JP2006298099A - 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
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Abstract
加速してから前方障害物を追い越す場合でも運転者に違和感を与えることのない車両制御を行う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、自車両と前方障害物との接触可能性を表すリスクポテンシャルを算出し、算出したリスクポテンシャルに応じて自車両の制駆動力とアクセルペダル反力を制御する。接触可能性が高くなると駆動力を低下して運転者に減速感を与えるので、追い越し等を行う場合、運転者にとっては、アクセルペダル操作に対して期待するほどの加速が得られなくなる。そこで、運転者によるシステムへの介入操作があり、オーバーライドありと判断されると、リスクポテンシャルに応じて低下させていた駆動力を、増加方向に調整する。
【選択図】 図1
Description
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、障害物検出手段および走行状態検出手段による検出結果に基づいて、自車両と障害物との接触の可能性に関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、自車両に発生させる制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、運転者による車両操作機器の操作量を検出する操作量検出手段と、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が所定条件を満たしているかを判定するリスクポテンシャル判定手段と、制駆動力制御手段を制御し、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制駆動力を増減する増減機能と、所定条件を満たすリスクポテンシャルに基づいて駆動力が低下されているときに車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、自車両に発生する加速度を増大させる加速度増大機能とを有する処理手段とを備える。
本発明による車両用運転操作補助方法は、自車両前方の障害物と自車両の走行状態を検出し、障害物および走行状態の検出結果に基づいて、自車両と障害物との接触の可能性に関するリスクポテンシャルを算出し、自車両に発生させる制駆動力を制御し、運転者による車両操作機器の操作量を検出し、リスクポテンシャルに基づいて制駆動力を増減するとともに、駆動力がリスクポテンシャルに基づいて低下されているときに車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、駆動力を増加方向に調整する。
本発明による車両は、自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、障害物検出手段および走行状態検出手段による検出結果に基づいて、自車両と障害物との接触の可能性に関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、自車両に発生させる制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、運転者による車両操作機器の操作量を検出する操作量検出手段と、制駆動力制御手段を制御し、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制駆動力を増減する増減機能と、駆動力がリスクポテンシャルに基づいて低下されているときに車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、駆動力を増加方向に調整する調整機能とを有する処理手段とを有する車両用運転操作補助装置を備える。
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る。
ρ=1/{L(1+A・V12)}×δ/N ・・・(式1)
ここで、L:自車両のホイールベース、A:車両に応じて定められたスタビリティファクタ(正の定数)、N:ステアリングギア比である。
R=1/ρ ・・・(式2)
(式2)を用いて算出した旋回半径Rを用いることで、図9に示すように自車両の走行軌道を半径Rの円弧として予測することができる。そして、図10に示すように、旋回半径Rの円弧を中心線とした幅Twの領域を、自車両が走行するであろう予測進路として設定する。幅Twは、自車両の幅に基づいて予め適切に設定しておく。
TTC=D/Vr ・・・(式3)
THW=D/V1 ・・・(式4)
Fc1=k1×(Th1−D) ・・・(式5)
(式5)においてk1は車間時間THWに関連付けた仮想弾性体のばね定数である。バネ定数k1は制御反発力Fc1の特性を決定するゲインであり、予め適切な値を設定しておく。一方、ステップS1701でTHW≧Th1と判定された場合、すなわち、車間時間THWによる第1の仮想弾性体が先行車に圧縮されていない場合は、ステップS1703へ進んで制御反発力Fc1=0にする。
Fc2=k2×(Th2−D) ・・・(式6)
(式6)においてk2は余裕時間TTCに関連付けた仮想弾性体のばね定数である。バネ定数k2は制御反発力Fc2の特性を決定するゲインであり、k2>k1となるように予め適切に設定しておく。一方、ステップS1704でTTC≧Th2と判定された場合、すなわち、余裕時間TTCによる第2の仮想弾性体が先行車に圧縮されていない場合は、ステップS1706へ進んで制御反発力Fc2=0にする。
TQ_new=TQ_old+K_tq・ΔTQ ・・・(式7)
ステップS190では、ステップS170で算出した制御用反発力Fcと、ステップS180で算出したドライバ要求駆動力更新値TQ_newを用いて、制駆動力補正を行う際の駆動力補正量ΔDaおよび制動力補正量ΔDbを算出する。ステップS190における制駆動力補正量の算出処理を、図16を用いて説明する。
