JP2004017930A

JP2004017930A - 車両用運転操作補助装置

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Publication number: JP2004017930A
Application number: JP2002179913A
Authority: JP
Inventors: Nobutomo Hisaie; 久家　伸友; Toshihiro Yamamura; 山村　智弘
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: EP1375280B1; EP1375280A3; EP1375280A2; JP3838166B2; US20030236602A1; US6982647B2

Abstract

【課題】運転者の運転行動意図に応じたアクセルペダル反力制御を行う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】車両用運転操作補助装置は、車両状態および車両周囲の走行環境を検出する状況認識手段１０，２０，４０と、状況認識手段１０，２０，４０の検出結果に基づいて自車両もしくは自車両周囲のリスク度を算出するリスク度算出手段５０と、リスク度算出手段５０で算出されたリスク度に応じてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段７０と、アクセルペダル反力算出手段７０によって算出されたアクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダルに操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生手段８０と、運転者の運転行動意図を検出する運転行動意図検出手段２００と、運転行動意図検出手段２００の検出結果に基づいて、アクセルペダル反力発生手段８０で発生する操作反力を調整するアクセルペダル反力調整手段２１０，２２０とを有する。
【選択図】　図１

Description

【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】
運転者の操作を補助する車両用運転操作補助装置として、特開平１０−１６６８８９号公報に開示されたものが知られている。この車両用運転操作補助装置は、レーザレーダ等で検出した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するものである。例えば、検出された車間距離が所定値よりも小さくなった場合に、アクセルペダル反力が重くなるよう設定してドライバに警報を与える。
【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は、追い越し等のために運転者が意図的に先行車両に接近している場合でも、車間距離が所定値を下回るとアクセルペダル反力が重くなってしまうという課題があった。
【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、車両状態および車両周囲の走行環境を検出する状況認識手段と、状況認識手段の検出結果に基づいて自車両もしくは自車両周囲のリスク度を算出するリスク度算出手段と、リスク度算出手段で算出されたリスク度に応じてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、アクセルペダル反力算出手段によって算出されたアクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダルに操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生手段と、運転者の運転行動意図を検出する運転行動意図検出手段と、運転行動意図検出手段の検出結果に基づいて、アクセルペダル反力発生手段で発生する操作反力を調整するアクセルペダル反力調整手段とを有する。
【０００５】
【発明の効果】
運転行動意図検出手段の検出結果に基づいてアクセルペダルに発生する操作反力を調整するようにしたので、運転者の運転行動意図に応じたアクセルペダル反力制御を行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
《第１の実施の形態》
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を搭載する車両の構成図である。
【０００７】
まず、車両用運転操作補助装置の構成を説明する。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、前方にある複数の反射物（通常、先行車の後端）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、先行車までの車間距離と相対速度を検出する。検出した車間距離及び相対速度はリスク度算出部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前方物体が検出される。車速センサ４０は、自車両の走行車速を車輪の回転数などから検出し、リスク度算出部５０へと出力する。
【０００８】
前方カメラ２０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、画像処理装置３０へと出力する。前方カメラ２０による検知領域は水平方向に±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。画像処理装置３０は、前方カメラ２０から入力された画像に対してフィルタ処理や認識処理などの各種画像処理を施し、リスク度算出部５０へ出力する。
【０００９】
リスク度算出部５０は、レーザレーダ１０、画像処理装置３０および車速センサ４０から入力される信号に基づいて、自車両の周囲環境によるリスク度ＲＰを算出する。リスク度算出部５０は、算出したリスク度ＲＰをアクセルペダル反力制御装置７０に出力する。
【００１０】
