JP4367322B2 - 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

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、運転者が運転操作を行う運転操作機器とは異なる部材を介して先行車との接近度合いを運転者に報知している（例えば特許文献１参照）。この装置は、先行車との車間距離が所定値未満となると運転席を車両後方に移動することにより、先行車に接近していることを運転者に知らせる。また、本出願人は、レーンマーカへの接近度合に応じて運転席から押圧力を発生するとともに、接近度合の大きさに応じて押圧力を発生させる運転席の部位を変更する装置を提案している（特許文献２参照）。

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２００３−３０６１０７号公報 特願２００４−３２４６７号公報

上述した特許文献１の装置では、運転席を移動することにより先行車への接近状態を運転者に知らせることはできるが、先行車に対するリスクがどの程度であるかを運転者にわかりやすく認識させることは困難であった。一方、特許文献２の装置では、運転席における押圧力の発生部位を変更することによりリスクの大きさを伝達することができる。しかし、このような車両用運転操作補助装置にあっては、リスクの大きさを運転者に一層わかりやすく伝達するとともに、リスクに対応して必要な運転操作を促すような情報伝達を行う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、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、運転操作を行う際に運転者によって操作される運転操作機器に操作反力を発生させる操作反力発生手段と、運転操作機器とは異なる車両構成部材から、運転者に与える押圧力を発生させる押圧力発生手段と、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を低リスク領域と高リスク領域とに分類し、リスクポテンシャルが低リスク領域にあるときは、リスクポテンシャルに応じて車両構成部材からの押圧力を変化させるよう押圧力発生手段を制御し、リスクポテンシャルが高リスク領域にあるときは、リスクポテンシャルに応じて運転操作機器の操作反力を変化させるよう操作反力発生手段を制御する制御手段とを備える。

本発明によれば、低リスク領域において車両構成部材からの押圧力を変化させ、高リスク領域において運転操作機器の操作反力を変化させるので、運転者を混乱させたり違和感を与えることなくわかりやすい情報伝達を行うことができる。

《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自車両の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、先行車の後端）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、先行車までの車間距離と相対速度を検出する。検出した車間距離及び相対速度はコントローラ５０へ出力される。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。
アクセルペダルストロークセンサ３０は、図３に示すようにリンク機構を介してアクセルペダル６１に接続されている。アクセルペダルストロークセンサ３０は、リンク機構を介してサーボモータ６２の回転角に変換されたアクセルペダル６１のストローク量（操作量）Ｓを検出する。検出した操作量Ｓはコントローラ５０へ出力される。

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、例えばＣＰＵのソフトウェア形態により、リスクポテンシャル算出部５１、操作状態判定部５２、アクセルペダル反力算出部５３およびシート反力算出部５４を構成する。

リスクポテンシャル算出部５１は、レーザレーダ１０および車速センサ２０から入力される信号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。操作状態判定部５２は、アクセルペダルストロークセンサ５２からの信号に基づいて、アクセルペダル６１の操作状態を判定する。

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５１で算出されたリスクポテンシャルＲＰ、およびアクセルペダル６１の操作状態に応じて、アクセルペダル６１に発生させる操作反力の制御量を算出する。シート反力算出部５４は、リスクポテンシャルＲＰおよびアクセルペダル６１の操作状態に応じて、シートから運転者に与える押圧力を算出する。

アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０からの指令値に応じてアクセルペダル操作反力を制御する。リンク機構を解してアクセルペダル６１に接続されたサーボモータ６２は、アクセルペダル反力制御装置６０からの指令に応じてトルクと回転角とを制御し、運転者がアクセルペダル６１を操作する際に発生する操作反力を任意に制御する。

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、例えば操作量Ｓ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６１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。

シート駆動機構７０は、コントローラ５０からの指令に応じてシートの前端部を駆動することにより運転者に押圧力を与える。図４（ａ）（ｂ）に、車両用運転操作補助装置１を備えた車両に搭載され、シート駆動機構７０によって駆動される運転者用シート７１の構成を示す。図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ-Ａ断面図である。

図４（ａ）に示すように、シート７１は、クッション部７２，シートバック部７３，およびヘッドレスト７４から構成される。シート駆動機構７０はクッション部７２の前端部７２ａを駆動することによって運転者に押圧力を与える。以下に、シート駆動機構７０の構成を説明する。

図４（ｂ）に示すように、シート駆動機構７０はクッション部７２の前端部７２ａの表面付近に内蔵された空気袋７２１、空気袋７２１の内圧を調節する圧力ポンプ７２２，および空気袋７２１の内圧を検出する圧力センサ７２３を備えている。圧力ポンプ７２２はコントローラ５０によって制御され、圧力センサ７２３の検出信号はコントローラ５０へ出力される。空気袋７２１の内圧を調整することにより、運転者の大腿部裏側へ与えられる押圧力が変化する。

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。まず、その概要を説明する。
第１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を、アクセルペダル６１およびシート７１のクッション前端部７２ａという２つのインターフェイスを介して運転者に伝達する。図５に示すように、運転者はアクセルペダル６１から反力ΔＦｐを受け、シート７１から反力ΔＦｃを受ける。アクセルペダル６１は、運転者が運転操作を行う際に操作する操作系のインターフェイスであり、クッション前端部７２ａは運転操作に関する操作は行わない非操作系のインターフェイスである。

