JP2002019485A

JP2002019485A - 運転支援装置

Info

Publication number: JP2002019485A
Application number: JP2000206268A
Authority: JP
Inventors: Takaomi Nishigaito; 貴臣西垣戸; Masanori Ichinose; 昌則一野瀬; Atsushi Yokoyama; 篤横山; Yuzo Kadomukai; 裕三門向; Hiroyuki Saito; 博之斎藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】複合している各運転操作に相関させて車両の
様々な危険状態を判定し、これらの危険状態をより効果
的に回避することができるような運転支援を可能とする
運転支援装置の提供。【解決手段】運転支援装置は、ハンドル４１、アクセ
ル４２、ブレーキ４３などからなる車両操作手段４から
それぞれの車両操作量を検出する車両操作量検出手段
１、車両の諸状態量を把握する車両状態量把握手段（車
両状態量検出手段２、車両状態量推定手段３）、各車両
操作手段に操作反力を加える操作反力印加手段５、車両
状態量を用いて車両が危険な状態であるか否かを判定す
る危険状態判定手段７、及び危険状態の原因となった車
両操作を判定する運転操作判定手段８を備え、そして運
転操作判定手段により判定された車両操作に対応する車
両操作手段への操作反力を変化させるようになってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両走行中に危険な
状態が発生する可能性のある場合に、ハンドルやアクセ
ルあるいはブレーキなどの車両操作手段に操作反力を加
えることなどにより運転者にこの危険状態を認知させ
て、より安全な運転操作を可能とするような支援をなす
ための運転支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両走行中に発生しうる危険状態を判定
し、これに基づいて運転操作を抑制するなどして車両運
転の安全性を高めるための技術については、例えば特開
平１０−２１１８８６号、特開平１０−１６６８８９
号、特開平１−１６１６００号、特開平８−４０２９５
号、特開平８−３３５２９８号、特開平１０−１９４１
５０号、特開平１０−１９４１５０号、特開平１１−２
８６２８０号などの各公報に開示の例が知られている。
例えば特開平１０−２１１８８６号公報に開示の技術
は、障害物検出手段及び障害物認識手段により危険度を
判定し、判定した危険度に応じてハンドル操作を抑制す
ることによって安全な運転操作を支援するものであり、
特開平１０−１６６８８９号公報に開示の技術は、車間
距離を検出することにより危険度を判定し、それに応じ
てアクセルペダルに対する操作反力を変化させることに
よって運転者に適切な警報を発するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した各従来技術は
何れも単一の運転操作のみに注目した操作の抑制であ
る。このため以下に示す点において必ずしも十分な安全
性を提供することができないという問題があった。すな
わち、実際の運転操作はハンドル、アクセル、ブレーキ
等の操作による複合操作であり、単一の運転操作のみに
注目した操作の抑制では十分な安全性を確保することは
困難である。また、障害物検出あるいは車間距離検出等
による自車と他の物体等の障害物との位置もしくは速度
等の情報のみでは、遭遇する可能性のある危険状態やそ
の程度を判定するには不十分である。例えば、カーブを
曲がるためのハンドル操作中にブレーキ操作を行う等の
複合操作は大多数の運転者が経験することであるが、カ
ーブ通過の速度が大きい場合、タイヤの横力が限界近辺
に達してしまっているおそれがあり、この状態でのブレ
ーキ操作は車両のスピン等を引き起こす可能性を高めて
しまう。また、通常の運転者は、タイヤの横力等の車両
の状態量を認識することができないため、この状態で自
車と他車あるいはガードレール等との相対距離、相対速
度の情報を検知することができたとしても、それだけで
は高い安全性を確保するのには必ずしも十分でない。さ
らに、車線変更や障害物の回避など通常の運転操作に関
しても、普段は問題ない操作であっても雨の日など路面
状態の悪いときにはタイヤ横力等の状態量が簡単に限界
近辺まで達してしまうことがある。この場合も限界を認
識できないため運転者はその危険性に気付きにくいと考
えられ、このような運転操作を繰り返してしまうおそれ
がある。したがって本発明の目的は、複合している各運
転操作に相関させて車両の様々な危険状態を判定し、こ
れらの危険状態をより効果的に回避することができるよ
うな運転支援を可能とする運転支援装置の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
では、複数の車両操作手段の各々に入力される各車両操
作量を検出する車両操作量検出手段と、車両の諸状態量
を把握する車両状態量把握手段と、前記各車両操作手段
に操作反力を加える操作反力印加手段と、前記車両状態
量を用いて車両が危険な状態であるか否かを判定する危
険状態判定手段と、この危険状態判定手段で車両が危険
状態にあると判定された場合にその原因となった車両操
作を判定する運転操作判定手段とを備え、そして前記運
転操作判定手段により危険状態の原因であると判定され
た車両操作に対応する前記車両操作手段への前記操作反
力印加手段による操作反力を変化させるようにした構成
の運転支援装置とした。また本発明では、前記車両状態
量を用いて算出される危険度を所定のしきい値と比較す
ることで車両が危険な状態であるか否かを判定するよう
に、上記運転支援装置における危険状態判定手段を構成
している。また本発明では、前記運転操作判定手段にお
ける判定に、危険状態判定時に近接してなされた車両操
作についての前記車両操作量の大小を用いることができ
るように上記運転支援装置を構成している。また本発明
では、上記のような運転支援装置について、車両が危険
な状態であると判定された時点を含む特定の区間におけ
る車両操作量を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記
憶された車両操作量を前記車両操作量検出手段により検
出された車両操作量と比較する比較手段を設け、この比
較手段による両車両操作量の比較結果を車両の危険状態
判定に用いることができる構成としている。また本発明
では、上記のような運転支援装置について、車両の位置
を検出する車両位置検出手段を設け、車両が危険な状態
であると判定された時点を含む特定の区間について、前
記車両位置検出手段で検出した車両の位置も前記記憶手
段に記憶し、この記憶された車両位置を前記車両位置検
出手段で検出の車両現在位置と前記比較手段により比較
し、この比較結果も危険状態判定に用いることができる
構成としている。また本発明では、上記のような運転支
援装置について、現在の操作が維持された場合の将来の
車両状態を予測する車両状態予測手段を設け、この車両
状態予測手段での予測を車両の危険状態判定に用いるこ
とができる構成としている。また本発明では、上記のよ
うな運転支援装置について、車両前方の道路情報を検出
する道路情報検出手段と、検出された道路情報を用いて
必要な操作量を予測する操作量予測手段を設け、この操
作量予測手段により予測された操作量に基づいた場合の
車両状態量を前記車両状態予測手段で予測し、この予測
を車両の危険状態判定に用いることができる構成として
いる。また本発明では、上記のような運転支援装置につ
いて、予測された操作量と現在の操作量との比較におけ
る偏差の大小を危険状態の原因となった車両操作の判定
に用いることができる構成としている。また本発明で
は、上記のような運転支援装置について、前記運転操作
判定手段により危険原因とされた運転操作の操作量が０
であった場合に表示もしくは音声により運転者に警告を
発する構成としている。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１に第１の実施形態による運転支援装置の構成
を示す。本実施形態の運転支援装置は、車両操作量検出
手段１、車両状態量検出手段２、車両状態量推定手段
３、車両操作手段４、操作反力印加手段５、危険状態判
定手段７及び運転操作判定手段８を備えている。車両操
作量検出手段１は、車両のハンドル４１やアクセル４
２、ブレーキ４３などからなる車両操作手段４に取り付
けられ、ハンドルの回転角、アクセルの踏み込み量、ブ
レーキの踏み込み量などの車両操作量を検出する。車両
状態量検出手段２と車両状態量推定手段３は両者が合わ
さって、車両の諸状態量（これには実際の検出で得られ
る実状態量と推定で得られる推定状態量がある）を把握
する車両状態量把握手段を形成している。そして車両状
態量検出手段２は、車両運動を検知する各種センサによ
って構成され、例えば車体のヨーレート、前後方向や横
方向の加速度、各車輪の回転速度などの車両状態量を検
出する。一方車両状態量推定手段３は、車両操作量検出
手段１で検出された車両操作量と車両状態量検出手段２
で検出された実状態量の入力を受けて、車両状態量検出
手段２によっては検出されない状態量、例えばタイヤ横
力や車輪荷重、路面の摩擦係数などを逐次推定する。

