JP2004249889A - 車両用運転操作補助装置およびその装置を備えた車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両用運転操作補助装置1は、車両の周囲の障害物の状態を検出する障害物状態検出手段10,20,21,30と、障害物状態検出手段からの信号に基づいて、自車両の障害物に対する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50と、リスクポテンシャル算出手段50からの信号に基づいて、ステアリングホイール62に発生させる操作反力を算出する操作反力算出手段50と、操作反力算出手段50からの信号に基づいて、ステアリングホイール62に操作反力を発生させる操舵反力発生手段60と、障害物に対する自車両の走行状態を判定する走行状態判定手段50と、走行状態判定手段50の判定状態に応じて、操作反力のゲインを変更して、操作反力を補正する反力補正手段50とを備える。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
従来の車両用運転操作補助装置は、車両周囲の状況(障害物)を検出し、その時点における潜在的リスクポテンシャルを求めている(例えば、特許文献1参照)。この車両用運転操作補助装置は、算出したリスクポテンシャルに基づいて操舵補助トルクを制御することにより、不慮の事態に至ろうとする操舵操作を抑制する。
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。
【特許文献1】
特開平10−211886号公報
【特許文献2】
特開平10−166889公報
【特許文献3】
特開平10−166890号公報
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような車両用運転操作補助装置は、車両周囲の障害物状況に応じて操舵反力が制御されるため、自車両との相対的な障害物状況が変化するたびに操舵反力が変動し、運転者が肉体的疲労や煩わしさを感じるという問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両用運転操作補助装置は、車両の周囲に存在する障害物の状態を検出する障害物状態検出手段と、障害物状態検出手段からの信号に基づいて、自車両の障害物に対する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、リスクポテンシャル算出手段からの信号に基づいて、ステアリングホイールに発生させる操作反力を算出する操作反力算出手段と、操作反力算出手段からの信号に基づいて、ステアリングホイールに操作反力を発生させる操舵反力発生手段と、障害物に対する自車両の走行状態を判定する走行状態判定手段と、走行状態判定手段によって判定された走行状態に応じて、リスクポテンシャルに対する操作反力のゲインを変更することにより、操作反力を補正する反力補正手段とを備える。
【0005】
【発明の効果】
自車両の走行状態に応じて、リスクポテンシャルに対する操作反力のゲインを変更するので、反力制御を行う際に運転者に与える煩わしさや肉体的疲労を軽減することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
《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、本発明による車両用運転操作補助方法を適用する車両の構成図である。
【0007】
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。なお、レーザレーダ10は、前方車両までの車間距離およびその存在方向だけでなく、自車前方に存在する歩行者等の障害物までの相対距離およびその存在方向を検出する。
【0008】
前方カメラ20は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のCCDカメラ、またはCMOSカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、コントローラ50へと出力する。前方カメラ20による検知領域は水平方向に±30deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が画像として取り込まれる。
【0009】
後側方カメラ21は、リアウインドウ上部の左右端付近に取り付けられた2つの小型のCCDカメラ、もしくはCMOSカメラ等である。後側方カメラ21は、自車後方の道路、特に隣接車線上の状況を画像として検出し、コントローラ50へと出力する。
【0010】
車速センサ30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。
【0011】
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ており、CPUのソフトウェア形態により後述するような車両用運転操作補助装置1全体の制御を行う。
【0012】
コントローラ50は、車速センサ30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と、前方カメラ20および後側方カメラ21から入力される車両周辺の画像情報とから、自車両周囲の障害物状況を検出する。なお、コントローラ50は、前方カメラ20および後側方カメラ21から入力される画像情報を画像処理することにより自車両周囲の障害物状況を検出する。ここで、自車両周囲の障害物状況としては、自車両前方を走行する他車両までの車間距離、隣接車線を自車両後方から接近する他車両の有無と接近度合、および車線識別線(白線)に対する自車両の左右位置、つまり相対位置と角度、さらに車線識別線の形状などである。また、自車両前方を横断する歩行者や二輪車等も障害物状況として検出される。
【0013】
コントローラ50は、検出した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、それぞれの障害物に対するリスクポテンシャルを総合して自車両周囲の総合的なリスクポテンシャルを算出し、後述するようにリスクポテンシャルに応じた制御を行う。
【0014】
操舵反力制御装置60は、車両の操舵系に組み込まれ、コントローラ50からの指令に応じて、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、操舵反力制御装置60からの指令値に応じて発生させるトルクを制御し、運転者がステアリングホイール62を操作する際に発生する操舵反力を任意に制御することができる。
【0015】
アクセルペダル反力制御装置80は、コントローラ50からの指令に応じて、アクセルペダル82のリンク機構に組み込まれたサーボモータ81で発生させるトルクを制御する。サーボモータ81は、アクセルペダル操作反力制御装置80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82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。
【0016】
次に第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置1の動作を説明する。その動作の概略を以下に述べる。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82の踏み込み操作やステアリングホイール操作の際に発生する反力をリスクポテンシャルに応じて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や操舵操作を補助し、運転者の運転操作を適切にアシストするものである。
【0017】
コントローラ50は、自車両の走行車速、および自車両周囲に存在する他車両との相対位置やその移動方向と、自車両の車線識別線(白線)に対する相対位置等の自車両周囲の障害物状況を認識する。コントローラ50は、 認識した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求める。コントローラ50はさらに、各障害物に対するリスクポテンシャルを前後・左右方向の成分毎に加算することにより、前後方向の反力制御量および左右方向の反力制御量を算出する。
【0018】
算出された前後方向の反力制御量は、前後方向の反力制御指令値として、アクセルペダル反力制御装置80へ出力される。アクセルペダル反力制御装置80は、入力された反力制御指令値に応じて、サーボモータ81を制御することにより、アクセルペダル反力特性を変更する。アクセルペダル反力特性を変更することにより、運転者の実際のアクセルペダル操作量を適切な値に促すように制御する。
【0019】
一方、算出された左右方向の反力制御量は、左右方向の反力制御指令値として、操舵反力制御装置60へ出力される。操舵反力制御装置60は、入力された制御反力指令値に応じて、サーボモータ61を制御することにより、操舵反力特性を変更する。操舵反力特性を変更することにより、運転者の実際の操舵角を適正な操舵角に促すように制御する。
【0020】
以下に、第1の実施の形態において、どのように反力特性指令値、すなわち反力制御指令値を決定するかについて、図3を用いて説明する。図3は、第1の実施の形態によるコントローラ50における運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、一定間隔、例えば50msec毎に連続的に行われる。
【0021】
−コントローラ50の処理フロー(図3)−
まず、ステップS101で走行状態を読み込む。ここで、走行状態は、自車周囲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。具体的には、レーザレーダ10で検出される前方走行車までの相対距離および相対角度、また、前方カメラ20および後側方カメラ21からの画像入力に基づく自車両に対する白線の相対位置(すなわち左右方向の変位と相対角度)、白線の形状、および自車両周囲に存在する障害物までの相対距離と相対角度を読み込む。さらに、車速センサ30によって検出される自車速を読み込む。また、前方カメラ20および後側方カメラ21で検出される画像に基づいて、自車周囲に存在する障害物の種別、つまり障害物が四輪車両、二輪車両、歩行者またはその他であるかを認識する。
