JP3896993B2 - 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る車両 - Google Patents
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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号公報
【特許文献】
特開平10−166890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、どの障害物を反力制御の対象としているかを運転者が容易に理解できるようにしながら、自車両周囲のリスクポテンシャルを車両操作機器の操作反力として確実に運転者に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、自車両に対する2つの障害物検出方向上の障害物を検出する障害物検出手段と、障害物検出手段による検出結果に基づいて、2つの障害物と自車両とが接触するまでの余裕時間をそれぞれ算出する余裕時間算出手段と、余裕時間算出手段で算出した余裕時間のうち、小さい方の第1の余裕時間に基づいて、自車両の左右方向の運転操作に関わる車両操作機器の操作反力を制御する左右方向操作反力制御手段と、余裕時間算出手段で算出した余裕時間のうち、大きい方の第2の余裕時間に基づいて、自車両の前後方向の運転操作に関わる車両操作機器の操作反力を制御する前後方向操作反力制御手段とを備える。
【0005】
【発明の効果】
自車両に対する2つの障害物検出方向上の障害物に対する余裕時間をそれぞれ算出し、小さい方の余裕時間に基づいて車両左右方向の反力制御を行い、大きい方の余裕時間に基づいて車両前後方向の反力制御を行うので、簡単な方法により車両前後および左右方向の反力制御を両立させることができる。
【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照射し、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、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による検知領域は自車両正面に対して水平方向に±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。操舵角センサ40は、ステアリングホイール62の操舵角を検出する。検出された操舵角はコントローラ50に出力される。
【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、車両用運転操作補助装置1の全体の制御を行う。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、および車線識別線(レーンマーカ)に対する自車両の左右位置、つまり相対位置と角度、さらにレーンマーカの形状などである。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。
【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制御を行う。
【0012】
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。
【0013】
アクセルペダル反力制御装置80は、コントローラ50からの信号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、アクセルペダル操作反力制御装置80からの指令値に応じて発生させるトルクおよび回転角を制御し、運転者がアクセルペダル82を操作する際に発生する操作反力を任意に制御することができる。
【0014】
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操作量が大きくなるほどアクセルペダル反力Fがリニアに増加するように設定されている。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(不図示)のバネ力によって実現することができる。
【0015】
ブレーキペダル反力制御装置90は、コントローラ50からの指令に応じて、ブレーキブースタ91で発生させるブレーキアシスト力を制御する。ブレーキブースタ91は、ブレーキペダル反力制御装置90からの指令値に応じて発生させるブレーキアシスト力を制御し、運転者がブレーキペダル92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。ブレーキアシスト力が大きいほどブレーキペダル操作反力は小さくなり、ブレーキペダル92を踏み込みやすくなる。
【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。
コントローラ50は、自車両周囲に存在する障害物、例えばレーンマーカおよび自車両前方の先行車に対するリスクポテンシャルを算出する。そして、リスクポテンシャルに応じて操舵反力、アクセルペダル反力およびブレーキペダル反力を制御し、車両前後方向および左右方向の反力制御を行う。
【0017】
ここで、例えば自車両の周囲360°の範囲に存在する障害物に対してそれぞれリスクポテンシャルを算出する場合を考える。この場合、自車両周囲の全障害物に対するリスクポテンシャルを前後方向および左右方向の成分毎に積分することにより、前後方向および左右方向の総合的なリスクポテンシャルを算出できる。前後方向および左右方向の総合的なリスクポテンシャルに応じた反力制御量により、前後/左右の連続的な反力制御を行うことができる。
