JP2019194088A

JP2019194088A - 自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置

Info

Publication number: JP2019194088A
Application number: JP2019122614A
Authority: JP
Inventors: 貞男原崎; Sadao Harasaki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-30
Filing date: 2019-06-30
Publication date: 2019-11-07

Abstract

【課題】自動車走行制御用ペダルの誤操作が招く重大事故を防止するとともに、運転者の意図しない操作が自動的に行われることにより運転者に生ずる恐怖心を無くす。【解決手段】自車両進行方向の客観的状況から該自車両が加速可能か否かを判断する加速可否判断手段を設け、運転者によってアクセルペダルが操作された場合に、加速可否判断手段の判断結果が加速不可の場合に限って、アクセルペダルの操作をブレーキペダルの操作に置き換え、エンジンをアイドル状態にすると共に、アクセルペダルの操作量に相当する操作量だけブレーキペダルが踏まれたものとして、それに相当する制動力を自車両に与える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の運転者がアクセルペダルをブレーキペダルと誤って操作した場合に、その誤操作をセンサーと車載電子装置で自動的に修正し、車両に運転者の意思を反映した制動力を発生させる技術に関するものである。

自動車走行安全システムとしては、現在までに様々な装置が開発されている。例えば、タイヤのロックによる滑りを防止する技術としてアンチロックブレーキシステムが広く知られているし、最近では、衝突被害の軽減を目的としたプリクラッシュセーフティー・システムなどが知られている。
しかし、シートベルトやエアバッグを除いた大部分のものは、いわゆる大衆車や商用車に装備されるまでには至っていない。そのためもあって、未だに悲惨な事故が後を絶たない。

一方、今日、自動車メーカー各社は、自動運転車の開発に鎬を削っている。もちろん、完全自動運転の自動車が実現したとすれば、人の運転ミスによる事故発生の問題は解決されると思われる。しかし、かかる車が実現し、一定程度普及するにはまだかなりの年月が必要と思われる。

ところで、近時においては、特に高齢運転者による重大事故が頻発しており、大きな社会問題となっている。軽微な事故等によってパニック状態に陥った高齢運転者が、アクセルペダルとブレーキペダルを踏み間違えた場合、正常な心理状態に戻るまで自分の誤操作に気付かず、その誤りを是正することがきわめて困難であり、結果として大事故を誘引することになる。

そこで、運転者の実際の操作にかかわらず、その操作意図を的確に車両の動きに反映させる誤操作修正装置を開発することは喫緊の課題となっている。

従来、アクセルペダルとブレーキペダルの誤操作を防止する技術として、運転者の運転状態に加えてアクセルペダルの踏み込み量や踏み込み力を検出して、それが一定値を超えた場合に誤操作と判定してエンジン回転をアイドリング状態にしたり、ブレーキ制御を加える技術が知られている（特開２００５−２７３４９５号公報）。また、誤操作検出手段としては他に車両を操縦するための複数の操作子に対する運転者の操作履歴及び操作態様の組み合わせに基づいて判断する技術も知られている（特開２００３−５６３７１号公報）。

特開２００５−２７３４９５号公報特開２００３−５６３７１号公報

これらの技術はいずれも運転者の誤操作をアクセルペダルの急な踏み込みなど、その操作自体の特異性から直接検出しようとしていることに特徴があり、誤操作か否かの判断の正確性には自ずと限界があると思われる。そのため、場合によっては運転者の意思に反する制御となり、かえって運転者に恐怖を与える恐れがあり、いわゆる安全運転サポート車というには必ずしも十分なものとは言えない。
本発明は運転者の実際の操作にかかわらずその操作意図通りの動きを車両に与えることで前記判断の正確性を高め、意図に反する動きによって運転者に与える恐怖心をなくすと共に、仮に低価格帯のセンサーの使用により判断ミスが生じた場合であっても、その結果は運転者の誤操作の域を超えない範囲となるようにすることを課題とした。

本発明は上記課題を解決するために、誤操作か否かの判断を運転者の操作方法や操作結果に求めるのではなく、運転者が一定の加速操作を行った時点で、現に車両の置かれている進行方向の状況から客観的判断して、そのような操作を行うことは通常あり得ないと判断されたときに限り、この操作を減速ないしは停車操作の操作ミスと判断して、アクセルペダルの踏み込み量と踏み込み速度に応じた制動力を生じさせることで、運転者の本来の意思通りの車両制御を実現しようとするものである。

