JP7020104B2 - 車両制御方法、運転支援方法、車両制御装置、及び運転支援装置 - Google Patents
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本発明は、運転者と車両との一体感や運転操作に対する愉悦感を向上することを目的とする。
(構成)
図1を参照する。実施形態の車両制御装置1は、車両制御コントローラ2、車両センサ群3、及び車両制御アクチュエータ群4とともに、自車両に搭載される。
車両制御コントローラ2は、自車両の走行制御を行う電子制御ユニットである。車両制御コントローラ2は、プロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含む。プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)、やMPU(Micro-Processing Unit)であってよい。
なお、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路で車両制御コントローラ2を実現してもよい。例えば、車両制御コントローラ2はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD:Programmable Logic Device)等を有していてもよい。
車両センサ群3は、運転者による自車両の運転操作を検出するセンサ群である。車両センサ群3は、例えばステアリング操作量センサ30と、アクセル操作量センサ31と、ブレーキ操作量センサ32を含んでよい。
ステアリング操作量センサ30は、ステアリングホイールの操作量の情報を車両制御コントローラ2と車両制御装置1へ出力する。
ブレーキ操作量センサ32は、自車両の運転操作として運転者によるブレーキペダルの操作量(すなわち踏み込み量)を検出する。ブレーキ操作量センサ32は、ブレーキペダルの操作量の情報を車両制御コントローラ2と車両制御装置1へ出力する。
車両センサ群3が出力するこれらステアリングホイール、アクセルペダル、又はブレーキペダルの操作量の情報を「運転操作情報」と表記することがある。
車両制御アクチュエータ群4は、車両制御コントローラ2からの制御指令に基づいて自車両の転舵機構、動力源、動力伝達装置又は制動装置などを駆動することにより、運転者の運転操作に応じた自車両の走行を実現する。
ステアリングアクチュエータ40は、例えば自車両の操向輪やステアリングシャフトを操舵する電動モータを含み、車両制御コントローラ2から制御指令に基づいて自車両の操舵方向及び操舵量を制御する。
ブレーキアクチュエータ42は、例えばVDC(Vehicle Dynamics Control)等に用いられる油圧回路を含み、車両制御コントローラ2からの制御指令に基づいて自車両のブレーキの制動動作を制御する。
例えば、ステアリングホイールの操舵角θと次式(1)により目標操舵角δを設定する場合、操舵角速度Δθに乗じる係数Kを設定することにより操舵操作に対する応答特性が定まる。
δ=K0×θ+K×Δθ …(1)
なお、K0は係数を示す。
また、応答特性は、サスペンションの剛性やタイヤの空気圧によっても変化する。
応答特性が分かりにくい場合、運転者は、車両の応答に合わせながら運転操作を行わなければならず、車両との一体感や、運転操作に対する愉悦感(pleasure)や楽しみを感じにくくなることがある。
このように、個々の運転者ごとに評価した予測性(応答特性の分かり易さ)に基づいて応答特性を変更することにより、車両との一体感や、運転操作に対する愉悦感や楽しみを向上できる。以下、運転操作に応答する車両の応答特性に対する運転者の予測性を単に「予測性」と表記することがある。
脳活動センサ5は、運転者の脳波を計測するセンサであり、運転者の頭部に取り付けられる複数の電極を有する。脳活動センサ5は、これら複数の電極により検出した運転者の脳波信号をコントローラ6へ出力する。これらの複数の電極の頭部への取り付け方法は特に限定されないが、例えば脳活動センサ5は、運転者の頭部に配置しやすいように装着型の電極帽子を備えてよい。
記憶装置61は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置61は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるROM及びRAM等のメモリを含んでよい。
