JP4543908B2 - 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、自車両周囲のリスクポテンシャルに応じてアクセルペダルの反力特性を変化するとともに減速度を発生させることによって、運転者に周囲の環境を知らせている（例えば特許文献１参照）。この装置は、リスクポテンシャルが大きくなるに伴ってアクセルペダル反力および減速度を増加させる。

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２００４−６７０７０号公報

上述した装置は、アクセルペダル反力と減速度を制御することにより自車両周囲の環境を運転者に正確に報知することができる。しかしながら、アクセルペダル反力と減速度が増加することにより、運転者が加速操作を行った際の車両の応答性が低下してしまう。運転者の運転操作を補助する装置にあっては、車両周囲の環境を知らせるとともに、運転者に違和感を与えずに期待に沿った加速感が得られるように制御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、自車両周囲の障害物状況に基づいて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応じて、アクセルペダル操作量に対する駆動トルクの関係を減少方向に補正するとともに自車両の駆動力を調整する操作部材に発生する操作反力を制御する第１の手段を有する車両用運転操作補助装置において、運転者による加速操作が行われると、加速操作に応じた加速制御を優先的に行ってから、リスクポテンシャルに応じた駆動力制御および操作反力制御を行う第２の手段を備え、第２の手段は、運転者に加速操作に応じた加速感を与えるように自車両に加速度を発生させてから、リスクポテンシャルに基づく駆動トルクおよび操作反力の制御を行うことにより、加速制御の優先的な制御を行う。

本発明によれば、運転者による加速操作が行われると加速操作に応じた加速制御を優先的に行ってから、リスクポテンシャルに応じた駆動力制御および操作反力制御を行うので、駆動力と操作反力の制御により自車両周囲のリスクポテンシャルを運転者に知覚させながら、運転者が加速感を期待する状況では運転者の意図を優先した制御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５０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。

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、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、車速センサ２０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から、自車両周囲の障害物状況、例えば自車両と各障害物との相対距離および相対速度といった障害物に対する走行状態を認識する。コントローラ５０は、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する。さらに、コントローラ５０は、障害物に対するリスクポテンシャルに基づいて、以下のような制御を行う。

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は、アクセルペダル６２の踏み込み操作の際に発生する反力および制駆動力を制御することによって、運転者による自車両の加減速操作を補助し、運転者の運転操作を適切にアシストするものである。そこで、コントローラ５０は、障害物状況から自車前方の障害物に対する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の反力制御量を算出する。さらに、リスクポテンシャルに基づいて制駆動力の補正量を算出する。コントローラ５０は、算出した前後方向の反力制御量をアクセルペダル反力制御装置６０へと出力し、制駆動力の補正量を駆動力制御装置６３および制動力制御装置９３にそれぞれ出力する。

アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０から出力される反力制御量に応じて、アクセルペダル６２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ６１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ６１は、アクセルペダル反力制御装置６０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６２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６４は、リンク機構を介してサーボモータ６１の回転角に変換されたアクセルペダル６２の操作量（踏み込み量）を検出する。アクセルペダルストロークセンサ６４は、検出したアクセルペダル操作量をコントローラ５０および駆動力制御装置６３にそれぞれ出力する。ブレーキペダルストロークセンサ９４は、ブレーキペダル９２の踏み込み量（アクセルペダル操作量）を検出し、コントローラ５０および制動力制御装置９３にそれぞれ出力する。

駆動力制御装置６３は、アクセルペダル６２の操作状態に応じた駆動力を発生するようにエンジン（不図示）を制御するとともに、外部からの指令に応じて、発生させる駆動力を変化させる。図３に、駆動力制御装置６３の構成を表すブロック図を示す。図４に、アクセルペダル操作量ＳＡとドライバ要求駆動力Ｆｄａとの関係を定めた特性マップを示す。駆動力制御装置６３は、図３に示すようにドライバ要求駆動力算出部６３ａと、加算器６３ｂと、エンジンコントローラ６３ｃとを備えている。

ドライバ要求駆動力算出部６３ａは、図４に示すようなマップを用いて、アクセルペダル６２のアクセルペダル操作量ＳＡに応じてドライバが要求する駆動力（ドライバ要求駆動力）Ｆｄａを算出する。加算器６３ｂは、算出されたドライバ要求駆動力Ｆｄａに、後述する駆動力補正量Ｆａhoseiを加えて目標駆動力を算出し、エンジンコントローラ６３ｃへ出力する。エンジンコントローラ６３ｃは、目標駆動力に従ってエンジンへの制御指令値を算出する。

制動力制御装置９３は、ブレーキペダル９２の操作状態に応じた制動力を発生するようにブレーキ液圧を制御するとともに、外部からの指令に応じて、発生させるブレーキ液圧を変化させる。図５に、制動力制御装置９３の構成を表すブロック図を示す。図６に、ブレーキペダル操作量ＳＢとドライバ要求制動力Ｆｄｂとの関係を定めた特性マップを示す。図５に示すように、制動力制御装置９３は、ドライバ要求制動力算出部９３ａと、加算器９３ｂと、ブレーキ液圧コントローラ９３ｃとを備えている。

