JP2021116003A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行う車両制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置は、ステアリングホイールに設けられ、ステアリングホイールを把持する運転者の手から生体情報を検出する生体センサと、生体センサによる検出結果に基づいて、運転者の緊張度を判定する緊張度判定部と、運転者の緊張度に基づいて走行制御を行う走行制御部とを備え、運転者の緊張度に応じてＳ４、適切な走行制御を行うＳ５、Ｓ６。【選択図】図５

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、自車両の前方に位置する先行車両を検出し、先行車両との衝突を回避したり（衝突回避制御）、先行車両との車間距離を安全な距離に保つように走行制御する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特許第３３４９０６０号公報

ところで、運転者の緊張度が相対的に高い緊張状態では、緊張度が相対的に低い通常状態より、例えばステアリングホイールの操舵角の変化量が大きくなったりするなど、運転者が操作する装置の操作量が増加するおそれがある。したがって、走行制御を行っている場合であっても、運転者の緊張度に応じた走行制御を行うことが希求されている。

本発明は、このような課題に鑑み、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことが可能な車両制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の車両制御装置は、ステアリングホイールに設けられ、前記ステアリングホイールを把持する運転者の手から生体情報を検出する生体センサと、前記生体センサによる検出結果に基づいて、前記運転者の緊張度を判定する緊張度判定部と、前記運転者の緊張度に基づいて走行制御を行う走行制御部と、を備える。

前記生体センサは、前記運転者による前記ステアリングホイールを把持する把持力を検出してもよい。

前記緊張度判定部は、前記把持力と、予め学習された基準把持力とを比較することで、前記運転者の緊張度を判定してもよい。

前記緊張度判定部は、前記運転者の緊張度が高い緊張状態と、前記運転者の緊張度が低い通常状態とのどちらであるかを判定し、前記走行制御部は、前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも安全とされる走行制御を行ってもよい。

車両が走行する走行車線を特定する車外環境認識部を備え、前記走行制御部は、前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも前記走行車線の内側を前記車両が走行するように制御してもよい。

先行車両を特定する車外環境認識部を備え、前記走行制御部は、前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも前記先行車両までの距離が離れた状態を維持するように制御してもよい。

前記走行制御部は、前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも車両の車速が遅くなるように制御してもよい。

本発明によれば、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことが可能となる。

車両制御装置が搭載される車両の概略構成を示す模式図である。 制御部の機能的な構成を説明する図である。 ステアリング制御を説明する図である。 追従制御を説明する図である。 走行処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、車両制御装置１００が搭載される車両１の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、車両１は、車両制御装置１００を備える。車両制御装置１００は、エンジン１０、変速機１２、動力伝達系１４、車輪１６、アクセルペダル１８、ブレーキペダル２０、マスタシリンダ２２、液圧制御ユニット２４、ブレーキ２６、ステアリングホイール２８、パワーステアリング機構３０、アクセルセンサ３２、ブレーキセンサ３４、操舵角センサ３６、車速センサ３８、加速度センサ４０、生体センサ４２、撮像装置４４、車外環境認識部４６、制御部４８を備える。

車両１は、駆動源としてのエンジン１０から出力される動力を用いて走行する自動車である。なお、車両１は、駆動源としてエンジン１０およびモータを備えるハイブリッド自動車でもあってもよい。また、車両１は、駆動源としてモータを備える電気自動車であってもよい。

エンジン１０から出力された動力は、変速機１２および動力伝達系１４を介して車輪１６に伝達される。変速機１２は、エンジン１０から出力された動力を、トルクおよび回転数を変えて動力伝達系１４に伝達する。動力伝達系１４は、デファレンシャルギヤ、ドライブシャフトを含み、変速機１２から伝達された動力を車輪１６に伝達する。

アクセルペダル１８は、ドライバによるアクセル操作を受け付ける。ブレーキペダル２０は、ドライバによるブレーキ操作を受け付ける。

マスタシリンダ２２は、倍力装置（図示省略）を介してブレーキペダル２０と接続される。また、マスタシリンダ２２は、液圧制御ユニット２４を介してブレーキ２６と接続される。マスタシリンダ２２は、ブレーキペダル２０の操作量に応じて、油圧を発生させる。マスタシリンダ２２によって発生した油圧は、液圧制御ユニット２４を介してブレーキ２６へ供給される。

