JP4725126B2 - 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る車両 - 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、先行車と自車両との車間距離に基づき、アクセルペダルの操作反力を変更している（例えば特許文献１参照）。この装置は、車間距離の減少に伴いアクセルペダルの反力を増加させることによって、運転者の注意を喚起する。

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。
特開平１０−１６６８８９号公報 特開平１０−１６６８９０号公報 特開２０００−５４８６０号公報

このような車両用運転操作補助装置にあっては、自車両の運動状態や走行状況が変化した場合でもアクセルペダルに発生する反力と運転者のリスク感覚とがマッチするような、運転者の感じるリスクに合った反力制御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、自車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、状況認識手段の検出結果に基づいて、自車両周囲の周囲状況リスクポテンシャルを算出する周囲状況リスクポテンシャル算出手段と、横加速度に基づいて横加速度リスクポテンシャルを算出する横加速度リスクポテンシャル算出手段と、自車両が走行する道路の道路曲率の変化を検出する道路曲率変化検出手段と、少なくとも道路曲率変化検出手段の検出結果に基づいて、横加速度リスクポテンシャル算出手段で算出される横加速度リスクポテンシャルを補正するリスクポテンシャル補正手段と、周囲状況リスクポテンシャル算出手段によって算出される周囲状況リスクポテンシャルと、リスクポテンシャル補正手段によって補正された横加速度リスクポテンシャルとに基づいて、制御用のリスクポテンシャルを決定するリスクポテンシャル決定手段と、リスクポテンシャル決定手段によって決定されたリスクポテンシャルに基づいて、車両操作機器に発生する操作反力を制御する操作反力制御手段とを備える。
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状況認識手段と、自車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、状況認識手段の検出結果に基づいて、自車両周囲の周囲状況リスクポテンシャルを算出する周囲状況リスクポテンシャル算出手段と、横加速度に基づいて横加速度リスクポテンシャルを算出する横加速度リスクポテンシャル算出手段と、自車両が走行する道路の道路曲率の変化を検出する道路曲率変化検出手段と、周囲状況リスクポテンシャル算出手段によって算出される周囲状況リスクポテンシャルと、横加速度リスクポテンシャル算出手段によって算出される横加速度リスクポテンシャルと、道路曲率変化検出手段の検出結果に基づいて、車両操作機器に発生する操作反力を制御する操作反力制御手段と、周囲状況リスクポテンシャル算出手段によって算出される周囲状況リスクポテンシャルと、横加速度リスクポテンシャル算出手段によって算出される横加速度リスクポテンシャルとに基づいて、制御用のリスクポテンシャルを決定するリスクポテンシャル決定手段と、リスクポテンシャル決定手段によって決定されたリスクポテンシャルに基づいて操作反力制御手段において制御される操作反力を、少なくとも道路曲率変化検出手段の検出結果に基づいて補正する操作反力補正手段とを備える。

本発明によれば、周囲状況リスクポテンシャルと、横加速度リスクポテンシャルと、自車両が走行する道路の道路曲率の変化とに基づいて車両操作機器に発生する操作反力を制御するので、自車両に発生する横加速度によって変化する運転者のリスク感を操作反力を介して運転者に伝えるとともに、道路曲率を考慮して運転者に違和感を与えることのない操作反力制御を行うことができる。

《第１の実施の形態》
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を搭載する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。

車両状態検出装置３０は、自車両の運動状態として車両横方向の加速度を検出する。第１の実施の形態において、車両状態検出装置３０は例えば横加速度センサである。車両状態検出装置３０は、検出した横加速度をコントローラ５０へ出力する。

曲率半径検出装置４０は、自車両が現在走行する道路の曲率半径を検出する。曲率半径検出装置４０は、例えば自車両周囲の道路形状を検出するためのＣＣＤカメラ等の環境認識カメラを備えている。あるいは、自車両の操舵角や、ナビゲーションシステムから得られる道路形状に基づいて曲率半径を算出することも可能である。

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ており、車両用運転操作補助装置１の全体の制御を行う。コントローラ５０は、自車両周囲の障害物状況に基づいて自車両周囲のリスクポテンシャルを算出する。また、車両状態検出装置３０によって検出される自車両の運動状態による運転者のリスク感と、算出したリスクポテンシャルとがマッチするようにリスクポテンシャルを補正する。さらに、補正したリスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル反力制御を行うために、アクセルペダル反力制御装置６０へ反力指令値を出力する。コントローラ５０によるリスクポテンシャルの算出およびアクセルペダル反力制御については、後述する。

アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０からの指令値に応じてアクセルペダル操作反力を制御する。図３に示すように、アクセルペダル８０には、リンク機構を介してサーボモータ７０およびアクセルペダルストロークセンサ７１が接続されている。サーボモータ７０は、アクセルペダル反力制御装置６０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８０を操作する際に発生する操作反力を任意に制御する。アクセルペダルストロークセンサ７１は、リンク機構を介してサーボモータ７０の回転角に変換されたアクセルペダル８０のストローク量（操作量）Ｓを検出する。

