(57)【要約】      （修正有）【課題】運転者が燃費状態を直感的に認識でき、燃費向上に対し適切な運転支援ができる。【解決手段】車両の燃費運転を支援するための装置は、現在の運転状態を検出する手段と、過去に取得された運転状態に基づいて算出された該運転状態に対するアクセル操作の確率分布に対する、前記検出された現在の運転状態の距離を算出する手段と、現時点で算出された前記距離と、過去に算出された前記距離との比較に従って、車両の運転者に報知する手段と、を備える。一実施例では、現時点で算出された前記距離が、過去に算出された前記距離よりも短縮されたならば、重低音を用いて報知する。重低音を用いることにより、運転者に煩わしさを感じさせることなく、臨場感を高めることができ、クルーズ走行領域に早期に到達させるよう運転を支援することができる。【選択図】図５
2010241212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃費を向上させるよう車両の運転を支援するための装置であって、
現在の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
過去に取得された運転状態に基づいて算出された該運転状態に対するアクセル操作の確率分布に対し、前記検出された現在の運転状態の距離を算出する手段と、
現時点で算出された前記距離と、過去に算出された前記距離との比較に従って、前記車両の運転者に報知する報知手段と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記報知手段は、現時点で算出された前記距離が、過去に算出された前記距離よりも短縮されたならば、重低音を用いて報知する、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記報知手段は、現時点で算出された前記距離が、過去に算出された前記距離よりも伸長されたならば、運転者に接する車両部位に設けられた振動体による振動および所定の高音の少なくとも一方を用いて報知する、
請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記報知手段は、現在のアクセル開度が、前記確率分布において確率が所定値以上のアクセル開度範囲外である場合には、アクセルペダルに対する操作の修正を促すための表示を行う、
請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記確率分布において確率が所定値以上のアクセル開度範囲を表示すると共に、該アクセル開度範囲に対する現在のアクセル開度の位置を表示する手段を備える、
請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記運転状態検出手段は、さらにアクセル開度を検出し、
前記検出されたアクセル開度の時系列データに基づいて、該アクセル開度の自己相関関数を算出する手段と、
前記算出された自己相関関数の値に従って、現在のアクセル操作が燃費の良好なアクセル操作かどうかを示す表示を行う手段と、
を備える、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記検出された現在の運転状態を用いて、前記確率分布を更新する手段を備える、
請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の燃費を向上させるよう運転を支援するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、より良好な燃費となるよう運転を支援するための様々な装置が提案されている。下記の特許文献１には、車両のエンジン回転数、アクセル開度、車速、シフトポジション等の情報を取得し、予め記憶されている経済走行を行うための基本データと比較し、運転者が経済走行を行っているかどうかを判断する装置が開示されている。運転者が経済走行から外れている場合には、経済走行に近づくためのアシスト情報を運転者に表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８９１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、アシスト情報として、エンジン回転数、アクセル開度、および車速等の情報が、経済走行を表す基本データからどの程度外れているかを数値で表示するものが示されている。しかしながら、これらの数値表示は随時変更され、これらの数値を目視しながら運転することは、運転者の負荷となるおそれがある。また、瞬間的な数値データを視認しても、自身の運転操作が、燃費の良好な運転操作に近づいているのか否かを把握するのは、容易なことではない。
【０００５】
したがって、運転者が燃費状態を直感的に認識でき、燃費向上に対し適切な運転支援ができるような装置が所望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の一つの側面によると、燃費を向上させるよう車両の運転を支援するための装置は、現在の運転状態を検出する運転状態検出手段と、過去に取得された運転状態に基づいて算出された該運転状態に対するアクセル操作の確率分布に対し、前記検出された現在の運転状態の距離を算出する手段と、現時点で算出された前記距離と、過去に算出された前記距離との比較に従って、前記車両の運転者に報知する報知手段と、を備える。
【０００７】