ドライバ要求制動力算出部９３ａは、図６に示すようなマップを用いて、ブレーキペダル９１のブレーキペダル操作量ＳＢに応じてドライバが要求する制動力（ドライバ要求制動力）Ｆｄｂを算出する。加算器９３ｂは、算出されたドライバ要求制動力Ｆｄｂに、後述する制動力補正量Ｆｂhoseiを加えて目標制動力を算出し、ブレーキ液圧コントローラ９３ｃに出力する。ブレーキ液圧コントローラ９３ｃは、目標制動力に従ってブレーキ液圧指令値を算出する。ブレーキ液圧コントローラ９３ｃからの指令に応じて各車輪に設けられたブレーキ装置９５が作動する。

図７に、コントローラ５０の内部および周辺の構成を示すブロック図を示す。コントローラ５０は、例えばＣＰＵのソフトウェア形態により、障害物認識部５１、リスクポテンシャル算出部５２、運転操作反力算出部５３、加速意図検出部５４、アクセル操作速度依存駆動力算出部５５、運転操作反力補正部５６および制駆動力補正量算出部５７を構成する。

障害物認識部５１は、レーザレーダ１０および車速センサ２０から入力される検出信号に基づいて、自車両前方の障害物状況を認識する。リスクポテンシャル算出部５２は、障害物認識部５１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。運転操作反力算出部５３は、リスクポテンシャル算出部５２で算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいて、自車両の駆動力を調整する操作部材であるアクセルペダル６２に発生させる操作反力を算出する。

加速意図検出部５４は、アクセルペダルストロークセンサ６４で検出されるアクセルペダル操作量ＳＡに基づいて、運転者に加速する意図があるかを検出する。アクセル操作依存駆動力算出部５５は、加速意図検出部５４で検出した運転者の加速意図とアクセルペダル６２の操作速度に基づいて、アクセル操作速度依存駆動力Ｆｅを算出する。

運転操作反力補正部５６は、運転者の加速意図に応じて、運転操作反力算出部５３で算出した操作反力を補正する。制駆動力補正量算出部５７は、リスクポテンシャル算出部５３で算出したリスクポテンシャルＲＰと、アクセル操作速度依存駆動力算出部５５で算出したアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅとに基づいて、制駆動力補正量Ｆａhosei、Ｆｂhoseiを算出する。

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の動作を詳細に説明する。図８に、第１の実施の形態のコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順のフローチャートを示す。本処理内容は、一定間隔、例えば５０msec毎に連続的に行われる。

まず、ステップＳ１００で走行状態を読み込む。ここで、走行状態は、自車前方の障害物状況を含む自車両の走行状況に関する情報である。そこで、レーザレーダ１０により検出される前方障害物までの車間距離Ｘや存在方向と、車速センサ２０によって検出される自車両の走行車速Ｖｈを読み込む。また、アクセルペダルストロークセンサ６４およびブレーキペダルストロークセンサ９４で検出されるアクセルペダル操作量ＳＡおよびブレーキペダル操作量ＳＢも読み込む。

ステップＳ２００では、ステップＳ１００で読み込み、認識した走行状態データに基づいて、前方障害物の状況を認識する。ここでは、前回の処理周期以前に検出され、コントローラ５０のメモリに記憶されている自車両に対する障害物の相対位置やその移動方向・移動速度と、ステップＳ１００で得られた現在の走行状態データとにより、現在の障害物の自車両に対する相対位置やその移動方向・移動速度を認識する。そして、自車両の走行に対して障害物が、自車両の前方にどのように配置され、相対的にどのように移動しているかを認識する。

ステップＳ３００では、障害物、すなわち自車両前方の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は以下のようにして算出する。

図９（ａ）に示すように、自車両前方に仮想的な弾性体を設けたと仮定し、この仮想的な弾性体が先行車に当たって圧縮され、自車両に対する擬似的な走行抵抗を発生するというモデルを考える。ここで、先行車に対するリスクポテンシャルＲＰは、図９（ｂ）に示すように仮想弾性体が先行車に当たって圧縮された場合のバネ力と定義する。従ってリスクポテンシャルＲＰは、自車両と先行車との車間距離Ｘを用いて以下の（式１）で表すことができる。
ＲＰ＝ｋａ・（Ｌ−Ｘ） ・・・（式１）

ここで、ｋａ：仮想弾性体のバネ定数、Ｌ：仮想弾性体の長さであり、予め適切な値を設定しておく。なお、仮想弾性体の長さＬを、自車速Ｖｈおよび自車両と先行車との余裕時間ＴＴＣや車間時間ＴＨＷに基づいて算出することも可能である。（式１）に示すように、自車両と先行車との車間距離Ｘが短くなるほどリスクポテンシャルＲＰが大きくなる。また、図９（ａ）に示すように仮想弾性体が前方車両に接触していない場合は、リスクポテンシャルＲＰ＝０とする。

ステップＳ４００では、ステップＳ１００で読み込んだアクセルペダル操作量ＳＡに基づいて、運転者の加速意図を検出する。ここでの処理を図１０のフローチャートを用いて説明する。まず。ステップＳ４０１で、アクセルペダル操作量ＳＡを用いてアクセルペダル６２の操作速度ｄＳを算出する。アクセル操作速度ｄＳは、例えばアクセルペダル操作量ＳＡを時間微分することにより算出する。

