特開 2022-70112 車両用警報装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022070112

(43)【公開日】2022-05-12

(54)【発明の名称】車両用警報装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20220502BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20220502BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20220502BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20220502BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D101:00

B62D119:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020179147

(22)【出願日】2020-10-26

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 達也

(72)【発明者】

【氏名】南部 彰

(72)【発明者】

【氏名】アブヅルラヒム ムハッマドイクマル ビン

(72)【発明者】

【氏名】江崎 之進

(72)【発明者】

【氏名】井戸 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】田代 貴文

(72)【発明者】

【氏名】松元 涼

【テーマコード（参考）】

3D232

3D333

【Ｆターム（参考）】

3D232CC08

3D232DA15

3D232DA23

3D232DA64

3D232DD02

3D232DD07

3D232DE14

3D232EC23

3D232GG01

3D333CB02

3D333CB13

3D333CB15

3D333CC06

3D333CE41

(57)【要約】

【課題】警報としてステアリングホイールを振動させる際の違和感を低減することができる車両用警報装置を提供する。
【解決手段】車両の制御装置は、ステアリングホイールに付与されるトルクを発生するモータおよびモータの駆動を制御する。制御装置は、自車両が走行路から逸脱する状況が発生したとき、警報としてステアリングホイールが振動するようにモータの駆動を制御する。また、制御装置は、車両が走行路から逸脱する状況が生じたとき、ステアリングホイールの警報としての振動の大きさの変化を打ち消すようにモータの駆動を制御する。制御装置は、ステアリングホイールを振動させるべく、定められた一定の振幅で周期的に変化する波動として警報トルクＴ２を演算する。制御装置は、ステアリングホイールの警報としての振動の大きさの変化が打ち消されるように警報トルクＴ２を補正するフィルタ６５を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステアリングホイールの操舵に連動する車両の操舵機構に付与されるトルクを発生するモータと、
運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、前記警報として前記ステアリングホイールが定められた一定の大きさで振動するように前記モータの駆動を制御する制御装置と、を有し、
前記警報として前記ステアリングホイールを振動させる期間、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて前記ステアリングホイールの警報としての振動の大きさが変化することを前提として、
前記制御装置は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールの警報としての振動の大きさの変化を打ち消すように前記モータの駆動を制御する車両用警報装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールを振動させるべく、定められた一定の振幅で周期的に変化する波動として前記モータに発生させるべきトルクである警報トルクを演算する警報トルク演算部と、
前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じた前記ステアリングホイールの警報としての振動の振幅の変化を打ち消すように、前記警報トルク演算部により演算される前記警報トルクを補正する補正処理部と、を有している請求項１に記載の車両用警報装置。

【請求項3】

前記補正処理部は、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じた前記ステアリングホイールの警報としての振動の変動成分を打ち消すためのフィルタである請求項２に記載の車両用警報装置。

【請求項4】

前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと車両の転舵輪との間が動力伝達可能に連結された構造を有するものであって、
前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵状態に基づき前記ステアリングホイールの操舵方向と同方向のトルクであるアシストトルクを演算するアシストトルク演算部と、
前記警報トルク演算部により演算される前記警報トルクと前記アシストトルク演算部により演算される前記アシストトルクとを加算することにより前記モータが発生すべき最終的なトルクを演算する加算器と、を有する請求項２または請求項３に記載の車両用警報装置。

【請求項5】

前記操舵機構は、前記ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達が分離された構造を有するものであって、
前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵状態に基づき前記ステアリングホイールの操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力トルクを演算する操舵反力トルク演算部と、
前記警報トルク演算部により演算される前記警報トルクと前記操舵反力トルク演算部により演算される前記操舵反力トルクとを加算することにより前記モータが発生すべき最終的なトルクを演算する加算器と、を有する請求項２または請求項３に記載の車両用警報装置。

【請求項6】

前記特定の状況は、自車両が走行路から逸脱する状況を含んでいる請求項１～請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用警報装置。

【請求項7】

前記制御装置は、前記特定の状況を判定する車載の上位制御装置により生成される警報指令が受信されることを契機として、前記警報としての前記ステアリングホイールの振動を開始させる請求項１～請求項６のうちいずれか一項に記載の車両用警報装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用警報装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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