【0022】
ステップS102では、ステップS101で読み込み、認識した走行状態データに基づいて、現在の車両周囲状況を認識する。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各障害物の相対位置やその移動方向・移動速度と、ステップS101で得られた現在の走行状態データとにより、現在の各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となる他車両や白線が、自車両の周囲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。
【0023】
ステップS103では、認識された各障害物に対する余裕時間TTC(Time To Collision)を障害物毎に算出する。余裕時間TTCは、車間距離Dを相対速度Vrで除したものである。余裕時間TTCは、障害物に対する現在の自車両の接近度合を示す物理量であり、現在の走行状況が継続した場合、つまり相対車速Vrが一定の場合に、何秒後に自車両と障害物が接触するかを示す値である。障害物kに対する余裕時間TTCkは、以下の(式1)で求められる。
【数1】
TTCk=(Dk−σ(Dk))/(Vrk+σ(Vrk)) (式1)
ここで、Dk:自車両から障害物kまでの相対距離、Vrk:自車両に対する障害物kの相対速度、σ(Dk):相対距離のばらつき、σ(Vrk):相対速度のばらつき、をそれぞれ示す。
【0024】
相対距離のばらつきσ(Dk)、および相対速度のばらつきσ(Vrk)は、検出器の不確定性や不測の事態が発生した場合の影響度合の大きさを考慮して、障害物kを認識したセンサの種類や、認識された障害物kの種別に応じて設定する。
レーザレーダ10は、カメラ、例えばCCD等による前方カメラ20や後側方カメラ21による障害物の検出と比べて、検出距離、つまり自車両と障害物との相対距離の大きさによらず正しい距離を検出することができる。そこで、レーザレーダ10で障害物kまでの相対距離Dkを検出した場合は、相対距離Dkによらず、そのばらつきσ(Dk)をほぼ一定値に設定する。一方、カメラ20,21で相対距離Dkを検出した場合は、相対距離Dkが大きくなるほどばらつきσ(Dk)が指数関数的に増加するように設定する。ただし、障害物kの相対距離Dkが小さい場合、レーザレーダで相対距離Dkを検出した場合に比べて、カメラによってより正確に相対距離を検出することができるので、相対距離のばらつきσ(Dk)を小さく設定する。
【0025】
相対速度Vrkのばらつきσ(Vrk)は、例えばレーザレーダ10で相対距離Dkを検出した場合、相対速度Vrkに比例して大きくなるように設定する。一方、カメラ20,21で相対距離Dkを検出した場合、相対速度Vrkが大きくなるほど相対速度のばらつきσ(Vrk)が指数関数的に増加するように設定する。
【0026】
なお、レーザレーダ10とカメラ20、21の両方で障害物kを検出した場合は、例えば、値の大きな方のばらつきσ(Dk)、σ(Vrk)を用いてその障害物kに対する余裕時間TTCkを算出することができる。
【0027】
ステップS104では、ステップS103で算出した余裕時間TTCkを用いて、各障害物kに対するリスクポテンシャルRPkを算出する。ここで、各障害物kに対するリスクポテンシャルRPkは以下の(式2)で求められる。
【数2】
RPk=(1/TTCk)×wk (式2)
ここで、wk:障害物kの重みを示す。(式2)に示すように、リスクポテンシャルRPkは余裕時間TTCkの逆数を用いて、余裕時間TTCkの関数として表されており、リスクポテンシャルRPkが大きいほど障害物kへの接近度合が大きいことを示している。
【0028】
障害物k毎の重みwkは、検出された障害物の種別に応じて設定する。例えば、障害物kが四輪車両、二輪車両あるいは歩行者である場合、自車両が障害物kに近接した場合の重要度、つまり影響度が高いため、重みwk=1に設定する。一方、障害物kがレーンマーカである場合、自車両が近接あるいは接触した場合の重要度はその他の障害物に比べて相対的に小さくなるため、例えば重みwk=0.5程度に設定する。また、同じレーンマーカでも、その向こう側に隣接車線が存在する場合と、レーンマーカの向こう側に車線が存在せずガードレールのみの場合では、自車両の近接時の重要度が異なるため、重みwkが異なるように設定することもできる。
【0029】
レーンマーカは、自車両に対する存在方向が一つの方向に定まるものではなく、ある存在方向範囲に分布するものである。そこで、カメラ20,21で検出される自車両周囲のレーンマーカを、自車両を基準として微小角度に分割し、微小角度分のレーンマーカの相対位置からそれぞれのリスクポテンシャルを算出する。さらに、微小角度分のリスクポテンシャルを存在方向範囲で積分してリスクポテンシャルRPlaneを算出する。すなわち、レーンマーカに対するリスクポテンシャルRPlaneは、以下の(式3)で表される。
【数3】
RPlane=∫((1/TTClane)×wlane)dL (式3)
【0030】
ステップS105では、ステップS104で算出した障害物k毎のリスクポテンシャルRPkから、車両前後方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な前後方向リスクポテンシャルを算出する。前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalは、以下の(式4)で算出される。なお、各障害物kに対するリスクポテンシャルRPkは、レーンマーカに対するリスクポテンシャルRPlaneを含む。
【数4】
RPlongitudinal=Σ(RPk×cosθk) (式4)
ここで、θk:自車両に対する障害物kの存在方向を示し、障害物kが車両前方向、つまり自車正面に存在する場合、θk=0°とし、障害物kが車両後方向に存在する場合、θk=180°とする。
【0031】
つづくステップS106では、ステップS104で算出した障害物k毎のスクポテンシャルRPkから、車両左右方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な左右方向リスクポテンシャルを算出する。左右方向リスクポテンシャルRPlateralは、以下の(式5)で算出される。
【数5】
RPlateral=Σ(RPk×sinθk) (式5)
【0032】
ステップS107では、ステップS105で算出した前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalから、前後方向制御指令値、すなわちアクセルペダル反力制御装置80へ出力する反力制御指令値FAを算出する。前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalに応じて、リスクポテンシャルが大きいほどアクセルペダル82を戻す方向へ制御反力を発生させる。前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalに対する反力制御指令値FAの特性は予め適切に設定され、コントローラ50のメモリに記憶されている。例えば、アクセルペダル反力制御指令値特性は、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalが大きくなるほど反力制御指令値FAが大きくなるように設定されている。
【0033】
ステップS108では、ステップS101で読み込んだ走行状態データに基づいて、自車両に対する障害物の走行状態判定処理を行う。ここでは、左右方向制御指令値、すなわち操舵反力制御装置60へ出力する反力制御指令値FSを算出するために、自車両の左右方向に存在する障害物の走行状態を判定する。具体的には、相対速度および相対距離を用いて、隣接車線に存在する他車両が自車両に対してどのように移動し、相対的にどのような走行状態であるかを判定する。
【0034】
以下に、ステップS108における走行状態判定処理を、図4のフローチャートを用いて詳細に説明する。ステップS201では、ステップS101で読み込んだ走行状態データから、隣接車線に存在する他車両と自車両との相対速度Vraを認識する。ここで、相対速度Vra=自車速Va−他車両の車速Vbである。
【0035】
ステップS202では、ステップS201で認識した相対速度Vraと、予め設定したしきい値V1,V2とを比較する。しきい値V1としきい値V2は、V1<V2の関係があり、例えばV1=−5[km/h]、V2=+5[km/h]に設定する。相対速度Vraがしきい値V1未満の場合(Vra<V1)、すなわち自車速Vaよりも他車速Vbの方が速く、例えば相対速度Vra=−10[km/h]の場合は、ステップS203へ進む。相対速度Vraがしきい値V2を上回る場合(V2<Vra)、すなわち他車速Vbよりも自車速Vaの方が速く、例えば相対速度Vra=10[km/h]の場合、ステップS205へ進む。一方、相対速度Vraがしきい値V1以上、かつしきい値V2以下の場合、すなわち自車速Vaと他車速Vbとの差が小さい定常状態で、例えば相対速度Vra=3[km/h]の場合、ステップS204へ進む。
【0036】
ステップS203では、ステップS101で読み込んだ走行状態データから、自車両から隣接車線に存在する他車両までの相対距離Lを認識する。ステップS206では、ステップS203で認識した相対距離Lと、予め設定したしきい値L1,L2とを比較する。しきい値L1としきい値L2は、L1<L2の関係があり、例えばL1=−10[m]、L2=+10[m]に設定する。ここでは、自車両側面の中央部を基準として、自車両進行方向の前側に存在する他車両との相対距離Lを正の値で表し、自車両進行方向の後側に存在する他車両との相対距離Lを負の値で表す。
【0037】
相対距離Lがしきい値L1未満の場合(L<L1)、すなわち他車両が自車両の後側方に存在し、例えば相対距離L=−15[m]の場合は、ステップS209へ進む。ステップS209では、自車両に対する他車両の走行状態を、状態Aと判定する。相対距離Lがしきい値L1以上、かつしきい値L2以下の場合(L1≦L≦L2)、すなわち自車両と他車両とがほぼ並走し、例えば相対距離L=3[m]の場合は、ステップS210へ進む。ステップS210では、自車両に対する他車両の走行状態を、状態Bと判定する。一方、相対距離Lがしきい値L2を上回る場合(L2<L)、すなわち他車両が自車両の前側方に存在し、例えば相対距離L=15[m]の場合は、ステップS211へ進む。ステップS211では、自車両に対する他車両の走行状態を、状態Cと判定する。