【0018】
ただし、このように自車両周囲に存在する全ての障害物を検出し、各障害物に対するリスクポテンシャルを総合して前後/左右の反力制御を行った場合、実際に反力制御の対象となっている障害物が何であるかを、運転者が理解しづらくなってしまう。また、前後方向および左右方向の総合的なリスクポテンシャルを算出するための処理が複雑になるとともに、前後方向および左右方向における反力制御のバランスを適切に設定することが困難である。
【0019】
そこで、第1の実施の形態においては、自車両の前方に障害物を検出するための2方向を設定し、設定した障害物検出方向上に存在する障害物に対するリスクポテンシャルをそれぞれ算出する。そして、2つの障害物に対するリスクポテンシャルを比較し、前後方向および左右方向の反力制御量のバランスを適切に設定する。
【0020】
以下に、第1の実施の形態において、どのように反力制御量、すなわち操舵反力制御、アクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御を行う際の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S110で走行状態を読み込む。ここでは、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からの画像入力に基づく自車両に対するレーンマーカの相対位置(左右方向の変位と相対角度)、レーンマーカの形状および前方走行車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、および操舵角センサ40によって検出される操舵角を読み込む。また、コントローラ50は、前方カメラ20で検出される画像に基づいて、検出した障害物の種別、つまり障害物が四輪車両、二輪車両、歩行者またはレーンマーカであるかを認識する。
【0022】
ステップS120では、ステップS110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S110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レーンマーカが、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S130では、障害物検出方向を決定する。具体的には、図4に示すように、2つの障害物検出方向の中心線を決定する中心角θと、中心線と各障害物検出方向とがなす開き角αとをそれぞれ決定する。具体的には、ステップS110で検出した自車速Vと操舵角STRから自車両のおよその進行方向を推定し、自車両正面に対する進行方向にほぼ一致する角度を中心角θとする。自車両の進行方向は操舵角STRに比例し、自車速Vにほぼ反比例するため、操舵角STRが大きくなるほど中心角θは大きくなり、反対に自車速Vが大きくなるほど中心角θは小さくなる。
【0024】
開き角αは、自車速Vに応じて決定する。図5に、自車速Vと開き角αの関係を示す。開き角αは、操舵角STRが微小角度だけ変化したときに予測される自車両の進行方向の変化を示している。自車速Vが大きくなるほど操舵角STRの変化に対する進行方向の変化は小さいため、図5に示すように、自車速Vが大きくなるほど開き角αは小さくなるよう設定される。
【0025】
ステップS140では、ステップS130で決定した2つの障害物検出方向上に存在する障害物kに対する余裕時間TTC(Time To Contact)をそれぞれ算出する。各障害物kに対する余裕時間TTCは以下の(式1)で算出できる。
【数1】
TTCk=Dk/Vrk (式1)
【0026】
ここで、Dk:障害物kまでの車間距離、Vrk:障害物kとの相対速度である。(式1)に示すように、余裕時間TTCは自車両と障害物との車間距離Dを相対速度Vrで除したものであり、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る。ここで、2つの障害物検出方向において右側のライン上に存在する障害物に対する余裕時間TTCkをTTCr、左側のライン上に存在する障害物に対する余裕時間TTCkをTTClとする。なお、1つの障害物検出方向に複数の障害物が存在する場合は、自車両に最も近い障害物に対する余裕時間TTCを算出する。
【0027】
ステップS150では、ステップS140で算出した左右の余裕時間TTCr、TTClを比較し、左右いずれの障害物に対する余裕時間TTCが小さいかを判定する。右側の障害物に対する余裕時間TTCrが左側の障害物に対する余裕時間TTClよりも小さい場合は、ステップS160へ進む。ステップS160では、小さい方の右側の余裕時間TTCrに基づいて、左右方向のリスクポテンシャルRPlateralを算出する。図6に、余裕時間TTCと左右方向リスクポテンシャルRPlateralとの関係を示す。図6に示すように、余裕時間TTCが小さくなり自車両と障害物との接近度合が大きくなるほど、左右方向リスクポテンシャルRPlateralが大きくなる。余裕時間TTCが所定値TTC1よりも小さいときは、左右方向リスクポテンシャルRPlateralは所定値RPmに固定される。
【0028】
