车辆控制装置的制作方法

1.本发明涉及车辆控制装置，特别是涉及用于驾驶辅助的车辆控制装置。


背景技术：

2.以往，开发出能够通过自动驾驶技术(或者，自主驾驶技术)行驶的车辆。在自动驾驶控制下，车辆自主地进行车辆操作来行驶(sae自动驾驶等级3以上)。即，驾驶员无需进行加速器、制动器、方向盘等车辆操作。自动驾驶技术对于具有通常的驾驶能力的驾驶员来说是有益的，特别是，对于驾驶能力降低的老年人、具有轻度认知功能障碍(mci)的人来说从行驶安全的观点出发是有益的。
3.另一方面，驾驶员有自己驾驶车辆这一欲求。然而，若根据交通环境等对驾驶员要求的要求驾驶能力、与驾驶员的当前驾驶能力不匹配，则驾驶员可能感到驾驶无聊、或反而感到有心理压力。因此，本技术人为了平衡要求驾驶能力与当前驾驶能力，提出了提供驾驶辅助或者驾驶负荷的车辆控制装置(例如参照专利文献1)。在该车辆控制装置中，驾驶员能够在要求驾驶能力与当前驾驶能力匹配的状态下驾驶车辆。由此，驾驶员能够与交通环境的难易度、当前驾驶能力的大小无关地、在享受且专注的状态下安全地驾驶。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本专利第6555649号


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题
8.在专利文献1所记载的技术中，在驾驶员的当前驾驶能力相对不足的情况下，提供必要的驾驶辅助，因此提高了车辆驾驶中的安全性。然而，在该技术中，驾驶员将不足的驾驶能力依赖于车辆，因此不能实现驾驶员的驾驶能力的维持以及提高。因此，在该技术中，不能延长驾驶员的安全驾驶寿命。
9.本发明为了解决上述这样的课题而完成，目的在于提供能够实现维持以及提高驾驶员的驾驶能力的车辆控制装置。
10.用于解决课题的手段
11.为了实现上述目的，本发明为一种车辆控制装置，通过使用了驾驶员的多个驾驶功能的车辆操作，对使用包含行车功能、停车功能以及转弯功能的多个行驶功能而行驶的车辆进行驾驶辅助控制，以使车辆根据车辆的周围的交通环境以及行驶环境而行驶，车辆控制装置的特征在于，执行以下处理：人机性能要求设定处理，设定车辆在交通环境以及行驶环境中行驶而要求的驾驶性能要求；驾驶性能判定处理，判定驾驶员所具有的多个驾驶功能各自的驾驶性能是否满足驾驶性能要求；不良功能确定处理，将驾驶员所具有的多个驾驶功能中的、具有不满足驾驶性能要求的驾驶性能的驾驶员的驾驶功能确定为不良功能；驾驶功能代替处理，以车辆代替执行所确定的不良功能的方式控制车辆；以及驾驶性能
辅助处理，向驾驶员提供信息，以使所确定的不良功能的驾驶性能接近驾驶性能要求的等级，通过执行驾驶功能代替处理以及/或者驾驶性能辅助处理，使驾驶员以及车辆发挥驾驶性能要求。
12.根据如此构成的本发明，在驾驶员的驾驶能力的一部分或者全部低的情况下，由车辆代替发挥低的驾驶能力的驾驶功能。由此，在本发明中，自动地进行人机系统中的驾驶员与车辆的功能分配，来补偿驾驶性能要求。如此，在本发明中，即使驾驶员的驾驶能力低，与不足的驾驶性能相应的驾驶功能也被车辆代替。因此，在本发明中，能够确保车辆行驶的安全性，并且驾驶员不放弃驾驶而能够延长驾驶寿命。此外，在本发明中，对于确定为不良功能的驾驶性能低的驾驶功能，进行基于驾驶性能辅助处理的训练。由此，在本实施方式中，驾驶员对于不良功能能够维持或者提高驾驶能力。
13.此外，在本发明中，优选的是驾驶性能辅助处理是针对不良功能向驾驶员报告驾驶员应当操作的车辆操作的处理。在如此构成的本发明中，驾驶员通过针对不良功能学习应当执行的车辆操作，从而能够维持或者提高驾驶功能。
14.此外，在本发明中，优选的是驾驶员的多个驾驶功能至少包含察觉交通环境以及行驶环境的察觉功能、判断在交通环境以及行驶环境中应当操作的车辆操作的判断功能、以及执行在交通环境以及行驶环境中应当操作的车辆操作的操作功能，在驾驶性能判定处理中，判定与察觉功能、判断功能以及操作功能相应的各驾驶性能是否分别满足驾驶性能要求。在如此构成的本发明中，通过驾驶性能判定处理，分别对于多个驾驶功能判定驾驶员是否具有规定的驾驶性能。由此，在本发明中，能够确定具有低的驾驶性能的不良功能。
15.此外，在本发明中，优选的是在驾驶性能辅助处理中，根据驾驶员的多个驾驶功能提供不同方式的信息。在如此构成的本发明中，能够根据不良功能的种类提供适当的辅助信息。
16.发明效果
17.根据本发明的车辆控制装置，能够实现驾驶员的驾驶能力的维持以及提高。
附图说明
18.图1是本发明的实施方式的车辆控制的说明图。
19.图2是本发明的实施方式的车辆控制装置的框图。
20.图3是表示本发明的实施方式的车辆控制装置的处理的流程的说明图。
21.图4是以往的人机系统的说明图。
22.图5是本发明的实施方式的人机系统的说明图。
23.图6是本发明的实施方式的驾驶辅助控制的流程图。
24.图7是本发明的实施方式的驾驶辅助控制的流程图。
25.图8是本发明的实施方式的延迟报告处理的流程图。
26.附图标记说明
27.1 车辆
28.10 控制器
29.20 车载装置
30.40 控制装置
31.50 信息报告装置
32.100 车辆控制装置
具体实施方式
33.以下，参照附图对本发明的实施方式的车辆控制装置进行说明。
34.首先，参照图1对本发明的实施方式的车辆控制装置所提供的车辆控制的概略进行说明。图1是车辆控制的说明图。
