JP3948463B2 - 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

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、先行車との接近度合いに応じてアクセルペダルに発生する操作反力を制御している（例えば特許文献１参照）。この装置は、自車両の周囲の環境が不連続に変化した場合には、アクセルペダルに付加的な反力を発生させて状況変化を運転者に知らせている。

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２００３−２４６２２６号公報

上述したような従来の装置は、自車両と先行車との間に他車両が割り込む等して環境が不連続に変化した場合には、その情報を運転者に知らせることができる。ただし、自車両が先行車に接近していくとき、先行車が走行している場合と停止している場合では、運転者が感じるリスクおよび減速パターンが異なるため、先行車が停止しているかについての情報を提供し、運転者に適切な減速操作を促す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、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出する状況認識手段と、状況認識手段の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、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に基づいて、運転操作装置に発生させる操作反力を算出する操作反力算出手段と、操作反力算出手段によって算出された前記操作反力を発生する操作反力発生手段と、状況認識手段によって検出される自車両前方の先行車の状態を運転者に知らせる障害物状態報知手段と、運転者による現在の減速パターンを検出する減速パターン検出手段と、先行車が停止している場合、もしくは停止していると判断される所定値以下の車速で走行している場合に、減速パターン検出手段で検出される現在の減速パターンを、先行車停止時の自車両の減速パターンとして予め設定された減速パターンモデルと比較する減速パターン比較手段と、先行車が停止している場合、もしくは停止していると判断される所定値以下の車速で走行している場合に、減速パターン比較手段によって現在の減速パターンが減速パターンモデルに合致しないと判断されると、運転者の減速操作を補助するようにリスクポテンシャルに基づく操作反力を補正する操作反力補正手段とを備える。

自車両の周囲のリスクポテンシャルとともに先行車の状態を知らせることにより、運転者に自車両周囲の状況を認識させながら、先行車の状態に応じた適切な運転操作を促すことができる。

《第１の実施の形態》
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。

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。

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２０およびレーザレーダ１０から入力される自車速、車間距離および相対速度等の信号から、自車両周囲の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基づいてアクセルペダル８０に発生する操作反力の反力指令値を算出し、アクセルペダル反力制御装置６０へ反力指令値を出力する。コントローラ５０によるリスクポテンシャルの算出およびアクセルペダル反力制御については、後述する。

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。図３に示すように、アクセルペダル８０には、リンク機構を介してサーボモータ７０およびアクセルペダルストロークセンサ７１が接続されている。サーボモータ７０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８０を操作する際に発生する操作反力を任意に制御する。アクセルペダルストロークセンサ７１は、リンク機構を介してサーボモータ７０の回転角に変換されたアクセルペダル８０のストローク量（踏み込み量）Ｓ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Ｆｉは、例えば、図４に示すようにストローク量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Ｆｉは、例えばアクセルペダル８０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。

次に、本発明の第１の実施の形態における車両用運転操作補助装置１の動作を説明する。まず、その概要を以下に説明する。
コントローラ５０は、自車両周囲の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を算出し、算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた操作反力Ｆをアクセルペダル８０に発生させる。ここで、リスクポテンシャルＲＰは自車両と自車両前方に存在する先行車との相対関係、例えば車間距離および相対速度等に基づいて算出される。リスクポテンシャルＲＰに応じた操作反力Ｆを発生させることにより、自車両が先行車にどれだけ接近しているかというリスクをアクセルペダル８０を介して運転者に知らせることができる。

ところで、自車両が先行車に接近していく状況において、先行車が走行している場合と停止している場合では自車両の減速パターンが異なる。図５(ａ)〜（ｃ）に、自車両が先行車に接近していく場合の自車両の減速パターンの一例を示す。図５（ａ）、（ｂ）は車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒの時系列変化をそれぞれ示し、図５(ｃ)は自車両と先行車との相対速度Ｖｒ(＝自車速Ｖａ-先行車速Ｖｆ)および車間距離Ｄとの関係を示している。なお、図５(ａ)〜（ｃ）において、先行車が停止している場合の減速パターンを実線で示し、先行車が走行している場合の減速パターンを破線で示している。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、先行車が停止している場合、自車両は早い段階から減速し、相対速度Ｖｒを小さくして車間距離Ｄを徐々に縮めている。一方、先行車が走行している場合は、先行車が停止している場合に比べて減速のタイミングが遅く、相対速度Ｖｒは遅れて減少し、車間距離Ｄは早い段階から小さくなる。そのため、先行車に接近してから車間距離Ｄを所望の距離に調整している。すなわち、図５（ｃ）に示すように先行車が停止している場合、自車両も停止しなければならないので、運転者は先行車の手前で停止するように徐々に減速するという傾向にある。一方、先行車が走行している場合は先行車に接近してから自車速Ｖａを調節して所望の車間距離Ｄを実現するという傾向にある。