リスクポテンシャルＲＰが低い場合には、非操作系のインターフェイスを用いて情報伝達を行う。このとき、操作系のインターフェイスからの情報伝達を制限して運転者による運転操作を妨げないようにする。リスクポテンシャルＲＰが高い場合は、操作系のインターフェイスを用いた情報伝達を行い、リスクポテンシャルＲＰが高くなっていることを運転者に知らせるとともに運転者の運転操作を安全な方向に誘導する。

このように操作系と非操作系のインターフェイスを用いることにより、リスクポテンシャルＲＰの変化に対応して連続的な情報伝達を行うことができる。ただし、２系統のインターフェイスを用いて２種類の触覚情報を伝達することによって運転者を混乱させたり、違和感を与えたりしないように、リスクポテンシャルＲＰの大きさおよび運転者による運転操作状態に基づいて、適切な情報伝達を行うようにする。

以下に、車両用運転操作補助装置１の動作を図６を用いて詳細に説明する。図６は、第１の実施の形態による車両用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。

ステップＳ１１０で、レーザレーダ１０および車速センサ２０から自車両および車両周囲の走行状態を読み込む。具体的には、自車速Ｖａと、自車両と先行車との車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒを読み込む。相対速度Ｖｒは、（自車速Ｖａ-先行車速Ｖｆ）と表される。

ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で読み込んだ走行状態データに基づいて、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰ、具体的には先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを算出する。まず、先行車に対する余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとを算出する。

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Ｖａ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る。余裕時間ＴＴＣは、以下の（式１）により求められる。
ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ ・・・（式１）

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／Ｖａ ・・・（式２）

車間時間ＴＨＷは、車間距離Ｄを自車速Ｖａ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Ｖａ＝先行車速Ｖｆである場合は、（式２）において自車速Ｖａの代わりに先行車速Ｖｆ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。先行車に対するリスクポテンシャルＲＰは、以下の（式３）を用いて算出する。
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Ｓ１３０では、アクセルペダルストロークセンサ３０で検出されるアクセルペダル操作量Ｓを読み込み、アクセルペダル６１の操作状態、すなわちアクセルペダル６１が操作されているか否かを判定する。アクセルペダル６１が操作されている場合はアクセルペダル６１およびクッション前部７２ａを介した情報伝達を行い、アクセルペダル６１が操作されていない場合は、クッション前部７２ａのみで情報伝達を行うようにする。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１２０で算出したリスクポテンシャルＲＰとステップＳ１３０で判定したアクセルペダル６１の操作状態に基づいて、アクセルペダル６１に発生させる操作反力を算出する。図７に、アクセルペダル６１が操作されている場合のリスクポテンシャルＲＰとアクセルペダル反力増加量ΔＦｐとの関係を示す。図７において、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ１以下の領域を低リスク領域、所定値ＲＰ１を超える領域を高リスク領域とする。所定値ＲＰ１は、上述した(式３)で算出される先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを低リスク領域と高リスク領域とに分類するためのしきい値として予め適切に設定される。

低リスク領域では、反力増加量ΔＦｐ＝０としてリスクポテンシャルＲＰに応じた操作反力を発生させないようにする。高リスク領域では、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど反力増加量ΔＦｐを大きくする。なお、アクセルペダル６１が操作されていない場合は、アクセルペダル６１を介した情報伝達が行えないので、リスクポテンシャルＲＰの大きさに関わらず運転者に与えられる反力増加量ΔＦｐ＝０となる。

一方、ステップＳ１５０では、リスクポテンシャルＲＰに基づいてクッション前部７２ａから発生させる押圧力を算出する。クッション前部７２ａに内蔵された空気袋７２１には、運転者のすわり心地等を考慮して予め所定の内圧がかけられているので、ここでは基準の内圧に加えて発生させる押圧力を、シート前端部反力ΔＦｃとして算出する。

図８に、リスクポテンシャルＲＰとシート前端部反力ΔＦｃとの関係を示す。図８に示すように、低リスク領域でリスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ２を超えるとシート前端部反力ΔＦｃが徐々に大きくなる。高リスク領域ではシート前端部反力ΔＦｃを所定値ΔＦｃ１に固定する。シート前端部反力ΔＦｃはアクセルペダル６１の操作状態に関わらず、図８のマップに従って設定される。

ステップＳ１６０では、ステップＳ１４０で算出した反力増加量ΔＦｐ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装置６０は、コントローラ５０からの指令に応じてサーボモータ６２を制御し、アクセルペダル６１に発生する操作反力を制御する。

ステップＳ１７０では、ステップＳ１５０で算出したシート前端部反力ΔＦｃをシート駆動機構７０に出力する。シート駆動機構７０は、コントローラ５０からの指令に応じて空気袋７２１の内圧を調整し、運転者の大腿部裏側に与える押圧力を制御する。これにより、今回の処理を終了する。

