JP2006001340A - 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

Abstract

【課題】
自車両と先行車との車間距離の変化を運転者に遅れなくわかりやすく伝え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を算出し、リスクポテンシャルに基づいてアクセルペダルの反力制御指令値を算出する。自車両と先行車との車間距離が増加し始めると反力制御指令値が小さくなるように補正し、車間距離の増加に伴って増加していた相対速度が減少し始めると反力制御指令値が大きくなるように補正する。車間距離が減少するときはアクセルペダル反力の増加により、先行車へ接近していることを遅れなく伝える。
【選択図】 図１

Description

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。

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１参照）。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。
特開平１０−１６６８９０号公報

上述したような従来の装置は、実際に先行車までの車間距離が変化してからアクセルペダル反力を変化させているので、コントローラの演算遅れや運転者の認知遅れ等の影響により、先行車に対する状況が変化したことを適切なタイミングで運転者に報知することが困難であった。

本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、自車両から障害物までの車間距離を検出する車間距離検出手段と、自車両と障害物との相対速度を検出する相対速度検出手段と、障害物検出手段、車間距離検出手段および相対速度検出手段の少なくともいずれかによる検出結果に基づいて、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、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルに基づいて、アクセルペダルの操作反力を算出するアクセルペダル反力算出手段と、アクセルペダルに操作反力を発生させる操作反力発生手段と、アクセルペダル反力算出手段によって算出される操作反力を減少するマイナス補正と、操作反力を増加するプラス補正の少なくとも一方を行う反力補正手段と、車間距離検出手段によって検出される車間距離、および相対速度検出手段によって検出される相対速度に基づいて、反力補正手段におけるマイナス補正とプラス補正の反力補正値と、マイナス補正およびプラス補正の開始タイミングと終了タイミングを算出する反力補正値算出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。
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両周囲の障害物状況を検出する障害物状況検出手段と、障害物状況検出手段による検出結果に基づいて、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、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルに基づいて、アクセルペダルの操作反力を算出するアクセルペダル反力算出手段と、アクセルペダルに操作反力を発生させる操作反力発生手段と、アクセルペダル反力算出手段によって算出される操作反力を減少するマイナス補正を行った後、操作反力を増加するプラス補正を行う反力補正手段と、障害物状況検出手段によって検出される自車両と障害物との車間距離および相対速度に基づいて、車間距離が大きくなってから小さくなる状況において、反力補正手段におけるマイナス補正とプラス補正の反力補正値を算出する反力補正値算出手段とを備える。
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両周囲の障害物状況を検出する障害物状況検出手段と、障害物状況検出手段による検出結果に基づいて、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、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルに基づいて、アクセルペダルの操作反力を算出するアクセルペダル反力算出手段と、アクセルペダルに操作反力を発生させる操作反力発生手段と、アクセルペダル反力算出手段によって算出される操作反力を減少するマイナス補正と、操作反力を増加するプラス補正とを行う反力補正手段と、障害物状況検出手段によって検出される自車両と障害物との車間距離および相対速度に基づいて、車間距離が大きくなってから小さくなる状況において、操作反力算出手段によって算出される操作反力を最大値として、反力補正手段におけるマイナス補正とプラス補正の反力補正値を算出する反力補正値算出手段とを備える。

車間距離と相対速度に基づいて反力補正値を算出することにより、自車両周囲のリスクポテンシャルを伝えながら、先行車との車間距離の変化をアクセルペダル反力の変化として遅れなく運転者に伝えることができる。

《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。

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。

車速センサ２０は、車輪の回転数や変速機の出力側の回転数を計測することにより自車両の車速を検出し、検出した自車速をコントローラ５０に出力する。

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、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２０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から、自車両周囲の障害物状況、例えば自車両と各障害物との相対距離および相対速度といった障害物に対する走行状態を判定する。コントローラ５０は、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、障害物に対するリスクポテンシャルに基づいて、以下のような制御を行う。

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は、アクセルペダル６２を操作する際に発生する反力を制御することによって、運転者に周囲の環境を知らせるとともに自車両の加減速操作を補助し、運転者の運転操作を適切にアシストするものである。そこで、コントローラ５０は、自車前方の障害物に対するリスクポテンシャルに基づいて、アクセルペダル６２の反力制御量を算出する。

さらに、自車両と先行車との車間距離が増加してその後減少する場合は、アクセルペダル反力を小さく補正して車間距離が増加したことを運転者にわかりやすく伝えるとともに、車間距離の減少とともにアクセルペダル反力を速やかに増加させて運転者の注意を喚起するようにする。ここで、先行車速Ｖ２-自車速Ｖ１を相対速度Ｖｒとすると、相対速度Ｖｒが正の値の場合に車間距離が増加し、相対速度Ｖｒが負の値の場合に車間距離が低下する。したがって、相対速度Ｖｒが負の値に変化してからアクセルペダル反力を増加させると、コントローラ５０の演算遅れや、アクセルペダル反力の変化に対する運転者の認知の遅れ等により、実際に車間距離が短くなってから運転者が反力の増加を知覚することになってしまう。

