JP7681735B2

JP7681735B2 - 乗員状態検知装置

Info

Publication number: JP7681735B2
Application number: JP2023580183A
Authority: JP
Inventors: 祐樹山▲崎▼
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2025-05-22
Anticipated expiration: 2043-01-31
Also published as: CN118647540A; WO2023153267A1; US12612095B2; US20250136168A1; EP4477495A4; EP4477495A1; JPWO2023153267A1

Description

本発明は、乗員状態検知装置に関する。

従来、車両のインスツルメントパネル又はセンターコンソールに設けられた表示部に対するＨＭＩ（Human Machine Interface）として、タッチパッドが設けられたステアリングホイールが広く普及している。

例えば、特許文献１には、ステアリングホイールに設けられた操作面に画定された複数の領域のうち、なぞり操作が検出された始点の領域と終点の領域とに基づいて操作方向を判定するように構成され、リング部の把持位置に応じて前記複数の領域を調整して操作方向を判定するステアリングホイールについて開示されている。

特開２０１９－１６６８７８号公報

運転者がリム部を把持しているか否かの把持状態を監視し、斯かる把持状態に応じて、ＡＣＣ（Adaptive auto cruise）機能、ＬＫＡＳ（車線維持支援システム）機能などを実行させる技術が広く知られている。

また、多くのステアリングホイールには、上述したタッチパッドに加えて、前記把持状態を監視する把持センサが設けられている。

このように、タッチパッド及び把持センサを併せ持つステアリングホイールにおいては、運転者がリム部を把持した状態で、指先にてタッチパッドを操作する場合があり得る。この場合、リム部に設けられた把持センサとタッチパッドとが同時に作動することになる。しかし、タッチパッド及び把持センサが何れも静電容量の変化に基づいて作動する場合、把持センサの電極及びタッチパッドの電極が運転者の手を介して接続されている状態になるため、正常な作動ができなくなるおそれがある。

特許文献１のステアリングホイールにおいても、タッチパッド及び把持センサが共に設けられているが、特許文献１では、このような問題に対して工夫しておらず、解決できない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タッチパッド及び把持センサを併せ持つ乗員状態検知装置において、把持センサとタッチパッドとが同時に操作される場合、正常な作動ができなくなることを防止できる乗員状態検知装置を提供することにある。

本発明に係る乗員状態検知装置は、静電容量を用いて操作可能なタッチパッド及び運転者がリム部を把持しているかどうかを検知する把持センサを有するステアリングホイールと、前記タッチパッドが操作されているかどうかの操作判定を行う操作判定部と、前記ステアリングホイールの前記リム部が把持されているかどうかの把持判定を行う把持判定部とを備える。

本発明にあっては、前記把持判定部は、前記操作判定の結果に応じて、前記把持判定を行う。例えば、前記操作判定部によって、前記タッチパッドが操作されていると判定された場合、前記把持判定部は、前記操作判定及び前記把持判定の相互間の干渉に備え、前記把持判定を行わない。

本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、ステアリングホイールに設けられた静電容量を用いて操作可能なタッチパッドが操作されているかどうかの操作判定を行い、前記ステアリングホイールのリム部が把持されているかどうかの把持判定を行う処理を実行させる。

本発明にあっては、前記操作判定の結果に応じて、前記把持判定が行われる。例えば、前記タッチパッドが操作されていると判定された場合、前記操作判定及び前記把持判定の相互間の干渉に備え、前記把持判定が行われない。

本発明によれば、タッチパッド及び把持センサを併せ持つ乗員状態検知装置において、把持センサとタッチパッドとが同時に操作される場合、正常な作動ができなくなることを防止できる。

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。本実施形態のステアリングホイール装置において、タッチパッドを操作する一例を示す例示図である。本実施形態のステアリングホイール装置において、操作判定及び把持判定の処理を説明するフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る乗員状態検知装置を、ステアリングホイール装置を例に挙げて、図面に基づいて詳述する。

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（乗員状態検知装置）は、ステアリングホイール２、制御装置１などを含む。制御装置１は、車内に設けられた車内ネットワークにより、例えば、先端運転支援システムに係る処理を実行する運転支援ＥＣＵ等の各種ＥＣＵに通信接続されている。

ステアリングホイール２は、把持センサ２１及びタッチパッド２０を含む。把持センサ２１及びタッチパッド２０は、例えばステアリングホイール２に設けられた電極に結合される静電容量を検出する。

