WO2023218854A1 - 把持検知装置及びプログラム - Google Patents

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WO2023218854A1
WO2023218854A1 PCT/JP2023/015106 JP2023015106W WO2023218854A1 WO 2023218854 A1 WO2023218854 A1 WO 2023218854A1 JP 2023015106 W JP2023015106 W JP 2023015106W WO 2023218854 A1 WO2023218854 A1 WO 2023218854A1
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WO
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capacitance value
grip
parameter
steering wheel
state
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Application number
PCT/JP2023/015106
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English (en)
French (fr)
Inventor
祐樹 山▲崎▼
Original Assignee
オートリブ ディベロップメント エービー
祐樹 山▲崎▼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by オートリブ ディベロップメント エービー, 祐樹 山▲崎▼ filed Critical オートリブ ディベロップメント エービー
Publication of WO2023218854A1 publication Critical patent/WO2023218854A1/ja

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04Hand wheels
    • B62D1/06Rims, e.g. with heating means; Rim covers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding

Definitions

  • the present invention relates to a grip detection device and a program.
  • Patent Document 1 discloses that the average value of the detection values of the immediately adjacent fixed times including the current detection value of the capacitance sensor is calculated, and when the human body is in a non-contact state with the steering wheel and the average value is higher than the correction determination threshold.
  • a steering wheel unit is disclosed that includes a correction section that corrects an error that occurs when the detected value is compared with a contact determination threshold. According to the steering wheel unit disclosed in Patent Document 1, even if a disturbance occurs, it is possible to suppress a decrease in the accuracy of detecting contact/non-contact of a human body with the steering wheel.
  • the detected value (capacitance value) detected by the capacitance sensor changes under the influence of various disturbances such as the indoor environment of the vehicle, the driving condition, or external noise.
  • the state of change in capacitance value varies depending on the content of the disturbance. For this reason, if the capacitance value correction process has a unique characteristic, it may not be possible to follow changes in capacitance value, or it may be tracked in situations where it should not be followed, making it difficult to accurately detect grasping. There is a possibility that it cannot be done.
  • the conventional technology described in Patent Document 1 does not take this viewpoint into consideration, and the accuracy of grip detection is not sufficient.
  • An object of the present disclosure is to provide a grip detection device and the like that can accurately detect grip on a steering wheel.
  • a grip detection device includes an acquisition unit that acquires a capacitance value detected by a capacitance sensor provided in the steering wheel, and a grip detection device that detects a grip on a steering wheel.
  • the apparatus further includes a generation unit that generates a threshold value for detecting grip on the steering wheel based on the acquired capacitance value and a parameter according to a state regarding a change in the capacitance value.
  • a program causes a computer that detects a grip on a steering wheel to acquire a capacitance value detected by a capacitance sensor provided on the steering wheel, and combines the acquired capacitance value and the capacitance value.
  • a process for generating a threshold value for detecting the grip on the steering wheel is executed based on a parameter according to a state related to the change.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a steering wheel device according to an embodiment.
  • FIG. It is a front view of the steering wheel of the steering wheel device concerning this embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining detection of a capacitance value by a capacitance measuring circuit of the steering wheel device.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration example of a control unit of a grip detection ECU.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a change in capacitance value. It is a figure explaining the setting method of time constant T1 in a 1st parameter. It is a figure explaining the setting method of time constant T1 in a 1st parameter. It is a figure explaining the setting method of time constant T3 in a 3rd parameter.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating grip detection using a third parameter. It is a flowchart which shows an example of the processing procedure which a grip detection ECU performs. 3 is a flowchart illustrating an example of a detailed procedure for selecting parameters.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of grip determination when changing a time constant T2.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of grip determination using a time constant T3.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another example of grip determination using a time constant T3.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a steering wheel device 100 according to the present embodiment.
  • the steering wheel device 100 includes a grip detection ECU (Electronic Control Unit) 1, a steering wheel 2, and the like.
  • the grip detection ECU1 corresponds to a grip detection device.
  • the grip detection ECU 1 is communicatively connected to in-vehicle equipment such as a driving support ECU 3 via an in-vehicle network provided in the vehicle.
  • FIG. 2 is a front view of the steering wheel 2 of the steering wheel device 100 according to the present embodiment.
  • the steering wheel 2 includes a capacitance sensor (sensor electrode) 21.
  • the sensor electrode 21 forms a capacitor with the steering wheel 2 and/or the human body that is in contact with the steering wheel 2, and the size of the capacitance changes depending on whether the human body is in contact with the steering wheel 2 or not. (capacitance value) is detected.
  • the grip detection ECU 1 performs grip detection based on the capacitance value detected by the sensor electrode 21. Specifically, the grip detection ECU 1 determines whether the steering wheel 2 is in a grip state or in a non-grip state (hereinafter referred to as grip determination) by comparing the capacitance value with a predetermined threshold value. I do.
  • the gripping state means a state in which the driver is gripping the steering wheel 2
  • the non-gripping state means a state in which the driver does not grip the steering wheel 2 and is not holding it.
  • the steering wheel 2 includes an annular rim portion 3 and a hub portion 4 disposed at the center of the rim portion 3.
  • an airbag (not shown) is installed inside the hub portion 4 .
  • the hub part 4 is connected to the rim part 3 by three spoke parts 5.
  • the rim portion 3 is covered with a covering layer 22 such as leather, and the hub portion 4 and spoke portions 5 are covered with, for example, a resin member.
  • a sensor electrode 21 is provided inside the rim portion 3 along the circumferential direction of the rim portion 3 .
  • the rim portion 3 is divided into three equal parts in the circumferential direction, and sensor electrodes 21 are installed inside each of the parts. Note that the number of sensor electrodes 21 is not limited to three, and may be two or less or four or more. Further, the rim portion 3 is not limited to an annular shape, and may be non-circular (for example, D-shaped or C-shaped).
  • the grip detection ECU 1 includes a control section 11, a storage section 12, a communication section 13, and a capacitance measurement circuit 14.
  • the control unit 11 includes a processor using one or more CPUs (Central Processing Units), GPUs (Graphics Processing Units), and the like.
  • the control unit 11 performs various control processes and arithmetic processes by reading and executing programs and data stored in the storage unit 12 or ROM (Read Only Memory) using a built-in clock, counter, etc.
  • the storage unit 12 includes a nonvolatile memory element such as a flash memory or an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).
  • the storage unit 12 stores various programs and data referenced by the control unit 11.
  • the storage unit 12 stores a program 121 for causing a computer to execute processing related to grip detection (grip determination), and determination data 122 as data necessary for executing the program 121.
  • the determination data 122 includes information such as a formula for generating a threshold value Cthr used for grip determination described later, an offset value Coff, a plurality of parameters P, and a correspondence relationship between the parameter P and a state related to a change in capacitance value. It is.
  • the parameter P includes a first parameter P1, a second parameter P2, and a third parameter P3.
  • the program (program product) stored in the storage unit 12 may be recorded in a computer-readable manner on a recording medium.
  • the storage unit 12 stores a program read from the recording medium 1A by a reading device (not shown).
  • the recording medium 1A is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a semiconductor memory, or the like.
  • the program may be downloaded from an external server connected to a communication network (not shown) and stored in the storage unit 12.
  • the program 121 may be composed of a single computer program or multiple computer programs, and may be executed on a single computer or multiple computers interconnected by a network. .
  • the communication unit 13 is a communication interface for transmitting and receiving data to and from other in-vehicle devices via the in-vehicle network.
  • the communication unit 13 is connected to a communication line (LAN) provided in the vehicle, and sends and receives information to and from the driving support ECU 3 and the like.
  • the communication unit 13 transmits the result of the grip determination by the control unit 11 to the driving support ECU 3.
  • the driving support ECU 3 is an ECU that executes processing related to the advanced driving support system.
  • the driving support ECU 3 receives a signal indicating the result of the grip determination by the control unit 11 via the communication unit 13, and executes predetermined processing related to the advanced driving support system according to the result of the grip determination. For example, during automatic driving, if a grip determination result indicating that the steering wheel 2 is not gripped is received from the control unit 11, the driving support ECU 3 ends the automatic driving.
  • the processing of the driving support ECU 3 is not limited to automatic driving, and may be, for example, lane keeping assist, parking assist, etc.
  • the capacitance measurement circuit 14 is an electric circuit that is connected to the sensor electrode 21 and detects the capacitance coupled to the sensor electrode 21.
  • the control unit 11 acquires the capacitance value detected by the sensor electrode 21 through the capacitance measurement circuit 14 .
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining detection of a capacitance value by the capacitance measuring circuit 14 of the steering wheel device 100.
  • the sensor electrode 21 is provided so as to be covered by the coating layer 22 of the steering wheel 2, and is interposed between the coating layer 22 and a urethane layer (both not shown) that covers the core metal.
  • the capacitance measurement circuit 14 is connected to the sensor electrode 21 of the steering wheel 2.
  • the capacitance measurement circuit 14 detects the capacitance between the sensor electrode 21 and GND (ground) at predetermined intervals after the sensor electrode 21 is activated.
  • the capacitance value Cm (electrostatic capacitance) detected by the capacitance measurement circuit 14 includes the capacitance Ch of the driver's hand 200 connected when the driver grips the steering wheel 2. , and a parasitic capacitance Cp caused by the internal structure of the steering wheel 2. Normally, in the non-grip state, the detected capacitance value Cm is equivalent to the parasitic capacitance Cp.
  • the parasitic capacitance Cp changes due to, for example, changes in the indoor environment of the vehicle, aging of the product, driving conditions, external noise, and the like.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration example of the control section 11 of the grip detection ECU 1.
  • the control unit 11 functions as the acquisition unit 111, the identification unit 112, the filter unit 113, the generation unit 114, and the determination unit 115 by reading and executing the program 121 stored in the storage unit 12.
  • the acquisition unit 111 acquires the capacitance value Cm output from the capacitance measurement circuit 14.
  • the capacitance value Cm acquired by the acquisition unit 111 is output to the filter unit 113, the generation unit 114, and the determination unit 115, respectively.
