JP2007030875A - 車両用運転操作補助装置およびその装置を備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の感覚に沿ってリスクポテンシャルを正確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】車両状態および車両周囲の走行環境を検出する走行状況認識手段１０，２０と、走行状況認識手段１０，２０からの信号に基づいて自車両周囲の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３０と、リスクポテンシャル算出手段３０によって算出されるリスクポテンシャルに基づいて、車両操作機器６３に発生する操作反力を調整する反力調整手段３０と、車両操作機器６３に操作反力を発生する操作反力発生手段６０と、運転者による車両操作機器６３の操作状態を検出する操作状態検出手段３０と、操作状態検出手段３０からの信号に基づいて、反力調整手段６０で調整する車両操作機器６３の操作反力を補正する反力補正手段３０とを有する。
【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。
特開平１０−１６６８８９公報 特開平１０−１６６８９０号公報

しかしながら、運転者がアクセルペダル反力から受ける感覚は運転者の状態によって異なるため、自車両と先行車との車間距離に基づいてアクセルペダル反力を制御する場合には、運転者の感覚にあった注意喚起を行うことが困難であるという問題があった。

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走行状況認識手段と、走行状況認識手段からの信号に基づいて自車両周囲の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、車両操作機器に発生する操作反力を調整する反力調整手段と、車両操作機器に操作反力を発生する操作反力発生手段と、運転者による車両操作機器の操作状態を検出する操作状態検出手段と、操作状態検出手段からの信号に基づいて、反力調整手段で調整する車両操作機器の操作反力を補正する反力補正手段とを有する。

運転者による車両操作機器への操作状態に応じて、自車両周囲のリスクポテンシャルに基づく車両操作機器の操作反力を補正した。これにより、運転者の感覚にあった反力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、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。図３は、アクセルペダル周辺の構成を示す図である。

まず、車両用運転操作補助装置１の構成を説明する。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３０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。

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３０に出力する。

図３に示すように、アクセルペダル６３には、リンク機構を介してサーボモータ６１およびアクセルペダルストロークセンサ６２が接続されている。アクセルペダルストロークセンサ６２は、リンク機構を介してサーボモータ６１の回転角に変換されたアクセルペダル６３のストローク量を検出する。アクセルペダルストロークセンサ６３は、検出したストローク量をコントローラ３０へ出力する。

コントローラ３０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。

アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ３０からの信号に応じて、アクセルペダル６３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、アクセルペダル操作反力制御装置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６３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。

図４に、アクセルペダルストローク量Ｓに応じたアクセルペダル反力Ｆの特性を示す。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Ｆiniは、例えば図４に示すように、アクセルペダルストローク量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６３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。

コントローラ３０は、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のＣＰＵ周辺部品とから構成されており、ＣＰＵのソフトウェア形態により、リスクポテンシャル算出部３０Ａ、反力算出部３０Ｂ、アクセルペダル操作速度算出部３０Ｃ、反力補正量算出部３０Ｄおよび操作反力決定部３０Ｅを構成している。

リスクポテンシャル算出部３０Ａ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、自車両の走行状態および周囲環境によるリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャル算出部３０で算出されたリスクポテンシャルＲＰは、反力算出部３０Ｂへ出力される。

反力算出部３０Ｂは、リスクポテンシャル算出部３０Ａで算出されるリスクポテンシャルＲＰに基づいて、アクセルペダル反力の増加量Ｆ（ＲＰ）を算出する。

アクセルペダル操作速度算出部３０Ｃは、ストロークセンサ６２から入力されるアクセルペダルストローク量Ｓを用いて、アクセルペダル操作速度Ｖｐを算出する。例えば、コントローラ３０のメモリに記憶されたストローク量Ｓの時系列変化から操作速度Ｖｐを算出する。

反力補正量算出部３０Ｄは、アクセルペダル操作速度算出部３０Ｃで算出される操作速度Ｖｐに基づいて、アクセルペダル反力を補正する反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を算出する。

操作反力決定部３０Ｅは、反力算出部３０Ｂで算出した反力増加量Ｆ（ＲＰ）と、反力補正量算出部３０Ｄで算出した反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）とから、アクセルペダル反力制御装置６０に出力する反力制御量ΔＦを算出する。

