JP5838607B2 - 走行支援装置及び走行支援方法 - Google Patents
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Description
このような走行支援装置としては、例えば、特許文献1に記載されている走行支援装置がある。特許文献1に記載されている走行支援装置は、一定の変化率で増加させた基本反力よりも大きい反力値の反力変化点から構成される山、または、一定の変化率で増加させた基本反力より小さい反力値の反力変化点から構成される谷を設定する。そして、設定した山または谷を用いて、運転者が操作しているアクセルペダルの開度を、自車両の燃費が所定の燃費基準よりも良好な値となる開度に誘導する。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、自車両を加速させることが好ましい状況において、アクセルペダルの開度を増加させる加速操作を運転者に誘導することが可能な、走行支援装置及び走行支援方法を提供することを目的とする。
このため、自車両を加速させることが好ましい状況において、運転者が足を載せているアクセルペダルに付与した反力の減少に伴い、運転者が足を載せているアクセルペダルの開度を増加させる加速操作を、運転者に誘導することが可能となる。
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態(以下、本実施形態と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
図1は、本実施形態の走行支援装置1の概略構成を示す図である。
図1中に示すように、走行支援装置1は、ナビゲーションシステム部2と、反力付与部4と、ペダル反力制御部6を備える。
ナビゲーションシステム部2は、一般的なカーナビゲーション(Automotive navigation system)を用いて構成する。また、ナビゲーションシステム部2は、データベース部8と、自車両位置測定部10を有する。
自車両位置測定部10は、例えば、GPS(Global Positioning System)による、自車両の位置測定、自車両の経路誘導、自車両の走行経路における制限車速情報の表示等を行う機能を有する。
ここで、サーボモータ14は、例えば、アクセルペダル12のリンク機構に組み込む部材とする。また、サーボモータ14は、ペダル反力制御部6が出力する指令値に応じてトルクを発生させ、運転者がアクセルペダル12を操作する際に発生する操作反力を任意に制御する。
アクセルペダル12は、例えば、オルガン式や吊り下げ式のペダルで形成し、車室内において、自車両の運転者が足で操作するために好適な位置へ配置される。
また、アクセルペダル12は、アクセルペダル12の開度を「0」にするための弾性部材を有する。この弾性部材としては、例えば、コイルスプリング等、アクセルペダル12を戻し方向へ変位させる部材(以下、「リターンスプリング」と記載する場合がある)を用いる。
アクセルペダル開度センサ16は、アクセルペダル12の開度を検出すると、この検出した開度を含む情報信号を、ペダル反力制御部6及びエンジン18へ送信する。
ここで、エンジン18は、自車両の駆動源であり、アクセルペダル12の開度に応じた駆動力を発生させる。また、エンジン18は、例えば、ECU(Engine Control Unit)を備えて構成する。なお、自車両の駆動源としては、エンジン18に換えてモータを用いてもよい(EV:Electric Vehicle)。また、自車両の駆動源としては、エンジン18とモータの両方を用いてもよい(HEV:Hybrid Electric Vehicle)。
また、ペダル反力制御部6は、ナビゲーションシステム部2から上記の各種情報を受信可能である。これに加え、ペダル反力制御部6は、アクセルペダル開度センサ16、距離センサ20及び車速センサ22から情報信号を受信可能である。さらに、ペダル反力制御部6は、反力付与部4との間で情報信号の送受信が可能である。
なお、自車両の前方に存在する障害物は、自車両の走行経路上(道路上)に存在する停止車両(駐車車両)や、自車両の走行経路上で自車両の前方を走行している他車両(先行車)等である。
また、ペダル反力制御部6は、距離センサ20及び車速センサ22から受信した情報信号に基づき、アクセルペダル12へ付与する反力を算出する。そして、算出した反力を含む情報信号を、指令値として反力付与部4へ送信する。これにより、反力付与部4がアクセルペダル12へ付与する反力を制御する。
ここで、アクセルペダル12へ付与する反力は、例えば、自車両の前方に存在する障害物と自車両との距離が近いほど、反力が増加するように算出する。この場合、アクセルペダル12へ付与する反力は、距離センサ20及び車速センサ22から受信した情報信号に基づいて算出する。
また、ペダル反力制御部6は、反応特性記憶部24を備える。なお、反応特性記憶部24は、ペダル反力制御部6が備える構成とせず、ペダル反力制御部6から独立している構成としてもよい。
