特許 7587266 ステアリング装置の保持状態判定装置、判定方法、およびプログラム

(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】2024-11-12

(45)【発行日】2024-11-20

(54)【発明の名称】ステアリング装置の保持状態判定装置、判定方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20241113BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20241113BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20241113BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20241113BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D101:00

B62D113:00

B62D119:00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021015705

(22)【出願日】2021-02-03

(65)【公開番号】P2022118891

(43)【公開日】2022-08-16

【審査請求日】2024-01-15

(73)【特許権者】

【識別番号】523207386

【氏名又は名称】ＮＳＫステアリング＆コントロール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】南平 紘一

【審査官】田邉 学

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１００３３７４４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１２４６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２５７６２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００２９０２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １１３／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステアリング装置が備えるステアリングホイールの保持状態判定装置であって、
前記ステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得手段と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出手段と、
前記算出手段にて算出した特徴量に基づいて、前記第１の時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定手段と
を有し、
前記所定の時間間隔は、前記取得手段にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定されることを特徴とする保持状態判定装置。

【請求項2】

前記着目する周波数は、５±３Ｈｚの範囲のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の保持状態判定装置。

【請求項3】

前記所定の時間間隔は、前記着目する周波数の半周期にあたる時間であることを特徴とする請求項１または２に記載の保持状態判定装置。

【請求項4】

前記着目する周波数は、５Ｈｚであり、
前記所定の範囲は、１００ｍｓとする、ことを特徴とする請求項１に記載の保持状態判定装置。

【請求項5】

前記畳み込み積分にて用いられる重み関数は、前記第１の時刻から経過するほど、トルク値に対する重みが低くなるように定義されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の保持状態判定装置。

【請求項6】

前記算出手段は、

【数1】

により、前記特徴量を算出することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の保持状態判定装置。

【請求項7】

前記算出手段にて算出された特徴量に対してフィルタリング処理を行う処理手段を更に有し、
前記判定手段は、前記処理手段にて処理が行われた特徴量を用いて、判定処理を行うことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の保持状態判定装置。

【請求項8】

前記フィルタリング処理にて用いられるＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）のカットオフ周波数は、前記着目する周波数の１０分の１以下であることを特徴とする請求項７に記載の保持状態判定装置。

【請求項9】

ステアリング装置が備えるステアリングホイールの保持状態の判定方法であって、
前記ステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得工程と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出した特徴量に基づいて、前記第１の時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定工程と
を有し、
前記所定の時間間隔は、前記取得工程にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定されることを特徴とする判定方法。

【請求項10】

コンピュータに、
ステアリング装置が備えるステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得工程と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出した特徴量に基づいて、前記第１の時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定工程と
を実行させ、
前記所定の時間間隔は、前記取得工程にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定されることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、ステアリング装置の保持状態判定装置、判定方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ステアリング装置のステアリングホイールをドライバが保持しているか否かを検出し、その検出結果に応じて車両等の制御を切り替えることが行われている。特に近年では、自動運転のレベルに対応して、様々な運転支援機能が搭載された車両が登場している。運転支援機能の例として、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ－Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ）によるレーン維持機能や車線変更機能などが挙げられる。このような車両では、ドライバがステアリングホイールを保持しているか否かに応じて、提供可能な運転支援機能を切り替えたりしている。

【0003】

例えば、特許文献１では、ステアリングホイールに加わる操舵トルクに基づいて、ステアリングホイールの保持状態を検出する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５４４４７６４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に示す方法では、ステアリングホイールの保持状態を検出するために用いる特徴量を抽出する際に、周波数解析処理を行ってパワースペクトルを計算している。このような処理は一般的に処理負荷が高く、検出のために処理コストがかかる。処理負荷が高い場合には、例えば、検出に時間がかかり、制御の応答性に影響を与えてしまう。

【0006】

上記課題を鑑み、本願発明は、処理負荷を抑制した、ステアリングホイールの保持状態を検出するための方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。すなわち、ステアリング装置が備えるステアリングホイールの保持状態判定装置であって、
前記ステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得手段と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出手段と、
前記算出手段にて算出した特徴量に基づいて、前記第１の時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定手段と
を有し、
前記所定の時間間隔は、前記取得手段にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定されることを特徴とする保持状態判定装置。

