JP5052117B2 - 運転支援装置及びその方法 - Google Patents

Description

この発明は運転支援装置及びその方法に関し、さらに詳細には、車両（例えば、自動４輪車、自動２輪車、自転車、その他の車両全体を含む）の運転中に発生する加速度を検出し、ドライバーが運転前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円と運転中に加速度計で検出した加速度とを比較し、比較に基づき比較結果を報知する運転支援装置、及びその方法に関する。

従来、サーキットを走行するアマチュアドライバは多くの場合、タイヤと路面の摩擦がどの位の加速度で限界（いわゆるスリップを起こす）に達するかが分からないためにコーナーにおいて自分の運転する車のタイヤの性能をどの程度発揮させているのか不明のまま運転している場合がほとんどである。また、サーキットを走行するプロのドライバも明確にタイヤと路面の摩擦の限界を意識せずに所謂感覚に頼り運転する場合もある。

一方、サーキットを走行するドライバの運転技術を評価する場合、ラップタイムや区間タイムを基準とする評価方法がある。

また、シミュレーション装置において、仮想的に運転を行う場合もタイヤと路面の摩擦の限界を演算により画像上でシミュレーションを行う方法を取ったとしても摩擦円を越えるまではドライバー（プレイヤー）は加速度や性能の限界を実感することができない。つまり、車両の運動性能限界付近で操縦することが困難なだけでなく容易に限界を超えスピンに至ることが多い。

また、特許文献１、及び特許文献２を参照。
特開２００２−２１１３７８号公報 特開２００３−１０４１３９号公報

このような従来の方法では、以下のような問題があった。すなわち、サーキットを走行するアマチュアドライバは多くの場合、コーナーにおいて自分の運転する車のタイヤの性能をどの程度発揮させているのか、分からないで運転しているので、タイムを競うレースの練習において、感覚に頼るため技術が向上しないという課題があった。また、ドライバによっては、強引にタイヤと路面の摩擦の限界を求め走行するため車両がスリップを起こす場合があり危険であるという問題があった。

一方、シミュレーション装置において、仮想的に運転を行う場合は実車の運転と異なり前後、左右に発生する加速度を全く体感できない状態で操縦するため運動性能限界点を画像上の情報のみから予測して操縦しなくてはならないという問題があった。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので請求項１に係る発明は、コースを走行中の車両における運転支援装置において、
前記走行中に車両に発生する加速度を検出する加速度計と、
走行前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円を記憶するメモリと、
前記走行中に前記加速度計で検出した加速度と前記摩擦円とを比較する比較手段と、
前記走行中に前記比較手段による比較に基づき比較結果を報知する報知手段とを備え、 前記摩擦円は、この境界領域の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップを起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものであり、タイヤと路面の間にスリップが生ずる加速度の最大値が設定可能であり、
走行技術の判定基準を記憶するメモリをさらに備え、前記判定基準の判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンイン区間Ｂ、中間区間Ｃ、脱出区間Ｄを含み、前記最大減速区間Ａ、前記ターンイン区間Ｂ、前記中間区間Ｃ及び前記脱出区間Ｄに対応して、ドライバーに課せられた課題と、関係する要因と、評価内容が記憶され、評価ロジックに従い、前記ドライバーに課せられた課題毎の前記関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記摩擦円の境界領域は注意を報知する第１境界と、危険を報知する第２境界とを有することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記報知手段は、前記境界領域に前記加速度が達した場合に、各境界ごとに異なる種類の警告音または警告表示をドライバーに報知することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、設定された摩擦円の境界領域より外側にはみ出す加速度の場合は連続音をドライバーに報知することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、運転終了後、実際の運転に発生した車両の加速度の記録を前記摩擦円とともに電子情報として出力する出力手段を有することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、コンピュータ装置が加速度計、比較手段、報知手段を備え、前記コンピュータ装置の加速度計、比較手段、報知手段の制御により実行される運転支援方法において、
前記コンピュータ装置はコースを走行中の車両における運転支援装置として機能するものであり、
前記加速度計が、前記走行中に車両に発生する加速度を検出する工程と、
走行前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円をメモリに記憶する工程と、
前記比較手段が、前記走行中に前記加速度計で検出した加速度と前記摩擦円とを比較する工程と、
前記報知手段が、前記走行中に前記比較手段による比較に基づき比較結果を報知する工程とを含み、
前記摩擦円は、この境界領域の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップを起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものであり、タイヤと路面の間にスリップが生ずる加速度の最大値が設定可能であり、
走行技術の判定基準を記憶するメモリをさらに備え、前記判定基準の判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンイン区間Ｂ、中間区間Ｃ、脱出区間Ｄを含み、前記最大減速区間Ａ、前記ターンイン区間Ｂ、前記中間区間Ｃ及び前記脱出区間Ｄに対応して、ドライバーに課せられた課題と、関係する要因と、評価内容が記憶され、評価ロジックに従い、前記ドライバーに課せられた課題毎の前記関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、コースを走行中の車両のシミュレーション装置において、
演出画像を表示する表示装置と、
操作者の操作に応じて車両を前記表示装置に変動表示する制御を行う表示制御手段と、 前記操作者の操作に応じて前記車両に発生する加速度を算出する制御を行う加速度算出手段と、
操作前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円を記憶するメモリと、
前記操作中に前記加速度算出手段で算出した加速度と前記摩擦円とを比較する比較手段と、
前記操作中に前記比較手段による比較に基づき比較結果を報知する報知手段とを有し、 前記摩擦円は、この境界領域の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップを起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものであり、タイヤと路面の間にスリップが生ずる加速度の最大値が設定可能であり、
走行技術の判定基準を記憶するメモリをさらに備え、前記判定基準の判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンイン区間Ｂ、中間区間Ｃ、脱出区間Ｄを含み、前記最大減速区間Ａ、前記ターンイン区間Ｂ、前記中間区間Ｃ及び前記脱出区間Ｄに対応して、ドライバーに課せられた課題と、関係する要因と、評価内容が記憶され、評価ロジックに従い、前記ドライバーに課せられた課題毎の前記関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことを特徴とするシミュレーション装置。

