JP5637493B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

この発明は車両用制御装置に係り、特に、運転者毎に異なる運転者特性を予防安全技術における制御目標値として学習することで、障害物に車両が接近した時に出力する警報を適切なタイミングで出すことができる車両用制御装置に関する。

車両の予防安全技術として、車両の前方を監視する周辺監視手段から得られる周辺情報と運転者の運転操作を監視・学習し、ブレーキ操作のタイミングやブレーキ操作量、車間距離などの運転者固有の運転者特性をプリクラッシュセーフティ制御やアクティブクルーズ制御に反映させる車両用制御装置が提案されている。従来の車両用制御装置では、プリクラッシュブレーキや警報の作動タイミングを、運転者個々の運転操作を現す運転者特性により変更している。（特許文献１〜特許文献４）

特開２００７−２４９５３９号公報 特開２００１−４７４５号公報 特開２００５−１７８５１８号公報 特開２００４−１７８３１３号公報

しかし、前記特許文献１〜特許文献４に記載の車両用制御装置には、それぞれ問題がある。
例えば、特許文献１の車両用制御装置では、警報出力に対する運転操作の遅れを監視しているため、警報がならない限り学習が進まず、運転者特性の学習の進行が遅い問題がある。特許文献２の車両用制御装置は、減速タイミングモデルのパラメータを求めるのに処理能力を必要とする問題がある。また、特許文献２の車両用制御装置は、車間距離により重み付けをして運転者特性を学習するため、同じ車間距離でも相対車速が異なれば衝突までの余裕度が異なるため、適切な学習値が得られない問題がある。
特許文献３の車両用制御装置は、アクティブクルーズ制御における運転者のドライブフィーリング向上を目的としており、プリクラッシュセーフティ制御には関係しないものである。特許文献４の車両用制御装置は、運転者が運転する車両の速度に依存して空走時間などのパラメータを変更しているため、運転者特性の適切な学習値が得られない問題がある。

この発明は、運転者特性を学習することにより適切なタイミングで警報を出すことができ、学習の機会を多くして学習の進行を早くすることを目的とする。

この発明は、車両の前方を監視して障害物を検出し、この障害物と車両との距離及び相対速度を検出する周辺監視手段と、車両の運転者に警報を出力する警報手段と、前記周辺監視手段により検出された障害物に接近した時に前記警報手段により警報を出力する車両用制御装置において、運転者が操作するブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段と、前記周辺監視手段により検出された障害物と車両との接近方向の相対速度を算出する相対速度算出手段と、前記相対速度算出手段により算出された接近方向の相対速度が予め設定された値以上であるか否かを判定する相対速度判定手段と、前記相対速度判定手段により接近方向の相対速度が予め設定された値以上であると判定された時には、接近方向の相対速度が発生してからブレーキ操作検出手段によりブレーキ操作が検出されるまでの時間を計測する時間計測手段と、前記相対速度判定手段により接近方向の相対速度が予め設定された値以上であると判定され、かつ前記ブレーキ操作検出手段によりブレーキ操作が検出された時に、前記周辺監視手段により検出された障害物と車両との距離及び相対速度から車間時間を算出する車間時間算出手段と、前記時間計測手段により計測された時間に前記車間時間算出手段により算出された車間時間毎に重み付けして運転者特性の学習値を演算する学習値演算手段と、前記周辺監視手段により検出された障害物に接近した時に前記警報手段により警報を出力する警報作動タイミングと、前記学習値演算手段により演算された運転者特性の学習値とを加算することにより、前記警報手段により警報を出力する警報作動タイミングを演算し、予め設定された上限値と下限値との範囲内で前記警報手段により警報を出力する警報作動タイミングを設定する警報タイミング演算手段とを備えることを特徴とする。

この発明の車両用制御装置は、障害物との衝突が予測される時に運転者に警報を出すが、運転者特性を学習することにより適切なタイミングで警報を出すことができる。これにより、ブレーキ操作が遅い運転者に対しては早めに警報を出すことができ、ブレーキ操作が早い運転者に対しては遅めに警報を出すことができる。
また、この発明の車両用制御装置は、警報が出されなくても運転者特性を学習するため、学習の機会が多くなり、この結果、運転者特性の学習の進行を早くすることができる。
さらに、この発明の車両用制御装置は、運転者が運転する車両の前方の障害物である先行車と運転者が運転する車両との接近方向の相対速度が大きい時に運転者特性を学習するので、運転者が車間距離の調整を意図してブレーキ操作した場合のみを容易に拾い出すことができる。

車両用制御装置のシステム構成図である。（実施例） 車両用制御装置の制御フローチャートである。（実施例） ブレーキ操作遅れ時間検出のタイミングチャートである。（実施例） 警報作動タイミングの学習フローチャートである。（実施例） 運転者特性の学習値の重み付けを示す図である。（実施例） 警報出力のフローチャートである。（実施例）

