JP4367214B2 - 車両用運転操作補助装置および車両用運転操作補助装置を備えた車両 - Google Patents
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Description
本発明による車両用運転操作補助装置は、車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段による検出結果に基づいて、自車線に対する自車両の逸脱度を算出する逸脱度算出手段と、逸脱度算出手段によって算出される逸脱度に基づいて、自車両の前後方向の運転操作に関わる運転操作装置に発生する操作反力(以降、前後方向操作反力とする)を制御する前後方向反力制御手段と、逸脱度算出手段によって算出される逸脱度に基づいて、自車両の左右方向の運転操作に関わる運転操作装置に発生する操作反力(以降、左右方向操作反力とする)を制御する左右方向反力制御手段と、逸脱度に対する前後方向操作反力の増加率、および逸脱度に対する左右方向操作反力の増加率を調整する操作反力調整手段とを備え、操作反力調整手段は、逸脱度について低逸脱度領域と高逸脱度領域とを設け、低逸脱度領域では左右方向操作反力の増加率を前後方向操作反力の増加率よりも大きく設定し、高逸脱度領域では前後方向操作反力の増加率を左右方向操作反力の増加率よりも大きく設定する。
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。
Tout=(L/2−X)/dX ・・・(式1)
逸脱リスク度RPoutに対するアクセルペダル反力指令値FAおよび操舵反力指令値FSの関係を、図7(a)(b)に代えて、図8(a)(b)または図9(a)(b)に示すように設定することもできる。
(1)車両用運転操作補助装置1は、自車両周囲の走行環境に基づいて、自車線に対する自車両の逸脱度を算出し、逸脱度に基づいて、自車両の前後方向の運転操作に関わる運転操作装置(アクセルペダル62)に発生する前後方向操作反力と、自車両の左右方向の運転操作に関わる運転操作装置(ステアリングホイール72)に発生する左右方向操作反力をそれぞれ制御する。ここで、逸脱度に対する前後方向操作反力の増加率および左右方向の増加率をそれぞれ調整する。これにより、自車両が自車線から逸脱していくような状況において、逸脱の度合いを運転操作装置の操作反力として運転者にわかりやすく伝えることができる。また、前後方向操作反力の増加率と左右方向操作反力の増加率をそれぞれ逸脱度に応じて調整することにより、逸脱の度合いに応じて必要な情報を伝えるとともに逸脱度を低減するような運転操作を促して運転者の運転操作を補助することができる。
(2)コントローラ50は、自車両周囲の走行環境に基づいて、自車両が将来的に自車線から逸脱するリスク(逸脱リスク度RPout)を逸脱度として算出する。これにより、自車両が将来的に自車線から逸脱するリスクが高いのか、あるいは高くなっているのかといった情報を操作反力を介して運転者に伝えるとともに、将来的なリスクに対応した運転操作を促すことができる。
(3)コントローラ50は、自車両周囲の走行環境に基づいて、自車両が自車線から逸脱するまでの逸脱予測時間Toutを予測し、逸脱予測時間Toutを用いて逸脱リスク度Toutを算出する。これにより、将来的な逸脱のリスクを操作反力を介して運転者に伝えるとともに、将来的なリスクに対応した運転操作を促すことができる。
(4)コントローラ50は、図7(a)(b)に示すように、逸脱リスク度RPoutの増加に対して、前後方向操作反力の増加率および左右方向操作反力の増加率を略一致させる。これにより、ある時点での逸脱リスク度RPoutに対してアクセルペダル62とステアリングホイール72から同等の操作反力が発生するため、運転者は逸脱の可能性を感覚的に把握することができる。
(5)図8(a)(b)に示すように、逸脱リスク度RPoutについて低リスク領域(低逸脱度領域)と高リスク領域(高逸脱度領域)とを設け、低リスク領域では前後方向操作反力の増加率を左右方向操作反力の増加率よりも大きく設定し、高リスク領域では左右方向操作反力の増加率を前後方向操作反力の増加率よりも大きく設定することもできる。この場合、逸脱リスク度RPoutが小さいときにはアクセルペダル反力によって将来的な逸脱のリスクがあることを運転者に感覚的に知らせ、逸脱リスク度RPoutが大きくなると操舵反力を大きくして逸脱を回避する方向への操舵操作を促すことができる。
(6)図9(a)(b)に示すように、低リスク領域では左右方向操作反力の増加率を前後方向操作反力の増加率よりも大きく設定し、高リスク領域では前後方向操作反力の増加率を左右方向操作反力の増加率よりも大きく設定することもできる。この場合、逸脱リスク度RPoutが小さい段階から将来の逸脱を回避する方向への操舵操作を促し、逸脱リスク度RPoutが大きくなると操舵操作の支援に加えてアクセルペダル反力として逸脱のリスクを運転者に伝えることができる。