【０００６】車両状態量推定手段３は一例として図２に
示すような構成とすることができる。この例の車両状態
量推定手段３は、車両運動モデル実行手段１５、固定パ
ラメータ設定手段１６及び可変パラメータ設定手段１７
を有している。車両運動モデル実行手段１５は、実測さ
れた車両操作量、固定パラメータ設定手段１６が与える
例えば車体寸法などの固定パラメータ、及び可変パラメ
ータ設定手段１７が与える例えば路面摩擦係数などの可
変パラメータをもとに車両の運動モデルを実行して車両
応答を求める。この車両応答は、実測対象の車両状態量
（ヨーレート、前後方向や横方向の加速度、車輪の回転
速度など）と実測対象外の車両状態量（タイヤ横力や車
輪荷重など）を伴っている。したがってその車両応答に
伴うヨーレート、前後方向や横方向の加速度それに車輪
の回転速度などを車両状態量検出手段２から入力のそれ
らと比較しながら両者が所定の範囲で一致するまで可変
パラメータの値を変更し、そして両者が所定の範囲で一
致した時点での可変パラメータ、例えば路面摩擦係数を
推定値として求めることができる。また路面摩擦係数の
推定値が与えられるのとともに、タイヤ横力や車輪荷重
なども運動モデルの内部変数として与えられる。つまり
運動モデルの内部変数であるタイヤ横力や車輪荷重など
と、可変パラメータである路面摩擦係数などを推定状態
量として得ることができる。なお路面摩擦係数について
は、ワイパスイッチの状態を検知することにより雨天で
あるという情報を併用したり、暖房スイッチの状態また
は外気温度の状態を検知することにより路面凍結の可能
性についての情報を併用したりすることなどで、その精
度を高めることも可能である。