  • the identification unit 112 identifies the state regarding the change in the capacitance value Cm based on the time-series data of the capacitance value Cm received from the acquisition unit 111 and the determination result of the gripping state or non-grasping state received from the determination unit 115. Further, the specifying unit 112 specifies a parameter P used for filter processing, which will be described later, from among the plurality of parameters P stored in the storage unit 12, based on the specified state regarding the change in the capacitance value Cm. Specifically, any one parameter P is selected from the first parameter P1, the second parameter P2, and the third parameter P3.
  • the state regarding the change in the capacitance value Cm is information for specifying a parameter P used in filter processing, which will be described later, and is determined based on the tendency of change in the capacitance value Cm. Specifically, the state regarding the change in the capacitance value Cm can be determined based on the presence or absence of the initial grip detection after the sensor electrode 21 is activated and the tendency of increase or decrease in the capacitance value Cm. In the present embodiment, as an example, states regarding changes in the capacitance value Cm are classified into a plurality of states, including four states from a first state to a fourth state. Details of each state will be described later. The identifying unit 112 classifies the current state into one of the first to fourth states.
  • the parameter P has a time constant T that represents the response speed to a change in the capacitance value Cm.
  • the time constant T differs for each parameter P.
  • the first parameter P1 has a time constant T1 that follows changes in the capacitance value Cm with the best responsiveness.
  • the second parameter P2 has a time constant T2 that is larger than the first time constant T1 and follows the change in the capacitance value Cm with a longer delay time than the time constant T1.
  • the third parameter P3 has a time constant T3 that is larger than the time constant T2 and follows the change in the capacitance value Cm with a longer delay time than the time constant T2.
  • the identifying unit 112 identifies the parameter P associated with the identified current state by referring to the correspondence between each parameter P and the state related to the change in the capacitance value Cm stored in the determination data 122 in advance.
  • the specifying unit 112 outputs the specified parameter P to the filter unit 113.
  • the filter unit 113 uses the parameter P received from the identification unit 112 to perform filter processing on the capacitance value Cm received from the acquisition unit 111.
  • the filter section 113 has a function as a low-pass filter that attenuates and blocks the capacitance value Cm corresponding to unnecessary disturbance. Let the value obtained by the filtering process be the corrected capacitance value Cm'.
  • the corrected capacitance value Cm' obtained by the filter section 113 is output to the generation section 114.
  • the generation unit 114 generates a threshold value Cthr used for grip determination based on the corrected capacitance value Cm' received from the filter unit 113.
  • the threshold value Cthr can be a value obtained by adding an offset value Coff to the corrected capacitance value Cm'.
  • the offset value Coff is a capacitance value set in advance as an offset, and is a fixed value. That is, the threshold value Cthr dynamically increases or decreases according to changes in the capacitance value Cm.
  • the offset value Coff is determined as appropriate based on, for example, a capacitance value corresponding to the touch conditions required for grip detection (for example, three-finger touch, four-finger touch, etc.), noise in the steering wheel device 100, and EMC resistance to the noise. Can be set.
  • the generation unit 114 generates the above-mentioned threshold Cthr only in the case of the non-gripping state, and generates the threshold Cthr in the case of the grasping state, based on the determination result of the grasping state or non-gripping state received from the determining unit 115. It may not be done. That is, the generation unit 114 updates the threshold Cthr as needed in the non-grip state, and does not update the threshold Cthr from the time the non-grip state switches to the grip state until the time it switches back to the non-grip state. The previous threshold value Cthr is retained and used as is. The threshold value Cthr generated by the generation unit 114 is output to the determination unit 115.
  • the determination unit 115 performs grip determination based on the capacitance value Cm received from the acquisition unit 111 and the threshold value Cthr received from the generation unit 114.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in the capacitance value Cm.
  • the vertical axis of the graph shown in FIG. 5 is capacitance, and the horizontal axis is elapsed time.
  • the solid line in the graph indicates the capacitance value Cm, and the broken line indicates the threshold value Cthr.
  • the capacitance value Cm when the steering wheel 2 is gripped is larger than the capacitance value Cm when the steering wheel 2 is not gripped.
  • the determination unit 115 determines that the gripping state is present when the capacitance value Cm is greater than or equal to the threshold value Cthr, and determines that the gripping state is present when the capacitance value Cm is less than the threshold value Cthr.
  • the determination result by the determination unit 115 is output to the identification unit 112 and the generation unit 114, and is also transmitted to the driving support ECU 3 via the communication unit 13.
  • the states regarding changes in the capacitance value Cm are classified into the first state to the fourth state.
  • the first state and the second state are periods from when the sensor electrode 21 is activated until the first grip of the steering wheel 2 by the driver is detected, and correspond to the starting state.
  • the third state and the fourth state are periods after the first grip is detected, and correspond to the normal state.
  • the first state is a state in which the capacitance value Cm is constant or decreasing during the period from when the sensor electrode 21 is activated until the first grip on the steering wheel 2 is detected.
  • the second state is a state in which the capacitance value Cm increases during the period from when the sensor electrode 21 is activated until the first grip on the steering wheel 2 is detected.
  • the third state is a state in which the capacitance value Cm is constant or increasing during the period after the first grip is detected.
  • the fourth state is a state in which the capacitance value Cm decreases during the period after the first grip is detected.
  • the first parameter P1 having the smallest time constant T1 is used as the parameter P.
  • a second parameter P2 having a time constant T2 larger than the time constant T1 is used.
  • a third parameter P3 having a time constant T3 larger than the time constant T2 is used.
  • the first parameter P1 is selected as the initial parameter. Then, the first parameter P1 is continuously used until the first grasping operation is detected. When the first parameter P1 is selected and the capacitance value Cm tends to increase, the second parameter P2 is selected. When the second parameter P2 is selected and the capacitance value Cm is on a decreasing trend, the switch is again made to the first parameter P1.
  • the starting state shifts to the normal state.
  • the second parameter P2 and the third parameter P3 are switched at any time depending on the tendency of increase or decrease in the capacitance value Cm.
  • the capacitance value Cm tends to increase
  • the second parameter P2 is selected, and when the capacitance value Cm tends to decrease, the third parameter P3 is selected.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating a method of setting the time constant T1 in the first parameter P1.
  • FIG. 6A is a graph illustrating a change in the threshold value Cthr when the time constant T1 is small
  • FIG. 6B is a graph illustrating a change in the threshold value Cthr when the time constant T1 is large.
  • the vertical axis of the graphs shown in FIGS. 6A and 6B is capacitance, and the horizontal axis is elapsed time.
  • the solid line in the graph shows the capacitance value Cm
  • the dashed line shows the corrected capacitance value Cm'
  • the broken line shows the threshold value Cthr.
  • the first parameter P1 is a parameter used in such an initial state (at startup).
  • the graphs in FIGS. 6A and 6B show the capacitance value Cm, etc. when the steering wheel device 100 is started with the driver already gripping the steering wheel 2, and then the steering wheel device 100 is released and the steering wheel 2 is gripped again. It shows change.
  • the capacitance value Cm rapidly decreases when the object is released, and then increases rapidly when the object is grasped again.
  • the corrected capacitance value Cm' is attenuated during the release period.
  • the attenuation of the corrected capacitance value Cm' increases.
  • the threshold value Cthr decreases significantly during the release period.
  • the capacitance value Cm becomes larger than the threshold value Cthr, so the gripping determination result becomes "gripping".
  • the time constant T1 may be set to an appropriate value so that the "grasped state" can be correctly determined at the time of re-grasping, that is, the capacitance value Cm at the time of re-grasping exceeds the threshold value Cthr.
  • the time constant T1 is calculated based on, for example, the minimum hand-off period required for grip detection, the capacitance value Cm under the grip style assumed at startup, and the capacitance value Cm under the touch conditions required for grip detection. be able to.
  • the second parameter P2 is a parameter for eliminating the instantaneous increase in the capacitance value Cm that occurs in the normal state, while following the gradual increase in the capacitance value Cm due to environmental changes such as temperature changes and humidity changes inside the vehicle. It is.
  • the time constant T2 in the second parameter P2 is a value larger than the time constant T1, and is set to an appropriate value so as to be able to reflect changes in the capacitance value Cm related to changes in temperature and humidity inside the vehicle. good.
  • the time constant T2 can be based on the rate of change in capacitance due to changes in temperature and humidity around the steering wheel 2, for example, and can be set to a value obtained by adding a predetermined margin to the time constant corresponding to the rate of change.
  • the instantaneous increase in the capacitance value Cm caused by noise can be removed by filter processing while following changes in temperature and humidity inside the vehicle.
  • the increase in the capacitance value Cm due to gripping the steering wheel 2 is steeper than the increase in the capacitance value Cm due to environmental changes, even if the time constant T2 is made larger than the time constant T1, gripping can be detected reliably. It can be carried out.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a method of setting the time constant T3 in the third parameter P3.
  • FIG. 7A is a graph illustrating a change in the threshold value Cthr when the time constant T3 is large
  • FIG. 7B is a graph illustrating a change in the threshold value Cthr when the time constant T3 is small.
  • the vertical axis of the graphs shown in FIGS. 7A and 7B is capacitance, and the horizontal axis is elapsed time.
  • the solid line in the graph shows the capacitance value Cm
  • the dashed line shows the corrected capacitance value Cm'
  • the broken line shows the threshold value Cthr.
  • the third parameter P3 is a parameter for eliminating a steep decrease in the capacitance value Cm that occurs in a normal state due to, for example, disconnection of the sensor electrode 21 or chattering, or fluctuations in the power supply voltage.
  • the capacitance value Cm rapidly decreases at the time the wire breakage or the like occurs, and then increases rapidly when the wire breakage or the like is resolved. The original capacitance value Cm is restored.
  • the correction capacitance by filtering is The attenuation of the value Cm' becomes smaller (gentle).
  • the threshold value Cthr gradually decreases during the disconnection period.
  • the gripping determination result becomes "non-grasping". Therefore, even if the capacitance value Cm increases due to the elimination of the disconnection, false detection can be prevented.
  • the time constant T3 is a value larger than the time constant T2, and is designed to prevent false detection at the time when the capacitance value Cm returns, that is, to prevent the capacitance value Cm from exceeding the threshold value Cthr at the time the capacitance value Cm returns. , just set an appropriate value.
