特許 7414653 操舵状態判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】操舵状態判定装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240109BHJP

   B62D 1/04 20060101ALI20240109BHJP

   B62D 117/00 20060101ALN20240109BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20240109BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20240109BHJP

   B62D 109/00 20060101ALN20240109BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D1/04

B62D117:00

B62D113:00

B62D119:00

B62D109:00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020105464

(22)【出願日】2020-06-18

(65)【公開番号】P2021075260

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2023-04-20

(31)【優先権主張番号】P 2019201371

(32)【優先日】2019-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】酒井 悠太

(72)【発明者】

【氏名】田村 勉

(72)【発明者】

【氏名】フックス ロバート

(72)【発明者】

【氏名】西▲崎▼ 勝利

(72)【発明者】

【氏名】杉山 剛司

(72)【発明者】

【氏名】大北 直之

(72)【発明者】

【氏名】阿部 哲平

【審査官】久保田 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１６４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００１９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０２０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１０４２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８８７７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ １／０４

Ｂ６２Ｄ １１７／００

Ｂ６２Ｄ １１３／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

Ｂ６２Ｄ １０９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操舵者が操舵部材の所定部に接触したことを検知する接触検出部と、
操舵トルクに基づき操舵者の操舵を検出する操舵検出部と、
前記接触検出部および前記操舵検出部からの情報に基づき、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しておらず操舵は行っていない非接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しているが操舵は行っていない接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触して操舵している把持状態、および操舵者が前記操舵部材の所定部に接触していないが操舵している不安定状態のいずれかの状態であると判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、
前記把持状態であると判定している際に、前記接触検出部から操舵者が前記操舵部材の所定部に接触していない非接触情報および前記操舵検出部から操舵者の操舵情報を取得すると、非接触状態、接触状態、把持状態、および不安定状態のいずれでもない暫定状態と判定する
操舵状態判定装置。

【請求項2】

操舵者が操舵部材の所定部に接触したことを検知する接触検出部と、
操舵トルクに基づき操舵者の操舵を検出する操舵検出部と、
前記接触検出部および前記操舵検出部からの情報に基づき、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しておらず操舵は行っていない非接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しているが操舵は行っていない接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触して操舵している把持状態、および操舵者が前記操舵部材の所定部に接触していないが操舵している不安定状態のいずれかの状態であると判定する判定部と、
時間を計測する計時部と、
前記操舵検出部から得られる操舵角と前記計時部から得られる時間に基づき操舵角速度を取得し、前記操舵トルクと前記操舵角速度に基づき操舵仕事率を算出する仕事率算出部と、を備え
前記操舵検出部は、
操舵トルクおよび操舵角に応じて操舵を検出し、
前記判定部は、
前記操舵トルクに基づき操舵度合を算出し、
操舵者が前記操舵部材の所定部に接触して操舵している把持状態であって、且つ、前記操舵度合が所定の閾値以上となった場合に、操舵状態と判定し、
操舵者が前記操舵部材の所定部に接触して操舵している把持状態であって、且つ、前記操舵度合が所定の閾値未満となった場合に、保舵状態と判定し、
前記仕事率算出部から取得した操舵仕事率を前記操舵度合として、前記操舵状態および前記保舵状態を判定する
操舵状態判定装置。

【請求項3】

操舵者が操舵部材の所定部に接触したことを検知する接触検出部と、
操舵トルクに基づき操舵者の操舵を検出する操舵検出部と、
前記接触検出部および前記操舵検出部からの情報に基づき、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しておらず操舵は行っていない非接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しているが操舵は行っていない接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触して操舵している把持状態、および操舵者が前記操舵部材の所定部に接触していないが操舵している不安定状態のいずれかの状態であると判定する判定部と、
前記判定部の所定時間分の判定結果を判定情報として記憶させ、前記判定情報を時間の経過に従い順次更新する循環記憶部と、
車両の異常を示す異常情報を取得する異常情報取得部と、を備え、
前記循環記憶部は、
前記異常情報取得部が異常を判定した時の前記判定情報を固定化する
操舵状態判定装置。

