(57)【要約】【課題】運転者の加速意図または減速意図をより迅速に把握して、運転者の意図により忠実な車両制御を行うことができる車両制御装置を提供する。【解決手段】本発明に係る車両制御装置１は、アクセルペダル２とブレーキペダルの少なくとも一方の操作面３に図示しない圧電素子を埋設して具えるとともに、当該圧電素子の出力信号に基づき運転者の加減速意図を把握して車両を制御する制御装置４を具えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルペダルとブレーキペダルの少なくとも一方の操作面に圧電素子を埋設して具えるとともに、当該圧電素子の出力信号に基づき運転者の加減速意図を把握して車両を制御する制御装置を具えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記アクセルペダルに埋設した圧電素子の出力信号に基づき、変速比をシフトすることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記ブレーキペダルに埋設した圧電素子の出力信号に基づき、緊急ブレーキ制御を行うことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記圧電素子を一つのアクセルペダルもしくはブレーキペダルにつき二系統以上埋設することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に用いられるブレーキペダルまたはアクセルペダルの操作を検出して運転者の加速または減速意図を把握して車両を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクセルペダルまたはブレーキペダルの操作を検出して、加速または減速の意図を把握する装置としては、例えば特許文献１に記載されているようなものがあり、ブレーキペダルの踏み込み量または操作の有無を、ブレーキペダルの踏み込み量つまりは、位置又は角度により検出して運転者の減速意図を把握している。ところがこのような装置では、ブレーキペダルまたはアクセルペダルの位置または角度を検出しているため遅れ時間が発生し、運転者の加減速意図を迅速に把握して、当該意図に忠実な車両制御を行うにあたっては、十分なものではなかった。
【０００３】
あるいは、アクセルペダルを最大踏み込み位置まで踏み込んだで、踏力が所定の閾値に達した場合に、キックダウンつまりは低速側のギアにシフトダウンすることが行われているが、これも、アクセルペダルを最大踏み込み位置まで踏み込んだ場合のみに、運転者の加速意図を把握するものであって、アクセル開度の中間領域においては運転者の意図を迅速に把握できるものではなく、かつ、これもブレーキペダルまたはアクセルペダルの位置または角度を検出しているため遅れ時間が発生し、運転者の加減速意図を迅速に把握して、当該意図に忠実な車両制御を行うにあたっては、十分なものではなかった。
【特許文献１】特開平４−１４６８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述した課題を解決することであり、運転者の加速意図または減速意図をより迅速に把握して、運転者の意図により忠実な車両制御を行うことができる車両制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る車両制御装置は、アクセルペダルとブレーキペダルの少なくとも一方の操作面に圧電素子を埋設して具えるとともに、当該圧電素子の出力信号に基づき運転者の加減速意図を把握して車両を制御する制御装置を具えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
これによれば、アクセルペダルおよびブレーキペダルの運転者の操作力、つまりは踏力を、圧電素子によりアクセルペダルまたはブレーキペダルを介さずに直接電気信号に変換して、前記制御装置がそれを運転者の加減速意図として把握することができるため、従来技術のようにアクセルペダルおよびブレーキペダルの位置または角度を検出することに比べて、検出の遅れ時間をより小さくすることができ、運転者の加減速意図をより迅速に把握して、当該意図に忠実な車両制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る車両制御装置の構成を示す模式図である。
本発明に係る車両制御装置１は、アクセルペダル２の操作面３に図示しない圧電素子を、を埋設して具えるとともに、当該圧電素子の出力信号に基づき運転者の加減速意図を把握して車両を制御する制御装置４を具える。図１中５は圧電素子の出力信号受信部を示し、図示しない圧電素子から出力信号を受信し、制御装置４に当該出力信号を適宜処理した後出力している。さらに図１中６はアクセルペダル２の戻しばねを示し、斜線で示す車体とペダル２を連結し、ペダル２の操作面３に運転者が踏力を加えない場合は操作面３を所定の位置に保つ役割を果たしている。