つづくステップS170では、大きい方の左側の余裕時間TTClが所定値T0よりも小さいか否かを判定する。左側の余裕時間TTClが所定値T0よりも小さい場合は、ステップS180へ進む。ステップS180では、左側の余裕時間TTClに基づいて前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinalを算出する。図7に、余裕時間TTCと前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalとの関係を示す。図7に示すように、余裕時間TTCが小さくなり自車両と障害物との接近度合が大きくなるほど、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalが大きくなる。余裕時間TTCが所定値TTC2よりも小さいときは、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalは所定値RPnに固定される。
【0029】
ステップS170が否定判定され、大きい方の左側の余裕時間TTClが所定値T0以上の場合は、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalは算出しない。余裕時間TTCが所定値T0以上の場合には自車両と障害物との接近度合が小さいと判断し、前後方向の反力制御は行わないこととする。ここで、所定値T0は例えば7秒程度に設定する。
【0030】
一方、ステップS150で、左側の障害物に対する余裕時間TTClが右側の障害物に対する余裕時間TTCr以下であると判定されると、ステップS260へ進む。ステップS260では、小さい方の左側の余裕時間TTClに基づいて、左右方向のリスクポテンシャルRPlateralを算出する。ここでは、ステップS160と同様に図6のマップを用いて、左側の余裕時間TTClに応じた左右方向リスクポテンシャルRPlateralを算出する。
【0031】
つづくステップS270では、大きい方の右側の余裕時間TTCrが所定値T0よりも小さいか否かを判定する。右側の余裕時間TTCrが所定値T0よりも小さい場合は、ステップS280へ進む。ステップS280では、右側の余裕時間TTCrに基づいて前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinalを算出する。ここでは、ステップS180と同様に図7を用いて、右側の余裕時間TTCrに応じた前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalを算出する。ステップS270が否定判定され、大きい方の右側の余裕時間TTCrが所定値T0以上の場合は、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalは算出せず、前後方向の反力制御を行わないようにする。
【0032】
ステップS310では、ステップS180またはステップS280で算出した前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalに基づいて、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と、ブレーキペダル反力制御装置90へ出力する反力制御指令値FBとを算出する。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、また、ブレーキペダル92を踏み込みやすい方向へ制御反力を発生させる。これにより、運転者の操作をアクセルペダル操作からブレーキペダル操作へと促す。
【0033】
図8に、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalとアクセルペダル反力制御指令値FAとの関係を示す。図8に示すように、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalが大きくなるほど、アクセルペダル反力が大きくなるようにアクセルペダル反力制御指令値FAが増加する。前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalが所定値RPmax以上となると、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。
【0034】
図9に、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalとブレーキペダル反力制御指令値FBとの関係を示す。図9に示すように、所定値RPmax以上で前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalが大きくなるほど、ブレーキペダル反力を小さく、すなわちブレーキアシスト力を大きくするようにブレーキペダル反力制御指令値FBが小さくなる。
【0035】
なお、ステップS170またはステップS270が否定判定された場合は前後方向の反力制御は行わず、アクセルペダル82およびブレーキペダル92にはそれぞれの操作量に応じた通常のペダル反力が発生する。
【0036】
ステップS320では、ステップS160またはステップS260で算出した左右方向リスクポテンシャルRPlateralから、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。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ステアリングホイール62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。
【0037】
