JP2016007917A - 自動操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動操舵動作に入る時には、運転者がハンドルを保持していることを確実に判定でき、安全に自動操舵に移行することができる自動操舵装置を提供すること。【解決手段】操舵トルクτを検出するトルクセンサ３７と、操舵トルクτによって運転者のハンドル保持を判定するハンドル保持判定部５１と、ハンドル保持判定部５１は、ハンドル保持判定用電流を出力するハンドル保持判定用電流出力部５１ａと、ハンドル保持判定用電流によって変化する操舵トルクτの最大値を検出する操舵トルク最大値検出部５１ｂと、操舵トルクτの最大値を検出した時間を検出する操舵トルク最大値時間検出部５１ｃと、を更に有し、操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクτα以上、且つ、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔα以上の場合には、ハンドルが保持されていると判断し、自動操舵を実行する構成とした。【選択図】図６

Description

本発明は、自動操舵装置に関するものである。

操舵モータを回転制御することにより操舵する自動操舵装置では、自動操舵中は、運転者がハンドルを保持していて、自動操舵中のトラブル発生時には、すばやく手動操舵介入して、安全に操舵を継続する必要がある。

例えば、特許文献１に記載の自動操舵装置では、ステアリングシャフトに発生するトルクと、ステアリングホイールの慣性モーメントを所定の操舵角加速度まで回転加速するために要するトルクの差の絶対値に基づいて、自動操舵の解除を判定している。

特開平１１−２０８４９８号公報

しかし、上記方法では、運転者がハンドルを操舵して、自動操舵から手動操舵への確実な移行は可能であるが、自動操舵を開始する場合には、必ず運転者がハンドルを保持していることは確認できていない。即ち、運転者がハンドルを保持していなくても自動操舵が可能となる虞があった。

本発明の目的は、自動運転動作に入る時には、運転者がハンドルを保持していることを確実に判定でき、安全に自動操舵に移行することができる自動操舵装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵トルクによって運転者のハンドル保持を判定するハンドル保持判定手段と、前記ハンドル保持判定手段は、ハンドル保持判定用電流を出力するハンドル保持判定用電流出力手段と、前記ハンドル保持判定用電流によって変化する前記操舵トルクの最大値を検出する操舵トルク最大値検出手段と、前記操舵トルクの最大値を検出した時間を検出する操舵トルク最大値時間検出手段と、を更に有し、前記操舵トルクの最大値が所定操舵トルク以上、且つ、前記操舵トルクの最大値を検出した時間が所定時間以上の場合には、ハンドルが保持されていると判断し、自動操舵を実行することを、要旨とする。

本請求項の自動操舵装置では、操舵トルクを検出するトルク検出手段と、操舵トルクによって運転者のハンドル保持を判定するハンドル保持判定手段と、ハンドル保持判定手段は、ハンドル保持判定用電流を出力するハンドル保持判定用電流出力手段と、ハンドル保持判定用電流によって変化する操舵トルクの最大値を検出する操舵トルク最大値検出手段と、操舵トルクの最大値を検出した時間を検出する操舵トルク最大値時間検出手段と、を更に有し、操舵トルクの最大値が所定操舵トルク以上、且つ、操舵トルクの最大値を検出した時間が所定時間以上の場合には、ハンドルが保持されていると判断し、自動操舵を実行する構成とした。

即ち、運転者がハンドルを保持している場合には、運転者がハンドルを保持していない場合に比べて、操舵トルクの位相が遅れ、操舵トルクの大きさが大きくなる。それを、操舵トルクの最大値を検出する操舵トルク最大値検出手段と、操舵トルクの最大値を検出した時間を検出する操舵トルク最大値時間検出手段によって検出する。

その結果、操舵トルクの最大値が所定操舵トルク以上、且つ、操舵トルクの最大値を検出した時間が所定時間以上の場合には、ハンドルが保持されたと判断することができ、安全な自動操舵を行うことができる。

本発明によれば、自動操舵動作に入る時には、運転者がハンドルを保持していることを確実に判定でき、安全に自動操舵に移行することができる自動操舵装置を提供することができる。

