JP2021175631A - 車両用ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】乗員の意思をステアリングホイールの把持によって明示可能にする。【解決手段】ステアリングホイール18のリム部20には、ステアリングホイール18周方向に複数の感圧センサSnが配置され、感圧センサSnが配置された第1領域60、及び隣接する感圧センサSnに跨る第2領域62が検知領域Emとされている。ステアリング装置では、感圧センサSnの出力信号から二つの検知領域Emにおいて把持が検知され二つの検知領域が予め設定された組合せであることで、乗員がステアリングホイール18を握ったと判定される。これにより、乗員が運転操作の意思を持ってステアリングホイール18を把持していると適切に判定できる。【選択図】図3
Description
本発明は、車両用ステアリング装置に関する。
特許文献1のステアリングホイールユニットには、ステアリングホイールの中央、右側及び左側の各々に接触センサが配置され、接触センサは、各々接触判定ECUに接続されている。接触判定ECUは、何れか一つの接触センサの静電容量値が第1閾値以上となると、乗員がステアリングホイールに接触していると判定する。また、接触判定ECUは、いずれの接触センサの静電容量値が第1閾値以上となってはいないが、各接触センサの静電容量値の合計値が第1閾値以上となっていると、乗員がステアリングホイールに接触していると判定する。さらに、接触判定ECUは、接触センサの静電容量値が第1閾値以上とはなっていないが、第1閾値よりも低い第2閾値以上となっていると、乗員がステアリングホイールを操作できない程度に接触していると判定している。
ところで、自動運転システムが設置された車両では、乗員(操作者)の運転操作を介さない自動運転モード、及び操作者の運転操作による手動運転モードで走行可能とされている。自動運転システムは、操作者に運転権限を委譲するための運転操作要求(TOR:Take Over Request)を行い、運転操作要求に応じて操作者のステアリングホイールを握る等の運転操作のための動作が確認されることで自動運転モードを終了し、手動運転モードで走行可能にする。
しかしながら、特許文献1では、操作者がステアリングホイールに接触している位置や両手で接触しているか否かの判定が難しく、操作者が運転操作を意図して両手でステアリングホイールを握っているかを判定するのは困難となっている。
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、乗員の意思をステアリングホイールの把持により明示できる車両用ステアリング装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様の車両用ステアリング装置は、ステアリングホイールの周方向に配列され、各々前記ステアリングホイールが把持されることで受ける外圧に応じた信号を出力する複数の検知体と、乗員に対する前記ステアリングホイールの把持の要求を受付けて、報知対象に指示する指示手段と、前記検知体の各々に対応する第1領域、及び前記ステアリングホイールの周方向に隣接する前記検知体に跨った第2領域の各々を対象領域とし、前記検知体の各々の出力信号から前記要求に応じて予め設定されかつ他の検知体が介在される二つの検知体、又は前記要求に応じて予め設定されている三以上の検知体が把持されていると判定される場合に、前記要求に応じて予め設定されている二つの対象領域が把持されていると判定して出力する判定手段と、を含む。
第2の態様の車両用ステアリング装置は、ステアリングホイールの周方向に配列され、各々前記ステアリングホイールが把持されることで受ける外圧に応じた信号を出力する複数の検知体と、乗員に対する前記ステアリングホイールの把持の要求を受付けて、報知対象に指示する指示手段と、前記検知体の各々に対応する第1領域、及び前記ステアリングホイールの周方向に隣接する前記検知体に跨った第2領域の各々を対象領域とし、前記検知体の各々の出力信号から複数の前記対象領域のうちで予め設定されている対象領域が把持されているか否かを判定して出力する際、前記ステアリングホイールによる操舵に関する要求としての前記要求に対しては、二つの対象領域が把持されているか否かを判定し、前記操舵に関する要求ではない前記要求に対しては、一つの対象領域が把持されているか否かを判定する判定手段と、を含む。
第3の態様の車両用ステアリング装置は、第1又は第2の態様において、前記判定手段によって把持されていると判定された前記対象領域が表示される表示手段を含む。
第4の態様の車両用ステアリング装置は、ステアリングホイールの周方向に配列され、各々前記ステアリングホイールが把持されることで受ける外圧に応じた信号を出力する複数の検知体と、乗員に対する前記ステアリングホイールの把持の要求を受付けて、報知対象に指示する指示手段と、前記検知体の各々に対応する第1領域、及び前記ステアリングホイールの周方向に隣接する前記検知体に跨る第2領域の各々を対象領域とし、複数の前記対象領域のうちで予め設定された所定の第1領域を推奨領域として、該推奨領域を特定可能に表示する際、前記ステアリングホイールによる操舵に関する要求としての前記要求に対しては、二つの推奨領域を表示し、前記操舵に関する要求ではない前記要求に対しては、一つの推奨領域を表示する表示手段と、前記検知体の各々の出力信号から前記推奨領域に含まれる一つ又は二つの対象領域が把持されているか否かを判定して出力する判定手段と、を含む。
第5の態様の車両用ステアリング装置は、第4の態様において、前記表示手段には、前記判定手段によって把持されていると判定された前記一つ又は二つの対象領域が表示される。
第6の態様の車両用ステアリング装置は、第1から第5の何れか1の態様において、前記二つの対象領域には、互いが前記ステアリングホイールの周方向に隣接する対象領域の組合せが除かれている。
第7の態様の車両用ステアリング装置は、第1から第6の何れか1の態様において、手動操舵の場合の前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部、非手動操舵の場合の前記転舵対象の転舵角を検出する転舵角検出部、及び手動操舵の場合に前記操舵角検出部により検出された前記操舵角に応じて前記転舵対象を転舵し、非手動操舵の場合に転舵情報に応じて前記転舵対象を転舵し、かつ前記転舵角検出部で検出された前記転舵角に応じて前記ステアリングホイールを回転させる操舵転舵部を含み、前記二つの対象領域には、回転された前記ステアリングホイールの下側部分同士の組合わせが除かれている。
第8の態様の車両用ステアリング装置は、第1から第7の何れか1の態様において、前記判定手段は、前記検知体の出力信号が予め設定した第1基準値よりも高い場合に、該検知体が対応する前記第1領域が把持されていると判定し、前記ステアリングホイールの周方向に沿って隣接する前記検知体の各々の出力信号が前記第1基準値より低く、かつ予め設定した第2基準値よりも高い場合に、当該二つの検知体に跨る前記第2領域が把持されていると判定することを含む。
第9の態様の車両用ステアリング装置は、第8の態様において、前記判定手段は、前記検知体の出力信号が前記第1基準値又は前記第2基準値を超えた状態が所定時間継続した場合に、当該検知体が含まれる前記第1領域又は前記第2領域が把持されていると判定する。
第1の態様の車両用ステアリング装置では、把持されて回転されるステアリングホイールの周方向に複数の検知体が配置され、検知体は、ステアリングホイールが把持されることで受ける外圧に応じた信号を出力する。また、ステアリングホイールには、把持されているか否かを判定するための対象領域として、検知体の各々に対応する(複数の)第1領域、及びステアリングホイールの周方向に隣接する検知体に跨った(複数の)第2領域が設定されている。
指示手段は、乗員に対するステアリングホイールの把持の要求を受付け、ステアリングホイールの把持の要求を報知対象(乗員)に指示する。また、複数の対象領域の間には、要求に応じて対象領域同士の組合せが予め複数設定されている。判定手段は、検知体の各々の出力信号から把持されている検知体を判定することで、把持されている対象領域を判定する。
ここで、判定手段は、指示手段が受付けて指示した要求に応じ予め設定されている二つの対象領域が把持されているかを判定する。判定手段は、要求に応じ予め設定されている2つの検知体でありかつ他の検知体が介在される2つの検知体が把持されている場合、又は要求に応じて予め設定されている3以上の検知体が把持されている場合に、二つの対象領域が把持されていると判定して、判定結果を出力する。これにより、要求に応じた適切なステアリングホイール上の位置を乗員が両手(右手及び左手)で把持していることを判定できて、要求に応じた意思を持って乗員がステアリングホイールを両手で把持していることを判定できるので、乗員の意思をステアリングホイールの把持により明示できる。
第2の態様の車両用ステアリング装置では、要求手段が乗員に対するステアリングホイールの把持の要求を受付け、報知対象に報知する。判定手段は、検知体の各々の出力信号から把持されている検知体を判定することで、把持されている対象領域を判定する。
ここで、判定手段は、指示手段が受付けて指示したステアリングホイールによる操舵に関する要求としての要求に対しては、予め設定されている二つの対象領域が把持されているか否かを判定する。また、判定手段は、指示手段が受付けて指示した要求が操舵に関する要求ではない要求に対しては、一つの対象領域が把持されているか否かを判定する。これにより、ステアリングホイールによる操舵に関する要求がなされる場合には、乗員が運転操作に適切なステアリングホイール上の位置を把持しているか否かを判定できる。また、ステアリングホイールによる操舵に関する要求ではない要求に対しては、乗員が要求に適切に反応しているか否かを判定できる。したがって、乗員が要求に応じた意思を持ってステアリングホイールを把持しているかを判定でき、乗員の意思をステアリングホイールの把持により明示できる。