ただし、自車両の運転者にとっては、先行車が停止しているか走行しているかを明確に判断することは比較的困難であり、先行車が走行していると運転者が判断しても、実際には先行車が停止していることもあり得る。この場合、運転者は先行車が走行していると思っているので図５（ｃ）に破線で示すような減速パターンで減速する。そして、車間距離ＤがＤ１まで低下したところで先行車が停止していると気づいたとすると、このときの相対速度Ｖｒは、先行車停止時の減速パターンによる相対速度Ｖｒよりもはるかに大きい。すなわち先行車との車間距離Ｄが同じでも相対速度Ｖｒが全く異なり、運転者はそのギャップに気づいてひやりとしてしまう。

そこで、本発明の第１の実施の形態においては、アクセルペダル８０を介して先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを知らせるとともに、先行車が停止している場合は、その情報も報知して適切な減速操作を運転者に促す。

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の動作を、図６を用いて詳細に説明する。図６は、コントローラ５０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。先行車速Ｖｆは、相対速度Ｖｒと自車速Ｖａとから求めることができる。または車車間通信等を用いて先行者の走行車速を直接求めることもできる。

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、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、先行車速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）

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、ほとんどの運転者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／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。

ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で算出した余裕時間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。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。

つづくステップＳ１４０では、先行車が停止しているか否かを判定する。具体的には、先行車速Ｖｆ＝０の場合、および停止していると判断できる所定値Ｖｗ（例えば10ｋｍ/ｈ）以下の極低速で先行車が走行している場合は、先行車が停止していると判断する。そこで、先行車速Ｖｆが所定値Ｖｗ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１４０が否定判定され、自車両が１０ｋｍ/ｈを超える速度で走行している場合は、ステップＳ１６０へ進む。

ステップＳ１６０では、ステップＳ１３０で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力指令値Ｆａを算出する。図７に、リスクポテンシャルＲＰとアクセルペダル反力指令値Ｆａとの関係の一例を示す。図７に示すようにリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど反力指令値Ｆａが大きくなる。コントローラ５０は、図７に示すような関係に従ってアクセルペダル反力指令値Ｆａを算出する。

つづくステップＳ１８０では、ステップＳ１６０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、図４に示すように通常の反力特性Ｆｉに反力指令値Ｆａを加算したアクセルペダル反力Ｆを発生するように、サーボモータ７０を制御する。このように、先行車が所定値を上回る速度で走行している場合はリスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力Ｆを発生し、先行車に対するリスクを運転者に伝達する。

一方、ステップＳ１４０において先行車速Ｖｆが所定値Ｖｗ以下であると判定されると、ステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１５０では、自車両が先行車に接近中であるか否かを判定する。具体的には、自車両と先行車との相対速度Ｖｒが正の値であるか否かを判定する。ステップＳ１５０が肯定判定され、自車両が先行車に接近していっている接近状態である場合は、ステップＳ１７０へ進む。

ステップＳ１７０では、先行車が停止中であるという情報を運転者に提示するための処理を行う。ここで行う処理を図８のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１７２で、ステップＳ１３０で算出したリスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗであるか否かを判定する。所定値ＲＰｗは、例えば１とする。ステップＳ１７２が肯定判定されると、ステップＳ１７４へ進む。

ステップＳ１７４では、先行車が停止していることを運転者に知らせる。具体的には、アクセルペダル８０に一時的な反力の変化を発生させるような付加反力ｄＦを設定する。付加反力ｄＦは、例えばパルス状の反力である。付加反力ｄＦの大きさおよび発生期間は予め適切な値を設定しておく。続くステップＳ１７６では、図７に示す関係に従ってリスクポテンシャルＲＰに応じた反力指令値Ｆａを算出する。この場合、ステップＳ１７４で設定した付加反力ｄＦを付加した反力指令値Ｆａを算出する。一方、ステップＳ１７２が否定判定されると、付加反力ｄＦは設定せずにステップＳ１７６へ進み、リスクポテンシャルＲＰに応じた反力指令値Ｆａを算出する。