図３に示すように、アクセルペダル６０にはリンク機構を介してサーボモータ８０およびアクセルペダルストロークセンサ８１が接続されている。アクセルペダルストロークセンサ８１は、リンク機構を介してサーボモータ８０の回転角に変換されたアクセルペダル８２のストローク量Ｓを検出する。アクセルペダルストロークセンサ８１は、検出したストローク量Ｓをアクセルペダル反力制御装置７０へ出力する。アクセルペダル反力制御装置７０は、リスク度算出部５０で算出されたリスク度ＲＰに応じてアクセルペダル８２に発生させるペダル反力の増加量ΔＦを算出する。アクセルペダル反力制御装置７０は、算出した反力増加量ΔＦと、ストローク量Ｓに応じてアクセルペダル８２に発生させるアクセルペダル反力Ｆを算出する。そして、反力制御装置８０は、算出したアクセルペダル反力Ｆを実現するようサーボモータ８０で発生させるトルクと回転角とを制御し、アクセルペダル８２に発生する操作反力を任意に制御する。なお、リスク度ＲＰに応じた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、ストローク量Ｓが大きくなるほどアクセルペダル反力Ｆがリニアに大きくなるよう設定されている。なお、通常の反力特性は、例えばアクセルペダル８２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】
運転行動検出部２００は、隣接車線への車線変更や先行車両の追い越し等の運転者の運転行動意図を検出する。運転行動検出部２００は、例えば不図示のウィンカーの操作状態を検出し、ウィンカーが操作されると運転者に車線変更や追い越し等を行う意図があると判断する。運転行動検出部２００は、検出した運転者の運転行動意図、ここではウィンカー操作のオン／オフ信号をペダル反力特性補正部２１０へ出力する。ペダル反力特性補正部２１０は、運転行動検出部２００から入力される信号に応じて、リスク度ＲＰに対するペダル反力Ｆの特性を変更する。ペダル反力特性補正部２１０におけるペダル反力特性の変更については後述する。
【００１２】
次に第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置の作用を説明する。
リスク度算出部５０は、レーザレーダ１０，画像処理装置３０および車速センサ４０から入力される先行車両までの車間距離Ｄや相対速度Ｖｒ、および自車両の走行車速Ｖｆといった走行状況を認識し、走行状況に基づいて先行車までの現在の接近度合と、今後予測される先行車両の動向による自車両への影響度合とをそれぞれ算出する。さらに、リスク度算出部５０は、算出した接近度合と予測影響度合とから将来の走行状況におけるリスク度ＲＰを予測する。ここでは、先行車までの接近度合として余裕時間ＴＴＣを、予測される影響度合として車間時間ＴＨＷを算出する。
【００１３】
余裕時間ＴＴＣは、現在の走行状況が継続した場合、つまり自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａおよび相対車速Ｖｒが一定の場合に、何秒後に、車間距離Ｄがゼロとなり自車両と先行車両とが接触するかを示す値であり、以下の（式１）により求められる。
【数１】
余裕時間ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ　　　　　　　　　　　（式１）
【００１４】
余裕時間ＴＴＣは、先行車に対する現在の自車両の接近度合を示す物理量であり、余裕時間ＴＴＣが小さいほど、先行車への接触が緊迫し接近度合が大きいことを意味している。例えば先行車への接近時には、余裕時間ＴＴＣが４秒以下となる前に、ほとんどのドライバが減速行動を開始することが知られている。
【００１５】
車間時間ＴＨＷは、自車両が先行車に追従走行している場合に、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響度合、つまり相対車速Ｖｒが変化すると仮定したときの影響度合を示す物理量である。車間時間ＴＨＷは、以下の（式２）を用いて算出する。
【数２】
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｆ　　　　　　　　　　　　（式２）
【００１６】
車間時間ＴＨＷは、車間距離Ｄを自車速Ｖｆで除したものであり、先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間を示す。この車間時間ＴＨＷが大きいほど、周囲環境変化による予測影響度合が小さくなる。つまり、車間時間ＴＨＷが大きい場合には、もしも将来に先行車の車速が変化しても、先行車までの接近度合には大きな影響を与えず、余裕時間ＴＴＣはあまり大きく変化しないことを示す。
【００１７】
なお、自車両が先行車両に追従している場合は自車速Ｖｆ＝先行車速Ｖａとなるので、（式２）において自車速Ｖｆの代わりに先行車速Ｖａを用いることもできる。
【００１８】
リスク度算出部５０は、余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとに基づいて、以下の（式３）を用いてリスク度ＲＰを算出する。
【数３】
ＲＰ＝ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ　　　　　　　　　（式３）
（式３）に示すように、リスク度ＲＰは余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとを足し合わせて、連続的に表現される物理量である。なお、ａ、ｂは、接近度合および予測影響度合にそれぞれ適切な重み付けをするためのパラメータであり、ａ＜ｂとなるように、適切に設定する。パラメータａ、ｂの値は、例えば、車間時間ＴＨＷ、余裕時間ＴＴＣの統計から推定されるａ＝１，ｂ＝８程度に設定することが望ましい。
【００１９】
アクセルペダル反力制御装置７０は、リスク度ＲＰに応じたペダル反力増加量ΔＦを算出する。図４に、リスク度ＲＰに対する反力増加量Δの特性を示す。アクセルペダル反力制御装置７０は、図４に示す特性に従って算出した反力増加量ΔＦを通常の反力特性に加算し、アクセルペダル６０に発生させるアクセルペダル反力Ｆを算出する。
【００２０】
図４に示すように、リスク度ＲＰが最小値ＲＰｍｉｎ以下の場合には反力増加量ΔＦを０とする。これは、予測されるリスク度Ｐが非常に小さい場合にアクセルペダル反力Ｆを増加して必要以上にリスク度ＲＰを知らせると、場合によっては運転者が煩わしさを感じる可能性があるためである。運転者がこの煩わしさを感じることを避けるために、アクセルペダル反力増加量ΔＦを発生させる最小のリスク度ＲＰｍｉｎを予め適切に設定する。また、将来予測されるリスク度ＲＰが高く、運転者がアクセルペダル６０から足を離すことが好ましい最大のリスク度ＲＰｍａｘを予め設定する。