【0038】
ステップS204では、ステップS203と同様に自車両と他車両との相対距離Lを認識し、ステップS207において相対距離Lとしきい値L1,L2とを比較する。相対距離Lがしきい値L1未満の場合(L<L1)は、ステップS212へ進み、自車両に対する他車両の走行状態を状態Dと判定する。相対距離Lがしきい値L1以上、かつしきい値L2以下の場合(L1≦L≦L2)は、ステップS213へ進み、自車両に対する他車両の走行状態を状態Eと判定する。一方、相対距離Lがしきい値L2を上回る場合(L2<L)は、ステップS214へ進み、自車両に対する他車両の走行状態を状態Fと判定する。
【0039】
ステップS205では、ステップS203と同様に自車両と他車両との相対距離Lを認識し、ステップS208において相対距離Lとしきい値L1,L2とを比較する。相対距離Lがしきい値L1未満の場合(L<L1)は、ステップS215へ進み、自車両に対する他車両の走行状態を状態Gと判定する。相対距離Lがしきい値L1以上、かつしきい値L2以下の場合(L1≦L≦L2)は、ステップS216へ進み、自車両に対する他車両の走行状態を状態Hと判定する。一方、相対距離Lがしきい値L2を上回る場合(L2<L)は、ステップS217へ進み、自車両に対する他車両の走行状態を状態Iと判定する。
【0040】
このように、ステップS108では相対車速Vraおよび相対距離Lとに基づいて、自車両と他車両との走行状態を状態A〜Iに分類する。図5に、9つの走行状態A〜Iと、走行状態に対応する自車両と他車両の相対位置関係を示す。図5に示すように、相対速度Vraがしきい値V1よりも小さい場合(Vra<V1)、自車両は後側方を走行していた他車両に追いつかれて並走し、追い抜かれる。すなわち、Vra<V1の場合、状態Aにある自車両と他車両との走行状態は、状態Bから状態Cへと遷移する。
【0041】
相対速度Vraが所定範囲以内(V1≦Vra≦V2)の場合、自車両と他車両との走行状態は相対距離Lに応じて一定の状態D、E、Fとなる。ここで、相対速度Vraが所定範囲以内の場合、すなわち自車両と他車両との相対位置関係がほぼ変化しない状態を、定常状態とする。相対速度Vraがしきい値V2よりも大きい場合(V2<Vra)、自車両は前側方を走行する他車両に追いついて並走し、追い抜く。すなわち、V2<Vraの場合、状態Iにある自車両と他車両との走行状態は、状態Hから状態Gへと遷移する。
【0042】
ステップS108において自車両と他車両との走行状態を判定した後、ステップS109へ進む。ステップS109では、ステップS108で判定した走行状態に応じて、左右方向リスクポテンシャルRPlateralに対するリスクポテンシャル係数αlateralを算出する。リスクポテンシャル係数αlateralの算出については後述する。
【0043】
ステップS110では、左右方向リスクポテンシャルRPlateralとリスクポテンシャル係数αlateralとを用いて、左右方向制御指令値、すなわち操舵反力制御装置60へ出力する操舵反力制御指令値FSを算出する。ステップS110における操舵反力制御処理を、図6のフローチャートを用いて説明する。
【0044】
ステップS401では、ステップS106で算出した左右方向リスクポテンシャルRPlateralを読み込む。ステップS402では、ステップS109で算出した左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを読み込む。ステップS403では、以下の(式6)を用いて操舵反力制御指令値FSを算出する。
【数6】
FS=αlateral×RPlateral (式6)
【0045】
ステップS110において操舵反力制御指令値FSを算出した後、ステップS111へ進む。ステップS111では、ステップS107で算出した反力制御指令値FAをアクセルペダル反力制御装置80へ出力し、ステップS110で算出した操舵反力制御指令値FSを操舵反力制御装置60へ出力する。これにより、今回の処理を終了する。
【0046】
つぎに、ステップS109における左右方向リスクポテンシャルRPlateralに対するリスクポテンシャル係数αlateralの算出処理について説明する。ここでは、予め設定したリスクポテンシャル係数基準値αlateral0を、ステップS108で判定した走行状態に応じて補正することにより、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを算出する。以下に、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出方法を、走行状態毎に詳細に説明する。
【0047】
(1)状態A、D、F、I
自車両の後側方に存在する他車両が自車両に追いついてくる状態A、自車両と後側方に存在する他車両との走行状態が定常である状態D、自車両と前側方に存在する他車両との走行状態が定常である状態F、および自車両の前側方に存在する他車両に自車両が追いついていく状態Iにおいては、予め設定されたリスクポテンシャル係数基準値αlateral0を補正せずにリスクポテンシャル係数αlateralとして用いる。
【0048】
図7に、状態A、D、F、Iにおける、左右方向リスクポテンシャルRPlateralと操舵反力制御指令値FSとの関係を示す。状態A、D、F、Iにおいてはリスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0であり、操舵反力制御指令値FSは左右方向リスクポテンシャルRPlateralに比例した値として算出される。図7に示すように、左右方向リスクポテンシャルRPlateralに応じて、リスクポテンシャルが大きいほど、操舵角を戻す方向、つまりステアリングホイール62をを中立位置へと戻す方向へ大きな操舵反力を発生させる。これにより、車両周囲のリスクを避ける方向へと運転者の操舵操作を促す。
【0049】
なお、図7において、左右方向リスクポテンシャルRPlateralがプラスである場合は、右方向のリスクポテンシャルであることを示し、左右方向リスクポテンシャルRPlateralがマイナスの場合は、左方向のリスクポテンシャルであることを示している。左右方向リスクポテンシャルRPlateralの絶対値が増加して所定値|RPm|に達すると、操舵反力制御指令値FSを所定値Fmaxあるいは所定値Fminで固定し、操舵反力指令値FSを制限する。
【0050】
(2)状態E
相対速度Vraが所定範囲以内(V1≦Vra≦V2)の定常状態で自車両と他車両とが並走する状態Eにおいては、リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に低下させる。図8のフローチャートを用いて、状態Eにおけるリスクポテンシャル係数αlateralの算出処理を説明する。この処理は、ステップS108において走行状態が状態Eであると判定されてステップS109へ移行することにより、スタートする。
【0051】
ステップS311では、今回のステップS108で判定された走行状態と、時間Δt前の前回周期で判定された走行状態が同じであるか否かを判定する。1サイクル前に判定された走行状態が状態Eである場合は、ステップS313へ進む。一方、1サイクル前に判定された走行状態が状態E以外の場合、例えば、今回状態Dから状態Eに遷移した場合は、ステップS312へ進む。
【0052】
ステップS312では、タイマTIMERに所定値TIMER0をセットする。所定値TIMER0は、例えば5秒から10秒であり、走行状態が状態Eに遷移してから何秒後にリスクポテンシャル係数αlateralの低下を開始するかを示している。タイマTIMERに所定値TIMER0をセットした後、ステップS313へ進む。
【0053】
ステップS313では、タイマTIMERをカウントダウンする。具体的には、前回周期で設定されたタイマTIMERの値、あるいはステップS312で設定されたタイマTIMERの値から、この処理のサイクル時間Δtをマイナスし、現在のタイマTIMERの値を算出する。
【0054】
ステップS314では、ステップS313で算出した現在のタイマTIMERの値が、0以上であるか否かを判定する。現在のタイマTIMERの値が0以上であり、自車両と他車両との走行状態が状態Eに遷移してから所定時間TIMER0が経過していない場合は、ステップS316へ進む。ステップS316では、リスクポテンシャル係数基準値αlateral0を左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして設定する。すなわち、走行状態が状態Eに遷移してから所定時間TIMER0が経過するまでの間は、リスクポテンシャル係数αlateralを低下させず、予め設定したリスクポテンシャル補正基準値αlateralをそのままリスクポテンシャル係数αlateralとして用いる。
【0055】
一方、ステップS314において現在のタイマTIMERの値が0未満であり、自車両と他車両との走行状態が状態Eに遷移してから所定時間TIMER0が経過している場合は、ステップS315へ進む。ステップS315では、前回周期で設定した左右方向リスクポテンシャル係数αlateral_zを読み込む。ステップS317では、前回周期のリスクポテンシャル係数αlateral_zから所定値Δαlateralを減算し、リスクポテンシャル係数αlateralを算出する。なお、所定値Δαlateralは、1サイクル毎のリスクポテンシャル係数αlateralの変化量を示しており、予め適切な値に設定される。
【0056】
続くステップS318では、ステップS317で算出した左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが、所定の最小値αmin以上であるか否かを判定する。ステップS318が肯定判定されると、ステップS317で算出した値をそのまま今回の左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして設定する。一方、ステップS318が否定判定され、ステップS317で算出した値が最小値αminを下回る場合は、ステップS319へ進む。ステップS319では、予め設定した最小値αminを、今回の左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして設定する。これにより、今回の処理を終了する。
