JP4622465B2 - 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

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、自車両周囲の走行状況に基づいてアクセルペダル反力を制御するとともに、検出された運転者の運転行動意図に基づいて、アクセルペダル反力を調整している（例えば特許文献１参照）。この装置は、運転者の車線変更意図が検出されると、アクセルペダル反力を小さくする。

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２００４−１７９３０号公報

上述した従来の装置は車線変更意図が検出されるとアクセルペダル反力を低減するので、先行車の追い越し時に運転者の意図に応じたスムーズな加速を実現できる。しかしながら、自車両の車線内横方向位置に関わらずアクセルペダル反力を低減しているので、車線変更意図が検出されたときの車線内横方向位置によってはアクセルペダル反力が低下する前に自車両が車線変更を行ってしまうという可能性がある。上述したような運転者の運転操作を補助する装置においては、運転行動意図の推定結果とその際の状況に応じたアクセルペダルの調整を行うことが望まれている。

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状況認識手段と、状況認識手段の検出結果に基づいて自車両もしくは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で算出されたリスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、アクセルペダル反力算出手段で算出されたアクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダルに操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生手段と、運転者の運転行動意図を検出する運転行動意図推定手段と、運転行動意図推定手段の推定結果に基づいて、アクセルペダルに発生する操作反力を補正する第1のアクセルペダル反力補正手段と、運転行動意図推定手段で所定の運転行動意図が推定されたときの、自車両と自車線の車線端との接近度合を算出する接近度合算出手段と、接近度合算出手段で算出される自車両の車線端に対する接近度合に基づいて、第１のアクセルペダル反力補正手段で補正する操作反力を再度補正する第２のアクセルペダル反力補正手段とを備える。
本発明による車両は、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状況認識手段と、状況認識手段の検出結果に基づいて自車両もしくは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で算出されたリスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、アクセルペダル反力算出手段で算出されたアクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダルに操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生手段とを有する車両用運転操作補助装置を備える車両において、運転者の運転行動意図を検出する運転行動意図推定手段と、運転行動意図推定手段の推定結果に基づいて、アクセルペダルに発生する操作反力を補正する第1のアクセルペダル反力補正手段と、運転行動意図推定手段で所定の運転行動意図が推定されたときの、自車両と自車線の車線端との接近度合を算出する接近度合算出手段と、接近度合算出手段で算出される自車両の車線端に対する接近度合に基づいて、第１のアクセルペダル反力補正手段で補正する操作反力を再度補正する第２のアクセルペダル反力補正手段とを備える。
本発明による車両用運転操作補助装置の制御方法は、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出し、車両状態および走行環境の検出結果に基づいて自車両もしくは自車両周囲のリスクポテンシャルを算出し、リスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル反力指令値を算出し、アクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダルに操作反力を発生させる車両用運転操作補助装置の制御方法において、運転者の運転行動意図を検出し、運転行動意図の推定結果に基づいて、アクセルペダルに発生する操作反力を補正し、所定の運転行動意図が推定されたときの自車両と自車線の車線端との接近度合を算出し、自車両の車線端に対する接近度合に基づいて、補正した操作反力を再度補正する。

本発明によれば、所定の運転行動意図が推定されたときの自車両と自車線との接近度合に基づいて操作反力を再度補正するので、自車両がどれだけ車線端に接近しているかに基づいて、所定の運転行動意図に応じた適切なアクセルペダル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、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。

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て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、先行車の後端）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、先行車までの車間距離と相対速度を検出する。検出した車間距離及び相対速度はコントローラ５０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前方物体が検出される。

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５０に出力する。

前方カメラ３０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する。前方カメラ３０からの画像信号は画像処理装置４０で画像処理を施され、コントローラ５０へと出力される。前方カメラ３０による検知領域は車両の前後方向中心線に対して水平方向に±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。

運転行動計測部１１０は、隣接車線への車線変更や先行車両の追い越し等の運転者の運転行動意図を検出するために、例えば不図示のウィンカーの操作状態を検出する。検出結果はコントローラ５０へ出力される。

図３に示すように、アクセルペダル９０には、リンク機構を介してサーボモータ８０およびアクセルペダルストロークセンサ６０が接続されている。アクセルペダルストロークセンサ６０は、リンク機構を介してサーボモータ８０の回転角に変換されたアクセルペダル９０のストローク量（操作量）Ｓを検出する。

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る。コントローラ５０は、例えばＣＰＵのソフトウェア形態により、リスクポテンシャル計算部１１１，アクセルペダル反力指令値計算部１１２，アクセルペダル反力指令値補正部１１３、運転意図検出部１１４、車線端接近度合計測部１１５、およびアクセルペダル反力指令値再補正部１１６を構成する。

リスクポテンシャル計算部１１１は、レーザレーダ１０および車速センサ２０から入力される自車速、車間距離および先行車両との相対車速と、画像処理装置４０から入力される車両周辺の画像情報とから、自車両周囲の障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。アクセルペダル反力指令値計算部１１２は、リスクポテンシャル計算部１１１で算出されたリスクポテンシャルＲＰに基づいて、アクセルペダル９０に発生させるアクセルペダル反力の指令値ＦＡを算出する。

