver.
  • the specific operation detection unit 507 detects that a specific operation has been performed by the driver during the route storage mode S382, and either an excessive steering angle operation or a stationary steering operation has been performed as a specific operation. Is detected.
  • the specific operation detection unit 507 includes an excessive steering angle determination unit 508, a stationary steering determination unit 509, and a notification determination unit 510.
  • the excessive steering angle determination unit 508 compares the steering angle of the vehicle with the preset excessive steering angle threshold value, and determines whether or not the steering angle of the vehicle is an excessive steering angle larger than the preset excessive steering angle threshold value. To judge.
  • the stationary cut-off determination unit 509 determines whether or not the driver has performed a stationary cut-off operation on the vehicle.
  • the notification determination unit 510 performs a process of notifying that a specific operation has been performed when an excessive steering angle operation or a stationary steering operation is performed.
  • the notification determination unit 510 displays a message on, for example, a display monitor in the vehicle, or generates a sound or sound, and outputs a notification control command that causes vibration in the steering wheel or seat.
  • the vehicle control device 520 detects that a specific operation has been performed by the specific operation detection unit 507, the vehicle control device 520 has a reaction force, which is a command for steering angle limitation control that limits the steering operation of the driver, with respect to the electric power steering 3. Output the request (output section).
  • the electric power steering 3 performs steering angle limiting control that limits the steering operation of the driver when a reaction force request is input from the vehicle control device 520.
  • the electric power steering 3 has an assist force control unit 511 and a vibration control unit 512.
  • the assist force control unit 511 When a reaction force request is input from the vehicle control device 520, the assist force control unit 511 generates a steering reaction force that urges the driver in a direction opposite to the direction in which the driver turns the steering wheel, and applies the steering reaction force to the steering wheel.
  • Control or control is performed in which the steering assist force is lowered as compared with the case of the normal operation mode S380 to make the operation feeling heavier (so-called heavy steering state).
  • the force required to rotate the steering wheel increases, the driver can feel that the steering wheel operation is restricted, and the operation that is not preferable for memorizing the driving route for automatic driving is performed. You can recognize that you are.
  • the vibration control unit 512 controls to vibrate the steering wheel when a reaction force request is input from the vehicle control device 520. Therefore, the driver can feel the vibration from the steering wheel and can recognize that he / she is performing an operation unfavorable for memorizing the traveling route for automatic driving.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of storing a traveling route.
  • the normal operation mode S380 is changed to the route storage mode S382, and the route storage process start S601 is performed. Then, from the route storage process start S601, it is determined whether or not there is a storage mode end request (S602), and if it is determined that there is a storage mode end request (YES in S602), the process proceeds to the route storage process end S603. .
  • the route storage process end S603 completes the storage of the travel route to the storage unit 330, and transitions from the route storage mode S382 to the normal operation mode S380.
  • the driver operates the vehicle until the route storage process end S603 is executed, and stores the traveling route of the vehicle including the start point and end point information.
  • the process shifts to the process after S604 in order to execute the rudder angle limitation control.
  • S604 or later in order to determine whether or not to execute the steering angle limiting control, a process of determining the presence or absence of a specific operating state of the steering wheel by the driver is performed.
  • the stationary steering operation is an operation of changing the steering angle of the steering wheel by a predetermined value or more when the vehicle speed is 0.
  • the amount of change in the steering angle of the steering wheel is equal to or more than a preset stationary threshold value. If it becomes, it is judged that there is a stationary operation. For example, the presence or absence of a stationary steering operation may be determined based on the amount of change in the steering angle or, instead, the torque applied to the steering wheel by the driver.
  • the excessive steering angle threshold is set based on the range of steering angles that can be steered only by the steering force generated by the control actuator in the state where the steering operation by the driver is not added. For example, the maximum steering by only the steering force generated by the control actuator is set. The angle is set as the excessive rudder angle threshold.
  • the steering angle limiting control S605 is performed.
  • the assist force control unit 511 controls the steering angle to be limited
  • the vibration control unit 512 controls the steering wheel, the seat, and the like to be vibrated.
  • a process of displaying that a specific operation is being performed and a process of notifying by sound or voice are performed on a display monitor or the like in the vehicle.
  • the steering angle limit control S605 (1) whether there is a driver cancellation request (S606), (2) whether the route memory is completed (S609), (3) the vehicle speed is 0 and the amount of change in the steering angle of the steering wheel is stationary.
  • the steering angle limitation control ends (S607).
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a traveling route stored in the storage unit and a traveling locus by automatic driving.
  • the solid line 701 shown in FIG. 9 is the traveling path of the vehicle 10 stored in the storage unit 330 in the route storage mode S382, and the broken line 702 shown in FIG. 9 is the traveling locus of the vehicle 10 by automatic driving.
  • the traveling route is the traveling route of the vehicle 10 estimated by using the information from the wheel pulse and the steering angle sensor when actually traveling.
  • the storage unit 330 divides the traveling route at regular intervals, and stores information at each division point as a route storage point P (Xn, Yn, ⁇ n).
  • a straight line or a curved line is complemented between these plurality of route storage points P to generate a target vehicle track which is a travel route of the vehicle 10 to the target parking position.
  • the steering angle range of the steering angle that can be steered only by the steering force generated by the electric power steering 3 without the steering operation by the driver is narrower than the steering angle range of the steering wheel that the driver can steer. Therefore, when the route is stored, the driver performs a steering operation using an excessive steering angle exceeding the steering angle range of the steering angle that can be steered only by the steering force generated by the electric power steering 3, and the traveled route is stored in the storage unit 330. If it is stored in, the traveling route cannot be traced by automatic operation, and the route goes around the outside of the traveling route indicated by the solid line 701, for example, the traveling locus shown by the broken line 702. ..
  • the automatic operation mode S381 transitions by receiving an automatic operation start command in the normal operation mode S380.
