JP6702166B2 - 車両用インターフェイス - Google Patents

Description

本発明は、自動運転が可能な車両における運転者とのインターフェイスに関する。

従来、特許文献１には、自動運転が可能な車両において自動運転から手動運転への切り替えが必要であると判定した場合、手動運転が必要になることを、表示装置や音声発生装置等を用いて運転者に報知する車載システムが記載されている。

特開２０１６−０６４７７３号公報

自動運転が可能な車両においては、自動運転時は運転者が運転に集中しなくてよくなるため、自動運転中に運転者の覚醒度が低下することが起こり得る。

上記従来技術では、運転者の覚醒度が低いときであっても自動運転から手動運転への切り替えが必要になることを表示装置や音声発生装置を用いて運転者に報知するので、運転者が報知に驚いてしまうおそれがある。一方、運転者の覚醒度が極めて低い状態である場合は、運転者が報知に気付かないおそれがある。

また、自動運転から手動運転への切り替えが必要であると判定して運転者に報知したにもかかわらず、その後、車両周囲の環境等が変化して自動運転から手動運転への切り替えが不要になることが起こり得る。このような場合、表示装置や音声発生装置を用いた報知は運転者にとって煩わしいものとなる。

本発明は上記点に鑑みて、自動運転から手動運転への切り替えに関する運転者への報知を適切に行う車両用インターフェイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の車両用インターフェイスでは、
運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つに刺激を与える第１刺激付与部（１１、１２、１３、１４）と、
運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つに刺激を与える第２刺激付与部（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９）と、
第１刺激付与部（１１〜１４）および第２刺激付与部（２１〜２９）の作動を制御する制御部（３０）とを備え、
制御部（３０）は、
自動運転と手動運転との切り替えを行う自動運転制御装置（４０）が自動運転から手動運転に切り替える可能性が高いと判定した場合、第２刺激付与部（２１〜２９）を作動させ、
自動運転制御装置（４０）が自動運転から手動運転に切り替えることを決定した場合、第１刺激付与部（１１〜１４）を作動させ、
自動運転制御装置（４０）が自動運転から手動運転への切り替えを早期に行う可能性がある緊急時には、第１刺激付与部（１１〜１４）および第２刺激付与部（２１〜２９）の両方を作動させる。

これによると、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高まった場合、運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つに刺激を与えて運転者の覚醒度を高めるので、自動運転から手動運転に切り替える可能性がさらに高まって運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つに刺激を与えたときに運転者が驚くことを抑制できるとともに、運転者に確実に気付かせることができる。

また、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高まった場合、運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つに刺激を与えるので、運転者の視覚または聴覚に刺激を与える場合と比較して運転者が感じる煩わしさを低減できる。

したがって、自動運転から手動運転への切り替えに関する運転者への報知を適切に行うことができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

一実施形態における車両用インターフェイスが搭載された車両の断面図である。 一実施形態における車両用インターフェイスの電気制御部を示すブロック図である。 一実施形態における車両用インターフェイスの作動例を示すタイムチャートである。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。本実施形態の車両用インターフェイスは、自動運転が可能な車両１に搭載されている。

図１および図２に示すように、車両用インターフェイスは、運転者に切替決定刺激を与えるデバイスとして、インフォテイメントディスプレイ１１、ヘッドアップディスプレイ１２、ハーモニアスルミ１３および音声発生装置１４を備える。

切替決定刺激は、自動運転から手動運転に切り替えることが決定した際に運転者に与える刺激である。運転者に切替決定刺激を与えるデバイス１１〜１４は、運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つに刺激を与える第１刺激付与部である。

車両用インターフェイスは、運転者に切替準備刺激を与えるデバイスとして、ドライミスト噴霧装置２１、冷風アロマ拡散装置２２、ペルチェ首温熱装置２３、背中サポート振動装置２４、ランバーサポート振動装置２５、ハーモニアスシート２６、シート空調装置２７、ハーモニアスステア２８およびアクティブフットレスト２９を備える。

切替準備刺激は、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高くなったときに運転者に与える刺激である。運転者に切替準備刺激を与えるデバイス２１〜２９は、運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つに刺激を与える第２刺激付与部である。

インフォテイメントディスプレイ１１は、運転者の視覚に刺激を与えるデバイスである。インフォテイメントディスプレイ１１は、エンターテイメントを、スマートフォンを見るよりも快適かつ安全に楽しむためのデバイスである。