ここで、目標車速とは、自車両の走行経路上において、予め設定した自車両の車速である。また、目標車速に応じたアクセルペダル12の開度とは、走行経路上において、自車両の車速を目標車速とするための、アクセルペダル12の開度である。
まず、図2中に示すように、アクセルペダル12に付与した反力を、複数段階(図2中では、三段階)設定し、各段階において、実際のアクセルペダル12の開度(図2中では、「●」で示す)を検出する。さらに、各段階で検出した実際のアクセルペダル12の開度と、目標車速に応じたアクセルペダル12の開度(図2中では、右肩上がりの直線で示す)との差を、それぞれ演算する。なお、図2は、実際のアクセルペダル12の開度とアクセルペダル12に付与した反力との関係を示す図である。
G´=G1×(100/K1) … (1)
また、反応特性記憶部24は、記憶している反応特性を、目標車速に応じたアクセルペダル12の開度と実際のアクセルペダル12の開度との差が減少するように更新する。
ここで、アクセルペダル12の開度に関する変化量の効率は、実際のアクセルペダル12の開度を、目標車速に応じたアクセルペダル12の開度で除した値である。
ここで、図3中に示すように、第一学習期間内において、検出した三回のアクセルペダル12の開度に関する変化量の効率の平均値が、100[%]未満の値である場合、係数K1は、100[%]未満の値となる。
そして、上記のゲインG1と係数K1を、以下の式(2)に適用して、第二学習期間に用いる第一更新ゲインG2を演算する。
G2=G1×(100/K1) … (2)
ここで、図3中に示すように、第二学習期間内において、検出した三回のアクセルペダル12の開度に関する変化量の効率の平均値が、100[%]を超える値である場合、係数K2は、100[%]を超える値となる。
G3=G2×(100/K2) … (3)
さらに、第二学習期間の次の期間(第三学習期間)内において、アクセルペダル12の開度に関する変化量の効率を、三回検出する。そして、第三学習期間内において、検出した三回のアクセルペダル12の開度に関する変化量の効率の平均値を演算し、第二更新ゲインG3の係数K3を設定する。
なお、反応特性記憶部24は、運転者毎に反応特性を記憶し、例えば、スイッチの操作によって、運転者毎に反応特性を切り替えてもよい。これは、例えば、同一車両(自車両)を、複数の運転者が使用する場合等に適用する。これにより、自車両の運転者が変わった場合であっても、実際に自車両を運転する運転者に応じて、走行支援装置1を好適に動作させることが可能となる。
以下、図1から図3を参照しつつ、図4から図9を用いて、ペダル反力制御部6が行う処理について、詳細に説明する。
図4は、ペダル反力制御部6が行う処理を示すフローチャートである。
図4中に示すように、ペダル反力制御部6が処理を開始(START)すると、まず、ステップS10において、目標加速度を演算(図中に示す「目標加速度演算」)する。ステップS10において、目標加速度を演算する処理を行うと、ペダル反力制御部6が行う処理は、ステップS20へ移行する。
また、目標加速度は、例えば、目標車速(図5中では「80km/h」)と現在の車速に基づいて演算する。なお、図5は、ペダル反力制御部6が行う処理におけるタイムチャートであり、目標車速、アクセルペダル12(スロットル)の開度、アクセルペダル12へ付与する反力の関係を示している。
具体的には、例えば、図5中の「アクセルペダル開度」のグラフに示すように、加速開始位置におけるアクセルペダル12の開度と、目標車速位置におけるアクセルペダル12の開度との差分値を、誘導ストロークとして演算する。ステップS20において、誘導ストロークを演算する処理を行うと、ペダル反力制御部6が行う処理は、ステップS30へ移行する。
なお、本実施形態では、加速開始位置におけるアクセルペダル12の開度と、目標車速位置におけるアクセルペダル12の開度との差分値を、反応特性記憶部24が記憶する反応特性に基づく値とする場合を説明する。
具体的には、制御開始位置から運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力である、運転者が操作しているアクセルペダル12の戻し方向への開度変化を規制する程度の反力を演算する。ここで、制御開始位置とは、自車両の走行経路上において、自車両が加速開始位置へ到達するまでに予め設定した所要時間を要する位置である。
これに加え、自車両が加速開始位置へ到達すると、運転者が操作しているアクセルペダル12の開度が目標車速に応じた開度へ導かれるように、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与した反力を減少させる減少度合いを演算する。
制御開始位置から運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力の大きさは、ステップS20で演算した誘導ストロークに応じて演算する。具体的には、運転者が操作しているアクセルペダル12の、加速開始位置における開度と、目標車速に応じた開度との差分値(誘導ストローク)に応じて演算する(図5の「アクセルペダル開度」参照)。