  • the automatic driving start command may be issued based on the driver's operation, or may be automatically issued if the GPS information is compared with the past storage start point and the position is appropriate.
  • the vehicle control device takes over the driving operation on behalf of the driver by using the information of the storage unit 330.
  • the automatic operation end command is output, the substitute drive service by the vehicle control device ends, and the normal operation mode S380 is entered.
  • the automatic operation end command can also be issued by a cancel operation by a driver or the like.
  • the vehicle control device controls to automatically drive the own vehicle along the travel path 405 by automatic driving at least from the start point where automatic driving can be started (for example, the route storage point 406) to the final parking position 401.
  • the automatic operation is performed based on the information obtained by various external world recognition means and the like. In this embodiment, the configuration and method thereof are not limited, and known techniques are used.
  • the automatic operation automatically ends when the final parking position 401, which is the end point, is reached.
  • the route storage mode S382 is started.
  • the driver operates the vehicle until the end of the route storage process is executed, and the storage unit 330 stores its own travel route including the start point and end point information.
  • the vehicle control device determines whether the value of the steering angle sensor changes beyond a predetermined threshold value during the route storage mode S382.
  • a predetermined threshold value As the threshold value, an excessive steering angle threshold for determining an excessive steering angle operation and a stationary threshold for determining a stationary steering operation are set. Then, it is determined whether the steering is performed when the vehicle speed is 0 for the first time, that is, whether the stationary steering operation is performed. Specifically, it is determined whether or not the amount of change in the steering angle is larger than the stationary threshold when the vehicle speed is 0. This determination is continuously performed until the vehicle speed becomes higher than 0.
  • the stationary threshold value stores the steering angle immediately before the vehicle speed becomes zero.
  • the stationary threshold value is set to a value larger than 0 degrees and smaller than 30 degrees if the steering angle is steered.
  • a sign is given to this value, and when the actual steering angle is used, a value larger than 0 degrees and smaller than 2 degrees is set and used for the judgment.
  • the steering angle limiting control is performed.
  • the steering assist force of the electric power steering is reduced or a reaction force is generated to control the driver to create a state in which the steering cannot be steered or is difficult to steer.
  • the driver feels that he is trying to perform unrecommended steering by making the steering wheel difficult to operate due to the steering angle limiting control.
  • the electric power steering 3 generates torque in a direction that prevents the rotation angle from increasing. Therefore, the driver cannot perform the steering operation beyond a certain angle. In this way, the steering angle limitation, which is the object of the present invention, is implemented.
  • the driver prevents excessive steering angle operation by comparing the excessive steering angle threshold value with the value of the steering angle sensor.
  • the excessive steering angle threshold is set at the maximum steering angle that can be steered only by the steering force generated by the electric power steering 3, or at the point where the relationship between the steering angle and the turning radius changes from a linear increase to a non-linear increase. , A slight margin may be added to this. As a guide, it is a value of about 90% of the maximum steering angle of the steering wheel. Then, even when the steering angle changes across the stationary threshold value, the steering angle limiting control is performed.
  • the steering angle restriction control is terminated.
  • the cancellation request may be made by a switch or when the steering torque exceeds the threshold value. Further, when the route storage mode S382 is terminated, the steering angle control is not required, so that the steering angle limiting control is terminated.
  • the rudder angle limit control is terminated.
  • Hysteresis may be provided in the release threshold value in order to prevent frequent control switching near the excessive steering angle threshold value.
  • warnings, message readings, and message displays are used to notify that the driver is in control so that the driver will not be confused by sudden changes in steering. ..
  • the steering wheel or the seat may be vibrated.
  • the steering angle limiting control is not performed until the steering angle of the vehicle once falls below the excessive steering angle threshold value. This is to prevent the driver and the like from feeling uncomfortable due to the sudden narrowing of the steering range due to the steering angle limiting control.
  • steering angle limiting control is performed when a specific operation is performed in the route storage mode S382.
  • the actuator not the driver, takes over the steering, but the steering range by the actuator is usually set smaller than the steering range by the driver due to problems with the output upper limit and controllability.
  • the driver may perform an operation at an excessive steering angle that exceeds the steering range that can be operated by the control actuator.
  • the driver operates the excessive steering angle during route memory, only the steering angle smaller than the excessive steering angle can be used during automatic operation by the actuator. Therefore, when the driver attempts to trace the stored memory path by performing an excessive steering angle operation by automatic driving, the curve inevitably bulges outward from the memory path, making it impossible to trace the memory path. Since such behavior sometimes leads to deviation from the lane and makes it impossible for the vehicle to travel, it is necessary to control the steering range by the actuator and the steering range by the driver to avoid the problem. Further, when the stationary operation is performed, the vehicle attitude angle may change without detecting the wheel pulse, which may affect the estimation of the vehicle state.
  • the vehicle control device of the present embodiment performs control to prevent excessive steering angle operation and control to prevent stationary steering operation as steering angle limiting control at the time of route storage. Therefore, it is possible to create a traveling route that facilitates tracing by the vehicle in automatic driving in the route storage mode, and it is possible to improve the position accuracy of the vehicle in the automatic driving mode.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit, and the processor realizes each function. It may be realized by software by interpreting and executing the program to be executed.
  • Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, a hard disk, or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
  • a storage device such as a memory, a hard disk, or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
  • control lines and information lines indicate those that are considered necessary for explanation, and do not necessarily indicate all the control lines and information lines that are necessary for implementation. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs are designed without departing from the spirit of the present invention described in the claims. You can make changes.
  • the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.

