JP5018575B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングコラム上部に設置されたセンサー等による運転者状態検知を行なわせるための電力供給制御を行なう車両用制御装置に関する。

近年、安全運転の観点から、運転者が飲酒状態であるか否かを判定し、飲酒状態でないと判定された場合にのみ車両の走行を許可するような飲酒運転防止装置についての研究が進められている。

運転者が飲酒状態であるか否かを判定するための装置の一例として、ステアリングコラムの上部に運転者の呼気を吸入するための吸入孔を設置し、ステアリングホイールを介して（その穴部を通して）吹き込まれる運転者の呼気からアルコール成分を検出する装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１９７８９７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の装置の如く、ステアリングホイールを介して運転者の状態を検知する装置においては、ステアリングホイールの回転によって運転者と装置との間がステアリングボス部等により遮られ、十分に状態検知を行なうことができない場合がある。係る不都合は、パワーステアリング装置が作動していない駐車時ないし車両始動時において顕著となる。このようなパワーステアリング装置の不作動時にステアリングホイールを回転させるのは、強い力を必要とするからである。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ステアリングホイールを介した運転者状態の検知を所望のタイミングで行なわせることが可能な車両用制御装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
ステアリングコラム上部に設置され、ステアリングホイールを介して運転者の状態を検知するための運転者状態検知手段と、
前記運転者状態検知手段への作動開始指示を受け付ける作動開始指示受付手段と、
ステアリング操舵角を検出するステアリング操舵角検出手段と、
電動パワーステアリング装置を含む車載機器に電力供給する電力供給手段と、を備える車両用制御装置であって、
前記電力供給手段は、前記作動開始指示受付手段に対して前記運転者状態検知手段への作動開始指示がなされたときに、前記電動パワーステアリング装置に電力が供給されておらず、且つ前記ステアリング操舵角検出手段により検出されたステアリング操舵角が所定の範囲にある場合に、前記電動パワーステアリング装置への電力供給を開始する手段である、
車両用制御装置である。

この本発明の第１の態様によれば、ステアリングボス部等が運転者と運転者状態検知手段との間を遮っており、且つ電動パワーステアリング装置に電力が供給されていない場合に、電動パワーステアリング装置に電力を供給するため、運転者はステアリングホイールを容易に操作して運転者状態検知手段による運転者状態検知を行なうのに適した位置に変更することができる。すなわち、ステアリングホイールを介した運転者状態の検知を所望のタイミングで行なわせることができる。

本発明の第２の態様は、
ステアリングコラム上部に設置され、ステアリングホイールを介して運転者の状態を検知する運転者状態検知手段と、
前記運転者状態検知手段への作動開始指示を受け付ける作動開始指示受付手段と、
可動式ステアリングホイールの位置状態を検出するステアリングホイール位置状態検出手段と、
前記作動開始指示受付手段に対して前記運転者状態検知手段への作動開始指示がなされたときに、前記ステアリンホイール位置状態検出手段により前記可動式ステアリングホイールが収納時の状態にあることが検出された場合に、前記可動式ステアリングホイールの駆動手段に前記可動式ステアリングホイールを通常使用時の状態にするための電源を供給する電源供給手段と、
を備える車両用制御装置である。

この本発明の第２の態様によれば、可動式ステアリングホイールが収納時の状態にあることにより、ステアリングボス部等が運転者と運転者状態検知手段との間を遮っている場合には、可動式ステアリングホイールの駆動手段に可動式ステアリングホイールを通常使用時の状態にするための電源を供給するため、ステアリングホイールを速やかに運転者状態検知用装置による運転者状態検知を行なうのに適した位置に変更することができる。すなわち、ステアリングホイールを介した運転者状態の検知を所望のタイミングで行なわせることができる。

本発明の第１又は第２の態様において、
前記運転者状態検知手段は、例えば、ステアリングホイールを介して吹き込まれる運転者の呼気に含まれる指標成分を検出する手段である。

本発明によれば、ステアリングホイールを介した運転者状態の検知を所望のタイミングで行なわせることが可能な車両用制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る車両用制御装置１について説明する。図１は、車両用制御装置１のシステム構成例である。なお、図中、実線は電力供給の流れを示し、破線矢印は本装置における主要な情報通信の流れを示す。車両用制御装置１は、運転者状態検知用装置１０と、ステアリング装置２０と、バッテリー３０と、イグニッションスイッチ４０と、マスターＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、リレー装置６０と、を備える。

