JPWO2015145674A1

JPWO2015145674A1 - 車両挙動伝達装置

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Publication number: JPWO2015145674A1
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Inventors: 壮佐久間
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Abstract

自動運転制御中に発生する車両挙動を、乗員に対して事前に且つ直感的に理解しやすく提示することができる車両挙動伝達装置を提供する。自動的に車両挙動を制御可能な自動運転車両において、自動運転制御中の車両挙動を演算する車両挙動演算部１２と、演算された車両挙動に応じて発光パターンを決定する発光パターン決定手段１３と、ステアリングホイールに配置された光源を有し、発光パターンに応じて光源を発光させることにより車両挙動の発生方向を表示する表示手段２とを備える。

Description

本発明は、車両挙動伝達装置に関する。

従来より、ステアリングホイール上に発光部を配置し、周囲状況を危険と判断した場合に発光部を発光させて情報を提示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１８７２２号公報

近年、自動的に車両挙動を制御可能な自動運転車両が開発されており、特に自動運転車両においては、自動運転制御中に発生する車両挙動を乗員に対して事前に且つ直感的に理解しやすく提示することが望まれる。しかしながら、特許文献１に記載の手法では、自動運転制御中に発生する車両挙動を乗員に対して事前に提示することはできない。また、発光部の発光により提示される情報と、ステアリングホイール上の発光位置とには相関がないため、提示される情報を運転者が直感的に理解し難いという問題があった。

上記問題点に鑑み、本発明は、自動運転制御中に発生する車両挙動を、乗員に対して事前に且つ直感的に理解しやすく提示することができる車両挙動伝達装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、自動的に車両挙動を制御可能な自動運転車両において、自動運転制御中の車両挙動を演算し、演算された車両挙動に応じて発光パターンを決定し、発光パターンに応じて、ステアリングホイールに配置された光源を発光させることにより車両挙動の発生方向を表示することを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、自動的に車両挙動を制御可能な自動運転車両において、転舵輪の転舵角とステアリングホイールの操舵角との関係を自由に制御可能であり、自動運転制御中の車両挙動を演算し、演算された車両挙動に応じてステアリングホイールの回転パターンを決定し、決定された回転パターンでステアリングホイールを回転させることにより車両挙動の発生方向を表示することを特徴とする。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達装置の一例を示すブロック図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る表示手段の一例を示す概略図である。図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ方向の断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ方向の断面図である。図４（ａ）は、図２のＡ−Ａ方向の他の断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ方向の他の断面図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の一例を説明するための概略図である。図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の一例を説明するための車両周辺の上面図であり、図６（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の一例を説明するための車両周辺の側面図である。図７は、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の一例を説明するための概略図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の一例を説明するための概略図である。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の他の一例を説明するための概略図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る表示手段の他の一例を示す概略図である。図１１は、本発明の第１の実施の形態に係るステアリングホイールの回転角度を相殺する手法を説明するための概略図である。図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達方法の一例を説明するためのフローチャートである。図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達装置の一例を示すブロック図である。図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の一例を説明するための概略図である。図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の一例を説明するための概略図である。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の他の一例を説明するための概略図である。図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達手法の一例を説明するための概略図である。図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達方法の一例を説明するためのフローチャートである。

次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達装置は、自動的に車両挙動を制御可能な自動運転車両に適用可能である。本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達装置は、図１に示すように、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１、表示手段（ステアリングホイール）２、自動運転制御手段３及び角度検出手段４を備える。

表示手段２は、図２に示すように、ステアリングホイール２の外周部分である把持部２０と、把持部２０に配置された光源２１を有する。光源２１は、例えば複数の発光素子からなり、複数の発光素子を把持部２０に一列に並べて配置することにより点光源列が構成されている。表示手段２は、自動運転制御時の車両挙動に応じた発光パターンで光源（発光素子）２１を発光させることにより、乗員に対して車両挙動を表示する。発光素子２１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が使用可能である。発光素子２１の種類、大きさ及び数等は特に限定されない。発光素子２１を多数配置すれば、乗員に対して発光点（発光部位）が連続的に移動しているように視認させることができる。

表示手段２において、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、発光素子２１は支持部材２２上に配置され、発光素子２１を覆うように拡散部材２３が配置されている。隣り合う発光素子２１から照射された光が拡散部材２３に入射すると散乱して互いに混合する。この結果、乗員に対して発光点が連続的に移動しているように視認させやすくなる。

