JP2009120178A - 車間維持支援装置および車間維持支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】前方車両との車間距離に応じてアクセルペダルの操作反力の変化を効果的にドライバに認識させることができる車間維持支援装置および車間維持支援方法を提供する。
【解決手段】運転操作機器に主操作反力を発生させる際、障害物の検出状況に基づいて、主操作反力を与える前に、主操作反力以下の補助操作反力を発生させることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車間距離が維持されるように支援する技術に関する。

前方車両との車間距離に応じてアクセルペダルの操作反力を変化させる装置が知られている。この装置では、前方車両との車間距離を検出し、車間距離の減少に伴いアクセルペダルの反力を増大させることによって、運転者の注意を喚起するものである。そして、前方に車両が存在しないか、或いは遠方に存在する場合には、操作反力の可変制御を行わないようにするものである（特許文献１参照）。また、先行車の存在を検知するとパルス状に反力を増加させその検出を運転者に知らせる装置もある（特許文献２参照）。

特開平１０−１６６８９０号公報 特許第３５７３１３４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の装置においては、前方の車両との車間距離が徐々に短くなっていく場合には、アクセルペダル反力も徐々に変化するため、ドライバがアクセルペダル反力の変化に気づき難い。また、上述した特許文献２に記載の装置においては、先行車を検出すると瞬間的に反力が増加するのみで、前方の車両との車間距離が徐々に短くなっていく場合には、アクセルペダル反力も徐々に変化するため、ドライバがアクセルペダル反力の変化に気づき難い。

（１） 請求項１の発明による車間維持支援装置は、自車両の前方に存在する障害物の状況を検出する障害物検出手段と、運転操作手段に発生させる操作反力を演算する操作反力演算手段と、操作反力演算手段で演算された操作反力に基づいて操作反力を運転操作手段に発生させる操作反力発生手段と、障害物検出手段によって検出された障害物の状況に基づいて、操作反力発生手段が運転操作手段に発生させる操作反力を制御する操作反力制御手段とを備える。操作反力演算手段は、主操作反力を求める演算処理を行う。さらに主操作反力以下の補助操作反力を求める演算処理を行う。そして、操作反力制御手段は、主操作反力を発生する前に、補助操作反力を発生させることを特徴とする。
（２） 請求項１２の発明による車間維持支援方法は、自車両の前方に存在する障害物の状況を検出し、運転者が自車両を運転操作するための運転操作機器に発生させる主操作反力および前記主操作反力以下の補助操作反力をそれぞれ求める演算処理を行い、検出された障害物の状況に基づいて、操作反力を主操作反力とする前に、補助操作反力を発生させることを特徴とする。

本発明によれば、主操作反力を与える前に主操作反力以下の補助操作反力を与えることで、運転操作機器の操作反力の変化を効果的にドライバに認識させることができる。

−−−第１の実施の形態−−−
図１〜１５を参照して、本発明による車間維持支援装置および車間維持支援方法の第１の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による車間維持支援装置１の構成を示すシステム図であり、図２は、車間維持支援装置１を搭載する車両の構成図である。

まず、車間維持支援装置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、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、複数の前方車までの車間距離とその存在方向を検出する。検出した車間距離および存在方向はコントローラ５０へ出力される。なお、本実施の形態において、前方物体の存在方向は、自車両に対する相対角度として表わすことができる。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。

コントローラ５０は、たとえばマイクロコンピュータによって構成することができ、車間維持支援装置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と、レーザレーダ１０から入力される距離情報から、自車両周囲の障害物状況を検出する。またコントローラ５０は、障害物状況に基づいて、後述する第１、第２の車間距離閾値を算出する。さらに、コントローラ５０は、第１、第２の車間距離閾値に応じて以下のような制御を行う。

本実施の形態の車間維持支援装置１は、アクセルペダルを操作する際に発生する反力を制御することによって、運転者（ドライバ）の運転操作を適切にアシストするものである。そこで、コントローラ５０は、障害物状況から第１、第２の車間距離閾値を算出する。コントローラ５０は算出した第１、第２の車間距離閾値に対して目標ペダル反力を算出する。そして、コントローラ５０は、算出した目標ペダル反力をアクセルペダル反力制御装置６０へと出力する。

アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０から出力される反力制御量に応じて、アクセルペダルアクチュエータ６１で発生させるトルクを制御する。アクセルペダルアクチュエータ６１は、アクセルペダル６２に組み込まれており、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アクセルペダル６２の操作反力を任意の強さで発生させる。これにより、運転者が運転操作機器であるアクセルペダル６２を操作する際に発生する踏力が任意に制御される。

なお、アクセルペダルアクチュエータ６１には、不図示の出力軸と、出力軸の回動位置を検出するセンサ６１ａとが設けられている。この出力軸は、アクセルペダル６２の不図示の回動軸と連結されており、センサ６１ａが検出する出力軸の回動位置がアクセルペダル６２の操作量と一義的に対応する。したがって、本実施の形態では、このセンサ６１ａをアクセルペダル６２の操作量を検出するアクセルペダル操作量センサとして使用している。

図３はコントローラ５０で行う処理を示したブロック図である。障害物認識手段５１は、レーザレーダ１０から入力される信号に基づいて、先行車両（前方車）との車間距離、相対速度を算出する。そして、前方車との車間距離と、相対速度と、車速センサ２０から入力される自車速とに基づいて、自車前方の障害物状況を検出する。車間距離閾値算出手段５２は、障害物認識手段５１の演算結果に基づいて第１および第２の車間距離閾値を演算する。目標ペダル反力決定手段５３では、第１および第２の車間距離閾値と車間距離とからアクセルペダルに付加する目標ペダル反力を決定する。