【０００７】車両状態量推定手段３で求められる推定状
態量は危険状態判定手段７に入力される。危険状態判定
手段７は、これらの情報から車両が危険な状態になった
か否かを判断する。ここではタイヤ横力の大きさについ
て判断する場合の例を述べる。まず、入力された路面摩
擦係数や各車輪の荷重などの車両状態量から危険状態判
定手段７がタイヤ横力の限界値を算出する。すなわちタ
イヤ横力の限界値は、路面摩擦係数が高ければ上昇し、
また車輪荷重が大きければ上昇するので、これら路面摩
擦係数と車輪荷重に基づいてタイヤ横力の限界値を算出
する。次に、この算出された限界値と車両状態量推定手
段３から推定状態量として与えられる各車輪のタイヤ横
力とから、予め定義しておいた関数により危険度を算出
する。危険度とは、一般的に言えば車両の限界に近付く
ほど増加し、例えば百分率で表すならば限界を超える点
で１００％になるように定めればよく、最も簡単には
（推定タイヤ横力）÷（タイヤ横力の限界値）×１００
という式が考えられる。このようにして算出された危険
度が予め定めてあるしきい値を越えた場合には、車両が
危険な状態であると判断する。なおこの判断において
は、例えばライトスイッチの状態を検知することによ
り、暗部での走行か明部での走行かを判定し、それに応
じて危険度のしきい値を変化させることも考えられる。

【０００８】車両が危険な状態にあるとの判断がなされ
た場合にはその危険状態を引き起こす原因となった運転
操作を運転操作判定手段８が判定する。具体的には運転
操作判定手段８は、車両操作量検出手段１により検出さ
れたハンドル、ブレーキ、アクセル等の操作量の入力を
受け、これら操作量の時間変化、例えば急ハンドルや無
理なハンドルの切り足し、旋回中の急なブレーキやアク
セルの操作などを監視しており、その何れがタイヤ横力
に関して車両の危険状態を引き起こした直接的な原因と
なっているかを判断する。その判断の基準には、例えば
操作量の変化量の大小を用いることができる。変化量の
大小は、例えばハンドル、ブレーキ、アクセル等の平均
的な操作量に対する実際の操作量の百分率などを用いて
比較する。このようにして得られた運転操作判定手段８
の判断結果は操作反力印加手段５に入力される。これを
受けて操作反力印加手段５は、車両の危険状態惹起の原
因と判定された車両操作に対応する車両操作手段に対し
操作反力を変化させる。

【０００９】タイヤ横力に関する具体的な例としては、
例えば緩やかなハンドル操作によってカーブを通過中に
急なブレーキをかけた場合であれば、それによりタイヤ
横力が急激に増大する。そしてこのことでタイヤ横力の
危険度がしきい値を超えると、運転操作判定手段８によ
って変化量の大きいブレーキ操作が危険度増大の原因操
作であると判定され、操作反力印加手段８がブレーキに
対する操作反力を増加させる。これによって運転者は、
ハンドルとブレーキの複合操作のうち、ブレーキ操作を
緩めるべきであることを認知し、スピン等が発生する前
に回避のための運転操作を行うことができる。このよう
にブレーキに対する操作反力を増加させて安全性を確保
することについては、歩行者の飛び出し等によって車両
の状態量に関わらず、どうしても急ブレーキを踏まざる
を得ないような状況下での運転操作が問題になる。しか
しこの問題は操作反力印加手段８で与える操作反力の最
大値を運転者に可能な踏力以下に設定しておくことで有
効に回避することができる。これについては運転者に応
じて自由に操作反力の最大値を調整できるようにしてお
くことで、運転者が交代した場合にも対応することがで
きる。なおアンチロックブレーキシステムを塔載した車
両の場合には、逆にブレーキに対する操作反力を減少さ
せることで運転者にブレーキ操作の増加を促し、これに
よりアンチロックブレーキを作動させることによって危
険を回避することになる。

【００１０】またタイヤ横力に関する他の具体的な例と
して、緩やかなハンドル操作によってカーブを通過中に
急にアクセルを踏み、これによりタイヤ横力が急激に増
大してその危険度がしきい値を超えた場合であれば、運
転操作判定手段８によって直前に行ったアクセル操作が
原因であると判定され、操作反力印加手段８はアクセル
に対する操作反力を増加させる。これにより運転者は、
ハンドルとアクセルの複合操作のうち、アクセル操作を
緩めなければ危険な状態になる可能性があることを認知
し、ドリフトアウト等が発生する前に回避するための運
転操作を行うことができる。

