JP5929695B2

JP5929695B2 - 運転診断装置、運転診断方法、プログラム及び媒体

Info

Publication number: JP5929695B2
Application number: JP2012228741A
Authority: JP
Inventors: 井上　直也; 直也井上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2032-10-16
Also published as: JP2014080087A

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車の運転者の運転評価に適用して好適な運転診断装置、運転診断方法、プログラム及び媒体に関する。

近年の車両では、走行中に経路情報と走行記録を記憶してデータベース化して、今回走行の走行記録とデータベースから検索した過去の走行記録を比較して、車両の運転者の技能を評価することが、例えば下記の特許文献に記載される運転診断装置により行われることがある。

特許第４８９３１８８号

ところが上述した運転診断装置では、データベースとのアクセスが必要で処理の規模が大きく、リアルタイムでの診断が困難となるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、リアルタイムでの診断を可能とする運転診断装置、運転診断方法、プログラム及び媒体を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明に係る運転診断装置は、
車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の横方向加速度と前後方向加速度を検出する加速度検出手段と、前記横方向加速度と前記前後方向加速度から合成加速度を演算する加速度演算手段と、前記車速に基づいて、前記車両の走行状態が発進中と該発進中以外である走行中の何れであるかを特定すると共に、特定した該走行状態に基づいて、前記合成加速度に対応する閾値を演算する閾値演算手段と、前記閾値と前記合成加速度との比較に基づいて、前記車両の運転診断を行う運転診断手段と、を含むことを特徴とする。例えば、前記合成加速度が前記閾値を超えていれば好ましくないと診断され、前記閾値の範囲内であれば良又は可と診断される。

ここで、前記運転診断手段は前記閾値を前記合成加速度との差分を算出し当該差分の積分演算から当該差分に起因する超過距離を算出して当該超過距離を前記車速から求めた走行距離で除した無次元指数を表示することとしてもよい。

上記の問題を解決するため、本発明に係る運転診断方法は、
車両の車速を検出する車速検出ステップと、前記車両の横方向加速度と前後方向加速度を検出する加速度検出ステップと、前記横方向加速度と前記前後方向加速度から合成加速度を演算する加速度演算ステップと、前記車速に基づいて、前記車両の走行状態が発進中と該発進中以外である走行中の何れであるかを特定すると共に、特定した該走行状態に基づいて、前記合成加速度に対応する閾値を演算する閾値演算ステップと、前記閾値と前記合成加速度との比較に基づいて、前記車両の運転診断を行う運転診断ステップと、を含むことを特徴とする。なお、本発明のプログラムは前記運転診断方法を前記車両に搭載された演算装置に実行させるプログラムであり、本発明の媒体は前記プログラムを格納した媒体である。

本発明によれば、車上においてリアルタイムに得られる車速に基づいて対応する閾値を演算にて求め、横方向加速度と前後方向加速度の合成加速度と閾値との比較に基づいて、車両の運転が適切か否かの診断をリアルタイムで実行することができる。

本発明に係る実施例１の運転診断装置１の一実施形態を示す模式図である。実施例１の運転診断装置１の一実施形態において走行状態（場合）の特定態様を示す状態遷移図である。実施例１の運転診断装置１の一実施形態において横方向加速度の閾値αｘと前後方向加速度の閾値αｙの決定の考え方を示す模式図である。実施例１の運転診断装置１の一実施形態において横方向加速度の閾値αｘと前後方向加速度の閾値αｙの決定態様を示す模式図である。実施例１の運転診断装置１の一実施形態において用いられる変数の一覧を示す一覧表である。実施例１の運転診断装置１の一実施形態において車速毎の旋回加速度の決定態様を示す模式図である。実施例１の運転診断装置１の一実施形態における合成加速度Ｇと閾値αの演算態様を示す模式図である。実施例１の運転診断装置１の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。実施例２の運転診断装置１の一実施形態において発進中において推奨される加速形態を示す模式図である。実施例３の運転診断装置、運転診断方法の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。（スマートフォン利用型）実施例４の運転診断装置、運転診断方法の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。（スマートフォン専用型）

