JP2022070110A - 車両用警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】警報としてステアリングホイールを振動させる際の違和感を低減することができる車両用警報装置を提供する。【解決手段】車両の制御装置は、ステアリングホイールに付与されるトルクを発生するモータおよびモータの駆動を制御する。制御装置は、自車両が走行路から逸脱する状況が発生したとき、警報としてステアリングホイールが振動するようにモータの駆動を制御する。また、制御装置は、車両が走行路から逸脱する状況が生じたとき、ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性の変化を抑えるべく、モータの駆動の制御を通じて警報としてのステアリングホイールの振動の平均値をオフセットする。たとえば制御装置は、ステアリングホイールを振動させるべく周期的に変化する波動として警報トルクＴ２を演算するところ、この警報トルクＴ２の値を補正することによって、ステアリングホイールの振動の平均値をオフセットする。【選択図】図８

Description

本発明は、車両用警報装置に関する。

従来、車両が走行路から逸脱する場合、運転者に対して警告を行う装置が存在する。たとえば特許文献１の警報装置は、ステアリングシャフトに駆動力を付与するモータ、およびモータを制御する制御装置を有している。ステアリングシャフトにはステアリングホイールが取り付けられている。制御装置は、車両が走行路から逸脱する旨判定される期間、ステアリングホイールが振動するようにモータに対する給電を制御する。

制御装置は、ステアリングホイールの操舵角に応じてモータへ供給される電流に微小振動成分を重畳させる。微小振動成分は正弦波状に変化する電流であって、その電流の値はあらかじめ制御装置に記憶されている。微小振動成分がモータの電流に重畳されるとモータのトルクが微小変化するため、ステアリングホイールが微小振動する。この微小振動を通じて車両が走行路から逸脱する状況であることを運転者に認識させることが可能である。

特開２０００－２５１１７１号公報

特許文献１の警報装置を含め警報としてステアリングホイールを振動させる従来一般の警報装置においては、つぎのようなことが懸念される。すなわち、警報としてステアリングホイールを振動させる場合、その振動を発生させるためのモータのトルクがステアリングホイールに与えられることによって、操舵装置の摩擦特性が変化することが考えられる。この摩擦の変化に伴い運転者が操舵感触として違和感を覚えるおそれがある。

本発明の目的は、警報としてステアリングホイールを振動させる際の違和感を低減することができる車両用警報装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る車両用警報装置は、ステアリングホイールの操舵に連動する車両の操舵機構に付与されるトルクを発生するモータと、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、前記警報として前記ステアリングホイールが振動するように前記モータの駆動を制御する制御装置と、を有している。この車両用警報装置では、前記警報として前記ステアリングホイールを振動させる期間、前記ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性が、前記警報として前記ステアリングホイールを振動させない場合の前記ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性に対して変化することを前提としている。前記制御装置は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性の変化を抑えるべく、前記モータの駆動の制御を通じて前記警報としての前記ステアリングホイールの振動の平均値をオフセットすることにより前記振動の大きさを調節する。

この構成によれば、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、モータの駆動の制御を通じてステアリングホイールの振動の平均値がオフセットされることにより警報としての振動の大きさが調節される。このことにより、操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性が、警報としてステアリングホイールを振動させない場合の操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性に対して変化することが抑制される。このため、警報としてステアリングホイールを振動させる際の違和感を低減することができる。

上記の車両用警報装置において、前記制御装置は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールを振動させるべく、波動として前記モータに発生させるべきトルクである警報トルクを演算する警報トルク演算部を有していてもよい。この場合、前記警報トルク演算部は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性の変化を抑えるべく前記警報トルクの値を補正するようにしてもよい。

この構成によれば、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性の変化を抑えるべく警報トルクの値が補正される。この警報トルクの補正を通じてステアリングホイールの振動の大きさが調節されることによって、操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性が、警報としてステアリングホイールを振動させない場合の操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性に対して変化することが抑制される。このため、警報としてステアリングホイールを振動させる際の違和感を低減することができる。

上記の車両用警報装置において、前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと車両の転舵輪との間が動力伝達可能に連結された構造を有するものであってもよい。この場合、前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵状態に基づき前記ステアリングホイールの操舵方向と同方向のトルクであるアシストトルクを演算するアシストトルク演算部と、前記警報トルク演算部により演算される前記警報トルクと前記アシストトルク演算部により演算される前記アシストトルクとを加算することにより前記モータが発生すべき最終的なトルクを演算する加算器と、を有していてもよい。

