JP3573134B2 - 車両用運転操作補助装置 - Google Patents
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Description
【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2000−54860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、自動走行制御中に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いて、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たり、自動走行制御中にドライバがアクセルペダルに足をおけるようにアクセルペダル反力を重く設定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した車両用運転操作補助装置では、自車両が先行車を検出しているかどうかをモニタ表示等によらずに確認することはできなかった。とくに、自動走行制御中に自車両と先行車の間に別の車両が割り込んで車両周囲の状況が不連続に変化した場合、この割り込み車両と先行車両のどちらを検出しているのか、すなわち自動走行制御システムがどちらの車両を対象としているのかを運転者が即座に判断することはできなかった。
【0004】
本発明の目的は、車両周囲の状況変化により制御システムの検出状況が不連続に変化したことを運転者に容易に認識させることができる車両用運転操作補助装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1の発明による車両用運転操作補助装置は、車両の走行を指令する操作手段と、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、状況認識手段により検出される車両状態および車両周囲の走行環境に応じて操作手段に反力を付加する反力付加手段と、状況認識手段により検出される車両周囲の状況が不連続に変化したとき、反力付加手段により付加される反力を周期的に増減し、状況認識手段による検出開始もしくは検出対象の変化を運転者に認識させる反力増減手段とを備える。そして、車両周囲の状況が連続的に変化する場合、反力付加手段は車両状態および車両周囲の走行環境に応じた目標反力を操作手段に付加し、車両周囲の状況が不連続に変化する場合、反力付加手段は目標反力に加えて、反力増減手段による車両周囲の状況が不連続に変化したことを運転者に認知させる付加反力を短時間だけ操作手段に付加することにより上述した目的を達成する。
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、反力増減手段は、付加反力をパルス状に増減する反力とするものである。
(3)請求項3の発明は、請求項1または2に記載の車両用運転操作補助装置において、反力増減手段が、反力の変化量が一定となるように反力付加手段により付加される付加反力を調整するものである。
(4)請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項記載の車両用運転操作補助装置において、状況認識手段が、自車両と先行車両との相対速度および車間距離によって走行環境を検出するものである。
(5)請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の車両用運転操作補助装置において、操作手段が、アクセルペダルを含み、反力付加手段は、このアクセルペダルに反力を付加するものである。
【0006】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、車両状態および車両周囲の走行環境により車両周囲の状況が不連続に変化したことが検出されると、車両走行指令用の操作手段に付加する反力を周期的に増減するようにしたので、制御システムの検出状況が不連続に変化したことを運転者に容易に認識させることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
−第1の実施の形態−
以下、図1〜図5を参照して本発明による車両用運転操作補助装置の第1の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係わ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、この車両用運転操作補助装置に用いられるアクセルペダル1の要部構成を示す図である。なお、以下では、アクセルペダル1の操作量に応じて車間距離を自動制御する、いわゆる自動追従走行車両に車両用運転操作補助装置を適用した場合について説明する。
【0008】
図2に示すように、アクセルペダル1はワイヤ2を介してスプリング3に支持されるとともに、アクセルペダル1の回動軸にはサーボモータ4が連結されている。なお、5は車体パネルである。これによって、アクセルペダル1にはスプリング3によりペダル操作量に応じたばね反力が作用するとともに、サーボモータ4によりモータ反力が作用する。モータ反力は後述するように先行車の検出結果に応じて制御され、先行車の非検出時にモータ反力は0に制御される。
