JP7352444B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、運転者の顔画像データに基づいて緊張度を算出し、緊張度が高いと判定された場合には車両の速度を減速する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１６－７９８９号公報

ところで、運転者の緊張度が相対的に高い緊張状態では、緊張度が相対的に低い通常状態より、例えばステアリングホイールの操舵角の変化量が大きくなったりするなど、運転者が操作する装置の操作量が増加するおそれがある。そこで、運転者が操作する装置の操作量が変化したときにも、運転者の緊張度に応じた制御を行うことが希求されている。

本発明は、このような課題に鑑み、運転者の緊張度に応じて適切な制御を行うことが可能な車両制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の車両制御装置は、ステアリングホイールに設けられ、前記ステアリングホイールを把持する運転者の手から生体情報を検出する生体センサと、前記生体センサによる検出結果に基づいて、前記運転者の緊張度が高い緊張状態と、前記運転者の緊張度が低い通常状態とのどちらであるかを判定する緊張度判定部と、前記運転者により操作部に入力される操作量を示す情報を取得する取得部と、前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも、前記操作量の変化に対する制御量の変化量を減らすように制御対象を制御する制御部と、を備え、前記操作量は、前記操作部としてのブレーキペダルの踏込み量を含み、前記制御量は、前記制御対象としてのブレーキの制動力を含み、前記取得部は、前記ブレーキペダルの踏込み量を示す情報を取得し、前記制御部は、前記ブレーキペダルの踏込み量に基づいて前記ブレーキの制動力を制御し、前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも、前記ブレーキの制動力の変化量を減らすように前記ブレーキを制御する。

前記操作量は、前記操作部としてのアクセルペダルの踏込み量をさらに含み、前記制御量は、前記制御対象としての駆動源から出力される動力を含み、前記取得部は、前記アクセルペダルの踏込み量を示す情報をさらに取得し、前記制御部は、前記アクセルペダルの踏込み量に基づいて前記駆動源をさらに制御し、前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも、前記駆動源から出力される動力の変化量を減らすように前記駆動源を制御してもよい。

前記操作量は、前記操作部としてのステアリングホイールの操舵角をさらに含み、前記制御量は、前記制御対象としてのパワーステアリング機構の補助力を含み、前記取得部は、前記ステアリングホイールの操舵角を示す情報をさらに取得し、前記制御部は、前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて前記パワーステアリング機構の補助力をさらに制御し、前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも、前記パワーステアリング機構の補助力の変化量を減らすように前記パワーステアリング機構を制御してもよい。

本発明によれば、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことが可能となる。

車両制御装置が搭載される車両の概略構成を示す模式図である。 制御部の機能的な構成を説明する図である。 制御部の処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、車両制御装置１００が搭載される車両１の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、車両１は、車両制御装置１００を備える。車両制御装置１００は、エンジン１０、変速機１２、動力伝達系１４、車輪１６、アクセルペダル１８、ブレーキペダル２０、マスタシリンダ２２、液圧制御ユニット２４、ブレーキ２６、ステアリングホイール２８、パワーステアリング機構３０、アクセルセンサ３２、ブレーキセンサ３４、操舵角センサ３６、車速センサ３８、加速度センサ４０、生体センサ４２、撮像装置４４、車外環境認識部４６、制御部４８を備える。

車両１は、駆動源としてのエンジン１０から出力される動力を用いて走行する自動車である。なお、車両１は、駆動源としてエンジン１０およびモータを備えるハイブリッド自動車でもあってもよい。また、車両１は、駆動源としてモータを備える電気自動車であってもよい。

エンジン１０から出力された動力は、変速機１２および動力伝達系１４を介して車輪１６に伝達される。変速機１２は、エンジン１０から出力された動力を、トルクおよび回転数を変えて動力伝達系１４に伝達する。動力伝達系１４は、ディファレンシャルギヤ、ドライブシャフトを含み、変速機１２から伝達された動力を車輪１６に伝達する。