かかる車両制御を実現するものとして、本発明の自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置は、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、該自車両の進行予定方向に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダル操作状態検出手段と、前記走行状態検出手段と前記障害物検出手段から得られる情報に基づき前記自車両が進む向きに該自車両を加速可能な場合に、該自車両に加速許可を与える加速可否判断部と、前記アクセルペダル操作状態検出手段からの情報に基づきアクセルペダルの操作状態を演算するアクセルペダル操作状態演算部と、アクセルペダルの踏み込み量と、該アクセルペダル踏み込み量の経時変化から前記アクセルペダル操作状態演算部で演算される踏み込み速度から、これらに相当する強さでブレーキペダルが踏み込まれた場合に制動システムにあたえられる信号と同等の信号を発生させる制動信号発生部と、前記加速可否判断部が加速不可と判断した場合に、運転者のアクセルペダル操作をブレーキペダル操作に修正する修正制御部を備え、
前記アクセルペダル操作状態検出手段が所定時間前に検出した踏み込み量よりも一定以上増加した踏み込み量を検出した場合に、前記加速可否判断部が加速を許可しているかどうか確認して、加速を許可していない場合には、前記修正制御部は電子制御スロットルが全閉になるようにエンジンＥＣＵに信号を送る。加えて前記制動信号発生部により発生させた制動信号を前記制動システムに送ることによって、運転者のペダル操作ミスを自動的に修正し、前記アクセルペダル操作状態検出手段がアクセルペダルが元に戻されたことを検出するまでこの動作を継続するようにした。

更に請求項２に記載の発明においては、前記障害物検出手段の検出方向中心軸が常に操舵角方向を向くようにして検出精度を高めた。

また、請求項３に記載の発明においては、所定の制動信号が制動システムに送られた場合に、運転者にペダル操作ミスが修正されたことを通知するための通知手段を備えることで、運転者が操作ミスに気付いてアクセルペダルを緩めることを間接的に促し、これによって本発明による制御を早期に収束させるようにした。

本発明によれば、アクセルペダルをブレーキペダルと誤認して操作した場合であっても、高い確率でその誤操作を修正することが可能になる。
運転者の誤操作か否かの判断は加速可否判断手段の判断に委ねられることになり、この判断は障害物検出手段の性能によって左右されるが、障害物検出手段の性能が劣る場合であっても、ソフトウェア的に様々な比較パターンを用意しておくことで、かなり正確な判断が可能になる。また、価格上や技術上の制約から高度な検出手段を設けることが困難なために、検出手段が検出できない障害物があったとしても、この場合は本装置がなかった場合と同一の結果となり、本装置の存在が障害になることはない。

更に、仮に判断が微妙な場合で、運転者の加速しようとした意思と異なる判断となったとしても、このような場合、運転者のアクセルペダルの踏み込み量はわずかであり、この踏み込み量に比例して発生される制動力は小さいものとなり、本装置の加速可否判断ミスによる影響は比較的小さなものとなることが予想される。

また、制動力は運転者が本来意図した操作に自動修正されるため、意図しない操作がなされることによる恐怖心が生じない。

図１は本発明の1実施形態に係る自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置の全体構成を示したブロック図である。図２は本発明に係る自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置の制御手順を示したフローチャートである。図３は本発明に係る自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置を作動させるかどうかを指示するフラグについての判断手順を示したフローチャートである。

以下、本発明の１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置の構成概略を示したものである。操作ミス自動修正用ＥＣＵ１は、本装置の中心部であって、アクセルペダル操作状態検出手段２からの情報を取得してアクセルペダルの踏み込み量及び踏み込み速度を演算するアクセルペダル操作状態演算部１２、走行状態検出手段４、障害物検出手段３の情報及び加速可否判断部１３のデータ保存部１３２に記録されている種々の情報に基づいて加速の可否を判断する加速可否判断部１３１、制動信号を発生する制動信号発生部１４及び運転者の操作を自動的に修正する修正プログラムを実施する修正制御部１１から構成されている。

アクセルペダル操作状態演算部１２は、アクセルペダル操作状態検出手段２のアクセルペダルセンサからのアクセル位置情報から、アクセルペダルの踏み込み量及び踏み込み速度を演算する。

修正制御部１１は、アクセルペダル操作状態演算部１２の演算結果により自動修正プログラムを起動させ、加速可否判断部１３の判断結果を参照して運転者の操作が操作ミスであるかどうかの判断をし、更には運転者の操作がペダルの選択ミスの場合に、正しいペダルに置き換えた場合の適正な操作量を決定するための演算機能を司るものである。

