(57)【要約】【課題】ドライバの覚醒度低下時の不適切な操舵を走行に反映させることなく、ドライバの覚醒を促すことのできる車両用走行支援装置を提供する。【解決手段】操舵機構１を、ドライバからの操舵入力を行う操舵機構部２と、転舵輪５，５を転舵させる転舵機構部３との関係が任意に設定可能な操舵機構で構成し、これらをＥＣＵ３０でステアバイワイヤ制御する。ＥＣＵ３０は、ドライバの覚醒度低下を判定してドライバに覚醒を促す警報制御を行う際に、ステアバイワイヤ制御を中断し、操舵機構部２とは独立して転舵機構部３を制御することにより、覚醒度が低下したドライバによって不適切な操舵入力が行われた場合にも、このような誤操舵を走行に反映されることを防止する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との関係を任意に設定可能な操舵機構を備えた車両用走行支援装置であって、
ドライバの覚醒度を判定する覚醒度判定手段と、
上記覚醒度判定手段でドライバの覚醒度低下を判定時に、ドライバの覚醒を促す警報制御を行う警報制御手段と、
少なくとも上記警報制御手段による警報制御時に、上記転舵輪を上記操舵ハンドルの操舵角とは独立して転舵制御する転舵制御手段とを備えたことを特徴とする車両用走行支援装置。
【請求項２】
上記操舵機構は、上記操舵ハンドルに操舵反力を付与する反力付与手段を有し、
上記警報制御手段は、上記覚醒度判定手段でドライバの覚醒度低下を判定時に、上記反力付与手段を通じて操舵ハンドルを振動させることを特徴とする請求項１記載の車両用走行支援装置。
【請求項３】
上記警報制御手段は、上記転舵制御手段で制御する上記転舵輪の転舵方向と一致する方向に上記操舵ハンドルを振動させることを特徴とする請求項２記載の車両用走行支援装置。
【請求項４】
上記覚醒度判定手段は、上記転舵制御手段で制御する上記転舵輪の転舵方向と一致する方向にドライバの適正な操舵入力を検出した際に、ドライバが覚醒度低下状態から回復したと判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車両用走行支援装置。
【請求項５】
車外情報を検出する車外監視手段を有し、
上記転舵制御手段は、ドライバの覚醒度低下を判定時に、上記車外情報に基づき自車走行路に沿って上記転舵輪を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両用走行支援装置。
【請求項６】
上記警報制御手段は、上記自車走行路からの自車の逸脱状態に応じて警報量を変化させることを特徴とする請求項５記載の車両用走行支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライバの覚醒度を判定し、覚醒度低下を判定時にドライバに対して覚醒を促す警報を行う車両用走行支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両走行時の安全性を確保することを目的として、操舵角等の車両の挙動を表す信号やドライバの生理的変化を表す信号等を用いてドライバの覚醒度を判定し、ドライバの覚醒度低下を判定時に、音声や光による警報を行ってドライバに覚醒を促す車両用走行支援装置については数多くの提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ドライバの開眼状態に基づいて覚醒度を判定し、ドライバの覚醒度低下を判定時に、音像が移動する警報音を出力することによって、覚醒度が低下したドライバに対し、長時間、覚醒を促す技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３１５７９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、単に警報によってドライバの覚醒を促すだけでは、走行時の安全性を十分に確保することが困難な場合がある。
【０００６】