アクセルペダル１８は、ドライバによるアクセル操作を受け付ける。ブレーキペダル２０は、ドライバによるブレーキ操作を受け付ける。

マスタシリンダ２２は、倍力装置（図示省略）を介してブレーキペダル２０と接続される。また、マスタシリンダ２２は、液圧制御ユニット２４を介してブレーキ２６と接続される。マスタシリンダ２２は、ブレーキペダル２０の操作量に応じて、油圧を発生させる。マスタシリンダ２２によって発生した油圧は、液圧制御ユニット２４を介してブレーキ２６へ供給される。

液圧制御ユニット２４は、ブレーキ２６へ供給される油圧を調整可能である。具体的には、液圧制御ユニット２４は、ポンプおよび制御弁等の装置を有しており、これらの装置の動作が制御されることにより、ブレーキ２６のブレーキ液圧が制御される。それにより、車輪１６に付与される制動力が制御される。

ブレーキ２６は、液圧制御ユニット２４から供給される油圧を用いて車輪１６に制動力を付与する。

ステアリングホイール２８は、運転者による操舵操作の入力を受け付ける。ステアリングホイール２８は、不図示の操舵機構を介して操舵輪（車輪）に連結される。操舵機構は、ステアリングホイール２８の回転に従って車輪１６の向きを変化させる。

パワーステアリング機構３０は、運転者のステアリングホイール２８を用いた操舵操作を補助する。例えば、パワーステアリング機構３０は、ステアリングホイール２８を回動させる動力を出力可能な電動モータを有している。この場合、ドライバの操舵操作の補助は、電動モータを駆動させることによって実現される。

アクセルセンサ３２は、アクセルペダル１８の操作量、すなわち、踏込み量を検出する。ブレーキセンサ３４は、ブレーキペダル２０の操作量、すわなち、踏込み量を検出する。操舵角センサ３６は、ステアリングホイール２８の操作量、すなわち、回転角度を示す操舵角を検出する。なお、アクセルペダル１８、ブレーキペダル２０およびステアリングホイール２８は、運転者により操作量が入力される操作部として機能する。

車速センサ３８は、車両１の速度（車速）を検出する。加速度センサ４０は、車両１の加速度を検出する。

生体センサ４２は、例えば、ひずみゲージ式や電圧式の荷重センサである。生体センサ４２は、ステアリングホイール２８における、運転者がステアリングホイール２８を把持する位置に設けられる。生体センサ４２は、ステアリングホイール２８を把持する運転者の手から生体情報を検出する。具体的には、生体センサ４２は、運転者によるステアリングホイール２８を把持する力（把持力）を検出する。

撮像装置４４は、例えば、２個設けられる。２個の撮像装置４４は、略水平方向に互いに離隔して配置される。撮像装置４４は、車両１の進行方向の車外環境を撮像する。具体的には、撮像装置４４は、車両１の前方の検出領域に存在する対象物を撮像し、少なくとも輝度情報が含まれる輝度画像を連続して生成する。

車外環境認識部４６は、撮像装置４４で生成された輝度画像に基づいて視差情報を導出し、視差情報が含まれる距離画像を生成する。車外環境認識部４６は、輝度画像および距離画像に基づいて、検出領域における対象物がいずれの種類の特定物であるかを特定する。なお、特定物は、障害物、先行車両、道路の白線および信号機などとするが、この例に限らない。このようにして、車外環境認識部４６は、車両１の進行方向の車外環境を認識する。

また、車外環境認識部４６は、特定した特定物と車両１との位置関係に基づいて、走行車線を特定する。具体的には、車外環境認識部４６は、車両１の左右方向に、車両１との距離が所定範囲内となる特定物（白線やガードレール等）がある場合、それらの特定物間を走行車線と特定する。

制御部４８は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。

図２は、制御部４８の機能的な構成を説明する図である。図２に示すように、制御部４８は、プログラムを実行することで、データ取得部５０、緊張度判定部５２、エンジン制御部５４、ブレーキ制御部５６、操舵制御部５８として機能する。