35.本实施方式的车辆控制装置100(参照图2)以驾驶员自主地进行车辆1的车辆操作为前提而构成。因此，车辆控制装置100根据驾驶员的状态，以适当的等级辅助车辆1的车辆操作。即，在本实施方式中，原则上，提供车辆1的驾驶辅助控制以弥补驾驶员想要执行的车辆操作与驾驶员能够执行的车辆操作之间的差异。例如，主要辅助驾驶员降低的驾驶功能。而且，车辆控制装置100构成为在规定时机自动地将车辆1切换为自动驾驶控制。
36.具体而言，车辆控制装置100在驾驶员具有通常的驾驶能力的情况下，仅在特定时机介入车辆操作，进行驾驶辅助控制(自动加速、自动制动、自动转向等)。特定时机例如为驾驶员的驾驶能力暂时降低时(例如疲劳、困倦)、行驶环境相对较难时(例如周围交通状况复杂、道路形状复杂、周围昏暗)。此外，车辆控制装置100在驾驶员(例如老年人、mci)的驾驶能力的一部分降低的情况下(例如操作方向盘的力量不足)，补足降低的驾驶能力。此外，车辆控制装置100进行驾驶辅助控制，以维持或恢复降低的驾驶能力，或者进一步提高驾驶能力。
37.另一方面，在检测出驾驶员的意识等级、驾驶能力急剧地或者在规定时间(几分钟～几十分钟)内降低的异常征兆的情况下(例如急性疾病的发病时、困倦等级较高时)，车辆控制装置100进行驾驶辅助控制以维持安全行驶。此外，在驾驶员的意识、驾驶能力丧失的异常时，为了规避事故发生，车辆控制装置100执行自动驾驶控制，并且进行向外部报告紧急情况的处理。
38.接下来，参照图2对本发明的实施方式的车辆控制装置的构成进行说明。图2是车辆控制装置的框图。如图2所示，车辆控制装置100主要具有ecu(electronic control unit)等控制器10、车载装置20、车辆控制系统40、以及信息报告装置50。
39.车载装置20包含车内相机21、车外相机22、雷达23、检测车辆1的举动的多个车辆举动传感器(车速传感器24、加速度传感器25、横摆角速度传感器26)以及检测驾驶员的操作的多个操作检测传感器(操舵角传感器27、操舵扭矩传感器28、加速器开度传感器29、制动器踩踏量传感器30)、定位装置31、导航装置32、以及信息通信装置33。
40.此外，车辆控制系统40包含与车辆的行车功能、停车功能、转弯功能分别对应的发动机控制系统41、制动器控制系统42、以及转向控制系统43。此外，信息报告装置50包含显示装置51、语音输出装置52、信息发送装置53、以及多个促动器54。
41.控制器10由具备处理器11、存储处理器11执行的各种程序以及数据的存储器12、以及输入输出装置等的计算机装置构成。控制器10构成为基于从车载装置20接收到的信号，向车辆控制系统40以及信息报告装置50输出用于进行车辆控制(驾驶辅助控制以及自动驾驶控制)的控制信号。
42.车内相机21拍摄车辆1的驾驶员并输出图像信息。控制器10基于该图像信息，特别
是对驾驶员的面部表情以及上半身的姿态进行辨别。
43.车外相机22拍摄车辆1的周围(典型的是车辆1的前方)并输出图像信息。控制器10基于该图像信息，确定车外的对象物及其位置。对象物至少包含交通参与者以及行驶路的边界。具体而言，对象物包含周围的移动体(车辆、行人等)、以及不移动的构造物(障碍物、停车车辆、行驶路、交通标线、停车线、交通信号、交通标志、十字路口等)。
44.雷达23测定存在于车辆1的周围(典型的是车辆1的前方)的对象物的位置以及速度。例如，雷达23能够使用毫米波雷达、激光雷达(lidar)、超声波传感器等。
45.车速传感器24检测车辆1的速度(车速)。加速度传感器25检测车辆1的加速度。横摆角速度传感器26检测在车辆1产生的横摆角速度。操舵角传感器27检测车辆1的方向盘43b的旋转角度(操舵角)。操舵扭矩传感器28检测伴随方向盘43b的转动的旋转扭矩。加速器开度传感器29检测加速器踏板41b的踩踏量。制动器踩踏量传感器30检测制动踏板42b的踩踏量。
46.定位装置31包含gps接收机以及/或者陀螺仪传感器，检测车辆1的位置(当前车辆位置信息)。导航装置32在内部储存有地图信息，能够对控制器10提供地图信息。控制器10能够基于地图信息以及当前车辆位置信息，计算至目的地的整体行驶路径(包含行驶车道、十字路口、交通信号等)。
47.信息通信装置33与外部的通信设备进行通信。信息通信装置33例如进行与其他车辆的车车间通信、与车外的通信装置的路车间通信，接收各种驾驶信息、交通信息(交通拥堵信息、限速信息等)，并向控制器10提供。
48.发动机控制系统41控制车辆1的发动机装置(内燃机、电动机等)的驱动力。控制器10基于来自加速器踏板41b的输入，向发动机控制装置41a发送控制信号，从而能够驱动发动机装置，使车辆1加速或者减速。
49.制动器控制系统42控制车辆1的制动器装置的驱动力。制动器控制系统42例如包含液压泵、阀单元等制动器促动器。控制器10基于来自制动踏板42b的输入，向制动器控制装置42a发送控制信号，从而能够驱动制动器装置，使车辆1减速。
50.转向控制系统43控制车辆1的转向装置的驱动力。转向控制系统43例如包含电动助力转向系统的电动机等。控制器10基于来自方向盘43b的输入，向转向控制装置43a发送控制信号，从而能够驱动转向装置，变更车辆1的行进方向。
51.显示装置51能够在显示区域可视地显示用于辅助驾驶员操作车辆的辅助信息(视觉信息)。具体而言，显示装置51为hud。显示区域相当于车辆1的前挡风玻璃整体或者一部分的大小，辅助信息显示于驾驶员的视场内。此外，也可以取代hud而使用液晶显示器。
52.语音输出装置52例如为扬声器，能够对驾驶员提供用于辅助车辆操作的辅助信息(听觉信息)。
