JP6497567B2

JP6497567B2 - 車両用警報装置

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Publication number: JP6497567B2
Application number: JP2018094052A
Authority: JP
Inventors: 裕二狩集; 松原　健; 健松原; 吉井　康之; 康之吉井; 達磨河内; 悠一三浦
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2019-04-10
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Also published as: EP3345803A1; JP2018118737A; CN104554434B; CN104554434A; JP2016047717A; EP2865577A2; EP3345803B1; US20150109114A1; EP2865577B1; US9358925B2; EP2865577A3; JP6425070B2

Description

この発明は、車両の運転状態に応じて警報を発生する車両用警報装置に関する。

走行路に沿った車両の走行を容易にするために、運転者の操舵を支援するレーンキープアシストやレーンチェンジを支援するレーンチェンジアシストなどの操舵支援制御を行う機能を備えた車両が知られている。操舵支援制御の実行中において、望ましくない操舵状態を運転者に報知するために、操舵部材としてのステアリングホイールを振動させて、運転者に警告を与える車両用警報装置が開発されている。以下において、警報としてステアリングホイールに与える振動を、警告用振動という場合がある。

特許第４２９２５６２号公報特開平１１−３４７７４号公報

この発明の目的は、警告用振動波形発生時に大きな振動が発生するのを抑制することができる車両用警報装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、車両の転舵機構（４）に操舵補助力を与えるための電動モータ（１８）と、操舵トルクを検出するトルク検出手段（１１）と、前記トルク検出手段によって検出された操舵トルクに対して位相補償を行う位相補償手段（４８）と、前記位相補償手段によって位相補償された操舵トルクである位相補償後トルクを用いて、基本アシスト電流値を設定する基本アシスト電流値設定手段（４１Ａ）と、車両の運転状態に応じて、所定周波数の警告用振動波形を発生する振動波形発生手段（４３Ａ）と、前記基本アシスト電流値設定手段によって設定される基本アシスト電流値に、前記振動波形発生手段によって発生される警告用振動波形を加算することにより、前記電動モータに対する目標電流値を演算する目標電流値演算手段（４４）と、前記目標電流値演算手段によって演算される目標電流値に応じて、前記電動モータを制御するモータ制御手段（４５，４６）とを含み、前記位相補償手段は、前記振動波形発生手段によって前記警告用振動波形が発生されていない通常時と、前記振動波形発生手段によって前記警告用振動波形が発生されている警告用振動波形発生時との間で、周波数特性を変更する特性変更手段（４８ａ）を含み、前記特性変更手段は、警告用振動波形発生時には、前記警告用振動波形の所定周波数に対するゲインが、通常時における前記所定周波数に対するゲインよりも小さく、かつ前記所定周波数に対する位相遅れが、通常時における前記所定周波数に対する位相遅れよりも小さくなるように、周波数特性を変更するように構成されている、車両用警報装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

位相補償手段の周波数特性に関し、警告用振動波形発生時に、警告用振動波形の周波数（以下、「警告用振動周波数」という。）に対するゲインが高いと、警告用振動波形が増幅され、大きな振動が発生するおそれがある。この構成では、警告用振動波形発生時の警告用振動周波数に対するゲインが、通常時の警告用振動周波数に対するゲインよりも小さくなるように、位相補償手段の周波数特性が変更される。これにより、警告用振動波形発生時に大きな振動が発生するのを抑制または回避できる。

警告用振動波形発生時においては、警告用振動によってモータ制御手段を含む制御系の安定度が低下するおそれがある。この構成では、警告用振動波形発生時には、警告用振動波形発生時の警告用振動周波数に対する位相遅れが、通常時の警告用振動周波数に対する位相遅れよりも小さくなるように、位相補償手段の周波数特性が変更される。これにより、警告用振動波形発生時にモータ制御手段を含む制御系の安定度が低下するのを抑制または回避できる。