運転意図検出部１１４は、運転行動計測部１１０で計測されたウィンカー操作のオン／オフ信号に基づいて運転者の運転意図を推定する。具体的には、ウィンカーがオン操作されると運転者に車線変更や追い越し等を行う意図があると判断する。

アクセルペダル反力指令値補正部１１３は、アクセルペダル反力指令値計算部１１２で算出されたアクセルペダル反力指令値ＦＡを、運転意図検出部１１４で推定された運転者の運転意図に応じて補正する。車線端接近度合計測部１１５は、自車両と自車線との総体関係、すなわち自車両が自車線の車線端（レーンマーカ）にどれほど接近しているかを表す車線端接近度合を算出する。

アクセルペダル反力指令値再補正部１１６は、アクセルペダル反力指令値補正部１１３で補正したアクセルペダル反力指令値ＦＡを、車線端接近度合計測部１１５で算出した車線端接近度合に基づいてさらに補正する。ここで補正されたアクセルペダル反力指令値ＦＡは、アクセルペダル反力制御装置７０へ出力される。

アクセルペダル反力制御装置７０は、コントローラ５０からの指令値に応じてアクセルペダル操作反力を制御する。サーボモータ８０は、アクセルペダル反力制御装置７０からの指令に応じてトルクと回転角とを制御し、運転者がアクセルペダル９０を操作する際に発生する操作反力を任意に制御する。なお、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は、例えば、操作量Ｓが大きくなるほどアクセルペダル反力がリニアに大きくなるよう設定されている。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９０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。

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。
コントローラ５０は、レーザレーダ１０、車速センサ２０および前方カメラ３０で検出された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、自車両のリスクポテンシャルＲＰを算出する。そして、リスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル９０に発生する操作反力を制御する。リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほどアクセルペダル操作反力を大きくして運転者の注意を喚起する。

運転者の車線変更意図が検出されると、スムーズな加速動作を実現するために、アクセルペダル操作反力が小さくなるように補正する。これにより、とくに、先行車に追従してから加速して先行車を追い越すような場合に、アクセルペダル９０が踏み込みやすくなり速やかに加速することができる。ただし、自車両が車線端付近を走行しているときに車線変更意図が検出されると、アクセルペダル操作反力が充分に低下する前に自車両が車線端に到達し、車線変更を完了してしまう可能性がある。

そこで、第１の実施の形態においては、車線変更意図が検出されたときに自車両が自車線の車線端にどれほど接近しているかを算出する。そして、自車両が車線端付近を走行している場合は、車線変更意図に応じて行うアクセルペダル反力補正（ペダル反力解除）がより速く行われるように再度補正を行い、車線端に到達する前にアクセルペダル操作反力を充分に低下させるようにする。本実施の形態では、車線変更意図の検出に伴ってアクセルペダル反力を通常のペダル反力特性まで低下させる補正を、アクセルペダル反力解除と呼ぶ。

以下に、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、図４を用いて詳細に説明する。図４は、コントローラ５０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。

ステップＳ１０１で、レーザレーダ１０、車速センサ２０および前方カメラ３０によって検出される自車両周囲の走行環境を認識する。具体的には、自車両と先行車との車間距離Ｄ、先行車速Ｖ２および自車速Ｖ１を読み込む。ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込んだ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を算出する。まず先行車に対する余裕時間ＴＴＣ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Ｖ１、先行車速Ｖ２および相対車速Ｖｒ（Ｖｒ＝Ｖ１−Ｖ２）が一定の場合に、何秒後に車間距離Ｄがゼロとなり自車と先行車両とが接触するかを示す値である。余裕時間ＴＴＣは、以下の（式１）により求められる。
ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ ・・・（式１）

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。例えば先行車への接近時には、余裕時間ＴＴＣが４秒以下となる前に、ほとんどの運転者が減速行動を開始することが知られている。

そして、算出した余裕時間ＴＴＣから先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。以下の（式２）で示すように、余裕時間ＴＴＣの逆数を先行車に対するリスクポテンシャルＲＰとして算出する。
ＲＰ＝１／ＴＴＣ ・・・（式２）

ステップ１０３では、アクセルペダルストロークセンサ６０によって検出されるアクセルペダル９０の操作量Ｓを読み込む。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいて、アクセルペダル反力指令値ＦＡを算出する。まず、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力増加量ΔＦを算出する。

図５に、先行車に対するリスクポテンシャルＲＰと反力増加量ΔＦとの関係を示す。図５に示すように、リスクポテンシャルＲＰが最小値ＲＰmin以下の場合は、反力増加量ΔＦを０とする。これは、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰが非常に小さいときにアクセルペダル反力ＦＡを増加することによって、運転者に煩わしさを与えてしまうことを避けるためである。最小値ＲＰminは、予め適切な値を設定しておく。

