JP2017182558A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転が解除される際に、運転者の運転負担が急激に過大にならないようにする。【解決手段】自動運転の解除が予測された際に、運転者の運転に対する内的集中度合いが低いと推定されたときは、運転に対する内的集中を高めるための運転支援が実行される。上記運転支援としては、例えば、車室内で感じる車両の走行音を強調したり、運転操作に応じた車両の状態変化の感度を高めたり、走行して楽しいと感じる道路特徴を有する道路へ誘導案内したり、模範となる運転操作の案内を行う等がある。【選択図】 図４

Description

本発明は、運転支援装置に関するものである。

最近の車両では運転支援を行うものが多くなっており、例えば車線維持制御、自動ブレーキ制御、追従式の定速走行制御（オートクルーズ制御）等が既に実用化されている。特許文献１には、運転者の緊張状態を緩和するために、周辺環境への注意を低減させるものが開示されている。特許文献２には、制御介入により運転状態での筋緊張を緩和するものが開示されている。

特開平０６−２５５５１９号公報 特開平０７−０６９２３３号公報

ところで、運転を行う場合の運転者の状態としては、能動的に運転を行うことにより運転への内的集中が高くなっている状態、つまり運転に対する集中度合いが高くかつ運転に対する余裕度合いが高くなっている状態が理想状態となる。

一方、最近では、自動運転を行う車両が実用化されつつある。自動運転としては、自動操舵や自動ブレーキ等の部分的な自動運転の他、経路選択等を含めて車両の運転そのものを完全に車両側に委ねる完全自動運転もある。いずれにしても、自動運転を行っているときは、運転に対する運転者の負担が大幅に軽減されることから、運転者の運転に対する内的集中が低下しやすいものとなる。

自動運転中に、例えば自動運転に必要なセンサでの検出精度の悪化等により、自動運転が解除される場合が想定される。この場合、自動運転によって運転者の内的集中が低下している状態でもって自動運転が解除されると、運転者の運転負担がいきなり大きくなり、運転対応が遅れる等のことを生じて好ましくないものである。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、自動運転が解除された際に、運転者の運転負担がいきなり大きくなってしまう事態を防止あるいは抑制できるようにした運転支援装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
自動運転を行うようにした車両における運転支援装置であって、
運転者の運転に対する内的集中度合いを推定する内的集中度合い推定手段と、
自動運転の解除を予測する解除予測手段と、
前記解除予測手段によって自動運転が解除されることが予測されたときに、前記内的集中度合い推定手段により推定される運転に対する内的集中度合いが低いときは、運転者の運転にたいする内的集中を高めるための運転支援を行う運転支援手段と、
を備えているようにしてある。

上記解決手法によれば、自動運転の解除が予測された際に、運転者の運転への内的集中が低いときは、運転に対する内的集中を高めるための運転支援が実行されることにより、その後に自動運転が解除されたときに、運転者は自分自身でもって運転することに十分に対応できて、運転への対応遅れ等の問題を防止あるいは抑制することができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記運転支援手段は、運転操作に応じた車両の状態変化の感度を高める制御を行う、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、同じ運転操作量であっても車両がより大きく状態変化することとなって、運転への内的集中が高められることになる。

前記運転支援手段は、走行して楽しいと感じる道路特徴を有する道路へ誘導するための案内を行う、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、誘導案内された道路を走行することによって、運転者に楽しいという感情をいだかせて、運転への内的集中を高める上で好ましいものとなる。

前記運転支援手段は、模範となる運転操作の案内を行う、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、模範運転に近ずくように運転を行うことにより、運転への内的集中が高められることになり、また、運転技量を高める上でも好ましいものとなる。

前記運転支援手段は、車室内における走行音を強調する制御を行う、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、運転者は、走行音をより強く感じて、運転への内的集中が高められることになる。

