JP4792914B2 - 車両用運転操作補助装置 - Google Patents
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Description
本発明による車両用運転操作補助方法は、自車速、および自車両と自車両前方の障害物との車間距離とに基づいて、自車両と障害物との車間時間を算出し、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、自車両と障害物との余裕時間を算出し、車間時間に基づいて第1のリスクポテンシャルを算出するとともに、余裕時間に基づいて第2のリスクポテンシャルを算出し、第1のリスクポテンシャルと第2のリスクポテンシャルのうち、大きいほうをリスクポテンシャルとして選択することにより、障害物に対する自車両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、アクセルペダルに発生させる操作反力を算出し、算出された操作反力をアクセルペダルに発生させ、アクセルペダルに付与される操作反力の発生状態を判定し、操作反力の発生状態が高いと判定されると、リスクポテンシャルの算出の際に、余裕時間に基づく第2のリスクポテンシャルが選択される頻度を高くするように、車間時間に基づく第1のリスクポテンシャルを、余裕時間に基づく第2のリスクポテンシャルに対して相対的に低下させる。
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。
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する。
車両用運転操作補助装置1のコントローラ50は、障害物検知装置40で検出した障害物情報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。リスクポテンシャル(Risk Potential)は、「潜在的なリスク/危急」を意味し、ここでは特に、自車両と自車両周囲に存在する障害物とが接近していくことにより増大するリスクの大きさを表す。したがって、リスクポテンシャルは、自車両と障害物とがどれほど近づいているか、すなわち自車両と障害物とが近づいている程度(接近度合)を表す物理量であるといえる。
ρ=1/{L(1+A・Vh2)}×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。
THW=D/Vh ・・・(式3)
TTC=D/Vr ・・・(式4)
このように、ステップS170で付加反力発生状態を演算した後、ステップS180へ進む。
RP_THW=K_THW×(TH_THW−THW)×Vh ・・・(式5)
(式5)においてK_THWは車間時間THWに関連付けた仮想弾性体のばね定数であり、TH_THW・Vhは仮想弾性体の長さに相当する。
RP_TTC=K_TTC×(TH_TTC−TTC)×Vr ・・・(式6)
(式6)においてK_TTCは余裕時間TTCに関連付けた仮想弾性体のばね定数であり、TH_TTC・Vrは仮想弾性体の長さに相当する。
(1)車両用運転操作補助装置1は、自車速Vh、自車両と自車両前方の障害物との車間距離Dおよび相対速度Vrを検出する。コントローラ50は、自車速Vhと車間距離Dとに基づいて車間時間THWを算出するとともに、相対速度Vrと車間距離Dとに基づいて余裕時間TTCを算出し、車間時間THWと余裕時間TTCとに基づいて、自車両前方の障害物に対する自車両のリスクポテンシャルRPを算出する。さらに、リスクポテンシャルRPに基づいてアクセルペダル61に発生させる操作反力、具体的にはアクセルペダル反力制御指令値FAを算出し、算出した操作反力をアクセルペダル反力発生装置70によってアクセルペダル61に発生させる。コントローラ50は、アクセルペダル反力発生装置70によってアクセルペダル61に付与される操作反力の発生状態を判定し、操作反力の発生状態が高いと判定すると、リスクポテンシャルRPの算出の際の車間時間THWの寄与度を、余裕時間TTCの寄与度に対して相対的に低下させる。これにより、操作反力の発生状態が高い場合に、余裕時間TTCの寄与度の高いリスクポテンシャルRPが算出され、余裕時間TTCの情報を重点的に運転者に伝達することが可能となる。余裕時間TTCは自車両と前方障害物との相対速度Vrに相当するので、自車両と前方障害物との相対的な走行状態の変化をアクセルペダル操作反力の変化として運転者に確実に伝えることができる。
(2)コントローラ50は、リスクポテンシャルRPに基づいて算出される操作反力、すなわち反力制御指令値FAを時間に基づいて積算し、操作反力の発生状態を判定する。これにより、操作反力が継続的に付与されているかに基づいて、操作反力の発生状態を判定することができる。アクセルペダル反力制御が継続的に実行され、操作反力が継続的に付与されている場合は、運転者にとっては操作反力の大きさを正確に把握することが困難となる。そこで、余裕時間TTCの情報を重点的に運転者に伝達することにより、効果的な報知を行うことができる。
(3)コントローラ50は、車間時間THWに基づいてリスクポテンシャルRP_THW(第1のリスクポテンシャル)を算出するとともに、余裕時間TTCに基づいてリスクポテンシャルRP_TTC(第2のリスクポテンシャル)を算出し、RP_THWとRP_TTCのうち、大きいほうをリスクポテンシャルRPとして選択する。操作反力の発生状態が高いと判定されると、低いと判定された場合に比べて車間時間THWに対するリスクポテンシャルRP_THWの傾きを小さくする。具体的には、制御係数K_THWを小さくする。これにより、余裕時間TTCに基づくリスクポテンシャルRP_TTCが選択される頻度を高くすることができる。
(4)車両用運転操作補助装置1は、操作反力の発生状態が低い状態から高い状態に変化すると、報知音を発生する報知装置100を備えている。コントローラ50は操作反力の発生状態が低い状態から高い状態に変化した場合、報知音の発生後に寄与度の調整を行う。これにより、運転者への報知をより効果的に行うことができる。
(5)コントローラ50は、アクセルペダル反力制御に加えて、リスクポテンシャルRPに基づいて自車両に発生する制駆動力を制御する制駆動力制御を行う。これにより、リスクポテンシャルRPを自車両に発生する減速度として運転者に体感させることが可能となる。操作反力の発生状態が高い場合にリスクポテンシャルRPを調整すると、制駆動力制御における制駆動力の補正量ΔDa,ΔDbも調整されるので、自車両と前方障害物との相対的な走行状態の変化を減速度の変化として運転者に確実に報知することが可能となる。