【００２１】
さらに、最小のリスク度ＲＰｍｉｎに対応し、個人差も含めて運転者がアクセルペダル反力Ｆの増加を知覚することができる最小の反力値ΔＦｍｉｎ（第１の反力指令値）を予め設定しておく。同様に、最大のリスク度ＲＰｍａｘに対応し、個人差も含めて運転者がアクセルペダル反力の増加を確実に知覚することができる最大の反力値ΔＦｍａｘ（第２の反力指令値）を予め設定しておく。このように、最小のリスク度ＲＰｍｉｎで最小の反力値ΔＦｍｉｎを増加し、最大のリスク度ＲＰｍａｘで最大の反力値ΔＦｍａｘを増加することで、運転者に確実にリスク度を認識させることができる。
【００２２】
なお、最小のリスク度ＲＰｍｉｎと最大のリスク度ＲＰｍａｘの間で、アクセルペダル反力増加量ΔＦは最小値ΔＦｍｉｎから最大値ΔＦｍａｘまで指数関数的に増加する。これは以下の（式４）で表される。
【数４】
ΔＦ＝ｋ・ＲＰ^ｎ　　　　　　　　　　　　　　　（式４）
【００２３】
（式４）に示すように、リスク度ＲＰの変化に対して反力増加量ΔＦを連続的に設定することにより、アクセルペダル反力Ｆの増加によって運転者にリスク度ＲＰの変化を連続的に知らせることが可能となる。なお、定数ｋ、ｎはそれぞれ車種等によって異なり、ドライブシミュレータや実地試験によって取得される結果から、リスク度ＲＰが実際に人間が感じる感覚に即した値としてアクセルペダル反力Ｆに変換されるように設定する。
【００２４】
さらに、リスク度ＲＰが最大値ＲＰｍａｘを超えると、反力増加量ΔＦを反力最大値ΔＦｍａｘ＿ａｃｔｒ（第３の反力指令値）まで一気に不連続的に増加させる。これにより、運転者はアクセルペダル６０が跳ね上がるような感覚を受け、アクセルペダル６０を開放する必要性が高いことを容易に認識することができる。ここで、図４に破線で示すような、第１〜第３の反力指令値を有するリスク度−反力特性を、第１の反力特性とする。
【００２５】
このように、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷに基づいて算出されるリスク度ＲＰに応じてアクセルペダル反力Ｆを制御することにより、運転者にリスク度ＲＰを正確に認識させることができる。ただし、上述したようにリスク度ＲＰが最大値を超えた場合にアクセルペダル６０を跳ね上げるように構成すると、とくに運転者が車線変更や先行車両の追い越しをするために意図的に先行車両に接近している場合等に、運転者に煩わしさを与える可能性がある。
【００２６】
そこで、本実施の形態においては、リスク度ＲＰが最大値ＲＰｍａｘを上回る場合に行うアクセルペダル反力制御を運転者の運転行動意図に応じて切り換えるようにする。
【００２７】
運転行動検出部２００によって所定の運転行動意図、例えば車線変更意図が検出されると、ペダル反力特性補正部２１０は、リスク度ＲＰに応じて発生するペダル反力Ｆを調整する。具体的には、車線変更意図が検出された場合には、リスク度ＲＰが最大値ＲＰｍａｘを上回る領域においても（式４）を用いて反力増加量ΔＦを設定する。つまり、車線変更意図が検出されると、リスク度ＲＰが最大値ＲＰｍａｘを超えても反力増加量ΔＦを反力最大値ΔＦｍａｘ＿ａｃｔｒまで一気に増加させず、リスク度ＲＰに応じた反力増加量ΔＦを連続的に設定する。
【００２８】
図５（ａ）に車線変更意図が検出されない場合の時間軸に対するリスク度ＲＰおよびペダル反力Ｆの変化の一例を示し、図５（ｂ）にストローク量Ｓの変化の一例を示す。また、図６（ａ）に車線変更意図が検出された場合の時間軸に対するリスク度ＲＰおよびペダル反力Ｆの変化の一例を示し、図６（ｂ）にストローク量Ｓの変化の一例を示す。ここでは、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、アクセルペダルストローク量Ｓは一定で自車両が先行車両に徐々に接近している場合を例として説明する。
【００２９】
図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、時間ｔ＝ｔｃでリスク度ＲＰ＝ＲＰｍｉｎとなるとペダル反力ＦがΔＦｍｉｎだけ増加し、その後リスク度ＲＰが大きくなるにつれてアクセルペダル反力Ｆが増加する。車線変更意図が検出されない場合は、図６（ａ）に示すように時間ｔ＝ｔｂでリスク度ＲＰ＝ＲＰｍａｘを超えるとアクセルペダル反力Ｆが不連続的に反力最大値ΔＦｍａｘ＿ａｃｔｒ分増加する。アクセルペダル反力Ｆの増加を受けてアクセルペダル６０は開放され（時間ｔ＝ｔａ）、リスク度ＲＰおよびアクセルペダル反力Ｆは０まで低下する。
【００３０】
一方、運転行動検出部２００によって車線変更意図が検出された場合は、図６（ａ）に示すように時間ｔ＝ｔｂでリスク度ＲＰ＝ＲＰｍａｘを超えてからもリスク度ＲＰは連続的に増加する。リスク度ＲＰに応じたアクセルペダル反力Ｆが発生するため、リスク度ＲＰを認識しながら運転者の意図に応じた運転操作をスムーズに行うことができる。また、ペダル反力Ｆが一気に増加することがないので、先行車両の追い越し等で加速したいのにアクセルペダル反力Ｆが大きくて踏み込み難いといった煩わしさを運転者に与えることがない。
【００３１】
以上、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置の作用について説明した。次に、以上説明したアクセルペダル反力制御の処理手順について図７を用いて説明する。図７は、リスク度算出部５０、アクセルペダル反力制御装置７０およびペダル反力特性補正部２１０で実行される制御プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、本処理内容は、例えば１００ｍｓｅｃに一回の周期で連続的に行われる。
【００３２】
まず、ステップＳ１０１で、リスク度算出部５０はレーザレーダ１０、前方カメラ２０および車速センサ４０で検出される車間距離Ｄ、自車速Ｖｆおよび先行車速Ｖａ等の走行状態を読み込む。ステップＳ１０２では、ステップＳ２０１で読み込んだ走行状態からリスク度ＲＰを算出する。ステップＳ１０３で、ステップＳ１０２で算出したリスク度ＲＰが、所定の最小値ＲＰｍｉｎを上回るか否かを判定する。ステップＳ１０３が肯定判定されると、ステップＳ１０４へ進み、リスク度ＲＰが所定の最大値ＲＰｍａｘ未満であるか否かを判定する。
