JP4635747B2 - 車両用運転操作補助装置および車両用運転操作補助装置を備えた車両 - Google Patents
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Description
本発明による車両用運転操作補助方法は、自車両と自車両が走行する自車線との相対位置関係を検出し、相対位置関係に基づいて、自車両の自車線からの逸脱度合を表すリスクポテンシャルを算出し、リスクポテンシャルに基づいて、シートサイド部の移動量目標値を算出し、移動量目標値に基づいて、シートサイド部を移動するための駆動力目標値を算出し、駆動力目標値に従って駆動力を発生して前記シートサイド部を移動し、シートサイド部の移動量を検出し、駆動力目標値とシートサイド部の移動量との関係(以降、制御環境と呼ぶ)を推定し、推定した制御環境から、着座者の体格を推定し、リスクポテンシャルに加えて、着座者の体格の推定結果に基づいて、移動量目標値を算出する。
本発明による車両は、自車両と自車両が走行する自車線との相対位置関係を検出する走行状況検出手段と、走行状況検出手段の検出結果に基づいて、自車両の自車線からの逸脱度合を表すリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルに基づいて、シートサイド部の移動量目標値を算出する目標移動量算出手段と、目標移動量算出手段で算出される移動量目標値に基づいて、シートサイド部を移動するための駆動力目標値を算出する目標駆動力算出手段と、目標駆動力算出手段で算出される駆動力目標値に従って駆動力を発生し、シートサイド部を移動するシートサイド駆動手段と、シートサイド部の移動量を検出するシートサイド移動量検出手段と、駆動力目標値と、シートサイド移動量検出手段で検出されるシートサイド部の移動量との関係を推定する制御環境推定手段と、制御環境推定手段の推定結果から、着座者の体格を推定する体格推定手段とを備え、目標移動量算出手段は、リスクポテンシャルに加えて、体格推定手段の推定結果に基づいて、移動量目標値を算出する車両用運転操作補助装置を備える。
本発明の第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置1の構成を示すシステム図であり、図2は、車両用運転操作補助装置1を搭載した車両の構成図である。図3(a)(b)はこの車両に搭載される運転席シート71の構成図である。
前方カメラ10は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のCCDカメラ、またはCMOSカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、コントローラ50へと出力する。前方カメラ10による検知領域は車両の前後方向中心線に対して水平方向に±30deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が画像として取り込まれる。
m={n・Σ(I・Y)−ΣI・ΣY}/{n・Σ(I^2)−(ΣI)^2} ・・・(式1)
b={ΣY・Σ(I^2)−ΣI・Σ(I・Y)}/{n・Σ(I^2)−(ΣI)^2} ・・・(式2)
制御環境特徴量P1,P2は、以下の(式3)(式4)で求められる。
P1=b ・・・(式3)
P2=1/m ・・・(式4)
Dw=1/P1 ・・・(式5)
Df=P2 ・・・(式6)
横幅係数Dwは、運転者の横幅が大きいほど大きな値を示し、肥満度係数Dfは、運転者の肥満度が大きいほど大きな値を示す。
x≧0(自車両が車線右側領域)のとき
RP_R=a・x
RP_L=0 ・・・(式7)
x<0(自車両が車線左側領域)のとき
RP_R=0
RP_L=−a・x ・・・(式8)
ここで、aは予め適切に定めた定数である。
Ttarget=Tinit+K1・RP^{K2・(1−Df/Df0)} ・・・(式9)
初期値Tinitは、以下の(式10)で表される。
Tinit=K3・(Df0−Df) ・・・(式10)
ここで、Df0,K1,K2,K3は、予め適切に設定された所定値である。
Ytarget=P1+Ttarget/(Ki・P2) (式11)
ここで、Kiは、上述したモータ発生トルクTmと入力電流Iとの比例定数である。
Iff=P2・(Ytarget−P1)/Ki ・・・(式12)
ただし、Iff≧0とする。なお、テストパターン入力前には、制御環境特徴量P1,P2として所定値P10,P20を用いる。
Ifb=−Kp(P1,P2)・(Y−Ytarget) ・・・(式13)
ここで、Kpは、予め設定されたマップから制御環境特徴量P1,P2によって最適なゲインが定められる制御定数であり、制御環境特徴量P1,P2に応じて変化する。
I=Iff+Ifb ・・・(式14)
続くステップS115では、ステップS114で算出した駆動電流Iを電流制御装置60を介してサイドサポート駆動機構70へ出力し、モータユニット711,712を駆動する。これにより、今回の処理を終了する。
