(57)【要約】【課題】  ドライバーからの操舵入力がステアリングホイールにあった場合、速やかに自動操舵モードを解除しドライバーによる手動操舵モードへの切り換えを実行し、ドライバーが違和感を覚えて過剰な操作を行い車両の挙動を乱すことを防止できる方法及び装置を提供すること。【解決手段】  ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握っていることを、操舵入力手段の入力部とそれに付随する質量、あるいは、慣性モーメントが増加したことによる特徴変化で検出し、握っていることの検出結果に基づいて自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作を行うことを特徴とする車両用操舵装置。【選択図】  図３
2017007484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバーによる操舵を検出する操舵入力手段と、走行制御を実行する走行制御装置と、操舵入力手段に入力された操舵、あるいは、走行制御装置の計算する操舵位置に基づいて自動車のタイヤの操舵を行う操舵手段とを備え、ドライバーによる操舵に基づく手動操舵モードと走行制御装置の計算結果に基づく自動操舵モードでの動作を行える車両用操舵装置であって、
ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握っていることを、操舵入力手段の入力部とそれに付随する質量、あるいは、慣性モーメントが増加したことによる特徴変化で検出し、握っていることの検出結果に基づいて自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作を行うことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、
特徴変化とは、操舵入力手段の入力部とそれに付随する部分の周波数領域における振動の特徴が周波数の低くなる方向にシフトする変化であることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１において、
特徴変化とは、操舵トルクセンサーの出力データの周波数領域における振動の特性が周波数の低くなる方向にシフトする変化であることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１において、
特徴変化とは、操舵入力手段の入力部とそれに付随する部分の動作データを特定周波数領域のみを通過させるフィルターに通した後の強度の変化であることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１において、
特徴変化とは、操舵入力手段の入力部とそれに付随する部分の動作データを特定周波数領域のみを通過させるフィルターに通した後の強度の変化であり、フィルターの特性を決定するパラメーターを運転者に応じて調整することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項１において、
特徴変化とは、操舵入力手段の入力部とそれに付随する部分の動作データを特定周波数領域のみを通過させるフィルターに通した後の強度の変化であり、フィルターの特性を決定するパラメーターを運転者に応じて自動的に調整することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項７】
請求項１において、
特徴変化とは、操舵入力手段の入力部とそれに付随する部分の動作データを特定周波数領域のみを通過させるフィルターに通した後の強度の変化であり、フィルターの特性を決定するパラメーターをシートに設けられた体重センサーあるいは、シートベルト引き出し量に基づき運転者の体格を判断して自動的に調整することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項８】
請求項１において、
特徴変化とは、操舵入力手段の入力部とそれに付随する部分の動作データから物理モデルを用いて計算によって求めた可動部の推定質量の変化であることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項９】
請求項１において、
特徴変化の検出を、操舵トルクセンサーの出力データの周波数領域における振動の特徴から検出する方式と  
ステアリングホイールの回転位置情報の周波数領域における振動の特徴から検出する方式の両方を搭載し、一方に異常が生じた場合には他方を用いて切り換え動作の制御を継続することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１０】
請求項１において、
ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握っていることの検出結果に基づいておこなう自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作では、まず、準備期間に入り、準備期間では自動操舵を継続しつつ、手動操舵モードに切り換える条件を自動操舵モードの場合より緩い設定とすることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１１】
請求項１において、 
