JP6418500B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、
アイドリングストップ状態からブレーキを解除するとエンジンが始動する車両に装備し、
ドライバが運転中に居眠り状態に陥った際、前記ドライバを覚醒させる車両の運転支援装置に関する。

［１］特許文献１の技術
従来、特許文献１に開示されているように、ドライバの居眠りを検出した場合に、走行中の車両のスロツトルバルブ、イグナイタ、サスペンジョン、インジェクタ、吸気バルブ、自動変速機、休止気筒等を制御して走行状態に異変を発生させる技術があった。
しかしながら、この技術によれば、車両の走行状態に異変を発生させるために、道路状況、天候、周囲の車両等において予期せぬ状況が起きた場合に対応できなかった。
［２］ 特許文献２の技術
ドライバの覚醒度低下や意識低下は、走行時よりも信号待ちや渋滞停止時といった非運転操作時のほうが強くなる。近年、車両停止時にエンジンを強制的に停止させて発進時にエンジンを再始動させるアイドリングストップ機能を有する車両が増えている。このような車両においては、車両が停止した際にエンジンの回転を停止することにより車室内の振動や騒音が無くなる。そのために、通常のアイドリング状態の車両に比べて車室内が静かな環境となり、ドライバの眠気度合いがさらに強くなってしまうという課題がある。
特許文献２に開示されているように、ドライバの意識が低下している状態では、エンジンの再始動を禁止する手法が提案されている。
しかしながら、エンジン停止が継続するだけでは、エンジン停止が継続していることにドライバが気付かないで車両が停止したままとなり、車両が周囲の交通の邪魔になる恐れがある。
［３］ 特許文献３の技術
特許文献３に開示されているように、後方から接近する車両のドライバの居眠り情報を車車間通信で取得し、エンジンの再始動タイミングを早める技術が提案されているが、この技術では、自車両のドライバを覚醒させることはできない。
［４］ 特許文献４の技術
特許文献４には、エンジン再始動時に空調装置から車室内に香りを送出する装置が開示されている。しかしながら、空調装置から車室内に香りを送出するだけでは、エンジンが再始動したということをドライバに意識させにくい。また、覚醒状態の異なるドライバに対して一律に空調装置を制御するだけでは、ドライバによっては煩わしさを感じたり、ドライバが慣れて覚醒効果が低減するといった問題が発生する。
［５］ その他に、ラジオの音量を上げる、空調装置の風量を上げる等の技術もあるが、窓を開けて運転している場合、効果が低減する。

特開２００５−１６２１７３号公報 特開２００４−１３７９７８号公報 特開２０１０−２５４２３９号公報 特開２０１３−２０３３５８号公報

本発明の目的は、
アイドリングストップ機能を有する車両において、覚醒度低下や意識低下が発生しているドライバを通常の状態に覚醒させることができ、しかも、道路状況、天候、周囲の車両等において予期せぬ状況が起きた場合にも対応でき、自車両が周囲の交通の邪魔になることを防止でき、ドライバの煩わしさを回避でき、ドライバの慣れによる覚醒効果の低減を回避できる車両の運転支援装置を提供する点にある。

本発明の特徴は、
アイドリングストップ状態からブレーキを解除するとエンジンが始動する車両に装備し、
ドライバが運転中に居眠り状態に陥った際、前記ドライバを覚醒させる車両の運転支援装置であって、
前記ドライバの顔を撮影する車載カメラと、
前記車載カメラが撮影した前記ドライバの顔画像に基づいて、前記ドライバが意識低下状態にあるか否かを判定する意識状態判定部とを備え、
前記ドライバが意識低下状態にあると前記意識状態判定部が判定すると、前記ドライバがアクセルを踏み込んだ祭に、予め設定した第１の遅れ体感時間が経過してから前記エンジンが始動するように構成するか、及び／又は、予め設定した第２の遅れ体感時間が経過してから前記車両が動き始めるように構成することで、前記車両の発進を遅れさせて、前記ドライバに前記意識低下状態にあることを知らせる点にある。（請求項１）