そこで、コントローラ５０は、自車両と先行車との車間距離の変化、とくに車間距離がいったん増加してから低下するような場合に、その情報を遅れなく運転者に伝えるように反力制御量を補正し、補正した反力制御量をアクセルペダル反力制御装置６０へと出力する。

アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０から出力される反力制御量に応じて、アクセルペダル６２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ６１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ６１は、アクセルペダル反力制御装置６０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６２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。

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６２の操作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６２の回転中心に設けられたねじりバネ（不図示）のバネ力によって実現することができる。

図３に、コントローラ５０の内部および周辺の構成を示すブロック図を示す。コントローラ５０は、例えばＣＰＵのソフトウェア形態により、障害物認識部５１、リスクポテンシャル算出部５２、アクセルペダル反力算出部５３，反力補正値算出部５４、およびアクセルペダル反力補正部５５を構成する。

障害物認識部５１は、レーザレーダ１０および車速センサ２０からの信号を入力し、自車両前方の障害物状況を認識する。具体的には、先行車との車間距離Dおよび相対速度Vrを算出し、さらに自車速V1を検出する。リスクポテンシャル算出部５２は、障害物認識部５１の認識結果に基づいて、前方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。アクセルペダル反力算出部５３は、リスクポテンシャル算出部５２で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６２の反力制御指令値を算出する。

反力補正値算出部５４は、障害物認識部５１で算出した先行車との車間距離Dおよび相対速度Vrに基づいて、アクセルペダル６２に発生させる反力の補正値を算出する。アクセルペダル反力補正部５５は、アクセルペダル反力算出部５３で算出された反力制御指令値を、反力補正値算出部５４で算出された反力補正値を用いて補正し、反力指令値補正値を算出する。

以下に、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の動作を詳細に説明する。図４に、第１の実施の形態のコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順のフローチャートを示す。本処理内容は、一定間隔、例えば５０msec毎に連続的に行われる。

まず、ステップＳ１００で走行状態を読み込む。ここで、走行状態は、自車前方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。そこで、レーザレーダ１０により検出される前方障害物までの車間距離Ｄや存在方向と、車速センサ２０によって検出される自車両の走行車速Ｖ１を読み込む。

ステップＳ２００では、ステップＳ１００で読み込み、認識した走行状態データに基づいて、前方障害物の状況を認識する。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障害物の相対位置やその移動方向・移動速度と、ステップＳ１００で得られた現在の走行状態データとにより、現在の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が、自車両の前方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。

ステップＳ３００では、障害物に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。障害物に対するリスクポテンシャルＲＰは以下のようにして算出する。
まず、認識された障害物に対する余裕時間ＴＴＣ（Time To Contact）を算出する。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り、現在の走行状況が継続した場合、つまり自車速Ｖ１、先行車速Ｖ２および相対車速Ｖｒ（＝Ｖ２−Ｖ１）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る。障害物に対する余裕時間ＴＴＣは、以下の（式１）で求められる。
ＴＴＣ＝−Ｄ／Ｖｒ ・・・（式１）

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。

つぎに、自車両と先行車との車間時間ＴＨＷを算出する。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。
ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖ１ ・・・（式２）

車間時間ＴＨＷは、車間距離Ｄを自車速Ｖ１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表す。この車間時間ＴＨＷが大きいほど、周囲の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、自車速Ｖ１＝先行車速Ｖ２である場合は、（式２）において自車速Ｖ１の代わりに先行車速Ｖ２を用いて車間時間ＴＨＷを算出することもできる。

つぎに、余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷを用いて、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを算出する。自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰは、以下の（式３）で算出することができる。
ＲＰ＝ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ ・・・（式３）
ここで、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ための定数であり、予め適切な値を設定しておく。定数ａ、ｂは、例えばａ＝１，ｂ＝８（ａ＜ｂ）に設定する。

ステップＳ４００では、ステップＳ３００で算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいて、アクセルペダル６２に発生させる操作反力の反力制御指令値ＦＡを算出する。リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、アクセルペダル６２を戻す方向へ操作反力を発生させる。

図５に、リスクポテンシャルＲＰとアクセルペダル反力制御指令値ＦＡとの関係を示す。図５に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰmaxよりも小さい場合は、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど、大きなアクセルペダル反力を発生させるようにアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを算出する。リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰmaxより大きい場合には、最大のアクセルペダル反力を発生させるように、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを最大値ＦＡmaxに固定する。

このように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰmaxより小さい場合は、アクセルペダル反力特性を変更し、リスクポテンシャルＲＰの大きさをアクセルペダル操作反力として運転者に知らせる。一方、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰmaxより大きい場合は、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを最大にして運転者がアクセルペダル６２を解放するように促す。

