JP4740533B2 - 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、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）。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 特開平９−２８６３１３号公報

上述したような車両用運転操作補助装置にあっては、自車両周囲のリスクを運転者に知らせるとともに、自車両と障害物との接触の可能性を考慮して自車両の挙動を制御することが望まれている。

本発明の車両用運転操作補助装置は、自車両前方の先行車を検出し、自車両と前記先行車との車間距離および相対速度を検出する障害物検出手段と、自車速を検出する車速検出手段と、前記障害物検出手段で検出した前記車間距離と前記相対速度から前記自車両と前記先行車との余裕時間を算出し、前記余裕時間の逆数を前記自車両の前記先行車に対するリスクポテンシャルとして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によって算出される前記リスクポテンシャルが大きくなるほどアクセルペダルを操作する際に発生する操作反力が大きくなるように前記操作反力を制御する操作反力制御手段と、前記自車両の前方に仮想弾性体を設けたと仮定し、前記仮想弾性体が前記先行車に当たって圧縮された場合の前記仮想弾性体の反発力を算出する反発力算出手段と、 前記アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出手段と、目標駆動力に従ってエンジンを制御するエンジン制御手段と、前記アクセルペダルの操作量に応じて大きくなるように設定されたドライバ要求駆動力から前記反発力に応じた補正量を減算することによって目標駆動力を算出し、前記自車両に発生する駆動力を減少する駆動力補正手段と、前記障害物検出手段で検出した前記車間距離と前記車速検出手段で検出した前記自車速から前記自車両と前記先行車との車間時間を算出し、前記車間時間がしきい値以上の場合、前記先行車と前記自車両との接触の可能性が低いと予測し、前記車間時間が前記しきい値よりも小さい場合、前記先行車と前記自車両との接触の可能性が高いと予測する接触予測手段と、前記接触予測手段によって前記先行車との接触の可能性が低いと予測されると、前記駆動力補正手段による前記駆動力の減少制御は行わず、前記操作反力制御手段による前記操作反力制御を行い、前記先行車との接触の可能性が高いと予測されると、前記操作反力制御とともに、前記駆動力の減少制御を行うように、前記操作反力制御手段および前記駆動力補正手段を制御する制御手段と、前記先行車との接触の可能性が高いと予測されると、前記先行車との接触の可能性が低い場合に比べて、前記操作反力制御において前記リスクポテンシャルに対して発生する前記操作反力が大きくなるように前記操作反力を補正する操作反力補正手段とを備え、前記反発力算出手段は、前記しきい値と前記自車速に基づいて前記仮想弾性体の長さを設定し、前記仮想弾性体の長さに対して前記車間距離が小さくなるほど前記反発力を大きくする。

本発明による車両は、上記車両用運転操作補助装置を備える。

自車両の潜在的なリスクによる操作反力の制御、および自車両と障害物との接触の可能性に関するリスク基づく駆動トルクの補正のいずれかを優先して行うので、自車両周囲のリスクを運転者に直感的に知らせながら自車両の減速動作を適切に補助することができる。

自車両周囲のリスクポテンシャルに応じて運転操作装置の操作反力を制御し、自車両と障害物との接触の可能性が高い場合はアクセルペダル操作量に対して発生する駆動トルクを減少するように補正するので、操作反力を介したリスクポテンシャルの伝達を行いながら、接触の可能性が高い場合に自車両の減速動作を適切に補助することができる。

《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車両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、本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。

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。

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、車両用運転操作補助装置１全体の制御を行う。コントローラ５０は、車速センサ２０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から、自車両周囲の障害物状況、例えば自車両と各障害物との相対距離および相対速度といった障害物に対する走行状態を判定する。コントローラ５０は、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、障害物に対するリスクポテンシャルに基づいて、以下のような制御を行う。

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は、アクセルペダル６２，およびブレーキペダル９２の踏み込み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。そこで、コントローラ５０は、障害物状況から自車前方の障害物に対するリスクポテンシャルに基づいて、車両前後方向の反力制御量を算出する。コントローラ５０は、算出した前後方向の反力制御量をアクセルペダル反力制御装置６０およびブレーキペダル反力制御装置９０へと出力する。

アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０から出力される反力制御量に応じて、アクセルペダル６２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ６１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ６１は、アクセルペダル反力制御装置６０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６２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。

アクセルペダルストロークセンサ６４は、リンク機構を介してサーボモータ６１の回転角に変換されたアクセルペダル６２の操作量を検出する。アクセルペダルストロークセンサ６４は、検出したアクセルペダル操作量をコントローラ５０および駆動力制御装置６３にそれぞれ出力する。

ブレーキペダル反力制御装置９０は、コントローラ５０から出力される反力制御量に応じて、ブレーキペダル９２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ９１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ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反力を制御し、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、ここでは、サーボモータ９１によってブレーキペダルの反力を制御しているが、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。

ブレーキペダルストロークセンサ９４は、リンク機構を介してサーボモータ９１の回転角に変換されたブレーキペダル９２の操作量を検出する。ブレーキペダルストロークセンサ９４は、検出したブレーキペダル操作量をコントローラ５０および制動力制御装置９３にそれぞれ出力する。

駆動力制御装置６３は、エンジンへの制御指令を算出する。図３に、駆動力制御装置６３における駆動力制御のブロック図を示す。図４に、アクセルペダル操作量ＳＡとドライバ要求駆動力Ｆｄａとの関係を定めた特性マップを示す。駆動力制御装置６３は、図４に示すようなマップを用いて、アクセルペダル操作量ＳＡに応じてドライバ要求駆動力Ｆｄａを算出する。そして、駆動力制御装置６３は、ドライバ要求駆動力Ｆｄａに、後述する駆動力補正量ΔＤａを加えて目標駆動力を算出する。駆動力制御装置６３のエンジンコントローラは、目標駆動力に従ってエンジンへの制御指令を算出する。

制動力制御装置９３は、ブレーキ液圧指令を出力する。図５に、制動力制御装置９３における制動力制御のブロック図を示す。図６に、ブレーキペダル操作量ＳＢとドライバ要求制動力Ｆｄｂとの関係を定めた特性マップを示す。制動力制御装置９３は、図６に示すようなマップを用いて、ブレーキペダル操作量ＳＢに応じてドライバ要求制動力Ｆｄｂを算出する。そして、制動力制御装置９３は、ドライバ要求制動力Ｆｄｂに、後述する制動力補正値ΔＤｂを加えて目標制動力を算出する。制動力制御装置９３のブレーキ液圧コントローラは、目標制動力に従ってブレーキ液圧指令を出力する。ブレーキ液圧コントローラからの指令に応じて各車輪に設けられたブレーキ装置９５が作動する。

図７に、コントローラ５０の内部および周辺の構成を示すブロック図を示す。コントローラ５０は、例えばＣＰＵのソフトウェア形態により、障害物状況認識部５１、リスクポテンシャル算出部５２、運転操作反力算出部５３，接触可能性予測部５４，運転操作反力補正部５５，および制駆動力補正量算出部５６を構成する。

障害物認識部５１は、レーザレーダ１０および車速センサ２０からの信号を入力し、自車両前方の障害物状況を認識する。具体的には、前方車との車間距離および相対速度を算出し、さらに自車速を検出する。リスクポテンシャル算出部５２は、障害物認識部５１の認識結果に基づいて、前方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。運転操作反力算出部５３は、リスクポテンシャル算出部５２で算出したリスクポテンシャルからアクセルペダル６２の反力制御指令、及びブレーキペダル９２の反力制御指令を算出する。