以下に、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の作用を説明する。
アクセルペダル６１が操作されている場合は、図９（ａ）に一点鎖線で示すように、低リスク領域においてリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほどシート前端部反力ΔＦｃが徐々に大きくなる。このとき、アクセルペダル反力増加量ΔＦｐ＝０である。高リスク領域においては、シート前端部反力ΔＦｃは所定値ΔＦｃ１に固定される一方、アクセルペダル反力増加量ΔＦｐが実線で示すように徐々に増加する。

このように、低リスク領域においてはシート前端部反力ΔＦｃを変化させてシート７１のみを用いた情報伝達を行い、高リスク領域においてはシート７１からの情報伝達量は一定として、反力増加量ΔＦｐを変化させてアクセルペダル６１を用いた情報伝達を行う。低リスク領域では非操作系のインターフェイスであるシート前端部７２ａを利用することにより、運転者による運転操作に介入することなく、違和感の少ない情報伝達を行うことができる。

一方、高リスク領域では操作系のインターフェイスであるアクセルペダル６１を用いることにより、運転者による運転操作を適切な方向へ誘導することが可能となる。すなわち、走行環境のリスクが高い場合には操作反力を大きくすることにより、アクセルペダル６１を解放する必要があるということを運転者に直感的に知らせることができる。このとき、クッション前端部７２ａからの押圧力は一定に保たれているので、２つの部材からの反力を同時に変化させることによって運転者を混乱させたり違和感を与えることを低減できる。なお、クッション前端部７２ａから一定の押圧力を発生させることにより運転者の大腿部が持ち上がるので、高リスク領域において運転者の脚をアクセルペダル６１から遠ざけるという効果も得られる。

アクセルペダル６１が操作されていない場合は、図９（ｂ）に一点鎖線で示すようにリスクポテンシャルＲＰに応じてシート前端部反力ΔＦｃが発生する。これにより、アクセルペダル６１が操作されていない場合でも、確実に情報伝達を行うことができる。また、シート前端部反力ΔＦｃはアクセルペダル６１が操作されている場合と同様に変化するので、運転者を混乱させることがない。

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、自車両周囲の走行環境に基づいてリスクポテンシャルＲＰを算出し、運転操作を行う際に運転者によって操作される運転操作機器に発生する操作反力および運転操作機器とは異なる車両構成部材からの押圧力として、リスクポテンシャルＲＰを運転者に伝える。ここで、所定値ＲＰ１をしきい値としてリスクポテンシャルＲＰを低リスク領域と高リスク領域のいずれかに分類し、低リスク領域ではリスクポテンシャルＲＰに応じて車両構成部材の押圧力を変化させ、高リスク領域ではリスクポテンシャルＲＰに応じて運転操作機器の操作反力を変化させる。これにより、２つの情報伝達手段を用いて低リスク領域と高リスク領域で連続したリスクポテンシャルＲＰの伝達を行いながら、現在のリスクポテンシャルＲＰがどの程度であるかといった情報を運転者にわかりやすく伝えることができる。低リスク領域においては運転操作機器以外の部材を利用して情報伝達を行うので、運転者の運転操作を妨げることがない。一方、高リスク領域において運転操作機器を用いた情報伝達を行うことにより、適切な方向への運転操作を促すことができる。
（２）運転操作機器としてアクセルペダル６１を用い、車両構成部材として運転者用のシート７１を用いることにより、運転者が接する頻度の多い部材を介した確実な情報伝達を行うことができる。
（３）図９（ａ）に示すように、低リスク領域ではアクセルペダル反力増加量ΔＦｐを略一定、すなわちΔＦｐ＝０とし、高リスク領域ではシート前端部反力ΔＦｃを略一定、すなわちΔＦｃ＝ΔＦｃ１とする。これにより、２つの情報伝達手段からの触覚刺激が同時に変化して運転者を混乱させてしまうことを防止できる。

《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。図１０に、第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置２の構成のシステム図を示す。図１０において図１および図２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。

車両用運転操作補助装置２は、ブレーキペダルが操作されているか否かを検出するブレーキペダルスイッチ４０をさらに備えており、コントローラ５０Ａの操作状態判定部５２において、アクセルペダル６１とともにブレーキペダルの操作状態を判定する。アクセルペダル反力算出部５３およびシート反力算出部５４は、それぞれリスクポテンシャル算出部５１で算出されるリスクポテンシャルＲＰ，および操作状態判定部５２で判定されるアクセルペダル６１およびブレーキペダルの操作状態に基づいて、アクセルペダル反力増加量ΔＦｐ，シート前端部反力ΔＦｃを算出する。

第２の実施の形態では、Ａ：アクセルペダル６１が操作されている状態、Ｂ：ブレーキペダルが操作されている状態、およびＣ：アクセルペダル６１もブレーキペダルも操作されていない状態について、それぞれアクセルペダル反力増加量ΔＦｐとシート前端部反力ΔＦｃを算出するとともに、状態が遷移する場合に連続的な反力変化を実現するようにシート前端部反力ΔＦｃの変化速度を調整する。

