JP2005001453A - 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
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 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】自車両周囲の走行状況の変化に伴うアクセルペダル反力の変化を運転者にわかりやすく知らせる車両用運転操作補助装置を提供する。
【解決手段】車両用運転操作補助装置１は、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段１０，２０，３０と、走行環境検出手段１０，２０，３０による検出結果に基づいて、アクセルペダル８２に発生させる操作反力を制御する操作反力制御手段５０，８０と、アクセルペダル８２の操作量を検出する操作量検出手段８３と、操作反力制御手段５０，８０によって操作反力が制御されているとき、操作量検出手段８３によって検出されるアクセルペダル８２の操作量が変化する場合は、アクセルペダル８２に周期的に付加力を発生させる付加力発生手段５０，８０とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】車両用運転操作補助装置１は、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段１０，２０，３０と、走行環境検出手段１０，２０，３０による検出結果に基づいて、アクセルペダル８２に発生させる操作反力を制御する操作反力制御手段５０，８０と、アクセルペダル８２の操作量を検出する操作量検出手段８３と、操作反力制御手段５０，８０によって操作反力が制御されているとき、操作量検出手段８３によって検出されるアクセルペダル８２の操作量が変化する場合は、アクセルペダル８２に周期的に付加力を発生させる付加力発生手段５０，８０とを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【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、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。
【特許文献１】
特開平１０−１６６８８９号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６６８９０号公報
【特許文献３】
特開２０００−５４８６０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような車両用運転操作補助装置にあっては、自車両周囲の走行状況の変化に伴うアクセルペダル反力の変化を運転者にわかりやすく伝達することが望まれている。
【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、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段による検出結果に基づいて、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、アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段と、操作反力制御手段によって操作反力が制御されているとき、操作量検出手段によって検出されるアクセルペダルの操作量が変化する場合は、アクセルペダルに周期的に付加力を発生させる付加力発生手段とを有する。
【０００５】
【発明の効果】
アクセルペダル操作量が変化する場合はアクセルペダルに周期的に付加力を発生させるので、発生する操作反力によってアクセルペダルが操作されていることを運転者に知らせることができる。
【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を搭載した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。
【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】
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。
【００１０】
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、自車両周囲の走行環境すなわち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からの画像情報を画像処理し、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先行車両までの車間距離、隣接車線を走行する他車両の有無と接近度合、および車線識別線（レーンマーカ）およびガードレールに対する自車両の左右位置（相対位置と角度）、さらにレーンマーカおよびガードレールの形状などである。
【００１１】
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し、後述するようにリスクポテンシャルに応じたアクセルペダル反力制御を行う。
【００１２】
図３に示すように、アクセルペダル８２のリンク機構にはサーボモータ８１およびアクセルペダルストロークセンサ８３が組み込まれている。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。アクセルペダルストロークセンサ８３は、リンク機構を介してサーボモータ８１の回転角に変換されたアクセルペダル８２の操作量すなわちアクセルペダルストローク量を検出する。
【００１３】
なお、アクセルペダル反力制御を行わない場合の通常のアクセルペダル反力特性は、例えば、アクセルペダルストローク量が大きくなるほどアクセルペダル反力がリニアに大きくなるよう設定されている。通常のアクセルペダル反力特性は、例えばアクセルペダル８２の回転中心に設けられたねじりバネ８４のバネ力によって実現することができる。
【００１４】
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。
コントローラ５０は、自車両の走行車速、および自車両と自車前方や隣接車線に存在する他車両との相対位置やその移動方向と、レーンマーカやガードレールに対する自車両の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。さらに、算出したリスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル８２の反力制御量を算出する。コントローラ５０は、リスクポテンシャルに応じた反力制御量を発生するような指令をアクセルペダル反力制御装置８０に出力し、アクセルペダル反力制御を行う。
【００１５】
このように、自車両周囲のリスクポテンシャルに応じたアクセルペダル反力を発生させることにより、自車両周囲の走行状況の変化を運転者に認識させることができる。ただし、運転者が一定の力でアクセルペダル８２を保持している場合は、運転者はアクセルペダル反力の変化に気付かずに、アクセルペダル反力の変化によって無意識のうちにアクセルペダル８２が操作されてしまうことがある。例えば、自車両周囲のリスクポテンシャルが増加してアクセルペダル反力が増加する場合に、運転者が無意識のうちにアクセルペダル８２が徐々に押し戻される。一方、リスクポテンシャルが減少してアクセルペダル反力が低下した場合には、運転者はアクセルペダル反力の変化に気付かずにアクセルペダル８２を徐々に踏み込んでしまう。
【００１６】
そこで、本発明の第１の実施の形態においては、運転者がアクセルペダル８２に足をのせてアクセルペダル８２を保持しているような状態でも、アクセルペダル反力の変化を運転者に確実に伝達できるようにする。具体的には、リスクポテンシャルに応じたアクセルペダル反力が発生している状態で、アクセルペダルストローク量が変化する場合に、アクセルペダルストローク量に応じた付加力をアクセルペダル反力に付加する。
【００１７】
以下に、第１の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御について、図４を用いて詳細に説明する。図４は、第１の実施の形態のコントローラ５０によ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。この処理は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。
【００１８】
ステップＳ１０１で、レーザレーダ１０，前方カメラ２０および車速センサ３０によって検出される自車両周囲の走行環境を読み込む。ここで検出される走行環境は、自車両周囲に存在する障害物までの相対距離Ｄ、相対速度Ｖｒおよび自車速Ｖｆ等である。
【００１９】
ステップＳ１０２で、ステップＳ１０１で検出した走行環境に基づいて、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャルＲＰを算出するために、まず、自車両と障害物、例えば先行車との余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを算出する。
【００２０】
余裕時間ＴＴＣは、先行車に対する現在の自車両の接近度合を示す物理量である。余裕時間ＴＴＣは、現在の走行状況が継続した場合、つまり自車速Ｖｆおよび相対車速Ｖｒが一定の場合に、何秒後に車間距離Ｄがゼロとなり自車両と先行車両とが接触するかを示す値であり、以下の（式１）により求められる。
【数１】
余裕時間ＴＴＣ＝−Ｄ／Ｖｒ （式１）
【００２１】
余裕時間ＴＴＣの値が小さいほど、先行車への接触が緊迫し、先行車への接近度合が大きいことを意味している。例えば先行車への接近時には、余裕時間ＴＴＣが４秒以下となる前に、ほとんどのドライバが減速行動を開始することが知られている。
【００２２】
車間時間ＴＨＷは、自車両が先行車に追従走行している場合に、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響度合、つまり相対車速Ｖｒが変化すると仮定したときの影響度合を示す物理量である。車間時間ＴＨＷは、以下の（式２）で表される。
【数２】
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｆ （式２）
【００２３】
車間時間ＴＨＷは、車間距離Ｄを自車速Ｖｆで除したものであり、先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間を示す。この車間時間ＴＨＷが大きいほど、周囲環境変化に対する予測影響度合が小さくなる。つまり、車間時間ＴＨＷが大きい場合には、もしも将来に先行車の車速が変化しても、先行車までの接近度合には大きな影響を与えず、余裕時間ＴＴＣはあまり大きく変化しないことを示す。なお、自車両が先行車に追従している場合は、（式２）において自車速Ｖｆの代わりに先行車速を用いて車間時間ＴＨＷを算出することもできる。
【００２４】
つぎに、上述したように算出した余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを用いて、先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャルＲＰは以下の（式３）により算出できる。
【数３】
ＲＰ＝ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ （式３）
ここで、定数ａ、ｂは、車間時間ＴＨＷおよび余裕時間ＴＴＣにそれぞれ適切な重み付けをするパラメータである。定数ａ、ｂは、ａ＜ｂとなるように予め適切に設定しておく（例えばａ＝１，ｂ＝８）。
【００２５】
ステップＳ１０３で、ステップＳ１０２で算出した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量、すなわち反力制御指令値ｆ１を算出する。図５に、リスクポテンシャルＲＰと反力制御指令値ｆ１との関係を示す。図５に示すように、反力制御指令値ｆ１は、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど増加する。
【００２６】
