JP4735650B2 - 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方法は、自車両前方に存在する障害物を検出し、自車両と障害物との相対距離を検出し、障害物の検出結果に基づいて、障害物に対する自車両の接近度合を表すリスクポテンシャルを算出し、アクセルペダルの操作パターンに基づいて運転者の加速意図を検出し、アクセルペダル操作量に応じた要求駆動力に基づいて目標制駆動力を算出し、算出された目標制駆動力に基づいて自車両に発生する制駆動力を制御し、運転者が加速しようとする意図が小さいほど小さくなる所定値を設定し、要求駆動力が所定値以上の場合は、所定値を下限値として、要求駆動力からリスクポテンシャルに応じた補正量を減算することによって目標制駆動力を算出する。
本発明による車両は、自車両前方に存在する障害物を検出し、自車両と障害物との相対距離を検出する障害物検出手段と、障害物検出手段の検出結果に基づいて、障害物に対する自車両の接近度合を表す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、アクセルペダルの操作パターンに基づいて運転者の加速意図を検出する運転意図検出手段と、アクセルペダル操作量に応じた要求駆動力に基づいて目標制駆動力を算出する制駆動力算出手段と、制駆動力算出手段で算出された目標制駆動力に基づいて自車両に発生する制駆動力を制御する制駆動力制御手段とを備え、制駆動力算出手段は、運転者が加速しようとする意図が小さいほど小さくなる所定値を設定し、要求駆動力が所定値以上の場合は、所定値を下限値として、要求駆動力からリスクポテンシャルに応じた補正量を減算することによって目標制駆動力を算出する車両用運転操作補助装置を備える。
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する。
車両用運転操作補助装置1のコントローラ50は、障害物検知装置40で検出した障害物情報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。リスクポテンシャル(Risk Potential)は、「潜在的なリスク/危急」を意味し、ここでは特に、自車両と自車両周囲に存在する障害物とが接近していくことにより増大するリスクの大きさを表す。したがって、リスクポテンシャルは、自車両と障害物とがどれほど近づいているか、すなわち自車両と障害物とが近づいている程度(接近度合)を表す物理量であるといえる。
ρ=1/{L(1+A・Vh2)}×δ/N ・・・(式1)
ここで、L:自車両のホイールベース、A:車両に応じて定められたスタビリティファクタ(正の定数)、N:ステアリングギア比である。
R=1/ρ ・・・(式2)
(式2)を用いて算出した旋回半径Rを用いることで、図10に示すように自車両の走行軌道を半径Rの円弧として予測することができる。そして、図11に示すように、旋回半径Rの円弧を中心線とした幅Twの領域を、自車両が走行するであろう予測進路として設定する。幅Twは、自車両の幅に基づいて予め適切に設定しておく。
THW=D/Vh ・・・(式3)
TTC=D/Vr ・・・(式4)
F_THW=K_THW×(TH_THW−THW)×Vh ・・・(式5)
(式5)においてK_THWは車間時間THWに関連付けた仮想弾性体のばね定数であり、TH_THW・Vhは仮想弾性体の長さに相当する。
F_TTC=K_TTC×(TH_TTC−TTC)×Vr ・・・(式6)
(式6)においてK_TTCは余裕時間TTCに関連付けた仮想弾性体のばね定数であり、TH_TTC・Vrは仮想弾性体の長さに相当する。
F_FINAL=Fda−α・Fc ・・・(式7)
(1)車両用運転操作補助装置1は、自車両前方に存在する障害物を検出し、障害物の検出結果に基づいて、障害物に対する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に応じて運転操作機器に発生する操作反力を制御する。車両用運転操作補助装置1はさらに、運転者の運転意図を検出するとともに、自車両に発生する制駆動力を制御する。ここで、車両用運転操作補助装置1のコントローラ50は、運転操作機器の操作量に応じて制駆動力を決定する出力項と、自車両と障害物との相対位置関係に応じて決定される補正項とを備える演算式を用いて、目標とする制駆動力を算出し、出力項と補正項との比率を運転意図に応じて変化させる。これにより、障害物に対するリスクポテンシャルRPを運転操作機器から発生する操作反力として運転者に伝えるとともに、自車両と障害物との相対位置関係および運転意図に基づいて制駆動力を制御することができる。制駆動力制御により、運転意図を妨げないようにしながら、運転者の運転操作を適切な方向に促すことが可能となる。
(2)コントローラ50は、演算式の補正項を、リスクポテンシャルRPに基づいて決定する。具体的には、リスクポテンシャルRPの代表値として制御反発力Fcを用いる。これにより、リスクポテンシャルRPに応じた制駆動力制御を行うことができる。