以下に、車両用運転操作補助装置２の動作を図１１を用いて詳細に説明する。図１１は、第２の実施の形態による車両用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。

ステップＳ２１０では、レーザレーダ１０および車速センサ２０から自車両および車両周囲の走行状態を読み込み、ステップＳ２２０では読み込んだ走行状態データに基づいて上述した（式３)からリスクポテンシャルＲＰを算出する。

ステップＳ２３０では、アクセルペダルストロークセンサ３０からアクセルペダル操作量Ｓを読み込むとともに、ブレーキペダルスイッチ４０からブレーキペダルの操作状態を表す信号を読み込む。

ステップＳ２４０では、ステップＳ２２０で算出されたリスクポテンシャルＲＰとステップＳ２３０で検出されたアクセルペダル６１の操作状態に基づいてアクセルペダル反力増加量ΔＦｐを算出する。ここでは、第１の実施の形態と同様に図７に示すマップに従ってリスクポテンシャルＲＰに応じた反力増加量ΔＦｐを算出する。

ステップＳ２５０では、ステップＳ２２０で算出したリスクポテンシャルＲＰとステップＳ２３０で検出されたアクセルペダル６１およびブレーキペダルの操作状態に基づいてシート前端部反力ΔＦｃを算出する。ここでの処理を図１２のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ２５０１で、ブレーキペダルスイッチ４０からの信号に基づいてブレーキペダルが操作されているか否かを判定する。ブレーキペダルが操作されている場合は、ステップＳ２５０２へ進み、ブレーキペダルが操作されている状態Ｂであると判定する。ブレーキペダルが操作されていないと判定されると、ステップＳ２５０３へ進み、アクセルペダル操作量Ｓが所定値Ｓ０よりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値Ｓ０は、アクセルペダル６１が操作されているか否かを判定するしきい値として、アクセルペダル６１の遊び等を考慮して予め適切に設定される。

ステップＳ２５０３が肯定判定されると、ステップＳ２５０４へ進み、アクセルペダル６１が操作されている状態Ａであると判定する。一方、ステップＳ２５０３が否定判定されると、ステップＳ２５０５へ進む。ステップＳ２５０５では、アクセルペダル操作量Ｓが所定値Ｓ０以下となってからの経過時間Ｔを計測し、経過時間Ｔが所定時間Ｔａを超えているか否かを判定する。アクセルペダル操作量Ｓが所定値Ｓ０以下となってからの経過時間Ｔが所定時間Ｔａを超えていると判定されると、ステップＳ２５０６へ進み、アクセルペダル６１もブレーキペダルも操作されていない状態Ｃであると判定する。

ステップＳ２５０７では、リスクポテンシャルＲＰおよびステップＳ２５０２、Ｓ２５０４，およびＳ２５０６で判定した操作状態に基づいて、クッション前端部７２ａから発生させるシート前端部反力ΔＦｃを算出する。

状態Ａ（アクセルペダル操作時）におけるリスクポテンシャルＲＰとシート前端部反力ΔＦｃとの関係を、図１３に示す。低リスク領域（ＲＰ≦ＲＰ１）では、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ２を超えるとシート前端部反力ΔＦｃが徐々に大きくなる。高リスク領域ではシート前端部反力ΔＦｃを所定値ΔＦｃ１に固定する。ただし、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ３を超えると、シート前端部反力ΔＦｃを増加させる。高リスク領域におけるシート前端部反力ΔＦｃの増加率は、低リスク領域での増加率よりも大きくなるように設定し、リスクポテンシャルＲＰが上限に近づきつつあることを運転者に知らせる。ここで、所定値ＲＰ３は、高リスク領域においてリスクポテンシャルＲＰの上限領域を設定するためのしきい値である。

状態Ｂ（ブレーキペダル操作時）におけるリスクポテンシャルＲＰとシート前端部反力ΔＦｃとの関係を図１４に示す。上述したように、クッション前端部７２ａに内蔵された空気袋７２１には、リスクポテンシャルＲＰに応じた押圧力の制御を行わない通常の状態で、基準の内圧がかかっている。ブレーキペダルが操作されている状態Ｂでは、リスクポテンシャルＲＰに応じてマイナスのシート前端部反力ΔＦｃを設定して基準の内圧から減じることにより、クッション前部７２ａから発生する押圧力を小さくする。

図１４に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ２を超えると低リスク領域から高リスク領域まで連続して、シート前端部反力ΔＦｃが徐々に小さくなる。このときのシート前端部反力ΔＦｃの変化率は、状態Ａにおいてシート前端部反力ΔＦｃを変化させる場合よりも緩やかになるように設定されている。

状態Ｃ(アクセルペダル/ブレーキペダル非操作時)におけるリスクポテンシャルＲＰとシート前端部反力ΔＦｃとの関係を図１５に示す。リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ２を超えると低リスク領域から高リスク領域まで連続してシート前端部反力ΔＦｃが大きくなる。