これは、制御開始位置から運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力を変化させる速度が低い場合、アクセルペダル12の開度変化は、運転者の足の反応特性であるスティフネス(関節スティフネス)により吸収されるためである。すなわち、運転者が操作しているアクセルペダル12の開度の変化量が「0」である領域は、制御開始位置から運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力を変化させる速度が、関節スティフネスにより吸収される値である領域である。
ここで、上記の鈍感領域における、制御開始位置から運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力を変化させる速度は、上述した、アクセルペダル12の重量と運転者の足の自重との合計値に応じて設定する値である。これに加え、制御開始位置から運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力を変化させる速度は、運転者の足の粘弾性力と、リターンスプリングが有する弾性力に応じて設定する値である。
また、リターンスプリングが有する弾性力は、予め、ペダル反力制御部6に記憶させておく。
また、本実施形態では、上記の反力を、反応特性記憶部24が記憶している反応特性を用い、上記の差分値に応じた反力とする場合を説明する。
また、図6中に示すように、制御開始位置から運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力を変化させる速度には、アクセルペダル12の開度の変化量が増加する領域が存在する。この領域は、鈍感領域の値と敏感領域の値との間で、反力を変化させる速度の増加に伴って、アクセルペダル12の開度の変化量が増加する領域である。
また、上述したように、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与した反力を変化させる速度が低い場合、運転者が操作しているアクセルペダル12の開度変化が、関節スティフネスにより吸収される。このため、反力を変化させる速度を高くするにつれて、運転者が操作しているアクセルペダル12の開度の変化量が増加することとなる。
また、本実施形態では、上記の減少度合いを、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与した反力の減少に伴い、アクセルペダル12に載せている運転者の足が、アクセルペダル12の開度が増加する方向へ移動するように演算する場合を説明する。この演算は、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力を変化させる速度に応じて行う。
上述したように、ステップS30において、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する反力を演算すると、ペダル反力制御部6が行う処理は、ステップS40へ移行する。
ステップS40では、時点「T1」において、ステップS30で演算した反力を、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与する処理を行う。
ステップS50では、ステップS30で演算した減少度合いを用いて、ステップS40において運転者が操作しているアクセルペダル12に付与した反力を減少させる処理を行う。
ステップS60では、目標車速に応じたアクセルペダル12の開度(目標開度)と実際のアクセルペダル12の開度(実開度)とを比較し、実際のアクセルペダル12の開度が、目標車速に応じたアクセルペダル12の開度未満であるか否かを判定する。そして、実際のアクセルペダル12の開度が、目標車速に応じたアクセルペダル12の開度未満である場合、ペダル反力制御部6が行う処理は、ステップS70へ移行する。
ステップS70では、実際のアクセルペダル12の開度が、目標車速に応じた開度となるように、上記の減少度合いを増加補正する。
ステップS70において、実際のアクセルペダル12の開度が、目標車速に応じた開度となるように、上記の減少度合いを増加補正する処理を行うと、ペダル反力制御部6は処理を終了(END)する。
まず、図1から図9を参照して、本実施形態の走行支援装置1が行う動作について説明する。
自車両の走行中において、例えば、自車両の走行経路上に、一般道路と高速道路との合流地点における導入路等の目標車速位置と、上述した加速開始位置を検出すると、走行支援装置1は、現在の車速から目標車速まで加速可能な加速度を演算する。この加速度は、上述したように、自車両が加速開始位置から目標車速位置へ移動する間に、現在の車速から目標車速まで加速可能な加速度である。
そして、走行中の自車両が加速開始位置へ到達すると、この時点「T2」において、ステップS30で演算した減少度合いで、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与した反力を減少させる。すなわち、時点「T2」では、運転者が操作しているアクセルペダル12の開度が目標車速に応じた開度へ導かれるように、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与した反力を減少させる。