ステップＳ１０４では、アクセルペダルストロークセンサ８３によって検出されるアクセルペダルストローク量θを読み込む。つづくステップＳ１０５で、ステップＳ１０４で読み込んだアクセルペダルストローク量θに応じた付加力ｆ２を算出する。図６にアクセルペダルストローク量θと付加力ｆ２との関係を示す。図６に示すように、アクセルペダルストローク量θの変化に対して一定周期でパルス状の付加力ｆ２が発生するように設定されている。すなわち、アクセルペダルストローク量θが変化した場合に、アクセルペダル８２にパルス状の付加力（クリック力）ｆ２が発生する。この付加力ｆ２は、アクセルペダルストローク量θの変化速度が大きい場合には短い周期で発生し、アクセルペダルストローク量θの変化速度が緩やかである場合にはその発生周期が長くなる。付加力ｆ２の大きさおよびアクセルペダルストローク量θに対する発生周期、すなわち発生間隔は予め適切に設定され、付加力ｆ２の大きさは例えば０．３ｋｇｆとする。
【００２７】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０３で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１と、ステップＳ１０５で算出した付加力ｆ２とから、実際にアクセルペダル８２に付加する反力の指令値ＦＡを算出する。反力指令値ＦＡは、ＦＡ＝ｆ１＋ｆ２である。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で算出した反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置８０に出力する。アクセルペダル反力制御装置８０は、入力された反力指令値ＦＡに応じてサーボモータ８１を制御し、アクセルペダル８２に発生する反力を制御する。これにより、今回の処理を終了する。
【００２８】
図７（ａ）〜（ｅ）に、第１の実施の形態による作用を説明するための図を示す。図７（ａ）は時間ｔに対するリスクポテンシャルＲＰの変化、図７（ｂ）は時間ｔに対する反力制御指令値ｆ１の変化、図７（ｃ）は時間ｔに対するアクセルペダルストローク量θの変化、図７（ｄ）は時間ｔに対する付加力ｆ２の変化、および図７（ｅ）は時間ｔに対するアクセルペダル反力指令値ＦＡの変化を示す。
【００２９】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、自車両周囲の走行環境の変化によってリスクポテンシャルＲＰが増加すると、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１も増加する。運転者がアクセルペダル８２を一定の力で保持しているだけのときは、図７（ｃ）に示すように反力制御指令値ｆ１の増加によってアクセルペダル８２が押し戻され、アクセルペダルストローク量θが低下する。このとき、図７（ｄ）に示すようにアクセルペダルストローク量θの変化に応じた付加力ｆ２が発生し、アクセルペダル８２には図７（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１と付加力ｆ２とを加算したアクセルペダル反力ＦＡが発生する。
【００３０】
これにより、運転者はアクセルペダル反力ＦＡの周期的な変動を知覚し、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダルストローク量θが変化していることを認識することができる。さらに、図７（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１に加えて付加力ｆ２をアクセルペダル８２に発生することにより、とくにリスクポテンシャルＲＰが増加している場合には、アクセルペダル８２を戻すように運転者のペダル操作を促すことができる。
【００３１】
図７（ａ）〜（ｅ）においては、リスクポテンシャルＲＰが増加する場合を例として説明したが、リスクポテンシャルＲＰが減少する場合も同様にしてアクセルペダルストローク量θの変化に応じた付加力ｆ２が発生する。
【００３２】
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を行う際に、アクセルペダルストローク量θが変化する場合はアクセルペダル８２に周期的に付加力ｆ２を発生させる。これにより、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１によって運転者が無意識のうちにアクセルペダル８２が操作されてしまうような場合に、アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に理解させることができる。
（２）図６に示すように、付加力ｆ２はアクセルペダルストローク量θの変化に応じて一定の周期で発生するように設定されている。これにより、アクセルペダルストローク量θが大きく変化する場合には短い時間間隔で付加力ｆ２が発生し、運転者の注意を喚起することができる。一方、アクセルペダルストローク量θが緩やかに変化する場合は付加力ｆ２が発生する間隔が長くなるので、運転者に煩わしさを与えることがない。
【００３３】
《第２の実施の形態》
つぎに、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、図面を用いて説明する。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。
【００３４】
第２の実施の形態においては、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダルストローク量θが変化するときに、アクセルペダル８２に発生させる付加力ｆ２の形態を、アクセルペダルストローク量θが増加しているか減少しているかによって変更する。
【００３５】
以下に、第２の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御について、図８を用いて詳細に説明する。図８は、第２の実施の形態のコントローラ５０によ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。この処理は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。
【００３６】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０３における処理は、上述した第１の実施の形態で説明した図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様である。ステップＳ２０４では、アクセルペダルストロークセンサ８３によって検出されるアクセルペダルストローク量θを読み込む。なお、前回周期以前に読み込んだアクセルペダルストローク量は、コントローラ５０のメモリに記憶されている。
【００３７】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で検出したアクセルペダルストローク量θに基づいて、アクセルペダル８２に発生させる付加力ｆ２を算出する。ここでは、上述した第１の実施の形態と同様に、図６のマップを用いてアクセルペダルストローク量θに応じた付加力ｆ２を算出する。ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４で検出した現在のアクセルペダルストローク量θと、前回周期以前のアクセルペダルストローク量とから、アクセルペダルストローク量θが増加しているか否かを判定する。ステップＳ２０６が肯定判定され、アクセルペダルストローク量θが増加している場合は、ステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では、ステップＳ２０５で算出した付加反力ｆ２の符号を反転させる。すなわち、付加反力ｆ２＝−ｆ２として設定する。一方、ステップＳ２０６が否定判定され、アクセルペダルストローク量θが減少している場合は、ステップＳ２０５で算出した付加力ｆ２をそのまま用いる。
【００３８】
ステップＳ２０８では、ステップＳ２０３で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１と、ステップＳ２０５またはステップＳ２０７で設定した付加力ｆ２とから、実際にアクセルペダル８２に発生させる反力の指令値ＦＡを算出する。ここで、反力指令値ＦＡ＝ｆ１＋ｆ２である。ステップＳ２０９では、ステップＳ２０８で算出した反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置８０に出力する。これにより、今回の処理を終了する。
【００３９】
図９（ａ）〜（ｅ）に、第２の実施の形態による作用を説明するための図を示す。図９（ａ）は時間ｔに対するリスクポテンシャルＲＰの変化、図９（ｂ）は時間ｔに対する反力制御指令値ｆ１の変化、図９（ｃ）は時間ｔに対するアクセルペダルストローク量θの変化、図９（ｄ）は時間ｔに対する付加力ｆ２の変化、および図９（ｅ）は時間ｔに対するアクセルペダル反力指令値ＦＡの変化を示す。
【００４０】
図９（ａ）（ｂ）に示すように、自車両周囲の走行環境の変化によってリスクポテンシャルＲＰが増加すると、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１も増加する。運転者がアクセルペダル８２を一定の力で保持しているだけのときは、図９（ｃ）に示すように反力制御指令値ｆ１の増加によってアクセルペダル８２が押し戻され、アクセルペダルストローク量θが低下する。このとき、図９（ｄ）に示すようにアクセルペダルストローク量θの変化に応じた付加力ｆ２が発生し、アクセルペダル８２には図９（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１と付加力ｆ２とを加算したアクセルペダル反力ＦＡが発生する。
【００４１】
その後、図９（ａ）（ｂ）に示すように時間ｔ＝ｔ１でリスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１が低下し始めると、これに伴って図９（ｃ）に示すようにアクセルペダルストローク量θが増加する。このとき、図９（ｄ）に示すように付加力ｆ２はアクセルペダルストローク量θの増加に応じてマイナスの値となる。その結果、図９（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１から付加力ｆ２をマイナスした値がアクセルペダル反力ＦＡとしてアクセルペダル８２に発生する。
【００４２】
これにより、運転者はアクセルペダル反力ＦＡの周期的な変動を知覚し、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダルストローク量θが変化していることを認識することができる。さらに、リスクポテンシャルＲＰが増加し、アクセルペダル８２が戻されている場合には、反力制御指令値ｆ１に加えて付加力ｆ２をアクセルペダル８２に発生することにより、アクセルペダル８２を速やかに戻すように運転者のペダル操作を促すことができる。また、リスクポテンシャルＲＰが減少している場合は、マイナス側の付加力ｆ２を付加して運転者によるアクセルペダル８２の踏み込み操作を促すことができる。
【００４３】
このように、以上説明した第２の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
コントローラ５０は、アクセルペダルストローク量θの変化方向に応じて付加力ｆ２の形態を変更するので、アクセルペダル８２の操作状態に応じて適切な付加力ｆ２を発生させることができる。具体的には、アクセルペダルストローク量θが減少する場合に、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１に付加力ｆ２を加算し、アクセルペダルストローク量θが増加する場合には反力制御指令値ｆ１から付加力ｆ２を減算する。これにより、図９（ｃ）（ｅ）に示すように、リスクポテンシャルＲＰが増加しアクセルペダル８２が戻されている場合には、付加力ｆ２が加算されたアクセルペダル反力ＦＡが発生する。これにより、運転者により大きな刺激を与え、アクセルペダル８２を戻すように促すことができる。一方、リスクポテンシャルＲＰが減少しアクセルペダル８２を踏み込んでいるような場合には、付加力ｆ２を減じたアクセルペダル反力ＦＡが発生する。これにより、運転者がアクセルペダル８２から感じる刺激は小さくなり、運転者の意図による運転操作を妨げないようにすることができる。
【００４４】
《第３の実施の形態》
