JP2010013061A - 運転者状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の状態を高精度に推定する運転者状態推定装置を提供することを課題とする。
【解決手段】運転者の状態を推定する運転者状態推定装置１であって、運転者のクラッチ操作を検出するクラッチ操作検出手段４と、車両の速度変化情報を検出する速度変化情報検出手段２，３，５と、運転者によるクラッチ操作時における速度変化情報検出手段で検出した車両の速度変化情報の検出値と車両の速度変化情報の平常値とを比較し、当該比較結果に基づいて運転者の状態を推定する状態推定手段５とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者状態推定装置に関する。

運転支援装置などに利用するために、疲労状態、イライラ状態などの運転者の状態を推定する装置が各種提案されている。特許文献１に記載の装置では、アクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダル、ハンドルなどにそれぞれ設けられた各センサの出力を用いて、ファジィ演算によって運転者の疲労状態を推定する。
特開平５−８６６２号公報

運転者による運転操作は、運転者個々に特有の傾向があったり、また、同じ運転者でも走行環境、道路状況、路面状況などによって操作が変わる。そのため、上記の装置のように運転者による運転操作に対する検出値を利用して運転者の状態を推定する場合、単純に操作状況だけに基づいて推定を行うと、推定精度が低下する虞がある。

そこで、本発明は、運転者の状態を高精度に推定する運転者状態推定装置を提供することを課題とする。

本発明に係る運転者状態推定装置は、運転者の状態を推定する運転者状態推定装置であって、運転者のクラッチ操作を検出するクラッチ操作検出手段と、車両の速度変化情報を検出する速度変化情報検出手段と、運転者によるクラッチ操作時における速度変化情報検出手段で検出した車両の速度変化情報の検出値と車両の速度変化情報の平常値とを比較し、当該比較結果に基づいて運転者の状態を推定する状態推定手段とを備えることを特徴とする。

この運転者状態推定装置では、クラッチ操作検出手段により運転者のクラッチ操作を検出するとともに、速度変化情報検出手段により車両の速度変化情報（例えば、車速の変化情報、前後加速度の変化情報）を検出する。クラッチペダルが踏み込まれてクラッチが切断状態のときには転がり抵抗や空気抵抗などによって車速が低下する（減速側に前後加速度が変化する）。また、運転者は、平常時と異なる状態になると、クラッチ操作において平常時と異なる様々な変化がでる（例えば、操作が荒くなる。操作に要する時間が変化する。）。このクラッチ操作の変化によって、クラッチ操作時における車速の変化が平常時より大きくなったり、前後加速度の変化が平常時より大きくなったりする。そこで、運転者状態推定装置では、状態推定手段により運転者によるクラッチ操作時（クラッチ踏み込み開始時から踏み込み終了時までの間）における車両の速度変化情報の検出値と平常値とを比較し、この比較結果に基づいて運転者の状態を推定する。このように、運転者状態推定装置では、クラッチ操作の変化に応じて現れる車両挙動の変化に着目し、クラッチ操作時の車両の速度変化情報に基づいて運転者の状態を推定することにより、運転者の状態を高精度に推定することができる。

なお、推定する運転者の状態は、平常状態と異なる状態であり、例えば、疲労状態、イライラ状態である。車両の速度変化情報の平常値は、運転者個々のデータから取得された運転者固有の値でもよいし、多数の運転者のデータから取得された一般的な運転者の値でもよいし、男女別、年齢別、職業別などの種別の平均的な値でもよい。

本発明の上記運転者状態推定装置では、運転者によるクラッチ操作時における速度変化情報検出手段で検出した車両の速度変化情報の検出値を蓄積し、当該蓄積した過去の速度変化情報の検出値から車両の速度変化情報の平常値を取得する平常値取得手段を備える構成としてもよい。

この運転者状態推定装置では、平常値取得手段により運転者によるクラッチ操作時に検出された車両の速度変化情報の検出値を蓄積し、その蓄積した過去の速度変化情報の検出値から車両の速度変化情報の平常値を求める。そして、運転者状態推定装置では、状態推定手段により運転者によるクラッチ操作時における車両の速度変化情報の検出値とその運転者固有の平常値とを比較し、この比較結果に基づいて運転者の状態を推定する。このように、運転者状態推定装置では、運転者個々の過去のデータから運転者固有の平常値を生成することにより、運転者個々のクラッチ操作の傾向に応じて運転者の状態をより高精度に推定することができる。

本発明の上記運転者状態推定装置では、速度変化情報は、車両の前後加速度の変化情報であると好適である。

この運転者状態推定装置では、速度変化情報取得手段により車両の前後加速度を検出し、状態推定手段により運転者によるクラッチ操作時における車両の前後加速度の変化の検出値と平常値とを比較し、この比較結果に基づいて運転者の状態を推定する。このように、運転者状態推定装置では、クラッチ操作に応じて運転者特有の傾向が現れ易い前後加速度の変化に基づいて運転者の状態を推定することにより、運転者の状態をより高精度に推定することができる。

本発明は、クラッチ操作に応じて現れる車両の速度変化情報に基づいて運転者の状態を推定することにより、運転者の状態を高精度に推定することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る運転者状態推定装置の実施の形態を説明する。