第3の態様の車両用ステアリング装置では、表示手段が、判定手段によって把持されていると判定された対象領域を表示する。これにより、乗員は、ステアリングホイールを把持した際の把持位置、及びステアリングホイールが把持されたと判定手段が判定したことを把握できる。
第4の態様の車両用ステアリング装置では、把持されているか否かを判定するための対象領域として、検知体の各々に対応する(複数の)第1領域、及びステアリング体の周方向に隣接する検知体に跨った(複数の)第2領域が設定されている。指示手段は、乗員に対するステアリングホイールの把持の要求を受付けて、受付けた要求を報知対象に指示する。また、指示手段が受付ける要求には、ステアリングホイールによる操舵に関する要求、及びステアリングホイールによる操舵に関する要求ではない要求が含まれる。
表示手段は、推奨領域として複数の対象領域のうちで予め設定された所定の第1領域を特定可能に表示する。この際、表示手段は、操舵に関する要求に対しては二つの推奨領域を表示し、操舵に関する要求ではない要求に対しては一つの推奨領域を表示する。
判定手段は、検知体の各々の出力信号から把持されている検知体を判定することで、把持されている対象領域を判定すると共に、表示手段に表示された推奨領域に含まれる一つ又は二つの対象領域(第1領域)が把持されているか否かを判定する。これにより、ステアリングホイールについての操舵に関する要求に対しては、乗員が運転操作の意思を持ってステアリングホイールを把持しているかを判定でき、操舵に関する要求ではない要求に対しては、乗員が要求に応じた意思を持ってステアリングホイールを把持しているかを判定できるので、乗員の意思をステアリングホイールの把持により明示できる。
第5の態様の車両用ステアリング装置では、判定手段によって把持されていると判定された一つ又は二つの対象領域が表示手段に表示される。これにより、乗員は、ステアリングホイールを把持した際の把持位置、及びステアリングホイールが把持されたと判定手段が判定したことを把握できる。
第6の態様の車両用ステアリング装置では、互いがステアリングホイールの周方向に隣接する対象領域の組合せを、予め設定されている二つの対象領域の組合せから除いている。これにより、操舵に関する要求に対して乗員が両手を揃えてステアリングホイールを握った場合に、運転操作の意思を持ってステアリングホイールを把持していると判定されるのが防止される。
第7の態様の車両用ステアリング装置では、手動操舵の場合、操舵角検出部によりステアリングホイールの操舵角が検出され、操舵角検出部により検出された操舵角に応じて転舵対象が転舵される。また、非手動操舵の場合、操舵転舵部により転舵情報に応じて転舵対象が転舵され、かつ転舵角検出部で検出された転舵角に応じてステアリングホイールが回転される。
ここで、予め設定されている二つの対象領域には、回転されたステアリングホイールの下側部分同士の組合わせが除かれる。これにより、操舵に関する要求に対し、乗員が両手でステアリングホイールの下側部分を握った場合に、運転操作の意思を持ってステアリングホイールを把持していると判定されるのが防止される。
第8の態様の車両用ステアリング装置では、検知体の出力信号が予め設定した第1基準値よりも高い場合に、その検知体が対応する第1領域が把持されていると判定され、ステアリングホイールの周方向に沿って隣接する検知体の各々の出力信号が第1基準値より低く、かつ予め設定した第2基準値よりも高い場合に、その二つの検知体に跨る第2領域が把持されていると判定される。これにより、対象領域において第1領域と第2領域とを精度よく判別できる。
第9の態様の車両用ステアリング装置では、検知体の出力信号が第1基準値又は第2基準値を超えた状態が所定時間継続した場合に、その検知体が含まれる第1領域又は第2領域が把持されていると判定する。これにより、乗員が無意識にステアリングホイールに触れた場合などにおいて、要求に応じてステアリングホイールが把持されたと誤判定されてしまうのを防止できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
第1実施形態に係る車両用ステアリング装置としてのステアリング装置10は、車両(図示省略)に設置されて車両の操舵(転舵)に用いられる。図1には、第1実施形態に係るステアリング装置10の主要部がブロック図にて示され、図2には、ステアリング装置10の概略構成がブロック図にて示されている。
〔第1実施形態〕
第1実施形態に係る車両用ステアリング装置としてのステアリング装置10は、車両(図示省略)に設置されて車両の操舵(転舵)に用いられる。図1には、第1実施形態に係るステアリング装置10の主要部がブロック図にて示され、図2には、ステアリング装置10の概略構成がブロック図にて示されている。
図2に示すように、ステアリング装置10は、ステアバイワイヤ式とされており、操舵転舵部を構成する操舵部としての操舵機構12、及び操舵転舵部を構成する転舵部としての転舵機構14を備えている。操舵機構12は、支持部としてのステアリングシャフト(コラムシャフト)16を備えており、ステアリングシャフト16が乗員(運転者)の着座する座席(図示省略)の車両前側において車体に回転可能に支持されている。ステアリングシャフト16の先端部には、操作体及びステアリング体としてのステアリングホイール18が取付けられている。なお、図1及び図3では、車両を直進させる状態の操舵位置(直進操舵位置)におけるステアリングホイール18が正面図にて示されている。
図1に示すように、ステアリングホイール18は、ステアリング体を構成するリング状(円環状)のリム部20、リム部20の軸心部に配置されたボス部22、及びリム部20とボス部22と連結するステー部24により構成されている。ステアリングホイール18は、ボス部22がステアリングシャフト16の先端部(車両後側端部)に取付けられて車体に支持されており、ステアリングホイール18は、ステアリングシャフト16と一体回転可能にされている。
図2に示すように、操舵機構12は、操舵作動部としての反力アクチュエータ26、及び操舵角検出部としての操舵角センサ28を備えており、反力アクチュエータ26及び操舵角センサ28がステアリングシャフト16に取付けられている。操舵機構12は、反力アクチュエータ26が作動することで、ステアリングシャフト16を介してステアリングホイール18に回転トルクを付与できると共に、ステアリングホイール18の回転が可能となっている。また、反力アクチュエータ26は、ステアリングシャフト16を介してステアリングホイール18に生じる回転トルクの変化を検出でき、操舵角センサ28は、ステアリングシャフト16の回転(回転角)を検出することで、ステアリングホイール18が回転操作(操舵)された際の操舵角を検出する。
転舵機構14は、転舵動作部としての転舵アクチュエータ30、及び転舵角検出部としての転舵角センサ32を備えている。転舵アクチュエータ30は、図示しないリンク機構を介して車両の左右の転舵輪(例えば、前輪)34に連結されている。転舵機構14では、転舵アクチュエータ30が作動することで、転舵輪34が転舵され、車両の進行方向が変更(転舵)され、転舵角センサ32が転舵輪34の転舵角を検出する。
ステアリング装置10には、ステアリングECU36が設けられており、ステアリングECU36は、CPU、ROM、RAM、不揮発性のメモリ(ストレージ)等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ(図示省略)を備えている。ステアリングECU36には、反力アクチュエータ26、操舵角センサ28、転舵アクチュエータ30及び転舵角センサ32が電気的に接続されている。
ステアリングECU36は、乗員によりステアリングホイール18が回転操作(操舵操作)された際に、操舵角センサ28によってステアリングホイール18の操舵角を検出する。また、ステアリングECU36は、転舵角センサ32によって検出される転舵輪34の転舵角が操舵角センサ28によって検出された操舵角となるように転舵アクチュエータ30を作動させて、転舵輪34を転舵させる。また、ステアリングECU36は、転舵アクチュエータ30が転舵輪34から受ける反力(回転トルク)を検出し、検出された反力に基づいて反力アクチュエータ26を作動させ、ステアリングホイール18に反力(回転トルク)を付与する。
また、車両には、自動運転装置としての自動運転システム38が設置されている。自動運転システム38は、自動運転制御部を構成する自動運転ECU40を備えており、自動運転ECU40には、CPU、ROM、RAM、不揮発性のメモリ(ストレージ)等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ(図示省略)が用いられている。自動運転ECU40は、CPUがROM及びストレージに記憶されたプログラムを読出してRAMに展開しながら実行することで、乗員の運転操作を介さずに車両を走行させるための各種の機能が実現される。これにより、自動運転ECU40は、乗員の運転操作を介さずに車両(図示省略)の走行制御を行う自動運転モード、及び自動運転モードを停止(終了)することで乗員の運転操作により車両を走行可能とする手動運転モードで動作可能となっている。
自動運転ECU40は、各種のセンサによって検出される車両の走行状況、地図情報や車両周囲の撮影画像情報などの車両の周囲の走行環境情報等の車両の走行に関する各種の情報を取得する。また、自動運転ECU40は、自動運転モードで動作することで、車両の走行に関する各種の情報に基づいて、操舵制御、エンジン制御及び制動制御などの車両走行のための各種の制御を行う。これにより、車両は、乗員の運転操作を介さずに予め設定された目的地に向けて走行可能となっている。
ステアリング装置10は、ステアリングECU36が自動運転ECU40に電気的に接続されている。自動運転ECU40は、自動運転モードでの動作中、転舵情報としての転舵信号をステアリングECU36に出力する。ステアリングECU36は、自動運転ECU40から入力される転舵信号に応じて転舵アクチュエータ30の作動を制御して転舵輪34を転舵する。また、ステアリングECU36は、転舵された転舵輪34の転舵角を転舵角センサ32によって検出し、検出した転舵角に応じて反力アクチュエータ26を作動させてステアリングホイール18を回転させる。
