(57)【要約】【課題】リスクポテンシャルの変化を容易に知らせることができる車両用運転操作補助装置を提供する。【解決手段】自車両および自車両周囲に存在する障害物の走行状況を検出する状況認識手段１０，２０と、状況認識手段１０，２０からの信号に基づいて、自車両の障害物に対する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５０と、リスクポテンシャル算出手段５０からの信号に基づいて、車両操作機器６２に発生させる操作反力を決定する反力決定手段５０と、操作反力決定手段５０からの信号に基づいて、車両操作機器６２に発生する操作反力を制御する反力制御手段６０と、自車両周囲の障害物状態を判定する障害物状態判定手段５０と、障害物状態判定手段５０によって障害物状態が変化したと判定された場合、障害物状態の変化によるリスクポテンシャルの増減方向と同一の方向に操作反力をステップ状に変化した後、障害物状態の変化後のリスクポテンシャルに応じた操作反力となるまで徐々に変化するように、反力決定手段５０によって算出される操作反力を補正する反力補正手段５０とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両および自車両周囲に存在する障害物の走行状況を検出する状況認識手段と、
前記状況認識手段からの信号に基づいて、前記自車両の前記障害物に対する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からの信号に基づいて、車両操作機器に発生させる操作反力を決定する反力決定手段と、
前記操作反力決定手段からの信号に基づいて、前記車両操作機器に発生する操作反力を制御する反力制御手段と、
自車両周囲の障害物状態を判定する障害物状態判定手段と、
前記障害物状態判定手段によって前記障害物状態が変化したと判定された場合、前記障害物状態の変化による前記リスクポテンシャルの増減方向と同一の方向に前記操作反力をステップ状に変化した後、前記障害物状態の変化後のリスクポテンシャルに応じた操作反力となるまで徐々に変化するように、前記反力決定手段によって算出される前記操作反力を補正する反力補正手段とを有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
【請求項２】
自車両および自車両周囲に存在する障害物の走行状況を検出する状況認識手段と、
前記状況認識手段からの信号に基づいて、前記自車両の前記障害物に対する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からの信号に基づいて、車両操作機器に発生させる操作反力を決定する反力決定手段と、
前記操作反力決定手段からの信号に基づいて、前記車両操作機器に発生する操作反力を制御する反力制御手段と、
自車両周囲の障害物状態を判定する障害物状態判定手段と、
前記障害物状態判定手段によって前記障害物状態が変化したと判定された場合、前記障害物状態の変化による前記リスクポテンシャルの増減方向と同一の方向に前記操作反力をパルス状に変化した後、前記障害物状態の変化後のリスクポテンシャルに応じた操作反力となるまで徐々に変化するように、前記反力決定手段によって算出される前記操作反力を補正する反力補正手段とを有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
【請求項３】
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、
前記障害物状態判定手段は、前記状況認識手段からの信号に基づいて、反力制御の対象となる新たな障害物を検知した場合、あるいは反力制御の対象となる障害物が入れ替わった場合に、前記障害物状態が変化したと判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４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記車両操作機器はアクセルペダルであることを特徴とする車両用雨天操作補助装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置を備えたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操作を補助する車両用運転操作補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用運転操作補助装置は、先行車と自車両との車間距離に基づき、アクセルペダルの操作反力を変更している（例えば特許文献１）。この装置は、車間距離の減少に伴いアクセルペダルの反力を増加させることによって、運転者の注意を喚起する。
本願発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】
特開平１０−１６６８８９号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６６８９０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような車両用運転操作補助装置では、障害物として新たに先行車を検出した場合や、自車両と先行車との間に他車両が割り込んできた場合等に、自車両と新たな先行車との車間距離に応じてアクセルペダル反力が一気に増加する。したがって、運転者はアクセルペダル反力の変化を知覚することはできるが、その変化量を認識することは困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両および自車両周囲に存在する障害物の走行状況を検出する状況認識手段と、状況認識手段からの信号に基づいて、自車両の障害物に対する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からの信号に基づいて、車両操作機器に発生させる操作反力を決定する反力決定手段と、操作反力決定手段からの信号に基づいて、車両操作機器に発生する操作反力を制御する反力制御手段と、自車両周囲の障害物状態を判定する障害物状態判定手段と、障害物状態判定手段によって障害物状態が変化したと判定された場合、障害物状態の変化によるリスクポテンシャルの増減方向と同一の方向に操作反力をステップ状に変化した後、障害物状態の変化後のリスクポテンシャルに応じた操作反力となるまで徐々に変化するように、反力決定手段によって算出される操作反力を補正する反力補正手段とを有する。
【０００５】
【発明の効果】
障害物状態の変化に応じたリスクポテンシャル変化の増減方向と同一の方向に操作反力をステップ状に変化させ、その後障害物状態変化後のリスクポテンシャルに応じた値となるまで徐々に操作反力を変化させるので、リスクポテンシャルの相対的な変化を容易に認識することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