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。図10は、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2の構成を示すシステム図であり、図11は、車両用運転操作補助装置2を搭載した車両の構成図である。なお、第2の実施の形態においては、自動変速機およびコンベンショナルディファレンシャルを備えた後輪駆動車に車両用運転操作補助装置2を搭載する場合を例として説明する。図10および図11において、図1および図2に示した第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置1と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
Ms=K1・X+K2・dX ・・・(式2)
ここで、K1,K2は、自車速Vに応じて変動するゲインであり、例えば図13に示すように設定する。
Ms=Ka・Φ+Kb・X+Kc・β ・・・(式3)
ここで、Ka、Kb,Kcは、自車速Vに応じて変動するゲインであり、例えば図13および図14に示すように設定する。
Psfl=Psfr=Pm ・・・(式4)
Psrl=Psrr=Pmr ・・・(式5)
ここで、Pmrはマスタシリンダ液圧Pmから算出される前後配分を考慮した後輪用マスタシリンダ液圧である。
ΔPsf=0・・・(式6)
ΔPsr=2・Kbr・Ms/T ・・・(式7)
(2)Ms≧Ms1の場合
ΔPsf=2・Kbf・(Ms−Ms1)/T ・・・(式8)
ΔPsr=2・Kbr・Ms1/T ・・・(式9)
ΔPsf=2・Kbf・Ms/T ・・・(式10)
Psfl=Pm
Psfr=Pm+ΔPsf ・・・(式11)
Psrl=Pmr
Psrr=Pmr+ΔPsr
Psfl=Pm+ΔPsf
Psfr=Pm ・・・(式12)
Psrl=Pmr+ΔPsr
Psrr=Pmr
Psfl=Pm+ΔPyaw+ΔPsf
Psfr=Pm+ΔPyaw ・・・(式13)
Psrl=Pmr+ΔPsr
Psrr=Pmr
ΔPyaw=Ky・|φref−φ| ・・・(式14)
(式14)においてKyは制御ゲインであり、自車速Vによらず一定である。
直進走行時で、逸脱判断フラグFout=ONの場合は、図15(a)に示すように目標ヨーモーメントMsの大きさに応じて左右輪の制動力に差を発生させる。具体的には、目標ヨーモーメントMsが設定値Ms1よりも小さい場合は、上記(式6)(式7)に示すように後輪左右輪の制動力に差を発生させる。また、目標ヨーモーメントMsが設定値Ms1以上の場合は、上記(式8)(式9)に示すように後輪左右輪に加えて前輪左右輪でも制動力差を発生させる。
また、急旋回であり、かつ旋回外側に逸脱しようとしている場合は、図15(c)に示すように左右両輪に制動力を発生するとともに、旋回内輪の制動力の比率を高める((式13)(式14)参照)。これにより、旋回時に逸脱を回避する方向にヨーモーメントを発生させることができる。
車両用運転操作補助装置2は、自車線からの逸脱を回避する方向に、左右輪の制動力差によってヨーモーメントを発生させる各輪液圧制御装置90をさらに備えている。これにより、アクセルペダル反力および操舵反力を介した逸脱リスク度RPoutの伝達に加えて、逸脱のリスクが高い場合は左右輪に制動力差を発生させて逸脱防止の制御を行うことができる。また、逸脱のリスクが高くなってヨーモーメントによる逸脱防止制御を開始する前から、運転者はアクセルペダル反力および操舵反力として逸脱リスク度RPoutを直感的に認識することができるので、運転者が逸脱の状況を把握した状態で、効果的な逸脱防止制御を行うことができる。また逸脱防止制御が行われている間も、運転者は逸脱のリスクを操作反力として認識することができる。
つぎに、本発明の第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。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10および図11に示した第2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。
ステップS380では、図18(a)(b)に示す関係に従ってアクセルペダル反力指令値FAおよび操舵反力指令値FSを算出する。つづくステップ390では、ステップS380で算出したアクセルペダル反力指令値FAと操舵反力指令値FS、すなわち前後方向操作反力と左右方向操作反力の配分(比率)を決定する。図19に、レーン進入角度θiに対する操作反力の配分(前後方向反力/左右方向反力)の関係を示す。
レーン進入角度θiに対する前後方向反力と左右方向反力の配分を、図20に示す関係に従って設定することもできる。図20は、レーン進入角度θiに対する左右方向反力/前後方向反力の配分の関係を表している。
図20に示すように、白線への進入角度θiが小さい場合は、左右方向反力/前後方向反力の配分(比率)が小さく、進入角度θiが大きくなるにつれて左右方向反力/前後方向反力の比率が大きくなる。すなわち、例えば図17(a)に示すように進入角θiが小さい場合は、前後方向反力に対して左右方向反力の割合を小さくし、図17(b)に示すように進入角θiが大きい場合は、前後方向反力に対して左右方向反力の割合を大きくする。
自車両の白線への進入角θiに代えて、ステップS360で算出する目標ヨーモーメントを用いて前後方向反力と左右方向反力の配分を決定することもできる。図21(a)に示すように逸脱を回避させる方向の目標ヨーモーメントMsが小さい場合は、進入角θiが小さい場合と同様に前後方向反力と左右方向反力の配分を決定し、図21(b)に示すように目標ヨーモーメントMsが大きい場合は、進入角θiが大きい場合と同様に前後方向反力と左右方向反力の配分を決定する。
