JP4254501B2 - 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 PDF

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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10−166889号公報 特開平10−166890号公報 特開2000−54860号公報
上述したような車両用運転操作補助装置にあっては、自車両と先行車との現在の車間距離だけでなく将来的に発生する可能性のあるリスクを含んだ情報を運転者に伝達することが望まれている。
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を検出する障害物検出手段と、自車両が走行する際の基準となる基準車速を算出する基準車速算出手段とを有し、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段の障害物検出手段による検出結果に基づいて第1のリスクポテンシャルを算出し、走行環境検出手段の基準車速算出手段によって算出される基準車速に基づいて第2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、運転者に触覚を介した触覚刺激を与える一つの触覚刺激付与手段と、第1のリスクポテンシャルおよび第2のリスクポテンシャルを、それぞれ一つの触覚刺激付与手段に発生する異なる形態の触覚刺激として運転者に伝達する触覚刺激制御手段とを備え、触覚刺激制御手段は、第1のリスクポテンシャルを連続的に発生する触覚刺激として運転者に伝達し、第2のリスクポテンシャルを一時的に発生する触覚刺激(以降、一時刺激とする)として運転者に伝達するよう触覚刺激付与手段を制御し、リスクポテンシャル算出手段は、第2のリスクポテンシャルとして自車速の基準車速からの超過状態および超過量を算出し、触覚刺激制御手段は、自車速の超過状態および超過量に基づいて一時刺激の発生形態を変更する。
本発明による車両用運転操作補助装置によれば、自車両周囲の複数のリスクポテンシャルを、同一の部位から発生する異なる形態の触覚刺激情報として運転者に伝達するので、複数のリスク情報を速やかに運転者に理解させることができる。
《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60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。
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60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。
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60に出力する。車速情報データベース40は、例えばナビゲーションシステム(不図示)に組み込まれた制限車速情報に関するデータベースである。コントローラ60は、例えばナビゲーションシステムにおいてGPS信号から算出された自車両の現在位置に対応する制限車速情報を、車速情報データベース40から取得する。
コントローラ60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60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および障害物状況を検出する。なお、コントローラ60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、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。
コントローラ60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。さらに、コントローラ60は自車両が現在走行する道路の基準車速を設定し、基準車速に関する情報をパルス状のアクセルペダル反力変化(クリック反力)として運転者に伝達する。ここで、基準車速とは、自車両が走行する道路の制限車速、車速センサ30の誤差、および燃費等を考慮したときに自車速として推奨する推奨車速に基づいて算出される値である。
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60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の操作量を検出する。
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。
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。
コントローラ60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。そして、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、リスクポテンシャルを運転者に伝達するための刺激量、すなわちアクセルペダル82の反力制御量を算出する。
コントローラ60は、さらに、自車両が現在走行している道路の制限車速等の情報に基づいて、自車両が走行する際の基準となる基準車速を算出する。そして、基準車速に基づいてパルス状の付加反力(クリック反力)を設定し、リスクポテンシャルに応じた反力制御量にクリック反力を付加した値を反力指令値として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、反力指令値に応じてアクセルペダル反力制御を行う。
以下に、第1の実施の形態における反力制御について、図4および図5(a)〜(d)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60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。図5(a)〜(d)は、自車速Vf、アクセルペダル操作量Sp、クリック反力Fc、およびアクセルペダル反力指令値FAの時間変化を示す図である。図4に示す処理は、一定間隔、例えば50msec毎に連続的に行われる。
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。ステップS102では、ステップS101で読み込んだ走行環境から自車両周囲の障害物状況を認識する。なお、ここで認識される障害物状況は、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。
ステップS103では、ステップS102で認識した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。
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。
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。
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/Vf ・・・(式2)
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。
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。
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)。
ステップS104では、ステップS103で算出したリスクポテンシャルRPに応じて刺激量、すなわちアクセルペダル反力制御量dFを算出する。反力制御量dFはリスクポテンシャルRPに比例し、例えば以下の(式4)より算出することができる。
dF=k1・RP ・・・(式4)
ここで、k1は定数であり、予め適切な値を設定しておく。
ステップS111では、自車両が走行する道路の基準車速Vtを設定する。まず、コントローラ60は、例えばナビゲーションシステムにおいて検出される自車両の現在位置に関する情報に従って、車速情報データベース40から自車両が走行する道路の制限車速を取得し、制限車速、車速センサ30の誤差、および燃費等を考慮して推奨車速Vt0を設定する。なお、推奨車速Vt0を道路の種別や制限車速に対応づけて予めデータベース化し、データベースから推奨車速Vt0を取得することもできる。
そして、自車両が走行する道路の推奨車速Vt0を用いて、基準車速Vtを算出する。基準車速Vtは、以下の(式5)により算出する。
Vt=Vt0+α ・・・(式5)
(式5)において、αは推奨車速Vt0に対して自車両の基準車速Vtを設定するための所定値である。例えば、車速センサ30には一般的に誤差が生じるため、推奨車速Vt0に対してその誤差を見越して基準車速Vtを算出するために所定値αを予め適切に設定しておく。すなわち、(式5)に示すように、推奨車速Vt0に車速センサ30の誤差等を見越した所定値αを加えた値を、自車両が走行する際の基準となる基準車速Vtとして算出する。なお、この基準車速Vtは、自車両の将来的なリスクを予測するための指標であるといえる。例えば、自車両が基準車速Vtよりも速い速度で走行している場合は、将来的にリスクが大きくなっていくと予測できる。