前記解除予測手段によって自動運転が解除されることが予測されたときに、前記内的集中度合い推定手段により推定される運転に対する内的集中度合いが高いときは、前記運転支援手段による運転支援を行うことなく、自動運転が解除される旨の報知を行った後に自動運転が解除される、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、自動運転の解除をすみやかに行いつつ、あらかじめ行われる自動運転解除の報知によって、運転者が自分で運転しなければならない状態へと移行するということを運転者自身にあらかじめ自覚させる上で好ましいものとなる。

前記解除予測手段は、自動運転に必要な情報の入手精度に応じて自動運転が解除されることを予測する、ようにしてある（請求項７対応）。この場合、自動運転解除の予測を適切に（精度よく）に行う上で好ましいものとなる。

本発明によれば、自動運転が解除された際に、運転者の運転負担がいきなり大きくなってしまう事態を防止あるいは抑制できる

本発明の制御系統例を示す図。 ４つの類型の内容をまとめて示す図。 ４つの類型を判定するための各種パラメータの例を示す図。 本発明の制御例を示す図。 図４におけるドライバ状態を判定するためのフローチャート。 図５の続きを示すフローチャート。 図６の続きを示すフローチャート。 運転意欲向上のための制御例を図式的に示す図。 運転者が楽しいと感じるときの道路特徴を記憶する制御例を示すフローチャート。 スロットル特性を変更例を図式的に示す図。

図１は、本発明の制御系統例を示すもので、図中Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵには、各種センサあるいは機器類Ｓ１〜Ｓ８からの信号が入力される。Ｓ１は、アクセル開度を検出するアクセルセンサである。Ｓ２は、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサである。Ｓ３は、舵角を検出するステアリングセンサである。Ｓ４は、運転者の顔部分を撮像する撮像手段としての車室内カメラである。Ｓ５は、車両外部の状況、特に自車両の前方の状況を撮像するための車外カメラである。Ｓ６は、自車両前方の障害物等までの距離を検出するレーダである。Ｓ７は、ナビゲーション装置であり、地図情報と自車両の現在位置情報とが取得される。Ｓ８は、マイクであり、特に同乗者（例えば助手席乗員や後席乗員）が発話したことを検出するものとなっている。

コントローラＵは、後述する運転支援のために、各種機器類Ｓ１１〜Ｓ１５を制御する。Ｓ１１は、運転席の前方に設けられたヘッドアップディスプレイである。Ｓ１２は、車室内に向けて音声を発するスピーカである。Ｓ１３は、追従式の定速走行装置（オートクルーズ装置）であり、実施形態では全車速域（０ｋｍ／ｈを超える極低車速から最高車速の範囲）でもって作動されるものとなっている。Ｓ１４は、パワーステアリング装置であり、特に自動操舵を行うためのものとなっている。Ｓ１５は、スロットルアクチュエータであり、スロットル特性を変更するためのものとなっている（アクセル開度に対するスロットル開度の特性を変更するためのもの）。なお、上記各種センサや機器類Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ１１〜Ｓ１５のうち、一部のものは本発明に使用されないものもある（本発明の制御とは別の制御用として表示されている）。

コントローラＵは、後述する各種の運転支援のために、データベースＤ２を有する。データベースＤ２は、運転者が楽しいと感じたときの道路特徴を記憶するものである。なお、データベースＤ２は、実際には、外部接続された大容量の記憶手段により構成されている。

次に、運転者の状態がどのような状態であるかを、４種類の類型に分類する点について説明する。この類型への分類を行う前提として、運転者の運転に対する集中度合いと余裕度合いの点についてまず説明する。

運転に対する集中としては、その内容に応じて、以下のような第１〜第４の４種類の集中が設定される。すなわち、第１に、運転への外的な（受動的な）集中であり、外的要因によって運転操作を強いられるような状況であり、運転意欲が低い状態となる。第２に、内的な（能動的な）集中であり、運転者自らが積極的な意思をもって運転操作している状態で、運転意欲が高くて好ましい状態となる。第３に、運転以外の集中が設定される（例えば、ナビゲーション装置の画面操作や、電話による対話等への集中）。第４に、集中に対する余裕分で、何に対しても集中していない状態である（運転の集中に対するスペアの余裕分で、図面中の記載においてスペアキャパと称することもある）。

