(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵トルク検出手段からの信号に基づいて操舵系に補助操舵力を付加する電動機の制御を行う電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段と、該操舵角検出手段の信号に基づいて操舵角のパワースペクトルを求めるパワースペクトル演算手段と、該パワースペクトル演算手段の信号に基づいて修正操舵の程度を表す指数を設定する修正操舵指数設定手段と、該修正操舵指数設定手段の信号に基づいて前記補助操舵力を補正する補正手段とを有すると共に、
前記修正操舵指数設定手段の信号が第１の閾値を超えた際に運転者に警告を発する警報手段と、前記修正操舵指数設定手段の信号が第２の閾値を超えた際に車速を減少させる減速手段とを有することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置は、車速、操舵トルク、エンジン回転速度などの各種パラメータに基づいて電動機の駆動トルクを制御することにより、その時の走行条件に適した補助操舵力を操舵系に加えるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、これらの従来技術に於ける操舵力特性は、上記各パラメータを基にして予め設定されたものであり、運転者の精神的・肉体的状態（疲労度・覚醒度・運転技量）の変化や、走行条件（天候・路面状態・車両自体の性能）の変化等には対応していないため、場合によっては操舵力特性が不適切になることがあり得る。
【０００４】
一方、高速フーリエ解析（以下ＦＦＴと略称す）処理によって舵角信号の周波数分布を算出し、これらの周波数分布のある周波数帯域のパワースペクトル密度に基づいて運転者の覚醒度を判断する技術が、特開平７−２０１０００号公報に開示されているが、修正操舵が比較的忙しいと感じられた場合とそうでない場合とでも、図１５並びに図１６に示す如く、周波数分布が明らかに異なっており、ある周波数帯域（０．２〜２Ｈｚ）のパワースペクトル密度を比較すると、図１７に示す如く、修正操舵の忙しさとパワースペクトル密度との間には相関があることが判明した。修正操舵の頻度が高いということは、運転者の緊張もそれだけ高まっていることを表しているものと考えられるが、このような状況は、ある周波数帯域のパワースペクトル密度から判断可能であろうことに本発明者らは想い至った。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点と発明者の知見とに基づいて案出されたものであり、その主な目的は、運転者の緊張状態を反映させて操舵力特性を適切に変更することができるように改良された電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明に於いては、少なくとも操舵トルク検出手段からの信号に基づいて操舵系に補助操舵力を付加する電動機の制御を行う電動パワーステアリング装置の制御装置に於いて、操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段と、操舵角検出手段の信号に基づいて操舵角のパワースペクトルを求めるパワースペクトル演算手段と、パワースペクトル演算手段の信号に基づいて修正操舵の程度を表す指数を設定する修正操舵指数設定手段と、修正操舵指数設定手段の信号に基づいて補助操舵力を補正する補正手段とを有するものとした。これにより、運転者の緊張度に応じてパワーステアリング装置の発生する補助操舵力を抑制することができる。特に、予め設定されたしきい値を指数が超えた場合に、視覚的に、あるいは聴覚的に運転者に警告を与える手段や、予め設定されたしきい値を指数が超えた場合には車速を制限する手段をも付加するものとすれば、運転者にリラックスすることを促したり、強制的に減速させて過度な緊張状態から抜け出させるようにしたりすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【０００８】
〔全体構成〕
