JP2005250756A - 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

Abstract

【課題】
自車両の予測進路と前方障害物との重なり度合を考慮して車両制御を行う車両用運転操作補助装置を提供する。
【解決手段】
予測される自車両の軌道と前方障害物との横偏差を算出し、横偏差と前方障害物との幅を用いて自車両の予測進路と前方障害物との重なり具合を表すラップ率を算出する。自車両と前方障害物との間に仮想的な弾性体を設け、仮想弾性体の反発力とラップ率とから制御用反発力を算出する。制駆動力制御を行う際は、制御用反発力に基づいて制駆動力の補正量を算出する。
【選択図】 図１

Description

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。

従来の車両用運転操作補助装置としては、自車両と自車両前方の車両との車間距離が、接触の可能性がある所定の閾値よりも小さいときにフル制動でもって自動制動を行っている（例えば特許文献１参照）。この装置は、自車両が前方車両を追い越すべく車線変更を行うときには、例えば前方車両を検出し、かつドライバがウィンカ操作を行っているときに車線変更をすると判断して自動制動を非作動とする。

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。
特開平０５−０２４５１９号公報

しかしながら、上述したような従来の装置にあっては、車両制御の介入を自車両が車線変更をするか否かの判断によってフラグで切り換えているため、制動制御が作動または非作動の場合しかなく、運転者に違和感を与えるという問題がある。車両用運転操作補助装置にあっては、運転者に違和感を与えることなく円滑な車両制御を行うことが望まれている。

本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、障害物検出手段および走行状態検出手段による検出結果に基づいて、自車両と障害物との接触の可能性に関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によって算出されるリスクポテンシャルに基づいて、運転操作装置に発生する操作反力、および自車両に発生する制駆動力の少なくともいずれかを制御する制御手段と、障害物の左右方向の幅を検出する幅検出手段と、幅検出手段による検出結果に基づいて、制御手段によって制御する力の制御量を補正する補正手段とを備える。

接触の可能性に関するリスクポテンシャルに基づいて車両制御を行う際に、前方障害物の左右方向の幅に基づいて制御量を補正するので、例えば自車両が追い越し動作のために先行車に接近した場合は前方障害物の幅に応じて制駆動力および／または操作反力が変化し、運転者に違和感を与えることのない制御を行うことができる。

《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、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る。

まず、車両用運転操作補助装置１の構成を説明する。車両用運転操作補助装置１は、レーダ装置１０，車速センサ２０，舵角センサ３０，障害物検知装置４０，コントローラ５０，駆動力制御装置６０，および制動力制御装置９０等を備えている。

レーダ装置１０は、例えば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たレーザレーダであり、水平方向に赤外線レーザ光を照射して車両前方領域を走査し、自車両前方の障害物を検出する。図２に、レーダ装置１０による障害物検出の原理を説明する図を示す。図２に示すように、レーダ装置１０はレーザ光を出力する発光部１０ａと、自車両の前方にある反射物（通常、前方車の後端）で反射された反射光を検出する受光部１０ｂとを備えている。発光部１０ａはスキャニング機構が組み合わされており、図２に矢印で示すように振れるように構成されている。発光部１０ａは角度を変化させながら所定角度範囲内で順次発光する。レーダ装置１０は、発光部１０ａによるレーザ光の出射から受光部１０ｂにおける反射波の受光までの時間差に基づいて自車両から障害物までの距離を計測する。

レーダ装置１０は、スキャニング機構により自車両の前方領域をスキャニングしながら、各スキャニング位置またはスキャニング角度について反射光を受光した場合に障害物までの距離を算出する。さらに、レーダ装置１０は、障害物を検出したときのスキャニング角とその障害物までの距離とに基づいて、自車両に対する障害物の左右方向の位置も算出する。すなわち、レーダ装置１０は、障害物の有無とともに自車両に対する障害物の相対的な位置を検出する。

図３に、レーダ装置１０による障害物の検出結果の一例を示す。各スキャニング角で自車両に対して障害物の相対的な位置を特定することにより、図３に示すようにスキャニング範囲内で検出できる複数の物体についての平面的な存在状態図を得ることができる。

障害物検知装置４０は、レーダ装置１０および車速センサ２０の検出結果に基づいて前方障害物に関する情報を取得する。具体的には、障害物検知装置４０は、レーダ装置１０からスキャニング周期毎またはスキャニング角ごとに出力される検出結果に基づいて、検出した物体の動きを判別するとともに、物体間の近接状態や動きの類似性等に基づいて、検出した物体が同一物体であるか異なる物体であるかを判別する。

そして、障害物検知装置４０は、レーダ装置１０と車速センサ２０からの信号に基づいて、自車両と前方障害物との車間距離と相対速度、自車両に対する前方障害物の左右方向距離、および前方障害物の幅を認識する。なお、障害物検知装置４０は、複数の前方障害物を検知した場合は各障害物についての情報を取得する。障害物検知装置４０は、取得した障害物情報をコントローラ５０へ出力する。

舵角センサ３０は、ステアリングコラムもしくはステアリングホイール（不図示）付近に取り付けられた角度センサ等であり、ステアリングシャフトの回転を操舵角として検出し、コントローラ５０へ出力する。

アクセルペダル６１には、アクセルペダル６１の踏み込み量（操作量）を検出するアクセルペダルストロークセンサ（不図示）が設けられている。アクセルペダルストロークセンサによって検出されたアクセルペダル操作量はコントローラ５０および駆動力制御装置６０に出力される。ブレーキペダル９１には、その踏み込み量（操作量）を検出するブレーキペダルストロークセンサ（不図示）が設けられている。ブレーキペダルストロークセンサによって検出されたブレーキペダル操作量は、制動力制御装置９０に出力される。