請求項８に係る発明は、前記摩擦円の境界領域は注意を報知する第１境界と、危険を報知する第２境界とを有することを特徴とする。

請求項９に係る発明は、前記報知手段は、前記境界領域に前記加速度が達した場合に、各境界ごとに異なる種類の警告音または警告表示をドライバーに報知することを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、設定された摩擦円の境界領域より外側にはみ出す加速度の場合は連続音をドライバーに報知することを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、運転終了後、実際の運転の記録を前記摩擦円とともに電子情報として出力する出力手段を有することを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、コンピュータ装置が、演出画像を表示する表示装置、表示制御手段、加速度算出手段、比較手段、報知手段を備え、前記コンピュータ装置の制御によりコースを走行する車両のシミュレーションが実行されるシミュレーション方法において、
前記表示制御手段が、操作者の操作に応じて車両を前記表示装置に変動表示する制御を行う工程と、
前記加速度算出手段が、前記操作者の操作に応じて前記車両に発生する加速度を算出する制御を行う工程と、
操作前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円をメモリに記憶する工程と、
前記比較手段が、操作中に前記加速度算出手段で算出した加速度と前記摩擦円とを比較する工程と、
前記報知手段が、操作中に前記比較手段による比較に基づき比較結果を報知する工程とを有し、
前記摩擦円は、この境界領域の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップを起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものであり、タイヤと路面の間にスリップが生ずる加速度の最大値が設定可能であり、
走行技術の判定基準を記憶するメモリをさらに備え、前記判定基準の判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンイン区間Ｂ、中間区間Ｃ、脱出区間Ｄを含み、前記最大減速区間Ａ、前記ターンイン区間Ｂ、前記中間区間Ｃ及び前記脱出区間Ｄに対応して、ドライバーに課せられた課題と、関係する要因と、評価内容が記憶され、評価ロジックに従い、前記ドライバーに課せられた課題毎の前記関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことを特徴とするシミュレーション方法。

上述の如く本発明によれば、車両に加わる水平方向の加速度が、タイヤの粘着能力の限界付近に達したときに音や光等の報知方法によりドライバーにリアルタイムで伝えることで、ドライバーが更にタイヤの性能を引き出せるように補助を行うので、ドライバーは適正な運転を感覚に頼ることなく行うことができるようになるという効果がある。

さらに、実際にタイヤと路面における摩擦の限界をスリップする前に報知するので、安全性を確保しつつ運転技術を向上させることができるという効果がある。

また、シミュレーション装置においても、実際に車両に生ずる加速度を仮想的に算出して報知するので、単なるハンドル操作のシミュレーションではなく、より実際の運転に近いシミュレーションが可能になるという効果がある。

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１に運転支援装置１の外観を示す。運転支援装置１は、本体に電源スイッチ３と、２軸Ｇセンサ５と、目標Ｇ設定ダイヤル７と、スピーカ９とを備えている。

前記電源スイッチ３は、運転支援装置１の電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。前記２軸Ｇセンサ５は車両に運転支援装置１を設置した場合に車両に発生する加速度を検知する。

また、前記目標設定ダイヤル７は、ダイヤルを回すことで、実際に警告音等を報知する加速度の値（例えば、タイヤと路面の間にスリップが生ずる最大値付近）を設定する。前記スピーカ９は、前記目標設定ダイヤル７で設定した加速度に前記２軸Ｇセンサで検知した加速度が達した場合に報知音を発生するためのものである。

図２を参照する。運転支援装置１の制御を行う制御システム２１の概略の構成を示す。

前記制御システム２１は、制御部２３を備え、前記制御部２３は、合成ベクトル演算部２５と、比較演算部２７と、報知処理部２９と、マイクロコンピュータ３１とを備えている。