【0003】

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

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－２５１１７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の警報装置では、警報としてステアリングホイールを振動させる期間、モータの電流に重畳される微小振動成分の振幅は所定の値に維持される。このため、特許文献１の警報装置によれば、警報としてのステアリングホイールの振動の強度が微小振動成分の振幅に応じた振動強度に維持されることが期待される。

【0006】

ところが、たとえ微小振動成分の振幅が所定の値に維持される場合であれ、ステアリングホイールの操舵角に応じてモータへ供給される電流が変化することによって、運転者が感じるステアリングホイールの振動強度が変化するおそれがある。このステアリングホイールの振動強度の変化に対して、運転者が操舵感触として違和感を覚えるおそれがある。

【0007】

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

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成し得る車両用警報装置は、ステアリングホイールの操舵に連動する車両の操舵機構に付与されるトルクを発生するモータと、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、前記警報として前記ステアリングホイールが定められた一定の大きさで振動するように前記モータの駆動を制御する制御装置と、を有している。前記警報として前記ステアリングホイールを振動させる期間、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて前記ステアリングホイールの警報としての振動の大きさが変化することを前提として、前記制御装置は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールの警報としての振動の大きさの変化を打ち消すように前記モータの駆動を制御する。

【0009】

この構成によれば、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、ステアリングホイールの警報としての振動の大きさがステアリングホイールの操舵状態に応じて変化することが抑えられる。すなわち、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、ステアリングホイールは、その操舵状態にかかわらず、定められた一定の大きさで振動する。このため、警報としてステアリングホイールを振動させる際の違和感を低減することができる。

【0010】

上記の車両用警報装置において、前記制御装置は、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールを振動させるべく、定められた一定の振幅で周期的に変化する波動として前記モータに発生させるべきトルクである警報トルクを演算する警報トルク演算部と、前記特定の状況が生じたとき、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じた前記ステアリングホイールの警報としての振動の振幅の変化を打ち消すように、前記警報トルク演算部により演算される前記警報トルクを補正する補正処理部と、を有していてもよい。

【0011】

この構成によれば、警報トルク演算部により演算される警報トルクに対して補正処理部による補正処理が施されることにより、ステアリングホイールの操舵状態に応じたステアリングホイールの警報としての振動の振幅の変化が打ち消される。このため、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、ステアリングホイールの操舵状態にかかわらず、警報トルクに応じた振動が発生する。

【0012】

上記の車両用警報装置において、前記補正処理部は、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じた前記ステアリングホイールの警報としての振動の変動成分を打ち消すためのフィルタであってもよい。

【0013】

この構成によれば、警報トルク演算部により演算される警報トルクがフィルタによって処理されることにより、ステアリングホイールの操舵状態に応じたステアリングホイールの警報としての振動の変動成分が打ち消される。このため、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、ステアリングホイールの操舵状態にかかわらず、警報トルクに応じた振動が発生する。

【0014】

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

【0015】

この構成によれば、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、アシストトルクを発生するモータを利用して、ステアリングホイールに警報としての振動を発生させることができる。また、警報トルクの振幅はステアリングホイールの操舵状態に応じて変化するアシストトルクの影響を受けるところ、上記の車両用警報装置によれば、ステアリングホイールの警報としての振動の大きさがアシストトルクに応じて変化することが抑えられる。

【0016】

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

【0017】

この構成によれば、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、操舵反力トルクを発生するモータを利用して、ステアリングホイールに警報としての振動を発生させることができる。また、警報トルクの振幅はステアリングホイールの操舵状態に応じて変化する操舵反力トルクの影響を受けるところ、上記の車両用警報装置によれば、ステアリングホイールの警報としての振動の大きさが操舵反力トルクに応じて変化することが抑えられる。

【0018】

上記の車両用警報装置において、前記特定の状況は、自車両が走行路から逸脱する状況を含んでいてもよい。
この構成によれば、警報としてのステアリングホイールの振動を通じて運転者に自車両が走行路から逸脱する状況であることを認識させることができる。

【0019】

上記の車両用警報装置において、前記制御装置は、前記特定の状況を判定する車載の上位制御装置により生成される警報指令が受信されることを契機として、前記警報としての前記ステアリングホイールの振動を開始させるようにしてもよい。