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、車両用運転操作補助装置１全体の制御を行う。コントローラ５０は、車速センサ２０から入力される自車速、および障害物検知装置４０から入力される障害物情報から、自車両の走行状況を認識する。コントローラ５０は、走行状況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を算出する。さらに、コントローラ５０は、障害物に対するリスクポテンシャルに基づいて、自車両に発生する制駆動力を制御する。

駆動力制御装置６０は、アクセルペダル６１の操作状態に応じた駆動力を発生するようにエンジン（不図示）を制御するとともに、外部からの指令に応じて、発生させる駆動力を変化させる。図４に、駆動力制御装置６０の構成を表すブロック図を示す。図５に、アクセルペダル操作量ＳＡとドライバ要求駆動力Ｆｄａとの関係を定めた特性マップを示す。駆動力制御装置６０は、図４に示すようにドライバ要求駆動力算出部６０ａと、加算器６０ｂと、エンジンコントローラ６０ｃとを備えている。

ドライバ要求駆動力算出部６０ａは、図５に示すようなマップを用いて、アクセルペダル６１が踏み込まれたときの操作量（アクセルペダル操作量）ＳＡに応じてドライバが要求する駆動力（ドライバ要求駆動力）Ｆｄａを算出する。加算器６０ｂは、算出されたドライバ要求駆動力Ｆｄａに、後述する駆動力補正量ΔＤａを加えて目標駆動力を算出し、エンジンコントローラ６０ｃへ出力する。エンジンコントローラ６０ｃは、目標駆動力に従ってエンジンへの制御指令値を算出する。

制動力制御装置９０は、ブレーキペダル９１の操作状態に応じた制動力を発生するようにブレーキ液圧を制御するとともに、外部からの指令に応じて、発生させるブレーキ液圧を変化させる。図６に、制動力制御装置９０の構成を表すブロック図を示す。図７に、ブレーキペダル操作量ＳＢとドライバ要求制動力Ｆｄｂとの関係を定めた特性マップを示す。図６に示すように、制動力制御装置９０は、ドライバ要求制動力算出部９０ａと、加算器９０ｂと、ブレーキ液圧コントローラ９０ｃとを備えている。

ドライバ要求制動力算出部９０ａは、図７に示すようなマップを用いて、ブレーキペダル９１の踏み込み量（ブレーキペダル操作量）ＳＢに応じてドライバが要求する制動力（ドライバ要求制動力）Ｆｄｂを算出する。加算器９０ｂは、算出されたドライバ要求制動力Ｆｄｂに、後述する制動力補正値ΔＤｂを加えて目標制動力を算出し、ブレーキ液圧コントローラ９０ｃに出力する。ブレーキ液圧コントローラ９０ｃは、目標制動力に従ってブレーキ液圧指令値を算出する。ブレーキ液圧コントローラ９０ｃからの指令に応じて各車輪に設けられたブレーキ装置９５が作動する。

以下に、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の動作を説明する。まず、動作の概要を説明する。車両用運転操作補助装置１は、障害物検知装置４０で検出される障害物情報に基づいて自車両と前方障害物とが接触する可能性を推定する。そして、接触の可能性が高い場合には自車両の制駆動力制御を行い、運転者に減速感を与えて運転者の注意を喚起する。

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、図８を用いて詳細に説明する。図８は、第１の実施の形態のコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順のフローチャートである。本処理内容は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。

まず、ステップＳ１１０で、車速センサ２０によって検出される自車速Ｖｈと、舵角センサ３０によって検出される自車両の操舵角δのデータを読み込む。ステップＳ１２０では、アクセルペダルストロークセンサ（不図示）によって検出されるアクセルペダル操作量ＳＡを読み込む。つづくステップＳ１３０で、レーダ装置１０および車速センサ２０の検出結果に従って障害物検知装置４０で算出した複数の前方障害物に関する情報を読み込む。前方障害物に関する情報は、例えば各障害物までの前後方向の距離（車間距離）Ｄと、自車両に対する障害物の左右方向位置ｘおよび前後方向位置ｙと、前方障害物の幅Ｗである。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１１０で読み込んだ自車速Ｖｈおよび操舵角δに基づいて、自車両の進路を推定する。以下に、予測進路の推定方法を図９および図１０を用いて説明する。予測進路を推定するために、図９に示すように自車両が矢印方向に進行している場合の旋回半径Ｒを算出する。まず、自車両の旋回曲率ρ（１／ｍ）を算出する。旋回曲率ρは、自車速Ｖｈおよび操舵角δに基づいて、以下の（式１）で算出できる。
ρ＝１／｛Ｌ（１＋Ａ・Ｖｈ^２）｝×δ／Ｎ・・・（式１）
ここで、Ｌ：自車両のホイールベース、Ａ：車両に応じて定められたスタビリティファクタ（正の定数）、Ｎ：ステアリングギア比である。

旋回半径Ｒは、旋回曲率ρを用いて以下の（式２）で表される。
Ｒ＝１／ρ ・・・（式２）
（式２）を用いて算出した旋回半径Ｒを用いることで、図９に示すように自車両の走行軌道を半径Ｒの円弧として予測することができる。そして、図１０に示すように、旋回半径Ｒの円弧を中心線とした幅Ｔｗの領域を、自車両が走行するであろう予測進路として設定する。幅Ｔｗは、自車両の幅に基づいて予め適切に設定しておく。

