(57)【要約】      （修正有）【課題】緊急に障害物を回避する際のハンドル操作性を十分に高めることができる車両用操舵反力制御装置を提供する。【解決手段】車両用操舵反力制御装置に、運転者の身体から操舵力が伝えられるハンドルと、前記操舵力に抗する操舵反力をハンドルに付与する操舵反力付与手段８と、緊急に障害物を回避するための緊急ハンドル操作が必要であるか否かを判定する緊急ハンドル操作要否判定手段４６と、緊急ハンドル操作要否判定手段４６により緊急ハンドル操作が必要であると判定されたとき、ハンドル操作が容易となるように運転者の運転姿勢を強制的に変更する運転姿勢変更手段４８と、運転姿勢変更手段４８により運転姿勢が変更されるとき、操舵反力を低減する操舵反力低減手段４０，４２と、を設ける。【選択図】図４
2009241725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の身体から操舵力が伝えられるハンドルと、
前記操舵力に抗する操舵反力を前記ハンドルに付与する操舵反力付与手段と、
緊急に障害物を回避するための緊急ハンドル操作が必要であるか否かを判定する緊急ハンドル操作要否判定手段と、
前記緊急ハンドル操作要否判定手段により緊急ハンドル操作が必要であると判定されたとき、ハンドル操作が容易となるように運転者の運転姿勢を強制的に変更する運転姿勢変更手段と、
前記運転姿勢変更手段により前記運転姿勢が変更されるとき、前記操舵反力を低減する操舵反力低減手段と、を備えたことを特徴とする車両用操舵反力制御装置。
【請求項２】
前記緊急ハンドル操作要否判定手段は、車両の前方監視による障害物の検出または単位時間当たりの操舵角の変化量の検出に基づき、緊急ハンドル操作の要否を判断することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵反力制御装置。
【請求項３】
前記運転姿勢変更手段は、運転者の体格に応じて、前記ハンドルを握る運転者の腕が概ね伸びた状態となるように前記運転姿勢を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵反力制御装置。
【請求項４】
前記運転姿勢変更手段は、運転席に関してシートの前後位置、シートベルトの引き込み量またはハンドルの位置の少なくともいずれか１つを変更することにより、前記運転姿勢を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用操舵反力制御装置。
【請求項５】
前記操舵力を検知する操舵力検知手段を備え、
前記操舵反力低減手段は、前記操舵力検知手段により検知された操舵力に応じて決められる操舵反力を低減することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用操舵反力制御装置。
【請求項６】
前記操舵力検知手段は、通常の運転時の運転者の機械インピーダンスを検出することにより前記操舵力を検知することを特徴とする請求項５に記載の車両用操舵反力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の操舵力に抗する操舵反力を制御する車両用操舵反力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のハンドルには、運転者の操舵力に抗する操舵反力が与えられるようにしてあり、これにより、ハンドルが過剰に回転してしまうことが防止される。ハンドルに与えられる操舵反力に関して、その操舵反力を運転状況に応じて制御する技術が提案されており、例えば、特許文献１の技術では、車速と路面状況に応じてハンドルの操舵反力が制御されるようにしてある。
【０００３】
ところで、運転席のシートの前後位置、ハンドルの位置、及びシートベルトの引き込み量等といった運転者の着座姿勢に関わる各要素は、運転時の疲労、視認性及び操作性等を考慮して調整することができる。通常の運転に適した着座姿勢となるようにシートの前後位置等が調整された場合、一般に、運転者は、図１（ａ）に示すように腕を曲げた姿勢でハンドルを握ることとなる。しかし、このように腕を曲げた姿勢で運転しているときに、緊急に障害物を避けるようにハンドル操作する場合、運転者の関節の動きがハンドルに効率よく伝わり難いため、高い操作性を確保できない問題がある。なお、特許文献２には、車両の制動力を状況に応じて制御することで、緊急に障害物を回避する際の操作性を向上する技術が開示されているが、特許文献２の技術を利用しても、緊急ハンドル操作を行う際の運転者の姿勢は通常時と同じであるため、緊急時のハンドル操作性を十分に高めることはできない。