(1)車両用運転操作補助装置は、自車両の逸脱方向にある自車線の車線境界線に対する自車両の進入角を検出し、検出した進入角に基づいて、逸脱度に応じた前後方向操作反力と左右方向操作反力の割合を調整する。これにより、将来的な逸脱のリスクに加えて、運転者は自車両がどのような角度で逸脱しようとしているかという逸脱の状況を、アクセルペダル反力と操舵反力の割合から感覚的に把握することができる。例えば、図19に示すように前後方向操作反力/左右方向操作反力の配分を設定し、それぞれの反力の割合を決定すると、逸脱リスク度RPoutが小さい段階ではアクセルペダル反力に対して大きな操舵反力が発生し、逸脱を回避する方向への運転操作を支援することができる。また、逸脱リスク度RPoutが大きくなるとアクセルペダル反力の割合が大きくなり、将来的な逸脱のリスクをアクセルペダル反力として運転者に認識させることができる。一方、図20に示すように左右方向操作反力/前後方向操作反力の配分を決定し、それぞれの反力の割合を決定すると、逸脱リスク度RPoutが小さいときは操舵反力に対して大きなアクセルペダル反力が発生し、逸脱のリスクがあることを運転者に警告することができる。また、逸脱リスク度RPoutが大きくなると操舵反力の割合が大きくなり、逸脱を回避する方向への操舵操作を促すことができる。
(2)車線境界線への進入角として、車線境界線に対する自車両のヨー角Φ、すなわち自車両の前後方向中心線と車線境界線とのなす角を検出する。これにより、運転者は逸脱の状況として、車線境界線に対する車両姿勢を感覚的に把握することができる。また、ヨー角Φが変化するとアクセルペダル反力と操舵反力の割合が変化するので、自車両の姿勢の変化を直感的に認識することができる。
(3)車線境界線への進入角として、自車線からの逸脱の防止に必要な目標ヨーモーメントMsを算出することもできる。逸脱回避のための目標ヨーモーメントMsが大きいときは車線境界線に対する自車両のヨー角Φも大きく、運転者は車線境界線に対する車両姿勢を感覚的に把握することができる。また、左右輪の制動力差を発生させて逸脱防止制御を行っている場合に、逸脱防止制御によってどの程度の目標ヨーモーメントMsを発生させているかを、運転者はアクセルペダル反力と操舵反力の割合から直感的に感じることができる。
つぎに、本発明の第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。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10および図11に示した第2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。
図8(a)(b)または図9(a)(b)を用いてアクセルペダル反力指令値FAおよび操舵反力指令値FSを算出し、かつ車線変更後に異なるリミット値によって変化量リミッタを施すことにより、2つの反力制御の終了タイミングが重なる場合は、ステップS590における補正処理を行う。
(1)車両用運転操作補助装置は、自車両が隣接車線に車線変更したかを検出し、隣接車線への車線変更を検出すると、前後方向操作反力と左右方向操作反力を、それぞれ逸脱リスク度RPoutに基づく反力制御を行わない値(通常値)まで徐々に変化(復帰)させる。具体的には、車線変更が検出されると、アクセルペダル反力指令値FAと操舵反力指令値FSにそれぞれ変化量リミッタを施す。図6(d)に示すように車線変更をした直後は逸脱リスク度RPoutが非常に大きくなっているが、アクセルペダル反力と操舵反力を徐々に通常値まで復帰させることにより、反力制御終了時に運転者に与える違和感を軽減することができる。また、アクセルペダル反力および操舵反力の急減に伴って車両挙動が不所望に変化することを防止できる。
(2)車線変更後に、アクセルペダル反力制御が終了するタイミングと操舵反力制御が終了するタイミングが重ならないように、アクセルペダル反力の変化量と操舵反力の変化量をそれぞれ調整する。具体的には、車線変更後に、アクセルペダル反力指令値FAに対する変化量リミッタのリミット値と、操舵反力指令値FSに対する変化量リミッタのリミット値をそれぞれ適切に設定する。これにより、アクセルペダル反力制御と操舵反力制御が同時に終了して運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
(3)車線変更後に、操舵反力制御をアクセルペダル反力制御よりも先に終了するように、アクセルペダル反力指令値FAに対する変化量リミッタのリミット値と、操舵反力指令値FSに対する変化量リミッタのリミット値をそれぞれ適切に設定する。これにより、逸脱回避の操舵操作を促していた操舵反力制御が早いタイミングで終了するので、運転者の意図による操舵操作を妨げることなく反力制御を終了させることができる。
20:車速センサ
30:操舵角センサ
31:加速度センサ
32:ヨーレイトセンサ
50,50A:コントローラ
60:アクセルペダル反力制御装置
70:操舵反力制御装置
90:各輪液圧制御装置
91〜94:前後左右輪ブレーキ装置
96:マスタシリンダ液圧センサ
Claims (9)
- 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による検出結果に基づいて、自車線に対する自車両の逸脱度を算出する逸脱度算出手段と、