この構成によれば、アシストトルクを発生するモータを利用して、ステアリングホイールに警報としての振動を発生させることができる。
上記の車両用警報装置において、前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達が分離された構造を有するものであってもよい。この場合、前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵状態に基づき前記ステアリングホイールの操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力トルクを演算する操舵反力トルク演算部と、前記警報トルク演算部により演算される前記警報トルクと前記操舵反力トルク演算部により演算される前記操舵反力トルクとを加算することにより前記モータが発生すべき最終的なトルクを演算する加算器と、を有していてもよい。

この構成によれば、操舵反力トルクを発生するモータを利用して、ステアリングホイールに警報としての振動を発生させることができる。
上記の車両用警報装置において、前記特定の状況は、自車両が走行路から逸脱する状況を含んでいてもよい。

この構成によれば、警報としてのステアリングホイールの振動を通じて運転者に自車両が走行路から逸脱する状況であることを認識させることができる。
上記の車両用警報装置において、前記制御装置は、前記特定の状況を判定する車載の上位制御装置により生成される警報指令が受信されることを契機として、前記警報としての前記ステアリングホイールの振動を開始させるようにしてもよい。

この構成によれば、上位制御装置からの警報指令に基づき、警報としてのステアリングホイールの振動を発生させることができる。

本発明の車両用警報装置によれば、警報としてステアリングホイールを振動させる際の違和感を低減することができる。

車両用警報装置を操舵装置に具体化した第１の実施の形態の構成図。 第１の実施の形態の操舵装置の制御装置のブロック図。 警報トルク演算部の比較例のブロック図。 警報トルクの経時的な変化の比較例を示すグラフ。 比較例における操舵トルクと操舵角との関係を示すグラフ。 第１の実施の形態の警報トルク演算部のブロック図。 第１の実施の形態の警報トルク演算部の処理手順を示すフローチャート。 第１の実施の形態の警報トルクの経時的な変化を示すグラフ。 第１の実施の形態における操舵トルクと操舵角との関係を示すグラフ。 車両用警報装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に具体化した第２の実施の形態の構成図。

＜第１の実施の形態＞
以下、車両用警報装置を車両の操舵装置に具体化した第１の実施の形態を説明する。この操舵装置は電動パワーステアリング装置である。

図１に示すように、操舵装置１０は、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との間の動力伝達経路として機能するステアリングシャフト１３、ピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５を有している。これらステアリングシャフト１３、ピニオンシャフト１４および転舵シャフト１５は車両の操舵機構を構成する。転舵シャフト１５は車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト１５の両端にはタイロッド１６，１６を介して転舵輪１２，１２が連結されている。ピニオンシャフト１４は、転舵シャフト１５に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト１４のピニオン歯１４ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ａに噛み合わされている。ステアリングホイール１１の回転操作に連動して転舵シャフト１５が直線運動する。転舵シャフト１５の直線運動がタイロッド１６を介して左右の転舵輪１２，１２に伝達されることにより、転舵輪１２，１２の転舵角θ_ｗが変更される。

また、操舵装置１０は、運転者による操舵を補助するための力であるアシストトルクを生成する構成として、モータ２１および減速機構２２を有している。モータ２１は、アシストトルクの発生源であるアシストモータとして機能する。モータ２１としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。モータ２１は、減速機構２２を介してピニオンシャフト２３に連結されている。ピニオンシャフト２３のピニオン歯２３ａは、転舵シャフト１５のラック歯１５ｂに噛み合わされている。モータ２１の回転は減速機構２２によって減速されて、当該減速された回転力がアシストトルクとしてピニオンシャフト２３を介して転舵シャフト１５に伝達される。モータ２１の回転に応じて、転舵シャフト１５は車幅方向に沿って移動する。

ちなみに、操舵装置１０は、転舵シャフト１５にアシストトルクを付与するタイプでなくてもよい。操舵装置１０は、たとえばステアリングシャフト１３にアシストトルクを付与するタイプであってもよい。この場合、図１に二点鎖線で示すように、モータ２１は、減速機構２２を介してステアリングシャフト１３に連結される。ピニオンシャフト２３は割愛してもよい。