【0057】
図9に、時間軸に対する左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化を示す。なお、図9は自車両と他車両との走行状態が状態Dから状態Eに遷移し、その後状態Eが継続した場合を示している。走行状態が状態Dである時間aから時間bの間は、上述したように左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0で一定である。時間bにおいて走行状態が状態Dから状態Eに遷移すると、タイマTIMERのカウントダウンを開始する。このとき、状態Eに遷移してから所定時間TIMER0が経過するまで、すなわち時間bから時間cの間は、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0で一定である。
【0058】
時間cで状態Eに遷移してから所定時間TIMER0が経過すると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下を始める。具体的には、左右方向リスクポテンシャル係数算出処理のサイクル時間毎に所定量Δαlateralずつ、すなわち傾き−Δαlateral/Δtで、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが低下する。時間c以降、状態Eが継続する間、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下する。時間dで左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが最小値αminまで低下すると、これ以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは最小値αminで固定される。
【0059】
(3)状態H
自車両が他車両を追い抜く走行状況における左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出処理について説明する。この場合の走行状態は、状態Iから状態H、状態Gへと遷移する。上述したように、前側方に存在する他車両に追いついていく状態Iにおいては、予め設定したリスクポテンシャル係数基準値αlateral0を左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして用いる。
【0060】
並走する他車両を自車両が追い抜いていく状態Hにおいては、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に低下させる。図10のフローチャートを用いて、状態Hにおけるリスクポテンシャル係数αlateralの算出処理を説明する。この処理は、ステップS108において走行状態が状態Hであると判定されてステップS109へ移行することにより、スタートする。
【0061】
ステップS320では、前回周期で設定した左右方向リスクポテンシャル係数αlateral_zを読み込む。ステップS321では、前回周期のリスクポテンシャル係数αlateral_zから所定値Δαlateralを減算し、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを算出する。なお、所定値Δαlateralは、1サイクル毎のリスクポテンシャル係数αlateralの変化量を示しており、予め適切な値に設定される。
【0062】
ステップS322では、ステップS321で算出した左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが、所定の最小値αmin以上であるか否かを判定する。ステップS322が肯定判定されると、ステップS321で算出した値をそのまま今回の左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして設定する。一方、ステップS322が否定判定され、ステップS321で算出した値が最小値αminを下回る場合は、ステップS323へ進む。ステップS323では、予め設定した最小値αminを、今回の左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして設定する。これにより、今回の処理を終了する。
【0063】
図11に、時間軸に対する左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化を示す。なお、図11は自車両と他車両との走行状態が状態Iから状態Hに遷移した場合を示している。走行状態が状態Iである時間aから時間bの間は、上述したように左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0で一定である。時間bにおいて走行状態が状態Iから状態Hに遷移すると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下を始める。具体的には、左右方向リスクポテンシャル係数算出処理のサイクル時間毎に所定量Δαlateralずつ、すなわち傾き−Δαlateral/Δtで、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが低下する。時間b以降、状態Hが継続する間、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下する。時間cで左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが最小値αminまで低下すると、これ以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは最小値αminで固定される。
【0064】
(4)状態G
例えば状態Hにおいて自車両が他車両を追い抜き、他車両が自車両の後側方に存在する状態Gにおいては、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に増加させる。図12のフローチャートを用いて、状態Gにおけるリスクポテンシャル係数αlateralの算出処理を説明する。この処理は、ステップS108において走行状態が状態Gであると判定されてステップS109へ移行することにより、スタートする。
【0065】
ステップS331では、今回のステップS108で判定された走行状態と、時間Δt前の前回周期で判定された走行状態が同じであるか否かを判定する。1サイクル前に判定された走行状態が状態Gである場合は、ステップS333へ進む。一方、1サイクル前に判定された走行状態が状態G以外の場合、例えば、今回状態Hから状態Gへ遷移した場合は、ステップS332へ進む。
【0066】
ステップS332では、タイマTIMERに所定値TIMER0をセットする。所定値TIMER0は、例えば5秒から10秒であり、走行状態が状態Gに遷移してから何秒後にリスクポテンシャル係数αlateralの増加を開始するかを示している。タイマTIMERに所定値TIMER0をセットした後、ステップS333へ進む。
【0067】
ステップS333では、タイマTIMERをカウントダウンする。具体的には、前回周期で設定されたタイマTIMERの値、あるいはステップS332で設定されたタイマTIMERの値から、この処理のサイクル時間Δtをマイナスし、現在のタイマTIMERの値を算出する。
【0068】
ステップS334では、ステップS333で算出した現在のタイマTIMERの値が、0以上であるか否かを判定する。現在のタイマTIMERの値が0以上であり、自車両と他車両との走行状態が状態Gに遷移してから所定時間TIMER0が経過していない場合は、ステップS336へ進む。ステップS336では、前回周期で設定された左右方向リスクポテンシャル係数αlateral_zを今回の左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして設定する。すなわち、走行状態が状態Gに遷移してから所定時間TIMER0の間は、リスクポテンシャル係数αlateralを増加させず、前回周期で設定した左右方向リスクポテンシャル係数αlateral_zをそのままリスクポテンシャル係数αlateralとして用いる。
【0069】
一方、ステップS334において現在のタイマTIMERの値が0未満であり、自車両と他車両との走行状態が状態Gに遷移してから所定時間TIMER0が経過している場合は、ステップS335へ進む。ステップS335では、前回周期で設定した左右方向リスクポテンシャル係数αlateral_zを読み込む。ステップS337では、ステップS335で読みこんだ前回周期の左右方向リスクポテンシャル係数αlateral_zが、予め設定したリスクポテンシャル係数基準値αlateral0以上であるか否かを判定する。
【0070】
ステップS337が否定判定され、前回周期の左右方向リスクポテンシャル係数αlateral_zがリスクポテンシャル係数基準値αlateral0未満の場合は、ステップS338へ進む。ステップS338では、前回周期の左右方向リスクポテンシャル係数αlateral_zに所定値Δαlateralを加算し、リスクポテンシャル係数αlateralを算出する。なお、所定値Δαlateralは、1サイクル毎のリスクポテンシャル係数αlateralの変化量を示しており、予め適切な値に設定される。
【0071】
一方、ステップS337が肯定判定され、前回周期の左右方向リスクポテンシャルαlateral_zがリスクポテンシャル係数基準値αlateral0以上の場合は、ステップS339へ進む。ステップS339では、リスクポテンシャル係数基準値αlateral0を、今回の左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして設定する。これにより、今回の処理を終了する。
【0072】