リスクポテンシャルＲＰが最小値ＲＰminを超える領域では、リスクポテンシャルＲＰに応じて反力増加量ΔＦが指数関数的に増加するように設定する。反力増加量ΔＦは、以下の（式３）で表される。
ΔＦ＝α・ＲＰ^ｎ ・・・（式３）
ここで、定数α、ｎはそれぞれ車種等によって異なり、ドライブシミュレータや実地試験によって取得される結果に基づいて、リスクポテンシャルＲＰを効果的に反力増加量ΔＦに変換できるように予め適切に設定しておく。

さらに、（式３）に従って算出した反力増加量ΔＦを、アクセルペダル操作量Ｓに応じた通常の反力特性に加算することにより、アクセルペダル反力指令値ＦＡを算出する。

ステップＳ１０５では、運転行動計測部１１０で検出される運転行動データを読み込む。具体的には、ウィンカーの操作状態を表すオン／オフ信号を読み込む。ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で読み込んだ運転行動データに基づいて運転者の運転行動意図を推定する。具体的には、ウィンカーの操作状態がオフからオンに変化した、すなわちウィンカーがオン操作されると、運転行動意図が車線変更であると推定する。

ステップＳ１０７では、運転者の車線変更意図が検出されたか否かを判定する。運転行動意図が車線変更であると推定された場合は、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、ステップＳ１０４で算出したアクセルペダル反力指令値ＦＡを補正する。具体的には、車線変更意図が推定されたときにアクセルペダル反力指令値ＦＡを一時遅れフィルタを用いて減少させる。アクセルペダル反力指令値ＦＡの補正値ＦＡｃは、予め設定された時定数Ｔｓｆと係数ａとを用いて以下の（式４）から算出される。
ＦＡｃ＝ｇｆ（ＦＡ）
＝ｋ×１／（１＋ａ×Ｔｓｆ）×ＦＡ ・・・（式４）
ここで、ｋは定数である。

つづくステップＳ１０９では、自車両の車線端接近度合を表す指標値Ｄｘを算出する。ここでは、車線変更意図が検出されたときの自車両の車線端（レーンマーカ）までの横方向距離ｘを、指標値Ｄｘとして算出する。自車両の横方向距離ｘは、自車両中心から車線変更方向と同方向の車線端までの距離である。自車両が車線変更方向の車線端に接近するほど横方向距離ｘ、すなわち指標値Ｄｘが小さくなり、車線変更方向の車線端から離れるほど指標値Ｄｘが大きくなる。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で算出した指標値Ｄｘが所定値Ｄｘｏ以下であるか否かを判定する。Ｄｘ≦Ｄｘｏで接近度合が大きい場合は、ステップＳ１１１へ進み、ステップＳ１０８で算出したアクセルペダル反力補正値ＦＡｃを車線端接近度合の指標値Ｄｘに応じて再度補正する。まず、指標値Ｄｘに応じて、アクセルペダル反力指令値ＦＡを補正する際に用いる時定数Ｔｓｆにかかる係数Ｋｆｄｘを設定する。

Ｄｘ≦Ｄｘｏの場合は自車両が車線変更方向の車線端に接近しているので、アクセルペダル反力の解除を速やかに行うようにする。そこで、図６に示すように指標値Ｄｘが小さくなるほど、すなわち車線端への接近度合が大きくなるほどアクセルペダル反力補正の時定数Ｔｓｆにかかる係数Ｋｆｄｘを小さくして、アクセルペダル反力補正の時定数項（Ｋｆｄｘ×ａ×Ｔｓｆ）を小さくする。

そして、以下の（式５）に示すように車線端接近度合に応じた係数Ｋｆｄｘを用いてアクセルペダル反力指令値ＦＡを再度補正し、再補正値ＦＡｃｃを算出する。
ＦＡｃｃ＝ｇｆ２（ＦＡｃ）
＝ｋ×１／（１＋Ｋｆｄｘ×ａ×Ｔｓｆ）×ＦＡ ・・・（式５）

ステップＳ１１０が否定判定されるとステップＳ１１２へ進む。Ｄｘ＞Ｄｘｏの場合は自車両が車線端付近を走行している状況ではないので、アクセルペダル反力の解除を速くする必要がない。そこで、車線端接近度合の指標値Ｄｘに応じた再補正は行わずに、ステップＳ１０８で算出したアクセルペダル反力の補正値ＦＡｃを再補正値ＦＡｃｃとして設定する。

なお、ステップＳ１０７が否定判定され、運転者の運転行動意図が車線変更意図でない場合は、ステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３では、ステップＳ１０４で算出したアクセルペダル反力指令値ＦＡをそのまま再補正値ＦＡｃｃとして用いる。

ステップＳ１１４では、ステップＳ１１１，Ｓ１１２、またはＳ１１３で算出されたアクセルペダル反力再補正値ＦＡｃｃを、アクセルペダル反力制御装置７０へ出力する。アクセルペダル反力制御装置７０は、コントローラ５０から入力された指令に従ってサーボモータ８０を制御する。これにより、今回の処理を終了する。

