JP4904835B2

JP4904835B2 - 車両用制御装置

Info

Publication number: JP4904835B2
Application number: JP2006027146A
Authority: JP
Inventors: 善紀見市
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007203951A

Description

本発明は、車両用制御装置に関し、より詳細には、自動車等の車両を運転する者の年齢を推定し、その年齢に基づいて支援特性を制御する車両用制御装置に関する。

自動車等の車両における電動パワーステアリングは、運転者がステアリングホイールを操作した場合、そのステアリングホイールの操舵力、操舵方向および操舵角度を検出して、電動モータにより車輪を操舵する力を支援する。

係る電動パワーステアリングには、操舵に必要な力が車速の増大に応じて減少することに基づき、車両が高速で走行している場合に、適度な操舵力となるようアシストし、一方で低速走行の場合には、小さな力でステアリングホイールを操舵できるように操舵力のアシストを増大させるものもある。

また、運転席に設置された体格検知センサが検知した体重に応じて、操舵力を支援する電動モータを制御する装置も知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この装置は、一般的に、体重が軽い運転者は、体重が重い運転者に比べて体格が小さく、腕力も弱いものであると想定し、体重が軽い運転者を検知した場合には、体重が重い運転者より電動モータによる支援を増大させる。
特開２００３−２１２１４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置は、運転者の年齢の違いを考慮に入れず、体格に基づいて電動モータ等を制御するので、高齢の運転者に適した運転支援を行うことができない。また、特許文献１に記載された装置における操作手段（パワーステアリング、ブレーキまたはスイッチ等をいう。）それぞれの支援は、運転者の体格により、ステアリングホイールを回転させる腕力、ブレーキペダルを踏み込む力、或いは、スイッチを押し込む力等に差が生じるという前提に基づいており、力の強弱以外の運転者の操作傾向に適した運転支援を行うことができない。

係る問題に鑑み、本発明は、車両を運転する者の年齢を推定し、その年齢に基づいて運転操作支援手段の支援特性を制御する車両用制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第１の発明に係る車両用制御装置は、車両を運転操作する操作手段と、前記操作手段による車両の運転操作を支援する運転操作支援手段と、運転者の属性を推定する運転者属性推定手段と、前記運転者属性推定手段により推定された運転者の年齢に応じて支援特性を変更する支援特性変更手段と、を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る車両用制御装置において、前記支援特性変更手段は、前記運転者属性推定手段により推定された運転者の体格が小さいほど、前記操作手段による運転操作に要する仕事量を低減させるよう前記運転操作支援手段による支援特性を変更する、ことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明に係る車両用制御装置において、前記支援特性変更手段は、前記運転者属性推定手段により運転者の性別が女性であると推定された場合に、前記操作手段による運転操作に要する仕事量を低減させるよう前記運転操作支援手段による支援特性を変更する、ことを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、車両を運転する者の年齢を推定し、その年齢に基づいて運転操作支援手段の支援特性を制御する車両用制御装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、いくつかの実施例に分けて、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明に係る車両用制御装置１００の構成例を示す図である。車両用制御装置１００は、制御部１、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）２およびＮＶＲＡＭ（ＮｏｎＶｏｌａｔｉｌｅＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）３を有し、カメラ４、カードリーダ５、入力装置６、体格検知センサ７、車速センサ８、表示装置９、パワーステアリング１０およびブレーキシステム１１にＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）を介して接続される。

また、制御部１は、ＮＶＲＡＭ３に記憶されたプログラムをＲＡＭ２に展開して、運転操作支援手段２０、運転者属性推定手段２１および支援特性変更手段２２の各手段を実行する。さらに、制御部１は、カメラ４、カードリーダ５、入力装置６、体格検知センサ７または車速センサ８からの信号に基づいて上述の各手段を実行し、表示装置９、パワーステアリング１０およびブレーキシステム１１を制御するための信号をそれらに送信する。

ＲＡＭ２は、揮発性の記憶装置であり、制御部１の作業領域である。ＮＶＲＡＭ３は、不揮発性の記憶装置であり、上述の各手段を実行させるプログラムや運転者のＩＤ番号等を記憶する。