つぎに、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、図面を用いて説明する。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。
【００４５】
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に応じて発生する反力制御量ｆ１によってアクセルペダルストローク量θが変化する場合に、アクセルペダル８２に付加力ｆ２を付加した。第３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に応じた反力制御指令値ｆ１の変化方向とアクセルペダルストローク量θの変化方向が一致しない場合のみ、アクセルペダル８２に付加力ｆ２を付加する。具体的には、リスクポテンシャルＲＰが増加し、反力制御指令値ｆ１の増加によりアクセルペダルストローク量θが減少する場合、およびリスクポテンシャルＲＰが減少し、反力制御指令値ｆ１の減少によりアクセルペダルストローク量θが増加する場合は、付加力ｆ２を発生させる。一方リスクポテンシャルＲＰの増加により反力制御指令値ｆ１は増加しているがアクセルペダルストローク量θも増加する場合、およびリスクポテンシャルＲＰの低下により反力制御指令値ｆ１は減少しているがアクセルペダルストローク量θも低下する場合は、付加力ｆ２を発生しないようにする。
【００４６】
以下に、第３の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御について、図１０を用いて詳細に説明する。図１０は、第３の実施の形態のコントローラ５０によ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。この処理は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。
【００４７】
ステップＳ３０１〜Ｓ３０４における処理は、上述した第１の実施の形態で説明した図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様である。なお、前回周期以前に算出した反力制御指令値および前回周期以前に読み込んだアクセルペダルストローク量は、コントローラ５０のメモリに記憶されている。
【００４８】
ステップＳ３０５では、反力制御指令値ｆ１とアクセルペダルストローク量θの変化方向が一致するか否かを判定する。具体的には、ステップＳ３０３で算出した反力制御指令値ｆ１および前回周期以前の反力制御指令値から、反力制御指令値ｆ１の変化方向を算出する。また、ステップＳ３０４で読み込んだアクセルペダルストローク量θおよび前回周期以前のアクセルペダルストローク量から、アクセルペダルストローク量θの変化方向を算出する。そして、反力制御指令値ｆ１およびアクセルペダルストローク量θの変化方向を比較し、それぞれの変化方向が一致する場合は、ステップＳ３０６へ進む。すなわち反力制御指令値ｆ１およびアクセルペダルストローク量θがともに増加、またはともに減少する場合は、ステップＳ３０６へ進む。
【００４９】
ステップＳ３０６では、アクセルペダル８２にクリック力を発生させないように、付加力ｆ２＝０に設定する。すなわち、反力制御指令値ｆ１とアクセルペダルストローク量θの変化方向が同じ場合は、運転者の意図によりアクセルペダル操作が行われていると判断し、アクセルペダル８２に付加力ｆ２を付加しないようにする。一方、ステップＳ３０５が否定判定され、反力制御指令値ｆ１とアクセルペダルストローク量θの変化方向が一致しない場合は、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７では、上述した第１の実施の形態と同様に、アクセルペダルストローク量θから図６のマップを用いて付加力ｆ２を算出する。
【００５０】
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０３で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１と、ステップＳ３０６またはステップＳ３０７で設定した付加力ｆ２とから、実際にアクセルペダル８２に発生させる反力の指令値ＦＡ（ＦＡ＝ｆ１＋ｆ２）を算出する。ステップＳ３０９では、ステップＳ３０８で算出した反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置８０に出力する。これにより、今回の処理を終了する。
【００５１】
図１１（ａ）〜（ｅ）に、第３の実施の形態による作用を説明するための図を示す。図１１（ａ）は時間ｔに対するリスクポテンシャルＲＰの変化、図１１（ｂ）は時間ｔに対する反力制御指令値ｆ１の変化、図１１（ｃ）は時間ｔに対するアクセルペダルストローク量θの変化、図１１（ｄ）は時間ｔに対する付加力ｆ２の変化、および図１１（ｅ）は時間ｔに対するアクセルペダル反力指令値ＦＡの変化を示す。
【００５２】
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、自車両周囲の走行環境の変化によってリスクポテンシャルＲＰが増加すると、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１も増加する。運転者がアクセルペダル８２を一定の力で保持しているだけのときは、図１１（ｃ）に示すように反力制御指令値ｆ１の増加によってアクセルペダル８２が押し戻され、アクセルペダルストローク量θが低下する。このとき、図１１（ｄ）に示すようにアクセルペダルストローク量θの変化に応じた付加力ｆ２が発生し、アクセルペダル８２には図１１（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１と付加力ｆ２とを加算したアクセルペダル反力ＦＡが発生する。
【００５３】
その後、図１１（ｃ）に示すように、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１は増加しているときに、時間ｔ＝ｔ２でアクセルペダルストローク量θが増加し始めると、付加力ｆ２は発生しない。すなわち、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１が増加しているにも関わらずアクセルペダルストローク量θが増加する場合は、運転者が自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを認識しながら運転者の意図によりアクセルペダル操作が行われていると判断する。したがって、アクセルペダル８２に付加力ｆ２を発生させず、運転者の運転操作を妨げないようにする。なお、このときもアクセルペダル８２にはリスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力ＦＡ＝ｆ１が発生する。
【００５４】
このように、反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダル８２が操作されてしまう場合は、アクセルペダル反力ＦＡを周期的に変動し、アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に認識させる。また、反力制御指令値ｆ１の変化を認識して運転者が意図的にアクセルペダル操作を行う場合は、付加力ｆ２を発生しないので、運転者の運転操作を妨げることがない。
【００５５】
このように、以上説明した第３の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
コントローラ５０は、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１とアクセルペダルストローク量θの変化方向が一致しない場合のみ、付加力ｆ２を発生させる。具体的には、反力制御指令値ｆ１が増加するときにアクセルペダルストローク量θが減少する場合、または反力制御指令値ｆ１が減少するときにアクセルペダルストローク量θが増加する場合に、反力制御指令値ｆ１に付加力ｆ２を付加する。このように、アクセルペダル反力ＦＡの変化に対して反対の方向にアクセルペダルストローク量θが変化する場合、すなわち運転者の意図によりアクセルペダル８２が操作されている場合は、付加力ｆ２を発生させないことにより、運転者による運転操作を妨げないようにすることができる。
【００５６】
《第４の実施の形態》
つぎに、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、図面を用いて説明する。第４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。
【００５７】
第４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の変化速度に応じてアクセルペダル８２に付加する付加力ｆ２の形態を変更する。
【００５８】
以下に、第４の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御について、図１２を用いて詳細に説明する。図１２は、第４の実施の形態のコントローラ５０によ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。この処理は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。
【００５９】
ステップＳ４０１〜Ｓ４０５における処理は、上述した第１の実施の形態で説明した図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様である。なお、前回周期以前に算出したリスクポテンシャルＲＰはコントローラ５０のメモリに記憶されている。
【００６０】
ステップＳ４０６では、リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐに応じて付加力ｆ２を補正するための補正係数ｗ２を算出する。リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐは、例えばステップＳ４０２で算出した現在のリスクポテンシャルＲＰと前回周期以前のリスクポテンシャルとから算出することができる。ここでは、図１３に示すマップを用いて、リスクポテンシャル変化速度Ｖｒｐに応じた補正係数ｗ２を算出する。図１３に示すように、リスクポテンシャル変化速度Ｖｒｐが速くなるほど補正係数ｗ２が大きくなるように設定されている。図１３に示すマップは、リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐが速い場合、すなわち自車両周囲の走行環境が急激に変化している場合に、補正係数ｗ２を大きくして走行環境の変化を確実に運転者に知らせることができるように、予め適切に設定しておく。
【００６１】
ステップＳ４０７では、ステップＳ４０６で算出した補正係数ｗ２を用いて、ステップＳ４０５で算出したアクセルペダルストローク量θに応じた付加力ｆ２を補正する。補正後の付加力ｆ２ｃは、以下の（式４）で表される。
【数４】
ｆ２ｃ＝ｆ２×ｗ２ （式４）
【００６２】
ステップＳ４０８では、ステップＳ４０３で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１と、ステップＳ４０７で算出した補正付加力ｆ２ｃとから、実際にアクセルペダル８２に発生させる反力の指令値ＦＡを算出する。ここで、反力指令値ＦＡ＝ｆ１＋ｆ２ｃである。ステップＳ４０９では、ステップＳ４０８で算出した反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置８０に出力する。これにより、今回の処理を終了する。
【００６３】
図１４（ａ）〜（ｅ）に、第４の実施の形態による作用を説明するための図を示す。図１４（ａ）は時間ｔに対するリスクポテンシャルＲＰの変化、図１４（ｂ）は時間ｔに対する反力制御指令値ｆ１の変化、図１４（ｃ）は時間ｔに対するアクセルペダルストローク量θの変化、図１４（ｄ）は時間ｔに対する付加力ｆ２の変化、および図１４（ｅ）は時間ｔに対するアクセルペダル反力指令値ＦＡの変化を示す。
【００６４】
