JP2018039364A

JP2018039364A - 車両用操舵切替装置

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Publication number: JP2018039364A
Application number: JP2016174683A
Authority: JP
Inventors: 慎一上田; Shinichi Ueda
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2018-03-15

Abstract

【課題】自動操舵状態から安全に手動操舵状態に切り替えられる車両用操舵切替装置を提供する。【解決手段】車両９の操舵をオーバーライド状態を介して自動操舵状態と手動操舵状態に切替可能なステアリング部１０と、ステアリング部１０に装着され、ステアリング部１０のステアリング操作部であるステアリングホイール１１への運転者の手指の近接又は把持を検知する手指検出部であるタッチセンサ２０と、操舵切替信号に基づき、ステアリング部１０の自動操舵状態においてステアリングホイール１１の回転駆動をオフして、オーバーライド状態を経由して手動操舵状態をオンにする切替制御を行なう制御部３０と、を有し、制御部３０は、オーバーライド状態において所定の停止時間だけステアリングホイール１１の自動操舵制御を停止するように構成する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両用操舵切替装置に関する。

従来の技術として、自動操舵から手動操舵に切り換えるときに、自然な操舵フィーリングが得られる車両用操舵装置が知られている。この車両用操舵装置は、ステアリングの操舵角を検出するステアリングセンサ、転舵輪の転舵角を検出する転舵角センサ検出手段、車両制御ＥＣＵ、及び反力発生ＡＣＴを備える。車両制御ＥＣＵは、転舵角に対応する対応操舵角、及び操舵角と対応操舵角との偏差を算出し、更に運転者の操作によって操舵角と対応操舵角との偏差が所定値以下になるまで自動操舵から手動操舵への切り換えを抑制する。操舵角と対応操舵角との偏差が所定値に接近するにつれて、反力発生ＡＣＴにより発生した反力は重くなるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

この車両用操舵装置によれば、自動操舵から手動操舵に切り換える場合において、操舵角と対応操舵角との偏差が所定値よりも大きいときは、車両制御ＥＣＵはその切り換えを抑制するので、運転者がその偏差が所定値以下になるまでステアリングを自然に操作することができる。そして、運転者の操作によって操舵角と対応操舵角との偏差が所定値以下になったときに、自動操舵から手動操舵への切り換えがはじめて実施されるので、運転者を慌てさせたり、違和感を感じさせたりすることがない。その結果、自然な操舵フィーリングが得られる。また、操舵角と対応操舵角との偏差が所定値に接近するにつれて、反力発生ＡＣＴによって発生した反力は重くなるように変化するので、運転者に保持させたい操舵角を気づかせ、その操舵角で運転をオーバーライドさせることができる。従って、運転者が違和感を感じずに保持する操舵角を容易に把握することができるので、自動操舵から手動操舵への切り替えはより自然に行うことができる、とされている。

特開２０１０−１４９６１２号公報

しかし、特許文献１の車両用操舵装置では、自動操舵から手動操舵への切り替え期間のオーバーライド状態においてステアリングは停止状態とはされないので、安全に手動操舵へ移行するには十分でない場合がある。また、オーバーライド操作が可能かどうかの判断も容易でない場合がある、等の問題があった。

したがって、本発明の目的は、自動操舵状態から安全に手動操舵状態に切り替えられる車両用操舵切替装置を提供することにある。

［１］上記目的を達成するため、車両の操舵をオーバーライド状態を介して自動操舵状態と手動操舵状態に切替可能なステアリング部と、前記ステアリング部に装着され、前記ステアリング部のステアリング操作部への運転者の手指の近接又は把持を検知する手指検出部と、操舵切替信号に基づき、前記ステアリング部の自動操舵状態において前記ステアリング操作部の回転駆動をオフして、前記オーバーライド状態を経由して手動操舵状態をオンにする切替制御を行なう制御部と、を有し、前記制御部は、前記オーバーライド状態において所定の停止時間だけ前記ステアリング操作部の自動操舵制御を停止することを特徴とする車両用操舵切替装置を提供する。

［２］前記制御部は、前記オーバーライド状態の開始時から所定の判定時間後におけるステアリング舵角変動量に基づいて、前記自動操舵制御の停止を判定することを特徴とする上記［１］に記載の車両用操舵切替装置であってもよい。