【0008】

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、ステアリング装置が備えるステアリングホイールの保持状態の判定方法であって、
前記ステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得工程と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出した特徴量に基づいて、前記第１の時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定工程と
を有し、
前記所定の時間間隔は、前記取得工程にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定されることを特徴とする判定方法。

【0009】

また、本願発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、プログラムであって、
コンピュータに、
ステアリング装置が備えるステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得工程と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出した特徴量に基づいて、前記着目する時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定工程と
を実行させ、
前記所定の時間間隔は、前記取得工程にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定されることを特徴とするプログラム。

【発明の効果】

【0010】

本願発明により、処理負荷を抑制して、ステアリングホイールの保持状態を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本願発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概要構成の例を示す構成図。

【図2】本願発明の一実施形態に係る機能構成の例を示す図。

【図3】本願発明に係る保持状態判定方法にて着目するデータを説明するための図。

【図4】本願発明の一実施形態に係る重み関数の例を示す図。

【図5】本実施形態に係る数式の展開を示す図。

【図6】本願発明の一実施形態に係る判定処理のフローチャート。

【図7】本願発明の一実施形態に係る判定処理に係るデータの例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本願発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本願発明を説明するための一実施形態であり、本願発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本願発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。

【0013】

＜第１の実施形態＞
以下、本願発明の第１の実施形態について説明を行う。なお、以下に示す電動パワーステアリング装置の構成は一例であり、本願発明は、ステアリングシステム全般に適用可能である。また、本実施形態において、ステアリングホイールの「保持」とは、ステアリングホイールを片手または両手にて握っている状態や、ステアリングホイールに手を添えている状態などを含めるものとして説明する。しかし、その握っている位置や添えている位置を特に限定するものではない。

【0014】

［構成概要］
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成例を図１に示す。ステアリングホイール１は、ドライバが転舵操作を行うための転舵輪である。ステアリングホイール１の操舵軸２は、減速機構を構成する減速ギア（ウォームギア）３、ユニバーサルジョイント４ａ、４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ、６ｂを経て、更にハブユニット７ａ、７ｂを介して操向車輪８Ｌ、８Ｒに連結されている。

【0015】

操舵軸２は、トーションバー９を介して、ステアリングホイール１側の入力軸と、ピニオンラック機構５側の出力軸とが連結して構成される。ピニオンラック機構５は、ユニバーサルジョイント４ｂから操舵力が伝達されるピニオンシャフト（不図示）に連結されたピニオン５ａと、ピニオン５ａに噛合するラック５ｂとを有する。ピニオン５ａに伝達された回転運動が、ラック５ｂで車幅方向の直進運動に変換される。

【0016】

操舵軸２には、トーションバー９に対して加えられる操舵トルクＴ_ｄｃｔを検出するトルクセンサ１０が設けられている。また、操舵軸２には、操舵軸２のステアリングホイール１側（入力軸側）の軸周りの回転角を示す操舵角θ_ｈを検出する操舵角センサ１４が設けられている。また、操舵軸２には、操舵軸２のピニオンラック機構５側（出力軸側）の軸周りの回転角を示す出力軸角θ_ｃを検出する出力軸角センサ１５が設けられている。つまり、操舵角センサ１４はトーションバー９に対する入力軸側の回転角を操舵角θ_ｈとして検出し、出力軸角センサ１５はトーションバー９に対する出力軸側の回転角を出力軸角θ_ｃとして検出する。トルクセンサ１０は、操舵角θ_ｈと出力軸角θ_ｃの差によって生じるトーションバー９のねじれに基づき、操舵トルクＴ_ｄｃｔを検出する。