カメラ４は、運転者を撮影するための装置であり、例えば、運転席の天井部に取り付けられ、運転者を撮影した画像を制御部１に送信する。運転者の画像を受信した制御部１は、当該画像をＲＡＭ２に記憶し、後続の画像処理で使用できるようにする。

カードリーダ５は、磁気記憶カードや非接触式ＩＣカード等に記憶された運転者情報を読み取るための装置であり、運転者情報とは、運転者の性別、年齢、身長、体重、視力、血液型、障害の有無等の運転者に関する情報をいう。

入力装置６は、運転者の入力を受け付けるための装置であり、例えば、カーナビゲーションシステムのエスカッションボタン、液晶ディスプレイ上のタッチパネルまたはインストルメントパネルに設置されたスイッチ等である。入力装置６は、運転者が自身のＩＤ番号を入力したり、表示装置９に表示された複数のＩＤ番号から自身のＩＤ番号を選択したりするために使用される。

体格検知センサ７は、車両用制御装置１００をして運転者の体格を推定させるべく所定の情報を検知するためのセンサであり、例えば、運転者の体重に関する情報を取得するために歪みゲージを運転席下部に取り付け、歪みを検出して歪み情報を車両用制御装置１００に送信する。また、体格検知センサ７は、超音波センサや赤外線センサを用いて運転者が占有する領域（面積）や空間（体積）を検知し車両用制御装置１００に体格を推定させるようにしてもよい。

また、体格検知センサ７は、例えば、運転席の表面に接している運転者の体の面積から体格を推定するため、或いは、運転者の着座位置や着座姿勢から運転者の体格を推定するため、運転席に多接点の感圧センサを備え、各接点の圧力情報を車両用制御装置１００に送信するようにしてもよい。

車速センサ８は、車両の速度を測定するセンサであり、例えば、各車輪に取り付けられ各車輪とともに回転する磁石による磁界の変化をMR（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子により磁気抵抗として読み取り、これを回転速度に比例したパルス信号として取り出すことで車輪の回転速度および車両の速度を検出する。

表示装置９は、所定の情報を表示するための装置であり、例えば、液晶ディスプレイやインストルメントパネルのＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）に、運転者のＩＤ番号の入力を促すメッセージを表示させたり、登録された複数のＩＤ番号から運転者固有のＩＤ番号を選択させるためにそれら複数のＩＤ番号を表示させたりする。

パワーステアリング１０は、ステアリングホイールの回転をタイロッドの直線運動（操舵力）に変換して車輪を操舵するための装置であり、電動モータまたは油圧アクチュエータを用いて操舵力をアシストすることができる。

ブレーキシステム１１は、車輪の回転を制動するための装置であり、電動モータまたは油圧アクチュエータを用いてブレーキペダルの踏み込みに対応するブレーキ圧の大きさを変化させることができる。また、ブレーキシステム１１は、例えば、ブレーキペダルを踏み込むとオンに切り替えられ、逆に、踏み込みストロークの変化が無くなったりするとオフに切り替えられるブレーキスイッチを備え、このブレーキスイッチによりブレーキペダルの踏み込みの開始や踏み増しの有無を検知する。

運転操作支援手段２０は、パワーステアリング１０やブレーキシステム１１等の操作手段による車両の運転操作を支援する手段であり、例えば、パワーステアリング１０を制御して、車両が高速で走行している場合に、適度な操舵力となるよう操舵力をアシストし、一方で、車両が低速で走行している場合に、小さな力でステアリングホイールを操舵できるように操舵力のアシストをさらに増大させる。また、運転操作支援手段２０は、ブレーキシステム１１を制御して、適切な車輪の制動力が得られるよう油圧アクチュエータを用いてブレーキペダルに加えるブレーキ圧をアシストする。

運転者属性推定手段２１は、運転者の性別、年齢、体格等の属性を推定する手段であり、例えば、実年齢（実際の年齢）が既知である顔画像のデータベースから、目、鼻、耳、髪の生え際の位置、それらの間隔等といった必要な特徴量を抽出し、それら特徴量を連想記憶させたニューラルネットワークによるコンピュータシステムを用いて、カメラ４により撮影した運転者の顔画像から運転者の性別、年齢を推定したり、体格検知センサ７からの信号に基づいて体格を推定したりする。