上記の構成により、車載カメラがドライバの顔を撮影する。そして、車載カメラが撮影したドライバの顔画像に基づいて、ドライバが意識低下状態にあるか否かを意識状態判定部が判定する。ドライバが意識低下状態にあると意識状態判定部が判定すると、ドライバがアクセルを踏み込んだ際に車両の発進を遅れさせて、ドライバに意識低下状態にあることを知らせる。
これにより、覚醒度低下や意識低下が発生しているドライバを通常の状態に覚醒させることができる。しかも、道路状況、天候、周囲の車両等において予期せぬ状況が起きた場合にも対応でき、自車両が周囲の交通の邪魔になることを防止でき、ドライバの煩わしさ回避でき、ドライバの慣れによる覚醒効果の低減を回避することができる。（請求項１）

本発明において、
後続車両、及び、前記後続車両の車速を検出する後続車両検出部を備え、
前記後続車両検出部が前記後続車両を検出し、かつ、前記後続車両の所定値未満の車速を検出した場合に、前記車両の発進を遅れさせることを特徴とすると、次の作用を奏することができる。（請求項２）

前記後続車両検出部が前記後続車両を検出し、かつ、前記後続車両の所定値未満の車速を検出した場合に、前記車両の発進を遅れさせるから、後続車両が自車両に追突することを防止することができる。（請求項２）

本発明において、
後続車両、及び、前記後続車両との車間距離を検出する後続車両検出部を備え、
前記後続車両検出部が前記後続車両を検出し、かつ、所定値以上の前記車間距離を検出した場合に、前記車両の発進を遅れさせることを特徴とすると、次の作用を奏することができる。（請求項３）

前記後続車両検出部が前記後続車両を検出し、かつ、所定値以上の前記車間距離を検出した場合に、前記車両の発進を遅れさせるから、後続車両が自車両に追突することを防止することができる。（請求項３）

本発明において、
前記車両の発進を遅れさせていることを前記車両の後部の表示手段により表示して後続車両に知らせると、次の作用を奏することができる。（請求項４）

後続車両を含めた周囲の車両の安全を確保することができる。（請求項４）

本発明において、
前記車両の発進を遅れさせていることを車車間通信により後続車両に知らせると、次の作用を奏することができる。（請求項５）

後続車両を含めた周囲の車両の安全を確保することができる。（請求項５）

本発明によれば、
アイドリングストップ機能を有する車両において、覚醒度低下や意識低下が発生しているドライバを通常の状態に覚醒させることができ、しかも、道路状況、天候、周囲の車両等において予期せぬ状況が起きた場合にも対応でき、自車両が周囲の交通の邪魔になることを防止でき、ドライバの煩わしさ回避でき、ドライバの慣れによる覚醒効果の低減を回避できる車両の運転支援装置を提供することができた。

車両の運転支援装置の構成を示すシステム構成図 車両の運転支援装置の動作のフローチャート （ａ）は、ドライバが通常状態にある場合のタイミングチャート、（ｂ）は、ドライバが意識低下状態にある場合のタイミングチャート

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、アイドリングストップ状態からブレーキを解除するとエンジンが始動する車両（自動車）に運転支援装置５０を装備してある。運転支援装置５０は、ドライバの顔を撮影する車載カメラ９と、車載カメラ９が撮影したドライバの顔画像に基づいて、ドライバが意識低下状態にあるか否かを判定する意識状態判定部４と、演算処理を行う演算処理部８とを備えている。

前記運転支援装置５０は、ドライバが意識低下状態にあると意識状態判定部４が判定すると、ドライバがアクセルを踏み込んだ際に車両の発進を遅れさせて、ドライバに前記意識低下状態にあることを知らせる。つまり、ドライバが運転中に居眠り状態に陥った際に運転支援装置５０がドライバを覚醒させる。

車載カメラ９は車両のコラムカバーに設けられている。車載カメラ９がダッシュボードやメーターパネル内、ルームミラー内、天井内に設けられていてもよい。

前記意識状態判定部４は、車載カメラ９が撮影したドライバの顔画像から瞼の開度、瞬きの時間や頻度を検出し、これらの情報からドライバの覚醒度を、通常状態、または、意識低下状態とレベル判定する。