すなわち、ドライバが覚醒度低下状態から覚醒状態へと回復するまでの間は、ドライバの誤判断や操作遅れ等による誤操舵が発生し易く、このような誤操舵によって自車が車線を大きく逸脱してしまう等の虞がある。特に、上述のように警報音の音像を移動させた場合には、低覚醒状態から回復した瞬間のドライバの意識が音像の移動方向に注がれることがあり、警報音が却ってドライバの誤操舵を招く虞があるため、車線逸脱等に対する十分な対策が必要となる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバの覚醒度低下時の不適切な操舵を走行に反映させることなく、ドライバの覚醒を促すことのできる車両用走行支援装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との関係を任意に設定可能な操舵機構を備えた車両用走行支援装置であって、ドライバの覚醒度を判定する覚醒度判定手段と、上記覚醒度判定手段でドライバの覚醒度低下を判定時に、ドライバの覚醒を促す警報制御を行う警報制御手段と、少なくとも上記警報制御手段による警報制御時に、上記転舵輪を上記操舵ハンドルの操舵角とは独立して転舵制御する転舵制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１は車両用走行支援装置の要部を示す概略構成図、図２は制御装置の要部を示す機能ブロック図、図３は走行支援制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００１０】
図１において、符号１は電動パワーステアリング装置の操舵機構を示す。この操舵機構１は、ドライバからの操舵入力を行う操舵機構部２と、転舵輪５，５を転舵させる転舵機構部３とを有し、これらが所定に連動制御されることにより、いわゆるステアバイワイヤ方式の電動パワーステアリング装置が実現される。
【００１１】
操舵機構部２は、操舵ハンドル６と、操舵ハンドル６に連結された操舵軸７と、操舵軸７の中途に同軸的に組み込まれた反力付与手段としての反力モータ８とを有して構成されている。反力モータ８は後述する制御装置（以下、ＥＣＵと称す）３０によって駆動制御され、反力モータ８の駆動力は、操舵軸７を介して、操舵ハンドル６に伝達されるようになっている。
【００１２】
転舵機構部３は、車体の左右方向に延びて配置されたラック軸１０と、このラック軸１０の両端にタイロッド１１，１１を介してそれぞれ連結されたナックルアーム１２，１２とを有して構成され、各ナックルアーム１２，１２には転舵輪５，５がそれぞれ連結されている。
【００１３】
ラック軸１０は、ハウジング１３を介して、車体の左右方向に移動自在に支持されている。このラック軸１０にはラックギヤ１４が設けられており、ラックギヤ１４にはピニオンギヤ１５が噛合されている。また、ピニオンギヤ１５にはピニオン軸１６が連結されており、このピニオン軸１６の中途には転舵モータ１７が同軸的に組み込まれている。転舵モータ１７はＥＣＵ３０によって駆動制御され、転舵モータ１７の駆動力は、ピニオン軸１６、ピニオンギヤ１５、及びラックギヤ１４を介してラック軸１０に伝達され、転舵輪５，５を転舵するようになっている。
【００１４】
なお、図中符号２０は、操舵軸７とピニオン軸１６との間に介装されるクラッチ機構部であり、このクラッチ機構部２０は、反力モータ８や転舵モータ１７の故障時（フェール時）等にＥＣＵ３０によって締結制御される。
【００１５】
図示のように、ＥＣＵ３０には、ドライバによる操舵ハンドル６の操舵角を検出する操舵角センサ５０、ドライバによる操舵ハンドル６の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ５１、転舵輪５，５の転舵角（車輪角）を検出する車輪角センサ５２、路面から転舵輪５，５への反力トルクを検出する反力トルクセンサ５３、及び、車速センサ５４が接続されている。そして、ＥＣＵ３０は、これら各センサの入力に基づいて反力モータ８及び転舵モータ１７を所定の関係で駆動制御する。すなわち、ＥＣＵ３０は、設定された任意の関係に基づいて、操舵機構部２と転舵機構部３とを連動制御（ステアバイワイヤ制御）する。