(1)車両用運転操作補助装置1のコントローラ50は、自車両と自車両が走行する自車線との相対位置関係を検出し、その検出結果に基づいて、自車両の自車線からの逸脱度合を表す自車両のリスクポテンシャルRPを算出し、リスクポテンシャルRPに基づいてシートサイド部73a,73bの移動量目標値(目標角度Ytarget)を算出する。コントローラ50は、移動量目標値Ytargetに基づいてシートサイド部73a,73bを移動するための駆動力目標値(駆動電流I)を算出し、サイドサポート駆動機構70は駆動力目標値Iに従って駆動力を発生し、シートサイド部73a,73bを移動する。さらに、シートサイド部73a,73bの移動量(サイドサポート角度Y)を検出し、駆動力目標値Iとシートサイド部73a,73bの移動量Yとの関係(制御環境)を推定し、その推定結果から、着座者の体格を推定する。コントローラ50は、リスクポテンシャルRPに加えて、体格推定結果に基づいて、移動量目標値Ytargetを算出する。これにより、シートを移動して運転者に押し付けることによるシートからの圧力情報として自車両のリスクポテンシャルRPを運転者に伝達する際に、運転者の体格を考慮して適切な情報伝達を行うことが可能となる。さらに、駆動力目標値Iとシートサイド部73a,73bの移動量Yとの関係に基づいて着座者の体格を推定するので、体格推定のために高価な圧力センサ等のセンサ類を設ける必要がなく、安価なシステムとすることができる。
(2)シートサイド部73a,73bは、運転席シート71の左右両側に設けられて着座者に押し付けるように移動され、シートサイド部73a、73bの移動量として運転席シート71に対するシートサイド部73a,73bの角度Yを検出する。また、シートサイド部73a,73bを移動するシートサイド駆動手段として、シートサイド部73a,73bを駆動するモータと、モータに入力する電流を制御する電流制御装置60を用いる。これにより、自車両の左右方向のリスクの大きさを、運転者の左右両側からそれぞれ直感的に知らせることができる。また、サイドサポート73a,73b調整用の既存のシステムを利用して情報伝達を行うことができる。
(3)コントローラ50の制御環境推定部50bは、制御環境を推定するために設定された所定量だけシートサイド部73a,73bを移動させるときの、駆動力目標値Iおよびシートサイド部移動量Yに基づいて、制御環境を推定する。具体的には、予め設定されたテストパターンを発生しているときのモータ入力電流Iおよびサイドサポート角度Yに基づいて制御環境特徴量P1,P2を算出する。これにより、テストパターンの発生により個々の運転者に対するモータ入力電流Iとサイドサポート角度Yとの関係を把握し、圧力センサ等のセンサ類を用いることなく運転者の体格を推定することが可能となる。
(4)角度制御部50eは、移動量目標値Ytargetに加えて、制御環境推定結果P1,P2に基づいて駆動力目標値Iを算出する。これにより、角度制御部50eにおいて、制御環境の変動に対して最適な制御定数を用いて駆動力目標値Iを算出することができるため、着座者の体格によらず、目標とする移動量Ytargetに追従することが可能となる。
(5)体格推定部50cは、制御環境推定結果に基づいて、少なくとも着座者の肥満度Dfを推定し、目標角度算出部50dは、リスクポテンシャルRPが大きくなるほどシートサイド部73a,73bから着座者に与える押圧力が大きくなるように、かつ肥満度が大きいほど、RPが大きくなるにつれてリスクポテンシャルRPの変化に対する押圧力の変化量が大きくなるように、移動量目標値Ytargetを算出する。具体的には、図9に示すようなリスクポテンシャルRPと目標伝達トルクTtargetを実現するようなサイドサポート73a,73bの目標角度Ytargetを算出する。図9に示すように、リスクポテンシャルRPを高リスク領域と低リスク領域とに分割した場合に、高リスク領域では肥満度が大きくなるほどリスクポテンシャルRPに対する押圧力の変化量が大きくなるように設定する。これにより、肥満度が大きく圧力刺激に対する感度が低い場合でも、適切な情報伝達を行うことが可能となる。
(6)体格推定部50cは、制御環境推定結果に基づいて、少なくとも着座者の横幅Dwを推定し、目標角度算出部50dは、リスクポテンシャルRPが大きくなるほどシートサイド部73a,73bから着座者に与える押圧力が大きくなるように、かつ横幅が小さいほどリスクポテンシャルRPが略0のときの押圧力が大きくなるように、移動量目標値Ytargetを算出する。具体的には、図9に示すようなリスクポテンシャルRPと目標伝達トルクTtargetを実現するようなサイドサポート73a,73bの目標角度Ytargetを算出する。図9に示すように、リスクポテンシャルRP=0のときの初期値Tinitは、肥満度が小さく、横幅が小さいほど大きくなるように設定される。着座者の横幅が小さい場合は着座姿勢の揺動によって運転者が感じることができる触覚刺激が変動するため、サイドサポート73a,73bにより着座者を適度に拘束し、着座姿勢を安定させて適切な情報伝達を行えるようにする。
以下に、本発明の第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。図10に、第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置2の構成を示す。図10において、図1および図2に示した第1の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