本実施形態における自動操舵装置の概略構成図。 本実施形態における自動操舵装置の自動操舵ＥＣＵの制御ブロック図。 本実施形態における自動操舵装置のＥＰＳＥＣＵの制御ブロック図。 本実施形態における自動操舵ＥＣＵの処理手順を示すフローチャート図。 本実施形態におけるＥＰＳＥＣＵの処理手順を示すフローチャート図。 本実施形態におけるハンドル保持判定部の処理手順を示すフローチャート図。 本実施形態におけるハンドル非保持時、及び、ハンドル保持時の操舵トルク波形。

以下、コラム型の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）を備えた自動操舵装置１に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、所定周期毎に入力される指令操舵角に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う本実施形態の自動操舵装置は、所定周期毎に入力される指令操舵角θｐ＊を車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介して、ＥＰＳＥＣＵ３０に送信する上位コントローラである自動操舵ＥＣＵ２２を有している。

次に、本実施形態のＥＰＳについて説明する。図1に示すように、本実施形態のＥＰＳにおいて、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。

尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の操舵角が変更されるようになっている。

また、ＥＰＳは、モータ３３を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ３５と、ＥＰＳアクチュエータ３５の作動を制御するＥＰＳＥＣＵ３０とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ３５は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ３３は、減速機構３４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、同モータ３３の回転を減速機構３４により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＰＳＥＣＵ３０には、車速センサ３６、操舵トルクを検出するトルク検出手段であるトルクセンサ３７、及び操舵角センサ３８が接続されており、ＥＰＳＥＣＵ３０は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ、及び実操舵角θｐを検出する。

尚、トルクセンサ３７はツインレゾルバ型のトルクセンサである。ＥＰＳＥＣＵ３０は、図示しないトーションバーの両端に設けられた一対のレゾルバの各出力信号に基づいて操舵トルクτを演算する。また、ＥＰＳＥＣＵ３０は、これら検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、その駆動源であるモータ３３への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ３５の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する。次に、本実施形態の自動操舵装置における電気的構成について説明する。

次に、本実施形態の自動操舵装置における電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態の自動操舵装置の自動操舵ＥＣＵ２２の制御ブロック図である
同図に示すように、自動操舵ＥＣＵ２２は、入力装置としての自動操舵起動ＳＷ２
０を、出力装置としての警報装置２１、及び制御装置としての自動操舵用マイコン
２３を備えている。また、自動操舵ＥＣＵ２２は、車内ネットワーク７０（ＣＡ
Ｎ）を介して、ＥＰＳＥＣＵ３０とデータの送受信を行っている。

自動操舵用マイコン２３は、自動操舵指令を出力する自動操舵指令部２４と、車両を目的地へ移動させる自動操舵制御１を生成する、自動操舵制御１生成部２５と、車両を安全な場所へ移動させる自動操舵制御２を生成する、自動操舵制御２生成部２７を有している。

自動操舵指令部２４は、自動操舵起動ＳＷ２０より自動操舵起動信号ＳＷoｎ、ＥＰＳＥＣＵ３０より車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介して、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａ、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂを入力として受け取る。

そして、自動操舵指令部２４は、警報装置２１にハンドル保持警報信号ＨＤａｍ、自動操舵制御１生成部２５へ自動操舵制御１生成信号、自動操舵制御２生成部２７へ自動操舵制御２生成信号を出力する。また、自動操舵指令部２４は、車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介して、ＥＰＳＥＣＵ３０へハンドル保持指令信号ＨＤｈａを出力する。

自動操舵制御１生成部２５は、自動操舵指令部２４からの自動操舵制御１生成信号に基づいて、目的地へ移動する自動操舵制御１用指令操舵角θｐ１＊を生成し、加算器２９へ出力する。