次に、本実施の形態による車間維持支援装置１の作用を説明する。その作用の概略を以下に述べる。図４は、本発明の実施の形態によるコントローラ５０における車間維持支援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１０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。

まず、ステップＳ１００で自車両の走行状態を読み込む。ここで、走行状態とは、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のことである。具体的には、レーザレーダ１０により検出される前方障害物（先行車両）までの車間距離や存在方向、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。

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、不図示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。

ステップＳ３００では、障害物に対する第１の車間距離閾値L*_１を算出する。ここで行う処理を図５に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ３０１では車間距離閾値(定常項)L*_ｈ１を算出する。車間距離閾値（定常項）は、先行車両が一定速での相当項であり、本実施例では、自車両の車速VSPおよび障害物（先行車両）との相対速度Vrに応じて設定する。
L*_ｈ１＝ｆ（VSP，Vr）

ステップＳ３０２では、ステップＳ１００、および、ステップＳ２００で認識された自車速VSP、先行車両との相対速度Vrとから式（１）により先行車速Vaを算出する。
Va＝VSP＋Vr （１）

ステップＳ３０３では、先行車両の加減速度αaを算出する。
αa＝d(Va)／dt （２）

ステップＳ３０４では、車間距離閾値（過渡項）を算出、更新するための条件として、後述するステップＳ４００において算出される警報フラグFwがセットされているか否かを判断する。
1) 警報フラグがセットされていない（Fw = OFF）場合、ステップＳ３０５に進む。
2) 警報フラグがセットされている（Fw = ON）場合、車間距離閾値（過渡項）用パラメータを更新せず、ステップＳ３０８へ進む。

ステップＳ３０５では先行車両の減速判断を行う。本実施例では、先行車両の減速度が所定値以下であるか否かで判断される。
1) 先行車加減速度が所定値以下（αa≦α0）の場合
先行車減速判断フラグFdec_a = ON とする。
2) 上記以外（αa＞α0）の場合
先行車減速判断フラグFdec_a = OFF とする。
ここで、α0は減速判断を行うための閾値である。また、先行車加減速度αa、減速判断閾値α0ともに、加速を正、減速を負の値とする。

ステップＳ３０６では、ステップＳ３０５において、先行車両が減速したと判断された場合、下記式に従い、車間距離閾値（過渡項）用パラメータTr1を算出、更新する。
Tr1＝（L−L*_ｈ１）／Vr （３）
上記式により、Tr1は、先行車両が減速を開始した時点での車間距離閾値（定常項）L*_ｈ１に対する実車間距離Lの余裕距離相当分を相対速係数時間として表わされたものである。

ステップＳ３０７では、ステップＳ３０５において、先行車両が減速していないと判断された場合、車間距離閾値（過渡項）用パラメータTr1をクリアする。
Tr1＝０ （４）

ステップＳ３０８では下記式に従い、車間距離閾値（過渡項）L*_ｒ１を算出する。
L*_ｒ１＝Tr1×Vr （５）

ステップＳ３０９では第１の車間距離閾値L*_１を算出する。本実施の形態では、下記式に従い、車間距離閾値（定常項）L*_ｈ１と車間距離閾値（過渡項）L*_ｒ１の和で算出される。
L*_１＝L*_ｈ１＋L*_ｒ１ （６）

ステップＳ４００では警報フラグをセット、クリアする。
1) L*_１＞Lの場合
警報フラグFw = ON とする。
2) 上記以外（L*_１≦L）の場合
警報フラグFw = OFF とする。

ステップＳ５００では、障害物に対する第２の車間距離閾値L*_２を算出する。なお、第２の車間距離閾値L*_２は、上述した第１の車間距離閾値L*_１よりも大きな値（L*_１＜L*_２）である。ステップＳ５００で行う第２の車間距離閾値算出処理を、図６〜図１０を用いて詳細に説明する。
このステップＳ５００で行う処理は、図６に示すフローチャートに従って行われる。

ステップＳ５１０では、自車走行路の勾配を推定する。
まずエンジントルクトルクコンバータのトルク増幅率をＲ_ｔ、自動変速機ギヤ比をＲ_ａｔ、ディファレンシャルギヤ比をＲ_ｄｅｆとすると、駆動軸トルクＴ_ｗとエンジントルクＴ_ｅの関係は次式となる。
Ｔ_ｗ＝Ｒ_ｔＲ_ａｔＲ_ｄｅｆＴ_ｅ （７）

また、ブレーキ液圧指令値Ｐ_ｂｒとブレーキトルクＴ_ｂｒとの関係は、ブレーキシリンダー面積をＡ_ｂ、ロータ有効半径をＲ_ｂ、パッド摩擦係数をμ_ｂとすると次式のようになる。
Ｔ_ｂｒ＝８Ａ_ｂＲ_ｂμ_ｂＰ_ｂｒ （８）

さらにまた、自車両に働く空気抵抗Ｆ_ａと転がり抵抗Ｆ_ｒは次式で計算することができる。
Ｆ_ａ＝μ_ａｓ_ｖVSP^２ (９)
Ｆ_ｒ＝μ_ｒＭ_ｖｇ （１０）
但し、μ_ａは空気抵抗係数、ｓ_ｖは前面投影面積、μ_ｒは転がり抵抗係数、Ｍ_ｖは車重、ｇは重力加速度である。

上記エンジントルク、およびブレーキ液圧によって発生する駆動軸トルクと空気抵抗、転がり抵抗とから自車加速度を推定し、実際の加速度と比較することにより、自車走行路の勾配SLPは下式（１１）から推定することができる。
SLP＝{Ｔ_ｗ−Ｔ_ｂｒ−Ｒ_ｗ（Ｆ_ａ＋Ｆ_ｒ）}／Ｍ_ｖＲ_ｗ−ｓ・VSP (１１）
但し、ｓ：ラプラス演算子、Ｒ_ｗ：勾配算出用の係数