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。
アクセルペダル６３を操作する際、運転者はアクセルペダル６３の操作反力を抗力として感じている。運転者がアクセルペダル６３を踏み込んでいる場合は、図４のペダル反力特性Ｆiniに示すようにストローク量Ｓに応じたペダル反力Ｆが発生し、アクセルペダル６３からの抗力を強く感じている。また、運転者が積極的にアクセルペダル６３を踏み込むほど、すなわち速く踏み込むほど、より大きな抗力を感じる。一方、アクセルペダル６３を戻している場合は、アクセルペダル６３を操作する方向と抗力が発生する方向とが同じであるため、運転者はアクセルペダル６３からの抗力を感じにくい。アクセルペダル６３を速く戻すほど、運転者は、より一層、抗力を感じにくくなる。したがって、同一のリスクポテンシャルＲＰに対して同一のアクセルペダル反力Ｆを発生させた場合にも、アクセルペダル６３の操作状態によっては運転者がアクセルペダル反力Ｆから受ける感覚が異なる。

そこで、本発明の第１の実施の形態においては、運転者の操作状態によらず、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを正確に運転者に知らせるように、運転者がアクセルペダル６３から受ける抗力を考慮してアクセルペダル反力Ｆを補正する。第１の実施の形態では、運転者の操作状態を、アクセルペダル６３の操作速度Ｖｐから判断する。

図５に、リスクポテンシャルＲＰと反力増加量Ｆ（ＲＰ）、および反力補正量ΔＦ（ＶＰ）との関係を模式的に示す。反力増加量Ｆ（ＲＰ）は、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど増加するように設定されている。図５に示すように、アクセルペダル６３を踏み込む場合は、アクセルペダル反力Ｆが小さくなるように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定し、反力増加量ΔＦ（ＲＰ）を調整する。さらに、アクセルペダル６３を踏み込む速度Ｖｐが大きくなるほど、アクセルペダル反力Ｆが小さくなるようにする。一方、アクセルペダル６３を戻す場合は、アクセルペダル反力Ｆが大きくなるように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定し、反力増加量ΔＦ（ＲＰ）を調整する。さらに、アクセルペダル６３を戻す速度Ｖｐが速くなるほど、アクセルペダル反力Ｆが大きくなるようにする。

以下、上述したような制御において、どのようにアクセルペダル反力Ｆを補正するかについて、図６を用いて詳細に説明する。図６は、コントローラ３０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。この処理は、コントローラ３０において、一定間隔、例えば５０msec毎に連続的に行われる。

ステップＳ１０１で、初期値として、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）に０を設定する。
ステップＳ１０２では、自車両の走行状態および障害物状況といった、自車両周囲の走行状況を読み込む。具体的には、レーザレーダ１０によって検出される障害物、例えば自車線前方の先行車までの車間距離Ｄおよび自車両と先行車との相対車速Ｖｒを読み込む。さらに、車速センサ２０によって検出される自車両の車速Ｖｆを読み込む。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で読み込んだ走行状況データに基づいて、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャルＲＰを算出するために、まず、認識した障害物に対する余裕時間（ＴＴＣ：Time To Collision）および車間時間ＴＨＷを算出する

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る。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。
余裕時間ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ （式１）

（式１）からわかるように、余裕時間ＴＴＣは、車間距離Ｄを相対車速Ｖｒで除したものである。余裕時間ＴＴＣの値が小さいほど、先行車への接触が緊迫し、先行車への接近度合が大きいことを意味している。

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）で表される。
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｆ （式２）

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、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ないことを示している。なお、自車両が先行車に追従し、自車速Ｖｆ＝先行車速Ｖａである場合は、（式２）において自車速Ｖｆの代わりに先行車速Ｖａを用いて車間時間ＴＨＷを算出することもできる。

リスクポテンシャルＲＰは、余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとを用いて算出する。リスクポテンシャルＲＰは、余裕時間の逆数１／ＴＴＣと、車間時間の逆数１／ＴＨＷとを用いて、以下の（式３）で表される。
ＲＰ＝ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ （式３）
ここで、ａ、ｂは、定数であり、例えばａ＝１，ｂ＝８に設定する。

つづくステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出したリスクポテンシャルに基づいて、反力増加量ＦＲ（ＲＰ）を算出する。反力増加量ＦＲ（ＲＰ）は、図５に示すようにリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど増加し、例えば以下の（式４）を用いて算出する。
Ｆ（ＲＰ）＝ｋ・ＲＰ （式４）
ここで、ｋは適切に設定された定数である。このように、反力増加量Ｆ（ＲＰ）はリスクポテンシャルＲＰに比例する。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３で算出したリスクポテンシャルＲＰの変化速度ｄＲＰ／ｄｔを算出する。ここでは、リスクポテンシャルＲＰを時間ｔで微分することにより、変化速度ｄＲＰ／ｄｔを算出する。

つづくステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で算出したリスクポテンシャル変化速度ｄＲＰ／ｄｔが正の値であるか否か、すなわちリスクポテンシャルＲＰが増加傾向にあるか減少傾向にあるかを判定する。ステップＳ１０６が肯定判定され、リスクポテンシャルＲＰが増加している場合には、ステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０７では、アクセルペダルストロークセンサ６２によって検出されるアクセルペダルストローク量Ｓを読み込む。続くステップＳ１０８で、アクセルペダル６３の操作速度Ｖｐを算出する。ここでは、ステップＳ１０７で読み込んだストローク量Ｓを時間ｔで微分することにより、操作速度Ｖｐを算出する（Ｖｐ＝ｄＳ／ｄｔ）。ここで、操作速度Ｖｐが正の値である場合は、アクセルペダル６３が踏み込み方向に操作され、操作速度Ｖｐが負の値である場合は、アクセルペダル６３が戻し方向に操作されているとする。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で算出したアクセルペダル操作速度Ｖｐに基づいて、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を算出する。図７に、アクセルペダル操作速度Ｖｐに対する反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の特性の一例を示す。図７の縦軸は反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を示し、横軸は、アクセルペダル操作速度Ｖｐを示している。なお、アクセルペダル操作速度Ｖｐが正の値で、所定値Ｖｐ０を上回る領域を、アクセルペダル６３が踏み込まれている領域とし、操作速度Ｖｐが負の値で、所定値−Ｖｐ０を下回る領域を、アクセルペダル６３が戻されている領域と仮定する。また、操作速度Ｖｐが所定値−Ｖｐ０以上、かつ、所定値Ｖｐ０以下（−Ｖｐ０≦Ｖｐ≦Ｖｐ０）の領域は、アクセルペダル６３の操作速度Ｖｐが小さく、アクセルペダル６３が保持されている領域とする。

図７に示すように、アクセルペダル６３を踏み込む場合は、踏み込む方向の操作速度Ｖｐが所定値Ｖｐ０を越えて大きくなるほど、アクセルペダル反力Ｆを小さくするように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定する。なお、この場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）は負の値であり、操作速度Ｖｐが大きくなるほど、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の絶対値が大きくなる。

また、操作速度Ｖｐ０が所定値Ｖｐ０以下の場合、すなわちアクセルペダル６３を保持する場合および戻す場合は、操作速度Ｖｐが小さくなるほど、アクセルペダル反力Ｆを大きくするように、大きな反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定する。なお、この場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）は、正の値であり、アクセルペダル６３を戻す方向の操作速度Ｖｐが大きくなるほど、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）が大きくなる。

なお、ステップＳ１０６が否定判定されると、ステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２では、リスクポテンシャルＲＰが減少している場合はアクセルペダル反力Ｆの調整を行わないように、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を０に設定する。このように、ステップＳ１０９あるいはＳ１１２で反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定した後、ステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０４で算出した、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力増加量Ｆ（ＲＰ）と、ステップＳ１０９で算出した、アクセルペダル操作速度Ｖｐに応じた反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）とを用いて反力制御量ΔＦを算出する。反力制御量ΔＦは、以下の（式５）で表される。
ΔＦ＝Ｆ（ＲＰ）＋ΔＦ（Ｖｐ） （式５）
このように、反力制御量ΔＦは、反力増加量ΔＦ（ＲＰ）に反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を加算することにより算出する。

ステップＳ１１１では、ステップＳ１１０で算出した反力制御量ΔＦ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。なお。アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ３０から入力される反力制御量ΔＦを通常のアクセルペダル反力特性に付加した操作反力を発生するよう、サーボモータ６１を制御する。