図13に、時間軸に対する左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化を示す。なお、図13は自車両と他車両との走行状態が状態Hから状態Gに遷移した場合を示している。走行状態が状態Hである時間aから時間bの間は、最小値αminに達するまで、上述したように左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは所定値Δαlateralずつ徐々に低下する。時間bにおいて走行状態が状態Hから状態Gに遷移すると、タイマTIMERのカウントダウンを開始する。このとき、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは、時間bにおける値αlateral_bで固定される。これにより、状態Gに遷移してから所定時間TIMER0が経過するまで、すなわち時間bから時間cの間は、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは状態Gに移行した時点での係数αlateral_bで一定となる。
【0073】
時間cで状態Gに遷移してから所定時間TIMER0が経過すると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に増加を始める。具体的には、左右方向リスクポテンシャル係数算出処理のサイクル時間毎に所定量Δαlateralずつ、すなわち傾きΔαlateral/Δtで、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが増加する。時間c以降、状態Gが継続する間、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に増加する。時間dで左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが基準値αlateral0まで増加すると、これ以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0で固定される。
【0074】
(5)状態B
自車両が他車両に追い抜かれる走行状況における左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出処理について説明する。この場合の走行状態は、状態Aから状態B、状態Cへと遷移する。上述したように、後側方に存在する他車両に追いつかれる状態Aにおいては、予め設定したリスクポテンシャル係数基準値αlateral0を左右方向リスクポテンシャル係数αlateralとして用いる。
【0075】
並走する他車両に自車両が追い抜かれる状態Bにおいては、状態Bに遷移してから所定時間TIMER0経過後に、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に低下させる。状態Bにおける左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出処理、および左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの時間軸に対する変化は、図8および図9を用いて上述した状態Eと同様である。
【0076】
(6)状態C
例えば状態Bにおいて自車両が他車両に追い抜かれ、他車両が自車両の前側方に存在する状態Cにおいては、状態Cに遷移してから所定時間TIMER0経過後に、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に増加させる。状態Cにおける左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出処理、および左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの時間軸に対する変化は、図12および図13を用いて上述した状態Gと同様である。
【0077】
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自車両周囲のリスクポテンシャルRPを算出そ、リスクポテンシャルRPに応じて操作反力制御を行う。さらに、コントローラ50は障害物に対する自車両の走行状態を判定し、判定した走行状態に応じて操舵反力のゲインを変更する。ステアリングホイール62には自車両と障害物との走行状態を加味した操舵反力が発生するので、運転者に与える違和感や肉体的疲労を軽減した適切な操舵反力制御を行うことができる。
(2)走行状態が、自車両が障害物に対して定常状態で並走する状態Eであると判定されると、図9に示すように、状態Eに移行してから所定時間TIMER0だけ経過した後、操舵反力のゲイン、すなわち左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に減少する。すなわち、状態Eが継続する場合はリスクポテンシャルが徐々に低下し、ステアリングホイール62に発生する操舵反力が徐々に低下する。これにより、隣接車両との並走状態が継続した場合に、隣接車両とのわずかな車間距離変化によって操舵反力が変動するといった煩わしさや肉体的疲労を軽減することができる。
(3)走行状態が、自車両が障害物を追い抜く状態で並走している状態Hであると判定されると、図11に示すように、状態Hに移行すると左右方向リスクポテンシャルαlateralを徐々に減少する。これにより、障害物に接近して追い抜こうとしている場合に、車間距離の急な減少によりリスクポテンシャルRPが増加して操舵反力が急に増加するといった煩わしさや肉体的疲労を軽減するとともに、安定した操舵操作を行うことができる。
(4)走行状態が、自車両が障害物を追い抜いた状態Gであると判定されると、図13に示すように、状態Gに移行してから所定時間TIMER0だけ経過した後、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に増加する。これにより、状態Hにおいて低下させた操舵反力のゲインが増加し、自車両周囲のリスクポテンシャルに応じた操舵反力制御に復帰させることができる。
(5)走行状態が、自車両が障害物に追い抜かれる状態で並走している状態Bであると判定されると、図9に示すように、状態Bに移行してから所定時間TIMER0だけ経過した後、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に減少する。これにより、障害物が接近して自車両を追い抜こうとしている場合に、車間距離の急な減少によりリスクポテンシャルRPが増加して操舵反力が急に増加するといった煩わしさや肉体的疲労を軽減するとともに、安定した操舵操作を行うことができる。また、状態Bに移行してから所定時間TIMER0が経過するまでは操舵反力のゲインを低下させないので、運転者にとって認識しづらい自車両の後側方から障害物が接近してくる場合でも、操舵反力の変化から障害物の接近を認識することができる。
(6)走行状態が、自車両が障害物に追い抜かれた状態Cであると判定されると、図13に示すように、状態Cに移行してから所定時間TIMER0だけ経過した後、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを徐々に増加する。これにより、状態Bにおいて低下させた操舵反力のゲインが増加し、自車両周囲のリスクポテンシャルに応じた操舵反力制御に復帰させることができる。
(7)走行状態が、自車両の後側方に存在する他車両が自車両に追いついてくる状態A、あるいは自車両と後側方に存在する他車両との走行状態が定常である状態Dであると判定されると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを基準値αlateral0に設定する。これにより、リスクポテンシャルに応じた適切な操舵反力制御を行うことができる。
(8)コントローラ50は、自車両と障害物との相対速度Vraおよび相対距離Lを検出し、相対速度Vraおよび相対距離Lに基づいて自車両と障害物との走行状態を判定する。ここで、図5に示すように自車両と障害物との相対位置関係を含んだ走行状態を判定するので、具体的な走行状況に即した走行状態を判定して適切な操舵反力制御を行うことができる。
(9)車両用運転操作補助装置1は、操舵反力制御に加えてアクセルペダル反力制御も行うので、自車両周囲のリスクポテンシャルをアクセルペダル反力として運転者に伝達することもできる。
【0078】
《第2の実施の形態》
以下、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。
【0079】
第2の実施の形態においては、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化パターンを、自車両と他車両との相対速度Vraに応じて変更する。以下に、自車両が他車両を追い抜いていく状態Hおよび状態Gを例として、第2の実施の形態における左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出処理について説明する。まず、状態Gにおける左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出方法を、図14を用いて説明する。図14は、状態Iから状態Hに遷移した場合の、時間軸に対する左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化を示している。
【0080】
図14に示すように、走行状態が状態Iである時間aから時間bの間は、上述したように左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0で一定である。時間bにおいて走行状態が状態Iから状態Hに遷移すると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下を始める。ここで、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは、自車両と他車両との相対速度Vraに応じて異なる変化パターンで減少する。具体的には、相対速度Vraが大きくなるほど左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの低下速度が速くなるように、変化量Δαlateralを相対速度Vraに応じて設定する。
【0081】