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。

実施例１の運転診断装置１は、図１に示すように、車速センサー２と、加速度センサー３と、演算装置４と、表示装置５により構成される。車速センサー２は車両の車輪に設置された車輪速センサーの出力する車輪速から車速Ｖｓｐｄを検出する車速検出手段である。加速度センサー３は例えば車両の床面に設けられて車両の横方向加速度Ｇｘと前後方向加速度Ｇｙを検出する加速度検出手段である。

演算装置４は例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成される。このＥＣＵは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバス及び入出力インターフェース等から構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものである。演算装置４は、以下に述べる加速度演算手段４ａ、閾値演算手段４ｂ、運転診断手段４ｃとして機能する。

表示装置５は、例えばディスプレイであって、演算装置４の運転診断手段４ｃの表示指令に基づいて、運転診断の結果を表示するものである。

加速度演算手段４ａは、横方向加速度Ｇｘと前後方向加速度Ｇｙから車両加速度ベクトルＧ（合成加速度）を演算する。閾値演算手段４ｂは、加速度ベクトルＧに対応する閾値αを車速Ｖｓｐｄに基づいて演算する。運転診断手段４ｃは、閾値αと加速度ベクトルＧとの比較に基づいて車両の運転診断を行う。

閾値演算手段４ｂは車速Ｖｓｐｄに基づいて車両の走行の走行状態（発進中、走行中）を特定し、走行状態と車速Ｖｓｐｄとに基づいて閾値αを演算する。

以下に加速度演算手段４ａと閾値演算手段４ｂの演算態様の詳細を述べる。まず、閾値演算手段４ｂは、車両が発進中か走行中であるかを以下の手法で特定する。図２に示すように車両の走行状態は、停止中か停止中以外であるかに分けられ、停止中以外はさらに発進中か走行中であるかに分けられる。これらの区分は車速Ｖｓｐｄの変化により特定することができる。

車速Ｖｓｐｄがゼロで停止中である状態から、車速Ｖｓｐｄが発進判定車速ａｋｍ／ｈ以上となった場合には走行状態が発進中であると特定される。さらに、車速Ｖｓｐｄがａｋｍ／ｈ以上となって発進中判定時間ｘ秒経過した場合には、走行中であると特定される。また、発進中で車速Ｖｓｐｄが停止判定車速ｂｋｍ／ｈ未満（例えばａ＞ｂ）となった場合には、停止中に遷移したと特定される。走行中で車速Ｖｓｐｄがｂｋｍ／ｈ未満となった場合には停止中に遷移したと特定される。

閾値演算手段４ｂが閾値αを求めるための前後方向加速度閾値αｙと横方向加速度閾値αｘの決定の考え方を以下に示す。図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、車両の走行状態を発進中と走行中に分けて前後方向加速度閾値αｙを決定する。発進中においては、スムーズな発進を判定するための加速度であって不快でない減速度を前後方向加速度閾値αｙと定義する。例えば加速度については財団法人省エネルギーセンターによれば１．１ｍ／ｓ^２が推奨されておりこの値を用いる。減速度については−１．９６ｍ／ｓ^２を用いる。また、走行中の前後方向加速度閾値αｙは交差点、信号、道路標識等の視認距離の設計において不快を感じない減速度は１．９６ｍ／ｓ^２とし、加速度についても同値に設定される。従って、前後方向加速度閾値αｙについては図４中下段に示す値にテーブル値として設定される。

なお実施例１で用いる記号の一覧を既出のものを含めて単位とともに図５に示す。種別欄において実際に検出する値はセンシング値、閾値演算手段４ｂ又は加速度演算手段４ａが演算する値を計算値、その他の値は設定値（テーブル値又は定数）である。

横方向加速度閾値αｘについては発進中か走行中かに係わらず、図３（Ｃ）に示すように、道路設計指針から求めた車速Ｖｓｐｄ毎の旋回加速度と定義する。ここで、図５に示した横旋回加速度αｒは車速Ｖｓｐｄと曲率半径ｒから以下の数１の計算式により求めることができる。