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Abstract

自動運転において車両によるトレースが容易となる経路を作成し、トレース時における車両の位置精度を向上させることができる車両制御装置を得ること。本発明の車両制御装置(５２０)は、車両(１０)の舵角が過大舵角か否かを判定する過大舵角判定部(５０８)と、車両に対して据え切り操作が行われたか否かを判定する据え切り判定部(５０９)と、経路記憶モードであるか否かを判定する経路記憶モード検出部(５０５)と、経路記憶モードにおいて過大舵角であるかまたは据え切り操作が行われたかを判定する特定操作検出部(５０７)と、特定操作検出部により過大舵角であるまたは据え切り操作が行われたと判定された場合に経路記憶モードにおけるドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御の制御指令を出力する出力部を備える。

Description

車両制御装置
　本発明は、車両制御装置に関し、特に、ステアリング操作を検出する装置に関する。
　自動車の自動運転を実現する際には、過去にドライバーの操作により車両が通過した位置と同じ位置を自動運転で通過させることが確実な方策といえる。少なくとも静的な障害物に接触する可能性がないためである。
　特許文献１には、走行軌跡を記憶し、駐車を行う車両として、車両の位置情報を検出する車両位置検出部と、前記車両位置検出部により検出された車両の位置情報を当該車両の駐車目標位置として記憶する駐車位置記憶部と、前記車両が駐車目標位置から移動して停止するまでの間の車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶部と、前記駐車位置記憶部及び前記走行軌跡記憶部が記憶している情報を参照して、前記走行軌跡に沿って前記駐車目標位置に車両を移動制御する制御部とを備えることを特徴とする車両駐車装置の技術が示されている。
特開２００６－１４６８１１号公報
　特許文献１の技術では、過去にドライバーの操作により車両が走行した経路を記憶しておき、その記憶した経路をトレースするように走行する自動運転が行われる。しかしながら、下記の（１）及び（２）に示すように、ドライバーが可能なステアリング操作の操作範囲と、車両の制御アクチュエータが代行しうるステアリング操作の操作範囲は異なっている。
　（１）例えば、パワーステアリング装置は、ドライバーの手動操作力を増幅させるものであり、ドライバーの手動操作力と操舵アシスト力とを併せた力がステアリングホイールを操作する力になる。ドライバーからの手動操作力の入力がない自動運転の場合、ドライバーによる操舵操作が付加されていない状態で制御アクチュエータの発生操舵力のみでステアリングホイールを操作するので、最大操舵角付近では力が足りず、最大操舵角までステアリングホイールを調整することができない。
　したがって、経路記憶時にドライバーが最大操舵角を用いて走行してしまうと、自動運転時には制御アクチュエータの力が足りず、ステアリングホイールを最大操舵角に調整することができず、操舵角が不足する。そのため、操舵アシスト力だけでは記憶時の経路を再現できず、車両は一度外側に膨らみ、徐々に元経路へ収束していくという挙動になる。
このため、道幅が狭小な場所で大きな横位置誤差が発生した場合は、経路の逸脱や障害物により進行不能となる場合があった。
　これを防ぐためには、ドライバーは最大操舵角付近まで操舵角を調整せず、制御アクチュエータの発生操舵力のみで操舵可能な操舵範囲でステアリングホイールを操作して経路生成をする必要性がある。しかしながら、制御アクチュエータの発生操舵力のみで操舵可能な範囲の上限角度であるか否かは、ステアリングホイールの回転量を目視で確認するしかなく、経路記憶を行っている最中、すなわち運転中に遵守することは難しかった。
　（２）また、上記した（１）の操舵アシスト力の問題を差し置いても、車両の特性上、最大操舵角の付近では、実舵角と旋回半径とが非線形の関係となる。この車両の特性から、自動運転時には精密な経路トレースがしにくくなるため、操舵角の上限を最大操舵角よりも手前に設けた上で自動運転を実行することが望まれる。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動運転において車両によるトレースが容易となる経路を作成し、トレース時における車両の位置精度を向上させることができる車両制御装置を提供することである。
　上記課題を解決する本発明の車両制御装置は、ドライバーの操作に応じて車両を運転する通常運転モードと、前記車両の走行経路を記憶する経路記憶モードと、該記憶した走行経路を用いて前記車両の自動運転を行う自動運転モードとを有する車両制御装置であって、前記車両の舵角が過大舵角か否かを判定する過大舵角判定部と、前記車両に対して据え切り操作が行われたか否かを判定する据え切り判定部と、前記経路記憶モードであるか否かを判定する経路記憶モード検出部と、前記経路記憶モードにおいて前記過大舵角であるかまたは前記据え切り操作が行われたかを判定する特定操作検出部と、前記特定操作検出部により前記過大舵角であるまたは前記据え切り操作が行われたと判定された場合に前記経路記憶モードにおける前記ドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御の制御指令を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、自動運転において車両によるトレースが容易となる経路を作成し、トレース時における車両の位置精度を向上させることができる。
　本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本実施形態における車両制御装置を有する車両の構成図。 本実施形態における車両制御装置の構成図。 本実施形態におけるＥＣＵの機能ブロック図。 本実施形態における車両制御装置の内部機能を説明する図。 本実施形態における車両制御装置の内部状態遷移図。 自動運転が行われる走行経路の一例を示す図。 本実施形態における車両制御装置の機能ブロック図。 本実施形態における車両制御装置の処理フローチャート。 記憶部に記憶された走行経路と自動運転による走行軌跡の一例を示す図。