このように、上述した第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）運転者によるアクセルペダル６３の操作状態に応じてアクセルペダル反力Ｆを調整するようにした。運転者がアクセルペダル反力Ｆから受ける感覚は操作状態によって異なるが、アクセルペダル反力Ｆを補正することにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを正確に運転者に知らせることができる。すなわち、アクセルペダル６３の操作状態によらず、リスクポテンシャルＲＰが同等である場合には運転者に同等のアクセルペダル反力Ｆを感じさせることができ、リスクポテンシャルＲＰを正確に伝達することができる。
（２）アクセルペダル６３の操作速度Ｖｐおよび操作方向を検出し、操作速度Ｖｐおよび操作方向に応じてアクセルペダル反力Ｆを補正するので、運転者の操作状態を正確に検出し、運転者の感覚にあったアクセルペダル反力制御およびリスクポテンシャルＲＰの伝達を行うことができる。
（３）運転者がアクセルペダル６３から受ける抗力を考慮して、アクセルペダル反力Ｆを補正した。具体的には、図７に示すように、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合に、操作速度Ｖｐが速くなるほどアクセルペダル反力Ｆが小さくなるように補正し、アクセルペダル６３を戻している場合には、操作速度Ｖｐが速くなるほどアクセルペダル反力Ｆが大きくなるように補正した。これにより、アクセルペダル６３を踏み込んでアクセルペダル６３からの抗力を大きく受ける場合には、アクセルペダル反力Ｆが小さくなるため、アクセルペダル６３の操作性を維持しながらリスクポテンシャルＲＰを確実に運転者に伝達することができる。一方、アクセルペダル６３を戻している場合には、アクセルペダル反力Ｆが大きくなるため、アクセルペダル６３からの抗力が小さい場合にもリスクポテンシャルＲＰを確実に運転者に伝達することができる。
（４）アクセルペダル操作速度Ｖｐの大きさに応じて、運転者がアクセルペダル６３を踏み込んでいるか、保持しているか、あるいは戻しているかを判断し、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合と、保持あるいは戻している場合とで、アクセルペダル反力Ｆの補正方法が異なるように設定した。操作速度Ｖｐの絶対値が所定値Ｖｐ０よりも遅くアクセルペダル６３を保持している場合は、アクセルペダル６３を戻している場合と運転者の感覚がほぼ等しくなる。すなわち、アクセルペダル６３からの抗力を感じにくくなっている。そこで、操作速度Ｖｐが所定値Ｖｐ０以下となるとアクセルペダル反力Ｆを大きくするように調整することにより、リスクポテンシャルＲＰを確実に運転者に伝達することができる。

−第１の実施の形態の変形例１−
上述した図６のステップＳ１０９における処理では、図７のマップを用いて、アクセルペダル６３の操作状態によらず、リスクポテンシャルＲＰが同等の場合には運転者が同等のアクセルペダル反力Ｆを感じることができるような反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を算出した。そこで、適切な反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を算出することができれば、図７のマップ以外のマップを用いることもできる。図８に、アクセルペダル操作速度Ｖｐに対する反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）のマップの他の例を示す。

図８のマップは、アクセルペダル操作速度Ｖｐが所定値Ｖｐ０を上回り、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きと、アクセルペダル操作速度Ｖｐが所定値Ｖｐ０以下で、アクセルペダル６３を保持または戻している場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きとが異なるように設定している。とくに、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きが、保持または戻し時の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きよりも大きくなるように設定されている。

このように、運転者がアクセルペダル６３を積極的に踏み込んでいる場合は、保持または戻し時に比べて反力増加量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きを大きくする。すなわち、アクセルペダル踏み込み時のアクセルペダル反力Ｆの補正量を、保持または戻し時に比べて大きくすることによって、踏み込み速度Ｖｐが速くなるほど、より一層小さなアクセルペダル反力Ｆとなるように調整する。上述したように、アクセルペダル６３を積極的に踏み込んでいる場合には大きな抗力を受けることになるので、アクセルペダル反力Ｆを調整して小さくすることにより、必要以上に大きなアクセルペダル反力Ｆを発生させることがない。これにより、運転者が積極的な踏み込み操作を行っている場合の操作性を維持しながら、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを伝達することができる。