図９に、リスクポテンシャルＲＰと、付加反力ｄＦを加えたアクセルペダル反力指令値との関係を示す。なお、上述したステップＳ１７４では、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗ＝１である場合に付加反力ｄＦを発生させるように設定した。しかし、図９に示すようにリスクポテンシャルＲＰ＝１で付加反力ｄＦを発生させ、その後さらにリスクポテンシャルＲＰが増加した場合に、再び付加反力ｄＦを発生させることも可能である。図９に示す例では、リスクポテンシャルＲＰ＝１．５のときに再び付加反力ｄＦを発生させている。

このように、先行車の車速Ｖｆが所定値Ｖｗ以下の場合に自車両が先行車に接近していくと、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗまで増加した時点でアクセルペダル８０にパルス状の付加反力ｄＦが発生する。これにより、先行車がほぼ停止状態であることを運転者に知らせることができる。

このようにステップＳ１７０で先行車停止の情報提示処理を行った後、ステップＳ１８０へ進み、ステップＳ１７６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６０へ出力する。運転者はアクセルペダル８０に発生する操作反力によって先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを認識することができるとともに、付加反力ｄＦによって先行車が停止していることを認識することができる。これにより、図５（ａ）〜（ｃ）に破線で示すような先行車走行時の減速パターンで先行車に接近している場合に、先行車が停止していることを知らせ、早い段階から、すなわち運転者が相対速度Ｖｒの差に気づいてひやりとする前から、実線で示すような先行車停止時の減速パターンに移行して適切な減速操作を行うことができる。

−第１の実施の形態の変形例−
図１０に、第１の実施の形態の変形例による車両用運転操作補助装置２の構成のブロック図を示す。図１０に示すように、車両用運転操作補助装置２は、図１に示した車両用運転操作補助装置１に対して、ブレーキペダル反力制御装置１００，表示装置１１０、警報ブザー１２０、およびシート形状変更機構１３０をさらに備えている。なお、図１０において図１と同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。また、アクセルペダル反力制御装置６０に接続するサーボモータ７０等は簡単のため省略している。

ブレーキペダル反力制御装置１００は、図示は省略するが、ブレーキペダルのリンク機構に組み込まれたサーボモータを備えている。ブレーキペダル反力制御装置１００は、コントローラ５１からの指令に応じてサーボモータで発生させるトルクを制御し、運転者がブレーキペダル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。なお、ここでは、サーボモータによってブレーキペダルの反力を制御しているが、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。

表示装置１１０は、例えばインストルメントパネルに設けられた表示モニタ（不図示）を備えており、コントローラ５１から出力された各種情報を表示することができる。例えば、ナビゲーションシステムの表示モニタを用いることができる。警報ブザー１２０は、コントローラ５１からの指令に応じて警報音を発生する。

シート形状変更機構１３０は、コントローラ５０からの指令に応じて運転席のシート形状を変更する。図１１に、車両用運転操作補助装置２を備えた車両に搭載され、シート形状変更機構１３０によってその形状が制御される運転者用シート１３１の構成を示す。図１１に示すように、シート１３１は、クッション部１３２，背もたれ部１３３，および不図示のヘッドレストから構成される。クッション部１３２および背もたれ部１３３は、それぞれフレーム１３２ａ、１３３ａをウレタンパッド（不図示）でカバーしている。また、クッション部１３２のフレーム１３２ａには、クッション部１３２の前端部に対応する位置にサブフレーム１３２ｂが取り付けられている。

シート形状変更機構１３０は、クッション部１３２のサブフレーム１３２ｂを回動するモータユニット１３２ｃを備えている。クッション部１３２に取り付けられたモータユニット１３２ｃの回転トルクは、トルクケーブル１３２ｄを介してサブフレーム１３２ｂに伝えられ、サブフレーム１３２ｂをフレーム１３２ａの前端部を中心として回転させる。シート形状変更機構１３０は、コントローラ５１からの指令に応じてモータユニット１３２ｃを制御し、クッション部１３２の前端部を運転者に押し付けるように、または運転者から離すように回転させる。