以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は車両用制御装置である。車両用制御装置１は、プリクラッシュセーフティ制御システムとして機能する制御演算手段２を備えている。
制御演算手段２は、入力側に、周辺監視手段３と、ブレーキ操作検出手段４と、車速検出手段５とを接続し、出力側に警報手段６を接続している。周辺監視手段３は、レーダ装置やカメラからなり、車両の前方を監視して障害物である先行車を検出し、この障害物と車両との距離及び相対速度を検出する。ブレーキ操作検出手段４は、ブレーキセンサからなり、運転者が操作するブレーキペダルのブレーキ操作を検出する。車速検出手段５は、車輪速センサからなり、車速を検出する。警報手段６は、音による警報の出力あるいは表示による警報の出力の少なくともいずれか一つを行う、ブザーやディスプレイからなる。

前記制御演算手段２は、運転者特性記録手段７と、車間時間算出手段８と、学習値演算手段９と、記憶手段１０と、警報タイミング演算手段１１と、警報判断手段１２とを備えている。
運転者特性記録手段７は、周辺監視手段３から障害物検出情報及びこの障害物と車両との距離及び相対速度を取得し、ブレーキ操作検出手段４からブレーキ操作情報を取得し、車速検出手段５から車速情報を取得する。
運転者特性記録手段７は、相対速度算出手段１３と相対速度判定手段１４と時間計測手段１５とを備えている。相対速度算出手段１３は、前記周辺監視手段３により検出された障害物と車両との接近方向の相対速度を算出する。相対速度判定手段１４は、前記相対速度算出手段１３により算出された接近方向の相対速度が予め設定された値以上であるか否かを判定する。時間計測手段１５は、前記相対速度判定手段１３により接近方向の相対速度が予め設定された値以上であると判定された時には、接近方向の相対速度が発生してからブレーキ操作検出手段４によりブレーキ操作が検出されるまでの時間を計測する。
運転者特性記録手段７は、時間計測手段１５により計測されたブレーキ操作遅れ時間、車間時間算出手段８により算出された車間時間、車速検出手段５により検出された車速、経過時間、学習回数を記録する。

車間時間算出手段８は、前記ブレーキ操作検出手段４によりブレーキ操作が検出された時に、前記周辺監視手段３により検出された障害物である先行車と車両との距離及び相対速度から車間時間（＝相対距離／相対速度）を算出する。
学習値演算手段９は、前記時間計測手段１５により計測された時間に基づいて運転者特性の学習値を演算する。また、学習値演算手段９は、前記車間時間算出手段８により算出された車間時間に基づいて重み付けして運転者特性の学習値を算出する。
記憶手段１０は、前記ブレーキ操作検出手段４によりブレーキ操作が検出された時の車速毎に運転者特性の学習値を記憶する。前記学習値演算手段９は、前記ブレーキ操作検出手段４によりブレーキ操作が検出された時の車速毎に運転者特性の学習値を演算して前記記憶手段１０に記憶させる。
警報タイミング演算手段１１は、前記学習値演算手段９により演算された運転者特性の学習値に基づいて、前記警報手段６により警報を出力する警報作動タイミングを変える演算を行う。警報タイミング演算手段１１は、前記記憶手段１０に記憶された車速毎の運転者特性の学習値に基づいて警報作動タイミングを変える演算を行う。
警報判断手段１２は、車速毎の警報作動タイミングを有している。警報判断手段１２は、警報タイミング演算手段１１により算出された警報作動タイミングを判断し、前記警報手段６により警報を出力する。

車両用制御装置１は、図２に示すように、警報作動タイミングの学習を行う。車両用制御装置１は、制御がスタートすると（Ａ０１）、障害物である先行車と運転者が運転する車両との接近方向の相対速度が予め設定された規定値以上であるか判断する（Ａ０２）。
この判断（Ａ０２）がＮＯの場合は、判断（Ａ０２）を繰り返す。この判断（Ａ０２）がＹＥＳの場合は、運転者のブレーキ操作が検出されたか判断する（Ａ０３）。
この判断（Ａ０３）がＮＯの場合は、判断（Ａ０２）に戻る。この判断（Ａ０３）がＹＥＳの場合は、接近方向の相対速度が発生してからブレーキ操作が検出されるまでのブレーキ操作遅れ時間を運転者特性記録手段７に記録し（Ａ０４）、ブレーキ操作時の先行車と車両との距離及び相対速度から算出した車間時間を運転者特性記録手段７に記録し（Ａ０５）、学習値演算手段９で警報作動タイミングを学習し（Ａ０６）、判断（Ａ０２）に戻る。
前記ブレーキ操作遅れ時間は、図３に示すように、先行車の減速で接近方向の相対速度が発生してからブレーキ操作検出手段４によりブレーキ操作が検出（ブレーキＯＮ）されるまでの時間である。通常のブレーキ操作遅れ時間は、複数の運転者の、先行車が減速してから運転する車両のブレーキを操作するまでの時間の平均値である。先行車との接近開始判定は、先行車との接近方向への規定値以上の接近方向の相対速度発生により行う。規定値は、運転者のブレーキ操作が予想される程度に大きくする。