【0017】

なお、操舵角センサ１４と出力軸角センサ１５は、一体となって構成されたセンサであってもよい。また、図１では、説明を容易にするために、操舵軸２とトルクセンサ１０を分けて示しているが、これらが一体となった構成であってもよい。トルクセンサ１０の構成は特に限定するものではなく、例えば、トーションバー９のねじれからトルクを検出するスリーブタイプやリングタイプなどが用いられてよい。また、上記の構成では、操舵トルクＴ_ｄｃｔは、操舵角θ_ｈと出力軸角θ_ｃの差によって生じるトーションバー９のねじれに基づいて検出されているが、これに限定するものではない。例えば、トーションバー９のステアリングホイール１側の角度信号と、ピニオンラック機構５側の角度信号の差を用いて、トルク値を検出してもよい。以下の説明において、操舵軸２のステアリングホイール１側を上流側、ピニオンラック機構５側を下流側とも称する。

【0018】

トルクセンサ１０にて検出される操舵トルクＴ_ｄｃｔには、ドライバによるステアリングホイール１に対する操作に基づくドライバトルクの他、下流側からの入力（外乱等）により生じたトルクが含まれる。操舵トルクＴ_ｄｃｔに基づくアシスト指令値を、下流側の入力に起因する振動を抑制するように補正する。ここでの抑制方法は特に限定するものではなく、任意の手法が用いられてよい。

【0019】

ステアリングホイール１に対する操舵力を補助する操舵補助モータ２０が減速ギア３を介して操舵軸２に連結されている。電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）装置を制御するコントローラであるＥＰＳ－ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されるとともに、イグニッション（ＩＧＮ）キー１１を経てイグニッションキー信号が入力される。なお、操舵軸２に対して操舵補助力を付与する手段は、モータに限るものではなく、様々な種類のアクチュエータを利用可能であってよい。

【0020】

ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴ_ｄｃｔ、および車速センサ１２で検出された車速Ｖ_ｈに基づいてアシスト指令値としての電流指令値の演算を行う。さらに、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、操舵トルクＴ_ｄｃｔに基づく電流指令値と、運転支援機能に基づく電流指令値とに応じた出力電圧Ｖによって操舵補助モータ２０に供給する電力を制御する。操舵補助モータ２０は、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０からの出力電圧Ｖに基づき、減速ギア３を動作させ、ステアリングホイール１に対するアシスト制御を行う。

【0021】

本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、例えば、自動運転（ＡＤ：Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｄｒｉｖｉｎｇ）やＡＤＡＳにより走行制御が可能な車両（不図示）に搭載可能である。運転支援機能としては、ＡＤＡＳ機能によるレーン維持機能や車線変更機能などが挙げられるが、その種類は特に限定するものではない。本実施形態に係る電動パワーステアリング装置が備えるステアリングホイール１の保持状態に応じて、運転支援機能にて提供される内容を切り替え可能である。ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、車両にて提供される運転支援機能に応じた電流指令値の演算も行う。

【0022】

ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、例えば、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含むコンピュータを備えてよい。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってよい。記憶装置は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリを含んでよい。以下に説明するＥＰＳ－ＥＣＵ３０の機能は、例えばＥＰＳ－ＥＣＵ３０のプロセッサが、記憶装置に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。

【0023】

なお、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエアにより形成されてもよい。例えば、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えば、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等を有していてもよい。

【0024】

［機能構成］
図２は、本実施形態に係る保持状態判定装置として機能するＥＰＳ－ＥＣＵ３０における機能構成の例を示すブロック図である。ここでは、本実施形態に係る機能のみを示すが、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は他の機能を実現するための構成を更に備えていてよい。例えば、アシスト指令値を算出するための部位や、ＡＤＡＳ機能などの運転支援機能のための部位が更に備えられてよい。

【0025】

ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、トルク取得部２０１、特徴量算出部２０２、フィルタ処理部２０３、保持判定部２０４、情報記憶部２０５、および出力部２０６を含んで構成される。トルク取得部２０１は、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクＴ_ｄｃｔを取得する。ここで取得された操舵トルクＴ_ｄｃｔは、情報記憶部２０５に渡され、適時記憶される。特徴量算出部２０２は、情報記憶部２０５に記憶された操舵トルクＴ_ｄｃｔの情報を取得し、特徴量を算出する。ここでの特徴量の算出方法については後述する。

【0026】

フィルタ処理部２０３は、特徴量算出部２０２にて算出された特徴量に対して、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）やバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を用いてフィルタ処理を行う。フィルタ処理の詳細については後述する。保持判定部２０４は、特徴量算出部２０２にて算出された特徴量を用いて、ドライバによりステアリングホイール１が保持されているか否かを判定する。ここでの判定方法については後述する。