ステップＳ５２０では、第２の車間距離閾値L*_２を算出する。ステップＳ５２０で行う第２の車間距離閾値算出処理を、図７〜図９を用いて詳細に説明する。
ステップＳ５２０で行う処理は、図７に示すフローチャートに従って行われる。

ステップＳ５２１では、先行車速依存基準距離L*_ｈ２を図８に示すマップから算出する。図８に示すように、先行車速が速いほどより遠い距離からアクセルペダル踏み込み量に対するエンジントルクの出力量を制御するように先行車速依存基準距離を算出する。

ステップＳ５２２では、勾配依存補正時間T_slpを図９に示すマップから算出する。図９に示すように、勾配が正、すなわち上り坂である場合は勾配依存補正時間を負の値に、逆に勾配が負、すなわち下り坂である場合は正に設定し、また勾配の絶対値が大きいほど勾配依存補正時間の絶対値を大きく設定する。さらにまた、勾配の絶対値が所定値以上になった場合は、勾配依存補正時間の絶対値を所定値に固定する。この補正時間T_slpに障害物との相対速度Vrを乗算することにより、ステップＳ５２１で算出した先行車速依存基準距離を補正する。この先行車速依存基準距離を補正する処理は後述する。

ステップＳ５２３では、相対速度依存補正距離L*_ｒ２を算出する。予め定められた基準時間Ｔ1と、ステップＳ５２２で算出した勾配依存補正時間T_slpとから、下式に従って相対速度依存補正距離L*_ｒ２を算出する。
L*_ｒ２＝（Ｔ1＋T_slp）・（−Vr） （１２）

ステップＳ５２４では、第２の車間距離閾値L*_２を算出する。ステップＳ５２１で算出した先行車速依存基準距離L*_ｈ２と相対速度依存補正距離L*_ｒ２とから、下式に従って第２の車間距離閾値L*_２を算出する。
L*_２＝L*_ｈ２＋L*_ｒ２ （１３）

ステップＳ５３０では、実車間距離Ｌと第２の車間距離閾値L*_２とから、車間距離偏差を算出する。
ステップＳ５３０で行う処理は、図１０に示すフローチャートに従って行われる。

ステップＳ５３１では、実車間距離Ｌが第２の車間距離閾値L*_２よりも小さいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップＳ５３２へ進み、下式に従って車間距離偏差△L_２を算出する。
△L_２＝L*_２−Ｌ （１４）
ステップＳ５３１でＮＯの場合はステップＳ５３３へ進み、車間距離偏差△L_２をクリア
する。

−−−補助操作反力について−−−
本実施の形態の車間維持支援装置１では、実車間距離Ｌが第２の車間距離閾値L*_２以下となる場合（Ｌ≦L*_２）には、後述する補助的な目標アクセルペダル反力（補助操作反力）τｐを発生させる。なお、補助操作反力のことをプレ反力とも呼ぶ。補助操作反力を発生させるシーンとしては、先行車に近付いていった場合に、アクセル操作で車間距離を維持できるような接近度合いを想定しており、図１１に示すように、後述する主操作反力を発生させる前に発生させている。図４のステップＳ６００では、目標アクセルペダル反力τｐを算出する。なお、目標アクセルペダル反力τｐは、具体的には図１２のように発生させる。

補助操作反力の一連の動作について説明する。補助操作反力は、はじめに傾きｃで反力Ｃまで増加させる。反力Ｃで所定時間ｔ２の保持時間を経過した後に傾きｄで反力Ｄまで減少させる。ここでの反力Ｃおよび傾きｃは、例えば、ドライバがアクセル操作で車間距離を維持する程度の比較的余裕のある動きとなるような状況でドライバに反力が認識できる反力値（反力値Ｃ）及び傾きとし、保持時間ｔ２を例えば１秒程度とする。このように補助操作反力を発生させることによってドライバが先行車との接近度合いに応じてアクセルペダルを離す操作を支援することができる。また、傾きｄは傾きｃよりも抑えた値とし、反力Ｄの反力値（反力値Ｄ）を反力値Ｃよりも小さい値とすることで、反力の抜けによる違和感を抑えつつ反力を減少させることができる。傾きｄを傾きｃよりも小さい値にすることによって、その後の主操作反力（後述）を有効にドライバへ伝えることができる。

なお、アクセルペダルの操作量（踏み込み量）が少ないと操作反力の変化をドライバに伝えにくくなるので、所定の反力値Ｃ、Ｄ、傾きｃをアクセル開度Accに応じて変更するようにしても良い。たとえば、図１３に示すように、アクセル開度がAcc1以下の領域では、アクセル開度が小さいほど反力値Ｃ、Ｄを大きくする。これにより、ドライバのアクセル操作量が小さくても、より大きな反力を与えることができ、ドライバにアクセル反力を認識させることができる。また、アクセル開度がAcc1より大きくAcc2（Acc1＜Acc2）以下の領域では、反力値Ｃ、Ｄを一定値にする。アクセル開度がAcc1からAcc2の間は、アクセル操作量が常用域にある場合に相当する。このとき、アクセル反力が強すぎるとドライバに違和感を与えてしまうので、違和感を与えない程度に小さな値としている。さらに、アクセル開度がAcc2より大きな領域では、アクセル開度が大きくなるほど反力値Ｃ、Ｄを大きくする。アクセル開度が大きいときは、ドライバがアクセルを強く踏んでいるので、反力値が小さいとドライバはそれを認識しにくい。したがって、反力値を大きくすることによってドライバに反力を認識させることができる。このようなマップは反力値Ｃ、Ｄに限らず、傾きｃについても同様である。