前記合成ベクトル演算部２５は、横加速度（Ｇｙ）のベクトルと、前後加速度（Ｇｘ）のベクトルとを合成する演算を行う。すなわち、
合成ベクトルＧ＝（（Ｇｙ）^２＋（Ｇｘ）^２）^１／２
で表す数式により演算処理される。なお、ベクトルであるため加速度の大きさとともに方向の情報も持たせておくものである。ここで、方向とは車両に実際に発生する加速度の方向である。

図４に示すように、円旋回中の車両に発生する求心加速度は、以下のように求められる。

半径ｒのコーナーを速度Ｖで旋回すると、
遠心力Ｆ＝（ｍ×Ｖ^２）／ｒ
求心加速度α＝Ｖ^２／（ｒ×ｇ）
例えば、半径：１００を１２０Ｋｍ／ｈで旋回した場合、
求心加速度α＝（３３．３ｍ／ｓ）^２／（１００ｍ×９．８ｍ／ｓ^２）＝１．１３Ｇが求められる。

例えば、２００Ｋｍ／ｈから０．１秒間で１９６Ｋｍ／ｈまで減速した場合は、
速度変化量は、 −４Ｋｍ／ｈ＝−１．１１１ｍ／ｓｅｃ
−１．１１１ｍ／ｓｅｃ／０．１ｓｅｃ＝−１１．１１ｍ／ｓｅｃ^２
＝−１．１３３Ｇである。

車両には前後方向に発生する加速度があるため、これらの加速度を加速度センサは横方向と前後方向の加速度に分け検知することで加速度の大きさと方向を求めるものである。すなわち、速度と旋回半径から、横方向の加速度が求まり、一方、速度変化から前後方向の加速度が求められる。この２つの加速度を合成することで簡単に合成加速度Ｇ（ベクトル）が得られる。

そして、車両の持つ摩擦円はその車両性能と路面状態からおのずと決定される。得られた摩擦円に上記合成ベクトルを重ね合わせることで評価することが可能になる。

前記比較演算部２７は、前記合成ベクトル演算部２５で算出された合成ベクトルの値と、予めドライバー等が設定した加速度の設定値の摩擦円とを比較する処理を行う。

ここで、摩擦円とは、車両に発生する加速度の方向（前後、左右）と大きさの境界値を各方向毎に滑らかに繋げた円形状の線（あるいは領域）を円グラフ状（例えば、縦軸を車両の前後に加わる加速度、横軸を車両の左右に加わる加速度とする）に表したものをいう。すなわち、この円形状の線（あるいは領域）の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップ等を起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものである。また、摩擦円とは広義には、摩擦の境界値を設定したものであり加速度センサで検知した加速度と設定値で設定された加速度が比較可能なものを全て含むものである。

前記報知手段は、摩擦円の境界領域は注意を報知する第１境界（路面に対してタイヤがスリップを起こす加速度に近い加速度）と、危険を報知する第２境界（路面に対してタイヤがスリップを起こす加速度と同程度の場合）とを有し、境界領域に車両の加速度が達した場合に、境界（段階）ごとに異なる種類の警告音または警告表示をドライバーに報知する。また、設定された摩擦円の境界領域より外側にはみ出す加速度の場合は連続音をドライバーに報知する。

前記マイクロコンピュータは、上記各処理用のプログラムを実行するための演算処理を行うコンピュータとして働くものである。

さらに、制御システム２１は、判定基準入力部３３と、サーキット情報データベース３５と、液晶表示器３７と、報知部３９と、走行及び判定データメモリ４１とを備えている。

前記判定基準入力部３３は、上記摩擦円の入力を行う。例えば、加速度の前後方向の加速度、左右方向の加速度の境界値等を入力することにより自動で円形を作成して摩擦円としてもよいものである。

前記サーキット情報データベース３５は、サーキット場のコースレイアウト情報等が記憶されている。

前記走行及び判定データメモリ４１には、走行判定基準データ，走行した結果の判定データ等が記憶される。

図５を参照し走行技術の判定基準を説明する。判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンインＢ、中間領域Ｃ、脱出領域Ｄ（図７参照）を含む。

そして、最大減速区間Ａでは、ドライバーに課せられた課題（急減速に備え車両を減速開始点へ誘導；ターンインに備え急減速；必要に応じてシフトダウン）と、
関係する要因（ドライバー操作ではハンドル、ブレーキ、変速；車両情報では操舵角、ヨーレート、踏力、減速Ｇ、ＡＢＳ性能、速度変化、ギアポジション、エンジン回転数；路面ではコースマップ、路面／タイヤ摩擦係数、勾配、カント、走行位置情報；運動方程式等）と、
評価内容（ブレーキ開始地点は適切か？；ヨー変化を打ち消す操舵が行われているか？；目標とする減速Ｇは発生し続けたか？；adhesive limitを効果的に利用しているか？、シフトダウン操作は適切か？；オーバーレブの有無等）が記憶される。