【請求項4】

操舵者が操舵部材の所定部に接触したことを検知する接触検出部と、
操舵トルクに基づき操舵者の操舵を検出する操舵検出部と、
前記接触検出部および前記操舵検出部からの情報に基づき、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しておらず操舵は行っていない非接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しているが操舵は行っていない接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触して操舵している把持状態、および操舵者が前記操舵部材の所定部に接触していないが操舵している不安定状態のいずれかの状態であると判定する判定部と、を備え、
前記接触検出部は、
接触センサからの信号を接触閾値に基づく閾値判断により操舵者が操舵部材に接触したことを検知し、前記接触閾値に基づき接触が検知される前に前記操舵検出部により操舵が検出された場合には、前記接触閾値を変更する
操舵状態判定装置。

【請求項5】

時間を計測する計時部をさらに備え、
前記操舵検出部は、
操舵トルクが所定のトルク閾値以上の場合は操舵を検出し、
操舵トルクが所定のトルク閾値未満の状態が第１所定時間以上継続した場合は非操舵を検出する
請求項１から４のいずれか一項に記載の操舵状態判定装置。

【請求項6】

前記操舵検出部は、
トルク推定オブザーバを用いて外乱が除去された操舵トルクを推定する
請求項１から５のいずれか一項に記載の操舵状態判定装置。

【請求項7】

前記接触検出部は、
前記接触閾値を変更した後であって、前記操舵検出部により操舵が検出されない場合には、前記接触閾値を元に戻す
請求項４に記載の操舵状態判定装置。

【請求項8】

前記判定部の判定結果に応じて、転舵輪の転舵角に対する前記操舵部材の回転角の比である伝達比を変更する伝達比変更部を備える
請求項１から４のいずれか一項に記載の操舵状態判定装置。

【請求項9】

前記伝達比変更部は、
自動運転開始後において、前記判定部の判定結果を数値化した関与量を積分した値に応じて前記伝達比を徐々に減少させる
請求項８に記載の操舵状態判定装置。

【請求項10】

前記暫定状態が、第２所定時間（≧第１所定時間）以上継続した場合、不安定状態であると判定する
請求項１に記載の操舵状態判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操舵者の操舵状態を判定する操舵状態判定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、システムが走行の全てを制御する自動運転、いわゆるレベル３以上の自動運転を実現する車両の開発が進んでいる。一方、自動運転が可能な車両であっても運転を楽しみたい場合や緊急回避時など運転者が車両の操舵を望む場合もある。

【0003】

特許文献１には、自動運転中であっても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高い信頼性で検知できる技術が記載されている。

【0004】

このような技術により、自動運転中であってもステアリングホイールを運転者が把持しているか否かにより運転者の意図を読み取り、その意図を自動運転の停止などに反映させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１９０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、運転者の意図は、自動運転か手動運転かの２択ではなく、そろそろ手動運転に移行しようと言うような準備の意図がある場合や、自動運転は続行したいが誤ってステアリングホイールに触れてしまった場合など複雑である。

【0007】

そこで、本発明は、操舵者の意図をきめ細かく判定することができる操舵状態判定装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の１つである操舵状態判定装置は、操舵者が操舵部材の所定部に接触したことを検知する接触検出部と、操舵トルクに基づき操舵者の操舵を検出する操舵検出部と、前記接触検出部および前記操舵検出部からの情報に基づき、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しておらず操舵は行っていない非接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触しているが操舵は行っていない接触状態、操舵者が前記操舵部材の所定部に接触して操舵している把持状態、および操舵者が前記操舵部材の所定部に接触していないが操舵している不安定状態のいずれかの状態であると判定する判定部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、操舵者の意思をきめ細かく判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施の形態１に係る操舵状態判定装置の各機能を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施の形態１に係る判定部の判定の遷移条件を示す図である。

【図3】図３は、実施の形態２に係る判定部の判定の遷移条件を示す図である。

【図4】図４は、実施の形態３に係る操舵状態判定装置の各機能を示すブロック図である。

【図5】図５は、実施の形態３に係る循環記憶部の動作の流れを示すフローチャートである。

【図6】図６は、実施の形態３に係る判定情報を概念的に示す図である。

【図7】図７は、実施の形態４に係る操舵状態判定装置を備えた操舵システムを示す図である。

【図8】図８は、実施の形態４に係る操舵状態判定装置の各機能を示すブロック図である。

【図9】図９は、実施の形態４に係る判定部の判定結果の経時変化を示す図である。

【図10】図１０は、接触検出部の動作の流れの別例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明に係る操舵状態判定装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の位置関係、および接続状態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として説明する場合があるが、請求項に記載されていない構成要素については、その請求項に係る発明に関しては任意の構成要素であるとして説明している。また、図面は、本発明を説明するために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