【0027】

情報記憶部２０５は、本実施形態に係る判定方法にて用いられる各種情報や検出データを記憶する。また、情報記憶部２０５は、各部位からの要求に応じて各種情報を提供する。出力部２０６は、保持判定部２０４の判定結果を他の部位（例えば、ＡＤＡＳ機能を司るＡＤＡＳ―ＥＣＵ（不図示）など）へ提供する。

【0028】

［保持状態判定のためのデータ］
図３は、本実施形態に係る保持状態判定処理にて着目するデータを説明するための図である。図３（ａ）～（ｃ）の横軸は時間［分］を示し、それぞれ対応している。

【0029】

図３（ａ）は、ドライバによるステアリングホイール１の保持状態を示すデータである。縦軸はハンズオン／ハンズオフを示す。縦軸の上側の値がハンズオフ（ステアリングホイール１の非保持）を示し、下側の値がハンズオン（ステアリングホイール１の保持）を示している。図３（ｂ）は、トルクセンサ１０にて検出される操舵トルクＴ_ｄｃｔの値（以下、トルク値とも称する）を示す。縦軸はトルク値［Ｎｍ］を示し、位置中心を基準値０とし、時計回りの回転方向を負の値、反時計回りの回転方向を正の値として示す。図３（ｃ）は、トルクセンサ１０にて検出される操舵トルクＴ_ｄｃｔの値から周波数解析により導出されたスペクトログラムを示す図である。縦軸は周波数［Ｈｚ］を示し、色の濃さにて信号の強度を示す。

【0030】

本願発明者は、図３に示すような各データからハンズオン／ハンズオフのそれぞれの状態における調査、研究を行った。その結果、ハンズオフ時には、周波数が５Ｈｚ周辺の帯域において相対的に信号強度が低下することを特定した。そこで、本実施形態では、この周波数帯域に着目したステアリングホイール１の保持状態の判定方法を説明する。

【0031】

本実施形態では、５Ｈｚ周辺の周波数帯域を対象とし、ハンズオン／ハンズオフの状態を判定するための特徴量を算出する。本実施形態では、ある時刻ｋ（第１の時刻）のハンズオン／ハンズオフの状態を判定するために、ある時刻ｋを含む所定の範囲の時刻ｎ（第２の時刻）におけるトルク値ｕｎと、時刻ｎから所定の時間間隔前におけるトルク値ｕｎ―Ｎを用いる。ここでの所定の時間間隔は、上記周波数帯域を考慮して設定する。具体的には、電動パワーステアリング装置の制御周期Ｔｓが１ｍｓで５Ｈｚを周波数帯域の着目する周波数（設計周波数）とした場合、所定の時間間隔を１／（５Ｈｚ×２）＝１００ｍｓ（サンプリング間隔数Ｎ＝１００）とする。このような時間間隔設定を行うことで、サンプリング定理により、折り返し周波数を含む５Ｈｚ周辺の変化を捉えることができる。なお、所定の時間間隔の設定は、本実施形態では制御周期Ｔｓの１００倍（Ｎ＝１００）とするが、電動パワーステアリング装置の制御周期Ｔｓは時間間隔に対して１０倍以上の範囲とすることが望ましい。サンプリング周期を１０倍以上に設定することで、入力信号とほぼ同じ形状の波形を扱うことが可能となる。

【0032】

また、本実施形態では、着目する周波数として５Ｈｚを例に挙げて説明するが、これに限定するものではない。５±３Ｈｚの周波数帯域を対象として、本実施形態に係る保持状態判定方法を適用することができる。この着目する周波数に対応して、上記の所定の時間間隔の設定が変動する。例えば、制御周期Ｔｓが１ｍｓ、６．２５Ｈｚを着目する周波数とした場合、所定の時間間隔は１／（６．２５Ｈｚ×２）＝８０ｍｓ（サンプリング間隔数Ｎ＝８０）となる。また、制御周期Ｔｓを２ｍｓ、５Ｈｚを設計周波数とした場合は、時間間隔は１００ｍｓ、サンプリング間隔数Ｎは５０となる。