なお、制御装置４は例えば、エンジンコントローラおよびトランスミッションコントローラに上記機能を追加することにより構成することもできるし、これらとは別体の制御装置とすることもできる。加えて出力信号受信部５は制御装置４に内蔵してもよい。
【０００８】
図２は本発明に係る車両制御装置におけるアクセルペダルへの圧電素子の埋設形態を図１のＡＡ断面において示す模式断面図である。
圧電素子７は、アクセルペダルの基部８に貼着され、当該圧電素子７の基部８と反対側の面にはケーシング９が貼着されて、さらにラバーゴム１０により覆われることにより、アクセルペダル２に埋設されている。ラバーゴム１０の前記基部８と反対側の面は操作面３を構成する。
【０００９】
図１および図２ではアクセルペダルについて述べたが、ブレーキペダルにおいても車両制御装置の構成および圧電素子の埋設形態は同様である。
【００１０】
ここでは、圧電素子７は二系統埋設され（請求項４に相当）、それぞれの圧電素子７からは出力信号線１１が引き出される。
圧電素子７を二系統埋設することにより、システム全体の信頼性を向上し、フェールセーフ機能を高めることができる。
【００１１】
図３は本発明に係る車両制御装置に用いられる圧電素子の構造を示す模式図である。
ここでは圧電素子７は円柱状をなし、その断面積をＡ、高さをＬとして、踏力が作用する方向を高さ方向とすると、圧電素子７の出力信号電圧Ｖは、Ｖ＝Ｆ×ｇ×Ｌ／Ａで表される。ここで、ｇは圧電素子の圧電出力係数である。つまり、出力信号電圧Ｖは、踏力Ｆと圧電素子の長さＬに比例し、断面積Ａに反比例する。
【００１２】
図４は本発明に係る車両制御装置のアクセルペダル位置と圧電素子出力信号電圧との関係を示すグラフである。
前述したように、圧電素子出力電圧は踏力に比例し、加えて、アクセルペダル２の踏力による位置の変化は、図１に示した戻しばね６の線形性に基づき、踏力に比例するから、アクセルペダルの位置と圧電素子の出力信号電圧は、図４に示すように比例関係となる。
もちろんこの関係は、ブレーキペダルに圧電素子を埋設して構成した車両制御装置においても同様であり、ブレーキペダル位置と圧電素子出力信号電圧は比例関係となる。
【００１３】
図５は本発明に係る車両制御装置の作用効果を示すタイムチャートである。
図５中１２はアクセルペダルの踏力を、１３はアクセル開度を、１４は圧電素子の出力信号電圧を示し、横軸は時間を示している。
図５中１２に示すように、運転者がアクセルペダルを時間Ｔ０において急峻に踏みこんだ場合には、踏力はステップ状に立ち上がり、通常のエンジンおよびトランスミッションの制御に用いる図５中１３に示すアクセル開度は、時間Ｔ１に遅れ時間を持って立ち上がる。
【００１４】
このため、この場合にアクセル開度を制御に用いると制御に遅れ時間が生じる。ところが、アクセルペダルに圧電素子を埋設して、前記踏力を出力信号電圧に変換すると、圧電素子の出力信号電圧は、図５中１４に示すように、Ｔ１よりもはるかに早い時間Ｔ２で立ち上がるため、その出力信号電圧を運転者の加速意図として、制御に用いるようにすると、制御に遅れ時間が生じることを極力抑制することができ、運転者の加速意図をより迅速に把握して、当該意図により忠実な車両制御を行うことができる。
【００１５】
なおここでは図示しないが、ブレーキペダルに圧電素子を埋設した場合においても同様に、制御に遅れ時間が生じることを極力抑制し、運転者の加速意図をより迅速に把握して、当該意図により忠実な車両制御を行うことができることはもちろんである。
【００１６】
図６は本発明に係る車両制御装置の作用効果を示すタイムチャートである。
図６中１２はアクセルペダルの踏力を、１３はアクセル開度を、１４は圧電素子の出力信号電圧を、１５は補償フラグを示し、横軸は時間を示している。
【００１７】
ここで、アクセルペダルの操作面に圧電素子を埋設して具えるとともに、当該圧電素子の出力信号に基づき運転者の加減速意図を把握して車両を制御する制御装置を具える車両制御装置において、アクセルペダルに埋設した圧電素子の出力信号に基づき、変速比をシフトする。（請求項２に相当）
【００１８】
これによれば変速比のシフト制御の遅れ時間を短縮して、運転者の加速意図をより迅速に把握して、当該意図により忠実な車両制御を行うことができる。
【００１９】
具体的には、図６中１２に示すように、運転者がアクセルペダルを時間Ｔ０からＴ１まで、緩やかに踏みこんだ場合には、踏力は緩やかに立ち上がるため、通常のエンジンおよびトランスミッションの制御に用いる図５中１３に示すアクセル開度も遅れ時間を生じずに立ち上がるため、このアクセル開度をそのまま変速比シフトの制御に用いる。
【００２０】
