JP4978439B2

JP4978439B2 - 車両用走行支援装置

Info

Publication number: JP4978439B2
Application number: JP2007304122A
Authority: JP
Inventors: 博史加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-11-26
Also published as: JP2009129230A

Description

本発明は、信号機の状態を予測して適切な走行支援を行う車両用走行支援装置に関する。

従来から、信号機データを含む地図データが記憶された地図情報記憶手段、自車両の位置を検出する車両位置検出手段、上記車両の速度を検出する車速データ検出手段、信号機の情報を外部から通信により獲得する獲得手段、上記車両位置検出手段によって検出された車両位置及び上記車速データ検出手段によって検出された車両速度を用いて信号機に車両が到達する時刻を算出すると共に、上記獲得手段によって獲得された信号機の情報を用いて、上記算出された時刻での信号機の表示色を算出する演算手段、この演算手段によって算出された信号機の表示色を使用者が認識できるように出力する制御手段を備えたことを特徴とする車載用ナビゲーションシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１１８１９４号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の車両用走行支援装置では、例えば信号機の表示色が黄色ないし赤色であると予測された場合に、そのときの車両の走行状態や運転者の操作状態の如何に関らず、信号機の表示色（黄色ないし赤色）が運転者に通知されるだけであるので、運転者にとっては、信号機に到達するまでにどのような運転操作が適切であるかを把握することが困難である。

そこで、本発明は、運転者が信号機に到達するまでにどのような運転操作が適切であるかを把握し易い態様で、運転支援情報を出力することができる車両用走行支援装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る車両用走行支援装置は、車両進行方向前方に存在する信号機に関する情報を取得する信号機情報取得手段と、
前記信号機情報と、車両の走行状態を表す情報とに基づいて、車両が前記信号機に到達したときの該信号機の状態を予測する信号機状態予測手段と、
前記信号機状態予測手段により車両が前記信号機の手前で停止すべき信号機状態が予測された場合に、車両の走行状態を表す情報及び車両の運転者の操作状態を表す情報に基づいて、車両の運転者に対して運転支援情報を出力すべきか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により運転支援情報を出力すべきと判定された場合に、運転支援情報を出力する運転支援情報出力手段とを備え、
前記信号機状態予測手段により予測される信号機状態は、信号機の表示色であり、
前記判定手段は、前記信号機状態予測手段により予測された信号機の表示色が赤色若しくは黄色である場合であって、車両の走行状態を表す情報が、車両の加速度が所定加速度以上であることを表し、且つ、車両の運転者の操作状態を表す情報が、アクセルペダルが踏み込まれていることを表している場合に、運転支援情報を出力すべきと判定することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る車両用走行支援装置において、
前記所定加速度の値は、車両の現在車速が制限速度以上であるか否かに応じて変化される可変値であることを特徴とする。

第３の発明は、第１〜２のうちのいずれかの発明に係る車両用走行支援装置において、
前記運転支援情報は、アクセルペダルを踏み込まないように促す情報であることを特徴とする。

第４の発明は、第１〜３のうちのいずれかの発明に係る車両用走行支援装置において、
前記運転支援情報は、省エネルギ運転を知らせるためのエコランプを共用して出力されることを特徴とする。

本発明によれば、運転者が信号機に到達するまでにどのような運転操作が適切であるかを把握し易い態様で、運転支援情報を出力することができる車両用走行支援装置が得られる。

以下、図面を参照して、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、本発明の一実施例による車両用走行支援装置１０の構成図である。車両用走行支援装置１０は、電子制御ユニット２０（以下、「制御ＥＣＵ２０」と称する）を中心に構成されている。制御ＥＣＵ２０は、マイクロコンピューターで構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えている。尚、制御ＥＣＵ２０は、ナビゲーション装置のナビゲーションＥＣＵにより具現化されてもよいし、別の新たなＥＣＵとして具現化されてもよいし、２つ以上のＥＣＵにより協動して実現されてもよい。

制御ＥＣＵ２０には、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体上に地図データを保有する地図データベース２２が接続されている。地図データベース２２には、所与の地図データが格納されている。地図データには、交差点・高速道路の合流点／分岐点に各々対応する各ノードの座標情報、隣接するノードを接続するリンク情報、各リンクに対応する道路の幅員情報、各リンクに対応する国道・県道・高速道路等の道路種別を表す情報等が含まれている。地図データは定期的に更新されてもよい。

