JP2021046042A - 車両制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】自ら主体的に手動運転操作を行う乗員が自車両速度を容易に確認することができる車両制御システムを提供する。【解決手段】車両制御システムであって、車輪の舵角を変化させる操舵装置と、車体に対して変位可能に設けられ、乗員による運転操作を受け付ける操作子10と、操作子10の変位を検出する変位センサと、変位センサからの信号に基づいて操舵装置を制御する手動運転モード、及び変位センサからの信号に関わらず操舵装置を制御する自動運転モードを選択可能な走行制御部と、操作子10に設けられ、車両の走行状況を表示する表示部40と、を備え、走行制御部が手動運転モードを選択している状態で、自車両速度を示す車速メータ79を表示部40が表示する。【選択図】 図8

Description

本発明は、車両制御システムに関する。
インストルメントパネルに設けられた表示器に自車両速度を表示する車両が公知である(例えば、特許文献1)。
特開2015−39894号公報
しかし、インストルメントパネルに設けられた表示器に自車両速度を表示すると、乗員から自車両速度の表示位置までの距離が長くなるため、乗員が自車両速度を確認しにくくなる虞がある。特に、自動運転モードと手動運転モードを選択可能な車両において、手動運転モードが選択されている時には、自ら主体的に手動運転操作を行う乗員が自車両速度を容易に確認できることが求められる。
本発明は、以上の背景を鑑み、自ら主体的に手動運転操作を行う乗員が自車両速度を容易に確認することができる車両制御システムを提供することを課題とする。
上記課題を解決するために本発明のある態様は、車両制御システム(1)であって、車輪(3)の舵角を変化させる操舵装置(4)と、車体(15)に対して変位可能に設けられ、乗員(X)による運転操作を受け付ける操作子(10)と、前記操作子の変位を検出する変位センサ(38)と、前記変位センサからの信号に基づいて前記操舵装置を制御する手動運転モード、及び前記変位センサからの信号に関わらず前記操舵装置を制御する自動運転モードを選択可能な走行制御部(12)と、前記操作子に設けられ、車両(2)の走行状況を表示する表示部(40)と、を備え、前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、自車両速度を示す車速メータを前記表示部が表示せず、前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記車速メータを前記表示部が表示することを特徴とする。
この態様によれば、走行制御部が手動運転モードを選択している状態で、自車両速度を示す車速メータを操作子の表示部に表示することで、乗員から自車両速度の表示位置までの距離を短くすることができる。そのため、自ら主体的に手動運転操作を行う乗員が自車両速度を容易に確認することができる。
上記の態様において、前記表示部は、前記操作子と一体に回転可能に設けられ、前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記表示部が回転した場合に、前記表示部が前記車速メータの表示角度を一定に保っても良い。
この態様によれば、乗員が自車両速度を一層容易に確認することができる。
上記の態様において、前記車両制御システムは、前記操作子を回転させるアクチュエータ(81)を備え、前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、前記アクチュエータが前記車輪の舵角に応じて前記操作子を回転させても良い。
この態様によれば、走行制御部が自動運転モードを選択している状態で、乗員が操作子の回転に基づいて車両の操舵方向を確認することができる。
上記の態様において、前記車両制御システムは、乗員による前記操作子の把持位置の基準位置に対する回転角である把持角を取得する把持角取得部(83)を備え、前記操作子は、乗員の接触を検出するタッチセンサ(35〜37)を備え、前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記タッチセンサが乗員の接触を検出すると、前記タッチセンサからの信号に基づいて前記把持角取得部が前記把持角を取得し、前記表示部が前記把持角に応じて前記車速メータの表示角度を変化させても良い。
この態様によれば、乗員が操作子を把持した段階で、乗員による操作子の把持位置の基準位置に対する回転角である把持角を乗員に認識させることができる。そのため、乗員が操作子を操作しやすくなる。
上記の態様において、前記車両制御システムは、前記車輪の舵角を検出する舵角センサ(84)を備え、前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記舵角センサが検出する車輪の舵角に応じて前記表示部が前記車速メータの表示角度を変化させても良い。
この態様によれば、乗員が車速メータの表示角度によって車輪の舵角を確認することができる。そのため、乗員が操作子を操作しやすくなる。
上記の態様において、前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態のみで、前記表示部が前記車速メータを表示しても良い。
この態様によれば、表示部が車速メータを表示することによって、走行制御部が手動運転モードを選択していることを乗員に認識させることができる。つまり、走行制御部が手動運転モードを選択していることを示すインジケータとして、車速メータを利用することができる。
上記の態様において、前記操作子は、乗員の接触を検出するタッチセンサを備え、前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、前記タッチセンサが乗員の接触を検出すると、前記走行制御部が前記車両の運転モードを前記自動運転モードから前記手動運転モードに移行させると共に、前記表示部が前記車速メータの表示を開始しても良い。
この態様によれば、表示部が車速メータの表示を開始することによって、走行制御部が車両の運転モードを移行させたことを乗員に認識させることができる。つまり、走行制御部が車両の運転モードを移行させたことを示すインジケータとして、車速メータを利用することができる。
上記の態様において、前記車両制御システムは、乗員の画像を撮影する撮像装置(26)を備え、前記走行制御部は、前記撮像装置が撮影した乗員の画像に基づいて乗員が前記操作子を把持する動作を行っているか否かを判定し、前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、乗員が前記操作子を把持する動作を行っていると前記走行制御部が判定すると、前記走行制御部が前記車両の運転モードを前記自動運転モードから前記手動運転モードに移行させると共に、前記表示部が前記車速メータの表示を開始しても良い。