ここで道路交通法１５条により車道中心線の曲線半径は設計速度に対して標準値が規定されており、またやむを得ない箇所について特例値まで縮小することができると規定され、特例値は図６に示すように４０ｋｍ／ｈ以上で規定される値である。このため標準値と特例値の最小値をとると図６のようになり、この最小値を曲率半径ｒとするそれぞれの車速Ｖｓｐｄの旋回加速度は数１から図６の最下段に示す値となる。左旋回をプラス、右旋回をマイナスと定義すると、横方向加速度閾値αｘは図４上段に示す値となる。

図４で定義される前後方向加速度Ｇｘ、横方向加速度Ｇｙ、これらから加速度演算手段４ａにより演算された車両加速度ベクトルＧ（合成加速度）と、前後方向加速度閾値αｙ、横方向加速度閾値αｘにより閾値による運転診断を行うためには合成加速度に対応する閾値α（合成閾値）を求める必要がある。図７に示すように、車両加速度ベクトルＧ（合成加速度）は横方向ｘ、前後方向ｙの平面上の破線に示す円上に位置する。このため、ＧとＧｘ、Ｇｙは以下の数２の関係を有していて、ｘ軸からのＧの角度をθとするとθは数３で表される。

また前後方向加速度閾値αｘ、横方向加速度閾値αｙは、図７中の実線の楕円上に位置し、楕円は図７中に示される関係式を有し、ｘ値（αｘ）、ｙ値（αｙ）、θについても図７中に示される関係式を有しているので、閾値αはαｘ、αｙ、θを用いて、図７中に示す式つまり数４に示す関係式にて表すことができる。

運転診断手段４ｃは閾値αを加速度ベクトルＧとの差分つまり超過加速度βを数５を用いて算出し、差分の数６に示す積分演算から差分に起因する超過距離Ｓを算出して超過距離Ｓを積分演算の区間における走行距離Ｌで除す数７に示す演算からランキング指数Ｒ（無次元指数）を、表示装置５を用いて表示する。走行距離Ｌは加速度ベクトルＧのｘ成分Ｇｘの二階積分値でも車速Ｖｓｐｄの積分のいずれでもよい。ＧＰＳ機能がある場合はＧＰＳにより求めてもよい。

以下、本実施例１の運転診断装置１の制御内容を、図８のフローチャートを用いて説明する。

図８のステップＳ１において、閾値演算手段４ｂは、検出された車速Ｖｓｐｄが停止判定車速ｂ未満であるか否かが判定されて、肯定であればステップＳ２にすすみ、車両が停止中であることを特定して、スタート直後に戻る。

ステップＳ１において否定と判定され、ステップＳ３において車速Ｖｓｐｄが発進判定車速ａ以上であるか否かが判定されて、肯定であればステップＳ４にすすみ、否定であればスタート直後に戻る。

ステップＳ４において、閾値演算手段４ｂは、ステップＳ３の肯定の継続時間がｘ秒未満であるか否かが判定され、肯定であればステップＳ５にすすみ、否定であればステップＳ８にすすむ。

ステップＳ５において、加速度演算手段４ａは、横方向加速度Ｇｘ、前後方向加速度Ｇｙと数２の式を用いて車両加速度ベクトルＧ（合成加速度）を演算する。

つづいてステップＳ６において、閾値演算手段４ｂは、車速Ｖｓｐｄと図４からαｘ、αｙを演算し、数４から閾値αを演算して、ステップＳ７において、運転診断手段４ｃは、数５、数６、数７から発進中のランキング指数Ｒを算出して表示装置５を用いて表示する。この際、運転診断手段４ｃは、ランキング指数Ｒが小さいほど良好である旨の表示又はアナウンスを行う。

ステップＳ８において、加速度演算手段４ａは、横方向加速度Ｇｘ、前後方向加速度Ｇｙと数２の式を用いて車両加速度ベクトルＧ（合成加速度）を演算する。

つづいてステップＳ９において、閾値演算手段４ｂは、車速Ｖｓｐｄと図４からαｘ、αｙを演算し、数４から閾値αを演算して、ステップＳ１０において、運転診断手段４ｃは、数５、数６、数７から走行中のランキング指数Ｒを算出して表示装置５を用いて表示する。この際、運転診断手段４ｃは、ランキング指数Ｒが小さいほど良好である旨の表示又はアナウンスを行う。