接触可能性予測部５４は、障害物認識部５１の認識結果に基づいて、自車両が前方の障害物と接触する可能性が高いか否かを予測する。運転操作反力補正部５５は、運転操作反力算出部５３で算出された運転操作反力に対し、接触可能性予測部５４で予測された障害物と自車両とが接触する可能性に基づいて補正を行う。制駆動力補正量算出部５６は、接触可能性予測部５４で接触可能性があると判定された場合に、自車両の制駆動力の補正量を算出する。

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の動作を詳細に説明する。図８に、第１の実施の形態のコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順のフローチャートを示す。本処理内容は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。

まず、ステップＳ１００で走行状態を読み込む。ここで、走行状態は、自車前方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。そこで、レーザレーダ１０により検出される前方障害物までの車間距離Ｄや存在方向と、車速センサ２０によって検出される自車両の走行車速Ｖｈを読み込む。また、アクセルペダルストロークセンサ６４およびブレーキペダルストロークセンサ９４で検出されるアクセルペダル操作量ＳＡおよびブレーキペダル操作量ＳＢも読み込む。

ステップＳ２００では、ステップＳ１００で読み込み、認識した走行状態データに基づいて、前方障害物の状況を認識する。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障害物の相対位置やその移動方向・移動速度と、ステップＳ１００で得られた現在の走行状態データとにより、現在の障害物の自車両に対する相対位置やその移動方向・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が、自車両の前方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。

ステップＳ３００では、障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。障害物に対するリスクポテンシャルＲＰは以下のようにして算出する。
まず、認識した障害物に対する余裕時間ＴＴＣ（Time To Contact）を算出する。ここで、障害物に対する余裕時間ＴＴＣは、以下の（式１）で求められる。
ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ ・・・（式１）
ここで、Ｄ：自車両と前方車との車間距離、Ｖｒ：自車両と前方車との相対速度をそれぞれ示す。

そして、算出した余裕時間ＴＴＣを用いて、前方車に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。前方車に対するリスクポテンシャルＲＰは以下の（式２）で求められる。
ＲＰ＝１／ＴＴＣ ・・・（式２）
（式２）に示すように、リスクポテンシャルＲＰは余裕時間ＴＴＣの逆数を用いて、余裕時間ＴＴＣの関数として表されており、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど障害物への接近度合が大きいことを示している。

ステップＳ４００では、ステップＳ３００で算出したリスクポテンシャルＲＰから、アクセルペダル反力制御装置６０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。アクセルペダル６２に関しては、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、アクセルペダル６２を戻す方向へ制御反力を発生させる。また、ブレーキペダル９２に関しては、リスクポテンシャルＲＰが大きいほどブレーキペダル９２を踏み込みやすい方向へ制御反力を発生させる。

図９に、リスクポテンシャルＲＰと、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡとの関係を示す。図９に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｍａｘよりも小さい場合、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、大きなアクセルペダル反力を発生させるようにアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを算出する。リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｍａｘより大きい場合には、最大のアクセルペダル反力を発生させるように、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを最大値ＦＡｍａｘに固定する。

図１０に、リスクポテンシャルＲＰと、ブレーキペダル反力制御指令値ＦＢとの関係を示す。図１０に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｍａｘよりも大きい場合、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、小さなブレーキペダル反力、すなわち大きなブレーキアシスト力を発生させるようにブレーキペダル反力制御指令値ＦＢを算出する。リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ１より大きくなると、最小のブレーキペダル反力を発生させるように反力制御指令値ＦＢをＦＢｍｉｎに固定する。リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｍａｘよりも小さい場合は、ブレーキペダル反力制御指令値ＦＢをゼロに設定し、ブレーキペダル反力特性は変化させない。

図９，図１０に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｍａｘより小さい場合は、アクセルペダル反力特性を変更し、リスクポテンシャルＲＰの大きさをアクセルペダル操作反力として運転者に知らせる。一方、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｍａｘより大きい場合は、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを最大として、運転者がアクセルペダル６２を解放するように促す。さらに、ブレーキペダル反力制御指令値ＦＢを小さくして、運転者がブレーキ操作に移行した際にブレーキペダル９２を踏み込みやすいように制御する。

ステップＳ５００では、障害物と自車両が接触する可能性があるか否かを予測する。ここで行う処理を図１１のフローチャートを用いて説明する。
接触の可能性を判断するために、まずステップＳ５０１で車間時間ＴＨＷを算出する。車間時間ＴＨＷは、自車両と障害物との車間距離Ｄ、および自車速Ｖｈを用いて以下の（式３）から算出できる。
ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｈ ・・・（式３）

ステップＳ５０２では、前回周期で判定した接触可能性を示すフラグFlg_Aを、過去値Flg_Azとして保存する。

ステップＳ５０３では、ステップ５０１で算出した車間時間ＴＨＷをしきい値Ｔｈと比較する。車間時間ＴＨＷがしきい値Ｔｈ以上の場合（ＴＨＷ≧Ｔｈ）は、自車両が前方障害物と接触する可能性が低いと判断して、ステップＳ５０４へ進み、接触可能性フラグFlg_Aに０をセットする。一方、車間時間ＴＨＷがしきい値Ｔｈよりも小さい場合（ＴＨＷ＜Ｔｈ）は、自車両が前方障害物と接触する可能性があると判断し、ステップＳ５０５へ進んで接触可能性フラグFlg_Aに１をセットする。

このようにステップＳ５００で接触可能性を予測した後、ステップＳ６００へ進む。
ステップＳ６００では、ステップＳ４００で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた運転操作反力に対し、ステップＳ５００で予測した障害物との接触可能性に基づいて補正を行う。ここで行う処理を図１２〜図１６を用いて詳細に説明する。

図１２のステップＳ６１０では、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡおよびブレーキペダル反力制御指令値ＦＢを補正するための補正係数ｈを算出する。補正係数ｈの算出方法を図１３に従って説明する。

ステップＳ６１１では、自車両が前方障害物と接触する可能性があるか否か、すなわちステップＳ５００でセットした接触可能性フラグFlg_Aが１か否かを判定する。ステップＳ６１１が肯定判定されると、ステップＳ６１２に進む。ステップＳ６１２では、前回周期で算出した補正係数ｈｚが、補正係数最大値ｈｍａｘと予め設定した補正係数増分Δｈとの差よりも大きいか否かを判定する（ｈｚ＞ｈｍａｘ−Δｈ）。

ステップＳ６１２が肯定判定されると、ステップＳ６１３へ進み、補正係数ｈとして補正係数最大値ｈｍａｘをセットして終了する（ｈ＝ｈｍａｘ）。一方、ステップＳ６１２が否定判定されると、ステップＳ６１４へ進み、前回周期で算出した補正係数ｈｚに補正係数増分Δｈを加えて今回の補正係数ｈとする（ｈ＝ｈｚ＋Δｈ）。

ステップＳ６１１が否定判定され、自車両が前方障害物と接触する可能性が低い場合は、ステップＳ６１５へ進む。ステップＳ６１５では、前回周期の補正係数ｈｚが補正係数増分Δｈに１を加えた値よりも小さいか否かを判定する（ｈ＜１＋Δｈ）。ステップＳ６１５が肯定判定されると、ステップＳ６１６へ進む。ステップＳ６１６では、今回の補正係数ｈに１をセットして終了する（ｈ＝１）。一方、ステップＳ６１５が否定判定されると、ステップＳ６１７へ進み、前回の補正係数ｈｚから補正係数増分Δｈを減じて今回の補正係数ｈとする（ｈ＝ｈｚ−Δｈ）。