前記運転支援装置５０は、さらに後続車両検出部３を備えている。この後続車両検出部３は、後続車両を検出するとともに、後続車両の車速、後続車両との車間距離を検出する。そして、後続車両検出部３が、後続車両と、後続車両の所定値未満の車速と、所定値以上の前記車間距離とを検出した場合に、運転支援装置５０が車両の発進を遅れさせる。また、運転支援装置５０は、車両の発進を遅れさせていることを車両の後部のバックランプ（表示手段に相当）により後続車両に知らせる。

［車両の再発進時の制御］
車両の再発進時の制御について、次の［１］，［２］において簡単に説明し、その後に、より詳しく説明する。
［１］ ドライバが通常状態の場合
自車両をアイドリングストップ状態から再発進させるために、ドライバがブレーキペダルの踏み込みを緩めた場合に、ブレーキコントローラ１３、エンジン始動制御部５、エンジンコントローラ１２等により、通常のタイミングでエンジンを再始動させる。その後、ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ場合に、車両発進制御部６、エンジンコントローラ１２等により、通常のタイミングでエンジン回転数の制御、又は燃料噴射量の制御を行って自車両を発進させる。

［２］ ドライバが意識低下状態の場合
自車両をアイドリングストップ状態から再発進させるために、ドライバがブレーキペダルの踏み込みを解放した時点では、ブレーキコントローラ１３、エンジン始動制御部５、エンジンコントローラ１２等により、エンジンを再始動させない。そして、アクセルペダルを踏み込んだ後に、エンジン始動制御部５、車両発進制御部６、エンジンコントローラ１２等により、通常よりも遅いタイミングでエンジンを再始動させるとともに、通常よりも遅いタイミングでエンジン回転数の制御または燃料噴射量の制御を行って自車両の発進を遅らせる。

以下、図１，図２に基づいて、上記の制御を詳しく説明する。
（ステップ１０１（Ｓ１０１）、以下（ ）内は省略する）
車両側から車速、舵角、方向指示器、アクセル開度、ブレーキスイッチ、エンジン回転数、燃料噴射量等の車両情報１０を取得して車両情報記録部１で記録する。

（ステップ１０２）
車体後部に設けたソナー、カメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ１１等のセンサの情報を取得し、後続車両検出部３で、後続車両の有無、自車から後続車両までの車間距離、後続車両の移動速度を検出する。

（ステップ１０３）
車載カメラ９で撮影した運転中のドライバの顔画像をフレーム毎にカメラ画像記録部２で記録する。

（ステップ１０４）
意識状態判定部４において、ドライバの顔画像から瞼開度を検出する。瞼開度を検出するためには、前処理として画像内における顔領域の検出、顔領域における眼領域の特定、上瞼と下瞼の検出といった一連の処理を行う。上瞼と下瞼の間隔を瞼開度として検出する。瞼開度としては、左右それぞれで算出した値の平均値としても良いし、大きい値または小さい値を採用しても良い。瞼開度の過去フレ−ムの時系列変化から、瞬きの時間、瞬きの頻度等を算出する。

（ステップ１０５）
ドライバの瞼開度、瞬き時間、瞬きの頻度等の情報から意識状態判定部４でドライバの意識状態を判定する。例えば、瞼の開度（上瞼と下瞼の間隔）が５０％以上ならば通常状態、５０％未満ならば意識低下状態とする。また、例えば、瞬きの開始から終了までの時間が、通常状態における時間よりも１．０ｓｅｃ以上遅ければ意識低下状態としてもよい。さらに、例えば、過去一定期間（例えば６０ｓｅｃ）における瞬きの回数が通常時よりも減少又は増加した場合（例えば５０％）を意識低下状態としてもよい。

（ステップ１０６）
自車両がアイドリングストップで停止している状況において、ドライバがブレーキペダルを踏み込んでいるかどうかを判定する。ブレーキペダルの踏み込み量を検知するセンサの値をしきい値判定するか、又は、ブレーキの油圧を計測するセンサの値をしきい値判定する。ドライバがブレーキを踏み込んでいると判定した場合は、ループ処理の先頭に戻り次のフレーム処理を待つ。ドライバがブレーキの踏み込みを緩めたと判定した場合は、次のステップを実行する。