これにより、ステアリング装置10は、自動運転ECU40が自動運転モードで動作することで、非手動操舵としての自動操舵が行われると共に、転舵輪34の転舵に応じてステアリングホイール18が回転される。また、ステアリング装置10では、自動運転ECU40が自動運転モードを停止(終了)することで、乗員による手動操舵(手動転舵)が可能になる。
一方、自動運転ECU40は、予め設定された条件が成立する等の各種のタイミングにおいて自動運転モードを終了し、乗員の運転動作に応じて走行可能とされる手動運転モードに移行する。自動運転ECU40は、自動運転モードを終了する(手動運転モードに移行する)際、ステアリング装置10のステアリングECU36等に運転操作要求(転舵のための要求、操舵要求)を出力する。
図1に示すように、ステアリング装置10は、第1実施形態に係る操作判定装置42を備えている。操作判定装置42は、自動運転ECU40から操舵に関する要求である操舵要求としての運転操作要求(TOR)が入力されて運転操作要求を受け付けると、乗員が運転操作可能にステアリングホイール18を握っているか否かを判定し、判定結果を出力する。自動運転ECU40は、操作判定装置42(ステアリング装置10)の判定結果を含めて自動運転モードを終了するか否かを判定し、自動運転モードを終了すると判定することで、自動運転モードでの動作終了を報知(音声又は図示しないディスプレイ上の表示で報知)する。
ステアリング装置10には、検知体としての複数の感圧センサSnがステアリングホイール18に設けられている。ステアリングホイール18には、リム部20をステアリングホイール18周方向に複数に分割した領域が設定されており、感圧センサSnは、リム部20において設定された領域の各々に配置されている。
第1実施形態では、ステアリングホイール18周方向に8分割した領域の各々に感圧センサSnが取付けられており、8個の感圧センサSn(n=1〜8)は、直進操舵位置のステアリングホイール18において上部から右回り(正面視で右回り)に感圧センサS1、S2、・・・、S8が順に配置されている。これにより、感圧センサSn(S1〜S8)の各々は、ステアリングホイール18上におけるステアリングホイール18周方向の位置が定まっている。
ステアリングホイール18のリム部20は、リム部20の骨格を形成する図示しないリム芯金が樹脂製の基体(図示省略)にインサートされて被覆されており、リム部20は、基体が断面略円形状(略楕円状でもよい)に形成されている。また、リム部20は、基体の外周部が皮革等の弾性を有する加飾部材46によって被覆されている。
感圧センサSnは、シート状(図示省略)とされており、感圧センサSnは、長手方向がステアリングホイール18周方向とされ、幅方向がリム部20の断面周方向にされてリム部20の基体の外周に巻掛けられている。また、基体に巻掛けられた感圧センサSnは、加飾部材46によって被覆されており、感圧センサSnは、ステアリングホイール18周方向の略全域に渡って取付けられている。なお、感圧センサSnは、リム部20において基体の外周に螺旋状に巻掛けられて加飾部材46により被覆されていてもよい。
感圧センサSnには、加圧されることで変位すると共に、変位に応じた電気信号を出力する各種の検知媒体を適用できる。第1実施形態では、感圧センサSnにピエゾ圧電効果(piezoelectric effect)を利用した圧電素子が用いられており、感圧センサSn(圧電素子)は、表裏方向(リム部20の基体の径方向)に機械的な圧力が加えられることで圧力に応じて変位し、変位に応じて分極が生じることで圧力に比例した電荷を発生する。これにより、感圧センサSnは、乗員がステアリングホイール18のリム部20を把持する(握る)ことで加飾部材46を介して外力が加えられて変位され、乗員の握った力(把持力)に応じた電気信号を出力する。なお、以下では、乗員がリム部20を握る(把持する)ことを、ステアリングホイール18を握る(把持する)という。
ステアリングECU36には、検知部50と、判定手段としての判定部52と、記憶部54と、設定部56と、指示手段としての報知指示部58とが形成されている。ステアリングECU36では、CPUがROM及びストレージに記憶された操作判定プログラムを実行することで、検知部50、判定部52、設定部56及び報知指示部58の各々の機能が実現される。また、記憶部54はストレージによって実現される。
感圧センサSn(S1〜S8)は、各々ステアリングECU36に電気的に接続されており、ステアリングECU36では、感圧センサSnの各々から出力される電気信号が検知部50に入力される。検知部50は、感圧センサSnの各々から入力される電気信号を、感圧センサSnの各々において検知される把持力及び把持力の変化を示す信号(以下、把持力Fn(t)とする)として出力する。
判定部52は、感圧センサSnの各々の把持力Fn(t)を予め設定されている基準値(第1基準値及び第2基準値)と比較することで、感圧センサSn毎に乗員により加圧されているか否かを判定して、乗員が握っているステアリングホイール18上の位置の感圧センサSnを特定する。また、判定部52は、乗員がステアリングホイール18を握ることで加圧されていると特定した感圧センサSnの位置(ステアリングホイール18周方向の領域)から、乗員が予め設定された組合せの領域を握っているか否かを判定し、判定結果を出力する。
記憶部54には、把持力Fn(t)に対する第1基準値としての第1しきい値Fths、及び第2基準値としての第2しきい値Fthwが予め設定されて記憶されている。また、記憶部54には、予め設定された領域の組合せが記憶されている。第1しきい値Fths及び第2しきい値Fthwは、ステアリングホイール18において乗員が運転操作時に握る力に基づいて設定されており、握る力は、滑ることなくステアリングホイール18を握った状態における力(把持力)とされている。
乗員が車両の運転操作を行うことを意図するなどの意思を持ってステアリングホイール18を両手(右手及び左手の各々)で握ることで、何れか少なくとも2つの感圧センサSnにより所定以上の把持力Fn(t)が検知される。また、乗員がステアリングホイール18を握った際、乗員の手(右手及び左手の各々)が主に一つの感圧センサSnを加圧する場合と、乗員の手が隣接する二つの感圧センサSnの各々を加圧する場合とがある。感圧センサSnによって検知される把持力Fn(t)は、乗員の手が隣接する二つの感圧センサSnの各々を加圧する場合の方が、乗員の手が主に一つの感圧センサSnを加圧する場合より低くなる。
ここから、第2しきい値Fthwは、所定の力でステアリングホイール18を握った際に、乗員の手が隣接する二つの感圧センサSnを加圧することで、2つの感圧センサSnの各々に生じる把持力Fn(t)に応じた値(Fn(t)>Fthw)が設定されている。なお、乗員の手が隣接する二つの感圧センサSnの各々を加圧する状態は、二つの感圧センサSnの把持力Fn(t)の割合が五分五分に限らず、六分四分や七分三分などであってもよい。この場合、第2しきい値Fthwは、割合の低い方の感圧センサSnの把持力Fn(t)よりも小さい値(僅かに小さい値でもよい)に設定される。
また、第1しきい値Fthsは、所定の力でステアリングホイール18を握った際に、乗員の手が主に一つの感圧センサSnを加圧する生じる把持力Fn(t)に応じた値とされている(Fths>Fthw)。なお、乗員の手が隣接する二つの感圧センサSnを加圧する状態における二つの感圧センサSnの把持力Fn(t)の割合が六分四分である場合、第1しきい値Fthsは、把持力Fn(t)が六分四分のうちの六分の割合(割合の大きい方)よりも大きい値に設定される。これにより、ステアリングホイール18が2つの感圧センサSnに跨って握られた場合でも、一方の感圧センサSnの把持力Fn(t)が、第2しきい値Fthwに満たないで、他方の感圧センサSnの把持力Fn(t)が第1しきい値Fths以上であれば、主に他方の感圧センサSnが把持されていると判定される。
一方、図3に示すように、ステアリング装置10では、乗員によりステアリングホイール18が握られたか否かを検知するための対象領域としての検知領域Emが設定されている。検知領域Emには、感圧センサSnの各々に対応する第1領域60、及びステアリングホイール18の周方向に隣り合う2つの感圧センサSnに跨る第2領域62が含まれる。第2しきい値Fthwが2つの感圧センサSnの把持力Fn(t)の割合として六分四分に応じて設定される場合、第2領域62は、二つの感圧センサSnの把持力Fn(t)の割合が五分五分〜六分四分で握られる範囲とされている。
これにより、ステアリング装置10では、検知領域Emとしてステアリングホイール18周方向に第1領域60と第2領域62とが交互に設定されており、ステアリングホイール18周方向に隣り合う第1領域60の間に第2領域62が介在され、ステアリングホイール18周方向に隣り合う第2領域62の間に第2領域62が介在されている。検知領域Emは、感圧センサS1の第1領域60が検知領域E1(m=1)とされ、検知領域Emは、検知領域E1から右回りでE2、E3、・・・、E16が設定されている。
乗員が運転操作を意図して両手でステアリングホイール18を握る際は、両手の間(右手の位置と左手の位置の間)が離れていることが好ましい。また、乗員が運転操作を意図して両手でステアリングホイール18を握る際は、両手をステアリングホイール18の中心部を軸にステアリングホイール18周方向に所定角度(例えば、好ましくは40度、より好ましくは45度)以上離されることが好ましい。
ここから、ステアリング装置10では、ステアリングホイール18が両手で握られた際の二つの検知領域Em(E1〜E16)の組合せが予め設定されて記憶部54に記憶されている。二つの検知領域Emの組合せには、二つの検知領域Emの間に他の検知領域Emが介在しない組合せが除かれており、二つの検知領域Emの組合せには、二つの検知領域Emの間に、少なくとも一つの他の検知領域Emが介在された組合せとされている。これにより、二つの検知領域Emは、二つの第1領域60の組合せ(2つの感圧センサSn)、又は一つの第1領域60と一つの第2領域62の組合せ(3つの感圧センサSn)、又は二つの第2領域62の組合せ(4つの感圧センサSn)の何れかの組合せとされている。なお、第1実施形態では、二つの検知領域Emの組合せとして、二つの検知領域Emの間に、少なくとも一つの他の検知領域Emが介在された組合せとされているが、二つの検知領域Emの組合せは、少なくとも一つの感圧センサSnが介在されるか、又は3以上(3又は4)の感圧センサSnに対応する2つの検知領域Emの組合せであることがより好ましい。