《第１の実施の形態》
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、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。
【０００７】
まず、車両用運転操作補助装置１の構成を説明する。レーザレーダ１０は、車両の前方グリル部もしくはバンパ部等に取り付けられ、水平方向に赤外光パルスを走査する。レーザレーダ１０は、自車両の前方にある複数の反射物（通常、前方車の後端）で反射された赤外光パルスの反射波を計測し、反射波の到達時間より、前方車までの車間距離と相対速度を検出する。検出した車間距離および相対速度はコントローラ５０へ出力される。レーザレーダ１０によりスキャンされる前方の領域は、自車正面に対して±６deg程度であり、この範囲内に存在する障害物が検出される。
【０００８】
車速センサ２０は、車輪の回転数や変速機の出力側の回転数を計測することにより自車両の車速を検出し、検出した自車速をコントローラ５０に出力する。
【０００９】
コントローラ５０は、レーザレーダ１０および車速センサ２０から入力される信号に基づいて、自車両周囲の障害物状況を検出し、検出した障害物状況に基づいて障害物に対する自車両のリスクポテンシャルを算出する。そして、算出したリスクポテンシャルに応じて、後述するようにリスクポテンシャルに応じたアクセルペダル反力制御を行う。さらに、自車両周囲の障害物の状態変化を認識し、障害物状態が変化した場合には、その変化に伴うリスクポテンシャルの変化の大きさを運転者に認識させるようにアクセルペダル反力制御の調整を行う。
【００１０】
アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０からの信号に応じて、アクセルペダル６２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ６１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ６１は、アクセルペダル反力制御装置６０からの指令値に応じて発生させるトルクおよび回転角を制御し、運転者がアクセルペダル６２を操作する際に発生する操作反力を任意に制御することができる。なお、アクセルペダル反力制御を行わない場合の通常のアクセルペダル反力特性は、例えばアクセルペダルストローク量の増加に対してアクセルペダル反力がリニアに増加するように設定されている。通常のアクセルペダル反力特性は、例えばアクセルペダル６２の回転中心に設けられたねじりバネ（不図示）のバネ力によって実現することができる。
【００１１】
図３に、コントローラ５０の内部構成のブロック図を示す。コントローラ５０は、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のＣＰＵ周辺部品とから構成されている。そして、ＣＰＵのソフトウェア形態により、障害物認識部５１，リスクポテンシャル算出部５２、運転操作反力決定部５３，障害物状態判定部５４，および運転操作反力補正部５５を構成している。
【００１２】
障害物認識部５１は、レーザレーダ１０から入力される信号を用いて自車両前方に存在する前方障害物との車間距離および相対速度を算出する。そして、車速センサ２０から入力される自車速と、車間距離および相対速度とから、自車前方の障害物状況を認識する。リスクポテンシャル算出部５２は、障害物認識部５１からの信号に基づいて、前方障害物に対する自車両のリスクポテンシャルＲＰを算出する。運転操作反力決定部５３は、リスクポテンシャル算出部５２で算出されたリスクポテンシャルＲＰから、アクセルペダル６２に発生させる反力の制御指令値を算出する。
【００１３】
障害物状態判定部５４は、障害物認識部５１からの信号に基づいて、自車両周囲に存在する障害物の状態、すなわちアクセルペダル反力制御の対象となる障害物の出現（新規検知）または入れ替わり等の障害物の存在状態を判定する。運転操作反力補正部５５は、障害物状態判定部５４で判定される障害物状態により、運転操作反力決定部５３によって算出された反力制御指令値に補正を加え、反力指令値補正値を算出する。運転操作反力補正部５５で算出された反力指令値補正値は、アクセルペダル反力制御装置６０に出力される。
【００１４】
次に第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の動作を説明する。まず、その概要を説明する。
コントローラ５０は、自車両周囲の障害物状況に基づいて、自車両周囲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に応じてアクセルペダル６２に発生する反力の制御指令値を算出してペダル反力制御を行う。反力制御により、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほどアクセルペダル反力Ｆが大きくなるので、運転者に自車両周囲の環境をペダル反力として知らせることができる。ただし、自車両周囲の環境が変化した場合、すなわち反力制御の対象となる障害物の状態が変化した場合、変化後のリスクポテンシャルＲＰに応じてアクセルペダル反力Ｆを一気に変化させると、運転者はアクセルペダル反力Ｆの変化を知覚することはできるが、その変化量を認識することは困難である。
【００１５】
そこで、本発明の第１の実施の形態においては、障害物状態が変化した場合に、アクセルペダル反力Ｆを変化後のリスクポテンシャルＲＰに対応する反力制御指令値まで徐々に変化するよう補正を行う。さらに、障害物状態が変化した場合に、変化後のリスクポテンシャルＲＰが現在のリスクポテンシャルＲＰに対してどのように変化したか、すなわち、相対的に増加したかあるいは相対的に減少したかを運転者に認識させるために、ステップ状に変化させた後にアクセルペダル反力Ｆを徐々に変化させる。
【００１６】
以下に、上述したような制御においてどのようにペダル反力制御の調整を行うかについて、図面を用いて詳細に説明する。図４は、第１の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理内容は、一定間隔、例えば５０msec毎に連続的に行われる。
【００１７】
まず、ステップＳ１００で走行環境を読み込む。ここで、走行環境は、自車前方の障害物状況を含む自車両の走行状況に関する情報である。そこで、レーザレーダ１０により検出される先行車までの車間距離やその存在方向と、車速センサ２０によって検出される自車両の走行車速を読み込む。
【００１８】