図１４（ａ）（ｂ）に示すように、自車両周囲の走行環境の変化によってリスクポテンシャルＲＰが増加すると、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１も増加する。運転者がアクセルペダル８２を一定の力で保持しているだけのときは、図１４（ｃ）に示すように反力制御指令値ｆ１の増加によってアクセルペダル８２が押し戻され、アクセルペダルストローク量θが低下する。このとき、図１４（ｄ）に示すようにアクセルペダルストローク量θの変化およびリスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐに応じた補正付加力ｆ２ｃが発生し、アクセルペダル８２には図１４（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１と補正付加力ｆ２ｃとを加算したアクセルペダル反力ＦＡが発生する。
【００６５】
このように、反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダル８２が操作されてしまう場合は、アクセルペダル反力ＦＡを周期的に変動し、アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に認識させる。このとき、リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐが速い場合は、アクセルペダル８２に大きな補正付加力ｆ２を付加し、リスクポテンシャルＲＰの変化を運転者に確実に伝達する。
【００６６】
このように、以上説明した第４の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
コントローラ５０は、リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐに応じて付加力ｆ２の形態を変更するので、リスクポテンシャルＲＰに変化によって運転者が無意識のうちにアクセルペダル８２が操作されている場合でも、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰの変化状況を運転者に認識させることができる。具体的には、図１３に示すように、リスクポテンシャル変化速度Ｖｒｐが速くなるほど補正係数ｗ２が大きくなるように設定し、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰが急速に変化するほど大きな付加力ｆ２が発生するようにする。これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰの変化をより確実に運転者に知覚させることができる。
【００６７】
なお、以上説明した第４の実施の形態においては、図１３に示すようにリスクポテンシャルＲＰが増加する場合および減少する場合に関わらず、その変化速度Ｖｒｐが速い場合に補正係数ｗ２が大きくなるように設定したが、これには限定されない。例えば、リスクポテンシャルＲＰの増加速度が速くなるほど補正係数ｗ２を大きくし、リスクポテンシャルＲＰが減少する場合は補正係数ｗ２を一定とすることもできる。これにより、リスクポテンシャルＲＰが増加する場合には付加力ｆ２を大きくしてリスクポテンシャルＲＰが増加することを速やかに運転者に伝達し、リスクポテンシャルＲＰが減少する場合は、付加力ｆ２の大きさは変更せずに運転者の運転操作を妨げないようにすることができる。
【００６８】
《第５の実施の形態》
つぎに、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、図面を用いて説明する。第５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。
【００６９】
第５の実施の形態においては、アクセルペダルストローク量θに応じて発生する付加力ｆ２の発生間隔を、自車速Ｖｆに応じて変更する。具体的には、自車速Ｖｆが速い場合には、アクセルペダルストローク量θに応じて発生する付加力ｆ２の間隔δを小さくし、自車速Ｖｆが遅い場合には、アクセルペダルストローク量θに応じて発生する付加力ｆ２の間隔δを大きくする。
【００７０】
図１５および図１６に、自車速Ｖｆが高速の場合および低速の場合における、アクセルペダルストローク量θと付加力ｆ２との関係をそれぞれ示す。ここで、自車速Ｖｆが例えば８０ｋｍ／ｈ以上の場合を高速とし、自車速Ｖｆが例えば３０ｋｍ／ｈ以下の場合を低速とする。図１５および図１６において、自車速Ｖｆが高速の場合の付加力ｆ２の発生間隔δＨは、低速の場合の付加力ｆ２の発生間隔δＬよりも短くなるように設定されている（δＨ＜δＬ）。なお、自車速Ｖｆが中速の場合（３０ｋｍ／ｈ＜Ｖｆ＜８０ｋｍ／ｈ）は、上述した第１の実施の形態で用いた図６のマップを用いる。図６のマップにおける付加力ｆ２の発生間隔δは、δＨ＜δ＜δＬとする。
【００７１】
コントローラ５０は、アクセルペダルストローク量θに応じて付加力ｆ２を算出する際に、自車速Ｖｆに応じて付加力ｆ２の発生間隔を補完する。そして、発生間隔を補完した付加力ｆ２と、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１とからアクセルペダル反力指令値ＦＡを算出する。
【００７２】
このように、以上説明した第５の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
コントローラ５０は、自車両の車両状態に応じて付加力ｆ２の形態を変更するので、自車両の車両状態によらずほぼ一定の時間間隔で付加力ｆ２を発生させることができる。具体的には、自車速Ｖｆが高速である場合は低速である場合に比べて付加力ｆ２の発生周期を短くする。一般的に、低速走行時はアクセルペダル８２の操作範囲が大きく、高速走行時はアクセルペダル８２の操作範囲が小さい。したがって、高速走行時の発生周期δＨを低速走行時の発生周期δＬよりも短くすることにより、車速によらずアクセルペダルストローク量θが変化していることを確実に運転者に知らせることができる。
【００７３】
上述した第１から第５の実施の形態においては、自車両と障害物との余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷからリスクポテンシャルＲＰを算出したが、これには限定されず、例えば余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷのいずれかを用いてリスクポテンシャルＲＰを算出することもできる。また、リスクポテンシャルＲＰと反力制御指令値ｆ１との関係は、図５に示すマップには限定されず、例えばリスクポテンシャルＲＰの増加に対して反力制御指令値ｆ１がリニアに増加するように設定することもできる。
【００７４】
上述した第１から第５の実施の形態においては、図６のマップに示すようにアクセルペダルストローク量θに応じて付加力ｆ２を設定し、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１に付加力ｆ２を加算した。しかし、これには限定されず、アクセルペダルストローク量θが減少する場合に、反力制御指令値ｆ１から付加力ｆ２を減じることもできる。アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に知らせることができれば、付加力ｆ２の形態は上述した第１から第５の実施の形態には限定されない。例えば、図１７に示すように、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１を振幅の中心とした付加力ｆ２を発生させることもできる。ただし、例えば第２の実施の形態で説明したように、アクセルペダルストローク量θの変化方向に応じた付加力ｆ２を発生することにより、アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に知らせるとともに、運転者のアクセルペダル操作をより適切な方向へと促すことができる。
【００７５】
本発明による車両用運転操作補助制御装置１が適用される車は、図２に示す構成には限定されない。
【００７６】
以上説明した第１から第５の実施の形態においては、走行環境検出手段として、レーザレーダ１０，前方カメラ２０および車速センサ３０を用い、操作反力制御手段としてコントローラ５０およびアクセルペダル反力制御装置８０を用い、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８３を用い、付加力発生手段として、コントローラ５０およびアクセルペダル反力制御装置８０を用いた。また、リスクポテンシャル算出手段および変化速度算出手段としてコントローラ５０を用い、車両状態検出手段として車速センサ３０を用いた。ただし、これらには限定されず、走行環境検出手段として、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。また、前方カメラ２０の画像信号に画像処理を施す装置をコントローラ５０とは別に設けることもできる。
【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】アクセルペダル周辺の構成を示す図。
【図４】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５】リスクポテンシャルとアクセルペダル反力制御指令値との関係を示す図。
【図６】アクセルペダルストローク量と付加力との関係を示す図。
【図７】（ａ）時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図、（ｂ）時間に対する反力制御指令値の変化を示す図、（ｃ）時間に対するアクセルペダルストローク量の変化を示す図、（ｄ）付加力の変化を示す図、（ｅ）アクセルペダル反力指令値の変化を示す図。
【図８】第２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９】（ａ）時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図、（ｂ）時間に対する反力制御指令値の変化を示す図、（ｃ）時間に対するアクセルペダルストローク量の変化を示す図、（ｄ）付加力の変化を示す図、（ｅ）アクセルペダル反力指令値の変化を示す図。
【図１０】第３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１１】（ａ）時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図、（ｂ）時間に対する反力制御指令値の変化を示す図、（ｃ）時間に対するアクセルペダルストローク量の変化を示す図、（ｄ）付加力の変化を示す図、（ｅ）アクセルペダル反力指令値の変化を示す図。
【図１２】第４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１３】リスクポテンシャル変化速度と補正係数との関係を示す図。
【図１４】（ａ）時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図、（ｂ）時間に対する反力制御指令値の変化を示す図、（ｃ）時間に対するアクセルペダルストローク量の変化を示す図、（ｄ）付加力の変化を示す図、（ｅ）アクセルペダル反力指令値の変化を示す図。
【図１５】自車速が高速のときのアクセルペダルストローク量と付加力との関係を示す図。
【図１６】自車速が低速のときのアクセルペダルストローク量と付加力との関係を示す図。
【図１７】付加力の別の形態を示す図。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：前方カメラ
３０：車速センサ
５０：コントローラ
８０：アクセルペダル反力制御装置
８１：サーボモータ
８３：アクセルペダルストロークセンサ
【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、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。
【特許文献１】
特開平１０−１６６８８９号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６６８９０号公報
【特許文献３】
特開２０００−５４８６０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような車両用運転操作補助装置にあっては、自車両周囲の走行状況の変化に伴うアクセルペダル反力の変化を運転者にわかりやすく伝達することが望まれている。