上記４種類の各集中度合いの合計を１００％としたとき、運転への集中度合いが、外的な集中と内的な集中との加算値分の割合とされる。また、運転者の運転に対する余裕度合いが、内的な集中とスペアの余裕分との加算値分の割合とされる。

４種類の類型として、図２に示すように、第１類型〜第４類型が設定される。第１類型は、運転への集中度合いが低くかつ運転に対する余裕度合いが低い場合であり、具体的には脇見運転しているようなときが想定される。第２類型は、運転への集中度合いが低くかつ運転に対する余裕度合いが高い場合で、具体的には自動運転や漫然状態のときが想定される。第３類型は、運転への集中度合いが高くかつ運転に対する余裕度合いが低い場合とされる。この第３類型に該当するときは、例えば、後続車両に接近されているようなときで、運転者が緊張状態であると判定されるようになっている。第４類型は、運転への集中度合いが高くかつ運転に対する余裕度合いが高い場合であり、理想的な運転状態とされる。

図３は、車内カメラＳ４によって撮像された画像から得られる運転者状態、つまり運転者の顔表情や視線方向、瞳孔状態等と、アクセルペダル（Ａペダル）やブレーキペダル（Ｂペダル）の操作状況とに基づいて、外的な集中度合い、内的な集中度合い、運転以外への集中度合いおよびスペアの余裕度合いがそれぞれ判定される。そして、各判定結果を総合して、前述した４種類の類型のうち現在どの類型に該当するかが判定される。

本発明による車両は、自動運転（実施形態では完全自動運転）の制御が行われるようになっている。このため、目的地へ向けての経路の選択を含めて、現在走行している道路中での自車両位置の制御や、停止、発進、加減速、車速、追い越し等々の制御が自動で行われる（操舵、ブレーキ、スロットル等の自動制御）。なお、自動運転をどのように行うかについては、従来から種々提案されているので、その詳細な説明は省略する。

コントローラＵは、自動運転の解除が予測された際に、運転者の内的集中度合いが低いときは、自動運転の解除の前にあらかじめ運転者の内的集中を高めるための運転支援を行うようになっている。以下、図４〜図７のフローチャートを参照しつつ、コントローラＵによる制御例について説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。

まず、図４のＱ１において、後述するように、ドライバ状態の判定が行われる。この後、Ｑ２において、現在自動運転中であるか否かが判別される。このＱ２の判別でＮＯのときは、Ｑ１に戻る。

Ｑ２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３において、自動運転に必要なセンサの精度予測値が所定のしきい値以下であるか否かが判別される。このＱ３での判別は、具体的には、自動運転のために用いられる自車両前方を撮像する例えばカメラの検出精度の悪化（例えば天候に起因する検出精度の悪化や、道路の白線の汚れによる走行車線の検出精度悪化等）、自車両の現在位置を検出するＧＰＳセンサでの検出精度の悪化等がある。

Ｑ３の判別でＮＯのときは、Ｑ１に戻る（自動運転の継続）。Ｑ３の判別でＹＥＳのときは、このまま自動運転を行うのは好ましくない状況となっているときである。このときは、Ｑ４において、運転者の運転への内的集中度合い（内的集中量）が所定のしきい値以下であるか否かが判別される（内的集中低下の判別）。このＱ４の判別でＮＯのとき、つまり運転者の内的集中が高いときは、Ｑ５において、自動運転が解除されることが報知（例えばスピーカＳ１２からの音声による解除報知）された後、Ｑ６において、自動運転が解除される。Ｑ４からＱ５を経てＱ６へ至るときは、運転者の内的集中が高いために、自動運転が解除された直後から十分に運転に対応できるものとなる。