　本発明の車両制御装置の一例として、駐車場内での移動と、駐車場内までの移動を自動化するいわゆるラストマイル自動運転を行う車両制御装置を備えた車両について説明する。本発明の車両制御装置は、駐車動作および一般道の自動運転のいずれにも適用可能である。
［車両の構成］
　図１は、本実施例の車両制御装置を適用した車両の構成図である。
　車両１０は、バッテリとバッテリから電源の供給を受ける駆動モータ１とを有する電気自動車である。車両１０は、ドライバーによるシフトレバー８の操作によって、前進、後退又は停止の指示を受け、ドライバーによるアクセルペダル６の操作によって駆動モータ１の駆動力を発生させ、駆動モータ１の駆動力によって走行する。駆動モータ１は、エンジン（内燃機関）でもよい。駆動モータ１は、運転者のアクセルペダル６の操作及びシフトレバー８の操作とは無関係に駆動力、制動力を発生可能である。
　ドライバーによるブレーキペダル７の踏力は、ブレーキブースタ１５によって倍力され、その力に応じた油圧がマスタシリンダ１４に発生する。マスタシリンダ１４内に発生した油圧は、電動油圧ブレーキ（ＨＵ）２を介してホイルシリンダ２１～２４に供給される。このように、ドライバーは、ブレーキペダル７を操作することによって車両１０の制動力を制御できる。制御アクチュエータである電動油圧ブレーキ２は、モータによって駆動されるポンプ及び電磁弁等を有しており、ドライバーがブレーキペダル７を操作していなくても４輪の制動力（ホイルシリンダ２１～２４の油圧）を独立に制御できる。
　制御アクチュエータである電動パワーステアリング（パワーステアリング装置）３は、ドライバーがステアリングホイール９を介して入力した操舵トルクに応じたアシストトルクを発生し、車両は、ドライバーの操舵トルクと電動パワーステアリング３のアシストトルクによって左右前輪（操舵輪）４１、４２が操舵される。そして、所定の操舵角で走行することにより車両が旋回する。また、電動パワーステアリング３は、ドライバーがステアリングホイール９を操作していなくてもステアトルクを発生し、左右前輪４１、４２を操舵できる。
　また、車両周辺を撮影し、車両周辺の対象物を認識する複数のカメラ１１～１４が、車両１０の前後左右に取り付けられている。これらのカメラ１１～１４の映像は合成され、車両１０と車両周辺を上方から見下ろした俯瞰図としてタッチパネル１８に表示される。
　車両１０は、駆動モータ１、電動油圧ブレーキ２及び電動パワーステアリング３を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）５を有している。ＥＣＵ５は、カメラ１１～１４の映像上の白線枠や周辺車両の位置に基づいて自車位置を認識し、事前に記憶した記憶経路を車両がトレースする制御を行う車両制御装置を備えている。
　車両制御装置は、俯瞰映像が表示されたタッチパネル１８からドライバーが駐車位置を指示することも可能とする。車両制御装置は、タッチパネル１８、またはタッチパネル１８と通信する携帯端末１９（図２参照）をドライバー等が操作することによって自動運転制御アプリケーションを起動することができる。なお、ドライバー等には、車両のドライバーや同乗者、あるいは車両のユーザも含まれる。携帯端末１９は、スマートフォンやリモコンなどの通信手段を備えた一般的なコンピュータによって構成される。ドライバー等は、コンピュータにおいて起動された自動運転制御アプリケーションを用いて、車内または車外から車両の自動運転を制御できる。
　車両１０には、車両１０の移動経路を制御するために、操舵角センサ４及び車輪速センサ３１～３４が取り付けられている。電動油圧ブレーキ２は、前後加速度、横加速度及びヨーレートを検出する車両運動検出センサ１７と操舵角センサ４と車輪速センサ３１～３４からのセンサ信号によって、車両の横滑り防止及びアンチロックブレーキの制御を行うが、操舵角センサ４と車輪速センサ３１～３４の信号は自動運転の制御にも共用される。
　前述した駆動モータ１や電動油圧ブレーキ２などの電動装置は、全てＥＣＵ５によって制御され、各センサ信号も全てＥＣＵ５に入力される。ＥＣＵ５に入力されるセンサ信号にはドライバーの操作量である、アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量、シフト位置及び操舵トルクも含まれる。また、ＥＣＵ５の機能を分割し、各電動装置にＥＣＵを取り付け、各ＥＣＵの間で必要な情報を通信する構成を採用してもよい。
　駆動モータ１、電動油圧ブレーキ２、各ホイルシリンダ２１～２４、各車輪４１～４４及びＥＣＵ５によって、車速を自動的に制御する自動車速制御装置が構成される。また、電動パワーステアリング３及びＥＣＵ５によって、左右前輪４１、４２を自動的に操舵する自動操舵制御装置が構成される。
　図２は、本実施例の車両制御装置の構成図である。
　ＥＣＵ５には、ドライバー操作量の情報が入力される。ドライバーの操作量の情報には、アクセルペダル６、ブレーキペダル７、シフトレバー８、及びステアリングホイール９の各操作量の少なくとも一つの情報が含まれている。ＥＣＵ５の出力側には、駆動モータ１、電動油圧ブレーキ２、及び電動パワーステアリング３が接続されており、これらを制御する制御指令値が出力される。
　自動運転中は、駆動モータ１、電動油圧ブレーキ２、及び電動パワーステアリング３によって自動的に車両動作が制御されるが、ＥＣＵ５によってドライバー操作量が監視されており、ドライバーの操作によるオーバーライドが可能である。例えば、自動運転中にドライバーがブレーキペダル７を操作した場合は、自車両の動作を一時停止させる。これにより、走行経路上に障害物が進入した場合には、ドライバーのブレーキ操作を優先し、障害物との接触を回避できる。
　その後、ドライバーがブレーキを解除すると、自動運転による運転動作が再開される。