つづくステップＳ２５０８では、前回周期で判定された操作状態と今回周期で判定された操作状態に変化があったかを判断し、状態遷移のモードを判定する。状態Ａ，Ｂ，Ｃ間の状態遷移には、図１６に示すような４つのモードが考えられる。モードＣＡは、非操作状態Ｃからアクセルペダル操作状態Ａへの遷移、モードＡＣは、アクセルペダル操作状態Ａから非操作状態Ｃへの遷移、モードＣＢは、非操作状態Ｃからブレーキペダル操作状態Ｂへの遷移、モードＢＣは、ブレーキペダル操作状態Ｂから非操作状態Ｃへの遷移である。アクセルペダル操作状態Ａとブレーキペダル操作状態Ｂとの間で遷移する場合は考慮しない。

ステップＳ２５０９では、ステップＳ２５０８で判定した状態遷移モードに応じて、シート前端部反力ΔＦｃの変化速度ΔＦｃ/ｄｔを設定する。

例えば、状態Ａから状態Ｃに変化するモードＡＣの場合、高リスク領域においては、図１７に示すように状態が切り替わる時点ｔ１でシート前端部反力ΔＦｃが急に増加する。シート前端部反力ΔＦｃの急変により運転者を混乱させたり違和感を与えたりしないように、状態遷移時にクッション前部７２ａからの押圧力を連続的に変化させる。そこで、状態遷移モードに応じてシート前端部反力ΔＦｃの変化速度ΔＦｃ/ｄｔを設定する。なお、アクセルペダル操作状態Ａとブレーキペダル操作状態Ｂとの間で遷移する場合は、シート前端部反力ΔＦｃの変化速度ΔＦｃ/ｄｔの調整を行わず、状態変化とともに瞬時に変化させる。

図１８に、状態遷移モードに応じた変化速度ΔＦｃ/ｄｔの設定方法を示す。低リスク領域（ＲＰ≦ＲＰ１）においては、いずれのモードにおいても変化速度ΔＦｃ/ｄｔを所定値Ｃ１に設定する。リスクポテンシャルＲＰが小さい場合は、シート前端部反力ΔＦｃを緩やかに変化させて運転者に違和感を与えないようにする。

モードＡＣ，ＣＢの場合には、高リスク領域においてリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど変化速度ΔＦｃ/ｄｔを大きくして、シート前端部反力ΔＦｃを速やかに遷移後の状態に応じた値まで変化させる。

モードＣＡ，ＢＣの場合は、高リスク領域においても変化速度ΔＦｃ/ｄｔを所定値Ｃ１のままとして、シート前端部反力ΔＦｃを緩やかに変化させる。これは、高リスク領域にも関わらず運転者がアクセルペダル６１を踏み込んだり、ブレーキペダルを解放しているので、運転者が自車両周囲のリスクを認識しながら運転操作を行っていると判断し、運転者に違和感を与えないように緩やかな押圧力の変化を実現するようにする。

図１９に、状態遷移モードごとのシート前端部反力ΔＦｃの変化をまとめる。モードＣＡでは、アクセルペダル６１の踏み込み後に、リスクポテンシャルＲＰの大きさに関わらずシート前端部反力ΔＦｃが緩やかに減少する。モードＡＣでは、アクセルペダル６１を解放した後にシート前端部反力ΔＦｃが増加する。低リスク領域ではシート前端部反力ΔＦｃが緩やかに増加し、高リスク領域ではシート前端部反力ΔＦｃが速やかに増加する。

モードＣＢでは、ブレーキペダルを踏み込んだ後にシート前端部反力ΔＦｃが減少する。低リスク領域ではシート前端部反力ΔＦｃが緩やかに減少し、高リスク領域ではシート前端部反力ΔＦｃが速やかに減少する。モードＢＣでは、ブレーキペダルの解放後に、リスクポテンシャルＲＰの大きさに関わらずシート前端部反力ΔＦｃが緩やかに増加する。

このように、シート前端部反力ΔＦｃを、状態遷移モードに応じた変化速度ΔＦｃ/ｄｔで、操作状態に応じて算出した値まで変化させる。なお、ステップＳ２５０５が否定判定され、アクセルペダル操作量Ｓが所定値Ｓ０以下となってからの経過時間Ｔが所定時間Ｔａ以下であると判定されると、ステップＳ２５１０へ進む。ステップＳ２５１０では、前回周期で算出されたシート前端部反力ΔＦｃを保持する。具体的には、アクセルペダル操作量Ｓが所定値Ｓ０以下となる前の状態Ａで算出されていたシート前端部反力ΔＦｃをそのまま使用する。

所定時間Ｔａは、図２０に示すようにリスクポテンシャルＲＰに応じて設定する。図２０に示すようにリスクポテンシャルＲＰが小さくなるほど所定時間Ｔａが長くなるように設定し、シート前端部反力ΔＦｃの前回値を保持する時間を長くする。図２１に示すように、時間ｔ１でアクセルペダル操作量Ｓが所定値Ｓ０以下となってから所定時間Ｔａが経過した後に、アクセルペダル操作量Ｓが所定値Ｓ０以下、かつブレーキペダル非操作の場合は、状態Ｃに移行する。一方、所定時間Ｔａが経過する前にブレーキペダルが操作されると、状態Ｂに移行する。所定時間Ｔａが経過してから状態Ｃへの移行を判定することにより、状態Ａと状態Ｃが頻繁に切り替わることを防止する。