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Ｆｉは、例えば、ストローク量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（図９参照）。通常のアクセルペダル反力特性Ｆｉは、例えばアクセルペダル８０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、本発明の第１の実施の形態における車両用運転操作補助装置１の動作を説明する。まず、その概要を以下に説明する。
コントローラ５０は、自車速および自車両と前方障害物との相対速度等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。そして、算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた操作反力Ｆをアクセルペダル８０に発生させる。ここで、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル反力制御を行うときは、運転者が実際に感じるリスクをアクセルペダル反力Ｆとして運転者に伝達することが望ましい。

走行中に運転者が実際に感じるリスクは、自車両周囲の走行状況によって異なる。例えば、ある時点における自車両と先行車両との相対速度ｖｒおよび車間距離ｄが同じであっても、相対速度ｖｒが０、かつ車間距離ｄが一定で自車両が先行車に追従する場合、すなわち定常状態と、相対速度ｖｒおよび車間距離ｄが変動して自車両が先行車に接近していく場合、すなわち過渡状態とでは、運転者が感じるリスクが異なる。さらに、自車両の運動状態によっても、運転者が感じるリスクは変化する。

そこで、第１の実施の形態においては、自車両周囲の走行状況を定常状態とした場合のリスクと過渡状態とした場合のリスクを別々に定義し、運転者の感覚に合ったリスクポテンシャルを算出する。さらに、自車両の運動状態変化、具体的には自車両の横加速度によって運転者が感じるリスクの変化を推定し、運転者のリスク感の変化に応じてリスクポテンシャルを補正する。具体的には、定常状態のリスクおよび過渡状態のリスクから算出するリスクポテンシャルと、横加速度に応じたリスクポテンシャルとから、セレクトハイにより実際に制御に用いるリスクポテンシャルを算出する。

ただし、自車両の横加速度に応じて一義的にリスクポテンシャルを算出すると、運転者のリスク感と合わなくなる可能性がある。例えば自車両がコーナーから脱出するような状況が考えられる。運転者は、自車両が走行する道路の曲率半径の変化に対応して、ほぼ無意識のうちにハンドル操作を行っている。すなわち、コーナーの出口では曲率半径の増大に伴って横加速度が小さくなるが、ドライバは曲率半径の変化を考慮して積極的に横加速度を小さくするような操作を行っているわけではない。

そこで、第１の実施の形態では、横加速度に応じたリスクポテンシャルを、自車両の走行状況を考慮して算出するようにする。

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Ｓ１１０で、レーザレーダ１０および車速センサ２０から自車両および車両周囲の走行状態を読み込む。図５に、自車両と自車両前方の先行車との走行状態を模式的に示す。自車両の走行状態を示すパラメータは、自車両の車両前後方向の現在位置ｘ１および自車速ｖ１である。先行車の走行状態を示すパラメータは、先行車の車両前後方向の現在位置ｘ２および先行車速ｖ２である。自車両と先行車の車間距離ｄはｄ＝ｘ２−ｘ１、相対速度ｖｒはｖｒ＝ｖ２−ｖ１として表される。

ステップＳ１２０では、運転者のリスク感の変化を推定するために、自車両の運動状態を検出する。ここでは、車両運動状態として横加速度センサ３０によって検出される自車両の横加速度ａｙを読み込む。

ステップＳ１３０では、自車両周囲の走行状況が定常状態である場合のリスクポテンシャル（定常項）ＲＰsteadyと、過渡状態である場合のリスクポテンシャル（過渡項）ＲＰtransientとをそれぞれ算出し、先行車に対するリスクポテンシャルを算出する。以降、定常項ＲＰsteadyと過渡項ＲＰtransientから算出するリスクポテンシャルを、ＲＰoriginalと表す。定常項ＲＰsteadyと過渡項ＲＰtransientとを算出するために、まず、先行車に対する余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとを算出する。

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が一定の場合に、何秒後に車間距離ｄがゼロとなり自車両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。

車間時間ＴＨＷは、自車両が先行車に追従走行している場合に、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響度合、つまり相対車速ｖｒが変化すると仮定したときの影響度合を示す物理量である。車間時間ＴＨＷは、以下の（式２）で表される。
ＴＨＷ＝ｄ／ｖ１ ・・・（式２）

車間時間ＴＨＷは、車間距離ｄを自車速ｖ１で除したものであり、先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間を示す。この車間時間ＴＨＷが大きいほど、周囲の環境変化に対する予測影響度合が小さくなる。つまり、車間時間ＴＨＷが大きい場合には、もしも将来に先行車の車速が変化しても、先行車までの接近度合には大きな影響を与えず、余裕時間ＴＴＣはあまり大きく変化しないことを示す。なお、自車両が先行車に追従し、自車速ｖ１＝先行車速ｖ２である場合は、（式２）において自車速ｖ１の代わりに先行車速ｖ２を用いて車間時間ＴＨＷを算出することもできる。