（ステップ１０７）
意識状態判定部４でドライバの状態を判定する。意識状態判定部４がドライバの状態を通常状態と判定した場合は、通常時のタイミングでエンジンを再始動させる。意識状態判定部４がドライバの状態を意識低下状態と判定した場合は、ドライバを意識低下状態から通常状態に回復させるための意識回復処理を実行する。

（ステップ１０８）
後続車両検出部３が、後続車両が存在するかどうかを判定する。後続車両が存在しない場合は、後続車両に対する手当が不要であるため、ステップ１１３に移る。後続車両が存在する場合は、後続車両に対する手当を実行するため、次のステップに移る。

（ステップ１０９）
後続車両の車速をしきい値判定する。後続車両の車速がしきい値以上（例えば、時速５Ｋｍ以上）ならば、追突の危険が高まるため意識回復処理を行わずに、通常時のタイミングでエンジンを再始動させる処理（ステップ１１５）に移る。このとき、しきい値とする車速は、すぐに停止が可能な徐行運転車速である時速５Ｋｍ〜１０Ｋｍとする。後続車両の車速がしきい値未満ならば、次の処理に移る。

（ステップ１１０）
後続車両までの距離（車間距離）をしきい値判定する。後続車両が自車両に接近している場合、すなわち、自車両から後続車両までの距離が一定の距離以内（例えば３ｍ以内）ならば、追突の危険が高まるため意識回復処理を行わずに、通常時のタイミングでエンジンを再始動させる処理（ステップ１１５）に移る。このとき、しきい値とする距離は、徐行運転車速である時速５Ｋｍ〜１０Ｋｍのうち高いほうの時速１０Ｋｍ（秒速２．７８ｍ）における１秒あたりの移動距離３ｍとする。後続車両が自車両から一定の距離以上離れている場合は、次の処理に移る。

（ステップ１１１）
後続車両が存在していて、かつ、後続車両の車速および距離の条件が成立している場合に意識回復処理を実行する。その際に、後続車両を含めた周囲の車両の安全を確保するため、自車両のバックランプを強制的に点灯または点滅させるようランプコントローラ１４に信号を送信する。ランプコントローラ１４は、意識回復処理が実行されている間、バックランプを点灯または点滅するよう制御する。通常と異なる制御を実行することにより、自車両の発進が遅れることを後続車両に知らせる。

（ステップ１１２）
後続車両が車車間通信装置１６を搭載している場合には、車車間通信部７により、自車両から後続車両に対して意識回復処理を実行することを知らせる。後続車両は、前方の停止車両がすぐには発進しないことを事前に察知して、自車（前記後続車両）を急発進させないよう制御する。
その際に、車車間通信により後続車両に対して、前方車両に警音器を鳴らしたり前照灯を点滅させるよう依頼するための信号を送信することもできる。後続車両が車車間通信機能を搭載している車両の場合には、信号を受信した後、警音器を鳴らすか、前照灯を点滅させる制御を実行する。後続車両が警音器を鳴らしたり、前照灯を点滅させたりすることにより、ドライバに自車両の発進が遅れていることを自覚させることができる。また、意識低下状態を通常状態に戻す効果（意識回復効果）をより強く得ることができる。

（ステップ１１３）
ドライバの意識回復処理を実行し、通常より遅いタイミングでエンジンを始動させる。

（ステップ１１４）
ドライバがブレーキペダルの踏み込みを解放した後にアクセルペダルを踏み込んだ場合に、アクセルペダルの踏み込み量をセンサで計測し、通常よりも遅いタイミングでエンジンを再始動させるとともに、通常よりも遅いタイミングでエンジン回転数の制御または燃料噴射量の制御を行って自車両を発進させる。