【0012】

（実施の形態１）
図１は、操舵状態判定装置の各機能を示すブロック図である。本実施の形態１の操舵状態判定装置１００は、自動運転と手動運転との切り替えが可能な車両に搭載されている。同図に示すように、操舵状態判定装置１００は、操舵部材２００に対する操舵者の接触などに基づき操舵状態を判定する装置であって、接触検出部１１０、操舵検出部１２０、および判定部１３０を備えている。実施の形態１の場合、操舵状態判定装置１００はさらに、仕事率算出部１４０、および計時部１５０を備えている。

【0013】

操舵部材２００は、手動運転の際に操舵のために操舵者が操作する部材である。操舵部材２００の形状は、特に限定されるものではなく、ホイール形状などを例示することができる。実施の形態１の場合、操舵部材２００は、円環状のリム部２０１と、リム部２０１と回転軸とを連結するスポーク部２０２とを備えている。

【0014】

接触検出部１１０は、操舵者が操舵部材２００の所定部に接触したことを操舵部材２００に取り付けられた接触センサ２１０からの信号に基づき検出し、検出結果を出力する。本実施の形態１の場合、接触検出部１１０は、接触センサ２１０に操舵者が接触していることを検出した場合は、接触情報であるＯＮの信号を出力し、それ以外の場合は非接触情報であるＯＦＦの信号を出力する。

【0015】

接触センサ２１０は、ステアリングホイールなどの操舵部材２００の所定部に取り付けられている。本実施の形態１の場合、接触センサ２１０が取り付けられている所定部は、操舵部材２００のリム部２０１の外周面であり、リム部２０１の全周にわたっている。一方、スポーク部２０２には接触センサ２１０は取り付けられていない。接触センサ２１０の種類は、特に限定されるものではなく、静電容量式、抵抗膜式、機械式など任意に採用される。実施の形態１の場合、接触センサ２１０は、静電容量式が採用されている。

【0016】

操舵検出部１２０は、操舵者が操舵部材２００に付与する操舵トルクに基づき操舵を検出する。本実施の形態１の場合、操舵部材２００には、トルク取得手段２２０、および回転角取得手段２３０が取り付けられており、操舵検出部１２０は、トルク取得手段２２０により検出されたトルク、および回転角取得手段２３０により検出された操舵角に基づき、トルク推定オブザーバを用いて転舵輪からの逆入力トルクなどの外乱を除去した真の値に近い操舵トルクを推定する。本実施の形態１の場合、操舵検出部１２０は、操舵トルクがトルク閾値以上の場合は、操舵を検出し、ＯＮの信号を判定部１３０に出力する。また、操舵検出部１２０は、操舵トルクがトルク閾値未満の状態が第１所定時間（例えば２秒間）以上継続した場合は、非操舵を検出し、ＯＦＦの信号を判定部１３０に出力する。即ち、本実施の形態１の場合、操舵検出部１２０がＯＮ（操舵）からＯＦＦ（非操舵）を検出するまでの間に第１所定時間（例えば２秒間）の遅延が存在する。敢えてこのような遅延時間を設けることにより、操舵部材２００の切り戻し等で、短時間、操舵トルクが零となるような場合に操舵検出部１２０からＯＦＦ信号が出力されるのを防止することができる。

【0017】

なお、「操舵」には、操舵者が操舵を意図して操舵部材２００を回転させる場合、操舵者が車両の直進を意図して操舵部材２００をわずかに回転させる場合（中点付近の微操舵）、および操舵者が意図せずに操舵部材２００を回転させる場合などが含まれる。前記場合の内「操舵者が車両の直進を意図して操舵部材２００をわずかに回転させる場合」は、操舵検出部１２０からＯＮの信号が出力されるように、トルク閾値が設定されている。

【0018】

また、操舵検出部１２０は、トルク取得手段２２０により検出されたトルクを操舵トルクとして用いてもかまわない。

【0019】

トルク取得手段２２０は、操舵部材２００に作用するトルクに関連する情報を取得できるものであれば、特に限定されるものではない。

【0020】

回転角取得手段２３０は、操舵者が操舵部材２００を回転させた際の操舵部材２００の基準位置からの回転角である操舵角を取得できるものであれば、特に限定されるものではない。具体的に例えば、回転角取得手段２３０としてはロータリーエンコーダを例示することができる。また、回転角取得手段２３０は±３６０度を越える回転角を操舵角として取得してもかまわない。

