(57)【要約】【課題】危険運転状態の予測精度を低コストで向上させること。【解決手段】車両の操舵パターンが危険状態であるか否かを判定したときに、ナビゲーションシステムから危険運転通知が入力されていた場合に、危険運転状態と最終判定し、運転者に警告を与える危険判定部１４２を備える。危険判定部１４２は、車両速度Ｖが所定の閾値を越え、操舵補助用の電動モータの角速度ωが所定の閾値を越え、かつ操舵トルクの変動率ΔＴが所定の閾値を越えたときに操舵パターンが危険状態であると判定する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクおよび車両速度に基づいて演算した操舵補助指令に基づき操舵補助用の電動モータを駆動制御することにより、車両の操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
車両の操舵パターンが危険状態であるか否かを判定する操舵判定手段と、
外部装置からの危険運転通知を入力する入力手段と、
前記操舵判定手段が危険状態と判定したときに、前記入力手段に危険運転通知が入力されていた場合に、危険運転状態と最終判定し、運転者に警告を与える危険判定手段と、
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記外部装置はナビゲーションシステムであることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記操舵判定手段は、車両速度が所定の閾値を越え、前記操舵補助用の電動モータの角速度が所定の閾値を越え、かつ操舵トルクの変動率が所定の閾値を越えたときに操舵パターンが危険状態であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記危険運転通知は、走行レーンのはみ出し状態が検出されたときに発生されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、居眠りなどを予見させる危険な操舵を検出した場合に運転者に警告を与える電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗用車やトラック等の車両の操舵力を軽減するため、操舵補助モータによって操舵を補助する、いわゆる電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric  Power  Steering）装置がある。ＥＰＳ装置では、操舵補助モータの駆動力を、減速機を介してギヤまたはベルト等の伝送機構により、ステアリングシャフトまたはラック軸に補助力を付与するようになっている。
【０００３】
ところで、この種のＥＰＳ装置においても、居眠りなどの危険な運転状態を検出して運転者に警告を与えるシステムが提案されている。特許文献１においては、運転者の眼球の動き、脳波、心拍数、血圧等に基づき運転者の覚醒度を検出し、運転者が覚醒度低下状態にあるとき、車両が特定の走行状態（例えば車速が時速４０〜１００ｋｍで且つ直進走行状態）であることを条件として、警告モードに入り、警告モードでは、操舵用アクチュエータを現状態に維持し車両の進行方向が変わらないようにするとともに、操舵部材を振動させて運転者を覚醒させるようにしている。
【０００４】
特許文献２には、実進行方向検出手段により検出した車両の実方位角と、カーナビゲーションシステムの情報を用いて目標進行方向設定手段にて得た前方の道路の接線方向方位角との偏差を小さくするように電動機を自動操舵制御する電動操舵装置において、覚醒度判別手段にて居眠り状態の検知を行い、覚醒度が低くなるほど自動操舵の度合いを高めるようにすることが示されている。覚醒度は、修正操舵周波数帯域に於ける予め設定されたしきい値を超える振幅の操舵トルクの単位時間当たりの出現回数を計数し、この出現率から判断している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４７３９号公報