この態様によれば、表示部が車速メータの表示を開始することによって、走行制御部が車両の運転モードを移行させたことを乗員に認識させることができる。つまり、走行制御部が車両の運転モードを移行させたことを示すインジケータとして、車速メータを利用することができる。
上記の態様において、前記操作子は、乗員によるさすり操作を検出するタッチセンサを備え、前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、前記タッチセンサが乗員によるさすり操作を検出すると、前記表示部が前記車速メータを表示することなく、前記走行制御部が前記さすり操作に応じて前記車輪の舵角又は前記車両の速度の少なくとも一方を変更しても良い。
この態様によれば、走行制御部が自動運転モードを選択している状態で、操作子に対する簡単な操作によって、車輪の舵角又は車両の速度に乗員の意思を反映させることができる。
上記の態様において、前記表示部は、自車両の位置を示す自車両画像(76)を表示可能に設けられ、前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記表示部が前記車速メータを前記自車両画像と重ねて表示しても良い。
この態様によれば、自車両に関する情報同士を重ねて分かりやすく表示することができる。
以上の構成によれば、自ら主体的に手動運転操作を行う乗員が自車両速度を容易に確認することができる車両制御システムを提供することができる。
実施形態に係る車両制御システムの構成図 車両前部の平面図 車両前部の斜視図 操作子と移動装置の側面図 操作子と移動装置の正面図 操作子に設けられた第1〜第3静電容量センサの位置関係を示す説明図 操作子の断面図(図5のVII−VII断面図) (A)自動運転時画像を示す正面図、(B)手動運転時画像を示す正面図 手動運転時画像の変形例を示す正面図
以下、図面を参照して、本発明に係る車両制御システム1の実施形態について説明する。図2以降に適宜付される矢印Fr、Re、L、R、U、Loは、それぞれ、車両制御システム1が設けられる車両2の前方、後方、左方、右方、上方、下方を示している。本実施形態では、左右方向が車両2の車幅方向であり、前後方向が車両2の車長方向である。
<車両制御システム1の構成>
図1に示すように、車両制御システム1は、自動運転が可能な車両2に設けられる。車両2は、乗員Xが主として運転操作を行う手動運転モードと、車両2が主として運転操作を行う自動運転モードで走行することができる。車両2は、車両2の車輪3を転舵させる操舵装置4と、車輪3を回転させる駆動装置5と、車輪3の回転を制動する制動装置6とを有する。
操舵装置4は、車輪3の舵角を変化させる装置であり、電動モータと、電動モータの駆動力によって車輪3を転舵させる転舵機構とを有する。転舵機構は例えばラックアンドピニオン機構を含む。駆動装置5は、車輪3を回転させる装置であり、電動モータ及び内燃機関の少なくとも1つと、電動モータ及び内燃機関の少なくとも1つの駆動力を車輪3に伝達する伝達機構とを含む。駆動装置5は、内燃機関である場合にエンジンブレーキによって車輪3に制動力を発生させることができる。また、駆動装置5は、電動モータである場合に回生制御によって車輪3に制動力を発生させることができる。制動装置6は、車輪3に抵抗を与えて回転を停止させる装置であり、電動モータと、電動モータの駆動によって油圧を発生させる油圧発生装置と、油圧発生装置から油圧を受けてブレーキパッドをブレーキロータに押し付けるブレーキキャリパとを有する。
車両制御システム1は、各種センサを備えた操作子10と、操作子10に接続された制御装置11とを有する。操作子10は、車両2を操舵するために、乗員Xの運転操作を受け付ける装置である。操作子10は、例えばステアリングホイールや操縦桿を含み、その外縁部の形状は円形や四角形、円の一部を切り欠いた形状、左右の円弧部と上下の直線部とを組み合わせた形状等であってよい。制御装置11は、CPU等のハードウェアプロセッサを含む。制御装置11は、走行制御部12、移動制御部13、及び信号処理部14を備える。信号処理部14は操作子10からの信号に基づいて乗員Xの操作入力を検出し、走行制御部12は信号処理部14によって検出された操作入力に応じて操舵装置4、駆動装置5、及び制動装置6の少なくとも1つを制御する。移動制御部13は、信号処理部14によって検出された操作入力に応じて操作子10の移動を制御する。
図2、図3に示すように、車両2の車室17には、操作子10に対して運転操作を行う乗員Xが着座する乗員シート61が設けられている。乗員シート61は、例えば、複数人分の着座スペースを有するベンチシートであり、左右方向に沿って延びている。このように乗員シート61としてベンチシートを用いることで、乗員Xの左右方向の着座位置の自由度を高めることができる。乗員シート61は、ベース部材(図示せず)を介して車両2の車体15の前部に取り付けられている。乗員シート61は、乗員Xが着座するシートクッション62と、シートクッション62の後ろ上方に隣接して配置され、乗員Xを後方から支持するシートバック63と、を備えている。シートクッション62とシートバック63は、それぞれ左右方向に所定の幅(例えば、乗員X複数人分の幅)を有する。
図3、図4に示すように、操作子10は、移動装置16を介して車体15の前部に支持されている。移動装置16は、車体15の前部に設けられ、左右方向に延びる前後一対のレール21と、前後一対のレール21に架設されるべく前後方向に延びるスライダ22と、スライダ22から後方に延びるアーム23と、アーム23の後端に設けられて操作子10に取り付けられるベース24とを有する。
前後一対のレール21は、スライダ22を左右方向に移動可能に支持している。前後一対のレール21とスライダ22は、車両2の車室17の前壁を構成するインストルメントパネル18の前方に設けられている。そのため、車両2の車室17にいる乗員Xからは前後一対のレール21とスライダ22が見えないか又は見えにくくなっている。これにより、車両2の意匠性の向上が図られている。
アーム23は、少なくとも1つの関節25を有し、関節25が下方に凸となるように折り曲げられた状態で、インストルメントパネル18の下方を通過している。アーム23は、前後方向に伸縮可能に設けられている。これにより、アーム23がベース24をスライダ22に対して前後方向に移動可能に支持している。
ベース24の上面には、シートクッション62の上方の空間の画像を撮影する撮像装置26が設けられている。撮像装置26は、操作子10の前方に隣接して配置されている。