ステップＳ１５０では、障害物検知装置４０によって検出される複数の障害物について、ステップＳ１４０で設定した自車両の予測進路内にあるか、予測進路外にあるかを判定する。ここでは、ステップＳ１３０で検出した障害物の左右方向位置ｘと前後方向位置ｙとを用いて、障害物が予測進路内にあるか否かを判定する。ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０で自車両の予測進路内にあると判定した障害物のうち、自車両に最も近い物体を、前方障害物として選択する。

ステップＳ１７０では、ステップＳ１６０で前方障害物として選択した障害物について、自車両と前方障害物とのラップ率Ｌａを算出する。ここで、ラップ率Ｌａは、自車両の予測進路と前方障害物とがどれほど重なっているかを表す値であり、以下のように算出する。

図１１において、自車両の走行軌道（ステップＳ１４０で算出した半径Ｒの円弧）と前方障害物の後端を左右方向に延長した線との交点をＡで表す。前方障害物の前後方向中心線Ｂから交点Ａまでの左右方向距離を横偏差Δｄとして算出する。ラップ率Ｌａは、横偏差Δｄと前方障害物の幅Ｗを用いて以下の（式３）から算出することができる。
Ｌａ＝１−Δｄ／Ｗ ・・・（式３）
（式３）で算出されるラップ率Ｌａが大きいほど、自車両の予測進路と前方障害物との重なり度合が大きいことを示している。また、ラップ率Ｌａは前方障害物の幅Ｗを考慮した重なり度合であり、横偏差Δｄが同じ場合には前方障害物の幅Ｗが大きいほど大きくなる。

ステップＳ１８０では、ステップＳ１７０で算出したラップ率Ｌａに基づいて制駆動力制御を行う際のゲイン（ラップ率ゲインＧｌａ）を算出する。図１２に、ラップ率Ｌａとラップ率ゲインＧｌａとの関係を示す。図１２に示すようにラップ率Ｌａが大きくなるにつれてラップ率Ｇｌａは所定値Ｇ１から１まで徐々に大きくなる。

つづくステップＳ１９０では、自車両から前方障害物までの車間時間ＴＨＷを算出する。車間時間ＴＨＷは、前方障害物の現在位置に自車両が到達するまでの時間を示す物理量であり、以下の（式４）から算出される。
ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｈ ・・・（式４）
車間時間ＴＨＷが小さいほど自車両と前方障害物との接触の可能性が高くなるため、（式４）で算出される車間時間ＴＨＷを、自車両と前方障害物との接触の可能性を表すリスクポテンシャルということができる。

ステップＳ２００では、ステップＳ１９０で算出した前方障害物に対する車間時間ＴＨＷが予め設定したしきい値Ｔ１以上か否かを判定する。車間時間ＴＨＷがしきい値Ｔ１未満の場合は、前方障害物との接触のリスクポテンシャルが高いと判断し、制駆動力制御を行うためにステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では、制駆動力の特性を変更する際の補正量を算出する。

具体的には、図１３（ａ）（ｂ）に示すように自車両前方に仮想的な弾性体を設けたと仮定し、この仮想的な弾性体が前方車両に当たって圧縮され、自車両に対する擬似的な走行抵抗を発生するというモデルを考える。図１３（ａ）に示すように自車両と前方障害物との車間距離Ｄが仮想的な弾性体の長さｌよりも長い場合は、仮想弾性体は前方障害物に接触しないので圧縮されない。一方、図１３（ｂ）に示すように車間距離Ｄが仮想弾性体の長さｌよりも短い場合は仮想弾性体が圧縮される。仮想弾性体が圧縮されるときの反発力Ｃは、以下の（式５）で表される。
Ｃ＝ｋ×（Ｔｈ−Ｄ） ・・・（式５）

ここで、ｋは、仮想的な弾性体の弾性定数であり、適切な制御効果が得られるように予め適切に調整される制御パラメータである。Ｔｈは、仮想弾性体の長さｌを表すしきい値であり、例えば自車速Ｖｈおよび上述した車間時間ＴＨＷのしきい値Ｔ１に基づいて適切に設定される。

さらに、（式５）で算出した反発力ＣをステップＳ１８０で算出したラップ率ゲインＧｌａを用いて補正し、制御用の反発力Ｆｃを算出する。制御用の反発力Ｆｃは、以下の（式６）から算出する。
Ｆｃ＝ｋ×（Ｔｈ−Ｄ）×Ｇｌａ ・・・（式６）
これにより、前方障害物と自車両の予測進路とのずれが大きくなってラップ率Ｌａが小さくなるほど、制御用反発力Ｆｃは小さくなる。

ステップＳ２００で車間時間ＴＨＷがしきい値Ｔ１以上であると判定されると、ステップＳ２２０へ進み、制御用反発力Ｆｃを０とする。

つづくステップＳ２３０では、ステップＳ２１０またはＳ２２０で算出した制御用反発力Ｆｃを用いて、制駆動力補正を行う際の駆動力補正量ΔＤａおよび制動力補正量ΔＤｂを算出する。ステップＳ２３０における制駆動力補正量の算出処理を、図１４を用いて説明する。

まずステップＳ２３０１で、ステップＳ１２０で読み込んだアクセルペダル操作量ＳＡに基づいて、アクセルペダル６１が踏みこまれているか否かを判定する。アクセルペダル６１が踏み込まれていない場合には、ステップＳ２３０２へ進み、アクセルペダル６１が急に解放されたか否かを判定する。例えば、アクセルペダル操作量ＳＡから算出するアクセルペダル６１の操作速度が所定値未満であった場合は、アクセルペダル６１がゆっくりと戻されたと判断し、ステップＳ２３０３へ進む。ステップＳ２３０３では、駆動力補正量ΔＤａとして０をセットし、つづくステップＳ２３０４で制動力補正量ΔＤｂとして上述した（式６）で算出した制御用反発力Ｆｃをセットする。