ステップS112では、ステップS101で検出した現在の自車速Vfと、ステップS111で算出した基準車速Vtとを比較する。自車速Vfが基準車速Vt以上の場合は、ステップS113へ進む。ステップS113では、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overを算出する。つづくステップS114では、クリック反力の発生回数(クリック回数count)を判断する。
クリック回数countが0で、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからまだクリック反力を発生させていない場合は、ステップS115へ進む。ステップS115では、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが所定のクリック開始時間t0を超えているか否かを判定する。経過時間T_overが所定のクリック開始時間t0を超えている場合(T_over>t0)は、クリック反力を発生させるためにステップS117へ進む。
ステップS114でクリック回数countが1以上と判断され、基準車速Vt以上となってから既にクリック反力を発生している場合は、ステップS116へ進む。ステップS116では、前回クリック反力を発生させてからの経過時間(クリック発生時間)T_onが、所定のクリック発生間隔t1を超えているか否かを判定する。クリック発生時間T_onが所定のクリック発生間隔t1を超えている場合(T_on>t1)は、クリック反力を発生させるためにステップS117へ進む。
ステップS117では、クリック発生時間T_onをリセットする。ステップS118では、クリック回数countを更新する。ステップS119では、自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underをリセットする。ステップS120では、クリック反力Fcを設定する。ここでは、ステップS104で算出した反力制御量dFに付加する所定の大きさのパルス状の付加力を、クリック反力Fcとして設定する。クリック反力Fcの付加時間は、予め適切な値を設定しておく。
ステップS116で、クリック発生時間T_onが所定のクリック発生間隔t1以下であると判定されると、ステップS121へ進む。ステップS121では、クリック発生時間T_onを更新し、ステップS122へ進む。また、ステップS115で基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが所定のクリック開始時間t0以下であると判定された場合も、ステップS122へ進む。ステップS122では、クリック反力Fcを発生しないように、クリック反力Fc=0に設定する。
ステップS120またはS122でクリック反力Fcを設定した後、ステップS131へ進む。ステップS131では、ステップS104で算出した反力制御量dFとステップS120またはS122で設定したクリック反力Fcとから、アクセルペダル反力指令値FAを算出する。アクセルペダル反力指令値FAは、以下の(式6)により表される。
FA=dF+Fc ・・・(式6)
ステップS132では、ステップS131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、コントローラ60からの指令に応じてアクセルペダル反力を制御し、自車両周囲のリスクポテンシャルRPおよび基準車速に関する情報を触覚刺激による情報として運転者に伝達する。
一方、ステップS112で自車速Vfが基準車速Vt未満であると判定されると、ステップS123へ進む。ステップS123では、自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underを算出する。ステップS124では、基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underが所定のリセット時間t2を超えているか否かを判定する。経過時間T_underがリセット時間t2を超えている場合は、ステップS125へ進む。ステップS125ではクリック回数countをリセットし、つづくステップS126で基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overをリセットする。その後、ステップS122へ進んでクリック反力Fc=0に設定する。
一方、ステップS124で経過時間T_underがリセット時間t2以下であると判定されると、クリック回数countおよび経過時間T_overをリセットせずに、ステップS122へ進んでクリック反力Fc=0に設定する。
第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置1の作用を、図5(a)〜(d)を用いて説明する。図5(a)〜(d)に示すように、自車速Vfが基準車速Vt以上となると、クリック開始時間t0後にクリック反力Fcを発生させる。その後、自車速Vfが基準車速Vt以上の間は、一定の発生間隔t1でクリック反力Fcを発生させる。このとき、リスクポテンシャルRPに応じた反力制御量dFを、クリック反力Fcとともにアクセルペダル82に発生させる。これにより、リスクポテンシャルRPはアクセルペダル反力の変化として連続的に運転者に伝達され、基準車速Vtに関する情報はアクセルペダル反力の非連続的で一時的な変化により運転者に伝達される。
自車速Vfが基準車速Vt未満となってから、所定のリセット時間t2が経過する前に再び基準車速Vt以上となった場合は、前回に基準車速Vtを超過していたときのクリック発生時間T_onを継続してカウントする。これにより、基準車速Vtを再び超過してからクリック開始時間t0を経過したか否かに関わらず、前回のクリック反力Fcからの発生時間T_onがクリック発生間隔t1を超えると、クリック反力Fcが発生する。
自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underが所定のリセット時間t2を超えると、クリック回数countおよび基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overをリセットする。したがって、自車速Vfが再び基準車速Vtを超えると、クリック開始時間t0が経過してから、クリック反力Fcの発生を開始する。
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)コントローラ60は、自車両周囲の障害物に対するリスクポテンシャルRP(第1のリスクポテンシャル)と、自車両が走行する道路の基準車速Vtに関する情報(第2のリスクポテンシャル)を算出する。そして、これらの情報をアクセルペダル82に発生する異なる形態の触覚刺激として運転者に伝達する。このように、自車両周囲の複数のリスク情報を、同一の部位から発生する異なる形態の触覚刺激情報として運転者に伝達することにより、運転者は単一の部位からの触覚刺激情報に注意を払っていれば自車両周囲の複数のリスクポテンシャルを知ることができる。また、複数のリスク情報を異なる形態の触覚刺激として発生させるので、運転者は複数の情報をそれぞれ速やかに理解することができる。また、触覚刺激を発生させる部位が一つであるため、システムを簡素化することが可能となる。
(2)障害物に対するリスクポテンシャルRPと、基準車速Vtに関する情報とをアクセルペダル82から発生する触覚刺激として運転者に伝達するので、現在の走行状況に応じたリスクと将来的に予測されるリスクとを運転者に知らせることができる。
(3)障害物に対するリスクポテンシャルRPをアクセルペダル82の操作反力として連続的に発生するので、現在の走行状況に応じたリスクを運転者に連続的に認識させることができる。また、基準車速Vtに関する情報を一時的に発生する刺激(クリック反力)として発生するので、自車速Vfが基準車速Vtを超過している場合に運転者の注意を喚起することができる。
(4)コントローラ60は、自車速の基準車速Vtからの超過状態を算出し、自車速Vfが基準車速Vtを超過している場合に所定の間隔且つ大きさでクリック反力を発生させるので、運転者の注意を喚起することができる。
《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1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、自車速Vfが基準車速Vt以上の場合には、基準車速Vtを超えていることを積極的に運転者に伝達する。そのため、クリック反力Fcを発生させる際の基準車速Vt、クリック反力Fcの開始時間t0,クリック反力発生間隔t1,およびリセット時間t2を変更する。さらに、クリック反力Fcの大きさも変更する。
以下に、第2の実施の形態における車両用運転操作補助装置1の動作を、図6のフローチャートおよび図7(a)〜(d)を用いて詳細に説明する。図6は、第2の実施の形態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。図7(a)〜(d)は、自車速Vf、アクセルペダル操作量Sp、クリック反力Fc、およびアクセルペダル反力指令値FAの時間変化を示す図である。図6に示す処理は、一定間隔、例えば50msec毎に連続的に行われる。