液圧制御ユニット２４は、ブレーキ２６へ供給される油圧を調整可能である。具体的には、液圧制御ユニット２４は、ポンプおよび制御弁等の装置を有しており、これらの装置の動作が制御されることにより、ブレーキ２６のブレーキ液圧が制御される。それにより、車輪１６に付与される制動力が制御される。

ブレーキ２６は、液圧制御ユニット２４から供給される油圧を用いて車輪１６に制動力を付与する。

ステアリングホイール２８は、運転者による操舵操作の入力を受け付ける。ステアリングホイール２８は、不図示の操舵機構を介して操舵輪（車輪）に連結される。操舵機構は、ステアリングホイール２８の回転に従って車輪１６の向きを変化させる。

パワーステアリング機構３０は、運転者のステアリングホイール２８を用いた操舵操作を補助する。例えば、パワーステアリング機構３０は、ステアリングホイール２８を回動させる動力を出力可能な電動モータを有している。この場合、ドライバの操舵操作の補助は、電動モータを駆動させることによって実現される。

アクセルセンサ３２は、アクセルペダル１８の操作量、すなわち、踏込み量を検出する。ブレーキセンサ３４は、ブレーキペダル２０の操作量、すわなち、踏込み量を検出する。操舵角センサ３６は、ステアリングホイール２８の回転角度を示す操舵角を検出する。車速センサ３８は、車両１の速度（車速）を検出する。加速度センサ４０は、車両１の加速度を検出する。

生体センサ４２は、例えば、ひずみゲージ式や電圧式の荷重センサである。生体センサ４２は、ステアリングホイール２８における、運転者がステアリングホイール２８を把持する位置に設けられる。生体センサ４２は、ステアリングホイール２８を把持する運転者の手から生体情報を検出する。具体的には、生体センサ４２は、運転者によるステアリングホイール２８を把持する力（把持力）を検出する。

撮像装置４４は、例えば、２個設けられる。２個の撮像装置４４は、略水平方向に互いに離隔して配置される。撮像装置４４は、車両１の進行方向の車外環境を撮像する。具体的には、撮像装置４４は、車両１の前方の検出領域に存在する対象物を撮像し、少なくとも輝度情報が含まれる輝度画像を連続して生成する。

車外環境認識部４６は、撮像装置４４で生成された輝度画像に基づいて視差情報を導出し、視差情報が含まれる距離画像を生成する。車外環境認識部４６は、輝度画像および距離画像に基づいて、検出領域における対象物がいずれの種類の特定物であるかを特定する。なお、特定物は、先行車両、道路の白線および信号機などとするが、この例に限らない。このようにして、車外環境認識部４６は、車両１の進行方向の車外環境を認識する。

また、車外環境認識部４６は、特定した特定物と車両１との位置関係に基づいて、走行車線を特定する。具体的には、車外環境認識部４６は、車両１の左右方向に、車両１との距離が所定範囲内となる特定物（白線やガードレール等）がある場合、それらの特定物間を走行車線と特定する。

制御部４８は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。

図２は、制御部４８の機能的な構成を説明する図である。図２に示すように、制御部４８は、プログラムを実行することでデータ取得部５０、手動運転制御部５２、自動運転制御部（走行制御部）５４および緊張度判定部５６として機能する。

データ取得部５０は、アクセルセンサ３２、ブレーキセンサ３４、操舵角センサ３６、車速センサ３８、加速度センサ４０および生体センサ４２と接続される。データ取得部５０は、これらセンサの検出結果を所定間隔毎に取得する。

また、データ取得部５０は、車外環境認識部４６と接続される。データ取得部５０は、車外環境認識部４６により特定された情報を取得する。

ところで、車両１には、運転モードとして手動運転モードおよび自動運転モードが設けられている。例えば、車両１には、手動運転モードと自動運転モードとのいずれを実行させるかを選択するための入力装置（例えば、スイッチまたはボタン等）が設けられている。運転者は、入力装置を操作することにより、手動運転モードまたは自動運転モードを選択することができる。

