JP6946728B2 - 車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法 - Google Patents

車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法に関する。
近年、運転者の操作に依らず、自動車に搭載された運転制御システムにより車両を自動運転する技術の研究開発が進められている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016−215658号公報
ところで、車両をシステム側で自動運転して走行(自動走行)させているときで、自車両の前方を走行する車両が急減速したり、または、自車両の前方に落石等が発生したりして、自車両が前方の車両や落石等の障害物に衝突する危険が生じる可能性がある。このような突発的な状況が発生したときには、車両の運転権限をシステムから運転者に強制的に委譲する必要がある。この運転権限の委譲を行う際には、システムによる自動運転から運転者による手動運転への運転切替を促す情報を含む警報を発報する。
しかしながら、運転者が突発的な状況に対して比較的慌て易い性格である場合、言い換えれば、運転者のストレス耐性が低い場合には、過剰に切迫感を煽るような警報を発報すると、運転者がパニックに陥り、車両の運転権限をシステムから運転者に安全かつ迅速に委譲することが困難になる虞がある。
本発明の目的は、車両の運転権限を運転制御システムから運転者に強制的に委譲する必要がある場合に安全かつ迅速に委譲することができる車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明の車両の運転制御システムは、車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御システムにおいて、この運転制御システムを制御する制御装置が、前記車両の運転者のストレス耐性を判定するストレス耐性判定手段と、このストレス耐性判定手段により判定したストレス耐性を記憶するストレス耐性記憶手段と、前記車両の自動走行中に運転者による手動走行に強制的に切り替える必要があるか否かを判定する運転切替判定手段と、この運転切替判定手段で自動走行から手動走行への切替が必要であると判定したときに、運転者による手動走行を促すための情報の提供形式として、ストレス耐性の高低に応じて予め設定された複数の運転者補助形式の中から前記ストレス耐性記憶手段に記憶したストレス耐性に基づいた運転者補助形式を選定する運転者補助形式選定手段と、この運転者補助形式選定手段により選定した運転者補助形式に基づいて、前記車両の自動走行から手動走行に強制的に切り替える際の運転者補助を行う運転者補助実施手段とを備えて構成されて、前記運転者補助形式は、警報と運転操作の指示からなり、前記運転者補助形式の提供によりストレス耐性が高い運転者が受ける切迫感よりもストレス耐性が低い運転者が受ける切迫感が小さくなるように、ストレス耐性が低い場合の前記警報の音量がストレス耐性が高い場合に比して小さく、かつ、ストレス耐性が低い場合の前記警報の周波数がストレス耐性が高い場合に比して低くなるとともに、ストレス耐性が低い場合の前記運転操作の指示がストレス耐性が高い場合に比して細やかになる
また、上記の目的を達成するための本発明の車両の運転制御方法は、車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御方法において、前記車両の運転者のストレス耐性を予め判定しておき、前記車両の自動走行中に運転者による手動走行に強制的に切り替える必要があるときに、運転者による手動走行を促すための情報の提供形式として、ストレス耐性の高低に応じて予め設定された複数の運転者補助形式の中から予め判定した運転者のストレス耐性に基づいた運転者補助形式を選定するとともに、この選定した運転者補助形式に基づいて、前記車両の自動走行から手動走行に切り替える際の運転者補助を行い、前記運転者補助形式は、警報と運転操作の指示からなり、前記運転者補助形式の提供によりストレス耐性が高い運転者が受ける切迫感よりもストレス耐性が低い運転者が受ける切迫感が小さくなるように、ストレス耐性が低い場合の前記警報の音量がストレス耐性が高い場合に比して小さく、かつ、ストレス耐性が低い場合の前記警報の周波数がストレス耐性が高い場合に比して低くなるとともに、ストレス耐性が低い場合の前記運転操作の指示がストレス耐性が高い場合に比して細やかになることを特徴とする方法である。
