JP7243514B2

JP7243514B2 - 運転支援装置

Info

Publication number: JP7243514B2
Application number: JP2019144450A
Authority: JP
Inventors: 周平真鍋; 聡井上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2039-08-06
Also published as: JP2021024449A

Description

本発明は、運転支援装置に関し、特に、車両がカーブ路に進入する際に運転支援を行う運転支援装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、カーブ路進入前に運転者が行う減速操作のタイミングに基づいて学習した反力タイミングに基づいて、カーブ路進入前にアクセルペダルに反力を発生させて、運転者にアクセルペダルから足を離す動作を促す装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１６－１３２３９２号公報

特許文献１に記載の技術では、反力タイミングの学習精度によっては、運転支援としてアクセルペダルに反力を発生させる動作と運転者の操作とが干渉する可能性があり、改善の余地がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、運転支援と運転者の操作との干渉の発生を抑制することができる運転支援装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る運転支援装置は、自車両の進路前方の道路に係る道路情報を取得する道路情報取得手段と、アクセルペダルに係るＦｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ特性を変化させる特性変化手段と、を備え、前記特性変化手段は、前記道路情報取得手段により、前記自車両の進路前方にカーブ路が存在することを示す道路情報が取得された場合、前記カーブ路の緩和曲線長Ｃに基づいて、前記自車両の減速開始タイミングＴ _Ｒを、関係式“Ｔ _Ｒ＝ｐ _１Ｃ＋ｐ _２ ”（ここで、“ｐ _１ ”及び“ｐ _２ ”は係数）から取得し、前記特性変化手段は、前記減速開始タイミングＴ _Ｒから、前記Ｆｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ特性を示すＦｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ線図におけるヒステリシス領域の下辺に対応するＦｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ特性の反力を増加させるというものである。

実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図である。実施形態に係る運転支援装置の動作を示すフローチャートである。カーブ路の一例を示す図である。アクセルペダルに係るＦＳ特性の時間変化の一例を示す図である。アクセルペダルに係るＦＳ線図の一例である。アクセルペダルに係るＦＳ特性の時間変化の他の一例を示す図である。

運転支援装置に係る実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。

実施形態に係る運転支援装置は、自車両の進路前方の道路に係る道路情報を取得する道路情報取得手段と、自車両の進路前方にカーブ路が存在する場合、道路情報に基づいて、該カーブ路の緩和曲線長を推定する推定手段と、緩和曲線長に基づいて、自車両の減速開始タイミングを計算するとともに、前記減速開始タイミングに応じてアクセルペダルに係るＦｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ特性（以降、適宜“ＦＳ特性”と称する）を変化させる特性変化手段と、を備える。

「道路情報」は、自車両の進路前方の道路の形状（線形）を特定可能な情報である。「道路情報」の一例としては、車載カメラにより撮像された画像、地図情報、ＬｉＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ）による観測結果等が挙げられる。

推定手段は、自車両の進路前方にカーブ路が存在する場合、道路情報に基づいて、該カーブ路の緩和曲線長を推定する。ここで、緩和曲線長の推定方法には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

特性変化手段は、先ず、緩和曲線長に基づいて、自車両の減速開始タイミングを計算する。特性変化手段は、緩和曲線長の他に、例えば自車両の現在の速度、自車両の現在の位置からカーブ路の入口までの距離、カーブ路の曲率、自車両の予測減速度等に基づいて、減速開始タイミングを計算してよい。ここで、「減速開始タイミング」は、典型的には、自車両の運転者がアクセルペダルから足を離すタイミング（即ち、アクセルオフのタイミング）を意味する。より具体的には、「減速開始タイミング」は、カーブ路の円曲線部（円弧区間とも称する）の走行に適した速度まで自車両が減速されるときのアクセルオフのタイミングを意味する。

特性変化手段は更に、減速開始タイミングに応じてアクセルペダルに係るＦＳ特性を変化させる。つまり、特性変化手段は、減速開始タイミングに応じたタイミングで、アクセルペダルに係るＦＳ特性を変化させる。