【0020】

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

【発明の効果】

【0021】

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

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】車両用警報装置を操舵装置に具体化した第１の実施の形態の構成図。

【図2】第１の実施の形態の操舵装置の制御装置のブロック図。

【図3】第１の実施の形態の警報トルクの経時的な変化を示すグラフ。

【図4】操舵装置の比較例のブロック線図。

【図5】第１の実施の形態の操舵装置のブロック線図。

【図6】車両用警報装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に具体化した第２の実施の形態の構成図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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

【0024】

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

【0025】

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

【0026】

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

【0027】

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

【0028】

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

【0029】

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

【0030】

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

【0031】

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

【0032】

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

【0033】

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

【0034】

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

【0035】

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

【0036】

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

【0037】

警報トルクＴ２の出力パターンの一例は、つぎの通りである。
図３のグラフに示すように、上位制御装置５００から警報指令Ｓが出力されることを契機として警報トルクＴ２の出力が開始される（時刻ｔ０）。警報トルクＴ２は、継続時間ΔＴＡだけ継続して出力された後（時刻ｔ１）、休止時間ΔＴＢだけ出力が休止される。休止時間ΔＴＢが経過すると（時刻ｔ２）、再び警報トルクＴ２が継続時間ΔＴＡだけ継続して出力される。以後、上位制御装置５００から警報指令Ｓが出力されている期間、警報トルクＴ２の出力と休止とが交互に繰り返される。なお、継続時間ΔＴＡにおいて、警報トルクＴ２の振幅は所定の値に維持される。

【0038】

つぎに、操舵装置１０のブロック線図について説明する。ただし、ここでは警報トルク演算部６２により生成される警報トルクＴ２を外乱とみなす。また、以下の説明において、括弧書きで示される「ｓ」はラプラス演算子である。

【0039】

図４に示すように、制御装置５０は、トルクセンサ５１の構成要素であるトーションバー（Ｔ／Ｂ）のねじれ角に基づき検出される操舵トルクＴ_ｈ（ｓ）に応じてプラントＰを制御する。プラントＰは、制御装置５０の制御対象であって、モータ２１および車両の操舵機構を含む。操舵機構は、ステアリングシャフト１３およびピニオンシャフト１４を含む。

【0040】

制御装置５０は、ステアリングホイール１１の操舵角θ_ｓとプラントＰの出力であるピニオン角θ_ｐｓ（ｓ）との差に応じてプラントＰに対する入力としてのアシストトルクＴ１の値を決定するといえる。ここではステアリングホイール１１に警報としての振動を発生させるための警報トルクＴ２を外乱とみなすため、警報トルクＴ２はプラントＰに対する入力としてのアシストトルクＴ１に加算される。

【0041】

先の図４のブロック線図を前提として、操舵トルクＴ_ｈ（ｓ）は、つぎのモデル式１で表される。

【0042】

【数1】

ただし、モデル式１における「Ｃ（ｓ）」は制御装置５０の伝達関数、「Ｐ（ｓ）」はプラントＰの伝達関数である。また、モデル式１の右辺第１項は、運転者によるステアリングホイール１１の操舵量を示す操舵項である。モデル式１の右辺第２項は、ステアリングホイール１１に対する逆入力の大きさ、ここでは外乱とみなす警報としてのステアリングホイール１１の振動の大きさを示す逆入力項である。