  • the time constant T3 can be calculated, for example, based on a capacitance value Cm assumed in normal times, a capacitance value Cm for determining a wire breakage (a wire breakage threshold), and an assumed length of a wire breakage period.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating grip detection using the third parameter P3.
  • the vertical axis of the graph shown in FIG. 8 is capacitance, and the horizontal axis is elapsed time.
  • the solid line in the graph shows the capacitance value Cm, the dashed line shows the corrected capacitance value Cm', and the broken line shows the threshold value Cthr.
  • the capacitance value Cm increases by ⁇ Cm due to gripping the steering wheel 2. While the capacitance value Cm is decreasing due to an environmental change, the threshold value Cthr becomes smaller than the capacitance value Cm+ ⁇ Cm, so it is determined that the gripping state is not held. After the time point when the capacitance value Cm stops decreasing, the threshold value Cthr becomes larger than the capacitance value Cm+ ⁇ Cm, and therefore, the gripping state is determined.
  • grip detection may not be performed while the capacitance value Cm is decreasing due to environmental changes, but determining such a grip state as a non-grip state is due to a decrease in the sensitivity of grip detection. It can be interpreted as
  • the third parameter P3 having the largest time constant T3 when the capacitance value Cm decreases it is possible to eliminate a steep decrease in the capacitance value Cm, prevent false detection of a gripping state, and improve the reliability of the determination. can be improved.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure executed by the grip detection ECU 1.
  • the processes in each of the flowcharts below may be executed by the control unit 11 according to the program 121 stored in the storage unit 12 of the grip detection ECU 1, or by a dedicated hardware circuit (for example, FPGA or ASIC) provided in the control unit 11. may be realized, or may be realized by a combination thereof.
  • the control unit 11 of the grip detection ECU 1 repeatedly executes the following process at predetermined or appropriate time intervals.
  • the control unit 11 of the grip detection ECU 1 acquires the capacitance value Cm detected by the sensor electrode 21 (step S10), associates the acquired capacitance value Cm with the acquisition time point (elapsed time), and stores it in the storage unit 12.
  • the control unit 11 determines whether to update the threshold value Cthr (step S11).
  • the control unit 11 may determine whether to update the threshold value Cthr based on the gripping determination result for the previous capacitance value Cm.
  • step S11 NO
  • the control unit 11 skips the updating process of the threshold value Cthr and advances the process to step S15. In this case, the control unit 11 may read out the threshold value Cthr held in the storage unit 12.
  • step S11 When it is determined that the threshold value Cthr is to be updated because the gripping determination result is "non-gripping state" (step S11: YES), the control unit 11 selects the parameter P used to generate the threshold value Cthr (step S12).
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a detailed procedure for selecting the parameter P.
  • the processing procedure shown in the flowchart of FIG. 10 corresponds to the details of step S12 in the flowchart of FIG.
  • the control unit 11 determines whether the state at the time of acquiring the capacitance value Cm (currently) is a starting state (step S20).
  • not being in the starting state means that the state has already been shifted to the normal state.
  • the control unit 11 determines whether or not the initial grip state is detected based on the history of determination results after activation of the sensor electrode 21 stored in the storage unit 12, for example, so that the control unit 11 determines whether or not the initial grip state is detected. It may be determined whether or not there is one.
  • the control unit 11 may determine whether or not the engine is in the starting state by determining whether there is a history of transition to the normal state.
  • step S20 determines whether the initial gripping state is not detected and that it is the starting state. If it is determined that the initial gripping state is not detected and that it is the starting state (step S20: YES), the control unit 11 determines whether the parameter P has already been selected (step S21). .
  • step S21 If it is determined that the parameter P is already selected because the parameter P being selected is stored (step S21: YES), the control unit 11 compares the previous capacitance value Cm and the current capacitance value Cm. By doing so, it is determined whether the capacitance value Cm is increasing (step S22).
  • step S22 If it is determined that the capacitance value Cm is increasing (step S22: YES), the control unit 11 specifies that the current state is the second state, and selects the second parameter P2 as the parameter P (step S23). ). Specifically, the control unit 11 specifies the second parameter P2 as the parameter P associated with the second state based on the information stored in the determination data 122 of the storage unit 12, and selects the specified second parameter P2. is stored in the storage unit 12 as a parameter.
  • the control unit 11 determines whether or not it is in the gripping state by referring to the gripping determination result (step S24). If it is determined that it is in the gripping state (step S24: YES), the control unit 11 shifts the starting state to the normal state. (Step S25). The control unit 11 stores the migration history in the storage unit 12, and returns the process to step S13 in the flowchart of FIG. Note that the processes in steps S24 and S25 may be performed after obtaining the grip determination results obtained in the processes after step S13 in FIG.
  • step S24: NO If it is determined that the gripping state is not, that is, the non-gripping state (step S24: NO), the control unit 11 skips the transition process and returns the process to step S13 in the flowchart of FIG.
  • step S21: NO If it is determined that the parameter P is not selected because the currently selected parameter P is not stored (step S21: NO), the control unit 11 selects the first parameter P1 as the initial parameter P (step S21: NO). S26). Alternatively, if it is determined that the capacitance value Cm is not increasing (the capacitance value Cm is constant or decreasing) (step S22: NO), the control unit 11 specifies that the current state is the first state. , selects the first parameter P1 (step S26). Specifically, the control unit 11 specifies the first parameter P1 associated with the first state based on the information stored in the determination data 122 of the storage unit 12, and stores the specified first parameter P1 in the storage unit 12. . Thereafter, the control unit 11 returns the process to step S13 in the flowchart of FIG.
  • step S20 determines whether the capacitance value Cm is decreasing (step S27).
  • step S27 If it is determined that the capacitance value Cm is decreasing (step S27: YES), the control unit 11 specifies that the current state is the fourth state and selects the third parameter P3 (step S28). Specifically, the control unit 11 specifies the third parameter P3 associated with the fourth state based on the information stored in the determination data 122 of the storage unit 12, and stores the specified third parameter P3 in the storage unit 12. . Thereafter, the control unit 11 returns the process to step S13 in the flowchart of FIG.
  • step S27: NO the control unit 11 specifies that the current state is the third state. , selects the second parameter P2 (step S29). Specifically, the control unit 11 specifies the second parameter P2 associated with the third state based on the information stored in the determination data 122 of the storage unit 12, and stores the specified second parameter P2 in the storage unit 12. . Thereafter, the control unit 11 returns the process to step S13 in the flowchart of FIG.
  • the control unit 11 executes filter processing on the obtained capacitance value Cm using the selected parameter P (step S13), and outputs a corrected capacitance value Cm' obtained by attenuating the capacitance value Cm.
  • the control unit 11 generates the threshold value Cthr based on the obtained corrected capacitance value Cm' and the offset value Coff stored in the determination data 122 (step S14). Specifically, the threshold value Cthr is calculated by adding the offset value Coff to the corrected capacitance value Cm'.
  • the control unit 11 determines the magnitude relationship between the acquired current capacitance value Cm and the generated threshold value Cthr, and determines whether the current capacitance value Cm is less than the threshold value Cthr (step S15).
  • step S15: YES If it is determined that the current capacitance value Cm is less than the threshold value Cthr (step S15: YES), the control unit 11 determines that the grip is not held (step S16). If it is determined that the current capacitance value Cm is greater than or equal to the threshold value Cthr (step S15: NO), the control unit 11 determines that the gripping state is present (step S17).
  • the control unit 11 outputs the obtained determination result to, for example, the driving support ECU 3 (step S18), and ends the series of processing.
  • the parameters used for filter processing are appropriately switched depending on the state regarding the change in the capacitance value Cm, thereby making it possible to set the threshold value Cthr and determine the grip in consideration of the change tendency of the capacitance value Cm. , grip detection accuracy can be improved.
  • grip detection accuracy can be improved.
  • T1 The method for determining the time constant T1 will be explained.
  • the parasitic capacitance of the steering wheel 2 be Cp
  • the offset value be Coff
  • the corrected capacitance value obtained by filtering using the first parameter P1 including the time constant T1 be Cm'.
  • the capacitance generated when the driver is holding the steering wheel 2 at the time of startup is assumed to be Ch1.
  • the grip is once released and the steering wheel 2 is released, and the capacitance generated when the steering wheel 2 is gripped again is assumed to be Ch2.
  • Toff be the minimum time required to detect the grip after the hand is released, that is, the minimum required release period. Toff corresponds to the grip release time required to detect gripping again after gripping is released.
  • Cm' can be expressed by the following formula (2).
  • Cm' Cp+Ch1 ⁇ exp(-Toff/T1)...(2)
  • T1 the conditional equation for the time constant T1 can be expressed as the following equation (3) using Coff, Ch1, Ch2, and Toff. T1 ⁇ (-Toff)/ln ⁇ (Ch2-Coff)/Ch1 ⁇ ...(3)
  • T1 is a value (for example, 80% of the upper limit) obtained by taking a predetermined margin into consideration in the upper limit determined by Equation (3), for example.
  • FIGS. 11 to 14 are diagrams illustrating examples of grip determination when changing the time constant T1.
  • the vertical axis of the graphs shown in FIGS. 11 to 20 below is capacitance (in pF), and the horizontal axis is elapsed time (in ms or s).
  • the solid line indicates the capacitance value Cm
  • the dashed line indicates the corrected capacitance value Cm'
  • the broken line indicates the threshold value Cthr.
  • Cm Cp+Ch.
  • the graphs in FIGS. 11 to 13 show the capacitance value Cm, etc. when the steering wheel device 100 is started with the driver already gripping the steering wheel 2, and then the steering wheel device 100 is released and the steering wheel 2 is gripped again. It shows change.
  • the capacitance value Cm increases due to regripping, the capacitance value Cm becomes larger than the threshold value Cthr, so that the state is correctly determined to be "grasped" at the time of regripping.
  • T1 is a large value that does not satisfy equation (3)
  • the capacitance value Cm at the time of re-grasping will be smaller than the threshold value Cthr, so at the time of re-grasping, " It is incorrectly determined that the state is "non-grasped".
  • FIG. 14 shows changes in the capacitance value Cm, etc. when the steering wheel device 100 is activated without the driver gripping the steering wheel 2, and then the steering wheel 2 is gripped.