53.信息发送装置53能够向外部的信息通信设备(例如驾驶员的便携信息终端)发送与驾驶辅助相关的信息。
54.促动器54由电动机、齿轮机构等构成。多个促动器54构成为使驾驶员驾驶车辆1时操作的多个操作部(例如加速器踏板41b、制动踏板42b、方向盘43b)无驾驶员的输入地向操作方向移动。控制器10向各促动器54输出控制信号，能够使对应的操作部执行希望的举动。
55.另外，本实施方式的车辆控制系统(例如发动机控制系统、制动器控制系统、转向
控制系统)以线控驱动方式工作，来自操作部的操作输入经由控制器10作为控制信号被发送，与操作部对应的驱动装置接收控制信号，并基于控制信号进行驱动。由此，控制器10能够与由促动器54控制的操作部的动作独立地，向驱动装置输出控制信号。
56.接下来，参照图3对本发明的实施方式的车辆控制装置的处理的流程进行说明。图3是表示车辆控制装置的处理的流程的说明图。具体而言，图3示出了控制器10通过处理来自车载装置20的输入信息从而使用车辆控制系统40以及信息报告装置50，提供各种车辆控制(驾驶辅助控制、自动驾驶控制)。
57.车辆控制的内容包含adas(高级驾驶辅助系统)、自动加速、自动制动、自动转向、自动车辆姿态稳定性控制、自动驾驶(等级3以上)、以及针对驾驶员驾驶能力的维持辅助处理以及提高辅助处理。adas至少包含针对跟随前车、防止与前车碰撞、防止脱离车道等的辅助功能(自动接近避让控制)。自动车辆姿态稳定性控制是用于使车辆1的姿态即车辆动态(俯仰、侧倾、偏航)稳定，防止侧滑、侧翻等的控制。
58.车载装置20持续向控制器10发送所取得的信息。控制器10基于所取得的信息，进行以下的计算或者评价。
59.控制器10基于来自车外相机22、雷达23、定位装置31、导航装置32(地图信息)等的输入信息，评价车辆1的周围的交通环境(交通环境评价)。具体而言，控制器10计算车辆1的周围的对象物(车辆、行人、边界线、护栏、停车线、交通标志等)的位置以及速度等。
60.此外，控制器10根据操舵角传感器27、操舵扭矩传感器28、制动器踩踏量传感器30、车内相机21等的信息，评价驾驶员的身体功能(身体功能评价)。具体而言，控制器10推断以适当的操作量以及操作速度对操作部进行操作、或视觉地捕捉车外的视觉刺激等的驾驶员的身体功能的等级。驾驶员是否以适当的操作量以及操作速度进行操作，通过驾驶员实际上经由操作部输入的操作量以及操作速度(转向角、转向角速度、制动踏板42b的踩踏量、踩踏速度或者制动器液压等)与在目标行驶路径上行驶的情况下的目标操作量以及操作速度之差来评价。目标行驶路径是基于驾驶请求(目的地等)使用交通环境评价、行驶环境评价、身体功能评价等结果，以车辆1安全且高效地行驶的方式运算的。
61.此外，控制器10基于来自车外相机22、车速传感器24、加速度传感器25、定位装置31等的信息，评价车辆1的周围的行驶环境(行驶环境评价)。具体而言，控制器10推断对车辆动态带来影响的物理量(例如行驶路的弯道半径、路面摩擦系数)。
62.此外，控制器10基于来自车速传感器24、加速度传感器25、横摆角速度传感器26等的信息，计算车辆1的当前的车辆动态(车辆动态计算)。车辆动态包含速度、加速度、横摆角速度、3轴旋转力矩(俯仰、偏航、侧倾)等。
63.此外，控制器10基于车内相机21的图像信息，判定驾驶员的清醒度(清醒度判定)。例如，根据驾驶员的眼睛以及/或者嘴巴的张开程度、驾驶员的上半身的位置或者姿态，来评价清醒度。清醒度例如能够以四阶段(清醒度零、低、中、高)进行评价。
64.此外，控制器10在交通环境评价以及行驶环境评价中，判定是否有预测风险。预测风险包含由交通环境引起的交通风险(例如车辆1与其他车辆碰撞)以及对车辆动态带来影响的行驶环境引起的行驶风险(例如在弯道上旋转)。而且，控制器10基于车载装置20以及车内相机21等的信息评价驾驶员对于该预测风险所进行的风险规避行为(风险规避行为评价)。
65.风险包含车辆1碰撞那样的车辆事故、车辆1的姿态稳定性丧失或者降低的状态(旋转、侧翻等)。成为产生风险的原因的风险对象包含交通参与者(其他车辆、行人等)、护栏、边界线、交通信号(红灯信号)、停车线等。而且，风险对象包含行驶路的风险产生部位(弯道的内侧顶点(clipping point)等)。在如果当前的车辆举动(车辆动态)继续存在则不久的将来(例如10秒等规定时间以内)可能产生风险的情况下，这些对象物成为风险对象。风险规避行为是驾驶员对于预测风险进行的行为，特别是以减少预测风险的产生概率的方式执行的车辆操作(加速、制动以及/或者操舵)。例如，在车辆1与其他车辆的预测路径交叉，预测到这些车辆发生碰撞的情况下，减少碰撞概率的车辆操作、或者使车辆1与其他车辆的最接近距离成为规定距离以上的车辆操作。进而，也可以将虽然在当前时刻没有产生风险的可能性但在行驶中应当察觉的对象物、在规定时间以上的将来可能产生风险的对象物包含在风险对象中。
66.此外，风险规避行为还包含驾驶员在对操作部进行操作之前，察觉到风险对象(例如存在碰撞可能性的其他车辆、弯道的内侧顶点(clipping point)附近)的行为。例如，基于车内相机21的图像信息，驾驶员的视线朝向风险对象、采取应对风险的姿态(即，驾驶员察觉到风险对象)也包含在风险规避行为中。