【0043】

ちなみに、モデル式１は、つぎのようにして導出される。
まず、プラントＰの出力であるピニオン角θ_ｐｓ（ｓ）は、つぎのモデル式２で表される。

【0044】

【数2】

また、操舵トルクＴ_ｈ（ｓ）は、つぎのモデル式３で表される。

【0045】

【数3】

つぎに、モデル式２をモデル式３に代入することにより、つぎのモデル式４が得られる。

【0046】

【数4】

モデル式４の右辺第２項を左辺へ移動させた後に左辺を「Ｔ_ｈ（ｓ）」でくくることにより、つぎのモデル式５が得られる。

【0047】

【数5】

このモデル式５を「Ｔ_ｈ（ｓ）」について解けば、先のモデル式１が得られる。

【0048】

ここで、モデル式１の右辺第２項である逆入力項は、正弦波である警報トルクＴ２（ｓ）と、この警報トルクＴ２（ｓ）に乗算される係数としての部分「Ｐ（ｓ）／（１＋Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ））」とに分けることができる。この警報トルクＴ２（ｓ）に対する係数としての部分の値は、ステアリングホイール１１の操舵状態に応じたステアリングホイール１１の警報としての振動の変動成分をモデル化したものである。警報トルクＴ２（ｓ）に対する係数としての部分の値は、正弦波である警報トルクＴ２（ｓ）に乗算されることからステアリングホイール１１のトータルとしての振動の振幅に影響を及ぼす。そして、この警報トルクＴ２（ｓ）に対する係数としての部分の分母には、制御装置５０の伝達関数Ｃ（ｓ）が含まれている。これは、たとえ警報トルク演算部６２により正弦波として演算される警報トルクＴ２（ｓ）の振幅が所定の値に維持される場合であれ、プラントＰに対する入力としてのアシストトルクＴ１（ｓ）の値によってステアリングホイール１１のトータルとしての振動の振幅が増減することを示す。

【0049】

これにより、操舵装置１０においては、つぎのようなことが懸念される。すなわち、アシストトルクＴ１（ｓ）の変化に応じて逆入力項の値、ひいてはステアリングホイール１１のトータルとしての振動の振幅が増減する。これに伴い、操舵トルクＴ_ｈ（ｓ）、すなわち運転者が感じる警報としてのステアリングホイール１１の振動強度が変化する。この警報としてのステアリングホイール１１の振動強度が変化することに対して運転者が操舵感触として違和感を覚えるおそれがある。

【0050】

たとえば、ステアリングホイール１１がその中立位置の付近に維持されるときと、車両を旋回させるべくステアリングホイール１１をより大きく操舵しているときとでは、警報としてのステアリングホイール１１の振動に対する運転者の感じ方が異なる。具体的には、車両をより大きく旋回させるときほど運転者の操舵を補助するためのアシストトルクＴ１（ｓ）の値がより大きくなるため、逆入力項の値、ひいてはステアリングホイール１１のトータルとしての振動の振幅はより小さい値になる。したがって、運転者は警報としてのステアリングホイール１１の振動をより感じにくくなる。逆に、車両をより直進状態に近づけようとするときほど運転者の操舵を補助するためのアシストトルクＴ１（ｓ）の値がより小さくなるため、逆入力項の値、ひいてはステアリングホイール１１のトータルとしての振動の振幅はより大きい値になる。したがって、運転者は警報としてのステアリングホイール１１の振動をより感じやすくなる。

【0051】

そこで本実施の形態では、警報としてステアリングホイールを振動させる際の違和感を低減するために、マイクロコンピュータ５０Ａとしてつぎの構成を採用している。
先の図２に二点鎖線で示すように、マイクロコンピュータ５０Ａは、フィルタ６５を有している。フィルタ６５は、警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２（ｓ）に対して所定の補正処理を行う補正処理部として機能する。フィルタ６５は、警報トルク演算部６２と加算器６３との間の演算経路に設けられている。フィルタ６５は、警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２（ｓ）に対してフィルタ処理を施すことにより、ステアリングホイール１１の警報としての振動に対するアシストトルクＴ１（ｓ）の影響を除去する。

【0052】

図５のブロック線図に示すように、フィルタ６５の伝達特性は、モデル式１の右辺第２項における警報トルクＴ２（ｓ）に対する係数としての部分の逆特性を有している。すなわち、フィルタ６５の伝達特性は、モデル式１の右辺第２項における警報トルクＴ２（ｓ）に対する係数としての部分の逆数として表される。したがって、マイクロコンピュータ５０Ａにフィルタ６５を設けた場合、操舵トルクＴ_ｈ（ｓ）は、つぎのモデル式６で表される。

【0053】

【数6】

モデル式６からも分かるように、警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２（ｓ）に対してフィルタ６５によるフィルタ処理が施されることによって、モデル式６の右辺第二項における警報トルクＴ２（ｓ）に対する係数としての部分の値が「１」となる。これは、モデル式６の右辺第二項である逆入力項が警報トルクＴ２（ｓ）のみを含んで構成されることと同義である。このため、警報トルク演算部６２により正弦波として演算される警報トルクＴ２（ｓ）の振幅が所定の値に維持される場合、プラントＰに対する入力としてのアシストトルクＴ１（ｓ）の値によって逆入力項の値、ひいてはステアリングホイール１１の警報としての振動の振幅が増減することはない。警報トルクＴ２（ｓ）の振幅は所定の値に維持されるため、ステアリングホイール１１の警報としての振動強度は警報トルクＴ２（ｓ）の振幅に応じた所定の強度に維持される。