上述した車両用運転操作補助装置１においては、アクセルペダル８０にパルス状の付加反力ｄＦを発生させることにより、先行車が停止していることを運転者に報知した。しかし、先行車が停止していることを検出した場合、先行車停止の情報を運転者に提示するために視覚情報（例えば表示）、聴覚情報（例えば警報音）、および触覚情報（例えば振動やシート形状の変化）を用いることも可能である。先行車停止の情報を提示するための別の手段の例を以下に示す。

１．アクセルペダル８０に振動を発生させる。
２．ブレーキペダル（不図示）にパルス状の付加反力を発生させる。
３．ブレーキペダル（不図示）に振動を発生させる。
４．画像またはランプを表示する。
５．警報音を発生する。
６．運転席のシート形状を変更する。

上記１について、アクセルペダル反力制御装置６０は、停止した先行車に接近する場合にリスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗとなると、サーボモータ７０を制御して所定の周期および振幅でアクセルペダル８０に振動を発生させる。上記２または３について、ブレーキペダル反力制御装置１００は、上述したアクセルペダル８０の場合と同様にパルス状の付加反力または振動をブレーキペダルに発生させる。ただし、ブレーキペダルにより減速操作を行っている場合はアクセルペダル８０を操作している場合に比べて先行車に対するリスクポテンシャルＲＰが増大していると考えられる。そこで、ブレーキペダルに付加反力または振動を発生させる場合は、アクセルペダル８０に発生させる場合に比べてリスクポテンシャルＲＰの所定値ＲＰｗを大きな値に設定する。

上記４および５について、表示装置１１０の表示モニタに画像を表示する場合の例を図１２（ａ）（ｂ）に示す。レーザレーダ１０によって先行車が検出され、かつ先行車が走行している場合は、図１２（ａ）に示すように先行車の後部の画像を表示モニタに出力する。そして、自車両が先行車に接近しているときに先行車が停止していることを検出すると、図１２（ｂ）に示すように先行車の画像を点灯する。また、同時に警報ブザー１２０により警報音を発生させることもできる。

なお、停止した先行車に接近している場合、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗとなったときのみ警報音を発生し、所定値ＲＰｗ以上となってから先行車が停止している間、継続して表示モニタの画像を点灯するように設定すれば、運転者に煩わしさを与えることなく確実に情報を伝達することができる。また、先行車の停止を検出した場合に、運転者に情報を報知することができれば、表示モニタの画像の色を変更することも可能である。

上記６について、シート形状変更機構１３０は、停止した先行車に接近する場合に、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗとなると、モータユニット１３２ｃを制御してサブフレーム１３２ｂを運転者側に回転させ、クッション部１３２の前端部を運転者に押し付ける。または、サブフレーム１３２ｂを小刻みに回動させて振動を与えることも可能である。

このように、アクセルペダル８０に加えて、ブレーキペダル、表示、警報音、およびシート１３１を用いることにより、運転者がアクセルペダル８０から足を離していたとしても、先行車が停止しているという情報を運転者に確実に知らせ、適切な減速パターンを促すことができる。なお、これらすべての手段を用いなくても、いずれかの手段を適宜組み合わせて先行車が停止していることを運転者に知らせることももちろん可能である。

以下に、上述した第１の実施の形態およびその変形例の作用を、図１３(ａ)〜（ｄ）を用いて説明する。図１３(ａ)〜（ｃ）は自車両が先行車に接近していくときの相対速度Ｖｒと車間距離Ｄとの関係（減速パターン）の一例を示している。図１３(ａ)〜（ｄ）において先行車が停止しているときの減速パターンを実線で、先行車が走行しているときの減速パターンを破線で示している。図１３(ａ)は、上述した図５（ｃ）と同様に、自車両が先行車に接近していく際の減速パターンの概念図を示している。

図１３（ｂ）に示すように、車間距離ＤがＤ２（＞Ｄ１）のときに運転者がアクセルペダル８０を解放したとする。先行車が停止していることを運転者が認識している場合は、実線で示すように速やかに減速して先行車の手前で停止する。一方、先行車が停止しているにもかかわらず、走行していると運転者が判断している場合は、アクセルペダル８０を解放してからもどんどんと先行車に接近する。そして、車間距離ＤがＤ１まで低下したときに先行車が停止していることを認識すると、先行車停止時の減速パターンとの相対速度Ｖｒの差に気づいてひやりとする。

