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技術 ドライバ状態推定装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 酒井英樹
出願日 2008年8月28日 (12年2ヶ月経過) 出願番号 2008-219789
公開日 2010年3月11日 (10年8ヶ月経過) 公開番号 2010-052590
状態 特許登録済
技術分野 走行状態に応じる操向制御
主要キーワード 比例係数α 量子化単位 ドライバ状態 演算制御装置 本処理手順 前回入力 舵角推定 運転操作状態
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年3月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

ドライバ運転状態推定精度を向上させることができるドライバ状態推定装置を提供する。

解決手段

ドライバ状態推定装置1は、ステアリング操舵角を検出する舵角センサ2と、ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ3と、舵角推定部5及びドライバ状態推定部6を有するECU4とを備えている。舵角推定部5は、舵角センサ2で検出された操舵角(操舵角検出値)MAと操舵トルクセンサ3で検出された操舵トルク(操舵トルク検出値MTとを入力した後、操舵角検出値MAが0であるかどうかを判断し、操舵角検出値MAが0であるときは、操舵トルクに対する操舵角の勾配比例係数)αを操舵トルク検出値MTに乗じることで操舵角推定値Aestを求め、操舵角検出値MAが0でないときは、操舵角検出値MAを操舵角推定値MAestとする。

概要

背景

従来のドライバ状態推定装置としては、例えば特許文献1に記載されているように、ステアリング操作が滑らかに行われたと仮定した場合の操舵角推定値舵角センサにより検出された操舵角との操舵誤差を算出し、その操舵誤差の分布に基づいて運転操作状態監視するものが知られている。
特開2002−36905号公報

概要

ドライバ運転状態推定精度を向上させることができるドライバ状態推定装置を提供する。 ドライバ状態推定装置1は、ステアリングの操舵角を検出する舵角センサ2と、ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ3と、舵角推定部5及びドライバ状態推定部6を有するECU4とを備えている。舵角推定部5は、舵角センサ2で検出された操舵角(操舵角検出値)MAと操舵トルクセンサ3で検出された操舵トルク(操舵トルク検出値MTとを入力した後、操舵角検出値MAが0であるかどうかを判断し、操舵角検出値MAが0であるときは、操舵トルクに対する操舵角の勾配比例係数)αを操舵トルク検出値MTに乗じることで操舵角推定値MAestを求め、操舵角検出値MAが0でないときは、操舵角検出値MAを操舵角推定値MAestとする。

目的

本発明の目的は、ドライバの運転状態の推定精度を向上させることができるドライバ状態推定装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ステアリング操作状態に基づいてドライバ運転状態推定するドライバ状態推定装置において、前記ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵角検出手段で検出された操舵角が所定値よりも小さいときに、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに基づいて前記ステアリングの操舵角を推定する操舵角推定手段とを備えることを特徴とするドライバ状態推定装置。

請求項2

前記操舵角推定手段は、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに係数を乗じることで、前記ステアリングの操舵角を推定することを特徴とする請求項1記載のドライバ状態推定装置。

請求項3

前記操舵角推定手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角の値が変化したときに、当該操舵角の値を初期値として前記操舵トルクに基づいて前記ステアリングの操舵角を推定することを特徴とする請求項1または2記載のドライバ状態推定装置。

技術分野

0001

本発明は、ステアリング操作状態に基づいてドライバ運転状態推定するドライバ状態推定装置に関するものである。

背景技術

0002

従来のドライバ状態推定装置としては、例えば特許文献1に記載されているように、ステアリング操作が滑らかに行われたと仮定した場合の操舵角推定値舵角センサにより検出された操舵角との操舵誤差を算出し、その操舵誤差の分布に基づいて運転操作状態監視するものが知られている。
特開2002−36905号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、舵角センサの検出値は、演算制御装置においてA/D変換されて処理される。しかし、一般に舵角センサの検出値のLSB(Least Significant Bit)は比較的粗いため、走行状態によっては舵角センサの検出値がA/D変換器分解能を下回ることがある。この場合には、ドライバの運転状態の推定精度が低下してしまう。

0004

本発明の目的は、ドライバの運転状態の推定精度を向上させることができるドライバ状態推定装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、ステアリングの操作状態に基づいてドライバの運転状態を推定するドライバ状態推定装置において、ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段と、ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵角検出手段で検出された操舵角が所定値よりも小さいときに、操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに基づいてステアリングの操舵角を推定する操舵角推定手段とを備えることを特徴とするものである。