ステップS201〜S204、およびステップS211での処理は、図4のフローチャートに示したステップS101〜S104、およびステップS111での処理と同様であるので説明を省略する。なお、ステップS201では、アクセルペダル82の操作量Spも検出する。
ステップS212では、ステップS211で設定した基準車速Vt(以降、初期基準車速Vtiとする)を、自車速Vfが基準車速Vtを超過してからの経過時間T_overに基づいて補正する。図8に、経過時間T_overと基準車速Vtとの関係を示す。図8において、初期基準車速Vtiを一点鎖線で示す。
図8に示すように、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが長くなるほど、初期基準車速Vtiに対して基準車速Vtが小さくなるように補正する。なお、経過時間T_overが所定値T_over1以上となると、基準車速Vtを最低基準車速Vtmに固定する。経過時間T_overが長くなるほど基準車速Vtを低下させることにより、後述するようにクリック反力Fcの発生頻度を増加させるとともに、クリック反力Fcを増大させる。
ステップS213では、ステップS212で補正した基準車速Vtを用いて、ステップS201で読み込んだ自車速Vfが基準車速Vt以上であるか否かを判定する。自車速Vfが基準車速Vt以上の場合は、ステップS214へ進む。ステップS214では、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overを算出する。つづくステップS215では、クリック回数countを判断する。
クリック回数countが0で、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからまだクリック反力を発生させていない場合は、ステップS216へ進む。ステップS216では、クリック開始時間t0を設定する。ここでは、基準車速Vtからの自車速Vfの超過量ΔV(ΔV=Vf−Vt)に基づいて、クリック開始時間t0を設定する。図9に、基準車速Vtからの超過量ΔVとクリック開始時間t0との関係を示す。
図9に示すように、超過量ΔVが大きくなるほどクリック開始時間t0が初期値t0iから徐々に小さくなる。これにより、自車速Vfが基準車速Vtに対して大きく超過している場合は、クリック開始時間t0を短くして速やかにクリック反力Fcを発生させる。
ステップS217では、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが、ステップS216で設定したクリック開始時間t0を超えているか否かを判定する。経過時間T_overがクリック開始時間t0を超えている場合(T_over>t0)は、クリック反力を発生させるためにステップS220へ進む。
ステップS215でクリック回数countが1以上と判断され、基準車速Vt以上となってから既にクリック反力を発生している場合は、ステップS218へ進む。ステップS218では、クリック発生間隔t1を設定する。ここでは、基準車速Vtからの自車速Vfの超過量ΔVに基づいて、クリック発生間隔t1を設定する。図10に、基準車速Vtからの超過量ΔVとクリック発生間隔t1との関係を示す。
図10に示すように、超過量ΔVが大きくなるほどクリック発生間隔t1が初期値t1iから徐々に小さくなる。これにより、自車速Vfが基準車速Vtに対して大きく超過している場合は、クリック発生間隔t1を短くしてクリック反力Fcの発生間隔を短くする。
ステップS219では、前回クリック反力を発生させてからのクリック発生時間T_onが、ステップS218で設定したクリック発生間隔t1を超えているか否かを判定する。クリック発生時間T_onがクリック発生間隔t1を超えている場合(T_on>t1)は、クリック反力を発生させるためにステップS220へ進む。
ステップS220では、クリック発生時間T_onをリセットする。ステップS221では、クリック回数countを更新する。ステップS222では、自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underをリセットする。
ステップS223では、クリック反力Fcを算出するための補正係数k1を、基準車速Vtからの自車速Vfの超過量ΔVに基づいて設定する。図11に、基準車速Vtからの超過量ΔVと補正係数k1との関係を示す。図11に示すように、超過量ΔVが大きくなるほど補正係数k1が1から徐々に増加する。
ステップS224では、クリック反力Fcを算出するための補正係数k2を、ステップS203で算出したリスクポテンシャルRPに基づいて設定する。図12に、リスクポテンシャルRPと補正係数k2との関係を示す。図12に示すように、リスクポテンシャルRPが大きくなるほど補正係数k2が1から徐々に増加する。
ステップS225では、クリック反力Fcを算出するための補正係数k3を、ステップS201で検出したアクセルペダル操作量Spに基づいて設定する。図13に、アクセルペダル操作量Spと補正係数k3との関係を示す。図13に示すように、アクセルペダル操作量Spが大きくなるほど補正係数k3が1から徐々に増加する。
ステップS226では、ステップS223〜S225で設定した補正係数k1〜k3を用いて、クリック反力Fcを算出する。ここでは、以下の(式7)に示すように、予め設定したクリック反力Fcの基準値Fcrに補正係数k1〜k3を掛けることにより、クリック反力Fcを算出する。
Fc=k1・k2・k3・Fcr ・・・(式7)
ステップS219で、クリック発生時間T_onがクリック発生間隔t1以下であると判定されると、ステップS227へ進む。ステップS227では、クリック発生時間T_onを更新し、ステップS228へ進む。また、ステップS217で基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overがクリック開始時間t0以下であると判定された場合も、ステップS228へ進む。ステップS228では、クリック反力Fcを発生しないように、クリック反力Fc=0に設定する。
ステップS226またはS228でクリック反力Fcを設定した後、ステップS241へ進む。ステップS241およびS242での処理は、図4のステップS131およびS132における処理と同様であるので説明を省略する。
一方、ステップS213で自車速Vfが基準車速Vt未満であると判定されると、ステップS229へ進む。ステップS229では、自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underを算出する。ステップS230では、前回、自車速Vfが基準車速Vt以上であったときの、基準車速Vtを超えてからの経過時間T_overに基づいて、リセット時間t2を設定する。図14に、基準車速Vtを超えてからの前回の経過時間T_overとリセット時間t2との関係を示す。図14に示すように、前回の経過時間T_overが長いほど、リセット時間t2が予め設定した初期値t2iから徐々に大きくなる。
このように、前回の経過時間T_overが長かった場合には、前回のクリック回数countおよび経過時間T_overを継続してカウントする時間t2を長く設定する。これにより、自車速Vfが再び基準車速Vt以上となったときに、前回基準車速Vt以上であった時に設定したクリック反力Fcの大きさおよび発生頻度で、クリック反力Fcを発生させる。なお、図14のマップにおいて、基準車速Vt以上となってからの前回の経過時間T_overの代わりに、基準車速Vt以上であったときのクリック回数countを用いてリセット時間t2を設定することもできる。
つづくステップS231では、基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underが、ステップS230で設定したリセット時間t2を超えているか否かを判定する。経過時間T_underがリセット時間t2を超えている場合は、ステップS232へ進む。ステップS232ではクリック回数countをリセットし、ステップS233では基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overをリセットする。その後、ステップS228へ進んでクリック反力Fc=0に設定する。
一方、ステップS231で経過時間T_underがリセット時間t2以下であると判定されると、クリック回数countおよび経過時間T_overをリセットせずに、ステップS228へ進んでクリック反力Fc=0に設定する。
第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置1の作用を、図7(a)〜(d)を用いて説明する。図7(a)〜(d)に示すように、自車速Vfが基準車速Vt以上となると、基準車速Vtからの超過量ΔVに応じて設定したクリック開始時間t0後に、クリック反力Fcを発生させる。その後、自車速Vfが基準車速Vt以上の間は、基準車速Vtからの超過量ΔVに応じて設定した発生間隔t1でクリック反力Fcを発生させる。クリック反力Fcは、超過量ΔV、リスクポテンシャルRPおよびアクセルペダル操作量Spに応じて設定される。従って、基準車速Vtからの超過量ΔVが大きいほどクリック反力Fcの発生頻度が増加し、さらに超過量ΔV、リスクポテンシャルRPまたはアクセルペダル操作量Spが大きくなるほど、大きなクリック反力Fcが発生する。
