DE112017005314T5

DE112017005314T5 - Vorrichtung zum erfassen eines zustands eines fahrzeugführers

Info

Publication number: DE112017005314T5
Application number: DE112017005314.5T
Authority: DE
Inventors: Kenji Narumi
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2019-08-01
Also published as: US20200156687A1; JP2018067123A; WO2018074249A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erfassen des Zustands eines Fahrzeugbedieners, wobei die Vorrichtung folgendes hat: eine Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10, die eine erste Schwingungs-Erfassungseinheit ist, die an einem Fahrzeug 100 auf einer Fahrzeugseite installiert ist und eine Schwingung erfasst; eine Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20, die eine zweite Schwingungs-Erfassungseinheit ist, die an einem Lenkungsteil 110 des Fahrzeugs 100 installiert ist und eine Schwingung erfasst; und eine Steuereinheit 50, die eine Berechnung an Eingangssignalen von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 verarbeitet/durchführt. Auf der Basis der Differenz bei den jeweiligen Eingangssignalen von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 bestimmt die Steuereinheit 50 den Zustand, in welchem das Lenkungsteil 110 gerade gegriffen wird.

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-204884 und der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-204884 ist hierin durch Bezugnahme enthalten.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners.
Stand der Technik
Es ist ein Herzschlagschwankungs-Erfassungssystem als eine Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß dem Stand der Technik bekannt (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Das im Patentdokument 1 offenbarte Herzschlagschwankungs-Erfassungssystem enthält zwei Elektroden, die an einem Lenkrad angeordnet sind, um eine elektrokardiographische Wellenform eines Bedieners zu erfassen, der das Lenkrad greift, eine Einrichtung zum Analysieren der Schwankung des Herzschlags durch Durchführen einer Analyse im Zeitbereich basierend auf der durch die Elektroden erfassten elektrokardiographischen Wellenform des Bedieners und eine Einrichtung zum Benachrichtigen gemäß dem Analyseergebnis.
Gemäß dem Patentdokument 1 zeigt die Benachrichtigungsverarbeitungseinheit, basierend auf dem durch die Herzschlagintervallerfassungs-Verarbeitungseinheit berechneten Ausmaß einer Schwankung, eine Alarmnachricht auf der Anzeige-/Bedienungseinheit an, erzeugt einen Alarmton über die Audioausgabeeinheit und schaltet das Licht bzw. die Fahrzeugscheinwerfer oder ein oder lässt es bzw. sie blinken, wie es nötig ist. Dies ermöglicht dem/der Bediener/Bedienerin zu erkennen, dass er/sie sich schläfrig fühlt, und dass Bediener/Bedienerinnen in Bezug auf entgegenkommende Fahrzeuge oder nachfolgende Fahrzeuge alarmiert werden. Weiterhin ist sie derart beschrieben, dass sie den Bediener/die Bedienerin aus der Schläfrigkeit durch Vibrieren der Vibrationseinheit, wie es nötig ist, wecken kann. Daher ist beschrieben, dass Autounfälle durch Erfassen von Information über einen physikalischen Zustand verhindert werden, die einen Zustand des ein Fahrzeug fahrenden Bedieners anzeigt und den Bediener informiert.
Literatu rstellenliste
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2008/196194 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Während das im Patentdokument 1 offenbarte Harzschlagschwankungs-Erfassungssystem die autonome Nervenfunktion des Bedieners periodisch überwachen kann, hat es ein Problem, dass es eine temporäre Synkope oder Konvulsion nicht genau bestimmen kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners zur Verfügung zu stellen, die den Zustand eines Bedieners (Körperhaltung beim Fahren, Schläfrigkeit, Unfähigkeit zu fahren) zuverlässig erfassen kann.
Lösung für das Problem
Die vorliegende Erfindung stellt als ein Ausführungsform eine Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß folgenden [1] bis [6] zur Verfügung.

