JP4033037B2 - 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
車両用運転操作補助装置およびその装置を備えた車両 Download PDFInfo
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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】
従来の車両用運転操作補助装置は、検出した自車両周囲の障害物状況からその時点における潜在的リスクポテンシャルを算出し、算出したリスクポテンシャルに基づいて操舵補助トルクを制御するものである（例えば特許文献１）。この車両用運転操作補助装置は、操舵補助トルクを制御することにより不慮の事態に至ろうとする操舵操作を抑制する。
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。
【特許文献１】
特開平１０−２１１８８６号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６６８８９号公報
【特許文献３】
特開平１０−１６６８９０号公報
【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、自車両の横変位に基づいて操舵補助トルクを発生させるため、自車線の車線幅が減少する場合、とくに自車線が隣接車線に合流する場合に運転者に違和感を与えてしまうという問題がある。
【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、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段からの信号に基づいて、自車両の走行車線のレーンマーカを含む自車両の左右方向の障害物に対する左右方向リスクポテンシャルを算出する左右方向リスクポテンシャル算出手段と、左右方向リスクポテンシャル算出手段によって算出された左右方向リスクポテンシャルに基づいて反力制御量を算出し、算出した反力制御量を用いて車両操作機器に発生する操作反力を制御することによって、自車両の左右方向の操作反力制御を行う操作反力制御手段と、走行環境検出手段からの信号に基づいて、自車両の所定距離前方の車線幅を検出し、走行車線の車線幅が減少することを検出する車線幅減少検出手段と、車線幅減少検出手段によって走行車線の車線幅が減少すると検出された場合に、操作反力制御手段によって算出される左右方向の反力制御量を運転者に操作反力の変化を知覚させ、かつ運転者による車両操作機器の操作を妨げないように予め設定された値に制限する反力制御制限手段とを備える。
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段からの信号に基づいて、自車両の走行車線のレーンマーカを含む自車両の左右方向の障害物に対する左右方向リスクポテンシャルを算出する左右方向リスクポテンシャル算出手段と、左右方向リスクポテンシャル算出手段によって算出された左右方向リスクポテンシャルに基づいて反力制御量を算出し、算出した反力制御量を用いて車両操作機器に発生する操作反力を制御することによって、自車両の左右方向の操作反力制御を行う操作反力制御手段と、走行環境検出手段からの信号に基づいて、自車両の所定距離前方の車線幅を検出し、走行車線の車線幅が減少することを検出する車線幅減少検出手段と、車線幅減少検出手段によって走行車線の車線幅が減少すると検出された場合に、走行車線の車線幅が減少すると検出された場合に、操作反力制御手段による左右方向の操作反力制御を禁止する反力制限手段とを備える。
【０００５】
【発明の効果】
自車線の車線幅が減少することが検出されると左右方向の操作反力制御を制限するので、運転者の意図しない車両挙動を抑制し、運転者に与える違和感を低減した反力制御を行うことができる。
【発明の実施の形態】
【０００６】
《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．
【０００７】
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照射し、自車両の前方領域を走査する。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。検出した車間距離及び存在方向はコントローラ５０へ出力される。なお、第１の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。なお、レーザレーダ１０は前方車両までの車間距離およびその存在方向だけでなく、自車前方に存在する歩行者等の障害物までの相対距離およびその存在方向を検出する。
【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、コントローラ５０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。
【０００９】
車速センサ３０は、車輪の回転数等から自車両の走行車速を検出し、コントローラ５０へ出力する。
【００１０】
後側方カメラ２１は、リアウインドウ上部の左右端付近に取り付けられた２つの小型のＣＣＤカメラ、もしくはＣＭＯＳカメラ等である。後側方カメラ２１は、自車後方の道路、特に隣接車線上の状況を画像として検出し、コントローラ５０へと出力する。
【００１１】
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ており、ＣＰＵのソフトウェア形態により後述するような車両用運転操作補助装置１全体の制御を行う。
【００１２】
コントローラ５０は、車速センサ３０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と、前方カメラ２０から入力される車両前方の画像情報および後側方カメラ２１から入力される車両後側方の画像情報とから、自車両周囲の障害物状況を検出する。なお，コントローラ５０は、前方カメラ２０および後側方カメラ２１から入力される画像情報を画像処理することにより自車両周囲の障害物状況を検出する。ここで、自車両周囲の障害物状況としては、自車両前方を走行する他車両までの車間距離、レーンマーカ（白線）に対する自車両の左右位置（相対位置と角度）、およびレーンマーカの形状などである。また、自車両前方を横断する歩行者や二輪車等も障害物状況として検出される。
【００１３】
コントローラ５０は、検出した障害物状況に基づいて各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、それぞれの障害物に対するリスクポテンシャルを総合して自車両周囲の総合的なリスクポテンシャルを算出し、後述するようにリスクポテンシャルに応じた制御を行う。
【００１４】
操舵反力制御装置６０は、車両の操舵系に組み込まれ、コントローラ５０からの指令に応じてサーボモータ６１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ６１は、操舵反力制御装置６０からの指令値に応じて発生させるトルクを制御し、運転者がステアリングホイールを操作する際に発生する操舵反力を任意に制御することができる。
【００１５】
アクセルペダル反力制御装置８０は、コントローラ５０からの指令に応じて、アクセルペダル８２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ８１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ８１は、アクセルペダル操作反力制御装置８０からの指令値に応じて発生させる反力を制御し、運転者がアクセルペダル８２を操作する際に発生する踏力を任意に制御することができる。
【００１６】
ブレーキペダル反力制御装置９０は、コントローラ５０からの指令に応じて、ブレーキブースタ９１で発生させるブレーキアシスト力を制御する。ブレーキブースタ９１は、ブレーキペダル反力制御装置９０からの指令値に応じて発生させるブレーキアシスト力を制御し、運転者がブレーキペダル９２を操作する際に発生する踏力を任意に制御することができる。なお、ブレーキアシスト力が大きいほどブレーキペダル操作反力は小さくなり、ブレーキペダル９２を踏み込みやすくなる。
【００１７】
システム情報伝達装置１００は、表示モニタおよびブザーを備え、コントローラ５０からの指令に応じて車両用運転操作補助装置１（システム）が実行している反力制御の状態を運転者に知らせる。具体的には、自車両の縦方向および横方向に関する反力制御の方向を視覚情報を用いて、また、反力制御の実行の有無を聴覚情報を用いて運転者に知らせることができる。このように、システム情報伝達装置１００はシステムによる反力制御の状態が変化したことを運転者に知らせる。また、システム情報伝達装置１００は、自車両周囲のリスクポテンシャルを視覚情報によって提示することもできる。
【００１８】
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。その概略を以下に述べる。
コントローラ５０は、自車両の走行車速、自車両周囲に存在する他車両との相対位置やその移動方向、およびレーンマーカに対する自車両の相対位置等の自車両周囲の障害物状況を認識する。コントローラ５０は、認識した障害物状況に基づいて各障害物に対する自車両のリスクポテンシャルを求める。コントローラ５０はさらに、各障害物に対するリスクポテンシャルを前後／左右方向の成分毎に加算することにより、前後方向の反力制御量および左右方向の反力制御量を算出する。
【００１９】
算出された前後方向の反力制御量は、前後方向の反力制御指令値としてアクセルペダル反力制御装置８０およびブレーキペダル反力制御装置９０へ出力される。アクセルペダル反力制御装置８０およびブレーキペダル反力制御装置９０は、それぞれ入力された反力制御指令値に応じてサーボモータ８１およびブレーキブースタ９１を制御することにより、アクセルペダル反力特性およびブレーキペダル反力特性をそれぞれ変更する。アクセルペダル／ブレーキペダル反力特性を変更することにより、運転者によって操作される実際のアクセルペダル操作量およびブレーキペダル操作量を適切な値に促すように制御する。
【００２０】
一方、算出された左右方向の反力制御量は、左右方向の反力制御指令値として操舵反力制御装置６０へ出力される。操舵反力制御装置６０は、入力された反力制御指令値に応じてサーボモータ６１を制御することにより、操舵反力特性を変更する。操舵反力特性を変更することにより、運転者によって操作される実際の操舵角を適正な操舵角に促すように制御する。
【００２１】
また、コントローラ５０はシステム情報伝達装置１００に指令信号を出力し、表示モニタおよびブザーを制御して反力制御の状態を運転者に伝達する。
【００２２】
このように、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１は、アクセルペダル８２およびブレーキペダル９２の踏み込み操作やステアリング操作の際に発生する反力を制御することによって、運転者による自車両の加減速操作や操舵操作を補助し、運転者の運転操作を適切にアシストするものである。ただし、車両用運転操作補助装置１はレーンマーカに対する自車両のリスクポテンシャルを加味して反力制御を行うため、自車両が走行する車線の車線幅が減少する際に、ステアリングホイール６２に発生する操舵反力が変動して運転者に違和感を与える可能性がある。
【００２３】
例えば、高速道路の車線合流シーンにおいて、自車両は合流側の車線を走行中とする。合流側車線、すなわち支線車線は、被合流側車線、すなわち本線車線に接続後、次第に車線幅が減少する。このとき、自車線幅の減少に応じて操舵反力が制御され、自車両には左右方向の操舵反力が生じる。操舵反力により運転者は自車両が本線側に押し出されるような感覚を受けるなど、運転者が意図する操舵操作と異なる操舵反力制御が行われて運転者に違和感を与えたり、運転者の意図しない車両挙動が発生する可能性がある。
【００２４】
そこで、本発明の第１の実施の形態においては、自車両周囲のリスクポテンシャルに応じた反力制御を周辺環境に応じて制限する。具体的には、自車両の走行車線の車線幅が減少する際に、自車両の前後方向の反力制御は通常通り実行しながら、左右方向の反力制御を禁止する。
【００２５】
以下に、第１の実施の形態においてどのように反力特性指令値、すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示す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。
【００２６】
−コントローラ５０の処理フロー（図３）−
まず、ステップＳ１０１で走行状態を読み込む。ここで、走行状態は自車周囲の障害物状況を含む自車両の走行状況に関する情報である。具体的には、レーザレーダ１０により検出される前方走行車までの相対距離および相対角度を読み込む。また、前方カメラ２０および後側方カメラ２１からの画像入力に基づく自車両に対するレーンマーカの相対位置（すなわち、左右方向の変位と相対角度）、レーンマーカの形状および自車両周囲に存在する他車両までの相対距離および相対角度を読み込む。さらに、車速センサ３０によって検出される自車速を読み込む。また、前方カメラ２０および後側方カメラ２１で検出される画像に基づいて、自車両周囲に存在する障害物の種別、つまり障害物が四輪車両、二輪車両、歩行者またはその他であるかを認識する。
【００２７】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込んだ走行状態データに基づいて、現在の車両周囲状況を認識する。ここでは、前回の処理周期以前に検出され、コントローラ５０のメモリに記憶されている自車両に対する各障害物の相対位置やその移動方向／移動速度と、ステップＳ１０１で得られた現在の走行状態データとにより、現在の各障害物の自車両に対する相対位置およびその移動方向／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となる他車両や白線が、自車両の周囲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。
【００２８】
ステップＳ１０３では、認識された各障害物に対する余裕時間ＴＴＣ（Time To Collision）を障害物毎に算出する。余裕時間ＴＴＣは、現在の走行状態が継続した場合、すなわち自車両と障害物との相対速度Ｖｒが一定の場合に、何秒後に自車両が障害物に接触するかを示している。障害物ｋに対する余裕時間ＴＴＣｋは、以下の（式１）で求められる。
【数１】
ＴＴＣｋ＝（Ｄｋ−σ（Ｄｋ））／（Ｖｒｋ＋σ（Ｖｒｋ）） （式１）
ここで、Ｄｋ：自車両から障害物ｋまでの相対距離、Ｖｒｋ：自車両に対する障害物ｋの相対速度、σ（Ｄｋ）：相対距離のばらつき、σ（Ｖｒｋ）：相対速度のばらつきをそれぞれ示す。
【００２９】
相対距離のばらつきσ（Ｄｋ）、および相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）は、障害物ｋを検出する検出器の不確定性や不測の事態が発生した場合の影響度合の大きさを考慮して、障害物ｋを認識したセンサの種類や、認識された障害物ｋの種別に応じて設定する。
【００３０】
レーザレーダ１０は、例えばＣＣＤカメラ等の前方カメラ２０による障害物の検出と比べて、検出距離、つまり自車両と障害物との相対距離の大きさによらず正しい距離を検出することができる。そこで、例えば図４（ａ）に示すように、レーザレーダ１０で障害物ｋまでの相対距離Ｄｋを検出した場合は、相対距離Ｄｋの大きさによらず、そのばらつきσ（Ｄｋ）をほぼ一定値に設定する。一方、カメラ２０で相対距離Ｄｋを検出した場合は、相対距離Ｄｋが大きくなるほどばらつきσ（Ｄｋ）が指数関数的に増加するように設定する。ただし、障害物ｋの相対距離Ｄｋが小さい場合は、レーザレーダで相対距離Ｄｋを検出した場合に比べて、カメラ２０によってより正確に相対距離Ｄｋを検出することができるので、相対距離Ｄｋのばらつきσ（Ｄｋ）を小さく設定する。
