JP7291742B2 - 運転評価装置、運転評価方法、プログラム、及び媒体 - Google Patents

運転評価装置、運転評価方法、プログラム、及び媒体 Download PDF

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Description

本発明は、ドライバーによる車両の運転技量を評価する運転評価装置、運転評価方法、プログラム、及び媒体に関する。
特許文献1には、ドライバーによる車両の運転技量をリアルタイムで評価する運転評価装置が示されている。特許文献1の運転評価装置では、車両の前後加速度と横加速度を合成した合成加速度と車速に基づいて設定される閾値との比較に基づいて、ドライバーによる車両の運転技量をリアルタイムで評価する。
また従来、データロガーシステムにおいては、走行時の車速、前後加速度、横加速度等のデータをロギングしている。このようにロギングしたデータを分析すれば、ドライビングを詳細に評価することができ、サーキット等においてラップタイムを短縮する場合等に有効に利用することができる。
特開2014-80087号公報
ところで一般ユーザーにおいても、サーキットを走行し、ラップタイムの短縮を図る場合がある。これによりこのような場合に、ラップタイムの短縮を図ることができるように、ドライビングを評価することが望まれる。
しかしながら一般ユーザーにおいては、データロガーシステムによりロギングしたデータの解析は難しく、さらにはデータロガーシステムにより如何なる情報を取得できるのかを理解できない場合も多い。これによりデータロガーシステムにおいては、実用上未だ不十分な問題がある。
本発明は、サーキット走行において走行タイムを縮める場合等に利用可能にドライビングを評価することができる運転評価装置、運転評価方法、プログラム、及び媒体を提供することを目的とする。
(1)本発明に係る運転評価装置((例えば、後述の運転評価装置1)は、ドライバーによる車両の運転技量を評価するものであって、コーナリングにおける減速区間と加速区間とを検出する区間検出部(例えば、評価区間抽出部24)と、前後加速度及び横加速度により、前記減速区間及び加速区間におけるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率を算出するタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出部(例えば、タイヤ摩擦円及び負荷率計算部27)と、前記減速区間及び加速区間におけるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率に基づいてドライビングを評価する評価部(例えば、不足スキル評価部28)と、を備えることを特徴とする。
(2)この場合、前記タイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出部は、タイヤ前後力、タイヤ横力を合成して、タイヤ摩擦円との比率により前記タイヤ負荷率を算出することが好ましい。
(3)この場合、前記評価部は、前記減速区間及び加速区間で、それぞれコーナリングにおけるドライバーに必要な旋回、加速、減速操作を評価することが好ましい。
(4)本発明に係る運転評価方法は、(1)に記載の運転評価装置が実行する方法であって、前記区間検出部が、コーナリングにおける減速区間と加速区間とを検出する区間検出ステップと、前記タイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出部が、前後加速度及び横加速度により、前記減速区間及び加速区間におけるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率を算出するタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出ステップと、前記評価部が、前記減速区間及び加速区間におけるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率に基づいてドライビングを評価する評価ステップと、を備えることを特徴とする。
(5)本発明に係るプログラムは、コンピュータ(例えば、後述の演算処理回路2)に(4)に記載の運転評価方法の各ステップを実行させることを特徴とする。
(6)本発明に係る媒体は、(5)に記載のプログラムを記憶することを特徴とする。