また、運転者属性推定手段２１は、カードリーダ５により磁気記憶カードや非接触式ＩＣカード等から読み取った運転者情報に基づいて、運転者の性別、年齢、体格等の属性を推定（取得）してもよく、カードリーダ５による運転者情報と、カメラ４による推定結果または体格検知センサ７による測定結果とを組み合わせて、運転者の性別、年齢、体格等の属性を推定してもよい。

支援特性変更手段２２は、運転操作支援手段２０による支援特性を変更するための手段であり、例えば、運転者属性推定手段２１により運転者が高齢者であると推定された場合に、運転操作支援手段２０による支援の応答性が高くなるように支援特性を変更する。

「支援特性」とは、運転操作支援手段２０による支援内容であり、例えば、運転者が女性の場合に、操舵力を支援する力（以下、「操舵力アシスト量」という。）を運転者が男性の場合より増大させるといった支援内容や、運転者の性別を問わず車速が大きくなるに従って操舵力アシスト量を低減させるといった支援内容をいう。支援特性は、例えば、性別や年齢毎に設定された操舵力アシスト量の増大率といった係数、または、縦軸に操舵力アシスト量、横軸にステアリングホイールの操舵力を配した特性図等で示される。なお、支援特性は、予め固定されたものであってもよく、所定の計算式により動的に変化するものであってもよい。

「応答性が高くなる」とは、運転者が操作手段による操作を行った場合における運転操作支援手段２０による支援のレスポンスを高めることをいい、例えば、ステアリングホイールによる操舵開始時における操舵力アシスト量の増大率を局所的に増大させたり、ステアリングホイールの切り増し時や切り返し時における操舵力アシスト量の増大率を局所的に増大させたりすることをいう。

次に、運転者属性に応じて変更される支援特性について説明する。

図２は、ステアリングホイールの操舵力と操舵力アシスト量との関係を示す特性図の例であり、横軸にステアリングホイールの操舵力を示し、縦軸に操舵力アシスト量を示す。また、横軸に示されるステアリングホイールの操舵力は、縦軸を挟んで右側が右方向への操舵力を示し、縦軸の左側が左方向への操舵力を示す。

図２（Ａ）において、左右対称である実線Ｎ１は、車速が比較的小さい場合におけるステアリングホイールの操舵力と操舵力アシスト量との関係を示す線図（支援特性）の例であり、同様に、左右対称である実線Ｎ２は、車速が比較的大きい場合におけるステアリングホイールの操舵力と操舵力アシスト量との関係を示す線図（支援特性）の例である。ここで、図２（Ａ）は、ステアリングホイールの操舵力の全ての領域にわたり、車速が大きいほど操舵力アシスト量が小さくなることを示す。

また、左右対称である破線Ｓ１は、車速が比較的小さい場合であって、かつ、運転者属性推定手段２１により運転者が女性であると推定された場合におけるステアリングホイールによる操舵力と操舵力アシスト量との関係を示す線図（支援特性）の例であり、同様に、左右対称である破線Ｓ２は、車速が比較的大きい場合であって、かつ、運転者属性推定手段２１により運転者が女性であると推定された場合におけるステアリングホイールの操舵力と操舵力アシスト量との関係を示す線図（支援特性）の例である。ここで、図２（Ａ）は、運転者属性推定手段２１により運転者が女性であると推定された場合には、運転者が男性である場合に比べ、ステアリングホイールの操舵力の全ての領域にわたり操舵力アシスト量が大きくなるよう支援特性を変更することを示す。

なお、支援特性変更手段２２は、運転者属性推定手段２１により運転者の体格が小さいと推定された場合に上述の支援特性の変更を行ってもよい。

このような支援特性により、車両用制御装置１００は、比較的力が弱いとされる、女性や体格の小さい運転者に対して、より大きな操舵力アシスト量を提供し、操作手段による車両の運転操作に要する力若しくは時間、または、各操作手段の移動量等の仕事量を低減させることができる。

また、図２（Ｂ）において、左右対称である破線Ｅ１は、車速が比較的小さい場合であって、かつ、運転者属性推定手段２１により運転者が女性の高齢者であると推定された場合におけるステアリングホイールの操舵力と操舵力アシスト量との関係を示す線図（支援特性）の例であり、同様に、左右対称である破線Ｅ２は、車速が比較的大きい場合であって、かつ、運転者属性推定手段２１により運転者が女性の高齢者であると推定された場合におけるステアリングホイールの操舵力と操舵力アシスト量との関係を示す線図（支援特性）の例である。