【0054】

このため、たとえばステアリングホイール１１がその中立位置の付近に維持されるときと、車両を旋回させるべくステアリングホイール１１をより大きく操舵しているときとで、ステアリングホイール１１の警報としての振動に対する運転者の感じ方が同じになる。具体的には、車両をより大きく旋回させるときほど運転者の操舵を補助するためのアシストトルクＴ１（ｓ）の値がより大きくなるところ、この場合であれステアリングホイール１１の警報としての振動の振幅がアシストトルクＴ１（ｓ）の影響を受けて変化することはない。また、車両をより直進状態に近づけようとするときほど運転者の操舵を補助するためのアシストトルクＴ１（ｓ）の値がより小さくなるところ、この場合であれステアリングホイール１１の警報としての振動の振幅がアシストトルクＴ１（ｓ）の影響を受けて変化することはない。したがって、運転者は、ステアリングホイール１１の操舵状態にかかわらず、警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２（ｓ）の振幅に応じたステアリングホイール１１の警報としての振動を手応えとして感じることが可能である。

【0055】

したがって、第１の本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）制御装置５０は、運転者に対して警報を発するべき特定の状況として、たとえば自車両が走行路から逸脱する状況が生じたとき、ステアリングホイール１１の警報としての振動の大きさの変化を打ち消すようにモータ２１の駆動を制御する。このため、ステアリングホイール１１の警報としての振動の大きさがステアリングホイール１１の操舵状態に応じて変化することが抑えられる。すなわち、運転者に対して警報を発するべき特定の状況が生じたとき、ステアリングホイール１１は、その操舵状態にかかわらず、定められた一定の大きさで振動する。このため、警報としてステアリングホイール１１を振動させる際の違和感を低減することができる。

【0056】

（２）警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２（ｓ）に対してフィルタ６５による補正処理が施されることにより、ステアリングホイール１１の操舵状態に応じたステアリングホイール１１の警報としての振動の振幅に対するアシストトルクＴ１（ｓ）の影響が除去される。このため、ステアリングホイール１１の操舵状態にかかわらず、運転者は警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２（ｓ）の振幅に応じたステアリングホイール１１の警報としての振動を感じることが可能である。本実施の形態では、警報トルクＴ２（ｓ）の振幅は所定の値に維持されるため、運転者はステアリングホイール１１の操舵状態にかかわらず、大きさが同じ程度の均一な振動を感じることができる。

【0057】

（３）先の図５に示されるように、フィルタ６５は、ステアリングホイール１１の操舵状態に応じたステアリングホイール１１の警報としての振動の変動成分をモデル化した変動成分モデルの逆特性を有している。すなわち、変動成分モデルは先のモデル式１の警報トルクＴ２（ｓ）に対する係数として表される部分であって、フィルタ６５はその変動成分モデルの逆モデルを有している。このため、警報トルク演算部６２と加算器６３との間の演算経路にフィルタ６５を設けるだけで、ステアリングホイール１１の操舵状態に応じたステアリングホイール１１の警報としての振動の変動成分を打ち消すことができる。

【0058】

（４）先のモデル式１の警報トルクＴ２（ｓ）に対する係数として表される変動成分モデルには、プラントＰの伝達関数Ｐ（ｓ）が含まれている。このプラントＰの伝達関数Ｐ（ｓ）は、温度変化に伴う摩擦の変化、車両が走行する路面の状態、あるいは乗車人数などに応じて変化する。このため、警報トルク演算部６２により演算される警報トルクＴ２（ｓ）に対してフィルタ６５による補正処理が施されることにより、ステアリングホイール１１の警報としての振動の振幅に対するアシストトルクＴ１（ｓ）の影響のみならず、プラントＰの温度変化に伴う摩擦の変化、路面の状態、あるいは乗車人数などの影響も除去される。したがって、ステアリングホイール１１の操舵状態に応じた警報としての振動の変動成分のみならず、温度変化による摩擦の変化、路面の状態、あるいは乗車人数などに応じた警報としての振動の変動成分を打ち消すことができる。