アクセルペダルに係るＦＳ特性（言い換えれば、操作性）は、例えば、アクセルペダルに反力を付与可能なアクチュエータを用いた反力制御によって変化させることができる。特性変化手段は、該アクチュエータを制御することにより、アクセルペダルに係るＦＳ特性を変化させてよい。このとき、特性変化手段は、典型的には、アクセルペダルが、運転者により踏み込まれている位置から元の位置へ戻る方向へ動きやすくなるように、ＦＳ特性を変化させる。

アクセルペダルに係るＦＳ特性が変化すると、例えば、運転者がアクセルペダルを踏み込む力を少し緩めただけで、アクセルペダルが比較的大きく戻るようにすることができる。つまり、アクセルペダルに係るＦＳ特性を変化させることで、アクセルオフ状態を実現しやすくすることができる。アクセルペダルに係るＦＳ特性が変化したとしても、運転者が感じる反力は変化しないことに注意されたい。

従って、当該運転支援装置によれば、自車両がカーブ路に進入する際に、運転者に減速操作を促すためにアクセルペダルに加わる反力を変化させる比較例に比べて、当該運転支援装置による運転支援と運転者の操作との干渉の発生を抑制することができる。

当該運転支援装置の一具体例としての運転支援装置１００は、上述した「自車両」に相当する車両１に搭載されている。運転支援装置１００は、図１に示すように、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１０と、少なくとも車両１の前方を撮像する車載カメラ２１と、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）２２と、アクセルペダルに反力を付与可能な反力制御装置の一部としてのアクチュエータ３０とを備えて構成されている。

ＥＣＵ１０は、その内部に論理的に実現される処理ブロックとして、又は、物理的に実現される処理回路として、道路情報取得部１１、推定部１２及び特性変化部１３を備える。「道路情報取得部１１」、「推定部１２」及び「特性変化部１３」は、夫々、上述した「道路情報取得手段」、「推定手段」及び「特性変化手段」の一例に相当する。

道路情報取得部１１は、例えば車載カメラ２１により撮像された画像や、ＧＰＳ２２の出力から特定された車両１の位置に基づいて、地図情報４０から取得された車両１の周辺を示す地図等の道路情報を取得する。尚、地図情報４０は、運転支援装置１００が独自に有していてもよいし、例えばカーナビゲーション装置等の他の装置と共有されていてもよい。

推定部１２は、車両１の進路前方にカーブ路が存在する場合、道路情報に基づいて、該カーブ路の緩和曲線長（図３参照）を推定する。特性変化部１３は、先ず、緩和曲線長に基づいて、車両１の減速開始タイミングを計算する。特性変化部１３は更に、減速開始タイミングに応じて、アクチュエータ３０を制御することにより、アクセルペダルに係るＦＳ特性を変化させる。

運転支援装置１００について、図２のフローチャートを参照して説明を加える。

図２において、道路情報取得部は、車両１の進路前方の道路情報を取得する（ステップＳ１０１）。推定部１２は、道路情報を参照して、車両１の進路前方にカーブ路が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。カーブ路が存在するか否かの判定には、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

ステップＳ１０２の処理において、カーブ路が存在しないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、図２のフローチャートにより示される動作は終了される。その後、所定時間（例えば数十ミリ秒から数百ミリ秒等）が経過した後に、ステップＳ１０１の処理が行われる。つまり、当該動作は、所定時間に応じた周期で繰り返し行われる。

ステップＳ１０２の処理において、カーブ路が存在すると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、推定部１２は、所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、所定の条件には、例えば、（ｉ）車両１の前方に障害物が存在しないこと、（ｉｉ）車両１とカーブ路との間に信号機が存在しないこと（或いは、信号機の灯色が黄色又は赤色でないこと）、（ｉｉｉ）車両１の速度が所定の速度範囲内であること、等が含まれる。

上記条件（ｉ）及び（ｉｉ）は、車両１がカーブ路以外の要因に起因して減速する必要がないことを確認するための条件である。上記条件（ｉｉｉ）の所定の速度範囲の下限値は、例えば、車両１の進路前方のカーブ路の走行に適した速度（即ち、車両１がカーブ路に進入する際に減速する必要のない速度）として設定されてよい。このような下限値は、例えばカーブ路の曲率等に基づいて決定されてよい。上記所定の速度範囲の上限値は、例えば、車両１が進路前方のカーブ路に進入する際に、車両１の強制的な減速が必要な速度の最小値として設定されてよい。このような上限値は、例えばカーブ路の曲率、カーブ路における車線幅、路面摩擦係数、車両１の旋回性能等に基づいて決定されてよい。