本発明では、車両の運転権限を運転制御システム(制御装置)から運転者に強制的に委譲する必要があるときに、運転権限の委譲時にシステムが行う運転者補助形式(内容)、例えば、システムによる自動運転から運転者による手動運転への運転切替を促す情報を含む警報の音量、周波数または内容を運転者のストレス耐性に基づいて設定する。
これにより、ストレス耐性の低い運転者が過剰に切迫感を煽る警報を受けてパニックに陥るのを回避することができる。その結果、車両の運転権限を運転制御システムから運転者に強制的に委譲する必要がある場合に安全かつ迅速に委譲することができる。
本発明の車両の運転制御システムの構成を例示する図である。 自車両と前方の車両との間の距離に基づく運転切替警報の発報開始及び自動制動開始のタイミングを例示する図である。(a)は自車両が自動走行している状態を示している。(b)は自車両の運転切替警報の発報開始のタイミングを示している。(c)は自車両の自動制動開始のタイミングを示している。 本発明の車両の運転制御方法の制御フローを例示する図である。
以下、本発明の車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法について図に示した実施形態に基づいて説明する。なお、本発明の車両の運転制御システム1を備える車両3は、運転者の運転操作に依らず、運転制御システム1が車両3を自動運転して走行させる自動走行機能を備えて構成する。すなわち、自動走行機能とは、運転者が行う車速制御操作(アクセルペダルまたはブレーキペダルの踏込)及び操舵制御操作(ハンドル操作)を運転制御システム1が代わりに行う機能である。したがって、車両3の運転権限は、運転者または運転制御システム1のいずれか一方が有することとなる。また、車両3には、運転制御システム1を制御する制御装置2が備わる。
本発明では、図1に示すように、制御装置2が、ストレス耐性判定手段2a、ストレス耐性記憶手段2b、運転切替判定手段2c、運転者補助形式選定手段2d及び運転者補助実施手段2eの5つの手段を備えて構成される。
ストレス耐性判定手段2aは、車両3の運転者のストレス耐性Xを測定及び判定する手段である。運転者のストレス耐性とは、自車両3が前方を走行する車両等の障害物に衝突する危険が突然生じる等の突発的な状況に対して運転者が体調に依らず本来どの程度慌てやすいのかを示す指標である。
ストレス耐性判定手段2aは、例えば、車両3の運転席に備えた心拍数測定センサ等により検出される運転者の心拍数に基づいてストレス耐性Xを測定及び判定する。より詳細には、運転者が車両を手動運転しているときで急ブレーキをかけたりまたは急ハンドルを切ったりしたときに、運転者の心拍数が通常の運転時の心拍数よりどの程度上昇したか、この上昇度合いΔHRに基づいてストレス耐性Xを測定する。ストレス耐性Xは心拍数の上昇度合いΔHRと同じ値(X=ΔHR)とすると、制御が簡素化されてよい。そして、測定したストレス耐性Xと予め設定した設定閾値を比較することで、運転者のストレス耐性Xが高いか低いかを判定する。心拍数の上昇度合いΔHRが大きいほど、運転者のストレス耐性Xはより低い方向に判定される。なお、ストレス耐性Xの判定結果は、高いまたは低いの2段階でもよいし、高い、普通または低いの3段階でもよいし、4段階以上でもよい。また、この心拍数に基づくストレス耐性Xの測定は1回行うだけでもよいが、複数回行ってこの複数回の測定結果の平均値を用いてストレス耐性Xの判定を行う方が運転者のストレス耐性Xの判定精度を向上させることができるのでより好ましい。