【００１１】さらにタイヤ横力に関する他の具体的な例
として、曲線路を通過中に緩やかなブレーキ操作による
減速を行っている状態で比較的急なハンドル操作を行
い、これによりタイヤ横力の危険度がしきい値を超えた
場合であれば、運転操作判定手段８によって変化量の大
きいハンドル操作が原因であると判定され、操作反力印
加手段８がハンドルに対する操作反力を増加させる。こ
れにより運転者は、ブレーキとハンドルの複合操作のう
ち、ハンドル操作を変更しなければ危険な状態になる可
能性があることを認知し、スピン等が発生する前に回避
のための運転操作を行うことができる。勿論この場合に
おいても、運転者がハンドルに印加された操作反力以上
の力を加えれば、運転者の初期の意志通りの運転が可能
となり、落石等、タイヤ横力の限界による危険以上の危
険を回避することはできる。

【００１２】以上では旋回時におけるタイヤ横力を例に
とって説明したが、これ以外の危険に対しても本発明は
有効である。例えば、車高の高いＲＶ車やトラックなど
において重心位置と旋回横加速度から算出したロールヨ
ーモーメントを用い、車両の横転限界値に対する危険度
を判定し、危険状態を誘発した運転操作に対する操作反
力を変化させることにより、横転の危険を回避すること
も考えられる。または車両の制駆動力変化に対する車輪
速度変化と車体速度それぞれの推定値の変化を比較し、
車体速度変化に対して一定以上に大きな車輪速度変化が
起こっていれば、その場合には雨天時に見られるハイド
ロプレーニング現象などによって路面摩擦係数が極端に
低下しており、危険な状態にあると判断する。そしてこ
の結果に基づいて、車輪の空転を引き起こす原因となる
急激なアクセルやブレーキの操作を抑制することも考え
られる。

【００１３】本発明は以上のように、様々な危険状況に
対して、これを車両状態量から的確に検出するととも
に、その原因となった運転操作を判定し、これに応じて
危険状態原因の運転操作に対応する操作手段に対して操
作反力を変化させ、このことで運転者に危険回避に必要
な操作を効果的に知らせるようにしている。このため本
発明によれば、車両走行時に発生する可能性のある様々
な危険を効果的に回避するための運転支援が可能とな
る。

【００１４】図３に第２の実施形態による運転支援装置
の構成を示す。本実施形態は、記憶手段９と比較手段１
０及び車両位置検出手段１１が追加されており、これら
により言わば学習機能を発揮できるようにされている点
で第１の実施形態と相違している。ここでも第１の実施
形態の場合と同様に、タイヤ横力の大きさを判断する場
合の例について述べる。まず、危険状態判定手段７にお
いて、路面摩擦係数や車輪荷重などの状態量を用いてタ
イヤ横力の限界値が算出される。また危険状態判定手段
７は限界値と推定タイヤ横力を用いて危険度を算出す
る。この算出した危険度が予め定めてあるしきい値を越
えた場合には、車両が危険な状態にあると判断される。
その場合には、その判断がなされた時点を含む予め定め
た期間について、変化のあった運転操作における操作量
の時間的変化パターンを記憶手段９に記憶する。例えば
危険度を上昇させた操作がハンドル操作である場合に
は、そのハンドルの旋回角度などの変化パターンを、危
険であると判断された時点から予め決めた期間さかのぼ
って記憶しておく。この記憶手段９に記憶された危険状
態惹起原因操作の変化パターンは、いわば学習データと
してその後において車両が危険状態にあるか否かの判断
をなすのに用いられる。具体的には比較手段１０におい
て現在の車両操作量の時系列データの変化パターンを記
憶手段９に記憶の変化パターンと比較し、両者が同じか
よく似ていれば、車両が以前に危険な状態だと判断され
た時と同じような状況におかれたということ、つまり危
険な状態にあると判断する。このような学習的機能を付
加することで、より効果的に危険を回避することが可能
となる。またこのような学習的機能は、同じような危険
状態招来の運転操作パターンが繰り返されてる場合に、
それを誤った運転操作の癖として運転者に指摘するよう
なことにも利用することができる。その指摘は、例えば
危険状態招来の原因となった運転操作に対する操作反力
を危険状態招来の繰り返し回数に応じて増加させること
で行なうことができる。このことは運転者にその誤った
運転操作の癖を自覚させることにつながり、ひいては運
転者の技能向上に役立つ。