また、ステップＳ７、Ｓ１０において、運転診断手段４ｃは、図７に示した二次元ベクトル空間における車両加速度ベクトルＧと閾値αの周方向位置と径方向の大小関係をグラフ表示する。以上のステップの繰り返しにより本発明の運転診断方法は実行される。

以上述べた本実施例１の運転診断装置１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、データベースにアクセスすることなく車上でリアルタイムに計測が可能な車速Ｖｓｐｄと、横方向加速度Ｇｘ、前後方向加速度Ｇｙを用いて、ランキング指数Ｒを演算して、運転者の運転が良好か否かの診断を行うことができる。従って診断のリアルタイム性を高めることができる。また、データベースにアクセスする必要がないため、演算装置４の処理規模を小さくすることができる。

また、本実施例１では、車両加速度ベクトルＧ（合成加速度）を演算して、閾値αについても前後方向加速度閾値αｘ、横方向加速度閾値αｙを予め図４に示すマトリクス状のマップとして持ち、車速Ｖｓｐｄと発進中又は走行中の走行状態に基づいて読み出すこととしている。加えて、数３、数４によりリアルタイムに演算して求めた上で、数５〜７に基づいてランキング指数Ｒをリアルタイムに求めて、交差点の右左折や山間路走行も含めて一義的に運転診断を行うことができる。

つまり実施例１では、処理規模を小さくした上で、発進中において旋回を伴う場合や、車速が高い状態で旋回を行う場合等において、それぞれの走行状態に応じて適切な閾値をリアルタイムで演算し、閾値に基づく合成加速度の評価により、リアルタイムで運転の適切性を診断することができる。

また、表示装置５によりランキング指数Ｒとともに車両加速度ベクトルＧと閾値αを二次元空間で表示することにより、運転者はランキング指数Ｒが大きくなり好ましくない運転と診断される場面が、右旋回、左旋回、発進時、交差点通過時等のいずれの場面で発生しやすいかを自ら把握しやすくなる。これにより、推奨される運転の徹底を図ることができる。

上述した実施例１においては、加速度の測定値と閾値の比較に基づいた運転診断を行ったが、走行距離に基づく運転診断を行うこともできる。これは特に発進時において有効である。

例えば財団法人省エネルギーセンターでは、ふんわりアクセル加速と定義して、停止中から２０ｋｍ／ｈまで５秒間の加速を推奨している。この推奨条件と数８に示す式により、推奨される加速時の走行距離が求められる。

数８において、Ｌ：時間ｔ１からｔ２までの走行距離（ｍ）、Ｖａｖｅ：時間ｔ１からｔ２の平均速度（ｍ／ｓ）、Δｔ：時間ｔ１からｔ２までの時間（ｓ）、初期速度（ｍ／ｓ）、Ｖ２到達速度（ｍ／ｓ）、ｔ１：初期時間（ｓ）、ｔ２：到達時間（ｓ）である。例えば発進判定可能な車速Ｖ１を４ｋｍ／ｈ、到達車速Ｖ２を２０ｋｍ／ｈ、判定時間Δｔを４ｓとすると、理想の加速における走行距離Ｌは１３．３３ｍとなる。運転診断にあたっては、この値を閾値とし、測定値の乖離が小さければ良好な運転であると診断するものとすればよい。

上述した実施例１においては、加速度センサー３や演算装置４、表示装置５を車両が具備する形態のものを示したが、これらは加速度センサーを有するスマートフォンで置換することが可能である。

例えば図１０に示すように、本実施例２の運転診断装置１１は、車速センサー２については、車両が有するものを利用し、車両側に検出した車速Ｖｓｐｄをスマートフォン１６に無線通信する無線通信装置１７を備えるものとしている。無線通信規格については適宜のものを使用する。