一方、自動操舵制御２生成部２７は、自動操舵指令部２４からの自動操舵制御２生成信号に基づいて、安全な場所へ移動する自動操舵制御２用指令操舵角θｐ２＊を生成し、加算器２９へ出力する。そして、加算器２９で加算された自動操舵制御１用指令操舵角θｐ１＊と、自動操舵制御２用指令操舵角θｐ２＊は、指令操舵角θｐ＊として、車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介して、ＥＰＳＥＣＵ３０へ出力される。

次に、本実施形態における自動操舵装置のＥＰＳＥＣＵの電気的構成について、図３の制御ブロック図で説明する。
同図に示すように、ＥＰＳＥＣＵ３０は、自動操舵ＥＣＵ２２から送信されてくる指令操舵角θｐ＊に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行うＥＰＳ用マイコン３１と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ３５の駆動源であるモータ３３に駆動電力を供給する駆動回路部５３、及びモータ３３に通電されるモータ実電流Ｉｍを検出するための電流センサ５４とを備えている。

駆動回路部５３は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として各相に対応する２つのアームを並列接続してなる公知のＰＷＭインバータ（図示せず）である。また、ＥＰＳ用マイコン３１の出力するモータ制御信号は、駆動回路部５３を構成する各スイッチング素子のオンデューティ比を規定するものとなっている。モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、モータ制御信号に応答して、各スイッチング素子がオン／オフすることにより、バッテリ３２の電源電圧に基づくモータ駆動電力を生成して、モータ３３へと出力する構成になっている。

ＥＰＳ用マイコン３１は、各センサの出力信号に基づき検出されたモータ３３のモータ実電流Ｉｍ、操舵トルクτ、車速Ｖ、及び実操舵角θｐに基づいて、駆動回路部５３にモータ制御信号を出力する。

以下に示す各制御ブロックは、ＥＰＳ用マイコン３１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。ＥＰＳ用マイコン３１は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

図３に示すように、ＥＰＳ用マイコン３１は、自動操舵角処理部４０と、自動／手動操舵切替部４３と、駆動回路部５３を制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４７と、操舵トルクによって運転者のハンドル保持を判定するハンドル保持判定手段であるハンドル保持判定部５１を備えている。

自動操舵角処理部４０は、自動操舵ＥＣＵ２２から車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介して送信されてくる指令操舵角θｐ＊と、操舵角センサ３８から入力される実操舵角θｐを減算器４２で減算して操舵角偏差Δθｐを生成する。

減算器４２で生成された操舵角偏差Δθｐは、ＰＩＤ制御を実行する位置制御部４１に入力され、自動操舵時モータ電流指令Ｉｍ１＊が生成される。そして、位置制御部４１で生成された自動操舵時モータ電流指令Ｉｍ１＊は、後段の自動／手動操舵切替部４３に入力される。

自動／手動操舵切替部４３は、トルク／モータ電流指令値マップ４５と、モータ指令電流切替部４４と、手動操舵介入判定部４６で構成されている。

トルク／モータ電流指令値マップ４５は、操舵トルクτ、及び車速Ｖを入力として、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を生成する。尚、トルク／モータ電流指令値マップ４５は、同じ操舵トルクτの場合、車速Ｖが小さいほど、大きな手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を決定するように構成されている。

手動操舵介入判定部４６は、自動操舵中に運転者が手動操舵介入をしたか否かを判定する。即ち、所定以上の操舵トルクτが所定時間以上検出された場合には、自動操舵中に運転者が手動操舵介入をしたと判定し、手動操舵介入判定フラグＦＬＧｍａをセットして、モータ指令電流切替部４４に出力する。

モータ指令電流切替部４４は、手動操舵介入判定部４６の判定によって、自動操舵時モータ電流指令Ｉｍ１＊と、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を切り替える。
即ち、手動操舵介入判定部４６が手動操舵介入していないと判定した場合には、手動操舵介入判定フラグＦＬＧｍａをリセットし、モータ指令電流切替部接点４４ａと４４ｃを接続する。そして、自動操舵時モータ電流指令Ｉｍ１＊をモータ電流指令Ｉｍ＊として出力する。