【００３３】
ステップＳ１０４が肯定判定されると、ステップＳ１０５へ進み、アクセルペダル反力制御装置７０はアクセルペダルストロークセンサ８１で検出されるストローク量Ｓを読み込む。ステップＳ１０６では、リスク度ＲＰに応じた反力増加量ΔＦを算出し、ストローク量Ｓに応じた通常の反力特性に反力増加量ΔＦを加算してアクセルペダル反力Ｆを算出する。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で算出したペダル反力Ｆを発生するような指令をサーボモータ８０に出力する。運転者はペダル反力Ｆからリスク度ＲＰを認識しながらアクセルペダル６０を操作してエンジンの駆動力を調整する。なお、図８に示すようにエンジンの出力トルクはアクセルペダルストローク量Ｓおよびギアのシフト位置に応じて決定される。
【００３４】
ステップＳ１０４が否定判定されると、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８で運転行動検出部２００は、ウィンカーの操作状態を検出する。ステップＳ１０９で、ウィンカーがオン操作されたか否かを判定する。ステップＳ１０９でウィンカーがオンであると肯定判定されると、車線変更意図が検出されたと判断して、リスク度ＲＰに応じたアクセルペダル反力Ｆを設定するためにステップＳ１０５へ進む。このように、運転者の車線変更意図が検出されると、所定の最大値ＲＰｍａｘを上回る状態でもリスク度ＲＰに応じたペダル反力増加量ΔＦを算出し、アクセルペダル反力制御を行う。一方、ステップＳ１０９が否定判定されると、車線変更意図は検出されなかったと判断してステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０でアクセルペダル反力制御装置７０は、反力最大値ΔＦｍａｘ＿ａｃｔｒを増加させるようサーボモータ８０に指令を出力し、アクセルペダル反力制御を行う。ステップＳ１０７あるいはステップＳ１１０の処理により、今回の処理を終了する。なお、ステップＳ１０３が否定判定されると、アクセルペダル反力の増加は行わない。
【００３５】
このように、以上説明した第１の実施の形態においては、以下の様な効果を奏することができる。
（１）運転行動検出部２００の検出結果に基づいて、アクセルペダル６０に発生するペダル反力Ｆを調整するようにした。すなわち、運転行動意図が検出されると、リスク度ＲＰに応じたペダル反力Ｆを発生させながら、運転者が意図する運転行動を妨げないようにペダル反力Ｆを調整する。これにより、運転者の運転行動意図に応じたアクセルペダル反力制御を行うことができ、運転者に与える煩わしさを低減することができる。
（２）運転行動検出部２００によって所定の運転行動意図が検出されると、リスク度ＲＰに対するペダル反力特性を補正し、リスク度ＲＰおよび運転行動意図に基づいてペダル反力Ｆを設定するようにした。これにより、リスク度ＲＰをアクセルペダル反力Ｆとして運転者に認識させることができるとともに、運転行動意図に応じたアクセルペダル反力制御を行うことができる。
（３）運転行動意図検出部２００によって所定の運転行動意図が検出された場合は、運転行動意図が検出されない場合に比べてアクセルペダル操作が容易に行えるように、運転行動意図が検出されない場合に比べてペダル反力Ｆを小さくする。これにより、運転者の運転行動意図に応じたアクセルペダル反力制御を行うことができ、運転者に与える煩わしさを低減することができる。
（４）リスク度ＲＰに対するペダル反力特性は、最小のリスク度ＲＰｍｉｎに対応する最小値ΔＦｍｉｎ（第１の反力指令値）と最大のリスク度ＲＰｍａｘに対応する最大値ΔＦｍａｘ（第２の反力指令値）との間で、リスク度ＲＰが大きくなるほど反力増加量ΔＦが増加し、最大のリスク度ＲＰｍａｘを超えると反力増加量ΔＦが反力最大値ΔＦｍａｘ＿ａｃｔｒ（第３の反力指令値）まで不連続に増加するように設定される。所定の運転行動意図が検出されると、リスク度ＲＰが最大のリスク度ＲＰｍａｘを上回る場合の反力増加量ΔＦが反力最大値ΔＦｍａｘ＿ａｃｔｒよりも小さくなるように設定されるので、ペダル反力Ｆが不連続に増加することによるアクセルペダル６０が跳ね上げられるような違和感を運転者に与えることがない。
（５）運転行動検出部２００によって車線変更意図を検出するので、とくに車線変更を意図しているにも関わらず隣接車線に他車両が存在する等の理由で車線変更を実行できない場合に、ペダル反力Ｆの増加による煩わしさを与えることがない。これにより、運転者の意図に応じた運転操作を行うことができる。
（６）運転行動検出部２００は、ウィンカーの操作状態の基づいて車線変更意図を検出するので、車線変更意図を検出するための特別な装置を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
（７）リスク度算出部５０は、自車速Ｖｆと車間距離Ｄとに基づいて先行車両への接近度合を示す車間時間ＴＨＷを算出し、相対車速Ｖｒと車間距離Ｄとに基づいて先行車両の挙動変化による自車両への影響度合を示す余裕時間ＴＴＣを算出する。そして、車間時間ＴＨＷと余裕時間ＴＴＣとを用いてリスク度ＲＰを算出するので、自車両のリスク度ＲＰを正確に算出することができる。
【００３６】
《第２の実施の形態》
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。第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図１および図２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。
【００３７】