このように、ステップＳ２５０でシート前端部反力ΔＦｃを算出した後、ステップＳ２６０では、ステップＳ２４０で算出したアクセルペダル反力増加量ΔＦｐをアクセルペダル反力制御装置６０に出力し、ステップＳ２７０では、ステップＳ２５０で算出したシート前端部反力ΔＦｃをシート駆動機構７０に出力する。これにより、今回の処理を終了する。

以下に、第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置２の作用を説明する。
アクセルペダル６１が操作されている状態Ａでは、図２２（ａ）に一点鎖線で示すように、低リスク領域においてリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほどシート前端部反力ΔＦｃが徐々に大きくなる。このとき、アクセルペダル反力増加量ΔＦｐ＝０である。高リスク領域においては、シート前端部反力ΔＦｃは所定値ΔＦｃ１に固定される一方、アクセルペダル反力増加量ΔＦｐが実線で示すように徐々に増加する。さらに、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ３を超えると、シート前端部反力ΔＦｃが再び増加する。

このように、低リスク領域では非操作系のインターフェイスであるシート前端部７２ａを利用することにより、運転者による運転操作に介入することなく、違和感の少ない情報伝達を行うことができる。

一方、高リスク領域では操作系のインターフェイスであるアクセルペダル６１を用いることにより、運転者による運転操作を適切な方向へ誘導することが可能となる。すなわち、走行環境のリスクが高い場合には操作反力を大きくすることにより、アクセルペダル６１を解放する必要があるということを運転者に直感的に知らせることができる。このとき、クッション前端部７２ａからの押圧力は一定に保たれているので、２つの部材からの反力を同時に変化させることによって運転者を混乱させたり違和感を与えることを低減できる。ただし、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ３を超える領域では、アクセルペダル６１およびクッション前部７２ａの両方から押圧力を発生してリスクポテンシャルＲＰが上限に近づいていることを運転者に知らせる。

ブレーキペダルが操作されている状態Ｂでは、図２２（ｂ）に一点鎖線で示すようにリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほどシート前端部反力ΔＦｃが減少する。クッション前部７２ａからの押圧力を減少することにより、ブレーキペダルの踏み込み操作を補助して自車両周囲のリスクに応じた適正な運転操作を促すことができる。

アクセルペダル６１もブレーキペダルも操作されていない状態Ｃでは、図２２（ｃ）に一点鎖線で示すようにリスクポテンシャルＲＰに応じてシート前端部反力ΔＦｃが増加する。これにより、アクセルペダル６１が操作されていない場合でも、確実に情報伝達を行うことができる。

また、状態Ａ，Ｂ，Ｃの間で状態遷移がある場合は、図１９に示したように状態遷移モードに応じてシート前端部反力ΔＦｃの変化速度ΔＦｃ/ｄｔを設定するので、操作状態が遷移した場合でもクッション前部７２ａからの押圧力を連続的に変化させることができる。これにより、運転者を混乱させたり違和感を与えることなく適切な情報伝達を行うことができる。

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）図２２（ａ）に示すように、低リスク領域ではアクセルペダル反力増加量ΔＦｐを略一定、すなわちΔＦｐ＝０とし、高リスク領域ではシート前端部反力ΔＦｃを略一定、すなわちΔＦｃ＝ΔＦｃ１とする。これにより、２つの情報伝達手段からの触覚刺激が同時に変化して運転者を混乱させてしまうことを防止できる。さらに、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ３を超える上限領域では、アクセルペダル反力増加量ΔＦｐおよびシート前端部反力ΔＦｃを同時に変化させる。これにより、運転者に与える触覚刺激を大きくして、リスクポテンシャルＲＰが上限値に接近していることを知らせることができる。
（２）アクセルペダル６１の操作状態およびブレーキペダルの操作状態に基づいてシート前端部反力ΔＦｃを調整するので、運転者の運転操作を適切な方向へ誘導することができるとともに、例えばアクセルペダル操作反力による情報伝達が行えないような状況でも、リスクポテンシャルＲＰを確実に運転者に伝えることができる。
（３）図２２(ａ)〜（ｃ）に一点鎖線で示すように、状態Ａ（アクセルペダル操作時)または状態Ｃ(アクセルペダル/ブレーキペダル非操作時)ではリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほどシート前端部反力ΔＦｃを増加させ、状態Ｂ（ブレーキペダル操作時）ではリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほどシート前端部反力ΔＦｃを低下させる。クッション前部７２ａからの押圧力によりリスクポテンシャルＲＰを運転者に認識させることができるとともに、ブレーキペダル操作中にクッション前部７２ａからの押圧力を下げてブレーキ操作が行いやすいように補助することができる。

《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の基本構成は、図１０に示した第２の実施の形態と同様である。ここでは、第２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、クッション前部７２ａから押圧力を発生するシート駆動機構７００の構成を工夫することにより、簡易的な機構で操作状態に応じた押圧力を発生し、適切な運転操作を促すようにする。