図２は、運転者状態検知用装置１０の設置位置を示す図である。運転者状態検知用装置１０は、ステアリングコラム２１の上部に設置され、ステアリングホイール２２を介して（より具体的には、ステアリングホイール２２とステアリングボス部２２Ａで形成される穴部２２Ｂを通して；図３参照）運転者の状態を検知するための装置である。また、運転者状態検知用装置１０は、ユーザーによる作動開始指示を受け付けるための作動スイッチ１２を備える。作動スイッチ１２が操作されると運転者状態検知用装置１０は作動を開始し、同時に作動スイッチ１２が操作された旨を示す所定の信号をマスターＥＣＵ５０に出力する。

運転者状態検知用装置１０は、より具体的には、例えばステアリングホイール２２を介して吹き込まれる運転者の呼気から、エチルアルコールやアセトアルデヒド等、飲酒状態にある人の呼気に含まれる指標成分を検出する装置である。以下、運転者状態検知用装置１０が係る装置であることを前提とする。なお、本発明の適用上、運転者状態検知用装置１０の全体がステアリングコラム２１の上部に設置される必要はなく、負圧によって呼気を吸入する吸入孔がステアリングコラム２１の上部に設置されれば足りる。運転者状態検知用装置１０は、吸入した空気の湿度等を検出することにより運転者が息を吹き込んだか否かを判定し、運転者が息を吹き込んだと判定した場合において、吸入した空気中の指標成分濃度を半導体センサー等で検出し、マスターＥＣＵ５０に出力する。

運転者状態検知用装置１０の他の例として、ステアリングホイール２２を介して運転者の頭部を撮像するカメラ装置等が考えられる。この場合、カメラの撮像画像を解析して得られる顔色や瞬きパターン等の評価量に基づき、飲酒状態であるか否か、眠気の程度、脇見をしているか否か等を判断することができる。また、網膜認識や虹彩認識等を行なって個人認証を行なう装置であってもよい。

図４は、ステアリング装置２０のハードウエア構成を模式的に示す図である。ステアリング装置２０は、例えばチルト機能やテレスコピック機能を有する電動パワーステアリング装置であり、主要な構成として、ステアリングホイール２２と、トルクセンサー２３と、ステアリング操舵角センサー２４と、コントローラー２５と、アシストモーター２６と、チルト・テレスコピックコンピューター２７と、チルトモーター２８と、テレスコピックモーター２９と、を備える。

トルクセンサー２３及びステアリング操舵角センサー２４は、ステアリングコラム２１の内部に配設される。トルクセンサー２３は、入力軸と出力軸との間に取り付けられたトーションバーの捩じれを検出することにより、ステアリングトルクに応じた信号をコントローラー２５に出力する。ステアリング操舵角センサー２４は、ステアリングホイールの切れ角であるステアリング操舵角を検出してコントローラー２５に出力する。なお、ステアリング操舵角センサー２４に代えて、アシストモーター２６の回転角を検出するセンサーや、操舵輪の操舵角を検出するセンサーを備えても、原理的には同じである（これらのセンサー出力値に所定のギヤ比を乗じるとステアリング操舵角となるため）。

コントローラー２５は、トルクセンサー２３からのステアリングトルク信号やその他の車両状態信号（車速やヨーレート等）に基づいて、車両の操舵に必要なトルクを出力するように、アシストモーター２６の駆動回路に制御信号を出力する。アシストモーター２６は、例えば、コラムハウジング部に配設された直流モーターであり、車両の操舵に必要なトルクを出力して運転者のステアリング操作をアシストする。アシストモーター２６が出力するトルクは、ウォームギヤ及びホイールギヤによって偏向されると共に減速されてラックバーに伝達され、キングピンを支点として回転するナックルアームを回動させ、最終的に車輪の向きを変える。

チルト・テレスコピックコンピューター２７は、チルト機能及びテレスコピック機能を実現するためのコンピューターである。図５は、係る機能を実現するための配置例である。チルト機能とは、ステアリングホイール２２をステアリングコラム２１内部の所定位置を支点として上下に回転させる機能であり、テレスコピック機能とは、ステアリングホイール２２を運転者側に引き出したり、車体側に引っ込めたりする機能である（図６参照）。