通常、エンジン動作は、燃費を向上させるようなトルクと回転数からなるクロスレシオに従うので、車速をほぼ一定にして走行するクルーズ走行の頻度が高くなる。本願発明では、このようなクルーズ走行状態により早期に至るように、運転者の運転を支援することにより、燃費の向上を図る。すなわち、この発明によると、運転状態（たとえば、回転数およびトルク）に対するアクセル操作の確率分布が算出される。上で述べたように、クルーズ走行をしているアクセル操作の頻度が一番高いので、この確率分布に対する距離によって、現在の運転状態が、クルーズ型燃費走行に対してどの程度離れているかを定量的に判断することができる。現時点で算出された該距離と、過去に算出された該距離との比較に従って報知を行うことにより、運転者に、クルーズ走行に近づいているのか遠のいているのかを知らせることができる。また、どのような運転状態でクルーズ走行を行うかは、個々の運転者および車両のエンジン特性等によって異なる。この発明によれば、過去の運転状態に基づいて算出されたアクセル操作の確率分布を用いるので、その運転者および車両に固有の確率分布が用いられ、よって、その運転者の車両に対する運転操作およびその車両に適応した報知を行うことができる。
【０００８】
この発明の一実施形態によると、前記報知手段は、現時点で算出された前記距離が、過去に算出された前記距離よりも短縮されたならば、重低音を用いて報知する。
【０００９】
距離が短縮されたということは、目標であるクルーズ型燃費走行に近づいている、すなわち、より良好な燃費の運転に近づいていることを示す。このような場合には、重低音で報知する。実験等の結果、重低音による報知は、振動や高音による報知に比べて、報知される者に臨場感を与えると共に煩わしさを軽減することが判明した。このような重低音で報知されることにより、運転者は、クルーズ走行という目標が近づいていることを体感的に感じることができ、よって、クルーズ走行へ接近する運転操作が、より促される。また、何らかのディスプレイを視認する操作が不要であるので、視認負荷を回避することができる。
【００１０】
この発明の一実施形態によると、前記報知手段は、現時点で算出された前記距離が、過去に算出された前記距離よりも伸長されたならば、運転者に接する車両部位に設けられた振動体による振動および所定の高音の少なくとも一方を用いて報知する。
【００１１】
距離が伸長されたということは、目標であるクルーズ型燃費走行から遠のいている、すなわち、燃費の良好な運転から遠のいていることを示す。このような場合には、振動および高音の少なくとも一方を用いて報知する。このような振動および高音は、上記のような重低音に比べて、運転者に警告的な気づきを与えるものであり、煩わしさを感じさせる。したがって、運転者に対し、このような煩わしさから逃れるような運転操作への集中を促すことができ、これにより、目標であるクルーズ型燃費走行に近づかせる運転操作を促すことができる。
【００１２】
この発明の一実施形態によると、前記報知手段は、現在のアクセル開度が、前記確率分布において確率が所定値以上のアクセル開度範囲外である場合には、アクセルペダルに対する操作の修正を促すための表示を行う。
【００１３】
この発明によれば、運転者は、視覚的に、現在のアクセルペダルに対する操作が、燃費の良好なアクセル開度範囲外にあることを認識することができる。
【００１４】
この発明の一実施形態によると、前記確率分布において確率が所定値以上のアクセル開度範囲を表示すると共に、該アクセル開度範囲に対する現在のアクセル開度の位置を表示する手段を備える。
【００１５】
こうして、運転者は、現在のアクセル開度が、燃費の良好なアクセル開度範囲からどの程度外れているのかを、視覚的に認識することができる。現在のアクセル開度の位置が、該燃費の良好なアクセル開度範囲内にあれば、良好な燃費の運転操作を行っていることを認識することができ、他方、該アクセル開度範囲外にあれば、良好な燃費の運転となるようアクセルペダルを操作すべきことを認識することができる。
【００１６】
この発明の一実施形態によると、前記運転状態検出手段は、アクセル開度を検出し、さらに、該検出されたアクセル開度の時系列データに基づいて、該アクセル開度の自己相関関数を算出する手段と、前記算出された自己相関関数の値に従って、現在のアクセル操作が燃費の良好なアクセル操作かどうかを示す表示を行う手段と、を備える。
【００１７】
アクセル開度の自己相関関数を算出することにより、アクセルペダルに対する操作が、燃費を低下させるような高周波な動き（オンオフの頻繁な動き）をしていないかどうか判断することができる。したがって、自己相関関数の値に従う表示を行うことにより、運転者に、燃費の良好なアクセル操作が行われているかどうかを視覚的に知らせて、より良好な燃費のアクセル操作を行うよう促すことができる。
【００１８】
この発明の一実施形態によると、前記検出された現在の運転状態を用いて、前記確率分布を更新する手段を備える。こうして、運転者の最近の運転操作により適合するように確率分布が更新されるので、該最近の運転操作に適した報知を行うことができる。
【００１９】
本発明のその他の特徴及び利点については、以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施例に従う、アクセル開度、エンジン回転数およびトルクからなる運転状態をプロットした実験結果の一例を示す図。
【図２】この発明の一実施例に従う、エンジン回転数およびトルクに対するアクセル操作の確率分布を示す図。
【図３】この発明の一実施例に従う、燃費を向上させるよう運転を支援する装置のブロック図。
【図４】この発明の一実施例に従う、重低音の出力形態を示す図。
【図５】この発明の一実施例に従う、アクセル開度計の表示形態を示す図。
【図６】この発明の一実施例に従う、制御プロセスのフローチャート。
【図７】この発明の他の実施例に従う、燃費の良好および非良好なアクセル操作を説明するための図。
【図８】この発明の他の実施例に従う、燃費の良好および非良好なアクセル操作が行われた場合の運転状態およびアクセル開度の推移を示す図。
【図９】この発明の他の実施例に従う、燃費の良好および非良好なアクセル操作が行われた場合のアクセル開度の自己相関関数のラグに対する推移を示す図。
【図１０】この発明の他の実施例に従う、自己相関関数に応じて、燃費の良好なアクセル操作が行われているかどうかを示す表示の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