アクセルペダル82には、リスクポテンシャルRPに応じた反力制御量dFに、クリック反力Fcを付加した値が操作反力として発生する。これにより、リスクポテンシャルRPはアクセルペダル反力の連続的な変化として運転者に伝達され、基準車速Vtに関する情報はアクセルペダル反力の非連続的で一時的な変化により運転者に伝達される。また、クリック反力Fcの大きさおよび発生間隔の変化によって、基準車速Vtからの超過量ΔVやリスクポテンシャルRPの大きさを運転者に知らせることができる。また、自車速Vfが長時間基準車速Vtを超過している場合は、基準車速Vt自体が低下するので、クリック反力Fcを発生する頻度を増加して積極的に運転者の注意を喚起することができる。
自車速Vfが基準車速Vt未満となってから、所定のリセット時間t2が経過する前に再び基準車速Vt以上となった場合は、前回に基準車速Vtを超過していたときのクリック反力Fcの大きさおよび発生間隔を継続して使用するので、リスクの大きさを引き続き積極的に運転者に知らせることができる。
−第2の実施の形態の変形例1−
図6のステップS218において、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overに基づいて、クリック発生間隔t1を設定することもできる。図15に、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overとクリック発生間隔t1との関係を示す。
図15に示すように、経過時間T_overが長くなるほど、クリック発生間隔t1が初期値t1iから徐々に小さくなる。これにより、自車速Vfが長い間基準車速Vt以上である場合は、クリック発生間隔t1を短くしてクリック反力Fcの発生間隔を短くする。このように、経過時間T_overに基づいてクリック発生間隔t1を設定すると、図14を用いてリセット時間t2を設定した場合に、より効果的にクリック反力Fcの発生頻度を設定することができる。
なお、図15のマップにおいて、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overの代わりに、基準車速Vt以上となってからのクリック回数countを用いてクリック発生間隔t1を設定することもできる。
−第2の実施の形態の変形例2−
図6のステップ223において、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overに基づいて、クリック反力Fcの補正係数k1を設定することもできる。図16に、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overと補正係数k1との関係を示す。
図16に示すように、経過時間T_overが長くなるほど補正係数k1が1から徐々に増加する。なお、図16のマップにおいて、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overの代わりに、基準車速Vt以上となってからのクリック回数countを用いて補正係数k1を設定することもできる。
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)コントローラ60は、自車速の基準車速Vtからの超過状態および超過量を算出し、自車速Vfの超過状態および超過量に基づいてクリック反力Fcの発生間隔および大きさを変更するので、自車速Vfが基準車速Vtをどれだけ超過しているかを、運転者に直感的に知らせることができる。とくに、基準車速Vtからの超過量ΔVが大きい場合、または基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが長い場合はクリック反力Fcの発生頻度が高くなるので、自車速Vfが基準車速Vtを超過していることを積極的に運転者に知らせることができる。
(2)コントローラ60は、さらに障害物に対するリスクポテンシャルRPに基づいてクリック反力Fcの大きさを変更するので、基準車速Vtに関する情報とともに障害物に対するリスクポテンシャルRPもクリック反力Fcとして運転者に知らせることができる。
(3)また、コントローラ60は、アクセルペダル操作量Spに基づいてクリック反力Fcの大きさを変更するので、基準車速Vtを超過しているときに運転者がアクセルペダル82を大きく踏み込んでいるような場合は、クリック反力Fcを大きくして運転者の注意を喚起することができる。
《第3の実施の形態》
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1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の実施の形態においては、自車速Vfが基準車速Vtを超過している場合には、基準車速Vtからどれだけ超過しているかをクリック反力Fcの発生回数として運転者に知らせる。
以下に、第3の実施の形態における車両用運転操作補助装置1の動作を、図17のフローチャートおよび図18(a)〜(d)を用いて詳細に説明する。図17は、第3の実施の形態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。図18(a)〜(d)は、自車速Vf、アクセルペダル操作量Sp、クリック反力Fc、およびアクセルペダル反力指令値FAの時間変化を示す図である。図17に示す処理は、一定間隔、例えば50msec毎に連続的に行われる。
ステップS301〜S304、S311およびS312での処理は、図4のフローチャートに示したステップS101〜S104、S111およびS112での処理と同様であるので説明を省略する。
ステップS313では、基準車速Vt以上の領域で、自車速Vfが増加しているか低下しているかを判定する。具体的には、ステップS301で検出した現在の自車速Vfを微分して、自車速Vfの変化率Vf/dtを算出する。自車速Vfの変化率が0を上回る場合(Vf/Dt>0)は自車速Vfが増加し、変化率が0以下の場合(Vf/dt≦0)は自車速Vfが低下していると判断する。自車速Vfが増加している場合は、ステップ314へ進み、前回クリック反力Fcを発生してからの経過時間(クリック発生時間)T_onを算出する。
ステップS315では、ステップS314で算出したクリック発生時間T_onと、基準車速Vtからの自車速Vfの超過レベルに基づいて、クリック反力Fcを発生させるか否かを判断する。ここで、自車速Vfの超過レベルは、図18(a)に示すように基準車速Vt以上の領域を所定の車速幅Vaで等分割したときに、基準車速Vtがどの領域にあるかで判断する。そこで、自車速Vfが基準車速Vtから(Vt+Va)の領域を超過レベル1,(Vt+Va)から(Vt+2Va)の領域を超過レベル2,(Vt+2Va)から(Vt+3Va)の領域を超過レベル3,(Vt+3Va)から(Vt+4Va)の領域を超過レベル4と設定する。
図19に、クリック発生時間T_onと自車速Vfの超過レベルとからクリック反力Fcの発生判断を行うための図を示す。自車速Vfの超過レベルが変化した場合、例えば自車速Vfが超過レベル1から超過レベル2に変化した場合は、クリック発生時間T_onが所定時間ta以上経過していればクリック反力Fcを発生させる。一方、自車速Vfの超過レベルが変化していない場合は、クリック発生時間T_onが所定時間taよりも大きな所定時間tb以上経過するまでクリック反力Fcを発生させない。
すなわち、自車速Vfが基準車速Vt以上の領域では、クリック発生時間T_onが所定時間ta以上経過していれば、自車速Vfの超過レベルが変化した時点でクリック反力Fcを発生させる。また、クリック発生時間T_onが所定時間tb以上経過したときは、自車速Vfの超過レベルが変化していなくてもクリック反力Fcを発生させる。なお、前回周期で基準車速Vt未満であった自車速Vfが基準車速Vt以上となったときは、自車速Vfが基準車速Vt以上となった時点、すなわち後述するように自車速Vfが超過レベル1に変化したときにクリック反力Fcを1つ発生させる。
このようにステップS315においてクリック反力Fcを発生させると判断された場合は、ステップS316へ進む。
ステップS316では、自車速Vfの超過レベルに基づいて、クリック発生回数Ncを設定する。図20に、超過レベルとクリック発生回数Ncとの関係を示す。ここで、クリック発生回数Ncは1回に発生させるクリック反力Fcの数である。図20に示すように、自車速Vfが超過レベル1の場合は、1回に1つのクリック反力Fcを発生させる。超過レベル2の場合は2つ、レベル3では3つ、レベル4では4つのクリック反力Fcを連続して発生させる。なお、クリック反力Fcの大きさは予め設定しておく。
つづくステップS317では、クリック発生時間T_onをリセットする。
一方、ステップS312が否定判定されて自車速Vfが基準車速Vt未満である場合、ステップS313が否定判定されて自車速Vfが低下している場合、またはステップS315でクリック反力Fcを発生しないと判断された場合、ステップS318へ進む。ステップS318では、クリック反力Fcを発生しないように、Fc=0に設定する。