[1] Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners, wobei die Vorrichtung folgendes enthält: eine erste Schwingungs-Erfassungseinheit, die auf einer Fahrzeugseite installiert ist und konfiguriert ist, um eine Schwingung zu erfassen, ein zweite Schwingungs-Erfassungseinheit, die an einem Lenkungsteil des Fahrzeugs installiert ist und konfiguriert ist, um eine Schwingung zu erfassen, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um Eingangssignale von der ersten Schwingungs-Erfassungseinheit und der zweiten Schwingungs-Erfassungseinheit zu verarbeiten und zu berechnen, wobei die Steuerung einen Greifzustand des Lenkungsteils basierend auf einer Differenz zwischen den jeweiligen Eingangssignalen der ersten Schwingungs-Erfassungseinheit und der zweiten Schwingungs-Erfassungseinheit bestimmt.
[2] Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach obigem [1], wobei die Steuerung eines schnelle Fouriertransformation (FFT) an den Eingangssignalen von der ersten Schwingungs-Erfassungseinheit und der zweiten Schwingungs-Erfassungseinheit durchführt, um sie in Signale auf einer Frequenzachse umzuwandeln, und Spitzen von Signalen auf dieser Frequenzachse erfasst, um einen Zustand einen Greifens des Lenkungsteils zu bestimmen.
[3] Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach obigem [1] oder [2], wobei die Steuerung bestimmt, ob der Lenkungsteil in einem Freien Zustand ist, in welchem der Lenkungsteil nicht gegriffen ist, einem Schwachen Zustand, in welchem der Lenkungsteil sanft gegriffen ist, oder einem Starken Zustand, in welchem der Lenkungsteil stark gegriffen ist.
[4] Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach obigem [3], wobei in einem Fall, in welchem die Differenz größer als ein erster Schwellenwert ist, bestimmt wird, dass er im Freien Zustand ist, in einem Fall, in welchem die Differenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, bestimmt wird, dass er im Starken Zustand ist, und in einem Fall, in welchem die Differenz nicht größer als der erste Schwellenwert ist und nicht kleiner als der zweite Schwellenwert ist, bestimmt wird, dass er im Schwachen Zustand ist.
[5] Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach einem von obigen [1] bis [4], wobei die erste Schwingungs-Erfassungseinheit an einer Lenksäule installiert ist, die konfiguriert ist, um den Lenkungsteil zu tragen.
[6] Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach einem von obigen [1] bis [5], wobei die Lenksäule eine Erregungseinheit enthält. Vorteilhafte Effekte der Erfindung

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners zur Verfügung zu stellen, die den Zustand des Bedieners (Körperhaltung beim Fahren, Schläfrigkeit, Unfähigkeit zu fahren) zuverlässig erfassen kann.
Figurenliste

1 ist eine Gesamtansicht, die ein Anordnungsbeispiel von Komponenten einer Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
3 stellt bei der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung von oben eine Fahrzeugschwingungswellenform (Erfassungswert a1) von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit und eine Lenkungsschwingungswellenform (Erfassungswert a2) von einer Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 dar.
4 ist eine erklärende graphische Darstellung, die Verarbeitungsschritte von einer Schwingungsmessung zu einer Zustandsbestimmung bei der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
5 ist eine Kurve, die Frequenzkennlinien darstellt, die jede der Amplituden A auf der Frequenzachse im Fahrzeugschwingungszustand, dem Freien Zustand, dem Schwachen Zustand und dem Starken Zustand der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung, anzeigt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das Operationen der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Beschreibung einer Ausführungsform
Erste Ausführungsform der Erfindung
1 ist eine graphische Darstellung einer Gesamtkonfiguration, die ein Beispiel einer Anordnung von Komponenten einer Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. 2 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration, das eine Konfiguration der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt. Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend als eine Konfiguration beschrieben werden, bei welcher eine Erregungseinheit 30 an einer Lenksäule 120 installiert ist.