インフォテイメントディスプレイ１１は、車両前面窓２の上部近傍に配置されている。インフォテイメントディスプレイ１１は、自動運転中において、リクライニング状態の運転者から見やすい位置に配置されている。インフォテイメントディスプレイ１１は、自動運転中において、運転者が周辺視野で視認可能な位置に配置されている。

インフォテイメントディスプレイ１１は、自動運転から手動運転への交代要請時において、運転者が交替要請に気付くように、運転交替要請を画面上に表示する。インフォテイメントディスプレイ１１は運転者の手を塞がないので、自動運転から手動運転への交代要請時に運転者がすぐにステアリングを把持できる。

インフォテイメントディスプレイ１１は、運転交替要請を画面上に表示した後、画面表示を自動的に消すので、運転者が運転に集中できる。

ヘッドアップディスプレイ１２は、運転者の視覚に刺激を与えるデバイスである。ヘッドアップディスプレイ１２は、車両や運転に関する種々の情報を虚像として乗員に視認させるデバイスである。

ヘッドアップディスプレイ１２は、車両前面窓２の近傍に配置されている。ヘッドアップディスプレイ１２は、手動運転中において運転者から見やすい位置に配置されている。ヘッドアップディスプレイ１２は、自動運転から手動運転への交代要請時において、運転者が交替要請に気付くように、運転交替要請を表示する。

ハーモニアスルミ１３は、運転者の視覚に刺激を与えるデバイスである。ハーモニアスルミ１３は、自動運転システムが周辺車両を検知していることを、煩わしさを抑えて運転者に提示するデバイスである。ハーモニアスルミ１３は、車室内において運転者の前方左右に配置されており、手動運転中および自動運転中において、周辺車両を検知した側が発光する。ハーモニアスルミ１３は、運転者が周辺視野で視認可能な位置に配置されている。

音声発生装置１４は、運転者の聴覚に刺激を与えるデバイスである。音声発生装置１４は、自動運転から手動運転への交代要請時において、運転者が交替要請に気付くように、運転交替要請を音声で出力する。

ドライミスト噴霧装置２１は、運転者の触覚および温冷覚に刺激を与えるデバイスである。ドライミスト噴霧装置２１は、水を微細な霧の状態にして噴射し、水が蒸発する際の気化熱の吸収を利用して主に車室内の空気や運転者を冷却するデバイスである。

冷風アロマ拡散装置２２は、運転者の嗅覚および温冷覚に刺激を与えるデバイスである。冷風アロマ拡散装置２２は、車室内の天井部から芳香を冷風とともに運転者の顔部周辺に拡散させるデバイスである。

ペルチェ首温熱装置２３は、運転者の温冷覚に刺激を与えるデバイスである。ペルチェ首温熱装置２３は、運転席３のヘッドレスト近傍に配置され、ペルチェ素子を用いて運転者の後首部を冷却または加熱する装置である。

背中サポート振動装置２４は、運転者の触覚に刺激を与えるデバイスである。背中サポート振動装置２４は、運転席３の背もたれ部を振動させるデバイスである。

ランバーサポート振動装置２５は、運転者の触覚に刺激を与えるデバイスである。ランバーサポート振動装置２５は、運転席３のランバーサポートを振動させるデバイスである。

ハーモニアスシート２６は、運転者の触覚に刺激を与えるデバイスである。ハーモニアスシート２６は、運転席３を振動させるデバイスである。

シート空調装置２７は、運転者の温冷覚に刺激を与えるデバイスである。シート空調装置２７は、運転席３の座面部や背もたれ部から運転者に向けて冷風または温風を吹き出すデバイスである。

ハーモニアスステア２８は、運転者の触覚および視覚のうち少なくとも一方に刺激を与えるデバイスである。ハーモニアスステア２８は、ステアリングを振動させるデバイスである。ハーモニアスステア２８は、自動運転から手動運転への交代要請時において、運転者に対してステアリングの把持を促すために、ステアリングを発光させるデバイスである。

アクティブフットレスト２９は、運転者の触覚に刺激を与えるデバイスである。アクティブフットレスト２９は、車室内の床面部に配置され、前後左右に傾斜することによって、自動運転時の車両の挙動を運転者に事前提示し、運転者に安心感を提供するデバイスである。

図２に示すように、上述のデバイス１１〜１４、２１〜２９は、インターフェイス制御装置３０の出力側に接続されている。

インターフェイス制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。

インターフェイス制御装置３０の入力側には、図示しない操作パネルの操作スイッチやタッチパッド等が接続されている。操作スイッチやタッチパッドは、運転者や乗員によって操作される入力デバイスである。