車両用制御装置１は、図４に示すように、警報作動タイミングを学習する。車両用制御装置１は、制御がスタートすると（Ｂ０１）、学習値の重みを計算し（Ｂ０２）、ブレーキ操作遅れ時間と学習の重みから学習値を計算し（Ｂ０３）、警報作動タイミングを更新する（Ｂ０４）。
警報作動タイミングの更新（Ｂ０４）においては、警報作動タイミングが上限を超えているかを判断する（Ｂ０５）。この判断（Ｂ０５）がＹＥＳの場合は、警報作動タイミングを上限に更新し（Ｂ０６）、制御をエンドにする（Ｂ０７）。この判断（Ｂ０５）がＮＯの場合は、警報作動タイミングを下限を下回っているかを判断する（Ｂ０８）。
この判断（Ｂ０８）がＹＥＳの場合は、警報作動タイミングを下限に更新し（Ｂ０９）、制御をエンドにする（Ｂ０７）。この判断（Ｂ０８）がＮＯの場合は、制御をエンドにする（Ｂ０７）。

前記重みの計算（Ｂ０２）は、図５に示すように、車間時間に基づいた重み係数として求められる。学習値の重みは、車間時間が小さくプリクラッシュセーフティ制御の作動状況に近いほど大きくし、過去の学習値を積算して学習値の更新が行われるように経過時間および学習回数により次第に小さくする。
また、前記学習値の計算（Ｂ０３）は、学習値演算手段９によって、ブレーキ操作検出手段４によりブレーキ操作が検出された時の車速毎に学習値を演算する。
学習値は、
・学習値＝Σ｛（ブレーキ操作遅れ時間−通常のブレーキ操作遅れ時間）×
重み付け係数｝／データ数
の算出式で求める。
前記警報作動タイミングの更新（Ｂ０４）は、前方の障害物への衝突を回避するに要する時間＋αになる。ここでは、警報作動タイミング＝初期設定された警報作動タイミング＋学習値、の算出式により求める。警報作動タイミングの更新は、適切な範囲で行うために、警報作動タイミングの上限と下限を設ける。なお、アクティブクルーズコントロール制御中は、自動で車間制御が行われるため学習は行わない。
運転者特性の学習は、先行車との車間時間（＝相対距離／相対速度）毎に重み付けして行うか、特定の車間時間の範囲内でブレーキ操作が行われた場合のみ行う。これにより、相対速度に関わらず、衝突までの時間的余裕度が同じ状況を同じ重みで評価して学習を行うことができる。さらに、運転者が運転する車両の車速毎に学習値を学習して記憶手段１０に記憶することで、車速により運転者の余裕度の感じ方が変わった場合でも適切な学習を行うことができる。

車両用制御装置１により更新された警報作動タイミングによる警報の出力は、図６に示すように行われる。車両用制御装置１は、制御がスタートすると（Ｃ０１）、障害物を検出したかを判断する（Ｃ０２）。この判断（Ｃ０２）がＹＥＳの場合は、車間時間が警報作動タイミングかを判断する（Ｃ０３）。この判断（Ｃ０３）がＹＥＳの場合は、警報を出力し（Ｃ０４）、エンドにする（Ｃ０５）。
前記判断（Ｃ０３）における「車間時間は警報作動タイミングか？」の判断は、車間時間ではなく、ＴＴＣ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ：衝突予測時間）としてもよい。ただし、車間時間は（＝相対距離／相対速度）としているので、衝突予測時間と実質同じである。判断（Ｃ０３）の警報作動タイミングは、従来においては固定値で車速と無関係であったが、この実施例では前記図４〜図６に示すように運転者特性を学習して変わるものであり、また、車速毎に設定されている。
これにより、車両用制御装置１は、制御演算手段２によって、ブレーキ操作検出手段４と車速検出手段５との検出した情報から、周辺監視手段３により検出された障害物に運転する車両が接近した時に、前記警報手段６により警報を出力する。