制御ＥＣＵ２０には、点灯状態（オン／オフ）を電子制御可能なランプ２４が接続されている。ランプ２４は、ＬＥＤランプで実現されてもよい。ランプ２４は、複数のランプ（点灯色の異なるランプ）から構成されてもよい。ランプ２４は、車室内の適切な場所に設けられ、例えばインストルメントパネルに設けられてもよいし、メーター内に設けられてもよい。

制御ＥＣＵ２０には、車速を検出する車速センサ２６が接続されている。車速センサ２６は、車輪に設けられる車輪速センサであってよい。尚、車速センサ２６に代えて、後述のＧＰＳ受信機２８の測位結果や、トランスミッションの出力軸の回転数等を用いて車速が検出・推定されてもよい。

制御ＥＣＵ２０には、ＧＰＳ受信機２８が接続されている。ＧＰＳ受信機２８は、ＧＰＳアンテナ（図示せず）を介して、衛星からの電波を受信して、車両の位置や速度を測位し、その測位結果を車両位置情報として制御ＥＣＵ２０に供給する。尚、測位方法は、単独測位や相対測位（干渉測位を含む。）等の如何なる方法であってもよい。この際、測位結果は、車速センサ２６やジャイロセンサ等の各種センサ（図示せず）の出力に基づいて補正されてもよい。

制御ＥＣＵ２０には、アクセル開度センサ３０が接続されている。アクセル開度センサ３０は、アクセルペダルの近傍に配設され、アクセルペダルの踏み込みストローク量（以下、「アクセル開度」という）に応じた電気信号を出力する。尚、アクセル開度は、スロットル開度センサ等を用いて検出・推定されてもよい。

制御ＥＣＵ２０には、通信モジュール３２が接続されている。通信モジュール３２は、信号機に関する情報（以下、「信号機情報」という）を通信により取得する。信号機情報は、信号機の位置を表す情報（以下、「信号機位置情報」という）、及び、信号機の表示色（赤色、黄色、青色）の切り替りタイミングを表す情報（以下、「表示色切替タイミング情報」という）を含んでよい。表示色切替タイミング情報は、信号機の表示色の切り替りタイミングを直接的若しくは間接的に表す情報であればよく、例えば各色が表示される時間帯を示す情報であってよい。また、信号機情報は、当該信号機で交通が規制される道路の制限速度を表す情報（以下、「制限速度情報」という）を含んでもよい。尚、信号機位置情報及び制限速度情報は、リアルタイムに更新されるべき動的な情報でないので、地図データベース２２内の地図データから取得されてもよい。

通信モジュール３２は、路肩に設置されるビーコンから信号機情報を取得する。この取得タイミングは、取得対象の信号機情報に係る信号機に車両が到達する前であればよく、取得可能な最も早いタイミングであってよい。信号機情報には、車両の進行方向の先にある複数の信号機に係る情報が含まれていてもよいし、１つの信号機に係る情報のみが含まれていてもよい。前者の場合、複数の信号機毎に割り当てられた各ビーコンから複数の信号機に係る信号機情報が一括して取得される。後者の場合、各信号機に対応してそれぞれ後述の走行支援を行う場合には、信号機毎に割り当てられた各ビーコンからそれぞれの信号機情報が取得されればよい。

次に、上述の構成を有する車両用走行支援装置１０により実現される主要動作について説明する。

図２は、本実施例の制御ＥＣＵ２０により実現される主要処理の一例を示すフローチャートである。図２に示す処理は、例えば、車両のイグニッションスイッチがオンにされた場合に起動され、その後、イグニッションスイッチがオフにされるまで所定周期毎に繰り返し実行される。尚、この間、制御ＥＣＵ２０には、車速センサ２６、ＧＰＳ受信機２８及びアクセル開度センサ３０から所定周期毎に最新の情報が入力され、通信モジュール３２から随時最新の信号機情報が入力されるものとする。

ステップ１０１では、制御ＥＣＵ２０は、通信モジュール３２により取得した信号機位置情報とＧＰＳ受信機２８からの車両位置情報に基づいて、車両の現在位置から次の信号機までの距離Ａ（図３参照）を算出する。ここで、次の信号機とは、車両の現在位置から現在の進行方向で走行した場合に次に到来するだろう信号機である。尚、車両の進行方向は、ＧＰＳ受信機２８からの車両位置情報に基づいて、車両位置の履歴や速度ベクトルに基づいて判断されてもよい。この場合、制御ＥＣＵ２０は、車両の現在の進行方向から次の信号機を特定し、当該次の信号機に係る信号機位置情報と、現在の車両位置情報に基づいて、車両の現在位置から次の信号機までの距離Ａを算出する。尚、次の信号機までの距離Ａは、図３に示すように、実際の信号機までの距離である必要はなく、例えばその手前の一時停止線までの距離や交差点中心位置までの距離等であってもよい。

