(57)【要約】【課題】車両用操舵制御装置において、車両運転中に実際に操舵輪と路面の状況とがどのような状態であるのかを運転者に通知して、信頼性の高い車両制御システムを構築することにある。【解決手段】車両情報に基づいて路面状況を検出する路面状況検出手段及び操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて操舵輪の操舵量を決定する操舵量演算手段が備えられた制御手段を設けた車両用操舵制御装置において、少なくとも操舵輪の操舵方向と操舵量とを表示する第一表示手段と、路面状況を表示する第二表示手段とを有する表示装置を設けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールが操作された角度である操作角を検出する操作角検出手段を設け、操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出手段を設け、車両情報に基づいて路面状況を検出する路面状況検出手段及び前記操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて前記操舵輪の操舵量を決定する操舵量演算手段が備えられた制御手段を設けた車両用操舵制御装置において、少なくとも前記操舵輪の操舵方向と操舵量とを表示する第一表示手段と、路面状況を表示する第二表示手段とを有する表示装置を設けたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
前記表示装置は、視覚的に前記操舵輪の操舵方向と操舵量と路面状況の変化とを認識可能な装置であることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵制御装置。
【請求項３】
前記表示装置は、前記操作角検出手段からの検出値により推定された操舵角が最大操舵角である場合に、この推定された操舵角が前記最大操舵角に到達したことを表示することを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用操舵制御装置に係り、特に車両情報を運転者に通知する車両用操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリングシステムにおいては、ステアリングホイールが操作された角度である操作角（ハンドル操作角）、車輪操舵角、路面状況（わだち、段差）等の車両情報を運転者の感覚で判断していた。このように、車両情報を運転者の感覚で判断できるのは、ステアリングシステムが機械的なリンク構造であるために可能となっている。
また、車両のステアリングシステムには、人為的に操作されるステアリングホイールに対して電気的に操舵輪を駆動する、いわゆるステアバイワイヤ方式（ステアバイワイヤシステム）を採用したものがある。
このステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステムでは、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとを機械的に切り離した構造であり、上記のような車両情報を、従来のように、運転者の感覚のみで判断することは不可能である。
また、ステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステムでは、機械的な連結を排したことにより、ハンドル操作角と車輪操舵角とのレシオ比を可変することが可能となる。このため、ハンドル操作角と車輪操舵角が、必ずしも、１：１の関係になるとは限らず、運転者の感覚による判断だけでは、現在のギヤ比を勘違いしてしまう可能性があり、このため、ハンドル操作角、車輪操舵角をなんらかの形で運転者に通知する必要があった。
【０００３】
従来、ステアバイワイヤ方式を採用した操舵装置には、後進時においても、ステアリングホイールの操作方向と車両の旋回方向とを一致させ、後進旋回時の違和感を解消するものがある。
また、電動パワーステアリング装置の制御装置には、ラックエンド（最大操舵角）付近において自然な操舵感でアシストを制限するものがある。
【特許文献１】特開２００４−３２２９７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２４８２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来、上記の特許文献１におけるステアバイワイヤ方式を採用した操舵装置においては、車両の後進に限定した場合に限り、車輪操舵角のみを通知することしかできないという不都合があった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、車両運転中に実際に操舵輪と路面状況とがどのような状態であるのかを運転者に通知して、信頼性の高い車両制御システムを構築する車両用操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、ステアリングホイールが操作された角度である操作角を検出する操作角検出手段を設け、操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出手段を設け、車両情報に基づいて路面状況を検出する路面状況検出手段及び前記操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて前記操舵輪の操舵量を決定する