そこで、上述したように、先行車が停止している場合はその情報を運転者に提示することにより、破線で示すような先行車走行時の減速パターンから実線で示すような先行車停止時の減速パターンに移行するように促すことができる。例えば、運転者がアクセルペダル８０を解放してから上記２〜６の方法により先行車停止の情報が伝達された場合は、図１３（ｃ）に一点鎖線で示すように情報伝達が行われてから減速パターンが速やかに停止時の減速パターンに移行する。また、アクセルペダル８０の解放前に先行車停止の情報が伝達された場合は、図１３（ｄ）に実線で示すような先行車停止時の減速パターンを実現することができる。

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５０は、自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境に基づいて自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを算出し、リスクポテンシャルＲＰに基づいて運転操作装置であるアクセルペダル８０に発生する操作反力の反力指令値Ｆａを算出する。そして、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６０に出力し、リスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力制御を行う。さらに、自車両前方の先行車の状態を運転者に知らせる。これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰをアクセルペダル反力Ｆとして運転者に知らせることができるとともに、先行車の状態に応じて適切な減速操作を運転者に促すことが可能となる。
（２）先行車が停止していることを運転者に知らせることにより、自車両も近い将来停止する必要があることを認識させ、停止するために必要な減速操作を促すことができる。例えば自車両が渋滞の末尾に接近するときに運転者の注意を喚起することができる。
（３）先行車が停止していると判断できる程度の極低速で走行していることを運転者に知らせることにより、自車両も減速する必要があることを認識させ、必要な減速操作を促すことができる。とくに自車両がのろのろと動く渋滞の末尾に接近するときに運転者の注意を喚起することができる。
（４）先行車の状態を音を用いて運転者に知らせることにより、アクセルペダル８０から足を離している場合でも情報伝達を行うことができる。
（５）先行車の状態を振動を用いて運転者に知らせることにより、確実な情報伝達を行うことができる。例えばシート１３１に振動を発生させれば、運転者がアクセルペダル８０から足を離している場合でも情報伝達を行うことができる。
（６）先行車の状態をアクセルペダル８０に発生する振動を用いて運転者に知らせることにより、リスクポテンシャルＲＰに応じて連続的に変化する操作反力との違いを明確にすることができる。またアクセルペダル８０を用いることにより、車両前方の情報であるということを運転者が直感的に理解することができる。
（７）先行車の状態をブレーキペダルに発生する振動を用いて運転者に知らせることにより、ブレーキ操作中に先行車に関する情報を提供することが可能となり、適切な減速操作を速やかに促すことができる。また、ブレーキペダルを用いることにより、車両前方の情報であるということを運転者が直感的に理解することができる。
（８）アクセルペダル８０もしくはブレーキペダルに付加反力を発生させて先行車の状態を運転者に知らせることにより、車両前方の情報であることを運転者に直感的に理解させて適切な減速操作を促すことが可能となる。
（９）コントローラ５０は、自車両が先行車に接近している場合のみ先行車停止の情報を運転者に提示する。すなわち自車両が先行車から離脱する（遠ざかっている）場合は先行車の状態の報知を行わないようにするので、運転者に与える煩わしさを軽減することができる。

《第２の実施の形態》
以下に、本発明の第２の実施の形態における車両用運転操作補助装置について説明する。第２の実施の形態における車両用運転操作補助装置の構成は、図１０に示した第１の実施の形態の変形例と同様である。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、図５（ｃ）に示すような先行車停止時の減速パターンを実現するように積極的に運転者の減速操作を促す。そこで、第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置２は、先行車が停止している場合の自車両の減速パターンを学習し、学習した減速パターンに合った減速操作を行うようにアクセルペダル反力およびブレーキペダル反力を制御する。

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の動作を、図１４を用いて詳細に説明する。図１４は、第２の実施の形態のコントローラ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〜Ｓ２３０での処理は、図６のフローチャートのステップＳ１１０〜Ｓ１３０での処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ２４０では、先行車速Ｖｆが所定値Ｖｗ（例えば10ｋｍ/ｈ）以下で走行しているか否かを判定する。ステップＳ１４０が否定判定され、自車両が１０ｋｍ/ｈを超える速度で走行している場合は、ステップＳ２８０へ進み、図７に従ってリスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力指令値Ｆａを算出する。そしてステップＳ２９０において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６０に出力する。