図９に、第２の実施の形態におけるリスク度ＲＰに対するアクセルペダル反力増加量ΔＦの特性を示す。図９において、車線変更意図が検出されなかった場合の反力増加量特性を破線で示し、車線変更意図が検出された場合の反力増加量特性を実線で示す。ここで、図９に破線で示すような最小の反力値ΔＦｍｉｎ（第１の反力指令値）および最大の反力値ΔＦｍａｘ（第２の反力指令値）を有するリスク度―反力特性を第２の反力特性とする。図９に示すように、車線変更意図が検出された場合には、車線変更意図が検出されない場合に比べてリスク度ＲＰに対する反力増加量ΔＦの変化率を小さくする。つまり、リスク度ＲＰの増加に対して反力増加量ΔＦが緩やかに増加するように設定する。例えば、同一のリスク度ＲＰａに対し、車線変更意図が検出された場合の反力増加量ΔＦ１が、意図が検出されない場合の反力増加量ΔＦ２よりも小さくなるように設定する（ΔＦ１＜ΔＦ２）。また、所定の最大値ＲＰｍａｘを超えてからも反力最大値ΔＦｍａｘ＿ａｃｔｒまで不連続的に増加させずに、リスク度ＲＰに応じた反力増加量ΔＦを発生させる。車線変更意図が検出された場合の反力増加量ΔＦの上限は、例えば車線変更意図が検出されない場合の最大のリスク度ＲＰｍａｘに対応する反力の最大値ΔＦｍａｘとする。
【００３８】
以下に、第２の実施の形態におけるリスク度ＲＰに対する反力増加量ΔＦの設定について説明する。第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態と同様に（式４）を用いてリスク度ＲＰに対する反力増加量ΔＦを算出する。ただし、車線変更意図が検出された場合は、意図が検出されない場合に算出する反力増加量ΔＦに定数ｃ（０＜ｃ＜１）を積算して反力増加量ΔＦを補正する。反力増加量ΔＦの補正値ΔＦｃは、例えば以下の（式５）のように表すことができる。
【数５】
ΔＦｃ＝ｃ×ｋ×ＲＰ^ｎ　　　　　　　　　　　　　（式５）
【００３９】
図１０（ａ）に時間軸に対するリスク度ＲＰおよびペダル反力Ｆの変化の一例を示し、図１０（ｂ）にストローク量Ｓの変化の一例を示す。ここでは、図１０（ｂ）に示すように、アクセルペダルストローク量Ｓは一定で自車両が先行車両に徐々に接近している場合を例として説明する。なお、図１０（ａ）は時間ｔ＝ｔｓで運転行動意図が検出されたことを示しており、時間ｔ＝ｔｓ以降は、車線変更意図が検出された状態のペダル反力特性を実線で示し、車線変更意図が検出されなかった場合のペダル反力特性を破線で示す。
【００４０】
図１０（ａ）に示すように、時間ｔ＝ｔｃでリスク度ＲＰ＝ＲＰｍｉｎとなった後、リスク度ＲＰが大きくなるにつれてアクセルペダル反力Ｆが増加する。時間ｔ＝ｔｓ以前は、（式４）を用いてリスク度ＲＰに対する反力増加量ΔＦを算出する。時間ｔ＝ｔｓで車線変更意図が検出されると、（式５）を用いて反力増加量の補正値ΔＦｃを算出する。そして、通常の反力特性に補正値ΔＦｃを加算した補正値Ｆｃをアクセルペダル反力Ｆとして発生させる。これにより、リスク度ＲＰの増加に対する反力増加量ΔＦの変化率が低下し、アクセルペダル反力Ｆの増加が緩やかになる。車線変更意図が検出された場合は、アクセルペダル６０が開放されてストローク量Ｓが０となるまでリスク度ＲＰに応じたペダル反力Ｆが発生する。その結果、アクセルペダル反力Ｆからリスク度ＲＰを認識しながら運転者の意図に応じた運転操作をスムーズに行うことができる。
【００４１】
一方、車線変更意図が検出されない場合は、破線で示すようにリスク度ＲＰ＝ＲＰｍａｘを超えると反力増加量ΔＦを最大反力増加量ΔＦまで一気に増加させる。
【００４２】
次に、以上説明した第２の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御の処理手順について図１１を用いて説明する。図１１は、リスク度算出部５０、アクセルペダル反力制御装置７０およびペダル反力特性補正部２１０で実行される制御プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、本処理内容は、例えば１００ｍｓｅｃに一回の周期で連続的に行われる。
【００４３】
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３での処理は、上述した図７のフローチャートにおけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０３での処理と同様であるので説明を省略する。ステップＳ２０３が肯定判定されるとステップＳ２０４へ進み、アクセルペダル反力制御装置７０はアクセルペダルストロークセンサ８１で検出されるストローク量Ｓを読み込む。ステップＳ２０５で、（式４）を用いてステップＳ２０２で算出されたリスク度ＲＰに応じた反力増加量ΔＦを算出し、ストローク量Ｓに応じた通常の反力特性に加算してアクセルペダル６０に発生させるペダル反力Ｆを算出する。
【００４４】
つづくステップＳ２０６で運転行動検出部２００は、ウィンカーの操作状態を検出する。ステップＳ２０７でウィンカーがオン操作されたか否かを判定する。ステップＳ２０７でウィンカーがオンであると肯定判定されると、ステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８でペダル反力特性補正部２１０は、ステップＳ２０５で算出されたアクセルペダル反力Ｆを補正する。具体的には、（式５）に示すように補正値ΔＦｃを算出し、補正値ΔＦｃに基づく反力補正値Ｆｃを実際のアクセルペダル反力Ｆとして設定する。一方、ステップＳ２０７が否定判定されると、ペダル反力Ｆの補正は行わない。
【００４５】
ステップＳ２０９でアクセルペダル反力制御装置７０は、ステップＳ２０５あるいはステップＳ２０８で算出したアクセルペダル反力Ｆを発生するような指令をサーボモータ８０に出力する。
【００４６】
なお、車線変更意図が検出された場合のアクセルペダル反力Ｆは、以下のように補正することもできる。例えば、車線変更意図が検出されない場合のペダル反力Ｆに定数ｄ（０＜ｄ＜１）を積算してアクセルペダル反力Ｆを補正することができる。あるいは、車線変更意図が検出された場合とされない場合とで、反力増加量ΔＦを算出するための（式４）の定数ｋを変更することもできる。この場合、車線変更意図が検出された場合の定数ｋ１を、車線変更意図が検出されない場合の定数ｋ２よりも小さく設定し（ｋ１＜ｋ２）、車線変更意図が検出された場合には定数ｋ１を用いて算出した反力増加量ΔＦに基づいてアクセルペダル反力Ｆを算出する。また、車線変更意図が検出された場合とされない場合とで、最大のリスク度ＲＰｍａｘに対応する反力最大値ΔＦｍａｘを変更することもできる。つまり、車線変更意図が検出された場合は、意図が検出された場合の最大値ΔＦｍａｘよりも小さい反力増加量ΔＦｃｍａｘを最大値として設定し、反力増加量ΔＦが最小値ΔＦｍｉｎから最大値ΔＦｃｍａｘの間で指数関数的に増加するように設定する。