  • the capacitance value Cm after gripping becomes larger than the threshold value Cthr.
  • the object is grasped, it is correctly determined that the object is in the "grasped" state.
  • T2 The method for determining the time constant T2 will be explained. Let Cp be the initial value of the parasitic capacitance of the steering wheel 2 (the parasitic capacitance before it increases), let Tpp be the time required for Cp to rise by 1 pF, and let Coff be the offset value. Tpp corresponds to the rate of change in the parasitic capacitance Cp.
  • T2 An appropriate value for T2 can be determined based on a simulation of time series data of Cp and Cm' obtained by filtering the time series data using T2. Specifically, the optimum value of T2 that satisfies the above equation (4) is determined by determining the time-series change in Cp and Cm' and Cthr obtained by the first-order LPF using various T2. Tpp for obtaining time series data of Cp is determined, for example, by experiment.
  • FIGS. 15 to 18 are diagrams illustrating examples of grip determination when changing the time constant T2.
  • the graphs in FIGS. 15 to 18 show changes in the parasitic capacitance Cp, etc. when the parasitic capacitance Cp (capacitance value Cm) tends to increase.
  • the solid line indicates the parasitic capacitance Cp
  • the dashed line indicates the corrected capacitance value Cm'
  • the broken line indicates the threshold value Cthr.
  • the rate of change in Cp that is, Tpp
  • Cm' was determined by the first-order LPF using T2.
  • T3 The method for determining the time constant T3 will be explained.
  • Cp1 be the parasitic capacitance of the steering wheel 2 in a normal state, that is, when no abnormality such as a wire breakage has occurred
  • Cp2 be the parasitic capacitance that has temporarily decreased due to an abnormality such as a wire breakage.
  • connection period the period required for the parasitic capacitance to recover after it temporarily decreases
  • Tdrop the period required for the parasitic capacitance to recover after it temporarily decreases
  • Tdrop the expected continuation of the decrease in the parasitic capacitance
  • Cm' at the time of Tdrop can be expressed by the following formula (6).
  • Cm' Cp2+(Cp1-Cp2) ⁇ exp(-Tdrop/T3)...(6)
  • T3 the conditional equation for the time constant T3 can be expressed as the following equation (7) using Coff, Cp1, Cp2, and Tdrop.
  • T3>about 87 s is obtained from the above equations (5) to (7).
  • T3 is, for example, a value obtained by taking a predetermined margin into consideration in the lower limit value obtained by equation (7) (for example, 1.7 times the lower limit value).
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of grip determination using the time constant T3.
  • the graph of FIG. 19 shows changes in the parasitic capacitance Cp, etc. when the parasitic capacitance decreases due to the occurrence of an abnormality such as a disconnection, and returns to the original parasitic capacitance after the elapse of the continuation of the decrease.
  • Cp2 30 pF.
  • the thin solid line indicates the parasitic capacitance Cp
  • the dashed line indicates the corrected capacitance value Cm'
  • the broken line indicates the threshold value Cthr
  • the thick solid line indicates Cp+Ch.
  • the thick solid line represents the capacitance value Cm when the steering wheel 2 is gripped.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating another example of grip determination using the time constant T3.
  • the time required for Cp to decrease by 1 pF due to environmental change was 7.2 s, and the rate of change in Cp was 7.2 s/pF.
  • Steering wheel device 1 Grip detection ECU (grip detection device) 11 Control unit 12 Storage unit 13 Communication unit 14 Capacitance measurement circuit 111 Acquisition unit 112 Specification unit 113 Filter unit 114 Generation unit 115 Judgment unit 121 Program 1A Recording medium 2 Steering wheel 21 Sensor electrode (capacitance sensor)

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Abstract

ステアリングホイールに対する把持を精度よく検知することができる把持検知装置等を提供する。 把持検知装置は、ステアリングホイールに対する把持検知を行う把持検知装置において、ステアリングホイールに設けられる静電容量センサにより検出された容量値を取得する取得部と、前記取得部が取得した容量値と、前記容量値の変化に関する状態に応じたパラメータとに基づき、前記ステアリングホイールに対する把持検知を行うための閾値を生成する生成部と、を備える。

Description

把持検知装置及びプログラム
 本発明は、把持検知装置及びプログラムに関する。
 従来、ステアリングホイールに設けられたセンサを用いて運転者がステアリングホイールを把持しているか否かを監視する技術が広く普及している。静電容量センサの検出値と所定の閾値とを比較することにより、ステアリングホイールを把持しているか否かを判定することができる。
 特許文献1には、静電容量センサの現在の検出値を含む直近所定回分の検出値の平均値を演算し、ステアリングホイールに対する人体の非接触状態でありかつ前記平均値が補正判定閾値よりも大きい場合に、検出値と接触判定閾値との比較で発生する誤差を補正する補正部を備えるステアリングホイールユニットが開示されている。特許文献1に開示されているステアリングホイールユニットによれば、外乱が発生したとしても、ステアリングホイールに対する人体の接触・非接触の検出精度の低下を抑制することが可能となる。
特開2019-23012号公報
 静電容量センサにより検出される検出値(容量値)は、車両の室内環境、走行状態又は外来ノイズなどの多様な外乱の影響を受けて変化する。外乱の内容により、容量値の変化の状態はさまざまである。このため、容量値の補正に関する処理が一意の特性になっていると、容量値の変化に追従できない、あるいは追従すべきでない場面で追従をしてしまうことにより、把持を精度よく検知することができないおそれがある。しかしながら、特許文献1に記載のような従来技術ではこのような観点については考慮されておらず、把持検知の精度が十分ではない。
 本開示の目的は、ステアリングホイールに対する把持を精度よく検知することができる把持検知装置等を提供することである。
 本開示の一態様に係る把持検知装置は、ステアリングホイールに対する把持検知を行う把持検知装置において、ステアリングホイールに設けられる静電容量センサにより検出された容量値を取得する取得部と、前記取得部が取得した容量値と、前記容量値の変化に関する状態に応じたパラメータとに基づき、前記ステアリングホイールに対する把持検知を行うための閾値を生成する生成部と、を備える。
 本開示の一態様に係るプログラムは、ステアリングホイールに対する把持検知を行うコンピュータに、ステアリングホイールに設けられる静電容量センサにより検出された容量値を取得し、取得した前記容量値と、前記容量値の変化に関する状態に応じたパラメータとに基づき、前記ステアリングホイールに対する把持検知を行うための閾値を生成する処理を実行させる。