67.此外，控制器10基于交通环境评价的结果，评价驾驶员的当前的认知负荷(认知负荷评价)。控制器10例如根据车速，距离车辆1规定距离内的对象物的数量越多，则评价为驾驶员的认知负荷越大。认知负荷例如能够以三阶段(低、中、高)进行评价。此外，控制器10也可以基于驾驶员的车辆操作、视线方向的信息，分析/学习驾驶员的认知能力等级并更新。在该情况下，认知负荷评价能够以当前的认知负荷的大小相对于驾驶员的认知能力等级之比来计算。
68.此外，控制器10将规定车辆1的物理运动的车辆模型储存于存储部中。车辆模型通过运动方程表示车辆1的规格(质量、轴距等)与物理变化量(速度、加速度、转向角等)的关系。此外，车辆模型也能够应用行驶环境评价的结果(例如路面摩擦系数)。
69.此外，控制器10将驾驶车辆1的驾驶员的驾驶员模型储存于存储部中。控制器10基于来自车载装置20的输入信息，分析及学习驾驶员的操作特性，并始终更新驾驶员模型。驾驶员模型表示驾驶员的操作特性，包含某条件下的特定的操作所对应的操作量、反应延迟时间(时间常数)等。此外，驾驶员模型也能够应用认知负荷评价的结果(认知负荷的程度)以及身体功能评价的结果。例如，在认知负荷较高的状况下，以驾驶员的操作能力降低的方式校正驾驶员模型。此外，若根据身体功能评价的结果判断为踩踏力、臂力较低，则反映于与操作部的操作量、操作速度相关的时间常数。控制器10通过使用驾驶员模型，能够预测驾驶员的操作。另外，控制器10还能够将表示驾驶能力较高的理想的驾驶员的操作特性的理想驾驶员模型储存于存储部中，并预测理想的操作。
70.控制器10通过将来自车载装置20的输入信息应用于车辆模型以及驾驶员模型，能够计算在当前至不久的将来期间预测产生的车辆动态(车辆动态预测计算)。即，控制器10能够通过将当前的条件(交通环境、行驶环境、认知负荷、身体功能)输入驾驶员模型以及车辆模型，从而预测当前至规定期间后(例如10秒后)的期间由驾驶员进行的车辆操作(操作的种类、操作量、操作定时等)，并计算由于所预测的车辆操作而产生的预测车辆动态。
71.而且，控制器10进行驾驶能力评价。驾驶能力表示驾驶员规避各种风险的能力的
高度。控制器10基于风险规避行为评价的结果(驾驶员进行的风险规避行为)、预测车辆动态与实际的车辆动态的差异、以及认知负荷评价的结果(认知负荷的程度)，评价或者计算针对风险的驾驶能力。针对风险的驾驶能力例如能够设为驾驶员规避预测风险所需的风险规避必要时间。风险规避必要时间也可以设为从风险规避行为开始至预测风险消失为止的时间、或者从驾驶员察觉到风险至完成风险规避行为所需的时间。在该情况下，若评价为驾驶能力较低，则风险规避必要时间被输出为更大的值。
72.控制器10例如使用驾驶员模型，来计算假设当前的车辆举动持续规定时间的情况下的将来的时刻的车辆1的预测行驶路径。在规定时间达到某时间时，在该时刻的预测行驶路径，不能规避风险。而且，也可以将在此时计算出的预测行驶路径上至产生风险为止的时间(风险余量时间)设为风险规避必要时间。
73.控制器10能够使用计算出的驾驶能力评价，更新驾驶能力数据。驾驶员的驾驶能力随时间而变化。例如，驾驶初学者存在驾驶能力提高的趋势，老年人存在驾驶能力降低的趋势。驾驶能力数据也可以与多个评价期间对应地设定多个驾驶能力数据集。例如，能够制作短期(当前至1～6个月前)、中期(当前至3～9个月前)、长期(当前至1～2年前)的运动能力数据集。
74.控制器10基于当前的车辆动态、驾驶能力评价的结果(当前的驾驶能力)、认知负荷评价的结果以及身体功能评价的结果，执行功能再分配计算。控制器10基于该计算执行驾驶辅助控制或者自动驾驶控制。在通常驾驶时，驾驶员(例如初学者、老年人)使用自身的驾驶功能(察觉功能、判断功能、身体功能)发挥驾驶性能。然而，在驾驶员不能规避预测风险的情况下(即，驾驶员的驾驶性能不满足规避预测风险所需的驾驶能力的情况下)，控制器10以车辆1代为执行与不足的驾驶能力相关的驾驶功能的方式执行驾驶辅助控制。此外，在异常时(例如意识丧失)，例如执行自动驾驶控制，驾驶员的驾驶功能被车辆1的对应的同等功能代替。
75.此外，控制器10通过比较驾驶能力评价的结果(针对预测风险的当前的驾驶能力)与驾驶能力数据，从而在当前的驾驶能力与过去的驾驶能力相比降低的情况下，执行补足降低的驾驶能力的辅助(包含自动驾驶)。此外，控制器10在驾驶员的清醒度为中等程度时(例如轻度的困倦)，执行使驾驶员清醒的处理(例如对驾驶员吹送冷风)，在驾驶员的清醒度低时(例如重度的困倦、意识丧失)，执行自动驾驶。
76.接下来，对本发明的实施方式中的由驾驶员与车辆构成的人机系统进行说明。图4是以往的人机系统的说明图，图5是本实施方式中的人机系统的说明图。
77.如图4所示，驾驶员(人类)关于车辆的驾驶至少具备察觉功能、判断功能以及操作功能(或者，身体功能)，使用这些驾驶功能，发挥察觉性能、判断性能以及操作性能(或者，运动性能)。驾驶员使用察觉功能捕捉对象(察觉性能)，对于捕捉到的对象使用判断功能来选择或者判断应当执行的车辆操作(判断性能)，并以适当的操作量以及定时使用操作功能执行所选择的车辆操作(操作性能)。另一方面，车辆至少具备行车功能、停车功能以及转弯功能。这些行驶功能通过由驾驶员进行的车辆操作来被利用，从而车辆发挥行驶性能、制动性能以及操纵稳定性能来行驶。
78.如此，若驾驶员发挥察觉性能、判断性能以及操作性能来操作车辆，则车辆发挥行驶性能、制动性能以及操纵稳定性能。由此，作为人机系统的车辆能够实现安全的行驶。以
往，为了使车辆的三个性能高效地发挥，在车辆设有介于驾驶员的功能与车辆的功能之间的接口(interface)。由此，车辆的综合性能(例如制动能力、油耗等)得到提高。