操舵量演算手段が備えられた制御手段を設けた車両用操舵制御装置において、少なくとも前記操舵輪の操舵方向と操舵量とを表示する第一表示手段と、路面状況を表示する第二表示手段とを有する表示装置を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の車両用操舵制御装置は、少なくとも操舵輪の操舵方向と操舵量とを表示する第一表示手段と、路面状況を表示する第二表示手段とを有する表示装置により、車両運転中に実際に操舵輪と路面状況とがどのような状態であるのかを運転者に通知して、信頼性の高い車両制御システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明は、車両運転中に実際に操舵輪と路面状況とがどのような状態であるのかを運転者に通知して、信頼性の高い車両制御システムを構築する目的を、少なくとも操舵輪の操舵方向と操舵量とを表示する第一表示手段と、路面状況を表示する第二表示手段とを有する表示装置により実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。図３において、１は車両、２はステアリングシステムである。このステアリングシステム２は、いわゆるステアバイワイヤ方式（ステアバイワイヤシステム）を採用したものであり、機械的に連結の無い操作機構３と操舵機構４とを備え、操舵機構４を電気的に駆動してギヤレシオを自由に可変可能とする。
【００１０】
図３に示すように、操作機構３には、ステアリング軸５の上端部位に取り付けたステアリングホイール６と、ステアリング軸５の軸部位に取り付けたステアリングコラム７と、ステアリング軸５の下端部位に取り付けた反力発生機構８及び回転ストッパ機構９とが備えられている。反力発生機構８は、ステアリングホイール６に反力を与える。回転ストッパ機構９は、ラックエンド構造を備え、ステアリングホイール６の回転数をラックエンド角（最大操舵角）で制限する。
また、ステアリング軸５の軸部位には、ステアリングコラム７の上端でステアリングホイール６が操作された角度である操作角（ハンドル操作角）を検出する操作角検出手段である操作角センサ１０を構成する一の第１操作角センサ１０Ａと、ステアリングコラム７の下端と反力発生機構８間ではステアリングホイール６の回転トルクを検出するトルクセンサ１１及びステアリングホイール６が操作された角度である操作角（ハンドル操作角）を検出する操作角検出手段である操作角センサ１０を構成する他の第２操作角センサ１０Ｂとが取り付けられている。
ステアリングコラム７には、内蔵されたギヤに連結したステアリングモータ１２が取り付けられる。このステアリングモータ１２は、ステアリングホイール６の回転に対する反力又は回転をアシストするアシスト力（パワーステアリング力）を出力する。
【００１１】
操舵機構４には、操舵輪としての左前輪１３Ｌ、右前輪１３Ｒと、この左前輪１３Ｌ、右前輪１３Ｒを駆動する左タイロッド１４Ｌ、右タイロッド１４Ｒと、この左タイロッド１４Ｌ、右タイロッド１４Ｒに連結するラック軸を内蔵したステアリングギヤボックス１５と、このステアリングギヤボックス１５のラック軸に連結したピニオン軸１６と、このピニオン軸１６に取り付けられてギヤを内蔵したステアリングギヤボックス１７とが備えられている。
また、ピニオン軸１６には、ステアリングギヤボックス１７の上側でピニオン軸１６の回転角を操舵輪の操舵角（車輪操舵角）として検出する操舵角検出手段である操舵角センサ１８を構成する二つの第１操舵角センサ１８Ａ、第２操舵角センサ１８Ｂが取り付けられている。
ステアリングギヤボックス１７には、内蔵したギヤに連結するように操舵モータ１９である二つの第１操舵モータ１９Ａ、第２操舵モータ１９Ｂが取り付けられている。この第１操舵モータ１９Ａ及び第２操舵モータ１９Ｂは、左前輪１３Ｌ、右前輪１３Ｒの操舵制御を行う。
【００１２】
ステアリングシステム２は、車両用操舵制御装置２０によって駆動される。
この車両用操舵制御装置２０は、図３に示すように、制御手段２１を備えている。この制御手段２１には、操作用制御装置２２と第１操舵用制御装置２３と第２操舵用制御装置２４とが設けられ、また、反力発生機構８と第１操作角センサ１０Ａと第２操作角センサ１０Ｂとトルクセンサ１１とステアリングモータ１２と第１操舵角センサ１８Ａと第２操舵角センサ１８Ｂと第１操舵モータ１９Ａと第２操舵モータ１９Ｂとが連絡している。操作用制御装置２２は、ステアリングモータ１２に直接連絡し、ステアリングモータ１２の反力やアシスト力を指令する。第１操舵用制御装置２３は、第１操舵モータ１９Ａに直接連絡し、この第１操舵モータ１９Ａを駆動する。第２操舵用制御装置２４は、第２操舵モータ１９Ｂに直接連絡し、この第２操舵モータ１９Ｂを駆動する。
【００１３】
また、車両用操舵制御装置２０の制御手段２１には、図２に示すように、入力側に、車両情報検出手段２５として、前記操作角センサ１０及び操舵角センサ１８の他に、操舵モータ１９の電流を検出する電流センサ２６と、車両１の鉛直軸周りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ２７と、車両１の進行方向に対する直角成分を検出する横Ｇセンサ２８と、車両１の速度を検出する車速センサ２９と、車両１の前後進状態を検出する前後進センサ３０とが接続し、また、出力側には、反力発生機構８と、操舵モータ１９と、インストルメントパネルに設置された表示装置３１とが接続している。