ステップＳ４０２では、ステップＳ４０１で算出したアクセル操作速度ｄＳが所定値ｄＳ１（＞０）以上であるか否かを反定する。ｄＳ≧ｄＳ１で、アクセルペダル６１の踏み込み速度ｄＳが速い場合は、運転者に加速意図があると判断してステップＳ４０３へ進む。ステップＳ４０３では、運転者に加速意図があることを示すフラグFlg＝１に設定する。一方、ステップＳ４０２でｄＳ＜ｄＳ１であると判定されると、運転者に加速意図が無いと判断してステップＳ４０４へ進み、フラグFlg＝０に設定する。

このようにステップＳ４００で運転者の加速意図を検出した後、ステップＳ５００へ進む。ステップＳ５００では、ステップＳ３００で算出したリスクポテンシャルＲＰと、ステップＳ４００で算出した加速意図に基づいて、自車両に発生する制駆動力を補正するための制駆動力補正量Ｆａhosei、Ｆｂhoseiを算出する。ここでの処理を図１１のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ５０１で、ステップＳ３００で算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいて、図９（ａ）（ｂ）に示すように仮想的に設定した弾性体の反発力Ｆｃを算出する。図１２に、リスクポテンシャルＲＰと反発力Ｆｃ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が大きくなり、先行車によって仮想弾性体が圧縮されるほど反発力Ｆｃが大きくなる。リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰmax1を超えると、反発力Ｆｃを最大値Ｆｃmaxに固定する。

ステップＳ５０２では、ドライバ要求駆動力Ｆｄａを推定する。コントローラ５０内には、駆動力制御装置６３内に記憶されたドライバ要求駆動力算出マップ（図４）と同一のものが用意されており、アクセルペダル操作量ＳＡに従ってドライバ要求駆動力Ｆｄａを推定する。

ステップＳ５１０では、アクセルペダル操作速度ｄＳと運転者の加速意図に基づいて、アクセル操作速度依存駆動力Ｆｅを算出する。ここでの処理を図１３のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ５１１では、アクセル操作速度ｄＳに基づいて駆動力Ｆｅの基準となる基準駆動力Ｆｅ０を算出する。図１４に、アクセル操作速度ｄＳと基準駆動力Ｆｅとの関係を示す。図１４に示すように、アクセル操作速度ｄＳが所定値ｄＳ１を超えて大きくなるほど基準駆動力Ｆｅ０が大きくなる。アクセル操作速度ｄＳ＜０でアクセルペダル６１が踏み込み方向に操作されていない場合は、基準駆動力Ｆｅ０＝０とする。

ステップＳ５１２では、ステップＳ４００で設定した加速意図の判定フラグFlg=１であるか否かを判定する。ステップＳ５１２が肯定判定され、運転者に加速意図があると判定される場合は、ステップＳ５１３へ進む。ステップＳ５１３では、前回周期で設定されたアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅと、ステップＳ５１１で算出された今回の基準駆動力Ｆｅ０とを比較する。

Ｆｅ＜Ｆｅ０の場合は、ステップＳ５１４へ進み、今回の基準駆動力Ｆｅ０をアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅとして設定する（Ｆｅ＝Ｆｅ０）。一方、ステップＳ５１３が否定判定されると、前回周期で設定したアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅをそのまま用いる。ステップＳ５１５では、運転者の加速意図が無くなってからの経過時間を示す継続時間タイマＴに０をセットする。

ステップＳ５１２が否定判定され運転者に加速意図がない場合は、ステップＳ５１６へ進む。ステップＳ５１６では、継続時間タイマＴが所定時間Ｔ１よりも短いか否かを判定する。Ｔ＜Ｔ１の場合はステップＳ５１７へ進み、継続時間タイマＴに所定値ΔＴを加算する（Ｔ＝Ｔ+ΔＴ）。このとき、アクセル操作速度依存駆動力Ｆｅは、前回周期で設定した値をそのまま用いる。

ステップＳ５１６が否定判定されると、ステップＳ５１８へ進んでアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅ＝０にする。このように、運転者の加速意図が無くなってから所定時間Ｔ１が経過すると、運転者のアクセルペダル操作速度ｄＳに基づく駆動力Ｆｅを０にする。

このようにステップＳ５１０でアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅを算出した後、ステップＳ５３０へ進む。
ステップＳ５３０では、ステップＳ５０１で算出した反発力ＦｃとステップＳ５１０で算出したアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅとを用いて、制駆動力補正量Ｆａhosei、Ｆｂhoseiを算出する。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Ｓ５３１で、ステップＳ５０２で算出したドライバ要求駆動力Ｆｄａが、反発力Ｆｃからアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅを引いた値（Ｆｃ−Ｆｅ）以上であるか否かを判定する。図１６（ａ）に示すようにＦｄａ≧Ｆｃ−Ｆｅの場合は、ステップＳ５３２へ進み、以下の（式２）から駆動力補正量Ｆａhoseiを算出する。
Ｆａhosei＝−Ｆｃ+Ｆｅ ・・・（式２）
つづくステップＳ５３３では、駆動力のみを低下補正することによって目標とする制駆動力が得られるので、制動力補正量Ｆｂhosei＝０に設定する。