【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、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段による検出結果に基づいて、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、アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段と、操作反力制御手段によって操作反力が制御されているとき、操作量検出手段によって検出されるアクセルペダルの操作量が変化する場合は、アクセルペダルに周期的に付加力を発生させる付加力発生手段とを有する。
【０００５】
【発明の効果】
アクセルペダル操作量が変化する場合はアクセルペダルに周期的に付加力を発生させるので、発生する操作反力によってアクセルペダルが操作されていることを運転者に知らせることができる。
【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を搭載した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。
【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】
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。
【００１０】
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、自車両周囲の走行環境すなわち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からの画像情報を画像処理し、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先行車両までの車間距離、隣接車線を走行する他車両の有無と接近度合、および車線識別線（レーンマーカ）およびガードレールに対する自車両の左右位置（相対位置と角度）、さらにレーンマーカおよびガードレールの形状などである。
【００１１】
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し、後述するようにリスクポテンシャルに応じたアクセルペダル反力制御を行う。
【００１２】
図３に示すように、アクセルペダル８２のリンク機構にはサーボモータ８１およびアクセルペダルストロークセンサ８３が組み込まれている。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。アクセルペダルストロークセンサ８３は、リンク機構を介してサーボモータ８１の回転角に変換されたアクセルペダル８２の操作量すなわちアクセルペダルストローク量を検出する。
【００１３】
なお、アクセルペダル反力制御を行わない場合の通常のアクセルペダル反力特性は、例えば、アクセルペダルストローク量が大きくなるほどアクセルペダル反力がリニアに大きくなるよう設定されている。通常のアクセルペダル反力特性は、例えばアクセルペダル８２の回転中心に設けられたねじりバネ８４のバネ力によって実現することができる。
【００１４】
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。
コントローラ５０は、自車両の走行車速、および自車両と自車前方や隣接車線に存在する他車両との相対位置やその移動方向と、レーンマーカやガードレールに対する自車両の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。さらに、算出したリスクポテンシャルに基づいてアクセルペダル８２の反力制御量を算出する。コントローラ５０は、リスクポテンシャルに応じた反力制御量を発生するような指令をアクセルペダル反力制御装置８０に出力し、アクセルペダル反力制御を行う。
【００１５】
このように、自車両周囲のリスクポテンシャルに応じたアクセルペダル反力を発生させることにより、自車両周囲の走行状況の変化を運転者に認識させることができる。ただし、運転者が一定の力でアクセルペダル８２を保持している場合は、運転者はアクセルペダル反力の変化に気付かずに、アクセルペダル反力の変化によって無意識のうちにアクセルペダル８２が操作されてしまうことがある。例えば、自車両周囲のリスクポテンシャルが増加してアクセルペダル反力が増加する場合に、運転者が無意識のうちにアクセルペダル８２が徐々に押し戻される。一方、リスクポテンシャルが減少してアクセルペダル反力が低下した場合には、運転者はアクセルペダル反力の変化に気付かずにアクセルペダル８２を徐々に踏み込んでしまう。
【００１６】
そこで、本発明の第１の実施の形態においては、運転者がアクセルペダル８２に足をのせてアクセルペダル８２を保持しているような状態でも、アクセルペダル反力の変化を運転者に確実に伝達できるようにする。具体的には、リスクポテンシャルに応じたアクセルペダル反力が発生している状態で、アクセルペダルストローク量が変化する場合に、アクセルペダルストローク量に応じた付加力をアクセルペダル反力に付加する。
【００１７】
以下に、第１の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御について、図４を用いて詳細に説明する。図４は、第１の実施の形態のコントローラ５０によ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。この処理は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。
【００１８】
ステップＳ１０１で、レーザレーダ１０，前方カメラ２０および車速センサ３０によって検出される自車両周囲の走行環境を読み込む。ここで検出される走行環境は、自車両周囲に存在する障害物までの相対距離Ｄ、相対速度Ｖｒおよび自車速Ｖｆ等である。
【００１９】
ステップＳ１０２で、ステップＳ１０１で検出した走行環境に基づいて、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャルＲＰを算出するために、まず、自車両と障害物、例えば先行車との余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを算出する。
【００２０】
余裕時間ＴＴＣは、先行車に対する現在の自車両の接近度合を示す物理量である。余裕時間ＴＴＣは、現在の走行状況が継続した場合、つまり自車速Ｖｆおよび相対車速Ｖｒが一定の場合に、何秒後に車間距離Ｄがゼロとなり自車両と先行車両とが接触するかを示す値であり、以下の（式１）により求められる。
【数１】
余裕時間ＴＴＣ＝−Ｄ／Ｖｒ （式１）
【００２１】
余裕時間ＴＴＣの値が小さいほど、先行車への接触が緊迫し、先行車への接近度合が大きいことを意味している。例えば先行車への接近時には、余裕時間ＴＴＣが４秒以下となる前に、ほとんどのドライバが減速行動を開始することが知られている。
【００２２】
車間時間ＴＨＷは、自車両が先行車に追従走行している場合に、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響度合、つまり相対車速Ｖｒが変化すると仮定したときの影響度合を示す物理量である。車間時間ＴＨＷは、以下の（式２）で表される。
【数２】
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｆ （式２）
【００２３】
車間時間ＴＨＷは、車間距離Ｄを自車速Ｖｆで除したものであり、先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間を示す。この車間時間ＴＨＷが大きいほど、周囲環境変化に対する予測影響度合が小さくなる。つまり、車間時間ＴＨＷが大きい場合には、もしも将来に先行車の車速が変化しても、先行車までの接近度合には大きな影響を与えず、余裕時間ＴＴＣはあまり大きく変化しないことを示す。なお、自車両が先行車に追従している場合は、（式２）において自車速Ｖｆの代わりに先行車速を用いて車間時間ＴＨＷを算出することもできる。
【００２４】
つぎに、上述したように算出した余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを用いて、先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャルＲＰは以下の（式３）により算出できる。
【数３】
ＲＰ＝ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ （式３）
ここで、定数ａ、ｂは、車間時間ＴＨＷおよび余裕時間ＴＴＣにそれぞれ適切な重み付けをするパラメータである。定数ａ、ｂは、ａ＜ｂとなるように予め適切に設定しておく（例えばａ＝１，ｂ＝８）。
【００２５】
ステップＳ１０３で、ステップＳ１０２で算出した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量、すなわち反力制御指令値ｆ１を算出する。図５に、リスクポテンシャルＲＰと反力制御指令値ｆ１との関係を示す。図５に示すように、反力制御指令値ｆ１は、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど増加する。
【００２６】
ステップＳ１０４では、アクセルペダルストロークセンサ８３によって検出されるアクセルペダルストローク量θを読み込む。つづくステップＳ１０５で、ステップＳ１０４で読み込んだアクセルペダルストローク量θに応じた付加力ｆ２を算出する。図６にアクセルペダルストローク量θと付加力ｆ２との関係を示す。図６に示すように、アクセルペダルストローク量θの変化に対して一定周期でパルス状の付加力ｆ２が発生するように設定されている。すなわち、アクセルペダルストローク量θが変化した場合に、アクセルペダル８２にパルス状の付加力（クリック力）ｆ２が発生する。この付加力ｆ２は、アクセルペダルストローク量θの変化速度が大きい場合には短い周期で発生し、アクセルペダルストローク量θの変化速度が緩やかである場合にはその発生周期が長くなる。付加力ｆ２の大きさおよびアクセルペダルストローク量θに対する発生周期、すなわち発生間隔は予め適切に設定され、付加力ｆ２の大きさは例えば０．３ｋｇｆとする。
【００２７】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０３で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１と、ステップＳ１０５で算出した付加力ｆ２とから、実際にアクセルペダル８２に付加する反力の指令値ＦＡを算出する。反力指令値ＦＡは、ＦＡ＝ｆ１＋ｆ２である。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で算出した反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置８０に出力する。アクセルペダル反力制御装置８０は、入力された反力指令値ＦＡに応じてサーボモータ８１を制御し、アクセルペダル８２に発生する反力を制御する。これにより、今回の処理を終了する。
【００２８】
図７（ａ）〜（ｅ）に、第１の実施の形態による作用を説明するための図を示す。図７（ａ）は時間ｔに対するリスクポテンシャルＲＰの変化、図７（ｂ）は時間ｔに対する反力制御指令値ｆ１の変化、図７（ｃ）は時間ｔに対するアクセルペダルストローク量θの変化、図７（ｄ）は時間ｔに対する付加力ｆ２の変化、および図７（ｅ）は時間ｔに対するアクセルペダル反力指令値ＦＡの変化を示す。
【００２９】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、自車両周囲の走行環境の変化によってリスクポテンシャルＲＰが増加すると、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１も増加する。運転者がアクセルペダル８２を一定の力で保持しているだけのときは、図７（ｃ）に示すように反力制御指令値ｆ１の増加によってアクセルペダル８２が押し戻され、アクセルペダルストローク量θが低下する。このとき、図７（ｄ）に示すようにアクセルペダルストローク量θの変化に応じた付加力ｆ２が発生し、アクセルペダル８２には図７（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１と付加力ｆ２とを加算したアクセルペダル反力ＦＡが発生する。
【００３０】