79.在自动驾驶时，车辆代替驾驶员的察觉功能、判断功能、身体功能的全部或者绝大多数。例如察觉功能由车载相机、加速度传感器、雷达等代替。判断功能由车辆的计算机代替。身体功能由车载促动器代替。驾驶员只要仅具有例外的进行发动机启动等最低限度的指示的身体功能即可，可以不具备绝大多数的驾驶功能以及驾驶能力(驾驶性能)。
80.图5示出本实施方式中的人机系统的一例。在本实施方式中，执行驾驶功能代替处理、驾驶性能辅助处理(维持辅助以及提高辅助)。具有较低的驾驶能力的驾驶员(例如初学者、老年人)，与驾驶功能(察觉、判断、操作)相关的驾驶性能(察觉、判断、操作)中的至少某一个处于较低的等级。此外，具有平均驾驶能力的驾驶员(普通驾驶员)也可能具有相对较低的等级的驾驶性能。
81.在本实施方式中，在检测出预测风险时(或者，遭遇风险时)，在驾驶员的驾驶能力较低的情况下，车辆控制装置100执行将与驾驶员的较低的驾驶能力相关的驾驶功能(不良功能)，由车辆1的对应的功能来代替的驾驶功能代替处理。在该处理中，车辆控制装置100检测驾驶员的驾驶功能中的具有较低性能的驾驶功能(察觉、判断、操作)，并以车辆1仅辅助该较低的驾驶功能(不良功能)的方式介入车辆操作。由此，即使驾驶员的一部分驾驶能力降低，也能够维持由驾驶员与车辆1构成的人机系统的行驶功能。在图5中，作为例示，驾驶员的判断功能以及判断性能被车辆1的同等功能以及性能代替。
82.此外，在本实施方式中，车辆控制装置100在执行驾驶功能代替处理时，执行用于维持或者恢复不良功能的驾驶能力的驾驶性能辅助处理(第一辅助处理)。图5示出了用于执行该辅助处理的z功能。通过该处理，促使驾驶员对于驾驶员的驾驶功能(察觉、判断、操作)中的不良功能采取在规定时间维持或者恢复驾驶能力的行为。若驾驶员的驾驶能力恢复至能够规避预测风险的等级，则驾驶功能代替处理以及驾驶性能辅助处理不再执行。
83.此外，在本实施方式中，在未检测出预测风险的通常时，车辆控制装置100执行用于提高驾驶员的驾驶性能的驾驶性能辅助处理(第二辅助处理)。图5示出了用于执行该辅助处理的x功能。在该处理中，对于驾驶员的驾驶功能中的至少不良功能，驾驶员被促使在规定时间提高驾驶能力。在图5中，作为例示，示出了驾驶员的操作性能比要求水准低的情况。
84.第二辅助处理是向驾驶员提供与驾驶员应当执行的驾驶行为相关的建议，以将驾驶员的驾驶能力提升到更高的驾驶能力的处理。例如，向驾驶员教授具有高的驾驶能力的资深驾驶员的推荐车辆操作。这相当于驾驶员从资深驾驶员学习驾驶技能。通过该辅助处理，驾驶员学习对于察觉功能、判断功能、操作功能中的不擅长的功能的示范性的车辆操作，能够实现驾驶能力的提高。
85.接下来，对本发明的实施方式的车辆控制装置的驾驶辅助控制的处理流程进行说明。图6、图7是驾驶辅助控制的流程图，图8是延迟报告处理的流程图。控制器10在从驾驶员或者外部经由输入装置(例如导航装置32、信息通信装置33)接收到驾驶请求(目的地等)之后，时间性地反复进行驾驶辅助控制(例如每0.1秒)。
86.首先，如图6所示，控制器10每规定时间(例如每0.1秒)从车载装置20取得信息(s1)。控制器10基于所取得的信息，执行交通环境评价、行驶环境评价、身体功能评价、风险
规避行为评价、车辆动态计算等处理。
87.此外，控制器10基于所取得的信息以及驾驶请求，运算目标行驶路径(s2)。目标行驶路径包含当前至规定时间后(例如10秒后)的目标行驶轨迹(多个位置的位置信息)以及轨迹上的各位置处的速度等。控制器10使用驾驶请求以及交通环境评价、行驶环境评价、身体功能评价等的结果，以具有规定的安全性以及行驶效率的方式计算目标行驶路径。控制器10能够计算满足规定限制条件(例如横加速度为规定值以下)的多个目标行驶路径。例如，在车辆1的前方存在障碍物的情况下，控制器10能够设定用于规避障碍物的多个目标行驶路径。另外，即使车辆1从目标行驶路径脱离也能够在其他行驶路径上行驶。但是，由于其他行驶路径低于规定基准，因此行驶效率、乘坐舒适性较差。
88.此外，控制器10运算用于在目标行驶路径上行驶的目标车辆动态(s3)。目标车辆动态包含目标行驶路径上的各位置处的速度、加速度、横摆角速度、3轴旋转力矩(俯仰、偏航、侧倾)等。目标车辆动态是车辆1在执行驾驶辅助控制以及自动驾驶控制的情况下所使用的控制目标值。与多个目标行驶路径对应地能够设定多个目标车辆动态(或者控制目标值)。
89.而且，控制器10为了在目标行驶路径上的各位置处实现目标车辆动态的物理量，运算针对驾驶员以及车辆1的驾驶性能要求即目标车辆操作的操作量(加速器开度、制动器踩踏量、操舵角等)或者针对控制系统40的控制信号(人机性能要求设定处理)。根据多个目标行驶路径，设定具有规定的范围的驾驶性能要求。
90.接下来，控制器10判定是否有预测风险(s4)。具体而言，控制器10基于交通环境评价以及行驶环境评价等，判定按照当前的车辆举动(车辆动态)在规定时间以内是否存在产生风险的可能性。控制器10计算从当前至产生预测风险(交通风险以及行驶风险)的时间(即，风险余量时间ttr(time to risk))。在风险余量时间ttr为规定时间(例如10秒)以下的情况下，判定为存在预测风险。风险余量时间ttr是在车辆1维持当前的车辆举动(速度、加速度等车辆动态)的情况下至进入风险区域为止的预料时间。向风险区域进入例如是车辆1与其他车辆的碰撞、预测到车辆1的旋转的弯道内的位置。
91.对存在预测风险的情况(s4：是)进行说明。在该情况下，控制器10判定各驾驶功能(察觉功能、判断功能、操作功能)是否发挥了风险规避所需的驾驶性能(驾驶性能判定处理)。