一方、手動操舵介入判定部４６が手動操舵介入していると判定した場合には、手動操舵介入判定フラグＦＬＧｍａをセットし、モータ指令電流切替部接点４４ｂと４４ｃを接続する。そして、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊をモータ電流指令Ｉｍ＊として出力する。

ハンドル保持判定部５１は、ハンドル保持判定用電流を出力するハンドル保持判定用電流出力手段であるハンドル保持判定用電流出力部５１ａと、ハンドル保持判定用電流によって変化する前記操舵トルクの最大値を検出する操舵トルク最大値検出手段である操舵トルク最大値検出部５１ｂと、操舵トルクの最大値を検出した時間を検出する操舵トルク最大値時間検出手段である操舵トルク最大値時間検出部５１ｃと、記憶部５２で構成されている。

ハンドル保持判定用電流出力部５１ａは、自動操舵ＥＣＵ２２からハンドル保持指令信号ＨＤｈａを受信した場合に、モータ３３を周期的に正転／逆転させるためのハンドル保持判定用電流Ｉｍtestを、モータ制御信号生成部４７の減算器５０に出力する。

操舵トルク最大値検出部５１ｂは、運転者がハンドルを保持しているか否かをトルクセンサ３７で検出するために、上記モータ３３が正転、又は、逆転する一周期を所定のサンプリング周期でサンプルし、全サンプル値の中での操舵トルクの最大値τｍａｘを検出する。そして、サンプリング中の瞬時の操舵トルクの最大値τｍａｘは、記憶部５２にてその都度記憶される。

操舵トルク最大値時間検出部５１ｃは、操舵トルク最大値検出部５１ｂと同様に、運転者がハンドルを保持しているか否かをトルクセンサ３７で検出するために、上記モータ３３が正転、又は、逆転する一周期を所定のサンプリング周期でサンプルし、全サンプル値の中での操舵トルクの最大値を検出した時間、即ち、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘを検出する。そして、サンプリング中の瞬時の操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘは、記憶部５２にてその都度記憶される。

そして、ハンドル保持判定部５１は、トルクセンサ３７から検出した操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクτα以上、且つ、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔα以上の場合には、ハンドルが保持されていると判断し、自動操舵を実行するために、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａをセットし、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂをリセットして、その信号を車内ネットワーク７０を介して、自動操舵ＥＣＵに送信する。

モータ制御信号生成部４７は、モータ電流指令Ｉｍ＊と、ハンドル保持判定用電流Ｉｍtestの加算値から、モータ実電流Ｉｍを減算する減算器５０と、減算器５０の出力であるモータ電流偏差ΔＩｍをＰＩＤ制御するモータ電流制御部４８と、モータ電流制御部４８の出力である、モータ電圧指令Ｖ＊をモータ制御信号に変換し、駆動回路部５３に出力するＰＷＭ出力部４９と、で構成されている。

次に、本実施形態における自動操舵用マイコン２３による自動操舵ＥＣＵ２２の処理手順について図４に基づいて説明する。
最初に、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵起動スイッチＳＷがオンか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵起動スイッチＳＷがオンの場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、ハンドル保持警告を発する（ステップＳ１０２）。

次に、自動操舵用マイコン２３は、ＥＰＳＥＣＵ３０にハンドル保持指令信号ＨＤｈａを送信する（ステップＳ１０３）。次に、自動操舵用マイコン２３は、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａが「１」、且つ、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂが「０」か否かを判定する（ステップＳ１０４）。

そして、自動操舵用マイコン２３は、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａが「１」、且つ、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂが「０」の場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）には、自動操舵制御１（目的地へ移動）を実行すべく、自動操舵制御１生成部２５から、車内ネットワーク７０を介して、ＥＰＳＥＣＵ３０へ自動操舵制御１用指令操舵角θｐ１＊を送信する（ステップＳ１０５）。

次に、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵制御１を実行中か否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵制御１を実行中でない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）には、自動操舵制御１を停止する（ステップＳ１０７）。更に、自動操舵用マイコン２３は、ＥＰＳＥＣＵ３０へのハンドル保持指令信号ＨＤｈａの送信を停止する（ステップＳ１０８）。

