JP6136812B2 - 情報表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上記の点に着目し、自動車のシステムの状態に関する情報を視覚的に認識可能なイメージの属性の変化によって表すことにより、乗員が直感的に自動車の状態を理解可能とすることを目的とする。
第一実施形態では、走行の機能の一部を自動的に制御する機能(以下、「自動走行機能」と記す)を有する車両に第一実施形態の情報表示装置を適用している。
(構成)
図1は、第一実施形態の情報表示装置を備える車両Vの概略構成を示すブロック図である。図1中に示すように、情報表示装置を備える車両Vは、Gセンサ2と、ヨーレートセンサ4と、操舵角センサ6と、ドライバブレーキ液圧センサ8と、アクセル開度センサ10と、GPS(Global Positioning System)17と、車両Vの周囲(少なくとも前後左右)の環境を検知する環境センサ19とを備える。
バネ上上下加速度センサの機能を有するブロックは、車両Vに対し、車体のバネ上部分における上下方向への加速度を検出する。そして、検出した加速度を含む情報信号(以降の説明では、「バネ上上下加速度信号」と記載する場合がある)を、中央コントローラ20へ出力する。
バネ下上下加速度センサの機能を有するブロックは、車両Vに対し、車体のバネ下部分における上下方向への加速度を検出する。そして、検出した加速度を含む情報信号を、中央コントローラ20へ出力する。
前後加速度センサの機能を有するブロックは、車両Vに対し、車体の前後方向(車両前後方向)への加速度を検出する。そして、検出した加速度を含む情報信号を、中央コントローラ20へ出力する。
ヨーレートセンサ4は、車両Vのヨーレート(車体が旋回する方向への回転角の変化速度)を検出し、検出したヨーレートを含む情報信号を、中央コントローラ20へ出力する。
また、操舵角センサ6は、中立位置を基準とした操舵操作子の現在の回転角度(操舵操作量)である、現在操舵角を検出する。そして、操舵角センサ6は、検出した現在操舵角を含む情報信号を、中央コントローラ20へ出力する。
ドライバブレーキ液圧センサ8は、マスタシリンダ24で発生する液圧(ブレーキ液圧)のうち、乗員によるブレーキペダル22の踏込み操作により発生する液圧(ドライバブレーキ液圧)を検出する。そして、検出したドライバブレーキ液圧を含む情報信号を、中央コントローラ20へ出力する。
アクセル開度センサ10は、図示しないアクセルペダルの開度を検出し、検出した開度を含む情報信号を、中央コントローラ20へ出力する。
ストロークセンサ14は、サスペンションSPの実測ストローク量(実測変位量)を検出し、検出した実測ストローク量を含む情報信号(以降の説明では、「実測ストローク量信号」と記載する場合がある)を、中央コントローラ20へ出力する。なお、ストロークセンサ14は、各車輪Wに対して設置したサスペンションSPの実測ストローク量を、それぞれ個別に検出して、実測ストローク量信号を生成する。
環境センサ19は、車両Vが置かれた環境を検出するセンサであり、例えば車両Vと障害物との距離をレーダによって計測する測距センサや車両Vを含む周囲の画像を撮影するカメラ等である。また、環境センサ19は、測距センサやカメラといった複数のセンサでなるセンサ群であってもよい。
なお、図1中では、右前輪WFRの回転速度を検出する車輪速センサ18を、車輪速センサ18FRと示し、左前輪WFLの回転速度を検出する車輪速センサ18を、車輪速センサ18FLと示す。同様に、図1中では、右後輪WRRの回転速度を検出する車輪速センサ18を、車輪速センサ18RRと示し、左後輪WRLの回転速度を検出する車輪速センサ18を、車輪速センサ18RLと示す。
また、中央コントローラ20は、入力される各種の情報信号に基づいて車両Vの走行に関する各種の処理を行い、ブレーキアクチュエータ26及び動力ユニット30を制御するための指示信号(制動力指令値、駆動力指令値)を出力する。すなわち、中央コントローラ20は、車両Vの乗員による加減速要求に応じて、駆動用モータ及び摩擦ブレーキを制御する。
ブレーキペダル22は、車両Vの乗員が制動操作を行う際に踏込むペダルであり、乗員によるペダル踏力を、マスタシリンダ24に伝達する。
ブレーキアクチュエータ26は、マスタシリンダ24と各ホイールシリンダ35との間に介装した液圧制御装置である。また、ブレーキアクチュエータ26は、中央コントローラ20から入力を受けた制動指令信号に応じて、各ホイールシリンダ35の油圧を変化させ、各車輪Wに制動力を付与する。なお、ブレーキアクチュエータ26の具体的な構成については、後述する。