一方、ステップＳ２３０２でアクセルペダル６１が急に戻されたと判定されると、ステップＳ２３０５へ進む。ステップＳ２３０５では駆動力補正量ΔＤａを漸減させ、ステップＳ２３０６で制動力補正量ΔＤｂを制御用反発力Ｆｃまで漸増させる。具体的には、アクセルペダル６１が急に戻された場合は、アクセルペダル操作中には駆動力を制御用反発力Ｆｃ分だけ減少させるように設定していた駆動力補正量ΔＤａ（＝−Ｆｃ）を、０まで徐々に変化させる。また、アクセルペダル６１が急に戻されてから制動力補正量ΔＤｂを制御用反発力Ｆｃまで徐々に増加させる。このように、アクセルペダル６１が急に戻された場合は、最終的に駆動力補正量ΔＤａが０に、制動力補正量ΔＤｂがＦｃになるように変化させる。

一方、ステップＳ２３０１が肯定判定され、アクセルペダル６１が踏み込まれている場合は、ステップＳ２３０７へ進んでドライバ要求駆動力Ｆｄａを推定する。コントローラ５０内には、駆動力制御装置６０内に記憶されたドライバ要求駆動力算出マップ（図５）と同一のものが用意されており、アクセルペダル操作量ＳＡに従って、ドライバ要求駆動力Ｆｄａを推定する。

つづくステップＳ２３０８で、ステップＳ２３０７で推定したドライバ要求駆動力Ｆｄａと制御用反発力Ｆｃとの大小関係を比較する。ドライバ要求駆動力Ｆｄａが制御用反発力Ｆｃ以上（Ｆｄａ≧Ｆｃ）の場合は、ステップＳ２３０９へ進む。ステップＳ２３０９では、駆動力補正量ΔＤａとして−Ｆｃをセットし、ステップＳ２３１０で制動力補正量ΔＤｂに０をセットする。すなわち、Ｆｄａ−Ｆｃ≧０であることから、駆動力Ｆｄａを制御用反発力Ｆｃにより補正した後も正の駆動力が残る。従って、補正量の出力は駆動力制御装置６０のみで行うことができる。この場合、車両の状態としては、ドライバがアクセルペダル６１を踏んでいるにも関わらず期待した程の駆動力が得られない状態となる。補正後の駆動力が走行抵抗より大きい場合には、加速が鈍くなる挙動としてドライバに感じられ、補正後の駆動力が走行抵抗より小さい場合には、減速する挙動としてドライバに感じられる。

一方、ステップＳ２３０８が否定判定され、ドライバ要求駆動力Ｆｄａが制御用反発力Ｆｃより小さい場合（Ｆｄａ＜Ｆｃ）は、駆動力制御装置６０のみでは目標とする補正量を出力できない。そこで、ステップＳ２３１１において駆動力補正量ΔＤａに−Ｆｄａをセットし、ステップＳ２３１２で制動力補正量ΔＤｂとして、補正量の不足分（Ｆｃ−Ｆｄａ）をセットする。この場合、車両の減速挙動としてドライバには察知される。

図１５に、駆動力および制動力の補正方法を説明する図を示す。図１５の横軸はアクセルペダル操作量ＳＡおよびブレーキペダル操作量ＳＢを示しており、原点０から右へ進むほどアクセルペダル操作量ＳＡが大きく、左へ進むほどブレーキペダル操作量ＳＢが大きいことを示している。図１５の縦軸は駆動力および制動力を示し、原点０から上へ進むほど駆動力が大きく、下へ進むほど制動力が大きいことを示している。

図１５において、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた要求駆動力Ｆｄａ、およびブレーキペダル操作量ＳＢに応じた要求制動力Ｆｄｂをそれぞれ一点鎖線で示す。また、前方障害物との接触リスクポテンシャルに応じて補正した駆動力および制動力を実線で示す。

アクセルペダル操作量ＳＡが大きく、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた要求駆動力Ｆｄａが制御用反発力Ｆｃ以上の場合は、駆動力を補正量ΔＤａに応じて減少方向に補正する。一方、アクセルペダル操作量ＳＡが小さく、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた要求駆動力Ｆｄａが制御用反発力Ｆｃよりも小さい場合は、駆動力を発生しないような補正量ΔＤａを設定して駆動力を補正する。さらに、制御用反発力Ｆｃと要求駆動力Ｆｄａとの差を補正量ΔＤｂとして設定する。これにより、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた緩制動を行う。

ブレーキペダルが踏み込まれると、補正量ΔＤｂに基づいて制動力を増大方向に補正する。これにより、全体として車両の走行抵抗を補正量、すなわち仮想弾性体の反発力Ｆｃに相当して増大させるように制駆動力の特性を補正している。

このようにステップＳ２３０で制駆動力補正量を算出した後、ステップＳ２４０へ進む。ステップＳ２４０では、ステップＳ２３０で算出した駆動力補正量ΔＤａ、及び制動力補正量ΔＤｂをそれぞれ駆動力制御装置６０、及び制動力制御装置９０に出力する。駆動力制御装置６０は、駆動力補正量ΔＤａと要求駆動力Ｆｄａとから目標駆動力を算出し、算出した目標駆動力を発生するようにエンジンコントローラ６０ｃに指令を出力する。また、制動力制御装置９０は、制動力補正量ΔＤｂと要求制動力Ｆｄｂとから目標制動力を算出し、目標制動力を発生するようにブレーキ液圧コントローラ９０ｃに指令を出力する。これにより、今回の処理を終了する。