ステップＳ１０３の処理において、所定の条件が満たされていないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、当該動作は終了される。その後、所定時間が経過した後に、ステップＳ１０１の処理が行われる。ステップＳ１０３の処理において、所定の条件が満たされていると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、推定部１２は、カーブ路の緩和曲線長Ｃ（図３参照）を推定する（ステップＳ１０４）。

次に、特性変化部１３は、緩和曲線長Ｃに基づいて、車両１の減速開始タイミングを計算する（ステップＳ１０５）。特性変化部１３は、典型的には、減速開始タイミングの推奨値を計算する。このとき、特性変化部１３は、運転者の減速操作が、計算された減速開始タイミングより遅れることを見越して、例えばカーブ路の入口（例えば図３の“カーブ開始地点”参照）において、車両１の速度が、カーブ路の円曲線部の走行に適した速度まで減速されるように減速開始タイミングを計算してよい。

特性変化部１３は、減速開始タイミングを計算する際、先ず、車両１が減速を開始すべき位置（例えば図３の“基準点”参照）を計算してよい。その後、特性変化部１３は、車両１が、該減速を開始すべき位置を通過するタイミングを、減速開始タイミングとしてよい。

或いは、特性変化部１３は、例えば“Ｔ_Ｒ＝ｐ_１Ｃ＋ｐ_２”という式により減速開始タイミングを計算してよい。ここで、“Ｔ_Ｒ”は減速開始タイミングであり、“Ｃ”は緩和曲線長である。“ｐ_１”及び“ｐ_２”は係数である。

ステップＳ１０５の処理の後、特性変化部１３は、減速開始タイミングに応じたタイミングで、アクチュエータ３０を制御することにより、アクセルペダルに係るＦＳ特性を変化させる（ステップＳ１０６）。具体的には、特性変化部１３は、例えば図４に示すように、ステップＳ１０５の処理において計算された減速開始タイミング（図４の“Ｔ_Ｒ”参照）に、ＦＳ特性を変化させてよい。

ここで、ＦＳ特性の変化量（図４の補正量“ＦＳ^ｕｐ”に相当）は、例えば“ＦＳ^ｕｐ＝ｐ_３Ｄ_ｍ＋ｐ_４”という式により決定されてよい。ここで、“ｐ_３”及び“ｐ_４” は係数である。“Ｄ_ｍ”は、運転者が実際に減速操作を開始したタイミングを“Ｔ_Ｍ”として、“Ｄ_ｍ＝ｍｅａｎ｜Ｔ_Ｍ－Ｔ_Ｒ｜”という式により表される。つまり、“Ｄ_ｍ”は、過去に運転者が実際に減速操作を開始したタイミング“Ｔ_Ｍ”と、そのときに計算された減速開始タイミング“Ｔ_Ｒ”との差分の絶対値の平均値（例えば過去２０回分の絶対値の平均値）である。

ＦＳ特性の変化量の最大値は、図５に示すようなＦＳ線図におけるヒステリシス領域の面積が、ＦＳ特性を変化させる前の面積の半分以下にならないように制限されてよい。このように構成すれば、ＦＳ特性の変化に起因して、運転者がアクセルペダルの操作に違和感を覚えることを抑制することができる。尚、図５における「常用域」は、通常時（言い換えれば、緊急時でない時）に、運転者によるアクセルペダルの操作に応じて反力等が変動する範囲である。

（技術的効果）
例えば図５に示すように、ＦＳ特性が“Ｆ^ｕｐ”だけ変化すると（即ち、図５に示すヒステリシス領域の下辺が、破線で示す位置まで変化すると）、アクセルペダルが戻りやすくなる。このとき、アクセルペダルを操作する運転者が感じる反力には変化が生じないので、運転者がアクセルペダルを踏み込む力を少し緩めれば、アクセルペダルが比較的大きく戻ることにより運転者に減速操作（例えばアクセルオフ）を促すことができる一方、運転者の操作と反力制御とが干渉することを抑制することができる。