図14は、状態Hに移行した時間b以降の左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralの変化を、相対速度Vr1,Vr2,Vr3毎に示している。ここで、相対速度Vr1,Vr2,Vr3は、Vr1<Vr2<vr3の関係である。図14に示すように、相対速度Vra=Vr3の場合、時間bで状態Hに移行すると左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは速やかに低下を始め、時間c1で最小値αminまで低下する。時間c1以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは最小値αminで固定される。
【0082】
相対速度Vra=Vr2の場合、時間b以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下し、時間c2で最小値αminまで低下する。時間c2以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは最小値αminで固定される。また、相対速度Vra=Vr1の場合、時間b以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは緩やかに低下し、時間c3で最小値αminまで低下する。時間c3以降、左右方向リスクポテンシャルαlateralは最小値αminで固定される。ここで、相対速度Vr1,Vr2,Vr3における左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化量Δαlateral1、Δαlateral2、Δαlateral3は、Δαlateral1<Δαlateral2<Δαlateral3の関係である。
【0083】
状態Iから状態Hに移行し、自車両が他車両に追いついて追い抜くような状況では、相対速度Vraが大きいほど自車両と他車両との車間距離Lが急激に減少する。すなわち、相対速度Vraが大きいほど左右方向リスクポテンシャルRPlateralが急激に増加する。これにより、ステアリングホイール62には大きな操舵反力が発生し、運転者に煩わしさを与える可能性がある。そこで、自車両が他車両を追い抜こうとして並走している状態Hにおいては、相対速度Vraが大きいほど左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralを速やかに低下させ、左右方向リスクポテンシャルRPlateralの急激な増加を抑制する。一方、相対速度Vraが小さいほど左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralを緩やかに低下させる。
【0084】
つぎに、状態Gにおける左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出方法について図15を用いて説明する。図15は、状態Hから状態Gに遷移した場合の、時間軸に対する左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化を示している。
【0085】
図15に示すように、走行状態が状態Hである時間aから時間bの間は、上述したように最小値αminに達するまで左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下する。時間bにおいて走行状態が状態Hから状態Gに遷移すると、タイマTIMERのカウントダウンを開始する。このとき、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは、時間bにおける値αlateral_bで固定される。これにより、状態Gに遷移してから所定時間TIMER0が経過するまで、すなわち時間bから時間cの間は、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは状態Gに移行した時点における係数αlateral_bで一定となる。
【0086】
時間cで状態Gに遷移してから所定時間TIMER0が経過すると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に増加を始める。ここで、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは、自車両と他車両との相対速度Vraに応じて異なる変化パターンで増加する。具体的には、相対速度Vraが大きくなるほど左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの増加速度が速くなるように、変化量Δαlateralを相対速度Vraに応じて設定する。
【0087】
図15は、時間c以降の左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralの変化を、相対速度Vr1,Vr2,Vr3毎に示している。ここで、相対速度Vr1,Vr2,Vr3は、Vr1<Vr2<vr3の関係である。図15に示すように、相対速度Vra=Vr3の場合、時間cで状態Gに移行してから所定時間TIMER0だけ経過すると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは速やかに増加を始め、時間d1で予め設定した基準値αlateral0まで増加する。時間d1以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0で固定される。
【0088】
相対速度Vra=Vr2の場合、時間c以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に増加し、時間d2で基準値αlateral0まで増加する。時間d2以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateralで固定される。また、相対速度Vra=Vr1の場合、時間c以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは緩やかに増加し、時間d3で基準値αlateralまで増加する。時間d3以降、左右方向リスクポテンシャルαlateralは基準値αlateralで固定される。ここで、相対速度Vr1,Vr2,Vr3における左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化量Δαlateral1、Δαlateral2、Δαlateral3は、Δαlateral1<Δαlateral2<Δαlateral3の関係である。
【0089】
状態Hから状態Gに移行し、並走していた自車両が他車両を追い抜いていくような状況では、相対速度Vraが大きいほど自車両と他車両との車間距離Lが急激に増加する。すなわち、相対速度Vraが大きいほど左右方向リスクポテンシャルRPlateralが急激に減少する。これにより、ステアリングホイール62の操舵反力は大きく変化し、運転者に違和感を与える可能性がある。そこで、並走していた自車両が他車両を追い抜いていく状態Gにおいては、相対速度Vraが大きいほど左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralを速やかに増加させ、左右方向リスクポテンシャルRPlateralの急激な減少を抑制する。一方、相対速度Vraが小さいほど左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralを緩やかに増加させる。
【0090】
このように、上述した第2の実施の形態においては第1の実施の形態による効果に加えて次のような作用効果を奏することができる。コントローラ50は、自車両と障害物との相対速度に応じて左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化量Δαlateralを変更する。これにより、自車両がどのように障害物を追い抜くか、あるいどのように追い抜かれるといった具体的な走行状況に応じて適切な操舵反力制御を行うことができる。
【0091】
《第3の実施の形態》
以下、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3の実施の形態では、自車両と他車両との相対速度Vraに応じて、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化パターンを変更する。
【0092】
以下に、自車両が他車両を追い抜いていく状態Hおよび状態Gを例として、第3の実施の形態における左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出処理について説明する。まず、状態Hにおける左右方向リスクポテンシャルαlateralの算出方法を、図16を用いて説明する。図16は、状態Iから状態Hに遷移した場合の、時間軸に対する左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化を示している。
【0093】
図16に示すように、走行状態が状態Iである時間aから時間b1の間は、上述したように左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0で一定である。時間b1において走行状態が状態Iから状態Hに遷移すると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下を始める。ここで、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは、自車両と他車両との相対速度Vraに応じて異なるタイミングおよび傾きで減少を開始する。具体的には、相対速度Vraが大きくなるほど左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを早いタイミングで低下するとともに、その低下速度が速くなるように、低下量Δαlateralを相対速度Vraに応じて設定する。
【0094】