これにより、運転者はアクセルペダル反力ＦＡの周期的な変動を知覚し、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダルストローク量θが変化していることを認識することができる。さらに、図７（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１に加えて付加力ｆ２をアクセルペダル８２に発生することにより、とくにリスクポテンシャルＲＰが増加している場合には、アクセルペダル８２を戻すように運転者のペダル操作を促すことができる。
【００３１】
図７（ａ）〜（ｅ）においては、リスクポテンシャルＲＰが増加する場合を例として説明したが、リスクポテンシャルＲＰが減少する場合も同様にしてアクセルペダルストローク量θの変化に応じた付加力ｆ２が発生する。
【００３２】
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を行う際に、アクセルペダルストローク量θが変化する場合はアクセルペダル８２に周期的に付加力ｆ２を発生させる。これにより、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１によって運転者が無意識のうちにアクセルペダル８２が操作されてしまうような場合に、アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に理解させることができる。
（２）図６に示すように、付加力ｆ２はアクセルペダルストローク量θの変化に応じて一定の周期で発生するように設定されている。これにより、アクセルペダルストローク量θが大きく変化する場合には短い時間間隔で付加力ｆ２が発生し、運転者の注意を喚起することができる。一方、アクセルペダルストローク量θが緩やかに変化する場合は付加力ｆ２が発生する間隔が長くなるので、運転者に煩わしさを与えることがない。
【００３３】
《第２の実施の形態》
つぎに、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、図面を用いて説明する。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。
【００３４】
第２の実施の形態においては、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダルストローク量θが変化するときに、アクセルペダル８２に発生させる付加力ｆ２の形態を、アクセルペダルストローク量θが増加しているか減少しているかによって変更する。
【００３５】
以下に、第２の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御について、図８を用いて詳細に説明する。図８は、第２の実施の形態のコントローラ５０によ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。この処理は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。
【００３６】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０３における処理は、上述した第１の実施の形態で説明した図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様である。ステップＳ２０４では、アクセルペダルストロークセンサ８３によって検出されるアクセルペダルストローク量θを読み込む。なお、前回周期以前に読み込んだアクセルペダルストローク量は、コントローラ５０のメモリに記憶されている。
【００３７】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で検出したアクセルペダルストローク量θに基づいて、アクセルペダル８２に発生させる付加力ｆ２を算出する。ここでは、上述した第１の実施の形態と同様に、図６のマップを用いてアクセルペダルストローク量θに応じた付加力ｆ２を算出する。ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４で検出した現在のアクセルペダルストローク量θと、前回周期以前のアクセルペダルストローク量とから、アクセルペダルストローク量θが増加しているか否かを判定する。ステップＳ２０６が肯定判定され、アクセルペダルストローク量θが増加している場合は、ステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では、ステップＳ２０５で算出した付加反力ｆ２の符号を反転させる。すなわち、付加反力ｆ２＝−ｆ２として設定する。一方、ステップＳ２０６が否定判定され、アクセルペダルストローク量θが減少している場合は、ステップＳ２０５で算出した付加力ｆ２をそのまま用いる。
【００３８】
ステップＳ２０８では、ステップＳ２０３で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１と、ステップＳ２０５またはステップＳ２０７で設定した付加力ｆ２とから、実際にアクセルペダル８２に発生させる反力の指令値ＦＡを算出する。ここで、反力指令値ＦＡ＝ｆ１＋ｆ２である。ステップＳ２０９では、ステップＳ２０８で算出した反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置８０に出力する。これにより、今回の処理を終了する。
【００３９】
図９（ａ）〜（ｅ）に、第２の実施の形態による作用を説明するための図を示す。図９（ａ）は時間ｔに対するリスクポテンシャルＲＰの変化、図９（ｂ）は時間ｔに対する反力制御指令値ｆ１の変化、図９（ｃ）は時間ｔに対するアクセルペダルストローク量θの変化、図９（ｄ）は時間ｔに対する付加力ｆ２の変化、および図９（ｅ）は時間ｔに対するアクセルペダル反力指令値ＦＡの変化を示す。
【００４０】
図９（ａ）（ｂ）に示すように、自車両周囲の走行環境の変化によってリスクポテンシャルＲＰが増加すると、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１も増加する。運転者がアクセルペダル８２を一定の力で保持しているだけのときは、図９（ｃ）に示すように反力制御指令値ｆ１の増加によってアクセルペダル８２が押し戻され、アクセルペダルストローク量θが低下する。このとき、図９（ｄ）に示すようにアクセルペダルストローク量θの変化に応じた付加力ｆ２が発生し、アクセルペダル８２には図９（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１と付加力ｆ２とを加算したアクセルペダル反力ＦＡが発生する。
【００４１】
その後、図９（ａ）（ｂ）に示すように時間ｔ＝ｔ１でリスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１が低下し始めると、これに伴って図９（ｃ）に示すようにアクセルペダルストローク量θが増加する。このとき、図９（ｄ）に示すように付加力ｆ２はアクセルペダルストローク量θの増加に応じてマイナスの値となる。その結果、図９（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１から付加力ｆ２をマイナスした値がアクセルペダル反力ＦＡとしてアクセルペダル８２に発生する。
【００４２】
これにより、運転者はアクセルペダル反力ＦＡの周期的な変動を知覚し、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダルストローク量θが変化していることを認識することができる。さらに、リスクポテンシャルＲＰが増加し、アクセルペダル８２が戻されている場合には、反力制御指令値ｆ１に加えて付加力ｆ２をアクセルペダル８２に発生することにより、アクセルペダル８２を速やかに戻すように運転者のペダル操作を促すことができる。また、リスクポテンシャルＲＰが減少している場合は、マイナス側の付加力ｆ２を付加して運転者によるアクセルペダル８２の踏み込み操作を促すことができる。
【００４３】
このように、以上説明した第２の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
コントローラ５０は、アクセルペダルストローク量θの変化方向に応じて付加力ｆ２の形態を変更するので、アクセルペダル８２の操作状態に応じて適切な付加力ｆ２を発生させることができる。具体的には、アクセルペダルストローク量θが減少する場合に、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１に付加力ｆ２を加算し、アクセルペダルストローク量θが増加する場合には反力制御指令値ｆ１から付加力ｆ２を減算する。これにより、図９（ｃ）（ｅ）に示すように、リスクポテンシャルＲＰが増加しアクセルペダル８２が戻されている場合には、付加力ｆ２が加算されたアクセルペダル反力ＦＡが発生する。これにより、運転者により大きな刺激を与え、アクセルペダル８２を戻すように促すことができる。一方、リスクポテンシャルＲＰが減少しアクセルペダル８２を踏み込んでいるような場合には、付加力ｆ２を減じたアクセルペダル反力ＦＡが発生する。これにより、運転者がアクセルペダル８２から感じる刺激は小さくなり、運転者の意図による運転操作を妨げないようにすることができる。
【００４４】
《第３の実施の形態》
つぎに、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、図面を用いて説明する。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。
【００４５】
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に応じて発生する反力制御量ｆ１によってアクセルペダルストローク量θが変化する場合に、アクセルペダル８２に付加力ｆ２を付加した。第３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に応じた反力制御指令値ｆ１の変化方向とアクセルペダルストローク量θの変化方向が一致しない場合のみ、アクセルペダル８２に付加力ｆ２を付加する。具体的には、リスクポテンシャルＲＰが増加し、反力制御指令値ｆ１の増加によりアクセルペダルストローク量θが減少する場合、およびリスクポテンシャルＲＰが減少し、反力制御指令値ｆ１の減少によりアクセルペダルストローク量θが増加する場合は、付加力ｆ２を発生させる。一方リスクポテンシャルＲＰの増加により反力制御指令値ｆ１は増加しているがアクセルペダルストローク量θも増加する場合、およびリスクポテンシャルＲＰの低下により反力制御指令値ｆ１は減少しているがアクセルペダルストローク量θも低下する場合は、付加力ｆ２を発生しないようにする。
【００４６】
以下に、第３の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御について、図１０を用いて詳細に説明する。図１０は、第３の実施の形態のコントローラ５０によ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。この処理は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。
【００４７】
ステップＳ３０１〜Ｓ３０４における処理は、上述した第１の実施の形態で説明した図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様である。なお、前回周期以前に算出した反力制御指令値および前回周期以前に読み込んだアクセルペダルストローク量は、コントローラ５０のメモリに記憶されている。
【００４８】
ステップＳ３０５では、反力制御指令値ｆ１とアクセルペダルストローク量θの変化方向が一致するか否かを判定する。具体的には、ステップＳ３０３で算出した反力制御指令値ｆ１および前回周期以前の反力制御指令値から、反力制御指令値ｆ１の変化方向を算出する。また、ステップＳ３０４で読み込んだアクセルペダルストローク量θおよび前回周期以前のアクセルペダルストローク量から、アクセルペダルストローク量θの変化方向を算出する。そして、反力制御指令値ｆ１およびアクセルペダルストローク量θの変化方向を比較し、それぞれの変化方向が一致する場合は、ステップＳ３０６へ進む。すなわち反力制御指令値ｆ１およびアクセルペダルストローク量θがともに増加、またはともに減少する場合は、ステップＳ３０６へ進む。
【００４９】