また、図２に示すように、制御手段２１には、車両情報に基づいて路面状況を検出する路面状況検出手段３２と、操舵角センサ１８により検出された操舵角に基づいて操舵輪の操舵量を決定する操舵量演算手段３３と、車両情報を推定する車両情報推定演算手段３４と、路面状況データ呼び出す路面状況データ呼び出し手段３５と、画像データを変換する画像データ変換手段３６と、操作角センサ１０からの検出値により推定された操舵角がラックエンド角（最大操舵角：操舵の限界点）に到達したか否かを判定する最大操舵角判定手段３７とが備えられている。
【００１４】
制御手段２１は、電流センサ２６、ヨーレートセンサ２７、横Ｇセンサ２８、車速センサ２９、前後進センサ３０からの車両情報により、路面状況検出手段３２で路面状況（例えば、無負荷、アスファルト、ラフ路、ウェット等）を推定させる。
この路面状況の推定は、図６に示すように、予め計測して作成した路面の各種状況データを基に、上記の各種センサの検出値から路面状況検出手段３２で判断される。
なお、これら車両情報の推定結果を、ステアリングホイール６の反力制御及び左前輪１３Ｌ、右前輪１３Ｒの操舵制御に反映させることにより、ステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２の確実性及び走行性を向上させることもできる。
【００１５】
表示装置３１は、図４、図５に示すように、ユーザーである運転者に車両情報を表示するものであり、少なくとも操舵輪である左前輪１３Ｌ、右前輪１３Ｒの操舵方向と操舵量とを表示する第一表示手段３８と、路面状況を表示する第二表示手段３９とを有する。
また、この表示装置３１は、視覚的に操舵輪である左前輪１３Ｌ、右前輪１３Ｒの操舵方向と操舵量と路面状況の変化とを認識可能な装置である。更に、この表示装置３１は、操作角センサ１０からの検出値により推定された操舵角（車輪操舵角）が最大操舵角（ラックエンド角）である場合に、この推定された操舵角が前記最大操舵角に到達したことを表示する。
図４に示す表示装置３１は、ステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２を搭載した車両１の操舵イメージを表示するための例である。
図５に示す表示装置３１は、路面状況を把握するための例である。
この図５に示す表示装置３１は、図７、図８に記載したコンセプト（概念）に基づいて提案されたものである。
即ち、従来の機械的なリンク構造の操舵制御装置では、わだちや段差等の路面状況が、略直接的に運転者に伝わったいた。しかし、ステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２の場合には、路面状況を伝達する機械的なリンク構造が存在しないため、反力デザインや操舵デザインという視点で考慮する必要がでてきた。そこで、視覚に関する指標である「Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ」（見える度合い）の考えを路面状況の把握へ適用し、この考えを、「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（感じる度合い）というコンセプトとして取り扱う。
図７は、「Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ」（見える度合い）による前方車両の視覚認知支援の例である。
図８は、「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（感じる度合い）による路面の視覚認知支援の例である。
なお、上記の図４の表示装置３１と図５の表示装置３１とを一つの表示装置で統合して車両情報を表示することにより、ステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２における認知支援技術として、確実性や操作性を高めることも可能である。
【００１６】
次いで、この実施例における車両用操舵制御を、図１のフローチャートに基づいて説明する。
図１に示すように、制御手段２１のプログラムが開始すると（ステップＡ０１）、先ず、車両情報を取得し（ステップＡ０２）、現在の車輪操舵角を推定し（ステップＡ０３）、この推定された車輪操舵角を画像データへ変換し（ステップＡ０４）、更に、車輪操舵角の表示画像を更新し（ステップＡ０５）、ハンドル操作角を推定し（ステップＡ０６）、そして、表示装置３１によりリアルタイムで視覚的に運転者へ通知する。
その後、車両１の設計情報と推定した車輪操舵角より、車輪操舵角が最大操舵角（ラックエンド角）に到達したか否かを判断する（ステップＡ０７）。
このステップＡ０７がＹＥＳの場合には、ラックエンド通知情報を画像データへ変換し（ステップＡ０８）、ラックエンド表示画面を更新し（ステップＡ０９）、そして、このラックエンドがあることを、図４又は図５の表示装置３１で、視覚的に通知する。ここで、ハンドル操作角の情報としてラックエンド角のみを通知したのは、ステアリングホイール６の操作感覚からハンドル操作角が、ある程度分かることと、重要度の高い情報のみを視覚的に通知することで、運転者へ通知する情報量を削減するためである。
前記ステップＡ０９の処理後及び前記ステップＡ０９がＮＯの場合には、路面状況を推定し（ステップＡ１０）、路面状況に変化があるか否かを判断する（ステップＡ１１）。