一方、ステップＳ２４０において先行車速Ｖｆが所定値Ｖｗ以下であると判定されると、ステップＳ２５０へ進み、自車両が先行車に接近中であるか否かを判定する。自車両と先行車との相対速度Ｖｒが正の値で自車両が先行車に接近していっている接近状態である場合は、ステップＳ２６０へ進む。

ステップＳ２６０では、先行車が停止中であるという情報を運転者に提示するための処理を行う。ここでの処理を図１５のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ２６２で、ステップ２３０で算出したリスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗであるか否かを判定する。ステップＳ２６２が肯定判定されると、ステップＳ２６４へ進んで先行車が停止しているという情報を運転者に伝達する。具体的には、アクセルペダル８０に付加反力ｄＦを付加する。さらに、ブレーキペダルに付加反力を発生するとともに、表示、警報音の発生、シート形状の変更を行う。なお、これらの情報伝達を行うか否かの判断をする閾値ＲＰｗは、それぞれの伝達方法ごとに設定することが可能である。また、アクセルペダル８０およびブレーキペダルに、パルス状の付加反力の代わりに振動を発生させることもできる。

つづくステップＳ２７０では、自車両の減速パターンを先行車停止時の減速パターンに一致させるように、運転者の減速操作を補助する。ここでの処理を、図１６のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ２７１で、運転者の減速パターンをコントローラのメモリに記憶する。具体的には、自車両が停止した先行車に接近していく場合に、ステップＳ２１０で読み込んだ相対速度Ｖｒおよび車間距離Ｄを記憶する。

ステップＳ２７２では、ステップＳ２７１で記憶した減速パターンのモデル化を行う。ここで、モデル化とは、先行車が停止している場合の車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒに基づいて運転者の減速パターンを学習し、先行車停止時の自車両の減速パターンモデルを推定することを意味する。この減速パターンモデルは、ステップＳ２７０の処理を行うたびに更新される。ステップＳ２７３では、車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒに基づく現在の減速パターンが、ステップＳ２７２で作成した先行車停止時の減速パターンモデルに実質的に一致するか否かを判定する。

ステップＳ２７３が肯定判定されると、運転者は先行車が停止していることを認識して減速操作を行っていると判断し、ステップＳ２７４へ進む。ステップＳ２７４では、ステップＳ２３０で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル反力指令値Ｆａを算出する。なお、ステップＳ２６０において付加反力ｄＦを設定している場合は、付加反力ｄＦを加算した反力指令値Ｆａを算出する。

一方、ステップＳ２７３が否定判定されると、先行車が停止しているにもかかわらず運転者はそれを認識していないと判断し、ステップＳ２７５へ進む。ステップＳ２７５では、運転者による減速操作を、先行車停止時の減速パターンモデルに一致させるようなアクセルペダル８０の反力指令値Ｆａを算出する。

図１７に、リスクポテンシャルＲＰとアクセルペダル反力指令値Ｆａとの関係を示す。図１７において、ステップＳ２８０でアクセルペダル反力指令値Ｆａを算出する際の特性（通常の反力指令値）を破線で示し、ステップＳ２７９で減速操作を補助するための反力指令値Ｆａを算出する際の特性（減速操作補助用反力指令値）を実線で示している。図１７に示すように、運転者の減速操作を補助する場合は、先行車との相対関係を知らせる通常の場合に比べてアクセルペダル反力指令値Ｆａを大きくする。これにより、運転者にアクセルペダル８０から足を離してブレーキ操作に移行するように促す。なお、ステップＳ２６０において付加反力ｄＦを設定している場合は、付加反力ｄＦを加算した反力指令値Ｆａを算出する。

つづくステップＳ２７６では、運転者による減速操作を、先行車停止時の減速パターンモデルに一致させるようなブレーキペダルの反力指令値Ｆｂを算出する。
図１８に、リスクポテンシャルＲＰとブレーキペダルの反力指令値Ｆｂとの関係を示す。ここで、ブレーキペダルの反力指令値Ｆｂは、運転者がブレーキペダルを踏み込むことを補助する、すなわちブレーキペダルを踏み込みやすくするためのブレーキアシスト力であり、反力制御を行わない場合にブレーキペダルに発生している操作反力をどれだけ小さくするかを表している。図１８に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値（例えばＲＰ＝２）を上回ると、ブレーキアシスト力Ｆｂが徐々に大きくなる。これにより、運転者がブレーキ操作を行う際にブレーキペダルを踏み込みやすくする。