また、操舵装置１０は、制御装置５０を有している。制御装置５０は、各種のセンサの検出結果に基づきモータ２１を制御する。センサには、トルクセンサ５１、車速センサ５２および回転角センサ５３が含まれている。トルクセンサ５１は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト１３に加わる操舵トルクＴ_ｈを検出する。車速センサ５２は、車速Ｖを検出する。回転角センサ５３はモータ２１に設けられている。回転角センサ５３はモータ２１の回転角θ_ｍを検出する。制御装置５０は、モータ２１に対する通電制御を通じて操舵トルクＴ_ｈに応じたアシストトルクを発生させるアシスト制御を実行する。制御装置５０は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴ_ｈ、車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖ、および回転角センサ５３を通じて検出される回転角θ_ｍに基づき、モータ２１に対する給電を制御する。

ここで、車両にはその安全性あるいは利便性をより向上させるための様々な運転支援機能を実現する運転支援システムが搭載されることがある。運転支援システムとしては、たとえば車線逸脱警報システムが挙げられる。この場合、車両には車線逸脱警報システムの制御装置が制御装置５０に対する上位制御装置５００として搭載される。上位制御装置５００は、たとえばフロントガラスに設置したカメラを通じて車線を認識し、車両が車線を踏み越えるおそれがある旨判定されるとき、制御装置５０に対する警報指令Ｓを生成する。警報指令Ｓは、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとして制御装置５０に警報の出力を促すための電気信号である。上位制御装置５００は、運転席などに設けられる図示しないスイッチの操作を通じて、自己の運転支援機能をオンとオフとの間で切り替える。すなわち、上位制御装置５００は運転支援機能がオンされている期間だけ動作する。ちなみに、上位制御装置５００は、先のカメラに設けられることもある。

つぎに、制御装置５０について詳細に説明する。
図２に示すように、制御装置５０は、マイクロコンピュータ５０Ａおよび駆動回路５０Ｂを有している。マイクロコンピュータ５０Ａは、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴ_h、および車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖに基づき電流指令値Ｉ^＊を演算する。駆動回路５０Ｂは、マイクロコンピュータ５０Ａにより演算される電流指令値Ｉ^＊に応じた駆動電力をモータ２１へ供給する。

マイクロコンピュータ５０Ａは、アシストトルク演算部６１、警報トルク演算部６２、加算器６３、および電流指令値演算部６４を有している。これらの演算部はマイクロコンピュータ５０ＡのＣＰＵ（中央処理装置）が制御プログラムを実行することによって実現される機能部分である。ただし、各演算部がソフトウェアによって実現されることはあくまでも一例であって、少なくとも一部の演算部をロジック回路などのハードウェアによって実現してもよい。

アシストトルク演算部６１は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴ_h、および車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖに基づきモータ２１が発生すべきトルクであるアシストトルクＴ１を演算する。アシストトルク演算部６１は、操舵トルクＴ_ｈの絶対値が増加するほど、また車速Ｖが遅くなるほど、より大きい絶対値のアシストトルクＴ１を演算する。

警報トルク演算部６２は、上位制御装置５００により生成される警報指令Ｓを取り込む。警報トルク演算部６２は、警報指令Ｓが取り込まれるとき、運転者に注意を促す警報を発するための処理として警報トルクＴ２を演算する。警報トルクＴ２は、モータ２１が発生するトルクに微小な振動を発生させる観点に基づき設定される微小振動成分である。警報トルクＴ２は、時間に対して周期的に変化する波動である正弦波として設定される。警報トルク演算部６２は、上位制御装置５００から警報指令Ｓが出力されている期間、定められた出力パターンで警報トルクＴ２の出力を継続する。警報トルク演算部６２は、上位制御装置５００からの警報指令Ｓが途絶えたとき、警報トルクＴ２の出力を停止する。このとき、警報トルクＴ２の値は「０」である。

ちなみに、警報トルクＴ２の出力パターンは、設計段階であらかじめ初期設定されるものであって、警報トルクＴ２の出力の継続と休止とが交互に組み合わせられてなる。警報トルクＴ２の振幅、警報トルクＴ２の振動周波数、警報トルクＴ２の出力を継続する継続時間、および警報トルクＴ２の出力を休止する休止時間は、制御装置５０の図示しない記憶装置に記憶されている。

加算器６３は、アシストトルク演算部６１により演算されるアシストトルクＴ１と、警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２とを加算することにより目標アシストトルクＴ３を演算する。上位制御装置５００により警報指令Ｓが生成されないとき、アシストトルク演算部６１により演算されるアシストトルクＴ１がそのまま目標アシストトルクＴ３として使用される。