【００３１】
例えば、レーザレーダ１０で相対距離Ｄｋを検出した場合、図４（ｂ）に示すように相対速度Ｖｒｋのばらつきσ（Ｖｒｋ）は、相対速度Ｖｒｋに比例して大きくなるように設定する。一方、カメラ２０で相対距離Ｄｋを検出した場合、相対速度Ｖｒｋが大きくなるほど相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）が指数関数的に増加するように設定する。なお、図４（ａ），（ｂ）は、検出される障害物が四輪車両である場合の例を示している。
【００３２】
前方カメラ２０によって障害物状況を検出した場合、検出画像に画像処理を行うことによって障害物の種別を認識することができる。そこで、図５（ａ），（ｂ）に示すように、カメラ２０によって障害物状況を検出した場合は、認識される障害物の種別に応じて相対距離のばらつきσ（Ｄｋ）および相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）を設定する。図５（ａ），（ｂ）は、障害物ｋとして四輪車両、二輪車両、歩行者およびレーンマーカが検出された場合のばらつきσ（Ｄｋ），σ（Ｖｒｋ）をそれぞれ示している。
【００３３】
カメラ２０による相対距離Ｄｋの検出は、障害物ｋの大きさが大きいほどその検出精度が高いため、例えば図５（ａ）に示すように、障害物が四輪車両である場合の相対距離のばらつきσ（Ｄｋ）を二輪車両や歩行者の場合のばらつきσ（Ｄｋ）に比べて小さく設定する。一方、相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）は、例えば図５（ｂ）に示すように、障害物ｋ毎に想定される移動速度が大きいほど、ばらつきσ（Ｖｒｋ）が大きくなるように設定する。つまり、四輪車両の移動速度は二輪車両や歩行者の移動速度よりも大きいと想定されるので、相対速度Ｖｒｋが同じ場合、障害物ｋが四輪車両である場合のばらつきσ（Ｖｒｋ）は、二輪車両や歩行者の場合のばらつきσ（Ｖｒｋ）に比べて大きく設定する。なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように、レーンマーカに対する相対距離、相対速度のばらつきσ（Ｄｋ），σ（Ｖｒｋ）は、その他の障害物に対する相対距離、相対速度のばらつきσ（Ｄｋ），σ（Ｖｒｋ）に比べて小さく設定している。
【００３４】
なお、レーザレーダ１０とカメラ２０の両方で障害物ｋを検出した場合は、例えば、値の大きな方のばらつきσ（Ｄｋ），σ（Ｖｒｋ）を用いてその障害物ｋに対する余裕時間ＴＴＣｋを算出することができる。
【００３５】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出した余裕時間ＴＴＣｋを用いて、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出する。ここで、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋは以下の（式２）で求められる。
【数２】
ＲＰｋ＝（１／ＴＴＣｋ）×ｗｋ （式２）
ここで、ｗｋ：障害物ｋの重みを示す。（式２）に示すように、リスクポテンシャルＲＰｋは余裕時間ＴＴＣｋの逆数を用いて、余裕時間ＴＴＣｋの関数として表されている。リスクポテンシャルＲＰｋが大きいほど障害物ｋへの接近度合が大きいことを示している。
【００３６】
障害物ｋ毎の重みｗｋは、検出された障害物の種別に応じて設定する。例えば、障害物ｋが四輪車両、二輪車両あるいは歩行者である場合、自車両が障害物ｋに近接した場合の重要度、つまり影響度が高いため、重みｗｋ＝１に設定する。一方、障害物ｋがレーンマーカである場合、自車両が近接あるいは接触した場合の重要度はその他の障害物に比べて相対的に小さくなるため、例えば重みｗｋ＝０．５程度に設定する。また、同じレーンマーカでも、その向こう側に隣接車線が存在する場合と、レーンマーカの向こう側に車線が存在せずガードレールのみの場合では、自車両の近接時の重要度が異なるため、重みｗｋが異なるように設定することもできる。
【００３７】
レーンマーカは、自車両に対する存在方向が一つの方向に定まるものではなく、ある存在方向範囲に分布するものである。そこで、カメラ２０で検出される自車両周囲の車線マーカを、自車両を基準として微小角度に分割し、微小角度分のレーンマーカの相対位置からそれぞれのリスクポテンシャルを算出する。さらに、微小角度分のリスクポテンシャルを存在方向範囲で積分してリスクポテンシャルＲＰlaneを算出する。すなわち、レーンマーカに対するリスクポテンシャルＲＰlaneは、以下の（式３）で表される。
【数３】
ＲＰlane＝∫（（１／ＴＴＣlane）×ｗlane）ｄＬ （式３）
【００３８】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で算出した障害物ｋ毎のリスクポテンシャルＲＰｋから、車両前後方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な前後方向リスクポテンシャルを算出する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalは、以下の（式４）で算出される。なお、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋは、レーンマーカに対するリスクポテンシャルＲＰlaneを含む。
【数４】
ＲＰlongitudinal＝Σｋ（ＲＰｋ×ｃｏｓθｋ） （式４）
ここで、θｋ：自車両に対する障害物ｋの存在方向を示し、障害物ｋが車両前方向、つまり自車正面に存在する場合、θｋ＝０とし、障害物ｋが車両後方向に存在する場合、θｋ＝１８０とする。
【００３９】
つづくステップＳ１０６では、ステップＳ１０４で算出した障害物ｋ毎のリスクポテンシャルＲＰｋから、車両左右方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な左右方向リスクポテンシャルを算出する。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralは、以下の（式５）で算出される。
【数５】
ＲＰlateral＝Σｋ（ＲＰｋ×sinθｋ） （式５）
【００４０】
次のステップＳ１０７では、ステップＳ１０１、１０２において読み込み、認識した前方カメラ２０からのデータに基づいて、自車両前方の車線幅を演算する。図６（ａ）〜（ｃ）に車線幅を演算する際の概念図を示す。図６（ａ）（ｂ）は自車両から車線幅検出位置までの平面図および側面図、図６（ｃ）は前方カメラ２０による自車両前方領域の画像（カメラ画面）である。
【００４１】
図６（ａ）〜（ｃ）において、車線幅演算に用いるパラメータを以下のように設定する。
ｙ；カメラ画面上の車線幅検出位置
ｄ；車線幅
α；カメラの取付位置における水平面と車線幅検出位置とのなす角
β；カメラに対して車線幅検出位置における車線幅のなす角
Ｈ０；カメラの地上からの取り付け高さ
Ｙ；カメラと車線幅検出位置の距離
ｗ；カメラ画面上の車線幅
【００４２】
なお、カメラの取り付け高さ等は予めコントローラ５０のメモリに記憶されているとする。ここでは、自車両の現在位置から車線幅検出位置までの自車線がほぼ水平であるとして、自車両前方の距離Ｙの地点における車線幅を以下のように算出する。
【００４３】
▲１▼自車両から距離Ｙにある車線幅検出位置の、カメラ画面上での幅ｗを求める。車線幅検出位置の画面上でのｙ座標は水平線を基準として（式６）のように表される。
【数６】
ｙ＝ｋ・α （式６）
ここで、ｋは定数である。
【００４４】
カメラ取り付け位置における水平面と車線幅検出位置とのなす角αは、αを微小とすると、以下の（式７）を用いて表すことができる。
【数７】
（式７）を（式６）に代入して整理すると、（式８）に示すように定数ｋを得る。
【数８】
カメラ画面上での車線幅ｗは、定数ｋを用いて以下の（式９）で表される。
【数９】
ｗ＝ｋ・β （式９）
【００４５】
車線幅検出位置における車線幅のなす角βは、βを微小とすると、以下の（式１０）を用いて表すことができる。
【数１０】
（式８）および（式１０）を（式９）に代入して整理すると、以下の（式１１）に示すようにカメラ画面上における車線幅ｗを得る。
【数１１】
【００４６】
▲２▼カメラ画面上の幅ｗから、車線幅検出位置における実際の車線幅ｄを求める。
車線幅ｄは、以下の（式１２）を用いて算出することができる。
【数１２】
【００４７】
なお、車線幅検出位置は、自車速に応じた所定距離Ｙだけ前方に設定する。すなわち、自車速に応じて車線幅検出位置までの距離Ｙを変更する。例えば、自車両の現在位置から車線幅検出位置までの自車両の到達時間が、現在の自車速で約２秒となるような距離Ｙを設定し、車線幅検出位置が自車両から２秒先の位置となるように設定する。
【００４８】
つぎに、ステップＳ１０８において、自車線の車線幅が減少するか否かを判定する。ここでは、ステップＳ１０７で算出した前方の車線幅ｄと車線幅の所定値ｄ０とを比較し、車線幅ｄが車線幅の所定値ｄ０より小さい場合、自車線幅が減少すると判断する。
【００４９】
ステップＳ１０８が否定判定され、車線幅ｄが車線幅の所定値ｄ０以上の場合は、前後方向および左右方向の反力制御を行うため、ステップＳ1０９へ進む。一方、ステップＳ１０８で車線幅ｄが車線幅の所定値ｄ０よりも小さく、自車線の車線幅が減少すると判定されると、ステップＳ１１３へ進む。
【００５０】
ステップＳ１１３では、左右方向の反力制御を禁止するため、ステップＳ１０６で算出した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralをゼロに補正し、補正した値を左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralとして設定する。その後、ステップＳ１０９へ進む。
【００５１】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０６またはステップＳ１１３で算出した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに基づいて、左右方向制御指令値、すなわち操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じて、リスクポテンシャルが大きいほど、操舵角を戻す方向、つまりステアリングホイール６２を中立位置へと戻す方向へ大きな操舵反力を発生させる。
【００５２】
図７に、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに対する操舵反力制御指令値ＦＳの特性を示す。なお、図７において、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralがプラスである場合は自車両右方向のリスクポテンシャルであることを示し、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralがマイナスの場合は左方向のリスクポテンシャルであることを示している。
【００５３】
図７に示すように、左右方向リスクポテンシャルが大きくなるほど、ステアリングホイール６２を中立位置へ戻す方向の操舵反力が大きくなるように操舵反力制御指令値ＦＳを設定する。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralが所定値ＲＰｍａｘ以上となると、ステアリングホイール６２を迅速に中立位置に戻すように、最大の操舵反力制御指令値ＦＳｍａｘとする。
【００５４】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０５で算出した前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalから、前後方向制御指令値、すなわちアクセルペダル反力制御装置８０へ出力する反力制御指令値ＦＡと、ブレーキペダル反力制御装置９０へ出力する反力制御指令値ＦＢとを算出する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalに応じて、リスクポテンシャルが大きいほど、アクセルペダル８２を戻す方向へ制御反力を発生させ、またブレーキペダル９２を踏み込みやすい方向へ制御反力を発生させる。
【００５５】
図８に、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalに対するアクセルペダル反力制御指令値ＦＡの特性を示し、図９に、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalに対するブレーキペダル反力制御指令値ＦＢの特性を示す。図８に示すように、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが大きくなるほどアクセルペダル反力制御指令値ＦＡが増加し、所定値ＲＰｍａｘ以上となると、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡは最大値ＦＡｍａｘに固定される。
【００５６】
図９に示すように、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが所定値ＲＰｍａｘを超えて大きくなるほどブレーキペダル反力制御指令値ＦＢが小さくなる。このように、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが大きい場合はアクセルペダル反力を大きく、かつブレーキペダル反力を小さくして、運転者がアクセルペダル操作からブレーキペダル操作へと移行するように促す。
【００５７】
ステップＳ１１１では、ステップＳ１０９で算出した左右方向制御指令値ＦＳを操舵反力制御装置６０に出力し、ステップＳ１１０で算出した前後方向制御指令値ＦＡ，ＦＢをアクセルペダル反力制御装置８０およびブレーキペダル反力制御装置９０にそれぞれ出力する。操舵反力制御装置６０，アクセルペダル反力制御指令値８０およびブレーキペダル反力制御指令値９０は、入力された指令値に応じてサーボモータ６１，８１およびブレーキブースタ９１をそれぞれ制御し、反力制御を行う。
【００５８】
これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じて車両前後および左右方向の反力制御を行いながら、図１０（ａ）に示すように自車両が走行する車線の車線幅が減少する場合、または図１０（ｂ）に示すように車線幅が減少して自車線が隣接する車線に合流する場合には、車線幅が減少すると判断された時点で左右方向の反力制御を禁止する。
【００５９】
ステップＳ１１２では、反力制御の状態に応じた信号をシステム情報伝達装置１００に出力し、システムの作動情報を運転者に伝達する。これにより、今回の処理を終了する。
【００６０】
図１１に、システム情報伝達装置１００におけるシステム作動に関する情報の表示形態の一例を示す。図１１に示すように、システムの作動状態を自車両を中心とした円形の表示部１０１〜１０４で表示し、システムの作動方向、すなわち反力制御の方向を、自車両に対して前後左右の４方向についてそれぞれ示す。また、システムの作動方向あるいは作動形態が変化した場合には、ブザー音を発生させて運転者に知らせる。システム情報伝達装置１００は、システムの作動状態を以下のように表示する。
（１）検出器が障害物を検出し、反力制御を行って自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを運転者にフィードバックしている。 → 表示部点灯