図２３に、第３の実施の形態によるシート駆動機構７００を備えるシート７１０の構成を示す。シート駆動機構７００は、クッション部７２０の前中央部７２０ａに内蔵されたモータ７０１と、モータ７０１とリンク機構７０２を介して接続されたプッシュプレート７０３とから構成される。モータ７０１の駆動によりプッシュプレート７０３が矢印方向に移動することによって、アクセルペダル６１を操作する運転者の右脚の大腿部裏側に押圧力を与える。

アクセルペダル６１を操作する状態Ａ，ブレーキペダルを操作する状態Ｂ，およびアクセルペダル６１もブレーキペダルも操作しない状態Ｃでは、クッション部７２０における運転者の右大腿部の位置が若干異なる。そこで、シート駆動機構７００の移動方向は、クッション部７２０の前中央部７２０ａに対して前外部７２０ｂからの押圧力が大きくなるように構成されている。これにより、操作状態によってシート駆動機構７００の作動量を変更することなく、リスクポテンシャルＲＰおよび操作状態に応じてシート７１０を用いた適切な情報伝達を行うことができる。

以下に、第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置の動作を図２４を用いて詳細に説明する。図２４は、第３の実施の形態による車両用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。ステップＳ３１０〜Ｓ３４０およびＳ３６０での処理は、図１１のフローチャートのステップＳ２１０〜Ｓ２４０およびＳ２６０での処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ３５０では、ステップＳ３２０で算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいてモータ７０１の回転角度θを算出する。図２５に、リスクポテンシャルＲＰとモータ回転角度θとの関係を示す。図２５に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰ２を超えて大きくなるほどモータ回転角θが大きくなる。

ステップＳ３７０では、ステップＳ３５０で算出したモータ回転角度θをシート駆動機構７００に出力する。シート駆動機構７００のモータ７０１は、コントローラ５０Ａからの指令に応じて駆動し、クッション部７２０の前部７２０ａ，７２０ｂから押圧力を発生させる。

図２６に、操作状態Ａ〜Ｃにおける、リスクポテンシャルＲＰと運転者の右大腿部に与えられるクッション部７２０からの押圧力との関係とを示す。上述したように、操作状態に応じてクッション部７２０における運転者の右大腿部の位置が異なるので、図２６に示すように、リスクポテンシャルＲＰが同一でモータ回転角度θが同一であっても、操作状態によって運転者の右大腿部に与えられる押圧力は異なる。

状態Ａ（アクセルペダル操作時）では、アクセルペダル６１を操作するために運転者の右大腿部はクッション部７２０の前外部７２０ｂ上に位置する。したがって、リスクポテンシャルＲＰの増加に応じて図２６に実線で示すように押圧力が増加する。リスクポテンシャルＲＰの増加に応じて押圧力が増加することにより、リスクが高まってアクセルペダル６１を解放する必要があることを運転者に直感的に知らせることができる。また、プッシュプレート７０３が矢印方向に移動することにより、アクセルペダル６１側からブレーキペダル側への力も発生する。これにより、アクセルペダル６１を解放するとともに、ブレーキペダルを踏み込む必要性があることを示唆することができる。

一方、状態Ｂ（ブレーキペダル操作時）では、ブレーキペダルを操作するために運転者の右大腿部はクッション部７２０の前中央部７２０ａ寄りに位置する。従って、リスクポテンシャルＲＰが増加しても押圧力は図２６に一点鎖線で示すようにほとんど増加しない。これにより、ブレーキペダルを踏み込む際に運転者の操作を妨げることがない。状態Ｃ（非操作時）では、図２６に破線で示すように、状態Ａと状態Ｂの中間の変化率で押圧力が増加するので、リスクポテンシャルＲＰが増加していることをクッション部７２０の前部７２０ａ、７２０ｂからの押圧力として運転者に伝達することができる。

上述した第１〜第３の実施の形態においては、操作系インターフェイスと非操作系インターフェイスの２つの情報伝達手段を用いてリスクポテンシャルＲＰを運転者に伝えた。ただし、これには限定されず、非操作系インターフェイスであるシート７１のみを用いた情報伝達を行うことも可能である。この場合、例えば上述した第２の実施の形態と同様に、リスクポテンシャルＰＲおよび運転者の運転操作状態に基づいて、図１３から図１５に示すようにシート前端部反力ΔＦｃを制御する。このように、シート７１からの押圧力のみを用いることによっても、リスクポテンシャルＲＰの伝達と適切な運転操作の誘導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、図４（ａ）（ｂ）に示すように、クッション前部７２ａに内蔵される空気袋７２１の内圧を変化させることによって、シート７１から運転者の大腿部裏側に与える押圧力を調整した。ただし、これには限定されず、シート駆動機構７０として、空気袋７２１の代わりに、第３の実施の形態で説明したようにモータおよびプッシュプレートを利用することもできる。モータの回転角度を制御することにより、リスクポテンシャルＲＰおよび操作状態に応じた押圧力を運転者の大腿部裏側に与える。あるいは、クッション部７２を上下動させるリフターモータを用いることも可能である。

