JP2020179764A - 保舵状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドルの手放し状態を迅速かつ高精度に検出する。【解決手段】保舵状態検出装置１００は、車両のハンドルに加わる操舵トルクを順次取得するトルク取得部１２２と、順次取得した操舵トルクの平均値と、操舵トルクの標準偏差とを求める算出部１２４と、求めた操舵トルクの平均値及び標準偏差に基づいて、車両走行中にハンドルが保舵されていない状態を示す手放し状態であるか否かを判定する状態判定部１２６とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ドライバのハンドルの保舵状態を検出する保舵状態検出装置に関する。

車両の運転支援の一つとして、車両走行中にドライバがハンドルを適切に把持しているか否かを検出する技術が求められている。例えば、ドライバが意識を無くしてハンドルを手放した場合に、ドライバに警報を行うことが提案されている。
下記の特許文献１では、取得した操舵トルクの時系列データに対して高周波域のデータを削除するフィルタ処理を行って、ハンドルの手放し状態か否かを判定している。

特開２０１７−１２４６４８号公報

しかし、特許文献１に記載のフィルタ処理は、処理時間が長くなりやすい。このため、フィルタ処理を行わずに、迅速かつ高精度に手放し状態を検出できる手法の実現が、求められている。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ハンドルの手放し状態を迅速かつ高精度に検出することを目的とする。

本発明の一の態様においては、車両のハンドルに加わる操舵トルクを順次取得するトルク取得部と、順次取得した前記操舵トルクの平均値と、前記操舵トルクの標準偏差とを求める算出部と、求めた前記操舵トルクの前記平均値及び前記標準偏差に基づいて、車両走行中に前記ハンドルが保舵されていない状態を示す手放し状態であるか否かを判定する状態判定部と、を備える、保舵状態検出装置を提供する。

また、前記状態判定部は、前記平均値が第１閾値よりも小さく、かつ前記標準偏差が第２閾値よりも小さい第１条件を満たすか否かの第１判定を行い、前記第１判定で前記第１条件が満たされた場合に、前記第１条件を満たす回数に基づいて前記手放し状態であるか否かの第２判定を行うこととしてもよい。

また、前記状態判定部は、前記第２判定において、前記第１条件を満たす回数の割合が第３閾値よりも大きい場合に、前記手放し状態であると判定することとしてもよい。

また、前記状態判定部は、繰り返し行う前記第２判定において、前記割合が前記第３閾値以下であっても、直前の判定で前記手放し状態であると判定し、かつ前記割合が前記第３閾値よりも小さい第４閾値よりも大きい場合には、前記手放し状態であると判定することとしてもよい。

また、前記状態判定部は、前記車両の速度に応じて前記第４閾値を変化させ、前記割合が変化後の前記第４閾値より大きい場合には、前記手放し状態であると判定することとしてもよい。

本発明によれば、ハンドルの手放し状態を迅速かつ高精度に検出できるという効果を奏する。

車両１の構成の一部を示す模式図である。 保舵状態検出装置１００の構成の一例を説明するためのブロック図である。 保舵状態検出処理の一例を示すフローチャートである。

＜車両の概要＞
本発明の一の実施形態に係る保舵状態検出装置が搭載されている車両の概要について、図１を参照しながら説明する。

図１は、車両１の構成の一部を示す模式図である。車両１は、ここでは一例としてトラックである。図１に示すように、車両１は、ハンドル１０と、操舵軸２０と、舵取機構部３０と、車輪４０と、警報装置５０と、保舵状態検出装置１００とを有する。

ハンドル１０は、軸回りに回転可能となるように設けられており、ドライバが車両１の進行方向の舵取りを行うための部材である。ドライバは、ハンドル１０を把持した状態で正方向又は逆方向に回転させることで、車輪４０の進行方向の向きを変える。なお、ドライバがハンドル１０を把持した状態で回転させる際に、ハンドル１０には操舵トルクが加わる。

操舵軸２０は、ハンドル１０と共に回転する回転軸である。ハンドル１０に加わった操舵トルクは、操舵軸２０に伝達される。操舵軸２０には、操舵トルクのトルク値を検出する検出センサ２２が設けられている。検出センサ２２は、操舵軸２０の操舵角を検出してもよい。