図３（ａ），図３（ｂ）に、自車両の再発進時のタイミングチャートを示してある。
［通常状態（図３（ａ）参照）］
ドライバがブレーキペダルの踏力を弱め始めてからエンジン再始動のためのセルが回転し始めるまでの時間をΔＴａ１とする。この時間は、ブレーキペダルのストローク変化、ブレーキの油圧の変化などをセンサで検出し、その値をしきい値判定するため、車両毎に一意に決定される。一般的には、ΔＴａ１＝０．２ｓｅｃ程度である。
ドライバがアクセルペダルを踏み始めてから、実際に車両が動き始めるまでの発進遅れ時間をΔＴｂ１とする。この時間は、エンジンの回転数上昇のタイムラグ、トルクコンバータやＣＶ丁のタイムラグなど、車両毎に一意に決定される。一般的には、ΔＴｂ１＝０．５ｓｅｃ程度である。
一般に、セルモーターを回転させてエンジンが始動する時間は０．５ｓｅｃ程度である。また、ドライバがブレーキペダルの踏力を弱め始めてからブレーキペダルから足を離し、ブレーキペダルからアクセルペダルに足を移動させるまでの時間（ブレーキペダルの踏力を弱め始めてからアクセルペダルに足を移動させ終わるまでの時間）は１．０ｓｅｃ程度である。

［意識低下状態（図３（ｂ）参照）］
ドライバがブレーキペダルの踏力を弱め始めてからエンジン再始動のためのセルが回転し始めるまでの時間をΔＴａ２とする。ΔＴａ２は、以下の条件を満たすように設定する。つまり、ドライバがアクセルペダルを踏み始めても、エンジンはまだ始動していないような設定とする。

ΔＴａ２＋セル回転時間 ＞ ブレーキ解除時間＋ペダル間移動時間

遅れ体感時間＜１＞＝（ΔＴａ２＋セル回転時間）−（ブレーキ解除時間＋ペダル間移動時間）

例えば、セル回転時間を０．５ｓｅｃ、ブレーキ解除時間＋ペダル間移動時間を１．０ｓｅｃとし、さらに遅れ体感時間＜１＞が１．０ｓｅｃ以上とするためには、ΔＴａ２の値を１．５ｓｅｃを超える値とすればよい。

ドライバがアクセルペダルを踏み始めてから、実際に車両が動き始めるまでの遅れ体感時間＜２＞をΔＴｂ２とする。エンジンの回転数上昇のタイムラグ、トルクコンバータやＣＶＴの夕イムラグなどの車両毎に一意に決定される時間に加えて、さらに遅いタイミングで車両が動き始めるような設定とする。

これらの遅れにより、意識低下状態において、アクセルペダルを踏み始める際にエンジンが再始動していない（アイドリング状態になっていない）ことや、自車両が発進できないという驚愕感をドライバに直接的に与えることで、ドライバの覚醒を促す。

ドライバが眠気を感じているような意識低下状態における運転操作の反応時間は、通常状態に対して０．５ｓｅｃ〜１．０ｓｅｃ程度遅れることが知られている。このため、意識低下状態のドライバを覚醒させるためには、最低でも遅れ体感時間＜１＞又は遅れ体感時間＜２＞を１．０ｓｅｃ以上とすればよい。さらに、高齢ドライバの場合には若年ドライバに比べて通常状態における運転操作の反応時間が０．５ｓｅｃ〜１．０ｓｅｃ程度遅れることが知られている。このため、高齢ドライバの場合には遅れ体感時間＜１＞又は遅れ体感時間＜２＞を１．５ｓｅｃ〜２．０ｓｅｃ以上とすることが望ましい。

ドライバが高齢者かどうかを判定するために、入力スイッチを設けて、ドライバ自らスイッチを切り変える手段を設けても良い。もしくは、通常状態におけるエンジン始動タイミングからアクセルスイッチオンのタイミングまでの時間を事前に計測しておき、ドライバの過去の傾向をデフォルト時間として、デフォルト時間＋１．０ｓｅｃを自動的に設定するようにしても良い。

このとき、ドライバの意識低下の度合いに応じて、遅れ体感時間を変更するようにΔＴａ２またはΔＴｂ２を設定するようにしてもよい。例えば意識低下の度合いが強い程、遅れ体感時間が長くなるようにΔＴａ２またはΔＴｂ２の値を設定する。