電流指令値演算部６４は、加算器６３により演算される目標アシストトルクＴ３に基づきモータ２１に対する電流指令値Ｉ^＊を演算する。電流指令値Ｉ^＊は、モータ２１が目標アシストトルクＴ３を発生するために必要とされる電流の目標値である。

警報トルク演算部６２により微小振動成分である警報トルクＴ２が演算される場合、電流指令値Ｉ^＊は警報トルクＴ２の出力パターンに応じて振動する。このため、駆動回路５０Ｂからモータ２１へ供給される駆動電流、ひいてはモータ２１が発生するトルクも警報トルクＴ２の出力パターンに応じて振動する。これにより、ステアリングホイール１１が微小振動する。運転者は、操舵感触としてステアリングホイール１１の微小な振動を感じることにより、車両が走行路から逸脱する状況であることを認識可能となる。

ここで、警報トルク演算部６２の比較例を説明する。警報トルク演算部６２として、つぎの構成を採用することが考えられる。
図３に示すように、警報トルク演算部６２は、振動演算部６２Ａおよび乗算器６２Ｂを有している。

振動演算部６２Ａは、上位制御装置５００により演算される警報指令Ｓが取り込まれることを契機として、基準正弦波Ｓ_ｓｉｎを演算する。基準正弦波Ｓ_ｓｉｎは、振幅が「１」の正弦波である。基準正弦波Ｓ_ｓｉｎの振動周波数は、設計段階であらかじめ設定される。振動演算部６２Ａは、設計段階であらかじめ初期設定される警報トルクＴ２の出力パターンに応じて、基準正弦波Ｓ_ｓｉｎの出力の継続と休止とを交互に繰り返す。

乗算器６２Ｂは、振動演算部６２Ａにより演算される基準正弦波Ｓ_ｓｉｎ、および制御装置５０の記憶装置に記憶された固定値である振幅値Ａ０を取り込む。この振幅値Ａ０は、警報トルクＴ２の振幅として設計段階であらかじめ設定される。乗算器６２Ｂは、基準正弦波Ｓ_ｓｉｎと振幅値Ａ０とを乗算することにより警報トルクＴ２を演算する。警報トルクＴ２の振幅は、振幅値Ａ０と同じ値である。また、警報トルクＴ２の振動周波数は、基準正弦波Ｓ_ｓｉｎの振動周波数と同じである。

ちなみに、警報トルクＴ２の出力パターンの一例は、つぎの通りである。
図４のグラフに示すように、上位制御装置５００から警報指令Ｓが出力されることを契機として警報トルクＴ２の出力が開始される（時刻ｔ０）。警報トルクＴ２は、継続時間ΔＴＡだけ継続して出力された後（時刻ｔ１）、休止時間ΔＴＢだけ出力が休止される。休止時間ΔＴＢが経過すると（時刻ｔ２）、再び警報トルクＴ２が継続時間ΔＴＡだけ継続して出力される。以後、上位制御装置５００から警報指令Ｓが出力されている期間、警報トルクＴ２の出力と休止とが交互に繰り返される。

ところが、比較例の警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２を使用してステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させる場合、つぎのことが懸念される。

図５のグラフに示されるように、操舵トルクＴ_ｈの絶対値は操舵角θ_ｓの変化に対して所定のヒステリシス特性を有する。ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させない場合、操舵角θ_ｓの絶対値の変化に対して操舵トルクＴ_ｈの絶対値は、図５のグラフに破線で示されるように変化する。また、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させる場合、操舵角θ_ｓの絶対値の変化に対して操舵トルクＴ_ｈの絶対値は、図５のグラフに実線で示されるように振動するかたちで変化する。

ここで、このステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させている期間における操舵トルクＴ_ｈの平均値である平均トルクを検討する。
図５のグラフに一点鎖線で示されるように、たとえばステアリングホイール１１が右方向へ向けて切り込み操舵されている場合、振動発生時の平均トルクは警報としての振動を発生させない場合の操舵トルクＴ_ｈ（図５の破線を参照）に比べて小さい値になる。すなわち、ステアリングホイール１１が右方向へ向けて切り込み操舵されている場合、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させているとき、操舵トルクＴ_ｈの値が減少する。このため、運転者は手応え不足を感じたり舵抜け感を覚えたりすることが懸念される。