図１は、本発明の全体構成を示している。本発明装置は、舵角センサ１が出力するステアリングホイールの舵角信号（θｓ）をＦＦＴ処理することによって一定時間間隔に於ける舵角のパワースペクトル密度を算出するパワースペクトル密度算出手段２と、車速センサ３が出力する車速信号（Ｖ）とパワースペクトル密度算出手段２が算出したパワースペクトル密度とにより、運転者の修正操舵の忙しさを表す修正操舵指数を設定する指数設定手段４と、指数設定手段４で設定した指数が所定の第１しきい値を超えた場合は、修正操舵の忙しさのために緊張度が高まっていることを、視覚的な、あるいは聴覚的な手段によって運転者に警告を与えるための警告手段５と、指数設定手段４で設定した指数に応じて操舵力を変化させ、路面外乱によるステアリングホイールのとられ量を減少させるための操舵力設定手段６と、指数設定手段４で設定した指数が所定の第２しきい値を超えた場合は、目標車速を算出して車速制御装置に発するための目標車速設定手段７とからなっている。
【０００９】
〔修正操舵指数算出〕
パワースペクトル密度から修正操舵の忙しさを表す修正操舵指数を求めるには、図２に示す如く、先ず、舵角データ（θｓ）をサンプリングし（ステップ１）、そのサンプリングデータをＦＦＴ処理する（ステップ２）。次いで予め設定された周波数帯域（例えば０．２〜２Ｈｚ）のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を算出する（ステップ３）。次に、図３に示されているように、予め設定されているベース指数マップ１１を参照し、パワースペクトル密度（ＰＳＤ）に対応するベース指数（Ｓｂ）を求める（ステップ４）。これと並行して車速（Ｖ）を読み取り（ステップ５）、かつ予め設定されている車速レシオマップ１２を参照して車速レシオ（Ｖｒ）を求める（ステップ６）。これをベース指数（Ｓｂ）に乗算することにより、車速（Ｖ）に対応した修正操舵の忙しさを表す修正操舵指数（Ｓ）が求まる（ステップ７）。
【００１０】
〔警報〕
運転者の緊張度が過度に高まると、一度に多くのことに気を配る能力が減退するので、緊張度に応じて警報を発し、緊張の緩和を促す。これには、図４に示すように、先ず、修正操舵指数（Ｓ）を読み取り（ステップ２１）、予め設定された第１しきい値（Ｓｗ）と比較し（ステップ２２）、しきい値を超えていた場合（Ｓ≧Ｓｗ）は、緊張度が過度に高まっているものと判断し、警告灯の点滅などの視覚的手段により、またブザーの吹鳴や合成音声による聴覚的手段により、運転者に警告を発する（ステップ２３）。
【００１１】
〔車速制御〕
緊張度が高く運転に余裕の無い状態では反応速度も減退するので、図５に示すように、修正操舵指数（Ｓ）を読み取り（ステップ３１）、予め設定した第２しきい値（Ｓｂ）と比較し（ステップ３２）、しきい値を超えていた場合（Ｓ≧Ｓｂ）は、適正車速（Ｖｓ）を算出し（ステップ３３）、それに応じてスロットル弁やブレーキアクチュエータを制御することにより、強制的に減速制御する。
【００１２】
〔操舵力制御１〕
緊張度が高く修正操舵が過剰な時には、路面からの外乱に対して過剰反応を示しがちとなるので、図６並びに図７に示す如く、修正操舵指数（Ｓ）と車速（Ｖ）とを読み取り（ステップ４１）、予め設定されたレシオマップ１３から車速（Ｖ）に対応した補助操舵力レシオ（Ａｒ）を求め（ステップ４２）、この値を、ステアリングホイールの操舵力（Ｔｓ）と車速（Ｖ）とに基づいて設定されたパワーステアリング装置のベース補助操舵力算出手段１４の出力値、つまりベース補助操舵力目標値（Ｉｍｂ）に乗ずる（ステップ４３）。これにより、修正操舵指数（Ｓ）が大きいほど、つまり運転者の緊張度が高いほど、ベース補助操舵力目標値のゲインを低くした補助操舵力指令値（Ｉｍ）が出力され（ステップ４４）、中立付近のステアリングホイールの保舵力が高まるので、路面外乱に対してステアリングホイールがとられ難くなる（図８参照）。
【００１３】
〔操舵力制御２〕
図９並びに図１０は、路面外乱に対してステアリングホイールをとられ難くするための第２の手法を示している。この場合も、先ず修正操舵指数（Ｓ）と車速（Ｖ）とを読み取り（ステップ５１）、予め設定されたレシオマップ１５から車速（Ｖ）に対応した付加反力レシオ（Ｃｒ）を求め（ステップ５２）、この値に、舵角（θｓ）、ヨーレイト（γ）、横加速度（ＹＧ）などと車速（Ｖ）とに基づいて付加反力算出手段１６にて設定されるベース付加反力目標値（Ｉｈｂ）を乗ずる（ステップ５３）ことによって得た付加反力目標値（Ｉｈ）を、ベース補助操舵力目標値（Ｉｍｂ）から減算する（ステップ５４）。これにより、修正操舵指数（Ｓ）が大きいほど、つまり運転者の緊張度が高いほど大きくなる付加反力をベース補助操舵力目標値から差し引いた補助操舵力指令値（Ｉｍ）が出力され（ステップ５５）、中立付近のステアリングホイールの操舵力が増大するので、特に旋回中の路面外乱に対するステアリングホイールがとられ難くなる（図１１参照）。