最初に、この発明の前提となる考え方を説明する。車両のエンジン回転数のばらつきが抑制されると共に、トルクのばらつきが抑制されるほど、燃費を向上させることができる。クルーズ走行領域は、車速がほぼ一定で走行する運転領域であるが、クルーズ走行では、エンジン回転数およびトルクのばらつきが抑制されており、燃費の良好な運転状態である。したがって、クルーズ走行の頻度を多くするほど、燃費の向上を図ることができる。
【００２３】
ここで、図１を参照すると、或る運転者によって車両の運転を行ったときに所定時間間隔で検出されたエンジン回転数、トルク、およびアクセル開度からなる状態量を、３次元マップにプロットした実験結果が示されている。
【００２４】
符号１０１で表したプロットの最も集中した領域は、クルーズ走行が行われた領域である。一般に、車両のエンジンは、燃費の良い運転状態を実現するよう設計されており、よって、エンジン回転数のばらつきを抑制するよう制御される。このようなエンジン制御により、クルーズ走行は実現されやすくなっている。また、車両を走行するときは、通常、クルーズ走行を行う頻度が、他の加速走行や減速走行に比べて多い。したがって、車両を走行させたとき、クルーズ走行領域１０１に多数のプロットが集中する傾向がある。しかしながら、燃費が非良好なほど、クルーズ走行領域１０１から外れるプロット数が多くなる。
【００２５】
このように、クルーズ走行を行う頻度は高いとはいうものの、運転者が、非良好な燃費となるようなアクセル操作を行うと、トルクや回転数が変動し、運転状態はクルーズ走行領域１０１から外れることとなる。クルーズ走行領域１０１から外れる頻度が高くなるほど（クルーズ走行領域１０１外のプロット数が多くなるほど）、燃費は低下する。したがって、この発明では、より早期にクルーズ走行領域１０１に運転状態を引き込んでそこに留めるよう、運転者のアクセル操作運転を支援する。
【００２６】
プロットの最も集中するクルーズ走行領域１０１が、図に示すような３次元マップのどの場所に存在するかは、車両のエンジン性能や運転者のアクセル操作の特徴等に依存して変動するおそれがある。したがって、車両の運転状態を標本値として検出し、該検出された標本値に基づいて、アクセル操作の分布を推定するのが好ましい。
【００２７】
この実施例では、この分布の推定に、周知のカーネル密度推定（kernel density estimation）を用いる。カーネル密度推定によると、アクセル操作が発生した（アクセル開度＞０である）ときの回転数の値とトルクの値からなる運転状態を、標本値としてＮ個取得することにより、各回転数値およびトルク値に対するアクセル操作の確率分布を算出することができる。
【００２８】
具体的には、アクセル操作が行われている（すなわち、アクセル開度がゼロより大きい）とき、所定時間間隔で回転数とトルクをＮ個ずつ検出する。検出されたＮ個の回転数値およびトルク値を、以下の式（１）のｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）およびｙｉ（ｉ＝１〜Ｎ）にそれぞれ代入することによって、アクセル操作の確率密度関数Ｐを算出する。ここで、ｘおよびｙは、それぞれ回転数値およびトルク値を示すので、こうして算出された確率密度関数Ｐは、所与の回転数値およびトルク値においてアクセル操作が行われる確率（アクセル操作の起こりやすさ）を表している。なお、ｈは、いわゆるバンド幅または平滑化パラメータと呼ばれるパラメータであり、カーネルの正規分布の標準偏差を表している。これは、予め所定の値に設定してもよいし、周知の任意の手法で適応的に設定してもよい。
【数１】
2010241212.tif 000003
【００２９】
上で述べたように、クルーズ走行領域１０１に対応するアクセル開度範囲のアクセル操作が最も高い頻度で検出される。したがって、こうして算出された確率密度関数Ｐは、該クルーズ走行領域に対応する回転数およびトルクの範囲において高い値を取る。
【００３０】
ここで図２を参照すると、回転数を表すｘ軸とトルクを表すｙ軸からなる二次元平面に対する、上記の確率密度関数Ｐに基づくアクセル操作の確率分布が表されている。該二次元平面に対して垂直方向（図では、紙面の奥から手前に向かって）のｚ軸は、確率密度関数Ｐの値を表す。確率分布は、回転数およびトルクの二次元平面の各位置に対するアクセル操作のヒストグラムを反映したものであるから、図の確率分布は、該二次元平面上に、ピーク値を有する山のような形状をなしており、図では、この形状を、同じ確率密度関数値を等高線で結ぶことによって表している。
【００３１】
符号１１３で示される最も外側の等高線で囲まれる領域に、ほとんどのアクセル操作は分布している。これよりも外側の領域では、確率密度関数値はほぼゼロであり、よってアクセル操作がほぼ存在しない領域といえる。点線１１５で囲まれる確率分布の領域が、アクセル操作の密度（頻度）が高い領域すなわち確率密度関数値が高い領域であり、ここが、クルーズ走行領域に対応する。
【００３２】
現在の運転状態の一例が、点１１７として示されている。この発明は、点１１７で示されるような現在の運転状態を、より早期にクルーズ走行領域１１５に引き込むことである。そのため、現在の運転状態と、アクセル操作の分布の中心との間の距離を求める。この実施例では、この距離を、周知のマハラノビス距離として算出する。マハラノビス距離は、アクセル操作分布の分散および共分散を考慮に入れた該分布の中心からの距離（具体的には、カーネル分布の平均値に対する距離）として計算されることができる。
【００３３】
図には、分布の中心として点Ｏが示されているが、この点Ｏに対する現在の運転状態１１７のマハラノビス距離を算出することができる。マハラノビス距離の算出には、該分布の期待値（平均値）および分散を必要とする。ここで、変量は、回転数およびトルクの２つであるので、それぞれをｘおよびｙで表すと、変量ベクトルＵ、平均ベクトルμ、および分散共分散行列Σは、以下の式（２）〜（４）のように表される。