【００１６】
また、ＥＣＵ３０には、車外監視手段としての車外監視装置５６が接続され、車外監視装置５６から自車前方の左右車線情報等が入力される。ここで、車外監視装置５６は、例えば、車外の対象を異なる視点で撮像するステレオカメラを有して構成され、周知のステレオ画像処理によって左右車線や立体物等の車外情報を３次元的に認識するものである。なお、車外監視装置５６は、上述のステレオカメラを用いたものに限定されるものではなく、例えば、単眼カメラやレーザ・レーダ等を用いたものであってもよいことは勿論である。車外監視装置５６で認識された車外情報が入力されると、ＥＣＵ３０は、この入力情報に基づいてドライバの覚醒度を判定する。そして、ドライバの覚醒度低下を判定すると、覚醒度回復を判定するまでの間、操舵機構部２と転舵機構部３との連動制御を中止し、車外監視装置５６に基づき自車走行路を認識し、これに沿って転舵機構部３を転舵制御（キープレーン制御）するとともに、操舵機構部２を用いてドライバの覚醒を促す警報制御を行う。
【００１７】
すなわち、ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータとその周辺機器を中心に構成され、これらにより、覚醒度判定部３１、自車走行路設定部３２、操舵反力トルク算出部３３、反力モータ制御量算出部３４、舵角制御量算出部３５、及び、転舵モータ制御量算出部３６の各機能部を実現する（図２参照）。そして、これら各機能部によって、ＥＣＵ３０は、覚醒度判定手段、警報制御手段、転舵制御手段としての各機能を実現する。
【００１８】
覚醒度判定部３１は、例えば、左右車線に対する車両位置の関係から自車の車幅方向の動作量を連続して検出し、検出した動作量を周波数変換することにより各周波数成分パワーを求め、各周波数成分パワーに基づいてドライバの覚醒度の低下を判定する（詳細については、例えば特開２００２−１５４３４５号公報参照）。
【００１９】
ここで、覚醒度判定部３１での覚醒度低下の判定は、上述のような車両挙動に基づく判定に代えて、例えば、瞬き、脳波、或いは、皮膚電位活動等のドライバの生理的変化を監視するドライバ監視装置５７の監視結果に基づいて行ってもよい。
【００２０】
また、覚醒度判定部３１は、覚醒度低下を判定した後に行う覚醒度回復の判定を、上述の車両挙動やドライバの生理的変化等に基づいて行ってもよいが、その他、各種ドライバ操作に基づいて行うことも可能である。一例として、覚醒度判定部３１は、ＥＣＵ３０に別途接続された覚醒度低下判定解除スイッチ５５等のスイッチ操作を検出したとき、ドライバの覚醒度回復を判定してもよい。また、覚醒度判定部３１は、例えば、キープレーン制御時の転舵輪５，５の転舵方向と一致する方向にドライバの適正な操舵入力を検出したとき、ドライバの覚醒度回復を判定してもよい。すなわち、覚醒度判定部３１は、例えば、キープレーン制御時に舵角制御量算出部３５で算出される舵角制御量（後述する）に対して、操舵角センサ５０で検出されたドライバの操舵角が所定に一致した場合に、ドライバの覚醒度回復を判定してもよい。
【００２１】
自車走行路設定部３２は、例えば、車外監視装置５６で検出された左右車線情報が入力され、これら車線情報に基づいて自車走行路を設定する。具体的には、自車走行路設定部３２は、例えば、左右車線の中心位置に沿って自車走行路を設定する。
【００２２】
操舵反力トルク算出部３３は、操舵トルクセンサ５１で検出されたドライバの操舵トルク、反力トルクセンサ５３で検出された路面からの反力トルク、及び、車速センサ５４で検出された車速が入力され、これらに基づいて操舵ハンドル６に付与する操舵反力トルクを算出する。
【００２３】
反力モータ制御量算出部３４は、操舵反力トルク算出部３３で算出された操舵反力トルクが入力され、この操舵反力トルクに基づいて反力モータ制御量を算出し、反力モータ８を駆動制御する。
【００２４】