ストレス耐性判定手段2aは、運転者特性に関わる質問を複数(数十程度)予めストレス耐性判定手段2aに記憶させておき、この記憶させた複数の質問から抽出した質問に対する運転者の回答内容に基づいて運転者のストレス耐性Xを測定及び判定してもよい。運転者への質問は、択一式で、車両の始動時や定常走行時等に運転席に備えた音声装置からの音声またはテキスト表示パネルに表示されるテキスト等により行う。質問への運転者の回答は、口頭またはハンドルスイッチ操作等により行う。また、運転者が急な運転操作を行う必要がある等により質問に回答するのが困難な場合も考えられるので、運転者からの回答を得ることなく質問を行った時点から予め設定した制御時間(例えば、30秒〜1分程度)経過したときには、質問をキャンセルする。このように運転者の運転操作を最優先させながら質問に対する回答を求める制御を行うので、運転者のストレス耐性Xの測定及び判定には質問に対する運転者の回答速度は影響を与えないようにする。なお、運転者への質問数は1個でもよいが、複数個の方がストレス耐性Xの判定精度を向上させることができるのでより好ましい。
質問の各選択肢には数値が設定され、運転者の回答した選択肢の数値の合計値ACに基づいてストレス耐性Xは測定される。ストレス耐性Xは運転者の回答内容に基づく数値ACと同じ値(X=AC)とすると、制御が簡素化されてよい。そして、測定したストレス耐性Xと予め設定した設定閾値を比較することで、運転者のストレス耐性Xが高いか低いかを判定する。合計値ACが大きいほど、運転者のストレス耐性Xはより低い方向に判定される。ストレス耐性Xの判定結果は、心拍数に基づくストレス耐性Xの判定の場合と同様に、2段階でも、3段階でも、4段階以上でもよい。
ストレス耐性判定手段2aは、心拍数の上昇度合いΔHRと回答内容に基づく数値ACの両方を用いてストレス耐性Xを測定及び判定してもよい。この場合、ストレス耐性Xは、例えば、重み付け係数をα及びβとして、X=α×ΔHR+β×ACの線形計算式を用いて算出(測定)することとなる。重み付け係数α、βの大小については、実験的に検証した結果を踏まえて決定するのが望ましい。
以上のように、ストレス耐性判定手段2aを、運転者の心拍数またはストレス耐性判定手段2aから運転者への質問に対する回答内容に基づいて運転者のストレス耐性を判定する手段として構成することで、運転者のストレス耐性Xを高精度で測定及び判定することができる。
ストレス耐性記憶手段2bは、ストレス耐性判定手段2aにより判定したストレス耐性Xを記憶する手段である。また、運転切替判定手段2cは、図2(a)に示すような運転制御システム1による車両3の自動走行中に運転者による手動走行に強制的に切り替える必要があるか否かを判定する手段、すなわち、車両3の運転権限を運転制御システム1から運転者に強制的に委譲する必要があるか否かを判定する手段である。
より詳細には、自車両3の自動走行中で、自車両3の前方に位置する障害物4に自車両3が衝突するまでの衝突余裕時間tが予め設定された設定時間閾値t1以下となったときに、または、図2(b)に示すように、自車両3と障害物4との間の距離dが、自車両3の速度(車速)に応じて予め設定された設定距離閾値d1以下となったときには、自車両3の自動走行を継続すると自車両3が障害物4と衝突する虞があるため、これを回避すべく、自車両3の走行形態を自動走行から手動走行に切り替える必要があると判定する。距離dは、自車両3に設置した車間距離検出用のレーダーまたはカメラを用いて検出される。衝突余裕時間tは、距離dの検出値の連続的変化より障害物4に対する自車両3の相対速度を算出して、この相対速度の算出値と距離dの検出値を用いて算出される。なお、障害物4は、自車両3の走行する走行車線の前方を走行する車両や、自車両3の前方での崖崩れの発生に起因して自車両3の走行する走行車線の前方に設置される落石等である。
このように、衝突余裕時間tまたは距離dに応じて車両3の運転権限を運転制御システム1から運転者に強制的に委譲する必要があるか否かを判定することで、自車両3が障害物4と衝突する虞があるときのみ、運転権限の委譲が必要であると判定することができるので、運転者の無駄な運転負担の増加を抑制することができる。
運転者補助形式選定手段2dは、運転切替判定手段2cで自動走行から手動走行への切替が必要であると判定したときに、ストレス耐性記憶手段2bに記憶したストレス耐性Xに基づく運転者補助形式を選定する手段である。運転者補助形式選定手段2dには、予めストレス耐性Xに基づく運転者補助形式を記憶しておく。