Eine Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung enthält eine Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10, die als eine erste Schwingungs-Erfassungseinheit dient, die an einem Fahrzeug 100 als der Fahrzeugseite installiert ist und konfiguriert ist, um eine Schwingung zu erfassen; eine Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20, die als ein zweite Schwingungs-Erfassungseinheit dient, die am Lenkungsteil 110 des Fahrzeugs 100 installiert ist und konfiguriert ist, um eine Schwingung zu erfassen; und eine Steuerung 50, die konfiguriert ist, um Eingangssignale von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 zu verarbeiten und zu berechnen, wobei die Steuerung 50 einen Greifzustand des Lenkungsteils 110 basierend auf einer Differenz zwischen den jeweiligen Eingangssignalen der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und des Lenkungsteils 110 bestimmt. Die Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 ist an einer Lenksäule 120 des Fahrzeugs 100 installiert und die Erregungseinheit 30 ist an der Lenksäule 120 installiert.
Die Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung verwendet das Auftreten einer natürlichen Schwingung (Resonanz) in dem Lenkungsteil 110 und der Lenksäule 120, wenn das Fahrzeug 100 fährt. Die Amplitude A bei der natürlichen Frequenz fo (Resonanz) variiert gemäß dem Zustand, in welchem der Bediener 200 den Lenkungsteil 110 greift. Eine Erfassung des Zustands des Bedieners 200 wird nämlich durchgeführt durch Erfassen eines Phänomens, bei welchem sich dann, wenn der Bediener 200 den Lenkungsteil 110 stark greift, die Amplitude A bei der natürlichen Frequenz fo (Resonanz) stark dämpft, und dann, wenn der Bediener 200 den Lenkungsteil 110 nicht greift, die Dämpfung der Amplitude A gering ist, und ähnliches.
Wie es in 1 dargestellt ist, ist die Lenksäule 120 an dem Fahrzeug 100 installiert. Die Lenksäule 120 trägt eine Lenkwelle 130 drehbar. Ein Lenkungsteil 110 ist an einem Endteilbereich der Lenkwelle 130 installiert.
Eine Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 ist an der Lenksäule 120 installiert. Ein Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 120 ist an dem Lenkungsteil 110 installiert. Weiterhin ist die Erregungseinheit 30 an der Lenksäule 120 installiert. Die Erregungseinheit 30 ist konfiguriert, um das Auftreten einer natürlichen Schwingung (Resonanz) des Lenkungsteils 110 und der Lenksäule 120 zu unterstützen.
In 1 wird, während eines Fahrens des Fahrzeugs 100, eine Schwingung von dem Antriebssystem und der Straßenoberfläche vom Fahrzeug 100 zu der Lenksäule 120 und dem Lenkungsteil 110 übertragen. Die Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und die Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 erfassen die Stärke und die Amplitude dieser Schwingung und der Schwingung der die durch diese Schwingung erzeugten natürlichen Schwingung (Resonanz) und der durch die Erregungseinheit 30 erzeugten Schwingung.
Wie es in 2 dargestellt ist, sind die Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10, die Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 und die Erregungseinheit 30 jeweils mit der Steuerung 50 verbunden.
Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10
Die Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 kann einen Beschleunigungssensor verwenden. Der Beschleunigungssensor ist ein interner Sensor zum Messen einer Beschleunigung. Eine Beschleunigungsmessung und eine geeignete Signalverarbeitung erlauben, dass verschiedenartige Information, wie beispielsweise eine Neigung, eine Bewegung, eine Schwingung und ein Aufprall, erhalten wird. Während es viele Typen von Beschleunigungssensoren gibt, kann hier ein Beschleunigungssensor eines mikro-elektro-mechanischen Systems (MEMS) verwendet werden, bei welchem eine MEMS-Technologie angewendet ist. Der MEMS-Beschleunigungssensor enthält einen Erfassungselementteilbereich zum Erfassen einer Beschleunigung und eine Signalverarbeitungsschaltung zum Verstärken und Einstellen eines Signals von einem Erfassungselement und zum Ausgeben des resultierenden Signals. Beispielsweise ist ein Beschleunigungssensor vom elektrostatischen Kapazitätserfassungstyp ein Sensor, der Änderungen in Bezug auf eine elektrostatische Kapazität zwischen einem sich bewegenden Teil und einem festen Teil eines Sensorelements erfasst.
Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20
Wie die Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 kann die Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 einen Beschleunigungssensor verwenden. Der Beschleunigungssensor ist ein Trägheitssensor zum Messen einer Beschleunigung. Eine Beschleunigungsmessung und eine geeignete Signalverarbeitung erlauben, dass verschiedenartige Information, wie beispielsweise eine Neigung, eine Bewegung, eine Schwingung und ein Aufprall, erhalten wird. Während es viele Typen von Beschleunigungssensoren gibt, kann hier ein Beschleunigungssensor eines mikro-elektro-mechanischen Systems (MEMS) verwendet werden, bei welchem eine MEMS-Technologie angewendet ist. Der MEMS-Beschleunigungssensor enthält einen Erfassungselementteilbereich zum Erfassen einer Beschleunigung und eine Signalverarbeitungsschaltung zum Verstärken und Einstellen eines Signals von einem Erfassungselement und zum Ausgeben des resultierenden Signals. Beispielsweise ist ein Beschleunigungssensor vom elektrostatischen Kapazitätserfassungstyp ein Sensor, der Änderungen in Bezug auf eine elektrostatische Kapazität zwischen einem sich bewegenden Teil und einem festen Teil eines Sensorelements erfasst.
Erregungseinheit 30
Die Erregungseinheit 30 ist eine Vorrichtung, die absichtliche Schwingungen verursacht, und die Erregungsvorrichtung enthält einen mechanischen Typ, einen hydraulischen Typ, einen elektrodynamischen Typ, einen piezoelektrischen Typ und ähnliches. Obwohl verschiedene Erregungsvorrichtungen verwendet werden können, kann beispielsweise eine Erregungsvorrichtung unter Verwendung eines Motors, eine Erregungsvorrichtung unter Verwendung eines magnetostriktiven Elements oder ähnliches verwendet werden. Obwohl das erzeugte Erregungssignal beliebig eingestellt werden kann, wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Impulssignal verwendet, das eine Breitband-Erregungswellenform enthält. Als Ergebnis wird die natürliche Schwingung (Resonanz) des Lenkungsteils 110 und der Lenksäule 120 erregt.
Steuerung 50
Die Steuerung 50 ist beispielsweise ein Mikrocomputer, der gebildet ist durch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die erlangte Daten gemäß gespeicherten Programmen verarbeitet, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und einen Nurlesespeicher (ROM), die Halbleiterspeicher sind, und ähnliches. Ein Programm für die Operation der Steuerung 50, ein Schwellenwert und ähnliches sind beispielsweise im ROM gespeichert. Der RAM wird als ein Speicherbereich verwendet, der beispielsweise Berechnungsergebnisse und ähnliches speichert.
Die Steuerung 50 enthält eine Bestimmungseinheit 51 zum Erfassen eines Zustands des Bedieners 200 gemäß dem gespeicherten Programm. Ebenso sind A₁ und A₂ , die Kriterien einer Zustandserfassung als Schwellenwerte 52 sind, im ROM in einem Zustand gespeichert, auf den Bezug genommen werden kann, wie es geeignet ist.
Ein Erfassungswert a1 einer Fahrzeugschwingung wird von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 zur Steuerung 50 eingegeben. Ein Erfassungswert a2 einer Lenkungsschwingung wird von der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 zur Steuerung 50 eingegeben. Zusätzlich wird das Erregungssignal Sd von der Steuerung 50 zur Erregungseinheit 30 ausgegeben.
Schwingungswellenform und Signalverarbeitung
3 stellt bei der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung von oben eine Fahrzeugschwingungswellenform (Erfassungswert a1) von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit und die Lenkungsschwingungswellenform (Erfassungswert a2) von der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 dar. Die Lenkungsschwingungswellenform (Erfassungswert a2) ist ein Zustand eines Greifens des Bedieners an dem Lenkungsteil 110, nämlich eine Freie Wellenform für einen nicht gegriffenen Freien Zustand, eine Schwache Wellenform für ein sanftes Greifen und eine Starke Wellenform für ein starkes Greifen.