図１４に補正係数ｈの変化の様子を時系列で示す。接触可能性フラグFlg_Aが１、すなわち接触の可能性がありと判断されると、補正係数ｈを１から徐々に補正係数最大値ｈｍａｘまで増加させる。そして、接触可能正フラグFlg_Aが０、すなわち接触の可能性が低くなると、補正係数ｈを徐々に１まで減少させる。このように接触の可能性がある場合は補正係数ｋを大きくし、接触の可能性が低い場合は補正係数ｋを小さくすることにより、リスクポテンシャルＲＰに対する運転操作反力の変化量を接触可能性に応じて補正する。また、補正係数ｈを徐々に変化させているので、運転操作反力がステップ状に変化することなく、滑らかな反力変化を実現することができる。

このようにステップＳ６１０で補正係数ｈを算出した後、ステップＳ６２０へ進む。
ステップＳ６２０ではアクセルペダル６２およびブレーキペダル９２に付加するパルス反力Ｆｐを算出する。パルス反力Ｆｐの算出方法を図１５に従って説明する。

ステップＳ６２１では、自車両が前方障害物と接触する可能性があるか否か、すなわちステップＳ５００でセットした接触可能性フラグFlg_Aが１か否かを判定する。ステップＳ６２１が肯定判定されると、ステップＳ６２２に進む。ステップＳ６２２では、前回も接触の可能性があったか否か、すなわち前回の接触可能性フラグFlg_Azが１か否かを判定する。ステップＳ６２２が肯定判定されるとステップＳ６２３に進み、接触の可能性ありと判定されてからの経過時間を示すカウンタＣｎｔをカウントアップする。ステップＳ６２２が否定判定され、接触の可能性がない状態から接触の可能性がある状態に変化した場合は、カウンタＣｎｔを０にクリアする。

ステップＳ６２５では、カウンタＣｎｔが所定時間Ｔｐ（例えばＴｐ＝０．２ｓｅｃ）よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ６２５が肯定判定されると、ステップＳ６２６へ進む。ステップＳ６２６では、アクセルペダル６２およびブレーキペダル９２にパルス状の反力を付加するように、パルス反力Ｆｐにパルス反力高さΔＦｐをセットして終了する。一方、ステップＳ６２５が否定判定されると、ステップＳ６２７に進み、パルス反力Ｆｐに０をセットして終了する。
ステップＳ６２１が否定判定されて接触の可能性がない場合は、ステップＳ６２８に進み、パルス反力Ｆｐに０をセットして終了する。

図１６にパルス反力Ｆｐの変化の様子を時系列で示す。接触可能性フラグFlg_Aが０から１、すなわち接触の可能性がない状態から接触の可能性がある状態に変化すると、パルス反力Ｆｐがパルス高さΔＦｐになる。そして、接触の可能性がある状態に変化してから所定時間Ｔｐが経過するまで、パルス反力Ｆｐが発生する。

このようにパルス反力Ｆｐを算出することにより、接触の可能性がない状態から接触の可能性がある状態に変化したことをペダルの反力変化によってドライバに伝える。これによりドライバの適切な運転操作を促すことができる。さらに、所定時間Ｔｐが経過した後はパルス反力Ｆｐは発生せず、リスクポテンシャルＲＰに応じた運転操作反力に復帰するため、ドライバの運転操作を邪魔することがない。

このようにステップＳ６２０でパルス反力Ｆｐを算出した後、ステップＳ６３１へ進む。
ステップＳ６３１では、ステップＳ６１０で算出した補正係数ｈ、及びステップＳ６２０で算出したパルス反力Ｆｐとから、以下の（式４）に従ってアクセルペダル反力補正値ＦＡ_hoseiを算出する。
ＦＡ_hosei ＝ｈ×ＦＡ＋Ｆｐ ・・・（式４）

ステップＳ６３２では、補正係数ｈ及びパルス反力Ｆｐとから、以下の（式５）に従ってブレーキペダル反力補正値ＦＢ_hoseiを算出する。
ＦＢ_hosei ＝ｈ×ＦＢ−Ｆｐ ・・・（式５）

図１７（ａ）〜（ｄ）に、補正係数ｈ、リスクポテンシャルＲＰ、アクセルペダル反力、およびブレーキペダル反力の時系列変化の一例を示す。
接触の可能性がない状態から接触の可能性がある状態に変化すると、図１７（ａ）に示すように補正係数ｈが徐々に最大値ｈｍａｘまで増加する。これに伴って、図１７（ｃ）に示すように、アクセルペダル反力がパルス状に増加し、その後、破線で示すリスクポテンシャルＲＰに応じた反力に比べて大きなアクセルペダル反力が発生する。また、図１７（ｄ）に示すように、ブレーキペダル反力がパルス状に減少し、その後、破線で示すリスクポテンシャルＲＰに応じた反力比べて小さなブレーキペダル反力、すなわち大きなブレーキアシスト力が発生する。

接触の可能性がある状態から接触の可能性がない状態に変化すると、補正係数ｈは徐々に１まで低下する。これに伴い、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力に対して増加していたアクセルペダル反力が徐々に減少し、減少していたブレーキペダル反力が徐々に増加して、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力にそれぞれ復帰する。

このようにステップＳ６００でアクセルペダル反力補正値ＦＡ_hoseiおよびブレーキペダル反力補正値ＦＢ_hoseiを算出した後、ステップＳ７００へ進む。
ステップＳ７００では、自車両が前方障害物に接触する可能性がある場合の、制駆動力の補正量を算出する。補正量の算出にあたっては、図１８（ａ）に示すように、自車両前方に仮想的な弾性体を設けたと考え、この仮想的な弾性体が前方車両に当たって圧縮され、自車両に対する擬似的な走行抵抗を発生するというモデルを考える。ここで、仮想的な弾性体の長さｌは、自車速Ｖｈに応じて、上述した接触可能性の判断に用いた車間時間ＴＨＷのしきい値Ｔｈと関連付けて以下の（式６）で表すことができる。
ｌ＝Ｔｈ×Ｖｈ ・・・（式６）

また、仮想的な弾性体の弾性定数ｋは、適切な制御効果が得られるように調整される制御パラメータである。図１８（ｂ）に示すように、自車両と前方車両との車間距離Ｄが短い場合には、仮想的に設けた弾性体の反発力Ｆｃが以下の（式７）で表される。
Ｆｃ＝ｋ×（ｌ−Ｄ） ・・・（式７）
（式７）に示すように仮想弾性体の長さｌに対して車間距離Ｄが小さくなるほど、すなわち自車両と前方車両との接触のリスクが高くなるほど反発力Ｆｃが大きくなる。自車両と前方車両との車間距離Ｄが短い場合には、（式７）で算出される反発力Ｆｃを駆動力および制動力の補正量として設定する。なお、車間距離Ｄが弾性体の長さｌ以上の場合、反発力Ｆｃ＝０とする。

ここでは、車間時間ＴＨＷのしきい値Ｔｈを用いて仮想的な弾性体の長さｌを算出し、車間距離Ｄが仮想弾性体の長さｌより小さい（ｌ＞Ｄ）場合、自車両が前方障害物に接触する可能性があると考える。すなわち、制駆動力の補正量を算出する際にも、車間時間ＴＨＷに基づいて接触の可能性を判断しているといえる。