図10に、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。図10に示すように、左右方向リスクポテンシャルRPlateralが大きくなるほど操舵反力制御指令値FSが大きくなり、ステアリングホイール62を中立位置へ戻す方向の操舵反力が大きくなる。なお、図10において、右側の障害物検出方向上に存在する障害物に対する左右方向リスクポテンシャルRPlateralはプラスの領域に示し、左側の障害物検出方向上に存在する障害物に対する左右方向リスクポテンシャルRPlateralはマイナスの領域に示している。
【0038】
ステップS330では、ステップS310で算出した前後方向制御指令値FA、FBをアクセルペダル反力制御装置80およびブレーキペダル反力制御装置90に出力し、ステップS320で算出した左右方向制御指令値FSを操舵反力制御指令値60に出力する。これにより、今回の処理を終了する。
【0039】
図11(a)(b)に、第1の実施の形態の作用を説明するための図を示す。図11(a)は自車両が直線路を走行している状態を示し、図11(b)は自車両がカーブ路を走行している状態を示している。
【0040】
図11(a)に示す走行状況において、自車両は自車線の左寄りを直進している。自車両の進行方向はほぼ自車両正面であるため、中心角θは0となり、開き角αは自車両正面に対して左右にα°である。中心角θと開き角αによって設定された2つの障害物検出方向上には、障害物として自車両右側および左側のレーンマーカが存在する。そこで、コントローラ50はそれぞれのレーンマーカに対する余裕時間TTCr、TTClを算出する。
【0041】
図11(a)に示すように自車両は自車線の左寄りを走行しているため、左側のレーンマーカに対する余裕時間TTClが右側のレーンマーカに対する余裕時間TTCrよりも小さくなる。したがって、コントローラ50は、左側の余裕時間TTClに基づいて左右方向リスクポテンシャルRPlateralを算出し、左右方向リスクポテンシャルRPlateralに応じて操舵反力を制御する。また、右側の余裕時間TTCrが所定値T0よりも小さい場合は、コントローラ50は、余裕時間TTCrに基づいて前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalを算出し、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalに応じてアクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御を行う。これにより、左側のレーンマーカに対応する操舵反力が発生し、また、右側のレーンマーカに対応するアクセルペダル反力およびブレーキペダル反力が発生する。このように前後および左右のバランスを適切に設定した操作反力が発生し、運転者の運転操作を適切な方向へ促す。なお、図11(a)に示すような走行状況においては右側の余裕時間TTCrが比較的大きいため、車両前後方向の反力制御量は小さくなる。したがって、反力制御を行うことによって運転者のアクセルペダル操作およびブレーキペダル操作を妨げることがない。
【0042】
図11(b)に示す走行状況において、自車両はカーブ路走行中に自車線から逸脱しようとしている。自車両の進行方向はほぼ自車両正面であるため、中心角θは0となり、開き角αは自車両正面に対して左右にα°である。中心角θと開き角αによって設定された2つの障害物検出方向上には、障害物としてレーンマーカが存在する。そこで、コントローラ50は2つの障害物検出方向上のレーンマーカに対する余裕時間TTCr、TTClをそれぞれ算出する。
【0043】
図11(b)に示すように自車両は右カーブを左側に逸脱しようとしているため、左側の余裕時間TTClが右側の余裕時間TTCrよりも小さくなる。したがって、コントローラ50は、左側の余裕時間TTClに基づいて左右方向リスクポテンシャルRPlateralを算出し、左右方向リスクポテンシャルRPlateralに応じて操舵反力を制御する。また、右側の余裕時間TTCrが所定値T0よりも小さい場合は、コントローラ50は、余裕時間TTCrに基づいて前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalを算出し、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalに応じてアクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御を行う。これにより、自車両に近い方の左側のレーンマーカに対応する操舵反力が発生し、また、自車両から遠い方の右側のレーンマーカに対応するアクセルペダル反力およびブレーキペダル反力が発生する。
【0044】
したがって、図11(b)に示すように自車両がカーブを逸脱しようとしている場合には、ステアリングホイール62を戻す方向に操舵反力が発生し、運転者の運転操作を適切な方向へ促す。このとき、右側の余裕時間TTCrが比較的大きい場合は車両前後方向の反力制御量は小さい。自車両が前進をつづけてレーンマーカにより一層接近すると、左側の余裕時間TTClおよび右側の余裕時間TTCrがともに小さくなり、車両左右方向および前後方向の反力制御量が大きくなる。これにより、自車両がカーブから逸脱しないように操舵反力を発生させるとともに、運転者による減速操作を促す。このように前後および左右の反力制御のバランスを適切に設定して反力制御を行う。
【0045】