 本開示によれば、ステアリングホイールに対する把持を精度よく検知することができる。
本実施形態に係るステアリングホイール装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係るステアリングホイール装置のステアリングホイールの正面図である。 ステアリングホイール装置の容量測定回路による容量値の検出を説明するための説明図である。 把持検知ECUの制御部の構成例を示す機能ブロック図である。 容量値の変化の一例を示す図である。 第1パラメータにおける時定数T1の設定方法を説明する図である。 第1パラメータにおける時定数T1の設定方法を説明する図である。 第3パラメータにおける時定数T3の設定方法を説明する図である。 第3パラメータにおける時定数T3の設定方法を説明する図である。 第3パラメータを用いた把持検知を説明する図である。 把持検知ECUが実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。 パラメータの選択の詳細な手順の一例を示すフローチャートである。 時定数T1を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。 時定数T1を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。 時定数T1を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。 時定数T1を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。 時定数T2を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。 時定数T2を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。 時定数T2を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。 時定数T2を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。 時定数T3を用いた把持判定例を説明する図である。 時定数T3を用いた把持判定の他の例を説明する図である。
 本開示をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
 図1は、本実施形態に係るステアリングホイール装置100の構成例を示すブロック図である。ステアリングホイール装置100は、把持検知ECU(Electronic Control Unit)1、及びステアリングホイール2などを含む。把持検知ECU1は、把持検知装置に対応する。把持検知ECU1は、車内に設けられた車内ネットワークにより、例えば、運転支援ECU3等の車載機器に通信接続されている。
 図2は、本実施形態に係るステアリングホイール装置100のステアリングホイール2の正面図である。ステアリングホイール2は、静電容量センサ(センサ電極)21を備えている。センサ電極21は、ステアリングホイール2及び/又はステアリングホイール2に対して接触する人体との間でコンデンサを形成し、ステアリングホイール2に対する人体の接触及び非接触に応じて変化する静電容量の大きさ(容量値)を検出する。
 把持検知ECU1は、センサ電極21により検出された容量値に基づき、把持検知を行う。具体的には把持検知ECU1は、上記容量値と、所定の閾値とを比較することにより、ステアリングホイール2が把持状態であるか、非把持状態であるかの判定(以下、把持判定と称する)を行う。ここで、把持状態とは運転者がステアリングホイール2を握っている状態を意味し、非把持状態とは運転者がステアリングホイール2を握らず、手放しの状態を意味する。
 図2に示すように、ステアリングホイール2は、円環形状のリム部3と、リム部3の中央側に配置されたハブ部4とを備えている。ハブ部4には、例えば、不図示のエアバッグが内装されている。ハブ部4は、3つのスポーク部5によって、リム部3と連結されている。
 リム部3は、皮革等の被覆層22によって被覆されており、ハブ部4及びスポーク部5は例えば樹脂部材によって覆われている。リム部3の内側に、センサ電極21がリム部3の周方向に沿って設けられている。リム部3において、周方向に三等分された夫々の部分内に、センサ電極21が夫々内装されている。なお、センサ電極21の数は3つに限定されず、2つ以下でも、4つ以上であってもよい。またリム部3は、円環形状に限定されず、非円形(例えば、D字形状、C字形状)であってもよい。
 図1に示すように、把持検知ECU1は、制御部11、記憶部12、通信部13及び容量測定回路14を備える。
 制御部11は、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等を用いたプロセッサを備える。制御部11は、内蔵するクロック、カウンタ等を用い、記憶部12又はROM(Read Only Memory)等に記憶されたプログラム及びデータを読み出して実行することにより、種々の制御処理及び演算処理を行う。
 記憶部12は、フラッシュメモリ又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性のメモリ素子を備える。記憶部12は、制御部11が参照する各種プログラム及びデータを記憶する。本実施形態において記憶部12は、把持検知(把持判定)に関する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム121と、このプログラム121の実行に必要なデータとして判定データ122とを記憶している。
 判定データ122には、例えば後述の把持判定に用いる閾値Cthrを生成するための算式、オフセット値Coff、複数のパラメータP、及びパラメータPと容量値の変化に関する状態との対応関係等の情報が含まれている。本実施形態では一例として、パラメータPは、第1パラメータP1、第2パラメータP2及び第3パラメータP3を含む。
 記憶部12に記憶されるプログラム(プログラム製品)は、記録媒体にコンピュータ読み取り可能に記録されている態様でもよい。記憶部12は、不図示の読出装置によって記録媒体1Aから読み出されたプログラムを記憶する。記録媒体1Aは、例えば磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等である。また、不図示の通信ネットワークに接続されている外部サーバからプログラムをダウンロードし、記憶部12に記憶させてもよい。プログラム121は、単一のコンピュータプログラムでも複数のコンピュータプログラムにより構成されるものでもよく、また、単一のコンピュータ上で実行されてもネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されてもよい。
 通信部13は、車内ネットワークを介して他の車載装置との送受信を行うための通信インタフェースである。通信部13は車内に設けられた通信線(LAN)に接続されており、運転支援ECU3等と情報の送受信を行う。通信部13は、制御部11による把持判定の結果を運転支援ECU3に送信する。
 運転支援ECU3は、先端運転支援システムに係る処理を実行するECUである。運転支援ECU3は、通信部13を介して、制御部11による把持判定の結果を示す信号を受信し、斯かる把持判定の結果に応じて先端運転支援システムに係る所定の処理を実行する。例えば、自動運転中、制御部11から、ステアリングホイール2が非把持状態であるとの把持判定の結果を受信した場合、運転支援ECU3は自動運転を終了させる。なお、運転支援ECU3の処理は自動運転に限るものではなく、例えばレーンキープアシスト、駐車アシスト等であってもよい。
 容量測定回路14は、センサ電極21に接続されており、センサ電極21に結合された静電容量を検出するための電気回路である。制御部11は、容量測定回路14を通じて、センサ電極21により検出された容量値を取得する。
 図3は、ステアリングホイール装置100の容量測定回路14による容量値の検出を説明するための説明図である。センサ電極21は、ステアリングホイール2の被覆層22に覆われるように設けられており、被覆層22と、芯金を覆うウレタン層(いずれも不図示)との間に介在している。
 容量測定回路14は、ステアリングホイール2のセンサ電極21に接続されている。容量測定回路14は、センサ電極21の起動後、所定間隔にて、センサ電極21とGND(ground)間の静電容量を検出する。
 図3に示すように、容量測定回路14により検出される容量値Cm(静電容量)には、運転者がステアリングホイール2を把持した際に結合する運転者の手200の静電容量Chと、ステアリングホイール2の内部構造により生じる寄生容量Cpとが含まれている。通常、非把持状態において、検出される容量値Cmは寄生容量Cpと等価である。寄生容量Cpは、例えば車両の室内環境の変動、製品の経年劣化、走行状態又は外来ノイズ等の影響により変化する。
 図4は、把持検知ECU1の制御部11の構成例を示す機能ブロック図である。制御部11は、記憶部12に記憶されたプログラム121を読み出して実行することにより、取得部111、特定部112、フィルタ部113、生成部114、及び判定部115として機能する。
 取得部111は、容量測定回路14から出力される容量値Cmを取得する。取得部111で取得した容量値Cmは、フィルタ部113、生成部114及び判定部115夫々に出力される。
 特定部112は、取得部111から受け付けた容量値Cmの時系列データと、判定部115から受け付けた把持状態又は非把持状態の判定結果とに基づき、容量値Cmの変化に関する状態を特定する。さらに特定部112は、特定した容量値Cmの変化に関する状態に基づき、記憶部12に記憶する複数のパラメータPの中から、後述するフィルタ処理に用いるパラメータPを特定する。具体的には、第1パラメータP1、第2パラメータP2及び第3パラメータP3の中から、いずれか1つのパラメータPを選択する。
 容量値Cmの変化に関する状態は、後述するフィルタ処理に用いるパラメータPを特定するための情報であり、容量値Cmの変化傾向に基づき決定される。具体的には、容量値Cmの変化に関する状態は、センサ電極21の起動後における最初の把持検知の有無と、容量値Cmの増減傾向とに基づき決定することができる。本実施形態では一例として、容量値Cmの変化に関する状態は、複数の状態に分類されており、第1状態から第4状態の4つの状態を含む。各状態の詳細については後述する。特定部112は、現在の状態を上記第1状態から第4状態のいずれかに分類する。
 パラメータPは、容量値Cmの変化に対する応答速度を表す時定数Tを有する。時定数Tは、パラメータP毎に異なる。第1パラメータP1は、容量値Cmの変化に対して最も応答性よく追従する時定数T1を有する。第2パラメータP2は、第1時定数T1よりも大きい時定数であって、時定数T1よりも長い遅れ時間を伴って容量値Cmの変化に追従する時定数T2を有する。第3パラメータP3は、時定数T2よりも大きい時定数であって、時定数T2よりも長い遅れ時間を伴って容量値Cmの変化に追従する時定数T3を有する。
 特定部112は、予め判定データ122に記憶する容量値Cmの変化に関する状態と各パラメータPとの対応関係を参照することにより、特定した現在の状態に対応付けられるパラメータPを特定する。特定部112は、特定したパラメータPをフィルタ部113へ出力する。
 フィルタ部113は、特定部112から受け付けたパラメータPを用いて、取得部111から受け付けた容量値Cmに対しフィルタ処理を行う。フィルタ部113は、不要な外乱に対応する容量値Cmを減衰して遮断するローパスフィルタとしての機能を有する。フィルタ処理により得られる値を補正容量値Cm′とする。フィルタ部113で得られた補正容量値Cm′は、生成部114へ出力される。