また、ステアリングホイール１１が右方向から左方向へ向けて切り戻し操舵されている場合、振動発生時の平均トルクは警報としての振動を発生させない場合の操舵トルクＴ_ｈ（図５の破線を参照）に比べて大きい値になる。すなわち、ステアリングホイール１１が左方向へ向けて切り戻し操舵されている場合、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させているとき、操舵トルクＴ_ｈの値が増大する。このことも、運転者の操舵感触として何らかの違和感を与えることが懸念される。

そこで、本実施の形態では、警報トルク演算部６２として、つぎの構成を採用している。
図６に示すように、警報トルク演算部６２は、先の振動演算部６２Ａおよび乗算器６２Ｂに加えて、補正トルク演算部６２Ｃおよび加算器６２Ｄを有している。

乗算器６２Ｂは、振動演算部６２Ａにより演算される基準正弦波Ｓ_ｓｉｎと、制御装置５０の図示しない記憶装置に記憶された振幅値Ａ０とを取り込む。乗算器６２Ｂは、基準正弦波Ｓ_ｓｉｎと振幅値Ａ０を乗算することにより、プレ警報トルクＴ２_ｐｒｅを演算する。

補正トルク演算部６２Ｃは、振動演算部６２Ａにより演算される基準正弦波Ｓ_ｓｉｎを取り込む。補正トルク演算部６２Ｃは、基準正弦波Ｓ_ｓｉｎが出力される期間、補正トルクＴｃを演算する。補正トルクＴｃは、先の図５に示されるステアリングホイール１１を警報として振動させることに起因する操舵トルクＴ_ｈの減少を補う観点に基づき演算される。補正トルクＴｃは、たとえば装置モデルを使用したシミュレーションを通じてあらかじめ設定されるものであって、制御装置５０の図示しない記憶装置に格納されている。補正トルク演算部６２Ｃは、ステアリングホイール１１が警報として振動する期間における操舵トルクＴ_ｈの変化に応じて操舵トルクＴ_ｈの絶対値が増大する方向の補正トルクＴｃを演算する。

ちなみに、補正トルク演算部６２Ｃは、基準正弦波Ｓ_ｓｉｎに代えて、後述する加算器６２Ｄにより演算される最終的な警報トルクＴ２が出力されている期間、補正トルクＴｃを演算するようにしてもよい。

加算器６２Ｄは、乗算器６２Ｂにより演算されるプレ警報トルクＴ２_ｐｒｅおよび補正トルク演算部６２Ｃにより演算される補正トルクＴｃを取り込み、これら取り込まれるプレ警報トルクＴ２_ｐｒｅと補正トルクＴｃとを加算することにより最終的な警報トルクＴ２を演算する。

つぎに、警報トルク演算部６２における演算処理の手順を説明する。
図７のフローチャートに示すように、警報トルク演算部６２は、ステアリングホイール１１の警報としての振動が発生中であるかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。警報トルク演算部６２は、振動演算部６２Ａから基準正弦波Ｓ_ｓｉｎが出力されているとき、警報としての振動が発生中である旨判定する。警報トルク演算部６２は、振動演算部６２Ａから基準正弦波Ｓ_ｓｉｎが出力されていないとき、警報としての振動が発生中ではない旨判定する。

警報トルク演算部６２は、警報としての振動が発生中である旨判定されるとき（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、補正トルクＴｃを演算し（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０４へ処理を移行する。

警報トルク演算部６２は、警報としての振動が発生中ではない旨判定されるとき（ステップＳ１０１でＮＯ）、補正トルクＴｃを演算することなく、すなわち補正トルクＴｃの値を「０」として（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０４へ処理を移行する。

ステップＳ１０４において、警報トルク演算部６２は、先のステップＳ１０２またはステップＳ１０３で決定される補正トルクＴｃの値を使用して次式（１）に基づき最終的な警報トルクＴ２を演算する。

Ｔ２＝Ｔ２_ｐｒｅ＋Ｔｃ …（１）
以上で、警報トルク演算部６２の演算処理は完了となる。
つぎに、第１の実施の形態の作用を説明する。

図８のグラフに破線で示すように、ステアリングホイール１１の警報としての振動が開始されるとき、補正トルクＴｃが演算される。たとえばステアリングホイール１１が右方向へ向けて切り込み操舵されている場合、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させているとき、操舵トルクＴ_ｈの絶対値を増加させる方向の正の補正トルクＴｃが演算される。また、たとえばステアリングホイール１１が左方向へ向けて切り戻し操舵されている場合、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させているとき、操舵トルクＴ_ｈの絶対値を減少させる方向の負の補正トルクＴｃが演算される。図８のグラフに実線で示すように、補正トルクＴｃが反映された最終的な警報トルクＴ２は、補正トルクＴｃが反映される前のプレ警報トルクＴ２_ｐｒｅに対して、補正トルクＴｃの絶対値の分だけ補正トルクＴｃと同方向へ向けてオフセットする。すなわち、補正トルクＴｃが反映された最終的な警報トルクＴ２の平均値は、補正トルクＴｃが反映される前のプレ警報トルクＴ２_ｐｒｅの平均値に対して、補正トルクＴｃの絶対値に応じて補正トルクＴｃと同方向へ向けてオフセットする。