【0059】

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

【0060】

図６に示すように、ステアバイワイヤ式の操舵装置１００は、ステアリングホイール１１に操舵反力トルクを付与する反力ユニット１００Ａを有している。操舵反力トルクとは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用するトルクをいう。操舵反力トルクをステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。

【0061】

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

【0062】

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

【0063】

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

【0064】

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

【0065】

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

【0066】

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

【0067】

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

【0068】

電流指令値演算部１６４は、加算器１６３により演算される目標操舵反力トルクＴ１３に基づき反力モータ１０１に対する電流指令値Ｉ^＊を演算する。
このように構成した操舵装置１００において、操舵トルクＴｈ（ｓ）は、先のモデル式１と同様に表される。ただし、先のモデル式１において警報トルクＴ２（ｓ）を警報トルクＴ１２（ｓ）と読み替える。そして、この読み替えたモデル式１からつぎのことが分かる。すなわち、ステアバイワイヤ式の操舵装置１００において、プラントＰに対する入力である操舵反力トルクＴ１１（ｓ）の値によってステアリングホイール１１の警報としての振動の振幅が増減する。

【0069】

そこで本実施の形態では、マイクロコンピュータ１０４Ａとして、つぎの構成を採用している。すなわち、先の図２に括弧書きの符号を付して示すように、マイクロコンピュータ１０４Ａは、フィルタ１６５を有している。フィルタ１６５は、警報トルク演算部１６２と加算器１６３との間の演算経路に設けられている。フィルタ１６５は、警報トルク演算部１６２により演算される警報トルクＴ１２（ｓ）に対してフィルタ処理を施すことにより、ステアリングホイール１１の警報としての振動に対する操舵反力トルクＴ１１（ｓ）の影響を除去する。

【0070】

図５のブロック線図に括弧書きの符号を付して示すように、フィルタ１６５の伝達特性は、警報トルクＴ２（ｓ）を警報トルクＴ１２（ｓ）と読み替えた先のモデル式１の右辺第２項における警報トルクＴ１２（ｓ）に対する係数としての部分の逆特性を有している。すなわち、フィルタ１６５の伝達特性は、先の読み替えたモデル式１の右辺第２項における警報トルクＴ１２（ｓ）に対する係数としての部分の逆数として表される。したがって、マイクロコンピュータ１０４Ａにフィルタ１６５を設けた場合、操舵トルクＴ_ｈ（ｓ）は、先のモデル式６と同様に表される。ただし、先のモデル式６において警報トルクＴ２（ｓ）を警報トルクＴ１２（ｓ）と読み替える。

【0071】

ちなみに、本実施の形態において、プラントＰは反力モータ１０１および操舵機構を含む。操舵機構は、ステアリングシャフト１３を含む。
さて、先の読み替えたモデル式６からも分かるように、警報トルク演算部１６２により演算される警報トルクＴ１２（ｓ）に対してフィルタ１６５によるフィルタ処理が施されることによって、先の読み替えたモデル式６の右辺第二項における警報トルクＴ１２（ｓ）に対する係数としての部分の値が「１」となる。これは、先の読み替えたモデル式６の右辺第二項である逆入力項が警報トルクＴ１２（ｓ）のみを含んで構成されることと同義である。このため、警報トルク演算部１６２により正弦波として演算される警報トルクＴ１２（ｓ）の振幅が所定の値に維持される場合、プラントＰに対する入力である操舵反力トルクＴ１１（ｓ）の値によって逆入力項の値、ひいてはステアリングホイール１１の警報としての振動の振幅が増減することはない。警報トルクＴ１２（ｓ）の振幅は所定の値に維持されるため、ステアリングホイール１１の警報としての振動強度は警報トルクＴ１２（ｓ）の振幅に応じた所定の強度に維持される。

【0072】

したがって、第２の実施の形態によれば、ステアバイワイヤ方式の操舵装置において、先の第１の実施の形態の（１）～（４）と同様の効果に加え、つぎの効果を得ることができる。

【0073】

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

【0074】

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

【0075】

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

【0076】

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

【0077】

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

【0078】

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

【0079】

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

【符号の説明】

【0080】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】