データ取得部５０は、アクセルセンサ３２、ブレーキセンサ３４、操舵角センサ３６、車速センサ３８、加速度センサ４０および生体センサ４２と接続される。データ取得部５０は、これらセンサの検出結果を示す情報を所定間隔毎に取得する。

また、データ取得部５０は、車外環境認識部４６と接続される。データ取得部５０は、車外環境認識部４６により特定された情報を取得する。

緊張度判定部５２は、生体センサ４２による検出結果に基づいて、運転者の緊張度を判定する。具体的には、緊張度判定部５２は、車速が予め決められた範囲内（例えば、３０ｋｍ／ｈ～５０ｋｍ／ｈ）で、かつ、加速度の絶対値が所定値以下で、かつ、車外環境認識部４６で特定された障害物が車両１の走行車線上あるいは走行車線周辺に存在しない定常走行中に生体センサ４２によって検出される運転者の把持力を基準把持力として学習しておく。

そして、緊張度判定部５２は、生体センサ４２によって検出される運転者の把持力と基準把持力とを比較することで、運転者の緊張度を判定する。例えば、緊張度判定部５２は、運転者の緊張度が高くなるほど把持力が増加するので、運転者の把持力が基準把持力に対して所定値以上高い場合、運転者の緊張度が高い緊張状態であると判定する。一方、緊張度判定部５２は、運転者の把持力が基準把持力に所定値を加算した値より高くない場合、運転者の緊張度が低い通常状態であると判定する。

なお、緊張度判定部５２は、基準把持力に対する運転者の把持力の比が所定閾値以上である場合、運転者の緊張度が高い緊張状態であると判定し、基準把持力に対する運転者の把持力の比が所定閾値未満である場合、運転者の緊張度が低い通常状態であると判定するようにしてもよい。つまり、緊張度判定部５２は、運転者の緊張度が高い緊張状態と、運転者の緊張度が低い通常状態とのどちらであるかを判定すればよい。

ところで、車両１を運転する運転者は、環境の変化や心理状態に応じて、緊張度が変化する。例えば、夜間に運転している場合、天気が悪い場合、車両１が高速で走行している場合などは、通常状態と比べて運転者の緊張度が高い緊張状態になりやすい。

運転者の緊張度が相対的に高い緊張状態では、緊張度が相対的に低い通常状態より、例えばステアリングホイールの操舵角の変化量が大きくなったりするなど、運転者が操作する装置の操作量が増加するおそれがある。

そこで、制御部４８は、運転者の緊張度、すなわち、通常状態または緊張状態に基づいて、制御対象としてのエンジン１０、ブレーキ２６、パワーステアリング機構３０を制御する。

具体的には、エンジン制御部５４は、エンジン１０の回転数（クランクシャフトの回転数）、および、アクセルセンサ３２により検出された踏込み量（エンジン負荷）に基づき、不図示のメモリに予め記憶されたエンジン負荷マップを参照してエンジン１０の目標トルクおよび目標エンジン回転数を導出する。そして、エンジン制御部５４は、導出された目標トルクおよび目標エンジン回転数となるようにエンジン１０を制御する。

そして、エンジン制御部５４は、通常状態である場合、アクセルペダル１８の踏込み量が変化したときに、エンジン負荷マップにしたがって目標トルクおよび目標エンジン回転数を変化させていく。一方、エンジン制御部５４は、緊張状態である場合、アクセルペダル１８の踏込み量が変化したときに、通常状態よりも、目標トルクおよび目標エンジン回転数の変化量（勾配）が小さくなるように、目標トルクおよび目標エンジン回転数を変化させていく。なお、ここで設定される目標トルクおよび目標エンジン回転数は、例えば、エンジン負荷マップにより導出される目標トルクおよび目標エンジン回転数に対して、１未満の所定の値を乗算することで設定される。