このように以上説明した第１の実施の形態においては、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）コントローラ５０は、自車両と前方障害物との接触の可能性に関するリスクポテンシャルを算出し、接触リスクポテンシャルに基づいて自車両に発生する制駆動力を制御する。このとき、コントローラ５０は、前方障害物の幅Ｗに基づいて制駆動力の制御用反発力（制御量）を補正する。具体的には、自車両と前方障害物との間に仮想的に設けた弾性体の反発力Ｃに、前方障害物の幅Ｗに基づくゲインＧlaを乗じて制御用反発力Ｆｃを算出する。そして、制御用反発力Ｆｃに基づいて制駆動力の補正量ΔＤａ、ΔＤｂを算出し、自車両の制駆動力制御を行う。これにより、例えば自車両が追越動作のために先行車に接近した場合には、前方障害物の幅に応じて制駆動力が変化するので、運転者に違和感を与えることのない制御を行うことができる。
（２）コントローラ５０は、前方障害物の幅Ｗが小さいほど制御用反発力Ｆｃを小さくする。上述した（式３）から算出するラップ率Ｌａは、横偏差Δｄが一定の場合は前方障害物の幅Ｗが小さいほど小さくなる。従って、幅Ｗが小さいほどラップ率ゲインＧlaが小さくなり、結果として制御用反発力Ｆｃが小さくなる。これにより、とくに自車両が幅の狭い先行車を追い越す場合には接触リスクポテンシャルに応じた駆動力の補正量が小さくなり、素早い加速操作が可能となる。一方、幅の広い先行車を追い越す際には、自車両に減速度を与えることにより先行車への過度の接近を抑制することが可能となる。
（３）コントローラ５０は、前方障害物の幅Ｗと、自車両の予測進路と前方障害物との横偏差Δｄとに基づいて、予測進路と前方障害物との重なり度合を表すラップ率Ｌａを算出し、ラップ率Ｌａに基づいて制御用反発力Ｆｃを算出する。これにより、例えば自車両が追い越しのために先行車に接近した場合は、前方障害物の幅Ｗおよび自車両の予測進路と先行車との横偏差Δｄに基づく重なり度合に応じて制駆動力が変化するので、運転者に違和感を与えることのない制御を行うことができる。
（４）ラップ率ゲイン（制御ゲイン）Ｇｌａは、図１２に示すようにラップ率Ｌａが大きくなるほど所定値Ｇ１から徐々に増加する。これにより、自車両の予測進路と前方障害物との重なり度合が非常に小さくなった場合でも接触リスクポテンシャルに基づく制駆動力が発生するので、常に運転者の注意を喚起することができる。

《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。

第２の実施の形態においては、自車両が前方障害物を追い越す状況においてのみ、自車両の予測進路と前方障害物との重なり度合を考慮した制駆動力制御を行う。具体的には、自車両が追い越し動作を行っている場合に自車両の予測進路と前方障害物のラップ率Ｌａを算出し、ラップ率Ｌａを加味した制御用反発力Ｆｃを算出する。一方、追い越し以外の状況では仮想弾性体の反発力Ｃをそのまま制御用反発力Ｆｃとして用いる。

以下に、第２の実施の形態における車両用運転操作補助装置１の動作について、図１６のフローチャートを用いて説明する。本処理内容は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。ステップＳ３１０〜Ｓ３６０における処理は、図８のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１６０での処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ３７０では、自車両が追い越し動作中であるか否かを判定する。ここでは、アクセルペダル６１、ウィンカーレバー（不図示）、またはステアリングホイール（不図示）の操作状態に基づいて、追い越し動作中であるか否かを判定する。具体的には、前方障害物が検出されている状態でアクセルペダル６１が踏み増しされた場合、またはウィンカ操作が行われた場合、または所定角以上の大きな操舵操作が行われた場合に、自車両が追い越しのための車線変更動作を行っていると判定する。追い越し動作を行っていると判定されると、ステップＳ３８０へ進む。

ステップＳ３８０では、図８のステップＳ１７０と同様に自車両の予測進路と前方障害物とのラップ率Ｌａを算出する。さらにステップＳ３９０ではラップ率Ｌａから上述した図１２の関係に従ってラップ率ゲインＧｌａを算出する。一方、ステップＳ３７０において追い越し動作中でないと判定されると、ステップＳ４００へ進んでラップ率ゲインＧｌａを１に設定する。
つづくステップＳ４１０〜Ｓ４６０での処理は、図８のステップＳ１９０〜Ｓ２４０での処理と同様であるので説明を省略する。

以上説明した第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態による効果に加えて以下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は、自車両の追い越し動作が検出された場合に前方障害物の幅Ｗに基づく制御用反発力Ｆｃの補正を行うので、運転者に違和感を与えることのない制駆動力制御を行うことができる。さらに、自車両が先行車に追従している場合は幅Ｗに基づく制御用反発力Ｆｃの補正を行わないので、制駆動力の変動を抑制して乗り心地を改善することができる。

《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１７に、第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置２の構成を示すシステム図を示す。図１７において、図１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。

図１７に示すように、車両用運転操作補助装置２は、アクセルペダル６１に操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生装置６２と、ブレーキペダル９１に操作反力を発生させるブレーキペダル反力発生装置９２とをさらに備えている。第３の実施の形態においては、前方障害物に対する接触リスクポテンシャルに応じて制御する制駆動力の補正量に応じて、アクセルペダル６１またはブレーキペダル９１に発生する操作反力を制御する。