ここで、ステップS20で演算した誘導ストロークは、運転者が操作しているアクセルペダル12の開度を、目標車速(図5中では「80km/h」)に応じたアクセルペダル12の開度とするための、踏み込み方向への誘導量である。
また、反力減少ステップでは、運転者が操作しているアクセルペダルに規制反力付与ステップで付与した反力を、第一速度より速い第二速度で減少させる。
また、ステップS20及びS30は、目標車速位置検出ステップ及び加速開始位置検出ステップに対応する。また、ステップS40は、規制反力付与ステップに対応する。また、ステップS50は、反力減少ステップに対応する。
本実施形態の走行支援装置1であれば、以下に記載する効果を奏することが可能となる。
(1)走行支援装置1が、自車両が加速開始位置へ到達するまでに予め設定した所要時間を要する制御開始位置から、自車両の運転者が操作しているアクセルペダル12の戻し方向への開度変化を規制する程度の反力を、アクセルペダル12に付与する。ここで、開度変化を規制する程度の反力は、アクセルペダル12の戻し方向への開度変化を認識できない第一速度でアクセルペダル12に付与する。これに加え、自車両が加速開始位置へ到達すると、運転者が操作しているアクセルペダル12の開度が目標車速に応じた開度へ導かれるように、運転者が操作しているアクセルペダル12に付与した反力を、第一速度より速い第二速度で減少させる。
その結果、自車両を加速させることが好ましい状況において、アクセルペダル12に付与した反力の減少に伴い、アクセルペダル12の開度を増加させる加速操作を、運転者に誘導することが可能となる。なお、自車両を加速させることが好ましい状況とは、例えば、一般道路と高速道路との合流地点における導入路の走行等である。
その結果、運転者に誘導する、アクセルペダル12の開度を増加させる操作を、加速開始位置における車速と目標車速との速度差に応じて行うことが可能となる。
その結果、運転者に誘導する、アクセルペダル12の開度を増加させる操作を、運転者の足の粘弾性力等、運転者の身体的な特徴に応じて行うことが可能となる。
その結果、アクセルペダル12に足を載せている運転者に対し、アクセルペダル12に付与する反力の増加を感じさせることを、抑制することが可能となる。
その結果、アクセルペダル12の開度変化が、運転者の足の反応特性であるスティフネス(関節スティフネス)により吸収されることを抑制することが可能となる。
その結果、例えば、運転者が変わった場合や、運転者の筋力が増加または低下した場合等であっても、運転者の個人特性に応じて、アクセルペダル12の開度を増加させる操作を、運転者に誘導することが可能となる。
その結果、アクセルペダル12に付与する反力の設定と、アクセルペダル12に付与した反力を減少させる減少度合いの設定に関し、履歴の増加に応じて、精度を向上させることが可能となる。
その結果、アクセルペダル12に付与する反力の設定と、アクセルペダル12に付与した反力を減少させる減少度合いの設定に関し、反応特性の更新に応じて、精度を向上させることが可能となる。
その結果、アクセルペダル12の開度を増加させる操作を運転者に誘導する際に、実際のアクセルペダル12の開度が、目標車速に応じた開度未満となることを、抑制することが可能となる。
その結果、自車両を加速させることが好ましい状況において、アクセルペダル12に付与した反力の減少に伴い、アクセルペダル12の開度を増加させる加速操作を、運転者に誘導することが可能となる。
2 ナビゲーションシステム部
4 反力付与部
6 ペダル反力制御部
8 データベース部
10 自車両位置測定部
12 アクセルペダル
14 サーボモータ
16 アクセルペダル開度センサ
18 エンジン
20 距離センサ
22 車速センサ
24 反応特性記憶部
Claims (10)
- 自車両の位置を検出する自車両位置検出部と、
前記自車両の走行経路を検出する走行経路検出部と、
前記走行経路上において、前記自車両の車速を予め設定した目標車速とする目標車速位置を検出する目標車速位置検出部と、
前記目標車速位置において前記車速を前記目標車速とするための加速を開始する、前記走行経路上の加速開始位置を検出する加速開始位置検出部と、
前記自車両が前記加速開始位置へ到達するまでに予め設定した所要時間を要する制御開始位置から、前記自車両の運転者が操作しているアクセルペダルの戻し方向への開度変化を規制する程度の反力を、前記運転者が操作しているアクセルペダルの開度を戻し方向に変化させないような速度である第一速度で前記アクセルペダルに付与する規制反力付与部と、
前記自車両が前記加速開始位置へ到達すると、前記運転者が操作しているアクセルペダルの開度が前記目標車速に応じた開度へ導かれるように、前記運転者が操作しているアクセルペダルに前記規制反力付与部が付与した反力を前記第一速度より速い第二速度で減少させる反力減少部と、を有することを特徴とする走行支援装置。 - 前記運転者が操作しているアクセルペダルに前記規制反力付与部が付与する反力を、前記アクセルペダルの前記加速開始位置における開度と前記目標車速に応じた開度との差分値に応じた反力とし、