定常項ＲＰsteadyおよび過渡項ＲＰtransientは、それぞれ（式２）より算出した車間時間ＴＨＷと（式１）より算出した余裕時間ＴＴＣを用いて、以下の（式３）および（式４）のように表される。
ＲＰsteady＝１／ＴＨＷ ・・・（式３）
ＲＰtransient＝１／ＴＴＣ ・・・（式４）

さらに、算出した定常項ＲＰsteadyと過渡項ＲＰtransientとを用いて先行車に対するリスクポテンシャルＲＰoriginalを算出する。
先行車に対するリスクポテンシャルＲＰoriginalは、以下の（式５）を用いて算出することができる。
ＲＰoriginal＝Ａ・ＲＰsteady＋Ｂ・ＲＰtransient ・・・（式５）
ここで、Ａ、Ｂは、定常項ＲＰsteadyおよび過渡項ＲＰtransientにそれぞれ適切な重み付けをするための定数であり、予め適切な値を設定しておく。定数Ａ、Ｂは、例えばＡ＝１，Ｂ＝８（Ａ＜Ｂ）に設定する。

ステップＳ１４０では、曲率半径検出装置４０により自車両が走行する道路の曲率半径Ｒを検出する。曲率半径Ｒが小さいほど急なカーブであり、曲率半径Ｒが大きいほど緩やかなカーブであることを表している。

つづくステップＳ１５０では、車両運動状態による運転者のリスク感に応じたリスクポテンシャルＲＰｖｄを算出する。具体的には、ステップＳ１２０で検出した自車両の横加速度ａｙに基づいてリスクポテンシャルＲＰｖｄを算出する。横加速度ａｙに基づくリスクポテンシャルＲＰｖｄを自車両の走行状況も考慮して算出するために、まず、横加速度ａｙを補正する。以下に、リスクポテンシャルＲＰｖｄの算出に用いる横加速度ａｙの補正方法を説明する。

自車両が一定曲率半径Ｒの道路を自車速ｖ１で定速走行している場合には、横加速度ａｙ、自車速ｖ１および曲率半径Ｒの間には、以下の（式６）が成立する。
ａｙ＝ｖ１^２/Ｒ ・・・（式６）
（式６）に示すように、横加速度ａｙは自車速ｖ１の二乗に比例し、曲率半径Ｒに反比例する。従って、自車速ｖ１が増加した場合には横加速度ａｙも増加し、曲率半径Ｒが増加した場合には横加速度ａｙは減少する。

自車両の横加速度ａｙが大きい場合は運転者が大きなリスクを感じていると推定でき、横加速度ａｙが小さい場合は小さなリスクを感じていると推定できる。しかし、例えば自車両がコーナーから脱出するような走行状況では、一定速度ｖ１で走行すると、曲率半径Ｒの増加に伴って横加速度ａｙが低下する。しかし、自らの減速操作により自車速ｖ１が低下して横加速度ａｙが低下する状況とは異なり、運転者は積極的に横加速度ａｙを小さくするような運転操作を行っているわけではない。したがって、横加速度ａｙの低下に応じて一義的にリスクポテンシャルＲＰｖｄを小さくすると、運転者のリスク感と合わなくなってしまう。

そこで、（式６）に示した関係を考慮して自車両の走行状況にあったリスクポテンシャルＲＰｖｄを算出するために、自車速ｖ１の変化と、曲率半径Ｒの変化との組み合わせに応じて、横加速度ａｙを補正する。図６に、自車速ｖ１の変化と曲率半径Ｒの変化に対する横加速度ａｙの補正方法を示す。

図６に示すように、所定時間内に自車速ｖ１が所定値以上増加する場合、あるいは自車速ｖ１の変化が所定範囲内で一定速とみなせる場合で、かつ、所定時間内に曲率半径Ｒが所定値以上増加する場合には、リスクポテンシャルＲＰｖｄの算出に用いる横加速度ａｙが急に減少しないように制限を加える。具体的には、今回周期で検出された横加速度ａｙを前回値と比較して、前回値に対する横加速度ａｙの減少量が所定値以下となるように制限する。すなわち、所定時間における横加速度ａｙの減少率にリミットをかける。あるいは、一時遅れフィルタ等を介して横加速度ａｙの減少速度が小さくなるように補正することも可能である。

一方、図６に示すように、上述した以外の条件では横加速度ａｙの補正は行わない。したがって、所定時間内に自車速ｖ１が所定値以上減少する場合、もしくは所定時間内に曲率半径Ｒが所定値以上減少、あるいは一定半径とみなせる場合は、横加速度ａｙは自車速ｖ１および曲率半径Ｒに応じて増減する。

なお、図６における自車速ｖ１の所定値は、自車両が加速しているか、減速しているか、あるいは一定速であるかを判断するためのしきい値であり、予め適切な値を設定しておく。同様に、曲率半径Ｒの所定値は、自車両が走行する道路のカーブが急になっているか、緩やかになっているか、あるいは一定半径のカーブであるかを判断するためのしきい値であり、予め適切な値を設定しておく。