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、図1に示した第1の実施の形態と同様である。ここでは、上述した第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
コントローラ50は、操作反力の発生状態が高いと判定された場合に、車間時間THWを下限値L_THWで制限する。これにより、車間時間THWに基づくリスクポテンシャルRP_THWの増大を抑制し、リスクポテンシャルRPの算出における余裕時間TTCの寄与度を相対的に高めることが可能となる。
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、上述した第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
コントローラ50は、操作反力の発生状態が高いと判定された場合に、車間時間THWに基づくリスクポテンシャルRP_THWを上限値L_RPで制限する。これにより、リスクポテンシャルRPの算出における余裕時間TTCの寄与度を相対的に高めることが可能となる。
Claims (9)
- 自車速を検出する車速検出手段と、
自車両と自車両前方の障害物との車間距離および相対速度を検出する走行状態検出手段と、
前記車速検出手段によって検出される前記自車速と前記走行状態検出手段によって算出される前記車間距離とに基づいて、前記自車両と前記障害物との車間時間を算出する車間時間算出手段と、
前記走行状態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に基づいて、前記自車両と前記障害物との余裕時間を算出する余裕時間算出手段と、
前記車間時間に基づいて第1のリスクポテンシャルを算出するとともに、前記余裕時間に基づいて第2のリスクポテンシャルを算出し、前記第1のリスクポテンシャルと前記第2のリスクポテンシャルのうち、大きいほうをリスクポテンシャルとして選択することにより、前記障害物に対する前記自車両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、アクセルペダルに発生させる操作反力を算出する操作反力算出手段と、
前記操作反力算出手段で算出された前記操作反力を前記アクセルペダルに発生させる操作反力発生手段と、
前記操作反力発生手段によって前記アクセルペダルに付与される前記操作反力の発生状態を判定する反力発生状態判定手段と、
前記反力発生状態判定手段によって前記操作反力の発生状態が高いと判定されると、前記リスクポテンシャル算出手段における前記リスクポテンシャルの算出の際に、前記余裕時間に基づく前記第2のリスクポテンシャルが選択される頻度を高くするように、前記車間時間に基づく前記第1のリスクポテンシャルを、前記余裕時間に基づく前記第2のリスクポテンシャルに対して相対的に低下させる補正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、
前記反力発生状態判定手段は、前記操作反力算出手段で算出される前記操作反力を時間に基づいて積算し、前記操作反力の発生状態を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に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記反力発生状態判定手段は、前記操作反力発生手段における駆動電流を時間に基づいて積算し、前記操作反力の発生状態を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、
前記補正手段は、前記操作反力の発生状態が高いと判定された場合に、前記操作反力の発生状態が低いと判定された場合に比べて、前記車間時間に対する前記第1のリスクポテンシャルの傾きを小さく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、
前記補正手段は、前記操作反力の発生状態が高いと判定された場合に、前記車間時間算出手段で算出された前記車間時間を下限値に制限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、
前記補正手段は、前記操作反力の発生状態が高いと判定された場合に、前記第1のリスクポテンシャルを上限値に制限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6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、
前記操作反力の発生状態が低い状態から高い状態に変化すると、報知音を発生する報知手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記操作反力の発生状態が低い状態から高い状態に変化した場合、前記報知音の発生後に前記第1のリスクポテンシャルの前記低下を行う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1項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基づいて前記自車両に発生する制駆動力を制御する制駆動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。 - 自車速、および自車両と自車両前方の障害物との車間距離とに基づいて、前記自車両と前記障害物との車間時間を算出し、
前記自車両と前記障害物との前記車間距離および相対速度に基づいて、前記自車両と前記障害物との余裕時間を算出し、
前記車間時間に基づいて第1のリスクポテンシャルを算出するとともに、前記余裕時間に基づいて第2のリスクポテンシャルを算出し、前記第1のリスクポテンシャルと前記第2のリスクポテンシャルのうち、大きいほうをリスクポテンシャルとして選択することにより、前記障害物に対する前記自車両のリスクポテンシャルを算出し、
前記リスクポテンシャルに基づいて、アクセルペダルに発生させる操作反力を算出し、
算出された前記操作反力を前記アクセルペダルに発生させ、
前記アクセルペダルに付与される前記操作反力の発生状態を判定し、
前記操作反力の発生状態が高いと判定されると、前記リスクポテンシャルの算出の際に、前記余裕時間に基づく前記第2のリスクポテンシャルが選択される頻度を高くするように、前記車間時間に基づく前記第1のリスクポテンシャルを、前記余裕時間に基づく前記第2のリスクポテンシャルに対して相対的に低下させることを特徴とする車両用運転操作補助方法。
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