自動運転制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御する制御部である。

自動運転制御装置４０の出力側には、駆動系制御装置４１、制動系制御装置４２および操舵系制御装置４３が接続されている。駆動系制御装置４１は、エンジンや走行用電動モータといった駆動系機器を制御する。制動系制御装置４２は、ブレーキアクチュエータ等の制動系機器を制御する。操舵系制御装置４３は、ステアリングアクチュエータ等の操舵系機器を制御する。

自動運転制御装置４０の入力側には、カメラ４５、レーダ４６、カーナビゲーション４７およびドライバステータスモニタ４８が接続されている。カメラ４５は、車両周辺の道路状況を撮影する。レーダ４６は、車両前方に存在する物体との距離を検出する。ドライバステータスモニタ４８は、車室内の前部に配置されており、運転者の視線および開眼度を検出する。

自動運転制御装置４０は、カメラ４５の撮影画像に基づいて車道のラインを判別する。自動運転制御装置４０は、レーダ４６の検出結果に基づいて、前方を走行する他車両と自車両１との距離を推定する。自動運転制御装置４０は、カーナビゲーション４７から、車両１の走行予定ルートや、走行予定ルート上の天候、道路交通情報等の情報を取得する。自動運転制御装置４０は、ドライバステータスモニタ４８の検出結果に基づいて運転者の覚醒度を推定する。

自動運転制御装置４０は、カメラ４５、レーダ４６、カーナビゲーション４７およびドライバステータスモニタ４８から取得した情報等に基づいて、手動運転と自動運転との切り替えと、自動運転時における駆動系制御装置４１、制動系制御装置４２および操舵系制御装置４３に対する制御信号の出力とを行う。

インターフェイス制御装置３０および自動運転制御装置４０は、電気的に接続されて通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号あるいは操作信号に基づいて、他方の制御装置が出力側に接続された各種機器の作動を制御することができる。

自動運転制御装置４０は、例えば高速道路や自動車専用道で自動運転を行う。自動運転制御装置４０は、自動運転中において自動運転が困難な状況になると手動運転に切り替える。例えば、自動運転制御装置４０は、自動運転中において、積雪等の影響によって車道のラインを判別できなくなると手動運転に切り替える。

具体的には、自動運転制御装置４０は、自動運転困難度に基づいて手動運転または自動運転を切り替える。自動運転困難度は、自動運転の困難性を表す指標であり、自動運転困難度の値が大きいほど自動運転が困難であることを意味する。

自動運転困難度は、自動運転から手動運転に切り替える可能性を表す指標でもあり、自動運転困難度の数値が大きいほど自動運転から手動運転に切り替える可能性が高いことを意味する。

自動運転制御装置４０は、自動運転困難度を、カメラ４５、レーダ４６、カーナビゲーション４７およびドライバステータスモニタ４８から取得した情報等に基づいて算出する。

例えば、自動運転制御装置４０は、走行予定ルート上に積雪があるという情報をカーナビゲーション４７から取得した場合、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高いと判断して自動運転困難度の値を大きくする。

自動運転制御装置４０は、自動運転中において自動運転困難度が切替準備閾値以上になった場合、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高いと判定する。

インターフェイス制御装置３０は、自動運転制御装置４０が自動運転から手動運転に切り替える可能性が高いと判定した場合、ドライミスト噴霧装置２１、冷風アロマ拡散装置２２、ペルチェ首温熱装置２３、背中サポート振動装置２４、ランバーサポート振動装置２５、ハーモニアスシート２６、シート空調装置２７、ハーモニアスステア２８およびアクティブフットレスト２９を作動させて切替準備刺激（運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つへの刺激）を運転者に与えることによって、運転者の覚醒度を高める。これにより、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高いことを運転者に認識させて、手動運転への切り替えがスムーズに行われるようにする。

そして、自動運転制御装置４０は、自動運転中において自動運転困難度が切替決定閾値以上になった場合、自動運転から手動運転に切り替えることを決定する。切替決定閾値の値は、切替準備閾値よりも大きな値である。

インターフェイス制御装置３０は、自動運転制御装置４０が自動運転から手動運転に切り替えることを決定した場合、インフォテイメントディスプレイ１１、ヘッドアップディスプレイ１２、ハーモニアスルミ１３および音声発生装置１４を作動させて切替決定刺激（運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つへの刺激）を運転者に与えることによって自動運転から手動運転に切り替えることを運転者に報知した後、自動運転制御を停止して手動運転に切り替える。