図1に示すように、移動装置16は、スライダ駆動機構27とアーム駆動機構28とを備えている。スライダ駆動機構27は、電動モータによってレール21に対してスライダ22を左右方向に移動させる。これにより、スライダ22、アーム23、ベース24及び操作子10が車体15に対して左右方向に移動する。アーム駆動機構28は、電動モータによって関節25を屈曲させ、アーム23の前後方向の伸縮度を変更する。これにより、ベース24及び操作子10が車体15に対して前後方向に移動する。以上のように、移動装置16は、操作子10を車体15に対して左右方向及び前後方向に移動させる。
移動装置16は、位置センサ29を備えている。位置センサ29は、操作子10の前後方向の位置を検出する。位置センサ29は、例えば、アーム駆動機構28を構成する電動モータ又はアーム23の関節25に取り付けられている。位置センサ29は、例えば、ポテンショメータ又はロータリエンコーダであってもよい。
図3〜図5に示すように、操作子10は、ベース24に回転可能に設けられたハブ部31と、ハブ部31の外周にハブ部31と同軸状に設けられたディスク部32(スポーク部)と、ディスク部32の外周に配置されたリング部33とを有する。ディスク部32は円板状に形成されている。本実施形態では、ディスク部32は、ハブ部31から径方向外方に延びると共に、操作子10(ハブ部31)の回転軸線A方向においてベース24と相反する側に延び、ハブ部31を頂点とする円錐形に形成されている。リング部33は、操作子10(ハブ部31)の回転軸線Aを中心とした環状に形成されている。リング部33は円形状の横断面を有する。リング部33の横断面における直径はディスク部32の厚みよりも大きい。リング部33は、操作子10を回転操作するために、乗員Xによって把持される把持部として機能する。
ハブ部31は、乗員X側を向く正面部31Aと、正面部31Aと相反する背面部(図示せず)とを有する。ディスク部32は、乗員X側を向く正面部32Aと、正面部32Aと相反する背面部32Bとを有する。リング部33は、乗員X側を向く正面部33Aと、正面部33Aと相反する背面部33Bと、正面部31A及び背面部33Bの外周に位置する外周部33Cと、正面部31A及び背面部33Bの内周に位置する内周部33Dと、を有する。詳細には、リング部33の外周縁(操作子10の回転軸線Aを中心としてリング部33の径が最大となる部分)と、リング部33の内周縁(操作子10の回転軸線Aを中心としてリング部33の径が最小となる部分)とを含む平面でリング部33を2分割した場合に、ベース24側に配置される部分を背面部33B、ベース24と相反する側に配置される部分を正面部33Aとする。
操作子10は、第1面部10Aと、第1面部10Aと相反する第2面部10Bと、第1面部10Aと第2面部10Bの外周に位置する外周部10Cとを含む。第1面部10Aは、操作子10の回転軸線Aに沿った一方側に配置されており、操作子10の後面(前後方向一方側の面)を構成している。第2面部10Bは、操作子10の回転軸線Aに沿った他方側に配置されており、操作子10の前面(前後方向他方側の面)を構成している。第1面部10Aは、ハブ部31の正面部31A、ディスク部32の正面部32A、リング部33の正面部33Aを含み、第2面部10Bは、ディスク部32の背面部32B、リング部33の背面部33Bを含み、外周部10Cは、リング部33の外周部33Cを含む。他の実施形態では、第1面部10Aがディスク部32の背面部32B、リング部33の背面部33Bを含み、第2面部10Bがハブ部31の正面部31A、ディスク部32の正面部32A、リング部33の正面部33Aを含んでも良い。
図1に示すように、操作子10には、タッチセンサ(接触センサ)としての第1静電容量センサ35、第2静電容量センサ36、及び第3静電容量センサ37と、回転角センサ38と、力覚センサ39とが設けられている。回転角センサ38は、操作子10の車体15に対する回転角を検出する。回転角センサ38は、ロータリエンコーダやレゾルバ等であってよい。他の実施形態では、操作子10にジャイロセンサが設けられてもよい。ジャイロセンサは、操作子10の回転速度を検出する。
力覚センサ39は、公知の圧電式又はひずみゲージ式のセンサであってよく、ベース24とハブ部31の間に設けられている。力覚センサ39は、例えば6軸力覚センサであり、操作子10に加わる回転軸線Aに沿った前側(前後方向一方側)、回転軸線Aに沿った後側(前後方向他方側)、左側(左右方向一方側)、右側(左右方向他方側)、回転軸線Aと直交する方向に沿った上側(上下方向一方側)及び回転軸線Aと直交する方向に沿った下側(上下方向他方側)の荷重を検出可能である。
図4、図6及び図7に示すように、第1〜第3静電容量センサ35〜37は、静電容量の変化に基づいて乗員Xの指等の物体の接近及び接触を検出するタッチセンサである。第1〜第3静電容量センサ35〜37は、操作子10のリング部33に設けられている。
第1静電容量センサ35は操作子10の第1面部10Aに設けられ、第2静電容量センサ36は操作子10の第2面部10Bに設けられ、第3静電容量センサ37は操作子10の外周部10Cに設けられている。詳細には、第1静電容量センサ35はリング部33の正面部33Aに設けられ、第2静電容量センサ36はリング部33の背面部33Bに設けられ、第3静電容量センサ37はリング部33の外周部33Cに設けられている。他の実施形態では、第1静電容量センサ35がリング部33の背面部33Bに設けられ、第2静電容量センサ36がリング部33の正面部33Aに設けられても良い。
第1静電容量センサ35は、リング部33の正面部33Aに沿って、リング部33と同軸の環状に形成された1つのセンサである。他の実施形態では、第1静電容量センサ35は、リング部33の正面部33Aに沿って周方向に配列された複数のセンサであってもよい。第1静電容量センサ35は、正面部33Aにおける内周側に配置されていることが好ましい。詳細には、操作子10の回転軸線Aに沿った方向から見て、リング部33の幅方向における中央を通過する中心環状線より径方向内側、すなわちリング部33の内周部33Dに第1静電容量センサ35が配置されていることが好ましい。
第2静電容量センサ36は、リング部33の背面部33Bに沿って、リング部33と同軸の環状に形成された1つのセンサである。他の実施形態では、第2静電容量センサ36は、リング部33の背面部33Bに沿って周方向に配列された複数のセンサであってもよい。第2静電容量センサ36は、背面部33Bの幅方向における中央に沿って延びていることが好ましい。第2静電容量センサ36は、第1静電容量センサ35よりも大きい直径を有することが好ましい。