ステップＳ５００では、ステップＳ１００で読み込んだ自車両と先行車との車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒに基づいて、ステップＳ４００で算出したアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを補正する。ここでの処理を、図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ５１０で自車両と先行車との車間距離Ｄが増加しているか、あるいは減少しているかを判断する。ここでの処理を図７のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ５１１で、前回周期で読み込んだ車間距離Ｄ＿ｚと、今回周期のステップＳ１００で読み込んだ車間距離Ｄを比較する。

現在の車間距離Ｄが前回値Ｄ＿ｚよりも大きい場合（Ｄ＿ｚ＜Ｄ）は、ステップＳ５１２へ進み、車間距離フラグFlg_Dに、車間距離Dが増加していることを示す１を設定する。一方、現在の車間距離Dが前回値D_z以下の場合（D_z≧D）は、ステップＳ５１３へ進み、車間距離フラグFlg_Dに、車間距離Ｄが減少あるいは一定であることを示す２を設定する。つづくステップＳ５１４で、次回の処理のために、現在の車間距離Ｄを前回値Ｄ＿ｚに設定して今回の処理を終了する。
このようにステップＳ５１０で車間距離Ｄの増加／減少判断を行った後、ステップＳ５２０へ進む。

ステップＳ５２０では、ステップＳ１００で読み込んだ自車両と先行車との相対速度Ｖｒが増加しているか、あるいは減少しているかを判断する。ここでの処理を、図８のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ５２１で、前回周期で読み込んだ相対速度Ｖｒ＿ｚと、今回周期のステップＳ１００で読み込んだ相対速度Ｖｒを比較する。

現在の相対速度Ｖｒが前回値Ｖｒ＿ｚよりも大きい場合（Ｖｒ＿ｚ＜Ｖｒ）は、ステップＳ５２２へ進み、相対速度フラグFlg_Vrに、相対速度Vrが増加していることを示す１を設定する。一方、現在の相対速度Vrが前回値Vr_z以下の場合（Vr_z≧Vr）は、ステップＳ５２３へ進み、相対速度フラグFlg_Vrに、相対速度Vrが減少あるいは一定であることを示す２を設定する。つづくステップＳ５２４で、次回の処理のために、現在の相対速度Vrを前回値Vr＿ｚに設定して今回の処理を終了する。
このようにステップＳ５２０で相対速度Vrの増加／減少判断を行った後、ステップＳ５３０へ進む。

ステップＳ５３０では、車間距離Ｄが増加しているか否かを判定する。ステップＳ５１０で設定した車間距離フラグFlg_D＝１の場合、すなわち車間距離Dが増加して自車両と先行車とが離れる方向である場合は、ステップＳ５３１へ進む。ステップＳ５３１では、フラグFlg_Decreaseに、反力制御指令値FAを減少するマイナス側の補正を行うことを示す１を設定するとともに、フラグFlg_Increaseに、反力制御指令値FAを増加するプラス側の補正を行わないことを示す０を設定する。

つづくステップＳ５３３では、相対速度Ｖｒが減少しているか否を判定する。ステップＳ５２０で設定した相対速度フラグFlg_Vr＝１の場合、すなわち相対速度Vrが増加して自車両と先行車とが離れる方向である場合は、ステップＳ５３１で設定したフラグFlg_Decrease＝１、Flg_Increase＝０をそのまま用いる。

一方、ステップＳ５２０で設定した相対速度フラグFlg_Vr＝２の場合、すなわち相対速度Vrが減少している場合は、ステップＳ５３４へ進む。ステップＳ５３４では、フラグFlg_Decreaseに、反力制御指令値FAのマイナス側の補正を行わないことを示す０を設定するとともに、フラグFlg_Increaseに、反力制御指令値FAのプラス側の補正を行うことを示す１を設定する。これにより、車間距離Dが増加する場合でも、相対速度Vrが減少して自車両と先行車とが接近する方向であるときは、減少補正していた反力制御指令値FAを増加するように補正を行う。

ステップＳ５３０で、車間距離フラグFlg_D＝２であり車間距離Ｄが減少していると判定されると、ステップＳ５３２へ進む。ステップＳ５３２では、フラグFlg_Decreaseに反力制御指令値ＦＡを減少するマイナス補正を行わないことを示す０を設定するとともに、フラグFlg_Increaseに反力制御指令値FAを増加するプラス補正を行うことを示す１を設定する。

ステップＳ５３５では、フラグFlg_Decrease＝１であるか否かを判定する。フラグFlg_Decrease＝１の場合は、ステップＳ５４０へ進み、反力制御指令値ＦＡのマイナス補正処理を行う。ここでの処理を図９のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ５４１では、前回周期で設定した反力補正値ＦＡhosei_zから、所定の変化量ΔFを引いた値が、反力補正値の最小値FAminよりも大きいか否かを判定する。FAhosei_z-ΔF＞FAminの場合は、ステップＳ５４２へ進み、反力補正値FAhosei＝FAhosei_z-ΔFに設定する。一方、FAhosei_z-ΔF≦FAminの場合は、ステップＳ５４３へ進み、反力補正値FAhosei＝FAminに設定する。