これにより、障害物が運転経路から離れた場合は、自動的に自動運転を再開できる。また、ドライバーがシフトレバー８のシフト位置を変更するか、ドライバーの操作によるステアリングホイール９の操舵トルクが所定値以上になった場合は自動運転を中止する。これにより、ドライバーのシフト操作またはステアリング操作を優先して自車両を走行させることができる。なお、タッチパネル１８または携帯端末１９に自動制御中止ボタンを表示し、この自動制御中止ボタンをドライバーが押すことで自動制御を中止することもできる。
　図３は、ＥＣＵの機能ブロック図である。
　ＥＣＵ５は、移動経路算出部５１と、移動距離計算部５２と、車速計算部５３と、経路制御部５４と、車速制御部５５と、操舵角制御部５６を備えている。移動経路算出部５１は、カメラ１１～１４で撮像した画像を用いて自車位置を認識し、記憶経路をもとに移動経路を算出し、経路制御部５４に出力する。移動距離計算部５２は、車輪速センサ３１～３４により検出される車輪速パルスにより自車両の移動距離を計算し、経路制御部５４に出力する。車速計算部５３は、車輪速センサ３１～３４により検出される車輪速パルスにより自車両の車速を算出し、車速制御部５５に出力する。経路制御部５４は、移動経路と移動距離に基づいて車速と操舵角を算出し、車速制御部５５と操舵角制御部５６に出力する。車速制御部５５は、駆動モータ１と電動油圧ブレーキ２に対して駆動トルク指令と液圧指令を出力してこれらを制御し、操舵角制御部５６は、操舵角センサ４から操舵角の情報を取得し、ステアトルク指令値を算出して電動パワーステアリング３に出力する。
　図４は、車両制御装置の内部機能を説明する図である。
　車両制御装置は、外界認識部３１０と、自己位置推定部３２０と、記憶部３３０と、遠隔操作判定部３４０を備えている。また、遠隔操作判定部３４０の結果を携帯端末１９などの外部に送信する送信部として通信手段３５０を備える。また、ユーザ入力を受け付けるユーザ入力受付部３６０と、タッチパネル１８等の電子デバイスや釦を含む物理的なインターフェースとを有する。
　外界認識部３１０は、自車両が備えるカメラ１１～１４と接続されており、自車両の周辺に存在する物体（周辺障害物）や路面の模様を含む周辺情報を取得することが出来る。
外界認識部３１０は、カメラの他にも、レーダーやソナーを用いて周辺情報を取得することもできる。
　自己位置推定部３２０は、外界認識部３１０からの情報により自車位置を推定する。記憶部３３０は、最終駐車位置までの走行経路と、その周辺障害物とを記憶する。遠隔操作判定部３４０は、自己位置推定部３２０と、記憶部３３０に記憶された情報に基づき、自車両が遠隔自動駐車可能であることを判定する処理を行う。ここで、遠隔自動駐車とは、ドライバー等が車外において移動体通信機器である携帯端末１９を操作して、自車両を最終駐車位置に移動させることである。遠隔操作判定部３４０は、自己位置推定部３２０と記憶部３３０からの情報を比較して、自車両が予め記憶されている経路上にいると判定した後に、遠隔自動駐車が可能であると判定する。
　自己位置推定部３２０は、記憶部３３０に記録されている情報と、外界認識部３１０から取得される周辺情報とを照合して、自車位置を推定する。自己位置推定部３２０は、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)３２１を含み、ＧＮＳＳ３２１によって取得した位置情報を自車両の現在地として検出することもできる。また、ＧＮＳＳ３２１と前記比較結果とを組み合わせて、自車両の自己位置を算出してもよい。タッチパネル１８は、車室内に設けられておりドライバー等に経路を表示し、また、自動運転開始装置の操作ボタンを表示する。
　図５は、車両制御装置の内部状態遷移図である。
　車両制御装置は、通常運転モードＳ３８０と、自動運転モード３８１と、経路記憶モードＳ３８２の３つのモードを有しており、条件に応じてモードを切り替える構成を有している。通常運転モードＳ３８０は、自動運転が行われていない状態、つまり、ドライバーによってすべての運転操作が行われる、いわゆる手動運転状態である。車両制御装置は、通常運転モードＳ３８０において自動運転開始指令を受けると自動運転モード３８１に移行し、自動運転終了指令により通常運転モードＳ３８０に遷移する。そして、通常運転モードＳ３８０において例えば開始ボタンによる記憶開始指令を受けた場合に、経路記憶モードＳ３８２に遷移する。経路記憶モードＳ３８２は、車両の走行経路や周囲環境を記憶部３３０に記憶する。経路記憶モードＳ３８２の間は、基本的にはドライバーが運転操作を行うが、一部ではＥＣＵ５および電動パワーステアリング３を介して操作が代行される場合がある。終了ボタンによる記憶終了指令を受けることにより、記憶を終了し、通常運転モードＳ３８０へ遷移する。
　図６は、自動運転の経路の一例を示す図である。
　記憶部３３０は、記録始点４０３から最終駐車位置４０１までの走行経路４０５における自車両の位置の情報と、走行経路４０５の周辺に存在する物体（周辺障害物）４０７や路面の模様を含む周辺情報との少なくともいずれかを予め記録する。記録始点４０３は、周辺情報の記録が開始された位置とする。記憶部３３０への走行経路４０５の記録は、ドライバー等の運転操作などによって事前に記録されることとする。走行経路４０５の経路途中には、複数の経路記憶点４０６、４０４、４０２が設定される。
　図７は、本実施形態における車両制御装置の機能ブロック図である。
　車両制御装置５２０は、ＥＣＵ５の一機能としてもよいし、別個に動作するＥＣＵの機能としてもよい。車両制御装置５２０は、車両センサ５００から車両状態の情報を取得し、ユーザインターフェース５０１からタッチパネル１８、スマートフォン１９、ブザー吹聴５０２、及び制御中表示５０３の操作情報を取得する。車両センサ５００は、車両に備えられた操舵角センサ４、操舵トルクセンサ６１１、車輪速センサ３１～３４、及びシフト位置センサ６１２により検出した車両状態を車両制御装置５２０に出力する。