 生成部114は、フィルタ部113から受け付けた補正容量値Cm′に基づき、把持判定に用いる閾値Cthrを生成する。閾値Cthrは、補正容量値Cm′に、オフセット値Coffを加算して得られる値とすることができる。オフセット値Coffは、オフセットとして予め設定される容量値であり、固定値である。すなわち閾値Cthrは、容量値Cmの変化に応じて動的に増減する。閾値Cthrの生成に容量値Cmを用いることにより、非把持状態の容量値Cmにおける環境変動等による増減を考慮して、閾値Cthrを設定することができる。
 オフセット値Coffは、例えば、把持検知に求められるタッチ条件(例えば指3本タッチ、指4本タッチ等)と、ステアリングホイール装置100におけるノイズ及び該ノイズに対するEMC耐性とに対応した容量値に基づき適宜設定することができる。
 生成部114は、判定部115から受け付けた把持状態又は非把持状態の判定結果に基づき、非把持状態の場合にのみ上述の閾値Cthrの生成を行い、把持状態の場合には閾値Cthrの生成を行わないものであってよい。すなわち、生成部114は、非把持状態においては、閾値Cthrを随時更新し、非把持状態から把持状態へ切り替わった時点から再び非把持状態へ切り替わるまでの間においては、閾値Cthrを更新することなく前回の閾値Cthrを保持し、そのまま使用する。生成部114で生成した閾値Cthrは、判定部115へ出力される。
 判定部115は、取得部111から受け付けた容量値Cmと、生成部114から受け付けた閾値Cthrとに基づき、把持判定を行う。
 図5は、容量値Cmの変化の一例を示す図である。図5に示すグラフの縦軸は静電容量であり、横軸は経過時間である。グラフ中の実線は容量値Cmを示し、破線は閾値Cthrを示している。図5に示すように、ステアリングホイール2が把持されている場合における容量値Cmは、ステアリングホイール2が把持されていない場合における容量値Cmよりも大きい。
 判定部115は、容量値Cmが閾値Cthr以上の場合には把持状態であると判定し、容量値Cmが閾値Cthr未満の場合には非把持状態であると判定する。判定部115による判定結果は、特定部112及び生成部114へ出力されるとともに、通信部13を介して運転支援ECU3へ送信される。
 以下、容量値Cmの変化に関する状態とパラメータPとの対応関係、及び各パラメータPにおける時定数Tの設定方法について詳述する。
 上述の通り、容量値Cmの変化に関する状態は第1状態から第4状態に分類される。第1状態及び第2状態は、センサ電極21が起動してからステアリングホイール2に対する運転手の最初の把持を検知するまでの期間であり、始動状態に対応する。第3状態及び第4状態は、最初の把持を検知後の期間であり、通常状態に対応する。
 第1状態は、センサ電極21が起動してからステアリングホイール2に対する最初の把持を検知するまでの期間において、容量値Cmが一定又は減少している状態である。第2状態は、センサ電極21が起動してからステアリングホイール2に対する最初の把持を検知するまでの期間において、容量値Cmが増加している状態である。第3状態は、上記最初の把持を検知した後の期間において、容量値Cmが一定又は増加している状態である。第4状態は、上記最初の把持を検知した後の期間において、容量値Cmが減少している状態である。
 容量値Cmの状態が第1状態の場合には、パラメータPとして、最も小さい時定数T1を有する第1パラメータP1が使用される。同様に、第2状態及び第3状態の場合には、時定数T1よりも大きい時定数T2を有する第2パラメータP2が使用される。第4状態の場合には、時定数T2よりもさらに大きい時定数T3を有する第3パラメータP3が使用される。
 センサ電極21の起動後、初期パラメータとして第1パラメータP1が選択される。そして、最初の把持操作を検知するまで、第1パラメータP1が継続的に使用される。第1パラメータP1が選択されている場合において、容量値Cmが増加傾向にあるときは、第2パラメータP2に切り替えられる。第2パラメータP2が選択されている場合において、容量値Cmが減少傾向にあるときは、再び第1パラメータP1に切り替えられる。
 第2パラメータP2が選択されている場合において、把持状態であると判定された(最初の把持を検知した)ときには、始動状態から通常状態に移行する。通常状態では、容量値Cmの増減傾向に応じて、第2パラメータP2及び第3パラメータP3を随時切り替える。容量値Cmが増加傾向にある場合、第2パラメータP2が選択され、容量値Cmが減少傾向にある場合、第3パラメータP3が選択される。
 図6A及び図6Bは、第1パラメータP1における時定数T1の設定方法を説明する図である。図6Aは、時定数T1が小さい場合における閾値Cthrの変化を例示するグラフであり、図6Bは、時定数T1が大きい場合における閾値Cthrの変化を例示するグラフである。図6A及び図6Bに示すグラフの縦軸は静電容量であり、横軸は経過時間である。グラフ中の実線は容量値Cmを示し、一点鎖線は補正容量値Cm′を示し、破線は閾値Cthrを示している。
 通常状態での把持判定を行うためには、予め手放し状態での閾値Cthrを確定させる必要がある。センサ電極21の起動時に運転手がステアリングホイール2を把持していた場合には、通常状態での把持判定を開始するために、手放し状態での閾値Cthrを確定させ、最初の把持を検知する必要がある。このようなキャリブレーションに要する時間は短いことが好ましい。第1パラメータP1は、このような初期状態(スタートアップ時)に用いるためのパラメータである。
 図6A及び図6Bのグラフは、運転手がステアリングホイール2を既に握った状態でステアリングホイール装置100が起動された後、手放し状態となり、再びステアリングホイール2が把持された場合における容量値Cm等の変化を示している。
 容量値Cmは、手放し状態となった時点で急激に減少し、その後再把持された時点で急激に増加する。容量値Cmに対し、時定数T1を含む第1パラメータP1を適用したフィルタ処理を行うことにより、手放し期間において補正容量値Cm′が減衰する。
 図6Aに示すように、時定数T1を比較的小さい値とした場合、補正容量値Cm′の減衰が大きくなる。補正容量値Cm′の減衰に伴い、手放し期間において閾値Cthrが大きく低下する。再把持された時点において、その容量値Cmは閾値Cthrよりも大きくなるため、把持判定結果は「把持」となる。
 一方、図6Bに示すように、時定数T1を比較的大きい値とした場合、補正容量値Cm′の減衰が小さく(緩やかに)なる。補正容量値Cm′の減衰に伴い、手放し期間において閾値Cthrが緩やかに低下する。再把持された時点において、その容量値Cmは閾値Cthrよりも小さくなるため、把持判定結果は「非把持」となる。
 時定数T1は、再把持された時点において「把持状態」と正しく判定できるよう、すなわち再把持された時点における容量値Cmが閾値Cthrを超えるよう、適宜の値を設定すればよい。時定数T1は、一例として、把持検知に必要とされる最小の手放し期間、起動時に想定される握り方での容量値Cm、及び把持検知に求められるタッチ条件での容量値Cmに基づき算出することができる。
 時定数T1の値を比較的大きくすることで、容量値Cmの減少に応答性よく追従することができる。従って、閾値Cthrが確定され把持判定が可能となるまでの時間を短縮することがでる。
 第2パラメータP2は、通常状態において発生する瞬間的な容量値Cmの増加を除去しつつ、車両内の温度変化及び湿度変化等の環境変化による緩やかな容量値Cmの増加に追従するためのパラメータである。
 第2パラメータP2における時定数T2は、時定数T1よりも大きい値であって、車両内の温度変化及び湿度変化に係る容量値Cmの変化を反映可能となるよう、適宜の値を設定すればよい。時定数T2は、例えばステアリングホイール2の周囲における温度及び湿度の変化による静電容量の変化割合に基づき、当該変化割合に対応する時定数に所定のマージンを持たせた値とすることができる。
 時定数T2を時定数T1よりも大きくすることにより、車両内の温湿度変化に追従しつつ、ノイズによって生じる瞬間的な容量値Cmの増加をフィルタ処理により除去することができる。すなわち、拾うべき容量値Cmの変化を好適に反映しつつ、不要な容量値Cmの変化をカットすることができ、把持状態であるとの誤検知を防止し、判定の信頼性を向上し得る。ステアリングホイール2の把持による容量値Cmの増加は、環境変化による容量値Cmの増加よりも急峻であるため、時定数T2を時定数T1よりも大きくした場合であっても、確実に把持検知を行うことができる。
 図7A及び図7Bは、第3パラメータP3における時定数T3の設定方法を説明する図である。図7Aは、時定数T3が大きい場合における閾値Cthrの変化を例示するグラフであり、図7Bは、時定数T3が小さい場合における閾値Cthrの変化を例示するグラフである。図7A及び図7Bに示すグラフの縦軸は静電容量であり、横軸は経過時間である。グラフ中の実線は容量値Cmを示し、一点鎖線は補正容量値Cm′を示し、破線は閾値Cthrを示している。
 第3パラメータP3は、例えばセンサ電極21の切れ又はチャタリング等の断線、あるいは電源電圧の変動等により、通常状態において発生する急峻な容量値Cmの減少を除去するためのパラメータである。
 図7A及び図7Bに示すように、断線等が発生した場合、断線等が発生した時点で容量値Cmが急激に減少し、その後断線等が解消した時点で容量値Cmが急激に増加し、元の容量値Cmへ復帰する。
 図7Aに示すように、時定数T3を比較的大きい値とした場合、断線等により容量値Cmが一時的に低下してから復帰した時点までの期間(断線期間)において、フィルタ処理による補正容量値Cm′の減衰が小さく(緩やかに)なる。補正容量値Cm′の減衰に伴い、断線期間において閾値Cthrが緩やかに低下する。容量値Cmが復帰した時点において、その容量値Cmは閾値Cthrよりも小さくなるため、把持判定結果は「非把持」となる。従って、断線の解消により容量値Cmが増加した場合であっても、誤検知を防止することができる。
 一方、図7Bに示すように、時定数T3を比較的小さい値とした場合、フィルタ処理による補正容量値Cm′の減衰が大きくなる。補正容量値Cm′の減衰に伴い、断線期間において閾値Cthrが大きく低下する。容量値Cmが復帰した時点において、その容量値Cmは閾値Cthrよりも大きくなるため、把持判定結果は「把持」となる。このため、断線の解消により容量値Cmが増加した場合、誤検知となるおそれがある。
 時定数T3は、時定数T2よりも大きい値であって、容量値Cmが復帰した時点における誤検知を防止するよう、すなわち容量値Cmが復帰した時点における容量値Cmが閾値Cthrを超えないよう、適宜の値を設定すればよい。時定数T3は、一例として、通常時に想定される容量値Cm、断線と判定する容量値Cm(断線閾値)、及び想定される断線期間の長さに基づき算出することができる。
 なお、上述のような大きい時定数T3を設定した場合において、環境変化により容量値Cmが減少しているときは、把持状態を検知できないことがある。図8は、第3パラメータP3を用いた把持検知を説明する図である。図8に示すグラフの縦軸は静電容量であり、横軸は経過時間である。グラフ中の実線は容量値Cmを示し、一点鎖線は補正容量値Cm′を示し、破線は閾値Cthrを示している。
 容量値Cmが環境変化により減少すると、補正容量値Cm′及び閾値Cthrは追従遅れが発生し、緩やかに減少する。環境変化により容量値Cmが減少する場合、断線の場合と比較して長い時間に亘り容量値Cmの減少が継続し、その後容量値Cmの減少が停止する。
 ここで、グラフ中の太実線で示すように、ステアリングホイール2の把持により、容量値CmがΔCm増加する場合を想定する。環境変化による容量値Cmの減少中は、容量値Cm+ΔCmよりも閾値Cthrが小さくなるため、非把持状態と判定される。容量値Cmの減少が停止した時点以降、容量値Cm+ΔCmよりも閾値Cthrが大きくなるため、把持状態と判定される。
 このように、環境変化による容量値Cmの減少中は、把持検知が行われない場合が発生するが、このような把持状態を非把持状態であると判定することは、把持検知の感度の低下であると解釈できる。