制御装置１は、例えば、ステアリングホイール２に設けられており、把持判定部１１と、操作判定部１２と、通信部１３とを含む。
把持判定部１１は、把持センサ２１によって検出された静電容量の検出値を取得し、該検出値に基づき、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を判定する。ここで、把持状態は運転者がステアリングホイール２を握っている状態であり、非把持状態は運転者がステアリングホイール２を握らず、手放しの状態である。

把持判定部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の演算処理部（図示せず）を含む。また、把持判定部１１は、上述の如く、把持センサ２１によって検出された静電容量の検出値に基づいて、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。また、後述のように、把持判定部１１は、運転者によってタッチパッド２０が操作されているか否かに応じても前記把持判定を行う。
把持判定部１１による前記把持判定の結果は、通信部１３を介して、前記運転支援ＥＣＵなどに送信される。

把持判定部１１は、容量測定回路（図示せず）を含む。前記容量測定回路は、静電容量の検出値を測定するための電気回路である。前記容量測定回路は、把持センサ２１から取得した電気信号を処理し、静電容量の検出値を算出する。算出された静電容量の検出値を用いて、把持判定部１１が前記把持判定を行う。

また、把持判定部１１は記憶部１１１を有している。記憶部１１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ素子を含み、把持判定部１１が処理を実行するために必要なプログラム又はデータ等を記憶している。また、記憶部１１１は、把持判定部１１が処理を実行するために必要なデータ等を一時的に記憶する。更に、記憶部１１１は、把持判定部１１による前記把持判定の際に用いられる、静電容量の閾値を記憶している。

通信部１３は、車内ネットワークを介して、各種ＥＣＵなど他の車載装置との送受信を行うための通信インターフェイスである。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、他のＥＣＵ等と情報の送受信を行う。例えば、通信部１３は、把持判定部１１による把持判定の結果を運転支援ＥＣＵなどに送信する。

操作判定部１２は、後述のように、タッチパッド２０から送られる静電容量値に基づいて、ＨＵＤ（Head Up Display）、インスツルメントパネル又はセンターコンソールに設けられた表示部に表示されるＵＩ（User Interface）を操作するための操作指示を生成する。斯かる操作指示は通信部１３を介して、ＨＵＤ、インスツルメントパネル又はセンターコンソールに係るＥＣＵに送信される。

また、操作判定部１２は、記憶部１２１を有している。記憶部１２１は、記憶部１１１と同様であり、詳しい説明は省略する。また、記憶部１２１は、タッチパッド２０が操作されているか否かを判定（以下、操作判定と称する）する際に用いられる、静電容量の閾値を記憶している。

操作判定部１２は、タッチパッド２０から送られる静電容量値を記憶部１２１が記憶している閾値と比較することによって、前記操作判定を行う。また、操作判定部１２は、前記操作判定の結果、タッチパッド２０が操作されていると判定した場合、第１操作判定信号を把持判定部１１に送信し、タッチパッド２０が操作されていないと判定した場合、第２操作判定信号を把持判定部１１に送信する。

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。

把持センサ２１は、運転者の手とステアリングホイール２との接触に起因する静電容量の変化を検知（以下、静電容量検知と称する）する。斯かる静電容量検知は、運転者によってタッチパッド２０が操作されているか否かに応じて行われる。即ち、把持センサ２１は、操作判定部１２が第１操作判定信号を発しているか、第２操作判定信号を発しているかに応じて、静電容量検知を行う。

把持センサ２１は、後述のリム部１０の内部に設けられた複数の電極２ａを有する。リム部１０において、周方向に三等分された夫々の部分内に、電極２ａが夫々内装されている。なお、電極２ａの数は３つに限定されるものではなく、２つ以下でも、４つ以上であってもよい。

電極２ａは、例えば把持センサ２１に係るＣ／Ｖ変換回路（図示せず）に接続されている。Ｃ／Ｖ変換回路は、例えば電極２ａに所定振幅の交流電圧を印加し、電極２ａに結合される静電容量の大きさに応じた交流電圧を出力する。前記容量測定回路は、出力された電圧を検出することにより、電極２ａに結合された静電容量を検出する。

ステアリングホイール２が非把持状態である場合、電極２ａは車室内の空気を経由して車体等のＧＮＤ（ground）と電気的に容量結合されている。ステアリングホイール２が把持状態である場合、即ち運転者の手がリム部１０と接触している場合、運転者の手と接近することにより、電極２ａは運転者の人体と容量結合される。電極２ａがＧＮＤと容量結合されている場合、接地面との間の容量結合であるため、静電容量は非常に小さくなる。これに対し人体は一定の導電性を有するため、運転者の人体と電極２ａとの結合による静電容量は、ＧＮＤと電極２ａとの結合による静電容量よりも大きくなる。