さらに、後続車両の有無に応じて、遅れ体感時間を変更するようにΔＴａ２またはΔＴｂ２を設定するようにしてもよい。

さらには、作動のたびに遅れ体感時間をランダムに変更するようにΔＴａ２またはΔＴｂ２を設定するようにしてもよい。

遅れ体感時間を与えるためのエンジン始動制御をする際に、通常状態でないタイミングによるエンジン始動制御が作動していることをドライバに告知しないと、ドライバが車両の故障や異常と混同する可能性がある。そこで、エンジン始動制御を実施中、及び、車両が走行を始めた後、又は、ブレーキペダルを再度踏んで車両が停止した際に、ドライバの覚醒度が低下して始動制御が作動したという情報をインジケータに表示する。つまり、情報提示１５（図１参照）を行う。

アクセルペダルを踏み込んだ後の一定時間後にエンジンが再始動するように制御する際に、アクセルペダルを踏み込んでいる状態でエンジンが始動することで自車両が急発進することを防止する。その手段として、アクセルペダルの踏み込み量に対して、エンジン回転数または燃料噴射量を一定時間かけて徐々に増加させるように制御する。

意識低下状態のドライバに違和感や驚愕感を与える手段として、エンジン再始動のタイミングを遅らせるような制御に加えて、アクセルペダルを一時的に固定するような機構を設けても良い。これにより、ドライバがアクセルペダルを踏み込もうとしたときに、アクセルペダルが動かないことで、ドライバにさらなる違和感や驚愕感を与えることができる。また、ドライバが驚愕感を受けたことによりアクセルペダルを急激に踏み込んでしまい自車両が急発進してしまうことを防止できる。

本発明によれば、ドライバが意識低下状態にあると意識状態判定部４が判定すると、ドライバがアクセルを踏み込んだ際に車両の発進を遅れさせて、ドライバに意識低下状態にあることを知らせるから、覚醒度低下や意識低下が発生しているドライバを通常の状態に覚醒させることができる。しかも、道路状況、天候、周囲の車両等において予期せぬ状況が起きた場合にも対応でき、自車両が周囲の交通の邪魔になることを防止でき、ドライバの煩わしさ回避でき、ドライバの慣れによる覚醒効果の低減を回避することができる。

３ 後続車両検出部
４ 意識状態判定部
９ 車載カメラ

Claims (5)

1. アイドリングストップ状態からブレーキを解除するとエンジンが始動する車両に装備し、
   ドライバが運転中に居眠り状態に陥った際、前記ドライバを覚醒させる車両の運転支援装置であって、
   前記ドライバの顔を撮影する車載カメラと、
   前記車載カメラが撮影した前記ドライバの顔画像に基づいて、前記ドライバが意識低下状態にあるか否かを判定する意識状態判定部とを備え、
   前記ドライバが意識低下状態にあると前記意識状態判定部が判定すると、前記ドライバがアクセルを踏み込んだ際に、予め設定した第１の遅れ体感時間が経過してから前記エンジンが始動するように構成するか、及び／又は、予め設定した第２の遅れ体感時間が経過してから前記車両が動き始めるように構成することで、前記車両の発進を遅れさせて、前記ドライバに前記意識低下状態にあることを知らせる車両の運転支援装置。
2. 後続車両、及び、前記後続車両の車速を検出する後続車両検出部を備え、
   前記後続車両検出部が前記後続車両を検出し、かつ、前記後続車両の所定値未満の車速を検出した場合に、前記車両の発進を遅れさせることを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
3. 後続車両、及び、前記後続車両との車間距離を検出する後続車両検出部を備え、
   前記後続車両検出部が前記後続車両を検出し、かつ、所定値以上の前記車間距離を検出した場合に、前記車両の発進を遅れさせることを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
4. 前記車両の発進を遅れさせていることを前記車両の後部の表示手段により表示して後続車両に知らせる請求項１〜３のいずれか一つに記載の車両の運転支援装置。
5. 前記車両の発進を遅れさせていることを車車間通信により後続車両に知らせる請求項１〜３のいずれか一つに記載の車両の運転支援装置。

Images