ステップ１０２では、制御ＥＣＵ２０は、車速センサ２６からの車速情報に基づいて、上記ステップ１０１で算出した距離Ａを、現在の車速で除算して、車両の次の信号機までの到達時間を算出する。到達時間は、現時点から何秒後に到達するかを表す時間であってもよいし、或いは、絶対時間（例えばＧＰＳ時刻）で表されてもよい。後者の場合、到達時間は、現時点の絶対時刻に、次の信号機に到達するまでに要する時間を加算した時刻であってよい。

ステップ１０３では、制御ＥＣＵ２０は、通信モジュール３２により取得した信号機情報（即ち次の信号機に係る表示色切替タイミング情報）と、上記ステップ１０２で求めた到達時間に基づいて、車両が次の信号機に到達したときの当該信号機の表示色を算出（予測）する。

ステップ１０４では、上記ステップ１０３で算出された表示色が赤色若しくは黄色であるか否かが判定され、赤色若しくは黄色である場合には、ステップ１０５に進み、それ以外の場合（即ち青色である場合）には、ステップ１１０に進む。

ステップ１０５では、制御ＥＣＵ２０は、通信モジュール３２により取得した信号機情報（即ち次の信号機の手前の道路の制限速度情報）と、車速センサ２６からの車速情報に基づいて、現在の車速が制限速度未満であるか否かを判定する。現在の車速が制限速度未満である場合には、ステップ１０６に進み、現在の車速が制限速度以上である場合には、ステップ１０７に進む。

ステップ１０６では、制御ＥＣＵ２０は、車両の現在の加速度が所定閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。尚、車両の加速度は、加速度センサ（図示せず）からの情報に基づいて算出されてもよいし、車速を時間微分することで算出されてもよい。所定閾値Ｂは、交通の流れを乱さない程度の加速度であり、固定値であってもよいし、現在の車速や交通の流れ等に基づいて設定される可変値であってもよい。後者の場合、交通の流れは、車両に搭載されるレーダーセンサ（前方・後方いずれも可）や画像センサ（カメラ）に基づく周囲環境監視結果、車車間通信等により得られる周辺車両の車速・加速度情報、若しくは、当該道路に関する統計的に蓄積された交通の流れを表すデータに基づいて評価・推定されてもよい。例えば、所定閾値Ｂは、周辺車両の加速度（例えば後続車両の加速度や周辺の複数の車両の平均加速度）に対応するように設定されてもよい。

本ステップ１０６において、車両の現在の加速度が所定閾値Ｂ以上である場合には、ステップ１０８に進み、車両の現在の加速度が所定閾値Ｂ未満である場合には、ステップ１１０に進む。

ステップ１０７では、制御ＥＣＵ２０は、車両の現在の加速度が所定閾値Ｃ以上であるか否かを判定する。ここで、現在の車速が制限速度以上である場合には、全てのアクセルペダルの踏み込み操作による加速が無駄となる（即ち加速しても次の信号機の赤色により停止しなければならなくなる）ことから、ユーザに僅かな加速度でも無駄な燃料消費を生むことをわかってもらえるように、所定閾値Ｃは小さい値に設定される。従って、所定閾値Ｃは、上述の所定閾値Ｂよりも小さい値とすることが望ましい。本ステップ１０７において、車両の現在の加速度が所定閾値Ｃ以上である場合には、ステップ１０８に進み、車両の現在の加速度が所定閾値Ｃ未満である場合には、ステップ１１０に進む。

ステップ１０８では、制御ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ３０からの情報に基づいて、アクセルペダルが踏み込まれているか否か（アクセルペダルがオンか否か）を判定する。アクセルペダルが踏み込まれている場合には、ステップ１０９に進み、アクセルペダルが踏み込まれていない場合には、ステップ１１０に進む。

ステップ１０９では、制御ＥＣＵ２０は、ランプ２４を点灯状態に維持・変更する。ここではランプ２４の点灯状態は、エネルギ的に無駄な加速をしていることを意味し、このことは、例えばユーザマニュアル等によりユーザに周知される。従って、ランプ２４を点灯状態にすることで、ユーザに、アクセルペダルを離すように促す運転支援情報を提供することができる。

ステップ１１０では、制御ＥＣＵ２０は、ランプ２４を消灯状態に維持・変更する。ここでは、ランプ２４の消灯状態は、エネルギ的に無駄な加速をしていない（燃費の良い走行をしている）ことを意味する。