チルト・テレスコピックコンピューター２７には、エンジンの状態信号等の車両信号が入力されている。チルト・テレスコピックコンピューター２７は、係る車両信号及び電源供給の状態に応じて、オートアウエイ制御やオートリターン制御を実行する。

オートアウエイ制御とは、エンジン停止等のタイミングでステアリングホイール２２のチルト角を最上段にすると共にテレスコピック位置を最収縮位置（最も引っ込んだ位置）にする（特許請求の範囲における「可動式ステアリングホイールが収納時の状態」に相当する）ようにチルトモーター２８及びテレスコピックモーター２９に指示することをいう。これにより、ステアリングホイール２２が運転者から離れた状態となり、運転者にスムーズな降車を行なわせることができる。なお、特許請求の範囲における「可動式ステアリングホイールが収納時の状態」の具体例は係るものに限らず、例えば、単にステアリングホイール２２のチルト角を最上段にするものであってもよいし、単にステアリングホイール２２のテレスコピック位置を最収縮位置にするものであってもよい。

オートリターン制御とは、例えば車両電源の供給が開始されたタイミングで、ステアリングホイール２２の位置を上記オートアウエイ制御が行なわれる前の状態（特許請求の範囲における「可動式ステアリングホイールが通常使用時の状態」に相当する）に戻すようにチルトモーター２８及びテレスコピックモーター２９に指示することをいう。なお、オートアウエイ制御が行なわれる前の状態は、チルト・テレスコピックコンピューター２７が備えるＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）やＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等の記憶装置に記憶される。チルト・テレスコピックコンピューター２７は、オートアウエイ制御やオートリターン制御の実行状況を、マスターＥＣＵ５０に出力する。

バッテリー３０は、例えば充放電可能な二次電池であり、リチウムイオン電池(Li-ion)やニッカド電池(NiCd)、ニッケル水素電池(NiMH)等が用いられる。バッテリー３０の充電はクランクシャフトにベルトやプーリーを介して接続されたオルタネータにより行なわれる。バッテリー３０は、リレー装置６０を介してステアリング装置２０その他の車載機器（空調装置やオーディオ等）に接続されており、これらの車載機器の作動電源を供給する。なお、運転者状態検知用装置１０やマスターＥＣＵ５０はリレー装置６０を介さずにバッテリー３０に接続されている。

イグニッションスイッチ４０は、運転者により操作可能なスイッチであり、例えば車両キーが挿入されるキースロットの回転状態を検出する。イグニッションスイッチ４０は、その操作状態に応じて、オフ信号、ＡＣＣオン信号、ＩＧ（イグニッション）オン信号等をマスターＥＣＵ５０に出力する。

マスターＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ（Compact Disc）ドライブ、フラッシュメモリ等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。また、マスターＥＣＵ５０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、電源制御部５２と、インターロック制御部５４と、を備える。

電源制御部５２は、原則として、イグニッションスイッチ４０から入力される信号に応じてリレー装置６０に指示信号を出力することにより、車載機器に対する電力供給を制御する。より具体的には、例えば、イグニッションスイッチ４０がＡＣＣオン信号を出力したときにチルト・テレスコピックコンピューター２７への電力供給を開始し、イグニッションスイッチ４０がＩＧオン信号を出力したときにコントローラー２５及びアシストモーター２６への電力供給を開始してパワーステアリング機能をオンの状態とする。

また、電源制御部５２は、上記原則的な電力供給制御に加え、運転者状態検知用装置１０の作動スイッチ１２に対する操作に応じた特徴的な処理を行なうが、これについては後述する。

インターロック制御部５４は、車両の始動時に作動する機能ブロックであり、図示しないスピーカー等を用いて運転者状態検知用装置１０によるアルコール検査を受ける（息を吹き込む）ように運転者に促し、その結果として入力された指標成分濃度が閾値未満である場合にのみ、走行許可信号をエンジン制御用コンピューター等に出力する。一方、入力された指標成分濃度が閾値以上である場合は、運転者が飲酒状態である可能性が高いため、走行禁止信号をエンジン制御用コンピューター等に出力する（インターロック機能）。これにより、飲酒状態であると思われる運転者は車両を発進させることができず、飲酒運転が未然に防止される。なお、これに限らず、車両の走行中にも同様の制御を行なってもよい。この場合、指標成分濃度が閾値以上である場合に車両の走行をいきなり禁止するのではなく、徐々に速度を低下させて車両の停止を確認してからエンジンを停止させるような制御を行なうのが妥当である。