請求項２記載の発明は、前記警告用振動波形が複数の周波数成分を含んでおり、前記特性変更手段は、警告用振動波形発生時には、前記警告用振動波形に含まれる前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対するゲインが、通常時における前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対するゲインより小さく、かつ前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対する位相遅れが、通常時における前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対する位相遅れより小さくなるように、周波数特性を変更するように構成されている、請求項１に記載の車両用警報装置である。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用警報装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。図３は、検出操舵トルクＴに対する基本目標電流値Ｉｏ^＊の設定例を示すグラフである。図４は、警告用振動波形の一例を示す波形図である。図５は、警告用振動波形の他の例を示す波形図である。図６は、警告用振動波形のさらに他の例を示す波形図である。図７は、警告用振動波形のさらに他の例を示す波形図である。図８は、操舵角に対するヨーレイトの周波数伝達特性を示すグラフである。図９は、車速に対する警告用振動波形の周波数の設定例を示すグラフである。図１０は、車速に対する警告用振動波形の周波数の他の設定例を示すグラフである。図１１は、車速に対する警告用振動波形の振幅の設定例を示すグラフである。図１２は、検出操舵トルクに対する警告用振動波形の振幅の設定例を示すグラフである。図１３は、本発明の第２実施形態で用いられるＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。図１４Ａは、第１ゲイン特性および第２ゲイン特性を示す特性図である。図１４Ｂは、第１位相特性および第２位相特性を示す特性図である。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用警報装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ:electric power steering）１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ（ＥＰＳ用電動モータ）１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。

車両には、車速Ｖを検出するための車速センサ２３が設けられているとともに、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２４が搭載されている。ＣＣＤカメラ２４は、車両の運転状態を監視するために設けられている。
トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ２３によって検出される車速ＶおよびＣＣＤカメラ２４から出力される画像信号は、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。ＥＣＵ１２は、これらの入力信号に基いて、電動モータ１８を制御する。

図２は、ＥＣＵ１２の電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ１２は、電動モータ１８を制御するためのマイクロコンピュータ３１と、マイクロコンピュータ３１によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２と、電動モータ１８に流れるモータ電流（実電流値）Ｉを検出する電流検出回路３３とを含んでいる。

マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ(ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ３４など）を備えており、所定のプログラムを実行することにより、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、基本目標電流値設定部４１と、車線逸脱判定部４２と、警告用振動波形発生部４３と、振動波形加算部４４と、電流偏差演算部４５と、ＰＩ制御部４６と、ＰＷＭ制御部４７とが含まれる。

基本目標電流値設定部４１は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴと車速センサ２３によって検出される車速Ｖとに基づいて、基本目標電流値Ｉｏ^＊を設定する。検出操舵トルクＴに対する基本目標電流値Ｉｏ^＊の設定例は、図３に示されている。検出操舵トルクＴは、例えば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、基本目標電流値Ｉｏ^＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。

基本目標電流値Ｉｏ^＊は、検出操舵トルクＴの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクＴの負の値に対しては負をとる。検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１（たとえば、Ｔ１＝０．４Ｎ・ｍ）の範囲（トルク不感帯）の微小な値のときには、基本目標電流値Ｉｏ^＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲外の値である場合には、基本目標電流値Ｉｏ^＊は、検出操舵トルクＴの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。また、基本目標電流値Ｉｏ^＊は、車速センサ２３によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されるようになっている。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。

車線逸脱判定部４２は、ＣＣＤカメラ２４によって撮像された画像に基いて、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であるか否かを判定し、その判定結果を警告用振動波形発生部４３に与える。車両の進行方向前方の道路を撮像して、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であるか否かを判定する手法は、前記特許文献１，２等に記載されているように公知なのでその説明を省略する。

警告用振動波形発生部４３は、車線逸脱判定部４２によって、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であると判定されているときには、そのことを運転者に警告するために、複数の周波数成分を含む警告用振動波形（加振信号）Ｉｅを発生させる。複数の周波数成分を含む警告用振動波形Ｉｅは、例えば、複数の異なる波形が組み合わされた波形である。この実施形態では、警告用振動波形Ｉｅの構成要素である各波形は、大きさが周期的に変化する波形である。

警告用振動波形Ｉｅを周波数成分別に分解した場合に、周波数が高い周波数成分ほどその振幅が大きいことが好ましい。警告用振動波形Ｉｅを周波数成分別に分解した場合、各周波数成分の振幅が等しいと、周波数が高い周波数成分ほど、その周波数成分によって生じる警告用振動（この実施形態では、その周波数成分によって生じる電動モータ１８のトルク）は小さくなる。警告用振動波形Ｉｅを周波数成分別に分解した場合に、周波数が高い周波数成分ほどその振幅が大きいと、各周波数成分によって生じる警告用振動の大きさばらつきを低減することができる。