Die Steuerung 50 verarbeitet das in 3 dargestellte Schwingungswellenformsignal, um den Greifzustand des Lenkungsteils 110 zu bestimmen. 4 ist eine graphische Darstellung, die Verarbeitungsschritte von einer Schwingungsmessung zu einer Zustandsbestimmung bei der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Wie es in 4 dargestellt ist, werden die Fahrzeugschwingungswellenform (Erfassungswert a1) von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und die Lenkungsschwingungswellenform (Erfassungswert a2) von der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 zuerst durch eine schnelle Fouriertransformation (FFT) in Signale auf der Frequenzachse umgewandelt. Die Amplitude A (vertikale Achse) wird berechnet als eine Differenz zwischen jeweils dem Erfassungswert a1 und dem Erfassungswert a2. Die Steuerung 50 führt eine Spitzenerfassung basierend auf dem Berechnungsergebnis durch und bestimmt den Greifzustand des Lenkungsteils 110 durch den Bediener basierend auf einer Pegelbestimmung.
5 ist eine Kurve, die Frequenzkennlinien darstellt, die jede der Amplituden A auf der Frequenzachse in dem Fahrzeugschwingungszustand, dem Freien Zustand, dem Schwachen Zustand und dem Starken Zustand der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß der Ausführungsform der Erfindung anzeigen. Die Amplitude A ist ein Wert, der auf der Differenz zwischen dem Erfassungswert a1 und dem Erfassungswert a2 basiert.
Wie es in 5 dargestellt ist, tritt die natürliche Schwingung (Resonanz) des Lenkungsteils 110 und der Lenksäule 120 bei der natürlichen Frequenz fo auf. In 5 wird ein Spektrum, das eine große Amplitude bei der natürlichen Frequenz f₀ darstellt, bei der Schwingung 300 aufgrund einer Schwingung von dem Antriebssystem oder der Straßenoberfläche erfasst. Dies erfolgt aufgrund der natürlichen Schwingung (Resonanz) des Lenkungsteils 110 und der Lenksäule 120 und wird basierend auf der Differenz zwischen dem Erfassungswert a1 und dem Erfassungswert a2 erzeugt.
In 5 zeigt die Schwingungsspitze P₁ ein Spektrum für den Freien Zustand an, wenn der Bediener den Lenkungsteil 110 nicht greift. Beim Schwachen Zustand, bei welchem der Bediener den Lenkungsteil 110 sanft greift, ist die Resonanz leicht gedämpft, um eine Schwingungsspitze P₂ zu erhalten. Beim Starken Zustand, bei welchem der Bediener den Lenkungsteil 110 stark greift, ist die Resonanz weiter gedämpft, um eine Schwingungsspitze P₃ zu erhalten.
Es ist zu beachten, dass es, wie es in 5 dargestellt ist, da die Schwingung 300 aufgrund einer Schwingung von dem Antriebssystem oder der Straßenoberfläche als Rauschen wirkt, vorzuziehen ist, dass ein Band unterhalb einer Frequenz f₁ , die niedriger als die natürliche Frequenz fo ist, erhalten durch eine Berechnung im Voraus, durch ein Filter ausgeschnitten wird.
Weiterhin ist es deshalb, weil die Frequenzen der natürlichen Schwingungen der Schwingungsspitzen P₁ , P₂ und P₃ durch den Greifzustand des Lenkungsteils 110 etwas verschoben sind, vorzuziehen, dass ein Pegel A mittels einer Spitzenerfassung (Spitzenhalt bzw. Spitzenverweilzeit) erfasst wird.
Greifzustands-Bestimmungsoperation
6 ist ein Ablaufdiagramm, das Operationen der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Hierin nachfolgend werden die Operationen der Erfassung eines Zustands eines Fahrzeugbedieners gemäß diesem Ablaufdiagramm beschrieben werden.
Wenn die Operation der Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners startet, führt die Erregungseinheit 30 eine Erregungsoperation durch (Schritt 1). Die Erregungseinheit 30 legt durch Erregen der Lenksäule 120 mit dem Impulssignal eine Schwingung an den Lenkungsteil 110 und die Lenksäule 120 an. Als Ergebnis wird die natürliche Schwingung (Resonanz) des Lenkungsteils 110 und der Lenksäule 120 erregt. Es ist zu beachten, dass die Zeitgabe der Erregung derart bestimmt werden kann, dass sie zu der Zeitgabe einer Signalerlangung durch die Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und die Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 passt bzw. mit ihr übereinstimmt.