図７（ａ）〜（ｃ）を用いて、第１の実施の形態の作用を説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は自車両が先行車を追い越す場合のアクセルペダル反力指令値Ｆの時間変化を示している。ここでは、上述したアクセルペダル反力の指令値ＦＡ、補正値ＦＡｃ、および再補正値ＦＡｃｃをまとめてＦで表す。図７（ａ）〜（ｃ）に示すように運転者の車線変更意図が検出される時間ｔ＝Ｔｉまで、アクセルペダル反力指令値ＦＡは走行環境に応じて連続的に変化する。

図７（ａ）に示すように車線変更意図が検出された時点Ｔｉでの車線端接近度合の指標値Ｄｘが所定値Ｄｘｏよりも大きい場合は、上述した（式４）に従って車線変更意図が検出されてからアクセルペダル反力指令値Ｆが徐々に低下する。この場合のアクセルペダル反力指令値Ｆは補正値ＦＡｃに相当する。これにより、自車両が車線変更方向の車線端に到達する時点Ｔｃよりも前に、アクセルペダル反力が解除されて通常の反力特性まで低下する。

図７（ｂ）に示すように、車線変更意図が検出された時点Ｔｉでの指標値Ｄｘ＝Ｄｘ１が所定値Ｄｘｏ以下の場合、反力補正値ＦＡｃは破線で示すように変化し、アクセルペダル反力が解除される前に自車両が車線端に到達してしまう。そこで、上述した（式５）に従ってアクセルペダル反力指令値Ｆを再度補正し、アクセルペダル反力を速く解除する。これにより、反力再補正値ＦＡｃｃは実線で示すように速やかに低下し、自車両が車線端に到達する時点Ｔｃよりも前にアクセルペダル反力が解除される。

図７（ｃ）に示すように、車線変更意図が検出された時点Ｔｉでの指標値Ｄｘ＝Ｄｘ２が図７（ｂ）に示す指標値Ｄｘ１よりもさらに小さく、車線端により接近している場合、アクセルペダル反力の解除を一層速く行うようにする。これにより、反力再補正値ＦＡｃｃは実線で示すように一層速やかに低下し、自車両が車線端に到達する時点Ｔｃよりも前にアクセルペダル反力が解除される。

以上では、車線端への接近度合を表す指標値Ｄｘとして自車両の車線端までの横方向距離ｘを算出した。ただし、横方向距離ｘ以外のパラメータを指標値Ｄｘとして算出することも可能である。例えば、自車両が車線変更方向の車線端に到達するまでの到達時間を算出することができる。

車線端までの到達時間としては、例えば自車両が前方の車線端（レーンマーカ）に到達し自車線から逸脱するまでの予測時間（逸脱予測時間）ＴＬＣを算出する。そこで、まず図８に示すように自車両の前方端部から自車両前方のレーンマーカまでの距離（前方レーン逸脱距離）ＤＬＣを算出する。コントローラ５０は、自車両が走行する道路の曲率を周知の手法により算出し、前方カメラ３０による撮像画像と自車両前方の道路曲率とに基づいて前方レーン逸脱距離ＤＬＣを算出する。自車線が直線路の場合、前方レーン逸脱距離ＤＬＣは無限大となる。

さらに、算出した前方レーン逸脱距離ＤＬＣを自車速Ｖ１で割ることにより、自車両が前方のレーンマーカに到達し自車線から逸脱するまでの予測時間（逸脱予測時間）ＴＬＣを算出する。逸脱予測時間ＴＬＣは、以下の（式６）で表される。
ＴＬＣ＝ＤＬＣ／Ｖ１ ・・・（式６）

