JP2010052590A - ドライバ状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドライバの運転状態の推定精度を向上させることができるドライバ状態推定装置を提供する。
【解決手段】 ドライバ状態推定装置１は、ステアリングの操舵角を検出する舵角センサ２と、ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ３と、舵角推定部５及びドライバ状態推定部６を有するＥＣＵ４とを備えている。舵角推定部５は、舵角センサ２で検出された操舵角（操舵角検出値）ＭＡと操舵トルクセンサ３で検出された操舵トルク（操舵トルク検出値）ＭＴとを入力した後、操舵角検出値ＭＡが０であるかどうかを判断し、操舵角検出値ＭＡが０であるときは、操舵トルクに対する操舵角の勾配（比例係数）αを操舵トルク検出値ＭＴに乗じることで操舵角推定値ＭＡ_estを求め、操舵角検出値ＭＡが０でないときは、操舵角検出値ＭＡを操舵角推定値ＭＡ_estとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステアリングの操作状態に基づいてドライバの運転状態を推定するドライバ状態推定装置に関するものである。

従来のドライバ状態推定装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、ステアリング操作が滑らかに行われたと仮定した場合の操舵角推定値と舵角センサにより検出された操舵角との操舵誤差を算出し、その操舵誤差の分布に基づいて運転操作状態を監視するものが知られている。
特開２００２−３６９０５号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、舵角センサの検出値は、演算制御装置においてＡ／Ｄ変換されて処理される。しかし、一般に舵角センサの検出値のＬＳＢ（Least Significant Bit）は比較的粗いため、走行状態によっては舵角センサの検出値がＡ／Ｄ変換器の分解能を下回ることがある。この場合には、ドライバの運転状態の推定精度が低下してしまう。

本発明の目的は、ドライバの運転状態の推定精度を向上させることができるドライバ状態推定装置を提供することである。

本発明は、ステアリングの操作状態に基づいてドライバの運転状態を推定するドライバ状態推定装置において、ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵角検出手段で検出された操舵角が所定値よりも小さいときに、操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに基づいてステアリングの操舵角を推定する操舵角推定手段とを備えることを特徴とするものである。

このように本発明においては、操舵角検出手段で検出された操舵角が所定値よりも小さくなると、操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに基づいてステアリングの操舵角を推定することにより、例えば直進走行中に実際のステアリングの操舵角が微小であっても、その操舵角が操舵トルクから推定されるようになる。これにより、ドライバの運転状態の推定精度を向上させることができる。

好ましくは、操舵角推定手段は、操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに係数を乗じることで、ステアリングの操舵角を推定する。ステアリングの操舵角は、操舵トルクにほぼ比例する。従って、操舵トルクに係数を乗じることで、操舵角を容易に且つ確実に推定することができる。

また、好ましくは、操舵角推定手段は、操舵角検出手段で検出された操舵角の値が変化したときに、当該操舵角の値を初期値として操舵トルクに基づいてステアリングの操舵角を推定する。この場合には、操舵角検出手段で検出された操舵角が所定値よりも大きくても、操舵トルクとほぼ比例関係にある操舵角を操舵トルクから推定することができる。

本発明によれば、ドライバの運転状態の推定精度を向上させることができる。これにより、走行中におけるドライバの覚醒度等を正確に判定することが可能となる。

以下、本発明に係わるドライバ状態推定装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わるドライバ状態推定装置の一実施形態を示す概略構成図である。同図において、本実施形態のドライバ状態推定装置１は、図示しないステアリングの操舵角を検出する舵角センサ２と、ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ３と、これらの舵角センサ２及び操舵トルクセンサ３と接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）４とを備えている。

ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、Ａ／Ｄ変換器等の入出力回路等により構成されている。ＥＣＵ４は、舵角推定部５と、ドライバ状態推定部６とを有している。

舵角推定部５は、舵角センサ２で検出された操舵角及び操舵トルクセンサ３で検出された操舵トルクの少なくとも一方に基づいて、ステアリングの操舵角を推定する。

ドライバ状態推定部６は、舵角推定部５の推定結果に基づいて、ドライバの運転状態（居眠り等）を推定する。ドライバ状態推定部６は、例えば舵角推定部５で推定された操舵角の標準偏差を閾値と比較し、操舵角の標準偏差が閾値を越えると、ドライバが眠気を催していると推定する。