【特許文献２】特開平０９−２１６５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては、眼球の動き、脳波、心拍数、血圧などの人体データのみを用いて運転者の覚醒度状態を判断するようにしているので、判断精度が低く、また人体データを検出するための検出器を設けなければならず、コスト高であるという問題がある。また、特許文献２においては、操舵トルクの単位時間当たりの出現回数という操舵状態のみによって居眠り状態の検知を行っているので、居眠り状態の検知精度が低く、危険予測を誤る可能性が高い。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、危険運転状態の予測精度を低コストで向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、操舵トルクおよび車両速度に基づいて演算した操舵補助指令に基づき操舵補助用の電動モータを駆動制御することにより、車両の操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、車両の操舵パターンが危険状態であるか否かを判定する操舵判定手段と、外部装置からの危険運転通知を入力する入力手段と、前記操舵判定手段が危険状態と判定したときに、前記入力手段に危険運転通知が入力されていた場合に、危険運転状態と最終判定し、運転者に警告を与える危険判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、外部装置はナビゲーションシステムであることが望ましい。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、操舵判定手段は、車両速度が所定の閾値を越え、操舵補助用の電動モータの角速度が所定の閾値を越え、かつ操舵トルクの変動率が所定の閾値を越えたときに操舵パターンが危険状態であると判定することが望ましい。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、危険運転通知は、走行レーンのはみ出し状態が検出されたときに発生されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる電動パワーステアリング装置によれば、車両の操舵パターンが危険状態であることを検出した場合、このときナビゲーションシステムなどの外部装置からも危険運転通知が入力されていた場合に、危険運転状態と最終判定し、運転者に警告を与えるようにしているので、危険運転状態の予測精度を低コストで向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる電動パワーステアリング装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置１００の一般的な構成を示す図である。図１において、操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａおよび４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助する操舵補助モータ２０が、減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。ここで、操舵補助モータ２０は、例えば、ブラシレスモータやブラシモータである。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１４から内蔵の電源リレー１３を経て電力が供給され、イグニションキー１１からイグニション信号が供給される。また、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車両速度（車速）Ｖとに基づいて、操舵補助モータ２０の電流指令値を演算し、操舵補助モータ２０の電流検出値と電流指令値とに基づいて、操舵補助モータ２０の電流検出値が電流指令値に追従するように操舵補助モータ２０を駆動制御する。
【００１５】
図２は、図１のコントロールユニット３０のハードウェア構成を示す図である。コントロールユニット３０は、図２に示すように、電源リレー１３と、ＭＣＵ（マイクロコントロールユニット）１１０と、モータ駆動回路１０８と、電流検出回路１２０と、位置検出回路１３０等を備えている。
【００１６】
ＭＣＵ１１０は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）１０４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、ＰＷＭコントローラ１０７などを備え、これらがバス接続されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された各種プログラムを実行して電動パワーステアリング装置を制御する。
【００１７】