【０００４】
このような問題に鑑みて、前方の障害物を検出するカメラ等により緊急ハンドル操作が必要なことが検出されたとき、運転者が緊急ハンドル操作を行いやすいように図１（ｂ）に示すように腕を伸ばした運転姿勢となるように、瞬時に、例えば、運転席のシートを後方にスライド移動させたり、シートベルトの引き込み量を増大させたり、ハンドルを低い位置に移動させたりすることが考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−７８９４７号公報
【特許文献２】特開２００４−２０３３４０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、図１（ｂ）に示すように運転者が腕を伸ばした姿勢で運転する場合、通常の運転姿勢よりも運転者の操舵力がハンドルに伝わり難くなる。そのため、運転者にはハンドルが重たく感じられ、緊急時のハンドル操作性が十分に向上しない問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、緊急に障害物を回避する際のハンドル操作性を十分に高めることができる車両用操舵反力制御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】
上記課題を解決するため、本願の第１の発明に係る車両用操舵反力制御装置は、
運転者の身体から操舵力が伝えられるハンドルと、
前記操舵力に抗する操舵反力を前記ハンドルに付与する操舵反力付与手段と、
緊急に障害物を回避するための緊急ハンドル操作が必要であるか否かを判定する緊急ハンドル操作要否判定手段と、
前記緊急ハンドル操作要否判定手段により緊急ハンドル操作が必要であると判定されたとき、ハンドル操作が容易となるように運転者の運転姿勢を強制的に変更する運転姿勢変更手段と、
前記運転姿勢変更手段により前記運転姿勢が変更されるとき、前記操舵反力を低減する操舵反力低減手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本願の第２の発明に係る車両用操舵反力制御装置は、第１の発明において、
前記緊急ハンドル操作要否判定手段は、車両の前方監視による障害物の検出または単位時間当たりの操舵角の変化量の検出に基づき、緊急ハンドル操作の要否を判断することを特徴とする。
【００１０】
本願の第３の発明に係る車両用操舵反力制御装置は、第１または第２の発明において、
前記運転姿勢変更手段は、運転者の体格に応じて、前記ハンドルを握る運転者の腕が概ね伸びた状態となるように前記運転姿勢を変更することを特徴とする。
【００１１】
本願の第４の発明に係る車両用操舵反力制御装置は、第１〜第３の発明において、
前記運転姿勢変更手段は、運転席に関してシートの前後位置、シートベルトの引き込み量またはハンドルの位置の少なくともいずれか１つを変更することにより、前記運転姿勢を変更することを特徴とする。
【００１２】
本願の第５の発明に係る車両用操舵反力制御装置は、第１〜第４の発明において、
前記操舵力を検知する操舵力検知手段を備え、
前記操舵反力低減手段は、前記操舵力検知手段により検知された操舵力に応じて決められる操舵反力を低減することを特徴とする。
【００１３】
本願の第６の発明に係る車両用操舵反力制御装置は、第５の発明において、
前記操舵力検知手段は、通常の運転時の運転者の機械インピーダンスを検出することにより前記操舵力を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願の第１の発明によれば、運転者が緊急ハンドル操作を行う際、運転姿勢変更手段によりハンドル操作が容易となるように運転者の運転姿勢が強制的に変更されるとともに、操舵反力低減手段により操舵反力が低減されることで、運転姿勢の変更に伴う操舵力の低下に対応することができるため、緊急ハンドル操作の操作性が大きく向上し、車両の安全性を高めることができる。
【００１５】
本願の第２の発明によれば、車両の前方監視による障害物検出または単位時間当たりの操舵角の変化量に基づき、緊急ハンドル操作の要否を簡易に精度良く判定することができる。
【００１６】