舵取機構部３０は、ハンドル１０の回転に応じて、車両１の進行方向を変えるための機構部である。舵取機構部３０は、ここでは、ピニオン軸３１と、ラック軸３２と、タイロッド３５とを有する。ピニオン軸３１の下端には、ピニオンギア３１ａが設けられている。ラック軸３２の中央には、ピニオンギア３１ａと噛み合うラックギア３２ａが設けられている。タイロッド３５は、ラック軸３２の両端に設けられている。

車輪４０は、ここでは車両１の前輪である。車輪４０は、タイロッド３５に連結されている。車輪４０は、ハンドル１０の回転に応じて、操舵方向が変化する。

警報装置５０は、警報を行う装置である。警報装置５０は、例えば音を鳴らして、ドライバに注意喚起を行う。警報装置５０は、ドライバがハンドル１０を手放した状態である場合に、警報を行う。

保舵状態検出装置１００は、ドライバがハンドル１０を把持しているか、又はドライバがハンドル１０を手放しているかを検出するための装置である。保舵状態検出装置１００は、詳細は後述するが、例えばドライバが意識を失ってハンドル１０を手放した状態を、迅速かつ高精度に検出する。

保舵状態検出装置１００の検出結果は、車両１の運転支援に利用される。例えば、保舵状態検出装置１００は、ドライバが意識を失ってハンドル１０を手放した状態であると判定されている間、警報装置５０に警報を出させ続ける。警報に対してドライバが適切に対応をしない場合には、ドライバが異常状態であると推定し、例えば保舵状態検出装置１００は車両１を停止させる等の対応を行う。これにより、車両１の走行中の安全性を高めることができる。

＜保舵状態検出装置の詳細構成＞
保舵状態検出装置１００の詳細構成について、図２を参照しながら説明する。

図２は、保舵状態検出装置１００の構成の一例を説明するためのブロック図である。保舵状態検出装置１００は、図２に示すように、記憶部１１０と、制御部１２０とを有する。

記憶部１１０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部１１０は、制御部１２０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部１１０は、検出センサ２２が検出した操舵トルクに関する情報を記憶する。

制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、保舵状態検出装置１００の動作を制御する。制御部１２０は、トルク取得部１２２、算出部１２４、状態判定部１２６及び警報制御部１２８として機能する。

トルク取得部１２２は、車両１のハンドル１０に加わる操舵トルクを順次取得する。トルク取得部１２２は、検出センサ２２が検出した操舵トルクを、検出センサ２２から取得する。例えば、トルク取得部１２２は、車両走行中に検出センサ２２が所定時間連続して検出した操舵トルクの時系列データを取得する。トルク取得部１２２は、取得した操舵トルクの時系列データを記憶部１１０に記憶させてもよい。

なお、ドライバがハンドル１０を操舵（把持）している場合の操舵トルクは、ドライバがハンドル１０を手放している場合の操舵トルクと異なる。具体的には、ドライバがハンドル１０を把持している場合の操舵トルクの大きさ及び変動の度合いは、ドライバがハンドル１０を手放している場合よりも大きい。ドライバがハンドル１０を手放している場合には、操舵トルクはほとんど変動せず、操舵トルクの大きさも小さい。

算出部１２４は、トルク取得部１２２が順次取得した操舵トルクの平均値と、操舵トルクの標準偏差とを求める。例えば、算出部１２４は、操舵トルクの時系列データのうちの所定数Ｎ１の操舵トルクを移動平均した移動平均値Ａ１と、移動平均した所定数Ｎ１の操舵トルクの標準偏差Ｓ１とを求める。算出部１２４は、求めた移動平均値Ａ１及び標準偏差Ｓ１を、状態判定部１２６に出力する。算出部１２４は、車両走行中に、移動平均値Ａ１及び標準偏差Ｓ１を順次求めて状態判定部１２６に出力し続ける。所定数Ｎ１は、一例として３０個である。

状態判定部１２６は、ドライバがハンドル１０を把持している状態と、ハンドル１０を手放している状態とを判定する。本実施形態では、状態判定部１２６は、算出部１２４が求めた操舵トルクの移動平均値Ａ１及び標準偏差Ｓ１に基づいて、車両走行中にハンドル１０が保舵されていない状態を示す手放し状態であるか否かを判定する。

状態判定部１２６は、外乱による誤検出を抑制する観点等から、初期判定及び本判定を行って手放し状態であるか否かを判定する。本実施形態では、初期判定が第１判定に該当し、本判定が第２判定に該当する。