上述した第１〜第３の実施の形態においては、余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとを用いて(式３)から先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを算出した。ただしこれには限定されず、例えば車間距離Ｄの逆数や、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可能である。

以上説明した第１から第３の実施の形態においては、レーザレーダ１０と車速センサ２０が走行環境検出手段として機能し、リスクポテンシャル算出部５１がリスクポテンシャル算出手段として機能し、アクセルペダル反力制御装置６０が操作反力発生手段として機能し、シート駆動機構が押圧力発生手段として機能し、アクセルペダル反力算出部５３およびシート反力算出部５４が制御手段として機能することができる。また、反力算出部５４が押圧力調整手段および押圧力制御手段として機能することができる。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何等限定も拘束もされない。

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。 アクセルペダルとその周辺の構成を示す図。 （ａ）（ｂ）シート駆動機構の構成を示す図。 第１の実施の形態による情報伝達を説明する図。 第１の実施の形態による車両用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。 リスクポテンシャルとアクセルペダル反力増加量との関係を示す図。 リスクポテンシャルとシート前端部反力との関係を示す図。 （ａ）（ｂ）第１の実施の形態による作用を説明する図。 第２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。 第２の実施の形態による車両用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。 シート反力算出処理の処理手順を示すフローチャート。 操作状態Ａにおけるリスクポテンシャルとシート前端部反力との関係を示す図。 操作状態Ｂにおけるリスクポテンシャルとシート前端部反力との関係を示す図。 操作状態Ｃにおけるリスクポテンシャルとシート前端部反力との関係を示す図。 操作状態の遷移モードを説明する図。 操作状態の遷移によるシート前端部反力の変化を示す図。 状態遷移モードごとのリスクポテンシャルとシート前端部反力変化速度を示す図。 状態遷移モードとシート前端部反力の変化を説明する図。 リスクポテンシャルと経過時間の所定値との関係を示す図。 操作状態Ａから操作状態Ｃへの遷移を説明する図。 （ａ）〜（ｃ）第２の実施の形態による作用を説明する図。 第３の実施の形態によるシート駆動機構の構成を示す図。 第３の実施の形態による車両用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。 リスクポテンシャルとモータ回転角度との関係を示す図。 操作状態ごとにシート前端部から発生する押圧力を説明する図。

符号の説明

１０:レーザレーダ
２０：車速センサ
３０：アクセルペダルストロークセンサ
４０：ブレーキペダルスイッチ
５０，５０Ａ：コントローラ
６０：アクセルペダル反力制御装置
７０，７００：シートサイド駆動機構

Claims (8)

1. 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、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、
   運転操作を行う際に運転者によって操作される運転操作機器に操作反力を発生させる操作反力発生手段と、
   前記運転操作機器とは異なる車両構成部材から、前記運転者に与える押圧力を発生させる押圧力発生手段と、
   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を低リスク領域と高リスク領域とに分類し、前記リスクポテンシャルが前記低リスク領域にあるときは、前記リスクポテンシャルに応じて前記車両構成部材からの前記押圧力を変化させるよう前記押圧力発生手段を制御し、前記リスクポテンシャルが前記高リスク領域にあるときは、前記リスクポテンシャルに応じて前記運転操作機器の前記操作反力を変化させるよう前記操作反力発生手段を制御する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。
2. 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記運転操作機器は、アクセルペダルであり、
   前記車両構成部材は、運転者用シートであ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、
   前記制御手段は、前記リスクポテンシャルが前記低リスク領域にあるときは、前記運転操作機器に発生させる前記操作反力を略一定とし、前記リスクポテンシャルが前記高リスク領域にあるときは、前記車両構成部材からの前記押圧力を略一定に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、
   前記制御手段は、前記リスクポテンシャルが前記高リスク領域の上限領域にあるときは、前記リスクポテンシャルに応じて前記運転操作機器からの前記操作反力を変化させるとともに、前記車両構成部材からの前記押圧力を変化させ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から請求項４のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
   アクセルペダルの操作状態およびブレーキペダルの操作状態を判定する操作状態判定手段と、
   前記操作状態判定手段の判定結果に基づいて、前記車両構成部材から発生する前記押圧力を調整する押圧力調整手段と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。
6. 請求項５に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記操作状態判定手段によって前記アクセルペダルの操作中、もしくは前記アクセルペダルおよび前記ブレーキペダルの非操作中であると判定されると、前記押圧力調整手段は、前記リスクポテンシャルが大きくなるほど前記押圧力を増加させ、前記操作状態判定手段によって前記ブレーキペダルの操作中であると判定されると、前記押圧力調整手段は、前記リスクポテンシャルが大きくなるほど前記押圧力を低下させることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
7. 請求項６に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記アクセルペダルおよび前記ブレーキペダルの操作状態が、前記アクセルペダルの操作中、前記アクセルペダルと前記ブレーキペダルの非操作中、および前記ブレーキペダルの操作中の間で変化すると、前記操作状態の変化に応じて前記押圧力の変化速度を調整する変化速度調整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。
8. 請求項１から請求項７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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