また、表示手段２において、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、発光素子２１から照射された光が乗員に直接向かわないように発光素子２１を支持部２２の内側に配置し、発光素子２１から照射された光を反射する反射部２４を設けていてもよい。反射部２４として光を散乱する素材を用いることで、隣り合う発光素子２１から照射された光を混合することができる。反射部２４により反射された光は、スリット２５を介して射出される。この結果、低空間周波数の光をつくることができ、周辺視においても視認性を損なわない。また、発光点の移動が滑らかになり、一つの発光点の移動として視認させることが可能になる。

自動運転制御手段３は、ＥＣＵ等で構成されており、走行計画に基づいて自動運転を制御する。自動運転制御手段３は走行計画（走行経路）をＥＣＵ１に出力する。

図１に示したＥＣＵ１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコントローラからなり、予めインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、車両挙動伝達装置として機能する複数の情報処理部を構成する。ＥＣＵ１の複数の情報処理部は、制御状態判定部１１、車両挙動演算部１２、発光パターン決定手段１３及び発光制御部１７を有する。

制御状態判定部１１は、自動運転制御手段３の出力やステアリングホイール２の把持状態等に基づいて、現在の車両制御状態が自動運転制御中であるか否か（手動運転中であるか）を判定する。車両挙動演算部１２は、自動運転制御手段３により出力された走行計画に基づいて現在から一定時間経過後（例えば３秒後〜７秒後）までの間に発生する自動運転制御中の車両挙動を演算する。

発光パターン決定手段１３は、車両挙動演算部１２により演算された車両挙動に応じた光源２１の発光パターンを決定する。発光パターン決定手段１３は、移動方向演算部１４、点灯色演算部１５及び点灯位置演算部１６を有する。移動方向演算部１４は、車両挙動に応じて発光点の移動方向を演算する。点灯色演算部１５は、車両挙動に応じて発光点の点灯色を演算する。点灯位置演算部１６は、車両挙動に応じてステアリングホイール２上の発光点の点灯位置（点灯範囲）を演算する。

発光制御部１７は、発光パターン決定手段１３により決定された発光パターンで発光素子２１を発光させ、車両挙動の発生方向を表示する。例えば、図５に示すように、車両挙動の経路３１が左カーブであるとき、矢印３２で示す方向（右側から左側）に発光素子２１の発光点が移動するように表示する。

次に、本発明の第１の実施の形態に係る発光パターン決定方法の一例を説明する。まず、車両挙動演算部１２は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、走行経路を路面に投影して、車両１０の前方路面上の乗員の視点から視認可能な最も近い点（以下、「始点」ともいう）Ｐ_Ａから一定時間経過後の点（以下、「終点」ともいう。）Ｐ_Ｂまでの車両重心の将来の車両軌跡３１を予測する。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、車両正面方向をＸ軸、左方向をＹ軸とし、路面上で始点Ｐ_Ａと終点Ｐ_Ｂを結ぶ直線ＬａｂとＸ軸の成す角をθ_ＡＢ、点Ｐ_Ａでの将来の車両軌跡３１の接線ＬａとＸ軸の成す角をθ_Ａ、点Ｐ_Ｂでの将来の車両軌跡３１の接線ＬｂとＸ軸の成す角をθ_Ｂとする。

点灯位置演算部１６は、車両挙動演算部１２により演算された車両挙動としての将来の車両軌跡３１を、ステアリングホイール２と平行な面Ｓ１に投影することにより、乗員の視点から見た車両挙動を表すように写像関係を生成する。ここで、ステアリングホイール２に平行な面Ｓ１と路面との成す角をαとすると、この面Ｓ１に直線Ｌａｂ及び接線Ｌａ，Ｌｂを射影したときの直線Ｌａｂ及び接線Ｌａ，Ｌｂの角度θ´_ＡＢ，θ´_Ａ，θ´_Ｂは、以下の式（１）〜（３）によってそれぞれ求められる。

また、点灯位置演算部１６は、乗員の視点位置を中心とする球面に将来の車両軌跡３１を射影することもできる。この場合の角度θ´_ＡＢ，θ´_Ａ，θ´_Ｂは、始点Ｐ_Ａの下方角をβ_Ａ、終点Ｐ_Ｂの下方角をβ_Ｂ、終点Ｐ_Ｂの見開き角をδとして、以下の式（４）〜（６）で求められる。これにより、光点の発光範囲を決定することができる。