アクセルペダル反力発生装置６２は、アクセルペダル６１のリンク機構に組み込まれたサーボモータ（不図示）を備えている。アクセルペダル反力発生装置６２は、コントローラ５１からの指令に応じてサーボモータで発生させるトルクを制御し、運転者がアクセルペダル６１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、反力制御を行わない場合のアクセルペダル反力は、アクセルペダル操作量ＳＡに対して比例するように設定されている。

ブレーキペダル反力発生装置９２は、ブレーキペダル９１のリンク機構に組み込まれたサーボモータ（不図示）を備えている。ブレーキペダル反力発生装置９２は、コントローラ５１からの指令に応じてサーボモータで発生させるトルクを制御し、運転者がブレーキペダル９１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、ここでは、サーボモータによってブレーキペダル９１の反力を制御しているが、これには限定されず、例えばコンピュータ制御による油圧力を用いてブレーキアシスト力を発生させることもできる。

以下に、車両用運転操作補助装置２の動作を、図１８を用いて説明する。図１８は、第３の実施の形態のコントローラ５１における運転操作補助制御処理の処理手順のフローチャートである。本処理内容は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。ステップＳ５１０〜Ｓ６４０での処理は、第１の実施の形態で説明した図８のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ２４０での処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ６５０では、ステップＳ６１０またはＳ６２０で算出した制御用反発力Ｆｃに基づいて、アクセルペダル６１またはブレーキペダル９１に発生する操作反力の制御量、すなわちアクセルペダル反力制御指令値ＦＡとブレーキペダル反力制御指令値ＦＢを算出する。

図１９に、制御用反発力Ｆｃとアクセルペダル反力制御指令値ＦＡとの関係を示す。図１９において、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を破線で示す。ここではアクセルペダル操作量ＳＡが一定の場合のアクセルペダル反力を示している。図１９に示すように、制御用反発力Ｆｃが大きくなるほど、通常値に対してアクセルペダル反力制御指令値ＦＡが増加する。制御用反発力Ｆｃが所定値Ｆｃ１を超えると、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡの増加率が大きくなる。このように、制駆動力の補正量が大きくなるほど、アクセルペダル６１に発生する操作反力が大きくなる。

図２０に、制御用反発力Ｆｃとブレーキペダル反力制御指令値ＦＢとの関係を示す。図２０において、ブレーキペダル反力制御を行わない場合の、通常のブレーキペダル反力制御指令値を破線で示す。ここではブレーキペダル操作量ＳＢが一定の場合のブレーキペダル反力を示している。図２０に示すように、制御用反発力Ｆｃが所定値Ｆｃ１を超える領域では、制御用反発力Ｆｃが大きくなるほど、通常値に対してブレーキペダル反力制御指令値ＦＢが低下する。これにより、制駆動力の補正量が大きくなるほどブレーキペダル９１に発生する操作反力が小さくなり、すなわちブレーキアシスト力が大きくなりブレーキペダル９１を踏み込みやすくなる。

つづくステップＳ６６０では、ステップＳ６５０で算出したアクセルペダル反力制御指令値ＦＡおよびブレーキペダル反力制御指令値ＦＢをそれぞれアクセルペダル反力発生装置６２およびブレーキペダル反力発生装置９２に出力する。アクセルペダル反力発生装置６２およびブレーキペダル反力発生装置９２は、それぞれコントローラ５１から入力される指令値に応じてアクセルペダル反力およびブレーキペダル反力を制御する。

このように、以上説明した第３の実施の形態においては上述した第１の実施の形態による効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
自車両と前方障害物との接触リスクポテンシャルに基づいて制駆動力制御を行うとともに、アクセルペダル６１およびブレーキペダル９１の操作反力制御も行う。制駆動力制御によって補正する制駆動力の補正量を、運転操作装置の操作反力として運転者に伝達することにより、自車両の制御状態を運転者に知らせて注意を喚起することができる。また、前方障害物Ｗの幅が小さい場合はアクセルペダル操作反力が小さくなるので、追い越しの際に速やかな加速操作が可能となる。なお、第３の実施の形態においては、自車両の前後方向の運転操作に関わる運転装置としてアクセルペダル６１およびブレーキペダル９１を用いた。

《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。図示は省略するが、第４の実施の形態による車両用運転操作補助装置は、ステアリングホイール（不図示）に発生する操舵反力を制御する操舵反力制御装置を備えている。第４の実施の形態においては、自車両が前方障害物を追い越すと予測される場合にはステアリングホイール（不図示）に発生する操舵反力を低減する。さらに、自車両の予測進路と前方障害物との重なり度合に応じて操舵反力の低減量を補正する。

第４の実施の形態による車両用運転操作補助装置の動作を、図２１のフローチャートを用いて説明する。図２１のフローチャートに示す処理内容は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。ステップＳ７１０〜Ｓ７６０での処理は、第１の実施の形態で説明した図８のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１６０での処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ７７０では、ステップＳ７６０で選択した前方障害物と自車両との車間時間ＴＨＷを、上述した（式４）から算出する。ステップＳ７８０では、自車両の予測進路と前方障害物との重なり度合を表すラップ率Ｌａを、上述した（式３）から算出する。

つづくステップＳ７９０では、ステアリングホイールに発生させる操舵反力の指令値ＳＡを算出する。まず、ステップＳ７８０で算出した車間時間ＴＨＷに基づいて操舵反力低減量Ｔ１を算出する。図２２に、車間時間ＴＨＷと操舵反力低減量Ｔ１との関係を示す。図２２に示すように、自車両が前方障害物に接近して車間時間ＴＨＷが小さくなるにつれて、自車両の車線変更を促すように操舵反力低減量Ｔ１が大きくなる。