ステップＳ５３１が否定判定され、図１６（ｂ）に示すようにＦｄａ＜Ｆｃ−Ｆｅの場合は、ステップＳ５３４へ進み、駆動力補正量Ｆａhosei＝−Ｆｄとする。ステップＳ５３５では、以下の（式３）から制動力補正量Ｆｂhoseiを算出する。
Ｆｂhosei＝Ｆｃ−Ｆｄａ−Ｆｅ ・・・（式３）

図１７に、駆動力および制動力の補正方法を説明する図を示す。図１７の横軸はアクセルペダル操作量ＳＡおよびブレーキペダル操作量ＳＢを示しており、原点０から右へ進むほどアクセルペダル操作量ＳＡが大きく、左へ進むほどブレーキペダル操作量ＳＢが大きいことを示している。図１７の縦軸は駆動力および制動力を示し、原点０から上へ進むほど駆動力が大きく、下へ進むほど制動力が大きいことを示している。

図１７において、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた要求駆動力Ｆｄａ、およびブレーキペダル操作量ＳＢに応じた要求制動力Ｆｄｂをそれぞれ一点差線で示す。また、反発力Ｆｃとアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅに基づいて補正した駆動力および制動力を実線で示す。

アクセルペダル操作量ＳＡが大きく、Ｆｄａ≧Ｆｃ−Ｆｅの場合は、駆動力を補正量Ｆａhoseiに応じて減少方向に補正する。一方、アクセルペダル操作量ＳＡが小さく、Ｆｄａ＜Ｆｃ−Ｆｅの場合は、駆動力を発生しないように補正量Ｆａhoseiを設定するとともに、制動力補正量Ｆｂhosei＝Ｆｃ−Ｆｄａ−Ｆｅと設定する。これにより、アクセルペダル操作量ＳＡに応じた緩制動を行う。

このようにステップＳ５００で制駆動力補正量Ｆａhosei、Ｆｂhoseiを算出した後、ステップＳ６００へ進む。
ステップＳ６００では、リスクポテンシャルＲＰに基づいて、アクセルペダル６２の反力制御指令値ＦＡを算出する。図１８に、リスクポテンシャルＲＰとアクセルペダル反力制御指令値ＦＡとの関係を示す。図１８に示すように、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｍａｘ２よりも小さい場合、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、大きなアクセルペダル反力を発生させるようにアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを算出する。リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰｍａｘ２より大きい場合には、最大のアクセルペダル反力を発生させるように、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを最大値ＦＡｍａｘに固定する。

ステップＳ７００では、運転者の加速意図に応じて、ステップＳ６００で算出したアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを補正する。ここでの処理を図１９のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ７０１では、フラグFlg＝１であり運転者に加速意図があるか否かを判定する。ステップＳ７０１が肯定判定されるとステップＳ７０２へ進む。ステップＳ７０２では、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを補正するための補正係数Ｋに所定の変化量ΔＫを加算した値（Ｋ+ΔＫ）が、所定値Ｋ１よりも小さいか否かを判定する。（Ｋ+ΔＫ）＜Ｋ１の場合は、ステップＳ７０３へ進む。

ステップＳ７０３では、以下の（式４）に示すように変化量ΔＫを加算して反力補正係数Ｋを算出する。
Ｋ＝Ｋ+ΔＫ ・・・（式４）
ステップＳ７０２が否定判定されるとステップＳ７０４へ進み、反力補正係数Ｋ＝Ｋ１に設定する。

ステップＳ７０１が否定判定され運転者に加速意図がない場合は、ステップＳ７０５へ進む。ステップＳ７０５では、（Ｋ−ΔＫ）が０よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ７０５が肯定判定されるとステップＳ７０６へ進み、以下の（式５）に示すように変化量ΔＫを減算して反力補正係数Ｋを算出する。
Ｋ＝Ｋ−ΔＫ ・・・（式５）

ステップＳ７０５が否定判定されるとステップＳ７０７へ進み、反力補正係数Ｋ＝１に設定する。
ステップＳ７０８では、ステップＳ７０３、Ｓ７０４，Ｓ７０６，またはＳ７０７で算出した反力補正係数Ｋを用いて、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを補正する。補正後のアクセルペダル反力補正値ＦＡhoseiは、以下の（式６）から算出できる。
ＦＡhosei＝Ｋ・ＦＡ ・・・（式６）

このようにステップＳ７００でアクセルペダル反力補正値ＦＡhoseiを算出した後、ステップＳ８００へ進む。
ステップＳ８００では、ステップＳ５００で算出した制駆動力補正量Ｆａhosei、Ｆｂhoseiをそれぞれ駆動力制御装置６３、及び制動力制御装置９３に出力する。駆動力制御装置６３は、駆動力補正量Ｆａhoseiと要求駆動力Ｆｄａとから目標駆動力を算出し、算出した目標駆動力を発生するようにエンジンコントローラ６３ｃを制御する。また、制動力制御装置９３は、制動力補正量Ｆｂhoseiと要求制動力Ｆｄｂとから目標制動力を算出し、目標制動力を発生するようにブレーキ液圧コントローラ９３ｃを制御する。