そうすると、エンジン制御部５４は、緊張状態である場合、通常状態よりも目標トルクおよび目標回転数の変化量を小さく設定することになる。換言すると、エンジン制御部５４は、緊張状態である場合、通常状態よりも、出力される動力の変化量を減らすようにエンジン１０を制御する。

このようにすることで、緊張状態である場合、エンジン制御部５４は、緊張のあまり運転者がアクセルペダル１８を誤って強く踏んでしまっても、エンジン１０から出力される動力の変化量が減っているために、急な加速が行われてしまうことを抑制することができる。一方、通常状態である場合、エンジン制御部５４は、アクセルペダル１８の踏込み量に応じた動力をエンジン１０から出力させられるので、運転者の運転意思に合わせて車両１を加速させることができる。かくして、車両制御装置１００は、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことができる。

ブレーキ制御部５６は、通常状態である場合、ブレーキペダル２０の踏込み量が変化したときに、その変化した踏込み量に応じて制動力を変化させるように液圧制御ユニット２４（ブレーキ２６）を制御する。

一方、ブレーキ制御部５６は、緊張状態である場合、ブレーキペダル２０の踏込み量が変化したときに、通常状態よりも、制動力の変化量を減らすように液圧制御ユニット２４（ブレーキ２６）を制御する。

このようにすることで、緊張状態である場合、ブレーキ制御部５６は、緊張のあまり運転者がブレーキペダル２０を誤って強く踏んでしまっても、ブレーキ２６の制動力の変化量が減っているために、急な減速（急ブレーキ）が行われてしまうことを抑制することができる。なお、ブレーキ制御部５６は、ブレーキペダル２０の踏込み量が明らかに緊急を要する急ブレーキである所定値以上の場合、緊張状態である場合でもブレーキ２６の制動力の変化量を減らさないことで、緊急時の減速を阻害することがない。一方、通常状態である場合、ブレーキ制御部５６は、ブレーキペダル２０の踏込み量に応じた制動力をブレーキ２６から付与させられるので、運転者の運転意思に合わせて車両１を減速させることができる。かくして、車両制御装置１００は、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことができる。

操舵制御部５８は、通常状態である場合、ステアリングホイール２８の操舵角が変化した場合、変化した操舵角に応じたトルク（補助力）がステアリングホイール２８に付与されるようにパワーステアリング機構３０を制御する。

一方、操舵制御部５８は、緊張状態である場合、ステアリングホイール２８の操舵角が変化した場合、通常状態よりも、補助力の変化量を減らすようにパワーステアリング機構３０を制御する。

このようにすることで、緊張状態である場合、操舵制御部５８は、緊張のあまり運転者がステアリングホイール２８を誤って大きく回転させてしまっても、パワーステアリング機構３０の補助力の変化量が減っているために、車両１が急に旋回しまうことを抑制することができる。一方、通常状態である場合、操舵制御部５８は、ステアリングホイール２８の操舵角に応じた補助力をパワーステアリング機構３０から付与させられるので、運転者の運転意思に合わせて車両１を旋回させることができる。かくして、車両制御装置１００は、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことができる。

以上のように、車両制御装置１００は、緊張状態であると判定された場合、通常状態よりも、操作部に入力される操作量の変化に対する変化量を減らすように制御対象を制御する。これにより、車両制御装置１００は、運転者の緊張度に応じて適切な走行制御を行うことができる。

図３は、制御部４８の処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、緊張度判定部５２は、生体センサ４２による生体情報に基づいて、運転者の緊張度を判定する（Ｓ１）。そして、緊張度判定部５２は、運転者の緊張度が緊張状態であるかを判定する（Ｓ２）。