Ｑ４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ５、Ｑ６のような処理を行ったのでは、自動運転を解除された直後での運転者の運転負担が過大になって、運転に対応遅れ等の問題を生じやすい状況となる。このときは、Ｑ７において、後述するように、運転者の運転に対する内的集中を高めるための制御が実行される。このＱ７の後は、Ｑ１に戻る。Ｑ７での内的集中を高める運転支援の実行により、運転者の内的集中が高まり、その後にＱ４の判別でＮＯとなって、Ｑ５、Ｑ６の処理を経ることになる。

ここで、Ｑ７の処理を行った後は、Ｑ１に戻ることなく、Ｑ７での制御を所定時間実行した後に、Ｑ５へ移行するようにしてもよい。また、Ｑ７の後に、Ｑ１と同様に運転者の内的集中度合いを検出（推定）する処理を行った後、Ｑ４へ戻るようにしてもよく、この場合もＱ７での制御を所定時間実行した後に、Ｑ５へ移行するようにしてもよい。

図５〜図７は、図４のＱ１の詳細を示すものである。すなわち、図５のＱ１１において、データ入力された後、Ｑ１２において、運転者の顔向きオフセット（脇見対応）が大きいか否かが判別される。このＱ１２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１３において、運転以外の集中量について加点される（例えば２０点）。

Ｑ１３の後、あるいはＱ１２の判別でＮＯのときは、それぞれＱ１４において、主運転操作（例えばアクセル操作、ブレーキ操作、ハンドル操作等の車両の挙動を変化させるための運転操作）以外の操作頻度が大であるか否か（あらかじめ設定されたしきい値以上であるか否か）が判別される。このＱ１４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１５において、運転以外の集中量について加点される（例えば２０点）。

Ｑ１５の後、あるいはＱ１４の判別でＮＯのときは、それぞれＱ１６において、主運転操作以外の操作時間が大であるか否か（あらかじめ設定されたしきい値以上であるか否か）が判定される。このＱ１６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１７において、運転以外の集中量について加点される（例えば２０点）。

Ｑ１７の後、あるいはＱ１６の判別でＮＯのときは、それぞれＱ１８において、運転者の頭部の揺れが大であるか否か（あらかじめ設定されたしきい値以上であるか否か）が判定される。このＱ１８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１９において、スペアの余裕量について加点される（例えば２０点）。

Ｑ１９の後、あるいはＱ１８の判別でＮＯのときは、それぞれＱ２０において、アクセルペダルとブレーキペダルとの間での踏み替え遅れ時間が大であるか否か（あらかじめ設定されたしきい値以上であるか否か）が判定される。このＱ２０の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２１において、スペアの余裕量について加点される（例えば２０点）。

Ｑ２１の後、あるいはＱ２０の判別でＮＯのときは、それぞれＱ２２において、運転者の視線移動速度が低いか否か（あらかじめ設定されたしきい値以下であるか否か）が判定される。このＱ２２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２３において、スペアの余裕量について加点される（例えば２０点）。

Ｑ２３の後、あるいはＱ２２の判別でＮＯのときは、それぞれ、図６のＱ３１において、運転者の顔向き方向と視線方向との一致度が高いか否か（一致度があらかじめ設定されたしきい値範囲内であるか否か）が判定される。このＱ３１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３２において、運転に対する能動的な（内的な）集中量について加点される（例えば２０点）。

Ｑ３２の後、あるいはＱ３１の判別でＮＯのときは、それぞれＱ３３において、アクセル開度の保持時間が大であるか否か（あらかじめ設定されたしきい値以上であるか否か）が判定される。このＱ３３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３４において、運転に対する能動的な（内的な）集中量について加点される（例えば２０点）。