このように、警報としてステアリングホイール１１を振動させるための警報トルクＴ２に補正トルクＴｃを反映させることによって、操舵トルクＴ_ｈと操舵角θ_ｓとの関係は、つぎのようになる。

図９のグラフに一点鎖線で示されるように、たとえばステアリングホイール１１が右方向へ向けて切り込み操舵されている場合、振動発生時の平均トルクは警報としての振動を発生させない場合の操舵トルクＴ_ｈ（図９の破線を参照）に対してより近い値になる。すなわち、ステアリングホイール１１が右方向へ向けて切り込み操舵されている場合であって、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させているときの操舵トルクＴ_ｈの値の減少が抑制される。このため、運転者の操舵感触として手応え不足あるいは舵抜け感などの違和感を与えることが抑制される。

また、ステアリングホイール１１が右方向から左方向へ向けて切り戻し操舵されている場合においても、振動発生時の平均トルクは警報としての振動を発生させない場合の操舵トルクＴ_ｈ（図５の破線を参照）に対してより近い値になる。すなわち、ステアリングホイール１１が左方向へ向けて切り戻し操舵されている場合であって、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させているときの操舵トルクＴ_ｈの値の増大が抑制される。このため、運転者の操舵感触として何らかの違和感を与えることが抑制される。

したがって、第１の本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車両が走行路から逸脱する状況が生じたとき、モータ２１の駆動の制御を通じてステアリングホイール１１の振動振幅の平均値がオフセットされることにより警報としての振動の大きさが調節される。このことにより、操舵角θ_ｓの変化に対する操舵トルクＴ_ｈの変化特性が、警報としてステアリングホイール１１を振動させない場合の操舵角θ_ｓの変化に対する操舵トルクＴ_ｈの変化特性に対して変化することが抑制される。また、摩擦特性の変動も抑えられる。このため、警報としてステアリングホイール１１を振動させる際の違和感を低減することができる。

（２）車両が走行路から逸脱する状況が生じたとき、操舵角θ_ｓの変化に対する操舵トルクＴ_ｈの変化特性の変化を抑えるべく警報トルクＴ２の値が補正される。この警報トルクＴ２の補正を通じてステアリングホイール１１の振動の大きさが調節されることによって、操舵角θ_ｓの変化に対する操舵トルクＴ_ｈの変化特性が、警報としてステアリングホイール１１を振動させない場合の操舵角θ_ｓの変化に対する操舵トルクＴ_ｈの変化特性に対して変化することが抑制される。このため、警報としてステアリングホイール１１を振動させる際の違和感を低減することができる。

（３）アシストトルクを発生するモータ２１を利用して、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させることができる。
＜第２の実施の形態＞
つぎに、車両用警報装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に具体化した第２の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部材および構成については同一の符号を付してその詳細な説明を割愛する。

図１０に示すように、ステアバイワイヤ式の操舵装置１００は、ステアリングホイール１１に操舵反力トルクを付与する反力ユニット１００Ａを有している。操舵反力トルクとは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用するトルクをいう。操舵反力トルクをステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。

反力ユニット１００Ａは、ステアリングホイール１１が連結されるステアリングシャフト１３、およびステアリングシャフト１３に設けられるトルクセンサ５１を有している。ただし、ステアリングシャフト１３は、車両の操舵機構を構成するものであって、転舵輪１２との間の動力伝達が分離されている。

また、反力ユニット１００Ａは、反力モータ１０１、減速機構１０２、回転角センサ１０３および制御装置１０４を有している。
反力モータ１０１は、操舵反力トルクの発生源である。反力モータ１０１は、減速機構１０２を介して、ステアリングシャフト１３に連結されている。減速機構１０２は、ステアリングシャフト１３におけるトルクセンサ５１を基準とするステアリングホイール１１と反対側の部分に設けられている。ステアリングシャフト１３における反力モータ１０１が発生するトルクは、操舵反力トルクとしてステアリングシャフト１３に付与される。