また、車線端までの到達時間として、自車両の車線端までの横方向距離ｘを、自車両の横方向移動速度ｘｖで除した値ｘ/ｘｖを算出することもできる。

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）車両用運転操作補助装置１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もしくは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に基づいてアクセルペダル９０に発生させる操作反力の反力指令値ＦＡを算出する。さらに、推定される運転者の運転行動意図に基づいてアクセルペダル９０に発生する操作反力を補正する。コントローラ５０は、所定の運転行動意図が推定されたときの自車両と自車線の車線端との接近度合いを算出し、算出した接近度合に基づいてアクセルペダル操作反力を再補正する。これにより、運転者の所定の運転行動意図が検出されたときにどれだけ車線端に接近しているかに基づいて、適切なアクセルペダル操作反力を発生させることができる。具体的には、運転者の車線変更意図が推定された際に操作反力の補正および再補正を行うので、車線変更を行う際のアクセルペダル９０の操作性を考慮した適切な反力制御を行うことができる。
（２）コントローラ５０は、リスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力指令値ＦＡを補正することにより、アクセルペダル９０に発生する操作反力を補正する。これにより、アクセルペダル操作反力を直接的に補正して走行状況にあった反力制御を行うことができる。
（３）コントローラ５０は、車線端までの横方向距離ｘ等の指標値Ｄｘが所定値Ｄｘｏ以下の場合、すなわち自車両の車線端に対する接近度合いが所定値よりも大きい場合に、車線変更意図に応じたアクセルペダル反力解除を一層速やかに行うように操作反力を再補正する。具体的には、車線変更意図の推定に伴って低下するよう補正したアクセルペダル反力の補正値ＦＡｃを、さらに小さくするように再補正する。これにより、自車両が車線変更方向の車線端に接近している場合にアクセルペダル反力をより一層速やかに解除することができ、車線変更時のスムーズな加速操作を実現することができる。
（４）図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、指標値Ｄｘが小さく車線端への接近度合が大きい場合は、接近度合が小さい場合に比べて、補正されたアクセルペダル反力補正値ＦＡｃが小さくなるように再補正する。これにより、車線端への接近度合いが大きい場合にアクセルペダル反力を速やかに低下させ、車線変更時のスムーズな加速操作を実現することができる。
（５）コントローラ５０は、車線端までの自車両の横方向距離ｘ、すなわち車線内における自車両の横方向位置に基づいて車線端に対する接近度合いを算出する。これにより、自車両が自車線の車線端にどれだけ接近しているかを確実に算出することができる。
（６）自車両の車線端までの到達時間に基づいて接近度合を算出することもできる。これにより、車線変更意図が推定されてからどれだけ後に自車両が車線端に到達するかを把握することができ、車線変更時にスムーズな加速操作を行えるように適切な反力制御を行うことができる。

《第２の実施の形態》
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説明する。図９に、第２の実施の形態における車両用運転操作補助装置２の構成を示すシステム図を示す。図９において、図１および図２に示した第１の実施の形態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。

第２の実施の形態において、コントローラ５０Ａはリスクポテンシャル計算部１１１、リスクポテンシャル補正部１２１、リスクポテンシャル再補正部１２２、運転意図検出部１１４、車線端接近度合計測部１１５、およびアクセルペダル反力指令値計算部１１２を備えている。リスクポテンシャル補正部１２１は、運転意図検出部１１４で推定された運転者の運転行動意図に基づいて自車両のリスクポテンシャルＲＰを補正する。リスクポテンシャル再補正部１２２は、リスクポテンシャル補正部１２１で補正されたリスクポテンシャルＲＰを、自車両の車線端への接近度合に基づいて再度補正する。

以下、図１０を用いて第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置２の動作を説明する。図１０は、コントローラ５０Ａ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。ステップＳ２０１〜Ｓ２０３での処理は、図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０３での処理と同様であるので省略する。

ステップＳ２０４では、運転行動計測部１１０からウィンカーの操作状態を表すオン／オフ信号を読み込む。ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で読み込んだ運転行動データに基づいて運転者の運転行動意図を推定する。ステップＳ２０６で、ステップＳ２０５で推定された運転行動意図が車線変更であると判定されると、ステップＳ２０７へ進む。

ステップＳ２０７では、ステップＳ２０２で算出したリスクポテンシャルＲＰを補正する。具体的には、車線変更意図が推定されたときのリスクポテンシャルＲＰを一時遅れフィルタを用いて減少させる。リスクポテンシャルＲＰの補正値ＲＰｃは、予め設定された時定数Ｔｓｒと係数ａとを用いて以下の（式７）から算出される。
ＲＰｃ＝ｇｒ（ＲＰ）
＝ｋ×１／（１＋ａ×Ｔｓｒ）×ＲＰ ・・・（式７）
ここで、ｋは定数である。

つづくステップＳ２０８では、自車両の車線端接近度合を表す指標値Ｄｘを算出する。ステップＳ２０９では、ステップＳ２０８で算出した指標値Ｄｘが所定値Ｄｘｏ以下であるか否かを判定する。Ｄｘ≦Ｄｘｏの場合は、ステップＳ２１０へ進み、ステップＳ２０７で算出したリスクポテンシャル補正値ＲＰｃを車線端接近度合の指標値Ｄｘに応じて再度補正する。まず、指標値Ｄｘに応じて、リスクポテンシャルＲＰを補正する際に用いる時定数Ｔｓｒにかかる係数Ｋｒｄｘを設定する。

Ｄｘ≦Ｄｘｏの場合は自車両が車線変更方向の車線端に接近しているので、アクセルペダル反力の解除を速やかに行うようにする。そこで、図１１に示すように指標値Ｄｘが小さくなるほど、すなわち車線端に接近するほどリスクポテンシャル補正の時定数Ｔｓｒにかかる係数Ｋｒｄｘを小さくして、リスクポテンシャル補正の時定数項（Ｋｒｄｘ×ａ×Ｔｓｒ）を小さくする。

そして、以下の（式８）に示すように車線端接近度合に応じた係数Ｋｒｄｘを用いてリスクポテンシャルＲＰを再度補正し、再補正値ＲＰｃｃを算出する。
ＲＰｃｃ＝ｇｆ２（ＲＰｃ）
＝ｋ×１／（１＋Ｋｒｄｘ×ａ×Ｔｓｒ）×ＲＰ ・・・（式８）