手動操舵モードに切り換える条件は操舵トルクが所定のしきい値を超えることであり、ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握っていることの検出結果に基づいておこなう自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作では、まず、準備期間に入り、準備期間では自動操舵を継続しつつ、手動操舵モードに切り換える操舵トルクのしきい値を自動操舵モードの場合に手動操舵モードに切り換えるしきい値より低いトルク設定とすることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１２】
請求項１において、 
ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握っていることの検出結果に基づいておこなう自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作では、まず、準備期間に入り、準備期間では操舵入力手段の入力部とそれに付随する質量、あるいは、慣性モーメントが増加したことによる特徴変化が検出しやすいように、操舵入力手段に加振力あるいは加振トルクを加えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１３】
請求項１において、 
ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握ったと判断されたとき、自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作では、判断後すぐに手動操舵モードに切り換えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１４】
請求項１において、 
ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握ったと判断されたとき、自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作で、準備モードに入り、準備モードでは自動操舵を継続しつつ、自動操舵のモータートルクを減少させることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１５】
請求項１において、車両が自動駐車制御中であることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１６】
請求項１において、ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握ったと判断され、かつ、ドライバーによるブレーキ操作が行われたとき、自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作では、すぐに手動操舵モードに切り換えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１７】
ドライバーによる操舵を検出する操舵入力手段と、走行制御を実行する走行制御装置と、操舵入力手段に入力された操舵、あるいは、走行制御装置の計算する操舵位置に基づいて自動車のタイヤの操舵を行う操舵手段とを備え、ドライバーによる操舵に基づく手動操舵モードと走行制御装置の計算結果に基づく自動操舵モードでの動作を行える車両用操舵装置であって、
自動操舵モードで動作しているとき、ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握っていることを検出した場合、準備期間に入り、準備期間では自動操舵を継続しつつ、手動操舵モードに切り換える条件を自動操舵モードの場合より緩い設定とすることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１８】
請求項１７において、 
手動操舵モードに切り換える条件は操舵トルクが所定のしきい値を超えることであり、緩い設定とは手動操舵モードに切り換える操舵トルクのしきい値を低いトルク設定とすることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１９】
請求項１７において、 
準備期間では操舵入力手段の入力部とそれに付随する質量、あるいは、慣性モーメントが増加したことによる特徴変化が検出しやすいように、操舵入力手段に加振力あるいは加振トルクを加えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２０】
請求項１８において、 
準備期間で、手動操舵モードに切り換える条件は操舵トルクの振幅が所定のしきい値より小さくなることとすることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動操舵機能を持つ車両操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００２−２００９８５号公報（特許文献１）がある。この公報には、出力軸の回転角が入力軸の回転角よりも先に変化し、かつ、一定時間内における入力軸の回転角の変化量が所定値以下であれば、ドライバーがステアリングホイールから手を放したと判断されて、車両が道路上の車線に沿って走行するようにステアリング機構を自動操舵する自動操舵モードにされる。
【０００３】