図1及び図2に示すように、車両には、指示手段を構成する表示手段としてのディスプレイ64及びスピーカ66が設けられており、ディスプレイ64及びスピーカ66が報知指示部58(ステアリングECU36)に電気的に接続されている。また、報知指示部58には、操舵角センサ28が接続されており、報知指示部58は、操舵角センサ28によって検出される操舵角を取得する(なお、操舵角センサ28の操舵角は、判定部52においても取得される)。
ディスプレイ64には、車両のインストルメントパネルに設けられたディスプレイやヘッドアップディスプレイ(いずれも図示省略)等が適用されている。スピーカ66には、車両のデーディオ装置やナビゲーション装置(何れも図示省略)等に設けられたスピーカなどが適用されている。
報知指示部58は、自動運転システム38の自動運転ECU40から運転操作要求(TOR)が入力されることで運転操作要求を受付け、運転操作の権限移譲要求がなされたことを示す情報を報知対象としての乗員に報知することで指示する。また、報知指示部58は、運転操作要求がなされて所定時間が経過しても、乗員のステアリングホイール18の把持が検知されない場合などにおいて、乗員にステアリングホイール18を握るように要求するなどの各種の報知(指示)を行う。
一方、車両が手動運転モードで走行している場合、乗員がステアリングホイール18を所定の力で握ることで、握った力に応じて感圧センサSnが加圧される。設定部56は、手動運転モード中において感圧センサSnの各々によって検知されている把持力Fn(t)に基づいて、第1しきい値Fths及び第2しきい値Fthwの設定が可能となっている。設定部56において、第1しきい値Fths及び第2しきい値Fthwが設定されることで、記憶部54に記憶される第1しきい値Fths及び第2しきい値Fthwが更新される。
次に、第1実施形態の作用として操作判定装置42における操作判定処理を説明する。
自動運転システム38の自動運転ECU40は、車両の各種のセンサによって取得される車両内の各機器の動作状況を含む車両の走行状況、及びナビゲーション装置(図示省略)の地図情報や監視装置(図示省略)の車両周囲の撮影画像情報などの車両に設置された各種装置から取得される車両の周囲の走行環境情報等に基づき、操舵制御、速度制御及び制動制御などを行う。これにより、自動運転システム38が設置された車両は、乗員の運転操作を介さずに、予め設定された走行経路に沿って走行される。
自動運転システム38の自動運転ECU40は、車両の各種のセンサによって取得される車両内の各機器の動作状況を含む車両の走行状況、及びナビゲーション装置(図示省略)の地図情報や監視装置(図示省略)の車両周囲の撮影画像情報などの車両に設置された各種装置から取得される車両の周囲の走行環境情報等に基づき、操舵制御、速度制御及び制動制御などを行う。これにより、自動運転システム38が設置された車両は、乗員の運転操作を介さずに、予め設定された走行経路に沿って走行される。
自動運転ECU40では、自動運転モードにおいて操舵制御を行う際、自動運転モードにおける操舵制御のための操舵情報をステアリング装置10のステアリングECU36に出力する。ステアリングECU36は、操舵情報に基づいて転舵アクチュエータ30の作動を制御することで、転舵輪34を転舵させて車両を転舵させる。また、ステアリングECU36は、転舵輪34の転舵角を転舵角センサ32によって検出し、検出した転舵角に応じた操舵角となるように反力アクチュエータ26を作動させる。これにより、車両は、操舵情報に基づいて転舵輪34が転舵されると共に、ステアリングホイール18が回転される。
また、ステアリング装置10では、自動運転ECU40が自動運転モードの動作を終了することで、ステアリングホイール18の回転操作に応じて転舵輪34を転舵させる。
一方、自動運転ECU40は、自動運転モードの終了に先立って操舵に関する要求としてのTORを発する(運転操作要求を行う)。ステアリング装置10では、自動運転ECU40の運転操作要求を受付けることで、操作判定装置42が、乗員によりステアリングホイール18が操作可能に握られているか否かの操作判定を行う。図4には、操作判定装置42(ステアリングECU36)において実行される操作判定処理が流れ図にて示されている。また、図5には、操作判定処理における検知領域特定処理が流れ図にて示されている。
図4のフローチャートでは、最初のステップ100において自動運転ECU40がTOR(運転操作要求)を発したか否かを確認し、自動運転ECU40が発した運転操作要求を受付けることで、ステップ100において肯定判定して、操作判定処理を開始する。
操作判定処理は、ステップ102において報知指示部58が乗員に対してステアリングホイール18の把持を要求(指示)する。ステアリングホイール18の把持要求(把持指示)は、スピーカ66から発する音声であってもよく、ディスプレイ64にステアリングホイール18の把持を指示する画像等を表示してもよく、スピーカ66から発する音声とディスプレイ64の表示画像等の表示との組合せであってもよい。ステアリングホイール18の把持要求をディスプレイ64に表示する際は、ステアリングホイール18に応じた画像を明滅させるなどしてもよい。
この後、ステップ104では、ステアリングホイール18において乗員が握った位置を検知する把持検知処理が実行される。把持検知処理では、乗員が握ったステアリングホイール18上の検知領域Emを特定する検知領域特定処理が行われる。
図5に示すように、ステップ104において実行される把持検知処理(検知領域特定処理)は、ステップ120において、ステアリングホイール18の複数の感圧センサSnの出力信号を読込む。感圧センサSnの出力信号の読込みは、感圧センサS1、S2、・・・、S8の順のスキャンを所定時間間隔で繰り返すことで、感圧センサS1〜S8の出力信号を時系列的に取得し、感圧センサSnの各々(感圧センサS1〜S8の各々)の把持力Fn(t)を取得する。
次のステップ122では、感圧センサSn(S1〜S8)を順に対象とし、対象の感圧センサSnの把持力Fn(t)を第1しきい値Fthsと比較することで、把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えているか否かを確認する。対象の感圧センサSnにおいて把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えていると(Fn(t)>Fths)、ステップ122において肯定判定してステップ124に移行する。なお、ステップ122においては、把持力Fn(t)に対して上限値を設定し、一つの感圧センサSnに対応する部分が両手で握られたと判断される場合に肯定判定されるのを防止することが好ましい。
ステップ124では、把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えている継続時間を判定する。把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えている時間Tが予め設定された時間ΔT(例えば、ΔT=0.5sec〜1.0sec)以上となると(T≧ΔT)、乗員がステアリングホイール18を握っているとして、ステップ124において肯定判定されてステップ126に移行する。これにより、感圧センサSnの出力信号にノイズ等が含まれて把持力Fn(t)が瞬間的に大きくなった際に、ステアリングホイール18が握られていると誤判定されるのを防止できる。
ステップ126では、対象の感圧センサSnが対応する検知領域Emを特定する。この際、把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えていることから、検知領域Emは、複数の第1領域60の何れに対応するかが特定される。例えば、感圧センサS1において、把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えている場合、検知領域Emとして検知領域E1が特定される。なお、把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えている時間Tが時間ΔTに達しなかった場合(ステップ124において否定判定された場合)、対象の感圧センサSnに対する処理を終了する。
把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えていない(F(t)≦Fths)ためにステップ122において否定されると、ステップ128に移行する。ステップ128では、対象の感圧センサSnの把持力Fn(t)を第2しきい値Fthwと比較することで、把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えているか否かを確認する。
対象の感圧センサSnにおいて把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えると(Fths≧Fn(t)>Fthw)、ステップ128において肯定判定してステップ130に移行する。ステップ130では、把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えている継続時間(時間T)を判定する。把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えている時間Tが予め設定された時間ΔT以上(T≧ΔT)となると、ステップ130において肯定判定されてステップ132に移行する。
ステップ132では、対象の感圧センサSnの位置を特定する。次のステップ134では、特定した(対象の)感圧センサSnに隣接する感圧センサSn(例えば、感圧センサS1に対する感圧センサS2、S8)の一方の把持力Fn(t)が、第2しきい値Fthwを超えているか否かを確認する。対象の感圧センサSnに隣接する一方の感圧センサSnの把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えていると(但し、Fths>Fn(t)>Fthw)、ステップ134で肯定判定してステップ136に移行する。