（２）障害物を検出しシステムは正常に作動しているが、反力制御によるリスクポテンシャルＲＰのフィードバックを行わない。 → 表示部点滅
（３）検出器の不具合等により、何も検出していない。 → 表示部消灯
【００６１】
具体的には、図１１に示すように、通常時、すなわちシステムが正常に作動し前後方向および左右方向の反力制御を行っている場合は、前後左右方向の表示部１０１〜１０４を点灯する。自車両前方の車線幅が減少する場合は、上述したように左右方向の反力制御を行わない。そこで、前後方向の反力制御に対応する前後方向の表示部１０１，１０３は点灯したままで、左右方向の表示部１０２，１０４を点滅する。また、通常状態から車線幅の減少を検出したときは、ブザー音を鳴らしてシステムの作動状態が変化することを運転者に知らせる。
【００６２】
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、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境に基づいて自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを算出し、リスクポテンシャルＲＰに基づいて操作反力制御を行う。このとき、自車両の走行車線の車線幅が減少することが検出されると、自車両の左右方向の操作反力制御を限定する。これにより、図１０（ａ）（ｂ）に示すように自車線の車線幅が減少する場合に、レーンマーカによるリスクポテンシャルＲＰによって操舵反力が制御されて運転者の意図しない車両挙動が発生したり、運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
（２）コントローラ５０は、自車線の車線幅が減少すると検出されると、左右方向の操作反力制御を禁止する。これにより、図１０（ａ）（ｂ）に示すような走行状況において操舵反力制御は行われず、操舵反力によって自車両が隣接車線側に押し出されてしまうような運転者の意図しない車両挙動が発生したり、運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
（３）システム情報伝達装置１００は、操作反力制御の制御状態を視覚あるいは聴覚情報によって運転者に伝達する。これにより、運転者に制御状態の変化を容易に理解させることができる。とくに、自車線の車線幅が減少して左右方向の操作反力制御が禁止された場合に、なぜ操舵反力が制御されていないかを運転者が理解しやすくすることができる。
（４）コントローラ５０は、自車両の車速に応じた所定距離前方の車線幅を検出し、自車線の車線幅が減少するかどうかを判断する。これにより、自車速に応じて適切な操作反力制御を行うことができる。
（５）コントローラ５０は、自車両の左右方向の操作反力制御とともに、前後方向の操作反力制御も行うので、自車線の車線幅の減少により左右方向の操作反力制御を禁止する場合も、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じた前後方向の操作反力制御を行って運転者の運転操作を補助することができる。
【００６３】
《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。
【００６４】
第２の実施の形態においては、自車線が隣接する車線に合流する場合に、自車線に対する被合流車線の方向および運転者による操舵方向に基づいて、左右いずれの反力制御を禁止するかを決定する。なお、第２の実施の形態は、車線幅が減少して自車線が隣接車線に合流する場合に適用される。
【００６５】
以下に、第２の実施の形態において、どのように反力特性指令値，すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図１２を用いて説明する。図１２は、第２の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示す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。
【００６６】
−コントローラ５０の処理フロー（図１２）−
ステップＳ２０１〜Ｓ２０８における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０８での処理と同様である。ステップＳ２０８において、自車線の車線幅が減少すると判定されると、ステップＳ２１３へ進む。
【００６７】
ステップＳ２１３では、自車線が左右どちら側の隣接車線に合流するかを検出する。コントローラ５０は、自車両の前方画像による車線検出結果および過去の車線検出結果の経緯に基づいて、自車線の左右に隣接する車線が存在するか否か、また隣接車線が存在する場合はその存在方向を検出する。なお、コントローラ５０は、ナビゲーションシステムからの車線情報／合流情報と自車位置情報とを付加的に用いることにより、隣接車線の有無および存在方向検出の精度を向上させることも可能である。
【００６８】
ステップＳ２１４では、ステップＳ２１３で検出した隣接車線、すなわち被合流車線の存在方向と、ステアリングホイール６２の操舵方向とが一致するかを判定する。なお、操舵方向は例えばステアリングホイール６２の操舵角を検出する操舵角センサによる検出結果に基づいて判定することができる。図１３に、被合流車線の方向と操舵方向との関係を示す。被合流車線の存在方向と操舵方向とが一致する場合は、ステップＳ２１５へ進み、被合流車線の存在方向と操舵方向とが一致しない場合は、ステップＳ２０９へ進む。
【００６９】
例えば、図１４に示すように被合流車線が自車線の右側にある場合、ステアリングホイール６２を右側に操舵するとステップＳ２１５へ進み、左側に操舵すると、ステップＳ２０９へ進む。一方、被合流車線が自車線の左側にある場合、ステアリングホイール６２を右側に操舵するとステップＳ２０９へ進み、左側に操舵するとステップＳ２１５へ進む。ステップＳ２１５では、ステップＳ２０６で算出した車両左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを０に補正し、補正した値を左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralとして設定する。
【００７０】
ステップＳ２０９では、ステップＳ２０６あるいはステップＳ２１５で設定した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに基づいて、上述した図７のマップに従って操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。以降、ステップＳ２１０〜Ｓ２１２における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１１２と同様である。
【００７１】
これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じて車両前後および左右方向の反力制御を行いながら、図１４に示すように自車線が隣接する車線に合流する場合には、被合流車線側に操舵操作を行うときの左右方向リスクポテンシャルＲＰを補正して左右方向の反力制御を禁止する。
【００７２】
図１５に、システム情報伝達装置１００におけるシステム作動に関する情報の表示形態の一例を示す。第２の実施の形態において、システム情報伝達装置１００はシステムの作動状態を以下のように表示する。
（１）検出器が障害物を検出し、反力制御を行って自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを運転者にフィードバックしている。 → 表示部点灯
（２）障害物を検出しシステムは正常に作動しているが、反力制御によるリスクポテンシャルＲＰのフィードバックを行わない。 → 表示部点滅
（３）検出器の不具合等により、何も検出していない。 → 表示部消灯
【００７３】
具体的には、図１５に示すように、通常時、すなわちシステムが正常に作動し前後方向および左右方向の反力制御を行っている場合は、前後左右方向の表示部１０１〜１０４を点灯する。自車線が隣接車線に合流する場合は、被合流車線が存在する方向へ操舵反力を発生する左右方向の反力制御は行わない。すなわち、右車線に合流するときは車両左側から右側への操舵反力制御は行わないので、左側の表示部１０４を点滅する。一方、左車線に合流するときは車両右側から左側への操舵反力制御は行わないので、右側の表示部１０２を点滅する。また、通常状態から車線幅が減少して自車線が合流することを検出したときは、ブザー音を鳴らしてシステムの作動状態が変化することを運転者に知らせる。
【００７４】
このように、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。
自車線の車線幅が減少し自車線が隣接車線に合流する場合に、隣接車線の存在方向と同一の方向へ操舵反力が発生する操舵反力制御を禁止する。具体的には、図１４に示すように隣接車線が自車線の右側に存在する状況において、自車両が右操舵を行う場合は操舵反力制御を禁止し、一方、自車両が左操舵を行う場合は操舵反力制御を通常通り行う。これにより、操舵反力によって自車両が隣接車線側に押し出されてしまうような運転者の意図しない車両挙動を防止するとともに、運転者に違和感を与えることを防止できる。また、隣接車線の存在方向とは反対側に操舵操作を行う場合は操舵反力制御を維持するので、自車両左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを運転者に認識させることができる。
【００７５】
《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，図面を用いて説明する。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。上述した第１の実施の形態では、自車線の車線幅が減少する場合に左右方向の反力制御を禁止したが、第３の実施の形態おいては左右方向の反力制御を限定する。
【００７６】
以下に、第３の実施の形態において、どのように反力特性指令値、すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図１６を用いて説明する。図１６は、第３の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示す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。
【００７７】
−コントローラ５０の処理フロー（図１６）−
ステップＳ３０１〜Ｓ３０８における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０８での処理と同様である。ステップＳ３０８において、自車線の車線幅が減少すると判定されると、ステップＳ３１３へ進む。
【００７８】
ステップＳ３１３では、ステップＳ３０６で算出した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに限定し、補正したリスクポテンシャルＲＰminを左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralとして設定する。ここで、所定値ＲＰminは、運転者が操舵反力の変化に気付き、かつ運転者の操舵操作を妨げないような操舵反力を発生するリスクポテンシャルの値として、予め適切に設定しておく。
【００７９】
ステップＳ３０９では、ステップＳ３０６あるいはステップＳ３１３で設定した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに基づいて、上述した図７のマップに従って操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。以降、ステップＳ３１０〜Ｓ３１２における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１１２と同様である。
【００８０】
これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じて車両前後および左右方向の反力制御を行いながら、図１７に示すように車線幅が減少して自車線が隣接する車線に合流する場合、および図１０（ａ）に示すように自車線の車線幅が減少する場合には、左右方向リスクポテンシャルＲＰを所定値ＲＰminに補正して左右方向の反力制御を限定する。システム情報伝達装置１００におけるシステム作動に関する情報の表示形態は、図１１に示す第１の実施の形態とほぼ同様であるが、車線幅の減少に対応して左右方向の反力制御を限定する場合に、左右の表示部１０２，１０４を点滅する。
【００８１】
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の実施の形態の効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
自車線の車線幅が減少することが検出されると、左右方向の操作反力制御における反力制御量を限定する。具体的には、車線幅の減少を検出した場合に、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに制限し、ステアリングホイール６２に発生する操舵反力を限定する。所定値ＲＰminは、リスクポテンシャルＲＰminに応じて発生する操舵反力により、運転者の操舵操作を妨げることなく運転者が操舵反力の変化を知覚できるように設定されている。これにより、自車線の車線幅が減少する場合に、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを運転者に知らせながら、自車両が隣接車線側に押し出されてしまうような運転者の意図しない車両挙動を防止するとともに、運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
【００８２】
《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，図面を用いて説明する。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２の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００８３】
上述した第２の実施の形態においては、自車線が隣接する車線に合流する場合に、自車線に対する被合流車線の方向および運転者による操舵方向に基づいて、左右いずれの反力制御を禁止するかを決定した。第４の実施の形態においては、被合流車線の方向および操舵方向に基づいて左右いずれかの反力制御を限定する。
【００８４】
以下に、第４の実施の形態において、どのように反力特性指令値，すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図１８を用いて説明する。図１８は、第４の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示す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。
【００８５】
−コントローラ５０の処理フロー（図１８）−
ステップＳ４０１〜Ｓ４０８における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０８での処理と同様である。ステップＳ４０８において、自車線の車線幅が減少すると判定されると、ステップＳ４１３へ進む。
【００８６】
ステップＳ４１３では、自車線が左右どちら側の車線に合流するかを検出する。コントローラ５０は、自車両の前方画像による車線検出結果および過去の車線検出結果の経緯に基づいて、自車線の左右に隣接する車線が存在するか否か、また隣接車線が存在する場合はその存在方向を検出する。なお、コントローラ５０は、ナビゲーションシステムからの車線情報／合流情報と自車位置情報とを付加的に用いることにより、隣接車線の有無および存在方向検出の精度を向上させることも可能である。