図２は、舵角推定部５により実行される操舵角推定処理手順の詳細を示すフローチャートである。

同図において、まず舵角センサ２で検出された操舵角（操舵角検出値）ＭＡと、操舵トルクセンサ３で検出された操舵トルク（操舵トルク検出値）ＭＴとを入力する（手順Ｓ１１）。このとき、操舵角検出値ＭＡ及び操舵トルク検出値ＭＴは、Ａ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換されてＣＰＵに入力される。

ここで、Ａ／Ｄ変換された後の操舵角検出値ＭＡ及び操舵トルク検出値ＭＴの一例を図３に示す。図３は、高速道路において車両が直進走行している場合の例であり、時折ステアリングが僅かに切られている状態を示している。車両が完全に直進走行している状態では、操舵角検出値ＭＡは０となる。

手順Ｓ１１を実施した後、操舵角検出値ＭＡが０であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２）。操舵角検出値ＭＡが０であると判断されたときは、操舵トルク検出値ＭＴに基づいて操舵角推定値ＭＡ_estを求め（手順Ｓ１３）、上記手順Ｓ１１に戻る。-

具体的には、ステアリングの操舵角は、図４に示すように、操舵トルクに概ね比例する。従って、操舵トルクに対する操舵角の勾配（比例係数）αを予め定義しておく。そして、下記（Ａ）式により操舵角推定値ＭＡ_estを算出する。
ＭＡ_-est＝α×ＭＴ …（Ａ）

一方、手順Ｓ１２で操舵角検出値ＭＡが０でないと判断されたときは、操舵角検出値ＭＡを操舵角推定値ＭＡ_estに設定し（手順Ｓ１４）、上記手順Ｓ１１に戻る。

このような操舵角推定処理手順を実行することにより、図３に示すような操舵角検出値ＭＡ及び操舵トルク検出値ＭＴが入力されると、同図に示すような操舵角推定値ＭＡ_estが得られることとなる。

ところで、通常のドライバは直進走行時にステアリングを２度も切ることは少ないが、舵角センサ２で検出される操舵角のＬＳＢ（Least Significant Bit）は１．５度と粗い。なお、ＬＳＢは、Ａ／Ｄ変換の量子化単位と同義に使用される概念である。このため、直進走行する状況においては、舵角センサ２で検出される操舵角がＡ／Ｄ変換器の分解能を下回り易くなるため、舵角センサ２により操舵角を正確に計測することが困難となる。他方、操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルクのＬＳＢは、図３にも示すように、舵角センサ２で検出される操舵角のＬＳＢに比べてはるかに細かい。

そこで本実施形態では、操舵角検出値ＭＡが０であるときは、操舵トルク検出値ＭＴに比例係数αを乗じて操舵角推定値ＭＡ_estを求めるようにしたので、実際のステアリングの操舵角が舵角センサ２で検出される操舵角のＬＳＢよりも小さい場合であっても、その時の操舵角を推定することができる。これにより、走行状態にかかわらず、走行中におけるドライバの眠気等の運転状態を高精度に推定することができる。

なお、本実施形態では、操舵角検出値ＭＡが０であるときに、操舵トルク検出値ＭＴに比例係数αを乗じて操舵角推定値ＭＡ_estを求めるようにしたが、例えば操舵角検出値ＭＡがＬＳＢよりも小さい（Ａ／Ｄ変換器の分解能を下回った）ときに、そのような計算を行っても良い。

図５は、舵角推定部５により実行される他の操舵角推定処理手順の詳細を示すフローチャートである。

同図において、まず操舵角検出値ＭＡ_Ｏ及び操舵トルク検出値ＭＴ_Ｏを何れも０に初期設定する（手順Ｓ２１）。なお、操舵角検出値ＭＡ_Ｏは、操舵角検出値ＭＡが変化した時点での当該値であり、操舵トルク検出値ＭＴ_Ｏは、操舵角検出値ＭＡが変化した時点における操舵トルク検出値ＭＴである。

続いて、図２に示す手順Ｓ１１と同様に、操舵角検出値ＭＡ及び操舵トルク検出値ＭＴを入力する（手順Ｓ２２）。

ここで、Ａ／Ｄ変換された後の操舵角検出値ＭＡ及び操舵トルク検出値ＭＴの他の例を図６に示す。図６も、図３と同様に、高速道路において車両が直進走行している場合の例であり、時折ステアリングが僅かに切られている状態を示している。