ステップＳ７００で行う処理を、図１９のフローチャートに従って説明する。
まずステップＳ７０１で、ステップＳ１００で読み込んだアクセルペダル操作量ＳＡに基づいて、アクセルペダル６２が踏みこまれているか否かを判定する。アクセルペダル６２が踏み込まれていない場合には、ステップＳ７０２へ進み、アクセルペダル６２が急に解放されたか否かを判定する。例えば、アクセルペダル操作量ＳＡから算出するアクセルペダル６２の操作速度が所定値未満であった場合は、アクセルペダル６２がゆっくりと戻されたと判断し、ステップＳ７０３へ進む。ステップＳ７０３では、駆動力補正量ΔＤａとして０をセットし、つづくステップＳ７０４で制動力補正量ΔＤｂとして上述した（式７）で算出した反発力Ｆｃをセットする。

一方、ステップＳ７０２でアクセルペダル６２が急に戻されたと判定されると、ステップＳ７０５へ進む。ステップＳ７０５では駆動力補正量ΔＤａを漸減させ、ステップＳ７０６で制動力補正量ΔＤｂを反発力Ｆｃまで漸増させる。具体的には、アクセルペダル６２が急に戻された場合は、アクセルペダル操作中には駆動力を反発力Ｆｃ分だけ減少させるように設定していた駆動力補正量ΔＤａ（＝−Ｆｃ）を、図２０（ａ）に示すように０まで徐々に変化させる。また、図２０（ｂ）に示すようにアクセルペダル６２が急に戻されてから制動力補正量ΔＤｂを反発力Ｆｃまで徐々に増加させる。このように、アクセルペダル６２が急に戻された場合は、最終的に駆動力補正量ΔＤａが０に、制動力補正量ΔＤｂがＦｃになるように変化させる。

一方、ステップＳ７０１が肯定判定され、アクセルペダル６２が踏み込まれている場合は、ステップＳ７０７へ進んでドライバ要求駆動力Ｆｄａを推定する。コントローラ５０内には、駆動力制御装置６３内に記憶されたドライバ要求駆動力算出マップ（図４）と同一のものが用意されており、アクセルペダル操作量ＳＡに従って、ドライバ要求駆動力Ｆｄａを推定する。

つづくステップＳ７０８で、ステップＳ７０７で推定したドライバ要求駆動力Ｆｄａと反発力Ｆｃとの大小関係を比較する。ドライバ要求駆動力Ｆｄａが反発力Ｆｃ以上（Ｆｄａ≧Ｆｃ）の場合は、ステップＳ７０９へ進む。ステップＳ７０９では、駆動力補正量ΔＤａとして−Ｆｃをセットし、ステップＳ７１０で制動力補正量ΔＤｂに０をセットする。すなわち、Ｆｄａ−Ｆｃ≧０であることから、駆動力Ｆｄａを反発力Ｆｃにより補正した後も正の駆動力が残る。従って、補正量の出力は駆動力制御装置６３のみで行うことができる。この場合、車両の状態としては、ドライバがアクセルペダル６２を踏んでいるにも関わらず期待した程の駆動力が得られない状態となる。補正後の駆動力が走行抵抗より大きい場合には、加速が鈍くなる挙動としてドライバに感じられ、補正後の駆動力が走行抵抗より小さい場合には、減速する挙動としてドライバに感じられる。

一方、ステップＳ７０８が否定判定され、ドライバ要求駆動力Ｆｄａが反発力Ｆｃより小さい場合（Ｆｄａ＜Ｆｃ）は、駆動力制御装置６３のみでは目標とする補正量を出力できない。そこで、ステップＳ７１１において駆動力補正量ΔＤａに−Ｆｄａをセットし、ステップＳ７１２で制動力補正量ΔＤｂとして、補正量の不足分（Ｆｃ−Ｆｄａ）をセットする。この場合、車両の減速挙動としてドライバには察知される。

図２１に、駆動力および制動力の補正方法を説明する図を示す。図２１の横軸はアクセルペダル操作量ＳＡおよびブレーキペダル操作量ＳＢを示しており、原点０から右へ進むほどアクセルペダル操作量ＳＡが大きく、左へ進むほどブレーキペダル操作量ＳＢが大きいことを示している。図２１の縦軸は駆動力および制動力を示し、原点０から上へ進むほど駆動力が大きく、下へ進むほど制動力が大きいことを示している。

図２１において、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた要求駆動力Ｆｄａ、およびブレーキペダル操作量ＳＢに応じた要求制動力Ｆｄｂをそれぞれ一点差線で示す。また、接触可能性に応じて補正した駆動力および制動力を実線で示す。

アクセルペダル操作量ＳＡが大きく、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた要求駆動力Ｆｄａが反発力Ｆｃ以上の場合は、駆動力を補正量ΔＤａに応じて減少方向に補正する。一方、アクセルペダル操作量ＳＡが小さく、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた要求駆動力Ｆｄａが反発力Ｆｃよりも小さい場合は、駆動力を発生しないような補正量ΔＤａを設定して駆動力を補正する。さらに、反発力Ｆｃと要求駆動力Ｆｄａとの差を補正量ΔＤｂとして設定する。これにより、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた緩制動を行う。

ブレーキペダル９２が踏み込まれると、補正量ΔＤｂに基づいて制動力を増大方向に補正する。これにより、全体として車両の走行抵抗を補正量、すなわち仮想弾性体の反発力Ｆｃに相当して増大させるように制駆動力の特性を補正している。

このようにステップＳ７００で制駆動力補正量を算出した後、ステップＳ８００へ進む。
ステップＳ８００では、ステップＳ６００で算出したアクセルペダル反力補正値ＦＡ_hosei、及びブレーキペダル反力補正値ＦＢ_hoseiを、それぞれアクセルペダル反力制御装置６０およびブレーキペダル反力制御装置９０へ出力する。アクセルペダル反力制御装置６０およびブレーキペダル反力制御装置９０は、それぞれコントローラ５０から入力される指令値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する。

ステップＳ９００では、ステップＳ７００で算出した駆動力補正量ΔＤａ、及び制動力補正量ΔＤｂをそれぞれ駆動力制御装置６３、及び制動力制御装置９３に出力する。駆動力制御装置６３は、駆動力補正量ΔＤａと要求駆動力Ｆｄａとから目標駆動力を算出し、算出した目標駆動力を発生するようにエンジンコントローラを制御する。また、制動力制御装置９３は、制動力補正量ΔＤｂと要求制動力Ｆｄｂとから目標制動力を算出し、目標制動力を発生するようにブレーキ液圧コントローラを制御する。

これにより、アクセルペダル６２およびブレーキペダル９２には、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰおよび前方障害物との接触の可能性に基づくペダル反力がそれぞれ発生する。また、車間距離Ｄが短く自車両と前方車両とが接触する可能性がある場合は、自車両前方の仮想的な弾性体の反発力Ｆｃに相当する補正量を用いて駆動力を小さく、また制動力を大きくするように補正を行う。