(1)コーナリングにおいて、ドライバーは、始めにブレーキペダルを踏み込むことによって車両を減速させ、ステアリング操作を開始することによって車両を旋回させ、アクセルペダルの踏み込みを開始することによって車両を加速させる。運転技量が高いエキスパートドライバと、運転技量が低い一般ドライバーとでは、このコーナリングに係る一連の操作が大きく異なり、エキスパートドライバのコーナリングでは、運転技量が低い一般ドライバーに比してタイヤ摩擦円及び又はタイヤ負荷率が大きな値に保持されている。そこで本発明の運転評価装置では、タイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出部によって、前後加速度及び横加速度により、減速区間及び加速区間におけるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率を算出し、評価部によって減速区間及び加速区間におけるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率に基づいてドライビングを評価する。これによりサーキット走行において走行タイムを縮める場合等に利用可能にドライビングを評価することができる。
(2)本発明の運転評価装置では、タイヤ前後力、タイヤ横力を合成して、タイヤ摩擦円との比率によりタイヤ負荷率を算出する。これにより本発明によれば、前後加速度及び横加速度により、タイヤ負荷率を算出することができ、コーナーに係るドライビング技量を確実に判断することができ、サーキット走行において走行タイムを縮める場合等に利用可能にドライビングを評価することができる。
(3)本発明の運転評価装置では、減速区間及び加速区間で、それぞれコーナリングにおけるドライバーに必要な旋回、加速、減速操作を評価する。これにより本発明によれば、コーナリングにおけるドライバーの操作を詳細に評価することができる。
本発明の一実施形態に係る運転評価装置を示す図である。 評価区間、減速区間、加速区間の説明に供する図である。 減速区間における加速度ノルム平均値の検出結果を示す図である。 加速区間における加速度ノルム平均値の検出結果を示す図である。 加速度ノルムの評価の説明に供する図である。 タイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率の説明に供する図である。 減速区間におけるタイヤ負荷率による評価の説明に供する図である。 加速区間におけるタイヤ負荷率による評価の説明に供する図である。 減速区間におけるタイヤ摩擦円による評価の説明に供する図である。 加速区間におけるタイヤ摩擦円による評価の説明に供する図である。 評価結果の表示例を示す図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る運転評価装置1の構成を示すブロック図である。
運転評価装置1は、CAN(Controller Area Network)等により車両より車両情報D1を取得し、この車両情報D1を利用してドライビングを評価する。
ここでこの車両情報D1は、現在時刻を示す時間情報、アクセル開度情報、車両の進行方向に沿った加速度情報である前後加速度情報(前後G)、車両の車幅方向に沿った加速度情報である横加速度情報(横G)等である。なお前後加速度情報、横加速度情報は、運転評価装置1に加速度センサを設けて取得するようにしてもよい。また時間情報にあっても、内蔵のタイマにより取得するようにしてもよい。
運転評価装置1は、演算処理回路2、表示部3等を備える。
ここで表示部3は、液晶表示装置等の画像表示装置であり、ドライビング評価結果をユーザーに通知する。
演算処理回路2は、図示しない記憶部に保持された運転評価プログラムを実行することにより運転評価に係る各処理手順を実行し、この処理手順に対応する各機能ブロックを形成する。この運転評価プログラムは、事前に運転評価装置1に記録して提供されるものの、USB(Universal Serial Bus)メモリ等の記録媒体に記録して提供するようにしても良く、ネットワークを介したダウンロードにより提供しても良い。
入力データ処理部21は、ノイズ除去等の処理を実行することにより、順次取得される車両情報をこの運転評価装置1で利用可能にデータ処理する。
ラップタイム算出部22は、入力データ処理部21で処理された時間情報に基づいてサーキット走行時におけるラップタイムを算出する。
ラップタイム評価部23は、走行中のサーキットに設定された判定基準のラップタイムにより、ラップタイム算出部22で算出されたラップタイムを判定することにより、ラップタイムを評価し、運転評価装置1は、この評価結果を表示部3で表示する。これによりこの運転評価装置1では、ラップタイムによりサーキット全体についてドライビングを評価することができる。