つぎに、ステップＳ７８０で算出したラップ率Ｌａに基づいて操舵反力低減量Ｔ１を補正する。具体的には、操舵反力低減量Ｔ１にかける補正係数α１を、ラップ率Ｌａに基づいて算出する。図２３に、ラップ率Ｌａと操舵反力低減量補正係数α１との関係を示す。図２３に示すように、ラップ率Ｌａが大きくなるにつれて補正係数α１が０から１まで徐々に増加する。

操舵反力指令値ＳＡは、操舵反力低減量Ｔ１と補正係数α１とを用いて以下の（式７）から算出する。
ＳＡ＝Ｓｉ−α１×Ｔ１ ・・・（式７）
（式７）において、Ｓｉは操舵反力制御を行わない場合の通常の操舵反力である。これにより、自車両の予測進路と前方障害物とのラップ率Ｌａが大きいほど、算出される操舵反力指令値ＳＡは車間時間ＴＨＷに基づく操舵反力低減量Ｔ１を反映したものとなる。

続くステップＳ８００では、ステップＳ７９０で算出した操舵反力指令値ＳＡを不図示の操舵反力制御装置へ出力する。操舵反力制御装置は操舵反力指令値ＳＡに従って操舵反力を制御する。これにより今回の処理を終了する。

以上説明した第４の実施の形態においては以下のような作用効果を奏することができる。
自車両と前方障害物との車間時間ＴＨＷが小さくなると、自車両が前方障害物を追い越そうとしていると予測できるので、速やかな操舵操作を促すために操舵反力を低下させる。さらに、前方障害物の幅Ｗが大きいほど容易な操舵操作を実現するために操舵反力の低減量Ｔ１を大きくする。具体的には、ラップ率Ｌａが大きくなるにつれて、操舵反力低減量Ｔ１の補正係数α１を０から徐々に１まで増加させる。また、例えば前方障害物が自車両の正面にいる場合、すなわちラップ率Ｌａが１の場合は、車間時間ＴＨＷに応じた操舵反力低減量Ｔ１を１００％反映した操舵反力指令値ＳＡが算出される。そして、自車両が追い越し等を行ってラップ率Ｌａが低下するにつれて、制御量（α１×Ｔ１）が減少し、車間時間ＴＨＷに応じた操舵反力低減量Ｔ１を操舵反力指令値ＳＡに反映させる量を減少する。これにより、運転者に違和感を与えることのない効果的な車両制御を行うことができる。

第４の実施の形態においては、自車両の左右方向の運転操作に関わる運転装置としてステアリングホイール（不図示）を用いた。なお、第４の実施の形態で説明した操舵反力制御を、第１または第４の実施の形態で説明した制駆動力制御と組み合わせることももちろん可能である。

以下に、自車両の予測進路と前方障害物とのラップ率Ｌａとラップ率ゲインＧｌａとの関係の別の形態を図２４〜図２６に示す。
図２４に示す関係においては、ラップ率Ｌａが所定値Ｌａ１を超えるとラップ率ゲインＧｌａを０から徐々に増加させる。ラップ率Ｌａ＝１のときラップ率ゲインＧｌａ＝１となる。これにより、ラップ率Ｌａが小さいときは制御用反発力Ｆｃが０で、ラップ率Ｌａが大きくなるにつれて制御用反発力Ｆｃが徐々に大きくなるので、制駆動力制御の開始または終了時における制駆動力の変化をスムーズにすることができる。

図２５に示す関係においては、ラップ率Ｌａが所定値Ｌａ１を超えるとラップ率ゲインＧｌａを所定値Ｇ２から徐々に増加させる。ラップ率Ｌａ＝１のときラップ率ゲインＧｌａ＝１となる。所定値Ｇ２は、例えば最大値（Ｇｌａ＝１）の１／２〜１／５程度の値に適切に設定する。これにより、制御用反発力Ｆｃの変化がステップ状にはっきりと現れるのでシステムによる制駆動力制御の開始または終了をドライバにわかりやすく知らせることができる。

図２６に示す関係においては、ラップ率Ｌａが増加する方向ではラップ率Ｌａが所定値Ｌａ１を超えるとラップ率ゲインＧｌａが所定値Ｇ２（最大値Ｇｌａ＝１の１／２〜１／５程度）から徐々に１まで増加する。一方、ラップ率Ｌａが減少する方向ではラップ率Ｌａの低下に伴ってラップ率ゲインＧｌａを０まで徐々に減少させる。これにより、システムによる制駆動力制御の開始をわかりやすくドライバに知らせるとともに、自車両が追い越し等を行ってラップ率Ｌａが低下する場合は制駆動力制御をスムーズに終了させることができ、ドライバの操作性を向上させることが可能となる。

上述した第１から第４の実施の形態においては、前方障害物の幅Ｗと、自車両の予測進路と前方障害物との横偏差Δｄに基づいてラップ率Ｌａを算出し、算出したラップ率Ｌａに基づいて仮想弾性体の反発力Ｃを補正した。しかしこれには限定されず、前方障害物の幅Ｗのみに基づいて仮想弾性体の反発力Ｃを補正し、制御用反発力Ｆｃを算出することももちろん可能である。

上述した第３および第４の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に自車両が追い越し動作中であることが検出された場合にのみ、前方障害物Ｗの幅に基づいて制御用反発力Ｆｃを算出することも可能である。

上述した第４の実施の形態においては、自車両周囲の現在のリスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御をそれぞれ行った。ただし、これには限定されず、アクセルペダル反力制御またはブレーキペダル反力制御を行うこともできる。