また、所定の反力値Ｃ、Ｄ、所定の傾きｃを路面の勾配に応じて変更するようにしても良い。図１４のように、勾配が正の値、すなわち坂道のように登りの勾配がついている場合は反力を小さくすることで、余計なアクセルペダル反力の発生を抑えて違和感を少なくすることができる。勾配は、上述したように、ステップＳ５１０における式（１１）から推定される。

また、所定の反力値Ｃ、Ｄ、所定の傾きｃを主操作反力発生の車間距離閾値L*_１への到達時間に応じて変更するようにしても良い(到達時間の算出、反力値の算出については下記参照)。図２３のように、TTW2は到達時間に応じた補正値であり、到達時間が小さい場合は大きくし、到達時間が大きくなるにつれて小さい値とする。到達時間が大きい場合にTTW2を小さくすることで、反力を小さくし、余計なアクセルペダル反力の発生を抑えて違和感を少なくすることができる。
・到達時間 ＝ （ L*₂ ‐ L*_１ ）/ ( 相対速 )
・反力値（補正後）＝ 反力値（補正前）× (TTW2 / 100 )

実車間距離Ｌが第２の車間距離閾値L*_２よりも長い場合（Ｌ＞L*_２）には、目標アクセルペダル反力（補助操作反力）τｐの値は０とされる。

なお、別の先行車が自車両の前に割り込んできた場合や、図示しない他の車間距離制御装置（ACC）の制御から本実施の形態の制御に切り替わったことで、検出される車間距離が第２の車間距離閾値L*_２を突然割り込んだ場合は、「傾きｃで反力値Ｃまで増加させて、反力値Ｃで保持時間ｔ２を経過した後に傾きｄで反力値Ｄまで減少させる」、といった上述した補助操作反力の一連の動作を実施するように目標アクセルペダル反力τｐを算出する。ただし、後述する主操作反力の算出条件（第１の車間距離閾値L*_１）を割り込んでしまうまでの時間が短いと判断される場合、たとえば、１秒後には車間距離が第１の車間距離閾値L*_１を割り込むと判断されるような場合には、主操作反力のみを算出するようにしても良い。これにより、主操作反力を効果的にドライバに伝えることができる。

−−−主操作反力について−−−
本実施の形態の車間維持支援装置１では、実車間距離Ｌが第１の車間距離閾値L*_１以下となる場合（Ｌ≦L*_１）には、目標アクセルペダル反力（主操作反力）τｍを発生させる。なお、主操作反力のことを本反力とも呼ぶ。主操作反力を発生させるシーンとしては、先行車に近付いていった場合に、ドライバのブレーキ操作が必要となるような接近度合いを想定しており、アクセルペダルからブレーキペダルへの踏み替えを支援することを目的としている。図４のステップＳ７００では、目標アクセルペダル反力τｍを算出する。なお、目標アクセルペダル反力τｍは、具体的には図１５のように発生させる。

主操作反力の動作について説明する。主操作反力は、まず、所定の傾きaで所定の反力値Aまで発生させる。反力値Aまで発生させてから所定時間ｔ３の保持時間の経過後、所定の傾きbで所定の反力値Bまでアクセルペダル反力を下げる。たとえば、ここでの反力値Aはドライバがアクセルペダルからの反力を認識しやすい値とし、また傾きaは、ブレーキペダルへ踏み換える場合の早さ程度とし、保持時間ｔ３を０．５秒程度と設定する。

なお、アクセルペダルの操作量（踏み込み量）が少ないと操作反力の変化をドライバに伝えにくくなるので、上述した補助操作反力における反力Ｃ、Ｄの場合（図１３）と同様に、アクセルペダルの操作量が少ないほど反力値Ａが高くなるように、アクセルペダルの操作量に応じて反力値Ａを設定するようにしてもよい。これにより、主操作反力を有効にまた、違和感を少なく与えることができる。

これにより、ドライバがアクセルペダルからブレーキペダルへ踏み換える操作を支援することができる。また、反力値Bは、所定のゲイン（ゲインKa）を反力値Aに乗ずることによって、反力値Aより小さい値となるように設定する。
反力値B＝反力値A×Ka
ここで、ゲインKaは、ドライバのアクセルの踏み増し量に応じた値とする。たとえば、ゲインKaは、最大値を０．８として、ドライバのアクセルの踏み増し量（たとえば、傾きａで主操作反力を与え始めた時点のアクセル開度を基準としたアクセル開度の増加量）が増えるにつれて値を引き下げられる。反力値Ｂとアクセルの踏み増し量との関係を図１６に示す。

これによって、主操作反力が反力値Ａで保持時間ｔ３だけ与えられた後には、主操作反力が反力値Ｂまで引き下げられることになる。したがって、主操作反力をドライバに効果的に認識させることができるとともに、先行車両を追い越そうとしている場合のように、加速の意志のあるドライバのアクセル操作への影響を抑制できる。また、ドライバの意思でアクセルペダルが踏み増しされた場合には、アクセルペダルの操作反力をさらに減少させるので、余計な操作反力による違和感を低減することができる。

なお、実車間距離Ｌが第１の車間距離閾値L*_１よりも長い場合（Ｌ＞L*_１）には、目標アクセルペダル反力τｍの値は０とされる。

ステップＳ８００では、最終目標アクセルペダル反力τを求め、アクセルペダル反力制御装置６０はアクセルペダル６２に発生させる反力を制御する。最終目標アクセルペダル反力は、下式のように補助操作反力と主操作反力のセレクトハイの結果とする。
τ＝max（τｐ，τｍ） （１５）