つぎに、図６に従って補正した横加速度ａｙを用いてリスクポテンシャルＲＰｖｄを算出する。図７に横加速度ａｙとリスクポテンシャルＲＰｖｄとの関係を示す。
図７に示すように、横加速度ａｙをＡからＥの領域に分割し、それぞれの領域において横加速度ａｙに応じてリスクポテンシャルＲＰｖｄを算出する。まず、例えば自車両が直線道路やゆるやかなカーブを走行しているような通常の運転走行において発生する横加速度の範囲を領域Ａ（０≦ａｙ＜ａｙ１）とする。領域Ａにおいては、横加速度ａｙが増加するほどリスクポテンシャルＲＰｖｄが徐々に増加する。ここで、所定値ａｙ１は例えばａｙ１＝２．０m/s²とする。

領域Ｂ（ａｙ１≦ａｙ＜ａｙ２）においては、横加速度ａｙが増加するほどリスクポテンシャルＲＰｖｄが大きく増加する。領域Ｂにおける横加速度ａｙに対するリスクポテンシャルＲＰｖｄの傾きは、領域Ａよりも大きく設定されている。所定値ａｙ２は、例えばａｙ２＝４．０m/s²と設定する。横加速度ａｙが領域Ｂの範囲にある場合は通常の運転走行に対して過度の横加速度ａｙが発生していると判断し、運転者の注意を喚起して自車速を低下させるように、リスクポテンシャルＲＰｖｄを大きく設定する。

領域Ｃ（ａｙ＞ａｙ２）においては、リスクポテンシャルＲＰｖｄを最大値、例えばＲＰｖｄ＝２に固定する。横加速度ａｙが領域Ｃにある場合は、現在の車両運動状態が車両運動限界に近いと判断する。このような状態では運転者のアクセルペダル操作を妨げるようなアクセルペダル反力の増加を抑制するため、リスクポテンシャルＲＰｖｄを固定値とする。

領域Ｃにあった横加速度ａｙが低下する場合、リスクポテンシャルＲＰｖｄにヒステリシスを持たせるため領域Ｄ（ａｙ１≦ａｙ＜ａｙ２）へ移行する。領域Ｄでは、領域ＣにおいてリスクポテンシャルＲＰｖｄが高く、大きなアクセルペダル反力が発生していた状態から、横加速度ａｙが所定値ａｙ２を下回ることでリスクポテンシャルＲＰｖｄが急激に低下し、アクセルペダル反力が急に軽くなることを防止するために、リスクポテンシャルＲＰｖｄを最大値に保持する。

横加速度ａｙが領域ＤからＥへ低下すると、横加速度ａｙが通常の運転走行時のレベルまで低下したと判断し、横加速度ａｙが小さくなるほどリスクポテンシャルＲＰｖｄを低下させる。
なお、コントローラ５０は、横加速度ａｙが現在どの領域にあるかを判断するために、前回の横加速度ａｙの領域を記憶しておく。

このようにステップＳ１５０で横加速度ａｙに応じたリスクポテンシャルＲＰｖｄを算出した後、ステップ１６０へ進む。ステップＳ１６０では、ステップＳ１３０で算出した先行車に対するリスクポテンシャルＲＰoriginalとステップＳ１５０で算出した横加速度ａｙに応じたリスクポテンシャルＲＰｖｄとからセレクトハイにより、実際の制御で用いるリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャルＲＰは、以下の（式７）で表される。
ＲＰ＝max（ＲＰoriginal、ＲＰｖｄ） ・・・（式７）

ステップＳ１７０では、ステップＳ１６０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増加量ΔＦを算出する。図８に、リスクポテンシャルＲＰとアクセルペダル反力増加量ΔＦとの関係を示す。図８に示すように、アクセルペダル反力増加量ΔＦは、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど増加する。リスクポテンシャルＲＰが最大値ＲＰｍａｘを超えると、反力増加量は最大値ΔＦｍａｘに固定される。

これにより、リスクポテンシャルＲＰが最大値ＲＰｍａｘに達するまでは、アクセルペダル反力により自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを運転者に伝達し、リスクポテンシャルＲＰが最大値ＲＰｍａｘを超えるような状況では、アクセルペダル反力増加量ΔＦの増加を制限して、運転者の意図により追い越し等の運転操作を行うことができるようにする。なお、リスクポテンシャルＲＰの最大値ＲＰｍａｘは、横加速度ａｙが領域ＣまたはＤにあるときのリスクポテンシャルＲＰｖｄ（例えばＲＰｖｄ＝２）と同じ値に設定することが好ましい。これにより、横加速度ａｙが領域ＣまたはＤにあるときは、反力増加量ΔＦを最大値に固定してアクセルペダル反力の変動を抑制することができる。

つづくステップＳ１８０で、ステップＳ１７０で算出した反力増加量ΔＦをアクセルペダル反力制御装置６０に出力する。アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０からの指令に応じて、図９に示すように通常の反力特性Ｆｉに反力増加量ΔＦを加算したアクセルペダル反力Ｆを発生するように、サーボモータ７０を制御する。これにより、今回の処理を終了する。