本実施の形態では、本発明に係る運転者状態推定装置を、マニュアル車両に搭載され、運転者の状態（平常状態ｏｒ疲労状態）を推定する運転者状態推定装置に適用する。本実施の形態に係る運転者状態推定装置は、クラッチ操作時における車両挙動の変化に基づいて運転者の状態を推定し、その推定した運転者の状態を各種運転者支援装置などに提供する。

図１〜図３を参照して、本実施の形態に係る運転者状態推定装置１について説明する。図１は、本実施の形態に係る運転者状態推定装置の構成図である。図２は、クラッチ操作時の車両挙動の変化の一例であり、（ａ）が前後加速度の時間変化であり、（ｂ）が車速の時間変化のであり、（ｃ）がクラッチ状態の時間変化である。図３は、クラッチ操作時の前後加速度の時間変化の他の例である。

運転者状態推定装置１は、クラッチ操作時における車速の変化及び前後加速度の変化の検出値と平常値とを比較し、その比較結果に基づいて運転者が疲労状態か否かを判定する。特に、運転者状態推定装置１では、運転者個々の推定精度を向上させるために、クラッチ操作時における車速の変化及び前後加速度の変化の過去の検出値を蓄積し、蓄積した検出値を用いて平常値を生成する。そのために、運転者状態推定装置１は、車速センサ２、前後加速度センサ３、クラッチスイッチ４及びＥＣＵ[Electronic Control Unit]５を備えている。

なお、本実施の形態では、車速センサ２、前後加速度センサ３及びＥＣＵ５における車両挙動データ検出機能が特許請求の範囲に記載する速度変化情報検出手段に相当し、クラッチスイッチ４が特許請求の範囲に記載するクラッチ操作検出手段に相当し、ＥＣＵ５における状態判定機能及び平常値生成機能が特許請求の範囲に記載する状態推定手段及び平常値取得手段に相当する。

車速センサ２は、自車両の車速を検出するセンサである。車速センサ２では、車速を検出し、その検出した車速を示す車速信号をＥＣＵ５に送信する。

前後加速度センサ３は、車体の前後方向の加速度を検出するセンサである。前後加速度センサ３では、前後加速度を検出し、その検出した前後加速度を示す前後加速度信号をＥＣＵ５に送信する。なお、前後加速度は、プラス値／マイナス値で表され、プラス値が前方向への加速度であり、マイナス値が後方向への加速度（すなわち、減速度）である。

クラッチスイッチ４は、クラッチ状態（クラッチペダルが踏み込まれているか否か）を検出するセンサである。クラッチスイッチ４では、クラッチ状態を検出し、その検出したクラッチ状態を示すクラッチ状態信号をＥＣＵ５に送信する。

なお、クラッチペダルが踏み込まれている状態は、クラッチが切れている状態であり、以下で「断中」と記載する。クラッチペダルが踏み込まれていない状態は、クラッチが繋がっている状態であり、以下で「接続中」と記載する。クラッチペダルが踏み込まれていない状態から踏み込まれたときに、クラッチが切れ、以下で「断時」と記載とする。クラッチペダルが踏み込まれている状態から戻されたときに、クラッチが繋がり、以下で「接続時」と記載する。クラッチスイッチ４で検出するクラッチ状態は、クラッチペダルが踏み込まれている場合が「接続」であり、踏み込まれていない場合が「断」である。

ここで、クラッチ操作時の車速及び前後加速度の変化について説明する。図２に示すように、クラッチが断中ΔＴはエンジンからの駆動力が駆動輪に伝達されないので、車両は転がり抵抗や空気抵抗によって減速する。クラッチ操作には運転者個々に特有の傾向（例えば、クラッチ操作が素早い、クラッチ操作が遅い、半クラッチ状態が長い）があるので、運転者が平常状態のときのクラッチ操作における前後加速度の時間変化ＧＸ１や車速の時間変化ＳＰ１も運転者個々に特徴がある。そのため、平常状態のときの前後加速度の変化量ａｖｅ＿ｄＧＸや車速の変化量ａｖｅ＿ｄＳＰも運転者個々に特有の量となる。

さらに、運転者が疲労してくると、平常状態のときのクラッチ操作の傾向と異なる傾向（例えば、平常状態のときよりも操作時間が長くなる、荒っぽくなる）が現れ、シフトチェンジに要する時間が長くなったり、車両の前後方向のショックが大きくなったりする。そのため、運転者が疲労状態のときのクラッチ操作における前後加速度の時間変化ＧＸ２や車速の時間変化ＳＰ２も平常状態のときとは異なり、前後加速度の変化量ΔＧＸや車速の変化量ΔＳＰも平常状態のときと異なる場合が多々ある。その結果、平常状態のときの前後加速度の変化量ａｖｅ＿ｄＧＸと疲労状態のときの前後加速度の変化量ΔＧＸとに乖離ＤＧＸが生じたり、平常状態のときの車速の変化量ａｖｅ＿ｄＳＰと疲労状態のときの車速の変化量ΔＳＰとに乖離ＤＳＰが生じる。

図２（ａ）に示す例では、クラッチ操作における前後加速度の時間変化ＧＸ１，ＧＸ２は、減速度（マイナス側の前後加速度）が増加し、その増加した減速度がクラッチが切れる直前の加速度（例えば、加速度が０）に戻る。しかし、運転者が半クラッチ状態のときにアクセルを大きく吹かすなどした場合、図３に示すように、クラッチ操作における前後加速度の時間変化ＧＸ３は、減速度が増加した後にプラス側の加速度が増加し、その増加した加速度がクラッチが切れる直前の加速度に戻る場合もある。このように、クラッチが切れる直前の加速度に対して、マイナス側の前後加速度の変化量ΔｍＧＸとプラス側の前後加速度の変化量ΔｐＧＸの両側に前後加速度が発生する場合がある。