警告用振動波形Ｉｅは、例えば、図４または図５に示すように、周波数が互いに異なる第１正弦波波形Ｓ１および第２正弦波波形Ｓ２が組み合わされた（重畳された）波形であってもよい。図４の例では、第１正弦波波形Ｓ１および第２正弦波波形Ｓ２の振幅は同じであるが、第２正弦波波形Ｓ２の周波数は第１正弦波波形Ｓ１の周波数の３倍である。図５の例では、第１正弦波波形Ｓ１および第２正弦波波形Ｓ２の振幅は同じであるが、第２正弦波波形Ｓ２の周波数は第１正弦波波形Ｓ１の周波数の１０倍である。

また、警告用振動波形Ｉｅは、例えば、図６に示すように、周波数および振幅が互いに異なる第１正弦波波形Ｓ１および第２正弦波波形Ｓ２が組み合わされた（重畳された）波形であってもよい。図６の例では、第２正弦波波形Ｓ２の周波数は第１正弦波波形Ｓ１の周波数の１０倍であり、第２正弦波波形Ｓ２の振幅は第１正弦波波形Ｓ１の振幅の２倍である。つまり、図６の例では、警告用振動波形Ｉｅを周波数成分別に分解した場合、周波数が高い周波数成分ほどその振幅が大きい。

また、警告用振動波形Ｉｅは、図７に示すように、正弦波波形Ｓ１と矩形波Ｓ２とが組み合わされた（乗算された）波形であってもよい。警告用振動波形Ｉｅは、３以上の波形が組み合われた波形であってもよい。警告用振動波形Ｉｅに含まれる各周波数成分の周波数（警告用振動波形Ｉｅの構成要素である各波形の周波数）は、車両の共振周波数以外の周波数に設定されている。これにより、警告用振動によって異常に大きな振動が発生するのを防止できる。

なお、警告用振動波形Ｉｅに含まれる各周波数成分の周波数（警告用振動波形Ｉｅの構成要素である各波形の周波数）は、操舵角に対するヨーレイトの周波数伝達特性においてゲインがほぼ零となる応答周波数以上の周波数であることが好ましい。図８は、操舵角に対するヨーレイトの周波数伝達特性を示している。図８において、ｆ３がゲインがほぼ零となる応答周波数である。また、図８において、ｆ１〜ｆ２で示す領域内の周波数が車両の共振周波数である。警告用振動波形Ｉｅに含まれる各周波数成分の周波数を応答周波数ｆ３以上の周波数にすると、警告用振動が車両挙動に影響を及ぼすのを抑制または防止することができる。

警告用振動波形データは、例えば、予め作成されて、不揮発性メモリ３４に記憶されている。警告用振動波形発生部４３は、不揮発性メモリ３４に記憶されている警告用振動波形データに基いて、警告用振動波形を発生する。
振動波形加算部４４は、基本目標電流値設定部４１によって設定された基本目標電流値Ｉｏ^＊に、警告用振動波形発生部４３によって発生された警告用振動波形Ｉｅを加算することにより、目標電流値Ｉ^＊を演算する。電流偏差演算部４５は、振動波形加算部４４によって得られた目標電流値Ｉ^＊と電流検出回路３３によって検出された実電流値Ｉとの偏差（電流偏差ΔＩ＝Ｉ^＊−Ｉ）を演算する。

ＰＩ制御部４６は、電流偏差演算部４５によって演算された電流偏差ΔＩに対するＰＩ演算を行うことにより、電動モータ１８に流れる電流Ｉを目標電流値Ｉ^＊に導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部４７は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３２に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が電動モータ１８に供給されることになる。

電流偏差演算部４５およびＰＩ制御部４６は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉが、目標電流値Ｉ^＊に近づくように制御される。
第１実施形態では、車線逸脱判定部４２によって、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であると判定されているときには、警告用振動波形発生部４３から警告用振動波形Ｉｅが発生される。この警告用振動波形Ｉｅが基本目標電流値Ｉｏ^＊に加算されることにより、目標電流値Ｉ^＊が演算される。そして、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉが、目標電流値Ｉ^＊に近づくように制御される。したがって、車線逸脱判定部４２によって、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であると判定されているときには、ステアリングホイール２に警告用振動波形Ｉｅに応じた警告用振動が与えられる。これにより、運転者は、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であることを認識することができる。