第3静電容量センサ37は、操作子10の外縁に沿って設けられ、乗員Xの手の接触位置(乗員Xによるタッチ操作の位置)を特定可能なセンサである。第3静電容量センサ37は、操作子10の外縁に沿って延びる単一のセンサや、操作子10の外縁に沿って複数に分割された複数のセンサであってよい。本実施形態では、第3静電容量センサ37は、リング部33の外周縁を含む外周部33Cに沿って、周方向に複数配列されている。第3静電容量センサ37のそれぞれは、周方向に等しい角度幅を有し、等間隔で互いに隣り合って配置されている。隣り合う第3静電容量センサ37の間の隙間は小さいほど好ましい。本実施形態では、第3静電容量センサ37は、36個設けられ、それぞれ約10度の角度幅を有する。
第1〜第3静電容量センサ35〜37は、静電容量に応じた信号を出力する。第1〜第3静電容量センサ35〜37は、乗員Xの手等の物体が接近するほど、また接近する物体が大きいほど、また物体の比誘電率が高いほど静電容量が増加する。
第1〜第3静電容量センサ35〜37は、操作子10が乗員Xに把持されたことを検出する把持センサとして機能する。例えば、第1〜第3静電容量センサ35〜37は、第1静電容量センサ35及び第2静電容量センサ36の少なくとも一方の静電容量及び所定の個数以上の第3静電容量センサ37の静電容量が所定の基準値以上まで上昇した場合に、操作子10が乗員Xに把持されたことを検出する。他の異なる実施形態では、第1〜第3静電容量センサ35〜37が上記の検出方法とは異なる検出方法によって操作子10が乗員Xに把持されたことを検出しても良い。
図5に示すように、ハブ部31の正面部31A側(乗員X側)には、表示部としてのディスプレイ40が設けられている。ディスプレイ40は円形に形成され、ハブ部31の正面の面積の50%以上を占めている。図1に示すように、ディスプレイ40は、制御装置11のインターフェース制御部41によって制御され、車両2の運転モード(自動運転モード又は手動運転モード)や、車両2の進行方向(将来の軌跡)、車両2の周囲を走行する周辺車両の位置、車両2の速度等を表す画像を表示する。画像には、数値や記号が含まれてもよい。
車体15と操作子10との間には、車体15に対する操作子10の回転操作に対して反力(回転抵抗)を与える第1反力付与装置43(図1参照)が設けられている。第1反力付与装置43は、例えば電動モータであり、電動モータの回転力を操作子10の回転操作に対する反力として操作子10に与える。本実施形態では、第1反力付与装置43はベース24に設けられ、ベース24に対するハブ部31の回転に対して反力を付与する。第1反力付与装置43は、操作子10に十分な回転抵抗を加えることによって操作子10の回転を規制することができる。すなわち、第1反力付与装置43は、車体15に対する操作子10の回転を抑制する回転抑制装置として機能する。
車体15と操作子10との間には、車体15に対する操作子10の回転軸線Aに沿った移動に対して反力(移動抵抗)を与える第2反力付与装置44(図1参照)が設けられている。第2反力付与装置44は、例えばアーム駆動機構28を構成する電動モータであり、電動モータの回転力を操作子10の前後方向の移動操作に対する反力として操作子10に与える。第2反力付与装置44は、操作子10に十分な移動抵抗を加えることによって操作子10の前後方向の移動を規制することができる。すなわち、第2反力付与装置44は、車体15に対する操作子10の前後方向の移動を抑制する移動抑制装置として機能する。
図1に示すように、制御装置11は、車両2の各種状態量を検出する車両センサ45と、車両2の周囲の環境情報を検出する外界認識装置46とに接続されている。車両センサ45は、例えば車両2の車速を検出する車速センサや、車両2の加速度を検出する加速度センサ、車両2のヨーレートを検出するヨーレートセンサ等を含む。制御装置11は、車両センサ45から車両2の各種状態量を取得する。
外界認識装置46は、周辺車両情報及び周辺環境情報を取得し、制御装置11に出力する。外界認識装置46は、車両2の周囲を撮像するカメラ47と、車両2の周囲に存在する物体を検出するレーザやライダ等の物体検出センサ48と、ナビゲーション装置49とを含む。外界認識装置46は、カメラ47が取得した画像から走路や区画線を認識する。また、外界認識装置46は、カメラ47が取得した画像や物体検出センサ48の検出信号に基づいて、車両2の周囲を走行する周辺車両の位置及び速度を含む周辺車両情報を取得する。また、外界認識装置46は、ナビゲーション装置49からの自車両位置、地図情報及びPOI(Point Of Interest)に基づいて、車両2が走行する走路や隣接する走路、車両2の周囲の店舗や分岐路等の周辺環境情報を取得する。
<操作子10に対する運転操作>
操作子10は、運転操作として、第1運転操作及び第2運転操作を受け付け可能である。第1運転操作及び第2運転操作は、それぞれ異なる加減速操作と転舵操作を含んでいる。第1運転操作は、操作子10に接触することによる運転操作(例えば、シングルタップ操作、ダブルタップ操作、長押し操作、さすり操作等)であるため、第1運転操作における操作子10の可動量は0であるか、極めて小さい。第2運転操作は、操作子10を回転又は移動させることによる運転操作であるため、第2運転操作における操作子10の可動量は第1運転操作における操作子10の可動量よりも多い。このように第1運転操作を接触操作とし、第2運転操作を回転操作又は移動操作とすることで、第1運転操作と第2運転操作を明確に区別し、両者の混同を回避することができる。
第1運転操作は、乗員Xの手によるリング部33の外周部33Cの周方向へのさすり操作を含む。乗員Xが手でリング部33の外周部33Cを回転方向にさすると、周方向に並んで配列された複数の第3静電容量センサ37の静電容量が順番に変化する。信号処理部14は、複数の第3静電容量センサ37からの信号に基づいて、乗員Xによるリング部33のさすり操作を検出する。信号処理部14は、複数の第3静電容量センサ37からの信号に基づいて、さすり操作の向き、及び長さ(ストローク長)を検出する。走行制御部12は、信号処理部14によって検出されたさすり操作の向き及び長さに応じて操舵装置4を制御し、車両2の左右へのオフセット移動や、車線変更、右折又は左折等を行うとよい。
また、第1運転操作は、乗員Xの手によるリング部33の正面部33A又は背面部33Bへの接触操作を含む。接触操作は、例えばシングルタップ操作、ダブルタップ操作、長押し操作等を含む。乗員Xが手でリング部33の正面部33A又は背面部33Bに対して接触操作を行うと、第1静電容量センサ35又は第2静電容量センサ36の静電容量が変化する。信号処理部14は、第1静電容量センサ35又は第2静電容量センサ36からの検出信号に基づいて、乗員Xの手の接触継続時間や接触回数を判定し、接触操作がシングルタップ操作、ダブルタップ操作、及び長押し操作のいずれであるかを判定する。