状態判定部１２６は、初期判定として、移動平均値Ａ１が閾値Ｋ１（第１閾値）よりも小さく、かつ標準偏差Ｓ１が閾値Ｋ２（第２閾値）よりも小さい第１条件を満たすか否かの判定を行う。状態判定部１２６は、第１条件を満たす場合には、ドライバがハンドル１０を手放している状態の可能性があると推定する。一方で、状態判定部１２６は、第１条件を満たさない場合には、ドライバがハンドル１０を把持している状態と判断する。状態判定部１２６は、第１条件を満たす場合には判定値として１を出力し、第１条件を満たさない場合には判定値として０を出力する。なお、閾値Ｋ１及び閾値Ｋ２は、実験等により設定された値である。

状態判定部１２６は、初期判定で第１条件が満たされると、以下の本判定を行う。状態判定部１２６は、初期判定で第１条件が満たされた場合に、第１条件を満たす回数に基づいて手放し状態であるか否かの判定を行う。具体的には、状態判定部１２６は、本判定において、所定回数Ｎ２において第１条件を満たす回数の割合が閾値Ｋ３（第３閾値）よりも大きい場合に、手放し状態であると判定する。第１条件を満たす回数の割合は、所定回数Ｎ２の判定値（１又は０）を平均した判定平均値Ａ２である。判定平均値Ａ２は、０〜１の間の値である。一例として、閾値Ｋ３は０．９５であり、所定回数Ｎ２は３０回である。

状態判定部１２６は、繰り返し行う第２判定において、判定平均値Ａ２が閾値Ｋ３以下であっても、直前の判定値が１で、かつ判定平均値Ａ２が閾値Ｋ３よりも小さい閾値Ｋ４（第４閾値）よりも大きい第２条件を満たす場合には、手放し状態であると判定する。閾値Ｋ４は、一例として０．６０である。上述した閾値Ｋ４を設定することで、外乱等によって判定平均値Ａ２がばらついても、警報が鳴ったり鳴らなかったりする状態（不安定な状態）になることを抑制できる。

上記では、閾値Ｋ４が固定値であることとしたが、これに限定されない。閾値Ｋ４は、可変値であってもよい。例えば、状態判定部１２６は、車両１の速度に応じて閾値Ｋ４を変化させてもよい。具体的には、状態判定部１２６は、車両１の速度が速いと閾値Ｋ４を小さくし、車両１の速度が遅いと閾値Ｋ４を大きくする（具体的には、閾値Ｋ３よりも小さい範囲で閾値Ｋ４を大きくする）。そして、状態判定部１２６は、本判定において、判定平均値Ａ２が変化後の閾値Ｋ４より大きい場合には、手放し状態であると判定する。これにより、車両１の速度が速い場合には、警報が鳴りやすくなり、危険を回避しやすくなる。

警報制御部１２８は、車両１の警報装置５０の動作を制御する。警報制御部１２８は、状態判定部１２６が手放し状態であると判定すると、ドライバに注意喚起のために警報装置５０に警報を行わせる。

＜保舵状態検出処理＞
保舵状態検出装置１００が行う保舵状態検出処理の流れについて、図３を参照しながら説明する。

図３は、保舵状態検出処理の一例を示すフローチャートである。保舵状態検出処理は、制御部１２０が記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。図３に示す処理は、車両１が走行中に行われる。例えば、車両１が時速５（ｋｍ／ｈ）以上で走行している際に、本処理が実行される。

まず、トルク取得部１２２は、操舵トルクを順次取得する（ステップＳ１０２）。トルク取得部１２２は、検出センサ２２が検出した操舵トルクの時系列データを取得する。

次に、算出部１２４は、操舵トルクの時系列データのうちの所定数Ｎ１の操舵トルクの平均値（移動平均値Ａ１）と、所定数Ｎ１の操舵トルクの標準偏差Ｓ１とを求める（ステップＳ１０４）。算出部１２４は、トルク取得部１２２が操舵トルクを取得している間、移動平均値Ａ１及び標準偏差Ｓ１を求め続ける。

次に、状態判定部１２６は、初期判定として、移動平均値Ａ１が第１閾値Ｋ１より小さく、かつ標準偏差Ｓ１が第２閾値Ｋ２より小さい第１条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０６）。状態判定部１２６は、第１条件を満たす場合には判定値として１を出力し、第１条件を満たさない場合には判定値として０と出力する。