ステアリングホイール２には、路面からタイヤ等を介してロードノイズが伝達されるので、警告用振動がロードノイズに紛れてしまうおそれがある。第１実施形態では、警告用振動波形Ｉｅには複数の周波数成分が含まれているので、警告用振動波形Ｉｅに含まれている複数の周波数成分の中に、ロードノイズの周波数と一致する周波数成分が存在したとしても、ロードノイズの周波数と一致しない他の周波数成分によって、運転者に警告用振動を伝えることができる。つまり、ロードノイズがあっても、警告用振動を運転者に伝えることができる。

以上、この発明の第１実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、警告用振動波形Ｉｅの周波数を、車速、車輪速、エンジン回転数、時間等に応じて変化させるようにしてもよい。ここで、「警告用振動波形Ｉｅの周波数」は、警告用振動波形Ｉｅに含まれている複数の周波数成分（警告用振動波形Ｉｅの構成要素である複数の波形）の周波数を意味している。

警告用振動波形Ｉｅの周波数を車速に応じて変化させる場合について説明する。図２に破線で示すように、警告用振動波形発生部４３内に周波数変更部５１を設ける。周波数変更部５１は、警告用振動波形Ｉｅの周波数を、車速センサ２３によって検出される車速Ｖが大きくなるほど低くなるように変化させる。より具体的には、周波数変更部５１は、警告用振動波形Ｉｅに含まれている複数の周波数成分の周波数を、車速センサ２３によって検出される車速Ｖが大きくなるほど低くなるように変化させる。警告用振動波形Ｉｅに含まれている複数の周波数成分のうち最も周波数が低い周波数成分を基本波とすると、車速Ｖに対する基本波の周波数の設定例を図９に示す。

このような警告用振動波形の周波数の変更は、例えば、次のようにして行うことができる。すなわち、警告用振動波形の構成要素である複数の波形それぞれの周波数に、車速センサ２３によって検出される車速Ｖが大きくなるほど小さくなる車速ゲインを乗算することにより、前記複数の波形の周波数を変更する。そして、周波数変更後のそれらの波形を組み合わせて警告用振動波形を生成する。

あるいは、車速毎に周波数が異なる複数種類の警告用振動波形データを不揮発性メモリ３４に記憶しておく。そして、不揮発性メモリ３４に記憶されている複数種類の警告用振動波形データから、車速センサ２３によって検出される車速Ｖに対応した警告用振動波形データを選択する。
ロードノイズの周波数は、車速が大きくなるほど高くなる。そこで、警告用振動波形Ｉｅに含まれる複数の周波数成分の周波数を車速Ｖが大きくなるほど低くなるように変化させることにより、各周波数成分の周波数がロードノイズの周波数と一致しにくくなる。これにより、警告用振動を運転者により効果的に伝えることができる。

周波数変更部５１の他の動作例について説明する。ここでは、互いに周波数が異なる第１正弦波波形Ｓ１および第２正弦波波形Ｓ２を重畳することにより、警告用振動波形Ｉｅが生成される場合を例にとって説明する。周波数変更部５１は、第１正弦波波形Ｓ１および第２正弦波波形Ｓ２のうちの少なくとも一方の周波数を、車速Ｖに応じて変更する。
図１０は、車速Ｖに対する第１正弦波波形Ｓ１および第２正弦波波形Ｓ２の周波数の設定例を示している。図１０において、横軸は車速Ｖを示し、縦軸は第１正弦波波形Ｓ１および第２正弦波波形Ｓ２の周波数を示している。また、図１０において、斜線で示す領域Ｒは、車速Ｖに対してロードノイズが発生する可能性が高い周波数領域（以下、「ノイズ領域」という。）を示している。ノイズ領域Ｒは、例えば、車両を様々な速度で走行させ、路面からステアリング機構を介してステアリングホイールに伝達されるロードノイズの波形を測定し、測定されたロードノイズ波形を解析することにより求められる。