ここで、始点Ｐ_Ａの下方角β_Ａ、終点Ｐ_Ｂの下方角β_Ｂ、終点Ｐ_Ｂの見開き角δは、始点Ｐ_Ａとの位置座標を（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）、終点Ｐ_Ｂの位置座標を（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ）、乗員の視点位置の高さをＺ_Ｅとして、以下の式（７）〜（９）でそれぞれ表される。

点灯位置演算部１６は、図７に示すように、例えばステアリングホイール２と平行な面Ｓ１に投影した将来の車両軌跡３１の始点Ｐ_Ａと終点Ｐ_Ｂに接線Ｌａ，Ｌｂを引く。更に、接線Ｌａ，Ｌｂを２線がステアリングホイール２の外周と接するよう平行移動し、図８（ａ）に示すように接線Ｌａ´，Ｌｂ´とし、図８（ｂ）に示すように、接線Ｌａ´，Ｌｂ´の接点Ｐ１，Ｐ２を求める。そして、図８（ｃ）に示すように、２つの接点Ｐ１，Ｐ２間を発光点の移動位置に決定する。また、移動方向演算部１４は、図８（ｃ）に示すように、車両の挙動が発生する方向と一致するように、接点Ｐ１から接点Ｐ２に向かう方向３２に発光点の移動方向を決定する。

図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように発光パターンを決定すれば、ステアリングホイール２の中心を自車位置と見立て、ステアリングホイール２の外周の上端を直進方向として、進行方向に対応する発光点を点灯させることで、乗員から見て相対的な車両挙動の車両挙動と発光点の移動の関係を直感的に分かりやすく提示することができる。また、ヨーレート及び横加速度の大きさが大きいほど発光範囲が長くなるので、発光範囲の長さでヨーレート及び横加速度の大きさを提示することができる。

更に、車速が高いほど発光点の移動速度（点滅速度）を早くする等、車速に応じて発光点の移動速度を徐々に変化させて車速を提示することができる。また、点灯色演算部１５が、車速が高くなるにつれて発光点の点灯色を青色、黄色、赤色に変化させる等、車速に応じて点灯色を徐々に変化させて車速を提示してもよい。これにより、車両挙動の発生方向に加え、ヨーレート、横加速度の大きさ、車速等の２つ以上の情報を乗員に伝達することができる。

また、点灯位置演算部１６による発光点の点灯位置決定方法の他の一例を説明する。図７に示すように、ステアリングホイール２と平行な面Ｓ１に投影した将来の車両軌跡３１の最遠点Ｐ_Ｂに接線Ｌｂを引く。その接線Ｌｂがステアリングホイール２の外周と接するよう平行移動させて、図９（ａ）に示すように接線Ｌｂ´とし、図９（ｂ）に示すようにその接点Ｐ２を求める。図９（ｃ）に示すようにその接点Ｐ２を中心として、始点Ｐ３から終点Ｐ４の一定範囲を発光点が移動するように発光パターンを決定する。

図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように発光パターンを決定することにより、発光点の移動範囲を広くすることができ、視認しやすくすることができる。更に、ヨーレートや横加速度の大きさに応じて発光点の移動範囲の長さや移動速度を変えたり、点灯色演算部１５により点灯色を変化させたりすることで、２つ以上の情報を乗員に伝達することができる。

次に、発光パターン決定手段１３による発光パターン決定方法の更に他の一例を説明する。発光パターン決定手段１３は、ステアリングホイール２の外周（発光部位）を一定角度毎の複数のエリアに分割し、車両の走行軌跡に応じて発光エリアを決定してもよい。例えば図１０（ａ）に示すように、ステアリングホイール２の外周を８つの発光エリアＲ１〜Ｒ８に分割する。

そして、図１０（ｂ）に示すように、右左折等の車両挙動が大きく変化する場合や、車線変更等の進行領域の変化がある場合には、矢印４１で示すように上方の２つのエリアＲ１，Ｒ８の範囲で、進行方向と同じ方向に発光点を移動させる。

また、カーブの曲率が相対的に小さい場合であって、左方向に曲がるときは右上の２つのエリアＲ１，Ｒ２の範囲で矢印４２の方向に発光点を移動させ、右方向に曲がるときは左上の２つのエリアＲ７，Ｒ８の範囲で矢印４３の方向に発光点を移動させる。