図１８に示すようにリスクポテンシャルＲＰが所定値を上回ってからブレーキアシスト力Ｆｂを徐々に大きくすることにより、運転者にわかりやすいブレーキ反力制御を行うことができる。

このようにステップＳ２７０で減速操作補助処理を行った後、ステップＳ２９０へ進む。ステップＳ２９０では、ステップＳ２８０またはＳ２７０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６０に出力するとともに、ステップＳ２７０で算出したブレーキペダル反力指令値Ｆｂをブレーキペダル制御装置１００に出力する。アクセルペダル反力制御装置６０およびブレーキペダル反力制御装置１００は、コントローラ５１からの指令に応じてアクセルペダル操作反力およびブレーキペダル反力を制御する。これにより、今回の処理を終了する。

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。
コントローラ５１は、先行車が停止もしくは極低速で走行している場合に、運転者の減速操作を補助するようにリスクポテンシャルＲＰに基づく操作反力を補正する。具体的には、先行車が停止している場合の運転者の減速パターンモデルを学習し、運転者の減速パターンを学習したモデルに一致させるようにアクセルペダル反力指令値Ｆａおよびブレーキペダル反力指令値Ｆｂを算出する。これにより、先行車が停止している場合には、その情報を付加反力ｄＦ等により提示して運転者の注意を喚起するとともに、運転者がアクセルペダル８０から速やかに足を離してブレーキ操作に移行するように促し、ブレーキ操作を開始してからはブレーキペダルを踏み込みやすくすることが可能となる。

上述した第１および第２の実施の形態において、自車両が渋滞区間内にいる場合は先行車停止の情報を運転者に提示しないようにすることができる。渋滞区間内では先行車が極低速（例えば10ｋｍ/ｈ以下）で走行しているため、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗとなると先行車停止の情報が運転者に提示される。しかし、渋滞区間内でリスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｗとなるたびに情報の提示を行っていては運転者にわずらわしさを与えてしまう。そこで、自車両が渋滞の中にいることを検出すると、先行車停止の情報を提示しないようにする。自車両が渋滞の中間にいるか否かは、例えば自車速Ｖａが所定値（例えば5ｋｍ/ｈ）以下または先行車との車間距離が所定値（たとえば7ｍ）以下であること、またはＶＩＣＳ情報に基づいて判断することができる。

上述した第１および第２の実施の形態においては、図７および図１７に示すようにリスクポテンシャルＲＰに対するアクセルペダル反力指令値Ｆａを設定したが、これには限定されず、例えばリスクポテンシャルＲＰに対してアクセルペダル反力指令値Ｆａが線形比例するように設定することもできる。

上述した第１および第２の実施の形態では、先行車速Ｖｆが10ｋｍ/ｈ以下のときに先行車が停止していると判定する例を説明したが、これには限定されない。例えば先行車速Ｖｆが5ｋｍ/ｈ以下のときに先行車が停止していると判定することも可能である。また、停止した先行車に接近する場合に、リスクポテンシャルＲＰが１になったときに付加反力ｄＦを付加するように設定したが、これには限定されず、リスクポテンシャルＲＰが１．２や１．３になったときに付加反力ｄＦを付加するように構成することも可能である。あるいは、リスクポテンシャルＲＰが１を超えると付加反力ｄＦを付加するように構成することもできる。

上述した第１および第２の実施の形態においては、先行車が停止していない場合は自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル８０に発生する操作反力を制御したが、これに加えてブレーキペダルに発生する操作反力を制御することも可能である。また、リスクポテンシャルＲＰを算出するために余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷを用いたが、余裕時間ＴＴＣまたは車間時間ＴＨＷのいずれかを用いることも可能である。