ステップＳ２０９が否定判定されるとステップＳ２１１へ進む。Ｄｘ＞Ｄｘｏの場合は自車両が車線端付近を走行している状況ではないので、アクセルペダル反力の解除を速くする必要がない。そこで、車線端接近度合の指標値Ｄｘに応じた再補正は行わずに、ステップＳ２０７で算出したリスクポテンシャル補正値ＲＰｃを再補正値ＲＰｃｃとして設定する。

なお、ステップＳ２０６が否定判定され、運転者の運転行動意図が車線変更意図でない場合は、ステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２では、ステップＳ２０２で算出したリスクポテンシャルＲＰをそのまま再補正値ＲＰｃｃとして用いる。

ステップＳ２１３では、ステップＳ２１０，Ｓ２１１、またはＳ２１２で算出されたリスクポテンシャル再補正値ＲＰｃｃに基づいて、アクセルペダル反力指令値ＦＡを算出する。ここでは、上述した（式３）に従ってアクセルペダル反力指令値ＦＡを算出する。ただし、ＲＰ→ＲＰｃｃとする。ステップＳ２１４では、ステップＳ２１３で算出したアクセルペダル反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置７０へ出力する。これにより、今回の処理を終了する。

このように、以上説明した第２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。
コントローラ５０Ａは、自車両の走行状況に応じたリスクポテンシャルＲＰを補正することにより、アクセルペダル９０に発生する操作反力を補正する。現在の先行車に対して運転者が感じるリスクは車線変更に伴って低下するので、自車両の車線端への接近度合いに応じてリスクポテンシャルＲＰを再補正することにより、運転者が感じるリスクにあったリスクポテンシャルＲＰを算出することができる。リスクポテンシャルＲＰを補正することによっても、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

《第３の実施の形態》
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の実施の形態におけ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。

第３の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態と同様に、車線変更意図が推定された場合にアクセルペダル反力を解除してスムーズな加速を実現するようにする。さらに、自車両が車線端に到達する時点でアクセルペダル反力解除が完了して通常の特性に復帰するように補正を行う。

以下、図１２を用いて第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置３の動作を説明する。図１２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プログラム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。ステップＳ３０１〜Ｓ３０７での処理は、図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０７での処理と同様であるので省略する。

ステップＳ３０８では、自車両の車線端到達時間、例えば逸脱予測時間ＴＬＣを算出する。ステップＳ３０９では、車線変更意図が推定された時点でのアクセルペダル反力指令値ＦＡと車線端到達時間ＴＬＣとを用いて、アクセルペダル反力指令値ＦＡを補正する。ここでは、車線変更意図が検出されてから加速操作がスムーズに行えるようにアクセルペダル反力を補正（解除）し、さらにその際のアクセルペダル反力の低下のさせ方を調整する。

具体的には、車線変更意図が推定された時点でリスクポテンシャルＲＰに基づいて算出されたアクセルペダル反力増加量ΔＦが、自車両が車線端に到達する時点、すなわち車線端到達時間ＴＬＣ経過後に０になるようにアクセルペダル反力増加量ΔＦの変化率ΔＦＡを設定する。変化率ΔＦＡは、以下の（式９）で現すように、車線変更意図が推定された時点でのアクセルペダル反力増加量ΔＦを車線端到達時間ＴＬＣで除することによって算出できる。
ΔＦＡ＝ΔＦ/ＴＬＣ ・・・（式９）

このように車線端到達時間ＴＬＣに応じて算出した変化率ΔＦＡで反力増加量ΔＦが低下するように、アクセルペダル反力指令値ＦＡを補正する。ここで設定されるアクセルペダル反力指令値ＦＡを、再補正値ＦＡｃｃと呼ぶこととする。

なお、ステップＳ３０７が否定判定され、運転者の運転行動意図が車線変更意図でない場合は、ステップＳ３１０へ進む。ステップＳ３１０では、ステップＳ３０４で算出したアクセルペダル反力指令値ＦＡをそのまま再補正値ＦＡｃｃとして用いる。

ステップＳ３１１では、ステップＳ３０９またはＳ３１０で算出されたアクセルペダル反力再補正値ＦＡｃｃを、アクセルペダル反力制御装置７０へ出力する。アクセルペダル反力制御装置７０は、コントローラ５０から入力された指令に従ってサーボモータ８０を制御する。これにより、今回の処理を終了する。

図１３を用いて、第３の実施の形態による作用を説明する。図１３は自車両が車線変更を行う場合のアクセルペダル反力指令値Ｆの時間変化を示している。ここでは、上述したアクセルペダル反力の指令値ＦＡ、および再補正値ＦＡｃｃをまとめてＦで表す。図１３に示すように運転者の車線変更意図が検出される時間ｔ＝Ｔ１、Ｔ２まで、アクセルペダル反力指令値ＦＡは走行環境に応じて連続的に変化する。