【0021】

計時部１５０は、時間を計測する処理部である。計時部１５０の計時方法は特に限定されるものではないが、例えば操舵状態判定装置１００のサンプリング周期に基づき時間を計測してもかまわない。また、時間とは絶対的な時間ではなく、操舵状態判定装置１００固有の時間であってもかまわない。例えば、サンプリング周期の１回を時間１としてもかまわない。

【0022】

仕事率算出部１４０は、回転角取得手段２３０から得られる操舵角と、計時部１５０から得られる時間に基づき操舵部材２００の角速度を示す操舵角速度を取得する。具体的に例えば、仕事率算出部１４０は、操舵状態判定装置１００のサンプリング周期１周期の間に回転角取得手段２３０から得られるパルス数を操舵角の変化量とし、この値を操舵角速度として取得してもかまわない。なお、この場合でも操舵角を計時部１５０から得られた時間で除算したものとする。仕事率算出部１４０は、取得した操舵角速度にトルク取得手段２２０から取得した操舵トルクを乗算して得られた積を操舵仕事率（操舵度合）として算出し、算出した操舵仕事率を出力する。

【0023】

図２は、判定部の判定の遷移条件を示す図である。同図に示す破線は、一方通行の遷移を示し、実線は双方向の遷移を示している。また図２において、各状態に対応した操舵部材２００と操舵者の手の関係を示すイメージ図をブロック図の右横に記載している。

【0024】

判定部１３０は、接触検出部１１０、および操舵検出部１２０からの情報に基づき、操舵者が操舵部材２００のリム部２０１に取り付けられている接触センサ２１０に接触しておらず操舵は行っていない非接触状態３０１、操舵者が接触センサ２１０に接触しているが操舵は行っていない接触状態３０２、操舵者がリム部２０１に接触して操舵している保舵状態（把持状態）３０３、および操舵者が接触センサ２１０に接触していないが操舵している不安定状態３０４のいずれかの状態であると判定する。

【0025】

本実施の形態１の場合、判定部１３０はさらに、保舵状態（把持状態）３０３であると判定している際に、操舵しているが接触検出部１１０から操舵者が操舵部材２００の所定部に接触していない非接触情報を示すＯＦＦ信号を取得すると、非接触状態３０１、接触状態３０２、保舵状態（把持状態）３０３、および不安定状態３０４のいずれでもない暫定状態３０５と判定する。

【0026】

判定部１３０はさらに、操舵者がリム部２０１に接触して操舵している保舵状態（把持状態）３０３であって、且つ、仕事率算出部から取得した操舵仕事率が仕事率閾値以上の場合、操舵状態（把持状態）３０６であると判定する。また判定部１３０は、操舵者がリム部２０１に接触して操舵している保舵状態（把持状態）３０３であって、且つ、操舵仕事率が仕事率閾値未満の場合、保舵状態３０３と判定する。即ち、操舵状態（把持状態）３０６および保舵状態３０３は、操舵者がリム部２０１に接触して操舵している把持状態の一態様である。

【0027】

判定部１３０はさらに、操舵状態（把持状態）３０６であると判定している際に、接触検出部１１０から非接触情報を示すＯＦＦ信号を取得すると、暫定状態３０５と判定する。

【0028】

実施の形態１における判定部１３０の具体的な判定条件は、以下の通りである。なお、括弧書きの数字は図２に記載の括弧書きの数字と対応している。

【0029】

（１）判定部１３０は、車両のシステム始動時に初期状態３００となり、初期状態３００においては、操舵状態を非接触状態３０１と判定する。

【0030】

（２）非接触状態３０１と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、判定部１３０は、不安定状態３０４であると判定する。

【0031】

（３）非接触状態３０１と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、接触状態３０２であると判定する。

【0032】

（４）非接触状態３０１と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、判定部１３０は、保舵状態（把持状態）３０３であると判定する。

【0033】

（５）接触状態３０２と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、判定部１３０は、不安定状態３０４であると判定する。

【0034】

（６）接触状態３０２と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、非接触状態３０１であると判定する。

【0035】

（７）接触状態３０２と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、判定部１３０は、保舵状態（把持状態）３０３であると判定する。

【0036】

（８）保舵状態（把持状態）３０３と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、非接触状態３０１であると判定する。

【0037】

（９）保舵状態（把持状態）３０３と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、接触状態３０２であると判定する。