前記反力減少部は、前記差分値に応じて、前記運転者が操作しているアクセルペダルに付与した反力を減少させることを特徴とする請求項1に記載した走行支援装置。 - 前記運転者が操作しているアクセルペダルに付与した反力の変化に対して前記アクセルペダルに載せている運転者の足が反応する反応特性に基づいて前記差分値を補正し、前記補正した差分値に応じた反力を前記規制反力付与部が付与する反力とし、
前記反力減少部は、前記補正した差分値に応じて、前記運転者が操作しているアクセルペダルに付与した反力を減少させることを特徴とする請求項2に記載した走行支援装置。 - 前記規制反力付与部は、前記運転者が操作しているアクセルペダルに反力を付与しても、前記アクセルペダルに載せている前記運転者の足がアクセルペダルの開度が減少する方向へ移動しないように、予め設定した速度であり且つ前記制御開始位置から前記運転者が操作しているアクセルペダルに付与する反力を変化させる速度が運転者の足の反応特性である関節スティフネスにより吸収される値である鈍感領域に該当する速度に応じて、前記運転者が操作しているアクセルペダルに反力を付与することを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載した走行支援装置。
- 前記反力減少部は、前記運転者が操作しているアクセルペダルに付与した反力の減少に伴い、前記アクセルペダルに載せている前記運転者の足がアクセルペダルの開度が増加する方向へ移動するように、予め設定した速度であり且つ前記運転者が操作しているアクセルペダルの開度の変化量が戻し方向の値で一定である敏感領域に該当する速度に応じて、前記運転者が操作しているアクセルペダルに前記規制反力付与部が付与した反力を減少させることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載した走行支援装置。
- 前記運転者が操作しているアクセルペダルに付与した反力の変化に対して前記アクセルペダルに載せている運転者の足が反応する反応特性を記憶する反応特性記憶部と、
前記アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出部と、を備え、
前記規制反力付与部は、前記反応特性記憶部が記憶している前記反応特性を用いて、前記運転者が操作しているアクセルペダルに付与する反力を、前記運転者が操作しているアクセルペダルの、前記加速開始位置における開度と前記目標車速に応じた開度との差分値に応じた反力とし、
前記反力減少部は、前記反応特性記憶部が記憶している前記反応特性を用い、且つ前記差分値に応じて、前記運転者が操作しているアクセルペダルに前記規制反力付与部が付与した反力を減少させることを特徴とする請求項2から請求項5のうちいずれか1項に記載した走行支援装置。 - 前記反応特性記憶部は、記憶している前記反応特性を、前記目標車速に応じた前記アクセルペダルの開度と実際のアクセルペダルの開度との差の履歴に応じて更新することを特徴とする請求項6に記載した走行支援装置。
- 前記反応特性記憶部は、記憶している前記反応特性を、前記目標車速に応じた前記アクセルペダルの開度と実際のアクセルペダルの開度との差が減少するように更新することを特徴とする請求項6または請求項7に記載した走行支援装置。
- 前記反力減少部は、前記運転者が操作しているアクセルペダルに前記規制反力付与部が付与した反力を減少させ、且つ実際の前記アクセルペダルの開度が前記目標車速に応じた開度未満である場合、実際の前記アクセルペダルの開度が前記目標車速に応じた開度へ導かれるように、前記運転者が操作しているアクセルペダルに前記規制反力付与部が付与した反力を再度減少させることを特徴とする請求項1から請求項8のうちいずれか1項に記載した走行支援装置。
- 自車両の走行経路上において、前記自車両の車速を予め設定した目標車速とする目標車速位置を検出する目標車速位置検出ステップと、
前記目標車速位置において前記車速を前記目標車速とするための加速を開始する、前記走行経路上の加速開始位置を検出する加速開始位置検出ステップと、
前記自車両が前記加速開始位置へ到達するまでに予め設定した所要時間を要する制御開始位置から、前記自車両の運転者が操作しているアクセルペダルの戻し方向への開度変化を規制する程度の反力を、前記運転者が操作しているアクセルペダルの開度を戻し方向に変化させないような速度である第一速度で前記アクセルペダルに付与する規制反力付与ステップと、
前記自車両が前記加速開始位置へ到達すると、前記運転者が操作しているアクセルペダルの開度が前記目標車速に応じた開度へ導かれるように、前記運転者が操作しているアクセルペダルに前記規制反力付与ステップで付与した反力を前記第一速度より速い第二速度で減少させる反力減少ステップと、を有することを特徴とする走行支援方法。
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