【0009】
図1に示すレーザレーダ10は、自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、反射波の到達時間により先行車までの車間距離Dを検出する。また、車間距離Dの変化割合によって先行車速V1と自車速Vの速度差(V1−V;相対速度ΔV)を検出する。そして、検出した車間距離Dと相対速度ΔVをコントローラ11内の状況変化検出装置12と反力算出装置13にそれぞれ出力する。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。なお、レーザレーダ10が先行車を検出していないときの車間距離Dと相対速度ΔVはそれぞれ0である。車速センサ14は、車輪の回転数などから自車両の走行車速を検出し、その検出信号を反力算出装置13に出力する。
【0010】
状況変化検出装置12では、レーザレーダ10から入力された車間距離Dと相対速度ΔVに基づいて車両周囲の状況変化を検出する。この場合、状況変化検出装置12は、レーザレーダ10からの入力信号を例えば100μsec毎に読み込み、今回の入力値と前回の入力値との差が予め設定された所定値(第1の所定値と呼ぶ)以上になると、すなわち車間距離D、相対速度ΔVが不連続に変化すると、車両割り込みによる状況変化を検出する。車間距離D、相対速度ΔVがともに0の場合、すなわち、レーザレーダ10が先行車を検出していない場合には、車間距離D、相対速度ΔVが0から予め設定した所定値(第1の所定値)以上変化したときに、先行車検出開始による状況変化を検出する。既に先行車を検出している場合には、車間距離D、相対速度ΔVがともに0になったときに、先行車検出停止による状況変化を検出する。
【0011】
反力算出装置13では、レーザレーダ10、車速センサ14、状況変化検出装置12からの入力信号に基づいて後述するように目標反力Fm+ΔFmを算出し、この目標反力に対応した信号を反力制御装置15に出力する。反力制御装置15は、アクセルペダル1に目標反力Fm+ΔFmが作用するようにサーボモータ4に制御信号を出力する。これによりサーボモータ4には目標反力に応じたトルクが発生し、運転者はモータ反力を感じる。
【0012】
図3は、第1の実施の形態に係わるコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは例えば自動追従走行運転の開始を指令するスイッチのオン操作によってスタートし、所定間隔(例えば100μsec)で繰り返し実行される。まず、ステップS1で車速センサ14により検出された自車速Vを読み込み、ステップS2でレーザレーダ10により検出された車間距離Dおよび相対速度ΔVを読み込む。次いで、ステップS3で、車間距離D、相対速度ΔVに基づいて車両周囲の状況変化の有無を判定する。前述したように車両割り込み、先行車検出開始、先行車検出停止などの状況変化ありと判定されると、ステップS4に進みflg=1を出力する。一方、状況変化なしと判定されるとステップS5に進み、flg=0を出力する。
【0013】
次いで、ステップS6に進み、例えば次式(l)によって先行車検出時の目標反力Fmを算出する。
Fm=α(ΔV/D+V/D)(ただしFm≧0) (l)
ここで、αは定数であり、相対速度ΔVは速度差の絶対値(|V1−V|)である。上式(l)では先行車との車間距離Dが小さくなるほど、および、先行車との接近の度合いが大きくなるほど目標反力Fmを増大させる。なお、先行車非検出時の目標反力Fmは0である。
【0014】
次いで、ステップS7に進み、状況変化フラグが1か否かを判定する。flg=1と判定されるとステップS8に進み、付加パルスΔFmを予め定めた所定時間Δtだけ生成する。付加パルスΔFmは目標反力Fmに加算する反力であり、車速Vや車間距離Dに応じた値として予め定められている。一方、ステップS7でflg=0と判定されるとステップS9に進み、付加パルスΔFmを0に設定する。次いで、ステップS10で目標反力Fmに付加パルスΔFmを加算して新たな目標反力(Fm+ΔFm)を算出し、この目標反力(Fm+ΔFm)に応じた信号を反力制御装置15に出力する。反力制御装置15は、目標反力(Fm+ΔFm)に応じた制御信号をブロアモータ4に出力し、ブロアモータ4のトルクを制御する。これによりアクセルペダル1には目標反力(Fm+ΔFm)と同等のモータ反力が作用する。
【0015】
以上の実施の形態において、アクセルペダル1が操作手段を、レーザレーダ10と車速センサ14が状況認識手段を、コントローラ11(とくにステップS6)と反力制御装置15とサーボモータ4が反力付加手段を、コントローラ11(とくにステップS10)が反力増減手段を、それぞれ構成する。
【0016】
次に、第1の実施の形態に係わる車両用運転操作補助装置の特徴的な動作を具体的に説明する。
(1)先行車検出開始
