JP4792862B2 - 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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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、自車両と自車両前方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。第1の実施の形態では、後述するように自車両と障害物との相対速度を用いてリスクポテンシャルを算出する。
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9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10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)
制御反発力Fcの算出のために、図11(a)に示すように、自車両前方に長さlの仮想的な弾性体100を設けたと仮定し、この仮想的な弾性体100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。制御反発力Fcは、図11(b)に示すように仮想弾性体100が前方車両に当たって圧縮された場合の反発力と定義する。
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。
ステップS1701でTHW≧TH_THWと判定された場合は、ステップS1703へ進んで反発力F_THW=0にする。
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。
まず、ステップS1761では、ステップS130で読み込んだ自車両と障害物との現在の車間距離Dがしきい値D1以上であるか否かを判定する。しきい値D1は、例えば通常の状態で障害物、例えば先行車に追従して走行する場合に、これ以上は接近しない領域、すなわち安定した最小の車間距離を定義する値であり、たとえば車間時間THW=1.0秒に相当する値として設定する。D≧D1(領域A)の場合は、ステップS1762に進み、反発力F_TTCを制限するための制限量L_FttcとしてL_Fttc1を設定する。
ステップS1704でTTC≧TH_TTCと判定された場合は、ステップS1707へ進んで反発力F_TTC=0にする。
このようにステップS170で制御反発力Fcを算出した後、ステップS180へ進む。
(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、自車両と障害物との車間距離Dおよび相対速度Vrを検出する。そして、少なくとも車間距離Dと相対速度Vrとに基づいて、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RPを算出し、リスクポテンシャルRPに基づいて運転者が自車両を運転操作するための運転操作機器に発生する操作反力および自車両に発生する制駆動力の少なくともいずれかを制御する。そして、車間距離Dに応じて設定される制限量を用いて、リスクポテンシャルRPに応じて行われる制御を制限する。第1の実施の形態では、制御手段であるコントローラ50において操作反力および制駆動力の両方を制御し、操作反力および制駆動力の両方の制御を制限する。ここで、操作反力および制駆動力の制御を制限するとは、最終的に運転者に与えられる操作反力および制駆動力の大きさを制限することを意味し、リスクポテンシャルRPに応じて算出される操作反力および制駆動力を直接制限すること、操作反力および制駆動力を算出するためのリスクポテンシャルRPを制限すること、およびリスクポテンシャルRPを算出するための相対速度Vrを制限すること等を含む。自車両と障害物との相対速度Vrを用いて算出されたリスクポテンシャルRPを運転者に伝達するように制御を行う場合、自車両と障害物とが近接していなくても自車両と障害物との速度差により、過大な制御が行われる可能性がある。そこで、車間距離Dに応じて設定される制限量を用いて制御を制限することにより、過剰な制御がかかって運転者にわずらわしさを与えてしまうことを防止できる。
(2)コントローラ50は、車間距離Dに基づいて複数の領域を設定し、複数の領域ごとに制限量を設定する。具体的には、図14に示すように車間距離Dを3つの領域A、B,Cに分割し、領域内では一定の制限量を領域ごとに設定する。このように複数の領域A、B,Cごとに制限量を設定することにより、操作反力および制駆動力に対する制御を容易に行うことができる。また、制御量の変化によって領域が変化したことを運転者に認識させたり、領域内では制限量が一定であるので安定した制御を行うことが期待できる。
(3)コントローラ50は、制限量として制御の上限値を設定し、車間距離Dが大きくなるほど上限値を小さくする。具体的には、反力制御指令値FAおよび制駆動力補正量ΔDa,ΔDbを算出するための余裕時間TTCに基づく反発力F_TTCの上限値を制限量として設定し、図14に示すように車間距離Dが大きくなるほど制限量L_Fttcが小さくなるように設定する。これにより、障害物が遠方にいるにもかかわらず過剰な制御がかかって運転者にわずらわしさを与えてしまうことを防止できる。
(4)コントローラ50は、制御する力の制御量、すなわちリスクポテンシャルRPに応じて制御する操作反力および制駆動力を制限する。具体的には、反力制御指令値FAおよび制駆動力補正量ΔDa,ΔDbを算出するための、余裕時間TTCに基づく反発力F_TTCを制限する。これにより、自車両と障害物との速度差によって障害物が遠方にいるにも関わらず過剰な制御が行われて運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。また、余裕時間TTCに基づいて算出する反発力F_TTCを制限し、車間時間THWに基づいて算出する反発力F_THWは制限しないので、車間時間THWが低下したことによってリスクポテンシャルRPが増大した場合は、その情報を運転者に確実に伝達することが可能となる。
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、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
ステップS390以降の処理は、図8のステップS180以降の処理と同様であるので説明を省略する。