ＲＯＭ１０２は操舵補助モータ２０の制御プログラムおよびフェールセーフ機能のプログラムを記憶するためのメモリとして使用され、ＲＡＭ１０３は当該プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ１０４は電源遮断後においても記憶内容を保持可能なメモリであり、故障診断結果等を記録することができる。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換器１０６は、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴ、電流検出回路１２０からの操舵補助モータ２０の電流検出値Ｉｍ、および位置検出回路１３０からのモータ回転角信号θ等を入力し、デジタル信号に変換する。インターフェース１０５は、ＣＡＮなどの車載ネットワークに接続されており、車速センサ１２からの車速信号Ｖ（車速パルス）、ナビゲーションシステム（以下ナビと略す）５０からの危険運転通知Ｅが入力されるとともに、警報ブザー６０に対し鳴動指令を出力し、ナビ５０に対し危険運転通知Ｆを出力する。
【００１９】
ＰＷＭコントローラ１０７は操舵補助モータ２０の電流指令値に基づきＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。モータ駆動回路１０８は、インバータ回路などにより構成され、ＰＷＭコントローラ１０７から出力された信号に基づき操舵補助モータ２０を駆動する。電流検出回路１２０は操舵補助モータ２０の電流値を検出し、電流検出値ＩｍをＡ／Ｄ変換器１０６に出力する。位置検出回路１３０は、レゾルバなどの位置センサ２５からの出力信号をモータ回転角信号θとして、Ａ／Ｄ変換器１０６に出力する。
【００２０】
以下、本実施例の要部について説明する。図３は、ＭＣＵ１１０内のＣＰＵ１０１で行われる危険運転判定処理についての機能ブロック図を示すものである。微分器１４０は、Ａ／Ｄ変換器１０６から出力されるモータ位置信号θを微分して、モータ角速度信号ωを出力する。変動率算出部１４１には、Ａ／Ｄ変換器１０６からの操舵トルクＴが入力され、変動率算出部１４１は、操舵トルクＴを時間微分することで、操舵トルクＴの所定時間内の変動量であるトルク変動率ΔＴを算出する。危険判定部１４２には、モータ角速度信号ω、トルク変動率ΔＴの他に、インターフェース１０５から車速信号Ｖ、ナビ５０からの危険運転通知Ｅが入力されており、危険判定部１４２はこれらの入力信号に基づいて居眠り運転を予見させる危険な運転状態を検出する。危険判定部１４２は危険な運転状態を検出した場合、インターフェース１０５を介して警報ブザー６０に鳴動指令を出力するとともに、ナビ５０に危険運転通知Ｆを出力する。このように、ＥＰＳ装置１００の危険判定部１４２は、ナビ５０と協調して危険な運転状態を検出するようにしている。
【００２１】
図４は、道路を走行する車両において、居眠り時に起こしがちな危険な運転状態を示すものである。図４に示すように、居眠り時には、車両は徐々に横ズレを起こし、運転者が目覚めて走行レーンのはみ出しに気付いた瞬間（時点ｔｃ）に操向ハンドルの速い大きな切り戻しを行うことで、ふらつき運転を起こす。このようなふらつき運転は複数回繰り返されて大事故に至る可能性が高い。そこで、実施例１では、このような走行レーンはみ出し後のステアリングの速い大きな切り戻し操作をナビ５０と協調して検出して、運転者に警告を与えることで、大事故への可能性を少なくしている。
【００２２】
図５は、図４に示した危険運転時における各種操舵パラメータの時間的変化を示すものであり、時点ｔｃは、図４の時点ｔｃに対応する。この場合、操舵パラメータとしては、位置検出回路１３０の出力としての舵角（モータ位置信号）θと、舵角θの時間微分であるモータ角速度ωと、トルクセンサ１０の出力としての操舵トルクＴと、操舵トルクＴの時間微分であるトルク変動率（所定時間ｔｇでのトルク変動量）とを示している。図３に示した危険判定部１４２では、これら４つの操舵パラメータの中で、モータ角速度ωと、トルク変動率ΔＴとを用いて危険運転状態の判定を行う。
【００２３】
つぎに、図６のフローチャートを用いて図３に示した危険判定部１４２での処理の詳細について説明する。危険判定部１４２は、まず、車速信号Ｖが所定値（例えば４０ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判定し（ステップＳ２００）、車速信号Ｖが所定値より小さい場合は、危険状態ではないと判定し（ステップＳ２４０）、車速信号Ｖが所定値以上である場合は、つぎに、操舵パターンを解析することにより、車両走行状態の危険状態を判定する（ステップＳ２１０）。
【００２４】