そして、自動操舵用マイコン２３は、ハンドル保持警告を停止（ステップＳ１０９）し、処理を終える。一方、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵制御１を実行中の場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０２に移行する。

更に、自動操舵用マイコン２３は、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａが「１」、且つ、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂが「０」でない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）には、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａが「０」、且つ、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂが「１」か否かを判定する（ステップＳ１１０）。

そして、自動操舵用マイコン２３は、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａが「０」、且つ、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂが「１」の場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）には、自動操舵制御２（安全な場所へ移動）を実行すべく、自動操舵制御２生成部２７から、車内ネットワーク７０を介して、ＥＰＳＥＣＵ３０へ自動操舵制御２用指令操舵角θｐ２＊を送信する（ステップＳ１１１）。

次に、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵制御２を実行中か否かを判定する（ステップＳ１１２）。そして、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵制御２を実行中でない場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）には、自動操舵制御２を停止（ステップＳ１１３）し、ステップＳ１０８に移行する。一方、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵制御２を実行中の場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０２に移行する。

一方、自動操舵用マイコン２３は、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａが「０」、且つ、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂが「１」でない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）には、ステップＳ１０４に移行する。また、自動操舵用マイコン２３は、自動操舵起動スイッチＳＷがオンでない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）には、何もしないで処理を終える。

次に、本実施形態におけるＥＰＳ用マイコン３１によるＥＰＳＥＣＵ３０の処理手順について図５に基づいて説明する。
最初に、ＥＰＳ用マイコン３１は、自動操舵ＥＣＵ２２よりハンドル保持指令信号ＨＤｈａを受信しているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。そして、ＥＰＳ用マイコン３１は、自動操舵ＥＣＵ２２よりハンドル保持指令信号ＨＤｈａを受信していない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）には、何もしないで処理を終える。

一方、ＥＰＳ用マイコン３１は、自動操舵ＥＣＵ２２よりハンドル保持指令信号ＨＤｈａを受信している場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）には、操舵トルクτによってハンドルの保持を判定する、ハンドル保持判定のサブルーチン（後で詳述する）を実行する（ステップＳ２０３）。

次に、ＥＰＳ用マイコン３１は、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａを自動操舵ＥＣＵ２２へ車内ネットワーク７０を介して送信する（ステップＳ２０４）。更に、ＥＰＳ用マイコン３１は、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂを自動操舵ＥＣＵ２２へ車内ネットワーク７０を介して送信（ステップＳ２０５）し、処理を終える。

次に、本実施形態におけるＥＰＳ用マイコン３１によるハンドル保持判定部５１の処理手順について図６に基づいて説明する。
最初に、ＥＰＳ用マイコン３１は、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａをリセットする（ＦＬＧｈａ＝「０」、ステップＳ３０１）。更に、ＥＰＳ用マイコン３１は、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂをリセットする（ＦＬＧｈｂ＝「０」、ステップＳ３０２）。

次に、ＥＰＳ用マイコン３１は、ハンドル保持判定用電流Ｉｍtestを出力する（ステップＳ３０３）。そして、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値サンプリングカウンターＫを「１」にセットする（ステップＳ３０４）。

そして、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値サンプリング用基準タイマ値Ｔが、トルクセンサ値ｋサンプリング時のタイマ値ｔ０（ｋ）以上か否かを判定する（ステップＳ３０５）。

そして、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値サンプリング用基準タイマ値Ｔが、トルクセンサ値ｋサンプリング時のタイマ値ｔ０（ｋ）以上の場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）には、トルクセンサ３７から操舵トルクτ（ｋ）を読み込む（ステップＳ３０６）。

一方、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値サンプリング用基準タイマ値Ｔが、トルクセンサ値ｋサンプリング時のタイマ値ｔ０（ｋ）より小さい場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）には、ステップＳ３０５に移行する。

次に、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値ｋサンプリング時の操舵トルクτ（ｋ）がトルクセンサ値（ｋ−１）サンプリング時の操舵トルクτ（ｋ−１）以上か否かを判定する（ステップＳ３０７）。