このステップ136では、対象の感圧センサSnが対応する検知領域Emを特定する。この際、把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えていないが、第2しきい値Fthwを超えていることから、検知領域Emは、複数の第2領域62の何れに対応するかが特定される。例えば、感圧センサS1において把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えていると共に、感圧センサS1に隣接する感圧センサS2において把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えている場合、検知領域Emとして検知領域E2が特定される。
なお、対象の感圧センサSnにおいて、把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えている時間Tが時間ΔTに達しなかった場合、ステップ130において否定判定される。また、隣接する双方の感圧センサSnの把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えていない場合(双方共に把持力Fn(t)が第2しきい値Fthwを超えている場合も含む)、ステップ134において否定判定される。さらに、隣接する感圧センサSnの一方の把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えている場合もステップ134において否定判定される。ステップ130又はステップ134において否定判定されると、ステップ128において否定判定された場合と同様に対象の感圧センサSnに対する処理を終了する。
このようにして対象の感圧センサSnに対する処理を終了すると、ステップ138では、全ての感圧センサSnを対象とした判定が終了したか否かを確認する。ステップ138において否定判定されると、ステップ122に移行して、次の感圧センサSnを対象とした処理を行う。
図4のフローチャートでは、全ての感圧センサSnについて把持力Fn(t)の判定(ステップ104に対応する処理)を終了すると、ステップ106に移行する。ステップ106では、二つの検知領域Emが特定されたか否かを確認し、二つの検知領域Emが特定されていた場合、ステップ106において肯定判定してステップ108に移行する。ステップ108では、特定された二つの検知領域Emの組合せが予め設定された組合せであるか否かを確認する。
また、次のステップ110では、操舵角センサ28によって検出される操舵角を取得し、取得した操舵角及び特定した検知領域Emのステアリングホイール18上における位置に基づき、特定した検知領域Emがステアリングホイール18の下側部分か否かを判定する。
ステップ106において否定判定された場合、ステップ102に移行して、再度、ステアリングホイール18の把持要求を行う。また、ステップ108又はステップ110において否定判定された場合、ステアリングホイール18が適切に把持されていないと判定し、ステップ112に移行する。このステップ110では、乗員に対して適切にステアリングホイール18を握り直すように報知する。これにより、乗員がステアリングホイール18を適切に握っていない場合、片手でステアリングホイール18を握っている場合、或いは、回転操作(操舵操作)の難しいステアリングホイール18の下側部分を握っている場合等において、乗員が適切にステアリングホイール18を握っていると誤判定されるのが防止される。
一方、特定された二つの検知領域Emの組合せが予め設定された組合せであり、かつ操作の難しい位置が握られていない場合、ステップ108及びステップ110において肯定判定して、ステップ114に移行する。このステップ114では、乗員がステアリングホイール18を適切に握っているとして、乗員が手動運転モードに移行可能な状態であることを自動運転ECU40に出力する。
この際、報知指示部58は、ディスプレイ64に表示したステアリングホイール18の画像の明滅を停止すると共に、特定された検知領域Emに対応する位置を明示するように表示してもよい。これにより、乗員は、明滅されていた画像が点灯することで、ステアリングホイール18を握ったことが自動運転システム38に認識されたと把握できると共に、自身が握ったステアリングホイール18上の位置を把握できる。
ここで、図6及び図7には、第1実施形態において、ステアリングホイール18の適切な位置が握られていると判定できる検知領域Emの組合せが図表にて示されている。なお、図6及び図7において、S(n)は、n番目の感圧センサSnを示しており、例えば、Snが感圧センサS5(Sn=S5)の場合、感圧センサS(n+4)、S(n+7)が各々感圧センサS1(S(n+4)=S1)、S4(S(n+7)=S4)であることを示す。また、図6及び図7において、E(m)は、m番目の検知領域Emを示しており、例えば、E(m)が検知領域E5(Em=E5)の場合、検知領域E(m+11)、E(m+15)が各々検知領域E1(E(m+11)=E1)、E4(E(m+15)=E4)であることを示す。さらに、図6及び図7では、〇印が把持力Fn(t)>Fthsの状態を示し、△印が把持力Fn(t)>Fthw(Fths>Fn(t)>Fthw)の状態を示しており、判定において、◎印が適切な把持状態を示し、×印が不適切な把持状態を示している。
図6には、少なくとも一つの検知領域Emを開けた(介在された)二つの検知領域Emの組合せが示されている。例えば、ステアリングホイール18において感圧センサS1の部分と感圧センサS2の部分とが握られることで、加圧された領域として検知領域E2を挟んだ両側の検知領域E1及び検知領域E3が特定される。この場合、ステアリングホイール18を握った手の間は、凡そ握り拳1個分の隙間が確保されるので、少なくとも両手を揃えてステアリングホイール18を握った場合に比して、運転操作(操舵)のためには好ましいといえる握り方となる。
また、検知領域E1、E3の各々の把持力Fn(t)が第1しきい値Fthsを超えていることで、乗員がステアリングホイール18を操作可能に握っていると判断できる。したがって、自動運転モードが終了されても、適切な運転操作が可能となる。
また、図4に示す操作判定処理及び図5に示す把持検知処理を実行することで、図6に示される組合せが得られるので、少なくとも一つの検知領域Emを開けた二つの検知領域Emの組合せは、図4及び図5に示す操作判定処理を実行することで得られる。このため、少なくとも一つの検知領域Emを開けた二つの検知領域Emの組合せを適切な組合せとする場合、図4のフローチャートにおいて、ステップ108の処理を省略できる。
一方、図7には、少なくとも二つの検知領域Emを開けた二つの検知領域Emの組合せが示されている。例えば、ステアリングホイール18において感圧センサS1の部分、及び感圧センサS2と感圧センサS3との境界部分の各々が握られることで、ステアリングホイール18が握られた領域として検知領域E1と検知領域E4との組合せとなる。検知領域E1と検知領域E4との組合せは、間に二つの検知領域E2、E3を挟んだ組合せとなる。
第1実施形態では、ステアリングホイール18を周方向に8分割した各々に感圧センサSnを配置しており、少なくとも二つの検知領域Emを開けることで、ステアリングホイール18の中心部を軸に、少なくとも略45度程度の角度が離れた位置を握った組合せにできる。また、少なくとも二つの検知領域Emを開けることで、二つの検知領域Emの間には、少ないとも1つの感圧センサSnが間に介在される組合せとなる。これにより、一つの検知領域Emを開けて握る場合に比して、より適切なステアリングホイール18の回転操作が可能になる。なお、二つの検知領域Emとしては、少なくとも一つの第1領域60が介在される二つの第1領域60であることがより好ましく、これにより、少なくとも感圧センサSnが1個分だけ離れている位置が握られていると明確に判定できる。
このように操作判定装置42では、ステアリングホイール18の周方向に複数の検知領域Emを設定し、予め設定した組合せの何れかに該当する二つの検知領域Emが把持されているか否かを確認する。これにより、乗員が運転操作に適切な位置を把持しているか否かを判定できて、乗員が運転操作の意思を持ってステアリングホイール18を把持していと精度よく判定できる。
また、操作判定装置42では、ステアリングホイール18の周方向に一つ以上の検知領域Emが介在された二つの検知領域Emが把持されることで、運転操作の意思を持ってステアリングホイール18が握られていると判定する。これにより、乗員が操作し難い状態でステアリングホイール18を握っているときに、ステアリングホイール18が適切に握られていると誤判定するのを防止できる。
さらに、操作判定装置42では、操舵角センサ28によって検出される操舵角を用いることで、ステアリングホイール18が回転されていても、ステアリングホイール18における各検知領域Emの位置を把握できる。これにより、回転されたステアリングホイール18において下側部分の検知領域Emを特定できて、下側部分の検知領域Emが把持されていた場合に、ステアリングホイール18が適切に握られていると判定するのを防止できる。なお、二つの検知領域Emの組合せとしては、少なくとも一つの感圧センサSnが介在された二つの感圧センサSnに対応する2つの検知領域Em(少なくとも1つの第1領域60が介在する2つの第1領域60)の組合せ、又は3以上(3又は4)の感圧センサSnに対応する2つの検知領域Em(2つの第2領域62、又は1つの第1領域60と1つの第2領域)の組合せであることがより好ましい。すなわち、他の感圧センサSnが介在される二つの感圧センサSnに対応する検知領域Em、又は3以上の感圧センサSnに対応する検知領域Emの組合せであることがより好ましい。これにより、乗員がステアリングホイール18をより適切に操作可能に握っていると判断でき、自動運転モードが終了された際に、より適切な運転操作が可能となる。