コントローラ50は、自車両と障害物との相対速度Vrを制御する。具体的には、図20に示すように、車間距離Dに基づいて設定される領域A、B,Cごとに、相対速度Vrの上限値(リミッタ)である制限量L_Vrを設定する。ここでは、相対速度Vrは自車速Vhから障害物の速度を減算した値として算出され、車間距離Dが大きくなるほど制限量L_Vrが小さくなるように設定する。これにより、自車両と障害物との速度差によって障害物が遠方にいるにも関わらず過剰な制御が行われて運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。また、相対速度Vrに対する制限は、余裕時間TTCにのみ反映され、車間時間THWには影響を与えないので、車間時間THWが低下したことによってリスクポテンシャルRPが増大した場合は、その情報を運転者に確実に伝達することが可能となる。
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。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。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
ステップS1711〜S1716での処理は、図12のフローチャートのステップS1701〜S1705及びS1707での処理と同様であるので説明を省略する。ステップS1717では、ステップS1712またはS1713で算出した車間時間THWに基づく反発力F_THWと、ステップS1715またはS1716で算出した余裕時間TTCに基づく反発力F_TTCのうち、大きい方の値を制御反発力Fcとして選択する。
まず、ステップS1791では、ステップS130で読み込んだ自車両と障害物との現在の車間距離Dがしきい値D1以上であるか否かを判定する。D≧D1(領域A)の場合は、ステップS1792に進み、制御反発力Fcを制限するための制限量L_FcとしてL_Fc1を設定する。ステップS1791が否定判定されると、ステップS1793へ進み、車間距離Dがしきい値D2以上であるか否かを判定する。D≧D2(領域B)の場合は、ステップS1794へ進み、制限量L_FcとしてL_Fc2を設定する。
第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置1は、障害物が停止しているか否かを判定し、障害物が停止していると判定されると制御を制限し、障害物が停止していないと判定されると制御に対する制限を行わない。障害物が停止した停止物体である場合は、レーダ装置10によってガードレールや壁等の路側構造物が障害物として検出されている可能性がある。このような場合は操作反力および制駆動力の制御が強く作動しすぎると運転者にわずらわしさを与えてしまうので、制御に対して制限をかけることにより、運転者にわずらわしさを与えることのない制御を実現することが可能となる。
ここでは、前方障害物が停止物体である場合に、余裕時間TTCに基づいて算出される反発力F_TTCに制限を設ける。ここでの処理を図25のフローチャートを用いて説明する。
以下に、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。図27に、第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置2のシステム図を示す。図27において、図1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。
以下に、本発明の第5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29に、第5の実施の形態による車両用運転操作補助装置3のシステム図を示す。図29に示す車両用運転操作補助装置3において、図1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。
以下に、本発明の第6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6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、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
ステップS1741〜S1745およびS1747での処理は、図12のフローチャートのステップS1701〜S1705及びS1707での処理と同様であるので説明を省略する。ただし、ステップS1747では、アクセルペダル操作反力制御用の反発力F_TTC_Pおよび制駆動力制御用の反発力F_TTC_Cをそれぞれ0とする。
(1)第6の実施の形態による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、自車両と障害物との車間距離Dおよび相対速度Vrを検出する。そして、少なくとも車間距離Dと相対速度Vrとに基づいて、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61に発生させる操作反力および自車両に発生する制駆動力を制御する。そして、車間距離Dに応じて設定される制限量を用いて、操作反力および制駆動力を制限する。車間距離Dに応じて設定される制限量を用いて操作反力および制駆動力の制御を制限することにより、自車両と障害物との速度差により過剰な制御がかかって運転者にわずらわしさを与えてしまうことを防止できる。
(2)コントローラ50は、アクセルペダル61に発生させる操作反力と自車両に発生する制駆動力に対して、異なる制限量を設定する。具体的には、余裕時間TTCに基づいて算出される反発力F_TTCに対して、制駆動力制御用の制限量L_Fttc_Cと反力制御用の制限量L_Fttc_Pとをそれぞれ設定する。これにより、自車両と障害物との速度差によって障害物が遠方にいるにも関わらず過剰な制御が行われて運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。また、余裕時間TTCに基づいて算出する反発力F_TTCを制限し、車間時間THWに基づいて算出する反発力F_THWは制限しないので、車間時間THWが低下したことによってリスクポテンシャルRPが増大した場合は、その情報を運転者に確実に伝達することが可能となる。制駆動力制御と操作反力制御に対して別々の制限量を設定することにより、リスクポテンシャルRPの伝達と運転者に与えるわずらわしさの低減とを両立させることが可能となる。例えば、制駆動力制御用の制限量L_Fttc_Cは上述した第1の実施の形態と同様に設定し、反力制御用の制限量L_Fttc_Pは最大の反発力F_TTCを許容するような値として設定する。これにより、制駆動力制御には制限がかけられ、操作反力制御には制限が掛けられないことになり、アクセルペダル61の操作反力としてリスクポテンシャルRPを確実に運転者に伝達しながら、自車両と障害物との速度差が大きい場合には制駆動力制御を制限して運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