［３］また、前記制御部は、前記判定時間後におけるステアリング舵角変動量に基づいて、オーバーライド可能を表示する表示部の表示制御を行なうことを特徴とする上記［２］に記載の車両用操舵切替装置であってもよい。

［４］また、前記制御部は、前記手指検出部による近接判定の結果に基づいて、前記自動操舵制御を停止することを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の車両用操舵切替装置であってもよい。

［５］また、前記制御部は、前記手指検出部による把持状態の検出結果に基づいて、前記自動操舵制御の停止を解除して前記手動操舵状態に移行する制御を行なうことを特徴とする上記［１］から［４］のいずれか１に記載の車両用操舵切替装置であってもよい。

本発明の車両用操舵切替装置によれば、自動操舵状態から安全に手動操舵状態に切り替えられる車両用操舵切替装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置のステアリング部全体を示す概略斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置の構成を示すブロック構成図の一例を示している。図３は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置の自動操舵システムのシステム全体を示すシステム構成図である。図４は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置の動作例を示すもので、自動操舵状態からオーバーライド状態を介して手動操舵状態に移行する場合のステアリング舵角量の変化を示す図である。図５は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置の動作の一例を示すフローチャートである。

（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置１は、車両９の操舵をオーバーライド状態を介して自動操舵状態と手動操舵状態に切替可能なステアリング部１０と、ステアリング部１０に装着され、ステアリング部１０のステアリング操作部であるステアリングホイール１１への運転者の手指の近接又は把持を検知する手指検出部であるタッチセンサ２０と、操舵切替信号に基づき、ステアリング部１０の自動操舵状態においてステアリングホイール１１の回転駆動をオフして、オーバーライド状態を経由して手動操舵状態をオンにする切替制御を行なう制御部３０と、を有し、制御部３０は、オーバーライド状態において所定の停止時間だけステアリングホイール１１の自動操舵制御を停止するように構成されている。

本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置１は、自動操舵状態と手動操舵状態を切替え可能に構成された車両において、自動操舵状態と手動操舵状態の間のオーバーライド状態において所定の停止時間だけステアリングホイールの自動操舵制御を停止させることにより安全に手動操舵状態に切替えられるようにしたものである。これにより、自動操舵状態から手動操舵状態への移行時において、停止したステアリングホイールを把持することができ、安全性に優れた車両用操舵切替装置が可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置のステアリング部全体を示す概略斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置の構成を示すブロック構成図の一例を示している。

（ステアリング部１０）
ステアリング部１０は、図１に示すように、スポーク部１２で回転可能に支持されたステアリング操作部であるステアリングホイール１１を備えている。このステアリングホイール１１は、車両９側にある本体部５に回転可能に支持され、自動操舵状態及び手動操舵状態において、操舵時には回転駆動される。ステアリング部１０は、例えば、ラックピニオン式等のように、ステアリングホイール１１の回転角に連動して操舵角が変化して車輪の操舵方向を機械式に制御する。なお、機械式制御に替えて機械的仕事を電線内（ワイヤ）を通る電気信号で制御するバイワイヤ方式のステアリング部は含まない。

ステアリング部１０には、ステアリングホイール１１の一部又は全部に、図１に示すように、タッチセンサ２０が装着されている。また、スポーク部１２には、オーバーライド可能な状態を表示するための表示部５０が設けられている。

（タッチセンサ２０）
タッチセンサ２０は、ステアリングホイール１１への運転者の手指の近接又は把持を検知する手指検出部として機能する。タッチセンサ２０は、図１に示すように、ステアリングホイール１１の左右側にそれぞれ装着され、右手又は左手の近接又は把持（タッチ）を検出するための静電容量式のタッチセンサである。運転者の手指がタッチセンサ２０に近接又はタッチすることにより、タッチセンサ信号Ｓｔの静電容量値が変化する。

手指の近接を検出するための静電容量値の閾値を設定することにより、距離Ｄ０まで手指が近接したかどうかを検出することができる。この距離Ｄ０は任意に設定可能である。

また、手指によるステアリングホイール１１の把持（タッチ）を検出するための静電容量値の閾値を設定することにより、ステアリングホイール１１を把持しているかどうかを判定することができる。