【００１５】記憶手段９には、以上のような操作量の変
化パターンに加えて、記憶させる操作量の変化パターン
が生じた時点での車両の位置情報も記憶させる。そして
危険状態の判断に際して車両の現在位置情報と記憶位置
情報との対比もなす。車両の位置情報は車両位置検出手
段１１で得る。そのために車両位置検出手段１１は、例
えばカーナビゲーションで用いられるＧＰＳシステムな
どにより車両の地理的な絶対位置を検出するように構成
する。このようにすることで、車両が以前同じ位置で危
険な状態だと判断されたことがあるという情報も含めて
判断することができるため、さらに効果的な危険回避が
可能となる。つまり、路面状況の変化要因は路面のおか
れた環境によるところが大きく、例えば水はけが悪く水
たまりになりやすいところや北側斜面で凍結しやすいと
ころなど、過去に危険な状況に陥った経験データを蓄積
することで危険度算出の精度が向上し、より効果的に危
険を回避できるような運転操作の抑制をなすことができ
るようになる。さらに、危険であると判断されたときの
車両の状態量も記憶手段９に記憶させ、これも併せて比
較することにより、車両の危険度判定の精度をより一層
高めることも可能である。なお本実施形態では車両の位
置情報を得るために車両位置検出手段１１を用いている
が、他の手段で位置情報を得るようにすることも可能で
ある。

【００１６】以上説明したように本実施形態では、過去
に似た状況において危険な状態になったという経験情報
を利用できるため、より効果的に危険を回避することが
可能となるばかりでなく、運転者の不適切な運転操作の
癖を矯正することも可能となる。また、位置情報を利用
することで、過去に同じ場所において危険な状態になっ
たという経験情報も利用できるため、より正確な危険度
の算出が可能となり、さらに一層効果的な危険回避のた
めの運転操作の誘導が可能となる。

【００１７】図４に第３の実施形態による運転支援装置
の構成を示す。本実施形態の運転支援装置は、車両前方
の道路情報を検出する道路情報検出手段１３、道路情報
検出手段１３により検出された道路情報から必要な操作
量を予測する操作量予測手段１４、及び予測された操作
量を用いて将来の車両状態量を予測する車両状態予測手
段１２を第１の実施形態のそれに追加した構成となって
いる。道路情報検出手段１３は、例えばカーナビゲーシ
ョン装置の地図情報から例えば曲線道路の曲率や坂道の
勾配などを算出するような構成とするのがその例であ
る。また車両に取り付けたカメラの画像から必要な道路
情報を求めるような構成とすることも考えられる。さら
に、道路上に打ち込まれた磁気ネイルによって情報を入
手したり、路車間通信によって曲率や勾配ばかりでな
く、渋滞情報、事故情報、道路工事情報等の道路情報を
入手することも考えられる。

【００１８】操作量予測手段１４は、道路情報検出手段
１３により得られた道路曲率からその曲率に見合ったハ
ンドル角を予測したり、道路情報検出手段１３により得
られた道路の勾配からその勾配に見合ったアクセル及び
ブレーキの操作量を予測したりする。一方、状態予測手
段１２は、操作量予測手段１４により予測された操作量
に従った場合の車両の状態を予測する。そのために状態
予測手段１２は、例えば車両状態量推定手段３における
のと同様な車両運動モデル実行手段を有しており、推測
車両操作量に基づいて将来の車両状態量を逐次算出し、
また将来の走行軌跡も逐次算出する。

【００１９】危険状態判定手段７は、前記のような現在
の危険状態の判定とは別に、状態予測手段１２により予
測された車両状態量を用いることで将来の危険状態も予
測する。例えば見通しの悪いカーブを通過中に、緩やか
なハンドル操作とともに急なアクセル操作を行い急加速
した場合を考える。車両状態予測手段１２は、この状態
で走行を続けたときの未来の車両の状態量及び走行軌跡
を予測する。この予測において、先に述べた例のように
タイヤ横力が限界近辺に達する、つまりタイヤ横力の危
険度がしきい値を超えることが考えられる。また、これ
に伴うドリフトアウトによって車両軌跡が道路を逸脱す
る可能性も考えられる。危険状態判定手段７は、これら
の危険度を判定し、危険であると判断した場合、変化量
の大きい操作であるアクセル操作に対する操作反力を増
加させ、運転者に警告を発する。また、たとえこのアク
セル操作は急激な操作でなくとも、操作量予測手段１４
によって予測された操作量に対する比較において最も偏
差が大きい操作であると判断され、この判断に基づいて
アクセルに対する操作反力を増加させる場合もある。

【００２０】一方、同様のカーブに進入する際にブレー
キ操作が弱いために、スピード超過によって道路から車
両が逸脱する可能性あるいはタイヤ横力が限界に達する
可能性があると判断した場合、直前に行った操作である
ブレーキ操作の操作反力を減少させ、運転者により強い
ブレーキ操作を促す。またこの例において、弱いブレー
キ操作を行った後、運転者が完全にブレーキペダルから
足を離してしまい、直前の操作であるブレーキ操作の操
作量が０であると判断された状態で危険度がしきい値を
超えた場合、アラーム表示、あいは音声により運転者に
警告を発することも考えられる。