ステップＳ２００では、ステップＳ１００で読み込み、認識した走行状態データに基づいて、前方障害物の状況を認識する。ここでは、前回の処理周期以前に検出され、コントローラ５０のメモリに記憶されている自車両に対する障害物の相対位置やその移動方向・移動速度と、ステップＳ１００で得られた現在の走行状態データとにより、現在の障害物の自車両に対する相対位置やその移動方向・移動速度を認識する。そして、自車両の走行に対して障害物が、自車両の前方にどのように配置され、相対的にどのように移動しているかを認識する。
【００１９】
ステップＳ３００では、自車両の障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出するために、まず、認識された前方障害物に対する余裕時間（ＴＴＣ：Time To Collision）を算出する。ここで、前方障害物に対する余裕時間ＴＴＣは、以下の（式１）で求められる。
【数１】
ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ            （式１）
ここで、Ｄ：自車両から先行車までの相対距離、Ｖｒ：自車両と先行車との相対速度（自車速−先行車速）をそれぞれ示す。（式１）に示すように、余裕時間ＴＴＣは、車間距離Ｄを相対速度Ｖｒで除したものである。余裕時間ＴＴＣは、前方障害物に対する現在の自車両の接近度合を示す物理量であり、現在の走行状況が継続した場合、つまり相対車速Ｖｒが一定の場合に、何秒後に自車両と先行車が接触するかを示す値である。
【００２０】
算出した余裕時間ＴＴＣを用いて、先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。先行車に対するリスクポテンシャルＲＰは以下の（式２）で求められる。
【数２】
ＲＰ＝１／ＴＴＣ            （式２）
（式２）に示すように、リスクポテンシャルＲＰは余裕時間ＴＴＣの逆数を用いて、余裕時間ＴＴＣの関数として表される。リスクポテンシャルＲＰが大きいほど前方障害物への接近度合が大きいことを示している。
【００２１】
ステップＳ４００では、ステップＳ３００で算出したリスクポテンシャルＲＰから、アクセルペダル６２に発生させるアクセルペダル反力Ｆの反力制御指令値ＦＡを算出する。リスクポテンシャルＲＰに応じて、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、アクセルペダル６２を戻す方向へ制御反力を発生させる。
【００２２】
図５に、リスクポテンシャルＲＰと、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡとの関係を示す。図５に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰminよりも大きく、所定値ＲＰmaxよりも小さい場合は、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、大きなアクセルペダル反力を発生させるようにアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを算出する。リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰmaxより大きい場合には、最大のアクセルペダル反力を発生させるように、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを最大値ＦＡmaxに固定する。このように反力制御指令値ＦＡを算出することにより、リスクポテンシャルＲＰの大きさをアクセルペダル反力Ｆとして運転者に伝達する。
【００２３】
ステップＳ５００では、ステップＳ２００で認識した障害物状況から、自車前方の障害物状態を判定する。障害物状態は、反力制御の対象となる障害物が存在するか否か、また、存在する場合にはその障害物が新たに検知されたか、あるいは他の障害物と入れ替わったか否かといった障害物の存在状態を示している。ここでは、自車両と先行車との車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒを用いて、障害物状態を判定する。ステップＳ５００で行う障害物状態判定処理を、図６のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００２４】
ステップＳ５０１では、レーザレーダ１０によって自車前方の障害物、すなわち先行車を検知しているか否かを判定する。ステップＳ５０１が肯定判定されると、ステップＳ５０２に進む。ステップＳ５０２では、先行車検知フラグflgLOCKに先行車が存在することを示す１をセットして、ステップＳ５０３に進む。
【００２５】
ステップＳ５０３では、先行車検知フラグの前回値flgLOCk_zが１か否かを判定する。ステップＳ５０３が肯定判定され、前回から先行車が検知されている場合は、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、ステップＳ２００で認識した自車両と先行車との現在の車間距離Ｄと、車間距離の前回値Ｄ_zとの差を算出し、その差の絶対値｜Ｄ−Ｄ_z｜が、所定値Ｄ０よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ５０４が肯定判定されると、ステップＳ５０５へ進む。ステップＳ５０５では、ステップＳ２００で認識した自車両と先行車との現在の相対速度Ｖｒと、相対速度の前回値Ｖｒ_zとの差を算出し、その差の絶対値｜Ｖｒ−Ｖｒ_z｜が、所定値Ｖｒ０よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ５０５が肯定判定されると、ステップＳ５０６へ進む。
【００２６】
ステップＳ５０６では、先行車を以前から検知しており、その先行車との車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒの変化量が所定値よりも小さく、実質的に変化していないので、同一の障害物を検知していると判断し、先行車入れ替わりフラグflgCHANGEに０をセットする。先行車入れ替わりフラグflgCHANGE＝０は、障害物状態に変化がないことを示す。一方、ステップＳ５０３が否定判定されると、自車両前方に反力制御の対象となる新たな障害物を検知したと判断し、ステップＳ５０７へ進む。また、ステップＳ５０４またはステップＳ５０５が否定判定されると、例えば自車前方に他車両が割り込んできて反力制御の対象となる障害物が入れ替わったと判断し、ステップＳ５０７へ進む。ステップＳ５０７では、先行車入れ替わりフラグflgCHANGEに１をセットする。先行車入れ替わりフラグflgCHANGE＝０は、障害物状態が変化したことを示す
【００２７】
ステップＳ５０１が否定判定され、先行車が検知されていない場合は、ステップＳ５０８に進んで先行車検知フラグflgLOCKに０をセットし、ステップＳ５０９へ進む。ステップＳ５０９では、先行車入れ替わりフラグflgCHANGEに障害物状態に変化がないことを示す０をセットする。