図16は、状態Hに移行した時間b1以降の左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralの変化を、相対速度Vr1,Vr2,Vr3毎に示している。ここで、相対速度Vr1,Vr2,Vr3は、Vr1<Vr2<vr3の関係である。図16に示すように、相対速度Vra=Vr3の場合、時間b1で状態Hに移行すると同時に左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは速やかに低下を始め、時間c1で最小値αminまで低下する。時間c1以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは最小値αminで固定される。
【0095】
相対速度Vra=Vr2の場合、時間b1で状態Hに遷移してから所定時間TIMER1だけ経過した後、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下し、時間c2で最小値αminまで低下する。時間c2以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは最小値αminで固定される。また、相対速度Vra=Vr1の場合、時間b1で状態Hに遷移してから所定時間TIMER2だけ経過した後、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは緩やかに低下し、最小値αminまで低下するとその値で固定される。ここで、TIMER1<TIMER2であり、相対速度Vr1,Vr2,Vr3における左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化量Δαlateral1、Δαlateral2、Δαlateral3は、Δαlateral1<Δαlateral2<Δαlateral3の関係である。
【0096】
自車両が他車両を追い抜こうとして並走している状態Hにおいては、相対速度Vraが大きいほど左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralを早いタイミングで、かつ速やかに低下させ、左右方向リスクポテンシャルRPlateralの急激な増加を抑制する。一方、相対速度Vraが小さいほど左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralを遅いタイミングで、かつ緩やかに低下させる。
【0097】
つぎに、状態Gにおける左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの算出方法について図17を用いて説明する。図17は、状態Hから状態Gに遷移した場合の、時間軸に対する左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化を示している。
【0098】
図17に示すように、走行状態が状態Hである時間aから時間bの間は、上述したように最小値αminに達するまで左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に低下する。時間bにおいて走行状態が状態Hから状態Gに遷移すると、タイマTIMERのカウントダウンを開始する。このとき、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは、時間bにおける値αlateral_bで固定される。これにより、状態Gに遷移してから所定時間が経過して左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが増加し始めるまで、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは状態Gに移行した時点における値αlateral_bで一定となる。
【0099】
状態Gに遷移してから所定時間が経過すると、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に増加を始める。ここで、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが増加を開始するタイミングは自車両と他車両との相対速度Vraに応じて異なり、さらに、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは相対速度Vraに応じて異なる傾きで増加する。具体的には、相対速度Vraが大きくなるほど、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralが早いタイミングで増加するとともに、その増加速度が速くなるように、増加量Δαlateralを設定する。
【0100】
図17は、時間c1以降の左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralの変化を、相対速度Vr1,Vr2,Vr3毎に示している。ここで、相対速度Vr1,Vr2,Vr3は、Vr1<Vr2<vr3の関係である。図17に示すように、相対速度Vra=Vr3の場合、状態Gに移行してから所定時間TIMER3だけ経過した時間c1で、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは速やかに増加を始め、時間d1で予め設定した基準値αlateral0まで増加する。時間d1以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateral0で固定される。
【0101】
相対速度Vra=Vr2の場合、状態Gに移行してから所定時間TIMER4だけ経過した時間c2で、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは徐々に増加を始め、時間d2で基準値αlateral0まで増加する。時間d2以降、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは基準値αlateralで固定される。また、相対速度Vra=Vr1の場合、状態Gに移行してから所定時間TIMER5だけ経過した時間c3で、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralは緩やかに増加を始め、基準値αlateralまで増加するとその値で固定される。ここで、TIMER3<TIMER4<TIMER5であり、相対速度Vr1,Vr2,Vr3における左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化量Δαlateral1、Δαlateral2、Δαlateral3は、Δαlateral1<Δαlateral2<Δαlateral3の関係である。
【0102】
状態Hから状態G移行し、自車両が並走していた他車両を追い抜いていく状態Gにおいては、相対速度Vraが大きいほど左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを早いタイミングで速やかに増加させ、左右方向リスクポテンシャルRPlateralの急激な減少を抑制する。一方、相対速度Vraが小さいほど左右方向のリスクポテンシャル係数αlateralを遅いタイミングで緩やかに増加させる。
【0103】
このように、上述した第3の実施の形態においては第1および第2の実施の形態による効果に加えて、つぎのような作用効果を奏することができる。コントローラ50は、自車両と障害物との相対速度に応じて左右方向リスクポテンシャル係数αlateralの変化量Δαlateralを変更するとともに、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを変化させるタイミングを変更する。これにより、自車両がどのように障害物を追い抜くか、あるいどのように追い抜かれるといった具体的な走行状況に応じてより適切な操舵反力制御を行うことができる。
【0104】
なお、第3の実施の形態においては左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを変化させるタイミングおよび傾きを変更したが、例えばタイミングのみを相対速度Vraに応じて変更することもできる。この場合も走行状況に応じて適切な操舵反力制御を行うことができる。
【0105】
上記第1から第3の実施の形態においては、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを走行状態に応じて変化させる際に、経過時間に対して一定の傾きで増加あるいは減少させたが、これには限定されない。例えば、経過時間に対して変化量Δαlateralの大きさを変更し、左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを指数関数的に変化させることもできる。
【0106】
自車両と他車両との走行状態は、自車両と他車両との走行状態に応じて操舵反力を適切に制御することができれば、図5に示す9つの状態には限定されない。また、図5においては自車両の左側に他車両が存在する場合を例として説明したが、自車両の右側に他車両が存在する場合も、同様にして左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを算出する。なお、自車両の左右両側に他車両が存在する場合は、例えば右側に存在する他車両に対して左右方向リスクポテンシャルRPlateralおよび左右方向リスクポテンシャル係数αlateralを算出し、これらを用いて右側車両に対する操舵反力制御指令値FSを算出する。同様にして左側車両に対する操舵反力制御指令値FSを算出し、これらを加算して総合的な操舵反力制御指令値FSとする。
【0107】
なお、上記第1から第3の実施の形態においては、余裕時間TTCの逆数に重みwを掛けてリスクポテンシャルRPを算出したが、これに限定されるものではない。リスクポテンシャルRPは、余裕時間TTCの関数として定義され、余裕時間TTCが小さくなるほどリスクポテンシャルRPが大きくなるようなものであれば、同様の効果を得ることができる。さらに、自車両周囲の障害物状況に応じて障害物に対するリスクポテンシャルを的確に示すことができれば、余裕時間TTCを用いずにリスクポテンシャルを算出することもできる。
【0108】