このように、車両用制御装置１は、周辺監視装置３の検出する障害物である先行車との接近開始判定から運転者のブレーキ操作までの操作遅れを学習し、操作遅れの大きさに基づいてプリクラッシュセーフティ制御における警報作動タイミングを変化させることで、障害物との衝突が予測される時に運転者に警報を出すが、運転者特性を学習することにより適切なタイミングで警報を出すことができる。
これにより、車両用制御装置１は、ブレーキ操作が遅い運転者に対しては早めに警報を出すことができ、運転者がブレーキ操作をする際の車間距離を大きくすることができ、また、ブレーキ操作が早い運転者に対しては遅めに警報を出すことができ、不要な警報により運転者に煩わしさを感じさせることを避けることができる。また、車両用制御装置１は、接近方向の相対速度発生を運転者特性の学習のトリガとすることで、警報が出されなくても運転者特性を学習することができるため、学習の機会が多くなり、学習の進行を早くすることができる。
また、車両用制御装置１は、運転者が運転する車両の前方の障害物である先行車と運転する車両との接近方向の相対速度が大きい時に運転者特性を学習するので、運転者が車間距離の調整を意図してブレーキ操作した場合のみを容易に拾い出すことができる。

さらに、車両用制御装置１は、車間時間算出手段８によって、ブレーキ操作が検出された時に障害物と車両との距離及び相対速度から車間時間を算出し、学習値演算手段９によって、車間時間に基づいて重み付けして運転者特性の学習値を算出することで、衝突までの時間的余裕度が同じ状況を同じ重みで評価して学習することができる。
さらにまた、車両用制御装置１は、学習値演算手段９によって、ブレーキ操作が検出された時の車速毎に運転者特性の学習値を演算して記憶手段１０に記憶させ、警報タイミング演算手段１１によって、記憶手段１０に記憶された車速毎の運転者特性の学習値に基づいて警報作動タイミングを変えることで、車速により運転者の余裕度の感じ方が変化しても適切な運転特性の学習を行うことができる。その結果、適切なタイミングで警報を出すことができる。
なお、上述実施例においては、ブレーキ操作が検出された時に、車間時間を算出して、この車間時間に基づいて重み付けしているが、予め設定された値以上の接近方向の相対速度が発生した時に、車間時間を算出して、この車間時間に基づいて重み付けするようにしてもよい。また、上述実施例においては、ブレーキ操作が検出された時の車速毎に運転者特性の学習値を記憶するようにしているが、予め設定された値以上の接近方向の相対速度が発生した時の車速毎に運転者特性の学習値を記憶するようにしてもよい。

この発明は、運転者特性を学習することで、障害物に車両が接近した時に出力する警報を適切なタイミングで出すことができるものであり、プリクラッシュセーフティ制御やアクティブクルーズ制御に適用することができる。

１ 車両用制御装置
２ 制御演算手段
３ 周辺監視手段
４ ブレーキ操作検出手段
５ 車速検出手段
６ 警報手段
７ 運転者特性記録手段
８ 車間時間算出手段
９ 学習値演算手段
１０ 記憶手段
１１ 警報タイミング演算手段
１２ 警報判断手段
１３ 相対速度算出手段
１４ 相対速度判定手段
１５ 時間計測手段

Claims (1)

1. 車両の前方を監視して障害物を検出し、この障害物と車両との距離及び相対速度を検出する周辺監視手段と、
   車両の運転者に警報を出力する警報手段と、
   前記周辺監視手段により検出された障害物に接近した時に前記警報手段により警報を出力する車両用制御装置において、
   運転者が操作するブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段と、
   前記周辺監視手段により検出された障害物と車両との接近方向の相対速度を算出する相対速度算出手段と、
   前記相対速度算出手段により算出された接近方向の相対速度が予め設定された値以上であるか否かを判定する相対速度判定手段と、
   前記相対速度判定手段により接近方向の相対速度が予め設定された値以上であると判定された時には、接近方向の相対速度が発生してからブレーキ操作検出手段によりブレーキ操作が検出されるまでの時間を計測する時間計測手段と、
   前記相対速度判定手段により接近方向の相対速度が予め設定された値以上であると判定され、かつ前記ブレーキ操作検出手段によりブレーキ操作が検出された時に、前記周辺監視手段により検出された障害物と車両との距離及び相対速度から車間時間を算出する車間時間算出手段と、
   前記時間計測手段により計測された時間に前記車間時間算出手段により算出された車間時間毎に重み付けして運転者特性の学習値を演算する学習値演算手段と、
   前記周辺監視手段により検出された障害物に接近した時に前記警報手段により警報を出力する警報作動タイミングと、前記学習値演算手段により演算された運転者特性の学習値とを加算することにより、前記警報手段により警報を出力する警報作動タイミングを演算し、予め設定された上限値と下限値との範囲内で前記警報手段により警報を出力する警報作動タイミングを設定する警報タイミング演算手段とを備えることを特徴とする車両用制御装置。

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