なお、第１および第２の実施の形態においては、状況認識手段としてレーザレーダ１０および車速センサ２０を用い、リスクポテンシャル算出手段、操作反力算出手段、離脱時報知制御手段、渋滞時報知制御手段、および操作反力補正手段としてコントローラ５０，５１を用いた。操作反力発生手段としてアクセルペダル反力制御装置６０を用いた。また、障害物状態報知手段として、アクセルペダル反力制御装置６０、ブレーキペダル反力制御装置１００、表示装置１１０、警報ブザー１２０、およびシート形状変更機構１３０を用いた。しかし、これらには限定されず、例えば状況認識手段としてレーザレーダ１０の代わりに別方式のミリ波レーダ等を用いたり、ＣＣＤカメラあるいはＣＭＯＳカメラ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図。 アクセルペダルストローク量とアクセルペダル反力との関係を示す図。 （ａ）〜（ｃ）自車両が先行車に接近していくときの車間距離の時間変化、相対速度の時間変化、および相対速度と車間距離との関係をそれぞれ示す図。 第１の実施の形態のコントローラによ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。 リスクポテンシャルとアクセルペダル反力指令値との関係を示す図。 先行車停止情報の提示処理を説明するフローチャート。 リスクポテンシャルと、付加反力を加えたアクセルペダル反力指令値との関係を示す図。 第１の実施の形態の変形例による車両用運転操作補助装置のシステム図。 シート形状変更機構の構成を示す図。 （ａ）（ｂ）先行車停止情報を表示する場合の表示例。 （ａ）〜（ｄ）第１の実施の形態による作用を説明する図。 第２の実施の形態のコントローラによ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。 先行車停止情報の提示処理を説明するフローチャート。 減速操作補助処理を説明するフローチャート。 リスクポテンシャルと減速操作補助用のアクセルペダル反力指令値との関係を示す図。 リスクポテンシャルとブレーキアシスト力との関係を示す図。

符号の説明

１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
５０，５１：コントローラ
６０：アクセルペダル反力制御装置
１００：ブレーキペダル反力制御装置
１１０：表示装置
１２０：警報ブザー
１３０：シート形状変更機構

Claims (14)

1. 自車両の車両状態および自車両周囲の走行環境を検出する状況認識手段と、
   前記状況認識手段の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、
   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、運転操作装置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によって算出された前記操作反力を発生する操作反力発生手段と、
   前記状況認識手段によって検出される前記自車両前方の先行車の状態を運転者に知らせる障害物状態報知手段と、
   前記運転者による現在の減速パターンを検出する減速パターン検出手段と、
   前記先行車が停止している場合、もしくは停止していると判断される所定値以下の車速で走行している場合に、前記減速パターン検出手段で検出される前記現在の減速パターンを、先行車停止時の前記自車両の減速パターンとして予め設定された減速パターンモデルと比較する減速パターン比較手段と、
   前記先行車が停止している場合、もしくは停止していると判断される前記所定値以下の車速で走行している場合に、前記減速パターン比較手段によって前記現在の減速パターンが前記減速パターンモデルに合致しないと判断されると、前記運転者の減速操作を補助するように前記リスクポテンシャルに基づく前記操作反力を補正する操作反力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。
2. 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記障害物状態報知手段は、前記先行車が停止していることを運転者に知らせ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、
   前記障害物状態報知手段は、前記先行車が停止していると判断される前記所定値以下の車速で走行していることを運転者に知らせ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、
   前記障害物状態報知手段は、前記先行車の状態を音を用いて運転者に知ら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、
   前記障害物状態報知手段は、前記先行車の状態を振動により運転者に知らせ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、
   前記障害物状態報知手段は、前記先行車の状態をアクセルペダルに発生する振動により運転者に知ら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、
   前記障害物状態報知手段は、前記先行車の状態をブレーキペダルに発生する振動により運転者に知ら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
   前記障害物状態報知手段は、前記先行車の状態をアクセルペダルもしくはブレーキペダルに発生する反力により運転者に知らせ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のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記自車両が前記先行車から離脱している場合に、前記先行車の状態の報知を行わないように前記障害物状態報知手段を制御する離脱時報知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。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記自車両が渋滞の中間部にいる場合に、前記先行車の状態の報知を行わないように前記障害物状態報知手段を制御する渋滞時報知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。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記減速パターン検出手段によって検出される前記運転者による現在の減速パターンから前記運転者の減速パターンを学習し、前記減速パターンモデルを推定する減速パターンモデル推定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。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記減速パターン検出手段は、前記現在の減速パターンとして前記自車両と前記先行車との相対速度および車間距離を検出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記操作反力補正手段は、前記現在の減速パターンを前記減速パターンモデルに一致させるように、前記リスクポテンシャルに基づく前記操作反力を増加補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
14. 請求項１から請求項１３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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