【0038】

（１０）保舵状態（把持状態）３０３と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、判定部１３０は、不安定状態３０４であるとは判定せず、暫定状態３０５であると判定する。

【0039】

（１１）把持状態（保舵状態）３０３と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値以上の場合、判定部１３０は、操舵状態（把持状態）３０６であると判定する。

【0040】

（１２）操舵状態（把持状態）３０６と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値未満の場合、判定部１３０は、保舵状態３０３であると判定する。

【0041】

（１３）操舵状態（把持状態）３０６と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、判定部１３０は、暫定状態３０５であると判定する。

【0042】

（１４）暫定状態３０５と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの状態、即ち、暫定状態３０５が第２所定時間（≧第１所定時間、例えば２秒間）以上継続した場合、判定部１３０は、不安定状態３０４であると判定する。第２所定時間を判定の条件とすることにより、運転者が付与する実際の操舵トルクが零に近くなった際に、操舵検出部１２０がＯＮからＯＦＦを検出するまでの遅延に対応することができる。なお、遅延が発生しない場合は、暫定状態３０５を経由することなく各状態に遷移してもかまわない。

【0043】

（１５）暫定状態３０５と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、非接触状態３０１であると判定する。

【0044】

（１６）暫定状態３０５と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、接触状態３０２であると判定する。

【0045】

（１７）暫定状態３０５と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値未満の場合、判定部１３０は、保舵状態（把持状態）３０３であると判定する。

【0046】

（１８）暫定状態３０５と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値以上の場合、操舵状態（把持状態）３０６であると判定する。

【0047】

（１９）不安定状態３０４と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、非接触状態３０１であると判定する。

【0048】

（２０）不安定状態３０４と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、接触状態３０２であると判定する。

【0049】

（２１）不安定状態３０４と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値未満の場合、判定部１３０は、保舵状態（把持状態）３０３であると判定する。

【0050】

（２２）不安定状態３０４と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値以上の場合、操舵状態（把持状態）３０６であると判定する。

【0051】

上記実施の形態１に係る操舵状態判定装置１００によれば、非接触状態３０１、接触状態３０２、保舵状態（把持状態）３０３、不安定状態３０４、操舵状態（把持状態）３０６、および補助的な暫定状態３０５の６段階できめ細かく操舵者の操舵状態に対応した制御を実行することができる。

【0052】

これにより、判定部１３０は、各状態に対応した信号を制御装置２４０に出力することで、車両は自動運転と手動運転との切り替えなどをスムーズに行うことが可能となる。

【0053】

なお、制御装置２４０は、自動運転制御を含む車両の主要な制御を行う装置である。具体的には、エンジンを制御するエンジン制御、４輪のブレーキ装置を制御するブレーキ制御、車両の操舵系に設けられたパワーステアリングを制御するステアリング制御等を例示することができる。

【0054】

（実施の形態２）
続いて、操舵状態判定装置１００の他の実施の形態について説明する。なお、実施の形態２に係る操舵状態判定装置１００は、前記実施の形態１に係る操舵状態判定装置１００と同じ構成を備えており、判定部１３０の判定手法が異なっているため、実施の形態２では、判定部１３０における判定手法を説明する。

【0055】

図３は、判定部の判定の遷移条件を示す図である。同図に示す破線は、一方通行の遷移を示し、実線は双方向の遷移を示している。また、図３に記載の括弧書きの数字は、下記の括弧書きの数字と対応している。

【0056】

本実施の形態２の場合、判定部１３０は、操舵意図無モード３１１、および操舵意図有モード３１２を備えている。操舵意図無モード３１１において、判定部１３０は、非接触状態３０１、不安定状態３０４、暫定状態３０５、および操舵の意図無く接触センサ２１０に接触している意図無接触状態３０７を選択的に判定する。また、操舵意図有モード３１２において、判定部１３０は、保舵状態（把持状態）３０３、操舵状態（把持状態）３０６、および操舵の意図を有して接触センサ２１０に接触している意図有接触状態３０８を選択的に判定する。

【0057】

本実施の形態２における判定部１３０の具体的な判定条件は、以下の通りである。

【0058】

判定部１３０は、車両のシステム始動時に操舵状態を暫定状態３０５と判定する。

【0059】

（３１）操舵意図無モード３１１において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、操舵意図有モード３１２に遷移する。

【0060】

（３２）操舵意図有モード３１２において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦの場合、操舵意図無モード３１１に遷移する。