ＥＣＵ５は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[ReadOnly Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなり、運転者状態推定装置１を統括制御する。ＥＣＵ５では、ＲＯＭに格納されるアプリケーションプログラムがＲＡＭにロードされ、ＣＰＵで実行されることによって車両挙動データ検出機能、平常値生成機能、状態判定機能が構成される。

車両挙動データ検出機能について説明する。車両挙動データ検出機能では、車両走行中に運転者がクラッチ操作を行う毎に、クラッチ操作時の車両挙動データとして、クラッチ操作の断時と接続時との車速差ΔＳＰとクラッチ操作中（断時〜接続時）の最大側加速度差ΔｐＧＸと最小側加速度差ΔｍＧＸを検出する。ここでは、クラッチ操作中の車速の低下量などを検出するので、車両がある程度の車速で走行していることが前提となる。したがって、車両発進時などのクラッチ操作は除外される。なお、以下で用いるクラッチ状態フラグＦは、クラッチ断中がＯＮであり、クラッチ接続中がＯＦＦである。

具体的には、ＥＣＵ５では、車速ＳＰが低速判定閾値ｔｈ＿ｅｎａ＿ＳＰ以上であるか判定する。低速判定閾値ｔｈ＿ｅｎａ＿ＳＰは、クラッチ操作中の車速の低下量などを十分に検出可能な車速で車両が走行していることを判定するための閾値であり、実験などによって予め設定される。

車速ＳＰが低速判定閾値ｔｈ＿ｅｎａ＿ＳＰ以上と判定されている場合、クラッチ操作開始時（断時）の車両挙動データを収集するために、ＥＣＵ５では、前回のクラッチ状態ＳＷが「接続」かつ今回のクラッチ状態ＳＷが「断」になったときに、今回検出されている車速ＳＰを断時車速ｏｆｆ＿ＳＰとして記憶し、今回検出されている前後加速度ＧＸを断時加速度ｏｆｆ＿ＧＸとして記憶する。また、ＥＣＵ５では、クラッチ状態フラグＦをＯＦＦからＯＮに切り替える。

クラッチ状態フラグＦがＯＮの場合、クラッチ操作中の前後加速度データを収集するために、ＥＣＵ５では、検出されているクラッチ状態ＳＷが「断」になっている間、一定時間毎に検出されている前後加速度ＧＸの中から最大値と最小値を探索する。この最大値は、プラス側の前後加速度の最大値であるが、マイナス側の前後加速度（減速度）しか発生しない場合には０である。この最小値は、マイナス側の前後加速度の最小値（すなわち、減速度の最大値）である。そして、ＥＣＵ５では、その探索した前後加速度の最大値を断中最大加速度ｍａｘ＿ＧＸとして記憶し、その探索した前後加速度の最小値を断中最小加速度ｍｉｎ＿ＧＸとして記憶する。

クラッチ状態フラグＦがＯＮの場合、クラッチ操作終了時（接続時）の車速データを収集するために、ＥＣＵ５では、前回のクラッチ状態ＳＷが「断」かつ今回のクラッチ状態ＳＷが「接続」になったときに、今回検出されている車速ＳＰを接続時車速ｏｎ＿ＳＰとして記憶する。

クラッチ操作終了時の車速データを収集すると、クラッチ操作時の車速差ΔＳＰを検出するために、ＥＣＵ５では、記憶されている断時車速ｏｆｆ＿ＳＰと接続時車速ｏｎ＿ＳＰを用いて、式（１）により車速差ΔＳＰを算出する。

さらに、最大側加速度差ΔｐＧＸ及び最小側加速度差ΔｍＧＸを検出するために、ＥＣＵ５では、記憶されている断時加速度ｏｆｆ＿ＧＸと断中最大加速度ｍａｘ＿ＧＸを用いて式（２）により最大側加速度差ΔｐＧＸを算出するとともに、記憶されている断時加速度ｏｆｆ＿ＧＸと断中最小加速度ｍｉｎ＿ＧＸを用いて式（３）により最小側加速度差ΔｍＧＸを算出する。

クラッチ操作終了後（車両挙動データを全て収集後）、ＥＣＵ５では、記憶している断時車速ｏｆｆ＿ＳＰ、接続時ｏｎ＿ＳＰ、断時加速度ｏｆｆ＿ＧＸ、断中最大加速度ｍａｘ＿ＧＸ、断中最小加速度ｍｉｎ＿ＧＸを全て消去する。さらに、ＥＣＵ５では、クラッチ状態フラグＦをＯＮからＯＦＦに切り替える。なお、クラッチ操作中に車速ＳＰが低速判定閾値ｔｈ＿ｅｎａ＿ＳＰ未満になった場合、車両挙動データを収集できないので、記憶しているデータを全て消去するとともにクラッチ状態フラグＦもＯＮからＯＦＦに切り替え、今回のクラッチ操作の検出を中止する。

平常値生成機能について説明する。平常値生成機能では、車両挙動データ検出機能でクラッチ操作時のデータを検出する毎に、新たなデータを考慮し、平常値として平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰ、平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸ、平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸを生成する。ここでは、車両挙動データ検出機能で新たに検出されたデータが平常時のデータである場合にはその新たなデータを加味して移動平均化によって平常値を算出する。新たなデータが平常時のデータであるか否かの判定は、新たなデータと前回までに求められている平常値との偏差が所定偏差以内か否かで判定する。