（制御部３０）
制御部３０は、操舵切替信号に基づき、ステアリング部１０の自動操舵状態においてステアリングホイール１１の回転駆動をオフして、オーバーライド状態を経由して手動操舵状態をオンにする切替制御を行なう。制御部３０は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部３０が動作するためのプログラム、所定の角度Ａ０、静電容量閾値、距離Ｄ０、所定の判定時間Ｔ０、所定の停止時間Ｔ１（累積時間）等が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部３０は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて処理を実行する。

制御部３０は、後述するオーバーライド判定部３１、手指近接判定部３２、把持判定部３３を備えている。

（表示部５０）
表示部５０は、オーバーライド可能な状態において、運転者等に視認できるように表示を行なう機能を有する。表示部５０は、例えば、ステアリング部１０のスポーク部１２の左右２か所に設けられている。表示部５０は、一例として、発光素子によって構成されている。この発光素子は、一例として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。

図２に示すように、制御部３０には、タッチセンサ２０、表示部５０が接続されると共に、例えば、車載ＬＡＮ１００を介して、自動操舵システム２００に接続されている。この自動操舵システム２００は、車両本体ＥＵＣに接続され、例えば、操舵切替信号である自動操舵オンオフ信号Ｓ_ＯＮ、Ｓ_ＯＦＦによりステアリング部１０の自動操舵制御を行なう。

また、図２に示すように、制御部３０には、車載ＬＡＮ１００を介して、操舵角信号Ｓａ、車速信号Ｓ_Ｖ、外部カメラ信号Ｓｃ、ヨーレート信号Ｓ_Ｙ、マップ情報Ｓｍ、交通情報Ｓ_Ｊ等の種々の信号が入力される。

（車両用操舵切替装置１の動作）
図３は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置の自動操舵システムのシステム全体を示すシステム構成図である。図４は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置の動作例を示すもので、自動操舵状態からオーバーライド状態を介して手動操舵状態に移行する場合のステアリング舵角量の変化を示す図である。また、図５は、本発明の実施の形態に係る車両用操舵切替装置の動作の一例を示すフローチャートである。

図３において、オーバーライド判定部３１は、オーバーライド状態の開始時から所定の判定時間Ｔ０後におけるステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）に基づいて、自動操舵制御の停止を判定する。すなわち、オーバーライド判定部３１は、判定時間Ｔ０後におけるステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）が所定の角度Ａ０以上かＡ０未満かにより、自動操舵制御の停止を判定する。この所定の角度Ａ０は、オーバーライド可能かどうかの閾値として機能する。

オーバーライド判定部３１は、制御部３０に入力される操舵角信号Ｓａ、車速信号Ｓ_Ｖ、外部カメラ信号Ｓｃ、ヨーレート信号Ｓ_Ｙ、マップ情報Ｓｍ、交通情報Ｓ_Ｊ等の種々の信号に基づいて判定時間Ｔ０後におけるステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）を算出し、これに基づいてオーバーライド可能かどうかの判定を行なう。このステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）は、例えば、マップ情報Ｓｍと車速信号Ｓ_Ｖに基づいて判定時間Ｔ０後の舵角変動量を算出（予測）することができる。また、ステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）は、例えば、外部カメラ信号Ｓｃにより白線検出を行ない、これと、ヨーレート信号Ｓ_Ｙ、車速信号Ｓ_Ｖに基づいて判定時間Ｔ０後の舵角変動量を算出（予測）することができる。上記の算出方法は一例であるが、ステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）は、種々の情報を基に算出、予測して求めることができる。

手指近接判定部３２は、タッチセンサ２０による近接判定の結果に基づいて、自動操舵制御を停止するかどうかを判定する。タッチセンサ２０により上記説明した距離Ｄ０、すなわち、運転者の手指がステアリングホイール１１に距離Ｄ０未満まで近接したかどうかを検出し、これに基づいて、手指近接判定部３２は、自動操舵制御を停止するかどうかを判定する。