時間Ｔ１で車線変更意図が検出された場合、その時点でのアクセルペダル反力指令値ＦＡ１は車線端到達時間ＴＬＣ１経過後の車線端到達タイミングＴｃで通常の反力特性に復帰する。時間Ｔ２で車線変更意図が検出された場合は、その時点でのアクセルペダル反力指令値ＦＡ２は車線端到達時間ＴＬＣ２経過後の車線端到達タイミングＴｃで通常の反力特性に復帰する。このように、車線変更意図検出時点でのアクセルペダル反力指令値ＦＡおよび車線端到達時間ＴＬＣがそれぞれ異なる場合でも、自車両が車線端に到達する時点でアクセルペダル反力解除が完了する。これにより、車線変更時のスムーズな加速操作を実現するとともに、車線変更後に運転者は通常の反力特性に応じたアクセルペダル反力を感じながら自然な運転操作を行うことができる。

このように、以上説明した第３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、自車両の車線端までの到達時間と車線変更意図が推定された時点で算出されたアクセルペダル反力指令値ＦＡとに基づいて、アクセルペダル反力を再補正する。これにより、車線変更時に自車両が車線端に到達するまでの時間に基づいて適切なアクセルペダル反力制御を行うことができる。
（２）コントローラ５０は、自車両が車線端に到達する時点でアクセルペダル反力指令値ＦＡ、具体的には反力増加量ΔＦが実質的に０になっているようにアクセルペダル反力を補正する。すなわち、車線変更時に自車両が車線端に到達する時点でアクセルペダル反力解除が完了しているように補正を行う。これにより、車線変更時および車線変更時のスムーズなアクセルペダル操作を実現することが可能となる。

以上説明した第３の実施の形態では、自車両が車線端に到達する時点でアクセルペダル反力増加量ΔＦが０になるようにアクセルペダル反力再補正値ＦＡｃｃを算出した。ただし、これには限定されずアクセルペダル反力増加量ΔＦが０になるようにリスクポテンシャルＲＰに補正を加えることもできる。

上述した第１〜第３の実施の形態においては、ウィンカ操作に基づいて運転者の車線変更意図を推定した。ただし、運転者の視線方向に基づいて車線変更意図を検出することもできる。運転者の視線方向に基づく運転行動意図の検出は、例えば特開２００２-３３１８５０号公報に開示された手法を用いることができる。

上述した第１および第２の実施の形態では、アクセルペダル反力指令値ＦＡを再補正する際に時定数Ｔｓｆにかかる係数Ｋｆｄｘ、およびリスクポテンシャルＲＰを再補正する際に時定数Ｔｓｒにかかる係数Ｋｒｄｘを、自車両の車線端への接近度合いに基づいて基づいて設定した。ただしこれには限定されず、時定数Ｔｓｒ、Ｔｓｒを車線端への接近度合いに基づいて設定することもできる。

上述した第１から第３の実施の形態においては、自車両と先行車との余裕時間ＴＴＣを用いてリスクポテンシャルＲＰを算出した。ただしこれには限定されず、例えば余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷと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。

上述した第１から第３の実施の形態においては、自車両の車線端への接近度合を表す指標値Ｄｘとして、車線端までの自車両の横方向距離ｘ、車線端までの到達時間ｘ/ｘｖまたはＴＬＣを用いた。ただし、これらには限定されず、車線変更意図が推定された時点での自車両と車線端との相対関係を表す別のパラメータを用いることもできる。

リスクポテンシャルＲＰと反力増加量ΔＦとの関係は図５に示すものには限定されず、リスクポテンシャルＲＰが増加するほど反力増加量ΔＦが増加するように設定することができる。上述した第１の実施の形態においては、反力増加量ΔＦを通常の反力特性に加算したアクセルペダル反力指令値ＦＡを補正した。この場合、例えば通常の反力特性も加味してアクセルペダル反力制御装置７０によりアクセルペダル反力を制御することができる。なお、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力増加量ΔＦを補正し、補正した反力増加量ΔＦを通常の反力特性に加算してアクセルペダル反力指令値ＦＡを算出することもできる。

以上説明した第１から第３の実施の形態において、レーザレーダ１０，車速センサ２０，および前方カメラ３０は状況認識手段として機能し、リスクポテンシャル計算部１１１はリスクポテンシャル算出手段として機能し、アクセルペダル反力指令値計算部１１２はアクセルペダル反力算出手段として機能し、アクセルペダル反力制御装置７０は、アクセルペダル反力発生手段として機能し、運転意図検出部１１４は運転意図推定手段として機能することができる。また、アクセルペダル反力指令値補正部１１３およびリスクポテンシャル補正部１２１が第１のアクセルペダル反力補正手段として機能し、車線端接近度合計測部１１５が接近度合算出手段として機能し、アクセルペダル反力指令値再補正部１１６およびリスクポテンシャル再補正部１２２は第２のアクセルペダル反力補正手段として機能することができる。ただし、これらには限定されず、状況認識手段として別方式のミリ波レーダ等を用いることもできる。また、操作反力発生手段として操舵反力を発生させる操舵反力制御装置を用いることも可能である。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。