具体的には、ＥＣＵ５では、今回検出された車速差ΔＳＰと前回までに求められている平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰを用いて、判定式（４）により、今回検出された車速差ΔＳＰが平常時のデータか否かを判定する。判定式（４）における平常時車速データ判定閾値ｔｈ＿ｄｅｌ＿ＳＰは、クラッチ操作時の車速差ΔＳＰが運転者が平常状態のときのデータか否かを判定するための閾値であり、実験などによって予め設定される。

今回検出された車速差ΔＳＰが平常時のデータの場合、ＥＣＵ５では、ｎ個の車速差データ｛ｄＳＰ（ｎ），ｄＳＰ（ｎ−１），・・・，ｄＳＰ（１）｝に今回検出された車速差ΔＳＰを追加するために、ｎ個の車速差データ｛ｄＳＰ（ｎ），ｄＳＰ（ｎ−１），・・・，ｄＳＰ（１）｝の書き換えを行う。つまり、ｄＳＰ（１）にΔＳＰを新たに代入し、ｉが２以上かつｎ以下のｄＳＰ（ｉ）に前回のｄＳＰ（ｉ−１）を順次代入し、前回のｄＳＰ（ｎ）を破棄する。ｎは、移動平均化を行うデータの個数（例えば、５０個、１００個）であり、平常値を求めるための十分なデータ数が設定される。そして、ＥＣＵ５では、書き換えたｎ個の車速差データ｛ｄＳＰ（ｎ），ｄＳＰ（ｎ−１），・・・，ｄＳＰ（１）｝を用いて、式（５）により平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰを算出する。

また、ＥＣＵ５では、今回検出された加速度差ΔｐＧＸ，ΔｍＧＸと前回までに求められた平常時加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸ，ａｖｅ＿ｄｍＧＸを用いて、式（６）により加速度偏差ΔＧＸを算出する。加速度偏差ΔＧＸは、最大側加速度差ΔｐＧＸと平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸとの偏差及び最小側加速度差ΔｍＧＸと平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸとの偏差の中で大きい方の偏差である。

ＥＣＵ５では、算出した加速度偏差ΔＧＸを用いて、判定式（７）により今回検出された加速度差ΔｐＧＸ，ΔｍＧＸが平常時のデータか否かを判定する。判定式（７）における平常時加速度データ判定閾値ｔｈ＿ｄｅｌ＿ＧＸは、クラッチ操作時の加速度差ΔｐＧＸ，ΔｍＧＸが運転者が平常状態のときのデータか否かを判定するための閾値であり、実験などによって予め設定される。

今回検出された加速度差ΔｐＧＸ，ΔｍＧＸが平常時のデータの場合、ＥＣＵ５では、ｎ個の最大側加速度差データ｛ｄｐＧＸ（ｎ），ｄｐＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｐＧＸ（１）｝に今回検出された最大側加速度差ΔｐＧＸを追加するために、ｎ個の最大側加速度差データ｛ｄｐＧＸ（ｎ），ｄｐＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｐＧＸ（１）｝の書き換えを行う。つまり、ｄｐＧＸ（１）にΔｐＧＸを新たに代入し、ｉが２以上かつｎ以下のｄｐＧＸ（ｉ）に前回のｄｐＧＸ（ｉ−１）を順次代入し、前回のｄｐＧＸ（ｎ）を破棄する。そして、ＥＣＵ５では、書き換えたｎ個の最大側加速度差データ｛ｄｐＧＸ（ｎ），ｄｐＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｐＧＸ（１）｝を用いて、式（８）により平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸを算出する。なお、ｎは、平常時車速差を求めるためのｎと同じ数でもよいし、異なる数でもよい。

さらに、ＥＣＵ５では、ｎ個の最小側加速度差データ｛ｄｍＧＸ（ｎ），ｄｍＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｍＧＸ（１）｝に今回検出された最小側加速度差ΔｍＧＸを追加するために、ｎ個の最小側加速度差データ｛ｄｍＧＸ（ｎ），ｄｍＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｍＧＸ（１）｝の書き換えを行う。つまり、ｄｍＧＸ（１）にΔｍＧＸを新たに代入し、ｉが２以上かつｎ以下のｄｍＧＸ（ｉ）に前回のｄｍＧＸ（ｉ−１）を順次代入し、前回のｄｍＧＸ（ｎ）を破棄する。そして、ＥＣＵ５では、書き換えたｎ個の最小側加速度差データ｛ｄｍＧＸ（ｎ），ｄｍＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｍＧＸ（１）｝を用いて、式（９）により平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸを算出する。なお、ｎは、平常時車速差を求めるためのｎと同じ数でもよいし、異なる数でもよい。

なお、車速差データや加速度差データがｎ個分収集されない間、平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰ、平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸ、平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸには、初期値がそれぞれ設定されている。この初期値は、多数の運転者のクラッチ操作時の車両挙動データから生成された一般的な運転者の平常値である。