(1)車両用運転操作補助装置1は、自車両前方の障害物検出結果と自車両の走行状態の検出結果とに基づいて、自車両と障害物との接触の可能性に関するリスクポテンシャルを算出する。車両用運転操作補助装置1は、自車両に発生させる制駆動力を制御する駆動力制御装置70および制動力制御装置90、運転者による車両操作機器の操作量、具体的にはアクセルペダル61の操作量SAを検出するアクセルペダルストロークセンサ62、および車両用運転操作補助装置1の全体を制御するコントローラ50を備えている。コントローラ50は、駆動力制御装置70および制動力制御装置90を制御し、リスクポテンシャルに基づいて制駆動力を増減する増減機能と、駆動力がリスクポテンシャルに基づいて低下されているときに車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、駆動力を増加方向に調整する調整機能とを有している。これにより、制駆動力を変化して減速感を与えることにより、運転者にリスクポテンシャルを伝達するとともに、駆動力が低下されているときに運転者が車両操作機器の操作を追加してシステムの制御に介入した場合には、運転者の加速意図を尊重した制御を行うことができる。
(2)車両用運転操作補助装置1は、リスクポテンシャルに応じてアクセルペダル61に発生させる操作反力を制御するアクセルペダル反力発生装置60を備えている。これにより、運転者がアクセルペダル61を操作する際に、リスクポテンシャルをアクセルペダル61からの反力として運転者に直感的に伝えることができる。
(3)コントローラ50は、調整機能において、リスクポテンシャルに基づいて低下された後の駆動力と、低下されない場合の駆動力との間の領域で、車両操作機器の追加操作量に応じて駆動力を調整する。具体的には、アクセルペダル61の現在の操作量と初期値SA0との差(SA−SA0)がしきい値SA_ovrを超える場合に、図18に示すように実線で示す制御中と点線で示す通常値との間の領域に収まるように駆動トルクを調整する。これにより、駆動力を低下してリスクポテンシャルを伝えながら、運転者の感覚に応じた制御を行うことが可能となる。
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基本構成は、上述した第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。
駆動トルク係数K_tqを、アクセルペダル操作量SAの差(SA−SA0)に代えてオーバーライドありと判断されたときのアクセルペダル反力に基づいて設定することもできる。図21に、オーバーライドありと判断された時点での制御反発力Fcに基づいて算出されるアクセルペダル反力指令値FAと、駆動トルク係数K_tqとの関係を示す。図21に示すように、アクセルペダル反力指令値FAが大きくなるほど、駆動トルク係数K_tqを基準値K_tq1から徐々に大きくする。アクセルペダル反力指令値FAが所定の最大値FAmaxに達すると、駆動トルク係数K_tq=1とする。
ここでは、駆動トルク係数K_tqをオーバーライドありと判断されたときのアクセルペダル61の操作量SAに基づいて設定する。図23に、オーバーライドありと判断された時点でのアクセルペダル操作量SAと、駆動トルク係数K_tqとの関係を示す。図23に示すように、アクセルペダル操作量SAが大きくなるほど、駆動トルク係数K_tqを基準値K_tq1から徐々に大きくする。アクセルペダル61が最大限踏み込まれると、駆動トルク係数K_tq=1とする。
ここでは、駆動トルク係数K_tqをオーバーライドありと判断されたときの先行車との車間距離Dに基づいて設定する。図24に、オーバーライドありと判断された時点での自車両と先行車との車間距離Dと、駆動トルク係数K_tqとの関係を示す。図24に示すように、車間距離Dが小さくなるほど駆動トルク係数K_tqを基準値K_tq1まで徐々に小さくする。車間距離Dが所定距離D1よりも大きい場合は、駆動トルク係数K_tq=1とする。
ここでは、駆動トルク係数K_tqをオーバーライドありと判断されたときの相対速度Vrに基づいて設定する。図25に、オーバーライドありと判断された時点での自車両と先行車との相対速度Vr(=自車速−先行車速)と、駆動トルク係数K_tqとの関係を示す。図25に示すように、先行車速に対して自車速が大きくなり、相対速度Vrが大きくなるほど、駆動トルク係数K_tqが1から徐々に小さくなる。相対速度Vrが所定値Vr1以上となると、駆動トルク係数K_tq=1とする。
ここでは、駆動トルク係数K_tqをオーバーライドありと判断されたときの自車速V1に基づいて設定する。図26に、オーバーライドありと判断された時点での自車速V1と駆動トルク係数K_tqとの関係を示す。図26に示すように、自車速V1が大きくなるほど、駆動トルク係数K_tqを基準値K_tq1から徐々に大きくする。自車速V1が所定値V1_1以上となると、駆動トルク係数K_tq=1とする。
以下に、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基本構成は、図1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。
オーバーライド判断処理を、運転者によるウィンカ操作に基づいて行うこともできる。この処理を図28のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS1891では接触可能性のリスクポテンシャルに応じた制御がすでに行われているか否かを判定する。システムが非作動で制御が行われていない場合は、ステップS1892へ進んでオーバーライドなしと判断する。
以下に、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説明する。図29に、第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置2の構成を示すシステム図を示す。図29において、図1に示した第1の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
以下に、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基本構成は、上述した第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。