つぎに、第１の実施の形態の作用を説明する。
自車両がコーナを走行するときに、運転者が自らの運転操作により自車両が減速した場合は、自車速の低下により横加速度ａｙが低下し、結果としてアクセルペダル反力が低下したことを容易に認識することができる。さらに、減速のために運転者はアクセルペダル８０を緩めるので、アクセルペダル反力の減少に対してそれほど違和感を感じない。したがって、この場合は横加速度ａｙの補正を行わない。

一方、コーナーを一定速度で走行していると、コーナー出口において道路の曲率半径Ｒが大きくなる場合に横加速度ａｙが小さくなる。横加速度ａｙを補正せずにリスクポテンシャルＲＰｖｄを算出すると、横加速度ａｙの低下に伴ってリスクポテンシャルＲＰｖｄも低下し、その結果、アクセルペダル８０に発生する操作反力も低下する。このとき、略定速走行を行っているので運転者はアクセルペダル８０をほぼ一定の力で踏み込んでいる。したがって、アクセルペダル反力の減少に対してアクセルペダル８０の踏み込み位置、すなわち操作量Ｓが容易に変化し、アクセルペダル反力が低下したことに気づきやすい。しかし、運転者は減速操作を行っておらず、リスクが低下したという認識は低い。

そこで、自車両が走行する道路の曲率半径Ｒと自車速ｖ１とに基づいて横加速度ａｙを補正することにより、アクセルペダル反力が運転者のリスク感覚よりも減少してしまうことを防止することができる。

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のコントローラ５０は、自車両の車両状態と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ＲＰoriginal（周囲状況リスクポテンシャル）を算出し、自車両の横加速度ａｙに基づいてリスクポテンシャルＲＰｖｄ（横加速度リスクポテンシャル）を算出する。そして、自車両が走行する道路の道路曲率の変化を検出し、少なくともその検出結果に基づいて横加速度リスクポテンシャルＲＰｖｄを補正する。コントローラ５０は、周囲状況リスクポテンシャルＲＰoriginalと横加速度リスクポテンシャルＲＰｖｄとに基づいて、制御用のリスクポテンシャルＲＰを決定し、車両操作機器、具体的にはアクセルペダル８０に発生する操作反力を制御する。これにより、自車両に発生する横加速度ａｙによって変化する運転者のリスク感を加味してリスクポテンシャルＲＰを算出することができ、運転者が感じるリスクに合ったアクセルペダル反力制御を行うことができる。なお、横加速度リスクポテンシャルＲＰｖｄを道路曲率の変化に基づいて補正するので、より一層運転者のリスク感に合ったリスクポテンシャルＲＰを算出し、違和感のない反力制御を行うことができる。
（２）曲率半径検出装置４０は、自車両の操舵角の変化に基づいて道路曲率の変化を検出することにより、運転者自身の運転操作から運転者のリスク感を推定することができる。曲率半径検出装置４０において、自車両周囲の道路形状を検出する環境認識手段、例えば環境認識カメラからの認識結果、あるいは、ナビゲーションシステムによって検出される道路形状に基づいて道路曲率の変化を検出することもできる。これらの場合は自車両が走行する道路の道路曲率を正確に検出することができる。
（３）コントローラ５０は、図６に示すように道路曲率が所定値以上小さくなる、すなわち曲率半径Ｒが所定値以上増加することが検出され、かつ、自車速ｖ１が所定値以上減少しないことが検出される場合に、横加速度ＲＰｖｄの減少度合を制限する。これにより、例えば、一定車速でコーナーから脱出するときに曲率半径Ｒが大きくなっても横加速度リスクポテンシャルＲＰｖｄの減少度合が制限されるので、アクセルペダル反力が急に低下することが抑制され、運転者に違和感を与えることのない反力制御を行うことができる。

《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説明する。第２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１の実施の形態では、自車両の走行状況に基づいてリスクポテンシャルＲＰｖｄの算出に用いる横加速度ａｙを補正した。第２の実施の形態においては、自車両の走行状況に基づいて反力増加量ΔＦを補正する。

具体的には、車両状態検出装置３０によって検出された横加速度ａｙを補正せずに、図７のマップに従ってリスクポテンシャルＲＰｖｄを算出する。そして、上述した（式７）により横加速度ａｙに基づくリスクポテンシャルＲＰｖｄが制御用のリスクポテンシャルＲＰとして選択された場合に、図６に従って反力増加量ΔＦを補正する。

すなわち、所定時間内に自車速ｖ１が所定値以上増加する場合、あるいは自車速ｖ１の変化が所定範囲内で一定速とみなせる場合で、かつ、所定時間内に曲率半径Ｒが所定値以上増加する場合に、リスクポテンシャルＲＰｖｄに基づいて算出された反力増加量ΔＦが急に減少しないように制限を加える。例えば反力増加量ΔＦの一定時間の減少率にリミットをかけたり、一時遅れフィルタ等を介して減少速度が小さくなるように補正することができる。