【００１４】
〔操舵力制御３〕
図１２並びに図１３は、路面外乱に対してステアリングホイールをとられ難くするための第３の手法を示している。この場合も、先ず指数（Ｓ）と車速（Ｖ）とを読み取り（ステップ６１）、予め設定されたレシオマップ１７から車速（Ｖ）に対応したダンピングレシオ（Ｄｒ）を求め（ステップ６２）、この値に、舵角速度（ωｓ）と車速（Ｖ）とに基づいて設定されたベースダンピング量数算出手段１８の出力値（Ｉｄｂ）を乗ずる（ステップ６３）ことによって得たダンピング値（Ｉｄ）を、ベース補助操舵力目標値（Ｉｍｂ）から減算する（ステップ６４）。これにより、修正操舵指数（Ｓ）が大きいほど、つまり運転者の緊張度が高いほど大きくなるダンピング値をベース補助操舵力目標値から差し引いた補助操舵力指令値（Ｉｍ）が出力され（ステップ６５）、中立付近のステアリングホイールの操舵力が増大するので、特に急ハンドルを切ろうとした時の路面外乱に対するステアリングホイールがとられ難くなる（図１４参照）。
【００１５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ステアリングホイール操舵の周波数成分から運転者の緊張度を判断し、緊張度に応じてパワーステアリング装置の発生する補助操舵力を抑制することにより、過度な修正操舵を抑制し、運転者の緊張を緩和することができる上、視覚的に、あるいは聴覚的に運転者に警告を与える警報手段によって運転者に注意を喚起することにより、過度な緊張状態から抜け出すことを促すことができる。また車速減速手段によって強制的に減速させることにより、過度な緊張状態から抜け出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の概略全体構成図。
【図２】修正操舵指数算出処理に関わるフロー図。
【図３】修正操舵指数算出手段のブロック図。
【図４】警報発生処理に関わるフロー図。
【図５】車速制御処理に関わるフロー図。
【図６】操舵力制御処理の第１実施例に関わるフロー図。
【図７】操舵力制御手段の第１実施例のブロック図。
【図８】第１実施例により得られる操舵力特性線図。
【図９】操舵力制御処理の第２実施例に関わるフロー図。
【図１０】操舵力制御手段の第２実施例のブロック図。
【図１１】第２実施例により得られる操舵力特性線図。
【図１２】操舵力制御処理の第３実施例に関わるフロー図。
【図１３】操舵力制御手段の第３実施例のブロック図。
【図１４】第３実施例により得られる操舵力特性線図。
【図１５】修正操舵が比較的忙しいと感じられた場合の周波数分布を表すグラフ。
【図１６】修正操舵が比較的忙しくないと感じられた場合の周波数分布を表すグラフ。
【図１７】パワースペクトル密度の比較図。
【符号の説明】
１  舵角センサ
２  パワースペクトル密度算出手段
３  車速センサ
４  指数設定手段
５  警告手段
６  操舵力設定手段
７  目標車速設定手段
１１  ベース指数マップ
１２  車速レシオマップ
１３  レシオマップ
１４  ベース補助操舵力算出手段
１５  レシオマップ
１６  付加反力算出手段
【図１】
0003768624.tif 000002
【図２】
0003768624.tif 000003
【図３】
0003768624.tif 000004
【図４】
0003768624.tif 000005
【図５】
0003768624.tif 000006
【図６】
0003768624.tif 000007
【図７】
0003768624.tif 000008
【図８】
0003768624.tif 000009
【図９】
0003768624.tif 000010
【図１０】
0003768624.tif 000011
【図１１】
0003768624.tif 000012
【図１２】
0003768624.tif 000013
【図１３】
0003768624.tif 000014
【図１４】
0003768624.tif 000015
【図１５】
0003768624.tif 000016
【図１６】
0003768624.tif 000017
【図１７】
0003768624.tif 000018