ターンイン区間Ｂでは、ドライバーに課せられた課題（操舵により車両にヨーモーメントを発生させる；前輪の粘着能力を最大限に活用するため制動を残す（荷重をより前輪に移動させ前輪の接地圧を高める）；目標地点に車両を誘導）と、
関係する要因（ドライバー操作としてハンドル、ブレーキ；車両情報として操舵角、ヨーレート、横方向のＧベクトル、四輪の加重分配；路面として路面／タイヤ摩擦係数、勾配、カント、走行位置情報コースマップ；運動方程式）と、
評価内容（車両の持つ摩擦円を効果的に利用しているか？；アンダーステア、オーバーステアの判断；走行位置情報から目標とする走行ラインをトレースできたか？）が記憶される。

中間区間Ｃでは、ドライバーに課せられた課題（定常円旋回；走行抵抗を打ち消す程度の駆動力が必要；車両を目標地点へ滑らかに誘導する）と、
関係する要因（ドライバー操作としてハンドル、アクセル等；車両情報として操舵角、ヨーレート、横方向のＧベクトル、前後Ｇ、横Ｇ、アクセル開度、速度；路面として路面／タイヤ摩擦係数、勾配、カント、コースマップ；運動方程式）と、
評価内容（車両の持つ摩擦円を効果的に利用しているか？；車両のスリップアングルは適切か？；走行位置情報から目標とする走行ラインをトレースできたか？）が記憶される。

脱出区間Ｄでは、ドライバーに課せられた課題（目標地点へ滑らかに誘導する；可能な限り加速する）と、
関係する要因（ドライバー操作としてハンドル、アクセル、変速；車両情報として操舵角、加速Ｇ、ヨーレート、駆動トルク、ギヤポジション、エンジン回転数；路面として路面／タイヤ摩擦係数、コースマップ；運動方程式）と、
評価内容（クリッピングポイントは適切か？；加速は適切か？；脱出ラインは適切か？；シフトアップ操作は適切か？）が記憶される。

評価ロジックとして、例えばドライバーに課せられた予めメモリに記憶された課題毎の関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度、その他のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことができる。

また、以下の方法と組み合わせてもドライバーの評価を行うことができる。ここで、サーキット走行の特徴を説明する。サーキットとは、周回路であり、周回するということは同じコースを繰り返し走行するという特徴がある。このため、走行データは１ラップしたデータを区切ると、ほぼ同一条件下で重ね合わせることができる。そして、周回データをラップごとに集計し、評価するように考案されている。

サーキット情報として、スタート起点からの走行距離を元にコースがどのように作られているかを計測し記憶する。

通常の走行を１ラップ（起点から起点まで）行う。この間に走行距離と各コーナーの位置、旋回の方向、半径などを計測し記憶する。この記録データは、サーキットごとにファイル化され記憶される。

また、このサーキット情報はあらかじめ計測されたものをユーザにデータ提供することもできる。合成ベクトルＧは２軸Ｇセンサから得られる合成ベクトルである。

ラップタイミングの起点を得るには、コース上にラップを検出する起点（装置）を設定しておく（例えば、赤外線投光器や路面に埋没した磁気装置）。

ラップタイミングは、車両はこの装置を通過した時点で専用のセンサが感知し、ラップタイミングを得る。計測データこの点が起点となる。

ラップタイムは、計測器側はこのタイミングを得ることで１周のラップタイムを計測することができる。

車速信号は、車両から車速信号を得ることで以下の情報を得ることができる。すなわち、走行位置として、ラップタイミングを得てからの走行距離が得られるため、コース上のどの位置を走行しているかを概ね知ることができる。

特定のコーナーでの評価は、サーキット情報を参照することでどのコーナーを走行しているかが分かり、各コーナーごとのコーナリング評価が行える。速度表示はリアルタイムに車速を表示しドライバに提供する。

走行データの集計・評価は、走行後（計測終了後）データメモリの内容を解析することで以下の解析が可能になる。すなわち、１ラップのタイヤ粘着能力利用率を解析する。各コーナーを特定し、コーナーごとのタイヤ粘着能力利用率を解析する。ラップタイム一覧表を集計する。