このようなインターロック制御部５４の処理の性質に鑑みると、運転者状態検知用装置１０が作動するのは、主に車両の始動時である。従って、その前段階としてステアリングホイール２２が中立位置（図７（Ａ）参照）から回転した状態で車両が駐車された場合、ステアリングホイール２２が回転した状態で運転者状態検知用装置１０を作動させなければならないこととなる。この場合、図７（Ｂ）に示す如く、ステアリングボス部２２Ａ等が運転者と運転者状態検知用装置１０との間を遮ることとなり、運転者状態検知用装置１０を用いたアルコール検査を行なうのが困難となる。また、オートアウエイ制御によりステアリングホイール２２が収納時の状態とされている場合も、図７（Ｃ）、（Ｄ）に示す如く、ステアリングボス部２２Ａ等が運転者と運転者状態検知用装置１０との間を遮ることとなり、運転者状態検知用装置１０を用いたアルコール検査を行なうのが困難となる。

これらを解消するためには、キーを回動させる等してＡＣＣオン、続いてＩＧオンの状態とし、チルト・テレスコピックコンピューター２７にオートリターン制御を行なわせると共に、パワーステアリング機能をオン状態として運転者がステアリングホイール２２の位置を中立に戻せばよい。ところが、アルコール検査を行なう際にＡＣＣオンやＩＧオンの状態とすると、検査の間、他の車載機器に不要な電力が供給されてバッテリー３０が過放電の状態となるおそれがある。

そこで、本実施例のマスターＥＣＵ５０は、運転者状態検知用装置１０の作動スイッチ１２に対する操作に応じて、ステアリング装置２０に選択的に電力供給を行なう特徴的な制御を行なうこととした。図８は、マスターＥＣＵ５０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、ステアリング装置２０に電力供給がなされていない状態において実行される。

まず、作動スイッチ１２が操作されるまで待機する（Ｓ１００）。作動スイッチ１２が操作されると、チルト・テレスコピックコンピューター２７によるオートアウエイ制御やオートリターン制御の実行状況を参照し、オートアウエイ制御が行なわれた状態であるか否かを判定する（ステアリングホイール２２が収納時の状態であるか否かを判定する；Ｓ１０２）。

オートアウエイ制御が行なわれた状態である場合は、一時的に、チルト・テレスコピックコンピューター２７に電源供給するようにリレー装置６０に指示信号を出力する（Ｓ１０４）。この結果、チルト・テレスコピックコンピューター２７はオートリターン制御を行なうこととなり、ステアリングホイール２２の位置が通常使用時の状態に戻される。

次に、ステアリング操舵角センサー２４から入力されるステアリング操舵角信号を参照し、ステアリング操舵角が所定の角度範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１０６）。ここで、所定の角度範囲とは、図７（Ｂ）に示したように、ステアリングボス部２２Ａが運転者と運転者状態検知用装置１０との間を遮ることとなるステアリングホイール２２の切れ角の範囲である。所定の角度範囲は、予め車両の規格に応じた適合値が算出され、マスターＥＣＵ５０のＲＯＭ等に記憶されている。なお、リアルタイムに入力されるステアリング操舵角ではなく、前回の走行時に最後に入力されたステアリング操舵角信号（駐車時のステアリング操舵角）を記憶しておき、これを判定に用いてもよい。

ステアリング操舵角が所定の角度範囲内にある場合は、一時的に、コントローラー２５やアシストモーター２６に電力を供給するようにリレー装置６０に指示信号を出力する（Ｓ１０８）。この結果、パワーステアリング機能がオン状態とされ、運転者はステアリングホイール２２を容易に操作してアルコール検査に適した中立位置に戻すことができる。

このような処理を経てステアリングホイール２２がアルコール検査に適した位置に変更されると、運転者は運転者状態検知用装置１０によるアルコール検査を受け、飲酒状態でない判定を得ると、車両を発進させることが可能となる。