自動運転制御装置４０は、自動運転中において車両１の前方に急に障害物が出現した等の緊急時には、手動運転に切り替えることなく自動運転で車両１を路肩に待避させて緊急停止させる等の緊急時車両制御を行う。

図３は、本実施形態の作動例を示すタイムチャートである。図３に示す作動例では、手動運転から自動運転に切り替わると、運転者の覚醒度が低下し、覚醒集中状態からリラックス状態になっている。

自動運転中において、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高くなると、運転者に切替準備刺激が与えられる。これにより、運転者の覚醒度が高くなり、リラックス状態から覚醒集中状態に近づく。

その後、自動運転から手動運転に切り替えることが決定されると、運転者に切替決定刺激が与えられた後、手動運転に切り替えられる。これにより、運転者の覚醒度がさらに高くなり、覚醒集中状態になるので、手動運転への移行をスムーズかつ安全に行うことができる。

切替準備刺激を運転者に与えてから手動運転に切り替えるまでの時間は、３０秒以上確保されていることが望ましい。

切替準備刺激が運転者に与えられた後、車両周辺の状況が変化した等の理由によって手動運転に切り替えられず自動運転が継続される場合がある。このような場合、インターフェイス制御装置３０は、切替準備刺激を運転者に与えた後であっても、運転者に切替決定刺激を与えない。

したがって、運転者に切替決定刺激を無駄に与えることを抑制できるので、自動運転から手動運転への切り替えに関連する車両用インターフェイスの作動に対して運転者が感じる煩わしさを低減できる。

本実施形態では、インターフェイス制御装置３０は、自動運転困難度（自動運転から手動運転に切り替える可能性を表す指標）が切替準備閾値（第１閾値）を上回ったと判定した場合、運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つへ刺激を与えるデバイス２１〜２９（第２刺激付与部）を作動させる。そして、インターフェイス制御装置３０は、自動運転困難度が、切替準備閾値よりも大きい切替決定閾値（第２閾値）を上回ったと判定した場合、運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つへ刺激を与えるデバイス１１〜１４（第１刺激付与部）を作動させる。

これによると、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高まった場合、まず運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つに刺激を与えて運転者の覚醒度を高めるので、自動運転から手動運転に切り替える可能性がさらに高まって運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つに刺激を与えたときに運転者が驚くことを抑制できるとともに、運転者に確実に気付かせることができる。

また、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高まった場合、運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つに刺激を与えるので、運転者の視覚や聴覚に刺激を与える場合と比較して運転者が感じる煩わしさを低減できる。

したがって、自動運転から手動運転への切り替えに関する運転者への報知を適切に行うことができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

（１）インターフェイス制御装置３０は、切替準備刺激を運転者に与える際、切替準備刺激を刺激の弱いものと強いものとに分けて、刺激の弱いものから順番に運転者に与えるようにしてもよい。

例えば、運転者の温冷覚に与える刺激であれば、温度のやや低いものを弱い刺激、温度の低いものを強い刺激といったように、通常の状態に対しての差分が小さいものを弱い刺激、差分が大きいものを強い刺激として定義すればよい。

本実施形態では、インターフェイス制御装置３０は、運転者に与える刺激が時間の経過とともに強くなるように、運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つへ刺激を与えるデバイス２１〜２９を作動させる。

これにより、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高まった場合、運転者の覚醒度を確実に高めることができる。

（２）インターフェイス制御装置３０は、切替準備刺激を運転者に与える際、そのときの運転者の覚醒度に応じて運転者に与える刺激の強さを変化させてもよい。例えば、切替準備刺激を運転者に与える際、そのときの運転者の覚醒度が高い場合は弱い刺激を運転者に与え、そのときの運転者の覚醒度が低い場合は強い刺激を運転者に与えるようにしてもよい。

本実施形態では、インターフェイス制御装置３０は、運転者の覚醒度が低いほど運転者に与える刺激が強くなるように、運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つへ刺激を与えるデバイス２１〜２９を作動させる。

これにより、自動運転から手動運転に切り替える可能性が高まった場合、運転者の覚醒度を所定レベルまで早期に高めることができる。

（３）インターフェイス制御装置３０は、自動運転中において車両１の前方に急に障害物が出現した等の緊急時には、切替準備刺激および切替決定刺激の両方を同時に運転者に与えるようにしてもよい。

例えば、インターフェイス制御装置３０は、自動運転困難度の単位時間当たりの増加率が所定増加率を上回ったと判定した場合、運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つへ刺激を与えるデバイス１１〜１４、および運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つへ刺激を与えるデバイス２１〜２９の両方を作動させる。