ステップＳ５３５で、フラグFlg_Decrease＝０であると判定されると、ステップＳ５４０のマイナス補正処理は行わない。
つづくステップＳ５３６では、フラグFlg_Increase＝１であるか否かを判定する。フラグFlg_Increase＝１の場合は、ステップＳ５５０へ進み、反力制御指令値ＦＡのプラス補正処理を行う。ここでの処理を図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ５５１では、前回周期で設定した反力補正値ＦＡhosei_zに、所定の変化量ΔFを足した値が０よりも小さいか否かを判定する。FAhosei_z+ΔF＜０の場合は、ステップＳ５５２へ進み、反力補正値FAhosei＝FAhosei_z+ΔFに設定する。一方、FAhosei_z+ΔF≧０の場合は、ステップＳ５５３へ進み、反力補正値FAhosei＝０に設定する。

ステップＳ５３６で、フラグFlg_Increase＝０であると判定されると、ステップＳ５５０のプラス補正処理は行わない。

このように、ステップＳ５００における反力補正値算出処理を終了した後、ステップＳ６００へ進む。ステップＳ６００では、ステップＳ４００で算出した反力制御指令値ＦＡにステップＳ５００で算出した反力補正値ＦＡhoseiを加算して、補正後の反力制御指令値FAｃを算出する。反力制御指令値補正値FAｃは以下の（式４）で算出できる。
FAｃ＝FA+FAhosei ・・・（式４）

ステップＳ７００では、ステップＳ６００で算出した反力制御指令値補正値ＦＡｃを、アクセルペダル反力制御装置６０に出力する。アクセルペダル反力制御指令値６０は、コントローラ５０からの指令値に応じてサーボモータ６１を制御し、アクセルペダル６２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。

以下に、第１の実施の形態により車両用運転操作補助装置１の作用を、図１１および図１２（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図１１は、車両用運転操作補助装置１の動作概要を示す表である。図１１に示すように、自車両と先行車との車間距離Ｄが増加し始めるとアクセルペダル反力制御指令値ＦＡのマイナス補正処理を開始する。相対速度Ｖｒが増加してから減少し始めるタイミング（相対速度Ｖｒのピーク）でマイナス補正処理を終了するとともに、反力制御指令値ＦＡのプラス補正処理を開始する。プラス補正処理は、車間距離Ｄが再び増加し始めるまで行われる。ただし、プラス補正処理ではリスクポテンシャルRPに応じた反力制御指令値FAを超えない値に反力補正値FAhosei（≦０）が設定される。

図１２（ａ）〜（ｄ）は、自車両が先行車に追従している場合の車間距離Ｄ、相対速度Ｖｒ，反力補正値FAhosei、およびアクセルペダル反力の時間変化をそれぞれ示している。
図１２（ａ）に示すように時間ｔ＝ｔ１まで、自車両は車間距離Ｄをほぼ一定に保って先行車に追従している。時間ｔ１〜ｔ３において車間距離Ｄが増加し、自車両と先行車とは離れていく。その後、時間ｔ３〜ｔ４において車間距離Ｄが減少し、自車両と先行車とが接近してくる。

時間ｔ＝ｔ１までのように自車両がほぼ一定の車間距離Dで先行車に追従していく場合、アクセルペダル６２には、図１２（ｄ）に示すように通常の反力特性にリスクポテンシャルRPに応じた反力制御指令値FA（付加反力）を付加した反力が発生する。これにより、運転者は自車両周囲の状況、とくに先行車に対する走行状況をアクセルペダル反力として直感的に認識することができる。なお、この場合反力補正値FAhosei＝０である。

図１２（ａ）に示すように時間ｔ＝ｔ１で自車両と先行車との車間距離Dが増加し始めると、反力制御指令値ＦＡのマイナス補正処理が開始される。これにより、図１２（ｃ）に示すように反力補正値FAhoseiが減少し始め、図１２（ｄ）に示すようにアクセルペダル６２に発生する反力が減少する。このように、車間距離Ｄが増加する場合は、アクセルペダル反力を減少することにより先行車の状況をより早く、わかりやすく伝えることができる。運転者は、アクセルペダル反力の低下を知覚して先行車から離れていることを直感的に認識することができるとともに、アクセルペダル反力が小さくなっているので先行車に遅れなく追従することができる。