係る構成及び処理によれば、車両の始動時にステアリングボス部２２Ａが運転者と運転者状態検知用装置１０との間を遮っている状態であっても、ステアリングホイール２２を速やかに運転者状態検知用装置１０によるアルコール検査を受けるのに適した位置に変更することができる。すなわち、ステアリングホイール２２を介した運転者状態の検知を所望のタイミングで行なわせることができる。

また、オートアウエイ制御が行なわれている場合や、ステアリング操舵角が所定の角度範囲にある場合にのみ、一時的にステアリング装置２０への電力供給を行なうため、電力消費の増大を抑制することができる。しかも、全ての車載機器に一律に電力供給を開始するのではなく、必要な機器にのみ電力を供給するため、電力消費の増大を更に抑制することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、ステアリング装置２０は、チルト機能やテレスコピック機能を有する電動パワーステアリング装置であるものとしたが、チルト機能やテレスコピック機能を有さない電動パワーステアリング装置であるものとしてもよい。この場合、図８のフローチャートにおけるＳ１０２及びＳ１０４の処理は省略してよい。この逆に、Ｓ１０６及びＳ１０８の処理を省略して、パワーステアリング機能をオン状態にする制御を行なわないものとしても構わない。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

車両用制御装置１のシステム構成例である。 運転者状態検知用装置１０の設置位置を示す図である。 ステアリングホイール２２、ステアリングボス部２２Ａ、及び穴部２２Ｂの位置関係を示す図である。 ステアリング装置２０のハードウエア構成を模式的に示す図である。 チルト機能及びテレスコピック機能を実現するための配置例である。 チルト機能及びテレスコピック機能を説明するための説明図である。 ステアリングホイール２２の状態と運転者から見た運転者状態検知用装置１０の状態との関係を説明するための説明図である。 マスターＥＣＵ５０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両用制御装置
１０ 運転者状態検知用装置
１２ 作動スイッチ
２０ ステアリング装置
２１ ステアリングコラム
２２ ステアリングホイール
２２Ａ ボス部
２２Ｂ 穴部
２３ トルクセンサー
２４ ステアリング操舵角センサー
２５ コントローラー
２６ アシストモーター
２７ チルト・テレスコピックコンピューター
２８ チルトモーター
２９ テレスコピックモーター
３０ バッテリー
４０ イグニッションスイッチ
５０ マスターＥＣＵ
６０ リレー装置

Claims (3)

1. ステアリングコラム上部に設置され、ステアリングホイールを介して運転者の状態を検知するための運転者状態検知手段と、
   前記運転者状態検知手段への作動開始指示を受け付ける作動開始指示受付手段と、
   ステアリング操舵角を検出するステアリング操舵角検出手段と、
   電動パワーステアリング装置を含む車載機器に電力供給する電力供給手段と、を備える車両用制御装置であって、
   前記電力供給手段は、前記作動開始指示受付手段に対して前記運転者状態検知手段への作動開始指示がなされたときに、前記電動パワーステアリング装置に電力が供給されておらず、且つ前記ステアリング操舵角検出手段により検出されたステアリング操舵角が所定の範囲にある場合に、前記電動パワーステアリング装置への電力供給を開始する手段である、
   車両用制御装置。
2. ステアリングコラム上部に設置され、ステアリングホイールを介して運転者の状態を検知する運転者状態検知手段と、
   前記運転者状態検知手段への作動開始指示を受け付ける作動開始指示受付手段と、
   可動式ステアリングホイールの位置状態を検出するステアリングホイール位置状態検出手段と、
   前記作動開始指示受付手段に対して前記運転者状態検知手段への作動開始指示がなされたときに、前記ステアリンホイール位置状態検出手段により前記可動式ステアリングホイールが収納時の状態にあることが検出された場合に、前記可動式ステアリングホイールの駆動手段に前記可動式ステアリングホイールを通常使用時の状態にするための電源を供給する電源供給手段と、
   を備える車両用制御装置。
3. 前記運転者状態検知手段は、ステアリングホイールを介して吹き込まれる運転者の呼気に含まれる指標成分を検出する手段である、
   請求項１又は２に記載の車両用制御装置。