また、ブレーキアクチュエータ26は、車両Vが備えるシステムにより車輪Wに加わるブレーキ液圧の指令値を含む情報信号を、中央コントローラ20へ出力する。
なお、車両Vが備えるシステムとは、例えば、先行車追従走行制御を行なうシステムであり、車両Vと先行車との車間距離を、車両Vの車速に応じた距離に制御するためのシステムである。
動力コントロールユニット28は、中央コントローラ20から入力を受けた駆動指令信号に応じて、動力ユニット30が発生させる駆動力を制御する。 また、動力コントロールユニット28は、前輪に対するトルクの制御値(トルクコントロール値)を含む情報信号を、中央コントローラ20へ出力する。
動力ユニット30は、車両Vの駆動力を発生させる構成であり、駆動用モータを備える。すなわち、第一実施形態の情報表示装置を備える車両Vは、車輪Wの駆動源を駆動用モータにより形成する、電気自動車(EV:Electric Vehicle)である。
駆動用モータは、例えば、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルを巻き付けた同期型モータを用いて形成する。また、駆動用モータは、動力コントロールユニット28から入力を受けた制御指令に基づき、インバータ(図示せず)で作り出した三相交流を印加することで制御可能である。さらに、駆動用モータは、バッテリ(図示せず)からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することも可能である(この状態を「力行」と呼ぶ)。
なお、図1中では、右前輪WFRに対して配置したホイールシリンダ35を、ホイールシリンダ35FRと示し、左前輪WFLに対して配置したホイールシリンダ35を、ホイールシリンダ35FLと示す。同様に、図1中では、右後輪WRRに対して配置したホイールシリンダ35を、ホイールシリンダ35RRと示し、左後輪WRLに対して配置したホイールシリンダ35を、ホイールシリンダ35RLと示す。
また、サスペンションSPは、具体的に、車体と各車輪W側の部材とを連結するリンク部材と、各車輪Wと車体との相対運動を緩衝させるバネと、各車輪Wと車体との相対運動を減衰させるショックアブソーバを有する。
なお、図1中では、右前輪WFRに対して設置したサスペンションSPを、サスペンションSPFRと示し、左前輪WFLに対して設置したサスペンションSPを、サスペンションSPFLと示す。同様に、図1中では、右後輪WRRに対して設置したサスペンションSPを、サスペンションSPRRと示し、左後輪WRLに対して設置したサスペンションSPを、サスペンションSPRLと示す。
図2に示したディスプレイ画面201は、車両Vの乗員の正面方向に対して下方に約10度の角度を成す位置に設置されている。また、ディスプレイ画面201は、乗員の視距離が約90cmの位置にある。自動車室内においてこのような位置にディスプレイ画面201を設けるため、図2に示したように、第一実施形態では、ディスプレイ画面201をメーター202、203の間に設けている。
自動走行システム部32は、地図データベース、GPS17からの位置情報、環境センサ19からの環境情報を入力する。地図データベースは一般的に予め中央コントローラ20の図示しないメモリにダウンロードされている。自動走行システム部32は、自動車外部から情報を取得するネットワーク回線(外部ネットワーク)や車両同士で行われる通信(車間通信)によっても情報を入力する。
自動走行システム部32は、地図データベースの地図情報やGPS17の位置情報、環境センサ19の環境情報に基づいて、車両Vが向かうべき走行経路を作成する。図1に示した中央コントローラ20の駆動制御部31は、走行経路に沿って車両Vが走行するように、図1に示したブレーキアクチュエータ26及び動力ユニット30を制御する制動力指令値及び駆動力指令値を出力する。
権限委譲要求生成部331は、自動走行から乗員による手動走行へ運転を切り替えることを要求する。第一実施形態では、権限委譲要求生成部331の自動走行から手動走行への切替えの要求を、「運転権限委譲要求」と記す。運転権限委譲要求は、自動走行システム部32による要求と、後述する自動走行システム診断部332、センサ・GPS診断部333の診断結果とに基づいて生成される。このような権限委譲要求生成部331は、車両が自動車専用道路から一般道に入る場合、あるいは自動走行システムに異常が認められた場合等に運転権限要求を生成する。また、権限委譲要求生成部331は、運転の権限を委譲するまでに許容される残り時間(期限)を出力する。