第１正弦波波形Ｓ１の周波数は、車速Ｖにかかわらず所定周波数ｆａに設定される。所定周波数ｆａは、ノイズ領域Ｒの下限周波数よりも低い周波数に設定されている。第２正弦波波形Ｓ２の周波数は、車速Ｖが所定の車速Ｖ１以下である場合には、その車速範囲内でのノイズ領域Ｒの上限周波数よりも大きな所定値ｆｂ（ｆｂ＞ｆａ）に設定される。第２正弦波波形Ｓ２の周波数は、車速Ｖが所定の車速Ｖ１より大きくなると、その車速範囲内でのノイズ領域Ｒの下限周波数よりも小さな所定値ｆｃ（ｆａ＜ｆｃ＜ｆｂ）に設定される。

また、警告用振動波形Ｉｅの振幅を、車速、車輪速、エンジン回転数、時間等に応じて変化させるようにしてもよい。例えば、図２に破線で示すように、警告用振動波形発生部４３内に第１振幅変更部５２を設ける。第１振幅変更部５２は、図１１に示すように、警告用振動波形Ｉｅの振幅を、車速センサ２３によって検出される車速Ｖが大きくなるほど小さくなるように変化させる。

このような警告用振動波形の振幅の変更は、例えば、車速センサ２３によって検出される車速Ｖが大きくなるほど小さくなる車速ゲインを、振幅変更前の警告用振動波形に乗算することにより行うことができる。
図３のグラフからわかるように、電動モータ１８によって発生される操舵補助力（アシストトルク）は、車速が大きくなるほど小さくなる。このため、警告用振動波形Ｉｅの振幅を車速にかかわらず一定とすると、アシストトルクに対する警告用振動の比率は車速が大きくなるほどが増加する。そこで、警告用振動波形Ｉｅの構成要素である各波形の振幅を車速Ｖが大きくなるほど小さくなるように変化させることにより、アシストトルクに対する警告用振動の比率をできるだけ変化させないようにしている。

また、警告用振動波形Ｉｅの振幅を、操舵トルクに応じて変化させるようにしてもよい。具体的には、図２に破線で示すように、警告用振動波形発生部４３内に第２振幅変更部５３を設ける。第２振幅変更部５３は、警告用振動波形Ｉｅの振幅を、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴに基いて変化させる。
検出操舵トルクＴに対する警告用振動波形Ｉｅの振幅の設定例は、図１２に示されている。検出操舵トルクＴが−Ｔ２〜Ｔ２（たとえば、Ｔ２＝１．０Ｎ・ｍ）の範囲においては、警告用振動波形Ｉｅの振幅は零より大きな所定値とされる。警告用振動波形Ｉｅの振幅は、検出操舵トルクＴが−Ｔ２〜Ｔ２の範囲の外側の領域で急峻に立下り、検出操舵トルクＴの絶対値が所定値Ｔ３以上で零となるように設定される。これにより、検出操舵トルクＴの絶対値が所定値Ｔ３以上のときには、警告用振動が停止される。この理由は、検出操舵トルクＴの絶対値が所定値Ｔ３以上のときには、運転者が意図して操舵を行っていると考えられるので、このようなときに警告用振動をステアリングホイール２に与えると操舵の妨げとなるからである。

このような警告用振動波形の振幅の変更は、例えば、検出操舵トルクＴに応じて設定されたトルクゲインを、振幅変更前の警告用振動波形に乗算することにより行うことができる。
周波数変更部５１による周波数制御と、第１振幅変更部５２による振幅制御とを同時に行うようにしてもよい。また、周波数変更部５１による周波数制御と、第２振幅変更部５３による振幅制御とを同時に行うようにしてもよい。また、第１振幅変更部５２による振幅制御と、第２振幅変更部５３による振幅制御とを同時に行うようにしてもよい。この場合には、振幅変更前の警告用振動波形に第１振幅変更部５２で使用される車速ゲインを乗算し、得られた警告用振動波形に第２振幅変更部５３で使用されるトルクゲインを乗算することによって、最終的な警告用振動波形を生成すればよい。さらに、周波数変更部５１による周波数制御と、第１振幅変更部５２による振幅制御と、第２振幅変更部５３による振幅制御とを同時に行うようにしてもよい。