状態判定機能について説明する。状態判定機能では、車両挙動データ検出機能でクラッチ操作時のデータを検出する毎に、新たなデータを考慮し、運転者の状態が疲労状態か平常状態かを判定する。ここでは、新たなデータと平常値との偏差が平常状態の限度以上となる回数をカウントアップするとともに限度未満となる回数をカウントダウンし、そのカウント値が閾値を超えた場合に疲労状態と判定する。

具体的には、ＥＣＵ５では、今回検出された車速差ΔＳＰと今回までに求められている平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰを用いて、判定式（１０）により、今回検出された車速差ΔＳＰが平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰから乖離しているか否かを判定する。判定式（１０）における非平常車速差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ＳＰは、クラッチ操作時の車速差ΔＳＰが平常値から明らかに乖離しているか否かを判定するための閾値であり、実験などによって予め設定される。

今回検出された車速差ΔＳＰが平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰから乖離している場合（この場合、運転者が平常状態のときのクラッチ操作でないと推測される）、ＥＣＵ５では、非平常車速差カウンタｃｎｔ＿ＳＰをインクリメントする。一方、今回検出された車速差ΔＳＰが平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰから乖離していない場合（この場合、運転者が平常状態のときのクラッチ操作と推測される）、ＥＣＵ５では、非平常車速差カウンタｃｎｔ＿ＳＰをデクリメントする。非平常車速差カウンタｃｎｔ＿ＳＰは、０以上で１づつカウントアップするカウンタであり、値が大きくなるほど運転者が平常状態でない状態（疲労状態）であることを示す。

また、ＥＣＵ５では、今回検出された最大側加速度差ΔｐＧＸと今回までに求められている平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸを用いて、判定式（１１）により、今回検出された最大側加速度差ΔｐＧＸが平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸから乖離しているか否かを判定する。判定式（１１）における非平常最大側加速度差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ｐＧＸは、クラッチ操作時の最大側加速度差ΔｐＧＸが平常値から明らかに乖離しているか否かを判定するための閾値であり、実験などによって予め設定される。

今回検出された最大側加速度差ΔｐＧＸが平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸから乖離している場合（この場合、運転者が平常状態のときのクラッチ操作でないと推測される）、ＥＣＵ５では、非平常最大側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｐＧＸをインクリメントする。一方、今回検出された最大側加速度差ΔｐＧＸが平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸから乖離していない場合（この場合、運転者が平常状態のときのクラッチ操作と推測される）、ＥＣＵ５では、非平常最大側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｐＧＸをデクリメントする。非平常最大側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｐＧＸは、０以上で１づつカウントアップするカウンタであり、値が大きくなるほど運転者が平常状態でない状態であることを示す。

また、ＥＣＵ５では、今回検出された最小側加速度差ΔｍＧＸと今回までに求められている平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸを用いて、判定式（１２）により、今回検出された最小側加速度差ΔｍＧＸが平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸから乖離しているか否かを判定する。判定式（１２）における非平常最小側加速度差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ｍＧＸは、クラッチ操作時の最小側加速度差ΔｍＧＸが平常値から明らかに乖離しているか否かを判定するための閾値であり、実験などによって予め設定される。

今回検出された最小側加速度差ΔｍＧＸが平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸから乖離している場合（この場合、運転者が平常状態のときのクラッチ操作でないと推測される）、ＥＣＵ５では、非平常最小側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｍＧＸをインクリメントする。一方、今回検出された最小側加速度差ΔｍＧＸが平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸから乖離していない場合（この場合、運転者が平常状態のときのクラッチ操作と推測される）、ＥＣＵ５では、非平常最小側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｍＧＸをデクリメントする。非平常最小側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｍＧＸは、０以上で１づつカウントアップするカウンタであり、値が大きくなるほど運転者が平常状態でない状態であることを示す。

そして、ＥＣＵ５では、３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸを用いて、判定式（１３）により、運転者が疲労状態か否かを判定する。判定式（１３）における疲労判定閾値ｔｈ＿ＦＴは、直近のｍ回分のクラッチ操作時のデータのうち平常値から乖離した回数によって確実に運転者が平常状態のときのクラッチ操作でないことを判定するための閾値であり、判定に用いる直近のクラッチ操作時のデータの数ｍを考慮して設定される。例えば、ｍが１０の場合、疲労判定閾値ｔｈ＿ＦＴを５とする。

判定式（１３）において、３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸのうちの少なくとも１つのカウント値が疲労判定閾値ｔｈ＿ＦＴを超えた場合、ＥＣＵ５では、運転者は疲労状態と判定し、運転者の状態を疲労状態に更新する。

また、ＥＣＵ５では、３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸを用いて、判定式（１４）により、運転者が平常状態か否かを判定する。

判定式（１４）において、３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸの全てのカウント値が０の場合、ＥＣＵ５では、運転者は平常状態と判定し、運転者の状態を平常状態に更新する。

なお、ＥＣＵ５では、運転者の状態の初期値として平常状態を設定している。また、ＥＣＵ５では、運転者の状態が更新されない場合には前回の状態を維持する。

図１〜図３を参照して、運転者状態推定装置１における動作について説明する。特に、ＥＣＵ５における処理について図４〜図６のフローチャートに沿って説明する。図４は、図１のＥＣＵにおける車両挙動データ検出機能の流れを示すフローチャートである。図５は、図１のＥＣＵにおける平常値生成機能の流れを示すフローチャートである。図６は、図１のＥＣＵにおける状態判定機能の流れを示すフローチャートである。