【0061】

なお、操舵意図有モード３１２から操舵意図無モード３１１に遷移した直後は、判定部１３０は、暫定状態３０５と判断した状態となる。操舵意図無モード３１１から操舵意図有モード３１２モードに遷移した直後、判定部１３０は初期状態３１０として再度判定を行う。

【0062】

操舵意図無モード３１１における判定部１３０の具体的な判定手法は以下の通りである。

【0063】

（３３）暫定状態３０５と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの状態、即ち、暫定状態３０５が第２所定時間（≧第１所定時間、例えば２秒間）以上継続した場合、判定部１３０は、不安定状態３０４であると判定する。

【0064】

（３４）暫定状態３０５と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、非接触状態３０１であると判定する。

【0065】

（３５）暫定状態３０５と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、意図無接触状態３０７であると判定する。

【0066】

（３６）非接触状態３０１と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、判定部１３０は、不安定状態３０４であると判定する。

【0067】

（３７）非接触状態３０１と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、意図無接触状態３０７であると判定する。

【0068】

（３８）不安定状態３０４と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、非接触状態３０１であると判定する。

【0069】

（３９）不安定状態３０４と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、意図無接触状態３０７であると判定する。

【0070】

（４０）意図無接触状態３０７と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮの場合、判定部１３０は、不安定状態３０４であると判定する。

【0071】

（４１）意図無接触状態３０７と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＦＦ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、非接触状態３０１であると判定する。

【0072】

操舵意図有モード３１２における判定部１３０の具体的な判定手法は以下の通りである。

【0073】

（４２）初期状態３１０において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値未満の場合、判定部１３０は、保舵状態（把持状態）３０３であると判定する。

【0074】

（４３）初期状態３１０において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値以上の場合、判定部１３０は、操舵状態（把持状態）３０６であると判定する。

【0075】

（４４）意図有接触状態３０８と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値未満の場合の場合、判定部１３０は、保舵状態（把持状態）３０３であると判定する。

【0076】

（４５）意図有接触状態３０８と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値以上の場合、判定部１３０は、操舵状態（把持状態）３０６であると判定する。

【0077】

（４６）保舵状態（把持状態）３０３と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、意図有接触状態３０８であると判定する。

【0078】

（４７）保舵状態（把持状態）３０３と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値以上の場合、判定部１３０は、操舵状態（把持状態）３０６であると判定する。

【0079】

（４８）操舵状態（把持状態）３０６と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＮ、仕事率算出部１４０から取得した操舵仕事率が仕事率閾値未満の場合、判定部１３０は、保舵状態（把持状態）３０３であると判定する。

【0080】

（４９）操舵状態（把持状態）３０６と判定している場合において、接触検出部１１０からの出力がＯＮ、操舵検出部１２０からの出力がＯＦＦの場合、判定部１３０は、意図有接触状態３０８であると判定する。

【0081】

上記実施の形態２に係る操舵状態判定装置１００によれば、操舵意図無モード３１１、および操舵意図有モード３１２を備えているため、自動運転にするか手動運転にするかの情報を制御装置２４０に的確に出力することができる。具体的に判定部１３０は、操舵意図無モード３１１において、非接触状態３０１、意図無接触状態３０７、不安定状態３０４、および暫定状態３０５の情報を制御装置２４０に出力することができる。また判定部１３０は、操舵意図有モード３１２において、意図有接触状態３０８、保舵状態（把持状態）３０３、操舵状態（把持状態）３０６、および初期状態３１０の情報を制御装置２４０に出力することができる。そのため、各モードにおいてきめ細かく操舵者の操舵状態に対応した制御を実行することができる。

【0082】

（実施の形態３）
続いて、操舵状態判定装置１００の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１、２と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１、２と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

【0083】

図４は、実施の形態３に係る操舵状態判定装置の各機能を示すブロック図である。同図に示すように、実施の形態３に係る操舵状態判定装置１００は、実施の形態１に係る操舵状態判定装置１００に加えて循環記憶部１６０と、異常情報取得部１７０とを備えている。

【0084】

循環記憶部１６０は、判定部１３０の所定時間分の判定結果を判定情報として記憶装置２５０に記憶させ、判定情報を時間の経過に従い順次更新するいわゆるリングバッファとして機能する処理部である。

【0085】

異常情報取得部１７０は、事故の発生など車両の異常を示す異常情報を車両に搭載されている他のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から取得する処理部である。