運転者補助形式は、運転者による手動走行を促すための情報の提供形式として構成する。より詳細には、運転者補助形式は、運転制御システム1による自動運転から運転者による手動運転への運転切替を促す情報を含む警報の音量、周波数または内容の形式である。例えば、ストレス耐性Xの判定を高いまたは低いの2段階で行う場合、ストレス耐性Xが高い運転者の場合には、警報の音量を大きく周波数を高く設定して運転者に対して適度に切迫感を煽るとともに、細かな運転操作を指示することなく、「自動運転から手動運転に切り替えて下さい」等、自動運転から手動運転への切替が必要なことのみ運転者に連絡する形式に設定する。このストレス耐性Xが高い運転者に対する警報の形式は、運転者に対して従来行っていた警報と同程度の音量、周波数または内容の形式とすることが好ましい。一方、ストレス耐性Xの判定が低い運転者の場合には、ストレス耐性Xが高い運転者に対して発報する警報と比較して、警報の音量を小さく周波数を低く設定して運転者に対して過剰に切迫感を煽ることがないようにするとともに、「ブレーキペダルを踏んで下さい」や「右に操舵して走行車線を変更して下さい」等、細かな運転操作を運転者に指示する形式に設定する。
なお、ストレス耐性Xの判定を3段階以上で行う場合は、ストレス耐性Xが低い段階となるにつれて警報の音量を小さく周波数を低く設定するとともに、運転者に対して柔らかな表現で情報を連絡し、かつ、その情報内容も詳細化する。この場合も、ストレス耐性Xが最も高い段階の警報の形式は、運転者に対して従来行っていた警報と同程度の音量、周波数または内容の形式とすることが好ましい。
このように運転者補助形式を選定することで、運転者がパニックに陥ることなく、運転制御システム1による自動運転走行から運転者による手動運転走行に切り替える際に必要な情報を運転者に対して確実に伝達することができる。
運転者補助実施手段2eは、運転者補助形式選定手段2dにより選定した運転者補助形式に基づいて、車両3の自動走行から手動走行に強制的に切り替える際の運転者補助を行う手段である。例えば、運転席に備えた音声装置やテキスト表示パネル等がこの手段2eに該当する。運転切替判定手段2cにより車両3の自動走行から手動走行に切り替える必要があると判定して、運転者補助形式選定手段2dにより運転者のストレス耐性Xに基づく運転者補助形式が選定された後、運転者補助実施手段2eにより運転者補助形式選定手段2dで選定された運転者補助形式に対応する警報を発報する。
以上より、本発明によれば、ストレス耐性の低い運転者が過剰に切迫感を煽る警報を受けてパニックに陥るのを回避することができる。その結果、車両3の運転権限を運転制御システム1から運転者に強制的に委譲する必要がある場合に安全かつ迅速に委譲することができる。
なお、運転者補助実施手段2eによる警報の発報中に、運転者が急ブレーキまたは急操舵を行ったときに、車両3の運転権限は運転制御システム1から運転者に完全に切り替わる。運転者が急ブレーキを行ったか否かの判定は、車両3に設置された加速度センサの単位時間あたりの減少量が予め設定された設定減少量より大きいか否かで行う。運転者が急操舵を行ったか否かの判定は、車両3に設置された操舵角センサの単位時間当たりの変動量が予め設定された設定変動量より大きいか否かで行う。
また、運転者補助実施手段2eによる警報の発報開始から運転者がこの警報に反応して運転操作するまでの間に、運転制御システム1により車両3を緩やかに減速させたり、または、緩やかに操舵角を調整したりする制御を行ってもよい。このような制御を行うことで、運転者が自動運転から手動運転への運転切替に必要な運転操作を体感で知ることができる。
また、運転者補助実施手段2eによる警報の発報中に、自車両3が障害物4に衝突するまでの衝突余裕時間tが、設定時間閾値t1より小さな値として予め設定された第2設定時間閾値t2以下となったときに、または、図2(c)に示すように、自車両3と障害物4との間の距離dが、設定距離閾値d1より小さな値として予め設定された第2設定距離閾値d1以下となったときには、運転者の操作に依らず、運転制御システム1により強制的に自車両3を障害物4の手前で停止させるための自動制動を開始する。