〔第2実施形態〕
次に第2実施形態を説明する。なお、第2実施形態において第1実施形態と同様の機能部品については、第1実施形態と同様の符号を付与してその説明を省略する。
次に第2実施形態を説明する。なお、第2実施形態において第1実施形態と同様の機能部品については、第1実施形態と同様の符号を付与してその説明を省略する。
図8には、第2実施形態に係る操作判定装置70の概略構成が機能ブロック図にて示されている。第2実施形態において操作判定装置70は、第1実施形態の操作判定装置42に代えて適用されている。
図8に示すように、操作判定装置70には、検知部50、判定部52、記憶部54及び設定部56が形成されている。また、操作判定装置70には、指示手段としての報知指示部72が形成されており、報知指示部72は、第1実施形態の報知指示部58に代えてステアリングECU36に形成されている。
報知指示部72には、スピーカ66が接続されていると共に、操舵角センサ28(転舵角センサ32でもよい)及びディスプレイ74が接続されている。ディスプレイ74には、ヘッドアップディスプレイ(HUD)が用いられており、報知指示部72は、ディスプレイ74の表示を制御する。また、報知指示部72は、操舵角センサ28によって検出される操舵角からステアリングホイール18の回転位置を検出する。
ディスプレイ74は、フロントウインドガラスを表示媒体としてフロントウインドガラスに画像(投影画像)を表示してもよく、ディスプレイ74は、乗員の車両前側に配置された透明表示媒体に画像を表示してもよい。なお、ディスプレイ74は、ヘッドアップディスプレイに限らず、インストルメントパネル等に設けられた各種のディスプレイが適用されてもよい。
報知指示部72は、自動運転ECU40がTORを発することで、ディスプレイ74にステアリングホイール18に応じた画像を表示して、報知対象である乗員にステアリングホイール18の把持を指示する。この際、報知指示部72は、操舵角センサ28によって検出される操舵角に応じた回転位置のステアリングホイール18の画像を表示する。また、報知指示部72は、記憶部54に記憶された検知領域Em又はステアリングホイール18周方向に並ぶ複数の検知領域Emの組合せから推奨するステアリングホイール18の把持位置に対応する検知領域Em又は検知領域Emの組合せを選択し推奨領域を設定する。
報知指示部72は、設定した推奨領域に対応する検知領域Emをディスプレイ74に表示するステアリングホイール18の画像に明示することで、乗員にステアリングホイール18の把持を要求する報知(指示)を行う。なお、報知指示部72は、ディスプレイ74にステアリングホイール18の把持を促す表示を行ってもよく、ディスプレイ74への表示に合わせて音声による報知を行ってもよい。
図9には、操作判定装置70の操作判定処理が流れ図にて示されている。
図9のフローチャートでは、ステップ100において自動運転ECU40が操舵に関する要求としてのTOR(運転操作要求)を発したか否かを確認し、自動運転ECU40が運転操作要求を発することで、ステップ100において肯定判定してステップ140に移行する。
図9のフローチャートでは、ステップ100において自動運転ECU40が操舵に関する要求としてのTOR(運転操作要求)を発したか否かを確認し、自動運転ECU40が運転操作要求を発することで、ステップ100において肯定判定してステップ140に移行する。
ステップ140では、操舵角センサ28によって検出されるステアリングホイール18の操舵角を取得する。また、ステップ142では、記憶部54に記憶された検知領域Emの組合せを取得して、ステアリングホイール18上における把持の推奨領域を設定する。この際、ステアリングホイール18の回転角(操舵角)に応じ、回転したステアリングホイール18の右側部分と左側部分の各々に推奨領域が設定される。
この後、ステップ144では、ディスプレイ74にステアリングホイール18の画像と共に把持の推奨領域を表示して、乗員に対してステアリングホイール18の把持を要求する(促す)。図10(A)〜図10(D)には、ディスプレイ74の表示画像が示されている。なお、図10(A)、図10(B)及図10(C)には、各々直進状態、右転舵状態及び左転舵状態が示されている。また、図10(D)には、判定結果に応じた表示画像が示されている。
図10(A)〜図10(C)に示すように、ディスプレイ74には、ステアリングホイール18の画像(ステアリング画像76)が表示され、ステアリング画像76は、操舵角に応じて回転されて表示される。また、ディスプレイ74には、ステアリング画像76に重ねて右側(右手に対応)の推奨領域78及び左側(左手に対応)の推奨領域80の画像が表示される。推奨領域78、80は、互いの間に少なくとも一つの検知領域Emが介在される組合せとされ、推奨領域78、80(推奨領域78、80の画像)は、ステアリングホイール18の操舵角に合わせて変更される。
ステアリングホイール18の直進操舵位置(図10(A)参照)において、推奨領域78は、右側の検知領域E3〜E5の範囲とされ、推奨領域80は、左側の検知領域E11〜E13の範囲とされる(図3参照)。これにより、上側の検知領域E1、E2、E14〜E16、及び下側の検知領域E6〜E10の範囲が推奨領域78、80から除かれる(非推奨領域)。
また、車両が右側に転舵されることで、図10(B)に示すように、ディスプレイ74に表示されるステアリング画像76は、右側に回転される。これに伴って、推奨領域78、80が推奨領域78A、80Aに変更される。推奨領域78Aは、右側の検知領域E1〜E5の範囲とされ、推奨領域80Aは、左側の検知領域E9〜E13の範囲とされる。これにより、推奨領域78A、80Aから外れる非推奨領域は、上側の検知領域E14〜E16、及び下側の検知領域E6〜E8に狭められる。
さらに、車両が左側に転舵されることで、図10(C)に示すように、ディスプレイ74に表示されるステアリング画像76は、左側に回転される。これに伴って、推奨領域78、80が推奨領域78B、80Bに変更される。推奨領域78Bは、右側の検知領域E3〜E7の範囲とされ、推奨領域80Bは、左側の検知領域E11〜E15の範囲とされる。これにより、推奨領域78B、80Bから外れる非推奨領域は、上側の検知領域E16〜E2(E1、E2、E16)、及び下側の検知領域E8〜E10に狭められる。
この後、図8においてステップ104に移行することで、乗員が握ったステアリングホイール18上の位置を検知する把持検知処理(検知領域特定処理)が実行される。この把持検知処理においては、図5に示す処理を適用できる。なお、乗員がステアリングホイール18の握る際の推奨領域78をディスプレイ74に表示することで、表示された推奨領域78が握られているか否かを検知するようにしてもよい。
次のステップ106では、二つの検知領域Emが特定されたか否かを確認し、二つの検知領域Emが特定されていると、ステップ106において肯定判定されてステップ146に移行する。ステップ146では、特定された検知領域Emが推奨領域78の検知領域Emと推奨領域80の検知領域Emとの組合せか否かを判定する。
ステップ106において否定判定された場合、ステップ144に移行して、再度、ディスプレイ74にステアリング画像76及び推奨領域78、80を表示して、ステアリングホイール18の把持要求を行う。また、ステップ146で否定判定された場合、ステアリングホイール18が適切に把持されていないと判定し、ステップ112に移行した後、再度、把持検知処理を実行する。
ステップ146において肯定判定された場合、ステップ114に移行して判定結果を出力する。この際、操作判定装置70では、把持が検出されたことが示されるようにディスプレイ74の表示画像が変更される。
なお、推奨領域78、80は、複数組の検知領域Emに限らず、一組の検知領域Emであってもよい。図10(D)に示すように、ステアリングホイール18の適切な位置(推奨領域78、80)が把持された場合、ディスプレイ74には、ステアリング画像76と共に、把持されたと特定された検知領域Emに対応する位置画像82が表示される。
このように、操作判定装置70では、ディスプレイ74にステアリング画像76と共に、ステアリングホイール18を握る際の推奨領域78、80を表示する。このため、乗員がステアリングホイール18を握る位置を把握するのが容易となる。なお、推奨領域78(78A、78B)と推奨領域80(80A、80B)とは、複数組の検知領域Emに限らず、一組の検知領域Emであってもよい。また、ステアリングホイール18が回転された場合の推奨領域78A、78B、80A、80Bは、検知領域Emの範囲が広がらずに検知領域Emが周方向に変更されてもよい。
また、ディスプレイ74には、ヘッドアップディスプレイが用いられ、乗員の車両前側にステアリング画像76を表示する。これにより、乗員は、ステアリングホイール18の握るのに合わせて車両前方を容易に視認できる。
また、ディスプレイ74に表示されるステアリング画像76は、車両の転舵に応じたステアリングホイール18の回転に合わせて回転される。このため、ディスプレイ74に表示されたステアリング画像76と実際のステアリングホイール18との間で回転位置が相違することによる違和感が乗員に生じるのを抑制できる。
さらに、ステアリングホイール18の回転(操舵)に合わせて、ステアリング画像76上の推奨領域78、80が変更されるので、乗員がステアリングホイール18の適切な位置を握るのに戸惑うことがない。
また、乗員がステアリングホイール18の適切な位置を握っていると判定された場合、ディスプレイ74には、ステアリング画像76と共に、位置画像82が表示される。このため、乗員は、ステアリングホイール18上の握った位置を適切に把握できる。しかも、乗員は、操作判定装置70がステアリングホイール18の把持を認識できたと把握できると共に、自動運転ECU40が手動運転モードに移行可能となったことを把握できる。
〔第3実施形態〕
次に第3実施形態を説明する。なお、第3実施形態において第1実施形態又は第2実施形態と同様の機能部品については、第1実施形態又は第2実施形態と同様の符号を付与してその説明を省略する。