なお、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路でコントローラ6を実現してもよい。例えば、コントローラ6はFPGA等のPLD等を有していてもよい。
コントローラ6は、運転操作開始時点以前の所定期間内に脳活動センサ5が取得した脳波信号に基づいて、運転操作に応答する特定の車両(自車両)の応答特性に対する運転者の予測性を運転者毎に評価する。
図2Aに、予測性が高い場合(すなわち運転者にとって応答特性が分かり易い場合)の行動準備電位の波形を模式的に示す。図2Bに、予測性が低い場合(すなわち運転者にとって応答特性が分かりにくい場合)の行動準備電位の波形を模式的に示す。
第1所定時間T1は、例えば運転操作の行動の開始前に行動準備電位が変化し始める時点が時点t1となるように設定してよく、例えば2秒であってよい。
このため、例えばコントローラ6は、時点t1からの行動準備電位が減少する傾きαに基づいて予測性を評価する。例えばコントローラ6は、時点t1から始まるある程度の期間の行動準備電位が減少する傾きαに基づいて予測性を評価してよい。例えばコントローラ6は、時点t1から運転操作開始時点t2までの期間において行動準備電位が減少する傾きαに基づいて予測性を評価してよい。例えば、傾きαの絶対値が閾値THより大きければ予測性が高いと判断し、傾きαの絶対値が閾値TH以下であれば予測性が低いと評価する。
図2A及び図2Bの点線81は、行動準備電位のベースラインを示す。コントローラ6は、運転操作開始時点t2よりも第2所定時間T2前の時点t0より前の行動準備電位の値に基づいて行動準備電位のベースライン81を設定してよい。
ベースライン81と運転操作開始時点t2における行動準備電位の差分(すなわちベースライン81からの行動準備電位の減少量)βに注目する。予測性が高い場合の差分βは予測性が低い場合の差分βよりも大きくなる。
例えば、差分βが閾値TH2より大きければ予測性が高いと判断し、差分βが閾値TH2以下であれば予測性が低いと評価してよい。また、例えばコントローラ6は、時点t1から運転操作開始時点t2までの間に、ベースライン81と行動準備電位との差分が閾値TH2を超えた時に、予測性が高いと判断してもよい。
また、コントローラ6は、評価された予測性に基づいて応答特性を変更する。例えば、運転者の予測性が高い場合、すなわち運転者にとって自車両の応答特性が分かり易い場合は、自車両の応答性が高い方が車両との一体感や運転操作に対する愉悦感が向上する。このため、例えばコントローラ6は、運転者の予測性が高いと評価した場合に自車両の応答性を上げるように応答特性を変更してよい。
なお、ある実施形態では、予測性の評価結果の提示にとどめ予測性に基づく応答特性の変更を行わなくてもよい。この場合、図1の車両制御装置1を、予測性の評価結果を提示する運転支援方法を実行する運転支援装置として構成してよい。
例えばコントローラ6は、図1の記憶装置61に格納されたコンピュータプログラムをプロセッサ60で実行することにより、運転操作検出部90、行動準備電位検出部91、予測性評価部92、評価結果出力部93、及び応答特性変更部94の機能を実現してよい。
例えば、予測性評価部92は、行動準備電位の波形に最小二乗法等の統計処理を行うことにより傾きαを算出してよい。
予測性評価部92は、予測性の評価結果を評価結果出力部93と応答特性変更部94へ出力する。
運転者の予測性が高いと評価された場合、例えば評価結果出力部93は「応答特性に対するあなたの予測状態は良好です」等のメッセージをディスプレイ70に表示し、又はスピーカ71から音声信号として出力してよい。
このように、応答特性を良く把握できていることを運転者に知らせることにより、運転者は、意識的に車両の応答特性に合わせて運転する必要がないことを知り、車両との一体感や、運転操作に対する愉悦感を向上できる。
このように、応答特性をあまり把握できていないことを運転者に知らせることにより、運転者は、自分の運転操作に迷いがあることを知ることができ、運転操作を早めるように心がけることができる。また、安全のために自車両の速度を下げるように促すことができる。