ここでラップタイムを短縮するためには、コーナーを高速度で走行することが必要であり、このためにはコーナリングにおけるドライビングを評価することが必要である。
コーナリングでは、細かくは、コーナーを曲がれる速度まで減速する区間と、減速から旋回に移行する区間と、車両が旋回して向きを変える区間と、旋回から加速に移行する区間と、加速する区間とが連続することになる。しかしながらドライバーの操作に着目すると、コーナリングでは、車速を減速する減速区間と車速を加速する加速区間とが連続することになり、これら減速区間及び加速区間における減速及び加速によりコーナーにおける走行時間を短縮することができる。
そこで評価区間抽出部24は、アクセル開度によりコーナリングにおける減速区間と加速区間とを検出し、前後加速度及び横加速度を減速区間及び加速区間に振り分けて出力する。
すなわち図2に示すように、評価区間抽出部24は、アクセル開度(Thr Pedal)が第1の判定基準値TH1以下に低下した後、この第1の判定基準値TH1を超えて第2の判定基準値TH2となるまでの区間(評価区間)を検出する。
またこの評価区間における前後加速度(Long G)を判定基準値TH3により判定し、評価区間を減速区間TA及び加速区間TBに分割する。
この実施形態においては、直線区間ではフルスロットにより走行してエンジン性能により決定される加速度で走行するとし、フルスロットにより走行することが困難なコーナー等ではタイヤ性能により決定される加速度で走行するとし、これにより第1及び第2の判定基準値TH1及びTH2は、それぞれフルスロットのアクセル開度100%に対して75%及び83%に設定される。なおこれにより第1及び第2の判定基準値TH1及びTH2は、必要に応じて種々に設定することができる。
また第3の判定基準値TH3は、0Gに設定され、これにより評価区間において、前後加速度が減速から加速側に変化した区間を加速区間に設定する。
なおこの図2において、Entry/Exitは、減速区間TA及び加速区間TBの識別情報である。
区間平均分類部25は、評価区間抽出部24で振り分けた前後加速度及び横加速度を次式(1)により演算処理し、加速度ノルムGnormを算出する。なお下記式(1)において、LongG及びLatGは、それぞれ前後加速度及び横加速度である。
Figure 0007291742000001
また区間平均分類部25は、この算出した加速度ノルムGnormを、評価区間毎に、減速区間及び加速区間でそれぞれ平均値化して加速度ノルム平均値を算出し、算出結果をドライビングスタイル評価部26、不足スキル評価部28に出力する。
すなわちコース1周の加速度ノルム平均値は、ラップタイムと高い相関性を有し、コース1周の加速度ノルム平均値が大きい程、ラップタイムは短くなり、運転技量が高いと言える。またこれにより区間平均分類部25で算出した加速度ノルム平均値が大きい場合、減速区間及び加速区間における加減速が大きく、コーナリングにおけるドライビング技術が高いと評価することができる。
ドライビングスタイル評価部26は、区間平均分類部25で求められた加速度ノルム平均値によりドライビングスタイルを判定する。
ここで図3は、ドライバーA、B、C、Dによる減速区間における加速度ノルム平均値(平均G)を示す図である。また図4は、同様に、加速区間における加速度ノルム平均値を示す図である。図3及び図4においては、目標とされる評価基準値を破線により示す。ここでドライバーBにおいては、加速区間における加速度ノルム平均値が概ね十分であるのに対し、矢印により示すように、減速区間における加速度ノルム平均値が低く、これによりドライビングスタイルは、充分に減速してコーナーに侵入するいわゆる旋回加速型であると判定することができる。またドライバーC及びDにおいては、減速区間における加速度ノルム平均値がほぼ基準値であるのに対し、矢印により示すように、加速区間における加速度ノルム平均値が低く、これによりドライビングスタイルは、十分に減速せずにコーナーに侵入するいわゆる突っ込み型であると判定することができる。
これに対して図5に示すように、減速区間における加速度ノルム平均値(Entry平均G)及び加速区間における加速度ノルム平均値(Exit平均G)をそれぞれ横軸及び縦軸に設定して、ドライバーA、B、C、Dによる加速度ノルム平均値をプロットする。車両の走行特性に応じた基準直線LTHによりこの座標平面を区分して、減速区間における加速度ノルム平均値に対して加速区間における加速度ノルム平均値が大きい領域と小さい領域に分割する。ドライバーA、B、C、Dによる加速度ノルム平均値のプロットが加速区間における加速度ノルム平均値が大きい領域に分布している場合、いわゆる突っ込み型と判断することができ、加速区間における加速度ノルム平均値が小さい領域に分布している場合、加速重視型と判断することができる。