“Ｄ_ｍ”が導入されることにより、運転者が実際に減速操作を開始したタイミング“Ｔ_Ｍ”と減速開始タイミング“Ｔ_Ｒ”との差分が小さくなるほど（即ち、Ｔ_ＭがＴ_Ｒに近づくほど）（更に、“Ｔ_Ｍ”のばらつきが少なくなるほど）、ＦＳ特性の変化量Ｆ^ｕｐが小さくなる。つまり、運転者の運転技能が上達すれば、運転支援装置１００による支援量が減少する。このように、運転支援装置１００は、運転者の運転技能に応じて支援量を変更することができるので、運転者の行動変容を促すことができる。

＜変形例＞
（１）特性変化部１３は、ＦＳ特性を変化させるときに、例えば図５に示すように“Ｆ^ｕｐ”だけヒステリシス領域の下辺を移動することに加えて、傾き（例えば図５の破線の傾き）を小さくしてもよい。このように構成すれば、アクセルペダルをより戻りやすくすることができるので、運転者に減速操作をより促すことができる。

（２）特性変化部１３は、運転者が実際に減速操作を開始したタイミング“Ｔ_Ｍ”が減速開始タイミング“Ｔ_Ｒ”よりも早い場合、例えば図５に示すヒステリシス領域の下辺を押し下げるように（即ち、図５の“Ｆ^ｕｐ”の向きとは反対側に）、ＦＳ特性を変化させてもよい。

（３）特性変化部１３は、ＦＳ特性を変化させるときに、例えば図６に示すように、ＦＳ特性を徐々に又は段階的に変化させてもよい。

（４）運転支援装置１００は、アクセルオフ時に車両に生じる減速度を比較的大きくした電動車のアクセルペダル（所謂ワンペダル）に対して適用されてよい。この場合は、所謂ワンペダルではない車両に比べて、運転者に減速操作を促す効果は大きくなることが期待できる。

（５）運転支援装置１００は、アクセルペダルに限らず、操作反力にヒステリシス特性を有する他の運転操作器にも適用されてよい。他の運転操作器としては、例えば、ステアリングホイール、レバー、スティック等が挙げられる。具体的には、運転支援装置１００を、車両の旋回時におけるステアリングホイール操作（例えば切り込み、切り戻し）に対して、運転者の操作誘導を可能とする構成とすることができる。運転支援装置１００を、例えば運転者から見て奥側に倒すと車両を加速し、運転者から見て手前側に倒すと車両を減速するレバーやスティックに対して、運転者の操作誘導を可能とする構成とすることができる。

以上に説明した実施形態及び変形例から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。

発明の一態様に係る運転支援装置は、自車両の進路前方の道路に係る道路情報を取得する道路情報取得手段と、前記自車両の進路前方にカーブ路が存在する場合、前記道路情報に基づいて、前記カーブ路の緩和曲線長を推定する推定手段と、前記緩和曲線長に基づいて前記自車両の減速開始タイミングを計算するとともに、前記減速開始タイミングに応じてアクセルペダルに係るＦｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ特性を変化させる特性変化手段と、を備えるというものである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う運転支援装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…車両、１０…ＥＣＵ、１１…道路情報取得部、１２…推定部、１３…特性変化部、２１…車載カメラ、２２…ＧＰＳ、３０…アクチュエータ、４０…地図情報、１００…運転支援装置

Claims

自車両の進路前方の道路に係る道路情報を取得する道路情報取得手段と、
アクセルペダルに係るＦｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ特性を変化させる特性変化手段と、
を備え、
前記特性変化手段は、前記道路情報取得手段により、前記自車両の進路前方にカーブ路が存在することを示す道路情報が取得された場合、前記カーブ路の緩和曲線長Ｃに基づいて、前記自車両の減速開始タイミングＴ _Ｒを、関係式“Ｔ _Ｒ＝ｐ _１Ｃ＋ｐ _２ ”（ここで、“ｐ _１ ”及び“ｐ _２ ”は係数）から取得し、
前記特性変化手段は、前記減速開始タイミングＴ _Ｒから、前記Ｆｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ特性を示すＦｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ線図におけるヒステリシス領域の下辺に対応するＦｏｒｃｅ－Ｓｔｒｏｋｅ特性の反力を増加させる
ことを特徴とする運転支援装置。