ステップS331では、ステップS304で算出した刺激量dFとステップS316またはS318で設定したクリック反力Fcとから、アクセルペダル反力指令値FAを算出する。なお、ステップS316で複数個のクリック反力Fcを発生すると設定した場合は、反力制御量dFに加えて複数個のクリック反力Fcを発生するような指令値を設定する。つづくステップS332では、ステップS331で算出したアクセルペダル反力指令値FAをアクセルペダル反力制御装置80に出力する。
第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置1の作用を、図18(a)〜(d)を用いて説明する。図18(a)〜(d)に示すように、自車速Vfが基準車速Vt以上となると、その時点で1つのクリック反力Fcを発生させる。その後、自車速Vfが超過レベル2に変化した時点で2つのクリック反力Fcを発生させ、超過レベル3に変化した時点で3つのクリック反力Fcを発生させ、さらに超過レベル4に変化した時点で4つのクリック反力Fcを発生させる。自車速Vfが低下している場合は超過レベルが変化した場合でもクリック反力Fcを発生させない。このように、自車速Vfが基準車速Vt以上の領域で増加する場合は、その超過レベルに応じた回数Ncだけクリック反力Fcが発生し、自車速Vfが基準車速Vtからどれだけ超過しているかを運転者に伝達する。
また、自車速Vfが基準車速Vt以上となって1つのクリック反力Fcを発生させた後、自車速Vfの超過レベルが変化しない場合は、クリック発生時間T_onが所定時間tb経過した時点で1つのクリック反力Fcを発生させる。自車速Vfが超過レベル2から変化しない場合も同様に、クリック発生時間T_onが所定時間tb経過した時点で2つのクリック反力Fcを発生させる。このように、超過レベルが変化しない場合でも、自車速Vfが基準車速Vt以上の領域にある場合は、所定時間tbが経過すると超過レベルに応じた回数Ncだけクリック反力Fcが発生し、自車速Vfが基準車速Vtからどれだけ超過しているかを運転者に伝達する。
このように、以上説明した第3の実施の形態においては、上述した第1および第2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。
コントローラ60は、基準車速Vtからの超過量ΔVに基づいてクリック反力Fcの発生回数Ncを変更する。これにより、自車速Vfが基準車速Vtを大幅に超過している場合は一度に多くのクリック反力Fcが発生するので、自車速Vfが基準車速Vtからどれだけ超過しているかを知らせて運転者の注意を喚起することができる。
《第4の実施の形態》
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。第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置1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4の実施の形態においては、自車速Vfが基準車速Vtから超過していることを運転者に知らせる際に、運転者に煩わしさを与えないようにする。そのため、クリック反力Fcを発生させる際の基準車速Vt、クリック反力発生間隔t1,およびリセット時間t2を変更する。さらに、クリック反力Fcの大きさも変更する。
以下に、第4の実施の形態における車両用運転操作補助装置1の動作を、図21のフローチャートを用いて詳細に説明する。図21は、第4の実施の形態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。図21に示す処理は、一定間隔、例えば50msec毎に連続的に行われる。
ステップS401〜S404およびS411での処理は、図4のフローチャートに示したステップS101〜S104、およびS111での処理と同様であるので説明を省略する。なお、ステップS401では、アクセルペダル82の操作量Spも検出する。
ステップS412では、ステップS411で設定した基準車速Vt(以降、初期基準車速Vtiとする)を、自車速Vfが基準車速Vtを超過してからの経過時間T_overに基づいて補正する。図22に、経過時間T_overと基準車速Vtとの関係を示す。図22において、初期基準車速Vtiを一点鎖線で示す。
図22に示すように、自車速Vfが基準車速Vtを超えてからの経過時間T_overが長くなるほど、初期基準車速Vtiに対して基準車速Vtが大きくなるように補正する。経過時間T_overが長くなるほど基準車速Vtを増大させることにより、運転者に煩わしさを与えないようにクリック反力Fcの発生頻度を減少させるとともに、クリック反力Fcを小さくする。
ステップS413では、ステップS412で補正した基準車速Vtを用いて、ステップS401で読み込んだ自車速Vfが基準車速Vt以上であるか否かを判定する。自車速Vfが基準車速Vt以上の場合は、ステップS414へ進む。ステップS414では、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overを算出し、つづくステップS415では、クリック回数countを判断する。
クリック回数countが0で、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからまだクリック反力を発生させていない場合は、ステップS416へ進む。ステップ416では、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが、所定のクリック開始時間t0を超えているか否かを判定する。経過時間T_overがクリック開始時間t0を超えている場合(T_over>t0)は、クリック反力を発生させるためにステップS418へ進む。
ステップS415でクリック回数countが1以上と判断され、基準車速Vt以上となってから既にクリック反力を発生している場合は、ステップS417へ進む。ステップS417では、前回クリック反力を発生させてからのクリック発生時間T_onが、所定のクリック発生間隔t1を超えているか否かを判定する。クリック発生時間T_onがクリック発生間隔t1を超えている場合(T_on>t1)は、クリック反力を発生させるためにステップS418へ進む。
ステップS418では、クリック発生時間T_onをリセットする。ステップS419では、クリック回数countを更新する。ステップS420では、自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underをリセットする。
ステップS421では、クリック反力Fcを算出するための補正係数k3を、ステップS401で検出したアクセルペダル操作量Spに基づいて設定する。図23に、アクセルペダル操作量Spと補正係数k3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Spが所定値Sp1以下の領域では、クリック反力Fcを発生させないように補正係数k3を0に設定する。アクセルペダル操作量Spが所定値Sp1を上回る場合は、補正係数k3=1に設定する。
ステップS422では、ステップS421設定した補正係数k3を予め設定したクリック反力Fcの基準値Fcrにを掛けることにより、クリック反力Fcを算出する(Fc=k3・Fcr)。
ステップS417で、クリック発生時間T_onがクリック発生間隔t1以下であると判定されると、ステップS423へ進む。ステップS423では、クリック発生時間T_onを更新し、ステップS424へ進む。また、ステップS416で基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overがクリック開始時間t0以下であると判定された場合も、ステップS424へ進む。ステップS424では、クリック反力Fcを発生しないように、クリック反力Fc=0に設定する。
ステップS422またはS424でクリック反力Fcを設定した後、ステップS441へ進む。ステップS441およびS442での処理は、図4のステップS131およびS132における処理と同様であるので説明を省略する。
一方、ステップS413で自車速Vfが基準車速Vt未満であると判定されると、ステップS425へ進む。ステップS425では、自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underを算出する。ステップS426では、前回、自車速Vfが基準車速Vt以上であったときの、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overに基づいて、リセット時間t2を設定する。図24に、基準車速Vtを超えてからの前回の経過時間T_overとリセット時間t2との関係を示す。図24に示すように、前回の経過時間T_overが長いほど、リセット時間t2が予め設定した初期値t2iから徐々に小さくなる。
このように、前回の経過時間T_overが長かった場合には、前回のクリック回数countおよび経過時間T_overを継続してカウントする時間t2を短く設定する。これにより、自車速Vfが再び基準車速Vt以上となったときに、クリック反力Fcの大きさおよび発生頻度を所定値に復帰させてクリック反力Fcを発生させる。なお、図24のマップにおいて、基準車速Vt以上となってからの前回の経過時間T_overの代わりに、基準車速Vt以上であったときのクリック回数countを用いてリセット時間t2を設定することもできる。