図4は、先行車検出前後の時間軸に対する車間距離D、相対速度ΔV、状況変化フラグ、目標反力Fm、付加パルス、目標反力Fm+ΔFmのそれぞれ動作特性を示す図である。先行車検出前には車間距離D、相対速度ΔV、目標反力Fmなどは全て0である。したがって、この状態では、自動追従走行が選択されていたとしてもアクセルペダル1には、スプリング3によるばね反力のみが作用する。先行車検出前には自動追従走行は行わず、アクセルペダル1の操作量に応じたエンジントルクで車両は走行する。
【0017】
先行車との車間距離Dがレーザレーダ10で検出可能な距離まで減少すると、先行車の検出を開始する(時間t1)。これにより、図4(a)に示すように車間距離Dが0から急激(不連続)に増加し、相対速度ΔVが0から急激(不連続)に減少する。このときの車間距離D、相対速度ΔVの変化量は前述した第1の所定値以上であり、これにより図4(b)に示すように状況変化フラグ=1が出力され(ステップS4)、図4(d)に示すように所定時間Δtだけ付加パルスΔFm(=ΔF0)が出力される(ステップS8)。また、先行車の検出開始により図4(c)に示すように目標反力Fmが出力され(ステップS6)、この目標反力Fmに付加パルスΔFm(=ΔF0)を加算した新たな目標反力(Fm+ΔFm)が反力制御装置15に出力される(ステップS10)。その結果、アクセルペダル1には図4(e)に示すようなモータ反力(Fm+ΔFm)が作用し、先行車検出開始時のモータ反力が急激に増加する。このモータ反力(Fm+ΔFm)の急変化により運転者はアクセルペダル1を介して先行車の検出開始を認識することができる。また、図4(c)に示すように目標反力Fmは車間距離Dと相対速度ΔVの減少に伴い徐々に増加するので、運転者はアクセルペダル1を介して車間距離Dと相対速度ΔVの変化を体感することができる。
【0018】
(2)割り込み車検出開始
図5は、割り込み車検出前後の時間軸に対する車間距離D、相対速度ΔV、状況変化フラグ、目標反力Fm、付加パルス、目標反力Fm+ΔFmのそれぞれ動作特性を示す図である。割り込み車検出前には、図5(a)に示すようにアクセルペダル1の操作量に応じた車間距離Dを保ったまま、相対速度0で自車両は先行車に追従走行している。このとき、アクセルペダル1には、図5(c)に示すように車間距離D、車速V、相対速度ΔVに応じた目標反力Fmが作用する。割り込み車検出前の付加パルスΔFmは0である。
【0019】
自車両と先行車の間に車両が割り込むと、レーザレーダ10は車間距離D、相対速度ΔVの検出の対象を割り込み車に切り換えてこれを新たに先行車として検出し(時間t1)、追従制御システムの対象が変化する。新たな先行車(割り込み車)が検出されると、図5(a)に示すように車間距離D、相対速度ΔVが急激(不連続)に変化する。このときの車間距離D、相対速度ΔVの変化量は前述した第1の所定値以上であり、これにより図5(b)に示すように状況変化フラグ=1が出力され(ステップS4)、図5(d)に示すように所定時間Δtだけ付加パルスΔFm(=ΔF0)が出力され(ステップS8)、反力制御装置15に目標反力(Fm+ΔFm)が出力される(ステップS10)。その結果、アクセルペダル1には図5(e)に示すようなモータ反力(Fm+ΔFm)が作用し、時間t1におけるモータ反力の急激な増加により運転者は割り込み車の検出開始を認識することができる。
【0020】
なお、先行車両が自車線からはみだしたときは車間距離D、相対速度ΔVがともに増加するが、この場合も車間距離D、相対速度ΔVが急激に変化するため状況変化が検出される。その結果、図5と同様にモータ反力として付加パルスΔFmが付加され、運転者は検出状況の変化を認識することができる。
【0021】
本発明の第1の実施の形態に係わる車両用運転操作補助装置によれば、以下のような効果を奏する。
(1)車速センサ14やレーザレーダ10により車間距離D、車速V、相対速度ΔVなどの車両状態および車両周囲の走行環境を検出し、この検出結果に応じて車両周囲の状況変化を検出し、状況変化の検出時にアクセルペダル1に作用するモータ反力(Fm+ΔFm)を所定時間Δtだけ増加させるようにした。これにより運転者は車両周囲の状況変化により制御システムの検出状況が不連続に変化したことを容易に認識することができる。
(2)車間距離Dと相対速度ΔVに応じて車両周囲の走行環境を検出するので、車間距離制御を行う車両に用いて好適である。
(3)先行車検出時にアクセルペダル1に反力を付加するので、アクセルペダル反力を介してレーザレーダ10による検出対象の変化を運転者に連続的に知らせることができる。その結果、運転者は走行環境に適した運転操作を行うことができる。
【0022】
−第2の実施の形態−
図6を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、コントローラ11での処理内容である。図6は第2の実施の形態に係わるコントローラ11で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図3と同一の処理には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。