評価結果出力部93は、運転者の予測性が低いと評価された場合に、運転操作を早くするように運転者を誘導するメッセージを出力したり、自車両の速度を下げるように運転者を誘導するメッセージを出力してもよい。
評価結果出力部93は、予測性の評価結果に応じて異なる音をスピーカ71やブザーから出力することによって評価結果を提示してもよく、メロディ、音の高さ、音色等を変えることによって音の種類を変えてもよい。
例えば応答特性変更部94は、ステアリングホイールの操舵角θに応じて目標操舵角を算出する上式(1)において、操舵角速度Δθに乗じる係数Kを変更することによって、操舵操作に応答する応答特性を変更してよい。
例えば、応答特性変更部94は、係数Kを増加させて操舵操作に対する応答性を上げ、係数Kを減少させて操舵操作に対する応答性を下げてよい。
また、例えば応答特性変更部94は、運転操作に対する応答遅延や、スペンションなどの剛性、タイヤの空気圧を変更することにより応答特性を変更してよい。例えば、スペンションの剛性を高めることで応答性を上げ、スペンションの剛性を下げることで応答性を下げてよい。タイヤの空気圧を減らすことで応答性を上げ、タイヤの空気圧を増やすことで応答性を上げてよい。
また、応答特性変更部94は、評価された予測性の高さ(例えば傾きαの大きさや、差分βの大きさ)に応じて、応答特性の変更量を増減してもよい。
例えば、応答特性変更部94は、予測性評価部92により評価された操舵操作に応答する応答特性に対する予測性に応じて、操舵操作に応答する応答特性を変更してよい。
例えば操舵操作に応答する応答特性に対する予測性が高いと評価された場合に操舵操作に対する応答性を上げるように応答特性を変更し、低いと評価された場合に操舵操作に対する応答性を下げるように応答特性を変更してよい。
例えば加減速操作に応答する応答特性に対する予測性が高いと評価された場合に加減速操作に対する応答性を上げるように応答特性を変更し、低いと評価された場合に加減速操作に対する応答性を下げるように応答特性を変更してよい。
緩慢モードでは、例えば操舵応答性、加減速応答性が比較的低く設定されてよく、運転操作に対する応答遅延も比較的多く設定される。またサスペンションなどの剛性を比較的柔らかく設定してよく、タイヤの空気圧を比較的高く設定してもよい。
次に、図4を参照して第1実施形態に係る車両制御方法の一例について説明する。
ステップS1において運転操作検出部90は、車両センサ群3が出力する運転操作情報に基づいて複数回の運転操作の開始を検出する。
ステップS2において行動準備電位検出部91は、脳活動センサ5が取得した脳波信号に基づいて運転者の行動準備電位を検出する。
ステップS4において予測性評価部92は、時点t1から運転操作開始時点t2までの行動準備電位の平均波形の傾きαを算出する。
ステップS6において応答特性変更部94は、自車両の走行制御モードを、運転操作に対する応答性が比較的高いスポーツモードへ変更する。その後に処理は終了する。
ステップS7において応答特性変更部94は、自車両の走行制御モードを、運転操作に対する応答性が比較的低い緩慢モードへ変更する。その後に処理は終了する。
(1)脳活動センサ5は、特定の運転者の脳波を計測する。コントローラ6の予測性評価部92は、脳波の計測により得られた、運転者による特定の車両に対する運転操作開始時点t2の第1所定時間T1前の時点t1からの脳波信号の変化度合いに基づいて、運転操作に応答する車両の応答特性に対する運転者の予測性を評価する。応答特性変更部94は、評価された予測性に基づいて応答特性を変更する。
これにより、運転者は、運転操作に対する車両の応答に合わせながら運転する必要がなくなり、車両との一体感や、運転操作に対する愉悦感や楽しみを向上できる。
運転者の予測性が高い場合、すなわち運転者にとって車両の応答特性が分かり易い場合は、車両の応答性を高めることにより、車両との一体感や運転操作に対する愉悦感を向上できる。運転者の予測性が低い場合、すなわち運転者にとって車両の応答特性が分かりにくい場合は、応答性を上げるとかえって応答特性が分かりにくくなることがあるため、応答性を下げる。
これにより、操舵操作開始前の脳波信号に基づいて評価した予測性に応じて、操舵操作に対する応答特性を変更できる。
これにより、加減速操作開始前の脳波信号に基づいて評価した予測性に応じて、加減速操作に対する応答特性を変更できる。