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。
（１）車両用運転操作補助装置１のコントローラ５０は、自車両の車両状態と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ＲＰoriginal（周囲状況リスクポテンシャル）を算出し、自車両の横加速度ａｙに基づいてリスクポテンシャルＲＰｖｄ（横加速度リスクポテンシャル）を算出する。コントローラ５０は、周囲状況リスクポテンシャルＲＰoriginalと横加速度リスクポテンシャルＲＰｖｄとに基づいて、制御用のリスクポテンシャルＲＰを決定し、車両操作機器、具体的にはアクセルペダル８０に発生する操作反力を制御する。さらに、少なくとも自車両が走行する道路の道路曲率変化に基づいてアクセルペダル８０に発生させる操作反力を補正する。これにより、自車両に発生する横加速度ａｙによって変化する運転者のリスク感を加味して、運転者が感じるリスクに合ったアクセルペダル反力制御を行うことができる。なお、道路曲率の変化に基づいて操作反力を補正するので、違和感のない反力制御を行うことができる。
（２）コントローラ５０は、図６に示すように道路曲率が所定値以上小さくなる、すなわち曲率半径Ｒが所定値以上増加することが検出され、かつ、自車速ｖ１が所定値以上減少しないことが検出される場合に、操作反力、具体的には反力増加量ΔＦの減少度合を制限する。これにより、例えば、一定車速でコーナーから脱出するときに曲率半径Ｒが大きくなってもアクセルペダル反力が急に低下することが抑制され、運転者に違和感を与えることのない反力制御を行うことができる。

《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説明する。図１０に、第３の実施の形態における車両用運転操作補助装置２の構成のシステム図を示す。図１０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。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。

図１０に示すように、車両用運転操作補助装置２はシートサイド駆動機構９０をさらに備えている。シートサイド駆動機構９０は、コントローラ５０Ａからの指令に応じて、横加速度ａｙに基づくリスクポテンシャルＲＰｖｄをシートからの押圧力として運転者に伝達するために、シートの形状を変更する。図１１（ａ）に、車両用運転操作補助装置２を備えた車両に搭載され、シートサイド駆動機構９０によって形状制御される運転者用シート９１の構成を示す。図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示すシート９１のＡ−Ａ断面図を示す。

図１１（ａ）に示すように、シート９１は、クッション部９２，シートバック部９３，およびヘッドレスト９４から構成される。第３の実施の形態においては、シートサイド駆動機構９０によって、シートバック部９３の左右サイド部をそれぞれ回動することにより運転者に押圧力を与える。以下に、シートバック部９３の構成を説明する。

シートバック部９３は、シートバックフレーム９３ａと、左右のサイドフレーム９３ｂ、９３ｃとを備え、これらのフレーム９３ａ〜９３ｃをウレタンパッド９５でカバーしている。シートバックフレーム９３ａには、ウレタンパッド９５を支持するスプリング９３ｄが取り付けられている。

シートサイド駆動機構９０は、シートバック部９３の左右サブフレーム９３ｂ、９３ｃを回動するモータユニット９３ｅ、９３ｆを備えている。シートバック部９３に取り付けられたモータユニット９３ｅ、９３ｆの回転トルクは、トルクケーブル９３ｇ、９３ｈを介してそれぞれサブフレーム９３ｂ、９３ｃに伝えられ、左右サブフレーム９３ｂ、９３ｃをシートバックフレーム９３ａの左右端を中心としてそれぞれ回転させる。図１１（ｂ）に示すように、左右サブフレーム９３ｂ、９３ｃはシート９１の形状を変更しないときのの姿勢から、シートバックフレーム９３ａに対して略垂直になる角度まで回転する。

シートサイド駆動機構９０は、コントローラ５０Ａからの指令に応じてモータユニット９３ｅ、９３ｆをそれぞれ制御し、シートバック部９３の左右サイド部９３ｉ、９３ｊをそれぞれ回転させる。シートバック部９３の左右サイド部９３ｉ、９３ｊは運転者に押しつけられ、または運転者から離れるように回転し、運転者の脇腹を押すことにより、横加速度ａｙに基づくリスクポテンシャルＲＰｖｄを運転者に伝達する。

以下に、第３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、図１２を用いて詳細に説明する。図１２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Ｓ２１０〜Ｓ２７０での処理は、図４に示したフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１７０での処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ２８０では、ステップＳ２５０で補正した横加速度ａｙを用いて算出したリスクポテンシャルＲＰｖｄに基づいて、シート９１の左右サイド部９３ｉ、９３ｊの回転角を算出する。ここでは、右サイド部９３ｉの回転角θＲ、および左サイド部９３ｊの回転角θＬをそれぞれ算出する。なお、回転角θＲ、θＬは、図１１（ｂ）に示すように左右サイド部９３ｉ、９３ｊが最も外側にあるとき、すなわち運転者から最も離れた位置において、それぞれ基準値０とする。回転角θＲ、θＬが増加すると左右サイド部９３ｉ、９３ｊがそれぞれ内側、すなわち運転者側に傾く。左右サブフレーム９３ｂ、９３ｃがシートバックフレーム９３ａに対して略垂直となる位置を、回転角θＲ、θＬの最大値θmaxとする。