【００４７】
このように、以上説明した第２の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
（１）所定の運転行動意図が検出された場合には、リスク度ＲＰが同じであっても所定の運転行動意図が検出されない場合に比べて反力増加量ΔＦが小さくなるように反力特性を補正する。これにより、運転者の意図に反してアクセルペダル６０が押し戻されるような違和感を運転者に与えることを抑制できる。
（２）リスク度ＲＰに対するペダル反力特性は、最小のリスク度ＲＰｍｉｎに対応する最小値ΔＦｍｉｎ（第１の反力指令値）と最大のリスク度ＲＰｍａｘに対応する最大値ΔＦｍａｘ（第２の反力指令値）との間で、リスク度ＲＰが大きくなるほど反力増加量ΔＦが増加するように設定される。所定の運転行動意図が検出されると、反力増加量の最大値ΔＦｍａｘを小さくした反力特性に補正する。これにより、所定の運転行動意図が検出された場合には同一のリスク度ＲＰに対して発生するペダル反力Ｆが小さくなり、運転者に与える違和感を低減することができる。
【００４８】
《第３の実施の形態》
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。図１２に、第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成を示す。図１２において、図１および図２に示した第１の実施の形態と同一の機能を有する要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００４９】
第３の実施の形態においては、図１２に示すように、運転行動検出部２００の検出結果に応じてリスク度ＲＰを補正するリスク度補正部２２０を有している。リスク度補正部２２０は、運転行動検出部２００によって車線変更意図が検出されるとリスク度算出部５０で算出されたリスク度ＲＰを小さくするよう補正を行う。
【００５０】
自車両が先行車両に接近していく場合、余裕時間ＴＴＣや車間時間ＴＨＷが同じであっても、運転者に車線変更や追い越しを行う意図がある場合とない場合とでは運転者が実際に感じるリスクは異なる。すなわち、車線変更を行う意図をもって先行車両に接近していく場合、運転者は先行車両を避けることを前提に運転操作を行っているため、車線変更の意図がない場合に比べてリスクを低く感じている。そこで、第３の実施の形態においては、運転者の感覚に沿ったリスク度ＲＰを算出するために、車線変更意図が検出された場合とされない場合においてリスク度ＲＰの算出式を変更する。
【００５１】
車線変更意図が検出されない場合は、リスク度算出部５０において上述したように（式３）を用いてリスク度ＲＰを算出する。車線変更意図が検出されると、リスク度補正部２２０は、（式３）によって算出したリスク度ＲＰに定数ｋｐ（０＜ｋｐ＜１）を積算してリスク度の補正値ＲＰｃを算出する。補正値ＲＰｃは以下の（式６）のように表される。
【数６】
ＲＰｃ＝ｋｐ×（ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ）　　　　　　（式６）
リスク度補正部２２０は、補正値ＲＰｃをリスク度ＲＰとしてアクセルペダル反力制御装置７０へ出力する。
【００５２】
次に、以上説明した第３の実施の形態におけるリスク度算出およびアクセルペダル反力制御の処理手順について図１３を用いて説明する。図１３は、リスク度算出部５０、リスク度補正部２２０，アクセルペダル反力制御装置７０およびペダル反力特性補正部２１０で実行される制御プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、本処理内容は、例えば１００ｍｓｅｃに一回の周期で連続的に行われる。
【００５３】
ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３での処理は、上述した図７のフローチャートにおけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０３での処理と同様であるので説明を省略する。ステップＳ３０３が肯定判定されるとステップＳ３０４へ進み、アクセルペダル反力制御装置７０はアクセルペダルストロークセンサ８１で検出されるストローク量Ｓを読み込む。ステップＳ３０５で運転行動検出部２００は、ウィンカーの操作状態を検出する。ステップＳ３０６でウィンカーがオン操作されたか否かを判定する。ステップＳ３０６でウィンカーがオンであると肯定判定されると、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７でリスク度補正部２２０は、（式６）に示すように、ステップＳ３０２で算出したリスク度ＲＰに定数ｋｐを乗じてリスク度の補正値ＲＰｃを算出し、算出した補正値ＲＰｃを実際のリスク度ＲＰとして設定する。
【００５４】
ステップＳ３０９でアクセルペダル反力制御装置７０は、ステップＳ３０２あるいはステップＳ３０７で設定されたリスク度ＲＰに応じて、（式４）を用いて反力増加量ΔＦを算出し、ストローク量Ｓに応じた通常の反力特性に加算してアクセルペダル６０に発生させるペダル反力Ｆを算出する。ステップＳ３０９で、ステップＳ３０８で算出したアクセルペダル反力Ｆを発生するような指令をサーボモータ８０に出力する。
【００５５】
このように、以上説明した第３の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
（１）所定の運転行動意図が検出されると、レーザレーダ１０，前方カメラ２０および車速センサ４０によって検出される車両状態および車両周囲の環境に対するリスク度ＲＰの特性を補正するようにした。これにより、運転者が実際に感じるリスクに沿ったリスク度ＲＰを算出することができる。さらに、運転者の感覚に沿ったアクセルペダル反力制御を行うことができる。