【００８７】
ステップＳ４１４では、ステップＳ４１３で検出した隣接車線、すなわち被合流車線の存在方向と、ステアリングホイール６２の操舵方向とが一致するかを判定する。なお、操舵方向は例えばステアリングホイール６２の操舵角を検出する操舵角センサによる検出結果に基づいて判定することができる。被合流車線の存在方向と操舵方向とが一致する場合は、ステップＳ４１５へ進み、被合流車線の存在方向と操舵方向が一致しない場合は、ステップＳ４０９へ進む。
【００８８】
例えば、被合流車線が自車線の右側にある場合、ステアリングホイール６２を右側に操舵するとステップＳ４１５へ進み、左側に操舵すると、ステップＳ４０９へ進む。一方、被合流車線が自車線の左側にある場合、ステアリングホイール６２を右側に操舵するとステップＳ４０９へ進み、左側に操舵するとステップＳ４１５へ進む。ステップＳ４１５では、ステップＳ４０２で認識した車両後側方の障害物状況に基づいて、被合流車線上に自車両の後側方を走行する他車両（以降、並走車とする）が存在するか否かを判定する。ステップＳ４１５が肯定判定され、自車両の後側方を走行する並走車が存在する場合は、ステップＳ４１６へ進み、後側方に並走車が存在しない場合は、ステップＳ４０９へ進む。ステップＳ４１６では、ステップＳ４０６で算出した車両左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに限定し、補正した値を左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralとして設定する。ここで、所定値ＲＰminは、運転者が操舵反力の変化に気付き、かつ運転者の操舵操作を妨げないような操舵反力を発生するリスクポテンシャルの値として、予め適切に設定しておく。
【００８９】
ステップＳ４０９では、ステップＳ４０６あるいはステップＳ４１６で設定した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに基づいて、上述した図７のマップに従って操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。以降、ステップＳ４１０〜Ｓ４１２における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１１２と同様である。
【００９０】
これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じて車両前後および左右方向の反力制御を行いながら、図１９に示すように自車線が隣接する車線に合流し、かつ被合流車線上に並走車が存在する場合には、被合流車線側に操舵操作を行うときの左右方向リスクポテンシャルＲＰを補正して左右方向の反力制御を限定する。なお、システム情報伝達装置１００におけるシステム作動に関する情報の表示形態は、図１５に示した第２の実施の形態と同様である。
【００９１】
このように、以上説明した第４の実施の形態においては、上述した第１から第３の実施の形態の効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）自車線の車線幅が減少すると検出された場合に、隣接車線上を走行する他車両が検出されると、左右方向の操作反力制御における反力制御量を限定する。具体的には、左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに制限することにより、ステアリングホイール６２に発生する操舵反力を限定する。これにより、図１９に示すように自車線が合流する隣接車線に他車両が存在するような状況において、自車両が隣接車線側に押し出されてしまうような運転者の意図しない車両挙動を防止できるとともに、運転者に違和感を与えることを防止できる。
（２）図１９に示すような走行状況において、自車両が右操舵を行う場合は操舵反力制御の反力制御量を限定するとともに、自車両が左操舵を行う場合は操舵反力制御を維持する。これにより、自車両が隣接車線側に押し出されてしまうことを防止するとともに、左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを運転者に近くさせることができる。
【００９２】
図２０（ａ）〜（ｅ）に、上述した第１から第４の実施の形態による作用を説明する図を示す。図２０（ａ）〜（ｅ）において、横軸は自車両周囲の走行状況に基づいて算出される左右方向リスクポテンシャルＲＰlateral（入力側）を示し、縦軸は走行環境に応じて補正された左右方向リスクポテンシャルＲＰlateral（出力側）を示している。また、図２０（ａ）〜（ｅ）において、第１象限はステアリングホイール６２を右側に操舵した場合に対応し、第３象限は左側に操舵した場合に対応している。
【００９３】
図２０（ａ）に示すように、第１の実施の形態においては、自車線の車線幅が減少すること、または車線幅が減少して自車線が隣接車線に合流すると検出されると、出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを０に補正して、左右両方向の反力制御を禁止する。図２０（ｂ）に示すように、第２の実施の形態においては、車線幅が減少して自車線が例えば右側の隣接車線に合流すると検出されると、右方向に操舵する場合の出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを０に補正して、右操舵する場合の反力制御を限定する。
【００９４】
図２０（ｃ）に示すように、第３の実施の形態においては、自車線の車線幅が減少すること、または車線幅が減少して自車線が隣接車線に合流すると検出されると、出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに補正して、左右両方向の反力制御を限定する。なお、第２の実施の形態を第３の実施の形態に適用することもできる。この場合の左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralの変化を図２０（ｄ）に示す。図２０（ｄ）に示すように、車線幅が減少して自車線が例えば右側の隣接車線に合流すると検出されると、右方向に操舵する場合の出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰ minに補正して、右操舵する場合の反力制御を限定する。
【００９５】
図２０（ｅ）に示すように、第４の実施の形態においては、車線幅が減少して自車線が例えば右側の隣接車線に合流すると検出され、かつ隣接車線上に自車両の後側方を走行する並走車が存在する場合は、右方向に操舵する場合の出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに補正して、右操舵する場合の反力制御を限定する。
【００９６】
なお、上述した第４の実施の形態においては、自車線が合流する隣接車線上に他車両が存在する場合に、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに限定し、所定値ＲＰminは、リスクポテンシャルＲＰminに応じて発生する操舵反力により、運転者の操舵操作を妨げることなく運転者が操舵反力の変化を知覚できるように設定した。ここで、所定値ＲＰminを０に設定すると、ステアリングホイール６２に発生する操舵反力を０として、左右方向の操作反力制御を禁止することができる。
【００９７】
また、第４の実施の形態において、自車線が合流する隣接車線上に他車両が存在する場合に、隣接車線の存在方向と同一方向に操舵反力が発生する場合だけでなく、左右両方向の操舵反力制御を禁止、または反力制御量を限定することもできる。さらに、第３および第４の実施の形態で設定した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralの所定値ＲＰminを、それぞれ異なる値に設定することもできる。
【００９８】
上記第１から第４の実施の形態においては、自車両の前後方向および左右方向の操作反力制御を行ったが、これには限定されず、左右方向の操作反力制御のみを行うシステムにも、同様に本発明を適用することができる。
【００９９】
上記第１から第４の実施の形態においては、余裕時間ＴＴＣを用いて障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出したが、これには限定されない。例えば余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを用いてリスクポテンシャルＲＰを算出することもできる。車両前後方向のリスクポテンシャルＲＰlongitudinal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したが、これには限定されず、例えばアクセルペダル反力のみを制御することもできる。なお、上述した一実施の形態においては、ブレーキブースタ９１によってエンジンの負圧を利用してブレーキアシスト力を発生させているが、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。
【０１００】
自車両と障害物ｋとの余裕時間ＴＴＣｋを算出する際に、車間距離Ｄｋおよび相対速度Ｖｒｋのばらつきσ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）を用いたが、これらを用いることなく余裕時間ＴＴＣｋを算出することもできる。また、障害物ｋの種別に応じた重みｗｋを用いずに障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出することもできる。
【０１０１】
上述した第１から第４の実施の形態においては、システム情報伝達手段１００における情報伝達形態の一例を図１１および図１５に示したが、これには限定されない。例えばシステムの制御状態が変化した場合に、表示形態の変更および警報音のうちのいずれかを用いて運転者に情報を伝達することもできる。また、表示部１０１〜１０４の形状は、図１１および図１５には限定されない。
【０１０２】
本発明による車両用運転操作補助装置１が適用される車両は、図２に示す構成には限定されない。
【０１０３】
上述した第１から第４の実施の形態においては、走行環境検出手段としてレーザレーダ１０、前方カメラ２０，後側方カメラ２１および車速センサ３０を用い、リスクポテンシャル算出手段と、車線幅減少検出手段と、反力制御制限手段としてコントローラ５０を用いた。また、操作反力制御手段としてコントローラ５０と、操舵反力制御装置６０，アクセルペダル反力制御装置８０およびブレーキペダル反力制御装置９０を用い、制御情報伝達手段としてシステム情報伝達装置１００を 用いた。ただし、これらには限定されず、自車両周囲の走行環境を検出することができれば走行環境検出手段として、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構成を示すシステム図。
【図２】 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。
【図３】 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。
【図４】（ａ）センサ種別による車間距離のばらつきを示す図、（ｂ）センサ種別による相対速度のばらつきを示す図。
【図５】（ａ）障害物種別による車間距離のばらつきを示す図、（ｂ）障害物種別による相対速度のばらつきを示す図。
【図６】（ａ）自車両から車線幅検出位置までの平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）自車両前方領域のカメラ画面を示す図。
【図７】 左右方向リスクポテンシャルに対する操舵反力指令値の特性を示す図。
【図８】 前後方向リスクポテンシャルに対するアクセルペダル反力制御指令値の特性を示す図。
【図９】 前後方向リスクポテンシャルに対するブレーキペダル反力制御指令値の特性を示す図。
【図１０】（ａ）（ｂ）第１の実施の形態による具体的な走行状況を示す図。
【図１１】 第１の実施の形態によるシステム情報伝達装置の作動状態を示す図。
【図１２】 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。
【図１３】 被合流車線の方向と操舵方向に対する左右方向リスクポテンシャルの関係を示す図。
【図１４】 第２の実施の形態による具体的な走行状況を示す図。
【図１５】 第２の実施の形態によるシステム情報伝達装置の作動状態を示す図。
【図１６】 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。
【図１７】 第３の実施の形態による具体的な走行状況を示す図。
【図１８】 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。
【図１９】 第４の実施の形態による具体的な走行状況を示す図。
【図２０】（ａ）〜（ｅ）第１から第４の実施の形態による作用を説明するための図。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：前方カメラ
２１：後側方カメラ
３０：車速センサ
５０：コントローラ
６０：操舵反力制御装置
８０：アクセルペダル反力制御装置
９０：ブレーキペダル反力制御装置
１００：システム情報伝達装置
【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】
従来の車両用運転操作補助装置は、検出した自車両周囲の障害物状況からその時点における潜在的リスクポテンシャルを算出し、算出したリスクポテンシャルに基づいて操舵補助トルクを制御するものである（例えば特許文献１）。この車両用運転操作補助装置は、操舵補助トルクを制御することにより不慮の事態に至ろうとする操舵操作を抑制する。
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。
【特許文献１】
特開平１０−２１１８８６号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６６８８９号公報
【特許文献３】
特開平１０−１６６８９０号公報
【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、自車両の横変位に基づいて操舵補助トルクを発生させるため、自車線の車線幅が減少する場合、とくに自車線が隣接車線に合流する場合に運転者に違和感を与えてしまうという問題がある。
【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、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段からの信号に基づいて、自車両の走行車線のレーンマーカを含む自車両の左右方向の障害物に対する左右方向リスクポテンシャルを算出する左右方向リスクポテンシャル算出手段と、左右方向リスクポテンシャル算出手段によって算出された左右方向リスクポテンシャルに基づいて反力制御量を算出し、算出した反力制御量を用いて車両操作機器に発生する操作反力を制御することによって、自車両の左右方向の操作反力制御を行う操作反力制御手段と、走行環境検出手段からの信号に基づいて、自車両の所定距離前方の車線幅を検出し、走行車線の車線幅が減少することを検出する車線幅減少検出手段と、車線幅減少検出手段によって走行車線の車線幅が減少すると検出された場合に、操作反力制御手段によって算出される左右方向の反力制御量を運転者に操作反力の変化を知覚させ、かつ運転者による車両操作機器の操作を妨げないように予め設定された値に制限する反力制御制限手段とを備える。