前記逸脱度算出手段によって算出される前記逸脱度に基づいて、前記自車両の前後方向の運転操作に関わる運転操作装置に発生する操作反力(以降、前後方向操作反力とする)を制御する前後方向反力制御手段と、
前記逸脱度算出手段によって算出される前記逸脱度に基づいて、前記自車両の左右方向の運転操作に関わる運転操作装置に発生する操作反力(以降、左右方向操作反力とする)を制御する左右方向反力制御手段と、
前記逸脱度に対する前記前後方向操作反力の増加率、および前記逸脱度に対する前記左右方向操作反力の増加率を調整する操作反力調整手段とを備え、
前記操作反力調整手段は、前記逸脱度について低逸脱度領域と高逸脱度領域とを設け、前記低逸脱度領域では前記前後方向操作反力の増加率を前記左右方向操作反力の増加率よりも大きく設定し、前記高逸脱度領域では前記左右方向操作反力の増加率を前記前後方向操作反力の増加率よりも大きく設定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 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による検出結果に基づいて、自車線に対する自車両の逸脱度を算出する逸脱度算出手段と、
前記逸脱度算出手段によって算出される前記逸脱度に基づいて、前記自車両の前後方向の運転操作に関わる運転操作装置に発生する操作反力(以降、前後方向操作反力とする)を制御する前後方向反力制御手段と、
前記逸脱度算出手段によって算出される前記逸脱度に基づいて、前記自車両の左右方向の運転操作に関わる運転操作装置に発生する操作反力(以降、左右方向操作反力とする)を制御する左右方向反力制御手段と、
前記逸脱度に対する前記前後方向操作反力の増加率、および前記逸脱度に対する前記左右方向操作反力の増加率を調整する操作反力調整手段とを備え、
前記操作反力調整手段は、前記逸脱度について低逸脱度領域と高逸脱度領域とを設け、前記低逸脱度領域では前記左右方向操作反力の増加率を前記前後方向操作反力の増加率よりも大きく設定し、前記高逸脱度領域では前記前後方向操作反力の増加率を前記左右方向操作反力の増加率よりも大きく設定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2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記逸脱度算出手段は、前記走行環境検出手段によって検出される前記車両周囲の走行環境に基づいて、前記自車両が将来的に前記自車線から逸脱するリスクを、前記逸脱度として算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または請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記逸脱度算出手段は、前記走行環境検出手段によって検出される前記車両周囲の走行環境に基づいて、前記自車両が前記自車線から逸脱するまでの時間(以降、逸脱予測時間と呼ぶ)を予測し、前記逸脱予測時間を用いて前記逸脱度を算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4のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記自車線からの前記自車両の逸脱を回避する方向に、左右輪の制動力差によってヨーモーメントを発生させるヨーモーメント制御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1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記自車両が隣接車線に車線変更したことを検出する車線変更検出手段と、
前記車線変更検出手段によって前記隣接車線への車線変更が検出されると、前記前後方向操作反力と前記左右方向操作反力を、それぞれ前記逸脱度に基づく反力制御を行わない値まで徐々に変化させる車線変更時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6に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記車線変更時反力制御手段は、前記車線変更が検出された後、前記前後方向操作反力の制御を終了するタイミングと、前記左右方向操作反力の制御を終了するタイミングが重ならないように、前記前後方向操作反力の変化量と前記左右方向操作反力の変化量をそれぞれ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7に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記車線変更時反力制御手段は、前記車線変更が検出された後、前記左右方向操作反力の制御を前記前後方操作反力の制御よりも先に終了させ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8のいずれか1項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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