手順Ｓ２２を実施した後、今回入力された操舵角検出値ＭＡ（ｎ）が前回入力された操舵角検出値ＭＡ（ｎ−１）と同じ値であるかどうかを判断する（手順Ｓ２３）。今回入力された操舵角検出値ＭＡ（ｎ）が前回入力された操舵角検出値ＭＡ（ｎ−１）と同じ値であると判断されたときは、現在の操舵角検出値ＭＡ_Ｏ及び操舵トルク検出値ＭＴ_Ｏと今回入力された操舵トルク検出値ＭＴ（ｎ）とを用いて、下記（Ｂ）式により操舵角推定値ＭＡ_estを求め（手順Ｓ２４）、上記手順Ｓ２２に戻る。
ＭＡ_est-＝ＭＡ_Ｏ＋α×［ＭＴ（ｎ）−ＭＴ_Ｏ］ …（Ｂ）

具体的には、現在の操舵角検出値ＭＡ_Ｏに、今回入力された操舵トルク検出値ＭＴ（ｎ）と現在の操舵トルク検出値ＭＴ_Ｏとの差分に比例係数αを乗じたものを加えることにより、操舵角推定値ＭＡ_estを算出する。

一方、手順Ｓ２３で今回入力された操舵角検出値ＭＡ（ｎ）が前回入力された操舵角検出値ＭＡ（ｎ−１）と同じ値でないと判断されたときは、今回入力された操舵角検出値ＭＡ（ｎ）を新たな操舵角検出値ＭＡ_Ｏとし、今回入力された操舵角検出値ＭＴ（ｎ）を新たな操舵角検出値ＭＴ_Ｏとする（手順Ｓ２５）。そして、新たな操舵角検出値ＭＡ_Ｏ及び操舵角検出値ＭＴ_Ｏを用いて、上記（Ｂ）式により操舵角推定値ＭＡ_estを求める（手順Ｓ２４）。この時の操舵角推定値ＭＡ_estは、上記（Ｂ）式から、今回入力された操舵角検出値ＭＡ（ｎ）となる。

このような操舵角推定処理手順を実行することにより、図６に示すような操舵角検出値ＭＡ及び操舵トルク検出値ＭＴが入力されると、同図に示すような操舵角推定値ＭＡ_estが得られることとなる。

本処理手順では、操舵角検出値ＭＡの大小にかかわらず、操舵トルク検出値ＭＴを用いて操舵角推定値ＭＡ_estを求めるようにしている。このとき、操舵角検出値ＭＡが変化すると、その操舵角検出値ＭＡを初期値として操舵トルク検出値ＭＴを基に操舵角推定値ＭＡ_estを求めるので、上記と同様に、実際のステアリングの操舵角が微小であっても、その時の操舵角を推定することができる。

本発明に係わるドライバ状態推定装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示した舵角推定部により実行される操舵角推定処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図２に示した操舵角推定処理手順により得られる操舵角推定値を操舵角検出値及び操舵トルク検出値の一例と共に示すタイミング図である。 操舵角と操舵トルクとの関係を示すグラフである。 図１に示した舵角推定部により実行される他の操舵角推定処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図５に示した操舵角推定処理手順により得られる操舵角推定値を操舵角検出値及び操舵トルク検出値の他の例と共に示すタイミング図である。

符号の説明

１…ドライバ状態推定装置、２…舵角センサ（操舵角検出手段）、３…操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）、４…ＥＣＵ、５…舵角推定部（操舵角推定手段）、６…ドライバ状態推定部。

Claims (3)

1. ステアリングの操作状態に基づいてドライバの運転状態を推定するドライバ状態推定装置において、
   前記ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記操舵角検出手段で検出された操舵角が所定値よりも小さいときに、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに基づいて前記ステアリングの操舵角を推定する操舵角推定手段とを備えることを特徴とするドライバ状態推定装置。
2. 前記操舵角推定手段は、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに係数を乗じることで、前記ステアリングの操舵角を推定することを特徴とする請求項１記載のドライバ状態推定装置。
3. 前記操舵角推定手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角の値が変化したときに、当該操舵角の値を初期値として前記操舵トルクに基づいて前記ステアリングの操舵角を推定することを特徴とする請求項１または２記載のドライバ状態推定装置。

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