ステップＳ９００では、ステップＳ７００で算出したアクセルペダル反力補正値ＦＡhoseiをアクセルペダル反力制御装置６０へ出力する。アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０から入力される指令値に応じてアクセル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、自車両周囲の障害物状況に基づいてリスクポテンシャルＲＰを算出し、リスクポテンシャルＲＰに応じて、図１７に示すようにアクセルペダル操作量ＳＡに対する駆動トルクの関係を減少方向に補正するとともにアクセルペダル６２に発生する操作反力を制御する。運転者による加速操作が行われると、加速操作に応じた加速制御を優先的に行ってから、リスクポテンシャルＲＰに応じた駆動力制御および操作反力制御を行う。具体的には、運転者の加速意図が検出されると、アクセル操作速度ｄＳに応じた駆動力Ｆｅだけ減少した駆動力補正量Ｆａhoseiを算出する。加速意図が検出されなくなると、リスクポテンシャルＲＰに応じた駆動力制御および操作反力制御に移行していく。これにより、減速度の発生とアクセルペダル反力の変化により運転者に自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを知覚させながら、運転者が加速操作を行ってある程度の加速感を期待する状況では、運転者の意図を優先した制御を行うことができる。
（２）コントローラ５０は、加速操作の際に運転者が期待する予測加速度を推定し、推定した予測加速度に基づいて運転者に加速度変化を体感させる。リスクポテンシャルＲＰに応じて駆動力を減少方向に補正して運転者に減速感を与えながら、加速操作が行われる場合は加速操作の程度に応じて運転者に加速感を与える。これにより、リスクポテンシャルＲＰの報知と運転者の期待する加速感の実現とを両立することが可能となる。
（３）コントローラ５０は、加速操作の際に運転者が期待する予測加速度として、加速意図が検出されるとアクセルペダル操作速度ｄＳに基づいてアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅを算出する。そして、リスクポテンシャルＲＰに応じて設定した値Ｆｃからアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅを減じた値を駆動力補正量Ｆａhoseiとして算出する。これにより、運転者がどれほどすみやかに加速を行おうとしているかに基づいて、適切なアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅを算出することができる。なお、アクセルペダル操作量ＳＡから直接駆動力Ｆｅを算出することも可能である。
（４）車両用運転操作補助装置１は、加速意図が検出された場合に駆動力を制御することによって運転者に加速度変化を体感させる。これにより、運転者にわかりやすく加速度変化を伝えることができる。
（５）車両用運転操作補助装置１は、加速意図が検出されると、アクセルペダル６２に発生させる操作反力も補正する。これにより、運転者の加速操作に伴って調整した駆動力とアクセルペダル反力のバランスを適正に保つことができる。
（６）車両用運転操作補助装置１は、加速意図が検出されると、駆動力が増大するように調整を行うとともに、アクセルペダル反力が増加するように補正を行う。これにより、運転者のアクセルペダル操作に応じた加速感を運転者に与えるとともに、アクセルペダル反力を増加して駆動力が増大しすぎないように調節することができる。

《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の基本構成は、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の実施の形態による車両用運転操作補助装置のコントローラ５０Ａは、図２０に示すように、障害物認識部５１、リスクポテンシャル算出部５２、運転操作反力算出部５３、アクセル操作速度依存駆動力算出部５５、運転操作反力補正部５６、制駆動力補正量算出部５７および加減速意図検出部５８を備えている。加減速意図検出部５８は、アクセルペダル操作量ＳＡに基づいて、運転者に加速意図があるか否か、また、減速意図があるか否かを検出する。

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の動作を詳細に説明する。図２１に、第２の実施の形態のコントローラ５０Ａにおける運転操作補助制御処理の処理手順のフローチャートを示す。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Ｓ１００〜Ｓ３００，Ｓ６００〜Ｓ９００での処理は、図８に示した第１の実施の形態のフローチャートと同様であるので説明を省略する。

ステップＳ４００Ａでは、運転者に加速意図または減速意図があるか否かを判定する。ここでの処理を図２２のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ４１１で、アクセルペダル操作量ＳＡからアクセルペダル操作速度ｄＳを算出する。ステップＳ４１２では、アクセルペダル操作速度ｄＳが所定値ｄＳ１以上であるか否かを判定する。

ステップＳ４１２が肯定判定され、アクセルペダル６２が所定速度ｄＳ１以上で踏み込まれている場合は、ステップＳ４１３へ進む。ステップＳ４１３では、運転者に加速意図があると判断し、フラグFlg＝１に設定する。ステップＳ４１２が否定判定されるとステップＳ４１４へ進み、アクセルペダル操作速度ｄＳが所定値ｄＳ２（＜０）以下か否かを判定する。

ステップＳ４１４が肯定判定され、アクセルペダル６２が戻し方向に所定速度以上で操作されている場合は、ステップＳ４１５へ進む。ステップＳ４１５では、運転者に減速意図があると判断し、フラグFlg＝２に設定する。ステップＳ４１４が否定判定されると、加速意図も減速意図も検出されないと判断し、ステップＳ４１６へ進んでフラグFlg＝０に設定する。