また、さらに他の形態について説明する。警告用振動の周波数が高いほど、かつ警告用振動の振幅が小さいほど、運転者は警告用振動を感じ取りにくくなる。このため、ある周波数以上でかつある振幅以下の警告用振動は、運転者によってほとんど感じ取られない。また、警告用振動の周波数が低くかつ振幅が大きい場合には、警告用振動によって運転者の手が動かされてしまい、運転者が振動を感じなくなるおそれがある。このため、ある周波数以下でかつある振幅以上の警告用振動は、運転者によってほとんど感じ取られない。

そこで、警告用振動波形の周波数を横軸に、その振幅を縦軸にプロットして２次元グラフを描いた場合に、所定の周波数閾値及び所定の振幅閾値を境界値とする禁止領域を設定する。例えば、所定の周波数閾値以上かつ所定の振幅閾値以下の領域、或いは所定の周波数閾値以下かつ所定の振幅閾値以上の領域、を禁止領域として設定する。禁止領域は１箇所に限定されない。つまり、禁止領域とは運転者が感じることができない振動を、周波数および振幅で表現したものである。そして、警告用振動の周波数および振幅が、この禁止領域の周波数および振幅の組み合わせとならないようにすればよい。具体的には、警告用振動波形発生部４３で与えられる警告用振動波形の周波数値、振幅値が禁止領域に含まれないように、あらかじめ警告用振動波形の周波数値、振幅値を設定する。あるいは、周波数値、振幅値が禁止領域に含まれる場合は、周波数値、振幅値が禁止領域の境界値となるように制限をかけてもよい。

さらに、境界値としての所定の周波数閾値或いは所定の振幅閾値を車速に応じて可変にしてもよい。特に、所定の周波数閾値以上かつ所定の振幅閾値以下の領域を禁止領域として設定する場合には、車速が高くなるに従って振幅閾値を大きくするようにしてもよい。このようにすると、車速が高くなるに従ってロードノイズが大きくなるが、振幅閾値も大きくなるため、警告用振動の振幅を大きくすることができる。このため、ロードノイズと警告用振動とを区別しやすくできる。これにより、運転者に確実に警告用振動を伝えることができる。

前述の第１実施形態では、電動パワーステアリング装置１における操舵補助力を発生するための電動モータ１８によって警告用振動を発生させているが、ステアリングホイール２の前後位置を調整するためのテレスコピック調整装置が車両に設けられている場合には、テレスコピック調整装置におけるテレスコピック調整用電動モータによって警告用振動を発生させてもよい。また、ステアリングホイール２の上下位置を調整するためのチルト調整装置が車両に設けられている場合には、チルト調整装置におけるチルト調整用電動モータによって警告用振動を発生させてもよい。

図１３を参照して、本発明の第２実施形態に係る車両用警報装置が適用された電動パワーステアリング装置について説明する。電動パワーステアリング装置の概略構成は、図１に示される本発明の第１実施形態と同様である。
図１３は、第２実施形態に用いられるＥＣＵ１２の電気的構成を示すブロック図である。図１３において、前述の図２の各部に対応する部分には図２と同じ符号を付して示す。

ＥＣＵ１２は、電動モータ１８を制御するためのマイクロコンピュータ３１Ａと、マイクロコンピュータ３１Ａによって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２と、電動モータ１８に流れるモータ電流（実電流値）Ｉを検出する電流検出回路３３とを含んでいる。
マイクロコンピュータ３１Ａは、ＣＰＵおよびメモリ(ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ３４など）を備えており、所定のプログラムを実行することにより、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、基本目標電流値設定部（基本アシスト電流値設定部）４１Ａと、車線逸脱判定部４２Ａと、警告用振動波形発生部４３Ａと、振動波形加算部４４と、電流偏差演算部４５と、ＰＩ制御部４６と、ＰＷＭ制御部４７と、位相補償部４８とが含まれる。

車線逸脱判定部４２Ａは、ＣＣＤカメラ２４によって撮像された画像に基いて、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であるか否かを判定し、その判定結果を位相補償部４８および警告用振動波形発生部４３Ａに与える。
警告用振動波形発生部４３Ａは、車線逸脱判定部４２Ａによって、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であると判定されているときには、そのことを運転者に警告するために、所定周波数ｆｅの警告用振動波形（加振信号）Ｉｅを発生させる。警告用振動波形Ｉｅの波形は、大きさが周期的に変化する波形である。警告用振動波形データは、例えば、予め作成されて、不揮発性メモリ３４に記憶されている。警告用振動波形発生部４３Ａは、不揮発性メモリ３４に記憶されている警告用振動波形データに基いて、警告用振動波形を発生する。