センサ・GPS診断部333は、GPS17によって取得される位置情報や環境センサ19によって取得される環境情報を評価する構成である。位置情報の評価は、例えば、GPS信号の受信状態によって行う。環境情報の評価は、例えば、環境情報を表す信号のS/N比等によって行う。
また、システム状態推定部334は、スピーカー38に信号を出力することができる。
第一実施形態では、表示イメージ生成部335において、「待機中」、「運転権限委譲要求中」、「正常動作中」、「異常動作中」、の4つのシステム状態カテゴリを表示イメージに対応付けて設定した。システム状態カテゴリは、自動走行システムの稼働状態を示すカテゴリである。「待機中」は、例えば、自動走行システムが停止しており、起動可能な状態を指す。「待機中」のシステム状態カテゴリは、システム状態推定部334が分類した「待機中カテゴリ」に属する「手動走行カテゴリ」に対応する。
第一実施形態では、「待機中」のシステム状態カテゴリを緑色の真円の表示パターン401によって表す。また、第一実施形態では、真円を周辺視でも識別可能とするために、表示パターン401の背景に対するコントラストを周期的に変化させるようにした。表示パターン401のコントラストが変化する様子を図4(a)に示す。ここで、表示パターン401の色彩的属性は、背景とのコントラストである。つまり、図4(a)に示した表示イメージは、「待機中」のカテゴリにおける自動走行システムの稼働状態を表示パターン401の背景とのコントラストによって表している。
なお、表示イメージ402の回転は、例えば、表示パターン402における部分の色相や背景とのコントラスト等を他の部分と変えておき、色相等が他の部分と異なる部分の位置を順次変化させることによって実現できる。また、表示イメージの回転は、図4(b)に示したように表示パターン402の位置を固定して行われるものに限らず、表示パターン402の外部の一点を中心に行われるものであってもよい。
また、自動走行システム診断部232は、自動走行システム部32の計算の信頼性に対応した状態変数値を出力する。このため、自動走行システム部32の計算の信頼性が低下すると、状態変数値も信頼性の低下に応じて変更される。第一実施形態では、信頼性が低下すると、楕円の表示パターン402の回転周期が表示パターン402毎に変化するように設定する。表示パターン402の回転周期が表示パターン402毎に変化すると、図4(c)のように、表示パターン402が複数の場合は各表示パターン402間の回転の同期性が失われる。
第一実施形態では、「異常動作中」のシステム状態カテゴリをオレンジ色の楕円の表示パターン403によって表す。表示パターン403は回転しており、その回転方向が周期的に変化する。表示パターン403が回転する様子を図4(b)の下段に示す。
また、「正常動作中」、「異常動作中」において、権限委譲要求生成部331が運転権限要求を生成すると、システム状態カテゴリが待機状態カテゴリに属する「運転権限委譲要求中」になる。このとき、システム状態推定部334は、運転権限委譲までの期限(残り時間)が短くなるほど表示パターン402及び表示パターン403の色の輝度が高くなるように状態変数値を変更する。運転権限までの残り時間が「0」になる(制限時間に達する)と、システム状態推定部334は、自動走行システムが待機状態になったことを示す状態変数値を出力する。このとき、楕円の表示パターン402は停止状態の真円の表示パターン402’となる。また、楕円の表示パターン403は停止状態の真円の表示パターン403’となる。このような様子を、図4(d)に示す。
なお、第一実施形態では、運転権限が委譲されるまでの残り時間を表示パターン402及び表示パターン403の輝度によってのみ表すものに限定されない。残り時間が短くなるほど例えば、表示パターン402及び表示パターン403の回転速度を高める等、表示イメージの空間的属性が色彩的属性と併せて変化するようにしてもよい。
表示イメージ生成部335は、以上説明した図4(a)〜(d)の表示イメージを、空間周波数1CPD以下、時間周波数1〜7Hzを主成分とする輝度エッジを有しない低空間周波数、中空間周波数のパターンを含むものとして生成する。
ただし、注意喚起度が大きい表示パターンは、乗員の視線を表示パターンに誘導する傾向があるため、乗員が「目障り」であると感じる可能性がある。このような点を解消するには、表示パターン内における色彩の濃淡を変化させ、ぼやけた印象にした表示パターン(blurred Version)を使用してもよい。このような表示パターンを、図4(e)に示す。
このようにすれば、例えば、図4(f)に示したように、運転権限要求が発生した場合、車両を示す表示イメージと人間(乗員)を示す表示イメージとを交互に表示させることが考えられる。このため、運転権限の要求を直感的に理解しやすい形で提供することができる。