(3)コントローラ50は運転意図として運転者の加速意図を検出し、運転者が加速しようとする意図が小さいほど、出力項に対する補正項の比率を大きくする。これにより、例えば減速意図や追従走行意図を持って走行している場合、とくにリスクポテンシャルRPが高い状況において自車両の加速を効果的に抑制することができる。
(4)コントローラ50は、運転者によるアクセルペダル61の操作パターンに基づいて加速意図を検出する。アクセルペダル61は、運転者が自車両を加速させたり減速させたりする場合に操作する運転操作機器であるので、この操作パターンから加速意図を検出することにより、運転者の運転操作から直接的に意図検出を行うことができる。
(5)コントローラ50は、アクセルペダル61の操作パターンを、踏増し、保持、戻し、および操作なしの4段階に分類し、踏増し、保持、戻し、および操作なしの順で出力項に対する補正項の比率を大きくする。これにより、アクセルペダル61を戻したり解放している場合に、とくにリスクポテンシャルRPが高い状況において良好な減速効果を得ることができる。
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の実施の形態による車両用運転操作補助装置の基本構成は、図1に示した第1の実施の形態と同様である。ここでは、上述した第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
(1)コントローラ50は、運転意図に加えて、リスクポテンシャルRPに基づいて出力項と補正項との比率を変化させる。具体的には、図17に示すように補正項の補正係数αをリスクポテンシャルRPを代表する制御反発力Fcに応じて変化させる。これにより、 リスクポテンシャルRPが高く、自車両と前方障害物との接近度合が高い状況において効果的に加速を抑制することができる。
(2)コントローラ50は、アクセルペダル61が戻し方向に操作されている場合に、リスクポテンシャルRPが大きくなるに従って出力項に対する補正項の比率を大きくする。これにより、運転者が減速しようとしてアクセルペダル61を戻し方向に操作するときに大きな減速効果を得ることができる。また、図17に示すように補正係数α4を1以上の値に設定することにより、さらに大きな減速効果を得ることができる。
ここでは、リスクポテンシャルRPを表す代表値として、車間時間THWもしくは余裕時間TTCを用いて補正係数αを設定する。
なお、リスクポテンシャルRPを表す代表値として、余裕時間TTCのみを用いることも可能である。
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基本構成は、図1に示した第1の実施の形態と同様である。ただし、アクセルペダル操作パターンに応じた補正係数αの設定は行わない。ここでは、上述した第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
Fda<F_RESのとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda
Fda−Fc<F_RESのとき、目標制駆動力F_FINAL=F_RES
Fda−Fc≧F_RESのとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル保持の場合(追従走行意図)
Fda−Fc<0のとき、目標制駆動力F_FINAL=0
Fda−Fc≧0のとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル戻し操作または解放している場合(減速意図)
目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
なお、図20に一点鎖線で示す制駆動力特性Cについては、後述する。
(1)車両用運転操作補助装置1は、自車両前方に存在する障害物を検出し、障害物の検出結果に基づいて、障害物に対する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に応じて運転操作機器に発生する操作反力を制御する。車両用運転操作補助装置1はさらに、運転者の運転意図を検出するとともに、自車両に発生する制駆動力を制御する。ここで、車両用運転操作補助装置1のコントローラ50は、リスクポテンシャルRPおよびアクセルペダル操作量SAに従って制駆動力を算出するための複数の演算式を備える。複数の演算式はそれぞれ、アクセルペダル操作量SAに対する駆動力下限値または制動力上限値が異なるように設定されている。コントローラ50は、運転者が加速しようとする意図が小さいほど、駆動力下限値が小さいまたは制動力上限値が大きい演算式に切り替えて制駆動力を算出する。これにより、障害物に対するリスクポテンシャルRPを運転操作機器から発生する操作反力として運転者に伝えるとともに、運転者が加速しようとする意図が小さい場合に、リスクポテンシャルRPに応じた制駆動力制御を行う場合の駆動力下限値を小さく、もしくは駆動力上限値を大きくするができる。このような制駆動力制御を行うことにより、運転意図を妨げないようにしながら、運転者の運転操作を適切な方向に促すことが可能となる。