【００２１】また、同様のカーブを通過中にハンドル操
作の遅れにより、走行軌跡が道路を逸脱する危険がある
と判断した場合には、直前の操作であるハンドル操作の
操作反力を減少させ、運転者にハンドルの切り足しを促
すことも考えられる。さらに、道路情報検知手段１３に
よって、前方の事故、渋滞による停車、或いは工事によ
る障害物の存在等の情報を検知した場合、操作量予測手
段１４は、これを回避するための運転操作を予測する。
運転者がこれに気付かずに例えば必要な減速動作を行わ
なかった場合、操作量予測手段１４が予測した操作量に
対してブレーキの操作量が大きな偏差を持つ。この状態
で、危険状態判定手段７が算出する走行軌跡が前方の障
害物と接触する可能性があると判断した場合、予測した
操作量に対して最も大きな偏差を持つブレーキ操作に対
する操作反力を減少させ、運転者にブレーキ操作を促
す。

【００２２】また、道路情報を利用せずに、検出した車
両操作量に基づき現在の車両操作を維持した場合の走行
軌跡を推定し、それに基づいてタイヤ横力等の車両の状
態量を予測することで、車両が不安定になるか否かを判
断することができ、これにより危険度を判定することも
可能である。以上のように本実施形態によれば、将来の
車両の走行に対して危険度がどの程度になりそうかを予
測することができ、この予測の下に運転者の運転操作に
関連付けて操作反力を変化させることができる。そのた
め、危険回避のためのより一層効果的な運転支援が可能
となる。

【００２３】以下では、本発明による運転支援装置で対
処することを想定している危険状態のいくつかの例とそ
れぞれへの対処の仕方についてまとめて説明する。想定
される危険状態Ａ：スピン、ドリフトアウト（旋回方向
の運動にともなう危険状態）。スピンやドリフトアウト
などの車両の旋回方向の運動にともなう危険を考える。
この危険状態の判定に必要な状態量はタイヤの横力であ
る。この場合、主要な外力である遠心力に対して、抵坑
力となる夕イヤ横力が限界値に対してどの程度の割合に
なつているかによつて危険度を定義することができる。
タイヤの横力は、よく知られたブラシ理論等によれば、
路面摩擦係数、車輪荷重、及びタイヤと路面の間に作用
する縦方向と横方向のすべり率によって定まる。ここで
路両の摩擦係数は、図２に関して説明した可変パラメー
タとし、車両運動モデルを用いて推定する。

【００２４】車輪荷重は、上述のように車両状態量推定
手段３で推定することができる他に、例えばサスペンシ
ョンを構成するばねのストロークを検出することにより
検知可能である。さらに、加速度計によって検出される
車体のロール方向の加速度から車輪荷重を推定すること
も可能である。また、ロール方向の加速度ぱかりでな
く、ピツチ方向の加速度もあわせて考慮すれば、加減速
による車輪荷重の変化も考慮することができる。すべり
率に関しては縦方向と横方向を考慮する必要がある。す
なわち、路面の摩擦係数は、縦及び横方向のすべり率に
応じてそれぞれの方向に分配されるため、横力を考える
場合にも縦方向のすべり率を考慮する必要がある。縦方
向のすべり率に関しては、車両の速度と各車輪の回転速
度から、例えぱ安部正人著「自動車の運動と制御」に記
載の方法に従って計算できる。ここで車輪の回転速度は
エンコーダ等の装置によつて計測可能である。また車両
の速度は従動車輪の回転速度から計算することができ
る。急制動等によつて車輪がロックした場合は、ロック
直前の車輪の速度と、車両の進行方向の加速度から推定
可能である。また横方向のすべりは、タイヤの横すべり
角から、例えば上記「自動車の運動と制御」に記載の方
法に従って計算できる。

【００２５】また、タイヤの横すべり角はハンドル操作
による舵角と車両全体の横すべり角によつて決まる。舵
角はハンドルの操作量から計算することができ、車両全
体の横すべり角は、例えばヨーレートセンサ等の情報か
ら推定することができる。以上述べたような計算アルゴ
リズムを車両運動モデル上に搭載し、さらに、以上述べ
たようなセンサ情報を車両運動モデルに入力すれば、タ
イヤの横力を推定することができ、その危険度を計算す
ることができる。また、ハンドルやブレーキ・アクセル
の操作によって、舵角や車輪速度等が変化し、その操作
を継続することによってタイヤ横力がどの程度危険な状
態に陥る可能性があるかについても推定可能である。

【００２６】想定される危険状態Ｂ：障害物との衝突
（進行方向の運動にともなう危険状態）。障害物との衝
突等の車両の進行方の運動にともなう危険を考える。こ
の危険状態判定に必要な状態量はタイヤの制動力及び車
両速度である。見通しの悪いのカーブの先の渋滞等によ
り他車両が停車していたり、工事等によって進行方向前
方に障害物が存在している場合等がこれに相当する。こ
の場合、車両が障害物に到達するまでに、スピン等をと
もなうことなく危険回避できる速度まで減速する必要が
ある。この場合の危険度は、危険回避のための理想的な
ブレーキ操作を行う際のタイヤの制動力が、タイヤが発
生することができる限界制動力に対してどの程度の割合
になっているかで定義することができる。タイヤの制動
力も上記したタイヤの横力と同様に、路面摩擦係数、車
両荷重、及びタイヤと路面の間に作用する縦方向と横方
向のすべり率によって定まる。これらの値は、上記した
方法により直接計測するか、もしくは車両運動モデルを
用いた手法により推定することができる。また危険度と
しては、車両速度による定義を考えることも可能であ
る。すなわち、衝突回避のための理想的な運転操作を行
なう場合の車両速度と現在の車両速度の比によつて危険
度を定義することができる。このように複数の危険度を
定義し、何れかの危険度がしきい値を超えた場合に危険
発生の可能性があると判断することにより、効果的な危
険回避が可能となる。