操作ミス自動修正用ＥＣＵ１は電子制御ユニット（ECU）であり、図には特に記載していない入出力装置（バッファを含む）、AD変換器、記憶装置、いわゆるマイコンからなる中央情報処理装置の他、エンジンECUなどとデータのやりとりをするための通信インターフェースを備える。記憶装置には、プログラム等を記録する部分の他、運転者の操作ミスか否かの判断を迅速化するため、前車を含む障害物との相対距離や車速等から判断して、一定時間に一定量以上アクセルペダルを踏むことがあり得ない場合について、多数のパターンをテーブル化しておくデータ保存部を備える。

アクセルペダル操作状態検出手段２のアクセルペダルセンサは、アクセルペダルポジションセンサとも呼ばれ、前記アクセルペダル操作状態演算部１２とでアクセルペダルの踏み込み量や踏み込み速度を判断するために用いるものである。いわゆる電子制御スロットルを使用している場合にはすでに取り付けられているので、そこから信号を取得することができる。

障害物検出手段３のミリ波レーダは、主として走行中の前車との相対距離や、相対速度を計測するためのものである。本装置によって運転者の操作ミスを修正する範囲によっては、ミリ波レーダ４に代えてレーザレーダや超音波ソナーを用いることも可能である。なお、発進時の操作ミスによる前方・後方障害物への衝突を回避することに特化して、数メートル以内の範囲の障害物までの距離だけを測定できる安価な超音波距離センサを用いることも可能である。また、これらのいくつかを重複して取り付ければ更に好ましいし、あるいはこれらに代えて複数のカメラによる画像から画像認識ソフトウェアで障害物までの距離等を認識するなどの方法をとることも妨げない。なお、立体駐車場での誤発進を防止するには、障害物センサーとは別に車体前方下部床面および後方下部床面の存在を確認するためのセンサーを取り付けると良い。

走行状態検出手段４は、傾斜角センサ４１、車速センサ４２、操舵角センサ４３、ギアポジションセンサ４４によって構成され、これらのセンサ情報は操作ミス自動修正用ＥＣＵ１の加速可否判断部１３に送られる。

傾斜角センサ４１は、車両が坂道を上り始める場合にその情報を取得するために用いられる。車両が坂道を登り始める場合には、平地に比べてアクセルペダルの踏み込み量を大きくする必要があり、このような場合は平地では加速できないと判断されるような場合であっても傾斜角センサ４１からの傾斜角情報を考慮してアクセルペダルの踏み込みを許可するためである。本センサには、３軸加速度センサを使用することが可能である。本センサがないと、本装置により、運転者の意思に反して坂道で制動がかかる恐れがある。

車速センサ６は、障害物と自車との距離測定と相俟って、アクセルペダルを踏み込めるかどうかを判断するためには必須のセンサであるが、現在ではほとんどの車両が搭載しているので、これを利用することが可能である。

操舵角センサは、車両の進行方向を予測するために使う。発進時の操作ミスにより斜め前方障害物への衝突を回避する場合に必要になる。また、操舵角に応じて超音波距離センサの検出主軸方向を変える場合にも使用する。

ギアポジションセンサは、車両の進行向きを判断するために使用する。前進のみを対象とする場合は不要になる。

エンジンアクチュエータ５は、エンジン出力を制御する装置群であり、スロットルバルブ開閉装置、燃料噴射装置などを含む。電気自動車など、電気モータを駆動源とする車両にあっては、モータ電源のコントローラになる。
操作ミス自動修正用ＥＣＵ１が運転者のアクセルペダルの踏み込みを操作ミスと判断した場合、その修正制御部１１はエンジンECUの制御プログラムに割り込んで、エンジンアクチュエータ又は電気モータコントローラ５に信号を送ることで、エンジンをアイドリング状態にし、又は電気モータを電力回生状態にする。

ブレーキアクチュエー６は、車両に制動力を発生させる装置群であり、ブレーキECUによって制御される。
操作ミス自動修正用ＥＣＵ１が運転者のアクセルペダルの踏み込みを操作ミスと判断した場合、その修正制御部１１は、ブレーキECUの制御プログラムに割り込んで、アクセルペダルセンサから得られた情報に基づいて、アクセルペダルの踏み込み量と踏み込み速度に応じた液圧ブレーキ機構におけるマスタシリンダ出力相当の信号をブレーキECUに送る。これにより、ブレーキECUはアクセルペダルの踏み込み量、踏み込み速度に応じてブレーキアクチュエータ６を制御することになる。