ステップＳ２１０の操舵パターン解析処理では、この場合、前述したように、図５に示した４つの操舵パラメータのなかで、モータ角速度ωと、トルク変動率ΔＴとを用いて危険運転状態の判定を行う。すなわち、危険判定部１４２は、図５に示すように、モータ角速度ωが所定の閾値ωｃよりも大きく、かつトルク変動率ΔＴが所定の閾値ΔＴｃよりも大きい場合に、危険運転状態であると判定する。また、危険判定部１４２は、ω＞ωｃ、ΔＴ＞ΔＴｃの両方の条件が成立しない場合は、危険状態ではないと判定する（ステップＳ２４０）。
【００２５】
危険判定部１４２は、ステップＳ２１０の操舵パターン解析処理で、危険運転状態にあると判断した場合は、つぎに、この時点でナビ５０から危険運転通知Ｅが本ＥＰＳ装置１００に入力されているか否かを判定する（ステップＳ２２０）。ナビ５０では、車両位置情報と地図情報を用いてレーンのはみ出し等の危険な運転状態を検出した場合に、車載ネットワーク上に危険運転通知Ｅを送出するものとする。危険判定部１４２は、ステップＳ２２０において、ナビ５０から危険運転通知Ｅが入力されていない場合は、ステップＳ２１０での操舵パターン解析処理での判断は該当する危険ではないとして、最終的には、当該車両は危険運転状態ではないと判断する（ステップＳ２４０）。
【００２６】
しかし、危険判定部１４２は、ステップＳ２２０において、ナビ５０から危険運転通知Ｅが入力されている場合は、当該車両は危険運転状態であると最終的に判断し（ステップＳ２３０）、当該車両が危険運転状態であることを示す危険運転通知Ｆをインターフェース１０５を介してナビ５０に送出するとともに、鳴動指令をインターフェース１０５を介して警報ブザー６０に出力して警報ブザー６０を鳴動させることで運転者へ警告を与える（ステップＳ２５０）。さらに、ＥＰＳ装置１００にステアリングを振動させる機構が備えられている場合は、危険判定部１４２は、ステアリングを振動させて、運転者へ警告する（ステップＳ２６０）。
【００２７】
このように実施例１では、ＥＰＳ装置１００は、車速が所定値以上ある場合、操舵パターンを解析することで危険運転状態であるか否かを判定し、危険運転状態にあると判定されたときに、ナビゲーションシステム５０から危険運転通知が入力されているときに、当該車両が危険運転状態にあると最終的に判定しており、ＥＰＳ装置１００側での危険運転判定とナビゲーションシステム５０での危険運転判定が一致したときに、ＥＰＳ装置１００は当該車両が危険運転状態にあると最終的に判定するようにしているので、危険運転状態の予測精度を低コストで向上させることができる。
【００２８】
また、居眠り運転時には、図４に示したような走行レーンはみ出し後のステアリングの切り戻し操作が何回か続いた後大事故が発生することが多い。そこで、実施例１では、走行レーンはみ出し後のステアリングの切り戻しを、車速Ｖと、モータ角速度ωと、トルク変動率ΔＴを用いて正確に検出し、さらにこの検出情報に、車両位置および地図情報から走行レーンのはみ出しを検出したナビゲーションシステム５０からの危険運転通知を加えるようにしているので、居眠り運転を予見させる走行レーンはみ出し後のステアリングの切り戻し操舵をより正確に検出することができ、居眠り運転による大事故を未然に防ぐ可能性が増大する。すなわち、実施例１では、ナビゲーションシステム５０で車両位置および地図情報から居眠り運転時に発生する可能性の高い走行レーンのはみ出しを検出し、ＥＰＳ装置１００側で居眠り運転時に発生する可能性の高い走行レーンはみ出し後のステアリングの速い大きな切り戻しを検出し、これら両者の検出出力が一致したときに、当該車両が危険運転状態にあるとＥＰＳ装置側で最終判定するようにしており、危険運転状態の予測精度を低コストで向上させることができる。
【００２９】
なお、上記では、モータ角速度ωと、トルク変動率ΔＴを用いて走行レーンはみ出し後のステアリングの速い大きな切り戻し操作を検出するようにしたが、他の操舵角θ、操舵トルクＴなど操舵パラメータを用いて走行レーンはみ出し後のステアリングの速い大きな切り戻し操作を検出するようにしてもよい。また、走行レーンはみ出し後のステアリングの速い大きな切り戻し操作以外の操舵現象を検出することで、居眠り運転を予見させる危険な操舵パターンを検出するようにしてもよい。
【００３０】
また、上記では、ＥＰＳ装置１００の外部装置としてのナビゲーションシステム５０から危険運転を予見させる危険運転通知を貰って、ナビゲーションシステム５０と協調した判定を行うことで、危険運転の予測精度を向上させるようにしたが、外部装置としては、ミリ波やマイクロ波を利用した車載レーダシステムあるいは複数の車載カメラを用いた危険運転監視システムを採用するようにしてもよい。すなわち、車載レーダシステムあるいは車載カメラを用いた危険運転監視システムで、走行レーンのはみ出しなどの居眠りなどを予見させる危険運転を検出した場合は、これらシステムからＥＰＳ装置１００に危険運転通知を送信するようにし、ＥＰＳ装置１００では、自身で危険運転検出を行った際には、車載レーダシステムあるいは車載カメラを用いた危険運転監視システムから危険運転通知が入力されていたときに、最終的に危険運転状態と判定するようにすればよい。