手動運転モードは、運転者の運転操作（つまり、アクセル操作、ブレーキ操作および操舵操作）に応じて車両１の加減速度および操舵角が制御される運転モードである。自動運転モードは、運転者の運転操作によらずに車両１の加減速度および操舵角が自動で制御される運転モードである。

手動運転制御部５２は、手動運転モードに設定されている場合、運転者の運転操作に応じた加減速度および操舵角となるように、各装置を制御する。具体的には、手動運転制御部５２は、アクセルペダル１８の踏込み量に応じた動力が出力されるようにエンジン１０を制御する。また、手動運転制御部５２は、ブレーキペダル２０の踏込み量に応じた制動力が付与されるように液圧制御ユニット２４（ブレーキ２６）を制御する。また、手動運転制御部５２は、ステアリングホイール２８の回動方向と一致する方向のトルクがステアリングホイール２８に付与されるようにパワーステアリング機構３０を制御する。

自動運転制御部５４は、自動運転モードに設定されている場合、走行制御、すなわち、アダプティブクルーズコントロール制御を行う。例えば、自動運転制御部５４は、車両１の前方に先行車両がいない場合、運転者によって予め設定された車速で車両１が走行するようにエンジン１０を制御する定速制御を行う。また、自動運転制御部５４は、車両１の前方に先行車両がいる場合、先行車両までの距離を保ちつつ、先行車両を追従させるようにエンジン１０および液圧制御ユニット２４（ブレーキ２６）を制御する追従制御を行う。また、自動運転制御部５４は、走行車線が特定されている場合、走行車線から車両１が逸脱しないようにパワーステアリング機構３０を制御するステアリング制御を行う。

緊張度判定部５６は、生体センサ４２による検出結果に基づいて、運転者の緊張度を判定する。具体的には、緊張度判定部５６は、車速が予め決められた範囲内（例えば、３０ｋｍ／ｈ〜５０ｋｍ／ｈ）で、かつ、加速度が所定値以下である定常走行中に生体センサ４２によって検出される運転者の把持力を基準把持力として学習しておく。

そして、緊張度判定部５６は、運転者の緊張度が高くなるほど把持力が増加するので、生体センサ４２によって検出される運転者の把持力と基準把持力とを比較することで、運転者の緊張度を判定する。例えば、緊張度判定部５６は、運転者の把持力が基準把持力に対して所定値以上高い場合、運転者の緊張度が高い緊張状態であると判定する。一方、緊張度判定部５６は、運転者の把持力が基準把持力に所定値を加算した値より高くない場合、運転者の緊張度が低い通常状態であると判定する。

なお、緊張度判定部５６は、基準把持力に対する運転者の把持力の比が所定閾値以上である場合、運転者の緊張度が高い緊張状態であると判定し、基準把持力に対する運転者の把持力の比が所定閾値未満である場合、運転者の緊張度が低い通常状態であると判定するようにしてもよい。つまり、緊張度判定部５６は、運転者の緊張度が高い緊張状態と、運転者の緊張度が低い通常状態とのどちらであるかを判定すればよい。

ところで、車両１を運転する運転者は、環境の変化や心理状態に応じて、緊張度が変化する。例えば、夜間に運転している場合、天気が悪い場合、車両１が高速で走行している場合などは、通常状態と比べて運転者の緊張度が高い緊張状態になりやすい。

運転者の緊張度が相対的に高い緊張状態では、緊張度が相対的に低い通常状態より、例えばステアリングホイールの操舵角の変化量が大きくなったりするなど、運転者が操作する装置の操作量が増加するおそれがある。

そこで、自動運転制御部５４は、運転者の緊張度、すなわち、通常状態または緊張状態に基づいて、自動運転モードでの定速制御、ステアリング制御、追従制御の制御量（制御方法）を変更する。自動運転制御部５４は、通常状態であると判定された場合、自動運転モードとして第１自動運転モードで車両１の走行制御を行う。また、自動運転制御部５４は、緊張状態であると判定された場合、自動運転モードとして、第１自動運転モードよりも安全とされる第２自動運転モードで車両１の走行制御を行う。