そして、自動操舵が行われている状態で、入力軸の回転角が出力軸の回転角よりも先に変化すれば、ドライバーによってステアリングホイールが操作されたと判断され、ドライバーによるステアリングホイールの操作に基づいて電動モーターを駆動し、電動モーターから発生されるトルクをステアリング機構に与えて操舵補助を行うアシストモードに切り換えられる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】２００２−２００９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、自動操舵モードからドライバーによるステアリングホイールが操作される手動操舵モード（アシストモード）への切り換え判断が成されるには、出力軸と入力軸の回転角度に変化量が観測される大きさの操舵トルクがステアリングホイールに入力されることが必要となる。ここで、ステアリングホイール操作初期の操舵トルクが小さい段階では、出力軸と入力軸の回転角度に十分な変化量が観測される状態に至らないため、切り換えが実施されない。
【０００６】
すなわち、ドライバーがステアリングホイールを操作しているにもかかわらず、自動操舵モードが継続されてしまうこととなる。このため、ドライバーが違和感を覚え過剰な操作を行い車両の挙動を乱してしまうため、安全な走行ができない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ドライバーからの操舵入力がステアリングホイールにあった場合、速やかに自動操舵モードを解除しドライバーによる手動操舵モードへの切り換えを実行し、ドライバーが違和感を覚えて過剰な操作を行い車両の挙動を乱すことを防止できる方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば本発明の特徴は、以下の通りである。
【０００９】
ドライバーによる操舵を検出する操舵入力手段と、走行制御を実行する走行制御装置と、操舵入力手段に入力された操舵、あるいは、走行制御装置の計算する操舵位置に基づいて自動車のタイヤの操舵を行う操舵手段とを備え、ドライバーによる操舵に基づく手動操舵モードと走行制御装置の計算結果に基づく自動操舵モードでの動作を行える車両用操舵装置であって、
ドライバーが、操舵入力手段の入力部を握っていることを、操舵入力手段の入力部と、それに付随する質量、あるいは、慣性モーメントが増加したことによる特徴変化で検出し、握っていることの検出結果に基づいて自動操舵モードと手動操舵モードの切り換え動作を行う工程、を持つ車両の操舵装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自動操舵モードで制御されている最中にドライバーからの操舵入力がステアリングホイールにあった場合、速やかに自動操舵を解除し手動操舵に切り換えることを実現でき、ドライバーが違和感を覚えて過剰な操作を行い車両の挙動を乱すことを防止できる装置を提供できる。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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施例の前輪操舵システムの構成図の例である。
【図２】操舵コントローラーの内部の処理ブロック図の例である。
【図３】自動操舵モードから手動操作モードへの切り換えフローの例である。
【図４】ドライバーがステアリングホイールを握っていない場合のステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度３０１の例である。
【図５】ドライバーがステアリングホイールを握っている場合のステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度３０２の例である。
【図６】ドライバーがステアリングホイールを握っている場合と握っていない場合のステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度の比較の例である。
【図７】ステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度の変化とバンドパスフィルター特性３０３の関係の例である。
【図８】ステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度の変化とローパスフィルター特性３０４の関係の例である。
【図９】操舵コントローラーの内部の処理ブロック図の例である。
【図１０】自動操舵モードから手動操作モードへの切り換えフローの例である。
【図１１】操舵トルクと操舵トルクしきい値の変化と切り換えのタイミングを示した図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施例を用いて本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１３】
本実施例では、普通乗用車の前輪操舵システムの例について、図１から図８を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本実施例の前輪操舵システムの構成図の例である。
【００１５】
前輪操舵システムは、操舵入力手段１、操舵手段２、左ナックル３Ｌ１、右ナックル３Ｒ１、左タイヤ３Ｌ、右タイヤ３Ｒ、走行制御装置４、を有する。操舵入力手段１は、乗用車の車体に回転自由に取り付けられたステアリングホイール１Ａ、トルクセンサー１Ｂ、連結シャフト１Ｃから成る。操舵手段２は、操舵コントローラー２Ａ、操舵機構２Ｂ、下部連結シャフト２Ｃから成る。また、操舵機構２Ｂはインバーター・モーター２Ｂ１を含み、操舵機構の出力部はラックエンド２Ｂ２である。
【００１６】
前輪操舵システムは、ドライバーの操舵操作に基づく転舵動作（手動操舵モード）と走行制御装置の指令に基づく転舵動作（自動操舵モード）の両方の動作を行う。
【００１７】