【００２８】
ステップＳ５０６，Ｓ５０７，あるいはＳ５０９で先行車入れ替わりフラグflgCHANGEを設定した後、ステップＳ５１０へ進む。ステップＳ５１０では、現在の車間距離Ｄ、相対速度Ｖｒおよび先行車検知フラグflgLOCKを、それぞれの前回値Ｄ_z、Ｖｒ_z、flgLOCK_zにセットして終了する。
【００２９】
このようにステップＳ５００において先行車入れ替わりフラグflgCHANGEを設定した後、ステップＳ６００へ進む。
【００３０】
ステップＳ６００では、ステップＳ５００で判定した障害物状態に基づいて、ステップＳ４００で算出したアクセルペダル反力制御指令値ＦＡに補正を加える。具体的には、新たに先行車を検出した場合、および反力制御の対象となる先行車が入れ替わった場合に、アクセルペダル反力Ｆをステップ状に変化させた後、アクセルペダル反力Ｆが徐々に変化するように反力制御指令値ＦＡを補正して、反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出する。ステップＳ６００で行う障害物状態判定処理を、図７のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００３１】
ステップＳ６０１では、ステップＳ５００で設定した先行車入れ替わりフラグflgCHANGEが１か否かを判定する。ステップＳ６０１が肯定判定され、障害物状態が変化した、すなわち新たな障害物が検出された、あるいは先行車が入れ替わった場合は、ステップＳ６０２へ進む。ステップＳ６０２では、反力補正中フラグflgHOSEIに反力制御指令値ＦＡの補正を行っていることを示す１をセットし、ステップＳ６０３に進む。
【００３２】
ステップＳ６０３では、ステップＳ４００で算出した現在の反力制御指令値ＦＡが、前回周期で設定した反力指令値補正値ＦＡhosei_z以上か否かを判定する。ステップＳ６０３が肯定判定されると、ステップＳ６０４に進む。ステップＳ６０４では、反力指令値補正値ＦＡhoseiを、以下の（式３）に従って算出する。
【数３】
ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z＋ΔＦ０              （式３）
ここで、ΔＦ０は、アクセルペダル反力Ｆの補正を開始する際のステップ状の反力変化量であり、運転者にアクセルペダル反力Ｆの変化を知覚させるのに最低限必要な値を、予め適切に設定しておく。ステップ状反力変化量ΔＦ０は、例えば反力制御指令値ＦＡの最大値ＦＡmaxの１５〜３０％程度に設定する。
【００３３】
ステップＳ６０３が否定判定されると、ステップＳ６０５に進む。ステップＳ６０５では、反力指令値補正値ＦＡhoseiを、以下の（式４）に従って算出する。
【数４】
ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z−ΔＦ０              （式４）
ここで、ステップ状反力変化量ΔＦ０は、上述した（式３）で用いる値と同一である。
【００３４】
ステップＳ６０１が否定判定されると、ステップＳ６０６へ進む。ステップＳ６０６では、反力補正中フラグflgHOSEIが１か否かを判定する。ステップＳ６０６が否定判定され、先行車が検知されていない、あるいは先行車が検知されているが反力制御指令値ＦＡの補正を行っていない場合は、ステップＳ６１３へ進む。ステップＳ６１３では、現在の反力制御指令値ＦＡを反力指令値補正値ＦＡhoseiとしてセットする。
【００３５】
ステップＳ６０６が肯定判定され、反力制御指令値ＦＡの補正を行っている場合は、ステップＳ６０７へ進む。ステップＳ６０７では、現在の反力制御指令値ＦＡが、反力指令値補正値の前回値ＦＡhosei_zと所定の反力変化量ΔＦとの和よりも大きいか否かを判定する。ここで、反力変化量ΔＦは、アクセルペダル反力Ｆを徐々に変化する際の変化率を示しており、予め適切な値を設定しておく。ステップＳ６０７が肯定判定されると、ステップＳ６０８に進む。ステップＳ６０８では、反力指令値補正値ＦＡhoseiを以下の（式５）に従って算出する。
【数５】
ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z＋ΔＦ（式５）
【００３６】
ステップＳ６０７が否定判定されると、ステップＳ６０９へ進む。ステップＳ６０９では、現在の反力制御指令値ＦＡが、反力指令値補正値の前回値ＦＡhosei_zと所定の反力変化量ΔＦとの差よりも小さいか否かを判定する。なお、反力変化量ΔＦは、上述したステップＳ６０７で用いた値と同じである。ステップＳ６０９が肯定判定されると、ステップＳ６１０に進む。ステップＳ６１０では、反力指令値補正値ＦＡhoseiを以下の（式６）に従って算出する。
【数６】
ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z−ΔＦ（式６）
【００３７】
ステップＳ６０９が否定判定され、反力指令値補正値の前回値ＦＡhosei_zが現在の反力制御指令値ＦＡと実質的に等しい場合は、ステップＳ６１１へ進む。ステップＳ６１１では、反力制御指令値ＦＡの補正を終了するために、反力補正中フラグflgHOSEIに０をセットし、ステップＳ６１２へ進む。ステップＳ６１２では、現在の反力制御指令値ＦＡを反力指令値補正値ＦＡhoseiとしてセットする。
【００３８】
ステップＳ６０４，Ｓ６０５，Ｓ６０８，Ｓ６１０，Ｓ６１２，あるいはＳ６１３で反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出した後、ステップＳ６１４に進む。ステップＳ６１４では、反力指令値補正値の前回値FＡhosei_zに、今回の処理で算出した反力指令値補正値ＦＡhoseiをセットし、前回値を更新して終了する。
【００３９】
このようにステップ６００において反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出した後、ステップＳ７００へ進む。
ステップＳ７００では、ステップＳ６００で算出した反力指令値補正値ＦＡhoseiを、アクセルペダル反力制御装置６０に出力し、今回の処理を終了する。アクセルペダル反力制御装置６０は、入力された信号に応じてサーボモータ６１を制御する。
【００４０】
次に、第１の実施の形態における車両用運転操作補助装置１の作用を、図８（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図８（ａ）〜（ｃ）は、障害物状態に対する反力指令値補正値ＦＡhoseiの変化を、先行車検知フラグflgLOCKおよび先行車入れ替わりフラグflgCHANGEの変化とともに走行シーン別に時系列に示したものである。
【００４１】