以下に、本発明の第7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7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、第2の実施の形態との相違点を主に説明する。
まず、ステップS3611では、ステップS130で読み込んだ自車両と障害物との現在の車間距離Dがしきい値D1以上であるか否かを判定する。D≧D1(領域A)の場合は、ステップS3612に進み、反力制御用の相対速度の制限量L_Vr_PとしてL_Vr_P1を設定し、制駆動力制御用の相対速度の制限量L_Vr_CとしてL_Vr_C1を設定しする。ステップS3611が否定判定されると、ステップS3613へ進み、車間距離Dがしきい値D2以上であるか否かを判定する。D≧D2(領域B)の場合は、ステップS3614へ進み、反力制御用の制限量L_Vr_PとしてL_Vr_P2を設定し、制駆動力制御用の制限量L_Vr_CとしてL_Vr_C2を設定する。
F_TTC_C=K_TTC×(TH_TTC−TTC_C)×Vr_C ・・・(式7)
ステップS3814でTTC_C≧TH_TTCと判定された場合は、ステップS3816へ進んで反発力F_TTC_C=0にする。
F_TTC_P=K_TTC×(TH_TTC−TTC_P)×Vr_P ・・・(式8)
ステップS3817でTTC_P≧TH_TTCと判定された場合は、ステップS3819へ進んで反発力F_TTC_P=0にする。
第7の実施の形態によるコントローラ50は、自車両と障害物との相対速度Vrに対して、制駆動力制御用の制限量L_Vr_Cと反力制御用の制限量L_Vr_Pとをそれぞれ設定する。これにより、自車両と障害物との速度差によって障害物が遠方にいるにも関わらず過剰な制御が行われて運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。また、相対速度Vrに対する制限は余裕時間TTCに反映され、車間時間THWには影響を与えないので、車間時間THWが低下したことによってリスクポテンシャルRPが増大した場合は、その情報を運転者に確実に伝達することが可能となる。制駆動力制御と操作反力制御に対して別々の制限量を設定することにより、リスクポテンシャルRPの伝達と運転者に与えるわずらわしさの低減とを両立させることが可能となる。
30:舵角センサ 40:障害物検知装置
50,50A,50B:コントローラ 60:駆動力制御装置
61:アクセルペダル 70:アクセルペダル反力発生装置
90:制動力制御装置 91:ブレーキペダル
Claims (7)
- 自車両前方に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
前記障害物と自車両との車間距離および相対速度を検出する障害物状況検出手段と、
少なくとも、前記障害物状況検出手段で検出された前記車間距離と前記相対速度とに基づいて、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、
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に基づいて、運転者が前記自車両を運転操作するための運転操作機器に発生する操作反力、および前記自車両に発生する制駆動力の少なくともいずれかを制御する制御手段と、
前記車間距離に基づいて、前記車間距離が大きくなるほど前記リスクポテンシャルに基づいて前記制御手段で制御される前記操作反力および前記制駆動力の少なくともいずれかの制御量の上限値を小さくするように制限する制限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。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記制限手段は、前記車間距離に基づいて複数の領域を設定し、前記複数の領域ごとに前記上限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、
前記制限手段は、前記障害物状況検出手段によって検出される前記相対速度を制限することによって前記制御量を制限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、
前記障害物が停止しているかを判定する障害物停止判定手段をさらに備え、
前記制限手段は、前記障害物停止判定手段によって前記障害物が停止していると判定されると、前記制御量を制限し、前記障害物が停止していないと判定されると、前記制御量を制限しない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、
前記制御手段は、
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に基づいて、アクセルペダルに発生させる操作反力を制御する操作反力制御手段と、
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、
前記制限手段は、前記操作反力と前記制駆動力に対して、異なる上限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、
前記制御手段は、前記操作反力および前記制駆動力の少なくともいずれかについて、前記リスクポテンシャルが大きくなるほど前記操作反力が大きくなるように、前記リスクポテンシャルが大きくなるほど駆動力が小さく制動力が大きくなるように、前記制御量を制御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6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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