【実施例２】
【００３１】
つぎに、図７を用いてこの発明の実施例２について説明する。実施例２では、ナビゲーションシステム５０が、自身の持つ情報と、ＥＰＳ装置１００からの操舵情報とを用いて危険運転状態を判定し、危険運転状態を検出した場合は、ＥＰＳ装置１００および警報ブザー６０に通知するようにしている。
【００３２】
すなわち、ＥＰＳ装置１００は、車載ネットワークを介して、モータ角速度ω、操舵トルクＴ、操舵トルク変動率ΔＴなどの操舵情報を一定時間間隔でナビゲーションシステム５０に送るようにしている。これら操舵情報を受信したナビゲーションシステム５０では、操舵情報と車速信号Ｖを用いて図６のステップＳ２００、Ｓ２１０で説明したような車速判定および操舵パターンの解析を行い、車両走行状態から車両が危険運転状態にあるか否かを判定する。これに加え、ナビゲーションシステム５０は、自身の持つ車両位置情報と地図情報とを用いて車両が走行レーンはみ出しなどの危険運転状態にあるか否かを判定する。そして、ナビゲーションシステム５０は、両方の判定結果が危険状態であるとき、車両が危険運転状態にあると最終的に判断し、警報ブザー６０に鳴動指令を与えて警報ブザー６０を鳴動させるとともに、ＥＰＳ装置１００に車両が危険運転状態にあることを通知する。ＥＰＳ装置１００は、危険運転状態を通知された場合、ステアリングを振動させ、運転者へ警告を与える。
【００３３】
なお、実施例２において、ＥＰＳ装置１００側で、車速Ｖ、モータ角速度ω、操舵トルク変動率ΔＴなどの操舵情報を用いて図６のステップＳ２００、Ｓ２１０で説明したような車速判定および操舵パターンの解析を行って車両が危険運転状態にあるか否かを判定し、車両の危険運転状態を検出した場合は、その旨を示す危険運転通知をＥＰＳ装置１００からナビゲーションシステム５０に送るようにしてもよい。この場合、ナビゲーションシステム５０では、ＥＰＳ装置１００から危険運転通知を受信したときは、自身の持つ車両位置情報と地図情報とを用いて車両が走行レーンはみ出しなどの危険運転状態にあるか否かを判定し、両方の判定結果が危険状態であるとき、車両が危険運転状態にあると最終的に判断する。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる電動ステアリング装置は、居眠りなどの危険運転を検出した場合に運転者に警告を与える場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】電動ステアリング装置の一般的な構成を示す図である。
【図２】コントロールユニットのハードウェア構成を示す図である。
【図３】ＣＰＵで行われる危険運転判定処理についての機能ブロック図である。
【図４】居眠り運転時に起こしがちな車両の危険な運転状態を示す図である。
【図５】図４に示した危険運転時における各種操舵パラメータの時間的変化を示す図である。
【図６】危険運転判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】実施例２のシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  操向ハンドル
２  コラム軸
３  減速ギア
４ａ，４ｂ  ユニバーサルジョイント
５  ピニオンラック機構
６  タイロッド
１０  トルクセンサ
１１  イグニションキー
１２  車速センサ
１３  電源リレー
１４  バッテリ
２０  操舵補助モータ
２５  位置センサ
３０  コントロールユニット
５０  ナビゲーションシステム
６０  警報ブザー
１００  ＥＰＳ装置
１１０  ＭＣＵ
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  ＥＥＰＲＯＭ
１０５  インターフェース
１０６  Ａ／Ｄ変換器
１０７  ＰＷＭコントローラ
１０８  モータ駆動回路
１２０  電流検出回路
１３０  位置検出回路
１４０  微分器
１４１  変動率算出部
１４２  危険判定部
【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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