タッチパッド２０は、例えば、操作面２０１（図２参照）の裏方に、複数の駆動電極と複数の検出電極とが絶縁性を保ちながら交差して配置されている、それ自体公知のものである。タッチパッド２０は、運転者の指先が操作面２０１に接触することによって変化する静電容量を検出する。操作面２０１には座標系が設定されており、運転者から、指先を用いたタッチ、タップ、ドラッグ等の操作を受け付ける。

タッチパッド２０は、前記駆動電極と検出電極の組み合わせ全てを走査して組み合わせごとの静電容量を検出する。そしてタッチパッド２０は、記憶部１２１の閾値に基づいて操作に係る位置の座標を算出する。タッチパッド２０は算出された座標を表す検出座標を周期的に操作判定部１２に出力する。操作判定部１２は、検出座標に基づいて前記表示部のＵＩのカーソルを移動させるための操作指示、何れかの選択キーを選択する操作指示等を生成する。

タッチパッド２０は、相互容量方式のタッチパッドであっても良く、自己容量方式のタッチパッドとして構成されても良い。相互容量方式である場合は、操作面２０１に運転者の指先が接触すると、ＧＮＤに容量結合する場合に比べて静電容量が減少する。また、自己容量方式の場合は、操作面２０１に運転者の指先が接触すると、静電容量が増加する。以下では、タッチパッド２０が相互容量方式である場合を例に説明する。

ステアリングホイール２は、円環形状のリム部１０と、リム部１０の中央側に配置され、エアバッグ（図示せず）が内装されているハブ部４とを備えている。また、ハブ部４は、３つのスポーク部３によって、リム部１０と連結されている。

リム部１０は、皮革等の表皮材によって被覆されており、ハブ部４及びスポーク部３は例えば樹脂部材によって覆われている。上述の如く、リム部１０の内側には３つの電極２ａが、リム部１０の周方向に沿って設けられている。
以下では、リム部１０が円環形状である場合を例に挙げて説明するがこれに限定されるものではない。リム部１０は非円形（例えば、Ｄ字形状、Ｃ字形状）であっても良い。

即ち、リム部１０の周方向において、時計と同じように、上，下の位置を１２時，６時の方向とし、また左, 右の位置を９時，３時の方向とした場合、スポーク部３は、時計回りの３時位置、６時位置、９時位置に設けられている。

３つのスポーク部３のうち、例えば、９時方向のスポーク部３の前記樹脂部材には、運転者が運転中でもオーディオ等の車載装置を操作できるように、複数の操作ボタンを有する操作パネル２２が設けられている。

また、３時方向のスポーク部３に設けられた操作パネル２２にはタッチパッド２０が設けられている。タッチパッド２０は、略矩形であって扁平な操作面２０１を有している。操作面２０１は、上述の如く、タッチ、タップ、ドラッグ等の運転者の操作を受け付ける。タッチパッド２０（操作面２０１）は、リム部１０の近傍であって、ステアリングホイール２の中央部分からスポーク部３の一部分に亘って設けられている。

本実施形態に係るステアリングホイール装置１００においては、制御装置１（把持判定部１１）が、上述の如く、把持センサ２１からの電圧値（静電容量）に基づいて、把持判定を行う。

把持判定部１１では、把持センサ２１によって検出された静電容量を示す電気信号を前記容量測定回路において処理し、静電容量の検出値を取得する。把持判定部１１は、取得された検出値（静電容量）を、記憶部１１１が記憶している閾値と比較する。

把持判定部１１は、当該検出値と前記閾値とに基づき、ステアリングホイール２が把持状態であるか否かの把持判定を行う。例えば、把持判定部１１は、取得した検出値が前記閾値未満である場合、非把持状態であると判定し、取得した検出値が前記閾値以上である場合、把持状態であると判定する。このような、把持判定部１１による把持判定の結果は、通信部１３によって前記運転支援ＥＣＵに送られる。

制御装置１から把持判定の結果を示す信号を受信した前記運転支援ＥＣＵは、受信した把持判定の結果に基づき運転支援に係る処理を実行する。例えば、自動運転中、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、前記運転支援ＥＣＵは自動運転を終了させる。なお、前記運転支援ＥＣＵ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。

図３は、本実施形態のステアリングホイール装置１００において、タッチパッド２０を操作する一例を示す例示図である。便宜上、図３では、運転者の手２００を破線にて示している。