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、自車両周囲の障害物状況に基づいて、障害物に対する自車両の潜在的な第１のリスクと、自車両と障害物との接触の可能性に関する第２のリスクとを算出する。そして、第１のリスクに基づいて運転操作装置の操作反力制御を行い、第２のリスクに基づいて自車両に発生する駆動トルクを減少するよう駆動力制御を行う。コントローラ５０は、操作反力制御および駆動力制御のいずれかを優先して行うように制御を行う。具体的には、第１の実施の形態においては、第１のリスクとし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に応じてアクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御を行った。また、第２のリスクとして、自車両前方に設定した仮想的な弾性体の長さｌと、自車両と前方車両との車間距離Ｄとの差（ｌ−Ｄ）を算出した。差（ｌ−Ｄ）が大きくなり、自車両と前方車両との接触のリスクが高くなるほど駆動トルクを減少するように補正した。上述したように、仮想弾性体の長さｌよりも車間距離Ｄが大きく、自車両と前方車両との接触のリスクが小さい場合は、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御を優先して行い、駆動力の補正は行わない。これにより、自車両と前方車両との接触の可能性が低い場合には、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御を行うことにより自車両周囲の潜在的なリスクを操作反力を介して直感的に運転者に知らせることができる。また、自車両と前方車両との接触の可能性が高い場合は駆動力を減少するように補正するので、運転者による運転操作を適切に補助することができる。
（２）コントローラ５０は、障害物に対する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反力制御およびブレーキペダル反力制御を行う。さらに、自車両と障害物との接触の可能性を予測し、接触の可能性が高い場合は、図２１に示すようにアクセルペダル操作量ＳＡに対する駆動トルクの関係を減少方向に補正する。このように、リスクポテンシャルＲＰに応じてアクセルペダル６２およびブレーキペダル９２の操作反力制御を行うことにより、運転者が常に接触して操作を行う運転操作装置を介して自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを直感的に運転者に伝達することができる。また、接触の可能性が高い場合は駆動トルクを減少するので、運転者に自車両の加速の鈍化または減速感を与えて注意を喚起することができる。なお、第１の実施の形態においては、駆動力の補正量ΔＤａを算出するための接触の可能性を、自車両前方に仮想的に設定した弾性体の長さｌと、自車両と前方車両との車間距離Ｄとの差（ｌ−Ｄ）から予測した。
（３）コントローラ５０は、自車両と障害物との接触の可能性が高いと予測されると、障害物との接触の可能性が低い場合に比べてリスクポテンシャルＲＰに対する操作反力の変化量が大きくなるように操作反力を補正する。具体的には、図１７（ａ）〜（ｄ）に示すように、接触の可能性がある場合は、リスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力を増加させ、ブレーキペダル反力を減少させる。これにより、接触の可能性の有無を運転者により確実に認識させることができる。
（４）障害物との接触の可能性が低い状態から高い状態へと移行すると、運転操作装置に付加力を与える。具体的には、図１７（ａ）〜（ｄ）に示すように、アクセルペダル反力およびブレーキペダル反力にそれぞれパルス反力Ｆｐを付加する。これにより、自車両が障害物と接触する可能性がでてきたことを運転者に確実に知らせることができる。なお、第１の実施の形態においては付加力をパルス反力Ｆｐとして発生させたが、これには限定されず、例えば振動を発生させることもできる。
（５）コントローラ５０は、自車両と障害物との接触の可能性が高い場合に、図２１に示すようにブレーキペダル操作量ＳＢに対する制動トルクの関係を増大方向に補正する。これにより、障害物との接触の可能性が高い場合に運転者がブレーキペダル操作を行うと、制動力補正量ΔＤｂだけ増大した制動力が発生し、運転者の減速操作を適切に補助することができる。なお、制動力の補正量ΔＤｂを算出する際も、自車両前方の仮想弾性体の長さｌと車間距離Ｄとの差を用いて自車両と前方車両との接触の可能性を予測した。
（６）アクセルペダル操作量ＳＡが所定値よりも小さい場合は、アクセルペダル操作量ＳＡに応じて緩制動を行う。具体的には、アクセルペダル操作量ＳＡに応じたドライバ要求駆動力Ｆｄａが仮想弾性体の反発力Ｆｃよりも小さい場合は、反発力Ｆｃと要求駆動力Ｆｄａとの差（Ｆｃ−Ｆｄａ）を制動力補正量ΔＤｂとして制動力制御装置９３に出力する。これにより、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた駆動力が小さい場合でも、運転者の運転操作を補助することができる。
（７）自車両周囲の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するので、リスクポテンシャルＲＰを確実に運転者に知らせることができる。
（８）自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほどブレーキペダル操作反力を小さくするので、運転者がブレーキペダル操作を行う際に運転者の減速操作を補助することができる。

《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。

第２の実施の形態では、自車両が前方の障害物を操舵操作あるいは制動操作によって回避できるか否かを判定し、その判定結果に基づいて制駆動力の補正量を決定する。すなわち、回避可能判断の判定結果に基づいて、自動的に制動力を発生する自動制動制御を行う。

以下に、第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置の動作を詳細に説明する。図２２は、第２の実施の形態のコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順のローチャートを示す。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Ｓ１００〜Ｓ７００での処理は、第１の実施の形態で説明した図８のフローチャートのステップＳ１００〜Ｓ７００での処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ７２０では、ステップＳ２００で認識した前方障害物の状況に基づいて、自車両が操舵操作によって前方障害物を回避できるか否かを判断する。ここでは、前方障害物を回避するために必要な横移動距離ｙを算出し、操舵による回避可能性判断を行う。自車両が操舵操作によって前方障害物を左右いずれかに回避可能である場合は、操舵回避可能であると判断し、自動制動制御を行わないようにする。

図２３に、自車両と前方車両との位置関係を示す。図２３に示すように、自車両の正面に対する前方障害物の右端部および左端部の角度をそれぞれθ１，θ２とする。このように、前方の障害物に対して回避できる方向が左右２方向（θ１，θ２）ある場合には、小さい方の値θ１を選択する。そして、自車両がθ１方向に操舵して前方車両を回避するために必要な横移動距離ｙを算出する。横移動距離ｙは、以下の（式８）から算出できる。
ｙ＝Ｄ×sin（θ１）＋ｌｗ／２ ・・・（式８）
ここで、Ｄ：車間距離、ｌｗ：車両の幅である。

なお、ここではレーザレーダ１０が自車両の中央に取り付けられている例を説明した。レーザレーダ１０が自車両中央から左右いずれかにオフセットして取り付けられている場合は、上記（式８）においてレーザレーダ１０の取り付け位置のオフセット分を適宜加算または減算する。

また、所定の幅を持った複数本のビームにより前方障害物を検出する検出器を用いる場合は、図２４に示すように前方障害物の方向が、ある幅θ１〜θ２の範囲内であるということが検出される。この場合は、前方障害物の方向を、存在範囲θ１〜θ２のうちの最小値θ１として回避に必要な横移動距離ｙを上述した（式８）を用いて算出する。なお、この場合も、レーダが車両の中央から左右どちらかにオフセットして取り付けられている場合には、上記（式８）においてレーダの取り付け位置のオフセット分を適宜加算または減算する。

以上のような方法により操舵回避に必要な横移動量ｙを演算することで、自車両に対する障害物のオフセット量、すなわち自車両と前方車両との左右方向の相対位置が異なる場合においても、それぞれの場合に応じて操舵回避に必要な横移動量ｙを算出できる。従って、操舵回避が可能か不可能かを正確に演算することができる。

さらに、自車両が回避に必要な横移動距離ｙだけ横移動するのに必要な時間ｔｙを算出する。車両の操舵特性は、以下の（式９）（式１０）のように表される。
ｍ×ｖ×（ｒ＋ｄβ／ｄｔ）＝２Ｙｆ＋２Ｙｒ ・・・（式９）
Ｉｚ×ｄｒ／ｄｔ＝２ｌｆ×Ｙｆ−２ｌｒ×Ｙｒ ・・・（式１０）
ここで、
ｍ：車両重量
Ｉｚ：車両ヨー方向の慣性モーメント
ｖ：車速
ｒ：ヨーレート
β：車体スリップ角
ｌｆ：車両重心から前輪までの距離
ｌｒ：車両重心から後輪までの距離