【数２】
2010241212.tif 000004
【００３４】
確率密度関数Ｐに基づいて、平均値Ｅ（ｘ）、Ｅ（ｙ）、分散ｖａｒ（ｘ）、ｖａｒ（ｙ）、共分散ｃｏｖ（ｘ、ｙ）を、以下の式（５）〜（９）のように算出することができる。
【数３】
2010241212.tif 000005
【００３５】
上記のように算出された平均ベクトルμおよび分散共分散行列Σを用い、現在の運転状態で取得された回転数およびトルクからなる変量ベクトルをＵで表すと、以下の式（１０）のように、該現在の運転状態から、上記のアクセル操作の確率分布に対するマハラノビス距離Ｄを算出することができる。
【数４】
2010241212.tif 000006
【００３６】
こうして算出されたマハラノビス距離Ｄは、現在の運転状態のクルーズ走行領域に対する差を表している。マハラノビス距離Ｄを追跡することにより、車両の運転が、目標であるクルーズ型燃費走行領域に近づいているのかどうかを判断することができる。近づいているかどうかに応じて運転者に報知を行うことにより、運転者による運転操作を、クルーズ走行領域に引き込むよう支援することができる。
【００３７】
なお、この実施例では、カーネル密度推定の手法を用いて確率密度関数を求めているが、他の手法を用いてもよい。前述したように、エンジンは、良好な燃費の運転状態になるよう制御される傾向があるので、図２に示すようなアクセル操作のヒストグラムに山のような形状が存在するとき、クルーズ型燃費走行を目標とするアクセル操作が取られていると仮定することができる。したがって、アクセル開度をＡで表すと、上記の確率密度関数Ｐ（ｘ，ｙ）を、条件付き確率密度関数Ｐ（Ａ｜ｘ，ｙ）と考えることができる。したがって、周知のベイズ推定法や変分ベイズ法を用いて、所望なアクセル操作の確率分布を求めるようにしてもよい。
【００３８】
図３は、この発明の一実施形態に従う、車両に搭載された、燃費を向上させるよう運転を支援するための装置のブロック図である。
【００３９】
運転状態検出部１１は、車両の運転状態を検出する。この実施例では、上で述べたように、エンジン回転数、トルクおよびアクセル開度を検出する。これらは、任意の既知の手法によって検出されることができる。たとえば、クランク角センサ、トルクセンサおよびアクセル開度センサを車両に設け、これらの検出値から、それぞれ、エンジン回転数、トルクおよびアクセル開度を求めることができる。
【００４０】
制御部１３は、中央処理装置（ＣＰＵ）およびメモリを備えるコンピュータである電子制御装置（ＥＣＵと呼ぶ）に実現されることができる。制御部１３は、運転状態検出部１１によって検出された最新のＮ個の回転数、トルクおよびアクセル開度を、メモリ等の記憶装置に実現される記憶部１５に記憶する。
【００４１】
制御部１３は、記憶部１５に記憶されたＮ個の回転数およびトルクに基づいて、前述したようにアクセル操作の確率密度関数Ｐを算出する。また、制御部１３は、運転状態検出部１１によって今回検出された現在の運転状態と該確率密度関数Ｐに基づいて、前述したようにマハラノビス距離Ｄを算出する。算出したマハラノビス距離Ｄは、記憶部１５に記憶される。制御部１３は、今回算出されたマハラノビス距離Ｄと、前回算出されたマハラノビス距離Ｄとを比較し、現在の運転状態が、クルーズ走行領域に対して近づいているのかどうかを判断する。
【００４２】
制御部１３には、スピーカ１７、振動発生部１８、および表示装置１９が接続されている。制御部１３は、現在の運転状態がクルーズ走行領域に近づいていると判断したならば、スピーカ１７を介して重低音を出力する。「重低音」は、可聴帯域２０〜２００００Ｈｚのうち、２０〜１００Ｈｚの範囲の音を示す。
【００４３】
他方、制御部１３は、現在の運転状態がクルーズ走行領域から遠のいていると判断したならば、振動発生部１８を介して振動を発生させる。ここで、振動発生部１８は、任意の適切な振動体（図示せず）と、制御部１３からの駆動信号を受信したことに応じて該振動体を振動させる駆動回路（図示せず）とを備える。振動体は、運転者の身体に接する車両部位に設けられており、たとえば、ステアリングホイール（ハンドル）、運転席、およびアクセルペダル等に内蔵するよう設けられることができる。
【００４４】
代替的に、制御部１３は、現在の運転状態がクルーズ走行領域から遠のいていると判断したならば、振動に代えて、スピーカ１７を介して所定の高音を出力してもよい。また、振動の励起と高音の出力を併用してもよい。
【００４５】
このように、クルーズ走行領域に対して近づいている場合と遠のいている場合とで報知形態を切り替えることにより、運転者に、クルーズ走行領域に近づいているのかどうかを知らせることができる。
【００４６】
このような報知形態の切り分けの根拠を説明すると、複数の被験者を対象に実験を行った結果、重低音による報知は、高音や振動による報知に比べて、人間に煩わしさを感じさせることなく、かつ臨場感を駆り立てる音であることが判明した。したがって、重低音を用いて、燃費の良好なクルーズ走行領域に近づいていることを運転者に知らせることにより、運転者は、燃費良好領域という目標を体感的に感じることができる。よって、この目標に到達するようなアクセル操作が促され、運転者は、より早期にクルーズ走行領域に到達するための運転操作を効果的に学習して記憶にとどめることができる。
【００４７】
好ましくは、重低音による報知では、クルーズ走行領域に近づくにつれて音量が高くなる、または低くなるように、音量を変化させるのがよい。また、音量の変化に代えて、または音量の変化に加えて、クルーズ走行領域に近づくにつれて音の周波数が高くなる、または低くなるように、周波数を変化させるのがよい。このような音量および（または）周波数の変化により、運転者に、より目標を体感的に感じさせ、臨場感を高めさせることができる。図４には、一例として、マハラノビス距離が小さくなるほど、すなわちクルーズ走行領域に近づくほど、重低音の音量が高くなると共に周波数が高くなる出力形態が示されている。