そして、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値ｋサンプリング時の操舵トルクτ（ｋ）がトルクセンサ値（ｋ−１）サンプリング時の操舵トルクτ（ｋ−１）以上の場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）には、操舵トルクの最大値τｍａｘにトルクセンサ値ｋサンプリング時の操舵トルクτ（ｋ）を記憶する（ステップＳ３０８）。

次に、ＥＰＳ用マイコン３１は、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘにトルクセンサ値ｋサンプリング時のタイマ値ｔ０（ｋ）を記憶する（ステップＳ３０９）。更に、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値サンプリングカウンターＫをインクリメントする（ステップＳ３１０）。

一方、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値ｋサンプリング時の操舵トルクτ（ｋ）がトルクセンサ値（ｋ−１）サンプリング時の操舵トルクτ（ｋ−１）より小さい場合（ステップＳ３０７：ＮＯ）には、ステップＳ３１０に移行する。

次に、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値サンプリングカウンターＫがトルクセンサ値サンプリング定数Ｎ以上か否かを判定する（ステップＳ３１１）。そして、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値サンプリングカウンターＫがトルクセンサ値サンプリング定数Ｎ以上の場合（ステップＳ３１１：ＹＥＳ）には、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔα以上か否かを判定する（ステップＳ３１２）。

一方、ＥＰＳ用マイコン３１は、トルクセンサ値サンプリングカウンターＫがトルクセンサ値サンプリング定数Ｎより小さい場合（ステップＳ３１１：ＮＯ）には、ステップＳ３０５に移行する。

そして、ＥＰＳ用マイコン３１は、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔα以上の場合（ステップＳ３１２：ＹＥＳ）には、操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクτα以上か否かを判定する（ステップＳ３１３）。

そして、ＥＰＳ用マイコン３１は、操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクτα以上の場合（ステップＳ３１３：ＹＥＳ）には、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａをセットする（ＦＬＧｈａ＝「１」、ステップＳ３１４）とともに、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂをリセットし（ＦＬＧｈｂ＝「０」、ステップＳ３１５）、処理を終える。

一方、ＥＰＳ用マイコン３１は、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔαより小さい場合（ステップＳ３１２：ＮＯ）、又は、操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクταより小さい場合（ステップＳ３１３：ＮＯ）には、ハンドル非保持確認フラグＦＬＧｈｂをセットする（ＦＬＧｈｂ＝「１」、ステップＳ３１６）とともに、ハンドル保持確認フラグＦＬＧｈａをリセットし（ＦＬＧｈａ＝「０」、ステップＳ３１７）、処理を終える。

次に、本実施形態におけるハンドル非保持時、及び、ハンドル保持時の操舵トルク波形について図７に基づいて説明する。
図７（ａ）は、ハンドル非保持時の操舵トルクτの波形を表し、図７（ｂ）は、ハンドル保持時の操舵トルクτの波形を表している。そして、グラフの横軸は時間を、縦軸は電流値／トルク値を表している。最初に図７（ａ）ハンドル非保持時の操舵トルクτの波形について説明する。自動操舵ＥＣＵ２２より送信されるハンドル保持指令信号ＨＤｈａがＥＰＳＥＣＵ３０に受信されると、ＥＰＳ用マイコン３１は、ハンドル保持判定用電流出力手段であるハンドル保持判定用電流出力部５１ａから、ハンドル保持判定用電流Ｉｍtestをモータ制御信号生成部４７に出力することによってモータ３３を作動させる。

ハンドル保持判定用電流Ｉｍtestは、所定周期でモータ３３を正転させるモータ正転指令電流（ａ１）と、同じく所定周期でモータ３３を逆転させるモータ逆転指令電流（ａ２）である。ここで、運転者がハンドルを保持していない場合では、トルクセンサに対して、ハンドル側にはハンドルイナーシャのみが存在している。