つづくステップS427〜S429での処理は、図4のステップS124〜S126での処理と同様であるので説明を省略する。
−第4の実施の形態の変形例1−
クリック発生間隔t1を、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overに基づいて補正することもできる。図25に、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overとクリック発生間隔t1との関係を示す。
図25に示すように、経過時間T_overが長くなるほど、クリック発生間隔t1が初期値t1iから徐々に大きくなる。これにより、自車速Vfが長い間基準車速Vt以上である場合は、クリック発生間隔t1を長くして運転者に煩わしさを与えないようにクリック反力Fcの発生間隔を長くする。このように、経過時間T_overに基づいてクリック発生間隔t1を設定することにより、図24を用いてリセット時間t2を設定した場合に、より効果的にクリック反力Fcの発生頻度を設定することができる。
なお、図25のマップにおいて、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overの代わりに、基準車速Vt以上となってから発生したクリック回数countを用いてクリック発生間隔t1を設定することもできる。
−第4の実施の形態の変形例2−
クリック反力Fcを算出するための補正係数を、さらに、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overに基づいてを設定することもできる。図26に、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overと補正係数k1との関係を示す。
図26に示すように、経過時間T_overが長くなるほど補正係数k1が1から徐々に減少し、運転者に煩わしさを与えないようにクリック反力Fcを小さくする。なお、図26のマップにおいて、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overの代わりに、基準車速Vt以上となってから発生したクリック回数countを用いて補正係数k1を設定することもできる。
−第4の実施の形態の変形例3−
図21のステップS421においてアクセルペダル操作量Spに応じた補正係数k3を算出する際に、図27のマップを用いることもできる。この場合、図27に示すようにアクセルペダル操作量Spが増加するほど補正係数k3を徐々に増加させ、所定値Sp2以上では補正計数k3を1に固定する。
このように、以上説明した第4の実施の形態においては、上述した第1から第3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)コントローラ60は、自車速の基準車速Vtからの超過状態および超過量を算出し、自車速Vfの超過状態および超過量に基づいてクリック反力Fcの発生間隔および大きさを変更するので、自車速Vfが基準車速Vtをどれだけ超過しているかを、煩わしさを与えることなく運転者に知らせることができる。とくに、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが長い場合はクリック反力Fcの発生頻度が低くなるので、自車速Vfが基準車速Vtを超過していることを運転者に知らせながらも、煩わしさを与えないような制御を行うことができる。
(2)また、コントローラ60はアクセルペダル操作量Spに基づいてクリック反力Fcの大きさを変更する。具体的には、アクセルペダル操作量Spが小さい場合は、クリック反力Fcを発生させない、または小さなクリック反力Fcを発生させるので、運転者に煩わしさを与えることがない。
《第5の実施の形態》
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。図28に、第5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。図28に示すように、第5の実施の形態による車両用運転操作補助装置2は、アクセルペダル反力制御装置80の代わりに、運転座席に内蔵された空気袋の圧力を制御するシート圧制御装置90と、運転座席に振動を発生させるシート振動制御装置100とを備えている。
第5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に応じて空気袋の圧力を制御して運転座席の硬さおよび高さを調節するとともに、自車速Vfが基準車速Vtから超過していることを運転座席に振動を発生させることにより運転者に伝達する。さらに、振動の発生間隔や振動の大きさを変更することにより、基準車速Vtに関する情報を運転者に知らせる。
図29(a)〜(c)に、シート圧制御装置90およびシート振動制御装置100によって制御される運転座席110の構成を示す。図29(a)に示すように、運転座席110は、ヘッドレスト111,背もたれ部112およびクッション部113から構成される。図29(b)(c)は、それぞれ図29(a)に示すクッション部113のA−A断面図を示す。クッション部113の前端部には、シート圧制御装置90によって制御される空気袋91と、シート振動制御装置100によって制御される複数の振動体101が内蔵されている。図29(c)に示すように空気袋91を拡張すると、クッション部113の表面が膨らんで堅くなり、空気袋91の圧力変化を運転者の大腿部に伝達する。
以下に、第5の実施の形態における車両用運転操作補助装置2の動作を、図30のフローチャートおよび図31(a)〜(c)を用いて詳細に説明する。図30は、第5の実施の形態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。図31(a)〜(c)は、自車速Vf、シート振動およびシート圧力の時間変化を示す図である。図30に示す処理は、一定間隔、例えば50msec毎に連続的に行われる。
ステップS501〜S503での処理は、図6のフローチャートに示したステップS201〜S203での処理と同様であるので説明を省略する。ステップS504では、ステップS503で算出したリスクポテンシャルに応じて、運転座席110に内蔵された空気袋91に発生させる圧力Pを算出する。シート圧力Pは、例えばリスクポテンシャルRPに比例して増加するように設定する。
ステップS511〜S514での処理は、図6のステップS211〜S214と同様であるので説明を省略する。ステップS515では、自車速Vfが基準車速Vt以上となってから発生させた振動の回数count_vを判断する。
振動回数count_vが0で、自車速Vfが基準車速Vt以上となってからまだ運転座席110に振動を発生させていない場合は、ステップS516へ進む。ステップS516では、自車速Vfが基準車速Vt以上となってから振動を開始するまでの振動開始時間t0を設定する。ここでは、第2の実施の形態において基準車速Vtからの自車速Vfの超過量ΔVに基づいてクリック開始時間t0を設定したときと同様に、図9のマップを用いて基準車速Vtからの超過量ΔVに応じた振動開始時間t0を設定する。
ステップS517では、基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが、ステップS516で設定した振動開始時間t0を超えているか否かを判定する。経過時間T_overが振動開始時間t0を超えている場合(T_over>t0)は、運転座席110に振動を発生させるためにステップS520へ進む。
ステップS515で振動回数count_vが1以上と判断され、基準車速Vt以上となってから既に振動を発生している場合は、ステップS518へ進む。ステップS518では振動発生間隔t1を設定する。ここでは、第2の実施の形態において基準車速Vtからの自車速Vfの超過量ΔVに基づいてクリック発生間隔t1を設定したときと同様に、図10のマップを用いて基準車速Vtからの超過量ΔVに応じた振動発生間隔t1を設定する。
ステップS519では、前回振動を発生させてからの振動発生時間T_onが、ステップS518で設定した振動発生間隔t1を超えているか否かを判定する。振動発生時間T_onが振動発生間隔t1を超えている場合(T_on>t1)は、運転座席110に振動を発生させるためにステップS520へ進む。
ステップS520では、振動発生時間T_onをリセットする。ステップS521では、振動回数count_vを更新する。ステップS522では、自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underをリセットする。
ステップS523では、振動の振幅Fvを算出するための補正係数k1を、基準車速Vtからの自車速Vfの超過量ΔVに基づいて設定する。ここでは、第2の実施の形態と同様に、図11のマップを用いて基準車速Vtからの超過量ΔVに応じた補正係数k1を算出する。
ステップS524では、振動の振幅Fvを算出するための補正係数k2を、ステップS503で算出したリスクポテンシャルRPに基づいて設定する。ここでは、第2の実施の形態と同様に、図12のマップを用いてリスクポテンシャルRPに応じた補正係数k2を算出する。