第１の実施の形態の車間維持支援装置１によれば、次の作用効果を奏する。
（１） アクセルペダルの操作反力として、主操作反力を与える前に、主操作反力以下の補助操作反力を与えるように構成した。したがって、補助操作反力が与えられても主操作反力をドライバに効果的に認識させることができる。また、主操作反力を反力値Ａで所定時間継続して与えた後、操作反力の強さを弱めるように（反力値Ａよりも低い反力値Ｂで補助的に操作反力を与えるように）構成した。したがって、主操作反力をドライバに効果的に認識させることができるとともに、先行車両を追い越そうとしている場合のように、加速の意志のあるドライバのアクセル操作への影響や違和感を抑制できる。このように、本実施の形態の車間維持支援装置１では、主操作反力をドライバに効果的に認識させることができる。

（２） 実車間距離Ｌが第１の車間距離閾値L*_１以下となる場合に、目標アクセルペダル反力（主操作反力）τｍを発生させるように構成した。これにより、たとえば、先行車に近付いていってドライバのブレーキ操作が必要となるような状況下で、主操作反力の付与によって確実にドライバに注意喚起でき、ドライバに対してアクセルペダルからブレーキペダルへの踏み替えを支援できる。

（３） 実車間距離Ｌが第２の車間距離閾値L*_２以下となる場合に、すなわち、主操作反力を発生させる前に目標アクセルペダル反力（補助操作反力）τｐを発生させるように構成した。これにより、たとえば、先行車に近付いていってアクセル操作で車間距離を維持できるような状況下で、補助操作反力の付与によってドライバにアクセルペダルから足を離すことを促すことができ、ドライバのブレーキ操作がなくても車間距離を維持できる。

（４） 補助操作反力を発生させる際には、傾きｃで反力値Ｃまで増加させるように構成した。これにより、ドライバに与える違和感を抑制できる。

（５） 主操作反力を発生させる前に、補助操作反力を漸減させるように構成した。これにより、補助操作反力の減少により操作反力が抜けてしまったようにドライバが感じる違和感を抑えつつ、後の主操作反力との操作反力の強度差を拡大して、主操作反力を効果的に認識させることができる。特に、補助操作反力の発生時の操作反力の増加速度（傾きｃ）よりも補助操作反力を減少させる際の操作反力の減少速度（傾きｄ）を低くしたので、補助操作反力の減少により操作反力が抜けてしまったようにドライバが感じる違和感を効果的に抑制できる。

（６） アクセルペダルの操作量（踏み込み量）が少ないほど反力値Ａを上げるように構成することで、アクセルペダルの操作量に応じて適切に主操作反力をドライバに認識させることができる。

（７） 主操作反力を発生させる際の上述した傾きａをブレーキペダルへ踏み換える場合の早さ程度となるように構成した。これにより、主操作反力の発生を的確にドライバに伝えることができるとともに、ペダルの踏み換えを促すことができる。

（８） アクセルの踏み増し量が増えるにつれてゲインKaを引き下げて、主操作反力の反力値Ｂを引き下げるように構成した。これにより、ドライバの意思でアクセルペダルが踏み増しされた場合には、余計な操作反力による違和感を低減することができる。

−−−第２の実施の形態−−−
図１７〜２１を参照して、本発明による車間維持支援装置および車間維持支援方法の第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態の車間維持支援装置１では、さらに、ドライバがアクセルペダルを操作していなければ、所定の条件下で車両を減速させる制御を行う点で第１の実施の形態とは異なる。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。

図１７は、第２の実施の形態の車間維持支援装置１の構成を示すシステム図であり、図１８は、車間維持支援装置１を搭載する車両の構成図である。９２はブレーキペダルであり、９３は制動力制御装置であり、９４は各車輪に設けられたブレーキ（制動装置）である。

コントローラ５０は、第２の車間距離閾値L*_２およびアクセルペダル６２の操作状態に基づいて目標減速度を算出する。また、コントローラ５０は、算出した目標減速度に基づいて目標制動液圧を算出して、制動力制御装置９３に出力する。制動力制御装置９３は、コントローラ５０から出力される目標制動液圧を達成するように制動液圧を発生させて、制動圧油を制動装置９４に供給する。その結果、車両が目標減速度で減速される。

図１９はコントローラ５０で行う処理を示したブロック図である。目標減速度算出手段５６は、車間距離閾値算出手段５２で演算された第２の車間距離閾値L*_２と、ドライバ操作判断手段５４で判断されたドライバのアクセル操作状況に基づいて、車両に発生させる目標減速度を算出する。制動力制御量算出手段５７は、目標減速度算出手段５６で算出された目標減速度と、ドライバ操作判断手段５４で判断されたドライバのアクセル操作状況に基づいて、目標制動液圧を算出する。

第２の実施の形態のコントローラ５０における車間維持支援制御処理の処理手順を図２０に示す。第１の実施の形態と異なるのは、ステップＳ９００の目標減速度算出処理と、ステップＳ１０００の制動力制御量算出処理が追加されている点である。

ステップＳ９００で行う処理を図２１に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ９０１では、アクセル開度Accが所定値Acc0以上であるか否かを判断する。ステップＳ９０１が肯定判断されるとステップＳ９０３に進み、アクセル操作フラグFaccに1をセットする。ステップＳ９０１が否定判断されるとステップＳ９０５に進み、アクセル操作フラグFaccをクリアする。ここで、アクセル操作判断閾値Acc0は、アクセル全閉状態であるか否かを判断する程度の小さな値として設定される。