【0033】

さらに本実施形態では、現在時刻からの時間差に応じて重みを変動させる。具体的には、過去のトルク値に対しては重みを小さくするようにする。このようにすることで、現在の操舵状況に応じた判定とすることができる。図４は、本実施形態に係る重みを説明するためのグラフ図である。現在時刻をｋとした場合、過去に遡ることに伴って重みを低くする。そして、サンプリング時刻ｎ＝ｋ－Ｎ＋１以前の値については重みを０とする。なお、図４に示す重みは一例であり、他の関数（例えば、曲線にて示される重み関数）を用いてもよい。

【0034】

図４に示すような重み関数を用いた畳み込み関数として、本実施形態では以下の式（１）を用いる。これにより、時刻ｎからの後退差分に応じて、特徴量の確度を向上させることができる。

【0035】

【数1】

【0036】

式（１）は下記の式（２）に置き換えることができる。図５は、式（１）から式（２）に変換する際の式の展開を示す図である。

【0037】

【数2】

【0038】

さらに本実施形態では、算出処理において値を扱いやすくするために、式（２）に対して自乗及び常用対数を適用した以下の式（３）を用いて、特徴量ｙ_ｋの算出処理を行う。

【0039】

【数3】

【0040】

特徴量ｙ_ｋの算出処理は式（３）に限られない。例えば、特徴量ｙ_ｋを式（１）または式（２）の絶対値処理によって算出してもよい。また、式（１）および式（２）の総和の範囲として、時刻ｋから着目する周波数の半周期に相当する時間、全てのサンプリング時刻に対して総和をとるようにしているが、これに限定されない。例えば、総和の範囲は、現在時刻から着目する周波数の四分の一周期に相当する時間としてもよい。このようにすることで、演算時間や記憶するデータ量を少なくすることができ、処理コストを抑制することができる。また、全てのサンプリング時刻のトルク値を用いるのではなく、例えば、一つ置きのサンプリング時刻のトルク値を用いるようにしてもよい。

【0041】

本実施形態では更に、上記の式（３）を用いた算出結果に対して、フィルタ処理を適用することで算出結果の変動やノイズ除去を行う。そして、そのフィルタ処理後の信号値を用いて、ハンズオン／ハンズオフの判定を行う。

【0042】

［処理フロー］
図６は、本実施形態に係るＥＰＳ－ＥＣＵ３０による処理のフローチャートである。上述したように、本処理フローは、例えば、記憶装置（不図示）に記憶されたプログラムをＥＰＳ－ＥＣＵ３０が備えるＣＰＵ（不図示）にて読み出して実行することにより実現される。

【0043】

Ｓ６０１にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクＴ_ｄｃｔを取得する。併せて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、後段の処理に用いられる過去の操舵トルクＴ_ｄｃｔの値を情報記憶部２０５から取得する。なお、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクＴ_ｄｃｔは、情報記憶部２０５に適時記憶される。

【0044】

Ｓ６０２にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ６０１にて取得した操舵トルクＴ_ｄｃｔの値を、上記の式（３）に適用することで、任意の時刻ｋにおける特徴量ｙ_ｋを算出する。

【0045】

Ｓ６０３にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ６０２にて算出された特徴量に対して、フィルタ処理を行う。本実施形態では、フィルタ処理にてＬＰＦを用い、カットオフ周波数を０．５Ｈｚとして設定する。ここでのカットオフ周波数は、着目する周波数（本実施形態では、５Ｈｚ）の１０分の１よりも小さい値を設定することが好ましい。カットオフ周波数を１０分の１に設定した場合、信号が２０ｄＢ低減される（すなわち、１／１０となる）。

【0046】

Ｓ６０４にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ６０３にて算出された特徴量ｙ_ｋと、閾値とを比較し、特徴量が閾値以上か否かを判定する。ここで用いられる閾値は予め規定され、情報記憶部２０５等にて記憶管理されている。特徴量ｙ_ｋが閾値以上である場合（Ｓ６０４にてＹＥＳ）、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０の処理はＳ６０５へ進み、特徴量ｙ_ｋが閾値より小さい場合（Ｓ６０４にてＮＯ）、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０の処理はＳ６０６へ進む。