Ｑ３４の後、あるいはＱ３３の判別でＮＯのときは、それぞれＱ３５において、アクセルペダルとブレーキペダルとの間での踏み替え時間のばらつき（標準偏差）が小であるか否か（あらかじめ設定されたしきい値以下であるか否か）が判定される。このＱ３５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３６において、運転に対する能動的な（内的な）集中量について加点される（例えば２０点）。上記Ｑ３２、Ｑ３４、Ｑ３６での加点の合計点が、所定のしきい値以下のときに、図４のＱ４での判別でＹＥＳとされる。

Ｑ３５の判別でＮＯのときは、Ｑ３７において、受動的な（外的な）運転集中量について加点される（例えば５０点）。

Ｑ３７の後は、図７におけるＱ４１において、運転以外の集中量（の合計点）が０よりも大きいか否かが判別される。このＱ４１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４２において、運転者が脇見状態、つまり第１類型に該当すると判定される。

Ｑ４１の判別でＮＯのときは、Ｑ４３において、スペア余裕量（の合計値）が、受動的運転集中量（の合計値）と能動的運転集中量（の合計値）との加算値よりも大きいか否かが判別される。このＱ４３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４４において、運転者が漫然状態、つまり第２類型に該当すると判定される。

Ｑ４３の判別でＮＯのときは、Ｑ４５において、能動的集中量（の合計値）が受動的集中量（の合計値）よりも大きいか否かが判別される。このＱ４５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４６において、運転者が理想状態（第４類型）であると判定される。一方、Ｑ４５の判別でＮＯのときは、Ｑ４７において、運転者が、緊張状態（第３類型）であると判定される。

次に、図４のＱ７における内的集中を向上させる運転支援例について、図８〜図１０を参照しつつ説明する。まず、図８は、運転者に対して、模範となる運転操作を画面表示（例えばナビゲーション装置Ｓ７用の画面への表示や、ヘッドアップディスプレイＳ１１への表示）するようにした例を示す。すなわち、例えば、コーナリングを走行しようとする際に、表示された道路中に、減速領域と加速領域とを示す他（例えば各領域の色分け表示）、操舵開始タイミングを示す操舵ポイントを表示する（例えば操舵ポイントに点滅表示）。これにより、運転者は、運転意欲が向上されると共に、運転スキルが向上されることになる。図８は、コーナリングについて示したが、例えば高速道路における模範運転操作を目標表示したり、駐車を行う際の模範運転操作を目標表示する等、道路状況に応じた適切な模範運転操作を目標表示することができる。特に、操舵タイミングや、アクセルペダル、ブレーキペダルの踏み込みタイミングを目標表示するのが好ましく、このタイミングを音声ガイドすることもできる。

図９は、内的集中を高めるための運転支援として、運転者が楽しいと感じる特徴を有する道路へと誘導するための制御例となっている。すなわち、Ｑ６１において、例えば車内カメラＳ４により取得された運転者の顔表情等に基づいて、運転者の感情が推定される。Ｑ６２では、Ｑ６１での推定結果として、運転者が楽しいという感情を抱いているか否かが判別される。このＱ６２の判別でＹＥＳのときは、楽しいと感じているときの道路の特徴が、データベースＤ２に記憶される。なお、Ｑ６２の判別でＮＯのときは、そのままリターンされる。そして、図４におけるＱ４では、現在走行している道路とほぼ同方向に向かう道路のうち、データベースＤ２に記憶されている特徴を有する道路を選択して、この選択された道路へ誘導するような案内を行う（例えばナビゲーション画面での案内表示）。

図１０は、内的集中を高めるための運転支援として、アクセル操作に対するエンジン出力の感度を上げることにより、運転意欲を向上させる場合の例が示される。図１０中、実線がノーマル（基本）なスロットル特性線であり、破線が感度アップさせたスロットル特性線であり（アクセル開度に対するスロットル開度がノーマルの場合よりも大となる特性）、一点鎖線が感度を低下させたスロットル特性線を示す（アクセル開度に対するスロットル開度がノーマルの場合よりも小となる特性）。図４のＱ４では、図１０における感度アップさせた破線で示すスロットル特性線が選択されて、この選択されたスロットル特性に基づいてスロットルアクチュエータＳ１５が制御されることになる。なお、図８〜図１０に示す制御の任意の２つあるいは全てを行うこともできる。