次に第3実施形態を説明する。なお、第3実施形態において第1実施形態又は第2実施形態と同様の機能部品については、第1実施形態又は第2実施形態と同様の符号を付与してその説明を省略する。
図11には、第3実施形態に係る操作判定装置86の概略構成が機能ブロック図にて示されている。第3実施形態において操作判定装置86は、第2実施形態の操作判定装置70に代えて適用されており、操作判定装置86は、操作判定装置42及び操作判定装置70の機能を含んでいる。
図11に示すように、操作判定装置86には、報知設定部88が形成されており、操作判定装置86では、報知指示部72が報知手段として機能すると共に、報知指示部72及び報知設定部88が指示手段として機能する。操作判定装置86では、ステアリングECU36のCPUが報知設定プログラムを実行することで、ステアリングECU36に報知設定部88の機能が実現される。
一方、第3実施形態に係る車両には、車両の統括的な制御を担う車両制御システム90が搭載されており、車両制御システム90には、システムECU92が設けられている。また、車両には、各種の付属システム94が搭載されており、付属システム94の各々には、制御部としてのECU96が設けられている。各付属システム94は、ECU96の各々がシステムECU92を介してステアリングECU36に電気的に接続されている。
付属システム94には、自動運転ECU40を備える自動運転システム38が含まれる。また、付属システム94には、オーディオECU96Aを備えるオーディオシステム94A、空調ECU96Bを備える空調システム94Bなどが含まれる。これにより、操作判定装置86は、自動運転ECU40から操舵要求(操舵に関する要求)としての運転操作要求を受付けることで、操作判定装置42又は操作判定装置70として機能できる。
また、ステアリングECU36に接続される付属システム94は、ECU96が電源のオン/オフ(運転開始/運転停止)の要否、各種の調整の要否等の操舵要求ではない(ステアリングホイール18の把持要求であって操舵に関する要求ではない)要求としての非操舵要求をステアリングECU36に出力する。ステアリングECU36は、付属システム94から入力される要求(非操舵要求)に対してステアリングホイール18を介した応答を乗員に要求(指示)し、乗員のステアリングホイール18を介した応答を付属システム94のECU96に出力する。これにより、付属システム94のECU96は、操舵に関する要求ではない要求に対する乗員のステアリングホイール18を介した応答に沿った処理を実行する。
付属システム94における要求(非操舵要求)には、オーディオECU96Aによるオーディオシステム94Aのオン/オフ、音量UP、音量DOWN、オーディオソースの切換え等の各種の操作が含まれる。また、要求には、空調ECU96Bによる空調システム94Bの運転/停止、空調モード(暖房モード、冷房モード、自動モード、換気モード)の切換え、設定温度UP、設定温度DOWN、風量UP、風量DOWNなどの各種の操作が含まれる。これに対して、自動運転システム38の操舵要求には、TOR(運転操作要求)に加え自動運転モードで走行中における車線変更などの車両の操舵に関する要求がある。また、自動運転システム38の操舵要求には、車両の走行速度UPや走行速度DOWN等の車両の走行に関する各種の要否の要求が含まれてもよい。
報知設定部88は、自動運転ECU40、オーディオECU96A、空調ECU96B等(付属システム94のECU96)から操舵要求や非操舵要求を受付けると、受付けた要求を報知指示部72において乗員に報知することで指示するように設定する。また、報知設定部88は、ステアリングホイール18を乗員が把持する位置(少なくとも一つの検知領域Em)を要求に応じて設定し、設定したステアリングホイール18上の位置がディスプレイ74に表示されるように設定する。
さらに、報知設定部88は、要求に応じたステアリングホイール18上の把持位置を乗員が把持したか否かを判定部52が判定するように設定する。判定部52は、設定されたステアリングホイール18上の把持位置が把持された否かを判定し、判定結果を要求に応じた判定結果として要求元の付属システム94に出力する。
図12には、操作判定装置70のステアリングECU36の操作判定処理が流れ図にて示されている。
図12のフローチャートでは、付属システム94のECU96から要求が入力されると、ステアリングECU36がステップ150において要求を受付け、ステップ152において受付けた要求が、ステアリングホイール18による非操舵要求か否かを確認する。受付けた要求がステアリングホイール18による操舵に関する要求(TORや車線変更など)であると、ステップ152において否定判定して、ステップ154に移行する。
図12のフローチャートでは、付属システム94のECU96から要求が入力されると、ステアリングECU36がステップ150において要求を受付け、ステップ152において受付けた要求が、ステアリングホイール18による非操舵要求か否かを確認する。受付けた要求がステアリングホイール18による操舵に関する要求(TORや車線変更など)であると、ステップ152において否定判定して、ステップ154に移行する。
また、受付けた要求が、ステアリングホイール18による操舵に関する要求ではない非操舵要求であると、ステップ152において肯定判定してステップ156に移行する。このステップ156では、要求に応じた1つの推奨領域98を設定する。また、次のステップ158では、要求を乗員に報知して指示する報知処理(要求についての報知処理)を行う。報知処理においては、操舵角センサ28によって検出されるステアリングホイール18の操舵角を取得し、ステアリングホイール18上における把持位置をディスプレイ74に表示する。
推奨領域は、乗員に把持を指示するステアリングホイール18上の位置(把持位置)であり、非操舵要求に対する乗員の意思(応答)と関連付けられて設定された位置(領域)としている。この推奨領域としては、ステアリングホイール18の回転状態にかかわらず、ステアリングホイール18における車両右側、車両左側又は上側などを適用でき、車両右側、車両左側及び上側で判定結果が異なるように設定してもよい。
図13(A)及び図13(B)には、ディスプレイ74の表示画像が示されている。なお、図13(A)は、車両直進状態が示され、図13(B)には、右転舵状態が示されている。また、図13(A)及び図13(B)では、推奨領域98としてステアリングホイール18の車両右側と車両左側とが示されている。
図13(A)に示すように、ディスプレイ74には、車両直進状態におけるステアリングホイール18の画像(ステアリング画像76)が表示される。また、受付けた要求が非操舵要求である場合、ディスプレイ74には、推奨領域98としてステアリング画像76に重ねて右側(右手に対応)の推奨領域98A、又は左側(左手に対応)の推奨領域98Bを示す画像が重ねて表示される。
ステアリング画像76は、車両の操舵状態(転舵状態)に応じて回転され、図13(B)に示すように、車両の右転舵状態では、ステアリング画像76が右側に回転される。これにより、ディスプレイ74に表示されるステアリング画像76及び推奨領域98の画像は、ステアリングホイール18の回転に合わせて移動される。この際、推奨領域98Aが示されていた場合、推奨領域98Aが推奨領域98Cに移動され、推奨領域98Bが示されていた場合、推奨領域98Bが推奨領域98Dに移動される。
また、推奨領域98には、感圧センサSnに対応する第1領域60が適用される。このため、推奨領域98Aは、感圧センサS2、S3に対応する検知領域E3、E5とされ、推奨領域98Bは、感圧センサS6、S7に対応する検知領域E11、E13とされる。また、推奨領域98Cは、感圧センサS1、S2に対応する検知領域E1、E3とされ、推奨領域98Dは、感圧センサS5、S6に対応する検知領域E9、E11とされる。なお、推奨領域98の各々は、2つの検知領域Emの組合せに限らず、3以上の複数の検知領域Emであってもよく、1つの検知領域Emであってもよい。
なお、図13(A)及び図13(B)に示すように、ディスプレイ74には、要求に対する乗員の選択肢が表示されてもよい。例えば、空調システム94Bの空調ECU96Bが、空調の停止要求について、要求を肯定(承認)するように設定されている場合、ステアリングホイール18の車両右側部分に対応する推奨領域98A(98C)を表示すると共に、肯定(承認)を示す符号Yを表示し、要求を否定(不承認)するように設定されている場合、ステアリングホイール18の車両左側部分に対応する推奨領域98B(98D)を表示すると共に、否定(不承認)を示す符号Nを表示する。
非操舵要求において推奨領域98と共に表示する符号としては、オーディオシステム94Aにおける音量増加や、空調システム94Bにおける設定温度の上昇などを示す符号UP、及びオーディオシステム94Aにおける音量減少や、空調システム94Bにおける設定温度の下降などを示す符号DOWNなど、要求に応じた各種の符号を適用できる。
一方、自動運転ECU40から入力された操舵要求(操舵に関する要求)を受付けた場合、ステップ154では、要求に応じた2つの推奨領域98を設定する。操舵要求についての推奨領域98は、2つの感圧センサSnに対応する2つの第1領域60であり、他の第1領域60が介在される2つの第1領域60であることがより好ましい。操舵要求に対する推奨領域98としては、例えば、ステアリングホイール18において、右手に対応する推奨領域98A及び左手に対応する推奨領域98Bを適用できる。
また、図12のステップ158では、推奨領域98を示す画像をディスプレイ74に表示すると共に、要求内容を乗員に報知することで、乗員にステアリングホイール18の把持を指示する。例えば、車線変更の可否の操舵要求に対しては、「車線変更を許可しますか」などをスピーカ66から報知する。
この後、ステップ160では、乗員が握ったステアリングホイール18上の位置を検知する把持検知処理(検知領域特定処理)が実行される。この把持検知処理においては、図5に示す処理を適用できる。また、把持検知処理においては、隣接する2つの感圧センサSnに跨る第2領域62ではなく、推奨領域98内において、何れかの感圧センサSnに対応する第1領域60において把持が検出されたか否かを判定する。なお、ステップ160における把持検知処理においては、予め設定した時間が経過しても、ステアリングホイール18への把持が検知されなかった場合、乗員がステアリングホイール18を把持していないと判定される。