コントローラ51は、自車両が車線変更を行うことが検出された場合に、車線変更中の駆動力目標値Iおよびシートサイド部73a,73bの移動量Yに基づいて、制御環境を推定する。具体的には、車線変更中に駆動電流Iおよびサイドサポート角度Yのデータを蓄積し、自車両がレーンマーカをまたいだときに所定量のデータが蓄積されている場合は、蓄積したデータに基づいて、制御環境特徴量P1,P2を算出する。これにより、メインスイッチ30が操作された後にテストパターンを発生させる必要がないので、着座者はテストパターン発生の間、待たなくてよい。また、車線変更を行うたびに制御環境特徴量P1,P2が更新されるので、常に最新の情報に基づいて運転者の体格を推定することができる。
以下に、本発明の第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置3の基本構成は、図1に示した第1の実施の形態と同様である。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。上述した第1及び第2の実施の形態ではメインスイッチ30のオン操作後、または車線変更時等、ある条件を満たす場合に制御環境特徴量P1,P2を算出した。第3の実施の形態では、逐次、制御環境特徴量P1,P2を算出する。
Y=θ1・I+θ2 ・・・(式15)
ここで、θ1、θ2は(式15)の近似式におけるパラメータである。これらのパラメータθ1、θ2は、以下の(式16)により、駆動電流Iとサイドサポート角度Yから逐次更新される。パラメータθ1、θ2の初期値は、それぞれθ10、θ20として予め適切に設定しておく。
ε=−K5・{(θ1・I+θ2)−Y} ・・・(式16)
θ1→θ1+ε・θ1
θ2→θ2+ε・θ2
ここで、K5は予め適切に設定された定数である。
P1=θ2 ・・・(式17)
P2=1/θ1 ・・・(式18)
続くステップS309では、ステップS308で算出した制御環境特徴量P1,P2を用いて、運転者の体格特徴量Dw,Dfを算出する。これにより、今回の処理を終了する。
以下に、本発明の第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置3の基本構成は、図1に示した第1の実施の形態と同様である。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
mL={nL・Σ(I・Y)−ΣI・ΣY}/{nL・Σ(I^2)−(ΣI)^2} ・・・(式19)
bL={ΣY・Σ(I^2)−ΣI・Σ(I・Y)}/{nL・Σ(I^2)−(ΣI)^2} ・・・(式20)
小変位領域における制御環境特徴量P1L,P2Lは、以下の(式21)(式22)で求められる。
P1L=bL ・・・(式21)
P2L=1/mL ・・・(式22)
mH={nH・Σ(I・Y)−ΣI・ΣY}/{nH・Σ(I^2)−(ΣI)^2} ・・・(式23)
bH={ΣY・Σ(I^2)−ΣI・Σ(I・Y)}/{nH・Σ(I^2)−(ΣI)^2} ・・・(式24)
大変位領域における制御環境特徴量P1H,P2Hは、以下の(式25)(式26)で求められる。
P1H=bH ・・・(式25)
P2H=1/mH ・・・(式26)
Dw=P2L ・・・(式27)
Df=P2L/P1L ・・・(式28)
Ytarget≦Y0のとき(小変位領域)
Iff=P2L・(Ytarget−P1L)/Ki ・・・(式29)
Ytarget>Y0のとき(大変位領域)
Iff=P2H・(Ytarget−P1H)/Ki ・・・(式30)
ただし、Iff≧0であり、しきい値Y0は、以下の(式31)で表される。
Y0=(P1L・P2L−P1H・P2H)/(P2L−P2H) ・・・(式31)
なお、テストパターン入力前には、制御環境特徴量P1L,P2L,P1H、P2Hとして所定値P10L,P20L,P10H,P20Hを用いる。
以上説明したような手法を用いても、上述した第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
30:メインスイッチ 50,51:コントローラ
60:電流制御装置 70:サイドサポート駆動機構
50a:リスクポテンシャル算出部 50b:制御環境推定部50b
50c:体格推定部 50d:目標角度算出部
50e:角度制御部 50f:車線変更判定部
Claims (9)
- 自車両と自車両が走行する自車線との相対位置関係を検出する走行状況検出手段と、
前記走行状況検出手段の検出結果に基づいて、自車両の前記自車線からの逸脱度合を表すリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルに基づいて、シートサイド部の移動量目標値を算出する目標移動量算出手段と、
前記目標移動量算出手段で算出される前記移動量目標値に基づいて、前記シートサイド部を移動するための駆動力目標値を算出する目標駆動力算出手段と、
前記目標駆動力算出手段で算出される前記駆動力目標値に従って駆動力を発生し、前記シートサイド部を移動するシートサイド駆動手段と、
前記シートサイド部の移動量を検出するシートサイド移動量検出手段と、