(1)コントローラ50は、自車両前方の障害物検出結果と自車両の走行状態の検出結果とに基づいて自車両と障害物との接触の可能性を表すリスクポテンシャルを算出する。コントローラ50は、リスクポテンシャルに基づいて自車両に発生する制駆動力を増減するとともに(増減機能)、算出されたリスクポテンシャルが所定条件を満たしているかを判定し、所定条件を満たすリスクポテンシャルに基づいて駆動力が低下されているときに車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、自車両に発生する加速度を増大させる(加速度増大機能)。これにより、制駆動力を変化して減速感を与えることにより運転者にリスクポテンシャルを伝達するとともに、駆動力が低下されているときに運転者が車両操作機器の操作を追加してシステムの制御に介入した場合には、運転者の加速意図に応じた加速を実現することが可能となる。
(2)コントローラ50は、自車両と前方障害物との余裕時間TTCに基づく第1のリスク度と車間時間に基づく第2のリスク度とをそれぞれ算出し、第1のリスク度および第2のリスク度から自車両の潜在的なリスク度合を表すリスクポテンシャルを算出する。そして、第1のリスク度が第2のリスク度よりも大きい場合に、リスクポテンシャルが所定条件を満たしていると判定して加速度増大機能を実行する。具体的には、余裕時間TTCに基づく制御反発力Fc2と車間時間THWに基づく制御反発力Fc1とがそれぞれ第1のリスク度および第2のリスク度に相当し、制御反発力Fc1,Fc2の大きい方の値がリスクポテンシャルに相当する。これにより、自車両と先行車との相対速度Vrを用いて算出される第1のリスク度が支配的な場合に加速度増大機能を実行するので、オーバーライド時に加速しようとする運転者にわずらわしさを与えることのない制御を行うことが可能となる。
以下に、本発明の第6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6の実施の形態による車両用運転操作補助装置の基本構成は、上述した第1の実施の形態と同様である。ここでは上述した第5の実施の形態との相違点を主に説明する。
以下に、本発明の第7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7の実施の形態による車両用運転操作補助装置の基本構成は、上述した第1の実施の形態と同様である。ここでは上述した第5の実施の形態との相違点を主に説明する。
20:車速センサ
30:舵角センサ
40:障害物検知装置
50、50A:コントローラ
60:アクセルペダル反力発生装置
61:アクセルペダル
62:アクセルペダルストロークセンサ
70:駆動力制御装置
90:制動力制御装置
91:ブレーキペダル
Claims (17)
- 自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、
前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記障害物検出手段および前記走行状態検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両と前記障害物との接触の可能性に関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、
自車両に発生させる制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、
運転者による車両操作機器の操作量を検出する操作量検出手段と、
前記制駆動力制御手段を制御し、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前記制駆動力を増減する増減機能と、前記駆動力が前記リスクポテンシャルに基づいて低下されているときに前記車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、前記駆動力を増加方向に調整する調整機能とを有する処理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、
前記リスクポテンシャルに応じ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をさらに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または請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記調整機能において、前記リスクポテンシャルに基づいて低下された後の前記駆動力と、低下されない場合の前記駆動力との間の領域で、前記追加操作量に応じて前記駆動力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3のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記調整機能において、前記追加操作量に応じて前記駆動力の増加量を決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2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記調整機能において、前記リスクポテンシャルに応じて前記アクセルペダルに発生する前記操作反力に基づいて前記駆動力の増加量を決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3のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記調整機能において、前記車両操作機器の前記操作量に基づいて前記駆動力の増加量を決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3のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記調整機能において、前記障害物検出手段によって検出される前記障害物と前記自車両との車間距離に基づいて前記駆動力の増加量を決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3のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記調整機能において、前記障害物検出手段によって検出される前記障害物と前記自車両との相対速度に基づいて前記駆動力の増加量を決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3のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記調整機能において、前記走行状態検出手段によって検出される自車速に基づいて前記駆動力の増加量を決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9のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記操作量検出手段は、前記車両操作機器の前記操作量として、アクセルペダルの操作量を検出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1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記操作量検出手段は、前記車両操作機器の前記操作量として、ステアリングホイールの操舵角を検出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、
前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記障害物検出手段および前記走行状態検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両と前記障害物との接触の可能性に関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、
自車両に発生させる制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、
運転者による車両操作機器の操作量を検出する操作量検出手段と、
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が所定条件を満たしているかを判定するリスクポテンシャル判定手段と、
前記制駆動力制御手段を制御し、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前記制駆動力を増減する増減機能と、前記所定条件を満たす前記リスクポテンシャルに基づいて前記駆動力が低下されているときに前記車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、前記自車両に発生する加速度を増大させる加速度増大機能とを有する処理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12に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスクポテンシャル算出手段は、前記自車両と前記障害物との余裕時間に基づく第1のリスク度と、前記自車両と前記障害物との車間時間に基づく第2のリスク度をそれぞれ算出し、前記第1のリスク度および前記第2のリスク度から前記リスクポテンシャルを算出し、
前記リスクポテンシャル判定手段は、第1のリスク度が前記第2のリスク度よりも大きい場合に、前記リスクポテンシャルが前記所定条件を満たしていると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1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記追加操作量が加えられてから所定時間が経過するまで前記調整機能を実行することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項12または請求項13の記載の車両用運転操作補助装置において、
前記処理手段は、前記追加操作量が加えられてから所定時間が経過するまで前記加速度増大機能を実行することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 自車両前方の障害物と前記自車両の走行状態を検出し、
前記障害物および前記走行状態の検出結果に基づいて、前記自車両と前記障害物との接触の可能性に関するリスクポテンシャルを算出し、
自車両に発生させる制駆動力を制御し、
運転者による車両操作機器の操作量を検出し、
前記リスクポテンシャルに基づいて前記制駆動力を増減するとともに、前記駆動力が前記リスクポテンシャルに基づいて低下されているときに前記車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、前記駆動力を増加方向に調整することを特徴とする車両用運転操作補助方法。 - 自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、
前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記障害物検出手段および前記走行状態検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両と前記障害物との接触の可能性に関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、
自車両に発生させる制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、
運転者による車両操作機器の操作量を検出する操作量検出手段と、
前記制駆動力制御手段を制御し、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前記制駆動力を増減する増減機能と、前記駆動力が前記リスクポテンシャルに基づいて低下されているときに前記車両操作機器を操作した追加操作量に基づいて、前記駆動力を増加方向に調整する調整機能とを有する処理手段とを有する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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