以上説明した本実施例の車両用走行支援装置１０によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

先ず、本実施例では、現在の走行状態から次の信号機の赤信号で停止しないといけなくなることが予測された場合には、ランプ２４を点灯させるので、無駄な加速をユーザに告知することができ、省エネルギ運転を促すことができる。また、特に上述の如く車両の加速度を評価して加速している場合に限りランプ２４を点灯させるので、現在の加速が無駄であることを運転者に知らせることができる。また、この際、アクセルペダルの操作状態を評価してアクセルペダルが踏み込まれている場合に限りランプ２４を点灯させるので、エネルギ的に無駄となる加速だけを運転者に知らせることができる。即ち、例えば降坂走行時にはアクセルペダルを踏み込まなくてもある程度の加速度が発生してしまうため、かかる降坂走行時の加速に対しては、ランプ２４を点灯させないようにして、ランプ２４の点灯状態の意味に統一性を持たせることができる（即ち、ランプ２４の点灯は、運転者に省エネルギ運転を促すための運転支援情報であり、単なる信号機の色と一意に対応する情報でない）。この観点から、例えば省エネルギ運転が実行されている場合に点灯／消灯されるランプ（いわゆるエコランプ）を備える車両では、当該エコランプによりランプ２４を実現してもよい。この場合、ランプ２４の消灯状態と、省エネルギ運転が実行されている状態とが対応することになる。

また、本実施例では、上述の如く、車両の加速度を評価して加速している場合に限りランプ２４を点灯させるが、その際、現在車速と制限車速の関係を考慮するので、車両周辺の交通の流れを阻害しない態様で、省エネルギ運転を促すことができる。例えば、制限速度未満で走行している状況下では、緩い加速であれば（所定閾値Ｂ未満の加速であれば）、交通の流れの乱れ（例えばあまりにもゆっくり走行されると、後続車が赤色矢印信号で右折できなくなってしまう）を防止することを重視して無駄な加速として扱わない。一方、制限速度を越えるような急な加速（所定閾値Ｂ以上の加速）であれば、無駄な加速として扱い、ランプ２４を点灯させることで、かかる加速を抑制することができる。

尚、上述の実施例においては、添付の特許請求の範囲の「信号機情報取得手段」は、通信モジュール３２により実現され、同特許請求の範囲の「信号機状態予測手段」は、制御ＥＣＵ２０が図２のステップ１０１乃至１０３の処理を実行することで実現され、同特許請求の範囲の「判定手段」は、制御ＥＣＵ２０が図２のステップ１０５乃至１０８の処理を実行することで実現され、同特許請求の範囲の「運転支援情報出力手段」は、制御ＥＣＵ２０が図２のステップ１０９の処理を実行することで実現されている。

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、上述の実施例では、ランプ２４の点灯状態が無駄な加速状態を意味しているが、逆の構成も可能である。即ち、ランプ２４の消灯状態が無駄な加速状態を意味する構成も可能である。また、かかる情報は、ランプ２４の点灯／消灯状態に限らず、他の態様で伝達されてもよい。例えば、ランプの色、点灯するランプの個数（例えば、３段階以上の段階でエコ運転度合いを示す表示や、メーター表示を含む）の相違等により伝達されてもよい。また、ランプ２４以外の情報伝達手段が用いられてもよい。例えば、ランプ２４の点灯状態に代えて若しくはそれに代えて、ブザーなどを用いて音声を出力してもよい。また、ランプ２４の点灯に加えて若しくはそれに代えて、「アクセルペダルを離して走行してください」といったようなメッセージを音声及び／又は画像で出力してもよい。かかるメッセージを画像で出力する場合には、地図表示や経路案内表示を映像により出力するナビゲーション装置のディスプレイに出力されてもよいし、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）などに表示されてもよい。或いは、ランプ２４の点灯状態に代えて若しくはそれに代えて、例えばシートに内蔵されるバイブレータなどを用いて振動を運転者に付与してもよい。