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段からの信号に基づいて、自車両の走行車線のレーンマーカを含む自車両の左右方向の障害物に対する左右方向リスクポテンシャルを算出する左右方向リスクポテンシャル算出手段と、左右方向リスクポテンシャル算出手段によって算出された左右方向リスクポテンシャルに基づいて反力制御量を算出し、算出した反力制御量を用いて車両操作機器に発生する操作反力を制御することによって、自車両の左右方向の操作反力制御を行う操作反力制御手段と、走行環境検出手段からの信号に基づいて、自車両の所定距離前方の車線幅を検出し、走行車線の車線幅が減少することを検出する車線幅減少検出手段と、車線幅減少検出手段によって走行車線の車線幅が減少すると検出された場合に、走行車線の車線幅が減少すると検出された場合に、操作反力制御手段による左右方向の操作反力制御を禁止する反力制限手段とを備える。
【０００５】
【発明の効果】
自車線の車線幅が減少することが検出されると左右方向の操作反力制御を制限するので、運転者の意図しない車両挙動を抑制し、運転者に与える違和感を低減した反力制御を行うことができる。
【発明の実施の形態】
【０００６】
《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．
【０００７】
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照射し、自車両の前方領域を走査する。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。検出した車間距離及び存在方向はコントローラ５０へ出力される。なお、第１の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。なお、レーザレーダ１０は前方車両までの車間距離およびその存在方向だけでなく、自車前方に存在する歩行者等の障害物までの相対距離およびその存在方向を検出する。
【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、コントローラ５０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。
【０００９】
車速センサ３０は、車輪の回転数等から自車両の走行車速を検出し、コントローラ５０へ出力する。
【００１０】
後側方カメラ２１は、リアウインドウ上部の左右端付近に取り付けられた２つの小型のＣＣＤカメラ、もしくはＣＭＯＳカメラ等である。後側方カメラ２１は、自車後方の道路、特に隣接車線上の状況を画像として検出し、コントローラ５０へと出力する。
【００１１】
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ており、ＣＰＵのソフトウェア形態により後述するような車両用運転操作補助装置１全体の制御を行う。
【００１２】
コントローラ５０は、車速センサ３０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と、前方カメラ２０から入力される車両前方の画像情報および後側方カメラ２１から入力される車両後側方の画像情報とから、自車両周囲の障害物状況を検出する。なお，コントローラ５０は、前方カメラ２０および後側方カメラ２１から入力される画像情報を画像処理することにより自車両周囲の障害物状況を検出する。ここで、自車両周囲の障害物状況としては、自車両前方を走行する他車両までの車間距離、レーンマーカ（白線）に対する自車両の左右位置（相対位置と角度）、およびレーンマーカの形状などである。また、自車両前方を横断する歩行者や二輪車等も障害物状況として検出される。
【００１３】
コントローラ５０は、検出した障害物状況に基づいて各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、それぞれの障害物に対するリスクポテンシャルを総合して自車両周囲の総合的なリスクポテンシャルを算出し、後述するようにリスクポテンシャルに応じた制御を行う。
【００１４】
操舵反力制御装置６０は、車両の操舵系に組み込まれ、コントローラ５０からの指令に応じてサーボモータ６１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ６１は、操舵反力制御装置６０からの指令値に応じて発生させるトルクを制御し、運転者がステアリングホイールを操作する際に発生する操舵反力を任意に制御することができる。
【００１５】
アクセルペダル反力制御装置８０は、コントローラ５０からの指令に応じて、アクセルペダル８２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ８１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ８１は、アクセルペダル操作反力制御装置８０からの指令値に応じて発生させる反力を制御し、運転者がアクセルペダル８２を操作する際に発生する踏力を任意に制御することができる。
【００１６】
ブレーキペダル反力制御装置９０は、コントローラ５０からの指令に応じて、ブレーキブースタ９１で発生させるブレーキアシスト力を制御する。ブレーキブースタ９１は、ブレーキペダル反力制御装置９０からの指令値に応じて発生させるブレーキアシスト力を制御し、運転者がブレーキペダル９２を操作する際に発生する踏力を任意に制御することができる。なお、ブレーキアシスト力が大きいほどブレーキペダル操作反力は小さくなり、ブレーキペダル９２を踏み込みやすくなる。
【００１７】
システム情報伝達装置１００は、表示モニタおよびブザーを備え、コントローラ５０からの指令に応じて車両用運転操作補助装置１（システム）が実行している反力制御の状態を運転者に知らせる。具体的には、自車両の縦方向および横方向に関する反力制御の方向を視覚情報を用いて、また、反力制御の実行の有無を聴覚情報を用いて運転者に知らせることができる。このように、システム情報伝達装置１００はシステムによる反力制御の状態が変化したことを運転者に知らせる。また、システム情報伝達装置１００は、自車両周囲のリスクポテンシャルを視覚情報によって提示することもできる。
【００１８】
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。その概略を以下に述べる。
コントローラ５０は、自車両の走行車速、自車両周囲に存在する他車両との相対位置やその移動方向、およびレーンマーカに対する自車両の相対位置等の自車両周囲の障害物状況を認識する。コントローラ５０は、認識した障害物状況に基づいて各障害物に対する自車両のリスクポテンシャルを求める。コントローラ５０はさらに、各障害物に対するリスクポテンシャルを前後／左右方向の成分毎に加算することにより、前後方向の反力制御量および左右方向の反力制御量を算出する。
【００１９】
算出された前後方向の反力制御量は、前後方向の反力制御指令値としてアクセルペダル反力制御装置８０およびブレーキペダル反力制御装置９０へ出力される。アクセルペダル反力制御装置８０およびブレーキペダル反力制御装置９０は、それぞれ入力された反力制御指令値に応じてサーボモータ８１およびブレーキブースタ９１を制御することにより、アクセルペダル反力特性およびブレーキペダル反力特性をそれぞれ変更する。アクセルペダル／ブレーキペダル反力特性を変更することにより、運転者によって操作される実際のアクセルペダル操作量およびブレーキペダル操作量を適切な値に促すように制御する。
【００２０】
一方、算出された左右方向の反力制御量は、左右方向の反力制御指令値として操舵反力制御装置６０へ出力される。操舵反力制御装置６０は、入力された反力制御指令値に応じてサーボモータ６１を制御することにより、操舵反力特性を変更する。操舵反力特性を変更することにより、運転者によって操作される実際の操舵角を適正な操舵角に促すように制御する。
【００２１】
また、コントローラ５０はシステム情報伝達装置１００に指令信号を出力し、表示モニタおよびブザーを制御して反力制御の状態を運転者に伝達する。
【００２２】
このように、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１は、アクセルペダル８２およびブレーキペダル９２の踏み込み操作やステアリング操作の際に発生する反力を制御することによって、運転者による自車両の加減速操作や操舵操作を補助し、運転者の運転操作を適切にアシストするものである。ただし、車両用運転操作補助装置１はレーンマーカに対する自車両のリスクポテンシャルを加味して反力制御を行うため、自車両が走行する車線の車線幅が減少する際に、ステアリングホイール６２に発生する操舵反力が変動して運転者に違和感を与える可能性がある。
【００２３】
例えば、高速道路の車線合流シーンにおいて、自車両は合流側の車線を走行中とする。合流側車線、すなわち支線車線は、被合流側車線、すなわち本線車線に接続後、次第に車線幅が減少する。このとき、自車線幅の減少に応じて操舵反力が制御され、自車両には左右方向の操舵反力が生じる。操舵反力により運転者は自車両が本線側に押し出されるような感覚を受けるなど、運転者が意図する操舵操作と異なる操舵反力制御が行われて運転者に違和感を与えたり、運転者の意図しない車両挙動が発生する可能性がある。
【００２４】
そこで、本発明の第１の実施の形態においては、自車両周囲のリスクポテンシャルに応じた反力制御を周辺環境に応じて制限する。具体的には、自車両の走行車線の車線幅が減少する際に、自車両の前後方向の反力制御は通常通り実行しながら、左右方向の反力制御を禁止する。
【００２５】
以下に、第１の実施の形態においてどのように反力特性指令値、すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示す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。
【００２６】
−コントローラ５０の処理フロー（図３）−
まず、ステップＳ１０１で走行状態を読み込む。ここで、走行状態は自車周囲の障害物状況を含む自車両の走行状況に関する情報である。具体的には、レーザレーダ１０により検出される前方走行車までの相対距離および相対角度を読み込む。また、前方カメラ２０および後側方カメラ２１からの画像入力に基づく自車両に対するレーンマーカの相対位置（すなわち、左右方向の変位と相対角度）、レーンマーカの形状および自車両周囲に存在する他車両までの相対距離および相対角度を読み込む。さらに、車速センサ３０によって検出される自車速を読み込む。また、前方カメラ２０および後側方カメラ２１で検出される画像に基づいて、自車両周囲に存在する障害物の種別、つまり障害物が四輪車両、二輪車両、歩行者またはその他であるかを認識する。
【００２７】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込んだ走行状態データに基づいて、現在の車両周囲状況を認識する。ここでは、前回の処理周期以前に検出され、コントローラ５０のメモリに記憶されている自車両に対する各障害物の相対位置やその移動方向／移動速度と、ステップＳ１０１で得られた現在の走行状態データとにより、現在の各障害物の自車両に対する相対位置およびその移動方向／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となる他車両や白線が、自車両の周囲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。
【００２８】
ステップＳ１０３では、認識された各障害物に対する余裕時間ＴＴＣ（Time To Collision）を障害物毎に算出する。余裕時間ＴＴＣは、現在の走行状態が継続した場合、すなわち自車両と障害物との相対速度Ｖｒが一定の場合に、何秒後に自車両が障害物に接触するかを示している。障害物ｋに対する余裕時間ＴＴＣｋは、以下の（式１）で求められる。
【数１】
ＴＴＣｋ＝（Ｄｋ−σ（Ｄｋ））／（Ｖｒｋ＋σ（Ｖｒｋ）） （式１）
ここで、Ｄｋ：自車両から障害物ｋまでの相対距離、Ｖｒｋ：自車両に対する障害物ｋの相対速度、σ（Ｄｋ）：相対距離のばらつき、σ（Ｖｒｋ）：相対速度のばらつきをそれぞれ示す。
【００２９】
相対距離のばらつきσ（Ｄｋ）、および相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）は、障害物ｋを検出する検出器の不確定性や不測の事態が発生した場合の影響度合の大きさを考慮して、障害物ｋを認識したセンサの種類や、認識された障害物ｋの種別に応じて設定する。
【００３０】
レーザレーダ１０は、例えばＣＣＤカメラ等の前方カメラ２０による障害物の検出と比べて、検出距離、つまり自車両と障害物との相対距離の大きさによらず正しい距離を検出することができる。そこで、例えば図４（ａ）に示すように、レーザレーダ１０で障害物ｋまでの相対距離Ｄｋを検出した場合は、相対距離Ｄｋの大きさによらず、そのばらつきσ（Ｄｋ）をほぼ一定値に設定する。一方、カメラ２０で相対距離Ｄｋを検出した場合は、相対距離Ｄｋが大きくなるほどばらつきσ（Ｄｋ）が指数関数的に増加するように設定する。ただし、障害物ｋの相対距離Ｄｋが小さい場合は、レーザレーダで相対距離Ｄｋを検出した場合に比べて、カメラ２０によってより正確に相対距離Ｄｋを検出することができるので、相対距離Ｄｋのばらつきσ（Ｄｋ）を小さく設定する。
【００３１】
例えば、レーザレーダ１０で相対距離Ｄｋを検出した場合、図４（ｂ）に示すように相対速度Ｖｒｋのばらつきσ（Ｖｒｋ）は、相対速度Ｖｒｋに比例して大きくなるように設定する。一方、カメラ２０で相対距離Ｄｋを検出した場合、相対速度Ｖｒｋが大きくなるほど相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）が指数関数的に増加するように設定する。なお、図４（ａ），（ｂ）は、検出される障害物が四輪車両である場合の例を示している。
【００３２】
前方カメラ２０によって障害物状況を検出した場合、検出画像に画像処理を行うことによって障害物の種別を認識することができる。そこで、図５（ａ），（ｂ）に示すように、カメラ２０によって障害物状況を検出した場合は、認識される障害物の種別に応じて相対距離のばらつきσ（Ｄｋ）および相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）を設定する。図５（ａ），（ｂ）は、障害物ｋとして四輪車両、二輪車両、歩行者およびレーンマーカが検出された場合のばらつきσ（Ｄｋ），σ（Ｖｒｋ）をそれぞれ示している。
【００３３】
カメラ２０による相対距離Ｄｋの検出は、障害物ｋの大きさが大きいほどその検出精度が高いため、例えば図５（ａ）に示すように、障害物が四輪車両である場合の相対距離のばらつきσ（Ｄｋ）を二輪車両や歩行者の場合のばらつきσ（Ｄｋ）に比べて小さく設定する。一方、相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）は、例えば図５（ｂ）に示すように、障害物ｋ毎に想定される移動速度が大きいほど、ばらつきσ（Ｖｒｋ）が大きくなるように設定する。つまり、四輪車両の移動速度は二輪車両や歩行者の移動速度よりも大きいと想定されるので、相対速度Ｖｒｋが同じ場合、障害物ｋが四輪車両である場合のばらつきσ（Ｖｒｋ）は、二輪車両や歩行者の場合のばらつきσ（Ｖｒｋ）に比べて大きく設定する。なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように、レーンマーカに対する相対距離、相対速度のばらつきσ（Ｄｋ），σ（Ｖｒｋ）は、その他の障害物に対する相対距離、相対速度のばらつきσ（Ｄｋ），σ（Ｖｒｋ）に比べて小さく設定している。