位相補償部４８は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴの位相を進めて系を安定化させるための位相補償処理を行うものである。位相補償部４８は、予め設定された第１周波数特性および第２周波数特性のうちのいずれか一方の周波数特性によって、検出操舵トルクＴに対して位相補償処理を行う。
位相補償部４８は、車線逸脱判定部４２Ａから与えられる判定結果に応じて、第１周波数特性と第２周波数特性とを切り替える特性変更部４８ａを含む。特性変更部４８ａは、車両が車線逸脱可能性の高い状態ではないと車線逸脱判定部４２Ａが判定している場合（通常時）には、第１周波数特性を位相補償部４８の周波数特性として設定する。一方、車両が車線逸脱可能性の高い状態であると車線逸脱判定部４２Ａが判定している場合（警告用振動波形発生時）には、特性変更部４８ａは、第２周波数特性を位相補償部４８の周波数特性として設定する。

第１周波数特性および第２周波数特性について説明する。第１周波数特性に含まれるゲイン特性および位相特性を、それぞれ第１ゲイン特性および第１位相特性ということにする。同様に、第２周波数特性に含まれるゲイン特性および位相特性を、それぞれ第２ゲイン特性および第２位相特性ということにする。
図１４Ａの破線Ｌ１_Ｇは第１ゲイン特性を示し、図１４Ａの実線Ｌ２_Ｇは第２ゲイン特性を示している。図１４Ｂの破線Ｌ１_Ｐは第１位相特性を示し、図１４Ｂの実線Ｌ２_Ｐは第２位相特性を示している。

図１４Ａに示すように、第２ゲイン特性Ｌ２_Ｇにおける、警告用振動波形Ｉｅの周波数ｆｅ（以下、「警告用振動周波数ｆｅ」という。）に対するゲインは、第１ゲイン特性Ｌ１_Ｇにおける警告用振動周波数ｆｅに対するゲインよりも小さい。図１４Ｂに示すように、第２位相特性Ｌ２_Ｐにおける、警告用振動周波数ｆｅに対する位相遅れは、第１位相特性Ｌ１_Ｐにおける警告用振動周波数ｆｅに対する位相遅れよりも小さい。

基本目標電流値設定部４１Ａは、位相補償部４８によって位相補償された操舵トルク（以下、「位相補償後トルクＴ」という。）と車速センサ２３によって検出される車速Ｖとに基づいて、基本目標電流値（基本アシスト電流値）Ｉｏ^＊を設定する。位相補償後トルクＴに対する基本目標電流値Ｉｏ^＊の設定例は、図３に示される検出操舵トルクＴに対する基本目標電流値Ｉｏ^＊の設定例と同じであってもよい。

振動波形加算部４４は、基本目標電流値設定部４１Ａによって設定された基本目標電流値Ｉｏ^＊に、警告用振動波形発生部４３Ａによって発生された警告用振動波形Ｉｅを加算することにより、目標電流値Ｉ^＊を演算する。電流偏差演算部４５は、振動波形加算部４４によって得られた目標電流値Ｉ^＊と電流検出回路３３によって検出された実電流値Ｉとの偏差（電流偏差ΔＩ＝Ｉ^＊−Ｉ）を演算する。

電流偏差演算部４５およびＰＩ制御部４６は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉが、目標電流値Ｉ^＊に近づくように制御される。
第２実施形態では、車線逸脱判定部４２Ａによって、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であると判定されているときには、警告用振動波形発生部４３Ａから警告用振動波形Ｉｅが発生される。この警告用振動波形Ｉｅが基本目標電流値Ｉｏ^＊に加算されることにより、目標電流値Ｉ^＊が演算される。そして、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉが、目標電流値Ｉ^＊に近づくように制御される。したがって、車線逸脱判定部４２Ａによって、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であると判定されているときには、ステアリングホイール２に警告用振動波形Ｉｅに応じた警告用振動が与えられる。これにより、運転者は、車両が車線を逸脱する可能性が高い状態であることを認識することができる。