また、制御システム２１は、横加速度（Ｇｙ）４３と、前後加速度（Ｇｘ）４５と、ＬＰＦ４７と、ＬＰＦ５１と、Ａ／Ｄ変換４９と、Ａ／Ｄ変換５３とを備えている。

さらに、前記制御システム２１は、車速信号５５と、波形成形回路５７と、サーキット起点信号５９と、波形成形回路６１とを備えている。

図３を参照する。前記制御システム２１のサーキット情報データベースへの登録を行う制御処理を示す。制御部２３は、サーキット情報演算部６３を備えている。

前記サーキット情報演算部６３は、合成Ｇ、速度から曲率（方向、半径）を演算する。各コーナーの開始、終了を特定する。起点を特化する。

すなわち、運動方程式から、求心加速度＝速度の２乗／半径
また、
半径＝速度の２乗／求心加速度の関係をもっている。

走行データから、
・速度（ｍ／sec）
・求心加速度G（１G=9.8m/sec^２）が得られ、旋回半径を求める。

また、（横方向のGは右方向（−）を左旋回、左方向（＋）を右旋回として扱う。

以上の演算をサンプリング毎に行い、起点から始まり起点で結ぶ。この結果サーキットのレイアウト（コース図）が完成する。コーナーの始まりと終わりは直線運動（横方向のGが０付近）から＋または−に転じる点がコーナーの始まり、また横方向のGが０付近に戻る点を終わりと定義する。

さらに、サーキット情報データベース３５に蓄積されるとともに、全国サーキット情報データベース６７の情報から通信によりデータ転送が行われ蓄積される。これにより、サーキットのレイアウトと、実際に車両が走行した軌跡を重ね合わせ後で走行記録を比較検討、あるいは評価等を行うことができる。この際、運転終了後、実際の運転に発生した車両の加速度の記録を摩擦円とともに電子情報として出力することも有効である。

なお、上述のように構成された運転支援装置１の各機器（あるいは機能）等をさらに具体的に説明する。加速度センサは、装置内に水平に固定された２軸（前後加速度、横加速度）加速度センサであり車両の前後方向の加速度Ｇと横方向の加速度Ｇを同時に検出する。

ローパスフィルタ（ＬＰＦ）は、加速度センサの信号不要域を遮断するためのアナログフィルタであり、通常遮断周波数は１−５（Ｈｚ）程度が適正である。

Ａ／Ｄ変換は、マイコンに内蔵されたＡ／Ｄ変換器を用い、サンプリング周期は、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃで行われる。量子化は１２ｂｉｔ変換である。

合成ベクトル（加速度）の演算は、直交した２軸の加速度から合成ベクトルの演算処理を行う。

目標Ｇ（加速度）値の設定は、目標加速度Ｇ値１値は専用のダイヤルで行い、０．０５Ｇステップで設定することができる。また、値は液晶ディスプレイに表示さるものである。

目標設定Ｇ２値は設定されたＧ１値から−０．１Ｇの値が自動的に設定されるが任意に設定することも可能である。

比較判定では、設定されたＧ１値と、Ｇ２値が合成ベクトルＧと比較判定される。Ｇ１以上の値は報知音Ａを選択し、Ｇ２値以上でＧ１未満の場合は、報知音Ｂが選択されるようになっている。

音源については、報知音Ａと報知音Ｂは別々の音源を持っている。増幅器については、音源をスピーカで駆動できる大きさに増幅するようにする。

ボリュームコントローラについては、音量はあらかじめプリセットしておき変更できるようになっている。ｏｆｆ（断）、Ｌｏｗ（低）、Ｍｉｄ（中）、及びＨｉ（高）が選択できる。

スピーカについては、報知音としてドライバーへ知らせるものである。液晶表示器は設定値、計測値、解析結果などを表示させる。

データメモリについては、走行中（計測中）以下の内容を装置のデータメモリに記憶する。すなわち、合成ベクトルＧ、原点からの移動距離、速度、ラップタイム、周回数等を記憶する。

ラップセンサは、ラップセンサからの起点の信号を受信する。また同時に専用タイマを起動してラップタイムを演算する。車速信号入力は、車両からの車速信号を受信し起点からの移動距離と車速を演算する。

図６を参照し、運転支援装置１の動作を説明する。初めに、ステップＳ６０１では、車両が走行を開始する。

ステップＳ６０３では、加速度計が作動する。

例えば、図９に示すコースＳＫＴを走行するものとする。そして、スタート地点ＳからコーナーＣにさしかかった時点では図７に示すように、ドライバは旋回の区分として、最大減速区間Ａ、ターンインＢ、中間領域Ｃ、脱出領域Ｄ（図７参照）を意識して走行する。

ステップＳ６０５では、判定基準入力部（例えばデータベース化されている）３３から摩擦円等のデータを読み込む。ここで、摩擦円とは、図８に示すように、車両に発生する加速度の方向（前後、左右）と大きさの境界値を各方向毎に滑らかに繋げた円形状の線（あるいは領域）を円グラフ状（例えば、縦軸を車両の前後に加わる加速度、横軸を車両の左右に加わる加速度とする）に表したものをいう。すなわち、この円形状の線（あるいは領域）の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップ等を起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものである。