【００３４】
なお、レーザレーダ１０とカメラ２０の両方で障害物ｋを検出した場合は、例えば、値の大きな方のばらつきσ（Ｄｋ），σ（Ｖｒｋ）を用いてその障害物ｋに対する余裕時間ＴＴＣｋを算出することができる。
【００３５】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出した余裕時間ＴＴＣｋを用いて、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出する。ここで、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋは以下の（式２）で求められる。
【数２】
ＲＰｋ＝（１／ＴＴＣｋ）×ｗｋ （式２）
ここで、ｗｋ：障害物ｋの重みを示す。（式２）に示すように、リスクポテンシャルＲＰｋは余裕時間ＴＴＣｋの逆数を用いて、余裕時間ＴＴＣｋの関数として表されている。リスクポテンシャルＲＰｋが大きいほど障害物ｋへの接近度合が大きいことを示している。
【００３６】
障害物ｋ毎の重みｗｋは、検出された障害物の種別に応じて設定する。例えば、障害物ｋが四輪車両、二輪車両あるいは歩行者である場合、自車両が障害物ｋに近接した場合の重要度、つまり影響度が高いため、重みｗｋ＝１に設定する。一方、障害物ｋがレーンマーカである場合、自車両が近接あるいは接触した場合の重要度はその他の障害物に比べて相対的に小さくなるため、例えば重みｗｋ＝０．５程度に設定する。また、同じレーンマーカでも、その向こう側に隣接車線が存在する場合と、レーンマーカの向こう側に車線が存在せずガードレールのみの場合では、自車両の近接時の重要度が異なるため、重みｗｋが異なるように設定することもできる。
【００３７】
レーンマーカは、自車両に対する存在方向が一つの方向に定まるものではなく、ある存在方向範囲に分布するものである。そこで、カメラ２０で検出される自車両周囲の車線マーカを、自車両を基準として微小角度に分割し、微小角度分のレーンマーカの相対位置からそれぞれのリスクポテンシャルを算出する。さらに、微小角度分のリスクポテンシャルを存在方向範囲で積分してリスクポテンシャルＲＰlaneを算出する。すなわち、レーンマーカに対するリスクポテンシャルＲＰlaneは、以下の（式３）で表される。
【数３】
ＲＰlane＝∫（（１／ＴＴＣlane）×ｗlane）ｄＬ （式３）
【００３８】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で算出した障害物ｋ毎のリスクポテンシャルＲＰｋから、車両前後方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な前後方向リスクポテンシャルを算出する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalは、以下の（式４）で算出される。なお、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋは、レーンマーカに対するリスクポテンシャルＲＰlaneを含む。
【数４】
ＲＰlongitudinal＝Σｋ（ＲＰｋ×ｃｏｓθｋ） （式４）
ここで、θｋ：自車両に対する障害物ｋの存在方向を示し、障害物ｋが車両前方向、つまり自車正面に存在する場合、θｋ＝０とし、障害物ｋが車両後方向に存在する場合、θｋ＝１８０とする。
【００３９】
つづくステップＳ１０６では、ステップＳ１０４で算出した障害物ｋ毎のリスクポテンシャルＲＰｋから、車両左右方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な左右方向リスクポテンシャルを算出する。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralは、以下の（式５）で算出される。
【数５】
ＲＰlateral＝Σｋ（ＲＰｋ×sinθｋ） （式５）
【００４０】
次のステップＳ１０７では、ステップＳ１０１、１０２において読み込み、認識した前方カメラ２０からのデータに基づいて、自車両前方の車線幅を演算する。図６（ａ）〜（ｃ）に車線幅を演算する際の概念図を示す。図６（ａ）（ｂ）は自車両から車線幅検出位置までの平面図および側面図、図６（ｃ）は前方カメラ２０による自車両前方領域の画像（カメラ画面）である。
【００４１】
図６（ａ）〜（ｃ）において、車線幅演算に用いるパラメータを以下のように設定する。
ｙ；カメラ画面上の車線幅検出位置
ｄ；車線幅
α；カメラの取付位置における水平面と車線幅検出位置とのなす角
β；カメラに対して車線幅検出位置における車線幅のなす角
Ｈ０；カメラの地上からの取り付け高さ
Ｙ；カメラと車線幅検出位置の距離
ｗ；カメラ画面上の車線幅
【００４２】
なお、カメラの取り付け高さ等は予めコントローラ５０のメモリに記憶されているとする。ここでは、自車両の現在位置から車線幅検出位置までの自車線がほぼ水平であるとして、自車両前方の距離Ｙの地点における車線幅を以下のように算出する。
【００４３】
▲１▼自車両から距離Ｙにある車線幅検出位置の、カメラ画面上での幅ｗを求める。車線幅検出位置の画面上でのｙ座標は水平線を基準として（式６）のように表される。
【数６】
ｙ＝ｋ・α （式６）
ここで、ｋは定数である。
【００４４】
カメラ取り付け位置における水平面と車線幅検出位置とのなす角αは、αを微小とすると、以下の（式７）を用いて表すことができる。
【数７】
【数８】
【数９】
ｗ＝ｋ・β （式９）
【００４５】
車線幅検出位置における車線幅のなす角βは、βを微小とすると、以下の（式１０）を用いて表すことができる。
【数１０】
【数１１】
▲２▼カメラ画面上の幅ｗから、車線幅検出位置における実際の車線幅ｄを求める。
車線幅ｄは、以下の（式１２）を用いて算出することができる。
【数１２】
なお、車線幅検出位置は、自車速に応じた所定距離Ｙだけ前方に設定する。すなわち、自車速に応じて車線幅検出位置までの距離Ｙを変更する。例えば、自車両の現在位置から車線幅検出位置までの自車両の到達時間が、現在の自車速で約２秒となるような距離Ｙを設定し、車線幅検出位置が自車両から２秒先の位置となるように設定する。
【００４８】
つぎに、ステップＳ１０８において、自車線の車線幅が減少するか否かを判定する。ここでは、ステップＳ１０７で算出した前方の車線幅ｄと車線幅の所定値ｄ０とを比較し、車線幅ｄが車線幅の所定値ｄ０より小さい場合、自車線幅が減少すると判断する。
【００４９】
ステップＳ１０８が否定判定され、車線幅ｄが車線幅の所定値ｄ０以上の場合は、前後方向および左右方向の反力制御を行うため、ステップＳ1０９へ進む。一方、ステップＳ１０８で車線幅ｄが車線幅の所定値ｄ０よりも小さく、自車線の車線幅が減少すると判定されると、ステップＳ１１３へ進む。
【００５０】
ステップＳ１１３では、左右方向の反力制御を禁止するため、ステップＳ１０６で算出した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralをゼロに補正し、補正した値を左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralとして設定する。その後、ステップＳ１０９へ進む。
【００５１】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０６またはステップＳ１１３で算出した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに基づいて、左右方向制御指令値、すなわち操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じて、リスクポテンシャルが大きいほど、操舵角を戻す方向、つまりステアリングホイール６２を中立位置へと戻す方向へ大きな操舵反力を発生させる。
【００５２】
図７に、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに対する操舵反力制御指令値ＦＳの特性を示す。なお、図７において、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralがプラスである場合は自車両右方向のリスクポテンシャルであることを示し、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralがマイナスの場合は左方向のリスクポテンシャルであることを示している。
【００５３】
図７に示すように、左右方向リスクポテンシャルが大きくなるほど、ステアリングホイール６２を中立位置へ戻す方向の操舵反力が大きくなるように操舵反力制御指令値ＦＳを設定する。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralが所定値ＲＰｍａｘ以上となると、ステアリングホイール６２を迅速に中立位置に戻すように、最大の操舵反力制御指令値ＦＳｍａｘとする。
【００５４】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０５で算出した前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalから、前後方向制御指令値、すなわちアクセルペダル反力制御装置８０へ出力する反力制御指令値ＦＡと、ブレーキペダル反力制御装置９０へ出力する反力制御指令値ＦＢとを算出する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalに応じて、リスクポテンシャルが大きいほど、アクセルペダル８２を戻す方向へ制御反力を発生させ、またブレーキペダル９２を踏み込みやすい方向へ制御反力を発生させる。
【００５５】
図８に、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalに対するアクセルペダル反力制御指令値ＦＡの特性を示し、図９に、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalに対するブレーキペダル反力制御指令値ＦＢの特性を示す。図８に示すように、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが大きくなるほどアクセルペダル反力制御指令値ＦＡが増加し、所定値ＲＰｍａｘ以上となると、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡは最大値ＦＡｍａｘに固定される。
【００５６】
図９に示すように、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが所定値ＲＰｍａｘを超えて大きくなるほどブレーキペダル反力制御指令値ＦＢが小さくなる。このように、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが大きい場合はアクセルペダル反力を大きく、かつブレーキペダル反力を小さくして、運転者がアクセルペダル操作からブレーキペダル操作へと移行するように促す。
【００５７】
ステップＳ１１１では、ステップＳ１０９で算出した左右方向制御指令値ＦＳを操舵反力制御装置６０に出力し、ステップＳ１１０で算出した前後方向制御指令値ＦＡ，ＦＢをアクセルペダル反力制御装置８０およびブレーキペダル反力制御装置９０にそれぞれ出力する。操舵反力制御装置６０，アクセルペダル反力制御指令値８０およびブレーキペダル反力制御指令値９０は、入力された指令値に応じてサーボモータ６１，８１およびブレーキブースタ９１をそれぞれ制御し、反力制御を行う。
【００５８】
これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じて車両前後および左右方向の反力制御を行いながら、図１０（ａ）に示すように自車両が走行する車線の車線幅が減少する場合、または図１０（ｂ）に示すように車線幅が減少して自車線が隣接する車線に合流する場合には、車線幅が減少すると判断された時点で左右方向の反力制御を禁止する。
【００５９】
ステップＳ１１２では、反力制御の状態に応じた信号をシステム情報伝達装置１００に出力し、システムの作動情報を運転者に伝達する。これにより、今回の処理を終了する。
【００６０】
図１１に、システム情報伝達装置１００におけるシステム作動に関する情報の表示形態の一例を示す。図１１に示すように、システムの作動状態を自車両を中心とした円形の表示部１０１〜１０４で表示し、システムの作動方向、すなわち反力制御の方向を、自車両に対して前後左右の４方向についてそれぞれ示す。また、システムの作動方向あるいは作動形態が変化した場合には、ブザー音を発生させて運転者に知らせる。システム情報伝達装置１００は、システムの作動状態を以下のように表示する。
（１）検出器が障害物を検出し、反力制御を行って自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを運転者にフィードバックしている。 → 表示部点灯
（２）障害物を検出しシステムは正常に作動しているが、反力制御によるリスクポテンシャルＲＰのフィードバックを行わない。 → 表示部点滅
（３）検出器の不具合等により、何も検出していない。 → 表示部消灯
【００６１】
具体的には、図１１に示すように、通常時、すなわちシステムが正常に作動し前後方向および左右方向の反力制御を行っている場合は、前後左右方向の表示部１０１〜１０４を点灯する。自車両前方の車線幅が減少する場合は、上述したように左右方向の反力制御を行わない。そこで、前後方向の反力制御に対応する前後方向の表示部１０１，１０３は点灯したままで、左右方向の表示部１０２，１０４を点滅する。また、通常状態から車線幅の減少を検出したときは、ブザー音を鳴らしてシステムの作動状態が変化することを運転者に知らせる。
【００６２】
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、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境に基づいて自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを算出し、リスクポテンシャルＲＰに基づいて操作反力制御を行う。このとき、自車両の走行車線の車線幅が減少することが検出されると、自車両の左右方向の操作反力制御を限定する。これにより、図１０（ａ）（ｂ）に示すように自車線の車線幅が減少する場合に、レーンマーカによるリスクポテンシャルＲＰによって操舵反力が制御されて運転者の意図しない車両挙動が発生したり、運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
（２）コントローラ５０は、自車線の車線幅が減少すると検出されると、左右方向の操作反力制御を禁止する。これにより、図１０（ａ）（ｂ）に示すような走行状況において操舵反力制御は行われず、操舵反力によって自車両が隣接車線側に押し出されてしまうような運転者の意図しない車両挙動が発生したり、運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
（３）システム情報伝達装置１００は、操作反力制御の制御状態を視覚あるいは聴覚情報によって運転者に伝達する。これにより、運転者に制御状態の変化を容易に理解させることができる。とくに、自車線の車線幅が減少して左右方向の操作反力制御が禁止された場合に、なぜ操舵反力が制御されていないかを運転者が理解しやすくすることができる。
（４）コントローラ５０は、自車両の車速に応じた所定距離前方の車線幅を検出し、自車線の車線幅が減少するかどうかを判断する。これにより、自車速に応じて適切な操作反力制御を行うことができる。