内的な集中を向上させる運転支援は、上記以外にも、以下のように適宜選択できるものであり、以下に順次説明する。第１に、ステアリング特性を変更することができる。すなわち、同じ舵角であれば、実際の操舵輪の切れ角が大きくなるようにステアリング特性を変更する。なお、アクセルペダルやステアリングハンドルの操作反力を低減することにより、その感度を高めるようにすることもできる。

内的な集中を向上させるために、スピーカＳ１２から車室内に向けてエンジン音、風切り音、ロードノイズ（タイヤ音）の少なくとも１つを強調して出力させるようにしてもよい。上記各音は、実際に発生している音をマイクで検出して、検出された実際の音を増幅してスピーカＳ１２から出力させることもでき、また各音の疑似音を強調した状態でスピーカＳ１２から出力させるようにしてもよい。前述した各種の内的な集中を向上させる制御は、任意の２以上のものを同時に実行することもでき、また上記以外の適宜の手法を採択し得る。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。図２に示す４種類の類型を行うために用いるパラメータとしては、図３に示すもののうち一部であってもよく、またステアリング操作状態等の適宜のパラメータをさらに含めることもできる。運転支援を終了するときは、徐々に終了させるのが好ましい（例えば運転支援が走行音の強調である場合に、強調度合いを徐々に低下させる）。フローチャートに示す各ステップあるいはステップ群は、コントローラＵの有する機能を示すもので、この機能を示す名称に手段あるいは部の文字を付して、コントローラＵの有する構成要件として把握することができる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、自動運転の解除をより安全に行う上で好ましいものとなる。

Ｕ：コントローラ
Ｄ２：データベース
Ｓ１：アクセルセンサ
Ｓ２：ブレーキセンサ
Ｓ３：舵角センサ
Ｓ４：車内カメラ（運転集中度合い、楽しさの感情検出等）
Ｓ５：車外カメラ（周囲状況検出）
Ｓ６：レーダ
Ｓ７：ナビゲーション装置
Ｓ８：マイク
Ｓ１１：ヘッドアップディスプレイ
Ｓ１２：スピーカ
Ｓ１３：オートクルーズ
Ｓ１４：パワーステアリング装置
Ｓ１５：スロットルアクチュエータ

Claims (7)

1. 自動運転を行うようにした車両における運転支援装置であって、
   運転者の運転に対する内的集中度合いを推定する内的集中度合い推定手段と、
   自動運転の解除を予測する解除予測手段と、
   前記解除予測手段によって自動運転が解除されることが予測されたときに、前記内的集中度合い推定手段により推定される運転に対する内的集中度合いが低いときは、運転者の運転にたいする内的集中を高めるための運転支援を行う運転支援手段と、
   を備えていることを特徴とする運転支援装置。
2. 請求項１において、
   前記運転支援手段は、運転操作に応じた車両の状態変化の感度を高める制御を行う、ことを特徴とする運転支援装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記運転支援手段は、走行して楽しいと感じる道路特徴を有する道路へ誘導するための案内を行う、ことを特徴とする運転支援装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
   前記運転支援手段は、模範となる運転操作の案内を行う、ことを特徴とする運転支援装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
   前記運転支援手段は、車室内における走行音を強調する制御を行う、ことを特徴とする運転支援装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、
   前記解除予測手段によって自動運転が解除されることが予測されたときに、前記内的集中度合い推定手段により推定される運転に対する内的集中度合いが高いときは、前記運転支援手段による運転支援を行うことなく、自動運転が解除される旨の報知を行った後に自動運転が解除される、ことを特徴とする運転支援装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、
   前記解除予測手段は、自動運転に必要な情報の入手精度に応じて自動運転が解除されることを予測する、ことを特徴とする運転支援装置。

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