また、摩擦円とは広義には、摩擦の境界値を設定したものであり加速度センサで検知した加速度と設定値で設定された加速度が比較可能なものを全て含むものである。

ステップＳ６０７では、摩擦円と加速度センサで検知した加速度との比較処理の実行を行う。

ステップＳ６０９では、加速度は所定の範囲（摩擦円の範囲）か否かを判断する。所定の範囲の場合に処理はステップＳ６１１に進む。加速度は所定の範囲以内でないとき処理はステップＳ６０７に戻る。

ステップＳ６１１では、報知段階区分処理を行う。

ステップＳ６１３では、報知処理を行う。図１０に示すように、摩擦円と、車両に発生する加速度が比較される。この結果、特定部分において報知信号が報知される。すなわち、第１領域（目標Ｇ２〜目標Ｇ１の間の領域）の値に現在の加速度Ｇ（車両に発生するＧの変化Ｌ１）の値が含まれる場合は注意を促す報知音等が報知される。この結果、図中のＨ２、Ｈ３、及びＨ５部分において注意を促す報知音等が報知される。

また、第２領域（目標Ｇ１より外側の領域でスリップを起こす可能性が大きい場合）の値に現在の加速度Ｇ（車両に発生するＧの変化Ｌ１）の値が含まれる場合は警告を促す報知音等が報知される。この結果、図中のＨ１、及びＨ４部分において警告を促す報知音等が報知される。

すなわち、報知手段は、境界領域に加速度が達した場合に、各境界ごとに異なる種類の警告音または警告表示をドライバーに報知する。そして、設定された摩擦円の境界領域より外側にはみ出す加速度の場合は連続音をドライバーに報知する。

ここで、前記第１領域と前記第２領域とにおいて、報知音が報知された部分（あるいは時間）が大きいほど車両の運転技術のレベルが高いと判断してもよい。

ステップＳ６１５では、車両が減速されたか否かを判断する。車両が減速されたと判断したとき処理はステップＳ６１７に進む。車両が減速されていないと判断したとき処理はステップＳ６１９に進む。

ステップＳ６１７では、データの入れ換えを行う。これにより報知音等の報知が停止する。

ステップＳ６１９では、車両の走行が終了したか否かを判断する。車両の走行が終了したと判断したとき処理は終了する。車両の走行が終了していないと判断したとき処理はステップＳ６０７に戻る。

図１１及び図１２を参照する。シミュレーション装置６３は、画像を表示する液晶表示装置３７と、プレーヤが着座するプレーヤ用バケットシート６５と、車両画像の運転操作処理を行うハンドル６７と、シフト変換処理を行うシフトレバー６９と、車両画像にブレーキ処理を行うブレーキ７１と、車両画像に加速走行処理を行うアクセル７３と、これらの操作手段と接続されシミュレーション処理全体を制御するゲーム機本体７９とを備えている。

液晶表示装置３７は、画面３７ａと、スピーカ７５とを有している。前記液晶表示装置３７と、ゲーム機本体７９とは映像／音声ケーブル７７により接続されている。

すなわち、演出画像を表示する液晶表示装置３７と、操作者の操作に応じて車両を液晶表示装置に変動表示する制御を行う表示制御手段と、操作者の操作に応じて車両に発生する加速度を算出する制御を行う加速度算出手段と、操作前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円を記憶するメモリと、操作中に加速度計で算出した加速度と摩擦円とを比較する比較手段と、操作中に比較手段による比較に基づき比較結果を報知する報知手段とを有しシミュレーションを行う。その他の処理については、運転支援装置１と同様なコンピュータ制御処理等を行うので説明を省略する。すなわち、運転支援装置１でのコンピュータ処理を液晶表示装置３７の画面３７ａに表示する表示制御手段を備える点が異なるものである。

図１２を参照する。液晶表示装置３７の画面３７ａには以下の表示領域に画像等が表示制御手段により算出等（加速度Ｇ等の算出は運転支援装置１で説明した算出方法が適用される）が行われ表示される。

すなわち、速度を表示する速度表示領域７９と、ベストラップや直前のラップタイムを表示（結果表示）する領域８１と、コーナー毎の評価を点数化して表示する領域８３と、合成加速度をリアルタイムに表示する領域８３ａと、設定値を超えた時点で通知音に同期して点滅、点灯表示等を行う領域８５と、加速度ベクトルをリアルタイムに摩擦円とともにプロットし、一定時間の過去のデータを残しつつ表示する（時系列に表示する）領域８７と、タコメータを表示する領域８９と、アクセル，ブレーキをバーグラフに表示する領域９１と、ギアポジションを表示する領域９３とを有している。

一方、液晶表示装置３７の画面３７ａには観戦スタンドＧ１、車両Ｇ２、ルートＧ３等の演出画像が表示されるものである。

なお、本発明は、上述した実施の態様の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより、その他の態様で実施できるものである。

例えば、ドライバーが摩擦円の最大値（スリップが発生する危険領域）を設定する際に、タイヤの摩耗度、路面の状態を数値化しタイヤと路面の摩擦係数の大小を決定し摩擦円の限界値を補正する補正手段を備えていても良い。