本願の第３の発明によれば、運転姿勢変更手段により運転姿勢が変更されたとき、運転者が腕を概ね伸ばした状態でハンドルを握ることとなるため、運転者はハンドルを素早く且つ大きく回転させることができ、緊急時のハンドル操作性を十分に高めることができる。
【００１７】
本願の第４の発明によれば、運転姿勢変更手段により運転姿勢を変更する際、運転席に関してシートの前後位置、シートベルトの引き込み量またはハンドルの位置の少なくともいずれか１つを変更することにより、簡易な構造により迅速且つ確実に運転姿勢を変更することができる。
【００１８】
本願の第５の発明によれば、運転者による操舵力に応じて操舵反力が決定され、緊急ハンドル操作時には、そのようにして決定された操舵反力について操舵反力の低減制御が行われるため、緊急ハンドル操作時においても、運転者に適した操舵反力をハンドルに付与することができ、緊急時のハンドル操作性を一層向上させることができる。
【００１９】
本願の第６の発明によれば、通常の運転時の運転者の機械インピーダンスを検出することにより、運転者による操舵力を簡易且つ精度よく検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
先ず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る車両用操舵反力制御装置において用いられる「人間−機械モデル（生体運動インピーダンス）」について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用操舵反力制御装置が適用されたステアリング装置及びそのステアリング装置を操舵する運転者を示す模式図であり、図２は、本発明の実施形態に係る人間−機械系のインピーダンスを１自由度の並列モデルで示す人間−機械系モデルである。
【００２２】
自動車においては、運転者は、自動車に備わった機械システム、例えば、図１に示すようにハンドルを操作したり、その他各種ペダル、ギアシフトレバーなどを操作したりする。その際、運転者は、そのような機械システムの操縦系と接触してその機械特性、例えば、ハンドルやペダルの操作反力などを知覚し、状況に応じて身体各部位の姿勢や筋を調節して自らの運転特性を巧みに変化させている。具体的に、ハンドル操作に関して、運転者は車両速度や道路のカーブの曲率などに応じて腕全体をかたくしたり、やわらかくしたりする。本明細書では、このような人間（運転者）の運動特性を、慣性Ｍｈ、剛性Ｋｈ、粘性Ｂｈ、といった機械インピーダンスを用いて表現する。
【００２３】
一方、機械としての例えばステアリング装置に関しては、ステアリングの慣性Ｍｓ、剛
性Ｋｓ、粘性Ｂｓにより、ステアリング回転軸周りの動特性を表現する。ハンドル（ステアリングホイール）を握る運転者の操作力（操舵力）は、ハンドル側からみるとハンドルの回転に対する抵抗とみなすことができる。本明細書ではこの抵抗のことを、運転者の「人間インピーダンス」とよぶ。人間インピーダンスは運転者の操作力を規定する値である。操作力は運転者によって異なるから、運転者によって人間インピーダンスは異なるといえる。従って、この人間インピーダンスを求めることで、運転者に応じた操舵反力を設定することが可能である。
【００２４】
ここで、ステアリング装置の回転軸周りの動特性は、以下の（１）式で表される。
【数１】
2009241725.tif 000003
上記（１）式において、Ｍｓはステアリングの慣性、Ｂｓ（θ）、Ｋｓ（θ）は、操舵角度θを変数とする可変粘弾性、θｖは操舵力τに対するステアリングの理想角度、θｃは剛性に関する平衡点である。
【００２５】
一方、本明細書では、人間−機械系（ステアリング系）を、図２のようにモデリングして表現する。上述したように、図２において、Ｍｈは人間側の慣性、Ｋｈは人間側の剛性、Ｂｈは人間側の粘性であり、Ｍｓは機械側の慣性、Ｋｓは機械側の剛性、Ｂｓは機械側の粘性である。ここで、人間と機械系の各インピーダンス特性は、操舵角度及び操作力（操舵力）によって変化する。
【００２６】
人間側インピーダンス及び機械側インピーダンスの結合モデルを図２に示すように機械インピーダンスを用いて１自由度の並列モデルで表現すると、人間−ステアリング系全体の減衰係数ζは、以下の（２）式で表される。
【数２】
2009241725.tif 000004