警告用振動波形発生時には、警告用振動波形に対してアシスト機能が働くため、警告用振動波形に応じたアシスト力が発生する。したがって、警告用振動波形発生時に、警告用振動周波数ｆｅに対するゲインが高いと、警告用振動波形が増幅され、大きな振動が発生するおそれがある。第２実施形態では、警告用振動波形発生時には、位相補償部４８におけるゲイン特性が第２ゲイン特性Ｌ２_Ｇに変更される。これにより、警告用振動波形発生時の警告用振動周波数ｆｅに対するゲインが、通常時の警告用振動周波数ｆｅに対するゲインよりも小さくなる。これにより、警告用振動波形発生時に大きな振動が発生するのを抑制または回避できる。

警告用振動波形発生時には、警告用振動波形によって電動パワーステアリング装置１の制御系の安定度が低下するおそれがある。第２実施形態では、警告用振動波形発生時には、位相補償部４８における位相特性が第２位相特性Ｌ２_Ｐに変更される。これにより、警告用振動波形発生時の警告用振動周波数ｆｅに対する位相遅れが、通常時の警告用振動周波数ｆｅに対する位相遅れよりも小さくなる。これにより、警告用振動波形発生時に電動パワーステアリング装置１の制御系の安定度が低下するのを抑制または回避できる。

第２実施形態においても、警告用振動波形Ｉｅは、複数の周波数成分を含んでいてもよい。この場合には、特性変更部４８ａは、警告用振動波形発生時においては、警告用振動波形Ｉｅに含まれる複数の周波数成分それぞれの周波数に対するゲインが、通常時における前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対するゲインより小さく、かつ前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対する位相遅れが通常時における前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対する位相遅れより小さくなるように、位相補償部４８の周波数特性を変更する。

前述の第１および第２実施形態では、警告用振動波形発生部４３，４３Ａは、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態であると判定されているときに、警告用振動波形Ｉｅを発生させている。しかし、警告用振動波形発生部４３は、車両の運転状態が、車両が車線を逸脱する可能性の高い状態以外の予め定められた状態となったときに、警告用振動波形を発生させるようにしてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、１８…電動モータ、１１…トルクセンサ、２３…車速センサ、４１，４１Ａ…基本目標電流値設定部、４２，４２Ａ…車線逸脱判定部、４３，４３Ａ…警告用振動波形発生部、４８…位相補償部、４８ａ…特性変更部、５１…周波数変更部、５２…第１振幅変更部、５３…第２振幅変更部

Claims

車両の転舵機構に操舵補助力を与えるための電動モータと、
操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段によって検出された操舵トルクに対して位相補償を行う位相補償手段と、
前記位相補償手段によって位相補償された操舵トルクである位相補償後トルクを用いて、基本アシスト電流値を設定する基本アシスト電流値設定手段と、
車両の運転状態に応じて、所定周波数の警告用振動波形を発生する振動波形発生手段と、
前記基本アシスト電流値設定手段によって設定される基本アシスト電流値に、前記振動波形発生手段によって発生される警告用振動波形を加算することにより、前記電動モータに対する目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、
前記目標電流値演算手段によって演算される目標電流値に応じて、前記電動モータを制御するモータ制御手段とを含み、
前記位相補償手段は、前記振動波形発生手段によって前記警告用振動波形が発生されていない通常時と、前記振動波形発生手段によって前記警告用振動波形が発生されている警告用振動波形発生時との間で、周波数特性を変更する特性変更手段を含み、
前記特性変更手段は、警告用振動波形発生時には、前記警告用振動波形の所定周波数に対するゲインが、通常時における前記所定周波数に対するゲインよりも小さく、かつ前記所定周波数に対する位相遅れが、通常時における前記所定周波数に対する位相遅れよりも小さくなるように、周波数特性を変更するように構成されている、車両用警報装置。
前記警告用振動波形が複数の周波数成分を含んでおり、
前記特性変更手段は、警告用振動波形発生時には、前記警告用振動波形に含まれる前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対するゲインが、通常時における前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対するゲインより小さく、かつ前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対する位相遅れが、通常時における前記複数の周波数成分それぞれの周波数に対する位相遅れより小さくなるように、周波数特性を変更するように構成されている、請求項１に記載の車両用警報装置。