【００４８】
他方、振動や高音による報知は、実験の結果、重低音に比べ、人間に煩わしさを感じさせ、警告的な注意に感じられることが判明した。このような振動や高音の警告を受け取ると、運転者は、該警告から逃れるようなアクセル操作を促される。結果として、燃費の良好なクルーズ走行領域に近づくような運転操作が促されることとなる。
【００４９】
また、制御部１３は、燃費の良好なクルーズ走行領域１１５に対応するアクセル開度範囲（クルーズ用アクセル開度範囲と呼ぶ）と、現在のアクセル開度との関係を、表示装置１９上に表示する。表示装置１９は、運転者に視認可能なように車両に設けられ、たとえばナビゲーションユニットのディスプレイにより実現してもよいし、インスツルメント上の所定のディスプレイにより実現してもよい。
【００５０】
この表示の一例を、図５に示す。（ａ）は、アクセル開度計を表す。領域２０１は、クルーズ用アクセル開度範囲を表しており、これは、確率密度関数Ｐの値が所定値以上のアクセル開度に基づいて、設定されることができる。たとえば、制御部１３は、確率密度関数Ｐの値が所定値以上の回転数とトルクに対応して検出されたアクセル開度を抽出し、その最小値と最大値を用いて、図に示すように領域２０１を表示することができる。
【００５１】
また、制御部１３は、検出された現在のアクセル開度を、針２０３によって表示する。（ａ）の例では、針２０３は、領域２０１内のアクセル開度を指しており、よって、現在のアクセル開度が、燃費の良好なクルーズ走行領域内に収まっていることを、運転者に視覚的に知らせることができる。
【００５２】
（ｂ）は、アクセル開度計の他の表示例を示し、ここでは、針２０３によって示される現在のアクセル開度が、クルーズ用アクセル開度範囲を示す領域２０１に収まっていない様子を示している。さらに、現在のアクセル開度が、クルーズ用アクセル開度範囲外にある場合には、領域２０５に示すように、アクセルペダルに対する操作の修正を促すための表示を行うことができる。一実施例では、この表示は、現在のアクセル開度が、クルーズ用アクセル開度範囲の上限（最大値）を超えた場合に行われ、領域２０５には、足によるアクセルペダルの踏み込みが、点線で示す位置から実線に示す位置に戻された様子が模式的に示されている。運転者は、このような表示２０５を介して、アクセルペダルに対する足の踏み込みを軽くする（アクセルペダルを戻す）よう促されていることを、視覚的に認識することができる。
【００５３】
この実施例では、図５（ａ）に示すような、現在のアクセル開度が、燃費の良好なクルーズ走行領域内にあることを示すアクセル開度計の表示は、現在の運転状態が、クルーズ走行領域内に停滞している（マハラノビス距離が同じである）間にわたって行われる。また、図５（ｂ）に示すような、現在のアクセル開度が、燃費の良好なクルーズ走行領域外にあることを示すアクセル開度計の表示は、現在の運転状態が、クルーズ走行領域外に停滞している間にわたって行われる。
【００５４】
代替的に、停滞しているか否かにかかわりなく、図５（ａ）の表示を、現在のアクセル開度が、前述したクルーズ用アクセル開度範囲内にある間にわたって行い、図５（ｂ）の表示を、現在のアクセル開度がクルーズ用アクセル開度範囲外にある間にわたって行ってもよい（この場合、常時、アクセル開度計が表示されることとなる）。
【００５５】
いずれの場合も、特にアクセルペダルの踏み込みすぎを運転者に注意喚起するため、図５（ｂ）の表示は、クルーズ用アクセル開度範囲の上限を超えている間にわたってのみ行ってもよい。
【００５６】
また、図５（ｂ）の領域２０５のようなアクセル操作の修正を促す表示は、現在の運転状態が、クルーズ用アクセル開度範囲の上限（最大値）を超えたことに応じて行うのがよい。この場合、該上限を超えている間にわたって、該領域２０５の表示を点滅させたりして、運転者の注意を喚起してもよい。
【００５７】
図５に示すアクセル開度計の表示タイミングの上記説明は一例であり、他のタイミングを採用してもよい。たとえば、図５（ｂ）のような表示は、現在の運転状態が、クルーズ走行領域１１５から遠のいていると判断され、かつ、現在の運転状態が、クルーズ用アクセル開度範囲の上限を超えているときに行うようにしてもよい。遠のいているときには、振動および（または）高音による報知が行われるが、さらに視覚的表示を行うことにより、運転者は、視認によってもクルーズ走行領域から遠のいていることを認識することができる。
【００５８】
これは、常に視覚的表示をみることなく、必要時のみ表示認識することができ、結果として視認負荷が軽減となることを意味する。
【００５９】
この実施例では、領域２０５は、アクセルペダルの踏み込みを軽くすることを促す表示であるが、反対に、現在のアクセル開度が、クルーズ用アクセル開度範囲の下限（最小値）を下回っていれば、アクセルペダルの踏み込みを強めることを促す表示を行うようにしてもよい。アクセル開度計を表示することなく、これらのアクセル操作の修正を促す表示のみを行うようにしてもよい。
【００６０】
図６は、この発明の一実施形態に従う、制御部１３によって実行される制御プロセスのフローチャートである。このプロセスは、アクセルペダルの踏み込みによるアクセル操作が行われている間にわたり、所定の時間間隔で実行されることができる。
【００６１】
ステップＳ１１において、過去において検出され記憶されたＮ個の回転数とＮ個のトルクに基づいて、前述したように確率密度関数Ｐを算出し、アクセル操作の確率分布を求める。ステップＳ１２において、前述したように、確率密度関数Ｐに基づいて、アクセル操作の確率分布の平均および分散を算出する。
【００６２】
ステップＳ１３において、現在の運転状態として検出された回転数、トルクおよびアクセル開度を取得する。
【００６３】