 容量値Cmの減少時には最も大きい時定数T3を有する第3パラメータP3を用いることにより、急峻な容量値Cmの減少を除去しつつ、把持状態であるとする誤検知を防止し、判定の信頼性を向上し得る。
 図9は、把持検知ECU1が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。以下の各フローチャートにおける処理は、把持検知ECU1の記憶部12に記憶するプログラム121に従って制御部11により実行されてもよく、制御部11に備えられた専用のハードウェア回路(例えばFPGA又はASIC)により実現されてもよく、それらの組合せによって実現されてもよい。把持検知ECU1の制御部11は、例えばセンサ電極21の起動を検知した後、所定の又は適宜の時間間隔で以下の処理を繰り返し実行する。
 把持検知ECU1の制御部11は、センサ電極21により検出された容量値Cmを取得し(ステップS10)、取得した容量値Cmに取得時点(経過時間)を対応付けて記憶部12に記憶する。
 制御部11は、閾値Cthrを更新するか否かを判定する(ステップS11)。制御部11は、前回の容量値Cmに対する把持判定結果に基づき、閾値Cthrを更新するか否かを判定するものであってもよい。
 把持判定結果が「把持状態」であることにより閾値Cthrを更新しないと判定した場合(ステップS11:NO)、制御部11は、閾値Cthrの更新処理をスキップし、処理をステップS15に進める。この場合、制御部11は、記憶部12に保持した閾値Cthrを読み出すものであってよい。
 把持判定結果が「非把持状態」であることにより閾値Cthrを更新すると判定した場合(ステップS11:YES)、制御部11は、閾値Cthrの生成に用いるパラメータPを選択する(ステップS12)。
 図10は、パラメータPの選択の詳細な手順の一例を示すフローチャートである。図10のフローチャートに示す処理手順は、図9のフローチャートにおけるステップS12の詳細に対応する。
 制御部11は、容量値Cmの取得時点(現在)の状態が始動状態であるか否かを判定する(ステップS20)。ここで、始動状態でないとは、通常状態へ移行済みであることを意味する。ステップS20では、制御部11は、例えば記憶部12に記憶するセンサ電極21の起動後における判定結果の履歴に基づき、最初の把持状態が検知されているか否かを判定することにより、始動状態であるか否かを判定してもよい。制御部11は、通常状態への移行履歴の有無を判定することにより、始動状態であるか否かを判定してもよい。
 最初の把持状態が未検知であることにより、始動状態であると判定した場合(ステップS20:YES)、制御部11は、パラメータPが既に選択済みであるか否かを判定する(ステップS21)。
 選択中のパラメータPが記憶されていることにより、パラメータPが選択済みであると判定した場合(ステップS21:YES)、制御部11は、前回の容量値Cmと今回の容量値Cmとを比較することにより、容量値Cmが増加しているか否かを判定する(ステップS22)。
 容量値Cmが増加していると判定した場合(ステップS22:YES)、制御部11は、現在の状態が第2状態であると特定し、パラメータPとして第2パラメータP2を選択する(ステップS23)。詳細には制御部11は、記憶部12の判定データ122に記憶する情報に基づき、第2状態に対応付けられるパラメータPとして第2パラメータP2を特定し、特定した第2パラメータP2を、選択中のパラメータとして記憶部12に記憶する。
 制御部11は、把持判定結果を参照することにより、把持状態であるか否かを判定する(ステップS24)。把持状態であると判定した場合(ステップS24:YES)、制御部11は、始動状態から通常状態へ移行させる。(ステップS25)。制御部11は、移行履歴を記憶部12に記憶し、図9のフローチャートにおけるステップS13へ処理を戻す。なお、ステップS24~25の処理は、図9におけるステップS13以降の処理により得られる把持判定結果を取得した後に行われるものであってもよい。
 把持状態でない、すなわち非把持状態であると判定した場合(ステップS24:NO)、制御部11は、移行処理をスキップし、図9のフローチャートにおけるステップS13へ処理を戻す。
 選択中のパラメータPが記憶されていなことにより、パラメータPが選択済みでないと判定した場合(ステップS21:NO)、制御部11は、初期のパラメータPとして、第1パラメータP1を選択する(ステップS26)。又は、容量値Cmが増加していない(容量値Cmが一定又は減少している)と判定した場合(ステップS22:NO)、制御部11は、現在の状態が第1状態であると特定し、第1パラメータP1を選択する(ステップS26)。詳細には制御部11は、記憶部12の判定データ122に記憶する情報に基づき、第1状態に対応付けられる第1パラメータP1を特定し、特定した第1パラメータP1を記憶部12に記憶する。その後、制御部11は図9のフローチャートにおけるステップS13へ処理を戻す。
 最初の把持状態が検知済みであることにより、始動状態でないと判定した場合(ステップS20:NO)、制御部11は、容量値Cmが減少しているか否かを判定する(ステップS27)。
 容量値Cmが減少していると判定した場合(ステップS27:YES)、制御部11は、現在の状態が第4状態であると特定し、第3パラメータP3を選択する(ステップS28)。詳細には制御部11は、記憶部12の判定データ122に記憶する情報に基づき、第4状態に対応付けられる第3パラメータP3を特定し、特定した第3パラメータP3を記憶部12に記憶する。その後、制御部11は図9のフローチャートにおけるステップS13へ処理を戻す。
 一方、容量値Cmが減少していない(容量値Cmが一定又は増加している)と判定した場合(ステップS27:NO)、制御部11は、現在の状態が第3状態であると特定し、第2パラメータP2を選択する(ステップS29)。詳細には制御部11は、記憶部12の判定データ122に記憶する情報に基づき、第3状態に対応付けられる第2パラメータP2を特定し、特定した第2パラメータP2を記憶部12に記憶する。その後、制御部11は図9のフローチャートにおけるステップS13へ処理を戻す。
 図9に戻り説明を続ける。制御部11は、選択したパラメータPを用いて、取得した容量値Cmに対しフィルタ処理を実行し(ステップS13)、容量値Cmを減衰させた補正容量値Cm′を出力する。
 制御部11は、得られた補正容量値Cm′と、判定データ122に記憶するオフセット値Coffとに基づき、閾値Cthrを生成する(ステップS14)。具体的には、補正容量値Cm′にオフセット値Coffを加算することにより、閾値Cthrを算出する。
 制御部11は、取得した今回の容量値Cmと、生成した閾値Cthrとの大小関係を判断し、今回の容量値Cmが閾値Cthr未満であるか否かを判定する(ステップS15)。
 今回の容量値Cmが閾値Cthr未満であると判定した場合(ステップS15:YES)、制御部11は、非把持状態であると判定する(ステップS16)。今回の容量値Cmが閾値Cthr以上であると判定した場合(ステップS15:NO)、制御部11は、把持状態であると判定する(ステップS17)。
 制御部11は得られた判定結果を、例えば運転支援ECU3へ出力し(ステップS18)、一連の処理を終了する。
 本実施形態によれば、容量値Cmの変化に関する状態に応じて、フィルタ処理に使用するパラメータが適宜切り替えられることより、容量値Cmの変化傾向を考慮した閾値Cthrの設定及び把持判定を可能とし、把持検知精度を向上することができる。容量値Cmの変化傾向に応じて異なる時定数を有するパラメータを用いてフィルタ処理を行うことにより、除去すべき容量値Cmの変化を好適に除去し且つ拾うべき容量値Cmの変化に好適に追従することができる。また、最も応答性のよい時定数を有するパラメータをセンサ電極21の起動直後に用いることで、起動直後におけるキャリブレーション時間を短縮でき、利便性が向上する。
 以下、時定数T1~T3の決定方法を、具体的な数値例を挙げて説明する。
 時定数T1の決定方法を説明する。ステアリングホイール2の寄生容量をCpとし、オフセット値をCoffとし、時定数T1を含む第1パラメータP1を用いたフィルタ処理により得られる補正容量値をCm′とする。また、起動時に運転手がステアリングホイール2を把持している状態で発生する静電容量をCh1とする。起動後、一度把持が解除されて手放し状態となり、再びステアリングホイール2が把持された状態で発生する静電容量をCh2とする。一度手放し状態となった後に把持を検知するために必要な最低時間、すなわち最低限必要な手放し期間をToffとする。Toffは、把持解除後に再把持の検知を行うために必要な把持解除時間に対応する。
 再度ステアリングホイール2を把持した時に、把持状態であると正しく判定されるための条件は、Coff、Cp、Ch2、Cm′を用いて下記式(1)で表すことができる。
 (Ch2+Cp)>Cthr=Cm′+Coff…(1)
 ここで、Cm′は下記式(2)で表すことができる。
 Cm′=Cp+Ch1×exp(-Toff/T1)…(2)
 これら2式をT1について解くと、時定数T1の条件式は、Coff、Ch1、Ch2、Toffを用いて下記式(3)で表すことができる。
 T1<(-Toff)/ln{(Ch2-Coff)/Ch1}…(3)
 例えば、Cp=50pF、Coff=10pF、Ch1=45pF、Ch2=20pF、Toff=500msとした場合、上記式(1)~(3)より、T1<約332msと求められる。T1は、例えば式(3)により求められる上限値に、所定のマージンを考慮した値(例えば上限値の80%)とする。
 図11から図14は、時定数T1を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。以下の図11から図20に示すグラフの縦軸は静電容量(単位はpF)であり、横軸は経過時間(単位はms又はs)である。図11から図14中、実線は容量値Cmを示し、一点鎖線は補正容量値Cm′を示し、破線は閾値Cthrを示している。Cm=Cp+Chである。
 図11から図13のグラフは、運転手がステアリングホイール2を既に握った状態でステアリングホイール装置100が起動された後、手放し状態となり、再びステアリングホイール2が把持された場合における容量値Cm等の変化を示している。
 図11は、T1=332×0.8=265ms、Ch1=45pF、Ch2=20pFとした場合のCm、Cm′、Cthrの時間変化を表す。図11に示されるように、再把持に伴い容量値Cmが上昇した場合、その容量値Cmは閾値Cthrよりも大きくなるため、再把持された時点において「把持」状態と正しく判定される。
 図12は、比較として、T1=265×3=795ms、Ch1=45pF、Ch2=20pとした場合のCm、Cm′、Cthrの時間変化を表す。図12に示すように、式(3)を満たさないような大きな値をT1とした場合、再把持された時点での容量値Cmは閾値Cthrよりも小さくなるため、再把持された時点において「非把持」状態と誤判定される。
 図13は、T1=265ms、Ch1=20pF、Ch2=20pFとした場合のCm、Cm′、Cthrの時間変化を表す。図13に示されるように、起動時の静電容量が比較的小さい場合であっても、再把持後の容量値Cmは閾値Cthrよりも大きく、把持された時点において「把持」状態と正しく判定される。
 図14は、運転手がステアリングホイール2を握っていない状態でステアリングホイール装置100が起動され、その後ステアリングホイール2が把持された場合における容量値Cm等の変化を示している。図14は、T1=265ms、Ch1=0pF、Ch2=20pFとした場合のCm、Cm′、Cthrの時間変化を表す。図14に示されるように、起動時の非把持状態から容量値Cmが一旦低下することなく把持状態へ変化した場合であっても、把持後の容量値Cmは閾値Cthrよりも大きくなるため、把持された時点において「把持」状態と正しく判定される。