その後、図１２（ｂ）に示すように時間ｔ＝ｔ２で相対速度Vrが減少し始めると、車間距離Ｄはまだ増加しているが反力制御指令値ＦＡのプラス補正処理が開始される。これにより、図１２（ｃ）に示すように減少していた反力補正値FAhoseiが増加し始め、図１２（ｄ）に示すようにアクセルペダル６２に発生する反力が増加する。すなわち、減少していたアクセルペダル反力が、通常の反力特性にリスクポテンシャルRPに応じた付加反力FAを付加した値まで徐々に復帰する。このように、相対速度Vrが増加した後に減少し始めるタイミング（相対速度Vrのピーク）で反力制御指令値FAのプラス補正処理を開始するので、サーボモータ６１等のアクチュエータの動作遅れやアクセルペダル反力の変化に対する運転者の認知遅れ等を考慮して、実際に車間距離Dが減少し始めるよりも早いタイミングで運転者への報知を開始することができる。

図１２（ａ）に示すように時間ｔ＝ｔ３で車間距離Ｄが極大となると反力補正値ＦＡhoseiが０となる。このように、実際に車間距離Ｄが減少し始めてからは、リスクポテンシャルＲＰに応じた付加反力ＦＡがアクセルペダル６２に付加される。アクセルペダル反力の増加により、自車両が先行車に接近していることを運転者に確実に認識させることができる。なお、ここではプラス補正を行う場合の反力補正値ＦＡhoseiの最大値を０に設定しているので、図１１に示すように車間距離Ｄが増加するまでプラス補正を行うとして説明したが、図１２（ａ）に示すように車間距離Ｄが極大となったところでプラス補正を処理を終了することももちろん可能である。

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）車両用運転操作補助装置１は、自車両周囲の障害物状況に基づいて自車両のリスクポテンシャルＲＰを算出し、リスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル６２に発生させる操作反力の反力指令値ＦＡを算出する。ここで、車両用運転操作補助装置１は、自車両と先行車との車間距離Ｄおよび相対速度に基づいて反力補正値ＦＡhoseiを算出し、反力補正値ＦＡhoseiを用いて、反力指令値ＦＡを減少するマイナス補正を行った後、反力指令値ＦＡを増加するプラス補正を行う。これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを伝えながら、先行車との車間距離Dの変化を、アクセルペダル反力の変化として運転者にわかりやすく伝えることができる。
（２）車両用運転操作補助装置１は、自車両周囲の障害物状況に基づいて自車両のリスクポテンシャルＲＰを算出し、リスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル６２に発生させる操作反力の反力指令値ＦＡを算出する。ここで、車両用運転操作補助装置１は、自車両と先行車との車間距離Ｄおよび相対速度に基づいて、反力指令値ＦＡを最大値として反力補正値ＦＡhoseiを算出し、反力補正値ＦＡhoseiを用いて、反力指令値ＦＡを減少するマイナス補正と反力指令値ＦＡを増加するプラス補正を行う。これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを伝えながら、先行車との車間距離Dの変化を、アクセルペダル反力の変化として運転者にわかりやすく伝えることができる。
（３）反力補正値算出部５４は、車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒに基づいて、反力指令値ＦＡのマイナス補正の開始タイミングと終了タイミング、およびプラス補正の開始タイミングと終了タイミングをそれぞれ決定する。車間距離Ｄの変化をアクセルペダル反力として運転者に伝える場合、実際に車間距離Ｄが変化してからマイナス補正またはプラス補正を行っていては適切な情報伝達を行えない可能性があるが、相対速度Ｖｒと車間距離Ｄからこれらの作動タイミングを決定することにより、遅れのない適切な情報伝達を行うことができる。
（４）反力補正算出部５４は、車間距離Ｄが増加し始めるとマイナス補正を開始し、相対速度Ｖｒが極大となるとマイナス補正を終了する。具体的には、図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように車間距離Ｄが増加してから相対速度Ｖｒがピークとなるまで（時間ｔ１〜ｔ２）反力指令値ＦＡのマイナス補正を行う。これにより、車間距離Ｄが大きくなった場合に先行車の状況をより早いタイミングで運転者にわかりやすく伝えることができる。また、先行車が加速して自車両から離れていく場合、アクセルペダル反力が小さく補正されることにより、先行車に遅れることなく追従することができる。また、速い他車両の直後に自車両が割り込んだ場合でも、アクセルペダル反力が小さく補正されることにより、遅れなく追従走行を行うことができる。
（５）反力補正算出部５４は、相対速度Ｖｒが極大となるとプラス補正を開始し、車間距離Ｄが極大となるとプラス補正を終了する。具体的には、図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、相対速度Ｖｒがピークとなってから車間距離Ｄが極大となるまで（時間ｔ２〜ｔ３）、反力指令値ＦＡのプラス補正を行う。このように、車間距離Ｄが大きくアクセルペダル反力のマイナス補正を行った後、相対速度Ｖｒが減少して車間距離Ｄが短くなることが予測される場合は、アクセルペダル反力を大きくするように補正を行う。これにより、コントローラ５０の演算遅れや運転者の知覚遅れ等を考慮して、車間距離Ｄが短くなることを遅れなく運転者に伝えることができる。
（６）反力補正算出部５４は、車間距離Ｄが増加し始めるとマイナス補正を開始し、相対速度Ｖｒが極大となるとマイナス補正を終了するとともにプラス補正を開始し、車間距離Ｄが極大となるとプラス補正を終了する。これにより、車間距離Ｄが大きくなった場合に先行車の状況をより早いタイミングで運転者にわかりやすく伝えることができる。また、その後、車間距離Ｄが短くなる場合は、実際に車間距離Ｄが減少するよりも早いタイミングでアクセルペダル反力を大きくするように補正を行うので、コントローラ５０の演算遅れや運転者に知覚遅れ等がある場合でも、車間距離Ｄが短くなることを遅れなく運転者に伝えることができる。