【0086】

図５は、循環記憶部の動作の流れを示すフローチャートである。同図に示すように、循環記憶部１６０は、カウンタによるカウントアップを実行し（Ｓ１０１）、判定部１３０から新しい判定結果を取得したか否かを判断する（Ｓ１０２）。循環記憶部１６０は、新しい判定結果を取得するまでは（Ｓ１０２：Ｎｏ）カウントアップを続行し、新しい判定結果を取得すると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、異常情報取得部１７０が異常情報を取得しているか否かを判断する（Ｓ１０３）。

【0087】

異常情報取得部１７０が異常情報を取得していない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、循環記憶部１６０は、記憶装置２５０に記憶されている判定情報を更新する（Ｓ１０４：判定情報更新）。具体的には図６に示すように、時刻ｔ１において循環記憶部１６０は、判定部１３０の現在時刻ｔ１から所定時間Ｔを遡る間の判定結果を判定情報ｈ１として記憶装置２５０に記憶させている。なお、図中のドット（黒丸）が判定部１３０の判定結果を示している。次に時刻ｔ２において循環記憶部１６０は、判定部１３０の新しい判定結果を取得すると判定情報ｈ１から新しい判定情報ｈ２に情報を更新する。循環記憶部１６０は、異常情報取得部１７０が異常情報を取得するまで判定情報を順次更新していく。

【0088】

異常情報取得部１７０が異常情報を取得すると（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、異常情報を取得した時刻における最新の判定情報を固定化する（Ｓ１０５：判定情報固定化）。固定化とは、異常情報を取得した時刻における最新の判定情報を保持させることであり、例えば循環記憶部１６０が更新を停止することも固定化に含まれる。また、循環記憶部１６０は、異常情報を取得した時刻における最新の判定情報を別の記憶領域に記憶させることにより記憶情報の固定化を図っても構わない。

【0089】

以上、実施の形態３に係る操舵状態判定装置１００によれば、事故などの異常が発生する直前の運転者の操舵部材２００の操作状態を保持することができるため、異常発生後に運転者の行動を検証することが可能となる。

【0090】

（実施の形態４）
続いて、操舵状態判定装置１００の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１、２、３と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１、２、３と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

【0091】

図７は、操舵状態判定装置を備えた操舵システムを示す図である。操舵システム４００は、運転者が操舵部材２００を操作した操作量を信号（情報）に変換し、信号を受信したＥＣＵ４４０が転舵機構４３０を制御することにより転舵輪４２０を転舵するシステムである。

【0092】

転舵機構４３０は、ＥＣＵ４４０によって制御される転舵モータ４３２を駆動源として、転舵輪４２０を転舵させる機構であり、本実施の形態の場合、ラックシャフト４３１と、転舵モータ４３２と、転舵モータ４３２の回転駆動力を増幅してラックシャフト４３１に伝達するピニオンシャフトを備えた転舵減速機４３３と、直動するラックシャフト４３１と転舵輪４２０とを連結するタイロッド４３４と、を備えている。

【0093】

また、操舵システム４００は、手動運転時においては、操舵部材２００を操作する運転者に適切な操舵感を付与し、自動運転時においては、操舵部材２００を自動的に回転させる反力モータを備えた反力発生手段２６０を備えている。

【0094】

図８は、実施の形態３に係る操舵状態判定装置の各機能を示すブロック図である。同図に示すように、実施の形態４に係る操舵状態判定装置１００は、実施の形態１に係る操舵状態判定装置１００に加えて伝達比変更部１８０を備えている。

【0095】

伝達比変更部１８０は、判定部１３０の判定結果に応じて、転舵輪４２０の転舵角に対する操舵部材２００の回転角の比である伝達比を変更する（（伝達比）＝（操舵部材２００の回転角）／（転舵輪４２０の転舵角））。伝達比変更部１８０は、変更した伝達比を反力発生手段２６０に対して出力する。反力発生手段２６０は、取得した伝達比に基づき、転舵輪４２０の転舵角に応じて操舵部材２００を回転させる。