(6)予測性評価部92は、行動準備電位が減少する変化度合いαに基づいて予測性を評価する。これにより、運転操作の予測性の度合いを評価できる。
(7)予測性評価部92及び応答特性変更部94は、行動準備電位が減少する変化度合いαに基づいて応答特性を変更する。これにより、運転操作の予測性の度合いに応じて車両の応答特性を変更できる。
これにより、運転操作の影響が出る前の行動準備電位をベースライン81として設定できるので、安定して予測性を判断できる。
予測性が高い場合、車両の応答特性を良く把握できていることを運転者に知らせることにより、運転者は、意識的に車両の応答特性に合わせて運転する必要がないことを知り、車両との一体感や運転操作に対する愉悦感を向上できる。
(10)評価結果出力部93は、予測性が閾値より低い場合に運転操作を早くするように運転者を誘導するか、車両の速度を下げるように運転者を誘導する。
これにより、運転者の予測性に合った運転のアドバイスを提案できる。
続いて、第2実施形態の車両制御装置1を説明する。第2実施形態のコントローラ6は、予測性が増加するように応答特性を変更する。
例えば、コントローラ6は、応答特性を1回又は複数回変更することにより、予測性を増加させる応答特性の変化方向を判断する。
そして、コントローラ6は、応答特性を複数回変更することにより、予測性が最も高くなる前記応答特性を推定する。
ステップS10において運転操作検出部90と、行動準備電位検出部91と、予測性評価部92は、予測性評価処理を実行して、運転操作開始時点t2より第1所定時間T1前の時点t1から運転操作開始時点t2までの行動準備電位の傾きαを算出する。予測性評価処理は、図4のフローチャートのステップS1~S4までの処理と同様である。
ステップS12において応答特性変更部94は、運転操作に対する自車両の応答性を上げるように応答特性を変更する。
ステップS13において運転操作検出部90と、行動準備電位検出部91と、予測性評価部92は、予測性評価処理を実行して行動準備電位の傾きαを算出する。
傾きαが増加する場合(ステップS14:Y)に処理はステップS15へ進む。傾きαが増加しない場合(ステップS14:N)に処理はステップS17へ進む。
ステップS16において応答特性変更部94は、運転操作に対する自車両の応答性を上げるように応答特性を変更する。その後に処理はステップS19へ進む。
ステップS18において応答特性変更部94は、運転操作に対する自車両の応答性を下げるように応答特性を変更する。その後に処理はステップS19へ進む。
ステップS19において運転操作検出部90と、行動準備電位検出部91と、予測性評価部92は、予測性評価処理を実行して行動準備電位の傾きαを算出する。
傾きαが増加する場合(ステップS20:Y)に処理はステップS21へ進む。
ステップS22において応答特性変更部94は、運転操作に対する自車両の応答性を上げるように応答特性を変更する。その後に処理はステップS19へ戻る。
一方で、ステップS20において傾きαが増加しないと判断した場合(ステップS20:N)に応答特性変更部94は、予測性が最も高くなったと判断し、現在の応答特性において予測性が最も高くなると推定する。その後に処理は終了する。
(1)応答特性変更部94は、予測性が増加するように応答特性を変更する。
これにより、運転者と車両との一体感や運転操作に対する愉悦感を向上できる。
(2)応答特性変更部94は、応答特性を変更することにより予測性を増加させる応答特性の変化方向を判断する。
これにより、運転者と車両との一体感や運転操作に対する愉悦感が向上する応答特性の変化方向が判断できる。
(3)応答特性変更部94は、応答特性を変更することにより予測性が最も高くなる応答特性を推定する。これにより、運転者と車両との一体感や運転操作に対する愉悦感が最もよくなる応答特性を推定できる。
Claims (14)
- 脳波センサが、特定の運転者の脳波を計測し、
コントローラが、前記脳波の計測により得られた、前記運転者による特定の車両に対する運転操作開始時点の所定時間前の時点からの脳波信号から検出される行動準備電位の変化度合いに基づいて、運転操作に応答する前記車両の応答特性を前記運転者が予測する予測し易さである予測性を評価し、評価された前記予測性に基づいて前記応答特性を変更することを特徴とする車両制御方法。 - 前記コントローラが、前記予測性が閾値より高い場合に前記車両の応答性を上げ、前記予測性が前記閾値以下の場合に前記応答性を下げるように前記応答特性を変更することを特徴とする請求項1に記載の車両制御方法。