（２）所定の運転行動意図が検出されると、車両状態および走行環境が同じであってもリスク度ＲＰが小さくなるようにリスク度ＲＰの特性を補正する。これにより、運転者が感じるリスクに沿ったリスク度ＲＰを算出することができる。とくに所定の運転行動意図として車線変更意図を検出することにより、運転者の実際の感覚に沿ったリスク度ＲＰを算出することができる。例えば、車線変更を意図しているにもかかわらず隣接車線に他車両が存在して車線変更を実行できずに先行車両に接近している場合、車線変更を意図していない場合に比べてリスク度ＲＰが低くなり、運転者の実際の感覚に沿ったリスク度ＲＰを算出することができる。
（３）所定の運転行動意図が検出されると、（式６）に示すようにリスク度ＲＰの算出式に所定の定数を乗じてリスク度ＲＰが小さくなるように補正するので、運転者の感覚に沿ったリスク度ＲＰを容易に算出することができる。
【００５６】
《第４の実施の形態》
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の構成は、図１２に示す第３の実施の形態と同様である。第４の実施の形態は、リスク度補正部２２０におけるリスク度ＲＰの補正値の算出方法が第３の実施の形態と異なっている。
【００５７】
先行車両の追い越しや車線変更を行う場面で自車両付近の隣接車線に他車両が存在する場合、隣接車線がクリアになるまで自車両は自車線で待機する必要がある。このように車線変更を行うタイミングを見計らっている間は、自車両が先行車両に接近した状態で追従走行していても、運転者が実際に感じるリスクは車線変更の意図がない場合に比べて低くなっている。
【００５８】
そこで、第４の実施の形態においては、運転行動検出部２００で車線変更意図が検出された場合に、リスク度補正部２２０は以下の（式７）を用いてリスク度の補正値ＲＰｃ１を算出する。
【数７】
ＲＰｃ１＝ｋｐｗ×ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ　　　　　　　　（式７）
ここで、ｋｐｗは定数であり、０＜ｋｐｗ＜１となるように適切に設定する。なお、先行車両に追従している場合、相対車速Ｖｒ＝０であるため、ｂ／ＴＴＣ＝０となる。
【００５９】
（式７）からわかるように、とくに先行車両に追従して車線変更のタイミングを見計らっている場合のリスク度ＲＰを、車線変更意図がない場合に比べて小さく設定することができる。
【００６０】
このように、以上説明した第４の実施の形態においては、次のような効果を奏することができる。所定の運転行動意図が検出されると、（式７）に示すようにリスク度ＲＰの算出式に所定の定数を乗じてリスク度ＲＰが小さくなるように補正するので、運転者の感覚に沿ったリスク度ＲＰを容易に算出することができる。とくに、車線変更を意図しているにもかかわらず隣接車線に他車両が存在するために車線変更が行えず、先行車両に接近した状態で追従走行する場合のリスク度ＲＰを小さくして運転者の感覚に沿ったリスク度ＲＰを算出することができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態において運転行動検出部２００はウィンカー操作を検出することにより車線変更意図を検出したが、例えば運転者の視線方向に基づいて車線変更意図を検出することもできる。運転者の視線方向に基づく運転行動意図の検出は、例えば特願２００１−１３６６２８号公報に開示された手法を用いることができる。運転行動検出部２００は、現在の走行状態から先行車両の影響を受けない走行状態へ移行するための運転行動意図を検出するものであり、例えば、車線変更意図以外に右左折の意図を検出することもできる。
【００６２】
上記実施の形態においてはリスク度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したが、例えばリスク度ＲＰの増加に対して反力増加量ΔＦがリニアに増加するように設定することもできる。
【００６３】
上記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、前方カメラ２０，および車速センサ４０とを用い、アクセルペダル反力算出手段としてアクセルペダル反力制御装置７０を用い、アクセルペダル反力発生手段としてサーボモータ８０を用い、運転行動意図検出手段として運転行動検出部２００を用い、アクセルペダル反力調整手段としてペダル反力特性補正部２１０およびリスク度補正部２２０を用いた。なお、例えば状況認識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】第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置を搭載した車両の構成図。
【図３】アクセルペダル周辺の構成図。
【図４】第１の実施の形態におけるリスク度に対する反力増加量の特性を示す図。
【図５】（ａ）車線変更意図が検出されない場合の時間軸に対するリスク度およびペダル反力の変化を示す図、（ｂ）ストローク量の変化を示す図。
【図６】（ａ）車線変更意図が検出された場合の時間軸に対するリスク度およびペダル反力の変化を示す図、（ｂ）ストローク量の変化を示す図。
【図７】第１の実施の形態によるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。
【図８】ストローク量に対するエンジントルクの特性を示す図。
【図９】第２の実施の形態におけるリスク度に対する反力増加量の特性を示す図。
【図１０】（ａ）時間軸に対するリスク度およびペダル反力の変化を示す図、（ｂ）ストローク量の変化を示す図。
【図１１】第２の実施の形態によるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。
【図１２】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のシステム図。
【図１３】第３の実施の形態によるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
３０：前方カメラ
４０：画像処理装置
５０：リスク度算出部
６０：アクセルペダル
７０：アクセルペダル反力制御装置
８０：サーボモータ
８１：アクセルペダルストロークセンサ
２００：運転行動検出部
２１０：ペダル反力特性補正部
２２０：リスク度補正部

Claims

車両状態および車両周囲の走行環境を検出する状況認識手段と、
前記状況認識手段の検出結果に基づいて自車両もしくは自車両周囲のリスク度を算出するリスク度算出手段と、