一方、アクセルペダル６３を戻している場合と保持している場合は、運転者がアクセルペダル６３の操作反力から受ける感覚がほぼ同等であるため、アクセルペダル操作速度Ｖｐが所定値Ｖｐ０以下の領域では、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きを一定とする。このように、戻し方向のアクセルペダル操作速度Ｖｐが速くなるほどアクセルペダル反力Ｆを調整して大きくすることにより、アクセルペダル６３からの抗力を感じにくい場合にも、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを確実に運転者に伝達することができる。

−第１の実施の形態の変形例２−
図９に、アクセルペダル操作速度Ｖｐに対する反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）のマップの他の例を示す。
図９のマップは、アクセルペダル操作速度Ｖｐが小さい領域に、操作速度Ｖｐが変化しても反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）が変化しない不感帯を設けている。具体的には、図９に示すように、アクセルペダル操作速度Ｖｐが０から所定値Ｖｐ０以下の範囲に不感帯を設けている。また、アクセルペダル操作速度Ｖｐが所定値Ｖｐ０を上回り、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きが、操作速度Ｖｐが０未満でアクセルペダル６３を保持または戻している場合の傾きよりも大きくなるように設定されている。

このように、反力補正量マップに不感帯を設けることにより、操作速度Ｖｐが小さくアクセルペダル６３を保持しているような状態での、操作速度Ｖｐのわずかな変化に対応してアクセルペダル反力Ｆが変化することがない。これにより、反力制御システムの安定化を図ることができる。また、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きが大きく設定されているので、踏み込み速度Ｖｐが大きくなるほど反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）がより一層小さくなり、運転者が積極的な踏み込み操作を行っている場合の操作性を維持しながら、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを伝達することができる。

《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、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、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。

第２の実施の形態においては、図６のフローチャートにおけるステップＳ１０９での反力補正量算出の処理のみが、上述した第１の実施の形態と相違する。第１の実施の形態では、アクセルペダル６３を操作する際に運転者が受ける抗力を考慮してアクセルペダル反力Ｆを補正した。第２の実施の形態では、アクセルペダル６３を操作する際の、アクセルペダル反力Ｆに対する運転者の感度を考慮してアクセルペダル反力Ｆを補正する。

アクセルペダル６３を操作する際、運転者はアクセルペダル６３の操作反力を抗力として感じている。アクセルペダル６３を積極的に操作するほど、抗力に対する運転者の感覚は敏感となる。すなわち、アクセルペダル６３を踏み込む場合でも、戻す場合でも、アクセルペダル６３を速く操作するほど運転者の感覚は鋭敏になり、アクセルペダル反力Ｆを感じやすくなる。一方、運転者が積極的なアクセルペダル操作を行わず、漫然と操作しているような場合は、アクセルペダル反力Ｆを感じにくいという傾向がある。とくに、運転者がアクセルペダル６３を保持している場合に、リスクポテンシャルＲＰが増加してアクセルペダル反力Ｆが徐々に増加すると、これに伴ってアクセルペダル６３が緩やかに戻されることがある。この場合、運転者がアクセルペダル反力Ｆの増加を知覚できない可能性がある。

そこで、運転者の操作状態によらず、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを正確に運転者に知らせるように、アクセルペダル反力Ｆに対する運転者の感度を考慮してアクセルペダル反力Ｆを補正する。

図１０に、リスクポテンシャルＲＰと反力増加量Ｆ（ＲＰ）、および反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）との関係を模式的に示す。反力増加量Ｆ（ＲＰ）は、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど増加するように設定されている。図１０に示すように、アクセルペダル６３を踏み込む場合は、その操作速度Ｖｐが大きくなるほど、アクセルペダル反力Ｆが小さくなるように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定し、反力増加量Ｆ（ＲＰ）を調整する。一方、アクセルペダル６３を戻す場合は、その操作速度Ｖｐがゆっくりであるほどアクセルペダル反力Ｆが大きくなるように反力補正量ΔＦ（ＶＰ）を設定し、反力増加量Ｆ（ＲＰ）を調整する。また、アクセルペダル６３を速く戻すほど、アクセルペダル反力Ｆが相対的に小さくなるように反力増加量Ｆ（ＲＰ）を調整する。