緊張状態である場合（Ｓ２におけるＹＥＳ）、エンジン制御部５４は、エンジン１０の回転数、および、アクセルセンサ３２により検出された踏込み量に基づき、通常状態よりも目標トルクおよび目標エンジン回転数の変化量を減らすようにエンジン１０を制御する。また、ブレーキ制御部５６は、通常状態よりも制動力の変化量を減らすように液圧制御ユニット２４（ブレーキ２６）を制御する。また、操舵制御部５８は、通常状態よりも補助力の変化量を減らすようにパワーステアリング機構３０を制御する。つまり、制御部４８は、通常状態よりも変化量を減らすように各装置を制御する（Ｓ３）。

一方、緊張状態でない場合（Ｓ２におけるＮＯ）、すなわち、通常状態である場合、エンジン制御部５４は、エンジン１０の回転数、および、アクセルセンサ３２により検出された踏込み量に基づき、エンジン負荷マップを参照してエンジン１０の目標トルクおよび目標エンジン回転数を導出する。そして、エンジン制御部５４は、導出された目標トルクおよび目標エンジン回転数となるようにエンジン１０を制御する。また、ブレーキ制御部５６は、緊張状態よりも制動力の変化量を増やすように液圧制御ユニット２４（ブレーキ２６）を制御する。また、操舵制御部５８は、緊張状態よりも補助力の変化量を増やすようにパワーステアリング機構３０を制御する。つまり、制御部４８は、緊張状態よりも変化量を増やすように各装置を通常制御する（Ｓ４）。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、生体情報として、運転者の把持力を検出するようにした。しかしながら、生体情報は、運転者の手の温度、脈動等であってもよい。

また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

本発明は、車両制御装置に利用できる。

１ 車両
１０ エンジン（制御対象）
２６ ブレーキ（制御対象）
３０ パワーステアリング機構（制御対象）
４６ 車外環境認識部
４８ 制御部
５２ 緊張度判定部
５４ エンジン制御部
５６ ブレーキ制御部
５８ 操舵制御部
１００ 車両制御装置

Claims (3)

1. ステアリングホイールに設けられ、前記ステアリングホイールを把持する運転者の手から生体情報を検出する生体センサと、
   前記生体センサによる検出結果に基づいて、前記運転者の緊張度が高い緊張状態と、前記運転者の緊張度が低い通常状態とのどちらであるかを判定する緊張度判定部と、
   前記運転者により操作部に入力される操作量を示す情報を取得する取得部と、
   前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも、前記操作量の変化に対する制御量の変化量を減らすように制御対象を制御する制御部と、
   を備え、
   前記操作量は、前記操作部としてのブレーキペダルの踏込み量を含み、
   前記制御量は、前記制御対象としてのブレーキの制動力を含み、
   前記取得部は、
   前記ブレーキペダルの踏込み量を示す情報を取得し、
   前記制御部は、
   前記ブレーキペダルの踏込み量に基づいて前記ブレーキの制動力を制御し、
   前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも、前記ブレーキの制動力の変化量を減らすように前記ブレーキを制御する車両制御装置。
2. 前記操作量は、前記操作部としてのアクセルペダルの踏込み量をさらに含み、
   前記制御量は、前記制御対象としての駆動源から出力される動力を含み、
   前記取得部は、
   前記アクセルペダルの踏込み量を示す情報をさらに取得し、
   前記制御部は、
   前記アクセルペダルの踏込み量に基づいて前記駆動源をさらに制御し、
   前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも、前記駆動源から出力される動力の変化量を減らすように前記駆動源を制御する請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記操作量は、前記操作部としてのステアリングホイールの操舵角をさらに含み、
   前記制御量は、前記制御対象としてのパワーステアリング機構の補助力を含み、
   前記取得部は、
   前記ステアリングホイールの操舵角を示す情報をさらに取得し、
   前記制御部は、
   前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて前記パワーステアリング機構の補助力をさらに制御し、
   前記緊張状態であると判定された場合、前記通常状態よりも、前記パワーステアリング機構の補助力の変化量を減らすように前記パワーステアリング機構を制御する請求項１または２に記載の車両制御装置。

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