手動操舵モードの場合、操舵入力手段は、ステアリンホイール１Ａで受けたドライバーによる操舵の回転運動を連結シャフト、トルクセンサー、下部連結シャフトと伝達し、操舵手段２の操舵機構２Ｂに受け渡す。また、トルクセンサーは、操舵トルクを検出し、操舵力信号として出力する。操舵手段２は、操舵機構２Ｂに入力された操舵の回転運動を内部の図示しないラックアンドピニオン機構によってラックエンド２Ｂ２の並進運動に変換して出力する。右ナックル３Ｒ１および左ナックル３Ｌ１は、乗用車の車体に回転自由に取り付けられていて、ラックエンドの並進運動を受けて自身が回転する。右タイヤ３Ｒおよび左タイヤ３Ｌはそれぞれ、右ナックル、左ナックルに取り付けられているので、ナックルの回転によりそれぞれのタイヤが転舵し、転舵動作が行われる。
【００１８】
操舵コントローラー２Ａは、トルクセンサー１Ｂからの操舵力信号（操舵トルクの値）を受ける。手動操舵モードでは、前輪操舵システムは、操舵ドライバーの操舵を電気モーターによるトルクでアシストする動作を行うので、操舵コントローラーは、操舵力信号と自動車の走行速度などより適切なモータートルクを計算し、目標操舵力として出力する。
【００１９】
インバーター・モーター２Ｂ１は、目標操舵力を受け、目標操舵力と等しい大きさの操舵力が得られるように電気モーターに印加する電圧を調整してモータートルクを発生させ、出力する。操舵機構２Ｂは、モータートルクを受け、内部の図示しないボールねじ機構によってラックエンドへの並進力に変換し、その並進力でラックエンドの並進運動を得て出力する。
【００２０】
すなわち、ラックエンドの並進運動は、ドライバーによる操舵トルクとモータートルクの双方の合計トルクによって成される。よって、ドライバーの操舵動作がモーターによりアシストされる動作となる。
【００２１】
自動操舵モードでは、ドライバーはステアリングホイールを握っておらず、手動操舵モードのようなステアリングホイールへの回転入力は無いとする。走行制御装置４は、図示しない他のシステムやセンサーからの情報を受け、車両が所望の走行となるために必要な操舵（目標操舵角）を決定し出力する。自動操舵モードでは、前輪操舵システムは、目標操舵角に実操舵角が一致するように調整する動作を行うので、操舵コントローラーは、目標操舵角と実操舵角と車両の走行速度などを受けて、目標操舵角と実舵角の差が無くなるようにモータートルクを計算し、目標操舵力として出力する。
【００２２】
インバーター・モーターは、目標操舵力を受けて、手動操舵モードの場合と同様に、モータートルクを発生させ出力する。操舵機構２Ｂは、モータートルクを受け、内部の図示しないボールねじ機構によってラックエンド方向の並進力に変換し、並進力でラックエンドの並進運動を得て出力する。以下、手動操モードの場合と同様に、右ナックル３Ｒ１および左ナックル３Ｌ１が回転し、右タイヤ３Ｒおよび左タイヤ３Ｌが転舵して、タイヤの舵角（実舵角）は走行制御装置で計画された車両の走行に必要な舵角となり、自動操舵による動作が行われる。
【００２３】
ここで、自動操舵による動作を行っている最中にドライバーが自動操舵の解除を要求する場合、ドライバーがステアリングホイールを回転させて意図する車両運動を得ようとする場合がある。よって、前輪操舵システムは、自動操舵による動作を行っている最中にステアリングホイールに入力が与えられた場合、自動操舵モードを中止し手動操舵モードに移行する機能を持つ必要がある。
【００２４】
ステアリングホイールへの入力を検知するため方法は、従来の例では、出力軸と入力軸の回転角度に変化量が観測される大きさの操舵トルクがステアリングホイールに入力されることが必要となるので、ステアリングホイール操作初期の操舵トルクが小さい段階では、出力軸と入力軸の回転角度に十分な変化量が観測される状態に至らないため、切り換えが実施されない。
【００２５】
すなわち、ドライバーがステアリングホイールを操作しているにもかかわらず、自動操舵モードが継続されてしまうこととなるため、ドライバーが操舵動作を行ってから自動操舵の解除に至るまでに時間がかかる。このため、ドライバーはステアリングホイールの操作に抵抗（違和感）を覚え、抵抗があるためさらに大きな力でステアリングホイールを操作することがある。そのため、自動操舵解除後に勢いあまってステアリングホイールを過剰操作してしまい、結果として車両の挙動を乱してしまうことがある。
【００２６】
本実施例ではステアリングホイールへの入力を検知するため方法として、ステアリングホイールをドライバーが握ったことを感知する処理を操舵コントローラー内に持ち、ドライバーがステアリングホイールを握ったことでステアリングホイールへの入力があると検知し、自動操舵モードを中止し手動操舵モードに移行する。
【００２７】
これにより、ドライバーがステアリングホイールを握ったことにより手動操舵モードに移行できるのでドライバーが操舵動作を行ってから自動操舵の解除に至るまでに時間がかからず、ドライバーはステアリングホイールの操作に抵抗（違和感）を覚え無い。よって、ステアリングホイールを過剰に操作することも無い。よって、車両の挙動を乱してしまうことも防止できる。
【００２８】
図２は、操舵コントローラーの内部の処理ブロック図の例である。
【００２９】
操舵コントローラーは、走行制御装置で生成される目標操舵角と、車両走行速度やモーター回転角度、制御モード切り換え情報、ステアリングホイール回転角度情報などからなる車両情報と、トルクセンサーによる操舵力信号を受け、目標操舵力と、制御モードの切り換え状態を示す制御選択信号を出力する。
【００３０】
自動操舵制御部２Ａ１は、目標操舵角と車両情報を受けて、目標操舵角と実舵角の差が無くなるようにするモータートルクを計算し、目標操舵力として出力する。手動操舵制御部２Ａ２は、操舵力信号と車両情報を受けて、ドライバーの操舵をアシストする適切なモータートルクを計算し、目標操舵力として出力する。  