図１１に、アクセルペダル操作速度Ｖｐに対する反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の特性の一例を示す。図１１に示すように、アクセルペダル６３を踏み込む場合は、踏み込む方向の操作速度Ｖｐが所定値Ｖｐ０を越えて大きくなるほど、アクセルペダル反力Ｆを小さくするように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定する。なお、この場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）は負の値であり、操作速度Ｖｐが大きくなるほど、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の絶対値が大きくなる。

操作速度Ｖｐ０が０から所定値Ｖｐ０以下の領域には、操作速度Ｖｐが変化しても反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）が変化しない不感帯を設ける。操作速度Ｖｐが０未満の場合は、操作速度Ｖｐが大きくなり０に近づくほど、アクセルペダル反力Ｆを大きくするように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を大きくする。すなわち、操作速度Ｖｐ＜０で、アクセルペダル６３を保持する場合および戻す場合は、アクセルペダル６３をゆっくりと操作し、操作速度Ｖｐの絶対値が小さくなるほど、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）が大きくなるように設定する。

上述した（式５）に示すように、図１１のマップに従って算出した反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を、リスクポテンシャルＲＰに応じて算出した反力増加量Ｆ（ＲＰ）に加算することにより、アクセルペダル反力制御装置６０に実際に出力する反力制御量ΔＦを算出する。

このように、第２の実施の形態においてはアクセルペダル反力Ｆに対する運転者の感度を考慮してアクセルペダル反力Ｆを調整した。具体的には、図１１に示すように、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合には、操作速度Ｖｐが速くなるほどアクセルペダル反力Ｆが小さくなるように補正し、アクセルペダル６３を戻している場合には、操作速度Ｖｐが遅くなるほどアクセルペダル反力Ｆが大きくなるように補正した。これにより、アクセルペダル６３をゆっくりと操作して運転者の感覚が鋭敏でない場合にはアクセルペダル反力Ｆを大きくして、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを確実に運転者に知らせることができる。とくに、アクセルペダル反力Ｆの増加によってアクセルペダル６３が緩やかに戻されるような場合にも、アクセルペダル反力Ｆをさらに増加させることにより、リスクポテンシャルＲＰを確実に運転者に知覚させることができる。

一方、アクセルペダル６３を素早く積極的に操作して運転者の感覚が鋭敏である場合にはアクセルペダル反力Ｆを小さくして、運転者によるアクセルペダル６３の操作性を妨げることなくリスクポテンシャルＲＰを確実に伝達することができる。

また、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合の操作速度Ｖｐが遅く、所定値Ｖｐ０を下回る領域に不感帯を設けているので、アクセルペダル６３を保持しているような状態での、操作速度Ｖｐのわずかな変化に対応してアクセルペダル反力Ｆが変化することがない。これにより、反力制御システムの安定化を図ることができる。

《第３の実施の形態》
以下に、本発明の第３の実施の形態について、図面を用いて説明する。第３の実施の形態においては、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の算出方法のみが、上述した第２の実施の形態と異なっている。第３の実施の形態においても、第２の実施の形態のように、アクセルペダル反力Ｆに対する運転者の感度を考慮して反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を算出する。

図１２に、リスクポテンシャルＲＰと反力増加量Ｆ（ＲＰ）、および反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）との関係を模式的に示す。反力増加量Ｆ（ＲＰ）は、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど増加するように設定されている。図１２に示すように、アクセルペダル６３の操作方向に関わらず、その操作速度Ｖｐが速くなるほど、アクセルペダル反力Ｆが小さくなるように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定し、反力増加量Ｆ（ＲＰ）を調整する。ただし、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合は、アクセルペダル６３を戻している場合に比べて、操作速度Ｖｐに対する反力増加量Ｆ（ＲＰ）の調整量を大きくし、操作速度Ｖｐが速くなるほどより一層、アクセルペダル反力Ｆが小さくなるように調整する。

図１３に、アクセルペダル操作速度Ｖｐに対する反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の特性の一例を示す。図１３に示すように、アクセルペダル６３を踏み込む場合は、踏み込む方向の操作速度Ｖｐが所定値Ｖｐ０を越えて大きくなるほど、アクセルペダル反力Ｆを小さくするように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定する。なお、この場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）は負の値であり、操作速度Ｖｐが大きくなるほど、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の絶対値が大きくなる。