【００２７】想定される危険状態Ｃ：他車との衝突（進
行方向、もしくは旋回方向の運動にともなう危険状
態）。上記した想定される危険状態Ｂの特別な場合とし
て、他車との衝突等の危険を考える。この危険状態判定
に必要な状態量はタイヤの横力と制動力、それに他車と
の距離と車両の速度である。この揚合は、ターゲットで
ある他車が移動することを考慮する必要がある。これに
対しては、車載カメラもしくは超音波センサ等の情報か
ら、距離、速度、加速度等の状態量を計算し、将来の軌
跡を推定することにより危険回避のために必要な理想的
運転状態を計算することが可能となる。この場合の危険
度としては、理想的な運転状態における他車との距離、
速度等の状態量に対する現在の状態量の比率、あるい
は、危険回避を行う場合のタイヤの横力、もしくは制動
力の限界値に対する比率で定義することも可能である。
このように複数の危険度を定義し、何れかの危険度がし
きい値を超えた場合に危険発生の可能性があると判断す
ることにより、上記したように、効果的な危険回避が可
能となる。

【００２８】想定される危険状態Ｄ：ロールによる横転
（ロール方向の運動にともなう危険状態）。この危険状
態判定に必要な状態量はロールモーメント、それにハン
ドルとアクセルそれぞれの操作量である。例えば、車高
の高いＲＶ車やトラック等のように重心が高い車の場
合、旋回時の横転に対する危険性が高い。ここで旋回時
の横転には二つの可能性がありうる。一つは旋回中の遠
心力による横転である。この場合の危険度は遠心力によ
って車体に作用するロールモーメントと、サスペンショ
ンによって支えることができるロールモーメントの比率
で定義することができる。遠心力は車体に作用する横加
速度を計測することにより検知可能である。通常の車両
では、車両の重心高さは車両固有の値であり、初期状態
から大きく変化することはない。従つて初期的に設定し
た重心高さと遠心力から、横転に寄与するロールモーメ
ントを算出することができる。一方トラックの場合、積
載している荷物によって車両の重心高さが大きく変化す
ることが考えられる。この場合は、車両の重心高さを図
２に示した可変パラメータとし、計測した車両の状態量
と車両運動モデルによって算出した状態量との比較によ
つて誤差修正を行い、正確な重心高さを推定することが
可能である。また、サスペンションによって支えること
ができるロールモーメントは車両に固有の値であり、初
期的に設定しておけばよい。例えば旋回中にハンドルの
切り足しを行い、遠心力が増加して危険度がしきい値を
超えた場合、危険状態を誘発したハンドル操作に対する
操作反力を加えることができる。また、アクセル操作を
行うことによつて車両速度が増加し、遠心力が増加して
危険度がしきい値を超えた場合、危険状態を誘発したア
クセル操作に対する操作反力を加えることができる。

【００２９】旋回時の横転には、もう一つ、ハンドルの
切り返しにともなう揺り返しによる横転がありうる。例
えば、車体は右旋回中には左側にロールしており、左側
のサスペンションにばね力が蓄積されている。この状態
で急激な左旋回を行うと、左旋回によって発生する右向
きの遠心力に加えて、左側のサスペンションのばね力が
開放されることにって発生する右向きのロール慣性力が
発生し、ロールモーメトが増加することによって横転の
危険性が増加する。この場合、左旋回中の左のサスペン
ションのストロークを計測することにより、サスペンシ
ョンに蓄積されたばね力を推定することができる。ま
た、右旋回中の左向きの加速度からも推定は可能であ
る。この状態で左向きのハンドル操作を行った場合、上
記したロールモーメントの大小関係によつて横転の危険
性を判定することができる。したがって、構転に至るハ
ンドル操作量に対する現在のハンドル操作量の割合か
ら、危険度を定義することができ、危険回避のための操
作反力を加えることができる。また、ハンドル操作量が
横転に至る限界値を超えない揚合でも、アクセル操作に
よって車両速度が増加すると、遠心力が増加することに
よつて横転が発生する可能性がある。したがって、現在
のハンドル操作量が維持された場合の横転に至るアクセ
ル操作量に対する現在のアクセル操作量の比からも危険
度の定義が可能であり、これに応じて操作反力を加える
こともできる。さらに、こうした複数の危険度を逐次算
出し、何れかの危険度がしきい値を超えた場合に、該当
する操作に対する反力を加えることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の基本的な形
態によれば、車両における各種の状態量を把握しつつ車
両の危険状態を判定するとともに、複合した運転操作の
うちから危険状態に至らしめる操作を判定し、この操作
に対する操作反力を変化させることによって、危険回避
のための運転操作に誘導するようにしているため、単一
の運転操作のみを対象とする場合に比べて、より安全性
を高める運転支援が可能となる。また本発明の付加的な
形態によれば、車両操作量や車両の位置を記憶しておく
ことで過去に似た状況または同じ場所において危険な状
態になったという経験情報を利用できるため、さらに効
果的に危険を回避するための運転支援が可能となる。ま
た本発明の他の付加的な形態によれば、車両の将来の状
況変化を推定して危険状態を判定することができるた
め、運転者を事前に危険回避行動に誘導することがで
き、さらに一層安全性を高める運転支援が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による運転支援装置の構成図で
ある。