また、サーキットコースの各コーナに進入する際の車両の速度がメモリに記憶された各コーナ半径の限界加速度（摩擦円）と比較して車両がスリップを起こす速度の場合に事前の警告信号を出力しても良い。

さらに、運転技術を評価する際にサーキットコースの各コーナを上述で説明した最大減速区間Ａ、ターンインＢ、中間領域、及び脱出領域Ｄ（図７参照）に区分し、前記各区間（Ａ〜Ｄ）に対応した複数の課題の難易度に応じた点数を記憶したメモリと、前記各区間（Ａ〜Ｄ）における加速度検知センサが摩擦円付近において注意信号（または注意音）を発生した時間の総和を算出する算出手段と、前記時間の総和を基準値と比較する比較手段と、前記比較手段の結果を出力する出力する出力手段とを備えるようにしても良い。

また、前記メモリより各区分（Ａ〜Ｄ）毎に、基準値と注意信号の時間を比較して区分毎にドライバーの運転技術を評価しても良い。

この際、ドライバーにとって危険な警告信号が報知された場合はその報知された時間の総和に応じて、ドライバーの運転技術の評価を減点するようにしても良い。

これらの各処理手段は、運転支援装置１またはシミュレーション装置６３において備えることによりドライバーの運転技術の評価を出力することができる。

サーキットにおける車両の走行は勿論のこと、例えば、一般道においても路面が凍結している場合に摩擦円における限界加速度を小さくすることによりスリップを未然に防止することができる。

また、摩擦円を車両に費やされる燃料が最適なように設定しておき、前記摩擦円付近で報知音が報知されるとき燃料の消費が適正になる燃費適正手段を備えることにより燃費を適正にすることもできる。

また、シミュレーション装置によりゲームを行うとともに、運転技術の向上を図ることができる。

運転支援装置の外観を示す外観図である。 運転支援装置の概略の構成を示す概略図である。 運転支援装置の概略の構成を示す概略図である。 加速度の算出を説明する説明図である。 データベースを説明する説明図である。 運転支援装置の動作を説明するフローチャートである。 コーナーを説明する説明図である。 摩擦円を説明する説明図である。 コースを説明する説明図である。 コースを走行中における加速度を説明する説明図である。 車両のシミュレーション装置の概略の構成を示す概略図である。 シミュレーション装置の画面を説明する説明図である。

符号の説明

１ 運転支援装置
３ 電源スイッチ
５ ２軸Ｇセンサ
７ 目標Ｇ設定ダイヤル
２１ 制御システム
２３ 制御部
２５ 合成ベクトル演算部
２７ 比較演算部
２９ 報知処理部
３１ マイクロコンピュータ
３３ 判定基準入力部
３５ サーキット情報データベース
３７ 液晶表示器
３９ 報知部
４１ 走行及び判定データメモリ
４３ 横加速度
４５ 前後加速度
４７，４９ ＬＰＦ
５１，５３ Ａ／Ｄ変換
５５ 車速信号
５７ 波形成形回路
５９ サーキット起点信号
６１ 波形成形回路

Claims (12)