前記駆動力目標値と、前記シートサイド移動量検出手段で検出される前記シートサイド部の前記移動量との関係(以降、制御環境と呼ぶ)を推定する制御環境推定手段と、
前記制御環境推定手段の推定結果から、着座者の体格を推定する体格推定手段とを備え、
前記目標移動量算出手段は、前記リスクポテンシャルに加えて、前記体格推定手段の推定結果に基づいて、前記移動量目標値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記シートサイド部は、運転席シートの左右両側に設けられて前記着座者に押し付けるように移動され、
前記移動量検出手段は、前記移動量として、前記運転席シートに対する前記シートサイド部の角度を検出し、
前記シートサイド駆動手段は、前記シートサイド部を駆動するモータと、前記モータに入力する電流を制御する電流制御装置とを備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記制御環境推定手段は、前記制御環境を推定するために設定された所定量だけ前記シートサイド部を移動させるときの、前記駆動力目標値および前記シートサイド部の前記移動量に基づいて、前記制御環境を推定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記自車両の車線変更を検出する車線変更検出手段をさらに備え、
前記制御環境推定手段は、前記車線変更検出手段で前記自車両が車線変更を行うことが検出された場合に、車線変更中の前記駆動力目標値および前記シートサイド部の前記移動量に基づいて、前記制御環境を推定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記目標駆動力算出手段は、前記移動量目標値に加えて、前記制御環境推定手段の推定結果に基づいて、前記駆動力目標値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記体格推定手段は、前記制御環境推定手段の推定結果に基づいて、少なくとも前記着座者の肥満度を推定し、
前記目標移動量算出手段は、前記リスクポテンシャルが大きくなるほど前記シートサイド部から前記着座者に与える押圧力が大きくなるように、かつ前記肥満度が大きいほど、前記リスクポテンシャルが大きくなるにつれて前記リスクポテンシャルの変化に対する前記押圧力の変化量が大きくなるように、前記移動量目標値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記体格推定手段は、前記制御環境推定手段の推定結果に基づいて、少なくとも前記着座者の横幅を推定し、
前記目標移動量算出手段は、前記リスクポテンシャルが大きくなるほど前記シートサイド部から前記着座者に与える押圧力が大きくなるように、かつ前記横幅が小さいほど前記リスクポテンシャルが略0のときの前記押圧力が大きくなるように、前記移動量目標値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 自車両と自車両が走行する自車線との相対位置関係を検出し、
前記相対位置関係に基づいて、自車両の前記自車線からの逸脱度合を表すリスクポテンシャルを算出し、
前記リスクポテンシャルに基づいて、シートサイド部の移動量目標値を算出し、
前記移動量目標値に基づいて、前記シートサイド部を移動するための駆動力目標値を算出し、
前記駆動力目標値に従って駆動力を発生して前記シートサイド部を移動し、
前記シートサイド部の移動量を検出し、
前記駆動力目標値と前記シートサイド部の前記移動量との関係(以降、制御環境と呼ぶ)を推定し、
推定した制御環境から、着座者の体格を推定し、
前記リスクポテンシャルに加えて、前記着座者の体格の推定結果に基づいて、前記移動量目標値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助方法。 - 自車両と自車両が走行する自車線との相対位置関係を検出する走行状況検出手段と、
前記走行状況検出手段の検出結果に基づいて、自車両の前記自車線からの逸脱度合を表すリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルに基づいて、シートサイド部の移動量目標値を算出する目標移動量算出手段と、
前記目標移動量算出手段で算出される前記移動量目標値に基づいて、前記シートサイド部を移動するための駆動力目標値を算出する目標駆動力算出手段と、
前記目標駆動力算出手段で算出される前記駆動力目標値に従って駆動力を発生し、前記シートサイド部を移動するシートサイド駆動手段と、
前記シートサイド部の移動量を検出するシートサイド移動量検出手段と、
前記駆動力目標値と、前記シートサイド移動量検出手段で検出される前記シートサイド部の前記移動量との関係を推定する制御環境推定手段と、
前記制御環境推定手段の推定結果から、着座者の体格を推定する体格推定手段とを備え、
前記目標移動量算出手段は、前記リスクポテンシャルに加えて、前記体格推定手段の推定結果に基づいて、前記移動量目標値を算出する車両用運転操作補助装置を備えることを特徴とする車両。
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