ステップＳ１４において、前述したように、検出された回転数およびトルクからなる現在の運転状態の、ステップＳ１１で算出されたアクセル操作の確率分布に対するマハラノビス距離を算出し、メモリ等の記憶装置に記憶する。
【００６４】
ステップＳ１５において、前回算出されて記憶されたマハラノビス距離と、今回算出されたマハラノビス距離とを比較し、現在の運転状態が、アクセル操作の確率分布の中心に近づいているかどうか、すなわちクルーズ走行領域に近づいているかどうかを判断する。具体的には、マハラノビス距離の今回値が前回値より小さいかどうかを判断し、小さければ、近づいていると判断する（ステップＳ１５がＹｅｓ）。近づいていると判断されたならば、ステップＳ１６において、前述したように、所定の重低音を、スピーカ１７を介して出力する。
【００６５】
前述したように、好ましくは、マハラノビス距離の値に応じて、重低音の音量および（または）周波数を変化させるのがよい。そのため、距離値と、音量および（または）周波数の値との関係を、たとえばテーブルに予め設定して記憶装置に記憶し、算出されたマハラノビス距離値に基づいて該テーブルを参照することにより、対応する音量および（または）周波数の値を求めることができる。スピーカ１７からは、該求めた音量および（または）周波数の重低音が出力される。
【００６６】
他方、ステップＳ１５の判断がＮｏであれば、ステップＳ１７において、現在の運転状態が、クルーズ走行領域から遠のいているかどうかを判断する。具体的には、マハラノビス距離の今回値が前回値より大きいかどうかを判断し、大きければ、遠のいていると判断する（ステップＳ１７がＹｅｓ）。遠のいていると判断されたならば、ステップＳ１８において、振動発生部１８を介して、運転者に接する車両部位に設けられた振動体に振動を励起することによって報知を行う。前述したように、振動に代えて、または振動に加えて、所定の高音をスピーカを介して出力するようにしてもよい。
【００６７】
ステップＳ１７の判断がＮｏであれば、マハラノビス距離の前回値と今回値とが同じで、現在の運転状態のクルーズ走行領域に対する位置が一定していることを示す。この場合、ステップＳ１９において、現在の運転状態が、クルーズ走行領域内で停滞しているかどうかを判断する。これは、前述したように、確率密度関数Ｐの値が所定値以上のアクセル開度の最小値および最大値を抽出し、現在のアクセル開度が、該最小値および最大値によって規定されるクルーズ走行用アクセル範囲内にあるかどうかを調べることにより、判断することができる。クルーズ走行領域内にあれば（ステップＳ１９がＹｅｓ）、ステップＳ２０において、図５（ａ）に示すように、現在のアクセル開度が、燃費の良好なクルーズ走行領域に対応するアクセル開度範囲（領域２０１）内に位置していることを示すアクセル開度計を、表示装置１９上に表示する。こうして、運転者は、現在、燃費の良好な運転領域に位置していることを視覚で確認することができる。
【００６８】
ステップＳ１９の判断がＮｏであれば、現在の運転領域が、クルーズ走行領域外で停滞していることを示す。この場合、ステップＳ２１において、たとえば図５（ｂ）のような表示を行い、現在のアクセル開度が、燃費の良好なクルーズ走行領域に対応するアクセル開度範囲（領域２０１）外に位置していることを示す表示を、表示装置１９上に表示することができる。なお、現在のアクセル開度が、該アクセル開度範囲の上限（上記の最大値）を超えているときには、領域２０５に示すような、アクセルペダルに対する操作の修正を促すような図形データを表示する。
【００６９】
前述したように、図５（ａ）および（ｂ）のようなアクセル開度計の表示を、停滞しているか否かにかかわりなく、現在のアクセル開度がクルーズ用アクセル開度範囲内にあるか否かに従って行ってもよいし、クルーズ走行領域に近づいている場合および（または）遠のいている場合についても行うようにしてもよい。また、これらの場合において、アクセル開度が、クルーズ走行領域のアクセル開度範囲の上限を超えていれば、領域２０５に示すようなアクセルペダルに対する操作の修正を促す表示を行うようにしてもよい。
【００７０】
このように、本願発明では、重低音によって、聴覚を通じて運転者に、良好な燃費の運転領域への接近を感じさせると共に、運転者が該運転領域から離れた場合には、振動または高音によって、触覚または聴覚を通じて運転者に直感的に警告し、アクセル開度計の表示および（または）アクセルペダルの操作の修正を促す表示を行うことによって視覚を通じて運転者にアクセル操作を示唆する、というクロスモーダル処理となっているので、視認負荷を減らし、良好な燃費の運転領域に向けた運転操作の学習効果を向上させることができる。
【００７１】
なお、この実施例では、ステップＳ１１において、最新のＮ個の回転数の値およびトルクの値に基づいてアクセル操作の確率分布が算出されるのであるから、次回のサイクルにおいてステップＳ１１が実行されるときには、今回のサイクルのステップＳ１３で取得された回転数の値およびトルクの値が用いられることになる。こうして、アクセル操作の確率分布は、サイクル毎に更新される。したがって、運転者の車両に対する最新の運転操作を反映するように、アクセル操作の確率分布を適応させることができる。特に、本願発明によって、燃費の良好な運転領域に向かうアクセル操作が運転者によって効果的に学習され、この学習が進むほど、クルーズ走行の頻度が高まる。この結果、図１に示したような運転状態のプロットが集中する範囲が狭まっていき、これに適応してアクセル操作の確率分布を更新していくことにより、該確率分布は、より鋭いピークを有する山の形状となっていく。エンジン回転数およびトルクのばらつき幅もさらに狭まっていき、燃費を向上させていくことができる。つまり、エンジンの使用領域が限定され、運転に必要なエネルギー効率があがり、燃費が向上できる。
【００７２】