図３は、ステアリング制御を説明する図である。図３（ａ）は、第１自動運転モードのステアリング制御を説明する図である。図３（ｂ）は、第２自動運転モードのステアリング制御を説明する図である。

自動運転制御部５４は、図３（ａ）に示すように、第１自動運転モードである場合、走行車線６０が特定されると、走行車線６０の両端よりも内側であって、走行車線６０の幅Ｗ１よりも狭い範囲の制御幅Ｗ２を設定する。制御幅Ｗ２は、走行車線６０の幅Ｗ１に対して１未満の所定値を乗算することで設定されるようにしてもよいし、走行車線６０の両端から所定間隔ずつ開けた幅に設定されるようにしてもよい。なお、制御幅Ｗ２の幅方向の中央は、走行車線の幅Ｗ１の幅方向の中央に一致、または、略一致するように設定される。

そして、自動運転制御部５４は、第１自動運転モードである場合、車両１が制御幅Ｗ２よりも外側に逸脱すると、車両１を制御幅Ｗ２内に戻るようにステアリング制御を行う。一方、自動運転制御部５４は、運転者によるステアリングホイール２８の操舵操作があっても、車両１が制御幅Ｗ２から逸脱しなければ、ステアリング制御を行わない。したがって、運転者は、第１自動運転モード中であっても、ステアリングホイール２８の操舵操作によって、車両１を制御幅Ｗ２内で移動させることができる。

自動運転制御部５４は、図３（ｂ）に示すように、第２自動運転モードである場合、走行車線６０が特定されると、制御幅Ｗ２の両端よりも内側であって、制御幅Ｗ２よりも狭い範囲の制御幅Ｗ３を設定する。制御幅Ｗ３は、走行車線６０の幅Ｗ１に対して第１自動運転モードのときよりも小さな値を乗算することで設定されるようにしてもよいし、走行車線６０の両端から第１自動運転モードのときよりも間隔をさらに開けた幅に設定されるようにしてもよい。なお、制御幅Ｗ３の幅方向の中央は、走行車線６０の幅Ｗ１の幅方向の中央に一致、または、略一致するように設定される。

そして、自動運転制御部５４は、第２自動運転モードである場合、車両１が制御幅Ｗ３よりも外側に逸脱すると、車両１を制御幅Ｗ３内に戻るようにステアリング制御を行う。一方、自動運転制御部５４は、運転者によるステアリングホイール２８の操舵操作があっても、車両１が制御幅Ｗ３から逸脱しなければ、ステアリング制御を行わない。

このように、自動運転制御部５４は、運転者の緊張度が高い緊張状態である場合、通常状態よりも走行車線６０の内側を走行するように制御する。これにより、車両制御装置１００は、緊張状態である場合に、ステアリングホイール２８の変化量が大きくなってしまっても、車両１が走行車線６０から逸脱することを低減することができる。一方、車両制御装置１００は、通常状態である場合に、ある程度のステアリングホイール２８の操作を許容することができる。かくして、車両制御装置１００は、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことができる。

図４は、追従制御を説明する図である。図４（ａ）は、第１自動運転モードの追従制御を説明する図である。図３（ｂ）は、第２自動運転モードの追従制御を説明する図である。

自動運転制御部５４は、図４（ａ）に示すように、第１自動運転モードである場合、先行車両６２が特定されると、車両１から先行車両６２までの制御距離Ｌ１を設定する。なお、制御距離Ｌ１は、車速に応じて設定してもよいし、一定の値であってもよい。

そして、自動運転制御部５４は、第１自動運転モードである場合、先行車両６２との距離が制御距離Ｌ１となるように追従制御を行う。

一方、自動運転制御部５４は、図４（ｂ）に示すように、第２自動運転モードである場合、先行車両６２が特定されると、車両１から先行車両６２までの制御距離Ｌ２を、制御距離Ｌ１よりも長い距離に設定する。なお、制御距離Ｌ２は、制御距離Ｌ１に対して１よりも大きい値を乗算することで設定されるようにしてもよいし、制御距離Ｌ１に所定値を加算することで設定されるようにしてもよい。