これによりドライビングスタイル評価部26は、区間平均分類部25で求められた加速度ノルム平均値を走行中のサーキットの各コーナーに設定された減速区間及び加速区間の判定基準値によりそれぞれ判定して集計する。またドライビングスタイル評価部26は、減速区間の加速度ノルム平均値に対する加速区間の加速度ノルム平均値を判定して集計する。ドライビングスタイル評価部26は、これらの集計結果によりドライビングスタイルを判定し、判定結果を表示部3で表示する。
タイヤ摩擦円及び負荷率計算部27は、各評価区間の加速区間及び減速区間で、タイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率を計算する。
ここで上述したように、加速区間及び減速区間で加速度ノルム平均値を大きくするとコーナーを短時間で通過してラップタイムを向上することができる。このためには効率良くタイヤを使用することが必要である。ここで加速度ノルム平均値≒4輪タイヤのタイヤ力の総和、タイヤ力=タイヤ摩擦円×負荷率の関係を有することにより、タイヤ摩擦円及び負荷率を大きくすると加速度ノルム平均値を大きくすることができる。またタイヤ摩擦円及び負荷率は、運転技量により変化することにより、ドライビング技術の評価に利用することができる。
なおタイヤ摩擦円は、タイヤが出せる力の最大値(タイヤ力でありグリップ力)を円で表したものである。タイヤ負荷率は、このタイヤ摩擦円によるタイヤ力に対する使用しているタイヤ力の比率である。
図6に示すようにタイヤ摩擦円(摩擦円)及び負荷率をそれぞれ縦軸及び横軸に設定した座標空間において符号P1により示すように、始めてサーキット走行をするようなドライバーは摩擦円及び負荷率が共に少ない状態で走行していることがほとんどである。この状態からラップタイムを短縮しようとすると、初心者では、矢印X1により示すように、負荷率のみ増大し、符号P2に示すように、摩擦円は小さく、負荷率のみ大きい状態で走行する傾向にある。この状態になると車両のポテンシャルを充分に発揮できないだけでなく、ラップタイムが頭打ちになり多くのドライバーが伸び悩むこととなる。
なお負荷率のみ大きい原因は、前後の荷重移動を無視した急減速、左右の荷重移動を無視した急操舵、旋回中の急なアクセルオン、前後加速度、横加速度の関係を無視した急な荷重移動等である。
これに対して符号P3で示すように、適切な荷重移動が行えて負荷率が低く摩擦円が大きい状態では、負荷率が低くてもG等価ラインが上がっている。またG等価ラインが上がっているということはラップタイムが短縮できているということであり、効率よくタイム短縮を実現出来るということである。ここでG等価ラインとは、摩擦円と負荷率とを掛け合わせた値が等価になる点を結んで得られるラインをいう。これにより矢印X2により示すようにラップタイムを短縮しようとして負荷率が増大すると、符号P4に示すように、タイヤ摩擦円及び負荷率の双方が大きくなり、一段とラップタイムを短縮することができる。
ここで各タイヤのタイヤ摩擦円Fは、フロント左右のタイヤ及びリア左右のタイヤをそれぞれ添え字FL、FR、RL、RRにより表して、次式(2-1)~(2-4)により表すことができる。なおここでhは 重心高、lはホイールベース、axは前後加速度、ayは横加速度、dfはフロントトレッド、drはリアトレッド、Rはメカニカルバランス(荷重移動の前後配分率)である。またMは、各タイヤに係る車両の質量であり、gは重力加速度である。
Figure 0007291742000002
タイヤ摩擦円及び負荷率計算部27は、これらの演算式を使用した演算処理により、各タイヤのタイヤ摩擦円Fを算出する。
タイヤ負荷率LFは、同様にして、次式(3-1)~(3-4)により示すように、タイヤ前後力(前後方向のタイヤ力)Fx、タイヤ横力(横方向のタイヤ力)Fyを合成して、タイヤ摩擦円Fとの比率により表すことができる。
Figure 0007291742000003
タイヤ前後力Fxは、Fx_total≧0である場合には下記式(4-1)~(4-4)により表すことができる。
Figure 0007291742000004
またタイヤ前後力Fxは、Fx_total<0である場合には下記式(5-1)~(5-2)により表すことができる。