　車両制御装置５２０は、舵角検出部５０４、車速計算部５３、経路記憶モード検出部５０５、ドライバーキャンセル検出部５０６、及び特定操作検出部５０７を有している。舵角検出部５０４は、車両の舵角としてステアリングホイールの操舵角を検出して特定操作検出部５０７に出力する。車速計算部５３は、車輪センサ等の検出信号に基づいて推定車速を計算し、特定操作検出部５０７に出力する。経路記憶モード検出部５０５は、経路記憶モードＳ３８２であるか否かを判断し、経路記憶モード中であると判断したときには経路記憶モード中フラグを特定操作検出部５０７に出力する。ドライバーキャンセル検出部５０６は、ドライバーキャンセル要求を検知した場合に、舵角制限制御を解除する制御解除要求（ドライバーキャンセル要求）を特定操作検出部５０７に出力する。ドライバーキャンセル要求は、例えば経路記憶モードＳ３８２中にステアリングホイールの操舵角を過大舵角閾値以上の舵角まで操作しないと車両を移動させることができない状況になってしまったときなど、舵角制限制御を解除する必要がある場合に、ユーザインターフェース５０１をドライバーが操作することによって行うことができる。
　特定操作検出部５０７は、経路記憶モードＳ３８２中にドライバーによって特定の操作が行われたことを検出するものであり、特定の操作として過大舵角操作と据え切り操作のいずれかが行われたことを検出する。特定操作検出部５０７は、過大舵角判定部５０８と、据え切り判定部５０９と、報知判断部５１０を有している。過大舵角判定部５０８は、車両の舵角と予め設定された過大舵角閾値とを比較して車両の舵角が予め設定された過大舵角閾値よりも大きい過大舵角であるか否かを判定する。据え切り判定部５０９は、車両に対してドライバーが据え切り操作を行ったか否かを判定する。
　報知判断部５１０は、過大舵角操作もしくは据え切り操作が行われた場合に、特定操作が行われたことを報知する処理を行う。報知判断部５１０は、例えば車内の表示モニターなどにメッセージを表示させ、あるいは、音や音声を発生させ、ステアリングホイールやシートに振動を発生させる報知制御指令を出力する。車両制御装置５２０は、特定操作検出部５０７により特定操作が行われたことを検知した場合に、電動パワーステアリング３に対して、ドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御の指令である反力要求を出力する（出力部）。
　電動パワーステアリング３は、車両制御装置５２０から反力要求を入力した場合に、ドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御を行う。電動パワーステアリング３は、アシスト力制御部５１１と、振動制御部５１２を有している。アシスト力制御部５１１は、車両制御装置５２０から反力要求が入力されると、ドライバーがステアリングホイールを切り増す方向とは反対の方向に付勢するステアリング反力を発生させてステアリングホイールに付与する制御か、もしくは、操舵アシスト力を通常運転モードＳ３８０のときよりも低下させて操作感を重くする（いわゆる重ステ状態となる）制御を行う。これにより、ステアリングホイールを回転させるために必要な力が大きくなり、ドライバーはハンドル操作が制限されていることを感じることができ、自動運転用の走行経路を記憶するのに好ましくない操作をしていることを認識することができる。
　また、振動制御部５１２は、車両制御装置５２０から反力要求が入力されると、ステアリングホイールを振動させる制御を行う。したがって、ドライバーは、ステアリングホイールから振動を感じることができ、自動運転用の走行経路を記憶するのに好ましくない操作をしていることを認識することができる。
　図８は、走行経路を記憶する処理を説明するフローチャートである。
　ドライバー等によって記憶部３３０への走行経路の記憶を開始させる記憶開始操作が行われると、通常運転モードＳ３８０から経路記憶モードＳ３８２に遷移し、経路記憶処理開始Ｓ６０１となる。そして、経路記憶処理開始Ｓ６０１から、記憶モード終了要求があるか否かが判定され（Ｓ６０２）、記憶モード終了要求がある（Ｓ６０２でＹＥＳ）と判断されると、経路記憶処理終了Ｓ６０３に移行する。経路記憶処理終了Ｓ６０３により記憶部３３０への走行経路の記憶が終了し、経路記憶モードＳ３８２から通常運転モードＳ３８０に遷移する。経路記憶モードＳ３８２は、経路記憶処理終了Ｓ６０３が実行されるまで、車両の操作をドライバーが行い、始点、終点情報を含む車両の走行経路を記憶させる。
　経路記憶処理開始Ｓ６０１後に記憶モード終了要求がない場合には（Ｓ６０２でＮＯ）、舵角制限制御を実行すべくＳ６０４以降の処理に移行する。Ｓ６０４以降では、舵角制限制御を実行するか否かを判断するために、ドライバーによるステアリングホイールの特定の操作状態の有無を判断する処理が行われる。
　ここでは、特定の操作状態として、据え切り操作の有無（Ｓ６０４）と、過大舵角の有無（Ｓ６０８）が判断される。据え切り操作とは、車速が０の状態でステアリングホイールの操舵角を所定値以上変化させる操作であり、本実施形態では、ステアリングホイールの操舵角の変化量が予め設定された据え切り閾値以上となった場合に、据え切り操作ありと判断する。例えば操舵角の変化量に加えて、あるいは、代わりにドライバーによってステアリングホイールに加えられるトルクに基づいて据え切り操作の有無を判断してもよい。
　また、ステアリングホイールの操舵角が予め設定された過大舵角閾値よりも大きくなった場合に、過大舵角と判断する。過大舵角閾値は、ドライバーによる操舵操作が付加されていない状態で制御アクチュエータの発生操舵力のみによって操舵可能な操舵角の範囲に基づいて設定され、例えば制御アクチュエータの発生操舵力のみによる最大の操舵角が過大舵角閾値として設定される。
　そして、据え切り操作の有無判断Ｓ６０４により据え切り操作ありと判断された場合（Ｓ６０４でＹＥＳ）、あるいは、過大舵角の判断Ｓ６０８により過大舵角であると判断された場合（Ｓ６０８でＹＥＳ）には、舵角制限制御Ｓ６０５が行われる。舵角制限制御Ｓ６０５では、アシスト力制御部５１１により舵角を制限する制御と、振動制御部５１２によりステアリングホイールやシート等に振動が付与される制御が行われる。また、車内の表示モニター等に、特定操作が行われていることを表示する処理や音や音声により知らせる処理が行われる。