回転角センサ１０３は反力モータ１０１に設けられている。回転角センサ１０３は反力モータ１０１の回転角θ_ａを検出する。
制御装置１０４は、反力モータ１０１の駆動制御を通じて操舵トルクＴ_ｈに応じた操舵反力トルクを発生させる反力制御を実行する。制御装置１０４は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴ_ｈに基づき目標操舵反力トルクを演算し、この演算される目標操舵反力トルクを反力モータ１０１に発生させるべく反力モータ１０１への給電を制御する。制御装置１０４は、回転角センサ１０３を通じて検出される反力モータ１０１の回転角θ_ａに基づきステアリングシャフト１３の回転角である操舵角θ_ｓを演算する。

制御装置１０４は、先の図２に示される第１の実施の形態と同様の構成を有している。すなわち、図２に括弧書きの符号を付して示すように、制御装置１０４は、マイクロコンピュータ１０４Ａおよび駆動回路１０４Ｂを有している。マイクロコンピュータ１０４Ａは、操舵反力トルク演算部１６１、警報トルク演算部１６２、加算器１６３、および電流指令値演算部１６４を有している。

操舵反力トルク演算部１６１は、トルクセンサ５１を通じて検出される操舵トルクＴ_h、および車速センサ５２を通じて検出される車速Ｖに基づきモータ２１が発生すべきトルクである操舵反力トルクＴ１１を演算する。操舵反力トルク演算部１６１は、操舵トルクＴ_ｈの絶対値が増加するほど、また車速Ｖが遅くなるほど、より大きい絶対値の操舵反力トルクＴ１１を演算する。

警報トルク演算部１６２は、上位制御装置５００により生成される警報指令Ｓを取り込む。警報トルク演算部１６２は、警報指令Ｓが取り込まれるとき、運転者に注意を促す警報を発するための処理として警報トルクＴ１２を演算する。警報トルクＴ１２の出力パターンとしては、先の第１の実施の形態と同様の出力パターンが採用される。すなわち、上位制御装置５００から警報指令Ｓが出力されている期間、警報トルクＴ２の出力の継続と休止とが交互に繰り返される。

加算器１６３は、操舵反力トルク演算部１６１により演算される操舵反力トルクＴ１１と、警報トルク演算部１６２により演算される警報トルクＴ１２とを加算することにより目標操舵反力トルクＴ１３を演算する。上位制御装置５００により警報指令Ｓが生成されないとき、操舵反力トルク演算部１６１により演算される操舵反力トルクＴ１１がそのまま目標操舵反力トルクＴ１３として使用される。

電流指令値演算部１６４は、加算器１６３により演算される目標操舵反力トルクＴ１３に基づき反力モータ１０１に対する電流指令値Ｉ^＊を演算する。
警報トルク演算部１６２は、先の図６に示される第１の実施の形態と同様の構成を有している。すなわち、警報トルク演算部１６２は、振動演算部６２Ａ、乗算器６２Ｂ、補正トルク演算部６２Ｃおよび加算器６２Ｄを有している。また、警報トルク演算部１６２は、先の図７のフローチャートに示される第１の実施の形態と同様の処理手順を経て警報トルクＴ１２を演算する。このため、警報としてステアリングホイール１１を振動させる場合、警報としてステアリングホイール１１を振動させるためのトルクである警報トルクＴ２には補正トルクＴｃが反映される。このため、操舵トルクＴ_ｈと操舵角θ_ｓとの関係として、先の図９のグラフに示される関係が得られる。

したがって、第２の実施の形態によれば、ステアバイワイヤ方式の操舵装置において、先の第１の実施の形態の（１），（２）と同様の効果に加え、つぎの効果を得ることができる。

（４）操舵反力トルクを発生する反力モータ１０１を利用して、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させることができる。
＜他の実施の形態＞
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。

・第１および第２の実施の形態において、運転支援機能として車線逸脱を防止するための警報の他、居眠り防止あるいは衝突回避のための警報としてステアリングホイール１１に振動を発生させてもよい。