走行制御部12は、例えば、正面部33Aへの操作に対して加速制御を実行し、背面部33Bへの操作に対して減速制御を実行する。加速制御は、目標車速を現在の値から所定値増加させるための制御、自車両と自車両の前方を走行する前走車との目標車間距離を現在の値から所定値短くする制御、及び停車状態から発進する制御を含む。減速制御は、目標車速を現在の値から所定値低下させるための制御や、自車両と前走車との目標車間距離を現在の値から所定値長くする制御、低速走行状態から停車させるための制御を含む。走行制御部12は、正面部33A及び背面部33Bへの操作の態様に応じて実行する制御、又は車両2の目標速度の変化量を変更してもよい。走行制御部12は、例えば、シングルタップ操作に対する目標速度の変化量よりもダブルタップ操作に対する目標速度の変化量を大きくするとよい。また、走行制御部12は、正面部33A又は背面部33Bに長押し操作がなされている間、目標速度の増加又は減少を継続してもよい。
第2運転操作は、回転軸線Aを中心とした操作子10の回転操作と、回転軸線Aに沿った操作子10の移動操作(押し引き操作)とを含む。乗員Xが操作子10の回転操作を行うと、車体15に対する操作子10の回転角を回転角センサ38が検出する。信号処理部14は回転角センサ38からの検出信号に基づいて操作子10の回転角を取得し、走行制御部12は、取得された回転角に応じて操舵装置4を制御し、車両2の車輪3を転舵させる。
乗員Xが操作子10を前側に移動操作する(押し込む)と、操作子10に加わる前側への荷重を力覚センサ39が検出する。信号処理部14は力覚センサ39からの検出信号に基づいて操作子10に加わる荷重及び荷重の向きを取得し、走行制御部12は、取得された荷重及び荷重の向きに応じて駆動装置5を制御し、車両2を加速させる。乗員Xが操作子10を後側に移動操作する(引き出す)と、操作子10に加わる後側への荷重を力覚センサ39が検出する。信号処理部14は力覚センサ39からの検出信号に基づいて操作子10に加わる荷重及び荷重の向きを取得し、走行制御部12は、取得された荷重及び荷重の向きに応じて駆動装置5及び制動装置6の少なくとも一方を制御し、車両2を減速させる。他の実施形態では、位置センサ29によって乗員Xによる操作子10の移動操作を検出し、位置センサ29からの信号に基づいて車両2を加減速制御してもよい。
<車両2の運転モード>
走行制御部12は、車両2の運転モードを自動運転モードと手動運転モードの間で切り替え可能である。自動運転モードでは、走行制御部12によって転舵操作及び加減速操作が自動的に実行され、手動運転モードでは、乗員Xによって転舵操作及び加減速操作が手動で実行される。
走行制御部12は、自動運転モードにおいて、主体的に車両2の将来の軌道を生成し、操舵装置4、駆動装置5、及び制動装置6を制御する。ただし、走行制御部12は、自動運転モードにおいても、乗員Xによる操作子10に対する第1運転操作を受け付けることで、操舵装置4、駆動装置5、及び制動装置6の制御に乗員Xの意思を反映させる。つまり、第1運転操作は、自動運転モードにおける補助的な運転操作である。
走行制御部12は、手動運転モードにおいて、乗員Xによる操作子10に対する第2運転操作に応じて、操舵装置4、駆動装置5、及び制動装置6を制御する。つまり、第2運転操作は、手動運転モードにおける主体的な運転操作である。他の実施形態では、走行制御部12は、手動運転モードにおいて、乗員Xによるアクセルペダルやブレーキペダルに対する踏み込み操作に応じて、駆動装置5及び制動装置6を制御してもよい。
<操作子10の位置>
図2を参照して、操作子10は、許容位置としての第1位置P1、許容位置としての第2位置P2、及び制限位置としての第3位置P3の間で移動可能である。第1位置P1は車両2の左右方向の中心よりも左側(左右方向一方側)に位置しており、第2位置P2は車両2の左右方向の中心よりも右側(左右方向他方側)に位置している。つまり、第1位置P1と第2位置P2は、左右方向において互いにずれており、離間している。第3位置P3は、車両2の左右方向の中心に位置している。第3位置P3は、左右方向において第1位置P1と第2位置P2の中間に位置しており、左右方向において第1位置P1及び第2位置P2とはずれている。第3位置P3は、車長方向において第1位置P1及び第2位置P2よりも前方に位置している。そのため、乗員Xが操作子10に対する操作を行わない時(例えば、自動運転モードの実行時や車両2に対する乗員Xの乗降時)に、操作子10を第3位置P3に移動させることで、操作子10と乗員Xの距離を離すことができる。これにより、操作子10が乗員Xに圧迫感を与えるのを抑制することができる。
操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態では、自動運転モード及び手動運転モードによる車両2の走行が可能である。具体的には、走行制御部12は、操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態で、乗員Xによるモード切替スイッチ51(図1参照)の操作に応じて、車両2の運転モードを手動運転モードと自動運転モードの間で切り替える。操作子10が第3位置P3にある状態では、自動運転モードによる車両2の走行が可能であり、かつ、手動運転モードの選択ができない。また、操作子10が第1位置P1及び第3位置P3の間、又は第2位置P2及び第3位置P3の間にある状態では、自動運転モードによる車両2の走行のみが可能であり、手動運転モードの選択ができない。
操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態では、操作子10が第1運転操作と第2運転操作の両方を受け付け可能である。具体的には、操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態で、車両2の運転モードが自動運転モードになっている時には、操作子10が第1運転操作を受け付け可能である。一方で、操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態で、車両2の運転モードが手動運転モードになっている時には、操作子10が第2運転操作を受け付け可能である。
操作子10が第3位置P3にある状態、第1位置P1及び第3位置P3の間にある状態、第2位置P2及び第3位置P3の間にある状態のいずれかでは、車両2の運転モードが自動運転モードになっており、操作子10が第1運転操作を受け付け可能であり、かつ、第2運転操作を受け付け不能である。そのため、操作子10と乗員Xの距離が離れた第3位置P3において、操作子10の可動量が比較的多い第2運転操作が実行されるのを防止することができる。これにより、第3位置P3における操作子10の誤操作を抑制することができる。
<操舵装置4の制御>