上記（２）式において、ζ（ゼータ）は、人間−機械系全体の減衰係数である。本発明においては、これら系全体の減衰係数ζにより、運転者のインピーダンス特性（Ｍｈ、Ｋｈ、Ｂｈ）に応じて、ステアリング操舵インピーダンス特性（Ｍｓ、Ｋｓ、Ｂｓ）、ひいてはステアリング操舵特性を調節するようにしている。本実施形態では、人間系のインピーダンス及び機械系のインピーダンスが結合した図２に示すモデル及び（２）式を用いて、後述するようにステアリング特性、例えば操舵反力を制御する。
【００２７】
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る車両用操舵反力制御装置を説明する。図３は、本実施形態に係る車両用操作反力制御装置を搭載した自動車１の概略構成を示す平面図である。図３に示すように、自動車１は、運転者により操作されるハンドル（ステアリングホイール）２と、操舵角センサ４と、運転者による操舵力を検知する操舵力検知手段としての操舵トルクセンサ６と、ハンドル２に操舵反力を与える操舵反力付与手段としての操舵反力発生モータ（電動パワーステアリングモータ）８とを備える。なお、本発明において、操舵反力付与手段は、電動パワーステアリングモータに限られず、例えば、油圧によるパワーステアリングで構成してもよい。
【００２８】
また、自動車１は、ハンドル２に連結された図示しないステアリングコラムの角度を調整するためのステアリングコラム角度調整用アクチュエータ１８と、ステアリングコラムの角度を検知するためのステアリングステアリングコラム角度センサ１６と、運転席のシート２０を前後方向に移動させるためのシートスライド用アクチュエータ２４と、シート２０の前後方向のスライド量を検出するためのシートスライド量検出センサ２２と、シートベルトを巻き取るためのシートベルト巻き取り用アクチュエータ２８と、シートベルトの巻き取り量を検知するためのシートベルト巻き取りセンサ２６とを備えている。さらに、自動車１は、自動車１の走行速度を検知するための車速センサ１２と、衝突を予測するために前方の障害物を検出する障害物検出カメラ１４とを備えている。
【００２９】
図３に示す各種機器は、図４に示すコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１０により制御される。図４に示すように、コントロールユニット１０には、操舵角センサ４、操舵トルクセンサ６、車速センサ１２、ステアリングコラム角度センサ１６、シートベルト巻き取りセンサ２６、シートスライド量検出センサ２２、及び障害物検出カメラ１４からの信号が入力されるようになっている。
【００３０】
コントロールユニット１０は、操舵角センサ４、操舵トルクセンサ６及び車速センサ１２の信号を受けて、ステアリング系が所定の機械インピーダンスとなるように、操舵反力発生モータ８を制御する。コントロールユニット１０は、ステアリングモータ３０に接続されている。ステアリングモータ３０は、コントロールユニット１０の制御に基づき、図示しないステアリングロッドを駆動し、これにより、車輪が操舵される。
【００３１】
また、コントロールユニット１０は、障害物検出カメラ１４と車速センサ１２の信号を受けて、必要に応じて後述の運転姿勢変更制御を行う。コントロールユニット１０は、運転姿勢変更制御を行う際、必要に応じてシートスライド用アクチュエータ２４、シートベルト巻き取り用アクチュエータ２８及びステアリングコラム角度調整用アクチュエータ１８を作動させる。
【００３２】
コントロールユニット１０は、車輪角度制御部３２、人間系インピーダンス算出部３４、ステアリング系インピーダンス算出部３６、減衰係数設定部３８、減衰係数補正部４０、減衰係数補正量算出部４２、操舵反力制御部４４、緊急ハンドル操作要否判定部４６及び運転姿勢変更部４８を備えている。コントロールユニット１０におけるこれら各部の具体的な構成は、制御の処理の流れの説明と併せて後述する。なお、請求項の緊急ハンドル操作要否判定手段は緊急ハンドル操作要否判定部４６で構成され、請求項の運転姿勢変更手段は運転姿勢変更部４８で構成され、請求項の操舵反力低減手段は、減衰係数補正量算出部４２と減衰係数補正部４０とで構成される。
【００３３】
次に、図５を参照しながら、コントロールユニット１０により車両用操舵反力制御装置を制御する際の基本的な処理の流れを説明する。
【００３４】