また、カーブが緩やかであり曲率が相対的に大きい場合であって、左方向に曲がるときは側方の２つのエリアＲ２，Ｒ３の範囲で矢印４４の方向に発光点を移動させ、右方向に曲がるときは側方の２つのエリアＲ６，Ｒ７の範囲で矢印４５の方向に発光点を移動させる。

このように、ステアリングホイール２の外周上を複数の発光エリアＲ１〜Ｒ８に分割し、車両の走行軌跡に応じて発光エリアを決定することにより、車両軌跡の演算を簡易化することができ、演算負荷を低減して車両挙動を提示することができる。

また、自動運転車両において、カーブを走行中にステアリングホイール２を自動で回転させる場合、ステアリングホイール２の回転に伴って発光点の範囲も回転してしまうと、乗員から見た車両挙動と発光点の動きが一致しなくなってしまう。

そこで、図１に示した角度検出手段４は、ステアリングホイール２の回転角度を検出する。点灯位置演算部１６は、角度検出手段４により検出されたステアリングホイール２の回転角度に基づいて、ステアリングホイール２が回転しても発光点の範囲が乗員から見て一定となるように、ステアリングホイール２の回転量を相殺するように発光点の範囲を移動させる。

例えば、図１１に示すように、車両１０が走行経路３１上の位置Ｐ１１を走行中であり、そのときのステアリングホイール２が中立位置にあり、上端Ｐ１０が上方にある。そして、前方経路３１が左カーブであることに応じて、発光点が範囲Ｒ０で移動している。車両１０が進行して走行経路３１上の位置Ｐ１２に達すると、車両１０の旋回に応じてステアリングホイール２が回転する。このとき、点灯位置演算部１６は、ステアリングホイール２の回転量を相殺するように発光点の位置を移動することにより、乗員から見た発光点の範囲Ｒ０を維持する。

なお、発光パターン決定手段１３により発光パターンを決定する際には、光源２１の発光時間、残光時間、点滅、点灯色、発光点移動速度、発光範囲、同時発光点数を変化させることができる。これらの組み合わせにより、移動する点や尾を引く彗星のような表示、流れる縞等、様々な表示形態が可能となる。

次に、図１２を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る車両挙動伝達方法の一例を説明する。

まず、ステップＳ１１において、自動運転制御手段３が走行計画を生成し、走行計画に基づいて自動運転制御を行う。ステップＳ１２において、車両挙動演算部１２が、自動運転制御手段３により出力された走行計画に基づいて、現在から一定時間経過後（例えば３秒後〜７秒後）までの走行経路を路面に投影した運転軌跡を車両挙動として演算する。

ステップＳ１３において、制御状態判定部１１が、自動運転制御手段３による自動運転制御中であるか否か（手動運転中であるか）を判定する。ステップＳ１３において自動運転制御中ではないと判定された場合は処理を終了する。一方、ステップＳ１３において自動運転制御中であると判定された場合にはステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４において、発光パターン決定手段１３が、車両挙動演算部１２により演算された車両挙動に基づいて発光パターンを決定する。ステップＳ１５において、表示手段２が、発光パターン決定手段１３により決定された発光パターンにしたがってステアリングホイール２の外周に配置された光源２１を発光させる。なお、ステップＳ１２における車両挙動の演算は、ステップＳ１３で自動運転制御中と判定された場合に、ステップＳ１４の発光パターン決定の手順の前に行ってもよい。

本発明の第１の実施の形態によれば、ステアリングホイール２に配置された光源２１の発光パターンによって車両挙動を提示することにより、車両挙動と密接に関わるステアリングホイール２上で車両挙動を提示することができる。したがって、自動運転制御中の車両挙動を乗員に対して事前に且つ直感的に理解しやすく提示することができる。

また、通常の車両においては、ステアリングホイール２の操舵方向と車両挙動の発生方向が同一である。このため、自動運転制御手段３による自動運転制御中の車両挙動の発生方向と、発光点の移動方向を一致させることにより、車両挙動の発生方向を乗員に対して容易に理解させることができる。

また、自動運転制御中の乗員の介入操作時等、車両の制御状態が自動運転から手動運転に切り替わった際には、表示手段２が車両挙動の発生方向とは異なる情報を表示することができる。このため、手動操舵時には将来の車両挙動の発生方向ではなく、例えばステアリングホイール２の回転角度に応じて発光点の発光パターンを制御することができるので、手動操舵時には操舵角支援装置として用いることができる。