このようにすることで、運転者が万が一運転操作に手間取ったとしても、自車両3を強制的に障害物4の手前で自動停止させるので、自車両3と障害物4の衝突を回避することができる。
また、車両の自動走行中に車両の前方で突然崖崩れが発生して、自車両3の走行する走行車線の前方に落石4が設置された場合等で、自車両3と落石4の間の距離dが設定距離閾値d2未満である場合は、運転制御システム1により車両の自動走行から手動走行への切替を運転者に促すことなく、強制的に自車両3を落石4の手前で停止させるための自動制動を開始する。このようにすることで、運転者に過度の運転負担を与えることなく、自車両3と障害物4の衝突を回避することができる。
次に、上記の車両の運転制御システム1を基にした、本発明の車両の運転制御方法について、図3の制御フローを参照しながら説明する。この図3の制御フローは、車両の自動走行中に予め設定した制御時間が経過する毎に上級の制御フローから呼ばれる制御フローである。図3の制御フローがスタートすると、ステップS10にて、自車両3の走行する走行車線の前方を走行する車両4が急減速する等の突発的な状況が発生したか否かを判定する。突発的な状況が発生していない場合(NO)には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、突発的な状況が発生している場合(YES)には、ステップS20に進み、ステップS20にてストレス耐性記憶手段2bに予め記憶したストレス耐性Xに基づく運転者補助形式を選定する。ステップS20の制御を実施後、ステップS30に進む。
ステップS30にて、ステップS20で選定した運転者補助形式に基づいて、自車両3の自動走行から手動走行に強制的に切り替える際に必要な運転者補助を行い、自車両3の運転権限を運転制御システム1から運転者に委譲する。ステップS30の制御を実施後、ステップS40に進む。
ステップS40にて、運転者が急ブレーキまたは急操舵を行うことにより、自車両3の運転制御システム1による自動運転走行から運転者による手動運転走行への運転切替が完了したか否かを判定する。運転切替が完了していない場合(NO)には、予め設定した制御時間の経過後に再度ステップS40の判定を行う。一方、運転切替が完了している場合(YES)には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
以上より、本発明の車両の運転制御システム1を基にした車両の運転制御方法は、車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御方法において、車両3の運転者のストレス耐性Xを予め判定しておき、車両3の自動走行中に運転者による手動走行に強制的に切り替える必要があるときに、この予め判定した運転者のストレス耐性Xを基に運転者補助形式を選定するとともに、この選定した運転者補助形式に基づいて、車両3の自動走行から手動走行に切り替える際の運転者補助を行うことを特徴とする方法となる。
この方法によれば、上記の車両の運転制御システム1と同様の作用効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、ストレス耐性記憶手段2bに運転者のストレス耐性Xを予め記憶した状態を前提としているが、ストレス耐性記憶手段2bに運転者のストレス耐性Xを記憶していない場合、すなわち、ストレス耐性判定手段2aにより運転者のストレス耐性Xを未判定である場合には、運転者のストレス耐性Xが低いと仮定して、ストレス耐性Xが低いときに選定される運転者補助形式に基づいて運転者補助を行う。このようにすることで、運転制御システム1から運転者への車両の運転権限の委譲の安全を確保することができる。
また、車両3を運転する可能性のある運転者が一人ではなく複数人いる場合には、ストレス耐性記憶手段2bには各運転者毎のストレス耐性を記憶しておき、車両3の運転権限を運転制御システム1から運転者に委譲する必要があるときに、運転者補助形式選定手段2dでストレス耐性記憶手段2bに記憶した各運転者のストレス耐性に基づく運転者補助形式を選定する。車両3の運転者の判別は、例えば、運転者が運転席に座ったときに運転席の座面に加わる運転者の体重の分布に基づいて行ってもいいし、車内に設置されたカメラによって顔を検出して認証する方式でもいいし、免許証あるいは個人情報が登録されている社員証などをカードリーダーに差し込んで判定してもよい。