リスクポテンシャルＲＰｖｄの算出に用いた横加速度ａｙが車両右方向への加速度である場合は、リスクポテンシャルＲＰｖｄが大きくなるほど右サイド部９３ｉの回転角θＲを大きくする。このとき、左サイド部９３ｊの回転角θＬ＝０とする。一方、リスクポテンシャルＲＰｖｄの算出に用いた横加速度ａｙが車両左方向への加速度である場合は、リスクポテンシャルＲＰｖｄが大きくなるほど左サイド部９３ｊの回転角θＬを大きくする。このとき、右サイド部９３ｉの回転角θＲ＝０とする。

続くステップＳ２９０では、ステップＳ７０で算出した反力増加量ΔＦをアクセルペダル反力制御装置６０に出力する。

ステップＳ３００では、ステップＳ２８０で算出した回転角θＲ，θＬに対応するモータ回転角信号を、シートサイド駆動機構９０に出力する。シートサイド駆動機構９０はコントローラ５０Ａからの信号に基づいて、右サイド部９３ｉのモータユニット９３ｅおよび左サイド部９３ｊのモータユニット９３ｆの駆動をそれぞれ制御する。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。
車両用運転操作補助装置２は、運転席シート９１から運転者に押圧力を与えるシートサイド駆動機構９０をさらに備えており、少なくとも道路曲率の変化に基づいて補正された横加速度リスクポテンシャルＲＰｖｄに基づいてシートから押圧力を発生するように制御する。これにより、自車両の横方向に関するリスク情報をシート９１からの押圧力として運転者に伝えることができる。シート９１からの押圧力は走行状況に応じて補正されたリスク情報であるので、運転者のリスク感に合った情報伝達を行うことができる。

以上説明した第１から第３の実施の形態においては、図６に示したように所定時間内の自車速ｖ１の変化および所定時間内の曲率半径Ｒ（もしくは道路曲率）の変化に基づいて、横加速度ａｙもしくは反力増加量ΔＦを補正するか否かを決定した。ただし、これには限定されず、別の条件に基づいて補正の要否の判断を行うこともできる。例えば、所定時間内の曲率半径Ｒの変化と、所定時間内の横加速度ａｙの変化に基づいて、横加速度ａｙあるいは反力増加量ΔＦを補正するか否かを決定することができる。この場合、所定時間内に曲率半径Ｒが所定値以上増加し、かつ横加速度センサ３０によって検出される横加速度ａｙが所定時間内に所定値以上減少する場合に、横加速度ａｙあるいは反力増加量ΔＦの減少を制限する。

このように、曲率半径Ｒの変化と横加速度ａｙの変化に基づいて補正の要否判断を行っても、上述した第１から第３の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

上述した第１から第３の実施の形態においては、先行車に対するリスクポテンシャルＲＰoriginalと横加速度ａｙに基づくリスクポテンシャルＲＰｖｄとを算出し、セレクトハイによりいずれか一方を選択した。ただし、横加速度ａｙに基づくリスクポテンシャルＲＰｖｄのみを算出するシステムにおいても、上述したように道路曲率半径Ｒを含む走行状況に基づいてリスクポテンシャルＲＰｖｄまたは反力増加量ΔＦを補正するように構成することが可能である。

上述した第１から第３の実施の形態においては、図８に示すようにリスクポテンシャルＲＰに対して反力増加量ΔＦが比例するように設定したが、これには限定されず、例えばリスクポテンシャルＲＰの増加に対して反力増加量ΔＦが指数関数的に増加するように設定することもできる。

第３の実施の形態では、横加速度リスクポテンシャルＲＰｖｄに基づいてシート９１の左右サイド部９３ｉ，９３ｊの回転角θＲ，θＬを算出した。しかし、横加速度リスクポテンシャルＲＰｖｄに基づいてシート９１から発生させる押圧力を算出し、算出された押圧力に対応するモータ回転角を算出することも可能である。また、シート９１に空気袋を内蔵し、その内圧を制御することにより運転者に押圧力を与えることも可能である。

以上説明した第１から第３の実施の形態においては、レーザレーダ１０および車速センサ２０が状況認識手段として機能し、車両状態検出装置３０が横加速度検出手段として機能し、コントローラ５０，５０Ａが周囲状況リスクポテンシャル算出手段、横加速度リスクポテンシャル算出手段、リスクポテンシャル補正手段、リスクポテンシャル決定手段、および操作反力補正手段として機能し、曲率半径検出装置４０が道路曲率変化検出手段として機能し、車速センサ２０が車速変化検出手段として機能することができる。また、コントローラ５０，５０Ａおよびアクセルペダル反力制御装置６０が操作反力制御手段として機能し、シートサイド駆動機構９０がシート押圧力発生手段として機能し、コントローラ５０Ａが押圧力制御手段として機能することができる。しかし、これらには限定されず、例えば状況認識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たり、ＣＣＤカメラあるいはＣＭＯＳカメラを用いることもできる。また、操作反力制御手段として操舵反力制御装置を用い、リスクポテンシャルＲＰに応じた操作反力を操舵装置に発生させることもできる。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。 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。 アクセルペダルおよびその周辺の構成図。 第１の実施の形態のコントローラによ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。 自車両と先行車の走行状態を示す模式図。 自車速変化と曲率半径変化に対する横加速度の補正方法を説明する図。 横加速度とリスクポテンシャルとの関係を示す図。 リスクポテンシャルと反力増加量との関係を示す図。 アクセルペダルストローク量に対するアクセルペダル反力特性を示す図。 第３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。 （ａ）（ｂ）シートサイド駆動機構の構成を示す図。 第３の実施の形態のコントローラによ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。