また、余裕時間TTCk、およびリスクポテンシャルRPkを算出する際に、各障害物kまでの相対距離、相対速度のばらつきσ(Dk)、σ(Vrk)、および各障害物kの重みwkをそれぞれ考慮したが、これには限定されない。例えば、ばらつきσを考慮せずに余裕時間TTCkを算出したり、重みwkを考慮せずにリスクポテンシャルRPkを算出することもできる。また、ばらつきσを設定する際に、検出器の種別のみに応じてばらつきσを設定したり、検出器の種別と障害物の種別とを組み合わせてばらつきσを決定することもできる。ただし、検出器の種別および障害物の種別に応じてばらつきσを決定し、ばらつきσと重みwkとを考慮することにより、より精度の高い余裕時間およびリスクポテンシャルを算出することができる。
【0109】
上記第1から第3の実施の形態においては、アクセルペダル反力制御装置80を用いて車両の前後方向の運動を制御するように構成したが、これには限定されない。例えばブレーキペダル反力制御装置を加え、ブレーキペダルを操作する際に発生する操作反力を前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalに応じて制御することもできる。また、上記第1から第3の実施の形態における操舵反力の算出方法を、アクセルペダル反力の算出に適用することもできる。例えば、自車両と他車両との走行状態に応じてアクセルペダル反力制御指令値FAのゲインを変更する。なお、アクセルペダル反力制御装置80を省略し、操舵反力制御装置60によって車両の左右方向の運動のみを制御するように構成することもできる。
【0110】
本発明による車両用運転操作補助方法が適用される車両は、図2に示す構成には限定されない。
【0111】
以上説明した本発明による車両用運転操作補助装置の一実施の形態においては、障害物状態検出手段として、レーザレーダ10,前方カメラ20,後側方カメラ21および車速センサ30を用いたが、自車両周囲に存在する障害物を検出することができればこれには限定されず、例えばミリ波レーダを用いることもできる。また、リスクポテンシャル算出手段、操作反力算出手段、走行状態判定手段、反力補正手段として、コントローラ50を用いた。また、操舵反力発生手段として操舵反力制御装置60を用い、アクセルペダル反力発生手段としてアクセルペダル反力制御装置80を用いた。ただし、本発明による車両用運転操作補助装置は、これらには限定されない。例えば、前方カメラ20および後側方カメラ21から入力される画像信号に画像処理を施す画像処理装置を設け、これを障害物状態検出手段とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】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。
【図3】第1の実施の形態の車両用運転操作補助装置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。
【図4】自車両と他車両との走行状態判定処理の処理手順を示すフローチャート。
【図5】自車両と他車両との走行状態および走行状況の具体例を示す図。
【図6】操舵反力算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図7】左右方向リスクポテンシャルに対する操舵反力制御指令値の特性を示す図。
【図8】状態B,Eにおける左右方向リスクポテンシャル係数補正処理の処理手順を示すフローチャート。
【図9】状態B、Eにおける左右方向リスクポテンシャル係数の時間変化を示す図。
【図10】状態Hにおける左右方向リスクポテンシャル係数補正処理の処理手順を示すフローチャート。
【図11】状態Hにおける左右方向リスクポテンシャル係数の時間変化を示す図。
【図12】状態C、Gにおける左右方向リスクポテンシャル係数補正処理の処理手順を示すフローチャート。
【図13】状態C、Gにおける左右方向リスクポテンシャル係数の時間変化を示す図。
【図14】第2の実施の形態における状態Hの左右方向リスクポテンシャル係数の時間変化を示す図。
【図15】第2の実施の形態における状態Gの左右方向リスクポテンシャル係数の時間変化を示す図。
【図16】第3の実施の形態における状態Hの左右方向リスクポテンシャル係数の時間変化を示す図。
【図17】第3の実施の形態における状態Gの左右方向リスクポテンシャル係数の時間変化を示す図。
【符号の説明】
10:レーザレーダ
20:前方カメラ
21:後側方カメラ
30:車速センサ
50:コントローラ
60:操舵反力制御装置
80:アクセルペダル反力制御装置
Claims (13)
- 自車両の周囲に存在する障害物の状態を検出する障害物状態検出手段と、
前記障害物状態検出手段からの信号に基づいて、前記自車両の前記障害物に対する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からの信号に基づいて、ステアリングホイールに発生させる操作反力を算出する操作反力算出手段と、
前記操作反力算出手段からの信号に基づいて、前記ステアリングホイールに操作反力を発生させる操舵反力発生手段と、
前記障害物に対する前記自車両の走行状態を判定する走行状態判定手段と、
前記走行状態判定手段によって判定された走行状態に応じて、前記リスクポテンシャルに対する前記操作反力のゲインを変更することにより、前記操作反力を補正する反力補正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、
前記反力補正手段は、前記走行状態判定手段によって、前記自車両が前記障害物に対して定常状態で並走していると判定されると、前記操作反力を低減するように、前記操作反力のゲインを所定時間経過後に徐々に減少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、
前記反力補正手段は、前記走行状態判定手段によって、前記自車両が前記障害物を追い抜く状態で並走していると判定されると、前記操作反力を低減するように、前記操作反力のゲインを徐々に減少することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項3に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記反力補正手段は、前記走行状態判定手段によって、前記自車両が前記障害物を追い抜いたと判定されると、所定時間経過後に前記操作反力のゲインを徐々に増加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、
前記反力補正手段は、前記走行状態判定手段によって、前記自車両が前記障害物に追い抜かれる状態で並走していると判定されると、前記操作反力を低減するように、前記操作反力のゲインを所定時間経過後に徐々に減少することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項5に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記反力補正手段は、前記走行状態判定手段によって、前記自車両が前記障害物に追い抜かれたと判定されると、所定時間経過後に前記操作反力のゲインを徐々に増加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、
前記反力補正手段は、前記走行状態判定手段によって、前記自車両と前記障害物とが定常状態または前記自車両が前記障害物に追い抜かれる状態で前記障害物が前記自車両の後側方に存在していると判定されると、前記操作反力のゲインを一定の基準値と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7のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記障害物状態検出手段は、少なくとも前記自車両と前記障害物との相対速度を検出し、
前記反力補正手段は、前記障害物状態検出手段によって検出された前記相対速度に応じて前記操作反力のゲインの変化量を変更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7のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記障害物状態検出手段は、少なくとも前記自車両と前記障害物との相対速度を検出し、
前記反力補正手段は、前記障害物状態検出手段によって検出された前記相対速度に応じて、前記操作反力のゲインを変更するタイミングを調整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7のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記障害物状態検出手段は、少なくとも前記自車両と前記障害物との相対速度を検出し、
前記反力補正手段は、前記障害物状態検出手段によって検出された前記相対速度に応じて、前記操作反力のゲインの変化量を変更するとともに、前記操作反力のゲインを変更するタイミングを調整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、
前記障害物状態検出手段は、前記自車両と前記障害物との相対速度および相対距離を検出し、
前記走行状態判定手段は、前記障害物状態検出手段によって検出された前記相対速度および前記相対距離に基づいて、前記自車両と前記障害物との相対位置関係を含む走行状態を判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11のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記操作反力算出手段は、前記リスクポテンシャル算出手段からの信号に基づいて、アクセルペダルに発生させる操作反力をさらに算出し、
前記操作反力算出手段からの信号に基づいて、前記アクセルペダルに操作反力を発生させるアクセルペダル反力発生手段をさらに有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12のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置を備えたことを特徴とする車両。
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