信号処理部２Ａ３は、操舵力信号を受けて、例えば、バンドパスフィルターを用いて所定の周波数領域の信号を抽出し、抽出した信号の強度を特徴量として出力する。
【００３１】
握り判断部２Ａ４は、バンドパスフィルターを通過した信号の強度である特徴量を受けて、例えば、特徴量が予め設定した握り判断しきい値以上となる状態が所定の時間以上継続した場合ドライバーがステアリングホイールを握っていると判断し、握り判定を出力する。
【００３２】
切り換え判断部２Ａ５は、握り判定と操舵力信号と車両情報を受けて、最終的に自動操舵制御と手動操舵制御のどちらを実行するか判断を行い、制御選択信号として出力する。
【００３３】
切り換え部２Ａ６は、自動操舵制御による目標操舵力と手動操舵制御による目標操舵力と制御選択信号を受けて、制御選択信号で指定された操舵制御部の信号を目標操舵力として出力する。
【００３４】
図３は、自動操舵モードから手動操作モードへの切り換えフローの例である。
【００３５】
以下、本実施例におけるステアリングホイールに入力が与えられた場合に自動操舵モードを中止し手動操舵モードに移行する動作を説明する。
【００３６】
自動操舵モードで制御フローＦ２０１においては、切り換え判断部２Ａ５は、車両情報に含まれる走行制御装置からの制御モード切り換え情報により自動操舵制御を行うことを指定されていて、出力の制御選択信号を自動操舵制御の選択としている。よって、切り換え部２Ａ６は、自動操舵制御部の結果の目標操舵力を選択している。したがって、操舵コントローラーは自動操舵制御部が計算した目標操舵力を出力している。
【００３７】
次に、ステアリングホイール握り検出フローＦ２０２において、信号処理部２Ａ３、握り判断部２Ａ４での処理を実行する。
【００３８】
信号処理部では、操舵力信号を受けて、それをバンドパスフィルターに通す。ここで、バンドパスフィルターの通過周波数域は、ステアリングホイール周りの共振周波数をおおよそ含まず、共振周波数よりもおおよそ低い周波数に設定されている。
【００３９】
つまり、ステアリングホイールは車両の振動やタイヤからの反力などの力を受けてわずかであるが振動をしていて、これが操舵力信号に観測されている。ドライバーがステアリングホイールを握ることによってステアリングホイール周りの慣性モーメントが増加すると、物理法則に基づきステアリングホイール周りの共振周波数が下がる。
【００４０】
すると、共振のピーク周波数は、バンドパスフィルターが通過させる周波数帯に移動してくるので、バンドパスフィルターを通過した信号の強度である特徴量は、ドライバーがステアリングホイールを握っていない場合は小さく、ドライバーがステアリングホイールを握っている場合は大きくなる。すなわち、信号処理部の出力は、ドライバーがステアリングホイールを握っている場合に強度の高い信号となる。
【００４１】
図４は、ドライバーがステアリングホイールを握っていない場合のステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度の例３０１である。
【００４２】
図５は、ドライバーがステアリングホイールを握っている場合のステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度の例３０２である。
【００４３】
図６は、ドライバーがステアリングホイールを握っている場合と握っていない場合の
ステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度の比較の例である。
【００４４】
図４、５、６の例で示すように、ドライバーのステアリングホイールの握りの状態によって、振動特性が変わり、振動特性で高い値を示す共振周波数は、ドライバーのステアリングホイールを握ることによって顕著にその周波数が低下する。
【００４５】
図７は、ステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度の変化と、共振周波数をおおよそ含まず、共振周波数よりもおおよそ低い周波数に設定したバンドパスフィルターの通過周波数特性３０３の関係の例である。
【００４６】
続く、握り判断部は、バンドパスフィルターを通過した信号の強度である特徴量を受けて、特徴量が予め設定した握り判断しきい値以上となる状態が所定の時間以上継続した場合にドライバーがステアリングホイールを握っていると判断し、握り判定ＹＥＳを出力する。しきい値以下の場合は握り判定ＮＯを出力する。
【００４７】
ドライバーがステアリングホイールを握っていない場合は、握り判定がＮＯとなり、自動操舵モードでの制御中フローＦ２０１に戻り自動操舵を継続する。
【００４８】
ドライバーがステアリングホイールを握っている場合は、握り判定がＹＥＳとなり、自動操舵解除確認フローＦ２０３に進む。
【００４９】
なお、信号処理部２Ａ３は、ドライバーがステアリングホイールを握るとステアリングホイール周りの共振周波数が下がるので、より低周波側にピークが移動する現象を検出できれば良いので、低周波側の振動を通過させるローパスフィルターを用いて構成することもできる（図８）。
【００５０】
なお、信号処理部２Ａ３は、ドライバーがステアリングホイールを握るとステアリングホイール周りの共振周波数が下がるので、例えば高速フーリエ変換を実行して操舵力信号の周波数特性を計算する処理を行うものであって、握り判断部２Ａ４は、フーリエ変換の結果から、共振周波数が変化することを捉えられる所定の周波数の振動強度を抽出し、特徴量とするものであっても良いし、フーリエ変換の結果から、共振ピーク周波数の振動数の変化を捉えて特徴量とするものであっても良い。
【００５１】