また、自動運転制御によって発生するヨーレート及び横加速度の大きさによって発光点の点灯色又は移動速度を変化させることにより、自動運転制御によって発生するヨーレート又は横加速度の大きさを提示することができ、車両挙動に対する緊張感の度合いを提示することができる。このため、乗員は事前に準備態勢をとることができる。

また、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、乗員の視点位置から見た現在から一定時間経過後までの車両軌跡の始点及び終点の接線をステアリングホイール２の外周に写像し、写像した接線とステアリングホイール２との接点間を移動するように発光点の点灯位置を決定することにより、発光点の移動範囲の長さによって車両挙動の大きさを表示し、発光点の先端の傾きによって車両挙動の発生方向を表すので、２つの情報を伝達することができる。

また、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、乗員の視点位置から見た現在から一定時間経過後の車両軌跡の接線をステアリングホイール２の外周に写像し、写像した接線とステアリングホイール２との接点を中心とした一定範囲内を移動するように発光点の点灯位置を決定することにより、発光点の移動範囲をある程度保ちながら発光点の始点Ｐ３から終点Ｐ４への傾きで車両挙動の方向を表すので、周辺視野における情報伝達を行うことができる。更に、ヨーレート又は横加速度の大きさに応じて光源２１の発光点の移動範囲の長さを変化させることにより、車両挙動の発生方向に加えてヨーレート又は横加速度の大きさも表示することができるので、２つの情報を伝達することができる。

また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ステアリングホイール２の外周を複数のエリアに分割し、車両挙動に応じて複数のエリアから発光点を移動するエリアを決定することにより、発光点の移動範囲の演算を簡略化することができるので、点灯位置演算部１６の負荷を低減することができる。なお、光源２１がステアリングホイール２の外周とは異なる位置にある場合でも、光源２１の発光部位を複数のエリアに分割して、複数のエリアから発光させるエリアを選択することができる。

また、図１１に示すように、角度検出手段４により検出されたステアリングホイール２の回転角度に応じて、ステアリングホイール２が回転しても乗員から見た点灯位置を維持するように発光点の点灯位置を移動させることにより、カーブ中などにステアリングホイール２が回転しても、乗員から見た発光範囲Ｒ０が変化しないので、発光範囲Ｒ０の傾きと車両挙動の方向の相関を維持することができる。

また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した拡散部材２３や、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した反射部２４を設けることにより、複数の発光素子２１からの光を拡散させて混合することができるので、発光点が滑らかに動いているように視認させることができる。

また、ステアリングホイール２の角度と転舵角との減速比を変化させる可変舵角操舵（ＶＧＲ）装置や、ステアリングホイール２と転舵輪の機械的結合を切り離し、ステアリングホイール２の操作に基づき電気的に転舵角を制御するステアバイワイヤ（ＳＢＷ）装置を備えていてもよい。その場合、ステアリングホイール２の回転角度を固定したまま自動運転制御を行い、発光点を移動させることにより車両挙動を表示することができる。この結果、安全の為自動運転制御中にもステアリングホイール２が回転しないようにすることができると同時に、ステアリングホイール２上の発光点の動きで車両の動きを知らせることができる。

また、現在から一定時間経過後の将来の車両軌跡を、ステアリングホイール２の外周を含む平面Ｓ１に投影したり、又は乗員の視点位置を中心とした球面に投影したりすることにより、車両挙動に応じた発光パターンを決定することができる。

なお、本発明の第１の実施の形態では、光源（発光素子）２１をステアリングホイール２の外周部分である把持部２０に配置した場合を説明したが、光源（発光素子）２１の配置位置はステアリングホイール２上の乗員に視認可能な位置であれば特に限定されない。例えば、光源（発光素子）２１がステアリングホイール２の中心部に配置されていてもよい。また、光源２１として、複数の発光素子を一列に並べた点光源列を有する場合を説明したが、光源２１の種類は特に限定されない。光源２１としては、発光部位が移動しているように乗員が視認可能なものであればよい。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達装置は、転舵輪（例えば前輪）の転舵角とステアリングホイールの操舵角との関係を自由に制御可能な操舵装置と、自車の挙動を自動的に制御可能な自動運転制御手段との組み合わせによって実現する機能である。前輪転舵角とステアリングホイールの操舵角の関係を自由に制御可能な操舵装置としては、例えば、ステアリングホイールの角度と転舵角との減速比を変化させることのできる可変舵角操舵（ＶＧＲ）装置や、ステアリングホイールと転舵輪の機械的結合を切り離し、ステアリングホイールの操作に基づき電気的に転舵角を制御するステアバイワイヤ（ＳＢＷ）装置が挙げられる。