このようにステップＳ４００Ａで運転者の加減速意図を検出した後、ステップＳ５００Ａへ進む。ステップＳ５００Ａでは、上述した図１１のフローチャートに従って制駆動力補正量Ｆａhosei、Ｆｂhoseiを算出する。ステップＳ５０１における反発力算出処理、およびＳ５０２におけるドライバ要求駆動量推定処理は、第１の実施の形態と同様である。

つぎに、ステップＳ５１０におけるアクセル操作速度依存駆動力算出処理を、図２３のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ５４１では、図２４に従ってアクセルペダル操作速度ｄＳから基準駆動力Ｆｅ０を算出する。図２４に示すように、アクセルペダル操作速度ｄＳが所定値ｄＳ１以上の場合は、アクセルペダル６２の踏み込み速度ｄＳが速くなるほどが基準駆動力Ｆｅ０が大きくなる。また、アクセルペダル操作速度が所定値ｄＳ２以下の場合は、アクセルペダル６２の戻し速度ｄＳが速くなるほど基準駆動力Ｆｅ０が小さくなる。なお、アクセルペダル６２が戻し方向に操作されている場合は基準駆動力Ｆｅ０＜０である。

ステップＳ５４２では、フラグFlg＝１で運転者に加速意図があるか否かを判定する。ステップＳ５４２が肯定判定されるとステップＳ５４３へ進み、前回周期のアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅと基準駆動力Ｆｅ０とを比較する。Ｆｅ＜Ｆｅ０の場合はステップＳ５４４へ進み、アクセル操作速度依存駆動力Ｆｅ＝Ｆｅ０とする。ステップＳ５４３が否定判定されると前回周期のアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅをそのまま使用する。

ステップＳ５４２が否定判定されるとステップＳ５４６へ進み、フラグFlg＝２で運転者に減速意図があるか否かを判定する。ステップＳ５４６が肯定判定されるとステップＳ５４７へ進み、前回周期のアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅが今回の基準駆動力Ｆｅ０よりも大きいか否かを判定する。Ｆｅ＞Ｆｅ０の場合はステップＳ５４８へ進み、アクセル操作速度依存駆動力Ｆｅ＝Ｆｅ０とする。ステップＳ５４７が否定判定されると前回周期のアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅをそのまま使用する。

ステップＳ５４５では加速意図または減速意図が検出されなくなってからの経過時間を表す継続時間タイマＴ＝０に設定する。

ステップＳ５４６が否定判定され、運転者の加速意図も減速意図も検出されない場合は、ステップＳ５４９へ進む。ステップＳ５４９では継続時間タイマＴが所定時間Ｔ１よりも短いか否かを判定する。ステップＳ５４９が肯定判定されると、ステップＳ５５０へ進んで継続時間タイマＴを更新する。ステップＳ５４９が否定判定されると、ステップＳ５５１へ進んでアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅ＝０に設定する。

このようにステップＳ５１０でアクセル操作速度依存駆動力Ｆｅを算出した後、ステップＳ５３０へ進んで上述した第１の実施の形態と同様に制駆動力補正量Ｆａhosei、Ｆｂhoseiを算出する。

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。
アクセルペダル操作速度ｄＳに基づいて運転者の加速意図と減速意図を検出し、減速意図が検出された場合はアクセルペダル６２の戻し速度に基づいて、駆動力の減少量または制動力の増加量を増大するように調整を行う。これにより、加速意図がある場合に運転者の加速意図を優先した加速制御を行うことができるとともに、減速意図がある場合には減速意図に応じて確実に減速させることができる。

−変形例−
以上説明した第１及び第２の実施の形態においては、図３に示したように駆動力制御装置６３のエンジンコントローラ６３ｃがエンジン制御指令値を算出した。駆動力制御装置６３は、エンジンの運転状態、自動変速機（不図示）の選択変速比、およびスロットルバルブ（不図示）のスロットル開度を制御することにより駆動トルクを制御することができる。エンジンの運転状態制御は、例えば燃料噴射量や点火時期を制御したり、同時にスロットル開度を制御することによって実行することができる。図２５に、目標燃料噴射量を算出する場合の駆動力制御装置６３０Ａの構成を示し、図２６に、目標吸入空気量を算出する場合の駆動力制御装置６３０Ｂの構成を示す。

図２５に示すように駆動力制御装置６３０Ａは、ドライバ要求駆動力算出部６３ａと、加算器６３ｂと、除算器６３ｄと、目標燃料噴射量算出部６３ｅとを備えている。除算器６３ｄは、加算器６３ｂからの信号と自動変速機からのギア比を用いて目標エンジントルクＴｅを算出する。目標燃料噴射量算出部６３ｅは、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅから目標燃料噴射量Ｑｆを算出するためのマップを記憶しており、記憶したマップに従って目標燃料噴射量Ｑｆを算出する。

図２６に示すように制動力制御装置６３０Ｂは、ドライバ要求駆動力算出部６３ａと、加算器６３ｂと、除算器６３ｄと、吸入空気量算出部６３ｆとを備えている。吸入空気量算出部６３ｆは、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅに基づいて吸入空気量を算出する。算出した吸入空気量は、例えばスロットル開度を制御することにより実現できる。