ステップS525では、ステップS523およびS524で設定した補正係数k1、k2を用いて、振幅Fvを算出する。具体的には、予め設定した振幅基準値Fvrに補正係数k1、k2を掛けることにより、振幅Fvを算出する。
ステップS519で、振動発生時間T_onが振動発生間隔t1以下であると判定されると、ステップS526へ進む。ステップS526では、振動発生時間T_onを更新し、ステップS527へ進む。また、ステップS517で基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overが振動開始時間t0以下であると判定された場合も、ステップS527へ進む。ステップS527では、振動を発生しないように、振幅Fv=0に設定する。
ステップS525またはS527で振幅Fvを設定した後、ステップS541へ進む。ステップS541では、ステップS504で算出したシート圧力Pをシート圧制御装置90に出力し、つづくステップS542では、ステップS525またはS527で設定した振幅Fvをシート振動制御装置100に出力する。これにより、シート圧制御装置90は、コントローラ61からの指令に従ってシート圧力Pを実現するように空気袋91を拡張する。また、シート振動制御装置100は、コントローラ61からの指令に従って振幅Fvの振動を発生させるように振動体101を制御する。
一方、ステップS513で自車速Vfが基準車速Vt未満であると判定されると、ステップS528へ進む。ステップS528では、自車速Vfが基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underを算出する。ステップS529では、前回、自車速Vfが基準車速Vt以上であったときの、基準車速Vtを超えてからの経過時間T_overに基づいて、リセット時間t2を設定する。ここでは、第2の実施の形態と同様に、図14のマップを用いて基準車速Vt以上となってからの前回の経過時間T_overまたは振動回数counter_vに応じたリセット時間t2を算出する。
つづくステップS530では、基準車速Vt未満となってからの経過時間T_underが、ステップS529で設定したリセット時間t2を超えているか否かを判定する。経過時間T_underがリセット時間t2を超えている場合は、ステップS531へ進む。ステップS531では振動回数count_vをリセットし、ステップS532では基準車速Vt以上となってからの経過時間T_overをリセットする。その後、ステップS527へ進んで振幅Fv=0に設定する。
一方、ステップS530で経過時間T_underがリセット時間t2以下であると判定されると、振動回数count_vおよび経過時間T_overをリセットせずに、ステップS527へ進んで振幅Fv=0に設定する。
第5の実施の形態による車両用運転操作補助装置2の作用を、図31(a)〜(c)を用いて説明する。図31(a)〜(c)に示すように、自車速Vfが基準車速Vt以上となると、基準車速Vtからの超過量ΔVに応じて設定した振動開始時間t0後に、振動を発生させる。その後、自車速Vfが基準車速Vt以上の間は、基準車速Vtからの超過量ΔVに応じて設定した発生間隔t1で振動を発生させる。振動の振幅Fvは、超過量ΔVおよびリスクポテンシャルRPに応じて設定される。従って、基準車速Vtからの超過量ΔVまたはリスクポテンシャルRPが大きいほど、大きな振幅Fvで振動が発生する。
運転座席110には、リスクポテンシャルRPに応じたシート圧力Pおよび基準車速Vtに関する情報として振動が発生する。これにより、リスクポテンシャルRPはシート圧力Pの連続的な変化として運転者に伝達され、基準車速Vtに関する情報は運転座席110に発生する振動として非連続的に運転者に伝達される。また、基準車速Vtからの超過量ΔVやリスクポテンシャルRPの大きさを、振動の振幅Fvとして運転者に知らせることができる。また、自車速Vfが長時間基準車速Vtを超過しているときは、基準車速Vt自体が低下するので振動を発生する頻度が増加し、運転者の注意を喚起することができる。
自車速Vfが基準車速Vt未満となってから、リセット時間t2が経過する前に再び基準車速Vt以上となった場合は、前回に基準車速Vtを超過していたときの振動の振幅Fvおよび発生間隔を継続して使用するので、リスクの大きさを引き続き積極的に運転者に知らせることができる。
なお、第5の実施の形態において、振動発生間隔t1を算出するために図10の代わりに図15のマップを用いたり、補正係数k1を算出するために図11の代わりに図16のマップを用いることももちろん可能である。
上述した第5の実施の形態においては、図29(a)〜(c)に示すように空気袋91および複数の振動体101を用いて運転座席110に圧力および振動を発生させた。ただし、これには限定されず、運転座席110のクッション部113の前端部の高さ調整を行うリフタ機構を用いることもできる。例えば、シート圧力Pを高くするときは、リフタ機構によりクッション部113の前端部を上昇させ、運転座席110に振動を発生させるときは、リフタ機構によりクッション部113の前端部を単発的に上下動させる。
なお、運転座席110に圧力および振動を発生させるときの各種条件は、上述した第3または第4の実施の形態と同様に設定することもできる。
このように、以上説明した第5の実施の形態においては、上述した第1から第4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。
コントローラ61は、障害物に対するリスクポテンシャルRPを運転座席110の連続的な圧力変化、すなわち高さおよび硬さの変化として、また基準車速Vtに関する情報を運転座席110に発生する振動として運転者に伝達する。従って、運転者は運転座席110から発生する異なる形態の触覚刺激によって、自車両周囲の複数のリスク情報を得ることができる。また、自車速Vfの基準車速Vtからの超過状態に応じて振動の発生間隔や大きさを変更すれば、自車速Vfが基準車速Vtからどれだけ超過しているかを運転者に直感的に知らせることができる。
《第6の実施の形態》
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の実施の形態においては、自車両周囲のリスクポテンシャルRPに応じてステアリングホイールを前後に移動するとともに、自車速Vfが基準車速Vtから超過している場合はステアリングホイールを単発的に前後移動させる。そこで、第6の実施の形態による車両用運転操作補助装置は、操舵系にステアリングホイールを前後移動させる駆動機構を備えている。
図32(a)(b)に、ステアリングホイール120およびその付近の構成を示す。ステアリングホイール120は、ステアリングコラム121に取り付けられたモータユニット122の駆動により、矢印方向、すなわち前後方向に移動する。自車両周囲のリスクポテンシャルRPが大きくなると、ステアリングコラム121を伸長してステアリングホイール120を運転者側に移動させる。さらに、ステアリングホイール120を単発的に前後移動するときの動作間隔や前後移動の大きさを変更することにより、基準車速Vtに関する情報を運転者に知らせる。ステアリングホイール120を前後移動するときの各種条件は、上述した第2から第4の実施の形態と同様に設定することができる。
このように、以上説明した第6の実施の形態においては、上述した第1から第5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。
障害物に対するリスクポテンシャルRPに応じてステアリングコラム121を伸縮するので、リスクポテンシャルRPをステアリングホイール120の連続的な位置変化として運転者に知らせることができる。また、自車速Vfが基準車速Vtから超過している場合はステアリングコラム121を短い周期で単発的に伸縮することにより、自車速Vfが基準車速Vt以上であることを運転者に知らせることができる。また、自車速Vfの基準車速Vtからの超過状態に応じてステアリングコラム121を単発的に伸長する際の動作間隔や移動量を変更すれば、自車速Vfが基準車速Vtからどれだけ超過しているかを運転者に直感的に知らせることができる。
上述した第1から第6の実施の形態においては、自車両と先行車との余裕時間TTCおよび車間時間THWを用いて(式3)からリスクポテンシャルRPを算出した。ただし、これに限定されず、例えば余裕時間TTCの逆数をリスクポテンシャルRPとして用いることもできる。また、反力制御量dFをリスクポテンシャルRPに比例して増加するように設定したが、例えばリスクポテンシャルRPに対して指数関数的に増加するように設定することもできる。
上述した第2の実施の形態においては、自車速Vfが基準車速Vt以上の場合に、基準車速Vt、クリック開始時間t0,クリック発生間隔t1,クリック反力Fc、およびリセット時間t2を全て変更した。ただし、これには限定されず、これらのうちの少なくともいずれかを変更することもできる。また、クリック反力Fcを算出する際に、補正係数k1〜k3を算出したが、これらのうちのいずれかを用いてクリック反力Fcを算出することもできる。