即ち、表示イメージ生成部335は、表示イメージの目立ちやすさを制御し、システム状態カテゴリの目立ちやすさが、異常動作中カテゴリ>正常動作中カテゴリ>待機状態カテゴリの順番で大きくなるように設定する。
第一実施形態は、このような表示イメージの属性と注意喚起度との関係に基づいて、「待機中」、「正常動作中」、「異常動作中」を表す表示イメージを設計した。
自動走行が可能な車両において、基本的に自動走行を行っている乗員は、手動走行に切り替えて運転に関わる可能性がある。このため、自動走行中の乗員は、走行中に自動走行に関する情報を認識する必要がある。したがって、自動走行に関する情報を、目障りでなく、中心視を誘導しない状態で乗員に表示する第一実施形態は、自動走行機能を有する車両にも好適である。
効果音の発生を情報表示と連動させることにより、乗員は、表示イメージの変化が意味する情報の意味をより高い確度で認識することができる。効果音の発生と情報表示とを連動させることは、乗員に提供される情報量を増やすものではないが、情報の注意喚起度や情報の理解しやすさ、情報の信頼性、情報に対処するための行動の確度を高めることができる。
さらに、第一実施形態は、システム状態カテゴリの変化に連動して、嗅覚や味覚といった五感のうちの視覚以外の感覚によって認識できる情報を乗員に与えるものであってもよい。
第一実施形態の情報表示装置であれば、以下に記載する効果を奏することが可能となる。
(1)運転に係る処理の少なくとも一部を制御する自動走行機能を有する車両における、自動走行機能の稼働状態に関する情報を表示する情報表示装置であって、自動走行機能をモニタリングして得られる情報に基づいて自動走行機能の稼働状態を推定するシステム状態推定部334と、自システム状態推定部334の推定結果に基づいて、自動走行機能の稼働状態を視覚的に認識できる表示イメージを生成する表示イメージ生成部335と、を備え、表示イメージ生成部335は、推定した自動走行機能の稼働状態を複数のカテゴリのいずれかに分類し、待機状態カテゴリにおける自動走行機能の稼働状態を色彩的属性の変化によって表し、作動状態カテゴリにおける自動走行機能の稼働状態を空間的属性の変化によって表す表示イメージを生成するものとした。
このため、自動走行システムは、乗員が直感的に自動車の状態を理解することを可能にする。
このため、「待機中(手動走行または運転権限委譲要求中)」、「正常動作中」、「異常動作中」のシステム状態カテゴリの区別やその変化を示す表示イメージを乗員に表示し、乗員が自動走行システムの「待機中」、「正常動作中」、「異常動作中」を直感的に判別することができる。
このため、乗員は、自動走行システムの稼働状態の変化を、表示パターンの動きの変化によって直感的に理解できる。また、乗員が、単一の表示から多重な情報を取得することが可能である。
このため、待機状態カテゴリ、作動状態カテゴリのいずれにおいても、自動走行システムの稼働状態に即した表示イメージを生成することができる。
このため、自動走行システムに対する乗員の対処の緊急度が高いほど目立ちやすい表示イメージを生成することができる。
(6)「正常動作中」及び「異常動作中」を示す表示イメージの注意喚起度は、運転権限までの残り時間が短い方が残り時間が長いときよりも大きくなる。
このため、自動走行システムに対する乗員の対処の緊急度が高いほど目立ちやすい表示イメージを生成することができる。
このため、生物や乗り物のイメージを利用して、乗員が理解しやすいように自動走行システムの稼働状態を知らせることができる。
このため、周辺視によって視認可能であり、かつ、乗員の中心視を誘導しないための条件を満たした表示イメージを生成することができる。
このため、乗員は、表示イメージの変化が意味する情報の意味をより高い確度で認識することができる。また、乗員の視野内に表示イメージがない場合でも、潜在的安全性が低下する適切なタイミングで、乗員に表示イメージを見ることを促すことができる。また、表示イメージが乗員の視野内にある場合でも、冗長性が高くわかりやすい形態で乗員に情報を提供し、乗員の情報取得の精度を高めることができる。
4 ヨーレートセンサ
6 操舵角センサ
8 ドライバブレーキ液圧センサ
10 アクセル開度センサ
12 シフトポジションセンサ
14 ストロークセンサ
16 走行支援モードスイッチ
17 GPS
18 車輪速センサ
19 環境センサ
20 中央コントローラ
22 ブレーキペダル
24 マスタシリンダ
26 ブレーキアクチュエータ