これによると、自動運転から手動運転への切り替えが早期に行われる可能性がある場合、運転者への報知を早期に行うことができる。

（４）インターフェイス制御装置３０は、自動運転制御装置４０が自動運転から手動運転に切り替える可能性が高いと判定した場合、運転者の覚醒度が所定レベル以上であれば運転者に切替準備刺激を与えないようにしてもよい。

運転者の覚醒度が所定レベル以上である場合とは、例えば、運転者がほぼ覚醒集中状態であり、手動運転を支障なく開始できる状態にある場合のことである。

換言すれば、インターフェイス制御装置３０は、自動運転困難度が切替準備閾値を上回り、かつ運転者の覚醒度が所定レベル未満であると判定した場合、運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つへ刺激を与えるデバイス２１〜２９を作動させるようにしてもよい。

これによると、運転者の覚醒度が既に高くなっている場合に、運転者に必要以上に切替準備刺激を与えてしまうことを回避できる。

（５）上記実施形態では、インターフェイス制御装置３０は、自動運転制御装置４０が自動運転から手動運転に切り替えることを決定した場合、切替決定刺激（運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つへの刺激）を運転者に与えるが、自動運転制御装置４０が自動運転から手動運転に切り替えることを決定するよりも前に切替決定刺激を運転者に与えてもよい。

例えば、インターフェイス制御装置３０は、自動運転制御装置４０が自動運転から手動運転に切り替える可能性が非常に高まったと判定した場合、切替決定刺激を運転者に与えてもよい。

これにより、自動運転から手動運転に切り替わることを運転者に早めに認識させて、手動運転への切り替えがスムーズに行われるようにすることができる。

１１ インフォテイメントディスプレイ（第１刺激付与部）
１２ ヘッドアップディスプレイ（第１刺激付与部）
１３ ハーモニアスルミ（第１刺激付与部）
１４ 音声発生装置（第１刺激付与部）
２１ ドライミスト噴霧装置（第２刺激付与部）
２２ 天井冷風アロマ拡散装置（第２刺激付与部）
２３ ペルチェ首温熱装置（第２刺激付与部）
２４ 背中サポート振動装置（第２刺激付与部）
２５ ランバーサポート振動装置（第２刺激付与部）
２６ ハーモニアスシート（第２刺激付与部）
２７ シート空調装置（第２刺激付与部）
２８ ハーモニアスステア（第２刺激付与部）
２９ アクティブフットレスト（第２刺激付与部）
３０ インターフェイス制御装置（制御部）

Claims (4)

1. 運転者の視覚および聴覚のうち少なくとも１つに刺激を与える第１刺激付与部（１１、１２、１３、１４）と、
   前記運転者の触覚、嗅覚および温冷覚のうち少なくとも１つに刺激を与える第２刺激付与部（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９）と、
   前記第１刺激付与部（１１〜１４）および前記第２刺激付与部（２１〜２９）の作動を制御する制御部（３０）とを備え、
   前記制御部（３０）は、
   自動運転と手動運転との切り替えを行う自動運転制御装置（４０）が前記自動運転から前記手動運転に切り替える可能性が高いと判定した場合、前記第２刺激付与部（２１〜２９）を作動させ、
   前記自動運転制御装置（４０）が前記自動運転から前記手動運転に切り替えることを決定した場合、前記第１刺激付与部（１１〜１４）を作動させ、
   前記自動運転制御装置（４０）が前記自動運転から前記手動運転への切り替えを早期に行う可能性がある緊急時には、前記第１刺激付与部（１１〜１４）および前記第２刺激付与部（２１〜２９）の両方を作動させる車両用インターフェイス。
2. 前記制御部（３０）は、前記自動運転制御装置（４０）が前記自動運転から前記手動運転に切り替える可能性が高いと判定し、かつ前記運転者の覚醒度が所定レベル未満であると判定した場合、前記第２刺激付与部（２１〜２９）を作動させる請求項１に記載の車両用インターフェイス。
3. 前記制御部（３０）は、前記運転者に与える刺激が時間の経過とともに強くなるように前記第２刺激付与部（２１〜２９）を作動させる請求項１または２に記載の車両用インターフェイス。
4. 前記制御部（３０）は、前記運転者の覚醒度が低いほど前記運転者に与える刺激が強くなるように前記第２刺激付与部（２１〜２９）を作動させる請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用インターフェイス。

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