符号の説明

１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
３０：車両状態検出装置
４０：曲率半径検出装置
５０,５０Ａ：コントローラ
６０：アクセルペダル反力制御装置
７０：サーボモータ
７１：ストロークセンサ
８０：アクセルペダル
９０：シートサイド駆動機構

Claims (10)

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、
   前記自車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記状況認識手段の検出結果に基づいて、前記自車両周囲の周囲状況リスクポテンシャルを算出する周囲状況リスクポテンシャル算出手段と、
   前記横加速度に基づいて横加速度リスクポテンシャルを算出する横加速度リスクポテンシャル算出手段と、
   前記自車両が走行する道路の道路曲率の変化を検出する道路曲率変化検出手段と、
   少なくとも前記道路曲率変化検出手段の前記検出結果に基づいて、前記横加速度リスクポテンシャル算出手段で算出される前記横加速度リスクポテンシャルを補正するリスクポテンシャル補正手段と、
   前記周囲状況リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記周囲状況リスクポテンシャルと、前記リスクポテンシャル補正手段によって補正された前記横加速度リスクポテンシャルとに基づいて、制御用のリスクポテンシャルを決定するリスクポテンシャル決定手段と、
   前記リスクポテンシャル決定手段によって決定された前記リスクポテンシャルに基づいて、車両操作機器に発生する操作反力を制御する操作反力制御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. 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、
   前記自車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記状況認識手段の検出結果に基づいて、前記自車両周囲の周囲状況リスクポテンシャルを算出する周囲状況リスクポテンシャル算出手段と、
   前記横加速度に基づいて横加速度リスクポテンシャルを算出する横加速度リスクポテンシャル算出手段と、
   前記自車両が走行する道路の道路曲率の変化を検出する道路曲率変化検出手段と、
   前記周囲状況リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記周囲状況リスクポテンシャルと、前記横加速度リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記横加速度リスクポテンシャルと、前記道路曲率変化検出手段の検出結果に基づいて、車両操作機器に発生する操作反力を制御する操作反力制御手段と、
   前記周囲状況リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記周囲状況リスクポテンシャルと、前記横加速度リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記横加速度リスクポテンシャルとに基づいて、制御用のリスクポテンシャルを決定するリスクポテンシャル決定手段と、
   前記リスクポテンシャル決定手段によって決定された前記リスクポテンシャルに基づいて前記操作反力制御手段において制御される前記操作反力を、少なくとも前記道路曲率変化検出手段の検出結果に基づいて補正する操作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。
3. 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、
   前記道路曲率変化検出手段は、前記自車両の操舵角の変化に基づいて、前記道路曲率の変化を検出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、
   前記道路曲率変化検出手段は、前記自車両周囲の道路形状を検出する環境認識手段からの認識結果に基づいて、前記道路曲率の変化を検出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
5. 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、
   前記道路曲率変化検出手段は、ナビゲーションシステムによって検出される道路形状に基づいて、前記道路曲率の変化を検出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に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記リスクポテンシャル補正手段は、前記道路曲率変化検出手段によって前記道路曲率が所定値以上小さくなることが検出され、かつ前記横加速度が所定値以上減少する場合に、前記横加速度リスクポテンシャルの減少度合を制限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に記載の車両用運転操作補助装置において、
   自車速の変化を検出する車速変化検出手段をさらに備え、
   前記リスクポテンシャル補正手段は、前記道路曲率変化手段によって前記道路曲率が所定値以上小さくなることが検出され、かつ前記車速変化検出手段によって前記自車速が所定値以上減少しないことが検出される場合に、前記横加速度リスクポテンシャルの減少度合を制限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２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記操作反力補正手段は、前記道路曲率変化検出手段によって前記道路曲率が所定値以上小さくなることが検出され、かつ前記横加速度が所定値以上減少する場合に、前記操作反力の減少度合を制限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２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   自車速の変化を検出する車速変化検出手段をさらに備え、
   前記操作反力補正手段は、前記道路曲率変化手段によって前記道路曲率が所定値以上小さくなることが検出され、かつ前記車速変化検出手段によって前記自車速が所定値以上減少しないことが検出される場合に、前記操作反力の減少度合を制限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に記載の車両用運転操作補助装置において、
    運転席シートから運転者に押圧力を与えるシート押圧力発生手段と、
    前記リスクポテンシャル補正手段によって補正された前記横加速度リスクポテンシャルに基づいて前記シートから前記押圧力を発生するよう前記押圧力発生手段を制御する押圧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。
    

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