- 前記コントローラが、操舵操作開始時点の前記所定時間前の時点からの前記脳波信号の変化度合いに基づいて前記予測性を評価し、評価された前記予測性に基づいて操舵操作に対する前記応答特性を変更することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両制御方法。
- 前記コントローラが、加減速操作開始時点の前記所定時間前の時点からの前記脳波信号の変化度合いに基づいて前記予測性を評価し、評価された前記予測性に基づいて加減速操作に対する前記応答特性を変更することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の車両制御方法。
- 前記コントローラが、前記行動準備電位が減少する変化度合いに基づいて前記予測性を評価することを特徴とする請求項1に記載の車両制御方法。
- 前記コントローラが、前記行動準備電位が減少する変化度合いに基づいて前記応答特性を変更することを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の車両制御方法。
- 前記コントローラが、前記予測性が増加するように前記応答特性を変更することを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の車両制御方法。
- 前記コントローラが、前記応答特性を変更することにより、前記予測性を増加させる前記応答特性の変化方向を判断することを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の車両制御方法。
- 前記コントローラが、前記応答特性を変更することにより、前記予測性が最も高くなる前記応答特性を推定することを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の車両制御方法。
- 前記コントローラが、前記運転操作開始時点の前記所定時間前の前記時点よりも前の期間における行動準備電位に基づいてベースラインを設定し、前記運転操作開始時点の行動準備電位と前記ベースラインとの差に基づき前記予測性を評価する、ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御方法。
- 脳波センサが、特定の運転者の脳波を計測し、
コントローラが、前記脳波の計測により得られた、前記運転者による特定の車両に対する運転操作開始時点の所定時間前の時点からの脳波信号から検出される行動準備電位の変化度合いに基づいて、運転操作に応答する前記車両の応答特性を前記運転者が予測する予測し易さである予測性を評価し、前記予測性の評価結果を提示する、
ことを特徴とする運転支援方法。 - 前記コントローラが、前記予測性が閾値より低い場合に、前記運転操作を早くするように前記運転者を誘導するか、前記車両の速度を下げるように前記運転者を誘導することを特徴とする請求項11に記載の運転支援方法。
- 運転者の脳波を計測する脳波センサと、
特定の運転者による特定の車両に対する運転操作開始時点の所定時間前の時点からの、前記脳波センサにより得られた前記運転者の脳波信号から検出される行動準備電位の変化度合いに基づいて、運転操作に応答する前記車両の応答特性を前記運転者が予測する予測し易さである予測性を評価し、評価された前記予測性に基づいて前記応答特性を変更するコントローラと、
を備えることを特徴とする車両制御装置。 - 運転者の脳波を計測する脳波センサと、
特定の運転者による特定の車両に対する運転操作開始時点の所定時間前の時点からの、前記脳波センサにより得られた前記運転者の脳波信号から検出される行動準備電位の変化度合いに基づいて、運転操作に応答する前記車両の応答特性を前記運転者が予測する予測し易さである予測性を評価し、前記予測性の評価結果を提示するコントローラと、
を備えることを特徴とする運転支援装置。
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