【0047】

Ｓ６０５にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、ドライバによりステアリングホイール１が保持されている状態（ハンズオン）であると判定する。そして、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０の処理はＳ６０７へ進む。

【0048】

Ｓ６０６にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、ドライバによりステアリングホイール１が保持されていない状態（ハンズオフ）であると判定する。そして、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０の処理はＳ６０７へ進む。

【0049】

Ｓ６０７にて、ＥＰＳ－ＥＣＵ３０は、Ｓ６０６またはＳ６０７による判定結果を出力する。ここでの出力先は、例えば、運転支援機能を提供するＡＤＡＳ－ＥＣＵ（不図示）であってもよいし、履歴情報として記憶するために情報記憶部２０５であってもよい。そして、本処理フローを終了する。

【0050】

なお、図６に示す処理フローは、本実施形態に係る保持状態判定方法を適用するモードが起動している間や運転支援機能を提供する間にわたって、継続的に繰り返されてよい。

【0051】

［データ解析例］
図７は、本実施形態に係る保持状態判定方法を適用した際の判定結果の例を示す図である。図７（ａ）～（ｄ）の横軸は時間［分］を示し、それぞれ対応している。

【0052】

図７（ａ）は、トルクセンサ１０にて検出される操舵トルクＴ_ｄｃｔの値を示す。縦軸はトルク値［Ｎｍ］を示し、位置中心を基準値０とし、時計回りの回転方向を負の値、反時計回りの回転方向を正の値として示す。図７（ｂ）は、トルクセンサ１０にて検出される操舵トルクＴ_ｄｃｔの値から導出されたスペクトログラムを示す図である。縦軸は周波数［Ｈｚ］を示し、色の濃さにて信号の強度を示す。上述したように、本実施形態に係る保持状態判定方法ではパワースペクトルの解析処理は行わないが、ここでは、図７（ａ）に対応するスペクトログラムを例示する。

【0053】

図７（ｃ）は、図７（ａ）に示すトルク値を上記の式（３）を用いて特徴量を算出した算出結果を示し、縦軸が特徴量に対応する。また、図７（ｃ）において破線はハンズオン／ハンズオフを判定するための閾値を示す。

【0054】

図７（ｄ）は、ハンズオン／ハンズオフの判定結果を示す図である。判定結果において、ＨｉｇｈとＬｏｗの２値で示され、Ｈｉｇｈの値がハンズオフを示し、Ｌｏｗの値がハンズオンを示す。図７（ｄ）に示すグラフのうち、下側のグラフが真値（ステアリングホイール１の実際の保持状態）を示し、上側のグラフが本実施形態に係る判定結果を示す。図７（ｄ）の上のグラフのＨｉｇｈ／Ｌｏｗの切り替え位置は、図７（ｃ）における特徴量と閾値の交点に対応する。

【0055】

以上、本実施形態により、処理負荷を抑制して、ステアリングホイールの保持状態を検出することが可能となる。特に、パワースペクトルの解析処理が不要となり、処理負荷を低減することができる。更には、図７（ｄ）に示すように、精度の高い（真値に近い）判定処理を実現することができる。

【0056】

＜その他の実施形態＞
また、電動パワーステアリング装置の構成は、図１に示した構成に限定するものではない。例えば、電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１側と、ピニオンラック機構５側とが機械的に切り離されたステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Ｓｔｅｅｒ－Ｂｙ－Ｗｉｒｅ）機構により構成されていてもよい。

【0057】

また、本願発明において、上述した１以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワーク又は記憶媒体等を用いてシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。

【0058】

また、操舵トルクを用いて特徴量を算出したが、操舵トルクと等価であるトーションバーの上流側角度と下流側角度の差を用いて特徴量を算出してもよい。

【0059】

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

【0060】

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） ステアリング装置が備えるステアリングホイールの保持状態判定装置であって、
前記ステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得手段と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出手段と、
前記算出手段にて算出した特徴量に基づいて、前記第１の時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定手段と
を有し、
前記所定の時間間隔は、前記取得手段にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定される。
この構成によれば、処理負荷を抑制して、ステアリングホイールの保持状態を検出することが可能となる。