自動運転制御中に車両挙動の起こる方向をステアリングホイールの向きで示すことで、乗員は車両挙動に対して身構えることができる。このとき、自動運転制御手段による運転計画に基づき、一定時間先の車両挙動を示すように制御すると、乗員は実際の車両挙動が起きるより前に身構えることができ、車酔いや不安感を解消することができる。

本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達装置は、図１３に示すように、ＥＣＵ１、自動運転制御手段３、角度検出手段４及び操舵手段５を備える。操舵手段５は、ステアリングホイールの他に、例えばＶＧＲ装置やＳＢＷ装置等の、転舵輪の転舵角とステアリングホイールの操舵角との関係を自由に制御可能な操舵装置を含むものとする。ＥＣＵ１は、図１に示した発光パターン決定手段１３及び発光制御部１７の代わりに、回転パターン決定手段４１及び操舵制御部４４を有する。

回転パターン決定手段４１は、車両挙動演算部１２により演算された車両挙動に応じて、ステアリングホイール５の回転パターン（操舵パターン）を決定する。回転パターン決定手段４１は、ステアリングホイール５の回転速度を演算する回転速度演算部４２と、ステアリングホイール５の回転角度を演算する回転角度演算部４３を有する。

操舵制御部４４は、回転パターン決定手段４１により決定した回転パターンに応じてステアリングホイール５を回転（操舵）させることにより、車両挙動が起こる方向を乗員に対して提示する。例えば、図１４に示すように、車両挙動の経路３１が左カーブであるとき、矢印３２で示す方向にステアリングホイール５を回転させる。このとき、車両の進行方向ベクトルをステアリングホイール５の上端の位置（ステアリングホイール５の中心に対する上端の方向）で示すことで、乗員は自身の正面で相対的な進行方向を知ることができる。また、回転角度がほぼ±９０度の範囲に収まるため、ステアリングホイール５が回転する際に手を巻き込むなどの危険性を低減することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るステアリングホイール５の回転パターン決定方法を説明する。まず、本発明の第１の実施の形態と同様に、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、車両挙動演算部１２が現在から一定時間経過後（例えば、０．３秒後〜３秒後）までの将来の車両軌跡３１を演算する。回転角度演算部４３は、図７に示すように、将来の車両軌跡３１を乗員から見た位置に射影する。射影する方法としては、本発明の第１の実施の形態と同様に、ステアリングホイール５に平行な面Ｓ１に射影する方法と、乗員の視点位置を中心とした面に射影する方法を採用可能である。

引き続き、回転角度演算部４３は、将来の車両軌跡の始点Ｐ_Ａ及び終点Ｐ_Ｂの接線Ｌａ，Ｌｂを、２線がステアリングホイール５の外周と接するように、図１５（ａ）に示すように平行移動して接線Ｌａ´，Ｌｂ´とし、図１５（ｂ）に示すようにその接点Ｐ１，Ｐ２を求める。そして、図１５（ｃ）に示すように、ステアリングホイール５の中心を自車位置と見立て、ステアリングホイール５の外周の上端Ｐ０を直進方向として、ステアリングホイール５の外周の上端Ｐ０が、２つの接点Ｐ１，Ｐ２間を結ぶ進行方向ベクトルと同じ方向を向くようにステアリングホイール５の回転角度を演算する。

また、回転角度演算部４３による回転角度演算方法の他の一例を説明する。図１６（ａ）に示すように、将来の車両軌跡の終点Ｐ_Ｂの接線Ｌｂ´がステアリングホイール５の外周と接するよう平行移動する。図１６（ｂ）に示すように、接線Ｌｂ´の進行方向とステアリングホイール５の上端Ｐ０が同じ方向を向くようにステアリングホイール５の回転角度を演算する。

また、回転角度演算部４３は、ヨーレート又は横加速度に応じてステアリングホイール５の回転角度を変化させてもよい。例えば、ヨーレート又は横加速度が大きいほど、ステアリングホイール５の回転角度を大きくする。

また、回転速度演算部４２は、車両の挙動に応じてステアリングホイール５の回転速度を演算する。例えば、ヨーレート又は横加速度が大きいほど、ステアリングホイール５の回転速度を速くしてもよい。