Figure 0007291742000005
タイヤ横力Fyは、ay≧0である場合、次式(6-1)~(6-4)により表すことができる。
Figure 0007291742000006
またタイヤ横力Fyは、ay<0である場合、次式(7-1)~(7-4)により表すことができる。
Figure 0007291742000007
なお、Fx_totalは、抗力Kを用いて次式(8)により表される。
Figure 0007291742000008
これによりタイヤ摩擦円及び負荷率計算部27は、これらの演算式を使用した演算処理により、各タイヤのタイヤ負荷率LFを算出する。さらに計算した各タイヤのタイヤ摩擦円F及びタイヤ負荷率LFを各評価区間毎に加速区間、減速区間で平均値化する。
不足スキル評価部28は、区間平均分類部25で検出される加速度ノルム平均値、タイヤ摩擦円及び負荷率計算部27で算出されるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率に基づいてドライビング技術を評価し、不足するスキルを検出する。
より具体的に、不足スキル評価部28は、区間平均分類部25で検出される減速区間及び加速区間の加速度ノルム平均値をそれぞれ判定基準値により判定し、判定結果を集計して判定する。これにより不足スキル評価部28は、減速区間及び加速区間のドライビング技術を評価し、ラップタイムの短縮に加速度ノルム平均値を増大させることが必要か否か判断する。また加速度ノルム平均値を増大させることが必要と判断される場合、加速区間、減速区間の何れで加速度ノルム平均値を増大させることが必要か判断する。
不足スキル評価部28は、この加速度ノルム平均値による評価結果によりタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率に基づいてドライビング技術をさらに詳細に評価し、ラップタイムを短縮するために不足するスキルを検出する。これにより不足スキル評価部28は、減速区間及び加速区間で、それぞれコーナリングにおけるドライバーに必要な旋回、加速、減速操作を評価する。
ここで図7及び図8は、図5との対比により、フロントタイヤ及びリアタイヤのタイヤ負荷率をそれぞれ横軸及び縦軸に設定した座標平面に、負荷率計算部27で算出されたタイヤ負荷率をそれぞれプロットした例である。図7は、減速区間であり、図8は加速区間である。これら図7及び図8による評価は、減速区間の加速度ノルム平均値と減速区間における加速度ノルム平均値との比較により、それぞれ減速区間及び加速区間の加速度ノルム平均値を増大させることが必要と判断される場合に適用される。
図7における座標平面において、右下コーナー側に分布が偏っている場合、フロント側タイヤ力を使いすぎており、その原因としてステアリングの切り過ぎ、オーバースピード、フロントタイヤに荷重が掛けられていないことが考えられる。また左上側に分布が偏っている場合、フロント側タイヤ力を余らせており、この場合、さらにステアリングをきることができ、進入速度を上げることができる。
これに対して図8における座標平面において、右下コーナー側に分布が偏っている場合、フロント側タイヤ力を使いすぎており、その原因としてステアリングを戻せていない、アクセルの踏みすぎが考えられる。また左上側に分布が偏っている場合、フロント側タイヤ力を余らせており、もっとアクセルを踏み込むことができ、脱出速度を上げることができる。
また図9及び図10は、フロントタイヤ及びリアタイヤのタイヤ摩擦円をそれぞれ横軸及び縦軸に設定した座標平面に、負荷率計算部27で算出されたタイヤ摩擦円をそれぞれプロットした例である。図9は、減速区間であり、図10は加速区間である。これら図9及び図10による評価は、減速区間の加速度ノルム平均値と加速区間における加速度ノルム平均値との比較により、それぞれ減速区間及び加速区間の加速度ノルム平均値を増大させることが必要と判断される場合に適用される。
図9における座標平面において、右下コーナー側に分布が偏っている場合、フロント側タイヤ力を使いすぎており、ステアリングの切り過ぎ、フロントタイヤに荷重が掛けられていないことが考えられる。また左上側に分布が偏っている場合、フロント側タイヤ力を余らせていると判断することができ、この場合、さらにステアリングをきることができる。
これに対して図10における座標平面において、右下コーナー側に分布が偏っている場合、フロント側タイヤ力を使いすぎており、ステアリングを戻せておらず、アクセルを踏み過ぎていると考えられる。また左上側に分布が偏っている場合、車の向きを変えられていないと判断することができる。