このように、燃料噴射量や吸入空気量を制御することにより、エンジンの運転状態を制御して自車両に発生する駆動力を調整することができる。

第１及び第２の実施の形態で説明したように、アクセルペダル操作速度ｄＳが所定値ｄＳ１以上となり運転者に加速意図があると判定されると、運転者の加速操作に応じた加速制御を優先的に行うように制駆動力を調整するとともに、アクセルペダル６２に発生する操作反力も補正した。制駆動力および操作反力は、加速意図が検出されてから所定時間調整される。具体的には、制駆動力については、加速意図が検出されている間と、加速意図が検出されなくなってから所定時間Ｔ１が経過するまでの間、調整を行う。操作反力については、加速意図が検出されてから反力補正係数Ｋが１に戻るまでの間、補正を行う。

加速意図の検出に伴う制駆動力の調整および操作反力の補正は、運転者の加速操作による加速制御を優先的に行いながら、加速しすぎないようにバランスをとるために行う。したがって、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰや運転者の運転操作状況を考慮して調整/補正時間を設定することが好ましい。

例えば、リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど調整／補正時間が短くなるように設定する。これは、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰが大きい場合には、その情報を正確に運転者に知らせる必要があるためである。また、運転者が車線変更や追い越し操作を行う場合には、自車両の運動変化の必要性に応じて調整／補正時間が長くなるように設定することができる。このように、運動変化が必要であると判断される場合には、運転者の加速意図を尊重してリスクポテンシャルＲＰが高まっていても調整／補正時間を長くする。

図２７および図２８に、調整／補正時間を変化させる場合の制駆動力補正量算出処理と操作反力補正処理の処理手順を示すフローチャートを示す。制駆動力補正量算出処理および操作反力補正処理は、それぞれ図８に示すフローチャートのステップＳ５００、Ｓ７００で実行される。

図２７に示す制駆動力補正量算出処理において、ステップＳ５０３では、継続時間タイマＴの比較基準となる所定時間Ｔを、リスクポテンシャルＲＰや運転者の車線変更意図等に基づいて算出する。

図２８に示す操作反力補正処理において、ステップＳ７１１では、反力補正係数Ｋを変化させる際の変化量ΔＫを、リスクポテンシャルＲＰや運転者の車線変更意図等に基づいて算出する。変化量ΔＫを小さくするほど操作反力の補正時間が長くなり、変化量ΔＫを大きくするほど補正時間が短くなる。また、リスクポテンシャルＲＰ等に基づいて補正係数Ｋの所定値Ｋ１を変更することも可能である。

このように、運転者の加速意図に伴う制駆動力およびアクセルペダル反力の調整／補正時間をリスクポテンシャルＲＰ等に基づいて設定することにより、その時点での自車両の状況を考慮した適切な制御を行うことができる。

以上説明した第１及び第２の実施の形態においては、運転者の加速意図に伴って制駆動力の調整およびアクセルペダル反力の補正を両方行った。ただし、これには限定されず、例えば運転者の加速意図が検出されると、運転者の期待する加速感が得られるように制駆動力だけを調整するようにすることも可能である。なお、このときアクセルペダル反力が増加するように補正することにより、駆動力を増加させすぎないようにバランスを適切に保つことが可能となる。

上述した第１及び第２の実施の形態においては、図１２および図１８に示すようにリスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど、反発力Ｆｃおよびアクセルペダル反力指令値ＦＡがリニアに大きくなるように設定した。ただし、これには限定されず、リスクポテンシャルＲＰの増加に応じて反発力Ｆｃおよびアクセルペダル反力指令値ＦＡが指数関数的に増加するように設定することもできる。

以上説明した第１および第２の実施の形態においては、レーザレーダ１０および車速センサ２０が障害物検出手段として機能し、リスクポテンシャル算出部５２がリスクポテンシャル算出手段として機能し、アクセルペダルストロークセンサ６４がアクセルペダル操作量検出手段として機能し、制駆動力補正量算出部５７が駆動トルク補正手段および調整時間設定手段として機能し、駆動力制御装置６３が駆動力制御手段として機能し、アクセルペダル反力制御装置６０が操作反力制御手段として機能し、アクセル操作速度依存駆動力算出部５５が加速度推定手段として機能し、駆動力制御装置６３が加速度変化発生手段として機能することができる。また、運転操作反力補正部５６が操作反力補正手段および操作反力補正時間設定手段として機能することができる。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。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なんら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。 駆動力制御装置の構成を示す図。 アクセルペダル操作量と要求駆動力との関係を示す図。 制動力制御装置の構成を示す図。 ブレーキペダル操作量と要求制動力との関係を示す図。 コントローラの内部の構成を示すブロック図。 第１の実施の形態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）（ｂ）制駆動力制御の概念を説明する図。 加速意図検出処理の処理手順を示すフローチャート。 制駆動力補正量算出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仮想弾性体の反発力との関係を示す図。 アクセル操作速度依存駆動力算出処理の処理手順を示すフローチャート アクセル操作速度と基準駆動力との関係を示す図。 制駆動力補正量算出処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）（ｂ）制駆動力補正量の算出方法を説明する図。 駆動力補正および制動力補正の特性を説明する図。 リスクポテンシャルとアクセルペダル反力制御指令値との関係を示す図。 アクセルペダル反力補正処理の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態によるコントローラの内部の構成を示すブロック図。 第２の実施の形態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。 加減速意図検出処理の処理手順を示すフローチャート。 アクセル操作速度依存駆動力算出処理の処理手順を示すフローチャート。 アクセル操作速度と基準駆動力との関係を示す図。 目標燃料噴射量を算出する場合の駆動力制御装置の構成を示す図。 吸入空気量を算出する場合の駆動力制御装置の構成を示す図。 制駆動力補正量算出処理の他の処理手順を示すフローチャート。 アクセルペダル反力補正処理の他の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
５０，５０Ａ：コントローラ
６０：アクセルペダル反力制御装置
６３：駆動力制御装置
６４：アクセルペダルストロークセンサ
９３：制動力制御装置
９４：ブレーキペダルストロークセンサ