操作速度Ｖｐ０が０から所定値Ｖｐ０以下の領域には、操作速度Ｖｐが変化しても反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）が変化しない不感帯を設ける。操作速度Ｖｐが０未満の場合は、操作速度Ｖｐが小さくなるほど、アクセルペダル反力Ｆを小さくするように反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を設定する。なお、この場合の操作速度Ｖｐおよび反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）は負の値であり、アクセルペダル６３を速く戻すほど、反力補正量ΔＦ（ＶＰ）の絶対値が大きくなる。

なお、図１３に示すように、アクセルペダル６３を踏み込む場合および戻す場合で、操作速度Ｖｐの絶対値が大きくなるほど反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の絶対値が大きくなっているが、アクセルペダル６３を踏み込む場合と戻す場合では、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きが異なっている。図１３のマップは、アクセルペダル６３を踏み込む場合の操作速度Ｖｐに対する反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の変化量が、アクセルペダル６３を戻す場合の操作速度Ｖｐに対する反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の変化量よりも大きくなるように設定されている。

上述した（式５）に示すように、図１３のマップに従って算出した反力補正量を、リスクポテンシャルＲＰに応じて算出した反力増加量Ｆ（ＲＰ）に加算することにより、アクセルペダル反力制御装置６０に実際に出力する反力制御量ΔＦを算出する。

このように、第３の実施の形態においては、上述した第２の実施の形態と同様にアクセルペダル反力Ｆに対する運転者の感度を考慮してアクセルペダル反力Ｆを調整した。具体的には、図１３に示すように、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合には、操作速度Ｖｐが速くなるほどアクセルペダル反力Ｆが小さくなるように補正し、アクセルペダル６３を戻している場合には、操作速度Ｖｐが速くなるほどアクセルペダル反力Ｆが小さくなるように補正した。すなわち、アクセルペダル６３を素早く積極的に操作して運転者の感覚が鋭敏である場合にはアクセルペダル反力Ｆを小さくする。これにより、運転者によるアクセルペダル６３の操作性を妨げることなくリスクポテンシャルＲＰを確実に伝達することができる。

また、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合の操作速度Ｖｐが遅く、所定値Ｖｐ０を下回る領域に不感帯を設けているので、アクセルペダル６３を保持しているような状態での、操作速度Ｖｐのわずかな変化に対応してアクセルペダル反力Ｆが変化することがない。これにより、反力制御システムの安定化を図ることができる。また、アクセルペダル６３を踏み込んでいる場合の反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）の傾きが大きく設定されているので、踏み込み速度Ｖｐが大きくなるほど反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）がより一層小さくなり、運転者が積極的な踏み込み操作を行っている場合の操作性を維持しながら、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを伝達することができる。

第１〜３の実施の形態においては、リスクポテンシャル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および車間時間ＴＨＷを用いて算出したが、これには限定されず、例えば余裕時間ＴＴＣのみを用いて算出することもできる。

第１〜３の実施の形態においては、リスクポテンシャルＲＰが減少傾向にある場合には反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を０にしたが、これには限定されない。例えば、リスクポテンシャルＲＰが減少傾向にある場合に、反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）を徐々に減少することもできる。

第１〜３の実施の形態においては、アクセルペダル操作速度Ｖｐに対して反力補正量ΔＦ（Ｖｐ）がリニアに変化するように設定したが、これには限定されない。すなわち、操作速度Ｖｐおよび操作方向に応じてアクセルペダル反力Ｆが適切に増減するように設定できれば、反力補正量マップは変更可能である。また、アクセルペダル６３の操作状態に応じてアクセルペダル反力Ｆを適切に調整することができれば、操作速度Ｖｐおよび操作方向に応じてリスクポテンシャルＲＰを補正することもできる。

また、第１〜３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、ブレーキペダルの操作反力制御に適用することもできる。

第１から第３の実施の形態においては、走行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、反力調整手段、反力補正手段としてコントローラ３０を用い、操作反力発生手段として、アクセルペダル反力制御装置６０を用いた。また、操作状態検出手段としてアクセルペダルストロークセンサ６２およびコントローラ３０を用いた。なお、例えば走行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。