ステップＳ９０７では、第２の車間距離閾値L*_２、およびステップＳ９０１で判断されたドライバのアクセル操作に応じて、目標減速度α*_２を算出する。
（１） アクセル操作時（Facc = １）の場合
α*_２ = 0
（２） アクセル非操作時（Facc = ０）の場合
α*_２ = Kv × Kr2 × (L*_２ − L )
ここで、Kr2は、車両に発生させる目標減速度を算出するためのゲインである。なお、α*_２は、加速を正、減速を負の値とする。また、目標減速度α*_２2にΔα*_２の変化リミットを設けてもよい。

ステップＳ１０００では、ステップＳ９００において算出された目標減速度α*_２に応じて制動力制御量を算出する。まず、目標減速度α*_２から、エンジンブレーキにより発生する減速度α*engを差し引き、ブレーキ（制動装置）により発生させる目標減速度α*brkを算出する。
（１） アクセル操作時（Facc = １）の場合
α*brk = 0
（２） アクセル非操作時（Facc = ０）の場合
α*brk = α* ＋ α*eng
ここで、α*brk、α*engは、加速を正、減速を負の値とする。

次に、ブレーキにより発生させる目標減速度α*brkから、目標制動液圧P*を算出する。
（１） アクセル操作時（Facc = １）の場合
P* = 0
（２） アクセル非操作時（Facc =０）の場合
P* = − （ Kb × α*brk )
ここで、Kbは目標減速度を目標制動液圧に換算するためのゲインであり、車両諸元により決まる。そして、この目標制動液圧P*を達成するように、制動力制御装置９３は制動液圧を発生させる。

上述した制御により、本実施の形態の車間維持支援装置１では、レーザレーダ１０によって検出される車間距離（実車間距離）Ｌが第２の車間距離閾値L*_２以下となると、ドライバがアクセルペダル６２の操作を行っていれば（Facc = １）、アクセルペダル６２に補助操作反力を加える。また、ドライバがアクセルペダル６２の操作を行っていなければ（Facc =０）、または、補助操作反力を感知したドライバがアクセルペダル６２を所定開度（Acc0）よりも戻せば（Facc =０）、車両が目標減速度α*_２で減速するように、上述した減速制御を行う。

上述した第２の実施の形態では、第１の実施の形態の作用効果に加えて次の作用効果を奏する。
（１） レーザレーダによって検出される車間距離（実車間距離）Ｌが第２の車間距離閾値L*_２以下となった時に、ドライバがアクセルペダル操作を行っていれば、アクセルペダルに補助操作反力を加え、アクセルペダル操作を行っていなければ、車両の減速制御を行うように構成した。したがって、実車間距離Ｌが第２の車間距離閾値L*_２以下となった時に、ドライバがアクセルペダル操作を行っていれば、アクセルペダルを離すようにドライバに促し、ドライバがアクセルペダルを離すと、減速制御を行うことができる。これにより、先行車両への接近時などに、車間距離の維持を効果的に支援できる。

（２） ドライバがアクセルペダル操作を行っている時には減速制御を行わないように構成したので、加速制御と減速制御とが同時に行われるのを防ぐことができる。これにより、自車両の加速を妨げず、ドライバの意志に合致するように自車両が加速するので、違和感をドライバに与えない。

−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、主操作反力を発生させる際に、反力値Aから反力値Bまで所定の傾きｂでアクセルペダル反力を低下させているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、傾きbをドライバの加速意図に応じて変更させても良い。これにより、ドライバの加速意図に応じた操作反力を発生させることができるので、加速操作時の違和感を低減することができる。ここで、ドライバの加速意図については、たとえば、アクセルペダルがさらに踏み込まれたこと（踏み増しされたこと）を検出した場合に加速意図があると判断してもよい。

そこで、たとえば、アクセルペダルの踏み増し量を算出し、踏み増し量が多いほど傾きbを急に（大きく）することで、ドライバの加速意思に対する違和感を低減することができる。踏み増し量の算出は、反力値Bを算出するゲインKaの決定に際して考慮したアクセルの踏み増し量の算出と同様に、たとえば、傾きａで主操作反力を与え始めた時点のアクセル開度を基準としたアクセル開度の増加量として算出してもよい。また、図２２のフローチャートに示すような手順で求めてもよい。ステップＳ１６０３でアクセル開度Accがアクセル開度保存値Acchよりも小さいか否かを判断する。ステップＳ１６０３が肯定判断されるとステップＳ１６０４へ進み、アクセル開度保存値Acchにアクセル開度Accをセットし、アクセル踏み増し量ΔAccをクリアする。ステップＳ１６０３が否定判断されるとステップＳ１６０５に進み、アクセル踏み増し量ΔAccを次式に従って算出する。
ΔAcc ＝ Acc − Acch

ステップＳ１６０５では、アクセル開度保存値Acchが更新されないので、ステップＳ１６０４で最後に更新されたアクセル開度保存値Acchを基準としてアクセル踏み込み量ΔAccが算出される。すなわち、ステップＳ１６０５では、アクセルペダルの踏み増しが開始されたときのアクセルペダルの操作量を基準としてアクセル踏み増し量ΔAccが算出される。

なお、アクセル踏み増し量ΔAccに代えて、アクセル開度Accが多いほど傾きbを急に（大きく）することであってもよく、上述の場合と同様の作用効果を奏する。

ドライバの加速意図の他の判断基準として、たとえばアクセル開速度、ウィンカー操作の有無、先行車との横方向の位置関係（車線変更をする意図）などが挙げられる。たとえば、アクセル開速度が大きいほど傾きｂを急にしてもよい。また、ウィンカー操作がなされたことを検出した場合に、ウィンカー操作がなされたことを検出する前の値よりも所定値bを大きい値としてもよい。なお、先行車との横方向の位置関係については、たとえば従来技術の特許第3778165号で算出している先行車の離脱傾向を求め、離脱傾向が大きいほど傾きｂを大きくすることで違和感を低減することができる。