・第１および第２の実施の形態において、何らかの運転支援機能が停止される場合、その機能停止を警報するための警報としてステアリングホイール１１に振動を発生させてもよい。たとえば、車両に車線維持支援システムが搭載されている場合、車両が走行路から逸脱する状況に至ったとき、車線維持支援システムの機能が実行停止される。このとき、ステアリングホイール１１の振動を通じて車線維持支援システムの機能が実行停止されることを運転者に警報するようにしてもよい。ちなみに、車線維持支援システムとは、たとえば高速道路を走行する際、運転者の運転負荷を軽減することを目的として、車両が車線の中央付近を維持して走行するようにステアリングホイール１１の操作を支援するシステムをいう。

・第１および第２の実施の形態では、警報トルクＴ２を正と負の値が周期的に変化する正弦波として設定したが、これに限らない。たとえば、警報トルクＴ２を指数関数と三角関数との積で表される減衰曲線のような非周期の波動として設定してもよいし、三角波あるいは矩形波のような非正弦波として設定してもよい。

・第１の実施の形態では、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させるために微小振動成分である警報トルクＴ２をアシストトルクＴ１に加算したが、つぎのようにしてもよい。すなわち、アシストトルクＴ１に基づき演算される電流指令値に微小振動成分である警報電流を加算する。このようにしても、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させることができる。

・第２の実施の形態では、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させるために微小振動成分である警報トルクＴ１２を操舵反力トルクＴ１１に加算したが、つぎのようにしてもよい。すなわち、操舵反力トルクＴ１１に基づき演算される電流指令値に微小振動成分である警報電流を加算する。このようにしても、ステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させることができる。

・第１の実施の形態では、アシストトルクを発生するモータ２１を利用してステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させたが、このモータ２１とは別個にステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させるための専用のアクチュエータを設けてもよい。このアクチュエータはモータを含む。

・第２の実施の形態では、操舵反力トルクを発生する反力モータ１０１を利用してステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させたが、この反力モータ１０１とは別個にステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させるための専用のアクチュエータを設けてもよい。このアクチュエータはモータを含む。

１０…操舵装置（車両用警報装置）
１１…ステアリングホイール
２１…モータ
５０…制御装置
６１…アシストトルク演算部
６２…警報トルク演算部
６３…加算器
１００…操舵装置（車両用警報装置）
１０１…反力モータ
１０４…制御装置
１６１…操舵反力トルク演算部
１６２…警報トルク演算部
１６３…加算器
５００…上位制御装置

Claims (6)

1. ステアリングホイールの操舵に連動する車両の操舵機構に付与されるトルクを発生するモータと、
   運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、前記警報として前記ステアリングホイールが振動するように前記モータの駆動を制御する制御装置と、を有し、
   前記警報として前記ステアリングホイールを振動させる期間、前記ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性が、前記警報として前記ステアリングホイールを振動させない場合の前記ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性に対して変化することを前提として、
   前記制御装置は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性の変化を抑えるべく、前記モータの駆動の制御を通じて前記警報としての前記ステアリングホイールの振動の平均値をオフセットすることにより前記振動の大きさを調節する車両用警報装置。
2. 前記制御装置は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールを振動させるべく、波動として前記モータに発生させるべきトルクである警報トルクを演算する警報トルク演算部を有し、
   前記警報トルク演算部は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールの操舵角の変化に対する操舵トルクの変化特性の変化を抑えるべく前記警報トルクの値を補正する請求項１に記載の車両用警報装置。
3. 前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと車両の転舵輪との間が動力伝達可能に連結された構造を有するものであって、
   前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵状態に基づき前記ステアリングホイールの操舵方向と同方向のトルクであるアシストトルクを演算するアシストトルク演算部と、
   前記警報トルク演算部により演算される前記警報トルクと前記アシストトルク演算部により演算される前記アシストトルクとを加算することにより前記モータが発生すべき最終的なトルクを演算する加算器と、を有する請求項２に記載の車両用警報装置。
4. 前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達が分離された構造を有するものであって、
   前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵状態に基づき前記ステアリングホイールの操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力トルクを演算する操舵反力トルク演算部と、
   前記警報トルク演算部により演算される前記警報トルクと前記操舵反力トルク演算部により演算される前記操舵反力トルクとを加算することにより前記モータが発生すべき最終的なトルクを演算する加算器と、を有する請求項２に記載の車両用警報装置。
5. 前記特定の状況は、自車両が走行路から逸脱する状況を含んでいる請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用警報装置。
6. 前記制御装置は、前記特定の状況を判定する車載の上位制御装置により生成される警報指令が受信されることを契機として、前記警報としての前記ステアリングホイールの振動を開始させる請求項１～請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用警報装置。

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