なお、信号処理部２Ａ３は、操舵力信号を受けて、例えばステアリングホイール周り慣性モーメント、あるいは質量を推定する計算を実施し、算出した慣性モーメント、あるいは質量を特徴量として出力するものであって、握り判断部２Ａ４は、特徴量を受けて、例えば、特徴量が予め設定した握り判断しきい値以上となる状態が所定の時間以上継続した場合ドライバーがステアリングホイールを握っていると判断し、握り判定を出力するものであっても良い。
【００５２】
なお、ステアリングホイール周りの共振の特性は、車両やドライバーの状態の変化によって変動するものであるので、信号処理部２Ａ３のバンドパスフィルターまたはローパスフィルターの特性パラメーターまたはフーリエ変換の結果を評価する所定の周波数などは、車両の走行履歴データを用いて学習機能により自動的に調整されるものであっても良いし、ドライバーの特徴、例えば、体格や性別、年齢などに応じて調整されるものであっても良い。また、シートに設けられた体重センサーあるいは、シートベルト引き出し量に基づき運転者の体格を判断して自動的に調整されるものであっても良い。
【００５３】
車両やドライバーの状態の変化に合わせて、フィルターの特性パラメーターまたはフーリエ変換の結果を評価する所定の周波数などを自動調整することで、ステアリングホイールを握っていることを検出する特徴量がより大きく観測されるので、より確実な握り判定を実施できる。
【００５４】
自動操舵解除確認フローＦ２０３では、切り換え判断部２Ａ５の処理を実行する。切り換え判断部は、握り判定と操舵力信号と車両情報を受けて、自動操舵制御と手動操舵制御のどちらを実行するかの判断を行い、制御選択信号を出力する。例えば、握り判定がＹＥＳの場合であっても、車両情報に含まれる走行制御装置からの信号で、手動操舵制御への移行が禁止されている場合は、自動操舵制御を継続する判断を行い、選択信号を自動操舵制御選択とする。
【００５５】
これにより、握り判断だけでなく車両のおかれている状況から総合的に操舵制御の選択を行うことで、最も適する制御モードを選択できるようになる。  
ここで、自動操舵モードを解除できない場合は、自動操舵モードでの制御中フローＦ２０１に戻り自動操舵を継続する。自動操舵モードの解除可能な場合は、制御モードの手動切り換えフローＦ２０４に進む。
【００５６】
制御モード切り換えフローＦ２０４では、切り換え部２Ａ６の処理を実行する。切り換え部は、自動操舵制御による目標操舵力と手動操舵制御による目標操舵力と制御選択信号を受けて、制御選択信号で指定された操舵制御部の信号を目標操舵力として出力する。ここで、選択信号として自動操舵制御選択から手動操舵制御選択に変更となった場合は、変更処理を実施し、手動操舵制御部による目標操舵力を出力するように切り換える。切り換えのあと、手動操舵モードで制御フローＦ２０５に進む。
【００５７】
なお、制御モード切り換えフローＦ２０４での切り換えの変更処理は、例えば、操舵コントローラーの制御周期１回で切り換える変更処理でも良いし、数十から数千周期の回数の内に徐々に切り換える変更処理でも良い。
【００５８】
なお、制御モード切り換えフローＦ２０４での切り換え変更処理は、例えば、直進走行時などでステアリングホイールに車両側から入力される反力が小さい場合は比較的短い時間で切り換え、旋回走行時などでステアリングホイールに車両側から入力される反力が大きい場合は比較的長い時間で切り換える変更処理でも良い。
【００５９】
なお、制御モード切り換えフローＦ２０４での切り換え変更処理は、例えば、切り換える間に自動操舵制御による目標操舵力と手動操舵制御による目標操舵力を混合して出力する処理を行っても良い。
【００６０】
なお、制御モード切り換えフローＦ２０４での切り換え変更処理は、例えば、切り換える間に、自動操舵制御による目標操舵力と手動操舵制御による目標操舵力を混合して出力する処理を行う場合、徐々にその混合比率を変更させる処理を行っても良い。
【００６１】
手動操舵モードで制御フローＦ２０５においては、切り換え部２Ａ６は、手動操舵制御部の結果の目標操舵力を選択し、操舵コントローラーは手動操舵制御部が計算した目標操舵力を出力する。
【００６２】
このようにして、本発明の一実施形態による普通乗用車の前輪操舵システムは、自動操舵モードでの制御中にドライバーからの操舵入力を、ドライバーによるステアリングホイールの握りの検出で判断することで、ステアリングホイール操作初期の操舵トルクが小さい段階で自動操舵の解除処理を開始することができ、ドライバーが操舵動作を行ってから自動操舵の解除に至るまでに時間がかからず、速やかに自動操舵モードを解除しドライバーによる手動操舵モードへの切り換えを実行し、ドライバーが違和感を覚えて過剰な操作を行い車両の挙動を乱すことを防止できる。
【００６３】
なお、本実施例ではトルクセンサーが測定する操舵トルクの値を用いているが、ステアリングホイールの回転角度情報の値を用いる処理であっても良いし、モーターの取り付けられている回転角センサーの値を用いる処理であっても良いし、これらを組み合わせて用いる処理であっても良い。ステアリングホイールの回転角度情報の値を用いる処理やモーターの取り付けられている回転角センサーの値を用いる処理とすることで、トルクセンサーが故障した場合にも本実施例の制御を実行することができる。
【００６４】
なお、図中、動力源であるバッテリや給電の配線などは図示していない。
また、自動車の走行速度、モーターローターの位置などを検出するセンサーや配線などは図示していない。
【００６５】