次のステップ162では、検知された把持位置に基づいて、乗員の意思を判定(把持位置に基づいた乗員の意思判定)する。例えば、操舵要求における車線変更の可否の要求に対して、乗員がステアリングホイール18の車両右側の推奨領域98に含まれる一つの検知領域Emを把持すると共に、ステアリングホイール18の車両左側の推奨領域98に含まれる一つの検知領域Emを把持していると判定される場合、乗員が車線変更を許可していると判定する。また、把持検知処理において、2つの推奨領域98(98A,98B)内の1つの検知領域Emのみで把持されていると検知された場合、推奨領域98を除く検知領域Emにおいて把持が検知された場合、把持が検知されなかった場合などにおいては、乗員が車線変更を許可していない(不承認)と判定する。
次のステップ164では、要求に対して乗員の意思を確認したことを示す報知(確認報知)を行う。これと共に、ステップ166では、受付けた要求に対する判定結果を要求元のECU96に出力する。確認報知においては、乗員が把持していると判定したステアリングホイール18上の位置を、ステアリング画像76と共にディスプレイ74に表示する。これにより、乗員は、要求に対する判断が受付けられたと認識できる。なお、乗員がステアリングホイール18の推奨領域98を把持していなかった場合、ディスプレイ74には、把持が検知されていないことを示す画像の表示又は画像表示状態とされる。
このように、操作判定装置86では、自動運転モードで走行中において、車両に搭載された付属システム94のECU96から、付属システム94に操作等に関する乗員の判断要求を操舵要求又は非操舵要求を受付ける。また、操作判定装置86では、ステアリングホイール18の周方向に複数の感圧センサSnが設けられて複数の検知領域Emが設定され、自動運転モードで走行中では使用されないステアリングホイール18を用い、操舵要求や非操舵要求についての乗員の判断を検知する。
操作判定装置86では、車両の操舵に応じてステアリングホイール18が回転することで、推奨領域98が移動される。これにより、操作判定装置86では、ステアリングホイール18上に推奨位置を固定的に設定している場合に比して、乗員の意思を精度よく判定できる。
また、操作判定装置86では、推奨領域98内において感圧センサSnに対応する第1領域60が把持されているか否かから、乗員がステアリングホイール18を把持しているか否かを判定する。これにより、操作判定装置86では、乗員が感圧センサSn(第1領域60)の位置を意識せずに、単にステアリングホイール18上の推奨領域98を握った状態を、乗員が意識して握ったと判定するのを抑制できるので、乗員の意思を的確に判定できる。
なお、操作判定装置86では、乗員に要求するステアリングホイール18上の推奨領域98、及び推奨領域98が把持されることによる判断される乗員の意思(返答)を関連付ける設定を、受付けた要求ごとに定めている。しかしながら、要求に対するステアリングホイール18上の推奨領域98は、操舵に関する要求と、操舵に関する要求ではない要求とに分けて設定されていてもよい。
また、第3実施形態では、付属システム94のECU96の各々が操舵要求又は非操舵要求を発するものとした。しかしながら、人工知能を利用して乗員が発する声から乗員の要求を判断し、要求に対応する付属システム94のECU96が乗員の発した要求を操作判定装置86に出力するようにしてもよい。
なお、以上説明した第1から第3実施形態の各々では、ステアリングホイール18周方向に8分割した領域の各々に感圧センサSnを配置することで、ステアリングホイール18周方向を8分割して第1領域60を設定し、ステアリングホイール18周方向に8の第2領域62を設定して、16の検知領域Emを設定した。しかしながら、ステアリング体の周方向に設ける検知体の数は、少なくとも2以上であればよく、5以上であることが好ましい。検知体の数を増やすことで、第1領域及び第2領域の各々の数を増やして対象領域の数を増やすことができる。これにより、乗員の把持位置の検知精度を向上できるので、乗員が握った位置が適切か否かの判定精度を向上できる。また、第1から第3実施形態では、感圧センサSnの各々の検知範囲が同様となるようにした。しかしながら、検知体の検知範囲(第1領域の範囲)は、検知体毎に異なってもよい。
また、第1から第3実施形態の各々では、自動運転ECU40が自動運転モードで動作することで乗員の運転操作を介さずに走行可能とする自動運転システム38が設置された車両を例に説明した。しかしながら、操作判定装置は、少なくとも乗員の転舵操作を支援する運転支援装置を備えた車両に適用できる。
10・・・ステアリング装置(車両用ステアリング装置)、18・・・ステアリングホイール(ステアリング体)、36・・・ステアリングECU、40・・・自動運転ECU、42、70、86・・・操作判定装置、52・・・判定部(判定手段)、58、72・・・報知指示部(指示手段)、60・・・第1領域、62・・・第2領域、64、74・・・ディスプレイ(表示手段)、76・・・ステアリング画像、78(78A、78B)、80(80A、80B)・・・推奨領域、88・・・報知設定部(指示手段)、90(90A〜90D)・・・推奨領域、Sn(S1〜S8)・・・感圧センサ(検知体)、Em(Em1〜Em16)・・・検知領域(対象領域)。
Claims (9)
- ステアリングホイールの周方向に配列され、各々前記ステアリングホイールが把持されることで受ける外圧に応じた信号を出力する複数の検知体と、
乗員に対する前記ステアリングホイールの把持の要求を受付けて、報知対象に指示する指示手段と、
前記検知体の各々に対応する第1領域、及び前記ステアリングホイールの周方向に隣接する前記検知体に跨った第2領域の各々を対象領域とし、前記検知体の各々の出力信号から前記要求に応じて予め設定されかつ他の検知体が介在される二つの検知体、又は前記要求に応じて予め設定されている三以上の検知体が把持されていると判定される場合に、前記要求に応じて予め設定されている二つの対象領域が把持されていると判定して出力する判定手段と、
を含む車両用ステアリング装置。 - ステアリングホイールの周方向に配列され、各々前記ステアリングホイールが把持されることで受ける外圧に応じた信号を出力する複数の検知体と、
乗員に対する前記ステアリングホイールの把持の要求を受付けて、報知対象に指示する指示手段と、
前記検知体の各々に対応する第1領域、及び前記ステアリングホイールの周方向に隣接する前記検知体に跨った第2領域の各々を対象領域とし、前記検知体の各々の出力信号から複数の前記対象領域のうちで予め設定されている対象領域が把持されているか否かを判定して出力する際、前記ステアリングホイールによる操舵に関する要求としての前記要求に対しては、二つの対象領域が把持されているか否かを判定し、前記操舵に関する要求ではない前記要求に対しては、一つの対象領域が把持されているか否かを判定する判定手段と、
を含む車両用ステアリング装置。 - 前記判定手段によって把持されていると判定された前記対象領域が表示される表示手段を含む請求項1又は請求項2に記載の車両用ステアリング装置。
- ステアリングホイールの周方向に配列され、各々前記ステアリングホイールが把持されることで受ける外圧に応じた信号を出力する複数の検知体と、
乗員に対する前記ステアリングホイールの把持の要求を受付けて、報知対象に指示する指示手段と、
前記検知体の各々に対応する第1領域、及び前記ステアリングホイールの周方向に隣接する前記検知体に跨る第2領域の各々を対象領域とし、複数の前記対象領域のうちで予め設定された所定の第1領域を推奨領域として、該推奨領域を特定可能に表示する際、前記ステアリングホイールによる操舵に関する要求としての前記要求に対しては、二つの推奨領域を表示し、前記操舵に関する要求ではない前記要求に対しては、一つの推奨領域を表示する表示手段と、
前記検知体の各々の出力信号から前記推奨領域に含まれる一つ又は二つの対象領域が把持されているか否かを判定して出力する判定手段と、
を含む車両用ステアリング装置。 - 前記表示手段には、前記判定手段によって把持されていると判定された前記一つ又は二つの対象領域が表示される請求項4に記載の車両用ステアリング装置。
- 前記二つの対象領域には、互いが前記ステアリングホイールの周方向に隣接する対象領域の組合せが除かれている請求項1から請求項5の何れか1項に記載の車両用ステアリング装置。
- 手動操舵の場合の前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部、非手動操舵の場合の転舵対象の転舵角を検出する転舵角検出部、及び手動操舵の場合に前記操舵角検出部により検出された前記操舵角に応じて前記転舵対象を転舵し、非手動操舵の場合に転舵情報に応じて前記転舵対象を転舵し、かつ前記転舵角検出部で検出された前記転舵角に応じて前記ステアリングホイールを回転させる操舵転舵部を含み、
前記二つの対象領域には、回転された前記ステアリングホイールの下側部分同士の組合わせが除かれている請求項1から請求項6の何れか1項に記載の車両用ステアリング装置。 - 前記判定手段は、前記検知体の出力信号が予め設定した第1基準値よりも高い場合に、該検知体が対応する前記第1領域が把持されていると判定し、
前記ステアリングホイールの周方向に沿って隣接する前記検知体の各々の出力信号が前記第1基準値より低く、かつ予め設定した第2基準値よりも高い場合に、当該二つの検知体に跨る前記第2領域が把持されていると判定することを含む請求項1から請求項7の何れか1項に記載の車両用ステアリング装置。 - 前記判定手段は、前記検知体の出力信号が前記第1基準値又は前記第2基準値を超えた状態が所定時間継続した場合に、当該検知体が含まれる前記第1領域又は前記第2領域が把持されていると判定する請求項8に記載の車両用ステアリング装置。
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