【0061】

（２） 前記着目する周波数は、５±３Ｈｚの範囲のいずれかであることを特徴とする（１）に記載の保持状態判定装置。
この構成によれば、５Ｈｚ近辺の周波数帯域に着目して、ステアリングホイールの保持状態を判定することができる。

【0062】

（３） 前記所定の時間間隔は、前記着目する周波数の半周期にあたる時間であることを特徴とする（１）または（２）に記載の保持状態判定装置。
この構成によれば、サンプリング定理を考慮して、着目する周波数における変化を精度良く特定することが可能となる。

【0063】

（４） 前記着目する周波数は、５Ｈｚであり、
前記所定の時間間隔は、１００ｍｓとする、ことを特徴とする（１）に記載の保持状態判定装置。
この構成によれば、５Ｈｚに着目して、ステアリングホイールの保持状態を判定することができる。

【0064】

（５） 前記畳み込み積分にて用いられる重み関数は、前記第１の時刻から経過するほど、トルク値に対する重みが低くなるように定義されていることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の保持状態判定装置。
この構成によれば、着目する時刻を基準とした特徴量の確度を向上させることが可能となる。

【0065】

（６） 前記算出手段は、

【0066】

【数4】

【0067】

により、前記特徴量を算出することを特徴とする（１）～（５）のいずれかに記載の保持状態判定装置。
この構成によれば、処理負荷を抑えた簡易な算出式を用いて、ステアリングホイールの保持状態を検出することが可能となる。

【0068】

（７） 前記算出手段にて算出された特徴量に対してフィルタリング処理を行う処理手段を更に有し、
前記判定手段は、前記処理手段にて処理が行われた特徴量を用いて、判定処理を行うことを特徴とする（１）～（６）のいずれか一項に記載の保持状態判定装置。
この構成によれば、変動成分やノイズを除去した特徴量を用いて、より精度の高い保持状態の判定が可能となる。

【0069】

（８） 前記フィルタリング処理にて用いられるＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）のカットオフ周波数は、前記着目する周波数の１０分の１以下であることを特徴とする（７）に記載の保持状態判定装置。
この構成によれば、ノイズを除去した特徴量を用いて、より精度の高い保持状態の判定が可能となる。

【0070】

（９） ステアリング装置が備えるステアリングホイールの保持状態の判定方法であって、
前記ステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得工程と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出した特徴量に基づいて、前記第１の時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定工程と
を有し、
前記所定の時間間隔は、前記取得工程にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定されることを特徴とする判定方法。
この構成によれば、処理負荷を抑制して、ステアリングホイールの保持状態を検出することが可能となる。

【0071】

（１０） コンピュータに、
ステアリング装置が備えるステアリングホイールに対して負荷されるトルク値を取得する取得工程と、
前記トルク値において、着目する第１の時刻を含む所定の範囲の第２の時刻のトルク値と、前記第２の時刻よりも所定の時間間隔前におけるトルク値との差分を畳み込み積分することで特徴量を算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出した特徴量に基づいて、前記第１の時刻における前記ステアリングホイールの保持状態を判定する判定工程と
を実行させ、
前記所定の時間間隔は、前記取得工程にて取得されるトルク値に対して着目する周波数に応じて設定されることを特徴とするプログラム。
この構成によれば、処理負荷を抑制して、ステアリングホイールの保持状態を検出することが可能となる。

【符号の説明】

【0072】

１ ステアリングホイール
２ 操舵軸
３ 減速ギア
４ａ，４ｂ ユニバーサルジョイント
５ ピニオンラック機構
６ａ，６ｂ タイロッド
７ａ，７ｂ ハブユニット
８Ｌ，８Ｒ 操向車輪
９ トーションバー
１０ トルクセンサ
１１ イグニッション（ＩＮＧ）キー
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 操舵角センサ
２０ 操舵補助モータ
３０ ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）－ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））
２０１ トルク取得部
２０２ 特徴量算出部
２０３ フィルタ処理部
２０４ 保持判定部
２０５ 情報記憶部
２０６ 出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】