Als nächstes führt die Steuerung 50 eine Schwingungserfassung durch Erhalten des Erfassungswerts a1 einer Fahrzeugschwingung von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 durch (Schritt 2).
Zusätzlich führt die Steuerung 50 eine Schwingungserfassung durch Erhalten des Erfassungswerts a2 einer Fahrzeugschwingung von der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 durch (Schritt 3).
Das Erlangen der Erfassungswerte a1 und a2 einer Fahrzeugschwingung im Schritt 2 und im Schritt 3 kann im Fall einer 2-Kanaleingabe, wie es in 2 dargestellt ist, parallel ausgeführt werden.
Die Steuerung 50 führt eine in 4 dargestellte Signalverarbeitung (FFT; Spitzenerfassung) durch (Schritt 4).
Die Steuerung 50 bestimmt, ob die Differenz A basierend auf dem Erfassungswert a1 von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und dem Erfassungswert a2 von der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 folgendes erfüllt: A > A₁ (Schritt 5). Wenn A > A₁ wahr ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 6 (Schritt 5: Ja); wenn A > A₁ nicht wahr ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 7 (Schritt 5: Nein).
Es ist zu beachten, dass A₁ ein Schwellenwert einer Amplitude zum Bestimmen von entweder dem Freien Zustand oder dem Schwachen Zustand ist. Weiterhin ist später beschriebenes A₂ ein Schwellenwert einer Amplitude zum Bestimmen von entweder dem Schwachen Zustand oder dem Starken Zustand. Die Amplituden-Schwellenwerte sind so eingestellt, dass A₁ > A₂ gilt. Die Schwellenwerte A₁ und A₂ sind nämlich eingestellt, um zu erlauben, dass der Zustand als folgendes bestimmt wird: der Freie Zustand, wenn die Amplitudendifferenz A größer als A₁ ist, der Schwache Zustand, wenn die Amplitudendifferenz A im Bereich von A₁ bis A₂ ist und der Starke Zustand, wenn die Amplitudendifferenz A kleiner als A₂ ist.
Die Steuerung 50 kann bestimmen, dass der Bediener in einem Freien Zustand ist, in welchem der Bediener den Lenkungsteil 110 nicht greift, da die Amplitudendifferenz A folgendes erfüllt: A > A₁, und zwar gemäß der Bestimmungseinheit 51 (Schritt 6).
Die Steuerung 50 bestimmt, ob die Differenz A basierend auf dem Erfassungswert a1 von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und dem Erfassungswert a2 von der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 folgendes erfüllt: A < A₂ (Schritt 7). Wenn A < A₂ wahr ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 8.(Schritt 7: Ja), und wenn A < A₂ nicht wahr ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 9 (Schritt 7: Nein).
Die Steuerung 50 bestimmt, dass der Bediener im Starken Zustand ist, in welchem der Bediener den Lenkungsteil 110 stark greift, da die Differenz A bezüglich der Amplitude folgendes erfüllt: A < A₂, und zwar gemäß der Bestimmungseinheit 51 (Schritt 8).
Die Steuerung 50 kann bestimmen, dass der Bediener im Schwachen Zustand ist, in welchem der Bediener den Lenkungsteil 110 sanft greift, da die Differenz bezüglich der Amplitude nicht größer als A₁ und nicht kleiner als A₂ ist, und zwar gemäß der Bestimmungseinheit 51 (Schritt 9).