図８（ａ）は、前方に障害物が存在しなかった状態から、自車両前方に新たに反力制御の対象となる先行車を検知した場合の、反力指令値補正値ＦＡhoseiの変化を示す。時間Ｔａで障害物を検知すると（flgLOCK、flgCHANGEともに１に移行）、アクセルペダル反力Ｆをステップ状に増加するように、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定のステップ状反力変化量ΔＦ０だけステップ状に増加する。
【００４２】
その後、新たに検知した先行車に対するリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡとなるまで、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定の反力変化量ΔＦずつ徐々に増加する。
【００４３】
このように、アクセルペダル反力Ｆのステップ変化により、障害物を新たに検知したことを運転者に認識させる。また、アクセルペダル反力Ｆを漸増することにより、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰの大きさを運転者に認識させることができる。
【００４４】
図８（ｂ）は、自車両前方の先行車に自車両が追従走行中に、反力制御の対象障害物が、リスクポテンシャルＲＰがより高い障害物に入れ替わった場合の、反力指令値補正値ＦＡhoseiの変化を示す。これは、例えば、追従走行中の先行車と自車両との間に他の車両が割り込んだ場合などに相当する。
【００４５】
時間Ｔａで対象障害物が入れ替わったことを検知すると（flgLOCK＝１のまま、flgCHANGE＝１に移行）、アクセルペダル反力Ｆをステップ状に増加するように、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定のステップ状反力変化量ΔＦ０だけステップ状に増加する。
【００４６】
その後、入れ替わった先行車に対するリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡとなるまで、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定の反力変化量ΔＦずつ徐々に増加する。
【００４７】
このように、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰが以前の障害物に対するリスクポテンシャルＲＰよりも大きい場合は、アクセルペダル反力Ｆをステップ的に変化させる際に、アクセルペダル反力Ｆをステップ的に増加させるような反力変化を与える。これにより、反力制御の対象障害物が、リスクポテンシャルＲＰのより高い新たな障害物に入れ替わったことを速やかに運転者に知らせることができる。また、その後のアクセルペダル反力Ｆの漸増により、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰの大きさを運転者に認識させることができる。
【００４８】
図８（ｃ）は、自車両前方の先行車に自車両が追従走行中に、反力制御の対象障害物が、リスクポテンシャルＲＰがより低い障害物に入れ替わった場合の、反力指令値補正値ＦＡhoseiの変化を示す。これは例えば、追従走行中の先行車が車線変更を行い、さらに前方を走行していた車両が新たな対象障害物になった場合などに相当する。
【００４９】
時間Ｔａで対象障害物が入れ替わったことを検知すると（flgLOCK＝１のまま、flgCHANGE＝１に移行）、アクセルペダル反力Ｆをステップ状に減少するように、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定のステップ状反力変化量ΔＦ０だけステップ状に低下する。
【００５０】
その後、入れ替わった先行車に対するリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡとなるまで、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定の反力変化量ΔＦずつ徐々に減少する。
【００５１】
このように、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰが以前の障害物に対するリスクポテンシャルＲＰよりも小さい場合は、アクセルペダル反力Ｆをステップ的に変化させる際に、アクセルペダル反力Ｆをステップ的に減少させるような反力変化を与える。これにより、反力制御の対象障害物が、リスクポテンシャルＲＰのより低い新たな障害物に入れ替わったことを速やかに運転者に知らせることができる。また、その後のアクセルペダル反力Ｆの漸減により、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰの大きさを運転者に認識させることができる。
【００５２】
なお、図８（ａ）から（ｃ）に示すように、障害物状態が変化した際に、状態変化前後のリスクポテンシャルＲＰの変化量によらず、一定の割合（反力変化量ΔＦ）でアクセルペダル反力Ｆを徐々に変化させる。従って、状態変化後のリスクポテンシャルＲＰに対応するアクセルペダル反力Ｆとなるまでに要する時間ΔＴは、状態変化前後のリスクポテンシャルＲＰの変化量によって異なる。運転者は、アクセルペダル反力Ｆが徐々に変化する時間ΔＴによっても、リスクポテンシャルＲＰの変化量を認識することができる。
【００５３】
このように、上述した第１の実施の形態においては、次のような作用効果を奏することができる。コントローラ５０によって自車前方に存在する障害物の自車両に対する車間距離Ｄや相対速度Ｖｒ、自車両の走行車速といった走行状況を認識し、障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。さらに、自車両と障害物との車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒから、例えばアクセルペダル反力制御の対象となる新たな障害物を検知したか、あるいは反力制御の対象となる障害物が入れ替わったか否かなど、自車両周囲の障害物状態を判定する。そして、障害物状態が変化した場合には、リスクポテンシャルＲＰに応じて算出されるアクセルペダル反力制御指令値ＦＡに補正を加える。具体的には、障害物状態の変化によるリスクポテンシャルＲＰの増減方向と同一の方向にアクセルペダル反力Ｆをステップ状に変化させた後、障害物状態変化後のリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡとなるまでアクセルペダル反力Ｆが徐々に変化するように、反力制御指令値ＦＡを補正する。
【００５４】