(2)コントローラ50は、アクセルペダル61の操作パターンに基づいて加速意図を検出するために、アクセルペダル61の操作パターンを、踏増し、保持、戻し、および操作なしの4段階に分類する。そして、踏増し、保持、戻し、および操作なしの順に、駆動力下限値が小さいまたは制動力上限値が大きい演算式に切り替える。これにより、アクセルペダル61を戻したり解放したりして、加速しようとする意図が小さい場合に、良好な減速効果を得ることができる。
(3)コントローラ50は、複数の演算式の駆動力下限値の一つとして、走行抵抗に相当する値F_RESを設定する。これにより、リスクポテンシャルRPに応じて駆動力を低下するように制御を行っている場合に、運転者によるアクセルペダル操作に対して自車両が減速し、運転者に対して違和感を与えてしまうことを防止できる。
アクセルペダル操作パターン毎に演算式を以下のように設定し、目標制駆動力F_FINALを算出することもできる。
Fda<F_RESのとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda
Fda−Fc<F_RESのとき、目標制駆動力F_FINAL=F_RES
Fda−Fc≧F_RESのとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル保持の場合(追従走行意図)
Fda−Fc<0のとき、目標制駆動力F_FINAL=0
Fda−Fc≧0のとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
運転者が常用的に使用する減速度範囲に相当する制動力を、所定値FB_LIMとして設定する。例えば所定値FB_LIMは、減速度1m/s2に相当するように設定する。
Fda−Fc<−FB_LIMのとき、目標制駆動力F_FINAL=−FB_LIM
Fda−Fc≧−FB_LIMのとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル解放している場合(減速意図)
目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
アクセルペダル操作パターン毎に演算式を以下のように設定し、目標制駆動力F_FINALを算出することもできる。
Fda−Fc<0のとき、目標制駆動力F_FINAL=0
Fda−Fc≧0のとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル戻し操作の場合(減速意図)
Fda−Fc<−FB_LIMのとき、目標制駆動力F_FINAL=−FB_LIM
Fda−Fc≧−FB_LIMのとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル解放している場合(減速意図)
目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
アクセルペダル操作パターン毎に演算式を以下のように設定し、目標制駆動力F_FINALを算出することもできる。
Fda−Fc<0のとき、目標制駆動力F_FINAL=0
Fda−Fc≧0のとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル戻し操作および解放している場合(減速意図)
目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
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4の実施の形態による車両用運転操作補助装置の基本構成は、図1に示した第1の実施の形態と同様である。ここでは、上述した第3の実施の形態との相違点を主に説明する。
・アクセルペダル踏増し操作の場合(加速意図)
Fda<F_RES+β1のとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda
Fda−Fc<F_RES+β1のとき、目標制駆動力F_FINAL=F_RES+β1
Fda−Fc≧F_RES+β1のとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル保持の場合(追従走行意図)
Fda−Fc<β2のとき、目標制駆動力F_FINAL=β2
Fda−Fc≧β2のとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル戻し操作の場合(減速意図)
Fda−Fc<−FB_LIM+β3のとき、目標制駆動力F_FINAL=−FB_LIM+β3
Fda−Fc≧−FB_LIM+β3のとき、目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
・アクセルペダル解放している場合(減速意図)
目標制駆動力F_FINAL=Fda−Fc