《第２の実施の形態》
以下に、本発明の第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、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２の実施の形態においては、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡの補正処理のみが上述した第１の実施の形態と異なっている。具体的には、反力制御指令値ＦＡを補正するための反力補正値ＦＡhoseiの最小値FAminおよび変化量ΔFを、それぞれ自車両の走行状況に応じて設定する。以下に、第２の実施の形態における反力制御指令値FAの補正処理を説明する。

まず。反力制御指令値ＦＡのマイナス補正処理を図１３のフローチャートを用いて説明する。この処理は、図６に示したフローチャートのステップＳ５４０で行われる。
ステップＳ５４４では、反力補正値FAhoseiの最小値FAminを算出する。具体的には、自車両と先行車との車間時間ＴＨＷに応じて最小値FAminを算出する。図１４に示すように、車間時間ＴＨＷが小さくなり自車両と先行車との接近度合が大きくなるほど最小値ＦＡminを小さくする。車間時間ＴＨＷが所定値ＴＨＷ１以下の場合は最小値FAminを所定値に固定し、所定値Ｔmax以上ではFAmin＝０とする。

ステップＳ５４５では、反力補正値ＦＡhoseiの減少量ΔＦ（-）を算出する。減少量ΔＦ（-）は、自車両のリスクポテンシャルＲＰに基づいて算出する。図１５に、リスクポテンシャルＲＰと反力補正値ＦＡhoseiの変化量ΔＦとの関係を示す。図１５に実線で示すように、減少量ΔＦ（-）はリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど小さくなるように設定する。

続くステップＳ５４６では、前回の反力補正値ＦＡhosei_zからステップＳ５４５で算出した減少量ΔＦ（-）を引いた値と、ステップＳ５４４で算出した反力補正値最小値ＦＡminを比較する。ＦＡhosei_z-ΔＦ（-）＞ＦＡminの場合はステップＳ５４７へ進み、反力補正値ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z-ΔＦ（-）とする。一方、ＦＡhosei_z-ΔＦ（-）≦ＦＡminの場合はステップＳ５４８へ進み、反力補正値ＦＡhosei＝ＦＡminとする。

つぎに、反力制御指令値ＦＡのプラス補正処理を図１６のフローチャートを用いて説明する。この処理は、図６に示したフローチャートのステップＳ５５０で行われる。
ステップＳ５５４では、反力補正値ＦＡhoseiの増加量ΔＦ（+）を算出する。増加量ΔＦ（+）は、図１５にしたがって自車両のリスクポテンシャルＲＰに基づいて算出する。図１５に一点鎖線で示すように、増加量ΔＦ（+）はリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど大きくなるように設定する。

続くステップＳ５５５では、前回の反力補正値ＦＡhosei_zにステップＳ５５４で算出した増加量ΔＦ（+）を足した値を０と比較する。ＦＡhosei_z+ΔＦ（+）＜０の場合はステップＳ５５６へ進み、反力補正値ＦＡhosei＝ＦＡhosei_z+ΔＦ（+）とする。一方、ＦＡhosei_z+ΔＦ（-）≧０の場合はステップＳ５５７へ進み、反力補正値ＦＡhosei＝０とする。

このように、リスクポテンシャルＲＰが大きい場合は、車間距離Ｄが増加するときにアクセルペダル反力制御指令値ＦＡをゆっくりと減少し、その後、速やかに増加させる。一方、リスクポテンシャルＲＰが小さい場合は、車間距離Ｄが増加するときにアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを速やかに減少し、その後、ゆっくりと増加させる。ここで、車間時間ＴＨＷが大きく自車両と先行車とが離れている場合は、反力補正値最小値ＦＡminを０に近い値に設定し、車間距離Ｄが小さくなったときでもその情報を運転者に強く伝えない。また、車間時間ＴＨＷが小さく自車両と先行車が接近している場合、反力補正値最小値ＦＡminは小さい値に設定されるが、リスクポテンシャルＲＰが大きいとアクセルペダル反力はゆっくり減少するため、運転者が誤ってアクセルペダル６２を踏み込みすぎてしまうことを防止できる。