（２） 上述の説明では、主操作反力を発生させる際の傾きａは所定の値（傾き）であるが、アクセルの踏み込み量が少ないとドライバに主操作反力が発生したことが伝わりにくくなる可能性がある。そこで、補助操作反力を発生させる際の傾きｃと同様に、アクセル開度が小さいほど傾きａを大きくするようにしてもよい。これにより、主操作反力を有効に、また、違和感を少なく与えることができる。

（３） 上述の説明において、各反力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて、アクセルペダルが踏み増しされたことを検出した場合に、所定の傾きで反力を徐々に低下させても良い。これにより、ドライバのアクセルペダルの踏み増し操作に対応して反力を引き下げることができ、アクセルペダルの踏み増し操作における違和感を低減できる。

（４） 上述の説明では、路面の勾配に応じて主操作反力の反力値Ａ，Ｂを変更する点については特に言及していないが、補助操作反力における反力値Ｃ，Ｄの場合と同様に、路面の勾配に応じて反力値Ａ，Ｂを変更するように構成してもよい。坂道のように登りの勾配がついている場合に反力値Ａ，Ｂを小さくすることで、余計なアクセルペダル反力の発生を抑えることで違和感を少なくすることができる。なお、勾配は、上述したように、ステップＳ５１０における式（１１）から推定できる。

（５） 上述の説明では、ステップＳ８００において、最終目標アクセルペダル反力τを求める際、補助操作反力と主操作反力のセレクトハイの結果を、最終目標アクセルペダル反力τとするように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、実車間距離Ｌに基づいて、補助操作反力と主操作反力とのいずれの反力を最終目標アクセルペダル反力τとするのかを決定するようにしてもよい。すなわち、実車間距離Ｌが第１の車間距離閾値L*_１よりも長く、第２の車間距離閾値L*_２以下となる場合（L*_１＜Ｌ≦L*_２）には、補助操作反力を最終目標アクセルペダル反力τとし、実車間距離Ｌが第１の車間距離閾値L*_１以下となる場合（Ｌ≦L*_１）には、主操作反力を最終目標アクセルペダル反力τとするように構成してもよい。

（６） 上述した第２の実施の形態では、制動装置９４に制動液圧を供給することにより、車両を減速させるものとして説明したが、エンジンブレーキやシフトダウン等、他の減速制御を利用して、車両を減速させてもよい。

（７） 上述した第２の実施の形態では、補助操作反力発生開始のタイミング、および、減速制御開始のタイミングは、いずれも実車間距離Ｌが第２の車間距離閾値L*_２以下となったときであるが、本発明は、これに限定されない。たとえば、第２の車間距離閾値L*_２よりも長い第３の車間距離閾値を設定し、減速制御開始のタイミングを、実車間距離Ｌが第３の車間距離閾値以下となったときとしてもよい。

（８） 上述の説明では、補助操作反力発生開始のタイミングは、実車間距離Ｌが第２の車間距離閾値L*_２以下となったときであるが、本発明は、これに限定されない。たとえば、実車間距離Ｌが第１の車間距離閾値L*_１以下となる時点を予想し、当該時点から所定時間手前の時点を補助操作反力発生開始のタイミングとしてもよい。また、たとえば、実車間距離Ｌが第１の車間距離閾値L*_１以下となると予想される場合に、実車間距離Ｌが（第１の車間距離閾値L*_１）＋（所定の距離）以下となったときを補助操作反力発生開始のタイミングとしてもよい。

（９） 上述の説明では、主操作反力の発生の前に補助操作反力を発生させ、かつ、主操作反力については、主操作反力を所定時間継続して与えた後、操作反力の強さを弱めるように（主操作反力を低減させるように）構成したが、本発明はこれに限定されない。補助操作反力だけを発生するように制御して、主操作反力の低減制御を行わなくてもよく、補助操作反力が発生しないように制御して、主操作反力の低減制御を行うようにしてもよい。すなわち、必ずしも補助操作反力の発生制御と、主操作反力の低減制御との双方を行う必要はなく、いずれか一方のみであってもよい。

（１０） 上述の説明では、運転操作機器としてアクセルペダル６２を例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、いわゆるジョイスティックや操作レバーのように、操作量に応じて車両の加速を、または加速および減速を制御する各種の運転操作機器に対して本発明を適用してもよい。
（１１） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

上述の実施の形態およびその変形例において、たとえば、障害物検出手段はレーザレーダ１０に、操作反力発生手段は、アクセルペダル反力制御装置６０とアクセルペダルアクチュエータ６１とに、アクセルペダル操作量検出手段はセンサ６１ａに、それぞれ対応する。操作反力演算手段、操作反力制御手段、第１の車間距離閾値算出手段、および、勾配検出手段は、コントローラ５０およびコントローラ５０で実行される制御プログラムとによって実現される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

車間維持支援装置１の構成を示すシステム図である。 車間維持支援装置１を搭載する車両の構成図である。 コントローラ５０で行う処理を示したブロック図である。 コントローラ５０における車間維持支援制御処理の処理手順を示すフローチャートである。 第１の車間距離閾値L*_１を算出するステップＳ３００の処理手順を示すフローチャートである。 第２の車間距離閾値L*_２を算出するステップＳ５００の処理手順を示すフローチャートである。 図６のステップＳ５２０の処理手順を示すフローチャートである。 先行車速依存基準距離L*_ｈ２を算出するためのマップである。 勾配依存補正時間T_slpを算出するためのマップである。 図６のステップＳ５３０の処理手順を示すフローチャートである。 補助操作反力制御および主操作反力制御の時間的推移を示す図である。 補助操作反力制御の時間的推移を示す図である。 アクセル開度と、反力値Ｃ、Ｄおよび傾きｃの関係を示す図である。 路面の勾配と、反力値Ｃ、Ｄおよび傾きｃの関係を示す図である。 主操作反力制御の時間的推移を示す図である。 反力値Ｂとアクセルの踏み増し量との関係を示す図である。 第２の実施の形態の車間維持支援装置１の構成を示すシステム図である。 第２の実施の形態の車間維持支援装置１を搭載する車両の構成図である。 コントローラ５０で行う処理を示したブロック図である。 コントローラ５０における車間維持支援制御処理の処理手順を示す図である。 図２０のステップＳ９００の処理手順を示すフローチャートである。 変形例を示すフローチャートである。 到達時間と補正値TTW2との関係を示す図である。