障害物状態の変化に応じてアクセルペダル反力Ｆがステップ状に変化することによって、その変化方向から新たな対象障害物のリスクポテンシャルＲＰが相対的に増加しているか減少しているかを容易に認識することができる。また、アクセルペダル反力Ｆがステップ状に変化した後、徐々に変化するので、リスクポテンシャルＲＰの変化量をアクセルペダル反力Ｆの変化量から確実に認識することができる。
【００５５】
《第２の実施の形態》
つぎに、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図面を用いて説明する。第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置２の構成は、図１および図２を用いて説明した第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００５６】
第２の実施の形態においては、図４のフローチャートにおけるステップＳ６００での運転操作反力補正処理のみが、上述した第１の実施の形態と相違する。第２の実施の形態では、障害物状態が変化した場合に、変化後のリスクポテンシャルＲＰが現在のリスクポテンシャルＲＰに対してどのように変化したか、すなわち相対的に増加したか、あるいは相対的に減少したかを運転者に認識させるために、アクセルペダル反力Ｆにパルス状の反力変化を発生させた後に反力Ｆを徐々に変化させる。以下、図９のフローチャートを用いて、ステップＳ６００における運転操作反力補正処理について詳細に説明する。
【００５７】
ステップＳ６４１では、ステップＳ５００で設定した先行車入れ替わりフラグflgCHANGEが１か否かを判定する。ステップＳ６４１が肯定判定され、新たな障害物が検出された、あるいは先行車が入れ替わった場合は、ステップＳ６４２へ進む。ステップＳ６４２では、反力補正中フラグflgHOSEIに反力制御指令値ＦＡの補正を行っていることを示す１をセットし、ステップＳ６４３に進む。
【００５８】
ステップＳ６４３では、時間計測カウンタΔＴcntを０に初期化する。なお、時間計測カウンタΔＴcntは、アクセルペダル反力Ｆの補正を開始してからの経過時間を示している。
【００５９】
ステップＳ６４４では、ステップＳ４００で算出した現在の反力制御指令値ＦＡが、前回周期で算出した反力指令値補正値ＦＡhosei_z以上であるか否かを判定する。ステップＳ６４４が肯定判定されると、ステップＳ６４５に進む。ステップＳ６４５では、アクセルペダル反力Ｆをパルス状に増減させる際のパルス高さΔＦｍに、所定値ΔＦｍ０を代入する。なお、パルス高さΔＦｍ＝ΔＦｍ０は、アクセルペダル反力Ｆが増加する方向に発生するプラスのパルスである。所定のパルス高さΔＦｍは、アクセルペダル反力Ｆの補正を開始する際に発生させるパルス状の反力変化量であり、運転者にアクセルペダル反力Ｆの変化を知覚させるのに最低限必要な値を、予め適切に設定しておく。パルス状反力変化量ΔＦｍ０は、例えば反力制御指令値ＦＡの最大値ＦＡmaxの１５〜３０％程度に設定する。
【００６０】
ステップＳ６４４が否定判定されると、ステップＳ６４６に進む。ステップＳ６４６では、アクセルペダル反力Ｆの補正を開始する際にパルス状の反力変化を発生させ、ペダル反力Ｆが一旦減少するように、パルス高さΔＦｍに所定値−ΔＦｍ０を代入する。なお、パルス高さΔＦｍ＝ΔＦｍ０は、アクセルペダル反力Ｆが減少する方向に発生するマイナスのパルスである。
【００６１】
ステップＳ６４７では、ステップＳ６４５あるいはＳ６４６で設定したパルス高さΔＦｍを用いて、反力指令値補正値ＦＡhoseiを以下の（式７）に従って算出する。
【数７】
ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z＋ΔＦｍ              （式７）
【００６２】
ステップＳ６４１が否定判定されると、ステップＳ６４８に進む。ステップＳ６４８では、反力補正中フラグflgHOSEIが１か否かを判定する。ステップＳ６４８が否定判定され、先行車が検知されていない、あるいは先行車が検知されているが反力制御指令値ＦＡの補正を行っていない場合は、ステップＳ６５８へ進む。ステップＳ６５８では、現在の反力制御指令値ＦＡを反力指令値補正値ＦＡhoseiとしてセットする。
【００６３】
ステップＳ６４８が肯定判定され、反力制御指令値ＦＡの補正を行っている場合は、ステップＳ６４９へ進む。ステップＳ６４９では、反力補正を開始してからの経過時間を示す時間計測カウンタΔＴcntに１を加えてカウントアップする。ステップＳ６５０では、時間計測カウンタΔＴcntが所定のパルス継続時間ΔＴｍよりも小さいか否かを判定する。なお、パルス継続時間ΔＴｍは、アクセルペダル反力Ｆにパルス状の反力変化を発生させる際のパルス幅であり、パルス高さΔＦｍと合わせて予め適切な値を設定しておく。ステップＳ６５０が肯定判定されると、ステップＳ６５１に進む。
【００６４】
ステップＳ６５１では、前回以前の処理におけるステップＳ６４５あるいはＳ６４６で設定したパルス高さΔＦｍを用いて、上述した（式７）により反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出する。
【００６５】
ステップＳ６５０が否定判定され、反力補正を開始してからパルス継続時間ΔＴｍ以上経過した場合は、ステップＳ６５２に進む。ステップＳ６５２では、現在の反力制御指令値ＦＡが、反力指令値補正値の前回値ＦＡhosei_zと所定の反力変化量ΔＦとの和よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ６５２が肯定判定されると、ステップＳ６５３に進む。ステップＳ６５３では、第１の実施の形態における図７のステップＳ６０８と同様に、上述した（式５）により反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出する（ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z＋ΔＦ）。
【００６６】
ステップＳ６５２が否定判定されると、ステップＳ６５４へ進む。ステップＳ６５４では、現在の反力制御指令値ＦＡが、反力指令値補正値の前回値ＦＡhosei_zと所定の反力変化量ΔＦとの差よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ６５４が肯定判定されると、ステップＳ６５５に進む。ステップＳ６５５では、図７のステップＳ６１０と同様に、上述した（式６）により反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出する（ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z−ΔＦ）。
【００６７】