ステップＳ３０６では、アクセルペダル８２にクリック力を発生させないように、付加力ｆ２＝０に設定する。すなわち、反力制御指令値ｆ１とアクセルペダルストローク量θの変化方向が同じ場合は、運転者の意図によりアクセルペダル操作が行われていると判断し、アクセルペダル８２に付加力ｆ２を付加しないようにする。一方、ステップＳ３０５が否定判定され、反力制御指令値ｆ１とアクセルペダルストローク量θの変化方向が一致しない場合は、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７では、上述した第１の実施の形態と同様に、アクセルペダルストローク量θから図６のマップを用いて付加力ｆ２を算出する。
【００５０】
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０３で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１と、ステップＳ３０６またはステップＳ３０７で設定した付加力ｆ２とから、実際にアクセルペダル８２に発生させる反力の指令値ＦＡ（ＦＡ＝ｆ１＋ｆ２）を算出する。ステップＳ３０９では、ステップＳ３０８で算出した反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置８０に出力する。これにより、今回の処理を終了する。
【００５１】
図１１（ａ）〜（ｅ）に、第３の実施の形態による作用を説明するための図を示す。図１１（ａ）は時間ｔに対するリスクポテンシャルＲＰの変化、図１１（ｂ）は時間ｔに対する反力制御指令値ｆ１の変化、図１１（ｃ）は時間ｔに対するアクセルペダルストローク量θの変化、図１１（ｄ）は時間ｔに対する付加力ｆ２の変化、および図１１（ｅ）は時間ｔに対するアクセルペダル反力指令値ＦＡの変化を示す。
【００５２】
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、自車両周囲の走行環境の変化によってリスクポテンシャルＲＰが増加すると、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１も増加する。運転者がアクセルペダル８２を一定の力で保持しているだけのときは、図１１（ｃ）に示すように反力制御指令値ｆ１の増加によってアクセルペダル８２が押し戻され、アクセルペダルストローク量θが低下する。このとき、図１１（ｄ）に示すようにアクセルペダルストローク量θの変化に応じた付加力ｆ２が発生し、アクセルペダル８２には図１１（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１と付加力ｆ２とを加算したアクセルペダル反力ＦＡが発生する。
【００５３】
その後、図１１（ｃ）に示すように、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１は増加しているときに、時間ｔ＝ｔ２でアクセルペダルストローク量θが増加し始めると、付加力ｆ２は発生しない。すなわち、リスクポテンシャルＲＰおよび反力制御指令値ｆ１が増加しているにも関わらずアクセルペダルストローク量θが増加する場合は、運転者が自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを認識しながら運転者の意図によりアクセルペダル操作が行われていると判断する。したがって、アクセルペダル８２に付加力ｆ２を発生させず、運転者の運転操作を妨げないようにする。なお、このときもアクセルペダル８２にはリスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力ＦＡ＝ｆ１が発生する。
【００５４】
このように、反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダル８２が操作されてしまう場合は、アクセルペダル反力ＦＡを周期的に変動し、アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に認識させる。また、反力制御指令値ｆ１の変化を認識して運転者が意図的にアクセルペダル操作を行う場合は、付加力ｆ２を発生しないので、運転者の運転操作を妨げることがない。
【００５５】
このように、以上説明した第３の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
コントローラ５０は、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１とアクセルペダルストローク量θの変化方向が一致しない場合のみ、付加力ｆ２を発生させる。具体的には、反力制御指令値ｆ１が増加するときにアクセルペダルストローク量θが減少する場合、または反力制御指令値ｆ１が減少するときにアクセルペダルストローク量θが増加する場合に、反力制御指令値ｆ１に付加力ｆ２を付加する。このように、アクセルペダル反力ＦＡの変化に対して反対の方向にアクセルペダルストローク量θが変化する場合、すなわち運転者の意図によりアクセルペダル８２が操作されている場合は、付加力ｆ２を発生させないことにより、運転者による運転操作を妨げないようにすることができる。
【００５６】
《第４の実施の形態》
つぎに、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、図面を用いて説明する。第４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。
【００５７】
第４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の変化速度に応じてアクセルペダル８２に付加する付加力ｆ２の形態を変更する。
【００５８】
以下に、第４の実施の形態におけるアクセルペダル反力制御について、図１２を用いて詳細に説明する。図１２は、第４の実施の形態のコントローラ５０によ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。この処理は、一定間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われる。
【００５９】
ステップＳ４０１〜Ｓ４０５における処理は、上述した第１の実施の形態で説明した図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様である。なお、前回周期以前に算出したリスクポテンシャルＲＰはコントローラ５０のメモリに記憶されている。
【００６０】
ステップＳ４０６では、リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐに応じて付加力ｆ２を補正するための補正係数ｗ２を算出する。リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐは、例えばステップＳ４０２で算出した現在のリスクポテンシャルＲＰと前回周期以前のリスクポテンシャルとから算出することができる。ここでは、図１３に示すマップを用いて、リスクポテンシャル変化速度Ｖｒｐに応じた補正係数ｗ２を算出する。図１３に示すように、リスクポテンシャル変化速度Ｖｒｐが速くなるほど補正係数ｗ２が大きくなるように設定されている。図１３に示すマップは、リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐが速い場合、すなわち自車両周囲の走行環境が急激に変化している場合に、補正係数ｗ２を大きくして走行環境の変化を確実に運転者に知らせることができるように、予め適切に設定しておく。
【００６１】
ステップＳ４０７では、ステップＳ４０６で算出した補正係数ｗ２を用いて、ステップＳ４０５で算出したアクセルペダルストローク量θに応じた付加力ｆ２を補正する。補正後の付加力ｆ２ｃは、以下の（式４）で表される。
【数４】
ｆ２ｃ＝ｆ２×ｗ２ （式４）
【００６２】
ステップＳ４０８では、ステップＳ４０３で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１と、ステップＳ４０７で算出した補正付加力ｆ２ｃとから、実際にアクセルペダル８２に発生させる反力の指令値ＦＡを算出する。ここで、反力指令値ＦＡ＝ｆ１＋ｆ２ｃである。ステップＳ４０９では、ステップＳ４０８で算出した反力指令値ＦＡをアクセルペダル反力制御装置８０に出力する。これにより、今回の処理を終了する。
【００６３】
図１４（ａ）〜（ｅ）に、第４の実施の形態による作用を説明するための図を示す。図１４（ａ）は時間ｔに対するリスクポテンシャルＲＰの変化、図１４（ｂ）は時間ｔに対する反力制御指令値ｆ１の変化、図１４（ｃ）は時間ｔに対するアクセルペダルストローク量θの変化、図１４（ｄ）は時間ｔに対する付加力ｆ２の変化、および図１４（ｅ）は時間ｔに対するアクセルペダル反力指令値ＦＡの変化を示す。
【００６４】
図１４（ａ）（ｂ）に示すように、自車両周囲の走行環境の変化によってリスクポテンシャルＲＰが増加すると、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１も増加する。運転者がアクセルペダル８２を一定の力で保持しているだけのときは、図１４（ｃ）に示すように反力制御指令値ｆ１の増加によってアクセルペダル８２が押し戻され、アクセルペダルストローク量θが低下する。このとき、図１４（ｄ）に示すようにアクセルペダルストローク量θの変化およびリスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐに応じた補正付加力ｆ２ｃが発生し、アクセルペダル８２には図１４（ｅ）に示すように反力制御指令値ｆ１と補正付加力ｆ２ｃとを加算したアクセルペダル反力ＦＡが発生する。
【００６５】
このように、反力制御指令値ｆ１の変化によってアクセルペダル８２が操作されてしまう場合は、アクセルペダル反力ＦＡを周期的に変動し、アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に認識させる。このとき、リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐが速い場合は、アクセルペダル８２に大きな補正付加力ｆ２を付加し、リスクポテンシャルＲＰの変化を運転者に確実に伝達する。
【００６６】
このように、以上説明した第４の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
コントローラ５０は、リスクポテンシャルＲＰの変化速度Ｖｒｐに応じて付加力ｆ２の形態を変更するので、リスクポテンシャルＲＰに変化によって運転者が無意識のうちにアクセルペダル８２が操作されている場合でも、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰの変化状況を運転者に認識させることができる。具体的には、図１３に示すように、リスクポテンシャル変化速度Ｖｒｐが速くなるほど補正係数ｗ２が大きくなるように設定し、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰが急速に変化するほど大きな付加力ｆ２が発生するようにする。これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰの変化をより確実に運転者に知覚させることができる。
【００６７】
なお、以上説明した第４の実施の形態においては、図１３に示すようにリスクポテンシャルＲＰが増加する場合および減少する場合に関わらず、その変化速度Ｖｒｐが速い場合に補正係数ｗ２が大きくなるように設定したが、これには限定されない。例えば、リスクポテンシャルＲＰの増加速度が速くなるほど補正係数ｗ２を大きくし、リスクポテンシャルＲＰが減少する場合は補正係数ｗ２を一定とすることもできる。これにより、リスクポテンシャルＲＰが増加する場合には付加力ｆ２を大きくしてリスクポテンシャルＲＰが増加することを速やかに運転者に伝達し、リスクポテンシャルＲＰが減少する場合は、付加力ｆ２の大きさは変更せずに運転者の運転操作を妨げないようにすることができる。
【００６８】
《第５の実施の形態》
つぎに、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、図面を用いて説明する。第５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。
【００６９】