これらにより不足スキル評価部28は、減速区間及び加速区間の加速度ノルム平均値を比較し、加速度ノルム平均値の増大が必要と判断される区間を検出する。また検出結果に基づいて図8~図10について上述したようにタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率を比較し、これにより不足するスキルを検出する。
図11は、図3及び図4との対比によりドライビングスタイル及び不足するスキルの表示例を示す図である。この例では、ドライバーA、B、C、Dについて、ドライビングスタイル評価部26で検出したドライビングスタイル(分類)が表示される。また不足スキル評価部28で検出した不足するスキルがコメントにより表示される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。
1 運転評価装置
2 演算処理回路
3 表示部
21 入力データ処理部
22 ラップタイム算出部
23 ラップタイム評価部
24 評価区間抽出部
25 区間平均分類部
26 ドライビングスタイル評価部
27 タイヤ摩擦円及び負荷率計算部
28 不足スキル評価部

Claims (6)

  1. ドライバーによる車両の運転技量を評価する運転評価装置であって、
    コーナリングにおける減速区間と加速区間とを検出する区間検出部と、
    前後加速度及び横加速度により、前記減速区間及び加速区間それぞれにおける前記車両のフロントタイヤ及びリヤタイヤそれぞれのタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率を算出するタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出部と、
    前記減速区間及び加速区間におけるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率に基づいてドライビングを評価する評価部と、を備え
    前記評価部は、前記減速区間における前記フロントタイヤのタイヤ負荷率及び前記リヤタイヤのタイヤ負荷率を軸とする座標並びに前記加速区間における前記フロントタイヤのタイヤ負荷率及び前記リヤタイヤのタイヤ負荷率を軸とする座標に基づいてドライビングを評価することを特徴とする運転評価装置。
  2. 前記タイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出部は、
    タイヤ前後力、タイヤ横力を合成して、タイヤ摩擦円との比率により前記タイヤ負荷率を算出する、ことを特徴とする請求項1に記載の運転評価装置。
  3. 前記評価部は、
    前記減速区間及び加速区間で、それぞれコーナリングにおけるドライバーに必要な旋回、加速、減速操作を評価する、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の運転評価装置。
  4. 請求項1に記載の運転評価装置が実行する運転評価方法であって、
    前記区間検出部が、コーナリングにおける減速区間と加速区間とを検出する区間検出ステップと、
    前記タイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出部が、前後加速度及び横加速度により、前記減速区間及び加速区間それぞれにおける前記車両のフロントタイヤ及びリヤタイヤそれぞれのタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率を算出するタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率算出ステップと、
    前記評価部が、前記減速区間及び加速区間におけるタイヤ摩擦円及びタイヤ負荷率に基づいてドライビングを評価する評価ステップと、を備え
    前記評価ステップでは、前記減速区間における前記フロントタイヤのタイヤ負荷率及び前記リヤタイヤのタイヤ負荷率を軸とする座標並びに前記加速区間における前記フロントタイヤのタイヤ負荷率及び前記リヤタイヤのタイヤ負荷率を軸とする座標に基づいてドライビングを評価することを特徴とする運転評価方法。
  5. コンピュータに請求項4に記載の運転評価方法の各ステップを実行させるためのプログラム。
  6. 請求項5に記載のプログラムを記憶した媒体。
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