図５に示すように、先ず、ステップＳ１において、コントロールユニット１０に各種センサの信号が入力される。具体的には、人間系インピーダンス算出部３４に、操舵角センサ４から操舵角θが、操舵トルクセンサ６から操舵トルクτが入力され、減衰係数設定部３８には、操舵角センサ４から操舵角θが、車速センサ１２から車速Ｖが入力される。また、緊急ハンドル操作要否判定部４６に、車速センサ１２と障害物検出カメラ１４からの信号が入力され、減衰係数補正量算出部４２に、ステアリングコラム角度センサ１６、シートベルト巻き取りセンサ２６及びシートスライド量検出センサ２２からの信号が入力される。
【００３５】
次に、ステップＳ２において、人間系のインピーダンスである、慣性Ｍｈ、粘性Ｂｈ、剛性Ｋｈが算出される。これは、後述するように、ステップＳ１で入力された操舵角θ及び操舵力τに基づいて、所定のマップにより算出される。
【００３６】
次に、ステップＳ３において、人間−ステアリング系全体の減衰係数ζが設定される。これは、後述するように、ステップＳ１で入力された車速Ｖ、操舵角θ及び操舵角の変化量Δθに基づいて、所定のマップにより算出される。
【００３７】
次に、ステップＳ４において、緊急ハンドル操作要否判定部４６により緊急ハンドル操作が必要であるか否かが判定される。具体的には、例えば、車速センサ１２により検知された自動車１の走行速度と、障害物検出センサ１４により検出された前方の障害物までの距離Ｌと、走行速度ごとに予め設定された距離の閾値Ｌｍｉｎとに基づいて、距離Ｌが閾値Ｌｍｉｎよりも小さいか否かによって、前方の障害物を回避するために緊急ハンドル操作が必要であるか否かが判定される。すなわち、距離Ｌが閾値Ｌｍｉｎよりも小さいときは緊急ハンドル操作が必要であると判定され、距離Ｌが閾値Ｌｍｉｎ以上であるときは緊急ハンドル操作が不要であると判定される。ただし、緊急ハンドル操作の要否を判定する方法はこれに限定されず、例えば、操舵角センサ４により検出される操舵角の単位時間当たりの変化量に基づいて、緊急ハンドル操作の要否を判定するようにしてもよい。ステップＳ４で緊急ハンドル操作が必要であると判定されるとステップＳ５に進み、ステップＳ４で緊急ハンドル操作が不要であると判定されるとステップＳ８に進む。
【００３８】
ステップＳ５では、運転姿勢変更部４８により、緊急ハンドル操作が容易となるように運転姿勢を変更する運転姿勢変更制御が行われる。本実施形態では、運転姿勢変更制御が行われると、コントロールユニット１０の制御に基づき、シートスライド用アクチュエータ２４、シートベルト巻き取り用アクチュエータ２８及びステアリングコラム角度調整用アクチュエータ１８が作動し、運転席に関して、シート２０の前後位置、シートベルトの巻き取り量、及びステアリングコラムの角度が調整される。具体的には、通常の運転時と比べて、シート２０が後方に移動し、シートベルトの巻き取り量が増大し、ステアリングコラムの角度が小さくなることでハンドル２の位置が低くなる。これにより、運転者の姿勢が、図１（ｂ）に示すように腕を概ね伸ばした姿勢となるため、運転者の操作力（操舵力）がハンドル２に伝わりやすくなり、緊急時のハンドル操作性が大きく向上する。
【００３９】
基準値に対するシート２０の後方への移動量、シートベルトの巻き取り量、及びステアリングコラムの角度に関しては、例えば図６に示すマップのように、運転者の体格に応じて予め記憶されており、マップに記憶された値を満たすようにシート２０の位置等が調整される。運転者の体格は、例えば、ＩＣカード、又はドアミラー等に設けたカメラによって検出することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、運転姿勢変更制御において、シート２０の前後位置、シートベルトの巻き取り量、及びステアリングコラムの角度の全てが調整されるように構成されているが、それら３つの要素のうち少なくとも１つが調整されるようにすればよい。
【００４１】
続くステップＳ６では、減衰係数補正量算出部４２により、ステップＳ３で設定された減衰係数ζの補正量Δζが決定される。減衰係数ζを補正することにより、ステップＳ５の運転姿勢の変更に伴って操舵力が低下しても、これに対応して、操舵反力を設定することが可能となる。本実施形態では、例えば図７に示す所定のマップから、シートスライド量検出センサ２２により検出されたシート２０の前後位置の変化量ΔＬｓと、シートベルト巻き取りセンサ２６により検出された巻き取り量の変化量ΔＬｂと、ステアリングコラムの角度の変化量Δθとに対応する補正量Δζが読み取られることで、補正量Δζが決定される。ただし、本発明において、補正量Δζは、予め設定された計算式を用いて算出するようにしてもよい。