第５の実施の形態においては、アクセルペダルストローク量θに応じて発生する付加力ｆ２の発生間隔を、自車速Ｖｆに応じて変更する。具体的には、自車速Ｖｆが速い場合には、アクセルペダルストローク量θに応じて発生する付加力ｆ２の間隔δを小さくし、自車速Ｖｆが遅い場合には、アクセルペダルストローク量θに応じて発生する付加力ｆ２の間隔δを大きくする。
【００７０】
図１５および図１６に、自車速Ｖｆが高速の場合および低速の場合における、アクセルペダルストローク量θと付加力ｆ２との関係をそれぞれ示す。ここで、自車速Ｖｆが例えば８０ｋｍ／ｈ以上の場合を高速とし、自車速Ｖｆが例えば３０ｋｍ／ｈ以下の場合を低速とする。図１５および図１６において、自車速Ｖｆが高速の場合の付加力ｆ２の発生間隔δＨは、低速の場合の付加力ｆ２の発生間隔δＬよりも短くなるように設定されている（δＨ＜δＬ）。なお、自車速Ｖｆが中速の場合（３０ｋｍ／ｈ＜Ｖｆ＜８０ｋｍ／ｈ）は、上述した第１の実施の形態で用いた図６のマップを用いる。図６のマップにおける付加力ｆ２の発生間隔δは、δＨ＜δ＜δＬとする。
【００７１】
コントローラ５０は、アクセルペダルストローク量θに応じて付加力ｆ２を算出する際に、自車速Ｖｆに応じて付加力ｆ２の発生間隔を補完する。そして、発生間隔を補完した付加力ｆ２と、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１とからアクセルペダル反力指令値ＦＡを算出する。
【００７２】
このように、以上説明した第５の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
コントローラ５０は、自車両の車両状態に応じて付加力ｆ２の形態を変更するので、自車両の車両状態によらずほぼ一定の時間間隔で付加力ｆ２を発生させることができる。具体的には、自車速Ｖｆが高速である場合は低速である場合に比べて付加力ｆ２の発生周期を短くする。一般的に、低速走行時はアクセルペダル８２の操作範囲が大きく、高速走行時はアクセルペダル８２の操作範囲が小さい。したがって、高速走行時の発生周期δＨを低速走行時の発生周期δＬよりも短くすることにより、車速によらずアクセルペダルストローク量θが変化していることを確実に運転者に知らせることができる。
【００７３】
上述した第１から第５の実施の形態においては、自車両と障害物との余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷからリスクポテンシャルＲＰを算出したが、これには限定されず、例えば余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷのいずれかを用いてリスクポテンシャルＲＰを算出することもできる。また、リスクポテンシャルＲＰと反力制御指令値ｆ１との関係は、図５に示すマップには限定されず、例えばリスクポテンシャルＲＰの増加に対して反力制御指令値ｆ１がリニアに増加するように設定することもできる。
【００７４】
上述した第１から第５の実施の形態においては、図６のマップに示すようにアクセルペダルストローク量θに応じて付加力ｆ２を設定し、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１に付加力ｆ２を加算した。しかし、これには限定されず、アクセルペダルストローク量θが減少する場合に、反力制御指令値ｆ１から付加力ｆ２を減じることもできる。アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に知らせることができれば、付加力ｆ２の形態は上述した第１から第５の実施の形態には限定されない。例えば、図１７に示すように、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ｆ１を振幅の中心とした付加力ｆ２を発生させることもできる。ただし、例えば第２の実施の形態で説明したように、アクセルペダルストローク量θの変化方向に応じた付加力ｆ２を発生することにより、アクセルペダルストローク量θが変化していることを運転者に知らせるとともに、運転者のアクセルペダル操作をより適切な方向へと促すことができる。
【００７５】
本発明による車両用運転操作補助制御装置１が適用される車は、図２に示す構成には限定されない。
【００７６】
以上説明した第１から第５の実施の形態においては、走行環境検出手段として、レーザレーダ１０，前方カメラ２０および車速センサ３０を用い、操作反力制御手段としてコントローラ５０およびアクセルペダル反力制御装置８０を用い、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８３を用い、付加力発生手段として、コントローラ５０およびアクセルペダル反力制御装置８０を用いた。また、リスクポテンシャル算出手段および変化速度算出手段としてコントローラ５０を用い、車両状態検出手段として車速センサ３０を用いた。ただし、これらには限定されず、走行環境検出手段として、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。また、前方カメラ２０の画像信号に画像処理を施す装置をコントローラ５０とは別に設けることもできる。
【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】アクセルペダル周辺の構成を示す図。
【図４】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５】リスクポテンシャルとアクセルペダル反力制御指令値との関係を示す図。
【図６】アクセルペダルストローク量と付加力との関係を示す図。
【図７】（ａ）時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図、（ｂ）時間に対する反力制御指令値の変化を示す図、（ｃ）時間に対するアクセルペダルストローク量の変化を示す図、（ｄ）付加力の変化を示す図、（ｅ）アクセルペダル反力指令値の変化を示す図。
【図８】第２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９】（ａ）時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図、（ｂ）時間に対する反力制御指令値の変化を示す図、（ｃ）時間に対するアクセルペダルストローク量の変化を示す図、（ｄ）付加力の変化を示す図、（ｅ）アクセルペダル反力指令値の変化を示す図。
【図１０】第３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１１】（ａ）時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図、（ｂ）時間に対する反力制御指令値の変化を示す図、（ｃ）時間に対するアクセルペダルストローク量の変化を示す図、（ｄ）付加力の変化を示す図、（ｅ）アクセルペダル反力指令値の変化を示す図。
【図１２】第４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１３】リスクポテンシャル変化速度と補正係数との関係を示す図。
【図１４】（ａ）時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図、（ｂ）時間に対する反力制御指令値の変化を示す図、（ｃ）時間に対するアクセルペダルストローク量の変化を示す図、（ｄ）付加力の変化を示す図、（ｅ）アクセルペダル反力指令値の変化を示す図。
【図１５】自車速が高速のときのアクセルペダルストローク量と付加力との関係を示す図。
【図１６】自車速が低速のときのアクセルペダルストローク量と付加力との関係を示す図。
【図１７】付加力の別の形態を示す図。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：前方カメラ
３０：車速センサ
５０：コントローラ
８０：アクセルペダル反力制御装置
８１：サーボモータ
８３：アクセルペダルストロークセンサ
Claims (10)
- 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、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、
前記アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段と、
前記操作反力制御手段によって前記操作反力が制御されているとき、前記操作量検出手段によって検出される前記アクセルペダルの操作量が変化する場合は、前記アクセルペダルに周期的に付加力を発生させる付加力発生手段とを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に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記付加力発生手段は、前記アクセルペダルの操作量の変化方向に応じて前記付加力の形態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、
前記付加力発生手段は、前記アクセルペダルの操作量が減少する場合に、前記操作反力に前記付加力を加算し、前記アクセルペダルの操作量が増加する場合に、前記操作反力から前記付加力を減じることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項２に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両周囲の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をさらに備え、
前記操作反力制御手段は、前記リスクポテンシャルに応じて前記操作反力を制御し、
前記付加力発生手段は、前記リスクポテンシャルに応じた前記操作反力の変化方向と前記アクセルペダルの操作量の変化方向が一致しない場合に、前記付加力を発生させ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、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両周囲の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の変化速度を算出する変化速度算出手段とをさらに備え、
前記操作反力制御手段は、前記リスクポテンシャルに応じて前記操作反力を制御し、
前記付加力発生手段は、前記変化速度算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルの変化速度に応じて、前記付加力の形態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５に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記付加力発生手段は、前記リスクポテンシャルの変化速度が速くなるほど、前記付加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。 - 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段をさらに備え、
前記付加力発生手段は、前記車両状態検出手段の検出結果に基づいて、前記付加力の形態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７に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記車両状態検出手段は、少なくとも自車速を検出し、
前記付加力発生手段は、前記車両状態検出手段によって検出される前記自車速が高速である場合は、前記自車速が低速である場合に比べて前記付加力の発生周期を短く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８のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記付加力発生手段は、前記アクセルペダルの操作量の変化に応じて一定の周期で前記付加力を発生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９のいずれか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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