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、自車両に対する2つの障害物検出方向上に存在する障害物を検出し、それぞれの障害物に対する余裕時間TTCを算出する。そして、算出した余裕時間TTCのうち、小さい方の第1の余裕時間に基づいて左右方向リスクポテンシャルRPlateralを算出し、車両左右方向の反力制御を行う。また、大きい方の第2の余裕時間に基づいて前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalを算出し、車両前後方向の反力制御を行う。これにより、簡単な方法により車両前後方向および左右方向の反力制御を両立させるとともに、前後方向および左右方向の反力制御のバランスを適切に設定することができる。また、自車両周囲のどの障害物に対して反力制御が行われているかを、運転者が容易に理解することができる。
(2)コントローラ50は、大きい方の第2の余裕時間が所定値T0よりも小さい場合に、車両前後方向の反力制御を行う。これにより、自車両と障害物との接近度合が大きい場合には、操舵角を戻すように操舵反力制御を行うとともに減速操作を促し、運転者の運転操作を適切な方向へ導くことができる。
(3)コントローラ50は、自車両の走行状態に応じて自車両の前方に2つの障害物検出方向を設定するので、自車両の走行の障害となる障害物を適宜検出し、走行状況に応じた操作反力制御を行うことができる。
(4)コントローラ50は、自車速Vに応じて2つの障害物検出方向がなす角度、すなわち自車両の進行方向に対する開き角αを設定する。これにより、自車速Vから予測される自車両の進行方向に応じて2つの障害物検出方向を設定し、自車両の走行に対して障害となる障害物を適切に検出することができる。
(5)コントローラ50は、自車速Vおよび操舵角STRに基づいて自車両の概略の進行方向を推定し、進行方向に応じて2つの障害物検出方向の中心線、すなわち中心角θを設定する。これにより、自車両の走行に対する障害物を検出するための障害物検出方向を適切に設定することができる。なお、上記実施の形態においては自車速Vおよび操舵角STRに基づいて中心角θを設定したが、いずれか一方に基づいて中心角θを設定することもできる。ただし、自車速Vおよび操舵角STRの両方を用いることにより、自車両の進行方向をより正確に推定することができる。
(6)2つの障害物検出方向は自車両の前方に設定されるので、自車両の走行の障害となる障害物を確実に検出することができる。
【0046】
《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説明する。第2の実施の形態による車両運転操作補助装置の構成は、図1および図2に示す第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。
【0047】
第2の実施の形態においても、上述した第1の実施の形態と同様に自車両前方の2つの障害物検出方向上に存在する障害物を検出する。そして、それぞれの障害物に対する余裕時間TTCr、TTClに応じて車両左右方向および前後方向の反力制御を行う。ただし、第2の実施の形態においては、左右両側の障害物検出方向において同一の障害物を検出した場合のみ、車両前後方向の反力制御を行う。
【0048】
以下に、第2の実施の形態において、どのように反力制御量、すなわち操舵反力制御、アクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御を行う際の反力制御指令値を決定するかについて、図12を用いて説明する。図12は、第2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。
【0049】
−コントローラ50の処理フロー(図12)−
ステップS1110〜S1160における処理は、第1の実施の形態の図3のフローチャートを用いて説明したステップS110〜S160における処理と同様である。ステップS1160で、小さい方の右側の余裕時間TTCrに基づいて左右方向リスクポテンシャルRPlateralを算出した後、ステップS1170へ進む。
【0050】
ステップS1170では、左右の障害物検出方向上の障害物が同一であるか否かを判定する。例えば図13(b)に示すように、左右の障害物検出方向上に同じレーンマーカが存在する場合は、ステップS1180へ進む。ステップS1180では、大きい方の左側の余裕時間TTClに基づいて前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinal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7のマップを用いて前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalを算出する。一方、図13(a)に示すように、左右の障害物検出方向上のレーンマーカが異なる場合は、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalを算出しない。なお、左右の障害物検出方向上の障害物が同一であるか否かは、前方カメラ20による検出画像に画像処理を施し、検出された障害物の種別を判別することによって判断することができる。
【0051】