車速センサ２では、一定時間毎に、車両の車速を検出し、車速信号をＥＣＵ５に送信している。この車速信号を受信すると、ＥＣＵ５では、その車速ＳＰを時系列で記憶する。前後加速度センサ３では、一定時間毎に、車体の前後加速度を検出し、前後加速度信号をＥＣＵ５に送信している。この前後加速度信号を受信すると、ＥＣＵ５では、その前後加速度ＧＸを時系列で記憶する。クラッチスイッチ４では、一定時間毎に、クラッチ状態を検出し、クラッチ状態信号をＥＣＵ５に送信している。このクラッチ状態信号を受信すると、ＥＣＵ５では、そのクラッチ状態ＳＷを時系列で記憶する。

ＥＣＵ５では、最新（今回）の車速ＳＰ，前後加速度ＧＸ，クラッチ状態ＳＷを読み込む（Ｓ１０）。

ＥＣＵ５では、その車速ＳＰが低速判定閾値ｔｈ＿ｅｎａ＿ＳＰ以上か否かを判定する（Ｓ１１）。

Ｓ１１にて車速ＳＰが低速判定閾値ｔｈ＿ｅｎａ＿ＳＰ以上と判定した場合、ＥＣＵ５では、前回のクラッチ状態ＳＷが「接続」かつ今回のクラッチ状態ＳＷが「断」か否かを判定する（Ｓ１２）。

Ｓ１２にて前回のクラッチ状態ＳＷが「接続」かつ今回のクラッチ状態ＳＷが「断」と判定した場合（運転者がクラッチペダルを踏み込んだとき）、ＥＣＵ５では、クラッチ状態フラグＦをＯＦＦからＯＮに切り替える（Ｓ１３）。さらに、ＥＣＵ５では、今回の車速ＳＰを断時車速ｏｆｆ＿ＳＰとして記憶し、今回の前後加速度ＧＸを断時加速度ｏｆｆ＿ＧＸとして記憶し（Ｓ１４）、今回の処理を終了する。

Ｓ１２にて前回のクラッチ状態ＳＷが「接続」かつ今回のクラッチ状態ＳＷが「断」でないと判定した場合、ＥＣＵ５では、クラッチ状態フラグＦがＯＮか否かを判定する（Ｓ１５）。

Ｓ１５にてクラッチ状態フラグＦがＯＮと判定した場合、ＥＣＵ５では、前回のクラッチ状態ＳＷが断かつ今回のクラッチ状態ＳＷが接続か否かを判定する（Ｓ１６）。

Ｓ１６にて前回のクラッチ状態ＳＷが「断」かつ今回のクラッチ状態ＳＷが「接続」と判定した場合（運転者がクラッチペダルの踏み込みを戻したとき）、ＥＣＵ５では、今回の車速ＳＰを接続時車速ｏｎ＿ＳＰとして記憶する（Ｓ１７）。そして、ＥＣＵ５では、式（１）により、断時車速ｏｆｆ＿ＳＰと接続時車速ｏｎ＿ＳＰから車速差ΔＳＰを算出する（Ｓ１８）。また、ＥＣＵ５では、式（２）により、断時加速度ｏｆｆ＿ＧＸと断中最大加速度ｍａｘ＿ＧＸから最大側加速度差ΔｐＧＸを算出する（Ｓ１９）。また、ＥＣＵ５では、式（３）により、断時加速度ｏｆｆ＿ＧＸと断中最小加速度ｍｉｎ＿ＧＸから最小側加速度差ΔｍＧＸを算出する（Ｓ１９）。

Ｓ１６にて前回のクラッチ状態ＳＷが「断」かつ今回のクラッチ状態ＳＷが「接続」でないと判定した場合、ＥＣＵ５では、今回のクラッチ状態ＳＷが「断」か否かを判定する（Ｓ２０）。

Ｓ２０にて今回のクラッチ状態ＳＷが「断」と判定した場合（運転者がクラッチペダルを踏き込み中）、ＥＣＵ５では、今回の前後加速度ＧＸを含めたクラッチ断中の前後加速度ＧＸの中から断中最大加速度ｍａｘ＿ＧＸをサーチするとともに断中最小加速度ｍｉｎ＿ＧＸをサーチする（Ｓ２１）。そして、ＥＣＵ５では、今回新たに断中最大加速度ｍａｘ＿ＧＸをサーチできた場合にはその断中最大加速度ｍａｘ＿ＧＸを記憶し、今回新たに断中最小加速度ｍｉｎ＿ＧＸをサーチできた場合にはその断中最小加速度ｍｉｎ＿ＧＸを記憶し（Ｓ２２）、今回の処理を終了する。

Ｓ１１にて車速ＳＰが低速判定閾値ｔｈ＿ｅｎａ＿ＳＰ未満と判定した場合又はＳ１５にてクラッチ状態フラグがＯＦＦと判定した場合又はＳ２０にて今回のクラッチ状態ＳＷが「接続」と判定した場合、ＥＣＵ５では、記憶している断時車速ｏｆｆ＿ＳＰ、接続時車速ｏｎ＿ＳＰ、断時加速度ｏｆｆ＿ＧＸ、断中最大加速度ｍａｘ＿ＧＸ、断中最小加速度ｍｉｎ＿ＧＸを全て消去する（Ｓ２３）。さらに、ＥＣＵ５では、クラッチ状態フラグＦをＯＮからＯＦＦに書き換え（Ｓ２４）、今回の処理を終了する。