92.首先，控制器10对于察觉功能，判定驾驶员是否发挥了察觉性能以使车辆1不从目标行驶路径脱离(s10)。具体而言，控制器10基于风险规避行为评价的结果，判定规定时间之前(例如预测风险的产生预测时间的规定时间之前、或者车辆1从所有目标行驶路径脱离时之前)，是否察觉到风险对象(例如驾驶员的视线是否朝向风险对象，是否以与横向g对置的方式倾斜了头、上半身)。
93.在驾驶员未发挥察觉性能的情况下(s10：否)，控制器10将驾驶员的察觉功能确定为不良功能，执行将驾驶员的察觉功能由车辆1的对应的功能代替的驾驶功能代替处理(s11)。在该处理中，控制器10将检测到的风险对象设定为跟踪对象并执行跟踪控制。
94.此外，控制器10执行用于察觉性能维持的第一辅助处理(s12)。控制器10使用信息报告装置50，向驾驶员报告为了在目标行驶路径上行驶而应当察觉的风险对象的存在，以使驾驶员的驾驶性能(察觉性能)接近能够在目标行驶路径上行驶的等级。由此，促使驾驶
员执行使用自身的眼睛察觉风险对象的行为。在本实施方式中，车辆操作包含驾驶员察觉风险对象的行为。具体而言，控制器10使用显示装置51在显示区域内强调显示风险对象。此外，控制器10通过语音输出装置52以语音报告风险对象的出现(“前方有障碍物”等)。被这种报告催促，驾驶员反复进行察觉风险对象的行为，从而能够维持或者恢复驾驶员的察觉性能。
95.另一方面，在驾驶员发挥了察觉性能的情况下(s10：是)，控制器10对于判断功能，判定驾驶员是否发挥了判断性能(s13)。具体而言，控制器10基于风险规避行为评价的结果，判定上述规定时间之前驾驶员是否进行了用于风险规避的适当的判断，并开始了推荐风险规避行为。推荐风险规避行为是目标车辆动态所需的目标车辆操作(例如加速、制动、转向操作)。若目标车辆动态实现，则风险被规避。例如，在为了规避与前方障碍物的碰撞而需要制动器操作的情况下，控制器10根据来自制动器踩踏量传感器30的信息判定制动器操作是否已经开始。此外，在为了规避与前方障碍物的碰撞而需要转向操作的情况下，控制器10根据来自操舵角传感器27的信息判定转向操作是否已经开始。
96.在驾驶员未发挥判断性能的情况下(s13：否)，控制器10将驾驶员的判断功能确定为不良功能，执行将驾驶员的判断功能由车辆1的对应的功能代替的驾驶功能代替处理(s14)。在该处理中，控制器10使驾驶员的车辆操作无效化、或者通过其他车辆操作进行超驰控制，执行用于规避风险的车辆控制。在线控驱动方式的车辆1中，即使驾驶员对操作部进行操作，也由于车辆操作的无效化，不再基于操作部的操作生成控制信号。
97.例如，在规避前方的障碍物的情况下，假设驾驶员以通过障碍物的侧方的方式进行了转向操作。另一方面，由于对向车辆接近，因此目标车辆操作为基于制动器操作的减速(即，目标行驶路径设定为在障碍物的跟前减速的路径)。在该状况下，控制器10使转向操作无效化，向制动器控制装置42a输出控制信号以在障碍物的跟前停止。相反，在目标车辆操作为转向操作，但驾驶员进行了制动器操作的情况下，控制器10使制动器操作无效化，向转向控制装置43a输出控制信号以规避障碍物。
98.此外，控制器10执行用于判断性能维持的第一辅助处理(s15)。在本实施方式中，在步骤s15的处理时刻，控制器10将驾驶操作辅助信息储存于存储器12中，并将辅助标志f设定为“1”。而且，控制器10在驾驶结束后使用信息报告装置50，向驾驶员报告驾驶操作辅助信息，以使驾驶员的驾驶性能(判断性能)接近能够在目标行驶路径上行驶的等级。驾驶操作辅助信息包含表示驾驶员针对风险进行的车辆操作的信息、以及表示驾驶员针对风险应当进行的目标车辆操作的信息。
99.作为驾驶操作辅助信息进行储存的信息包含驾驶员进行的车辆操作(在上述的例子中为方向盘43b的操作、或者制动踏板42b的操作)以及目标车辆操作(制动踏板42b的操作、或者方向盘43b的操作)。该信息也可以包含操作部(制动踏板42b、方向盘43b等)的操作量的时间经过。而且，该信息也可以包含表示由驾驶员操作的操作部的操作状况的车内相机21的图像信息、以及包含由车外相机22拍摄的风险对象的图像信息。
100.如图8所示，在车辆1的驾驶结束的情况下(s70：是)，控制器10判定是不是辅助标志f被设定为“1”的状态(s71)。在辅助标志f为“1”的情况下(s71：是)，控制器10使用信息发送装置53，向存储器12中登记的驾驶员的便携信息终端发送所储存的驾驶操作辅助信息(s72)，并将辅助标志f设定为“0”(s73)。此外，控制器10也可以使用显示装置51显示驾驶操
作辅助信息。另外，控制器10例如在检测到车辆1的发动机关闭(ig关闭)信号时以及/或者检测到车辆1的速度为零时，能够判断为驾驶已结束。
101.通过该处理，驾驶员能够一边回忆在驾驶中驾驶判断不适当的行驶状况，一边比较驾驶员实际上进行的车辆操作与驾驶员应当进行的目标车辆操作。由此，驾驶员能够根据行驶状况，至少不使判断功能相应的驾驶性能恶化，至少能够维持。
102.另外，虽然也可以在车辆1的行驶中报告驾驶操作辅助信息，但被报告辅助信息的驾驶员有可能混乱。因此，在本实施方式中，对于判断功能，在驾驶的结束后报告辅助信息。
103.另一方面，在驾驶员发挥了判断性能的情况下(s13：是)，控制器10对于操作功能判定驾驶员是否发挥了操作性能(s16)。具体而言，控制器10判定是否驾驶员适当地执行了风险规避行为的车辆操作(主要为车辆操作量是否适当)以使预测风险的产生概率减少为零。因此，控制器10在当前的车辆动态之上，还考虑风险规避行为带来的车辆动态的变化，使用车辆模型来计算预测风险的产生概率。