(1)コントローラ50は、リスクポテンシャルRPに基づいて複数の演算式の駆動力下限値または制動力上限値を変化させる。具体的には、図21に示すように補正値βをリスクポテンシャルRPを代表する制御反発力Fcに応じて変化させる。これにより、リスクポテンシャルRPが高く自車両と前方障害物との接近度合が高い状況において良好な減速効果を得ることができるとともに、リスクポテンシャルRPが小さい状況では、運転者の操作を妨げないような制御を行うことが可能となる。
ここでは、リスクポテンシャルRPを表す代表値として、車間時間THWもしくは余裕時間TTCを用いて補正値βを設定する。
Claims (6)
- 自車両前方に存在する障害物を検出し、自車両と前記障害物との相対距離を検出する障害物検出手段と、
前記障害物検出手段の検出結果に基づいて、前記障害物に対する前記自車両の接近度合を表す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、
アクセルペダルの操作パターンに基づいて運転者の加速意図を検出する運転意図検出手段と、
前記アクセルペダル操作量に応じた要求駆動力に基づいて目標制駆動力を算出する制駆動力算出手段と、
前記制駆動力算出手段で算出された前記目標制駆動力に基づいて前記自車両に発生する制駆動力を制御する制駆動力制御手段とを備え、
前記制駆動力算出手段は、前記運転者が加速しようとする意図が小さいほど小さくなる所定値を設定し、前記要求駆動力が前記所定値以上の場合は、前記所定値を下限値として、前記要求駆動力から前記リスクポテンシャルに応じた補正量を減算することによって前記目標制駆動力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に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記運転意図検出手段は、前記アクセルペダルの操作パターンに基づいて前記加速意図を検出するために、前記アクセルペダルの操作パターンを、踏増し、保持、戻し、および操作なしの4段階に分類し、
前記制駆動力算出手段は、踏増し、および保持の順に前記所定値を小さくするとともに戻しおよび操作なしの場合は前記所定値を設けず、または、踏増し、保持、および戻しの順に前記所定値を小さくするとともに操作なしの場合は前記所定値を設けず、
前記制駆動力算出手段は、踏増しの場合、前記要求駆動力が前記所定値よりも小さいときは前記要求駆動力を前記目標制駆動力として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2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記制駆動力算出手段は、踏増しの場合の前記所定値として、走行抵抗に相当する値を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から請求項3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、
前記制駆動力算出手段は、前記リスクポテンシャルの増加に対して減少する補正値を前記所定値に加算することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 自車両前方に存在する障害物を検出し、自車両と前記障害物との相対距離を検出し、
前記障害物の検出結果に基づいて、前記障害物に対する前記自車両の接近度合を表すリスクポテンシャルを算出し、
アクセルペダルの操作パターンに基づいて運転者の加速意図を検出し、
前記アクセルペダル操作量に応じた要求駆動力に基づいて目標制駆動力を算出し、
算出された前記目標制駆動力に基づいて前記自車両に発生する制駆動力を制御し、
前記運転者が加速しようとする意図が小さいほど小さくなる所定値を設定し、前記要求駆動力が前記所定値以上の場合は、前記所定値を下限値として、前記要求駆動力から前記リスクポテンシャルに応じた補正量を減算することによって前記目標制駆動力を算出することを特徴とする車両用運転操作補助方法。 - 自車両前方に存在する障害物を検出し、自車両と前記障害物との相対距離を検出する障害物検出手段と、
前記障害物検出手段の検出結果に基づいて、前記障害物に対する前記自車両の接近度合を表す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、
アクセルペダルの操作パターンに基づいて運転者の加速意図を検出する運転意図検出手段と、
前記アクセルペダル操作量に応じた要求駆動力に基づいて目標制駆動力を算出する制駆動力算出手段と、
前記制駆動力算出手段で算出された前記目標制駆動力に基づいて前記自車両に発生する制駆動力を制御する制駆動力制御手段とを備え、
前記制駆動力算出手段は、前記運転者が加速しようとする意図が小さいほど小さくなる所定値を設定し、前記要求駆動力が前記所定値以上の場合は、前記所定値を下限値として、前記要求駆動力から前記リスクポテンシャルに応じた補正量を減算することによって前記目標制駆動力を算出する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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