　舵角制限制御Ｓ６０５は、（１）ドライバーキャンセル要求があるか（Ｓ６０６）、（２）経路記憶が終了したか（Ｓ６０９）、（３）車速０かつステアリングホイールの操舵角の変化量が据え切り閾値よりも小さくなったか（Ｓ６１０）、（４）ステアリングホイールの操舵角が過大舵角閾値よりも小さくなったか（Ｓ６１１)の４つの条件のうち、何れか一つでも該当するものがある場合（Ｓ６０６～６１１のいずれかでＹＥＳ）に、舵角制限制御終了（Ｓ６０７)となる。
　図９は、記憶部に記憶された走行経路と自動運転による走行軌跡の一例を示す図である。
　図９に示す実線７０１は、経路記憶モードＳ３８２において、記憶部３３０に記憶された車両１０の走行経路であり、図９に示す破線７０２は、自動運転による車両１０の走行軌跡である。走行経路は、実際に走行した際の車輪パルス及び操舵角センサからの情報を用いて推定された車両１０の走行経路である。記憶部３３０には、この走行経路を一定間隔ごとに分割し、それぞれの分割点の情報を経路記憶点Ｐ（Ｘｎ,Ｙｎ,θｎ)として記憶する。通常運転モードＳ３８０では、これら複数の経路記憶点Ｐの間を直線や曲線で補完し、目標駐車位置までの車両１０の走行経路である目標車両軌道を生成する。
　このとき、ドライバーが操舵可能なステアリングホイールの舵角範囲よりもドライバーによる操舵操作が付加されていない状態で電動パワーステアリング３の発生操舵力のみによって操舵可能な操舵角の舵角範囲の方が狭いため、経路記憶時に電動パワーステアリング３の発生操舵力のみによって操舵可能な操舵角の舵角範囲を超える過大舵角を使用するステアリング操作をドライバーが行って走行し、その走行した経路を記憶部３３０に記憶させてしまうと、自動運転ではその走行経路をトレースすることができず、例えば破線７０２で示される走行軌跡のように、実線７０１で示される走行経路よりも外側を回る経路となってしまう。
　自動運転モードＳ３８１は、通常運転モードＳ３８０の時に自動運転開始指令を受けることによって遷移する。自動運転開始指令は、ドライバーの操作に基づいて出されるか、または、ＧＰＳ情報と過去の記憶開始地点を比較し、適切な位置であれば自動的に出される場合もある。自動運転モードＳ３８１では、記憶部３３０の情報を利用して、車両制御装置がドライバーの代わりに運転操作を代行する。終点に達した場合、自動運転終了指令が出力され、車両制御装置による運転操作の代行が終了し、通常運転モードＳ３８０に遷移する。自動運転終了指令は、ドライバー等のキャンセル操作によっても行うことができる。
　車両制御装置は、少なくとも自動運転開始可能始点（例えば経路記憶点４０６）から最終駐車位置４０１までの間、自動運転によって自車両を走行経路４０５に沿って自動的に走行させる制御を行う。自動運転は、各種外界認識手段などによって得られる情報を基に行われる。本実施例において、その構成や手法は問わないものであり、公知の技術を用いて行われる。自動運転は終了地点である最終駐車位置４０１に達した時に自動で終了する。
　記憶部３３０への走行経路記憶を、記憶開始操作により開始した場合、経路記憶モードＳ３８２が開始される。経路記憶モードＳ３８２では、経路記憶処理の終了が実行されるまで、車両操作をドライバーが行い、始点、終点情報を含む自己の走行経路を記憶部３３０に記憶させる。
　車両制御装置は、経路記憶モードＳ３８２の間は、操舵角センサの値が、所定の閾値を超えて変化するかを判定する。閾値は、過大舵角操作を判定する過大舵角閾値と、据え切り操作を判定する据え切り閾値を設定する。そして、最初に車速が０であるときに操舵が行われているか、つまり据え切り操作が行われているかが判定される。具体的には、車速が０の状態で舵角の変化量が据え切り閾値よりも大きくなったか否かが判定される。この判定は、車速が０より大きくなるまで継続して行う。据え切り閾値は、車速が０になる直前の操舵角を記憶している。据え切り閾値は、記憶した値に加えて操舵角であれば０度よりも大きく３０度よりも小さい値を設定する。この値は、転舵方向によって符号が変化する場合は符号を付与し、実舵角を用いる場合であれば０度よりも大きく２度よりも小さい値を設定して判定に用いる。据え切り操作が行われていると判定された場合、舵角制限制御が行われる。
　舵角制限制御では、電動パワーステアリングの操舵アシスト力を低下させるか、または反力を発生させることで、ドライバーが操舵できないか、操舵しにくい状態を作り出す制御が行われる。ドライバーは、舵角制限制御によってステアリングホイールが操作しにくくなることで、推奨されない操舵を行おうとしていることを触知する。さらに操舵を継続した場合、回転角が大きくなることを妨げる方向に電動パワーステアリング３がトルクを発生する。このためドライバーは転舵操作を一定の角度以上に行うことができない。このようにして、本発明の狙いである舵角制限を実施する。
　据え切りの判定対象でないシーンでは、過大舵角閾値と操舵角センサの値とを比較する処理によってドライバーによる過大舵角操作を防ぐ。過大舵角閾値は、電動パワーステアリング３の発生操舵力のみで操舵可能な最大の操舵角か、または、操舵角と旋回半径との関係が線形増加から非線形増加に変化する点に設定されるが、これに多少マージンを加える等してもよい。目安としては、ステアリングホイールの最大操舵角の９０％前後の値である。そして、据え切り閾値をまたいで舵角が変化した場合も、舵角制限制御を実施する。
　舵角制限が実施された後、ドライバーによるキャンセル要求があれば舵角制限制御を終了する。キャンセル要求はスイッチによって行うか、ステアリングトルクが閾値以上となった場合としてもよい。また、経路記憶モードＳ３８２を終了した場合は舵角制御が不要となるため、舵角制限制御を終了する。
　また、舵角制限制御実施中に舵角が過大舵角閾値以下となった場合も舵角制限制御を終了する。過大舵角閾値付近での頻繁な制御の切り替わりを防ぐため、解除閾値にヒステリシスを設けてもよい。経路記憶モード中に進行方向の切り替えが行われた際には、据え切り判定を行う前に操舵を中立付近まで自動で戻す制御を行う。