なお、本実施例では、車両の振動やタイヤからの反力などの力を受けて発生するステアリングホイールの振動を観測する構成としたが、操舵コントローラーでモーターあるいはステアリングホイールの加振装置あるいはステアリングホイールの反力生成装置を駆動して故意に振動を発生させ、その結果観測されるステアリングホイールの振動を観測する構成であっても良い。故意に振動を発生させることで、ステアリングホイールを握っていることを検出する特徴量がより大きく観測されるので、より確実な握り判定を実施できる。
【００６６】
なお、操舵入力手段はステアリングホイールとしたが、ジョイススティックやレバー等のドライバーが手で握るものであれば、どのような形態でも良い。
【００６７】
なお、操舵装置はステアリングホイールの回転を操舵手段の操舵機構に入力する構成を示したが、ステアリングホイールと操舵機構を機械的に連結せずにトルクセンサーの検出した操舵トルクに基づいて電気モーターのトルクを制御し、電気モーターのトルクのみで転舵を行うステア・バイ・ワイヤの構成であっても良い。  
なお、本実施例では手動操作モードへの切り換えを操舵トルクなどのステアリングシステム内の信号から判断するとしたが、他のシステム、例えばブレーキシステムの操作入力等を参照して、手動操作モードへの切り換えを判断しても良い。
【００６８】
なお、本実施例の前輪操舵システムにおける自動操舵の解除機能が正常にはたらいていることを確認する方法として、ステアリングホイールにばねなどを用いて回転トルクを与えた場合とステアリングホイールに質量を負荷してからばねなどを用いて回転トルクを与えた場合の両者の解除タイミングを比較し、量を負荷してからばねなどを用いて回転トルクを与えた場合の方が解除に至る時間が短いことをもって正常に作動していると判断することができる。
【００６９】
以上、本実施の形態によれば、自動操舵機能を持つ車両操舵装置に関して、自動操舵による運転を行っている最中にドライバーが自動操舵の解除を、ステアリングホイールを回転させて要求する場合であっても速やかに自動操舵を解除し手動操舵に切り換え、ドライバーが違和感を覚えて過剰な操作を行い車両の挙動を乱すことを防止できる装置を提供することができる。
【実施例２】
【００７０】
以下、本発明の第二の実施の形態に係る普通乗用車の前輪操舵システムの例について、図９から図１１を用いて説明する。
【００７１】
実施例１と同様の構成である部分の説明は省略し、本実施例の特徴的な部分について、まずその構成を説明する。
【００７２】
図９は、操舵コントローラーの内部の処理ブロック図の例である。
【００７３】
操舵コントローラーは、走行制御装置で生成される目標操舵角と、車両走行速度やモーター回転角度、制御モード切り換え情報、ステアリングホイール回転角度情報などからなる車両情報と、トルクセンサーによる操舵力信号と握り判定信号を受け、目標操舵力と、制御モードの切り換え状態を示す制御選択信号を出力する。
【００７４】
自動操舵制御部２Ａ１は、目標操舵角と車両情報を受けて、目標操舵角と実舵角の差が無くなるようにするモータートルクを計算し、目標操舵力として出力する。手動操舵制御部２Ａ２は、操舵力信号と車両情報を受けて、ドライバーの操舵をアシストする適切なモータートルクを計算し、目標操舵力として出力する。  
切り換え判断部２Ａ５は、握り判定と操舵力信号と車両情報を受けて、最終的に自動操舵制御と手動操舵制御のどちらを実行するか判断を行い、制御選択信号として出力する。
【００７５】
切り換え部２Ａ６は、自動操舵制御による目標操舵力と手動操舵制御による目標操舵力と制御選択信号を受けて、制御選択信号で指定された操舵制御部の信号を目標操舵力として出力する。
【００７６】
なお、ここで握り判定信号は外部から供給されるとしたが、これに限定するものでは無く、操舵コントローラー内部で計算を行って握り判定信号を算出しても良い。
【００７７】
図１０は、自動操舵モードから手動操作モードへの切り換えフローの例である。
【００７８】
図１１は、本実施例の自動操舵モードから手動操作モードへの切り換えにおける、操舵力信号による操舵トルクと操舵トルクしきい値の変化と切り換えのタイミングを示した図の例である。なお、図１１の横軸は時間、縦軸はトルク値である
以下、本実施例におけるステアリングホイールに入力が与えられた場合に自動操舵モードを中止し手動操舵モードに移行する動作を説明する。
【００７９】
自動操舵モードで制御フローＦ３０１においては、切り換え判断部２Ａ５は、車両情報に含まれる走行制御装置からの制御モード切り換え情報により自動操舵制御を行うことを指定されていて、出力の制御選択信号を自動操舵制御の選択としている。よって、切り換え部２Ａ６は、自動操舵制御部の結果の目標操舵力を選択している。したがって、操舵コントローラーは自動操舵制御部が計算した目標操舵力を出力している。（図１１の自動操舵の区間）
次に、ステアリングホイール握り検出フローＦ３０２からは、切り換え判断部２Ａ５の処理を実行する。切り換え判断部は、握り判定を受けて、自動操舵モードから、手動操舵モードに移る条件となる操舵トルクしきい値を設定する。すなわち、ドライバーがステアリングホイールを握っていない判断の場合は、通常の値（誤作動による自動操舵モードから手動操舵モードへの切り換えを防止するため、十分に大きな値）を操舵トルクしきい値とする（Ｆ３０３）。また、ドライバーがステアリングホイールを握っている判断の場合は、低い値を操舵トルクしきい値とする（Ｆ３０４）。
【００８０】
操舵トルク判定フローＦ３０５においては、切り換え判断部２Ａ５に入力されている操舵力信号を参照し、先のフローで設定したしきい値を超えているか超えていないかの判断を行う。例えば、操舵力信号による操舵トルクが操舵トルクしきい値以上となる状態が所定の時間以上継続した場合、しきい値を超えていると判断する。
【００８１】