また、上述の実施例では、信号機情報は通信モジュール３２を用いた路側のビーコンとの路車間通信により取得されているが、信号機情報は、該信号機情報を所持する他の車両との車車間通信を介して取得されてもよいし、信号機情報を集約して管理する外部センタから通信モジュール３２により取得されてもよい。外部センタを用いる場合、信号機情報は、車両からの要求により外部センタから車両側に供給されてもよいし、車両の位置を把握する外部センタから車両側に所定のタイミングで（車両からの要求を必要とすることなく）供給されてもよい。また、外部センタを用いる場合、例えば図２のステップ１０１乃至１０３の処理が外部センタにより実現されてもよい。この場合、車両の制御ＥＣＵ２０は、外部センタから受信した情報（即ち車両が次の信号機に到達したときの当該信号機の表示色）を用いて、図２のステップ１０４以降の処理を実行すればよい。或いは、外部センタを用いる場合、例えば図２のステップ１０１乃至１０８の処理が外部センタにより実現されてもよい。この場合、外部センタは、車両から各種情報（車速やアクセル開度等）を受信し、車両の制御ＥＣＵ２０は、外部センタから受信した情報（即ちランプ２４を点灯すべきか否かの指示）を用いて、図２のステップ１０９及び１１０の処理を実行すればよい。

また、上述の実施例では、現在の車速を用いて、次の信号機までの到達時間を算出しているが、次の信号機までの走行パターンを予測して、到達時間を算出・補正してもよい。例えばナビゲーション装置によるルート案内中であり、次の信号機に係る交差点を右左折することが予定されている場合には、次の信号機に係る交差点を直進することが予定されている場合に比べて、到達時間を長めに算出してもよい。これは、右左折する際に減速を伴うのが一般的であるからである。また、次の信号機までの経路の道路勾配が下り勾配である場合には、上り勾配である場合よりも、到達時間を短めに算出するようにしてもよい。その他、現在のアクセルペダルの踏み込み量や、ブレーキペダルの操作量、現在の車速に至るまでの車速の変化態様（又は加速度の変化態様）、先行車両との車間距離や先行車両の速度（レーダーにより検出）等のような、今後の車速の影響を及ぼす各種パラメータを考慮して、到達時間を算出することとしてもよい。

また、上述の実施例において、信号機が方向信号を含む表示を行うものである場合、表示色は青色である状態は、直進方向の矢印が表示されている状態に対応してよい。或いは、信号機の表示色が青色である状態は、交差点における車両の予定されている進行方向に応じて変化されてもよい。例えばナビゲーション装置によるルート案内中であり、次の信号機に係る交差点を右左折することが予定されている場合には、信号機の表示色が青色である状態は、対応する方向の矢印が表示されている状態に対応してよく、次の信号機に係る交差点を直進することが予定されている場合には、信号機の表示色が青色である状態は、直進方向の矢印が表示されている状態に対応してよい。

また、以上か未満かという判定の基準は、形式的であり、より大きいか以下かという基準に置換されてもよい。

本発明の一実施例による車両用走行支援装置１０の構成図である。本実施例の制御ＥＣＵ２０により実現される主要処理の一例を示すフローチャートである。距離Ａの説明図である。

符号の説明

１０車両用走行支援装置
２０制御ＥＣＵ
２２地図データベース
２４ランプ
２６車速センサ
２８ＧＰＳ受信機
３０アクセル開度センサ
３２通信モジュール

Claims

車両進行方向前方に存在する信号機に関する情報を取得する信号機情報取得手段と、
前記信号機情報と、車両の走行状態を表す情報とに基づいて、車両が前記信号機に到達したときの該信号機の状態を予測する信号機状態予測手段と、
前記信号機状態予測手段により車両が前記信号機の手前で停止すべき信号機状態が予測された場合に、車両の走行状態を表す情報及び車両の運転者の操作状態を表す情報に基づいて、車両の運転者に対して運転支援情報を出力すべきか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により運転支援情報を出力すべきと判定された場合に、運転支援情報を出力する運転支援情報出力手段とを備え、
前記信号機状態予測手段により予測される信号機状態は、信号機の表示色であり、
前記判定手段は、前記信号機状態予測手段により予測された信号機の表示色が赤色若しくは黄色である場合であって、車両の走行状態を表す情報が、車両の加速度が所定加速度以上であることを表し、且つ、車両の運転者の操作状態を表す情報が、アクセルペダルが踏み込まれていることを表している場合に、運転支援情報を出力すべきと判定することを特徴とする、車両用走行支援装置。
前記所定加速度の値は、車両の現在車速が制限速度以上であるか否かに応じて変化される可変値である、請求項１に記載の車両用走行支援装置。
前記運転支援情報は、アクセルペダルを踏み込まないように促す情報である、請求項１〜２のうちのいずれか１項に記載の車両用走行支援装置。
前記運転支援情報は、省エネルギ運転を知らせるためのエコランプを共用して出力される、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の車両用走行支援装置。