上述の如く、タッチパッド２０がリム部１０寄りに設けられているので、運転者は、リム部１０を把持した状態で、例えば、親指先にてタッチパッド２０を操作することができる。即ち、リム部１０の把持状態と、タッチパッド２０の操作が同時に起きることがあり得る。

しかし、この際、運転者の手は、把持センサ２１の電極２ａと、タッチパッド２０の電極との両方に接することになる。斯かる場合、把持センサ２１の電極２ａと、タッチパッド２０の電極とが運転者の手を介して電気的に接触されている状態になる。そして、タッチパッド２０及び把持センサ２１の何れもが静電容量を測定するものであるので、この際、正常な測定ができなくなる可能性がある。また、これは、前記把持判定及び前記操作判定における誤判断及び前記表示部のＵＩの誤動作を招くおそれがある。

これに対して、本実施形態のステアリングホイール装置１００では、運転者によってタッチパッド２０が操作されているか否かに応じて、把持判定部１１が前記把持判定を行うことによって、上述した問題を解決している。以下、詳しく説明する。

図４は、本実施形態のステアリングホイール装置１００において、操作判定及び把持判定の処理を説明するフローチャートである。

まず、把持判定部１１は、車両のエンジンが駆動を開始したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。把持判定部１１は、イグニッション（点火装置）がＯＮの場合に所定時間だけ出力されるイグニッション信号を監視することによって斯かる判定を行う。

把持判定部１１は、車両のエンジンが駆動を開始していないと判定した場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、斯かる判定を繰り返して行う。また、把持判定部１１は、車両のエンジンが駆動を開始したと判定した場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、把持センサ２１による前記静電容量検知の結果に基づいて前記把持判定を開始する（ステップＳ２０２）。即ち、把持判定部１１は把持センサ２１からの静電容量に基づく把持判定を開始する。

以降、把持判定部１１は、操作判定部１２から前記第１操作判定信号が送信されるまで、通信部１３を介して、前記把持判定の結果を運転支援ＥＣＵ等に送信する。

また、操作判定部１２も、イグニッション信号を監視することによって、車両のエンジンが駆動を開始したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。操作判定部１２は、車両のエンジンが駆動を開始していないと判定した場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、斯かる判定を繰り返して行う。また、操作判定部１２は、車両のエンジンが駆動を開始したと判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、前記操作判定を開始する（ステップＳ１０２）。即ち、操作判定部１２は、タッチパッド２０から送られる静電容量値と、記憶部１２１が記憶している閾値との比較を開始する。

操作判定の開始後、操作判定部１２は、タッチパッド２０が操作されているか否かの判定を行う（ステップＳ１０３）。操作判定部１２は、タッチパッド２０が操作されていないと判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、斯かる判定を繰り返して行う。また、操作判定部１２は、タッチパッド２０が操作されていると判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、第１操作判定信号を把持判定部１１に送信する（ステップＳ１０４）。

把持判定部１１が操作判定部１２から第１操作判定信号を受信すると、把持判定部１１は、実行中の把持判定を中断する（ステップＳ２０３）。即ち、把持判定部１１は把持センサ２１から送られる静電容量を無効にする。

次いで、把持判定部１１は、把持センサ２１からの静電容量検知の結果に関わらず、前記把持判定の結果を把持状態とする（ステップＳ２０４）。このような把持判定の結果は、通信部１３を介して、運転支援ＥＣＵ等に送信する。

以降、把持判定部１１は、操作判定部１２から第２操作判定信号が受信されたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。把持判定部１１によって、操作判定部１２から第２操作判定信号が受信されていないと判定された場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、処理はステップＳ２０４に戻り、把持判定部１１は、前記把持判定の結果を把持状態とする。

一方、ステップＳ１０４にて、第１操作判定信号を把持判定部１１に送信した後、操作判定部１２は、計時部（図示せず）の計時結果に基づいて、所定の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

操作判定部１２によって、第１操作判定信号を送信してから、所定の時間が経過していないと判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、処理はステップＳ１０４に戻り、操作判定部１２は第１操作判定信号を把持判定部１１に送信する。

また、操作判定部１２は、第１操作判定信号を送信してから所定の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、再び、タッチパッド２０が操作されているか否かの判定を行う（ステップＳ１０６）。操作判定部１２によって、タッチパッド２０が操作されていると判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０４に戻り、操作判定部１２は第１操作判定信号を把持判定部１１に送信する。