0006

このように本発明においては、操舵角検出手段で検出された操舵角が所定値よりも小さくなると、操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに基づいてステアリングの操舵角を推定することにより、例えば直進走行中に実際のステアリングの操舵角が微小であっても、その操舵角が操舵トルクから推定されるようになる。これにより、ドライバの運転状態の推定精度を向上させることができる。

0007

好ましくは、操舵角推定手段は、操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに係数を乗じることで、ステアリングの操舵角を推定する。ステアリングの操舵角は、操舵トルクにほぼ比例する。従って、操舵トルクに係数を乗じることで、操舵角を容易に且つ確実に推定することができる。

0008

また、好ましくは、操舵角推定手段は、操舵角検出手段で検出された操舵角の値が変化したときに、当該操舵角の値を初期値として操舵トルクに基づいてステアリングの操舵角を推定する。この場合には、操舵角検出手段で検出された操舵角が所定値よりも大きくても、操舵トルクとほぼ比例関係にある操舵角を操舵トルクから推定することができる。

発明の効果

0009

本発明によれば、ドライバの運転状態の推定精度を向上させることができる。これにより、走行中におけるドライバの覚醒度等を正確に判定することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下、本発明に係わるドライバ状態推定装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

0011

図1は、本発明に係わるドライバ状態推定装置の一実施形態を示す概略構成図である。同図において、本実施形態のドライバ状態推定装置1は、図示しないステアリングの操舵角を検出する舵角センサ2と、ステアリングに加わる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ3と、これらの舵角センサ2及び操舵トルクセンサ3と接続されたECU(Electronic Control Unit)4とを備えている。

0012

ECU4は、CPU、ROMやRAM等のメモリ、A/D変換器等の入出力回路等により構成されている。ECU4は、舵角推定部5と、ドライバ状態推定部6とを有している。

0013

舵角推定部5は、舵角センサ2で検出された操舵角及び操舵トルクセンサ3で検出された操舵トルクの少なくとも一方に基づいて、ステアリングの操舵角を推定する。

0014

ドライバ状態推定部6は、舵角推定部5の推定結果に基づいて、ドライバの運転状態(居眠り等)を推定する。ドライバ状態推定部6は、例えば舵角推定部5で推定された操舵角の標準偏差閾値と比較し、操舵角の標準偏差が閾値を越えると、ドライバが眠気催していると推定する。

0015

図2は、舵角推定部5により実行される操舵角推定処理手順の詳細を示すフローチャートである。

0016

同図において、まず舵角センサ2で検出された操舵角(操舵角検出値)MAと、操舵トルクセンサ3で検出された操舵トルク(操舵トルク検出値MTとを入力する(手順S11)。このとき、操舵角検出値MA及び操舵トルク検出値MTは、A/D変換器によりA/D変換されてCPUに入力される。

0017

ここで、A/D変換された後の操舵角検出値MA及び操舵トルク検出値MTの一例を図3に示す。図3は、高速道路において車両が直進走行している場合の例であり、時折ステアリングが僅かに切られている状態を示している。車両が完全に直進走行している状態では、操舵角検出値MAは0となる。

0018

手順S11を実施した後、操舵角検出値MAが0であるかどうかを判断する(手順S12)。操舵角検出値MAが0であると判断されたときは、操舵トルク検出値MTに基づいて操舵角推定値MAestを求め(手順S13)、上記手順S11に戻る。-

0019

具体的には、ステアリングの操舵角は、図4に示すように、操舵トルクに概ね比例する。従って、操舵トルクに対する操舵角の勾配比例係数)αを予め定義しておく。そして、下記(A)式により操舵角推定値MAestを算出する。
MA-est=α×MT…(A)

0020

一方、手順S12で操舵角検出値MAが0でないと判断されたときは、操舵角検出値MAを操舵角推定値MAestに設定し(手順S14)、上記手順S11に戻る。

0021

このような操舵角推定処理手順を実行することにより、図3に示すような操舵角検出値MA及び操舵トルク検出値MTが入力されると、同図に示すような操舵角推定値MAestが得られることとなる。

0022

ところで、通常のドライバは直進走行時にステアリングを2度も切ることは少ないが、舵角センサ2で検出される操舵角のLSB(Least Significant Bit)は1.5度と粗い。なお、LSBは、A/D変換の量子化単位同義に使用される概念である。このため、直進走行する状況においては、舵角センサ2で検出される操舵角がA/D変換器の分解能を下回り易くなるため、舵角センサ2により操舵角を正確に計測することが困難となる。他方、操舵トルクセンサ3で検出される操舵トルクのLSBは、図3にも示すように、舵角センサ2で検出される操舵角のLSBに比べてはるかに細かい。