【００４２】
次のステップＳ７では、ステップＳ６で決定した補正量Δζを用いて、減衰係数ζが再設定されて、ステップＳ８に進む。具体的に、ステップＳ７における減衰係数ζの再設定は、ステップＳ３で設定された減衰係数ζからステップＳ６で決定された補正量Δζを減算した値（ζ−Δζ）が、新たな減衰係数ζとして再設定される。
【００４３】
ステップＳ８では、ステアリング系インピーダンスが算出される。これは、ステップＳ２で算出された人間系のインピーダンスと、ステップＳ３で設定された減衰係数ζ又はステップＳ７で再設定された減衰係数ζと、上述した（２）式とにより、ステアリング系インピーダンスである慣性Ｍｓ、粘性Ｂｓ、剛性Ｋｓが算出される。
【００４４】
最後に、ステップＳ９において、ステップＳ８で算出された慣性Ｍｓ、粘性Ｂｓ、剛性Ｋｓが得られるように、操舵反力発生モータ８が制御される。
【００４５】
図８〜図１１を参照しながら、上述した図５のステップＳ２における処理、即ち、人間系のインピーダンスである慣性Ｍｈ、粘性Ｂｈ、剛性Ｋｈの算出方法を説明する。図８は、人間系インピーダンスの算出処理を示すフローチャートであり、図９〜図１１は、それぞれ、慣性Ｍｈ、粘性Ｂｈ、剛性Ｋｈを求めるためのマップである。ここで、これらのマップは、操舵角と操舵トルクによって変化する人間の機械インピーダンス特性を、所望の範囲において近似表現する数式モデルを用いて描画したものである。数式モデルに含まれるパラメータは、所望の範囲において異なる実験条件下で測定した十分な数の離散データをフィッティングすることで得られる。
【００４６】
図８に示すように、先ず、ステップＳ２１において、図５のステップＳ１で入力された操舵角θ及び操舵トルクτが検出される。
【００４７】
次に、ステップＳ２２において、ステップＳ２１で検出された操舵角θ及び操舵トルクτと、図９〜図１１のマップとに基づき、走行中に逐次、人間系インピーダンスである慣性Ｍｈ、粘性Ｂｈ、剛性Ｋｈが算出される。即ち、ステップＳ２２においては、図９に示すマップにより、操舵角θ及び操舵トルクτに応じた慣性Ｍｈが算出される。この図９に示すマップでは、操舵角θが大きくなるにつれて慣性Ｍｈが小さくなるようなマップとなっている。また、図１０に示すマップにより、操舵角θ及び操舵トルクτに応じた粘性Ｂｈが算出される。この図１０に示すマップでは、操舵トルクτが大きくなるにつれて粘性Ｂｈが小さくなるようなマップとなっている。さらに、図１１に示すマップにより、操舵角θ及び操舵トルクτに応じた剛性Ｋｈが算出される。この図１１に示すマップでは、操舵トルクτが大きくなるにつれて剛性Ｋｈが大きくなるようなマップとなっている。なお、このステップＳ２２においては、図８〜１１のようなマップを運転者毎に設け、例えば、ＩＣカードによる個人認識或いは車室内カメラによる個人認識により、運転者に応じたマップを利用しても良い。
【００４８】
次に、図１２及び図１３により、上述した図５のステップＳ３における処理、即ち、人間−ステアリング系全体の減衰係数ζの方法を説明する。図１２は、本実施形態に係る人間−ステアリング系全体の減衰係数ζの算出処理を示すフローチャートであり、図１３は、本実施形態に係る人間−ステアリング系全体の減衰係数ζを設定するためのマップである。
【００４９】
図１２に示すように、先ず、ステップＳ３１において、図５のステップＳ１で入力された操舵角θ及び車速Ｖが検出される。さらに、ステップＳ３１においては、検出された操舵角θから所定時間毎の操舵角変化量Δθが算出される。
【００５０】
次に、ステップＳ３２において、ステップＳ３１で検出された操舵角θ、車速Ｖ及び操舵角変化量Δθと、図１３に示すマップとに基づき、減衰係数ζが設定される。
【００５１】
例えば、図１３に示すように、操舵角θ、車速Ｖ及び操舵角変化量Δθの各値に基づき、高速走行時且つ直進時であるか、或いは、高速走行時且つ操舵時（レーンチェンジ時）であるか、或いは、低速走行時且つ直進時であるか、或いは、低速走行時且つ操舵時であるかが判別される。そして、判別された条件に応じて、減衰係数ζが０．９、或いは、０．７、或いは、０．８、或いは、０．６と設定される。減衰係数ζが０．９及び０．８と比較的大きい場合は、安定性を重視した場合であり、減衰係数ζが０．７及び０．６と比較的小さい場合は、応答性を重視した場合である。ただし、減衰係数ζを設定するためのマップとしては、図１３に示すマップに限られず、種々のマップを用いることが可能である。