警告用スピーカ又はディスプレー７は、本装置が運転者のアクセルペダル操作を操作ミスと判断した場合に、運転者に操作ミスが修正されたことを通知し、運転者にアクセルペダルの操作を中断するよう促すためのものである。

以下、本装置の動作について、図２及び図３に基づいて説明する。
図３のフローチャートは、車両の電源が投入された時から絶えず判断が繰り返される。まず、ステップＳ２０１でギアポジションセンサからの情報に基づいて現在の自車両のシフトレバーが前進か後退かを判断する。その結果、次のステップＳ２０２でシフトレバーが前進となっている場合で、車両が操舵角センサを備えている場合は操舵角方向前方の、操舵角センサを備えていない場合は車両前方の障害物を調べる。

具体的には、ミリ波レーダやレーザレーダで障害物との相対距離を求める。また、前回の同一ステップで得た相対距離との差から相対距離の増減情報を取得する。更に、車速センサからの情報を加味して更に加速できるかどうかを判断する。誤操作による衝突事故が比較的多い発進時または低速走行時に限って本装置を使用しようとする場合は、前記ミリ波レーダやレーザレーダに代えて安価な超音波距離センサを用いることが可能である。３メートル程度の範囲に建物がある駐車場での急発進事故を防止できる。

上記の判断の結果、更に加速が可能な場合には次のステップＳ２０３で加速許可フラグをＯＮにし、加速不可能な場合にはステップ２０４で加速許可フラグをＯＦＦにする。

ステップ２０１での判断でシフトレバーが後退となっている場合には、次のステップ２０５で車両の後方の障害物を調べる。後退の場合は発進または低速走行が通常であるから、後方の障害物センサは超音波距離センサを用いれば十分である。これでも、自宅駐車場での悲惨な人身事故を防止できる可能性が高い。

上記の判断の結果、更に加速が可能な場合には次のステップＳ２０６で加速許可フラグをＯＮにし、加速不可能な場合にはステップＳ２０７で加速許可フラグをＯＦＦにする。

次に、図２のフローチャートに示した処理過程を説明する。
本プログラムも電源投入時から絶えず判断が繰り返される。電源投入時はアクセルペダルの踏み込み量を保存するメモリに初期値として０が入力される。まず、ステップＳ１０１でアクセルペダルの踏み込み量が一定量以上増加したかを判断する。
一定量以上としたのは、わずかな踏み込み程度では事故に至る危険が少ないので、本発明の自動修正プログラムを動作させる必要性が乏しいからである。また、アクセルペダルを踏んでいれば、少しは踏み込むこともあり、特に前車に追従して低速運転している場合など、車間距離がなくても前車の加速を予測して先にアクセルペダルをわずかに踏み込むこともあり得る。このような場合にまで本発明の自動修正プログラムを動作させることはかえって危険を招くからである。したがって、上記の一定量はこのような場合を考慮して判断されることになる。

したがって、ステップＳ１０１でアクセルペダルが一定量以上踏み込まれていないと判断された場合はプログラムはスタートに戻って再度アクセルペダルの踏み込み量を監視することになる。
ステップＳ１０１でアクセルペダルが一定量以上踏み込まれたと判断できた場合には、ステップＳ１０２で加速可否フラグを調べ、フラグがＯＮの場合には少なくても現時点では自車両の加速に問題は無く、したがって運転者は自車両を加速する意思でアクセルペダルを踏み込んだと判断できる。よって運転者のアクセルペダル操作にミスは無く、本発明の自動修正プログラムは動作する必要がないため本プログラムはスタートに戻って再度アクセルペダルの踏み込み量を監視することになる。
以上、本プログラムが修正プログラムを起動させないでスタートに戻る２つの場合は、いずれの場合も、リターンの際に現時点のアクセルペダルの踏み込み量をメモリに上書きしておく。

次に、ステップＳ１０２で加速可否フラグを調べた際にフラグがＯＦＦの場合は、自車両の操舵方向前方またはシフトレバーが後退の場合は自車両後方に何らかの障害物が存在し、現時点で加速すれば該障害物に衝突する可能性が高い。かかる状況下にあって運転者があえて自車両を加速するとは到底考えることはできないので、この場合には運転者はブレーキペダルを踏む意思で誤ってアクセルペダルを踏み込んだものと判断するのが自然である。そこで本プログラムはステップＳ１０３で修正プログラムを起動させ、まずエンジン出力をアイドル状態にする。即ち、電子制御スロットルが全閉になるようにエンジンＥＣＵに信号を送る。発進時の場合はエンジンはアイドル状態にあるためステップＳ１０３による効果はアクセルペダルの踏み込みを無効にすることにある。駆動力が電気モータの場合には、モータのコントローラに所要の信号を送って同様の処理をすればよい。