Die obige Reihe von Operationen kann zum Schritt 1 zurückkehren und kann wiederholt ausgeführt werden. Eine Erfassung des Zustands des Bedieners 200 kann dadurch erreicht werden, dass festgestellt wird, ob der Bediener im Freien Zustand ist, in welchem der Lenkungsteil 110 nicht gegriffen ist, im Starken Zustand, in welchem der Lenkungsteil 110 stark gegriffen ist, oder im Schwachen Zustand, in welchem der Lenkungsteil 110 sanft gegriffen ist. Weiterhin kann eine zuverlässige Erfassung des Zustands des Bedieners (Körperhaltung beim Fahren, Schläfrigkeit, Unfähigkeit zu fahren) basierend auf dem Erfassungsergebnis des Freien Zustands, des Starken Zustands oder des Schwachen Zustands erreicht werden.
Zweite Ausführungsform der Erfindung
Bei der bei der ersten Ausführungsform dargestellten Konfiguration ist die Erregungseinheit 30 solange nicht unverzichtbar, wie die Zustandserfassung des Fahrzeugbedieners auf die Zeitspanne beschränkt ist, zu welcher das Fahrzeug bedient wird. Während das Fahrzeug fährt werden der Lenkungsteil 110 und die Lenksäule 120 durch eine Schwingung von dem Antriebssystem und der Straßenoberfläche erregt. Als Ergebnis sind der Lenkungsteil 110 und die Lenksäule 120 bei der natürlichen Frequenz in Resonanz. Daher kann die Spitze bei der natürlichen Frequenz fo in dem Frequenzkennliniendiagramm in 5 erfasst werden.
Demgemäß kann sie selbst bei der zweiten Ausführungsform, die konfiguriert ist ohne die in 1 und 2 dargestellte Erregungseinheit 30 und unter Weglassung einer Erregungsschwingung durch die Erregungseinheit 30 im Schritt 1, wie er in 6 beschrieben ist, arbeiten, um den Zustand des Fahrzeugbedieners gleich wie bei der ersten Ausführungsform zu erfassen.
Effekt der Ausführungsform der Erfindung

(1) Eine Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners 1 gemäß einer Ausführungsform enthält eine Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10, die als eine an einem Fahrzeug 100 installierte erste Schwingungs-Erfassungseinheit dient, die auf der Fahrzeugseite ist, und die konfiguriert ist, um eine Schwingung zu erfassen; eine Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20, die als eine an dem Lenkungsteil 110 des Fahrzeugs 100 installierte zweite Schwingungs-Erfassungseinheit dient und die konfiguriert ist, um eine Schwingung zu erfassen; und eine Steuerung 50, die konfiguriert ist, um Eingangssignale von der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und der Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit 20 zu verarbeiten und zu berechnen, wobei die Steuerung 50 einen Greifzustand des Lenkungsteils 110 basierend auf einer Differenz zwischen den jeweiligen Eingangssignalen der Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit 10 und des Lenkungsteils 110 bestimmt. Eine Erfassung des Zustands des Bedieners 200 kann dadurch erreicht werden, das bestimmt wird, ob der Bediener im Freien Zustand ist, in welchem der Lenkungsteil 110 nicht gegriffen ist, im Starken Zustand, in welchem der Lenkungsteil 110 stark gegriffen ist, oder im Schwachen Zustand, in welchem der Lenkungsteil 110 sanft gegriffen ist.
(2) Basierend auf den Erfassungsergebnissen des Freien Zustands, des Starken Zustands und des Schwachen Zustands, die oben dargestellt sind, kann die Steuerung 50 den Zustand des Bedieners (Körperhaltung beim Fahren, Schläfrigkeit, Unfähigkeit zu fahren) vermuten. Es wird möglich sein, dieses als Warnung für ein sicheres Fahren und automatisches Stoppen anzuwenden. Da die Steuerung 50 die Erfassungsergebnisse des Freien Zustands, des Starken Zustands und des Schwachen Zustands zu der Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs oder ähnlichem ausgeben kann, kann auf der Seite der Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs basierend auf dem Erfassungsergebnis des Freien Zustands, des Starken Zustands oder des Schwachen Zustands verschiedenartiges an Vermutung, Bestimmung und ähnlichem durchgeführt werden.