Ｙｆ、Ｙｒはそれぞれ前輪、後輪の発生する横力であり、以下の（式１１）（式１２）のように表される。
Ｙｆ＝Ｆｆ｛β＋（ｌｆ／ｖ）×ｒ−θｆ｝ ・・・（式１１）
Ｙｒ＝Ｆｒ｛β−（ｌｒ／ｖ）×ｒ｝ ・・・（式１２）

ここで、θｆは前輪舵角である。緊急時にはドライバは図２５に示すような操舵速度と操舵量最大値で操舵すると仮定し、図２５に示す特性に従って前輪舵角θｆを設定する。
Ｆｆ、Ｆｒはタイヤスリップ角に対して発生する横力を表す関数であり、図２６のような関係として定義される。

このとき、横移動量ｙは以下の（式１３）のように表される。
ｙ＝∫ｖ×sin（∫ｒ×ｄｔ＋β）ｄｔ ・・・（式１３）
以上の（式９）〜（式１３）を解くことにより、自車両が前方障害物を回避するために必要な横移動距離ｙだけ横移動するのに必要な時間ｔｙを算出できる。

（式９）〜（式１３）の演算をオンラインで実行するには非常に時間がかかるため、ここではこれらの演算を予めオフラインで行い、その演算結果を図２７に示すようにマップ化しておく。図２７は、操舵回避に必要な横移動量ｙがｙ１である場合、回避に必要な時間ｔｙがｔｙ１であることを示している。この必要時間ｔｙは、自車速が高いほど短くなり、自車速が低いほど長くなる。

回避に必要な横移動距離ｙだけ横移動するのに必要な時間ｔｙを演算する場合は、図２７に示す車速ｖと横移動距離ｙに対するマップの値を参照して算出する。

このように算出した横移動時間ｔｙを、自車両と前方障害物とが接触するまでの推定時間Ｄ／Ｖｒ（余裕時間ＴＴＣ）と比較する。接触するまでの余裕時間Ｄ／Ｖｒが横移動時間ｔｙよりも小さい場合（Ｄ／Ｖｒ＜ｔｙ）は、操舵による回避が不可能であると判断する。

以上説明したように、車両の操舵特性の違いに応じて操舵回避時間ｔｙを演算するため、車両ごとに異なる操舵特性や車速域で異なる操舵特性によらず、操舵で前方障害物を回避可能か不可能かを正確に演算できる。また、ドライバの緊急時のステアリング操作の特性も加味して車両の操舵回避時間ｔｙを演算するため、より正確に緊急時の操舵回避時間ｔｙを演算することができる。

このようにステップＳ７２０で操舵による回避可能性を判断した後、ステップＳ７４０へ進む。
ステップＳ７４０では、制動による回避可能性判断を行う。具体的には、ステップＳ２００で認識した自車両と前方障害物との距離Ｄと相対速度Ｖｒが以下の（式１４）に示す関係であるとき、制動によって前方障害物を回避することは不可能であると判断する。
Ｄ＜−Ｖｒ×Ｔｄ＋Ｖｒ^２／２ａ ・・・（式１４）
ここで、Ｔｄはドライバのブレーキ操作時に減速度が発生するまでの無駄時間であり、例えばＴｄ＝０．２秒とする。ａはドライバのブレーキ操作により発生する減速度であり、例えばａ＝８．０ｍ／ｓ^２とする。

ステップＳ７６０では、ステップＳ７２０で判断した操舵回避可能性、及びステップＳ７４０で判断した制動回避可能性の結果に基づいて、ステップＳ７００で算出した制駆動力補正量に補正を行う。ステップＳ７６０で行う処理を図２８のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ９０１で制動および操舵による前方障害物の回避が不可能かを判定する。制動による回避が不可能かつ操舵による回避が不可能と判定されると、ステップＳ９０２へ進む。ステップＳ９０２では、図２９に示す制動力２による制動力目標値Ｆｔを算出する。具体的には、図２９に示すように所定の傾きで予め設定した制動力２まで増加する制動力目標値Ｆｔを算出する。

ステップＳ９０１が否定判定されると、ステップＳ９０３へ進み、制動による前方障害物の回避または操舵による回避が不可能であるか否かを判定する。制動または操舵による前方障害物の回避が不可能と判定されると、ステップＳ９０４へ進む。ステップＳ９０４では、図２９に示す制動力１による制動力目標値Ｆｔを算出する。具体的には、制動力２より小さい制動力１を制動力目標値Ｆｔとして算出する。制動力１は０から一定の傾きαで徐々に大きくなる。制動力１の傾きαは、制動力１から制動力２に移行する際にその制動力の差ｐ１が所定値以下となるように演算される。傾きαは以下のように演算する。

まず、制動力１が作動し始めてから制動力２が作動するまでの時間Ｔ１を推定する。制動による前方障害物の回避が不可能となってから操舵による回避が不可能となる場合、時間Ｔ１は、操舵回避に要する横移動時間ｔｙを用いて以下の（式１５）で表される。
Ｔ１＝Ｄ／Ｖr − ｔｙ ・・・（式１５）

また、操舵による前方障害物の回避が不可能となってから制動による回避が不可能となる場合、時間Ｔ１は以下の（式１６）で表される。
Ｔ１＝−（Ｄ−Ｖｒ^２／２ａ＋Ｖｒ×Ｔｄ）／Ｖｒ ・・・（式１６）
ここで、Ｔｄはドライバによるブレーキ操作時の無駄時間、ａはブレーキ操作によって発生する減速度である。

制動力１の傾きαは、上述したように算出した時間Ｔ１、および制動力２と制動力１との差ｐ１を用いて以下の（式１７）から算出することができる。なお、ここで用いる制動力の差ｐ１は、予め適切な値を設定しておく。
α＝ｐ１／Ｔ１ ・・・（式１７）

ステップＳ９０３が否定判定され、制動による回避と操舵による回避のいずれも可能である場合には、設定された制動力目標値Ｆｔを所定の傾きで徐々に小さくし、最終的に制動力目標値Ｆｔを０とする。

図３０に、制動力目標値Ｆｔの時系列変化を示す。時間ｔ＝ｔａにおいて制動または操舵による前方障害物の回避が不可能と判定されると、制動力１に従って制動力目標値Ｆｔを０から徐々に大きくする。時間ｔ＝ｔａからＴ１経過後の時間ｔ＝ｔｂにおいて制動による回避も操舵による回避も不可能と判定されると、制動力目標値Ｆｔをそれまでの所定の傾きで制動力２まで増加させ、制動力１から制動力２へと移行して急制動を行う。

つづくステップＳ９０６では、ステップＳ７００で算出した制動力補正量ΔＤｂが、ステップＳ９０２，Ｓ９０４，またはＳ９０５で算出した制動力目標値Ｆｔよりも小さいか否かを判定する（ΔＤｂ＜Ｆｔ）。制動力補正量ΔＤｂが制動力目標値Ｆｔよりも小さい場合は、ステップＳ９０７へ進んで制動力目標値Ｆｔを制動力補正量ΔＤｂとして設定する。つづくステップＳ９０８では、駆動力を０とするために、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた値−Ｆｄａを駆動力補正量ΔＤａとして設定する。ステップＳ９０６が否定判定されると、ステップＳ７００で算出した制動力補正量ΔＤｂおよび駆動力補正量ΔＤａをそのまま使用する。