このステップＡ１１がＹＥＳの場合には、路面状況を画像データへ変換し（ステップＡ１２）、更に、路面状況の表示画像を更新し（ステップＡ１３）、そして、図４又は図５の表示装置３１で、推定した路面状況を色や図を使って視覚的に表現した画像を用いて運転者に通知する。
一方、前記ステップＡ１１がＮＯの場合には、路面状況の表示画像を更新しない（ステップＡ１４）。
前記ステップＡ１３の処理後及び前記ステップＡ１４の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＡ１５）。
【００１７】
即ち、この実施例においては、ハンドル操作角，車輪操舵角等の車両情報を読み取ることにより、ステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２において運転者が感覚的に判断できない車両情報を画像として運転者へ視覚的に通知することができる。また、運転者へ特に重要な情報のみを通知することにより、運転者への注意を表示装置３１に行き過ぎないようにし、運転者の注意が表示装置３１に行き過ぎない程度の車両情報量（例えば、スピードメータから一瞬で情報を読み取れるというような感覚）とする。更に、「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（感じる度合い）というコンセプトによる視覚認知支援により路面状況を通知することにより、ステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２において運転者が感覚的に判断できない路面状況等の情報を通知することができ、また、この情報を用いることでステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２の確実性及び走行性を向上することができる。
【００１８】
以上、この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項１に係る発明において、少なくとも操舵輪の操舵方向と操舵量とを表示する第一表示手段３８と、路面状況を表示する第二表示手段３９とを有する表示装置３１を設けている。
これにより、ステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２を備えた車両１において、運転者が運転中に実際に操舵輪と路面の状況がどのような状態であるのかを知らせることができ、これにより、信頼性の高い車両制御システムを実現することが可能である。
請求項２に係る発明において、表示装置３１は、視覚的に操舵輪の操舵方向と操舵量と路面状況の変化とを認識可能な装置である。
これにより、運転者が、表示装置３１を見ただけで、即座に操舵状態及び路面がどのような状態であるのかがわかるので、必要以上に表示装置を運転者に注視させることがない。
請求項３に係る発明において、表示装置３１は、操作角センサ１０からの検出値により推定された操舵角（車輪操舵角）が最大操舵角（ラックエンド角）である場合に、この推定された操舵角が前記最大操舵角に到達したことを表示する。
これにより、操舵角に関する表示は、同じ方向への操舵の限界点である最大操舵角までステアリングホイール６が回転されたことのみを表示しているので、簡単に表示装置３１の内容を理解させ、簡便であり、これにより、運転者がより運転に集中できるステアバイワイヤ方式を採用したステアリングシステム２の実現に貢献することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
少なくとも操舵輪の操舵方向と操舵量とを表示する第一表示手段と、路面状況を表示する第二表示手段とを有する表示装置を、ステアリングシステムを備えた乗り物全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】車両用操舵制御のフローチャートである。
【図２】車両用操舵制御装置のブロック構成図である。
【図３】車両及び車両用操舵制御装置のシステム構成図である。
【図４】車両情報を通知する一の表示装置の構成図である。
【図５】車両情報を通知する他の表示装置の構成図である。
【図６】モータ電流による路面状況推定に関する路面状況計測データ（推定法の一例）の図である。
【図７】「Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ」（見える度合い）による前方車両の視覚認知支援の例を示す図である。
【図８】「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（感じる度合い）による路面の視覚認知支援の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  車両
２  ステアリングシステム
３  操作機構
４  操舵機構
６  ステアリングホイール
８  反力発生機構
１０  操作角センサ
１２  ステアリングモータ  
１８  操舵角センサ
１９  操舵モータ
２０  車両用操舵制御装置
２１  制御手段
２５  車両情報検出手段
３１  表示装置
３２  路面状況検出手段
３３  操舵量演算手段
３４  車両情報推定演算手段
３５  路面状況データ呼び出し手段
３６  画像データ変換手段
３７  最大操舵角判定手段
３８  第一表示手段
３９  第二表示手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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