図２（Ｂ）において、破線Ｅ１および破線Ｅ２は、ステアリングホイールの中立点または現在点から左右何れかにステアリングホイールによる操舵を開始させたときの操舵の初期段階において、ステアリングホイールの操舵力に応じて操舵力アシスト量が非線形に増大し、初期段階ほど操舵力アシスト量の増加率が高いことを示す。すなわち、ステアリングホイールの操舵加速度に応じて操舵力アシスト量の増加率が変更されることを示す。

このように時間的要素をも考慮した支援特性は、高齢者がステアリングホイールを操作する場合、初期操作を小さく行い、その後、補正操作（例えば、ステアリングホイールの切り増しや切り返しをいう。）をこまめに行うという特徴に基づく。

従って、この非線形の支援特性により、車両用制御装置１００は、急操舵が要求される場面に高齢者が遭遇した場合であっても、高齢者による運転を適切に支援することができ、例えば、車両進行方向に障害物があって急操舵が必要な場合に、小刻みにステアリングホイールを回転させた結果、障害物を回避する動作が遅れてしまうのを防止することができる。

なお、図２（Ｂ）に示す操舵力アシスト量の非線形的な増大は、男性の高齢者にも同様に適用され得る。

また、図２（Ｃ）において、破線Ｅ３は、ステアリングホイールの中立点または現在点から左右何れかにステアリングホイールによる操舵を開始させたときの操舵の初期段階およびその後のステアリングホイールの切り増し時において、ステアリングホイールによる操舵力の増大に応じて操舵力アシスト量が非線形に増大し、初期段階および切り増し時の二段階で操舵力アシスト量の増加率が高くなっていることを示す。

また、図２（Ｃ）に示す操舵力アシスト量の非線形的な増大は、ステアリングホイールの切り返し時にも同様に適用され得る。

このように、車両用制御装置１００は、図２（Ｃ）に示す支援特性を利用して、ステアリングホイールの操舵加速度が大きい場合に、操舵力アシスト量の増加率を増大させることにより、初期操作が小さいという高齢者の特徴に応じた適切な運転操作の支援を行うことができる。

なお、支援特性変更手段２２は、運転者の性別および年齢を推定して支援特性を上述のように非線形に変化させるが、運転者の年齢のみを推定して上述のような支援特性の変更を行ってもよく、体格の推定結果と組み合わせて支援特性の変更を行ってもよい。さらに、支援特性変更手段２２は、視力、障害の有無、負傷等の他の属性の推定結果を上述の属性の推定結果と組み合わせて支援特性の変更を行ってもよい。

図３は、ブレーキ踏力とブレーキ圧との関係を示す特性図の例であり、横軸にブレーキ踏力を示し、縦軸にブレーキ圧を示す。

図３（Ａ）において、実線Ｎ３は、ブレーキ踏力とブレーキ圧との標準的な関係を示す線図（支援特性）の例であり、破線Ｓ３は、運転者属性推定手段２１により運転者が女性であると推定された場合におけるブレーキ踏力とブレーキ圧との関係を示す線図の例である。また、線分Ｐは、ブレーキの遊び部分を示す。ここで、図３（Ａ）は、運転者属性推定手段２１により運転者が女性であると推定された場合、ブレーキの遊び部分Ｐを除き、ブレーキ踏力の全ての領域にわたり、ブレーキ踏力に応じて発生するブレーキ圧が標準的な場合に比べて大きくなることを示す。

また、図３（Ｂ）において、破線Ｅ４は、運転者属性推定手段２１により運転者が高齢者であると推定された場合におけるブレーキ踏力とブレーキ圧との関係を示す線図（支援特性）の例である。ここで、図３（Ｂ）は、運転者属性推定手段２１により運転者が高齢者であると推定された場合、ブレーキの遊び部分Ｐが狭くなり、かつ、ブレーキ踏力の増大に応じてブレーキ圧が非線形に増大し、ブレーキペダルの踏み込みを開始した初期段階に、ブレーキ圧の増加率が高いことを示す。すなわち、ブレーキペダルの踏み込みストロークの加速度に応じてブレーキ圧の増加率が変更されることを示す。