上述したように、操作子10と操舵装置4とは機械的に分離されており、ドライブバイワイヤ式の操舵システムを構成する。そのため、走行制御部12は、操作子10の回転角と、車輪3の舵角δとの関係を変更することができる。つまり、走行制御部12は、操作子10の回転角に対して、車両2を相対的に操舵することができる。
走行制御部12が手動運転モードを選択している状態で、操作子10がベース24(車体15)に対して回転すると、操作子10の回転角を回転角センサ38(変位センサの一例)が検出する。走行制御部12は、回転角センサ38からの信号に基づいて操舵装置4を制御し、車輪3の舵角δを変更する。
走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、走行制御部12は、自ら生成した車両2の走行軌道に基づいて操舵装置4を制御し、車輪3の舵角δを変更する。つまり、走行制御部12は、回転角センサ38からの信号に関わらず、操舵装置4を制御する。
但し、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、乗員Xが操作子10に対するさすり操作を行うと、第3静電容量センサ37が乗員Xによるさすり操作を検出する。走行制御部12は、第3静電容量センサ37が検出したさすり操作の向き及び長さに応じて操舵装置4を制御し、車輪3の舵角δを変更する。これにより、操作子10に対する簡単な操作によって、車輪3の舵角δに乗員Xの意思を反映させることができる。なお、上記のように第3静電容量センサ37が乗員Xによるさすり操作を検出しても、ディスプレイ40は車速メータを表示しない。
本実施形態では、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、走行制御部12は、第3静電容量センサ37が検出したさすり操作の向き及び長さに応じて操舵装置4を制御し、車輪3の舵角δを変更している。一方で、他の実施形態では、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、走行制御部12は、第3静電容量センサ37が検出したさすり操作の向き及び長さに応じて駆動装置5及び制動装置6を制御し、車両2の速度を変更しても良い。これにより、操作子10に対する簡単な操作によって、車両2の速度に乗員Xの意思を反映させることができる。
<操作子10の回転制御>
図1を参照して、操作子10は、ベース24(車体15)に対して操作子10を回転軸線A回りに回転させる電動モータ81(アクチュエータの一例)を備えている。電動モータ81は、第1反力付与装置43と共通化してもよい。すなわち、第1反力付与装置43を構成する電動モータが、ベース24に対して操作子10を回転させる電動モータ81として機能してもよい。
制御装置11は、操作子回転制御部82を備える。操作子回転制御部82は、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、車輪3(例えば、操舵輪である前輪)の舵角δに応じて操作子10を回転させるべく電動モータ81を制御する。操作子回転制御部82は、車輪3の舵角δの変化方向と、操作子10の回転方向とを一致させる。具体的には、操作子回転制御部82は、車輪3の舵角δが右回りに変化すると操作子10を乗員Xから見て右回りに回転させ、車輪3の舵角δが左回りに変化すると操作子10を乗員Xから見て左回りに回転させる。これにより、乗員Xは操作子10の回転に基づいて車両2の操舵方向を認識することができる。
操作子回転制御部82は、自動運転モードにおける操作子10の回転量に対する車輪3の舵角δの変化量の比である第1伝達率R1を、手動運転モードにおける操作子10の回転量に対する車輪3の舵角δの変化量の比である第2伝達率R2よりも大きくするとよい。この態様によれば、自動運転時には手動運転時よりも車輪3の舵角δの変化量に対する操作子10の回転量が小さくなるため、乗員Xが回転する操作子10から受ける不安を低減することができる。乗員Xが車両2の操舵方向を認識するためには、操作子10の変位量が比較的小さくても足りる。
<ディスプレイ40の表示内容>
走行制御部12が自動運転モード又は手動運転モードを選択している状態で、インターフェース制御部41は、車両2の走行状況を表示すべくディスプレイ40を制御する。以下、ディスプレイ40の表示内容について説明する。
図8(A)を参照して、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、インターフェース制御部41が自動運転時画像70をディスプレイ40に表示させる。自動運転時画像70は、自車両画像71と進行方向画像72と障害物画像73とを含むが、自車両速度を示す車速メータを含まない。
自動運転時画像70の自車両画像71は、車両2の現在位置を示しており、ディスプレイ40の中央部に表示される。自車両画像71は、車両2の加速に応じて下方に移動し、車両2の減速に応じて上方に移動する。自車両画像71は、車両2の右旋回に応じて左方に移動し、車両2の左旋回に応じて右方に移動する。
自動運転時画像70の進行方向画像72は、車両2の進行方向を示しており、ディスプレイ40の上縁付近であって、自車両画像71の上方に表示される。進行方向画像72は、走行制御部12が生成する車両2の将来軌道に応じて、左右に移動する。例えば、進行方向画像72は、車両2の将来軌道が右方に向かう場合に右方に移動し、車両2の将来軌道が左方に向かう場合に左方に移動する。
自動運転時画像70の障害物画像73は、車両2の周囲に存在する障害物(例えば、車両2の周囲に存在する周辺車両、人、物体等)を示しており、自車両画像71の周囲に表示される。障害物画像73は、外界認識装置46が取得する周辺車両、人、物体等の位置に応じて、上下左右に移動する。
図8(B)を参照して、走行制御部12が手動運転モードを選択している状態で、インターフェース制御部41が手動運転時画像75をディスプレイ40に表示させる。手動運転時画像75は、自車両画像76と進行方向画像77と障害物画像78と車速メータ79とを含む。
手動運転時画像75の自車両画像76は、自動運転時画像70の自車両画像71よりも大きい。その他の点において、手動運転時画像75の自車両画像76は、自動運転時画像70の自車両画像71と同様であるため、説明を省略する。また、手動運転時画像75の進行方向画像77及び障害物画像78は、自動運転時画像70の進行方向画像72及び障害物画像73と同様であるため、説明を省略する。
手動運転時画像75の車速メータ79は、自車両速度(車両2の現在速度)を示しており、ディスプレイ40の中央部に自車両画像76と重ねて表示される。これにより、車両2に関する情報同士を重ねて分かりやすく表示することができる。本実施形態では、車速メータ79の全体が自車両画像76内に位置しているが、他の実施形態では、車速メータ79の一部のみが自車両画像76内に位置していても良い。