このように、アクセル操作の確率分布の更新は燃費向上に効果的であるが、該更新を、サイクル毎に行わなくてもよい。たとえば、一定時間の経過毎、または一定の走行距離毎に、最新のＮ個の回転数およびトルクに基づいて行うようにしてもよい。この場合、算出された確率密度関数Ｐと、その平均値および分散はメモリ等の記憶装置に記憶される。図６のプロセスはステップＳ１３から実行され、ステップＳ１４のマハラノビス距離の算出には、該記憶されている平均値および分散が用いられる。
【００７３】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。この実施形態では、図５を参照して説明したアクセル開度計およびアクセルペダルの操作の修正を促す表示に代えて、アクセル操作が燃費の良好な操作かどうかを表す表示を行う。
【００７４】
まず、この実施形態の基本的な考え方を述べると、図７には、アクセルペダル３００に対するアクセル操作の模式図が示されている。クルーズ走行のような燃費の良好な走行を行っている場合には、矢印３０３で示すような変動範囲内となるようなオンオフ（押したり戻したりの）操作を行っており、オンオフ操作の頻度も比較的少ない。他方、燃費の非良好な運転を行っている場合には、矢印３０３で示すような変動範囲を超えて、矢印３０５で示すような変動範囲となるようなオンオフ操作を行っており、踏みすぎを修正したり、戻しすぎを修正したりする操作が頻繁に必要になるので、オンオフ操作の頻度も高い。
【００７５】
図８の（ａ）には、図７の矢印３０３で示したような変動範囲でアクセル操作が行われて良好な燃費の運転が行われた場合の、アクセル開度の時間的推移が示されており、（ｂ）には、図７矢印３０５で示したような変動範囲でアクセル操作が行われて、（ａ）に比べて非良好な燃費の運転が行われた場合の、アクセル開度の時間的推移が示されている。（ａ）および（ｂ）の時間軸のスケールは異なっており、（ａ）の時間ｔ１、ｔ２，ｔ３と、（ｂ）の時間ｔ１、ｔ２，ｔ３とがそれぞれ対応している。
【００７６】
また、（ｃ）および（ｄ）は、力学系のアトラクタ(attractor)を示しており、それぞれ、（ａ）および（ｂ）のようなアクセル開度の時系列データを、時間遅れ座標系によって三次元状態空間に埋め込んだものである。具体的には、該アクセル開度の時系列データをＡ（ｔ）（ｔ＝１，２，３．．．）とすると、ベクトルＶ（ｔ）＝（Ａ（ｔ），Ａ（ｔ＋τ），Ａ（ｔ＋２τ））を考え、該ベクトルＶ（ｔ）を、三次元状態空間内に順次プロットしていったときの軌道が、これらの図に示されている。ここで、τは、時間遅れを表している。
【００７７】
（ａ）と（ｂ）を比較して明らかなように、また（ｃ）と（ｄ）を比較して明らかなように、燃費の良好なアクセル操作に比べて、燃費の非良好なアクセル操作の方が、アクセルペダル開度の増減が激しく、オンオフ操作をより頻繁に行っていることがわかる。すなわち、燃費の非良好なアクセル操作の方が、燃費の良好なアクセル操作に比べて、高周波な動きをしていることがわかる。
【００７８】
図２を参照して説明したように、符号１１５のクルーズ走行領域で示されるような、目標とするクルーズ型燃費走行領域内に運転状態を留めることにより、燃費向上を図ることができる。運転状態の留まる領域の範囲が狭くなるほど、燃費をより向上させることができる。運転状態をこのような領域内に留めるためには、より低周波な動きのアクセル操作が求められる。したがって、この実施形態では、このような領域に運転状態が留まるように、より低周波なアクセル操作を運転者に促し、これによって燃費向上を図る。
【００７９】
アクセル操作が高周波な動きを行っているかどうかの判断は、この実施形態では、自己相関関数を用いて判断する。短時間の間においては、アクセル操作の確率分布はほぼ等しいと考えることができる。したがって、アクセル開度の標本値を時系列に取得したとき、この時系列は、弱定常性の時系列と考えることができる。
【００８０】
ここで、前述したように、アクセル開度の時系列データを、Ａ（ｔ）（ｔ＝１，２，３．．．）とすると、以下の式が成立する。式（１１）は、アクセル開度の標本値Ａ（ｔ）のｎ個の平均を算出する式であり、式（１２）は、該平均値を用いて自己共分散関数Ｒを算出する式であり、式（１３）は、該自己共分散関数Ｒを用いて自己相関関数ρを算出する式である。ｋは、ラグ（lag）を示している。
【数５】
2010241212.tif 000007
【００８１】
自己相関関数ρは、ゼロから１の間に正規化され、ラグｋの関数である。周期性の高い信号ほど、自己相関関数ρの値は、より１に近い値を持つよう算出される。
【００８２】
ここで図９を参照すると、（ａ）は、図８の（ａ）に示すような燃費の良好な運転の場合に算出された自己相関関数値のラグｋに対する推移を示し、（ｂ）は、図８の（ｂ）に示すような燃費の非良好な運転の場合に算出された自己相関関数値のラグｋに対する推移を示している。自己相関関数値は、ラグｋがゼロの時にピーク値１を取り、その後、時間の経過と共に減衰していくが、ラグｋがゼロから所定時間Ｔの自己相関値を比較すると、（ａ）よりも（ｂ）の方が、自己相関値が高い。
【００８３】
すなわち、（ｂ）のような運転の場合には、図８の（ｂ）に示したように高周波な動作でアクセルペダルのオンオフを行うので、周期性が高い信号としてアクセル開度の時系列データが得られる。したがって、自己相関値は、ラグと共に徐々に小さくなっていく挙動となり、（ａ）に比べて、減衰に要する時間が遅い。
【００８４】
このように、自己相関値の減衰挙動を調べることにより、燃費の良好なアクセル操作が行われているかどうかを判断することができる。燃費を向上させるためには、自己相関関数値を、より早期に低い値に減衰させるように、運転操作を促せばよい。これにより、より早期に、クルーズ走行領域に至らせることができる。以下、具体的な構成を述べる。
【００８５】
この実施形態に従う装置は、図３と同様の構成を持つが、制御部１３は、前述したような、アクセル開度計を表示するための動作に代えて、以下のような動作を行う点で異なる。
【００８６】