このように、以上説明した第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態による効果に加えて以下のような作用効果を奏することができる。
（１）反力補正値算出部５４は、自車両と先行車との車間時間ＴＨＷに基づいて、反力補正値ＦＡhoseiの最小値（下限値）ＦＡminを算出する。具体的には、図１４に示すように車間時間ＴＨＷが小さくなり自車両と先行車が接近するほど、最小値ＦＡminを小さくする。これにより、マイナス補正における反力指令値ＦＡのトータルの減少量を大きくし、先行車の走行状況の変化をより強調して運転者に伝えることができる。一方、車間時間ＴＨＷが大きく自車両と先行車が離れている場合は最小値ＦＡminを０に近い値に設定する。自車両と先行車が離れている場合は、先行車の走行状況の変化を強調して運転者に伝える必要がないので、マイナス補正における反力指令値ＦＡのトータルの減少量を小さくすることにより、運転者に違和感を与えることがない。
（２）反力補正値算出部５４は、マイナス補正を行う場合とプラス補正を行う場合で、反力補正値ＦＡの変化量ΔＦをそれぞれ設定している。マイナス補正の補正速度とプラス補正の補正速度が一致するように、反力補正値ＦＡhoseiの減少量ΔF(-)と増加量ΔF(+)が一致させる場合、先行車との車間距離Ｄが変化した場合にアクセルペダル反力がどのような速度で変化するかを、運転者が予測できるので、運転者に違和感を与えることのないアクセルペダル反力制御を行うことができる。
（３）マイナス補正の補正速度がプラス補正の補正速度よりも速くなるように、反力補正値ＦＡhoseiの減少量ΔF(-)を増加量ΔF(+)よりも大きく設定すると、車間距離Ｄが大きくなったときにアクセルペダル反力が速やかに減少し、先行車が離れていっていることを運転者に一層わかりやすく伝えることができる。アクセルペダル反力がゆっくりと増加すると運転者に違和感を与えてしまうことを防止できる。
（４）マイナス補正の補正速度よりもプラス補正の補正速度が速くなるように、反力補正値ＦＡhoseiの減少量ΔF(-)を増加量ΔF(+)よりも小さく設定すると、車間距離Ｄが大きくなるとゆっくりとアクセルペダル反力が減少し、相対速度Ｖｒが極大となったところでリスクポテンシャルＲＰに応じた値までアクセルペダル反力が速やかに増加する。これにより、車間距離Ｄが変化した場合でも運転者に自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを確実に伝えることができる。
（５）反力補正値算出部５４は、リスクポテンシャルＲＰに基づいて、マイナス補正の補正速度とプラス補正の補正速度をそれぞれ算出する。具体的には、図１５に示すように、リスクポテンシャルＲＰに基づいて反力補正値ＦＡhoseiの減少量ΔＦ（-）および増加量ΔＦ（+）を算出する。これにより、先行車に対するリスクポテンシャルＲＰに応じて、適切な速度でマイナス補正およびプラス補正を行うことができる。

上述した第１および第２の実施の形態においては、自車両と先行車との車間時間ＴＨＷおよび余裕時間ＴＴＣに基づいて、上述した（式３）からリスクポテンシャルＲＰを算出した。しかし、これには限定されず、例えば車間距離Ｄや相対速度Ｖｒ，また、余裕時間ＴＴＣの逆数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。

第２の実施の形態においては、図１４に示すように車間時間ＴＨＷに基づいて反力補正値最小値ＦＡminを算出し、図１５に示すようにリスクポテンシャルＲＰに基づいて反力補正値変化量ΔＦを算出し。しかし、これらには限定されず、自車両の走行状況に応じて適切な値を設定できれば、例えばリスクポテンシャルＲＰに基づいて最小値ＦＡminを設定したり、車間時間ＴＨＷに基づいて変化量ΔＦを算出することも可能である。

上述した第１および第２の実施の形態においては、図５に示すマップを用いてリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御指令値ＦＡを設定した。ただし、リスクポテンシャルＲＰ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すれば、図５のマップ以外のマップに従って反力制御指令値ＦＡを算出することもできる。

以上説明した第１および第２の実施の形態においては、障害物検出手段および障害物状況検出手段として、レーザレーダ１０および車速センサ２０を用い、リスクポテンシャル算出手段としてリスクポテンシャル算出部５２を用い、アクセルペダル反力算出手段としてアクセルペダル反力算出部５３を用い，反力補正手段としてアクセルペダル反力補正部５５を用い、反力補正値算出手段として、反力補正値算出部５４を用いた。また、操作反力発生手段としてアクセルペダル反力制御装置６０を用いた。なお、障害物検出手段は、障害物の有無を検出するセンサ、障害物状況検出手段は障害物の有無を含む障害物状況を検出するセンサとして用いている。ただし、これらには限定されず、障害物検出手段として、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たり、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラを用いることもできる。また、操作反力発生手段として、ブレーキペダルに操作反力を発生させるブレーキペダル反力制御装置を加えることもできる。