【0096】

例えば伝達比変更部１８０は、図９の括弧内に示すように、判定部１３０の判定結果を運転者が操舵部材２００に関与した関与量として数値化する。そして、自動運転開始時に値を１とし、判定結果が数値化された関与量を順次１に加えることで積分し、積分結果に応じた伝達比を反力発生手段２６０に出力する。なお、積分結果が０になると、マイナスの関与量が発生した場合でも０を維持する。関与量の最大値は１で飽和させ、関与量が１を超える場合は１を維持する。関与量の最小値は０から１の間で任意に設定でき、関与量が最小値を下回る場合は最小値を維持する。伝達比変更部１８０は、数値化した関与量と、通常時ギヤ比（デフォルトのギヤ比）とから、（伝達比）＝（通常時ギヤ比）＊（関与量） の式で伝達比を演算する。

【0097】

以上により、自動運転開始時は、手動運転時と同等に転舵輪４２０の転舵角に応じて操舵部材２００の回転角が同期し、運転者が操舵部材２００に接触しない場合、徐々に操舵部材２００の回転量が減少し、停止する。これによれば、安定した自動運転が継続した場合、操舵部材２００が停止して運転者に与える煩わしさを抑制できる。また、小さな関与量では、伝達比が小さくなるので、操舵角も小さくなり、最小限の回転で自動運転の進行方向をドライバーに伝えることができる。

【0098】

なお、本発明は、上記実施の形態１から４に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

【0099】

例えば、操舵状態判定装置１００は、計時部１５０、および仕事率算出部１４０を備えなくてもかまわない。また、操舵度合として操舵仕事率以外のパラメータ（例えば、操舵トルク）を用いてもよい。これらの場合においても、操舵状態判定装置１００は、操舵者の操舵状態をきめ細かく判定することが可能である。

【0100】

また、操舵部材２００は、複数方式の接触センサ２１０を備えてもかまわない。これによりさらにきめ細かく接触状態を判定することが可能となる。

【0101】

また、上記実施の形態１、２では、操舵状態判定装置１００が自動運転と手動運転との切り替えが可能な車両に搭載された場合について記載した。しかし、ＬＫＡ（レーンキープアシスト）搭載の車両において、ＬＫＡ制御を有効あるいは無効にする判定をする場合にも本発明を適用できる。例えば、把持状態あるいは操舵状態の場合にＬＫＡ制御を有効にし、非接触状態の場合にＬＫＡ制御を無効にするようにしてもよい。

【0102】

また、接触検出部１１０の出力信号、および操舵検出部１２０の出力信号に基づき接触検出部１１０の判断基準となる接触閾値の値を変更しても構わない。例えば、図１０に示すように、接触検出部１１０の出力信号がＯＮ（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、かつ操舵検出部１２０の出力信号がＯＮ（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）の場合、または接触検出部１１０の出力信号がＯＦＦ（無い）場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、かつ操舵検出部１２０の出力信号がＯＦＦ（無い）場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）の場合、接触閾値は変更しない。接触検出部１１０の出力信号がＯＮ（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、かつ操舵検出部１２０の出力信号がＯＦＦ（無い）の場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、接触検出部の接触閾値をＢからＡに変更（Ｂ＜Ａ）する（Ｓ２０４）。接触検出部１１０の出力信号がＯＦＦ（無い）場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、かつ操舵検出部１２０の出力信号がＯＮの場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）の場合、接触検出部の接触閾値をＡからＢに変更（Ｂ＜Ａ）する（Ｓ２０５）。これによれば、操舵が検出される前に接触状態が検出されるように接触閾値を変更することができ、検知順序の適正化を図ることが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0103】

本発明は、自動車、農業機械、建設機械など操舵者の意図に従い操作可能な車両などに利用可能である。

【符号の説明】

【0104】

１００…操舵状態判定装置、１１０…接触検出部、１２０…操舵検出部、１３０…判定部、１４０…仕事率算出部、１５０…計時部、１６０…循環記憶部、１７０…異常情報取得部、１８０…伝達比変更部、２００…操舵部材、２０１…リム部、２０２…スポーク部、２１０…接触センサ、２２０…トルク取得手段、２３０…回転角取得手段、２４０…制御装置、２５０…記憶装置、２６０…反力発生手段、３０１…非接触状態、３０２…接触状態、３０３…把持状態、３０４…不安定状態、３０５…暫定状態、３０６…操舵状態、３０７…意図無接触状態、３０８…意図有接触状態、３１０…初期状態、３１１…操舵意図無モード、３１２…操舵意図有モード、４００…操舵システム、４２０…転舵輪、４３０…転舵機構、４３１…ラックシャフト、４３２…転舵モータ、４３３…転舵減速機、４３４…タイロッド、４４０…ＥＣＵ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】