このようにステップＳ７６０で駆動力補正量ΔＤａおよび制動力補正量ΔＤｂを補正した後、ステップＳ８００へ進む。ステップＳ８００では、ステップＳ６００で補正した反力制御指令値をアクセルペダル反力制御装置６０およびブレーキペダル反力制御装置９０にそれぞれ出力し、アクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御を行う。ステップＳ９００では、ステップＳ７６０で補正した駆動力補正量ΔＤａおよび制動力補正量ΔＤｂを駆動力制御装置６３および制動力制御装置９３にそれぞれ出力し、制駆動力制御を行う。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、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。
（１）コントローラ５０は、障害物に対する回避の可能性を判定し、自車両が障害物を回避できないと判定すると、自動制動を行うように制動力制御装置９３を制御する。これにより、自車両を自動的に減速して不慮の事態による影響を緩和させることが可能となる。
（２）コントローラ５０は、自車両が制動のみで障害物を回避できるか否か、また、操舵のみで障害物を回避できるか否かを判定し、少なくとも制動または操舵のみで障害物を回避できない場合は、自動制動を行う。これにより、障害物を回避できないと予測される場合は自動制動を行って不慮の事態による影響を緩和することが可能となる。また、図３０に示すように、制動または操舵で障害物を回避できない状態から、制動でも操舵でも障害物を回避できない状態に変化すると、制動力目標値Ｆｔが制動力１から制動力２に増加する。これにより、制動力を増加して自動的に急制動を行い、不慮の事態に至った場合でもその影響を緩和することが可能となる。

−第２の実施の形態の変形例−
第２の実施の形態の変形例では、上述した第２の実施の形態において接触可能性に基づいて補正したアクセルペダル操作反力およびブレーキペダル操作反力を、操舵による回避可能性および制動による回避可能性に応じてさらに補正する。

図３１に、第２の実施の形態の変形例における運転操作補助制御処理のフローチャートを示す。図３１のフローチャートは、図２２に示した第２の実施の形態のフローチャートに対してステップＳ７８０の処理を追加している。ステップＳ７８０において、前方障害物の回避可能性に応じた操作反力の補正を行う。このステップＳ７８０で行う処理を、図３２に示すフローチャートに従って説明する。

ステップＳ７８１では、ステップＳ７２０で判断した操舵回避可能性およびステップＳ７４０で判断した制動回避可能性に基づいて、制動による前方障害物の回避が不可能、かつ操舵による回避が不可能であるか否かを判定する。操舵および制動による前方障害物の回避が不可能である場合は、ステップＳ７８２へ進み、最大のアクセルペダル反力を発生させるように、アクセルペダル反力補正値ＦＡ_hoseiを最大値ＦＡｍａｘに設定する。ステップＳ７８３では、最小のブレーキペダル反力を発生させるようにブレーキペダル反力補正値ＦＢ_hoseiをＦＢｍｉｎに設定する。

ステップＳ７８１が否定判定され、少なくとも操舵あるいは制動によって前方障害物を回避できる場合は、ステップＳ６００で算出した反力補正値ＦＡ_hoseiおよびＦＢ_hoseiをそのまま使用する。

このようにステップＳ７８０で設定した反力補正値ＦＡ_hosei、ＦＢ_hoseiは、つづくステップＳ８００においてアクセルペダル反力制御装置６０およびブレーキペダル反力制御装置９０にそれぞれ出力される。

これにより、前方障害物の回避が操舵でも制動でも不可能と判断される場合は、制動力を発生するとともにアクセルペダル反力およびブレーキアシスト力を所定値、すなわち最大値に設定する。操作反力が最大となるので、運転者に回避の可能性をより確実に認識させ、運転者による減速操作を促すことができる。

なお、上述した第１および第２の実施の形態では、余裕時間ＴＴＣを用いて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操作反力およびブレーキペダル操作反力を決定した。ただし、これには限定されず、操作反力を決定するためのリスクポテンシャルＲＰを、制駆動力の補正量ΔＤａ、ΔＤｂを決定するために用いた仮想の弾性体の反発力Ｆｃと対応づけることもできる。例えば、仮想の弾性体の長さｌと車間距離Ｄとの差（ｌ−Ｄ）が所定値以上のときにリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御を行うようにする。これにより、差（ｌ−Ｄ）が大きく、自車両と前方車両との接触のリスクの小さい場合には制駆動力制御に対して操作反力制御を優先的に行う。一方、差（ｌ−Ｄ）が小さく、自車両と前方車両との接触のリスクが大きい場合には、操作反力制御に対して制駆動力制御を優先的に行う。

上述した第１の実施の形態においては、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御と、前方障害物との接触の可能性に応じた制駆動力制御とを行った。ただし、反力制御と駆動力制御のみを行うようにすることもできる。具体的には、接触の可能性が高い場合、アクセルペダル６２が操作されているときは駆動力を低下するように補正し、制動力の補正は行わない。なお、この場合もリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御を行い、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰ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の減速操作を促す。

また、上述した第２の実施の形態においては、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御と、前方障害物との接触の可能性に応じた制駆動力制御と、前方障害物回避の可能性に応じた制動力制御とを行ったが、接触の可能性に応じた制動力制御を行わないようにすることもできる。例えば接触の可能性がある場合は駆動力補正量ΔＤａを適切に設定して駆動力を低下し、障害物の回避が不可能となると制動力目標値Ｆｔを適切に設定して制動力を増加させる。

上述した第１および第２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ＲＰに応じたアクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御をそれぞれ行った。ただし、これには限定されず、アクセルペダル反力制御またはブレーキペダル反力制御を行うこともできる。

以上説明した第１および第２の実施の形態においては、障害物検出手段として、レーザレーダ１０および車速センサ３０を用い、リスク算出手段、リスクポテンシャル算出手段、駆動トルク補正手段、制御手段、接触予測手段、操作反力補正手段、制動トルク補正手段、自動制動制御手段、回避判定手段、制動回避判定手段、操舵回避判定手段、および操作反力設定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、および付加力発生手段としてコントローラ５０，アクセルペダル反力制御装置６０，およびブレーキペダル反力制御装置９０を用いた。アクセルペダル操作量検出手段としてアクセルペダルストロークセンサ６４を用い、ブレーキペダル操作量検出手段としてブレーキペダルストロークセンサ９４を用い、エンジン制御手段として駆動力制御装置６３を用い、ブレーキ制御手段として制動力制御装置９３を用いた。ただし、これらには限定されず、障害物検出手段として、レーザレーダ１０の代わりに例えば別方式のミリ波レーダを用いることもできる。