（５）コントローラ５０は、自車両の左右方向の操作反力制御とともに、前後方向の操作反力制御も行うので、自車線の車線幅の減少により左右方向の操作反力制御を禁止する場合も、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じた前後方向の操作反力制御を行って運転者の運転操作を補助することができる。
【００６３】
《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。
【００６４】
第２の実施の形態においては、自車線が隣接する車線に合流する場合に、自車線に対する被合流車線の方向および運転者による操舵方向に基づいて、左右いずれの反力制御を禁止するかを決定する。なお、第２の実施の形態は、車線幅が減少して自車線が隣接車線に合流する場合に適用される。
【００６５】
以下に、第２の実施の形態において、どのように反力特性指令値，すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図１２を用いて説明する。図１２は、第２の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示す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。
【００６６】
−コントローラ５０の処理フロー（図１２）−
ステップＳ２０１〜Ｓ２０８における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０８での処理と同様である。ステップＳ２０８において、自車線の車線幅が減少すると判定されると、ステップＳ２１３へ進む。
【００６７】
ステップＳ２１３では、自車線が左右どちら側の隣接車線に合流するかを検出する。コントローラ５０は、自車両の前方画像による車線検出結果および過去の車線検出結果の経緯に基づいて、自車線の左右に隣接する車線が存在するか否か、また隣接車線が存在する場合はその存在方向を検出する。なお、コントローラ５０は、ナビゲーションシステムからの車線情報／合流情報と自車位置情報とを付加的に用いることにより、隣接車線の有無および存在方向検出の精度を向上させることも可能である。
【００６８】
ステップＳ２１４では、ステップＳ２１３で検出した隣接車線、すなわち被合流車線の存在方向と、ステアリングホイール６２の操舵方向とが一致するかを判定する。なお、操舵方向は例えばステアリングホイール６２の操舵角を検出する操舵角センサによる検出結果に基づいて判定することができる。図１３に、被合流車線の方向と操舵方向との関係を示す。被合流車線の存在方向と操舵方向とが一致する場合は、ステップＳ２１５へ進み、被合流車線の存在方向と操舵方向とが一致しない場合は、ステップＳ２０９へ進む。
【００６９】
例えば、図１４に示すように被合流車線が自車線の右側にある場合、ステアリングホイール６２を右側に操舵するとステップＳ２１５へ進み、左側に操舵すると、ステップＳ２０９へ進む。一方、被合流車線が自車線の左側にある場合、ステアリングホイール６２を右側に操舵するとステップＳ２０９へ進み、左側に操舵するとステップＳ２１５へ進む。ステップＳ２１５では、ステップＳ２０６で算出した車両左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを０に補正し、補正した値を左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralとして設定する。
【００７０】
ステップＳ２０９では、ステップＳ２０６あるいはステップＳ２１５で設定した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに基づいて、上述した図７のマップに従って操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。以降、ステップＳ２１０〜Ｓ２１２における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１１２と同様である。
【００７１】
これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じて車両前後および左右方向の反力制御を行いながら、図１４に示すように自車線が隣接する車線に合流する場合には、被合流車線側に操舵操作を行うときの左右方向リスクポテンシャルＲＰを補正して左右方向の反力制御を禁止する。
【００７２】
図１５に、システム情報伝達装置１００におけるシステム作動に関する情報の表示形態の一例を示す。第２の実施の形態において、システム情報伝達装置１００はシステムの作動状態を以下のように表示する。
（１）検出器が障害物を検出し、反力制御を行って自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを運転者にフィードバックしている。 → 表示部点灯
（２）障害物を検出しシステムは正常に作動しているが、反力制御によるリスクポテンシャルＲＰのフィードバックを行わない。 → 表示部点滅
（３）検出器の不具合等により、何も検出していない。 → 表示部消灯
【００７３】
具体的には、図１５に示すように、通常時、すなわちシステムが正常に作動し前後方向および左右方向の反力制御を行っている場合は、前後左右方向の表示部１０１〜１０４を点灯する。自車線が隣接車線に合流する場合は、被合流車線が存在する方向へ操舵反力を発生する左右方向の反力制御は行わない。すなわち、右車線に合流するときは車両左側から右側への操舵反力制御は行わないので、左側の表示部１０４を点滅する。一方、左車線に合流するときは車両右側から左側への操舵反力制御は行わないので、右側の表示部１０２を点滅する。また、通常状態から車線幅が減少して自車線が合流することを検出したときは、ブザー音を鳴らしてシステムの作動状態が変化することを運転者に知らせる。
【００７４】
このように、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。
自車線の車線幅が減少し自車線が隣接車線に合流する場合に、隣接車線の存在方向と同一の方向へ操舵反力が発生する操舵反力制御を禁止する。具体的には、図１４に示すように隣接車線が自車線の右側に存在する状況において、自車両が右操舵を行う場合は操舵反力制御を禁止し、一方、自車両が左操舵を行う場合は操舵反力制御を通常通り行う。これにより、操舵反力によって自車両が隣接車線側に押し出されてしまうような運転者の意図しない車両挙動を防止するとともに、運転者に違和感を与えることを防止できる。また、隣接車線の存在方向とは反対側に操舵操作を行う場合は操舵反力制御を維持するので、自車両左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを運転者に認識させることができる。
【００７５】
《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，図面を用いて説明する。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。上述した第１の実施の形態では、自車線の車線幅が減少する場合に左右方向の反力制御を禁止したが、第３の実施の形態おいては左右方向の反力制御を限定する。
【００７６】
以下に、第３の実施の形態において、どのように反力特性指令値、すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図１６を用いて説明する。図１６は、第３の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示す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。
【００７７】
−コントローラ５０の処理フロー（図１６）−
ステップＳ３０１〜Ｓ３０８における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０８での処理と同様である。ステップＳ３０８において、自車線の車線幅が減少すると判定されると、ステップＳ３１３へ進む。
【００７８】
ステップＳ３１３では、ステップＳ３０６で算出した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに限定し、補正したリスクポテンシャルＲＰminを左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralとして設定する。ここで、所定値ＲＰminは、運転者が操舵反力の変化に気付き、かつ運転者の操舵操作を妨げないような操舵反力を発生するリスクポテンシャルの値として、予め適切に設定しておく。
【００７９】
ステップＳ３０９では、ステップＳ３０６あるいはステップＳ３１３で設定した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに基づいて、上述した図７のマップに従って操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。以降、ステップＳ３１０〜Ｓ３１２における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１１２と同様である。
【００８０】
これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じて車両前後および左右方向の反力制御を行いながら、図１７に示すように車線幅が減少して自車線が隣接する車線に合流する場合、および図１０（ａ）に示すように自車線の車線幅が減少する場合には、左右方向リスクポテンシャルＲＰを所定値ＲＰminに補正して左右方向の反力制御を限定する。システム情報伝達装置１００におけるシステム作動に関する情報の表示形態は、図１１に示す第１の実施の形態とほぼ同様であるが、車線幅の減少に対応して左右方向の反力制御を限定する場合に、左右の表示部１０２，１０４を点滅する。
【００８１】
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の実施の形態の効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
自車線の車線幅が減少することが検出されると、左右方向の操作反力制御における反力制御量を限定する。具体的には、車線幅の減少を検出した場合に、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに制限し、ステアリングホイール６２に発生する操舵反力を限定する。所定値ＲＰminは、リスクポテンシャルＲＰminに応じて発生する操舵反力により、運転者の操舵操作を妨げることなく運転者が操舵反力の変化を知覚できるように設定されている。これにより、自車線の車線幅が減少する場合に、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを運転者に知らせながら、自車両が隣接車線側に押し出されてしまうような運転者の意図しない車両挙動を防止するとともに、運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
【００８２】
《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，図面を用いて説明する。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２の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００８３】
上述した第２の実施の形態においては、自車線が隣接する車線に合流する場合に、自車線に対する被合流車線の方向および運転者による操舵方向に基づいて、左右いずれの反力制御を禁止するかを決定した。第４の実施の形態においては、被合流車線の方向および操舵方向に基づいて左右いずれかの反力制御を限定する。
【００８４】
以下に、第４の実施の形態において、どのように反力特性指令値，すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図１８を用いて説明する。図１８は、第４の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示す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。
【００８５】
−コントローラ５０の処理フロー（図１８）−
ステップＳ４０１〜Ｓ４０８における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０８での処理と同様である。ステップＳ４０８において、自車線の車線幅が減少すると判定されると、ステップＳ４１３へ進む。
【００８６】
ステップＳ４１３では、自車線が左右どちら側の車線に合流するかを検出する。コントローラ５０は、自車両の前方画像による車線検出結果および過去の車線検出結果の経緯に基づいて、自車線の左右に隣接する車線が存在するか否か、また隣接車線が存在する場合はその存在方向を検出する。なお、コントローラ５０は、ナビゲーションシステムからの車線情報／合流情報と自車位置情報とを付加的に用いることにより、隣接車線の有無および存在方向検出の精度を向上させることも可能である。
【００８７】
ステップＳ４１４では、ステップＳ４１３で検出した隣接車線、すなわち被合流車線の存在方向と、ステアリングホイール６２の操舵方向とが一致するかを判定する。なお、操舵方向は例えばステアリングホイール６２の操舵角を検出する操舵角センサによる検出結果に基づいて判定することができる。被合流車線の存在方向と操舵方向とが一致する場合は、ステップＳ４１５へ進み、被合流車線の存在方向と操舵方向が一致しない場合は、ステップＳ４０９へ進む。
【００８８】
例えば、被合流車線が自車線の右側にある場合、ステアリングホイール６２を右側に操舵するとステップＳ４１５へ進み、左側に操舵すると、ステップＳ４０９へ進む。一方、被合流車線が自車線の左側にある場合、ステアリングホイール６２を右側に操舵するとステップＳ４０９へ進み、左側に操舵するとステップＳ４１５へ進む。ステップＳ４１５では、ステップＳ４０２で認識した車両後側方の障害物状況に基づいて、被合流車線上に自車両の後側方を走行する他車両（以降、並走車とする）が存在するか否かを判定する。ステップＳ４１５が肯定判定され、自車両の後側方を走行する並走車が存在する場合は、ステップＳ４１６へ進み、後側方に並走車が存在しない場合は、ステップＳ４０９へ進む。ステップＳ４１６では、ステップＳ４０６で算出した車両左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに限定し、補正した値を左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralとして設定する。ここで、所定値ＲＰminは、運転者が操舵反力の変化に気付き、かつ運転者の操舵操作を妨げないような操舵反力を発生するリスクポテンシャルの値として、予め適切に設定しておく。
【００８９】
ステップＳ４０９では、ステップＳ４０６あるいはステップＳ４１６で設定した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに基づいて、上述した図７のマップに従って操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。以降、ステップＳ４１０〜Ｓ４１２における処理は、上述した図３のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１１２と同様である。
【００９０】
これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに応じて車両前後および左右方向の反力制御を行いながら、図１９に示すように自車線が隣接する車線に合流し、かつ被合流車線上に並走車が存在する場合には、被合流車線側に操舵操作を行うときの左右方向リスクポテンシャルＲＰを補正して左右方向の反力制御を限定する。なお、システム情報伝達装置１００におけるシステム作動に関する情報の表示形態は、図１５に示した第２の実施の形態と同様である。