すなわちスマートフォン１６は、実施例１に示した演算装置４の機能と表示装置５の機能の双方を具備するものとし、加速度演算手段１６ａ、閾値演算手段１６ｂ、運転診断手段１６ｃを構成する。つまり実施例２の運転診断装置１１でも、図５に示したセンシング値を用いて、図２に示したフローチャートに基づいて、加速度演算、閾値演算、運転診断が実行される。

本実施例２の運転診断装置１１によれば、実施例１と同様の作用効果が得られる他、図２に示したフローチャートを実行する主体をスマートフォン１６とすることができるため、例えば、処理内容の変更等が生じた場合に、適宜ソフトウェアを更新することをより容易なものとすることができる。

上述した実施例３においては、車速センサー２については車両の具備するものを利用する形態のものを示したが、スマートフォンがＧＰＳ機能付きであれば、車速センサー２との無線通信を行う無線通信装置１７を省略することもできる。

例えば図１１に示すように、スマートフォン２６は、内蔵したＧＰＳ装置から座標と時刻を取得し、移動距離と時間の関係から車両の車速Ｖｓｐｄを検出する。本実施例３のスマートフォン２６も、実施例１に示した演算装置４の機能と表示装置５の機能の双方を具備するものとし、加速度演算手段２６ａ、閾値演算手段２６ｂ、運転診断手段２６ｃを構成する。つまり実施例３の運転診断装置２１でも、図５に示したセンシング値を用いて、図２に示したフローチャートに基づいて、加速度演算、閾値演算、運転診断が実行される。

本実施例３の運転診断装置２１によれば、実施例１、３と同様の作用効果が得られる他、無線通信装置１７を省略できるため、構成をより簡略化した上で、適宜のソフトウェア変更もより容易なものとすることができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、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および置換を加えることができる。

本発明は、車両の運転診断に関する装置、方法に関するものであり、診断のリアルタイム性を高めてサービスの向上を図るとともに、推奨運転の徹底を喚起するものであるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。

１運転診断装置
２車速センサー（車速検出手段）
３加速度センサー（加速度検出手段）
４演算装置
４ａ加速度演算手段
４ｂ閾値演算手段
４ｃ運転診断手段
５表示装置
１１運転診断装置
１６スマートフォン
１６ａ加速度演算手段
１６ｂ閾値演算手段
１６ｃ運転診断手段
１７無線通信装置
２１運転診断装置
２６スマートフォン
２６ａ加速度演算手段
２６ｂ閾値演算手段
２６ｃ運転診断手段

Claims

車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記車両の横方向加速度と前後方向加速度を検出する加速度検出手段と、
前記横方向加速度と前記前後方向加速度から合成加速度を演算する加速度演算手段と、
前記車速に基づいて、前記車両の走行状態が発進中と該発進中以外である走行中の何れであるかを特定すると共に、特定した該走行状態に基づいて、前記合成加速度に対応する閾値を演算する閾値演算手段と、
前記閾値と前記合成加速度との比較に基づいて、前記車両の運転診断を行う運転診断手段と、を含むことを特徴とする、
運転診断装置。
前記運転診断手段は前記閾値を前記合成加速度との差分を算出し当該差分の積分演算から当該差分に起因する超過距離を算出して当該超過距離を前記積分演算の区間における走行距離で除した無次元指数を表示することを特徴とする請求項１に記載の運転診断装置。
車両の車速を検出する車速検出ステップと、
前記車両の横方向加速度と前後方向加速度を検出する加速度検出ステップと、
前記横方向加速度と前記前後方向加速度から合成加速度を演算する加速度演算ステップと、
前記車速に基づいて、前記車両の走行状態が発進中と該発進中以外である走行中の何れであるかを特定すると共に、特定した該走行状態に基づいて、前記合成加速度に対応する閾値を演算する閾値演算ステップと、
前記閾値と前記合成加速度との比較に基づいて、前記車両の運転診断を行う運転診断ステップと、を含むことを特徴とする、
運転診断方法。
請求項３に記載の運転診断方法を前記車両に搭載された演算装置に実行させるプログラム。
請求項４に記載のプログラムを記憶した媒体。