そのため、ピニオン側にあるモータ３３を回転させると、ハンドルイナーシャは小さいため、操舵トルクτを検出する、トーションバーの捩れも小さくなり、その結果、操舵トルクτも小さくなる。又、操舵トルクτの立ち上がりは早くなる（曲線Ｌ１で示す）。

次に、図７（ｂ）ハンドル保持時の操舵トルクτの波形について説明する。自動操舵ＥＣＵ２２よりＥＰＳＥＣＵ３０に送信される信号、及びハンドル保持判定用電流Ｉｍtestは、ハンドル非保持時と同一である。一方、運転者がハンドルを保持している場合では、トルクセンサに対して、ハンドル側にはハンドルイナーシャと、運転者のイナーシャが存在している。

そのため、トルクセンサに対してピニオン側にあるモータ３３を回転させると、ハンドルイナーシャと、運転者のイナーシャは大きいため、操舵トルクτを検出する、トーションバーの捩れも大きくなり、その結果、操舵トルクτも大きくなる。又、操舵トルクτの立ち上がりは遅くなる（曲線Ｌ２で示す）。

即ち、モータ３３の正回転中（又は、逆回転中）の操舵トルクの最大値τｍａｘ、及び操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘを計測し、それぞれの値がハンドル非保持時の値より大きい場合には、運転者がハンドルを保持していると判定できる。

次に、上記のように構成された本実施形態の自動操舵装置１の作用及び効果について説明する。
操舵トルクτを検出するトルクセンサ３７と、操舵トルクτによって運転者のハンドル保持を判定するハンドル保持判定部５１と、ハンドル保持判定部５１は、ハンドル保持判定用電流を出力するハンドル保持判定用電流出力部５１ａと、ハンドル保持判定用電流によって変化する操舵トルクτの最大値を検出する操舵トルク最大値検出部５１ｂと、操舵トルクτの最大値を検出した時間を検出する操舵トルク最大値時間検出部５１ｃと、を更に有し、操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクτα以上、且つ、操舵トルクの最大値を検出した時間である操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔα以上の場合には、ハンドルが保持されていると判断し、自動操舵を実行する構成とした。

即ち、運転者がハンドルを保持している場合には、運転者がハンドルを保持していない場合に比べて、操舵トルクτの位相が遅れ、操舵トルクτの大きさが大きくなる。それを、操舵トルクτの最大値を検出する操舵トルク最大値検出部５１ｂと、操舵トルクτの最大値を検出した時間を検出する操舵トルク最大値時間検出部５１ｃによって検出する。

その結果、操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクτα以上、且つ、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔα以上の場合には、ハンドルが保持されたと判断することができ、安全な自動操舵を行うことができる。

尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、自動操舵中は、ハンドル保持警報及びハンドル保持指令信号を自動操舵停止まで出し続けることとしたが、運転者のハンドル保持が確認されれば、少なくともハンドル保持警報及びハンドル保持指令信号のどちらかを停止してもよい。

・本実施形態では、操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクτα以上、且つ、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔα以上の場合に、ハンドル保持を確認したとしたが、操舵トルクの最大値τｍａｘが所定操舵トルクτα以上、又は、操舵トルク最大値時間Ｔｍａｘが所定時間Ｔα以上の場合に、ハンドル保持を確認したとしてもよい。

・本実施形態では、自動操舵中に運転者によってハンドル保持がなされていないと判定した場合には、安全な場所へ車両を移動させることとしたが、直ちに自動操舵を中断してもよい。

・本実施形態では、位置制御部４１及びモータ電流制御部４８ともＰＩＤ制御としたが、位置制御部４１及びモータ電流制御部４８ともＰＩ制御としてもよい。

・本実施形態では、本発明をコラムアシストＥＰＳに具体化したが、本発明をラックアシストＥＰＳやピニオンアシストＥＰＳに適用してもよい。

・本実施形態では、本発明をＥＰＳアクチュエータ３５の駆動源であるモータ３３として、ＤＣモータに具体化したが、本発明を三相のブラシレスＤＣモータ、誘導モータ、及びステッピングモータとしてもよい。