0023

そこで本実施形態では、操舵角検出値MAが0であるときは、操舵トルク検出値MTに比例係数αを乗じて操舵角推定値MAestを求めるようにしたので、実際のステアリングの操舵角が舵角センサ2で検出される操舵角のLSBよりも小さい場合であっても、その時の操舵角を推定することができる。これにより、走行状態にかかわらず、走行中におけるドライバの眠気等の運転状態を高精度に推定することができる。

0024

なお、本実施形態では、操舵角検出値MAが0であるときに、操舵トルク検出値MTに比例係数αを乗じて操舵角推定値MAestを求めるようにしたが、例えば操舵角検出値MAがLSBよりも小さい(A/D変換器の分解能を下回った)ときに、そのような計算を行っても良い。

0025

図5は、舵角推定部5により実行される他の操舵角推定処理手順の詳細を示すフローチャートである。

0026

同図において、まず操舵角検出値MAO及び操舵トルク検出値MTOを何れも0に初期設定する(手順S21)。なお、操舵角検出値MAOは、操舵角検出値MAが変化した時点での当該値であり、操舵トルク検出値MTOは、操舵角検出値MAが変化した時点における操舵トルク検出値MTである。

0027

続いて、図2に示す手順S11と同様に、操舵角検出値MA及び操舵トルク検出値MTを入力する(手順S22)。

0028

ここで、A/D変換された後の操舵角検出値MA及び操舵トルク検出値MTの他の例を図6に示す。図6も、図3と同様に、高速道路において車両が直進走行している場合の例であり、時折ステアリングが僅かに切られている状態を示している。

0029

手順S22を実施した後、今回入力された操舵角検出値MA(n)が前回入力された操舵角検出値MA(n−1)と同じ値であるかどうかを判断する(手順S23)。今回入力された操舵角検出値MA(n)が前回入力された操舵角検出値MA(n−1)と同じ値であると判断されたときは、現在の操舵角検出値MAO及び操舵トルク検出値MTOと今回入力された操舵トルク検出値MT(n)とを用いて、下記(B)式により操舵角推定値MAestを求め(手順S24)、上記手順S22に戻る。
MAest-=MAO+α×[MT(n)−MTO] …(B)

0030

具体的には、現在の操舵角検出値MAOに、今回入力された操舵トルク検出値MT(n)と現在の操舵トルク検出値MTOとの差分に比例係数αを乗じたものを加えることにより、操舵角推定値MAestを算出する。

0031

一方、手順S23で今回入力された操舵角検出値MA(n)が前回入力された操舵角検出値MA(n−1)と同じ値でないと判断されたときは、今回入力された操舵角検出値MA(n)を新たな操舵角検出値MAOとし、今回入力された操舵角検出値MT(n)を新たな操舵角検出値MTOとする(手順S25)。そして、新たな操舵角検出値MAO及び操舵角検出値MTOを用いて、上記(B)式により操舵角推定値MAestを求める(手順S24)。この時の操舵角推定値MAestは、上記(B)式から、今回入力された操舵角検出値MA(n)となる。

0032

このような操舵角推定処理手順を実行することにより、図6に示すような操舵角検出値MA及び操舵トルク検出値MTが入力されると、同図に示すような操舵角推定値MAestが得られることとなる。

0033

本処理手順では、操舵角検出値MAの大小にかかわらず、操舵トルク検出値MTを用いて操舵角推定値MAestを求めるようにしている。このとき、操舵角検出値MAが変化すると、その操舵角検出値MAを初期値として操舵トルク検出値MTを基に操舵角推定値MAestを求めるので、上記と同様に、実際のステアリングの操舵角が微小であっても、その時の操舵角を推定することができる。

図面の簡単な説明

0034

本発明に係わるドライバ状態推定装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図1に示した舵角推定部により実行される操舵角推定処理手順の詳細を示すフローチャートである。
図2に示した操舵角推定処理手順により得られる操舵角推定値を操舵角検出値及び操舵トルク検出値の一例と共に示すタイミング図である。
操舵角と操舵トルクとの関係を示すグラフである。
図1に示した舵角推定部により実行される他の操舵角推定処理手順の詳細を示すフローチャートである。
図5に示した操舵角推定処理手順により得られる操舵角推定値を操舵角検出値及び操舵トルク検出値の他の例と共に示すタイミング図である。

符号の説明

0035

1…ドライバ状態推定装置、2…舵角センサ(操舵角検出手段)、3…操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段)、4…ECU、5…舵角推定部(操舵角推定手段)、6…ドライバ状態推定部。

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