ステップS1150で、左側の余裕時間TTClが右側の余裕時間TTCr以下であると判定されると、ステップS1260へ進む。ステップS1260では左側の余裕時間TTClに基づいて、図6により左右方向リスクポテンシャルRplateralを算出する。つづくステップS1270では左右の障害物検出方向上の障害物が同一であるか否かを判定する。左右の障害物検出方向において同一の障害物を検出している場合は、ステップS1280へ進む。ステップS1280では、右側の余裕時間TTCrに基づいて、図7により前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalを算出する。一方、左右の障害物検出方向上で検出される障害物が異なる場合は、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalは算出しない。
【0052】
つづくステップS1310〜S1330における処理は、図3のフローチャートに示すステップS310〜S330における処理と同様である。
【0053】
図13(a)(b)に、第2の実施の形態の作用を説明するための図を示す。図13(a)は自車両が直線路を走行している状態(ヨー角小)を示し、図13(b)は自車両が直線路から逸脱しようとしている状態(ヨー角大)を示している。
【0054】
図13(a)に示す走行状況において、自車両は自車線の左寄りを直進している。自車両の進行方向はほぼ自車両正面であるため、中心角θは0となり、開き角αは自車両正面に対して左右にα°である。中心角θと開き角αによって設定された2つの障害物検出方向上には、障害物として自車両右側および左側のレーンマーカが存在する。そこで、コントローラ50はそれぞれのレーンマーカに対する余裕時間TTCr、TTClを算出する。
【0055】
コントローラ50は、算出した左右の余裕時間TTCr、TTClのうち、小さい方の左側の余裕時間TTClに基づいて左右方向のリスクポテンシャルRPlateralを算出する。そして、左右方向のリスクポテンシャルRPlateralに応じて操舵反力制御を行う。このとき、図13(a)に示すように左右の障害物検出方向上に存在する障害物は同一ではないので、前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalは算出せず、前後方向反力制御は行わない。このように、左右の障害物検出方向において異なる障害物が検出される場合は、左右方向の反力制御のみを行う。
【0056】
図13(b)に示すように、自車両のヨー角が大きく自車両が自車線から逸脱しようとしている走行状況においては、2つの障害物検出方向上で同一のレーンマーカが検出される。そこで、コントローラ50は、小さい方の左側の余裕時間TTClに基づいて左右方向のリスクポテンシャルRPlateralを算出し、左右方向リスクポテンシャルRPlateralに応じて操舵反力制御を行う。また、大きい方の右側の余裕時間TTCrに基づいて前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinalを算出し、前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinalに応じてアクセルペダル反力制御およびブレーキペダル反力制御を行う。
【0057】
このように、自車両が自車線から逸脱しようとしている場合には、操舵角を戻すとともに減速操作を促すように自車両の左右方向および前後方向の反力制御を行う。図13(b)に示す走行状況から自車両がより一層レーンマーカに接近すると、左右方向および前後方向の反力制御量が増加し、自車両が自車線から逸脱しない方向へと運転操作を促す。
【0058】
このように、以上説明した第2の実施の形態においては、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、2つの障害物検出方向上に存在する障害物の種別を判別し、これらの障害物が同一である場合に車両前後方向の反力制御を行う。これにより、図13(b)に示すように自車両が自車線から逸脱しようとしている場合に、操舵角を戻すとともに減速操作を促して運転者の運転操作を適切な方向へ促すことができる。また、2つの障害物検出方向上に異なる障害物が存在する場合は車両前後方向の反力制御を行わないので、例えば左右の障害物検出方向において自車両の右側および左側のレーンマーカを検出している状態で、自車線の車線幅が減少して余裕時間TTCr、TTClが小さくなった場合でも、アクセルペダル反力の増加により運転者の運転操作を妨げることがない。
【0059】
以上説明した第1および第2の実施の形態においては、左右の障害物検出方向においてレーンマーカを検出した場合について説明したが、障害物検出方向上に他車両等が存在する場合も同様にして左右方向および前後方向の反力制御を行う。このとき、検出される障害物の種別に応じて自車両との余裕時間TTCに重み付けを行うこともできる。
【0060】
上記第1および第2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およびブレーキペダル反力制御装置90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、これには限定されず、例えばいずれか一方のみを用いることもできる。また、上記第1および第2の実施の形態では、ブレーキブースタ91によってエンジンの負圧を利用してブレーキアシスト力を発生させているが、これには限定されず、例えばコンピュータ制御による油圧力を用いてブレーキアシスト力を発生させることもできる。
【0061】
本発明による車両用運転操作補助装置を備える車両は、図2に示す構成には限定されない。
【0062】