ステップＳ１０６で第１条件を満たす場合には（Ｙｅｓ）、状態判定部１２６は、本判定（ステップＳ１０８〜Ｓ１１６）を行う。この際、状態判定部１２６は、第１条件を満たすか否かの判定を複数回行い、所定数Ｎ２の判定値を移動平均した判定平均値Ａ２を求める。

次に、状態判定部１２６は、判定平均値Ａ２が閾値Ｋ３（０．９５）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０で判定平均値Ａ２が閾値Ｋ３より大きい場合には（Ｙｅｓ）、状態判定部１２６は、手放し状態であると判定する（ステップＳ１１２）。手放し状態であると判定されると、警報制御部１２８は、警報装置５０に警報を鳴らさせる。ドライバが警報に気付いてハンドル１０を把持した場合には、その後の操舵トルクが大きくなる。一方で、例えば意識が失っているドライバは、警報が鳴ってもハンドル１０を把持しないため、操舵トルクがほとんど変動しない。

その後も、状態判定部１２６は、手放し状態であるか否かの判定を続ける。具体的には、状態判定部１２６は、直前の判定値が１で、かつ判定平均値Ａ２が閾値Ｋ４（０．６０）よりも大きい第２条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１４）。例えば、ドライバがハンドル１０を把持した場合には、第２条件を満たさず、ドライバが引き続きハンドル１０を手放した状態である場合には、第２条件を満たす。

ステップＳ１１４で第２条件を満たさない場合には（Ｎｏ）、状態判定部１２６は、把持状態であると判定する（ステップＳ１１６）。一方で、ステップＳ１１４で第２条件を満たす場合には（Ｙｅｓ）、状態判定部１２６は、引き続き手放し状態であると判定する（ステップＳ１１２）。そして、警報制御部１２８は、警報装置５０に警報を鳴らし続けさせる。

＜本実施形態における効果＞
上述した保舵状態検出装置１００は、順次取得した操舵トルクの時系列データから、操舵トルクの移動平均値Ａ１及び標準偏差Ｓ１を求める。そして、保舵状態検出装置１００は、求めた移動平均値Ａ１及び標準偏差Ｓ１に基づいて、車両走行中にハンドル１０が保舵されていない手放し状態であるか否かを判定する。
これにより、操舵トルクの時系列データに対してフィルタ処理を行うことなく、手放し状態であるか否かを判定できるので、迅速に検出することが可能となる。また、移動平均値Ａ１及び標準偏差Ｓ１を用いて判定することで、高精度に手放し状態を検出することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 車両
１０ ハンドル
１００ 保舵状態検出装置
１２２ トルク取得部
１２４ 算出部
１２６ 状態判定部

Claims (5)

1. 車両のハンドルに加わる操舵トルクを順次取得するトルク取得部と、
   順次取得した前記操舵トルクの平均値と、前記操舵トルクの標準偏差とを求める算出部と、
   求めた前記操舵トルクの前記平均値及び前記標準偏差に基づいて、車両走行中に前記ハンドルが保舵されていない状態を示す手放し状態であるか否かを判定する状態判定部と、
   を備える、保舵状態検出装置。
2. 前記状態判定部は、
   前記平均値が第１閾値よりも小さく、かつ前記標準偏差が第２閾値よりも小さい第１条件を満たすか否かの第１判定を行い、
   前記第１判定で前記第１条件が満たされた場合に、前記第１条件を満たす回数に基づいて前記手放し状態であるか否かの第２判定を行う、
   請求項１に記載の保舵状態検出装置。
3. 前記状態判定部は、
   前記第２判定において、前記第１条件を満たす回数の割合が第３閾値よりも大きい場合に、前記手放し状態であると判定する、
   請求項２に記載の保舵状態検出装置。
4. 前記状態判定部は、
   繰り返し行う前記第２判定において、前記割合が前記第３閾値以下であっても、直前の判定で前記手放し状態であると判定し、かつ前記割合が前記第３閾値よりも小さい第４閾値よりも大きい場合には、前記手放し状態であると判定する、
   請求項３に記載の保舵状態検出装置。
5. 前記状態判定部は、
   前記車両の速度に応じて前記第４閾値を変化させ、
   前記割合が変化後の前記第４閾値より大きい場合には、前記手放し状態であると判定する、
   請求項４に記載の保舵状態検出装置。