１：自動操舵装置、２：ステアリング、３：ステアリングシャフト、
４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、８：コラムシャフト、
９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：タイロッド、１２：転舵輪、２０：自動操舵起動ＳＷ、２１：警報装置、２２：自動操舵ＥＣＵ、
２３：自動操舵用マイコン、２４：自動操舵指令部、
２５：自動操舵制御１生成部（目的地へ移動）、
２７：自動操舵制御２生成部（安全な場所へ移動）、２９：加算器、
３０：ＥＰＳＥＣＵ、３１：ＥＰＳ用マイコン、
３２：バッテリ、３３：モータ、３４：減速機構、３５：ＥＰＳアクチュエータ、
３６：車速センサ、３７：トルクセンサ（トルク検出手段）、３８：操舵角センサ、
４０：自動操舵角処理部、４１：位置制御部（ＰＩＤ制御）、４２：減算器、
４３：自動／手動操舵切替部、４４：モータ指令電流切替部、
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：モータ指令電流切替部接点、
４５：トルク／モータ電流指令値マップ、４６：手動操舵介入判定部、
４７：モータ制御信号生成部、４８：モータ電流制御部（ＰＩＤ制御）、
４９：ＰＷＭ出力部、５０：減算器、
５１：ハンドル保持判定部（ハンドル保持判定手段）、
５１ａ：ハンドル保持判定用電流出力部（ハンドル保持判定用電流出力手段）、
５１ｂ：操舵トルク最大値検出部（操舵トルク最大値検出手段）、
５１ｃ：操舵トルク最大値時間検出部（操舵トルク最大値時間検出手段）、
５２：記憶部、５３：駆動回路部、５４：電流センサ、
７０：車内ネットワーク（ＣＡＮ）、ＳＷ：自動操舵起動スイッチ、
Ｖ：車速、τ：操舵トルク、
Ｉｍ１＊：自動操舵時モータ電流指令、Ｉｍ２＊：手動操舵介入時モータ電流指令、
Ｉｍ＊：モータ電流指令、Ｉｍ：モータ実電流、ΔＩｍ：モータ電流偏差、
Ｉｍtest：ハンドル保持判定用電流、
Ｖ＊：モータ電圧指令、θｐ＊：指令操舵角、θｐ：実操舵角、Δθｐ：操舵角偏差、
θｐ１＊：自動操舵制御１用指令操舵角（目的地へ移動）、
θｐ２＊：自動操舵制御２用指令操舵角（安全な場所へ移動）、
Ｋ：トルクセンサ値サンプリングカウンター、
Ｎ：トルクセンサ値サンプリング定数、
Ｔ：トルクセンサ値サンプリング用基準タイマ値、
ｔ０（ｋ）：トルクセンサ値ｋサンプリング時のタイマ値、
τｍａｘ：操舵トルクの最大値、τα：所定操舵トルク、
Ｔｍａｘ：操舵トルク最大値時間、Ｔα：所定時間、
ＨＤｈａ：ハンドル保持指令信号、
ＨＤａｍ：ハンドル保持警報信号、
ＳＷoｎ：自動操舵起動信号、
ＦＬＧｈａ：ハンドル保持確認フラグ、
ＦＬＧｈｂ：ハンドル非保持確認フラグ、
ＦＬＧｍａ：手動操舵介入判定フラグ

Claims (1)

1. 操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
   前記操舵トルクによって運転者のハンドル保持を判定するハンドル保持判定手段と、
   前記ハンドル保持判定手段は、
   ハンドル保持判定用電流を出力するハンドル保持判定用電流出力手段と、
   前記ハンドル保持判定用電流によって変化する前記操舵トルクの最大値を検出する操舵トルク最大値検出手段と、
   前記操舵トルクの最大値を検出した時間を検出する操舵トルク最大値時間検出手段と、を更に有し、
   前記操舵トルクの最大値が所定操舵トルク以上、且つ、前記操舵トルクの最大値を検出した時間が所定時間以上の場合には、ハンドルが保持されていると判断し、自動操舵を実行すること、
   を特徴とする自動操舵装置。

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