上述した第１から第４の実施の形態においては、自車両と障害物との車間時間ＴＨＷを障害物との接触の可能性に関するリスクポテンシャルとして算出したが、これには限定されない。例えば、車間時間ＴＨＷの代わりに自車両が障害物に接触するまでの時間を表す余裕時間ＴＴＣを用いることもできる。余裕時間ＴＴＣは、自車両と障害物との車間距離Ｄを相対速度で割ることにより算出できる。なお、余裕時間ＴＴＣを用いる場合も、車間時間ＴＨＷを用いる場合と同様に制御用反発力Ｆｃを算出する。

上述した第１から第４の実施の形態においては、接触リスクポテンシャルに応じて、アクセルペダル操作量ＳＡに対する駆動力の特性を減少方向に補正し、ブレーキペダル操作量ＳＢに対する制動力の特性を増加方向に補正した。ただし、これには限定されず、駆動力制御のみを行うシステムにおいても、本発明を適用することが可能である。

以上説明した第１から第４の実施の形態においては、障害物検出手段および幅検出手段としてレーダ装置１０および障害物検知装置４０を用い、走行状態検出手段として車速センサ２０を用い、リスクポテンシャル算出手段、補正手段、追越動作検出手段、および重なり度合算出手段としてコントローラ５０，５１を用いた。また、制御手段として、コントローラ５０，５１，駆動力制御装置６０，制動力制御装置９０，アクセルペダル反力発生装置６２，およびブレーキペダル反力発生装置９２を用いた。なお、上述した第１から第４の実施の形態においては、レーザレーダをレーダ装置１０として用いる例を説明したが、レーザレーダの代わりにミリ波レーダ等の別方式のレーダ装置を用いることももちろん可能である。

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のシステム図。 レーダ装置の測距原理を説明する図。 レーダ装置による検出結果の一例を示す図。 駆動力制御装置を説明する図。 アクセルペダル操作量と要求駆動力との関係を示す図。 制動力制御装置を説明する図。 ブレーキペダル操作量と要求制動力との関係を示す図。 第１の実施の形態における運転操作補助制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。 自車両の予測進路の算出方法を説明する図。 自車両の予測進路の算出方法を説明する図。 自車両の予測進路と前方障害物とのラップ率の算出方法を説明する図。 ラップ率とラップ率ゲインとの関係を示す図。 （ａ）（ｂ）制駆動力制御の概念を説明する図。 制駆動力補正量算出処理の処理手順を示すフローチャート。 駆動力補正および制動力補正の特性を説明する図。 第２の実施の形態における運転操作補助制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。 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。 第３の実施の形態における運転操作補助制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。 制御用反発力とアクセルペダル反力制御指令値との関係を示す図。 制御用反発力とブレーキペダル反力制御指令値との関係を示す図。 第４の実施の形態における運転操作補助制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。 車間時間と操舵反力低減量との関係を示す図。 ラップ率と操舵反力低減量補正係数との関係を示す図。 ラップ率とラップ率ゲインとの関係の一例を示す図。 ラップ率とラップ率ゲインとの関係の一例を示す図。 ラップ率とラップ率ゲインとの関係の一例を示す図。

符号の説明

１０：レーダ装置
２０：車速センサ
３０：舵角センサ
４０：障害物検知装置
５０、５１：コントローラ
６０：駆動力制御装置
６１：アクセルペダル
６２：アクセルペダル反力発生装置
９０：制動力制御装置
９１：ブレーキペダル
９２：ブレーキペダル反力制御装置

Claims (11)

1. 自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、
   前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記障害物検出手段および前記走行状態検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両と前記障害物との接触の可能性に関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、運転操作装置に発生する操作反力、および前記自車両に発生する制駆動力の少なくともいずれかを制御する制御手段と、
   前記障害物の左右方向の幅を検出する幅検出手段と、
   前記幅検出手段による検出結果に基づいて、前記制御手段によって制御する力の制御量を補正する補正手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
2. 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記補正手段は、前記障害物の前記幅が小さいほど前記制御量を小さくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
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、
   前記自車両が追い越し動作中であることを検出する追越動作検出手段をさらに備え、
   前記補正手段は、前記追越動作検出手段によって前記自車両の追い越し動作が検出されると、前記障害物の前記幅に基づく前記制御量の補正を行うことを特徴とする車両用運転操作補助装置。
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、
   前記幅検出手段によって検出される前記障害物の前記幅に基づいて、前記自車両の進路と前記障害物との重なり度合を算出する重なり度合算出手段をさらに備え、
   前記補正手段は、前記重なり度合算出手段によって算出される前記重なり度合に基づいて、前記制御量の補正を行うことを特徴とする車両用運転操作補助装置。
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において、
   前記制御手段は、前記自車両の前後方向の運転操作に関わる前記運転操作装置の前記操作反力を制御することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
6. 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において、
   前記制御手段は、前記自車両の左右方向の運転操作に関わる前記運転操作装置の前記操作反力を制御することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
7. 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記補正手段は、前記制御手段による前記力の制御ゲインを、前記重なり度合が大きくなるほど所定値から徐々に大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
8. 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記補正手段は、前記制御手段による前記力の制御ゲインを、前記重なり度合が所定値を上回ると、略０から徐々に大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
9. 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記補正手段は、前記重なり度合が所定値を上回ると、前記制御手段による前記力の制御ゲインを所定値から徐々に大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
10. 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記補正手段は、前記重なり度合が大きくなる場合は、前記重なり度合が所定値を上回ると前記制御手段による前記力の制御ゲインを所定値から徐々に大きくし、前記重なり度合が小さくなる場合は前記制御ゲインを略０まで徐々に小さくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の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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