104.在驾驶员发挥了操作性能的情况下(s16：是)，由于预测风险的产生概率在规定时间内变为零，因此控制器10结束处理。另一方面，在驾驶员为了风险规避而选择并执行了正确的车辆操作但车辆操作量不充分的情况下，预测风险依然不能规避。
105.因此，在驾驶员未发挥操作性能的情况下(s16：否)，将驾驶员的操作功能确定为不良功能，执行将驾驶员的操作功能由车辆1的对应的功能代替的驾驶功能代替处理(s17)。在该处理中，控制器10执行用于规避风险的车辆控制。例如在为了规避与障碍物的碰撞，驾驶员踩踏了制动踏板42b，但由于驾驶员的较小的踩踏力而踩踏量不足的情况下，控制器10向制动器控制装置42a输出适当操作量的控制信号，以在障碍物的跟前停止。此外，在为了规避与障碍物的碰撞，驾驶员操作了方向盘43b，但由于驾驶员的较小的臂力而操作量不足的情况下，控制器10为了确保与障碍物的间隙，向转向控制装置43a输出适当操作量的控制信号。
106.此外，控制器10执行用于操作性能维持的第一辅助处理(s18)。控制器10使用信息报告装置50，通过操作部的动作向驾驶员报告在目标行驶路径上行驶所需的适当的操作量以及操作定时，以使驾驶员的驾驶性能(操作性能)接近能够在目标行驶路径上行驶的等级。由此，驾驶员能够领会适当的操作，至少能够维持与操作功能相应的驾驶性能。具体而言，控制器10使用促动器54，使用于进行介入的车辆控制的操作部(例如制动踏板42b、方向盘43b)向适当操作量所对应的操作位置移动。
107.接下来，对无预测风险的情况(s4：否)进行说明。在该情况下，控制器10判定各驾驶功能(察觉功能、判断功能、操作功能)是否发挥了规定等级的驾驶性能(驾驶性能判定处理)。
108.首先，控制器10对于察觉功能，判定驾驶员是否发挥了在目标行驶路径上行驶所需的(或者，执行目标车辆操作所需的)察觉性能(s20)。控制器10基于规定的交通环境(例如，其他车辆在车辆1的周围行驶)以及行驶环境(例如进入弯道)设定应当察觉的对象，在驾驶员未在适当的定时察觉到应当察觉的对象的情况下，判定为驾驶员未适当地发挥所需的察觉性能。应当察觉的对象通过分析以及学习资深驾驶员在驾驶时的举动(视线、姿态等)的数据而设定。判断为未适当地发挥必要的察觉性能的情形例如为，未察觉到驾驶员应当察觉的目标物、超速、外部g等情况。控制器10例如基于车内相机21的图像信息，进行上述
判定。
109.例如在左侧通行的道路中的十字路口处右转弯的情况下，在未观察到右侧以及前方存在的目标物(例如其他车辆、行人)时，判定为驾驶员未察觉到应当察觉的目标物。此外，在弯道车速超过了适当速度的情况下，判定为未察觉到超速。此外，在弯道的行驶中未采取适当的驾驶姿态(例如，未以与横向g对置的方式使上半身以及头部倾斜)的情况下，判定为未察觉到外部g。另外，也可以在应当发挥察觉功能的对象不存在的情况下，将步骤s20判断为肯定。
110.在驾驶员未发挥察觉性能的情况下(s20：否)，控制器10将驾驶员的察觉功能确定为不良功能，执行用于提高察觉性能的第二辅助处理(s22)。控制器10使用信息报告装置50，向驾驶员报告驾驶能力高的资深驾驶员为了在目标行驶路径上行驶而进行的察觉功能的发挥方式，以使驾驶员的驾驶性能(察觉性能)接近能够在目标行驶路径上行驶的等级。由此，驾驶员能够学习作为范本的资深驾驶员的察觉行为(察觉对象物、定时等)，并提高察觉性能。在本实施方式中，车辆操作包含察觉行为。
111.例如，在右转弯时驾驶员未察觉到应当察觉的目标物的情况下，控制器10在显示装置51的显示区域可视地强调显示应当察觉的目标物。此外，控制器10也可以使用语音输出装置52报告应当察觉的目标物。
112.此外，在驾驶员未察觉到超速的情况下，控制器10缩窄地限制驾驶员的车辆前方的视场可见范围。在该情况下，显示装置51将前挡风玻璃的周缘部分所对应的显示区域的部分变暗地显示(或者，降低透明度)，缩窄驾驶员能够通过前挡风玻璃目视确认外部的范围。由此，驾驶员感到较窄的视场范围内的外部景色的移动速度较快，因此容易注意到车辆1的车速超速。另外，控制器10也可以使用显示装置51、语音输出装置52报告车辆1为超速状态。
113.此外，在驾驶员未察觉到外部g的情况下，控制器10通过显示装置51、语音输出装置52报告外部g施加于车辆1，并且报告驾驶员应当采取的姿态。
114.另一方面，在驾驶员发挥了察觉性能的情况下(s20：是)，控制器10对于判断功能，判定驾驶员是否发挥了判断性能(s23)。具体而言，控制器10判定驾驶员是否选择以及开始了目标车辆操作(例如加速、制动、转向操作)，以及是否未执行与目标车辆操作不同的车辆操作。与目标车辆操作不同的车辆操作包含无用且多余的车辆操作(例如是否在直线路上进行多余的蛇形驾驶)。
115.在驾驶员未发挥判断性能的情况下(s23：否)，控制器10将驾驶员的判断功能确定为不良功能，执行用于提高判断性能的第二辅助处理(s25)。在该情况下，控制器10不使驾驶员的车辆操作无效化，或者不通过其他车辆操作进行超驰控制。
116.例如在右转弯时，驾驶员一度将方向盘向左转弯方向操作之后，又向右转弯方向操作的情况下，控制器10如步骤s15中说明那样，将驾驶操作辅助信息储存于存储器12，并将辅助标志f设定为“1”。而且，如参照图8已说明那样，控制器10使用信息报告装置50，在驾驶结束后向驾驶员报告驾驶操作辅助信息，以使驾驶员的驾驶性能(判断性能)接近能够在目标行驶路径上行驶的等级。在该情况下，驾驶操作辅助信息包含表示驾驶员在右转弯时进行了的车辆操作(左转弯操作)的信息，以及表示驾驶员在右转弯时应当进行的目标车辆操作的信息。