【0023】
図6に示すように、ステップS7でflg=1、すなわち状況変化ありと判定されるとステップS21に進む。ステップS21では今回の演算(ステップS6)で算出した状況変化直後の目標反力Fm(k)から前回の演算で算出した状況変化直前の目標反力Fm(k−1)を減算し、その減算値(Fm(k)−Fm(k−1))が予め定めた所定値(第2の所定値と呼ぶ)ΔF以上か否かを判定する。所定値ΔFは、例えば第1の実施の形態の付加パルスΔF0に等しく設定される。ステップS21が肯定されるとステップS9に進み、否定されるとステップS8に進む。これにより目標反力Fmの増加量(Fm(k)−Fm(k−1))が所定値ΔF0以上のときは付加パルスΔFmが付加されず、所定値ΔF0以下のときのみ付加パルスΔFmが付加される。
【0024】
このように第2の実施の形態では先行車検出前後の目標反力の変化量(Fm(k)−Fm(k−1))が第2の所定値ΔF以下のときのみ付加パルスΔFmを加えるようにした。これにより、運転者は先行車の検出を認識することができるとともに、アクセルペダル1に必要以上にモータ反力が作用することを防止することができ、アクセルペダル1の操作性が良好である。
【0025】
−第3の実施の形態−
図7,8を参照して本発明の第3の実施の形態について説明する。
第3の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、コントローラ11での処理内容である。図7は第3の実施の形態に係わるコントローラ11で実行される処理の一例を示すフローチャートであり、図8は割り込み車検出前後の動作特性を示す図である。なお、図3と同一の処理には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。
【0026】
図7に示すように、ステップS7でflg=1、すなわち状況変化ありと判定されるとステップS31に進む。ステップS31では今回の演算(ステップS6)で算出した状況変化直後の目標反力Fm(k)から前回の演算で算出した状況変化直前の目標反力Fm(k−1)を減算し、その絶対値|(Fm(k)−Fm(k−1))|が予め定めた所定値ΔF以上か否かを判定する。所定値ΔFは、例えば第1の実施の形態の付加パルスΔF0に等しく設定される。ステップS31が肯定されるとステップS9に進み、否定されるとステップS32に進む。ステップS32では状況変化直後の目標反力Fm(k)から状況変化直前の目標反Fm(k−1)力を減算したもの(Fm(k)−Fm(k−1))が0以上か否か、すなわちFm(k)とFm(k−1)のどちらが大きいかを判定する。Fm(k)≧Fm(k−1)と判定されるとステップS33に進み、Fm(k)<Fm(k−1))と判定されるとステップS8に進む。ステップS33ではΔF0−(Fm(k)−Fm(k−1))を付加パルスΔFmとして設定し、ステップS10に進む。
【0027】
図8に示すように時間t1で割り込み車を検出し、目標反力Fm(k)>Fm(k−1)になると所定時間Δtだけ付加パルスΔFm(=ΔF0−(Fm(k)−Fm(k−1)))を出力する(ステップS33)。その結果、アクセルペダル1に作用するモータ反力はΔF0で一定となり、反力増加量を必要最小限に抑えることができる。一方、目標反力Fm(k)<Fm(k−1)のときは、所定時間Δtだけ付加パルスΔF0を出力する(ステップS8)。これにより、モータ反力が急激に変化し、運転者は割り込み車の検出開始を認識することができる。この場合、付加パルスΔF0が付加されても目標反力(Fm+ΔFm)はΔF0より大きくならないため、モータ反力を常にΔF0以下に抑えることができる。
【0028】
このように第3の実施の形態では、目標反力(Fm+ΔFm)が所定値ΔF0に足りないときその足りない分(F0−(Fm(k)−Fm(k−1)))だけ付加パルスΔFmを付加し、モータ反力の増加量が一定ΔF0となるようにした。これにより、モータ反力の増加を必要最小限に抑えた状態で運転者に割り込み車の検出開始を知らせることができる。
【0029】
なお、本発明による車両用運転操作補助装置は、上述した実施の形態に限定されることなく種々の変更が可能である。上記実施の形態では、目標反力Fmに付加パルスΔFmを加算したもの(Fm+ΔFm)をモータ反力として出力するようにしたが、目標反力Fmから付加パルスΔFmを減算したもの(Fm−ΔFm)をモータ反力として出力するようにしてもよい。この場合も、運転者はモータ反力の急激な変化によって先行車の検出開始を容易に認識することができる。
【0030】
先行車検出開始時にパルス状の波形の反力ΔFmを付加するようにしたが、反力ΔFmの波形はこれに限らない。例えば、反力ΔFmを徐々に大きく、または徐々に小さくするようにしてもよい。反力ΔFmを所定時間Δt付加し続けるのではなく、所定時間Δt内で反力ΔFmを繰り返し付加してもよい。すなわち高サイクルの波形の反力ΔFmを付加してもよい。
【0031】