1. コースを走行中の車両における運転支援装置において、
   前記走行中に車両に発生する加速度を検出する加速度計と、
   走行前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円を記憶するメモリと、
   前記走行中に前記加速度計で検出した加速度と前記摩擦円とを比較する比較手段と、
   前記走行中に前記比較手段による比較に基づき比較結果を報知する報知手段とを備え、 前記摩擦円は、この境界領域の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップを起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものであり、タイヤと路面の間にスリップが生ずる加速度の最大値が設定可能であり、
   走行技術の判定基準を記憶するメモリをさらに備え、前記判定基準の判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンイン区間Ｂ、中間区間Ｃ、脱出区間Ｄを含み、前記最大減速区間Ａ、前記ターンイン区間Ｂ、前記中間区間Ｃ及び前記脱出区間Ｄに対応して、ドライバーに課せられた課題と、関係する要因と、評価内容が記憶され、評価ロジックに従い、前記ドライバーに課せられた課題毎の前記関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことを特徴とする運転支援装置。
2. 前記摩擦円の境界領域は注意を報知する第１境界と、危険を報知する第２境界とを有することを特徴とする請求項１記載の運転支援装置。
3. 前記報知手段は、前記境界領域に前記加速度が達した場合に、各境界ごとに異なる種類の警告音または警告表示をドライバーに報知することを特徴とする請求項２に記載の運転支援装置。
4. 設定された摩擦円の境界領域より外側にはみ出す加速度の場合は連続音をドライバーに報知することを特徴とする請求項３記載の運転支援装置。
5. 運転終了後、実際の運転に発生した車両の加速度の記録を前記摩擦円とともに電子情報として出力する出力手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の運転支援装置。
6. コンピュータ装置が加速度計、比較手段、報知手段を備え、前記コンピュータ装置の加速度計、比較手段、報知手段の制御により実行される運転支援方法において、
   前記コンピュータ装置はコースを走行中の車両における運転支援装置として機能するものであり、
   前記加速度計が、前記走行中に車両に発生する加速度を検出する工程と、
   走行前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円をメモリに記憶する工程と、
   前記比較手段が、前記走行中に前記加速度計で検出した加速度と前記摩擦円とを比較する工程と、
   前記報知手段が、前記走行中に前記比較手段による比較に基づき比較結果を報知する工程とを含み、
   前記摩擦円は、この境界領域の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップを起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものであり、タイヤと路面の間にスリップが生ずる加速度の最大値が設定可能であり、
   走行技術の判定基準を記憶するメモリをさらに備え、前記判定基準の判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンイン区間Ｂ、中間区間Ｃ、脱出区間Ｄを含み、前記最大減速区間Ａ、前記ターンイン区間Ｂ、前記中間区間Ｃ及び前記脱出区間Ｄに対応して、ドライバーに課せられた課題と、関係する要因と、評価内容が記憶され、評価ロジックに従い、前記ドライバーに課せられた課題毎の前記関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことを特徴とする運転支援方法。
7. コースを走行中の車両のシミュレーション装置において、
   演出画像を表示する表示装置と、
   操作者の操作に応じて車両を前記表示装置に変動表示する制御を行う表示制御手段と、 前記操作者の操作に応じて前記車両に発生する加速度を算出する制御を行う加速度算出手段と、
   操作前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円を記憶するメモリと、
   前記操作中に前記加速度算出手段で算出した加速度と前記摩擦円とを比較する比較手段と、
   前記操作中に前記比較手段による比較に基づき比較結果を報知する報知手段とを有し、 前記摩擦円は、この境界領域の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップを起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものであり、タイヤと路面の間にスリップが生ずる加速度の最大値が設定可能であり、
   走行技術の判定基準を記憶するメモリをさらに備え、前記判定基準の判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンイン区間Ｂ、中間区間Ｃ、脱出区間Ｄを含み、前記最大減速区間Ａ、前記ターンイン区間Ｂ、前記中間区間Ｃ及び前記脱出区間Ｄに対応して、ドライバーに課せられた課題と、関係する要因と、評価内容が記憶され、評価ロジックに従い、前記ドライバーに課せられた課題毎の前記関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことを特徴とするシミュレーション装置。
8. 前記摩擦円の境界領域は注意を報知する第１境界と、危険を報知する第２境界とを有することを特徴とする請求項７記載のシミュレーション装置。
9. 前記報知手段は、前記境界領域に前記加速度が達した場合に、各境界ごとに異なる種類の警告音または警告表示をドライバーに報知することを特徴とする請求項８に記載のシミュレーション装置。
10. 設定された摩擦円の境界領域より外側にはみ出す加速度の場合は連続音をドライバーに報知することを特徴とする請求項９記載のシミュレーション装置。
11. 運転終了後、実際の運転の記録を前記摩擦円とともに電子情報として出力する出力手段を有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記載のシミュレーション装置。
12. コンピュータ装置が、演出画像を表示する表示装置、表示制御手段、加速度算出手段、比較手段、報知手段を備え、前記コンピュータ装置の制御によりコースを走行する車両のシミュレーションが実行されるシミュレーション方法において、
    前記表示制御手段が、操作者の操作に応じて車両を前記表示装置に変動表示する制御を行う工程と、
    前記加速度算出手段が、前記操作者の操作に応じて前記車両に発生する加速度を算出する制御を行う工程と、
    操作前に設定した加速度の境界領域を示す摩擦円をメモリに記憶する工程と、
    前記比較手段が、操作中に前記加速度算出手段で算出した加速度と前記摩擦円とを比較する工程と、
    前記報知手段が、操作中に前記比較手段による比較に基づき比較結果を報知する工程とを有し、
    前記摩擦円は、この境界領域の内側においては、車両のタイヤと路面がスリップを起こさないが、この摩擦円の外側の加速度では、タイヤと路面の摩擦が限界を超え車両はスリップを起こすものであり、タイヤと路面の間にスリップが生ずる加速度の最大値が設定可能であり、
    走行技術の判定基準を記憶するメモリをさらに備え、前記判定基準の判定の区分として、最大減速区間Ａ、ターンイン区間Ｂ、中間区間Ｃ、脱出区間Ｄを含み、前記最大減速区間Ａ、前記ターンイン区間Ｂ、前記中間区間Ｃ及び前記脱出区間Ｄに対応して、ドライバーに課せられた課題と、関係する要因と、評価内容が記憶され、評価ロジックに従い、前記ドライバーに課せられた課題毎の前記関係する要因を車両から検出されたハンドル操作、加速度のデータを参照し点数化して算出することで評価を行うことを特徴とするシミュレーション方法。

Images