【図２】図１の運転支援装置における車両状態量推定手
段の構成図である。

【図３】第２の実施形態による運転支援装置の構成図で
ある。

【図４】第３の実施形態による運転支援装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１車両操作量検出手段２車両状態量検出手段３車両状態量推定手段４車両操作手段５操作反力印加手段７危険状態判定手段８運転操作判定手段９記憶手段１０比較手段１１車両位置検出手段１２車両状態予測手段１３道路情報検出手段１４操作量予測手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２６Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２６Ｄ６２７６２７６２８６２８Ｂ６２８Ｃ６３０６３０Ｅ６３０Ｄ６３０ＣＢ６０Ｔ 8/00 Ｂ６０Ｔ 8/00 ＺＢ６２Ｄ 6/00 ＺＹＷＢ６２Ｄ 6/00 ＺＹＷＦ０２Ｄ 11/04 Ｆ０２Ｄ 11/04 ＣＧ０８Ｇ 1/16 Ｇ０８Ｇ 1/16 ＣＤ // Ｂ６２Ｄ 111:00 Ｂ６２Ｄ 111:00 113:00 113:00 137:00 137:00 (72)発明者横山篤茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者門向裕三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者斎藤博之茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内Ｆターム(参考） 3D032 DA03 DA29 DA33 DA87 DA88 DA92 DA93 DC36 DC38 EB12 EB16 EB17 FF03 GG01 3D037 FA13 FA16 FA23 FA24 FA25 FA26 FB09 FB10 FB12 3D046 BB18 BB19 BB23 HH00 HH02 HH05 HH08 HH20 HH21 HH22 HH25 HH36 HH46 JJ07 3G065 CA21 CA22 CA31 GA29 GA46 GA49 GA50 5H180 AA01 CC04 CC11 EE02 LL01 LL02 LL04 LL08 LL15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の運転支援装置において、複数の車
両操作手段の各々に入力される各車両操作量を検出する
車両操作量検出手段と、車両の諸状態量を把握する車両
状態量把握手段と、前記各車両操作手段に操作反力を加
える操作反力印加手段と、前記車両状態量を用いて車両
が危険な状態であるか否かを判定する危険状態判定手段
と、この危険状態判定手段で車両が危険状態にあると判
定された場合にその原因となった車両操作を判定する運
転操作判定手段とを備え、そして前記運転操作判定手段
により危険状態の原因であると判定された車両操作に対
応する前記車両操作手段への前記操作反力印加手段によ
る操作反力を変化させるようにしたことを特徴とする運
転支援装置。
【請求項２】車両が危険な状態であると判定された時
点を含む特定の区間における車両操作量を記憶する記憶
手段と、この記憶手段に記憶された車両操作量を前記車
両操作量検出手段により検出された車両操作量と比較す
る比較手段を設け、この比較手段による両車両操作量の
比較結果を車両の危険状態判定に用いることができるよ
うにした請求項１に記載の運転支援装置。
【請求項３】車両の位置を検出する車両位置検出手段
を設け、車両が危険な状態であると判定された時点を含
む特定の区間について、前記車両位置検出手段で検出し
た車両の位置も前記記憶手段に記憶し、この記憶された
車両位置を前記車両位置検出手段で検出の車両現在位置
と前記比較手段により比較し、この比較結果も危険状態
判定に用いることができるようにした請求項２に記載の
運転支援装置。
【請求項４】現在の操作が維持された場合の将来の車
両状態を予測する車両状態予測手段を設け、この車両状
態予測手段での予測を車両の危険状態判定に用いること
ができるようにした請求項１〜請求項３の何れか１項に
記載の運転支援装置。
【請求項５】車両前方の道路情報を検出する道路情報
検出手段と、検出された道路情報を用いて必要な操作量
を予測する操作量予測手段を設け、この操作量予測手段
により予測された操作量に基づいた場合の車両状態量を
前記車両状態予測手段で予測し、この予測を車両の危険
状態判定に用いることができるようにした請求項４に記
載の運転支援装置。