把持判定部３３は、タッチセンサ２０による把持状態の検出結果に基づいて、自動操舵制御の停止を解除して手動操舵状態に移行する制御を行なう。タッチセンサ２０により、運転者の手指がステアリングホイール１１にタッチした場合の静電容量閾値を用いて、タッチ（把持）状態を検出し、そのタッチ（把持）状態を制御部３０の内部カウンタにより時間計測する。把持判定部３３は、タッチ（把持）状態の累積時間がＴ１秒以上かどうかを判定して、自動操舵制御の停止を解除して手動操舵状態に移行する制御を行なう。なお、オーバーライド状態においてステアリング操作部の自動操舵制御を停止させる所定の停止時間を、累積時間Ｔ１秒とすることができる。

（車両用操舵切替装置１の動作例）
図４に示す自動操舵状態からオーバーライド状態を経由して手動操舵状態に移行する例について、図４及び図５のフローチャートに基づいて動作の説明を以下に行なう。

車両用操舵切替装置１は、操舵切替信号が自動操舵オン信号Ｓ_ＯＮである自動操舵状態から動作スタートする（Ｓｔｅｐ１）。

制御部３０は、車両側から自動操舵オフ信号Ｓ_ＯＦＦが入力されたかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ２）。自動操舵オフ信号Ｓ_ＯＦＦが入力された場合はＳｔｅｐ３へ進み(Ｓｔｅｐ２:Ｙｅｓ)、自動操舵オフ信号Ｓ_ＯＦＦが入力されない場合はＳｔｅｐ２へ戻って判断を継続する(Ｓｔｅｐ２:Ｎｏ）。

オーバーライド判定部３１は、図４における時間ｔ１から判定時間Ｔ０後におけるステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）を算出する（Ｓｔｅｐ３）。

オーバーライド判定部３１は、算出されたステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）が所定の角度Ａ０未満かどうかを判定する（Ｓｔｅｐ４）。ステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）が角度Ａ０未満の場合はＳｔｅｐ５へ進み(Ｓｔｅｐ４:Ｙｅｓ)、ステアリング舵角変動量φ(Ｔ０）が角度Ａ０以上の場合はＳｔｅｐ３へ戻る(Ｓｔｅｐ４:Ｎｏ）。

制御部３０は、表示部５０へ表示信号Ｓｄを出力することにより、表示部５０の表示をオン（ＬＥＤ点灯）する（Ｓｔｅｐ５）。これにより、オーバーライド可能な状態を表示する。

手指近接判定部３２は、タッチセンサ信号Ｓｔは距離Ｄ０未満かどうかを判定する（Ｓｔｅｐ６）。すなわち、タッチセンサ信号Ｓｔに基づいて、手指の近接を検出するための静電容量値の閾値を設定し、距離Ｄ０まで手指が近接したかどうかを判定する。手指の近接が距離Ｄ０未満の場合はＳｔｅｐ７へ進み(Ｓｔｅｐ６:Ｙｅｓ)、手指の近接が距離Ｄ０以上の場合はＳｔｅｐ３へ戻る(Ｓｔｅｐ６:Ｎｏ）。

制御部３０は、図４における時間ｔ２において、自動操舵制御をオフにする（Ｓｔｅｐ７）。すなわち、制御部３０は、所定の停止時間だけステアリングホイール１１の自動操舵制御を停止させる。

把持判定部３３は、タッチセンサ信号Ｓｔに基づいて、ステアリングホイール１１を把持したかどうかを判定する（Ｓｔｅｐ８）。すなわち、タッチセンサ信号Ｓｔに基づいて、把持検出のための静電容量値の閾値を設定し、ステアリングホイール１１を把持（タッチ）したかどうかを判定する。把持（タッチ）した場合はＳｔｅｐ９へ進み(Ｓｔｅｐ８:Ｙｅｓ)、把持（タッチ）しない場合はＳｔｅｐ１０へ進む(Ｓｔｅｐ８:Ｎｏ）。

制御部３０は、図４における時間ｔ３において、手動操舵状態にする（Ｓｔｅｐ９）。すなわち、運転者がステアリングホイール１１を把持（タッチ）した時間ｔ３において手動操舵が開始されて手動操舵状態となる。

把持判定部３３は、タッチセンサ信号Ｓｔに基づいて、非把持累積時間がＴ１秒以上かどうかを判定する（Ｓｔｅｐｑ１０）。非把持累積時間がＴ１秒以上の場合はＳｔｅｐ１へ戻って自動操舵状態に戻り(Ｓｔｅｐ１０:Ｙｅｓ)、非把持累積時間がＴ１秒未満の場合はＳｔｅｐ８へ戻って判定を継続する(Ｓｔｅｐ１０:Ｎｏ）。