【００５２】
次に、図１４を参照しながら、上述した図４のステップＳ３における処理、即ち、ステアリングの機械系インピーダンスの算出処理について説明する。
【００５３】
図１４に示すように、ステップＳ４１において、図４のステップＳ２において算出された人間系の慣性Ｍｈ、粘性Ｂｈ、剛性Ｋｈに対して、図４のステップＳ３又はステップＳ７で設定された減衰係数ζとなるように、予め設定された計算式等を用いて、ステアリング系の慣性Ｍｓ、粘性Ｂｓ、剛性Ｋｓが算出される。このようにして算出された慣性Ｍｓ、粘性Ｂｓ、剛性Ｋｓが得られるように操舵反力発生モータ８を制御することで、図４のステップＳ２で定めた人間系インピーダンスに応じた操舵反力をハンドル２に与えることが出来る。また、運転姿勢変更制御が行われたときでも、それに応じて減衰係数ζが補正された後に慣性Ｍｓ、粘性Ｂｓ、剛性Ｋｓが算出されるため、緊急ハンドル操作を行う際も最適な操舵反力をハンドル２に付与することができる。
【００５４】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態においては、運転者の操舵力に応じて操舵応力を決定する構成に本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、その他の方法により操舵応力を決定する構成にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用操舵反力制御装置が適用されたステアリング装置及びそのステアリング装置を操舵する運転者を示す模式図である。
【図２】人間−機械系のインピーダンスを１自由度の並列モデルで示す人間−機械系モデルである。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両用操舵反力制御装置を搭載した自動車の概略構成を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両用操舵反力制御装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による車両用操舵反力制御装置の基本的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】運転姿勢変更制御に用いるマップの一例である。
【図７】減衰係数ζの補正量Δζを決定するために用いるマップの一例である。
【図８】人間系インピーダンスの算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】操舵角及び操舵トルクと慣性Ｍｈとの関係を示すマップである。
【図１０】操舵角及び操舵トルクと粘性Ｂｈとの関係を示すマップである。
【図１１】操舵角及び操舵トルクと剛性Ｋｈとの関係を示すマップである。
【図１２】人間−ステアリング系全体の減衰係数ζを設定する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】人間−ステアリング系全体の減衰係数ζを設定するためのマップである。
【図１４】ステアリングの機械系インピーダンスの算出処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１：自動車、２：ハンドル、４：操舵角センサ、６：操舵トルクセンサ、８：操舵反力発生モータ、１０：コントロールユニット、１２：車速センサ、１４：障害物検出センサ、１６：ステアリングコラム角度センサ、１８：ステアリングコラム角度調整用アクチュエータ、２０：シート、２２：シートスライド量検出センサ、２４：シートスライド用アクチュエータ、２６：シートベルト巻き取りセンサ、２８：シートベルト巻き取り用アクチュエータ、３０：スライドモータ、３２：車輪角度制御部、３４：人間系インピーダンス算出部、３６：ステアリング系インピーダンス算出部、３８：減衰係数設定部、４０：減衰係数補正部、４２：減衰係数補正量算出部、４４：操舵反力制御部、４６：緊急ハンドル操作要否判定部、４８：運転姿勢変更部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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