符号の説明

１ 車間維持支援装置 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 アクセルペダルアクチュエータ
６１ａ センサ（アクセルペダル操作量センサ） ６２ アクセルペダル
９２ ブレーキペダル ９３ 制動力制御装置
９４ ブレーキ（制動装置）

Claims (12)

1. 自車両の前方に存在する障害物の状況を検出する障害物検出手段と、
   運転者が自車両を運転操作するための運転操作機器に発生させる操作反力を演算する操作反力演算手段と、
   前記操作反力演算手段で演算された前記操作反力に基づいて前記操作反力を前記運転操作機器に発生させる操作反力発生手段と、
   前記障害物検出手段によって検出された障害物の状況に基づいて、前記操作反力発生手段が前記運転操作機器に発生させる前記操作反力を制御する操作反力制御手段とを備え、
   前記操作反力演算手段は、主操作反力および前記主操作反力以下の補助操作反力をそれぞれ求める演算処理を行い、
   前記操作反力制御手段は、前記主操作反力を前記運転操作機器に発生させる前に、前記補助操作反力を発生させることを特徴とする車間維持支援装置。
2. 請求項１に記載の車間維持支援装置において、
   前記障害物検出手段によって検出された障害物の状況に基づいて第１の車間距離閾値を算出する第１の車間距離閾値算出手段をさらに備え、
   前記操作反力制御手段は、前記障害物検出手段で検出した自車両の前方に存在する障害物との距離が前記第１の車間距離閾値算出手段で算出した前記第１の車間距離閾値以下であると判断すると、前記主操作反力を前記運転操作機器に発生させることを特徴とする車間維持支援装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車間維持支援装置において、
   前記運転操作機器の操作量を検出する操作量検出手段をさらに備え、
   前記操作反力演算手段は、前記操作量検出手段で検出した前記運転操作機器の操作量に基づいて、前記補助操作反力を求める演算処理を行うことを特徴とする車間維持支援装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の車間維持支援装置において、
   自車両が走行する道路の勾配を検出する勾配検出手段をさらに備え、
   前記操作反力演算手段は、前記勾配検出手段で検出した前記勾配に基づいて、前記補助操作反力を求める演算処理を行うことを特徴とする車間維持支援装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の車間維持支援装置において、
   主操作反力を発生するまでの到達時間を算出する到達時間算出手段をさらに備え、
   前記操作反力演算手段は、前記到達時間算出手段で検出した前記到達時間に基づいて、前記補助操作反力を求める演算処理を行うことを特徴とする車間維持支援装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の車間維持支援装置において、
   前記操作反力制御手段は、前記補助操作反力を前記運転操作機器に発生させる際に、前記操作反力発生手段が発生する操作反力が漸増して前記補助操作反力となるように前記操作反力発生手段を制御することを特徴とする車間維持支援装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の車間維持支援装置において、
   前記操作反力制御手段は、前記運転操作機器に前記補助操作反力を発生させた後、前記補助操作反力を漸減させ、その後、前記主操作反力を前記運転操作機器に発生させることを特徴とする車間維持支援装置。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の車間維持支援装置において、
   前記操作反力制御手段は、前記補助操作反力を前記運転操作機器に発生させる際に、前記操作反力発生手段が発生する操作反力が所定の変化速度で漸増して前記補助操作反力となるように前記操作反力発生手段を制御するとともに、前記運転操作機器に発生させた前記補助操作反力を前記所定の変化速度よりも遅い速度で漸減させ、その後、前記主操作反力を前記運転操作機器に発生させることを特徴とする車間維持支援装置。
9. 請求項２に記載の車間維持支援装置において、
   前記運転操作機器の操作量を検出する操作量検出手段をさらに備え、
   前記操作反力演算手段は、前記操作量検出手段で検出した前記運転操作機器の操作量に基づいて、前記主操作反力を求める演算処理を行うことを特徴とする車間維持支援装置。
10. 請求項２に記載の車間維持支援装置において、
    自車両が走行する道路の勾配を検出する勾配検出手段をさらに備え、
    前記操作反力演算手段は、前記勾配検出手段で検出した前記勾配に基づいて、前記主操作反力を求める演算処理を行うことを特徴とする車間維持支援装置。
11. 請求項８〜１０のいずれか一項に記載の車間維持支援装置において、
    前記操作反力制御手段は、前記主操作反力を前記運転操作機器に発生させる際に、前記操作反力発生手段が発生する操作反力が漸増して前記主操作反力となるように前記操作反力発生手段を制御することを特徴とする車間維持支援装置。
12. 自車両の前方に存在する障害物の状況を検出し、
    運転者が自車両を運転操作するための運転操作機器に発生させる主操作反力および前記主操作反力以下の補助操作反力をそれぞれ求める演算処理を行い、
    検出された障害物の状況に基づいて、
    前記操作反力が前記主操作反力となるように前記操作反力を前記運転操作機器に発生させる前に、前記操作反力が前記補助操作反力強度となるように制御することを特徴とする車間維持支援方法。

Images