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。 第１の実施の形態のコントローラの内部および周辺の構成を示すブロック図。 第１の実施の形態による車両用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。 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。 反力補正値算出処理の処理手順を示すフローチャート。 車間距離増加/減少判断処理の処理手順を示すフローチャート。 相対速度増加/減少判断処理の処理手順を示すフローチャート。 反力制御指令値のマイナス補正処理の処理手順を示すフローチャート。 反力制御指令値のプラス補正処理の処理手順を示すフローチャート。 第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置の動作概要を説明する図。 （ａ）〜（ｄ）車間距離、相対速度、反力補正値およびアクセルペダル反力の時間変化を示す図。 第２の実施の形態における反力制御指令値のマイナス補正処理の処理手順を示すフローチャート。 車間時間と反力補正値最小値との関係を示す図。 リスクポテンシャルと反力補正値変化量との関係を示す図。 第２の実施の形態における反力制御指令値のプラス補正処理の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
５０：コントローラ
６０：アクセルペダル反力制御装置

Claims (13)

1. 自車両周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、
   自車両から前記障害物までの車間距離を検出する車間距離検出手段と、
   前記自車両と前記障害物との相対速度を検出する相対速度検出手段と、
   前記障害物検出手段、前記車間距離検出手段および前記相対速度検出手段の少なくともいずれか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に基づいて、アクセルペダルの操作反力を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
   前記アクセルペダルに前記操作反力を発生させる操作反力発生手段と、
   前記アクセルペダル反力算出手段によって算出される前記操作反力を減少するマイナス補正と、前記操作反力を増加するプラス補正の少なくとも一方を行う反力補正手段と、
   前記車間距離検出手段によって検出される前記車間距離、および前記相対速度検出手段によって検出される前記相対速度に基づいて、前記反力補正手段における前記マイナス補正と前記プラス補正の反力補正値と、前記マイナス補正および前記プラス補正の開始タイミングと終了タイミングを算出する反力補正値算出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。
2. 自車両周囲の障害物状況を検出する障害物状況検出手段と、
   前記障害物状況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に基づいて、アクセルペダルの操作反力を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
   前記アクセルペダルに前記操作反力を発生させる操作反力発生手段と、
   前記アクセルペダル反力算出手段によって算出される前記操作反力を減少するマイナス補正を行った後、前記操作反力を増加するプラス補正を行う反力補正手段と、
   前記障害物状況検出手段によって検出される自車両と障害物との車間距離および相対速度に基づいて、前記車間距離が大きくなってから小さくなる状況において、前記反力補正手段における前記マイナス補正と前記プラス補正の反力補正値を算出する反力補正値算出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。
3. 自車両周囲の障害物状況を検出する障害物状況検出手段と、
   前記障害物状況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に基づいて、アクセルペダルの操作反力を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
   前記アクセルペダルに前記操作反力を発生させる操作反力発生手段と、
   前記アクセルペダル反力算出手段によって算出される前記操作反力を減少するマイナス補正と、前記操作反力を増加するプラス補正とを行う反力補正手段と、
   前記障害物状況検出手段によって検出される自車両と障害物との車間距離および相対速度に基づいて、前記車間距離が大きくなってから小さくなる状況において、前記操作反力算出手段によって算出される前記操作反力を最大値として、前記反力補正手段における前記マイナス補正と前記プラス補正の反力補正値を算出する反力補正値算出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。
4. 請求項２または請求項３に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正値算出手段は、前記車間距離および前記相対速度に基づいて、前記マイナス補正の開始タイミングと終了タイミング、および前記プラス補正の開始タイミングと終了タイミングを決定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
5. 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正値算出手段は、前記車間距離が増加し始めると前記マイナス補正を開始し、前記相対速度が極大となると前記マイナス補正を終了することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
6. 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正値算出手段は、前記相対速度が極大となると前記プラス補正を開始し、前記車間距離が極大となると前記プラス補正を終了することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
7. 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記反力補正値算出手段は、前記車間距離が増加し始めると前記マイナス補正を開始し、前記相対速度が極大となると前記マイナス補正を終了するとともに前記プラス補正を開始し、前記車間距離が極大となると前記プラス補正を終了することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
8. 請求項２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、
   前記反力補正値算出手段は、前記自車両と前記先行車との車間時間に基づいて、前記反力補正値の下限値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
9. 請求項２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、
   前記反力補正値算出手段は、前記マイナス補正の補正速度と前記プラス補正の補正速度が一致するように、前記反力補正値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
10. 請求項２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、
    前記反力補正値算出手段は、前記マイナス補正の補正速度が前記プラス補正の補正速度よりも速くなるように、前記反力補正値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
11. 請求項２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、
    前記反力補正値算出手段は、前記マイナス補正の補正速度よりも前記プラス補正の補正速度が速くなるように、前記反力補正値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
12. 請求項９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、
    前記反力補正値算出手段は、前記リスクポテンシャルに基づいて、前記マイナス補正の補正速度および前記プラス補正の補正速度を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
13. 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ることを特徴とする車両。

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