図１７は、運転軌跡３１に沿って車両１０が走行しているときの、運転軌跡３１上の位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３におけるステアリングホイール５の状態を示す。車両１０が位置Ｐ２１を進行中は、ステアリングホイール５は中立位置であり、上端Ｐ０が上方にある。車両１０が位置Ｐ２２に達すると、左カーブ手前であるのでステアリングホイール５が回転し、ステアリングホイール５の中心に対する上端Ｐ０の方向により、車両進行方向のベクトルを提示する。

次に、図１８を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る車両挙動伝達方法の一例を説明する。

まず、ステップＳ２１において、自動運転制御手段３が走行計画を生成し、走行計画にしたがって自動運転制御を行う。ステップＳ２２において、車両挙動演算部１２が、自動運転制御手段３から出力された走行計画に応じて、現在から一定時間経過後までの間の車両挙動を演算する。

ステップＳ２３において、制御状態判定部１１が、ＳＢＷが正常か否かを判定する。ステップＳ２３においてＳＢＷが正常ではないと判定された場合、処理を終了する。一方、ステップＳ２３においてＳＢＷが正常と判定された場合にはステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、制御状態判定部１１が、自動運転制御手段３による自動運転制御中か否かを判定する。ステップＳ２４において自動運転制御中ではないと判定された場合、手動運転中であるため、処理を終了する。一方、ステップＳ２４において自動運転制御中であると判定された場合、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５において、回転角度演算部４３が、車両挙動演算部１２により演算された車両挙動に応じてステアリングホイール５の回転角度を演算する。また、回転角速度演算部４２が、車両挙動演算部１２により演算された車両挙動に応じてステアリングホイール５の回転角速度を演算する。ステップＳ２６において、操舵制御部４４が、回転角度演算部４３及び回転角速度演算部４２により演算された回転角度及び回転角速度でステアリングホイール５を制御する。

本発明の第２の実施の形態によれば、車両挙動と密接な関係を有するステアリングホイール５の状態によって車両挙動を提示することができるので、車両挙動を乗員に対して事前に且つ直感的に理解しやすく提示することができる。

また、将来の車両軌跡に基づき将来の車両挙動の起こる方向を提示することで、乗員は将来の車両挙動を事前に認知することができ、事前に身構えることができる。また、将来の車両挙動が乗員の意図にそぐわない場合に、車両挙動が発生する前に自動運転タスクをキャンセルする操作に移ることができる。

また、ヨーレート又は横加速度に応じてステアリングホイールの回転角度を変化させることにより、車両挙動の起こる方向に加えて、ヨーレート又は横加速度も提示することができる。

以上、本発明の第１及び第２の実施の形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

１…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
２，５…表示手段（ステアリングホイール）
３…自動運転制御手段
４…角度検出手段
１０…車両
１１…制御状態判定部
１２…車両挙動演算部
１３…発光パターン決定手段
１４…移動方向演算部
１５…点灯色演算部
１６…点灯位置演算部
１７…発光制御部
２０…把持部
２１…光源（発光素子）
２２…支持部
２３…拡散部材
２４…反射部
２５…スリット
３０…フロントウインド
４１…回転パターン決定手段
４２…回転速度演算部
４３…回転角度演算部
４４…操舵制御部

図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように発光パターンを決定すれば、ステアリングホイール２の中心を自車位置と見立て、ステアリングホイール２の外周の上端を直進方向として、進行方向に対応する発光点を点灯させることで、乗員から見て相対的な車両挙動と発光点の移動の関係を直感的に分かりやすく提示することができる。また、ヨーレート及び横加速度の大きさが大きいほど発光範囲が長くなるので、発光範囲の長さでヨーレート及び横加速度の大きさを提示することができる。

ステップＳ２５において、回転角度演算部４３が、車両挙動演算部１２により演算された車両挙動に応じてステアリングホイール５の回転角度を演算する。また、回転速度演算部４２が、車両挙動演算部１２により演算された車両挙動に応じてステアリングホイール５の回転角速度を演算する。ステップＳ２６において、操舵制御部４４が、回転角度演算部４３及び回転速度演算部４２により演算された回転角度及び回転角速度でステアリングホイール５を制御する。