そして、自動運転制御部５４は、第２自動運転モードである場合、先行車両６２との距離が制御距離Ｌ２となるように追従制御を行う。

このように、自動運転制御部５４は、運転者が緊張していると考えられる緊張状態である場合、通常状態よりも先行車両６２までの距離が離れた状態を維持するようにしている。これにより、車両制御装置１００は、緊張状態である場合に、先行車両６２に近づきにくくすることができ、アクセルペダル１８が何らかの理由により突如踏まれたとしても、先行車両６２との衝突を抑制することができる。一方、車両制御装置１００は、通常状態である場合には、最適とされる制御距離Ｌ１を維持することができる。かくして、車両制御装置１００は、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことができる。

また、自動運転制御部５４は、第１自動運転モードである場合、先行車両６２が特定されていないときに、運転者が予め設定した車速で定常制御を行う。一方、自動運転制御部５４は、第２自動運転モードである場合、先行車両６２が特定されていないときに、運転者が予め設定した車速よりも遅い車速を維持するように定常制御を行う。これにより、車両制御装置１００は、緊張状態である場合に、運転者に不安を与えてしまうことを抑制することができる。

以上のように、車両制御装置１００は、運転者の緊張度に基づいて走行制御を行う。具体的には、車両制御装置１００は、緊張状態であると判定された場合、通常状態よりも安全とされる走行制御を行う。これにより、車両制御装置１００は、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことができる。

図５は、走行処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、自動運転制御部５４は、自動運転モードに設定されているかを判定する（Ｓ１）。自動運転モードに設定されていない場合（Ｓ１におけるＮＯ）、すなわち、手動運転モードに設定されている場合、手動運転制御部５２は、手動運転モードで各装置を制御する（Ｓ２）。

一方、自動運転モードに設定されている場合（Ｓ１におけるＹＥＳ）、緊張度判定部５６は、生体センサ４２による生体情報に基づいて、運転者の緊張度を判定する（Ｓ３）。そして、自動運転制御部５４は、運転者の緊張度が緊張状態であるかを判定する（Ｓ４）。

緊張状態である場合（Ｓ４におけるＹＥＳ）、自動運転制御部５４は、第２自動運転モードで走行制御を行う（Ｓ５）。一方、緊張状態でない場合（Ｓ４におけるＮＯ）、すなわち、通常状態である場合、自動運転制御部５４は、第１自動運転モードで走行制御を行う（Ｓ６）。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、生体情報として、運転者の把持力を検出するようにした。しかしながら、生体情報は、運転者の手の温度、脈動等であってもよい。

また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

本発明は、車両制御装置に利用できる。

１ 車両
４６ 車外環境認識部
５４ 自動運転制御部（走行制御部）
５６ 緊張度判定部
１００ 車両制御装置

Claims (7)

1. ステアリングホイールに設けられ、前記ステアリングホイールを把持する運転者の手から生体情報を検出する生体センサと、
   前記生体センサによる検出結果に基づいて、前記運転者の緊張度を判定する緊張度判定部と、
   前記運転者の緊張度に基づいて走行制御を行う走行制御部と、
   を備える車両制御装置。
2. 前記生体センサは、
   前記運転者による前記ステアリングホイールを把持する把持力を検出する請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記緊張度判定部は、
   前記把持力と、予め学習された基準把持力とを比較することで、前記運転者の緊張度を判定する請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記緊張度判定部は、
   前記運転者の緊張度が高い緊張状態と、前記運転者の緊張度が低い通常状態とのどちらであるかを判定し、
   前記走行制御部は、
   前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも安全とされる走行制御を行う請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 車両が走行する走行車線を特定する車外環境認識部を備え、
   前記走行制御部は、
   前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも前記走行車線の内側を前記車両が走行するように制御する請求項４に記載の車両制御装置。
6. 先行車両を特定する車外環境認識部を備え、
   前記走行制御部は、
   前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも前記先行車両までの距離が離れた状態を維持するように制御する請求項４または５に記載の車両制御装置。
7. 前記走行制御部は、
   前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも車両の車速が遅くなるように制御する請求項４から６のいずれか１項に記載の車両制御装置。

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