(3) Bei der ersten Ausführungsform, die die Erregungseinheit 30 enthält, kann deshalb, weil der Lenkungsteil 110 und die Lenksäule 120 durch das Impulssignal erregt werden, das eine Breitband-Erregungswellenform enthält, eine Erregung der natürlichen Schwingung (Resonanz) des Lenkungsteils 110 und der Lenksäule 120 zuverlässig durchgeführt werden.
(4) Selbst bei der Konfiguration der zweiten Ausführungsform, die die Erregungseinheit 30 nicht enthält, kann die Spitze bei der natürlichen Frequenz f₀ erfasst werden, da der Lenkungsteil 110 und die Lenksäule 120 durch Schwingungen von dem Antriebssystem und der Straßenoberfläche erregt werden. Daher kann eine Operation, um den Zustand des Fahrzeugbedieners zu erfassen, mit einer einfachen Konfiguration durchgeführt werden.

Die Ausführungsformen der Erfindung sind oben beschrieben worden, jedoch sind diese Ausführungsformen lediglich Beispiele und die Erfindung gemäß den Ansprüchen ist nicht darauf zu beschränken. Diese neuen Ausführungsformen können in verschiedenen anderen Formen implementiert werden, und verschiedene Weglassungen, Substitutionen, Änderungen und ähnliches können durchgeführt werden, ohne vom Sinngehalt und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich sind nicht alle Kombinationen der bei dieser Ausführungsform beschriebenen Merkmale nötig, um das Problem der Erfindung zu lösen. Weiterhin sind diese Ausführungsformen innerhalb des Sinngehalts und Schutzumfangs der Erfindung und auch innerhalb der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung und dem Schutzumfang von Äquivalenten davon enthalten.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeugschwingungs-Erfassungseinheit
20: Lenkungsschwingungs-Erfassungseinheit
30: Erregungseinheit
50: Steuerung
100: Fahrzeug
110: Lenkungsteil
120: Lenksäule

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016204884 [0001]
JP 2016204884 A [0001]
JP 2008196194 A [0006]

Claims

Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine erste Schwingungs-Erfassungseinheit, die auf einer Fahrzeugseite installiert ist und konfiguriert ist, um eine Schwingung zu erfassen; eine zweite Schwingungs-Erfassungseinheit, die an einem Lenkungsteil des Fahrzeugs installiert ist und konfiguriert ist, um eine Schwingung zu erfassen; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um Eingangssignale von der ersten Schwingungs-Erfassungseinheit und der zweiten Schwingungs-Erfassungseinheit zu verarbeiten und zu berechnen, wobei die Steuerung einen Greifzustand des Lenkungsteils basierend auf einer Differenz zwischen den jeweiligen Eingangssignalen der ersten Schwingungs-Erfassungseinheit und der zweiten Schwingungs-Erfassungseinheit bestimmt.
Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eine schnelle Fouriertransformation (FFT) an den Eingangssignalen von der ersten Schwingungs-Erfassungseinheit und der zweiten Schwingungs-Erfassungseinheit durchführt, um sie in Signale auf einer Frequenzachse umzuwandeln, und Spitzen von Signalen auf der Frequenzachse erfasst, um einen Zustand einen Greifens des Lenkungsteils zu bestimmen.
Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung bestimmt, ob der Zustand eines Greifens des Lenkungsteils in einem Freien Zustand ist, in welchem der Lenkungsteil nicht gegriffen ist, in einem Schwachen Zustand, in welchem der Lenkungsteil sanft gegriffen ist, oder in einem Starken Zustand, in welchem der Lenkungsteil stark gegriffen ist.
Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach Anspruch 3, wobei die Steuerung den Zustand als den Freien Zustand bestimmt, wenn die Differenz größer als ein erster Schwellenwert ist, als den Starken Zustand, wenn die Differenz kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, und als den Schwachen Zustand, wenn die Differenz nicht größer als der erste Schwellenwert und nicht kleiner als der zweite Schwellenwert ist.
Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schwingungs-Erfassungseinheit an einer Lenksäule installiert ist, die den Lenkungsteil trägt.
Vorrichtung zum Erfassen eines Zustands eines Fahrzeugbedieners nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lenksäule eine Erregungseinheit umfasst.