このように時間的要素をも考慮した支援特性は、高齢者がブレーキを操作する場合、初期操作を小さく行い、その後、補正操作（例えば、ブレーキの踏み増しをいう。）をこまめに行うという特徴に基づく。

従って、この非線形の支援特性により、車両用制御装置１００は、急ブレーキが必要な場合に、小刻みにブレーキを効かせてしまい、ブレーキ圧の上昇が不足して制動距離が延長してしまうのを防止することができる。

また、図３（Ｃ）において、破線Ｅ５は、ブレーキペダルの踏み込みを開始した初期段階、および、ブレーキペダルの踏み込みを一旦止めその後更にブレーキペダルを踏み増したときに、ブレーキ踏力の増大に応じてブレーキ圧が非線形に増大し、初期段階および踏み増し時の二段階でブレーキ圧の増加率が高くなっていることを示す。

このように、車両用制御装置１００は、図３（Ｃ）に示す支援特性を利用して、ブレーキペダルの踏み込みストロークの加速度が大きい場合に、ブレーキ圧の増加率を増大させることにより、初期操作が小さいという高齢者の特徴に応じた運転操作の支援を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、車両用制御装置１００は、ステアリングホイールによる操舵開始時、切り増し時および切り返し時に、操舵力アシスト量の増大率を一時的に増大させるが、操舵開始時のみ、切り増し時のみ、切り返し時のみ、操舵開始時および切り増し時のみ、操舵開始時および切り返し時のみ、或いは、切り増し時および切り返し時のみに操舵力アシスト量の増大率を一時的に増大させるようにしてもよい。

また、車両用制御装置１００は、ブレーキペダルの踏み込み開始時および踏み増し時に、ブレーキ圧の増大率を一時的に増大させるが、踏み込み開始時のみ、或いは、踏み増し時のみにブレーキ圧の増大率を一時的に増大させるようにしてもよい。

これらの構成により、高齢者による操作手段の操作の特徴に応じた適切な支援をより柔軟に行うことができる。

また、上述の実施例において、車両用制御装置１００は、運転者が高齢者であるか否かを推定して支援特性を切り替えるが、推定した年齢に応じて、例えば、１０歳刻みというように段階的に支援特性を変更するようにしてもよい。

また、車両用制御装置１００は、パワーステアリング１０やブレーキシステム１１の他、アクセル、或いは、パワーウィンドウやオーディオ、エアコン等のスイッチといった操作手段の支援特性を制御するようにしてもよい。

本発明に係る車両用制御装置の構成例を示す図である。ステアリングホイールの操舵力と操舵力アシスト量との関係を示す図である。ブレーキ踏力とブレーキ圧との関係を示す図である。

符号の説明

１制御部
２ＲＡＭ
３ＮＶＲＡＭ
４カメラ
５カードリーダ
６入力装置
７体格検知センサ
８車速センサ
９表示装置
１０パワーステアリング
１１ブレーキシステム
２０運転操作支援手段
２１運転者属性推定手段
２２支援特性変更手段
１００車両用制御装置

Claims

車両を運転操作する操作手段と、
前記操作手段による車両の運転操作を支援する運転操作支援手段と、
運転者の属性を推定する運転者属性推定手段と、
前記運転者属性推定手段により推定された運転者の年齢に応じて支援特性を変更する支援特性変更手段と、を備え、
前記支援特性変更手段は、前記運転者属性推定手段により運転者が高齢者であると推定された場合に、前記操作手段による操作の初期段階ほど前記運転操作支援手段による支援の程度が高くなるようにする、
ことを特徴とする車両用制御装置。
前記操作手段は、パワーステアリングであり、
前記支援特性変更手段は、操舵操作、切り増し操作、又は切り返し操作の初期段階ほど操舵力アシスト量の増大率が高くなるようにする、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
前記操作手段は、ブレーキであり、
前記支援特性変更手段は、ブレーキペダルの踏み込み操作又は踏み増し操作の初期段階ほど、ブレーキ圧のアシストの増大率が高くなるようにする、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。