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。 第１の実施の形態による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図。 第１の実施の形態による車両用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。 リスクポテンシャルと反力増加量との関係を示す図。 自車両の車線端接近度合の指標値とアクセルペダル反力補正の時定数の係数との関係を示す図。 (ａ)〜（ｃ）第１の実施の形態の作用を説明する図。 自車両の車線逸脱予測時間の算出方法を説明する図。 第２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。 第２の実施の形態による車両用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。 自車両の車線端接近度合の指標値とリスクポテンシャル補正の時定数の係数との関係を示す図。 第３の実施の形態による車両用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。 第３の実施の形態の作用を説明する図。

符号の説明

１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
３０：前方カメラ
５０，５０Ａ：コントローラ
７０：アクセルペダル反力制御装置
１１０：運転行動計測部

Claims (12)

1. 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状況認識手段と、
   前記状況認識手段の検出結果に基づいて自車両もしくは前記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で算出された前記リスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
   前記アクセルペダル反力算出手段で算出された前記アクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダルに操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生手段と、
   運転者の運転行動意図を検出する運転行動意図推定手段と、
   前記運転行動意図推定手段の推定結果に基づいて、前記アクセルペダルに発生する前記操作反力を補正する第1のアクセルペダル反力補正手段と、
   前記運転行動意図推定手段で所定の運転行動意図が推定されたときの、前記自車両と自車線の車線端との接近度合を算出する接近度合算出手段と、
   前記接近度合算出手段で算出される前記自車両の前記車線端に対する前記接近度合に基づいて、前記第１のアクセルペダル反力補正手段で補正する前記操作反力を再度補正する第２のアクセルペダル反力補正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。
2. 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記第１のアクセルペダル反力補正手段と前記第２のアクセルペダル反力補正手段は、前記アクセルペダル反力指令値を補正することにより、前記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１に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記第１のアクセルペダル反力補正手段と前記第２のアクセルペダル反力補正手段は、前記リスクポテンシャルを補正することにより、前記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。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記接近度合算出手段で算出された前記自車両の前記車線端に対する前記接近度合が所定値よりも大きい場合に、前記第２のアクセルペダル反力補正手段は、前記第１のアクセルペダル反力補正手段で補正された前記操作反力を一層小さくするように再補正を行うことを特徴とする車両用運転操作補助装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記第２のアクセルペダル反力補正手段は、前記接近度合算出手段で算出された前記自車両の前記車線端に対する前記接近度合が大きい場合、前記車線端に対する前記接近度合が小さい場合に比べて前記第１のアクセルペダル反力補正手段で補正された前記操作反力が小さくなるように再補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
6. 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、
   前記接近度合算出手段は、前記自車両の車線内横方向位置に基づいて前記車線端に対する前記接近度合を算出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、
   前記接近度合算出手段は、前記自車両の前記車線端までの到達時間に基づいて前記接近度合を算出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、
   前記接近度合算出手段は、前記自車両の前記車線端までの到達時間に基づいて前記接近度合を算出し、
   前記第２のアクセルペダル反力補正手段は、前記接近度合算出手段で算出される前記車線端までの到達時間と、前記運転行動意図推定手段によって車線変更意図が推定された時点で前記アクセルペダル反力算出手段によって算出される前記アクセルペダル反力指令値とに基づいて、前記操作反力を再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、
   前記運転行動意図推定手段によって車線変更意図が推定された場合に、前記第２のアクセルペダル反力補正手段は、前記アクセルペダル反力指令値が前記自車両が自車線の車線端に到達する時点で実質的に０になっているように、前記操作反力を再補正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１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を備えることを特徴とする車両。
11. 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状況認識手段と、
    前記状況認識手段の検出結果に基づいて自車両もしくは前記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で算出された前記リスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
    前記アクセルペダル反力算出手段で算出された前記アクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダルに操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生手段とを有する車両用運転操作補助装置を備える車両において、
    運転者の運転行動意図を検出する運転行動意図推定手段と、
    前記運転行動意図推定手段の推定結果に基づいて、前記アクセルペダルに発生する前記操作反力を補正する第1のアクセルペダル反力補正手段と、
    前記運転行動意図推定手段で所定の運転行動意図が推定されたときの、前記自車両と自車線の車線端との接近度合を算出する接近度合算出手段と、
    前記接近度合算出手段で算出される前記自車両の前記車線端に対する前記接近度合に基づいて、前記第１のアクセルペダル反力補正手段で補正する前記操作反力を再度補正する第２のアクセルペダル反力補正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付き車両。
12. 自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出し、
    前記車両状態および前記走行環境の検出結果に基づいて自車両もしくは前記自車両周囲のリスクポテンシャルを算出し、
    前記リスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル反力指令値を算出し、
    前記アクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダルに操作反力を発生させる車両用運転操作補助装置の制御方法において、
    運転者の運転行動意図を検出し、
    前記運転行動意図の推定結果に基づいて、前記アクセルペダルに発生する前記操作反力を補正し、
    所定の運転行動意図が推定されたときの、前記自車両と自車線の車線端との接近度合を算出し、
    前記自車両の前記車線端に対する前記接近度合に基づいて、前記補正した前記操作反力を再度補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置の制御方法。

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