また、反力モータ制御量算出部３４には、覚醒度判定部３１によるドライバの覚醒度判定結果が入力される。そして、覚醒度判定部３１からドライバの覚醒度低下の判定結果が入力されると、反力モータ制御量算出部３４は、操舵反力トルクに基づく反力モータ制御量の算出を中止し、所定の振幅及び振動数で操舵ハンドル６を振動させるための反力モータ制御量を算出する。すなわち、覚醒度判定部３１によるドライバの覚醒度低下判定時に、反力モータ制御量算出部３４は、反力モータ８を通じて操舵ハンドル６を振動させることで、ドライバに対して覚醒を促す警報制御を行う。
【００２５】
ここで、ドライバに対する違和感を低減するため、警報時には、操舵ハンドル６の振動方向を転舵輪５，５の転舵方向に一致させることが好ましく、さらに、操舵ハンドル６の振動量（警報量）を自車走行路からの自車の逸脱状態に応じて変化させることが好ましい。このような制御は、例えば、反力モータ制御量算出部３４に、キープレーン制御時の舵角制御量を舵角制御量算出部３５から入力し、この舵角制御量に対応させて反力モータ制御量を可変に設定することで可能となる。
【００２６】
舵角制御量算出部３５は、操舵角センサ５０で検出されたドライバの操舵角、車輪角センサ５２で検出された転舵輪５，５の転舵角、及び、車速センサ５４で検出された車速が入力され、これらに基づいて転舵輪５，５の舵角制御量を算出する。すなわち、舵角制御量算出部３５は、ドライバの操舵角、転舵輪５，５の転舵角、及び、車速に基づき、転舵機構部３を操舵機構部２との間でステアバイワイヤ制御するための舵角制御量を算出する。
【００２７】
また、舵角制御量算出部３５には、覚醒度判定部３１によるドライバの覚醒度判定結果が入力されるとともに、自車走行路設定部３２で設定された自車走行路情報が入力される。そして、覚醒度判定部３１からドライバの覚醒度低下の判定結果が入力されると、舵角制御量算出部３５は、ステアバイワイヤ制御用の舵角制御量の算出を中断し、自車走行路に沿って自車を走行制御するキープレーン制御用の舵角制御量を算出する。すなわち、舵角制御量算出部３５は、ドライバの覚醒度低下時に、ドライバの操舵角から独立して転舵輪５，５を自動制御するための舵角制御量を、自車走行路情報、転舵輪５，５の転舵角、及び、車速に基づいて算出する。
【００２８】
転舵モータ制御量算出部３６は、舵角制御量算出部３５で算出された舵角制御量が入力され、この舵角制御量に基づいて転舵モータ制御量を算出し、転舵モータ１７を駆動制御する。
【００２９】
次に、ＥＣＵ３０で実行される走行支援制御ルーチンについて、図３のフローチャートを参照して説明する。
このルーチンは設定時間毎に実行されるもので、ルーチンがスタートすると、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１０１で、ドライバの覚醒度の判定を行い、ドライバが覚醒状態にあると判定した場合にはステップＳ１０８に進む。
【００３０】
一方、ドライバが覚醒度低下状態にあると判定してステップＳ１０１からステップＳ１０２に進むと、ＥＣＵ３０は、操舵機構部２及び転舵機構部３に対するステアバイワイヤ制御を解除し、ステップＳ１０３において、自車走行路に沿って自車を走行制御するキープレーン制御を転舵機構部３を通じて実行し、ステップＳ１０４において、ドライバに覚醒を促す警報制御を操舵機構部２を通じて実行した後、ステップＳ１０５に進む。
【００３１】
そして、ステップＳ１０５において、ＥＣＵ３０は、ドライバの覚醒度の判定を行い、ドライバが未だ覚醒度低下状態にあると判定した場合にはステップＳ１０３に戻る。
【００３２】
一方、ドライバが覚醒度低下状態から覚醒状態へと回復したと判定してステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、ＥＣＵ３０は、転舵機構部３を通じたキープレーン制御を解除し、ステップＳ１０７において、操舵機構部２を通じた警報制御を解除した後、ステップＳ１０８に進む。
【００３３】
ステップＳ１０１或いはステップＳ１０７からステップＳ１０８に進むと、ＥＣＵ３０は、操舵機構部２及び転舵機構部３に対するステアバイワイヤ制御を実行した後、ルーチンを抜ける。