117.此外，例如在弯道中，在驾驶员的制动操作、转向操作的开始定时较迟的情况下，驾驶操作辅助信息包含表示弯道上的驾驶员的车辆操作的信息、以及表示驾驶员在弯道上应当进行的目标车辆操作的信息。
118.通过该处理，驾驶员为了在目标行驶路径上行驶而学习作为范本的资深驾驶员的判断行为，从而能够提高判断性能。另外，虽然也可以在车辆1的行驶中报告驾驶操作辅助信息，但被报告辅助信息的驾驶员有可能混乱，因此在本实施方式中，对于判断功能，在驾驶结束后报告辅助信息。
119.另一方面，在驾驶员发挥了判断性能的情况下(s23：是)，控制器10对于操作功能，判定驾驶员是否发挥了操作性能(s26)。具体而言，控制器10判定车辆操作是否被适当地执行(主要为车辆操作量是否适当)。更具体而言，控制器10判定目标操作量与驾驶员的实际的操作量的差异是否为规定阈值以上、或者是否因操作量的差异而导致了实际的行驶路径是否超过阈值地从目标行驶路径偏离(或者，实际的车辆动态是否超过阈值地从目标车辆动态偏离)。
120.在驾驶员发挥了操作性能的情况下(s26：是)，控制器10结束处理。另一方面，在驾驶员未发挥操作性能的情况下(s26：否)，控制器10将驾驶员的操作功能确定为不良功能，执行用于提高操作性能的第二辅助处理(s28)。在该辅助处理中，控制器10使用信息报告装置50，向驾驶员报告在目标行驶路径上行驶所需的操作部的适当的操作量以及操作速度，以使驾驶员的驾驶性能(操作性能)接近能够在目标行驶路径上行驶的等级。由此，驾驶员能够学习作为范本的资深驾驶员的操作行为(操作量、操作速度等)，并提高操作性能。
121.例如在右转弯时虽然驾驶员对方向盘43b进行了右转弯操作，但由于驾驶员的较小的臂力而旋转操作量较小，实际的行驶路径从目标行驶路径偏离的情况下，控制器10能够使用显示装置51以及/或者语音输出装置52，向驾驶员报告方向盘43b的旋转操作速度小的情况、实际的操作量以及目标操作量、实际的路径以及目标行驶路径的视觉表现等。
122.此外，例如在弯道中，驾驶员虽然踩踏了制动踏板42b，但由于驾驶员的较小的踩踏力而踩踏速度较小，实际的行驶路径比行驶目标行驶路径位于更靠外侧的情况下，控制器10能够使用显示装置51以及/或者语音输出装置52，向驾驶员报告制动踏板42b的踩踏速度小的情况、实际的操作速度以及目标操作速度、实际的路径以及目标行驶路径的视觉表现等。
123.以下对本发明的实施方式的车辆控制装置100的作用进行说明。
124.本实施方式的车辆控制装置100通过使用了驾驶员的多个驾驶功能的车辆操作，对于使用包含行车功能、停车功能以及转弯功能的多个行驶功能而行驶的车辆1，以车辆1根据车辆1的周围的交通环境以及行驶环境而行驶的方式，进行驾驶辅助控制。车辆控制装置100执行：人机性能要求设定处理(s3)，设定车辆1在交通环境以及行驶环境中行驶所要求的驾驶性能要求；驾驶性能判定处理(s10、s13、s16、s20、s23、s26)，判定驾驶员所具有的多个驾驶功能各自的驾驶性能是否满足驾驶性能要求；不良功能确定处理(s10、s13、s16、s20、s23、s26)，将驾驶员所具有的多个驾驶功能中的、具有不满足驾驶性能要求的驾驶性能的驾驶员的驾驶功能确定为不良功能；驾驶功能代替处理(s11、s14、s17)，以车辆1代替执行所确定的不良功能的方式控制车辆；以及驾驶性能辅助处理(s12、s15、s18、s22、s25、s28)，向驾驶员提供信息，以使所确定的不良功能的驾驶性能接近驾驶性能要求的等级，通
过执行驾驶功能代替处理以及/或者驾驶性能辅助处理，使驾驶员以及车辆1发挥驾驶性能要求。
125.在如此构成的本实施方式中，在驾驶员的驾驶能力的一部分或者全部低的情况下，由车辆1代替发挥低的驾驶能力的驾驶功能。由此，在本实施方式中，自动地进行人机系统中的驾驶员与车辆1的功能分配，来补偿驾驶性能要求。如此，在本实施方式中，即使驾驶员的驾驶能力低，与不足的驾驶性能相应的驾驶功能也被车辆1代替。因此，在本实施方式中，能够确保车辆行驶的安全性，并且驾驶员不放弃驾驶而能够延长驾驶寿命。此外，在本实施方式中，对于确定为不良功能的驾驶性能低的驾驶功能，进行基于驾驶性能辅助处理的训练。由此，在本实施方式中，驾驶员对于不良功能能够维持或者提高驾驶能力。
126.此外，在本实施方式中，优选的是驾驶性能辅助处理是对于不良功能向驾驶员报告驾驶员应当操作的车辆操作的处理。在如此构成的本实施方式中，驾驶员通过对不良功能学习应当执行的车辆操作，从而能够维持或者提高驾驶功能。
127.此外，在本实施方式中，优选的是驾驶员的多个驾驶功能至少包含察觉交通环境以及行驶环境的察觉功能、判断在交通环境以及行驶环境中应当操作的车辆操作的判断功能、以及执行在交通环境及行驶环境中应当操作的车辆操作的操作功能，在驾驶性能判定处理中，判定与察觉功能、判断功能以及操作功能相应的各驾驶性能是否分别满足驾驶性能要求。在如此构成的本实施方式中，通过驾驶性能判定处理，分别对于多个驾驶功能判定驾驶员是否具有规定的驾驶性能。由此，在本实施方式中，能够确定具有低的驾驶性能的不良功能。
128.此外，在本实施方式中，优选的是在驾驶性能辅助处理中，根据驾驶员的多个驾驶功能提供不同方式的信息。在如此构成的本实施方式中，能够根据不良功能的种类提供适当的辅助信息。