次にステップＳ１０４では、アクセルペダルの踏み込み量と踏み込み速度に相当する力でブレーキペダルが踏み込まれた場合に、車両本体のブレーキＥＣＵがブレーキアクチュエータに出力する制動信号に相当する信号を本装置の修正制御部で発生させ、該ブレーキアクチュエータに出力する。
これにより、運転者は、車両が自らの操作により予測される通りの動きをしたと認識することになり、従来の誤操作防止装置のように運転者の意図しない動きをすることによって運転者に恐怖心を与えることがない。

ステップＳ１０５は、運転者が自らの操作ミスに気付いてアクセルペダルから足を離すまでＳ１０３及びＳ１０４の動作を続行し、運転者がアクセルペダルから足を離したときに初めて次のステップＳ１０６に移り、本装置の修正制御部からブレーキアクチュエータへ送っていた信号を遮断し、プログラムをスタートに戻す。この際もアクセルペダルの踏み込み量を記録したメモリはクリアされる。

なお、ステップＳ１０３とＳ１０４で運転者の操作ミスが修正されたときは、運転者がアクセルペダルを戻すようにディスプレーに操作ミスが修正されたことを表示したり、音声でその旨を通知するようにするとよい。

１操作ミス自動修正用ＥＣＵ
２アクセルペダル操作状態検出手段
３障害物検出手段
４走行状態検出手段
５エンジンアクチュエータまたは電気モータコントローラ
６ブレーキアクチュエータ
７警報用スピーカまたはディスプレー
１１修正制御部
１２アクセルペダル操作状態演算部
１３加速可否判断部
１４制動信号発生部
４１傾斜角センサ
４２車速センサ
４３操舵角センサ
４４ギアポジションセンサ

Claims

自動車走行制御用ペダルの操作ミスを自動的に修正する装置であって、
自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
該自車両の進行予定方向に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダル操作状態検出手段と、
前記走行状態検出手段と前記障害物検出手段から得られる情報に基づき、前記自車両が進む向きに該自車両を加速可能な場合に、該自車両に加速許可を与える加速可否判断部と、前記アクセルペダル操作状態検出手段からの情報に基づきアクセルペダルの操作状態を演算するアクセルペダル操作状態演算部と、
アクセルペダルの踏み込み量と、該アクセルペダル踏み込み量の経時変化から、前記アクセルペダル操作状態演算部で演算される踏み込み速度から、これらに相当する強さでブレーキペダルが踏み込まれた場合に、制動システムにあたえられる信号と同等の信号を発生させる制動信号発生部と、
前記加速可否判断部が加速不可と判断した場合に、運転者のアクセルペダル操作をブレーキペダル操作に修正する修正制御部を備え、
前記アクセルペダル操作状態検出手段が所定時間前に検出した踏み込み量よりも一定以上増加した踏み込み量を検出した場合に、前記加速可否判断部が加速を許可しているかどうか確認して、加速を許可していない場合には、前記修正制御部は電子制御スロットルが全閉になるようにエンジンＥＣＵに信号を送る。加えて前記制動信号発生部により発生させた制動信号を前記制動システムに送ることによって、運転者のペダル操作ミスを自動的に修正し、前記アクセルペダル操作状態検出手段がアクセルペダルが元に戻されたことを検出するまでこの動作を継続するようにしたことを特徴とする自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置
請求項１記載の障害物検出手段の検出方向中心軸が、常に操舵角方向を向くようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置
請求項１または２に記載の自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置において、所定の制動信号が制動システムに送られた場合に、運転者に、運転者のペダル操作ミスが修正されたことを通知するための通知手段を備えたことを特徴とする自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置
請求項１、２または３に記載の自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置において、前記各請求項記載の障害物検出手段に加えて、車両前方および後方下部地面の存在を確認するためのセンサーを設け、該センサーが車両前方および後方下部地面の存在を確認できない場合に、前記加速可否判断部が加速を許可しないようにしたことを特徴とする自動車走行制御用ペダルの操作ミス自動修正装置