28 動力コントロールユニット
30 動力ユニット
31 駆動制御部
32 自動走行システム部
34 表示部
35 ホイールシリンダ
38 スピーカー
201 ディスプレイ画面
232 自動走行システム診断部
331 権限委譲要求生成部
332 自動走行システム診断部
333 センサ・GPS診断部
334 システム状態推定部
335 表示イメージ生成部
401〜403 表示パターン
Claims (9)
- 運転に係る処理の少なくとも一部を制御する自動走行機能を有する車両における前記自動走行機能の稼働状態に関する情報を表示する情報表示装置であって、
前記自動走行機能をモニタリングして得られる情報に基づいて前記自動走行機能の稼働状態を推定する自動走行状態推定部と、
前記自動走行状態推定部の推定結果に基づいて、前記自動走行機能の稼働状態を視覚的に認識できる表示イメージを生成する表示イメージ生成部と、を備え、
前記表示イメージ生成部は、
前記自動走行状態推定部が推定した前記自動走行機能の稼働状態を、前記自動走行機能が待機状態にある待機状態カテゴリまたは前記自動走行機能が作動状態にある作動状態カテゴリに分類し、前記待機状態カテゴリにおける自動走行機能の稼働状態を色彩的属性の変化によって表し、前記作動状態カテゴリにおける自動走行機能の稼働状態を空間的属性の変化によって表す表示イメージを生成することを特徴とする情報表示装置。 - 前記自動走行機能の前記待機状態カテゴリは、運転権限が乗員にある手動走行カテゴリ及び前記自動走行機能が運転権限を乗員に委譲することを要求している運転権限委譲要求中カテゴリの少なくとも1つを含み、前記作動状態カテゴリは、前記自動走行機能が正常動作中である正常動作中カテゴリ及び前記自動走行機能が異常動作中である異常動作中カテゴリの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載した情報表示装置。
- 前記作動状態カテゴリにおける前記自動走行機能の稼働状態は、前記自動走行のための計算に係る負荷に関する状態、前記計算の信頼性に関する状態、前記計算に必要な情報の信頼性に関する状態及び自動車周囲の環境の状態の少なくとも1つを含み、前記運転権限委譲要求中カテゴリにおける前記自動走行機能の稼働状態は、運転権限委譲要求における委譲までの残り時間を含むことを特徴とする請求項2に記載した情報表示装置。
- 前記表示イメージ生成部は、前記自動走行機能が前記待機状態カテゴリに属する場合、前記自動走行機能の稼働状態を前記表示イメージのパターンの色またはコントラストによって表し、前記自動走行機能が前記作動状態カテゴリに属する場合、前記自動走行機能の稼働状態を前記パターンの形状、運動状態及び数によって表すことを特徴とする請求項2または3に記載した情報表示装置。
- 前記表示イメージ生成部は、前記表示イメージの目立ちやすさを制御し、前記カテゴリの目立ちやすさが、前記異常動作中カテゴリ>前記正常動作中カテゴリ>前記待機状態カテゴリの順番で大きいことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載した情報表示装置。
- 前記表示イメージ生成部は、前記表示イメージの目立ちやすさを制御し、前記運転権限委譲要求中カテゴリにおいて、前記表示イメージの目立ちやすさが、要求した運転権限移譲までの時間が短い場合に、運転権限移譲までの時間が長い場合よりも大きいことを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載した情報表示装置。
- 前記表示イメージ生成部は、生物及び乗り物の形状や運動を模した表示イメージを生成することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の情報表示装置。
- 前記表示イメージ生成部は、前記自動走行機能の稼働状態の変化を表す前記表示イメージとして、空間周波数1CPD以下、時間周波数1〜7Hzを主成分とする輝度エッジを有しない低空間周波数及び中空間周波数のパターンを含む表示イメージを生成することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の情報表示装置。
- 前記自動走行状態推定部は、前記表示イメージの変化に連動し、視覚以外の感覚によって認識できる情報の出力を指示する信号を外部に出力することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の情報表示装置。
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