Claims

自動的に車両挙動を制御可能な自動運転車両において、
自動運転制御中の車両挙動を演算する車両挙動演算部と、
前記演算された車両挙動に応じて発光パターンを決定する発光パターン決定手段と、
ステアリングホイールに配置された光源を有し、前記発光パターンに応じて前記光源を発光させることにより前記車両挙動の発生方向を表示する表示手段
とを備えることを特徴とする車両挙動伝達装置。
前記発光パターン決定手段が、前記車両挙動の発生方向に向かって前記光源の発光部位を移動させることを特徴とする請求項１に記載の車両挙動伝達装置。
前記車両が自動運転制御中であるか否かを判定する制御状態判定部を更に備え、
前記自動運転制御中でないと判定された場合、前記表示手段が、前記車両挙動の発生方向とは異なる情報を表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両挙動伝達装置。
前記発光パターン決定手段が、ヨーレート又は横加速度の大きさに応じて前記光源の点灯色を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
前記発光パターン決定手段が、ヨーレート又は横加速度の大きさに応じて前記光源の発光部位の移動速度を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
前記発光パターン決定手段が、乗員の視点位置から見た現在から一定時間経過後までの車両軌跡を基に、前記光源の発光部位を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
前記表示手段が、前記ステアリングホイールの外周を発光させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
前記発光パターン決定手段が、乗員の視点位置から見た現在から一定時間経過後までの車両軌跡の始点及び終点の接線を前記ステアリングホイールの外周に写像し、当該写像した接線と前記ステアリングホイールとの接点間を移動するように前記光源の発光部位を決定することを特徴とする請求項７に記載の車両挙動伝達装置。
前記発光パターン決定手段が、乗員の視点位置から見た現在から一定時間経過後の車両軌跡の接線を前記ステアリングホイールの外周に写像し、当該写像した接線と前記ステアリングホイールとの接点を中心とした一定範囲内を移動するように前記光源の発光部位を決定することを特徴とする請求項７に記載の車両挙動伝達装置。
前記発光パターン決定手段が、ヨーレート又は横加速度の大きさに応じて前記発光部位の移動範囲を決定することを特徴とする請求項９に記載の車両挙動伝達装置。
前記発光パターン決定手段が、
前記ステアリングホイールの前記光源の発光部位を複数のエリアに分割し、
前記車両挙動に応じて前記複数のエリアから前記発光部位を移動させるエリアを決定する
ことを特徴とする請求項７に記載の車両挙動伝達装置。
前記ステアリングホイールの回転角度を検出する角度検出手段を更に備え、
前記発光パターン決定手段が、前記角度検出手段により検出されたステアリングホイールの回転角度に応じて、前記ステアリングホイールが回転しても乗員から見た点灯位置を維持するように前記光源の発光部位を移動させる
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
前記光源が、光を拡散する拡散部材で覆われていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
前記ステアリングホイール内に前記光源からの光を反射する反射部を設け、前記反射部で反射した光をスリットを介して乗員に視認させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
前記ステアリングホイールの角度と転舵角との減速比を変化させる可変舵角操舵装置を備え、
前記ステアリングホイールの回転角度を固定したまま自動運転制御を行い、前記光源の発光部位を移動させることにより前記車両挙動を表示することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
前記ステアリングホイールと転舵輪の機械的結合を切り離し、前記ステアリングホイールの操作に基づき電気的に転舵角を制御するステアバイワイヤ装置を備え、
前記ステアリングホイールの角度を固定したまま自動運転制御を行い、前記光源の発光部位を移動させることにより前記車両挙動を表示することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の車両挙動伝達装置。
自動的に車両挙動を制御可能な自動運転車両において、
転舵輪の転舵角とステアリングホイールの操舵角との関係を自由に制御する操舵制御部と、
自動運転制御中の車両挙動を演算する車両挙動演算部と、
前記演算された車両挙動に応じて前記ステアリングホイールの回転パターンを決定する回転パターン決定手段と、
前記決定された回転パターンで前記ステアリングホイールを回転させることにより前記車両挙動の発生方向を表示する表示手段
とを備えることを特徴とする車両挙動伝達装置。
前記回転パターン決定手段が、乗員の視点位置から見た現在から一定時間経過後までの車両軌跡の始点及び終点の向きを前記ステアリングホイールの上端の位置で表示させることを特徴とする請求項１７に記載の車両挙動伝達装置。
前記回転パターン決定手段が、ヨーレート又は横加速度に応じて前記ステアリングホイールの回転角度を変化させることを特徴とする請求項１７に記載の車両挙動伝達装置。