ステップＳ６５４が否定判定され、反力指令値補正値の前回値ＦＡhosei_zが現在の反力制御指令値ＦＡと実質的に等しい場合は、ステップＳ６５６へ進む。ステップＳ６５６では、反力制御指令値ＦＡの補正を終了するために、反力補正中フラグflgHOSEIに０をセットし、ステップＳ６５７へ進む。ステップＳ６５７では、現在の反力制御指令値ＦＡを反力指令値補正値ＦＡhoseiとしてセットする。
【００６８】
ステップＳ６５３，Ｓ６５５，Ｓ６５７，あるいはＳ６５８で反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出した後、ステップＳ６５９に進む。ステップＳ６５９では、反力指令値補正値の前回値FＡhosei_zに、今回の処理で算出した反力指令値補正値ＦＡhoseiをセットし、前回値を更新して終了する。
【００６９】
なお、ステップＳ６４７あるいはステップＳ６５１で反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出した場合は、前回値ＦＡhosei_zの更新は行わず、前回以前の処理で設定した値をそのまま使用する。従って、パルス経過時間ΔＴｍの経過直後に、ステップＳ６５３，あるいはＳ６５５で反力指令値補正値ＦＡhoseiを算出する場合は、パルス発生前、すなわち反力補正開始前に設定されていた反力指令補正値ＦＡhoseiをそのまま使用する。
【００７０】
次に、第２の実施の形態における車両用運転操作補助装置２の作用を、図１０（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図１０（ａ）〜（ｃ）は、障害物状態に対する反力指令値補正値ＦＡhoseiの変化を、走行シーン別に時系列に示したものである。
【００７１】
図１０（ａ）は、前方に障害物が存在しなかった状態から、自車両前方に新たに反力制御の対象となる先行車を検知した場合の、反力指令値補正値ＦＡhoseiの変化を示す。時間Ｔａで障害物を検知すると（flgLOCK、flgCHANGEともに１に移行）、アクセルペダル反力Ｆの増加方向にパルス状の反力変化を発生させるように、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定のパルス高さΔＦｍだけ増加する。所定のパルス継続時間ΔＴｍが経過すると、アクセルペダル反力Ｆのパルス状の反力変化を終了する。
【００７２】
その後、新たに検知した先行車に対するリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡとなるまで、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定の反力変化量ΔＦずつ徐々に増加する。
【００７３】
このように、アクセルペダル反力Ｆのパルス状変化により、障害物を新たに検知したことを運転者に認識させる。また、アクセルペダル反力Ｆを漸増することにより、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰの大きさを運転者に認識させることができる。
【００７４】
図１０（ｂ）は、自車両前方の先行車に自車両が追従走行中に、反力制御の対象障害物が、リスクポテンシャルＲＰがより高い障害物に入れ替わった場合の、反力指令値補正値ＦＡhoseiの変化を示す。これは、例えば、追従走行中の先行車と自車両との間に他の車両が割り込んだ場合などに相当する。
【００７５】
時間Ｔａで対象障害物が入れ替わったことを検知すると（flgLOCK＝１のまま、flgCHANGE＝１に移行）、アクセルペダル反力Ｆの増加方向にパルス状の反力変化を発生させるように、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定のパルス高さΔＦｍだけ増加する。所定のパルス継続時間ΔＴｍが経過すると、アクセルペダル反力Ｆのパルス状の反力変化を終了する。
その後、入れ替わった先行車に対するリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡとなるまで、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定の反力変化量ΔＦずつ徐々に増加する。
【００７６】
このように、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰが以前の障害物に対するリスクポテンシャルＲＰよりも大きい場合は、アクセルペダル反力Ｆにパルス状の反力変化を発生させる際に、アクセルペダル反力Ｆを増加する方向のパルスを与える。これにより、反力制御の対象障害物が、リスクポテンシャルＲＰのより高い新たな障害物に入れ替わったことを速やかに運転者に知らせることができる。また、その後のアクセルペダル反力Ｆの漸増により、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰの大きさを運転者に認識させることができる。
【００７７】
図１０（ｃ）は、自車両前方の先行車に自車両が追従走行中に、反力制御の対象障害物が、リスクポテンシャルＲＰがより低い障害物に入れ替わった場合の、反力指令値補正値ＦＡhoseiの変化を示す。これは例えば、追従走行中の先行車が車線変更を行い、さらに前方を走行していた車両が新たな対象障害物になった場合などに相当する。
【００７８】
時間Ｔａで対象障害物が入れ替わったことを検知すると（flgLOCK＝１のまま、flgCHANGE＝１に移行）、アクセルペダル反力Ｆの減少方向にパルス状の反力変化を発生させるように、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定のパルス高さΔＦｍだけ低下する。所定のパルス継続時間ΔＴｍが経過すると、アクセルペダル反力Ｆのパルス状の反力変化を終了する。
【００７９】
その後、入れ替わった先行車に対するリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡとなるまで、反力指令値補正値ＦＡhoseiが所定の反力変化量ΔＦずつ徐々に減少する。
【００８０】
このように、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰが以前の障害物に対するリスクポテンシャルＲＰよりも小さい場合は、アクセルペダル反力Ｆにパルス状の反力変化を発生させる際に、アクセルペダル反力Ｆを減少する方向のパルスを与える。これにより、反力制御の対象障害物が、リスクポテンシャルＲＰのより低い新たな障害物に入れ替わったことを速やかに運転者に知らせることができる。また、その後のアクセルペダル反力Ｆの漸減により、新たな障害物に対するリスクポテンシャルＲＰの大きさを運転者に認識させることができる。
【００８１】