ところが、図６中１２に示すように、運転者がアクセルペダルを時間Ｔ２において、急峻に踏みこんだ場合には、図５中１３に示すアクセル開度は、遅れ時間を生じて時間Ｔ４に立ち上がるため、より遅れ時間の小さい圧電素子の出力信号電圧が、前記アクセル開度に所定値を加えて求めた閾値１６を超える時間Ｔ３からＴ４において、補償フラグ１５を立ち上げて、当該補償フラグ１５が立っている時間Ｔ３からＴ４の間は、圧電素子の出力信号電圧１４から、図５中１７に示す補正されたアクセル開度を算出して、これを変速比シフトの制御に用いる。もちろん、アクセルペダルを急峻に踏みこんだ場合であるから、変速比が大きくなる方向に、つまりは低速側にシフトダウンする。
【００２１】
図７は本発明に係る車両制御装置の作用効果を示すタイムチャートである。
図７中１８はブレーキペダルの踏力を、１９は車速を、２０は圧電素子の出力信号電圧を、２１は緊急ブレーキ状態フラグを示し、横軸は時間を示している。
【００２２】
ここで、ブレーキペダルの操作面に圧電素子を埋設して具えるとともに、当該圧電素子の出力信号に基づき運転者の減速意図を把握して車両を制御する制御装置を具える車両制御装置において、前記ブレーキペダルに埋設した圧電素子の出力信号に基づき、緊急ブレーキ制御を行う。（請求項３に相当）
【００２３】
これによれば緊急ブレーキ制御の遅れ時間を短縮して、車両の安全性を高めることができる。
【００２４】
ここで、緊急ブレーキ制御とは、急峻なブレーキ操作を行った場合に必要な制御を言い、例えば、ハザードランプの始動、プリクラッシュシートベルト（衝突の可能性を検知して事前にシートベルトを巻き取って乗員の体を拘束し、衝突した場合の被害を軽減する装置）の作動、エンジンストール防止のロックアップクラッチ解放などを言うものとする。
【００２５】
具体的には、図７中１８に示すように、運転者がブレーキペダルを時間Ｔ０において、急峻に踏みこんだ場合には、より遅れ時間の小さい圧電素子の出力信号電圧２０が、緊急ブレーキ判断電圧閾値２２を超える時間Ｔ１から所定の時間Ｔｂが経過した時間Ｔ２において、緊急ブレーキ状態フラグ２１を立ち上げて、緊急ブレーキ制御を行う。
【００２６】
当該緊急ブレーキ状態フラグ２１は、圧電素子出力信号電圧２０が緊急ブレーキ解除電圧閾値２３より小さくなる時間Ｔ３において、立ち下がり、これにより、緊急ブレーキ制御を終了する。
なお、当該緊急ブレーキ制御は、車速１９が緊急ブレーキ制御開始車速閾値２４を超えた場合にのみ行うものとする。
【００２７】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。上記実施の形態では、アクセルペダルに圧電素子を埋設する場合と、ブレーキペダルに圧電素子を設ける場合とを分けて示したが、もちろん両方設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の車両制御装置は、Ａ／Ｔ車に用いて好適なものであり、運転者の加減速意図をより迅速に把握して、当該意図に忠実な車両制御を行うことができるとともに、車両の安全性を高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る車両制御装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る車両制御装置の一実施形態における圧電素子の埋設形態を示す模式断面図である。
【図３】本発明に係る車両制御装置の一実施形態における圧電素子の形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る車両制御装置の一実施形態における圧電素子の特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係る車両制御装置の一実施形態における作用効果を示すタイムチャートである。
【図６】本発明に係る車両制御装置の一実施形態における作用効果を示すタイムチャートである。
【図７】本発明に係る車両制御装置の一実施形態における作用効果を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１  車両制御装置
２  アクセルペダル
３  操作面
４  制御装置
５  圧電素子出力信号受信部
６  戻しばね
７  圧電素子
８  基部（アクセルペダル）
９  ケーシング
１０  ラバーゴム
１１  出力信号線
１２  踏力
１３  アクセル開度
１４  圧電素子出力信号電圧
１５  補償フラグ
１６  閾値
１７  補正されたアクセル開度
１８  踏力
１９  車速
２０  圧電素子出力信号電圧
２１  緊急ブレーキ状態フラグ
２２  緊急ブレーキ判断電圧閾値
２３  緊急ブレーキ解除電圧閾値
２４  緊急ブレーキ検知制御開始車速閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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