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。 駆動力制御の概要を説明する図。 アクセルペダル操作量と要求駆動力との関係を示す図。 制動力制御の概要を説明する図。 ブレーキペダル操作量と要求制動力との関係を示す図。 コントローラ５０の内部の構成を示すブロック図。 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。 リスクポテンシャルとアクセル制御反力指令値との関係を示すマップ。 リスクポテンシャルとブレーキ制御反力指令値との関係を示すマップ。 接触可能性予測処理を説明するフローチャート。 操作反力補正処理を説明するフローチャート。 操作反力補正係数の算出処理を説明するフローチャート。 操作反力補正係数を時系列で説明する図。 パルス反力の算出処理を説明するフローチャート。 パルス反力を時系列で説明する図。 （ａ）〜（ｄ）補正係数、リスクポテンシャル、アクセルペダル操作反力、およびブレーキペダル反力をそれぞれ時系列で説明する図。 （ａ）（ｂ）制駆動力制御の概念を説明する図。 制駆動力補正量算出処理を説明するフローチャート。 （ａ）（ｂ）駆動力補正量および制動力補正量の変化をそれぞれ説明する図。 駆動力補正および制動力補正の特性を説明する図。 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。 前方検出装置としてスキャニング式のレーザレーダを用いた場合の前方障害物と自車の位置関係を示す図。 前方検出装置として複数本のビーム式のレーザレーダを用いた場合の前方障害物と自車の位置関係を示す図。 緊急時のドライバの操舵特性を表す図。 タイヤスリップ角に対して発生する横力を表す図。 操舵回避に必要な横移動距離と必要時間との関係を示す図。 制駆動力補正処理を説明するフローチャート。 制動力１と制動力２を示す図。 制動力目標値の変化を時系列で示す図。 第２の実施の形態の変形例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。 操作反力設定処理を説明するフローチャート。

符号の説明

１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
５０：コントローラ
６０：アクセルペダル反力制御装置
６３：駆動力制御装置
６４：アクセルペダルストロークセンサ
９０：ブレーキペダル反力制御装置
９３：制動力制御装置
９４：ブレーキペダルストロークセンサ

Claims (10)

1. 自車両前方の先行車を検出し、自車両と前記先行車との車間距離および相対速度を検出する障害物検出手段と、
   自車速を検出する車速検出手段と、
   前記障害物検出手段で検出した前記車間距離と前記相対速度から前記自車両と前記先行車との余裕時間を算出し、前記余裕時間の逆数を前記自車両の前記先行車に対するリスクポテンシャルとして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によって算出される前記リスクポテンシャルが大きくなるほどアクセルペダルを操作する際に発生する操作反力が大きくなるように前記操作反力を制御する操作反力制御手段と、
   前記自車両の前方に仮想弾性体を設けたと仮定し、前記仮想弾性体が前記先行車に当たって圧縮された場合の前記仮想弾性体の反発力を算出する反発力算出手段と、
   前記アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出手段と、
   目標駆動力に従ってエンジンを制御するエンジン制御手段と、
   前記アクセルペダルの操作量に応じて大きくなるように設定されたドライバ要求駆動力から前記反発力に応じた補正量を減算することによって目標駆動力を算出し、前記自車両に発生する駆動力を減少する駆動力補正手段と、
   前記障害物検出手段で検出した前記車間距離と前記車速検出手段で検出した前記自車速から前記自車両と前記先行車との車間時間を算出し、前記車間時間がしきい値以上の場合、前記先行車と前記自車両との接触の可能性が低いと予測し、前記車間時間が前記しきい値よりも小さい場合、前記先行車と前記自車両との接触の可能性が高いと予測する接触予測手段と、
   前記接触予測手段によって前記先行車との接触の可能性が低いと予測されると、前記駆動力補正手段による前記駆動力の減少制御は行わず、前記操作反力制御手段による前記操作反力制御を行い、前記先行車との接触の可能性が高いと予測されると、前記操作反力制御とともに、前記駆動力の減少制御を行うように、前記操作反力制御手段および前記駆動力補正手段を制御する制御手段と、
   前記先行車との接触の可能性が高いと予測されると、前記先行車との接触の可能性が低い場合に比べて、前記操作反力制御において前記リスクポテンシャルに対して発生する前記操作反力が大きくなるように前記操作反力を補正する操作反力補正手段とを備え、
   前記反発力算出手段は、前記しきい値と前記自車速に基づいて前記仮想弾性体の長さを設定し、前記仮想弾性体の長さに対して前記車間距離が小さくなるほど前記反発力を大きくす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、
   前記接触予測手段によって前記先行車との接触の可能性が低い状態から接触の可能性が高い状態に移行したと判定されると、前記リスクポテンシャルに応じた前記操作反力に付加力を加える付加力発生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。
3. 請求項２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記付加力はパルス状の反力であ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１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
   ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダル操作量検出手段と、
   目標制動力に従ってブレーキ装置を制御するブレーキ制御手段と、
   前記接触予測手段によって前記先行車との接触の可能性が高いと予測されると、前記ブレーキペダル操作量に応じて大きくなるように設定されたドライバ要求制動力に前記反発力に応じた補正量を加算することによって目標制動力を算出し、前記自車両に発生する制動力を増大する制動力補正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。
5. 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記アクセルペダルが操作された状態で、前記ドライバ要求駆動力が前記反発力より小さい場合、前記駆動力補正手段は前記目標駆動力を０とし、前記制動力補正手段は前記ドライバ要求駆動力と前記反発力との差を前記目標制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。
6. 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、
   前記先行車をドライバによる操舵操作のみで回避できるかを判定する操舵回避判定手段と、
   前記車間距離および前記相対速度に基づいて前記先行車をドライバによる制動操作のみで回避できるかを判定する制動回避判定手段と、
   前記操舵回避判定手段または前記制動回避判定手段によって前記先行車を回避できないと判定されると、ブレーキ装置によって自動制動を行うよう制御する自動制動制御手段とをさらに備え、
   前記障害物検出手段は、前記自車両に対する前記先行車の端部の角度をさらに検出し、
   前記操舵回避判定手段は、前記角度、前記車間距離および前記自車両の幅に基づいて前記自車両が前記先行車を回避するために必要な横移動距離を算出し、前記自車速に基づいて前記横移動距離だけ横移動するのに必要な横移動時間を算出し、前記余裕時間が前記横移動時間よりも小さい場合は、操舵操作による回避が不可能と判定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４または請求項５に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記先行車をドライバによる操舵操作のみで回避できるかを判定する操舵回避判定手段と、
   前記車間距離および前記相対速度に基づいて前記先行車をドライバによる制動操作のみで回避できるかを判定する制動回避判定手段と、
   前記操舵回避判定手段または前記制動回避判定手段によって前記先行車を回避できないと判定されると、前記ブレーキ装置によって自動制動を行うよう制御する自動制動制御手段とをさらに備え、
   前記障害物検出手段は、前記自車両に対する前記先行車の端部の角度をさらに検出し、
   前記操舵回避判定手段は、前記角度、前記車間距離および前記自車両の幅に基づいて前記自車両が前記先行車を回避するために必要な横移動距離を算出し、前記自車速に基づいて前記横移動距離だけ横移動するのに必要な横移動時間を算出し、前記余裕時間が前記横移動時間よりも小さい場合は、操舵操作による回避が不可能と判定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６または請求項７に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記操舵回避判定手段および前記制動回避判定手段によって前記先行車を回避できないと判定されると、前記アクセルペダルに発生する前記操作反力を最大値に設定する操作反力設定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。
9. 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において、
   前記リスクポテンシャルが大きくなるほどブレーキペダルを操作する際に発生するブレーキペダル反力が小さくなるように前記ブレーキペダル反力を制御するブレーキペダル反力制御手段と、
   前記先行車との接触の可能性が高いと予測されると、前記先行車との接触の可能性が低い場合に比べて、前記ブレーキペダル反力制御において前記リスクポテンシャルに対して発生する前記ブレーキペダル反力が小さくなるように前記ブレーキペダル反力を補正するブレーキペダル反力補正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。
10. 請求項１から請求項９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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