　以上のすべての制御が行われている最中は、急な操舵間の変化でドライバーが戸惑わないように、警報、メッセージの読み上げ、メッセージの表示を利用して制御中であることを報知する。他に、ステアリングやシートを振動させるようなものでもよい。
　また、経路記憶モードＳ３８２の開始時における車両の舵角が過大舵角閾値以上の場合は、車両の舵角が過大舵角閾値を一旦下回るまでは舵角制限制御を行わない。これは舵角制限制御により、突然操舵範囲が狭まることで、ドライバー等に違和感を与えることを防止するためである。
　本実施形態の車両制御装置によれば、経路記憶モードＳ３８２において特定の操作が行われた場合に舵角制限制御を行う。自動運転中はドライバーではなくアクチュエータが操舵を代行するが、アクチュエータによる操舵範囲は、出力上限や制御性の問題から、ドライバーによる操舵範囲よりも小さく設定することが普通である。一方で、駐車枠内に車を誘導する際や、駐車場内および周辺道路の走行においては大きく車両姿勢角を変更する必要があり、ドライバーによって比較的大きな舵角での操作が多用される。ここでは、制御アクチュエータで操作しうる操舵範囲を超える過大舵角での操作がドライバーにより行われることもある。
　経路記憶時にドライバーが過大舵角操作を行ってしまうと、アクチュエータによる自動運転時には、過大舵角よりも小さい舵角しか利用できない。したがって、ドライバーが過大舵角操作を行って記憶された記憶経路を、自動運転によりトレースしようとすると、必然的にカーブでは記憶経路よりも外側に膨らみ、記憶経路のトレースは不可能となる。このような挙動は時に車路逸脱につながり、車両の進行が不可能となるため、アクチュエータによる操舵範囲と、ドライバーによる操舵範囲を制御により一致させて問題を回避する必要がある。また、据え切り操作を行うと、車輪パルスが検出されないままに車両姿勢角が変化する場合があり、車両状態の推定に影響を及ぼすおそれがある。
　本実施形態の車両制御装置は、経路記憶時に舵角制限制御として過大舵角操作を防止する制御と据え切り操作を防止する制御を行う。したがって、自動運転において車両によるトレースが容易となる走行経路を経路記憶モードのときに作成することができ、自動運転モードにおいて車両の位置精度を向上させることができる。
　また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
　各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
　以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１　駆動モータ
２　電動油圧ブレーキ
３　電動パワーステアリング（制御アクチュエータ）
４　操舵角センサ
５　ＥＣＵ（電子制御ユニット）
９　ステアリングホイール
１１～１４　カメラ
１８　タッチパネル
５３　車速計算部
２００　携帯端末
５００　車両センサ
５０１　ユーザインターフェース
５０４　舵角検出部
５０５　経路記憶モード検出部
５０７　特定操作検出部
５０８　過大舵角判定部
５０９　据え切り判定部
５１０　報知判断部
５２０　車両制御装置

Claims (6)

  1. 　ドライバーの操作に応じて車両を運転する通常運転モードと、前記車両の走行経路を記憶する経路記憶モードと、該記憶した走行経路を用いて前記車両の自動運転を行う自動運転モードとを有する車両制御装置であって、
    　前記車両の舵角が過大舵角か否かを判定する過大舵角判定部と、
    　前記車両に対して据え切り操作が行われたか否かを判定する据え切り判定部と、
    　前記経路記憶モードであるか否かを判定する経路記憶モード検出部と、
    　前記経路記憶モードにおいて前記過大舵角であるかまたは前記据え切り操作が行われたかを判定する特定操作検出部と、
    　前記特定操作検出部により前記過大舵角であるまたは前記据え切り操作が行われたと判定された場合に前記経路記憶モードにおける前記ドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御の制御指令を出力する出力部と、
    　を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 　前記出力部は、前記ドライバーの操舵を補助する制御アクチュエータのステアリング反力を発生させる指令、もしくは、前記制御アクチュエータの操舵アシスト力を前記通常運転モードよりも低下させる指令を前記制御指令として出力することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 　前記出力部は、前記経路記憶モードにおいて前記舵角制限制御を解除するドライバーキャンセル要求を検知した場合に、前記舵角制限制御の制御指令の出力を停止することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
  4. 　前記過大舵角判定部は、前記ドライバーによる操舵操作が付加されていない状態で前記制御アクチュエータにて発生される発生操舵力により操舵可能な操舵角の範囲に基づいて定められている過大舵角閾値と前記車両の舵角とを比較して、前記過大舵角閾値よりも前記車両の舵角の方が大きい場合に、前記過大舵角であると判定することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
  5. 　前記過大舵角判定部は、前記経路記憶モードの開始時における前記車両の舵角が前記過大舵角閾値以上の場合は、前記車両の舵角が前記過大舵角閾値を一旦下回るまでは前記舵角制限制御を実行しないことを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。
  6. 　前記特定操作検出部は、前記過大舵角であるまたは前記据え切り操作が行われたと判定した場合に、特定の操舵操作が行われたことを報知する報知制御指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
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