ここで、自動操舵モードの最中に、ドライバーがステアリングホイールを握っていることを検知した場合、上記の処理により、図１１のステアリングホイール握り検知タイミング５０３で示すように、操舵トルクしきい値５０２を低下させる。ここで、ドライバーからのステアリングホイールへの操舵トルクの入力が始まると、図１１に示すように操舵トルク５０１が上昇し、切り換えタイミング５０４で操舵トルクしきい値を超える。このように、操舵トルクしきい値５０２を低下させているので、ドライバーからのステアリングホイールへの操舵トルクの入力が始まってから短時間で切り換えタイミングとなり、手動操舵モードに移行することができる。
【００８２】
制御モード切り換えフローＦ２０６では、切り換え部２Ａ６の処理を実行する。切り換え部は、自動操舵制御による目標操舵力と手動操舵制御による目標操舵力と制御選択信号を受けて、制御選択信号で指定された操舵制御部の信号を目標操舵力として出力する。ここで、選択信号として自動操舵制御選択から手動操舵制御選択に変更となった場合は、変更処理を実施し、最終的には手動操舵制御による目標操舵力を出力するように切り換える。切り換えのあと、手動操舵モードで制御フローＦ３０７に進む。
【００８３】
手動操舵モードで制御フローＦ３０７においては、切り換え判断部２Ａ５は、上記の計算結果、出力の制御選択信号を手動操舵制御の選択としている。よって、切り換え部２Ａ６は、手動操舵制御部の結果の目標操舵力を選択している。したがって、操舵コントローラーは手動操舵制御部が計算した目標操舵力を出力している。
【００８４】
このようにして、本発明の第二の実施の形態による普通乗用車の前輪操舵システムは、自動操舵モードでの制御中にドライバーによるステアリングホイールの握りの検出に基づいて準備期間を設け、手動操舵への切り換えを判断するしきい値を低下させることで、ドライバーが操舵動作を行ってから自動操舵の解除に至るまでに時間がかからず、速やかに自動操舵モードを解除しドライバーによる手動操舵モードへの切り換えを実行し、ドライバーが違和感を覚えて過剰な操作を行い車両の挙動を乱すことを防止できることがわかる。
【００８５】
また、準備期間においては、ドライバー操舵コントローラーでモーターあるいはステアリングホイールの加振装置あるいはステアリングホイールの反力生成装置を駆動して故意に振動を発生させ、その結果観測されるステアリングホイールの振動を観測して自動操舵モードから手動制御モードに切り換える構成であっても良い。故意に振動を発生させることで、判断に用いる特徴量がより大きく観測されるので、より確実な判定を実施できる。
【００８６】
また、準備期間においては、ドライバー操舵コントローラーでモーターあるいはステアリングホイールの加振装置あるいはステアリングホイールの反力生成装置を駆動して故意に振動を発生させ、その結果観測されるステアリングホイールの振動の振幅を観測し、この振幅が所定のしきい値より小さくなった場合に自動操舵モードから手動制御モードに切り換える構成であっても良い。故意に振動を発生させることと、判断に用いる特徴量に計測が容易な振幅を用いることで、より確実な判定を実施できる。なお、ステアリングホイールの振動とは、ステアリングホイールの回転方向のトルクの振動であっても良いし、変位角の振幅であっても良いし、ステアリングホイール軸方向の力の振動であっても良いし変位の振幅であっても良い。
【００８７】
以上、本実施の形態によれば、自動操舵機能を持つ車両操舵装置に関して、自動操舵による運転を行っている最中にドライバーが自動操舵の解除を、ステアリングホイールを回転させて要求する場合であっても速やかに自動操舵を解除し手動操舵に切り換え、ドライバーが違和感を覚えて過剰な操作を行い車両の挙動を乱すことを防止できる装置を提供することができる。
【００８８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例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。
【００８９】
また、上記の各構成、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い。また、上記の各構成、機能等は、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。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、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１      操舵入力手段
１Ａ    ステアリングホイール
１Ｂ    トルクセンサー
２      操舵手段
２Ａ    操舵コントローラー
２Ｂ    操舵機構
２Ｂ１  インバーター・モーター
２Ｂ２  ラックエンド
３Ｌ    左タイヤ
３Ｌ１  左ナックル
３Ｒ    右タイヤ
３Ｒ１  右ナックル
４      走行制御装置
３０１  ドライバーがステアリングホイールを握っていない場合のステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度
３０２  ドライバーがステアリングホイールを握っている場合のステアリングホイール周りの周波数領域での信号強度
３０３  バンドパスフィルターの遮蔽特性
３０４  ローパスフィルターの遮蔽特性
【図１】
2017007484.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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