【００３４】
このような実施の形態によれば、ドライバの覚醒度低下を判定してドライバに覚醒を促す警報制御を行う際に、操舵ハンドル６の操舵角とは独立して転舵輪５，５を転舵制御することにより、覚醒度低下時のドライバによって不適切な操舵入力が行われた場合にも、このような誤操舵が走行に反映されることを防止し、走行時の安全性を確保することができる。
【００３５】
この場合、車外監視装置５６で検出した車外情報に基づいて自車走行路を設定し、ドライバの覚醒度低下に対する警報時に、自車走行路に沿って転舵輪５，５を転舵制御することにより（すなわち、キープレーン制御することにより）、車線逸脱等を効果的に防止することができる。
【００３６】
また、警報制御時に操舵ハンドル６の操舵角とは独立して転舵輪５，５を転舵制御することにより、操舵ハンドル６をドライバ覚醒のための警報に用いることができ、ドライバへの警報を操舵ハンドル６の振動によって行うことにより、触覚的な刺激を用いて確実にドライバの覚醒を促すことができる。
【００３７】
また、操舵ハンドル６の振動によってドライバへの警報を行う際に、操舵ハンドル６の振動方向を転舵輪５，５の転舵方向に一致させることにより、警報によるドライバへの違和感を低減することができる。
【００３８】
さらに、操舵ハンドル６の振動によってドライバへの警報を行う際に、操舵ハンドル６の振動量を自車走行路からの自車の逸脱状態に応じて変化させることにより、警報によるドライバへの違和感を低減することができる。
【００３９】
また、ドライバの覚醒度判定において、キープレーン制御時の転舵輪５，５の転舵方向と一致する方向にドライバの適正な操舵入力を検出した場合に、ドライバの覚醒度低下状態からの回復を判定することにより、より精度の高いドライバの覚醒度判定を実現することができる。すなわち、覚醒度低下状態からの回復の判定にドライバの操舵入力を用いることにより、ドライバの覚醒時の意志を直接的に判定に反映させることができ、覚醒度の判定精度を向上することができる。
【００４０】
なお、本発明において、ドライバの覚醒を促す警報は操舵ハンドル６の振動に限定されるものではなく、例えば、図１に破線で示すようにＥＣＵ３０に警報装置５８を接続し、警報装置５８から音声や光等を出力することでドライバに覚醒を促してもよく、また、これら音声や光等の警報を操舵ハンドル６の振動と組み合わせてもよいことは勿論である。
【００４１】
また、車外監視装置等を有していない車両等においても、転舵機構部３を僅かな時間だけ操舵機構部２から切り離し（すなわち、ステアバイワイヤ制御を中断し）、その間に操舵ハンドル６を振動させてドライバへの警報を行うことが可能である。この場合、転舵機構部３の転舵制御は、走行に差し支えない程度の短時間中断してもよいし、例えば、車両のヨーレート等に基づいて適宜行ってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ドライバの覚醒を促す警報制御時に操舵ハンドルの操舵角とは独立して転舵輪を制御することにより、ドライバの覚醒度低下時の不適切な操舵を走行に反映させることなく、ドライバの覚醒を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用走行支援装置の要部を示す概略構成図
【図２】制御装置の要部を示す機能ブロック図
【図３】走行支援制御ルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
１  …  操舵機構
２  …  操舵機構部
３  …  転舵機構部
５  …  転舵輪
６  …  操舵ハンドル
８  …  反力モータ（反力付与手段）
３０  …  制御装置（覚醒度判定手段、警報制御手段、転舵制御手段）
５６  …  車外監視装置（車外監視手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005041308.tif 000005