 時定数T2の決定方法を説明する。ステアリングホイール2の寄生容量の初期値(上昇する前の寄生容量)をCpとし、Cpが1pF上昇するのに要する時間をTppとし、オフセット値をCoffとする。Tppは、寄生容量Cpの変化割合に相当する。
 容量値Cmが上昇傾向にある場合において、Cpの上昇に対してCm′の上昇が遅すぎるときは、Cthrの上昇も遅くなる。この場合、実際には非把持状態であっても、把持状態と判定されてしまう。
 容量値Cmが上昇傾向にある場合において、非把持状態を把持状態であると誤判定しないためのCpの条件式は、Cm′、Coffを用いて下記式(4)で表すことができる。
 Cp<Cthr=Cm′+Coff…(4)
 T2は、Cpの時系列データと、当該時系列データに対するT2を用いたフィルタ処理により得られるCm′とのシミュレーションに基づいて、適切な値を決定することができる。具体的には、Cpの時系列変化と、多様なT2を用いた1次LPFにより得られるCm′及びCthrとを求めることにより、上記式(4)を満たすT2の最適値を決定する。Cpの時系列データを得るためのTppは、例えば実験により求める。
 図15から図18は、時定数T2を変化させた場合の把持判定例を説明する図である。図15から図18のグラフは、寄生容量Cp(容量値Cm)が上昇傾向にある場合における寄生容量Cp等の変化を示している。図15から図18中、実線は寄生容量Cpを示し、一点鎖線は補正容量値Cm′を示し、破線は閾値Cthrを示している。図15から図18において、Cpの変化割合、すなわちTppは7.2sとし、T2を用いた1次LPFによりCm′を求めた。上記Tpp値は、25℃及び湿度30%から3分かけて50℃/湿度80%に変化させたときの実測により得られたCp変化量=25pFから算出した。
 図15は、T2=10sとした場合のCp、Cm′、Cthrの時間変化を表す。T2=10sの場合、Cp上昇後におけるCthrはCpよりもかなり大きく、寄生容量Cpの上昇時点において「非把持」状態と正しく判定される。
 図16は、T2=60sとした場合のCp、Cm′、Cthrの時間変化を表す。T2=60sの場合、Cp上昇後におけるCthrはCpよりも大きく、寄生容量Cpの上昇時点において「非把持」状態と正しく判定される。
 図17は、T2=120sとした場合のCp、Cm′、Cthrの時間変化を表す。T2=120sの場合、Cp上昇後におけるCthrはCpよりもわずかに大きく、寄生容量Cpの上昇時点において「非把持」状態と正しく判定される。
 図18は、T2=300sとした場合のCp、Cm′、Cthrの時間変化を表す。T2=300sの場合、Cp上昇後におけるCthrはCpよりも小さく、80s経過時点で「把持」状態と誤判定される。T2を大きく設定し過ぎると、誤検知の可能性が高くなる。
 時定数T3の決定方法を説明する。正常時、すなわち断線等の異常が発生していない状態のステアリングホイール2の寄生容量をCp1とし、断線等の異常により一時的に低下した寄生容量をCp2とする。また寄生容量が一時的に低下してから復帰するまでに要する期間(断線期間)、すなわち想定される寄生容量の低下継続時間をTdropとする。時定数T3を含む第3パラメータP3を用いたフィルタ処理により得られる補正容量値をCm′とする。
 Cp2が元の寄生容量Cp1に復帰した時に、非把持状態であると正しく判定されるためのCp1の条件は、Cm′、Coffを用いて下記式(5)で表すことができる。
 Cp1<Cthr=Cm′+Coff…(5)
 ここで、Tdrop時点におけるCm′は下記式(6)で表すことができる。
 Cm′=Cp2+(Cp1-Cp2)×exp(-Tdrop/T3)…(6)
 これら2式をT3について解くと、時定数T3の条件式は、Coff、Cp1、Cp2、Tdropを用いて下記式(7)で表すことができる。
 T3>(-Tdrop)/ln{(Cp1-Cp2-Coff)/(Cp1-Cp2)}…(7)
 例えば、Cp1=50pF、Cp2=30pF、Coff=10pF、Tdrop=60sとした場合、上記式(5)~(7)より、T3>約87sと求められる。T3は、例えば式(7)により求められる下限値に、所定のマージンを考慮した値(例えば下限値の1.7倍)とする。
 図19は、時定数T3を用いた把持判定例を説明する図である。図19のグラフは、断線等の異常発生により寄生容量が低下し、低下継続時間の経過後、元の寄生容量に復帰した場合における寄生容量Cp等の変化を示している。図19は、T3=87×1.7=147s、Cp1=50pF、Cp2=30pFとした場合のCp、Cm′、Cthrの時間変化を表す。図19及び図20中、細実線は寄生容量Cpを示し、一点鎖線は補正容量値Cm′を示し、破線は閾値Cthrを示し、太実線はCp+Chを示す。太実線は、ステアリングホイール2が把持された場合の容量値Cmを表す。
 図19に示されるように、時定数T3が大きい場合には、異常解消により元の寄生容量値に復帰した時点のCpは閾値Cthrよりも小さくなるため、寄生容量の復帰時点において「非把持」状態と正しく判定される。
 図20は、時定数T3を用いた把持判定の他の例を説明する図である。図20は、T3=147sとし、環境変化により寄生容量Cpが低下した場合のCp、Cm′、Cthrの時間変化を表す。環境変化によりCpが1pF減少するのに要する時間を7.2s、Cpの変化速度を7.2s/pFとした。
 図20に示されるように、寄生容量Cpの低下中は、寄生容量Cpの減少に伴い閾値Cthrが緩やかに減少する。寄生容量Cpの減少の停止後も、しばらくの間は閾値Cthrの減少が継続する。T3=147sの場合、寄生容量Cpの減少期間後期における経過時刻約100s~110sでは、Cp+Chよりも閾値Cthrが大きくなるため、非把持状態と判定される。寄生容量Cpの減少が停止すると、Cp+Chよりも閾値Cthrが大きくなるため、把持状態と判定される。Cthrと、Cp+Chとの間隔が狭くなるにつれて、把持状態の検知感度が低下する。
 今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、請求の範囲内での全ての変更及び請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。
 各実施形態に示すシーケンスは限定されるものではなく、矛盾の無い範囲で、各処理手順はその順序を変更して実行されてもよく、また並行して複数の処理が実行されてもよい。各処理の処理主体は限定されるものではなく、矛盾の無い範囲で、各装置の処理を他の装置が実行してもよい。
 各実施形態に記載した事項は相互に組み合わせることが可能である。また、請求の範囲に記載した独立請求項及び従属請求項は、引用形式に関わらず全てのあらゆる組み合わせにおいて、相互に組み合わせることが可能である。さらに、請求の範囲には他の2以上のクレームを引用するクレームを記載する形式(マルチクレーム形式)を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム(マルチマルチクレーム)を記載する形式を用いて記載してもよい。
 100 ステアリングホイール装置
 1 把持検知ECU(把持検知装置)
 11 制御部
 12 記憶部
 13 通信部
 14 容量測定回路
 111 取得部
 112 特定部
 113 フィルタ部
 114 生成部
 115 判定部
 121 プログラム
 1A 記録媒体
 2 ステアリングホイール
 21 センサ電極(静電容量センサ) 

Claims (12)

  1.  ステアリングホイール(2)に対する把持検知を行う把持検知装置(1)において、
     ステアリングホイール(2)に設けられる静電容量センサ(21)により検出された容量値を取得する取得部(111)と、
     前記取得部(111)が取得した容量値と、前記容量値の変化に関する状態に応じたパラメータとに基づき、前記ステアリングホイール(2)に対する把持検知を行うための閾値を生成する生成部(114)と、
     を備える把持検知装置(1)。
  2.  前記閾値は、前記容量値に対し前記パラメータを用いたフィルタ処理を行うことにより生成される
     請求項1に記載の把持検知装置(1)。
  3.  前記静電容量センサ(21)の起動後における前記ステアリングホイール(2)に対する最初の把持検知の有無及び前記容量値の増減に基づき決定される前記容量値の変化に関する状態に応じて、前記パラメータを特定する特定部(112)を備える
     請求項1又は請求項2に記載の把持検知装置(1)。
  4.  前記パラメータは、前記容量値の変化に関する状態に応じて複数設定されている
     請求項1又は請求項2に記載の把持検知装置(1)。
  5.  前記パラメータは、前記容量値の変化に対する応答性を表す時定数を有する
     請求項1又は請求項2に記載の把持検知装置(1)。
  6.  前記容量値の変化に関する状態は、前記静電容量センサ(21)の起動後且つ前記ステアリングホイール(2)に対する最初の把持を未検知の期間において、前記容量値が一定又は減少している第1状態と、前記静電容量センサ(21)の起動後且つ前記ステアリングホイール(2)に対する最初の把持を未検知の期間において、前記容量値が増加している第2状態と、前記静電容量センサ(21)の起動後且つ前記ステアリングホイール(2)に対する最初の把持を検知後の期間において、前記容量値が一定又は増加している第3状態と、前記静電容量センサ(21)の起動後且つ前記ステアリングホイール(2)に対する最初の把持を検知後の期間において、前記容量値が減少している第4状態と、を含む
     請求項1又は請求項2に記載の把持検知装置(1)。
  7.  前記パラメータは、前記第1状態に対応する第1パラメータと、前記第2状態及び前記第3状態に対応する第2パラメータと、前記第4状態に対応する第3パラメータとを含み、
     前記第1パラメータは、前記容量値の変化に対する応答性を表す時定数を有し、
     前記第2パラメータは、前記第1パラメータの有する前記時定数よりも長い遅れ時間を伴って前記容量値の変化に追従する時定数を有し、
     前記第3パラメータは、前記第2パラメータの有する前記時定数よりも長い遅れ時間を伴って前記容量値の変化に追従する時定数を有する
     請求項6に記載の把持検知装置(1)。
  8.  前記第1パラメータの時定数は、前記ステアリングホイール(2)が把持された場合における前記容量値と、前記ステアリングホイール(2)の把持解除後、前記ステアリングホイール(2)が再把持された場合における前記容量値と、把持解除後に再把持の検知を行うために必要な把持解除時間とに基づき決定される
     請求項7に記載の把持検知装置(1)。
  9.  前記第2パラメータの時定数は、前記容量値の増加時において、予め設定される変化割合に応じた前記容量値が、前記容量値に対し前記第2パラメータを用いたフィルタ処理を行うことにより生成される閾値未満となるよう決定される
     請求項7に記載の把持検知装置(1)。
  10.  前記第3パラメータの時定数は、所定の異常が発生している場合における前記容量値と、前記所定の異常が発生する前の前記容量値と、異常が発生してから解消するまでに必要な時間とに基づき決定される
     請求項7に記載の把持検知装置(1)。
  11.  前記生成部(114)は、前記ステアリングホイール(2)に対する把持が検知されていない場合、前記閾値の生成を行い、閾値を更新する
     請求項1又は請求項2に記載の把持検知装置(1)。
  12.  ステアリングホイール(2)に対する把持検知を行うコンピュータ(11)に、
     ステアリングホイール(2)に設けられる静電容量センサ(21)により検出された容量値を取得し、
     取得した前記容量値と、前記容量値の変化に関する状態に応じたパラメータとに基づき、前記ステアリングホイール(2)に対する把持検知を行うための閾値を生成する
     処理を実行させるためのプログラム(121)。
     
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