以上のように、本実施形態では、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、自車両速度を示す車速メータ79をディスプレイ40が表示せず、走行制御部12が手動運転モードを選択している状態で、車速メータ79を操作子10のディスプレイ40が表示している。これにより、乗員Xから自車両速度の表示位置までの距離を短くすることができるため、自ら主体的に手動運転操作を行う乗員Xが自車両速度を容易に確認することができる。
また、本実施形態では、走行制御部12が手動運転モードを選択している状態のみで、ディスプレイ40が車速メータ79を表示している。そのため、ディスプレイ40が車速メータ79を表示することによって、走行制御部12が手動運転モードを選択していることを乗員Xに認識させることができる。つまり、走行制御部12が手動運転モードを選択していることを示すインジケータとして、車速メータ79を利用することができる。
ところで、走行制御部12が手動運転モードを選択している状態で、乗員Xが操作子10に対する回転操作を行うと、ディスプレイ40が操作子10と一体に回転する。これに伴って、車速メータ79がディスプレイ40と一緒に回転すると、乗員Xが自車両速度を確認しにくくなる虞がある。そこで、インターフェース制御部41は、ディスプレイ40が回転した場合に、ディスプレイ40が車速メータ79の表示角度を一定に保つべく、ディスプレイ40を制御する。具体的には、インターフェース制御部41は、回転角センサ38が検出した操作子10の回転角と同じ角度だけ、操作子10の回転方向とは逆方向に車速メータ79を回転させるべく、ディスプレイ40を制御する。これにより、乗員Xが自車両速度を一層容易に確認することができる。
<運転モードの移行>
走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、第1〜第3静電容量センサ35〜37のうちの少なくとも1つが操作子10に対する乗員Xの接触を検出すると、走行制御部12が車両2の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに移行させる。これに伴って、インターフェース制御部41がディスプレイ40の表示画像を自動運転時画像70から手動運転時画像75に移行させ、ディスプレイ40が車速メータ79の表示を開始する。これにより、走行制御部12が車両2の運転モードを移行させたことを乗員Xに認識させることができる。つまり、走行制御部12が車両2の運転モードを移行させたことを示すインジケータとして、車速メータ79を利用することができる。
本実施形態では、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、第1〜第3静電容量センサ35〜37のうちの少なくとも1つが操作子10に対する乗員Xの接触を検出すると、走行制御部12が車両2の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに移行させている。一方で、他の実施形態では、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、乗員Xが操作子10を把持する動作を行っていると走行制御部12が判定した場合に、走行制御部12が車両2の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに移行させても良い。例えば、走行制御部12は、撮像装置26が撮影した乗員Xの画像に基づいて乗員Xと操作子10の前後方向の距離Dを算出し、距離Dが所定の閾値Dth以上の場合には乗員Xが操作子10を把持する動作を行っていないと判定し、距離Dが閾値Dth未満の場合には乗員Xが操作子10を把持する動作を行っていると判定する。
本実施形態では、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、第1〜第3静電容量センサ35〜37のうちの少なくとも1つが操作子10に対する乗員Xの接触を検出すると、走行制御部12が車両2の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに移行させている。一方で、他の実施形態では、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、第1静電容量センサ35及び第2静電容量センサ36の少なくとも一方と第3静電容量センサ37が操作子10に対する乗員Xの接触を検出すると、走行制御部12が車両2の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに移行させても良い。又は、他の実施形態では、走行制御部12が自動運転モードを選択している状態で、第1〜第3静電容量センサ35〜37のすべてが操作子10に対する乗員Xの接触を検出すると、走行制御部12が車両2の運転モードを自動運転モードから手動運転モードに移行させても良い。
<手動運転時画像75の変形例>
次に、図9を参照しつつ、手動運転時画像75の変形例について説明する。なお、上記の実施形態と重複する説明は、適宜省略する。
図9の符号GAは、乗員Xによるリング部33の把持位置の基準位置STに対する回転角(以下、「把持角GA」と称する)を示している。把持角GAは、右手把持位置(乗員Xの右手によるリング部33の把持位置)の基準位置STに対する回転角である右手把持角GARと、左手把持位置(乗員Xの左手によるリング部33の把持位置)の基準位置STに対する回転角である左手把持角GALとの中央の角度である。ここで、基準位置STはリング部33の回転に関わらず一定の位置であり、リング部33の上端位置に対応する。把持角GAは、右手把持角GARと左手把持角GALとの和の1/2の値である(GA=(GAR+GAL)/2)。把持角GAは、基準位置STに対して右回りの角度を正の値、左回りの角度を負の値とする。例えば、乗員Xの右手把持角GARが+45度であり、左手把持角GALが−135度であるときには、把持角GAは−45度である。
制御装置11は、把持角GAを取得する把持角取得部83を有する。把持角取得部83は、第3静電容量センサ37の検出信号に基づいて乗員Xの操作子10に対する右手把持位置及び左手把持位置を取得し、回転角センサ38からの検出信号に基づいて操作子10の回転角を取得する。また、把持角取得部83は、取得した右手把持位置及び左手把持位置及び操作子10の回転角に基づいて右手把持角GAR及び左手把持角GALを取得する。次に、把持角取得部83は、取得した右手把持角GAR及び左手把持角GALに基づいて把持角GAを取得する。