以上説明した第1から第6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、車速センサ30、車速情報データベース40およびコントローラ60,61を用い、さらに障害物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、基準車速算出手段として車速情報データベース40およびコントローラ60,61を用いた。リスクポテンシャル算出手段および触覚刺激制御手段としてコントローラ60,61を用いた。また、触覚刺激付与手段としてアクセルペダル反力制御装置80,シート圧制御装置90,シート振動制御装置100およびモータユニット122を用い、アクセルペダル操作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、シート制御手段としてシート圧制御装置90およびシート振動制御装置100を用い、伸縮制御手段としてモータユニット122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、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。
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。 アクセルペダル周辺の構成を示す図。 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。 (a)〜(d)自車速、ペダル操作量、クリック反力および反力指令値の時間変化の一例を示す図。 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。 (a)〜(d)自車速、ペダル操作量、クリック反力および反力指令値の時間変化の一例を示す図。 基準車速以上の経過時間と基準車速との関係を示す図。 基準車速からの超過量とクリック開始時間との関係を示す図。 基準車速からの超過量とクリック発生間隔との関係を示す図。 基準車速からの超過量とクリック反力補正係数との関係を示す図。 リスクポテンシャルとクリック反力補正係数との関係を示す図。 ペダル操作量とクリック反力補正係数との関係を示す図。 前回の基準車速以上の経過時間または前回のクリック回数とリセット時間との関係を示す図。 基準車速以上の経過時間またはクリック回数とクリック発生間隔との関係を示す図。 基準車速以上の経過時間またはクリック回数とクリック反力補正係数との関係を示す図。 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。 (a)〜(d)自車速、ペダル操作量、クリック反力および反力指令値の時間変化の一例を示す図。 クリック発生時間に基づくクリック反力発生判断を説明する図。 基準車速超過レベルとクリック発生回数との関係を示す図。 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。 基準車速以上の経過時間と基準車速との関係を示す図。 ペダル操作量とクリック反力補正係数との関係を示す図。 前回の基準車速以上の経過時間または前回のクリック回数とリセット時間との関係を示す図。 基準車速以上の経過時間またはクリック回数とクリック発生間隔との関係を示す図。 基準車速以上の経過時間またはクリック回数とクリック反力補正係数との関係を示す図。 ペダル操作量とクリック反力補正係数との関係を示す図。 第5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。 (a)〜(c)図28に示す車両用運転操作補助装置によって制御される運転座席の構成を示す図。 第5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。 (a)〜(c)自車速、シート振動およびシート圧力の時間変化の一例を示す図。 (a)(b)第6の実施の形態による車両用運転操作補助装置によって制御されるステアリングホイールおよびその周辺の構成を示す図。
符号の説明
10:レーザレーダ
20:前方カメラ
30:車速センサ
40:車速情報データベース
60,61:コントローラ
80:アクセルペダル反力制御装置
90:シート圧制御装置
100:シート振動制御装置
110:運転座席
120:ステアリングホイール

Claims (9)

  1. 自車両周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、前記自車両が走行する際の基準となる基準車速を算出する基準車速算出手段とを有し、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の前記障害物検出手段による検出結果に基づいて前記第1のリスクポテンシャルを算出し、前記走行環境検出手段の前記基準車速算出手段によって算出される前記基準車速に基づいて前記第2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、
    運転者に触覚を介した触覚刺激を与える一つの触覚刺激付与手段と、
    前記第1のリスクポテンシャルおよび前記第2のリスクポテンシャルを、それぞれ前記一つの触覚刺激付与手段に発生する異なる形態の触覚刺激として運転者に伝達する触覚刺激制御手段とを備え
    前記触覚刺激制御手段は、前記第1のリスクポテンシャルを連続的に発生する触覚刺激として運転者に伝達し、前記第2のリスクポテンシャルを一時的に発生する触覚刺激(以降、一時刺激とする)として運転者に伝達するよう前記触覚刺激付与手段を制御し、
    前記リスクポテンシャル算出手段は、前記第2のリスクポテンシャルとして自車速の前記基準車速からの超過状態および超過量を算出し、
    前記触覚刺激制御手段は、前記自車速の超過状態および超過量に基づいて前記一時刺激の発生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。
  2. 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記触覚刺激制御手段は、前記自車速の前記超過状態および前記超過量に基づいて、前記一時刺激の発生間隔および/または大きさを変更することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
  3. 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記触覚刺激制御手段は、前記第1のリスクポテンシャルに基づいて、前記一時刺激の大きさを変更することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
  4. 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記触覚刺激制御手段は、アクセルペダルの操作量に基づいて、前記一時刺激の大きさを変更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1に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記触覚刺激制御手段は、前記自車速の前記超過量に基づいて、前記一時刺激の発生回数を変更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1から請求項5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、
    前記触覚刺激付与手段は、アクセルペダル操作反力を発生させるアクセルペダル操作反力発生手段であり、
    前記触覚刺激制御手段は、前記第1のリスクポテンシャルに応じて前記アクセルペダル操作反力を連続的に発生させ、前記第2のリスクポテンシャルに応じた前記一時刺激として前記アクセルペダル操作反力にパルス状の付加反力を付加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1から請求項5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、
    前記触覚刺激付与手段は、運転座席の高さまたは硬さを制御するとともに前記運転座席に振動を発生させるシート制御手段であり、
    前記触覚刺激制御手段は、前記第1のリスクポテンシャルに応じて前記運転座席の前記高さまたは硬さを連続的に発生させ、前記第2のリスクポテンシャルに応じた前記一時刺激として前記運転座席に前記振動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。
  8. 請求項1から請求項5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、
    前記触覚刺激付与手段は、ステアリングコラムを伸縮させる伸縮制御手段であることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
  9. 請求項1から請求項8のいずれか1項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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