【００９１】
このように、以上説明した第４の実施の形態においては、上述した第１から第３の実施の形態の効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）自車線の車線幅が減少すると検出された場合に、隣接車線上を走行する他車両が検出されると、左右方向の操作反力制御における反力制御量を限定する。具体的には、左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに制限することにより、ステアリングホイール６２に発生する操舵反力を限定する。これにより、図１９に示すように自車線が合流する隣接車線に他車両が存在するような状況において、自車両が隣接車線側に押し出されてしまうような運転者の意図しない車両挙動を防止できるとともに、運転者に違和感を与えることを防止できる。
（２）図１９に示すような走行状況において、自車両が右操舵を行う場合は操舵反力制御の反力制御量を限定するとともに、自車両が左操舵を行う場合は操舵反力制御を維持する。これにより、自車両が隣接車線側に押し出されてしまうことを防止するとともに、左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを運転者に近くさせることができる。
【００９２】
図２０（ａ）〜（ｅ）に、上述した第１から第４の実施の形態による作用を説明する図を示す。図２０（ａ）〜（ｅ）において、横軸は自車両周囲の走行状況に基づいて算出される左右方向リスクポテンシャルＲＰlateral（入力側）を示し、縦軸は走行環境に応じて補正された左右方向リスクポテンシャルＲＰlateral（出力側）を示している。また、図２０（ａ）〜（ｅ）において、第１象限はステアリングホイール６２を右側に操舵した場合に対応し、第３象限は左側に操舵した場合に対応している。
【００９３】
図２０（ａ）に示すように、第１の実施の形態においては、自車線の車線幅が減少すること、または車線幅が減少して自車線が隣接車線に合流すると検出されると、出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを０に補正して、左右両方向の反力制御を禁止する。図２０（ｂ）に示すように、第２の実施の形態においては、車線幅が減少して自車線が例えば右側の隣接車線に合流すると検出されると、右方向に操舵する場合の出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを０に補正して、右操舵する場合の反力制御を限定する。
【００９４】
図２０（ｃ）に示すように、第３の実施の形態においては、自車線の車線幅が減少すること、または車線幅が減少して自車線が隣接車線に合流すると検出されると、出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに補正して、左右両方向の反力制御を限定する。なお、第２の実施の形態を第３の実施の形態に適用することもできる。この場合の左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralの変化を図２０（ｄ）に示す。図２０（ｄ）に示すように、車線幅が減少して自車線が例えば右側の隣接車線に合流すると検出されると、右方向に操舵する場合の出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰ minに補正して、右操舵する場合の反力制御を限定する。
【００９５】
図２０（ｅ）に示すように、第４の実施の形態においては、車線幅が減少して自車線が例えば右側の隣接車線に合流すると検出され、かつ隣接車線上に自車両の後側方を走行する並走車が存在する場合は、右方向に操舵する場合の出力側のリスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに補正して、右操舵する場合の反力制御を限定する。
【００９６】
なお、上述した第４の実施の形態においては、自車線が合流する隣接車線上に他車両が存在する場合に、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralを所定値ＲＰminに限定し、所定値ＲＰminは、リスクポテンシャルＲＰminに応じて発生する操舵反力により、運転者の操舵操作を妨げることなく運転者が操舵反力の変化を知覚できるように設定した。ここで、所定値ＲＰminを０に設定すると、ステアリングホイール６２に発生する操舵反力を０として、左右方向の操作反力制御を禁止することができる。
【００９７】
また、第４の実施の形態において、自車線が合流する隣接車線上に他車両が存在する場合に、隣接車線の存在方向と同一方向に操舵反力が発生する場合だけでなく、左右両方向の操舵反力制御を禁止、または反力制御量を限定することもできる。さらに、第３および第４の実施の形態で設定した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralの所定値ＲＰminを、それぞれ異なる値に設定することもできる。
【００９８】
上記第１から第４の実施の形態においては、自車両の前後方向および左右方向の操作反力制御を行ったが、これには限定されず、左右方向の操作反力制御のみを行うシステムにも、同様に本発明を適用することができる。
【００９９】
上記第１から第４の実施の形態においては、余裕時間ＴＴＣを用いて障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出したが、これには限定されない。例えば余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを用いてリスクポテンシャルＲＰを算出することもできる。車両前後方向のリスクポテンシャルＲＰlongitudinal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したが、これには限定されず、例えばアクセルペダル反力のみを制御することもできる。なお、上述した一実施の形態においては、ブレーキブースタ９１によってエンジンの負圧を利用してブレーキアシスト力を発生させているが、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。
【０１００】
自車両と障害物ｋとの余裕時間ＴＴＣｋを算出する際に、車間距離Ｄｋおよび相対速度Ｖｒｋのばらつきσ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）を用いたが、これらを用いることなく余裕時間ＴＴＣｋを算出することもできる。また、障害物ｋの種別に応じた重みｗｋを用いずに障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出することもできる。
【０１０１】
上述した第１から第４の実施の形態においては、システム情報伝達手段１００における情報伝達形態の一例を図１１および図１５に示したが、これには限定されない。例えばシステムの制御状態が変化した場合に、表示形態の変更および警報音のうちのいずれかを用いて運転者に情報を伝達することもできる。また、表示部１０１〜１０４の形状は、図１１および図１５には限定されない。
【０１０２】
本発明による車両用運転操作補助装置１が適用される車両は、図２に示す構成には限定されない。
【０１０３】
上述した第１から第４の実施の形態においては、走行環境検出手段としてレーザレーダ１０、前方カメラ２０，後側方カメラ２１および車速センサ３０を用い、リスクポテンシャル算出手段と、車線幅減少検出手段と、反力制御制限手段としてコントローラ５０を用いた。また、操作反力制御手段としてコントローラ５０と、操舵反力制御装置６０，アクセルペダル反力制御装置８０およびブレーキペダル反力制御装置９０を用い、制御情報伝達手段としてシステム情報伝達装置１００を 用いた。ただし、これらには限定されず、自車両周囲の走行環境を検出することができれば走行環境検出手段として、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構成を示すシステム図。
【図２】 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。
【図３】 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。
【図４】（ａ）センサ種別による車間距離のばらつきを示す図、（ｂ）センサ種別による相対速度のばらつきを示す図。
【図５】（ａ）障害物種別による車間距離のばらつきを示す図、（ｂ）障害物種別による相対速度のばらつきを示す図。
【図６】（ａ）自車両から車線幅検出位置までの平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）自車両前方領域のカメラ画面を示す図。
【図７】 左右方向リスクポテンシャルに対する操舵反力指令値の特性を示す図。
【図８】 前後方向リスクポテンシャルに対するアクセルペダル反力制御指令値の特性を示す図。
【図９】 前後方向リスクポテンシャルに対するブレーキペダル反力制御指令値の特性を示す図。
【図１０】（ａ）（ｂ）第１の実施の形態による具体的な走行状況を示す図。
【図１１】 第１の実施の形態によるシステム情報伝達装置の作動状態を示す図。
【図１２】 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。
【図１３】 被合流車線の方向と操舵方向に対する左右方向リスクポテンシャルの関係を示す図。
【図１４】 第２の実施の形態による具体的な走行状況を示す図。
【図１５】 第２の実施の形態によるシステム情報伝達装置の作動状態を示す図。
【図１６】 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。
【図１７】 第３の実施の形態による具体的な走行状況を示す図。
【図１８】 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。
【図１９】 第４の実施の形態による具体的な走行状況を示す図。
【図２０】（ａ）〜（ｅ）第１から第４の実施の形態による作用を説明するための図。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：前方カメラ
２１：後側方カメラ
３０：車速センサ
５０：コントローラ
６０：操舵反力制御装置
８０：アクセルペダル反力制御装置
９０：ブレーキペダル反力制御装置
１００：システム情報伝達装置
Claims (8)
- 自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段からの信号に基づいて、前記自車両の走行車線のレーンマーカを含む前記自車両の左右方向の障害物に対する左右方向リスクポテンシャルを算出する左右方向リスクポテンシャル算出手段と、
前記左右方向リスクポテンシャル算出手段によって算出された前記左右方向リスクポテンシャルに基づいて反力制御量を算出し、算出した前記反力制御量を用いて車両操作機器に発生する操作反力を制御することによって、前記自車両の左右方向の操作反力制御を行う操作反力制御手段と、
前記走行環境検出手段からの信号に基づいて、前記自車両の所定距離前方の前記車線幅を検出し、前記走行車線の車線幅が減少することを検出する車線幅減少検出手段と、
前記車線幅減少検出手段によって前記走行車線の前記車線幅が減少すると検出された場合に、前記操作反力制御手段によって算出される前記左右方向の前記反力制御量を運転者に前記操作反力の変化を知覚させ、かつ前記運転者による前記車両操作機器の操作を妨げないように予め設定された値に制限する反力制御制限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。 - 自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段からの信号に基づいて、前記自車両の走行車線のレーンマーカを含む前記自車両の左右方向の障害物に対する左右方向リスクポテンシャルを算出する左右方向リスクポテンシャル算出手段と、
前記左右方向リスクポテンシャル算出手段によって算出された前記左右方向リスクポテンシャルに基づいて反力制御量を算出し、算出した前記反力制御量を用いて車両操作機器に発生する操作反力を制御することによって、前記自車両の左右方向の操作反力制御を行う操作反力制御手段と、
前記走行環境検出手段からの信号に基づいて、前記自車両の所定距離前方の前記車線幅を検出し、前記走行車線の車線幅が減少することを検出する車線幅減少検出手段と、
前記車線幅減少検出手段によって前記走行車線の前記車線幅が減少すると検出された場合に、前記走行車線の前記車線幅が減少すると検出された場合に、前記操作反力制御手段による前記左右方向の前記操作反力制御を禁止する反力制限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。 - 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記走行環境検出手段は、前記走行車線に隣接する隣接車線上を走行する他車両を検出し、
前記反力制御制限手段は、前記走行車線の前記車線幅が減少すると検出され、かつ前記走行環境検出手段によって前記隣接車線上の前記他車両が検出された場合に、前記操作反力制御手段による前記左右方向の前記操作反力制御における前記反力制御量を前記予め設定された値に制限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、
前記走行環境検出手段は、前記走行車線と前記走行車線に隣接する隣接車線との位置関係を検出し、
前記反力制御制限手段は、前記走行車線の前記車線幅が減少すると検出され、前記走行環境検出手段によって前記走行車線が前記隣接車線に合流すると検出された場合に、前記隣接車線の存在方向と同一の方向へ前記操作反力が発生する前記左右方向の前記操作反力制御における前記反力制御量を前記予め設定された値に制限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、
前記操作反力制御手段による前記操作反力制御の制御状態を運転者に伝達する制御情報伝達手段をさらに備え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５のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記車線幅減少検出手段は、前記所定距離を前記自車両の車速に応じて設定し、設定した前記所定距離前方の前記車線幅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６のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記走行環境検出手段からの信号に基づいて、前記自車両の前後方向の障害物に対する前後方向リスクポテンシャルを算出する前後方向リスクポテンシャル算出手段と、
前記前後方向リスクポテンシャル算出手段からの信号に基づいて第２の車両操作機器に発生する操作反力を制御し、前記自車両の前後方向の操作反力制御を行う前後方向操作反力制御手段とをさらに備え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７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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