図４に示すように、オーバーライド開始の時間ｔ１からｔ４までの（Ｔ０＋Ｔ１）時間がオーバーライド期間の最大時間となり、累積Ｔ１秒以内に運転者がステアリングホイール１１を把持（タッチ）した時間ｔ３までの時間が実際のオーバーライド期間となる。

車両用操舵切替装置１は、制御部３０により、上記のフローを繰り返して実行する。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）本実施の形態に係る車両用操舵切替装置は、車両９の操舵をオーバーライド状態を介して自動操舵状態と手動操舵状態に切替可能なステアリング部１０と、ステアリング部１０に装着され、ステアリング部１０のステアリング操作部であるステアリングホイール１１への運転者の手指の近接又は把持を検知する手指検出部であるタッチセンサ２０と、操舵切替信号に基づき、ステアリング部１０の自動操舵状態においてステアリングホイール１１の回転駆動をオフして、オーバーライド状態を経由して手動操舵状態をオンにする切替制御を行なう制御部３０と、を有し、制御部３０は、オーバーライド状態において所定の停止時間だけステアリングホイール１１の自動操舵制御を停止するように構成されている。これにより、自動操舵状態から手動操舵状態への移行時において、停止したステアリングホイールを把持することができ、安全性に優れた車両用操舵切替装置が可能となる。
（２）オーバーライド可能な状態となる図４で示す時間ｔ１において、表示部５０が表示点灯するので、オーバーライド可能な状態が運転者等により視認できる。したがって、自動操舵中でも、オーバーライド可能かどうか運転者が判断しやすい。
（３）所定の角度Ａ０、静電容量閾値、距離Ｄ０、所定の判定時間Ｔ０、所定の停止時間Ｔ１（累積時間）等は、任意に設定可能であり、運転者情報、走行状態、道路状態等に基づいて適宜変更して車両用操舵切替装置を動作させることも可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、新規な実施の形態及びその変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…車両用操舵切替装置
５…本体部
９…車両
１０…ステアリング部
１１…ステアリングホイール
１２…スポーク部
２０…タッチセンサ
３０…制御部
３１…オーバーライド判定部
３２…手指近接判定部
３３…把持判定部
５０…表示部
１００…車載ＬＡＮ
２００…自動操舵システム
Ｄ０…距離
φ…ステアリング舵角変動量
Ｓａ…操舵角信号
Ｓｃ…外部カメラ信号
Ｓ_Ｊ…交通情報
Ｓｍ…マップ情報
Ｓ_ＯＮ、Ｓ_ＯＦＦ…自動操舵オンオフ信号
Ｓ_Ｖ…車速信号
Ｓ_Ｙ…ヨーレート信号
Ｓｔ…タッチセンサ信号
Ｓｄ…表示信号
Ｔ０…判定時間
Ｔ１…停止時間（累積時間）

Claims

車両の操舵をオーバーライド状態を介して自動操舵状態と手動操舵状態に切替可能なステアリング部と、
前記ステアリング部に装着され、前記ステアリング部のステアリング操作部への運転者の手指の近接又は把持を検知する手指検出部と、
操舵切替信号に基づき、前記ステアリング部の自動操舵状態において前記ステアリング操作部の回転駆動をオフして、前記オーバーライド状態を経由して手動操舵状態をオンにする切替制御を行なう制御部と、を有し、
前記制御部は、前記オーバーライド状態において所定の停止時間だけ前記ステアリング操作部の自動操舵制御を停止することを特徴とする車両用操舵切替装置。
前記制御部は、前記オーバーライド状態の開始時から所定の判定時間後におけるステアリング舵角変動量に基づいて、前記自動操舵制御の停止を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵切替装置。
前記制御部は、前記判定時間後におけるステアリング舵角変動量に基づいて、オーバーライド可能を表示する表示部の表示制御を行なうことを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵切替装置。
前記制御部は、前記手指検出部による近接判定の結果に基づいて、前記自動操舵制御を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用操舵切替装置。
前記制御部は、前記手指検出部による把持状態の検出結果に基づいて、前記自動操舵制御の停止を解除して前記手動操舵状態に移行する制御を行なうことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用操舵切替装置。