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。 アクセルペダル周辺の構成を示す図。 アクセルペダルストローク量に対するアクセルペダル反力の特性を示す図。 第１の実施の形態における反力補正の概念を説明する図。 第１の実施の形態によるペダル反力制御の処理手順を示すフローチャート。 アクセルペダル操作速度に対する反力補正量の特性を示す図。 アクセルペダル操作速度に対する反力補正量の他の特性を示す図。 アクセルペダル操作速度に対する反力補正量の他の特性を示す図。 第２の実施の形態における反力補正の概念を説明する図。 アクセルペダル操作速度に対する反力補正量の特性を示す図。 第３の実施の形態における反力補正の概念を説明する図。 アクセルペダル操作速度に対する反力補正量の特性を示す図。

符号の説明

１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
３０：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：アクセルペダルストロークセンサ
６３：アクセルペダル

Claims (12)

1. 車両状態および車両周囲の走行環境を検出する走行状況認識手段と、
   前記走行状況認識手段からの信号に基づいて自車両周囲の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リスクポテンシャルに基づいて、車両操作機器に発生する操作反力を調整する反力調整手段と、
   前記車両操作機器に操作反力を発生する操作反力発生手段と、
   運転者による前記車両操作機器の操作状態を検出する操作状態検出手段と、
   前記操作状態検出手段からの信号に基づいて、前記反力調整手段で調整する前記車両操作機器の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。
2. 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記車両操作機器はアクセルペダルであり、
   前記操作状態検出手段は、前記車両操作機器の操作状態としてアクセルペダルの操作速度および操作方向を検出し、
   前記反力補正手段は、前記操作状態検出手段によって検出されるアクセルペダル操作速度および操作方向に応じて前記アクセルペダルの操作反力を補正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２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正手段は、前記アクセルペダルが踏み込み方向に操作された場合に、前記アクセルペダル操作速度が速くなるほど、前記操作反力が小さくなるように補正し、前記アクセルペダルが戻し方向に操作された場合に、前記アクセルペダル操作速度が速くなるほど、前記操作反力が大きくなるように補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
4. 請求項３に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正手段は、前記アクセルペダルが踏み込み方向に操作された場合の、前記アクセルペダル操作速度に対する前記操作反力の補正量を、前記アクセルペダルが戻し方向に操作された場合の、前記アクセルペダル操作速度に対する前記操作反力の補正量よりも大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正手段は、前記アクセルペダル操作速度が所定値よりも遅い領域に、前記アクセルペダル操作速度に対する前記操作反力の補正量の特性に不感帯を設けたことを特徴とする車両用運転操作補助装置。
6. 請求項３または請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正手段は、前記アクセルペダルが踏み込み方向に操作された場合に、前記アクセルペダル操作速度が所定値よりも遅い領域では、前記アクセルペダル操作速度が遅くなるほど前記操作反力が大きくなるように補正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２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正手段は、前記アクセルペダルが踏み込み方向に操作された場合に、前記アクセルペダル操作速度が速くなるほど、前記操作反力が小さくなるように補正し、前記アクセルペダルが戻し方向に操作された場合に、前記アクセルペダル操作速度が遅くなるほど、前記操作反力が大きくなるように補正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２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正手段は、前記アクセルペダルが踏み込み方向に操作された場合に、前記アクセルペダル操作速度が速くなるほど、前記操作反力が小さくなるように補正し、前記アクセルペダルが戻し方向に操作された場合に、前記アクセルペダル操作速度が速くなるほど、前記操作反力が小さくなるように補正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７または請求項８に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正手段は、前記アクセルペダルが踏み込み方向に操作された場合の、前記アクセルペダル操作速度に対する前記操作反力の補正量を、前記アクセルペダルが戻し方向に操作された場合の、前記アクセルペダル操作速度に対する前記操作反力の補正量よりも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７から請求項９のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記反力補正手段は、前記アクセルペダル操作速度が所定値よりも遅い領域に、前記操作反力の補正量の不感帯を設けた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において、
    前記反力補正手段は、前記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が減少傾向にある場合は、前記操作反力の補正量を実質的に０とすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
12. 請求項１から請求項１１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。

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