Ｓ１９の処理が終了し、今回のクラッチ操作時の車両挙動データが全て検出された場合、ＥＣＵ５では、今回検出された車速差ΔＳＰと前回までに求められた平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰとの偏差の絶対値が平常時車速データ判定閾値ｔｈ＿ｄｅｌ＿ＳＰ以下か否かを判定する（Ｓ３０）。

Ｓ３０にて偏差の絶対値が平常時車速データ判定閾値ｔｈ＿ｄｅｌ＿ＳＰ以下と判定した場合、ＥＣＵ３０では、今回検出された車速差ΔＳＰを追加するためにｎ個分の車速差データ｛ｄＳＰ（ｎ），ｄＳＰ（ｎ−１），・・・，ｄＳＰ（１）｝を順次書き換える（Ｓ３１）。そして、ＥＣＵ３０では、式（５）により、ｎ個分の車速差データ｛ｄＳＰ（ｎ），ｄＳＰ（ｎ−１），・・・，ｄＳＰ（１）｝から平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰを算出する（Ｓ３２）。

ＥＣＵ３０では、式（６）により、今回検出された加速度差ΔｐＧＸ，ΔｍＧＸと前回までに求められた平常時加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸ，ａｖｅ＿ｄｍＧＸから加速度偏差ΔＧＸを算出する（Ｓ３３）。そして、ＥＣＵ５では、加速度偏差ΔＧＸの絶対値が平常時加速度データ判定閾値ｔｈ＿ｄｅｌ＿ＧＸ以下か否かを判定する（Ｓ３４）。

Ｓ３４にて加速度偏差ΔＧＸの絶対値が平常時加速度データ判定閾値ｔｈ＿ｄｅｌ＿ＧＸ以下と判定した場合、ＥＣＵ３０では、今回検出された最大側加速度差ΔｐＧＸを追加するためにｎ個分の最大側加速度差データ｛ｄｐＧＸ（ｎ），ｄｐＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｐＧＸ（１）｝を順次書き換える（Ｓ３５）。そして、ＥＣＵ３０では、式（８）により、ｎ個分の最大側加速度差データ｛ｄｐＧＸ（ｎ），ｄｐＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｐＧＸ（１）｝から平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸを算出する（Ｓ３６）。また、ＥＣＵ３０では、今回検出された最小側加速度差ΔｍＧＸを追加するためにｎ個分の最小側加速度差データ｛ｄｍＧＸ（ｎ），ｄｍＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｍＧＸ（１）｝を順次書き換える（Ｓ３７）。そして、ＥＣＵ３０では、式（９）により、ｎ個分の最小側加速度差データ｛ｄｍＧＸ（ｎ），ｄｍＧＸ（ｎ−１），・・・，ｄｍＧＸ（１）｝から平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸを算出する（Ｓ３８）。

Ｓ３８の処理が終了し、今回のクラッチ操作時の車両挙動データに対する平常値生成処理が終了すると、ＥＣＵ５では、今回検出された車速差ΔＳＰと今回までに求められた平常時車速差ａｖｅ＿ｄＳＰとの偏差の絶対値が非平常車速差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ＳＰ以上か否かを判定する（Ｓ４０）。

Ｓ４０にて偏差の絶対値が非平常車速差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ＳＰ以上と判定した場合、ＥＣＵ５では、非平常車速差カウンタｃｎｔ＿ＳＰをインクリメントする（Ｓ４１）。一方、Ｓ４０にて偏差の絶対値が非平常車速差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ＳＰ未満と判定した場合、ＥＣＵ５では、非平常車速差カウンタｃｎｔ＿ＳＰをデクリメントする（Ｓ４２）。

また、ＥＣＵ５では、今回検出された最大側加速度差ΔｐＧＸから今回までに求められた平常時最大側加速度差ａｖｅ＿ｄｐＧＸの減算値が非平常最大側加速度差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ｐＧＸ以上か否かを判定する（Ｓ４３）。

Ｓ４３にて減算値が非平常最大側加速度差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ｐＧＸ以上と判定した場合、ＥＣＵ５では、非平常最大側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｐＧＸをインクリメントする（Ｓ４４）。一方、Ｓ４３にて減算値が非平常最大側加速度差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ｐＧＸ未満と判定した場合、ＥＣＵ５では、非平常最大側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｐＧＸをデクリメントする（Ｓ４５）。

また、ＥＣＵ５では、今回までに求められた平常時最小側加速度差ａｖｅ＿ｄｍＧＸから今回検出された最小側加速度差ΔｍＧＸの減算値が非平常最小側加速度差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ｍＧＸ以上か否かを判定する（Ｓ４６）。

Ｓ４６にて減算値が非平常最小側加速度差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ｍＧＸ以上と判定した場合、ＥＣＵ５では、非平常最小側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｍＧＸをインクリメントする（Ｓ４７）。一方、Ｓ４６にて減算値が非平常最小側加速度差判定閾値ｔｈ＿ｕｎｎｏｒｍ＿ｍＧＸ未満と判定した場合、ＥＣＵ５では、非平常最小側加速度差カウンタｃｎｔ＿ｍＧＸをデクリメントする（Ｓ４８）。

ＥＣＵ５では、３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸのうちの少なくとも１つのカウント値が疲労判定閾値ｔｈ＿ＦＴより大きいか否かを判定する（Ｓ４９）。