前記リスク度算出手段で算出されたリスク度に応じてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
前記アクセルペダル反力算出手段によって算出されたアクセルペダル反力指令値に応じて、前記アクセルペダルに操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生手段と、
運転者の運転行動意図を検出する運転行動意図検出手段と、
前記運転行動意図検出手段の検出結果に基づいて、前記アクセルペダル反力発生手段で発生する操作反力を調整するアクセルペダル反力調整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１に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記アクセルペダル反力調整手段は、前記運転行動意図検出手段によって所定の運転行動意図が検出された場合に、前記アクセルペダル反力算出手段で前記反力指令値を算出する際に用いる、前記リスク度に対する前記反力指令値の特性を補正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に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記アクセルペダル反力調整手段は、前記所定の運転行動意図が検出された場合には、前記リスク度算出手段によって算出されるリスク度が同じであっても、前記所定の運転行動意図が検出されない場合に比べて前記反力指令値が小さくなるように前記反力指令値の特性を補正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または請求項３に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記アクセルペダル反力算出手段は、所定の最小リスク度に対応する第１の反力指令値と所定の最大リスク度に対応する第２の反力指令値との間で、前記リスク度が大きくなるほど前記反力指令値が大きくなり、前記最大のリスク度を超えると前記反力指令値が前記第２の反力指令値よりも大きい第３の反力指令値まで不連続に増加するよう設定された第１の反力特性に従って前記反力指令値を算出し、
前記アクセルペダル反力調整手段は、前記所定の運転行動意図が検出された場合には、前記リスク度が前記最大のリスク度を上回る場合の反力指令値が前記第３の反力指令値よりも小さくなるように前記反力特性を補正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または請求項３に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記アクセルペダル反力算出手段は、所定の最小リスク度に対応する第１の反力指令値と所定の最大リスク度に対応する第２の反力指令値との間で、前記リスク度が大きくなるほど前記反力指令値が大きくなるよう設定された第２の反力特性に従って前記反力指令値を算出し、
前記アクセルペダル反力調整手段は、前記所定の運転行動意図が検出された場合には、前記第１の反力指令値と、前記第２の反力指令値よりも小さい第４の反力指令値との間で、前記リスク度が大きくなるほど前記反力指令値が大きくなるよう前記反力特性を補正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、
前記アクセルペダル反力調整手段は、前記運転行動意図検出手段によって所定の運転行動意図が検出された場合に、前記リスク度算出手段で前記リスク度を算出する際に用いる、前記状況認識手段で検出される車両状態および車両周囲の走行環境に対する前記リスク度の特性を補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
請求項６に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記アクセルペダル反力調整手段は、前記所定の運転行動意図が検出された場合には、前記状況認識手段によって検出される車両状態および走行環境が同じであっても、前記所定の運転行動意図が検出されない場合に比べて前記リスク度が小さくなるように前記リスク度の特性を補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
請求項６または請求項７に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスク度算出手段は、前記状況認識手段で検出される車両状態および走行環境に基づく算出式を用いて前記リスク度を算出し、
前記アクセルペダル反力調整手段は、前記所定の運転行動意図が検出された場合には、前記状況認識手段によって検出される車両状態および走行環境が同じであっても、前記所定の運転行動意図が検出されない場合に比べて前記リスク度が小さくなるように前記算出式に所定の定数を乗じ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８のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、前記運転行動意図検出手段で検出する運転行動意図は、車線変更意図であることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
請求項９に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記運転行動意図検出手段は、ウィンカーの操作状態を検出し、検出したウィンカーの操作状態に基づいて車線変更意図を検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１０に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記状況認識手段は、自車速と、前記自車両と先行車両との相対車速および車間距離とを検出し、
前記リスク度算出手段は、前記自車速と前記車間距離とに基づく車間時間と、前記相対車速と前記車間距離とに基づく余裕時間とを用いて前記リスク度を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。