1 車両の運転制御システム
2 制御装置
2a ストレス耐性判定手段
2b ストレス耐性記憶手段
2c 運転切替判定手段
2d 運転者補助形式選定手段
2e 運転者補助実施手段
3 車両、自車両
4 落石、前方の車両(障害物)
X ストレス耐性
ΔHR 運転者の心拍数の上昇度合い
AC 運転者の回答内容に基づく数値

Claims (4)

  1. 車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御システムにおいて、
    この運転制御システムを制御する制御装置が、
    前記車両の運転者のストレス耐性を判定するストレス耐性判定手段と、
    このストレス耐性判定手段により判定したストレス耐性を記憶するストレス耐性記憶手段と、
    前記車両の自動走行中に運転者による手動走行に強制的に切り替える必要があるか否かを判定する運転切替判定手段と、
    この運転切替判定手段で自動走行から手動走行への切替が必要であると判定したときに、運転者による手動走行を促すための情報の提供形式として、ストレス耐性の高低に応じて予め設定された複数の運転者補助形式の中から前記ストレス耐性記憶手段に記憶したストレス耐性に基づいた運転者補助形式を選定する運転者補助形式選定手段と、
    この運転者補助形式選定手段により選定した運転者補助形式に基づいて、前記車両の自動走行から手動走行に強制的に切り替える際の運転者補助を行う運転者補助実施手段とを備えて構成されて、
    前記運転者補助形式は、警報と運転操作の指示からなり、前記運転者補助形式の提供によりストレス耐性が高い運転者が受ける切迫感よりもストレス耐性が低い運転者が受ける切迫感が小さくなるように、ストレス耐性が低い場合の前記警報の音量がストレス耐性が高い場合に比して小さく、かつ、ストレス耐性が低い場合の前記警報の周波数がストレス耐性が高い場合に比して低くなるとともに、ストレス耐性が低い場合の前記運転操作の指示がストレス耐性が高い場合に比して細やかになる車両の運転制御システム。
  2. 前記ストレス耐性判定手段は、運転者の心拍数または前記ストレス耐性判定手段から運転者への質問に対する回答内容に基づいて運転者のストレス耐性を判定する手段として構成される請求項1に記載の車両の運転制御システム。
  3. 前記運転切替判定手段は、前記車両の前方に位置する障害物に前記車両が衝突するまでの衝突余裕時間が予め設定された設定時間閾値以下となったときに、または、前記車両と前記障害物との間の距離が車速に応じて予め設定された設定距離閾値以下となったときに、前記車両の自動走行から手動走行に切り替える必要があると判定する手段として構成される請求項1または2に記載の車両の運転制御システム。
  4. 車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御方法において、
    前記車両の運転者のストレス耐性を予め判定しておき、
    前記車両の自動走行中に運転者による手動走行に強制的に切り替える必要があるときに、運転者による手動走行を促すための情報の提供形式として、ストレス耐性の高低に応じて予め設定された複数の運転者補助形式の中から予め判定した運転者のストレス耐性に基づいた運転者補助形式を選定するとともに、この選定した運転者補助形式に基づいて、前記車両の自動走行から手動走行に切り替える際の運転者補助を行い、
    前記運転者補助形式は、警報と運転操作の指示からなり、前記運転者補助形式の提供によりストレス耐性が高い運転者が受ける切迫感よりもストレス耐性が低い運転者が受ける切迫感が小さくなるように、ストレス耐性が低い場合の前記警報の音量がストレス耐性が高い場合に比して小さく、かつ、ストレス耐性が低い場合の前記警報の周波数がストレス耐性が高い場合に比して低くなるとともに、ストレス耐性が低い場合の前記運転操作の指示がストレス耐性が高い場合に比して細やかになることを特徴とする車両の運転制御方法。
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