Ｓ４９にて３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸのうちの少なくとも１つのカウント値が疲労判定閾値ｔｈ＿ＦＴより大きいと判定した場合、ＥＣＵ５では、運転者は疲労状態と判定し（Ｓ５０）、今回の処理を終了する。

Ｓ４９にて３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸの全てのカウント値が疲労判定閾値ｔｈ＿ＦＴ未満と判定した場合、ＥＣＵ５では、３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸの全てのカウント値が０か否かを判定する（Ｓ５１）。

Ｓ５１にて３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸの全てのカウント値が０と判定した場合、ＥＣＵ５では、運転者は平常状態と判定し（Ｓ５２）、今回の処理を終了する。一方、Ｓ５１にて３つのカウンタｃｎｔ＿ＳＰ，ｃｎｔ＿ｐＧＸ，ｃｎｔ＿ｍＧＸのうちの少なくとも１つのカウント値が０でないと判定した場合、ＥＣＵ５では、前回までの運転者の状態を維持し、今回の処理を終了する。

そして、ＥＣＵ５では、推定した運転者の状態を各種運転者支援装置などに提供する。

この運転者状態推定装置１によれば、クラッチ操作に応じて現れる車速の変化及び前後加速度の変化に基づいて運転者の状態（疲労状態）を推定することにより、運転者の状態を高精度に推定することができる。また、運転者状態推定装置１では、センサ類としては車両に通常搭載されている車速センサ、前後加速度センサ、クラッチスイッチを利用するので、低コストであり、構成も簡易である。ちなみに、運転者の状態を推定するために運転者の生理情報、運転者の顔などの画像情報、運転者の音声情報などを利用する方法が各種提案されており、これらの情報を検出するための特別のセンサが必要となり、高コストとなる。

特に、運転者状態推定装置１では、運転者個々の過去のデータから運転者固有の平常値を生成することにより、運転者個々のクラッチ操作の特有の傾向に応じて運転者の状態をより高精度に推定することができる。

また、運転者状態推定装置１では、クラッチ操作に応じて運転者特有の傾向が現れ易い前後加速度の変化を用いて運転者の状態を推定することにより、運転者の状態をより高精度に推定することができる。さらに、この前後加速度の変化については、最大側（プラス側）と最小側（マイナス側）を考慮しているので、運転者特有の傾向を高精度に反映できる。

また、運転者状態推定装置１では、クラッチ操作時の検出値が平常値から乖離した回数が所定回数以上となった場合に疲労状態と判定することにより、運転者が平常状態の場合のセンサ誤差、ノイズ、運転者の操作ミスなどの様々な要因による異常な検出値による誤推定を防止でき、運転者の疲労状態をより高精度に推定できる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では運転者の疲労状態を推定する運転者状態推定装置に適用したが、イライラ状態などの他の状態（平常状態とは異なる状態）を推定する装置にも適用可能である。また、運転者状態推定装置として構成するのではなく、運転者支援装置などに運転者状態推定機能として組み込む構成としてもよい。

また、本実施の形態ではクラッチ操作時における車速の変化と前後加速度の変化を用いて推定する構成としたが、車速の変化と前後加速度の変化のいずれか一方だけを用いて推定してもよいし、車速の変化と前後加速度の変化とを組み合わせたパラメータを用いて推定してもよい。

また、本実施の形態ではクラッチ操作時の直近の検出値と過去のデータに基づく平常値を用いた判定方法の一例を示したが、クラッチ操作時の速度変化情報の検出値と平常値を用いた他の判定方法でもよい。

また、本実施の形態では運転者の過去のデータを蓄積して平常値を生成する構成としたが、多数の運転者のデータから生成された一般的な運転者の平常値あるいは男女別、年齢別、職業別などの種別の多数の運転者のデータから生成された種別の平常値を用いてもよい。

本実施の形態に係る運転者状態推定装置の構成図である。 クラッチ操作時の車両挙動の変化の一例であり、（ａ）が前後加速度の時間変化であり、（ｂ）が車速の時間変化のであり、（ｃ）がクラッチ状態の時間変化である。 クラッチ操作時の前後加速度の時間変化の他の例である。 図１のＥＣＵにおける車両挙動データ検出機能の流れを示すフローチャートである。 図１のＥＣＵにおける平常値生成機能の流れを示すフローチャートである。 図１のＥＣＵにおける状態判定機能の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１…運転者状態推定装置、２…車速センサ、３…前後加速度センサ、４…クラッチスイッチ、５…ＥＣＵ

Claims (3)

1. 運転者の状態を推定する運転者状態推定装置であって、
   運転者のクラッチ操作を検出するクラッチ操作検出手段と、
   車両の速度変化情報を検出する速度変化情報検出手段と、
   運転者によるクラッチ操作時における前記速度変化情報検出手段で検出した車両の速度変化情報の検出値と車両の速度変化情報の平常値とを比較し、当該比較結果に基づいて運転者の状態を推定する状態推定手段と
   を備えることを特徴とする運転者状態推定装置。
2. 運転者によるクラッチ操作時における前記速度変化情報検出手段で検出した車両の速度変化情報の検出値を蓄積し、当該蓄積した過去の速度変化情報の検出値から車両の速度変化情報の平常値を取得する平常値取得手段を備えることを特徴とする請求項１に記載する運転者状態推定装置。
3. 前記速度変化情報は、車両の前後加速度の変化情報であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する運転者状態推定装置。

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