以上説明した第1および第2の実施の形態においては、障害物検出手段としてレーザレーダ10および前方カメラ20を用い、余裕時間算出手段、障害物判別手段、障害物方向設定手段としてコントローラ50を用い、走行状態検出手段として車速センサ30および操舵角センサ40を用いた。また、左右方向操作反力制御手段としてコントローラ50および操舵反力制御装置60を用い、前後方向操作反力制御手段としてコントローラ50、アクセルペダル反力制御装置80およびブレーキペダル反力制御装置90を用いた。ただし、これらには限定されず、障害物検出手段として例えばミリ波レーダ、磁気ネイルまたはD−GPS装置等を用いることもできる。また、前方カメラ20からの画像信号に画像処理を施す装置をコントローラ50とは独立して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】 第1の実施の形態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】 自車両に対する障害物検出方向を示す図。
【図5】 自車速と障害物検出方向の開き角との関係を示す図。
【図6】 小さい方の余裕時間と左右方向リスクポテンシャルとの関係を示す図。
【図7】 大きい方の余裕時間と前後方向リスクポテンシャルとの関係を示す図。
【図8】 前後方向リスクポテンシャルに対するアクセルペダル反力制御指令値の特性を示す図。
【図9】 前後方向リスクポテンシャルに対するブレーキペダル反力制御指令値の特性を示す図。
【図10】 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11】(a)(b)第1の実施の形態による作用を説明するための図。
【図12】 第2の実施の形態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】(a)(b)第2の実施の形態による作用を説明するための図。
【符号の説明】
10:レーザレーダ
20:前方カメラ
30:車速センサ
40:操舵角センサ
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
90:ブレーキペダル反力制御装置
Claims (8)
- 自車両の進行方向を基準として、自車両の走行に対して障害となる障害物を検出するように設定された2つの障害物検出方向上の障害物を検出する障害物検出手段と、
前記障害物検出手段による検出結果に基づいて、前記2つの障害物と前記自車両とが接触するまでの余裕時間をそれぞれ算出する余裕時間算出手段と、
前記余裕時間算出手段で算出した前記余裕時間のうち、小さい方の第1の余裕時間に基づいて、前記自車両の左右方向の運転操作に関わる車両操作機器の操作反力を制御する左右方向操作反力制御手段と、
前記余裕時間算出手段で算出した前記余裕時間のうち、大きい方の第2の余裕時間に基づいて、前記自車両の前後方向の運転操作に関わる車両操作機器の操作反力を制御する前後方向操作反力制御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、
前記前後方向操作反力制御手段は、前記第2の余裕時間が所定値よりも小さい場合に、前記前後方向の前記操作反力を制御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、
前記障害物検出手段によって検出される前記2つの障害物検出方向上の前記障害物が同一であるかを判断する障害物種別判別手段をさらに有し、
前記障害物検出手段は、前記2つの障害物検出方向上の前記障害物を検出するカメラを備え、
前記障害物種別判別手段は、前記カメラによる前記障害物の検出画像に画像処理を施すことによって前記障害物が同一であるかを判断し、
前記前後方向操作反力制御手段は、前記障害物種別判別手段によって前記2つの障害物検出方向上の前記障害物が同一であると判断された場合に、前記前後方向の前記操作反力を制御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のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段による検出結果に応じて前記障害物検出方向を設定する障害物検出方向設定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4に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記障害物方向設定手段は、前記走行状態検出手段によって検出される自車速に応じて、前記2つの障害物検出方向がなす角度を設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4または請求項5に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記障害物方向設定手段は、前記走行状態検出手段によって検出される自車速および操舵角の少なくともいずれかに応じて、前記進行方向に沿った、前記2つの障害物検出方向の中心線を設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4から請求項6のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記障害物方向設定手段は、前記2つの障害物検出方向を前記自車両の前方に設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7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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