Claims (14)

1. 自車両周囲の障害物状況に基づいて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応じて、アクセルペダル操作量に対する駆動トルクの関係を減少方向に補正するとともに前記自車両の駆動力を調整する操作部材に発生する操作反力を制御する第１の手段を有する車両用運転操作補助装置において、
   運転者による加速操作が行われると、前記加速操作に応じた加速制御を優先的に行ってから、前記リスクポテンシャルに応じた駆動力制御および操作反力制御を行う第２の手段を備え、
   前記第２の手段は、前記運転者に前記加速操作に応じた加速感を与えるように前記自車両に加速度を発生させてから、前記リスクポテンシャルに基づく前記駆動トルクおよび前記操作反力の制御を行うことにより、前記加速制御の優先的な制御を行う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、
   前記第１の手段は、
   前記自車両周囲の障害物状況として、自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、
   前記障害物検出手段による検出結果に基づいて、前記障害物に対する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、
   前記アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出手段と、
   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、アクセルペダル操作量に対する駆動トルクの関係を減少方向に補正する駆動トルク補正手段と、
   前記駆動トルク補正手段で算出される前記駆動トルクを発生するように駆動力を制御する駆動力制御手段と、
   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、前記自車両の駆動力を調整する前記操作部材に発生させる操作反力を制御する操作反力制御手段とを備え、
   前記第２の手段は、
   加速操作の際に運転者が期待する予測加速度を推定する加速度推定手段と、
   前記加速度推定手段によって推定される前記予測加速度に基づいて、前記運転者に前記加速感を与える加速度変化発生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。
3. 請求項２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記加速度推定手段は、前記アクセルペダル操作量検出手段によって検出される前記アクセルペダル操作量に基づいて前記予測加速度を推定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２または請求項３に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記加速度変化発生手段は、前記予測加速度に基づいて前記駆動力を調整することにより、前記運転者に前記加速感を与えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
5. 請求項２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、
   前記アクセルペダルが踏み込まれてから所定時間、前記操作部材に発生させる前記操作反力を補正する操作反力補正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。
6. 請求項４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が踏み込まれてから第１の所定時間、前記操作部材に発生させる前記操作反力を補正する操作反力補正手段をさらに備え、
   前記加速度変化発生手段は、前記アクセルペダルが踏み込まれてから第２の所定時間、吸入空気量を制御することにより前記駆動力を調整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４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が踏み込まれてから第１の所定時間、前記操作部材に発生させる前記操作反力を補正する操作反力補正手段をさらに備え、
   前記加速度変化発生手段は、前記アクセルペダルが踏み込まれてから第２の所定時間、燃料噴射量を制御することにより前記駆動力を調整することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
8. 請求項５に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記操作反力補正手段は、前記アクセルペダルが踏み込まれてからの前記所定時間、前記操作反力が増加するように補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
9. 請求項６に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記操作反力補正手段は、前記アクセルペダルが踏み込まれてからの前記第１の所定時間、前記操作反力が増加するように補正し、
   前記加速度変化発生手段は、前記アクセルペダルが踏み込まれてからの前記第２の所定時間、前記吸入空気量が増大するように制御することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
10. 請求項７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、前記アクセルペダルが踏み込まれてからの前記第１の所定時間、前記操作反力が増加するように補正し、
    前記加速度変化発生手段は、前記アクセルペダルが踏み込まれてからの前記第２の所定時間、前記燃料噴射量が増大するように制御することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
11. 請求項５または請求項８に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記操作反力を補正する前記所定時間を、前記リスクポテンシャルに応じて設定する操作反力補正時間設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６、請求項７、請求項９および請求項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、
    前記操作反力を補正する前記第１の所定時間と、前記駆動力を調整する前記第２の所定時間を、前記リスクポテンシャルに応じて設定する調整時間設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。
13. 請求項１から請求項１２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。
14. 自車両周囲の障害物状況に基づいて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応じて、アクセルペダル操作量に対する駆動トルクの関係を減少方向に補正するとともに前記自車両の駆動力を調整する操作部材に発生する操作反力を制御し、
    運転者による加速操作が行われると、前記加速操作に応じた加速制御を優先的に行ってから、前記リスクポテンシャルに応じた駆動力制御および操作反力制御を行い、
    前記加速制御の優先的な制御として、前記運転者に前記加速操作に応じた加速感を与えるように前記自車両に加速度を発生させてから、前記リスクポテンシャルに基づく前記駆動トルクおよび前記操作反力の制御を行うことを特徴とする車両用運転操作補助方法。
    

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