走行制御部12が手動運転モードを選択している状態で、第3静電容量センサ37が乗員Xの接触を検出すると、把持角取得部83が上記のような方法で把持角GAを取得する。インターフェース制御部41は、把持角取得部83が取得した把持角GAに応じて、車速メータ79の表示角度を変化させる。例えば、把持角GAが−45度である場合、インターフェース制御部41は、車速メータ79の表示角度を左回りに45度傾ける。これにより、乗員Xが操作子10を把持した段階で、把持角GAを乗員Xに認識させることができるため、乗員Xが操作子10を操作しやすくなる。
上記の変形例では、走行制御部12が手動運転モードを選択している状態で、把持角取得部83が取得した把持角GAに応じて、インターフェース制御部41が車速メータ79の表示角度を変化させている。一方で、他の変形例では、走行制御部12が手動運転モードを選択している状態で、舵角センサ84(図1参照)が検出する車輪3の舵角に応じて、インターフェース制御部41が車速メータ79の表示角度を変化させても良い。これにより、乗員Xが車速メータ79の表示角度によって車輪3の舵角を確認することができるため、乗員Xが操作子10を操作しやすくなる。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。
1 :車両制御システム
2 :車両
3 :車輪
4 :操舵装置
10 :操作子
12 :走行制御部
15 :車体
26 :撮像装置
35〜37:第1〜第3静電容量センサ(タッチセンサの一例)
38 :回転角センサ(変位センサの一例)
40 :ディスプレイ(表示部の一例)
76 :自車両画像
79 :車速メータ
81 :電動モータ(アクチュエータの一例)
83 :把持角取得部
84 :舵角センサ
X :乗員

Claims (10)

  1. 車両制御システムであって、
    車輪の舵角を変化させる操舵装置と、
    車体に対して変位可能に設けられ、乗員による運転操作を受け付ける操作子と、
    前記操作子の変位を検出する変位センサと、
    前記変位センサからの信号に基づいて前記操舵装置を制御する手動運転モード、及び前記変位センサからの信号に関わらず前記操舵装置を制御する自動運転モードを選択可能な走行制御部と、
    前記操作子に設けられ、車両の走行状況を表示する表示部と、を備え、
    前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、自車両速度を示す車速メータを前記表示部が表示せず、
    前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記車速メータを前記表示部が表示することを特徴とする車両制御システム。
  2. 前記表示部は、前記操作子と一体に回転可能に設けられ、
    前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記表示部が回転した場合に、前記表示部が前記車速メータの表示角度を一定に保つことを特徴とする請求項1に記載の車両制御システム。
  3. 前記操作子を回転させるアクチュエータを備え、
    前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、前記アクチュエータが前記車輪の舵角に応じて前記操作子を回転させることを特徴とする請求項2に記載の車両制御システム。
  4. 乗員による前記操作子の把持位置の基準位置に対する回転角である把持角を取得する把持角取得部を備え、
    前記操作子は、乗員の接触を検出するタッチセンサを備え、
    前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記タッチセンサが乗員の接触を検出すると、前記タッチセンサからの信号に基づいて前記把持角取得部が前記把持角を取得し、前記表示部が前記把持角に応じて前記車速メータの表示角度を変化させることを特徴とする請求項1に記載の車両制御システム。
  5. 前記車輪の舵角を検出する舵角センサを備え、
    前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記舵角センサが検出する車輪の舵角に応じて前記表示部が前記車速メータの表示角度を変化させることを特徴とする請求項1に記載の車両制御システム。
  6. 前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態のみで、前記表示部が前記車速メータを表示することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両制御システム。
  7. 前記操作子は、乗員の接触を検出するタッチセンサを備え、
    前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、前記タッチセンサが乗員の接触を検出すると、前記走行制御部が前記車両の運転モードを前記自動運転モードから前記手動運転モードに移行させると共に、前記表示部が前記車速メータの表示を開始することを特徴とする請求項6に記載の車両制御システム。
  8. 乗員の画像を撮影する撮像装置を備え、
    前記走行制御部は、前記撮像装置が撮影した乗員の画像に基づいて乗員が前記操作子を把持する動作を行っているか否かを判定し、
    前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、乗員が前記操作子を把持する動作を行っていると前記走行制御部が判定すると、前記走行制御部が前記車両の運転モードを前記自動運転モードから前記手動運転モードに移行させると共に、前記表示部が前記車速メータの表示を開始することを特徴とする請求項6に記載の車両制御システム。
  9. 前記操作子は、乗員によるさすり操作を検出するタッチセンサを備え、
    前記走行制御部が前記自動運転モードを選択している状態で、前記タッチセンサが乗員によるさすり操作を検出すると、前記表示部が前記車速メータを表示することなく、前記走行制御部が前記さすり操作に応じて前記車輪の舵角又は前記車両の速度の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項6に記載の車両制御システム。
  10. 前記表示部は、自車両の位置を示す自車両画像を表示可能に設けられ、
    前記走行制御部が前記手動運転モードを選択している状態で、前記表示部が前記車速メータを前記自車両画像と重ねて表示することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の車両制御システム。
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