すなわち、制御部１３は、記憶部１５に記憶されたＮ個のアクセル開度に基づいて、前述したように自己相関関数ρの値を算出する。したがって、この実施例では、式（１１）から（１３）のｎには当該Ｎが代入されるが、代替的に、ｎとＮは異なる値でもよい。また、今回検出されたアクセル開度を、Ｎ個の中に含めてもよい。
【００８７】
制御部１３は、算出された自己相関関数ρの値に従って、アクセル操作が燃費の良好な操作かどうかを表す表示を行う。図１０は、このような表示の一例である。三角形３１１の面積が大きいほど、燃費が非良好であることを示す。したがって、（ａ）から（ｃ）に向かうほど、燃費の良いアクセル操作であることを示す。
【００８８】
前述したように  目的は、自己相関関数値の減衰挙動が遅くなるにつれて、燃費の非良好なアクセル操作が行われているということを、表示で運転者に伝えることであり、この目的を実現する限りにおいて、自己相関関数値の減衰挙動と表示との対応づけは、任意の手法で実現されることができる。
【００８９】
一実施例では、ラグｋがゼロの時点から所定時間Ｔにおける自己相関関数値の減衰速度を算出し、この減衰速度が高いほど、燃費の良好な運転であることを示すような表示を行う。たとえば、減衰速度が第１の所定値以下である場合には、（ａ）のような、底辺Ｂの長さＬが所定の最大長を有する三角形を表示する。減衰速度が、第２の所定値（＞第１の所定値）以上である場合には、（ｃ）のような、底辺Ｂの長さＬが所定の最小長を有する三角形を表示する。第１の所定値と第２の所定値の間の範囲を、底辺Ｂの上記最大長と最小長との間の範囲に対応づけて、減衰速度が第１から第２の所定値の間にある間は、比例計算によって底辺Ｂの長さＬを算出することができる。こうして、自己相関関数値の減衰速度が速いほど、表示は、（ａ）から（ｃ）へと変化していく。
【００９０】
代替的に、ラグｋがゼロの時点から所定時間Ｔの自己相関関数値の平均または和は、減衰が遅いほど大きな値を有することとなるので、これらの値に従って、図１０のような表示を行うようにしてもよい。
【００９１】
この実施形態では、図１０のような燃費のイメージ表示は、現在の運転状態が、クルーズ走行領域内に停滞している（前述したマハラノビス距離が同じである）間にわたって行われる。運転者は、燃費のイメージ表示を視認し、三角形の面積によって燃料消費量の大小を直感的に認識することができると共に、三角形の面積が大きくならないようにアクセルペダルの操作を行うことにより、該運転状態がクルーズ走行領域内に停滞し続けることができる低周波なアクセル操作を体得していくことができる。また、燃費のイメージ表示は、運転状態がクルーズ走行領域内で停滞しているときにのみ行われるので、運転者の視認負荷を軽減させることができる。代替的に、停滞しているか否かにかかわりなく、図１０のような燃費のイメージ表示を、現在のアクセル開度が、前述したクルーズ用アクセル開度範囲内にある間にわたって行うようにしてもよい。
【００９２】
上記のような表示タイミングにより、視認負荷を軽減しつつ、目標とするクルーズ型燃費走行領域内に留まるようなアクセル操作を運転者に促すことができるが、このような表示タイミングに加え、他のタイミングで図１０のような燃費のイメージ表示を行ってもよい（たとえば、常時表示させることもできる）。
【００９３】
なお、図１０のような表示は一例であり、三角形に限定されるものではなく、四角形や棒グラフのような、他の図形表示でもよい。
【００９４】
図６のプロセスは、この実施形態にも同様に適用されることができる。この場合、ステップＳ１１〜Ｓ１９は、前述したのと同様に実行される。ステップＳ１９の判断がＹｅｓであって現在の運転状態がクルーズ走行領域内に停滞していると判断されたならば、ステップＳ２０において、アクセル開度計を表示することに代えて、図１０に示すような燃費のイメージ表示を行う。こうして、クルーズ走行領域内に停滞している場合には、運転者に対し、該クルーズ走行領域に留まるような低周波なアクセル操作を促す。また、ステップＳ１９の判断がＮｏの場合には、図１０のような燃費のイメージ表示を行うことなく、当該プロセスを抜ける。なお、前述したように、停滞しているか否かにかかわりなく、現在のアクセル開度がクルーズ用アクセル開度範囲内にあるときに、図１０のような燃費のイメージ表示を行うようにしてもよいし、ステップＳ２１においても、このようなイメージ表示を行うようにしてもよい。
【００９５】
この実施形態の場合にも、重低音によって、聴覚を通じて運転者に、良好な燃費の運転領域への接近を感じさせると共に、運転者が該運転領域から離れた場合には、振動または高音によって触覚または聴覚を通じて運転者に警告し、図１０のようなアクセル操作の燃費の良好性を示す表示を行うことによって、視覚を通じて運転者に、燃費を向上させるためのアクセル操作を促す、というクロスモーダル処理となっているので、燃費の良好な運転領域に向けた運転操作の学習効果を向上させることができる。
【００９６】
以上のように、この発明の特定の実施形態について説明したが、本願発明は、これら実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９７】
１１  運転状態検出部
１３  制御部
１７  スピーカ
１８  振動発生部
１９  表示装置
【図２】
2010241212.tif 000008
【図３】
2010241212.tif 000009
【図５】
2010241212.tif 000010
【図６】
2010241212.tif 000011
【図７】
2010241212.tif 000012
【図９】
2010241212.tif 000013
【図１０】
2010241212.tif 000014
【図１】
2010241212.tif 000015
【図４】
2010241212.tif 000016
【図８】
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