なお、図１０（ａ）から（ｃ）に示すように、障害物状態が変化した際に、状態変化前後のリスクポテンシャルＲＰの変化量によらず、一定の割合（反力変化量ΔＦ）でアクセルペダル反力Ｆを徐々に変化させる。従って、状態変化後のリスクポテンシャルＲＰに対応するアクセルペダル反力Ｆとなるまでに要する時間ΔＴは、状態変化前後のリスクポテンシャルＲＰの変化量によって異なる。運転者は、アクセルペダル反力Ｆが徐々に変化する時間ΔＴによっても、リスクポテンシャルＲＰの変化量を認識することができる。
【００８２】
このように、上述した第２の実施の形態においては、次のような作用効果を奏することができる。コントローラ５０によって自車前方に存在する障害物の自車両に対する車間距離Ｄや相対速度Ｖｒ、自車両の走行車速といった走行状況を認識し、障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。さらに、自車両と障害物との車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒから、例えばアクセルペダル反力制御の対象となる新たな障害物を検知したか、あるいは反力制御の対象となる障害物が入れ替わったか否かなど、自車両周囲の障害物状態を判定する。そして、障害物状態が変化した場合には、リスクポテンシャルＲＰに応じて算出されるアクセルペダル反力制御指令値ＦＡに補正を加える。具体的には、障害物状態の変化によるリスクポテンシャルＲＰの増減方向と同一の方向にアクセルペダル反力Ｆをパルス状に変化させた後、障害物状態変化後のリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡとなるまでアクセルペダル反力Ｆが徐々に変化するように、反力制御指令値ＦＡを補正する。
【００８３】
このように、障害物状態の変化に応じてアクセルペダル反力Ｆがパルス状に変化することによって、その変化方向から新たな対象障害物のリスクポテンシャルＲＰが相対的に増加しているか減少しているかを容易に認識することができる。さらに、アクセルペダル反力Ｆにパルス状の反力変化が発生するので、障害物状態の変化に伴ってリスクポテンシャルＲＰがどのように変化したかを、第１の実施の形態に比べてより一層、容易に認識することができる。また、アクセルペダル反力Ｆがパルス状に変化した後、徐々に変化するので、リスクポテンシャルＲＰの変化量をアクセルペダル反力Ｆの変化量から確実に認識することができる。
【００８４】
第１および第２の実施の形態においては、図５に示すようにリスクポテンシャルＲＰの増加に対して反力制御指令値ＦＡがリニアに増加するように設定したが、例えばリスクポテンシャルＲＰに対して反力増加量ΔＦが指数関数的に増加するように設定することもできる。また、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを余裕時間ＴＴＣを用いて算出したが、これには限定されない。例えば、余裕時間ＴＴＣと、自車両と先行車との車間距離Ｄを自車速あるいは先行車速で除して得られる車間時間ＴＨＷとを用いて算出することもできる。
【００８５】
第１および第２の実施の形態においては、アクセルペダル反力Ｆを徐々に変化させる際の反力変化量ΔＦ、ステップ状反力変化量ΔＦ０，パルス高さΔＦｍ、およびパルス継続時間ΔＴｍを所定の値として予め設定したが、例えばこれらの値をリスクポテンシャルＲＰに応じて変更することもできる。また、障害物状態変化後のリスクポテンシャルＲＰが増加しているか否かによって、反力変化量ΔＦを変更することもできる。
【００８６】
第１および第２の実施の形態においては、自車両と障害物との車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒを用いて、障害物が新たに検知されたか否か、また障害物が入れ替わったか否かといった障害物状態を判定した。ただし、これには限定されず、例えば車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒのいずれか一方を用いて判定することもできる。
【００８７】
また、第１および第２の実施の形態におけるアクセルペダル反力Ｆの補正方法を、操舵反力制御に適用することもできる。
【００８８】
第１および第２の実施の形態においては、状況認識手段としてレーザレーダ１０および車速センサ２０を用い、リスクポテンシャル算出手段、反力決定手段、障害物状態判定手段および反力補正手段としてコントローラ５０を用い、反力制御手段として、アクセルペダル反力制御装置６０を用いた。なお、例えば障害物検出手段としてレーザレーダ１０の代わりに別方式のミリ波レーダ等を用いたり、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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のシステム図。
【図２】図１に示す車両用運転操作補助装置を搭載した車両の構成図。
【図３】コントローラの内部構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施の形態のコントローラにおける運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャート。
【図５】リスクポテンシャルに対するアクセルペダル反力制御指令値の特性を示す図。
【図６】第１の実施の形態における障害物状態判定処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】第１の実施の形態における運転操作反力補正処理の処理手順を示すフローチャート。
【図８】（ａ）〜（ｃ）第１の実施の形態における車両用運転操作補助装置の作用を説明する図。
【図９】第２の実施の形態における運転操作反力補正処理の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）第２の実施の形態における車両用運転操作補助装置の作用を説明する図。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
５０：コントローラ
６０：アクセルペダル反力制御装置
６１：サーボモータ
６２：アクセルペダル
【図１】
2004196192.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004196192.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004196192.tif 000007
【図６】
2004196192.tif 000008
【図７】
2004196192.tif 000009
【図８】
2004196192.tif 000010
【図９】
2004196192.tif 000011
【図１０】
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