なお、以上説明した実施の形態において、状況認識手段として用いたレーザレーダ10は、ミリ波レーダ等の別方式のレーダであってもよい。車両の走行を指令する操作手段は、アクセルペダル1以外であってもよい。自動追従走行車両に適用したが、車両周囲の走行環境を検出するシステムを搭載した車両であれば、自動追従走行車両以外のものに適用してもよい。レーザレーダ10により先行車を検出するようにしたが、先行車以外を検出してもよい。反力付加手段としてサーボモータ4を用いたが、他のアクチュエータにより反力を付加するようにしてもよい。目標反力Fmと付加反力ΔFmを単一のサーボモータ4により発生させるようにしたが、目標反力Fm、付加反力ΔFmをそれぞれ別々のアクチュエータにより発生させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わる車両用運転操作補助装置の構成を示すシステム図。
【図2】本発明の実施の形態に係わる車両用運転操作補助装置に用いられるアクセルペダルの要部構成を示す図。
【図3】第1の実施の形態に係わる車両用運転操作捕縄装置を構成するコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。
【図4】第1の実施の形態に係わる車両用運転操作補助装置の動作特性を示す図であり、先行車検出前後の(a)時間軸に対する車間距離Dと相対速度ΔV、(b)状況変化フラ、(c)目標反力Fm、(d)付加パルスΔFm、(e)目標反力Fm+ΔFmをそれぞれ示す図。
【図5】第1の実施の形態に係わる車両用運転操作補助装置の動作特性を示す図であり、割り込み車検出前後の(a)時間軸に対する車間距離Dと相対速度ΔV、(b)状況変化フラグ、(c)目標反力Fm、(d)付加パルスΔFm、(e)目標反力Fm+ΔFmをそれぞれ示す図。
【図6】第2の実施の形態に係わる車両用運転操作捕縄装置を構成するコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。
【図7】第3の実施の形態に係わる車両用運転操作捕縄装置を構成するコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。
【図8】第3の実施の形態に係わる車両用運転操作補助装置の動作特性を示す図であり、割り込み車検出前後の(a)時間軸に対する車間距離Dと相対速度ΔV、(b)状況変化フラグ、(c)目標反力Fm、(d)付加パルスΔFm、(e)目標反力Fm+ΔFmをそれぞれ示す図。
【符号の説明】
1 アクセルペダル 4 サーボモータ
10 レーザレーダ 11 コントローラ
12 状況変化検出装置 13 反力算出装置
14 車速センサ 15 反力制御装置
Claims (5)
- 車両の走行を指令する操作手段と、
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、
前記状況認識手段により検出される車両状態および車両周囲の走行環境に応じて前記操作手段に反力を付加する反力付加手段とを備えた車両用運転操作補助装置において、
前記状況認識手段により検出される車両周囲の状況が不連続に変化したとき、前記反力付加手段により付加される反力を周期的に増減し、前記状況認識手段による検出開始もしくは検出対象の変化を運転者に認識させる反力増減手段を備え、
前記車両周囲の状況が連続的に変化する場合、前記反力付加手段は前記車両状態および前記車両周囲の走行環境に応じた目標反力を前記操作手段に付加し、前記車両周囲の状況が不連続に変化する場合、前記反力付加手段は前記目標反力に加えて、前記反力増減手段による前記車両周囲の状況が不連続に変化したことを運転者に認知させる付加反力を短時間だけ前記操作手段に付加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、
前記反力増減手段は、前記付加反力をパルス状に増減する反力と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または2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記反力増減手段は、反力の変化量が一定となるように前記付加反力を調整することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項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、自車両と先行車両との相対速度および車間距離によって走行環境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1〜4のいずれか1項記載の車両用運転操作補助装置において、
前記操作手段は、アクセルペダルを含み、前記反力付加手段は、このアクセルペダルに反力を付加することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
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