即ち、第１操作判定信号の送信後、操作判定部１２は、周期的に、タッチパッド２０が操作されているか否かの判定を繰り返して行い、タッチパッド２０が操作されていると判定した場合は、第１操作判定信号を把持判定部１１に送信し続ける。

一方、操作判定部１２は、タッチパッド２０が操作されていないと判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、第２操作判定信号を把持判定部１１に送信する（ステップＳ１０７）。以降、処理は終了する。

このようにして、操作判定部１２から第２操作判定信号が送られると、把持判定部１１は、第２操作判定信号が受信されたと判定する（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）。第２操作判定信号が受信されたと判定した場合、把持判定部１１は、中断中の把持判定を再開する（ステップＳ２０６）。即ち、把持判定部１１は把持センサ２１からの静電容量に基づく把持判定を再開する。以降、処理は終了する。

以上のような処理は、例えば、車両のエンジンの駆動が中止するまで、繰り返して行われる。

本実施形態のステアリングホイール装置１００においては、上述の如く、操作判定部１２が第１操作判定信号を発している場合、即ち運転者がタッチパッド２０を操作している場合は把持判定部１１が把持判定を中断し、その後操作判定部１２が第２操作判定信号を発した場合、即ち運転者がタッチパッド２０を操作しなくなった場合に把持判定部１１が把持判定を再開する。
よって、運転者がタッチパッド２０を操作している間は、把持センサ２１による静電容量検知が行われず、無効になる。従って、把持センサ２１の電極２ａと、タッチパッド２０の電極とが運転者の手を介して電気的に接触されることによって、正常な静電容量の測定ができなくなる問題を事前に防止できる。

また、本実施形態のステアリングホイール装置１００においては、上述の如く、第１操作判定信号が送信され、把持判定部１１による把持判定が中断された場合、把持センサ２１からの静電容量検知の結果に関わらず、把持判定部１１が前記把持判定の結果を一律的に把持状態とする。この場合、運転者は、リム部１０を把持した状態で、指先にてタッチパッド２０を操作するので（図３参照）、一律的に把持状態とすることは、適切な把持判定である。従って、把持判定が中断されている場合であっても、適切な把持判定の結果を運転支援ＥＣＵ等に出力することができる。

そして、本実施形態のステアリングホイール装置１００においては、制御装置１が内装されているので、車載ＬＡＮを利用しない。よって、車載ＬＡＮのデータ通信帯域を圧迫せず、応答性を高めることができる。

なお、以上においては、制御装置１がステアリングホイール２に設けられている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御装置１は対応する車両の本体側（例えば、コントローラ）に設けられても良い。

１制御装置
２ステアリングホイール
１０リム部
１１把持判定部
１２操作判定部
１３通信部
２０タッチパッド
２１把持センサ
１００ステアリングホイール装置

Claims

静電容量を用いて操作可能なタッチパッド（２０）及び運転者がリム部（１０）を把持しているかどうかを検知する把持センサ（２１）を有するステアリングホイール（２）と、
前記タッチパッド（２０）が操作されているかどうかの操作判定を行う操作判定部（１２）と、
前記ステアリングホイール（２）の前記リム部（１０）が把持されているかどうかの把持判定を行う把持判定部（１１）とを備え、
前記操作判定部（１２）は、前記タッチパッド（２０）が操作されていると判定した場合、前記把持判定部（１１）に第１操作判定信号を送信し、
前記第１操作判定信号が受信された場合、前記把持判定部（１１）は前記把持判定を中断する乗員状態検知装置（１００）。
前記タッチパッド（２０）は、前記ステアリングホイール（２）の中央部分からスポーク部（３）の領域に設けられることを特徴とする請求項１に記載の乗員状態検知装置（１００）。
前記把持判定部（１１）は、前記ステアリングホイール（２）に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の乗員状態検知装置（１００）。
前記操作判定部（１２）は、前記ステアリングホイール（２）に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の乗員状態検知装置（１００）。
前記操作判定部（１２）は、前記第１操作判定信号の送信後に、前記タッチパッド（２０）が操作されていないと判定した場合、前記把持判定部（１１）に第２操作判定信号を送信し、
前記第２操作判定信号が受信された場合、前記把持判定部（１１）は前記把持判定を再開する請求項１に記載の乗員状態検知装置（１００）。
前記第１操作判定信号が受信された場合、前記把持判定部（１１）は、前記リム部（１０）が把持されていると判定する請求項１又は５に記載の乗員状態検知装置（１００）。
前記把持判定部（１１）及び前記操作判定部（１２）は、前記ステアリングホイール（２）に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の乗員状態検知装置（１００）。