(57)【要約】【課題】  運転者の運転負荷を軽減する車両用走行制御装置を提供すること。【解決手段】  車両において操作ペダル（例えば、アクセルペダル）の操作反力の大きさを制御する車両用走行制御装置であって、車両に作用する外力を推定又は検出する外力推定／検出手段と、上記外力推定／検出手段により推定又は検出された外力の大きさに基づいて上記操作ペダルのペダル反力特性を制御するペダル反力特性制御手段とを備える。外力推定／検出手段が車体と運転者との相対的な位置関係を変動させる走行環境（例えば路面状態）の変化を外力として推定又は検出し、ペダル反力特性制御手段は、外力推定／検出手段により推定又は検出された外力の大きさが大きくなるほど操作ペダルのペダル開度に対するペダル反力の増加勾配が大きくなるようにペダル反力特性を制御する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両において操作ペダルの操作反力の大きさを制御する車両用走行制御装置であって、
車両に作用する外力を推定又は検出する外力推定／検出手段と、
前記外力推定／検出手段により推定又は検出された外力の大きさに基づいて前記操作ペダルのペダル反力特性を制御するペダル反力特性制御手段と、を有することを特徴とする車両用走行制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用走行制御装置であって、
前記ペダル反力特性制御手段は、前記外力推定／検出手段により推定又は検出された外力の大きさが大きくなるほど前記操作ペダルのペダル開度に対するペダル反力の増加勾配が大きくなるように前記ペダル反力特性を制御する、ことを特徴とする車両用走行制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車両用走行制御装置であって、
前記外力推定／検出手段は、車体と運転者との相対的な位置関係を変動させる走行環境の変化を外力として推定又は検出する、ことを特徴とする車両用走行制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の車両用走行制御装置であって、
前記走行環境は路面状態である、ことを特徴とする車両用走行制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の車両用走行制御装置であって、
前記操作ペダルはアクセルペダルである、ことを特徴とする車両用走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、車両において操作ペダルの操作反力の大きさを制御する車両用走行制御装置に係り、特に、運転者の運転負荷を軽減する車両用走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両において操作ペダルの操作反力の大きさを制御する車両用走行制御装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
上記特許文献１及び２記載の装置は、特に自動追従走行時に、自車両の走行状態に応じてアクセルペダル操作反力特性を変更するものである。
【特許文献１】特開２００３−２５８７０
【特許文献２】特開２００２−３２３９３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の車両用走行制御装置では、操作反力制御の際、外乱によるペダル操作量の変化については考慮されていない。
【０００５】
運転者がアクセルペダルを踏んでいるとき、車体が前後・上下方向に大きく揺れると、車体と運転者との相対的な位置関係が崩れ、運転者によるアクセルペダル踏力に影響が及び、アクセルペダル開度が変化し得る。
【０００６】
通常、車両はアクセルペダル開度を入力として駆動力を制御するため、上述のように運転者の意図とは無関係に外乱によってアクセルペダル踏力／開度が変化した場合でもあっても、車両に加減速が生じることになる。
【０００７】
車体の振動からアクセルペダル開度の変化に至るまでの伝搬の様子を図１に示す。車体１０１の振動・揺動は、アクセルペダル１０２に略直接的に伝達されてアクセルペダル開度を変化させ得ると共に、シート１０３から運転者１０４へと伝わり、運転者によるペダル踏力を変化させ得る。
【０００８】
アクセルペダル開度／踏力に影響を与え得る車体の振動・揺動の主要因は路面凹凸の入力であると考え、車体振動方向を上下に限定した場合、この振動系は、図２に示すような線形化・単純化されたバネ・マス・ダンパモデルとして近似することができる。
【０００９】
図２からも明らかなように、路面入力により車体が振動すると運転者も振動することになるが、車体と運転者の間にはシートが存在するため、シートの伝達特性により、車体と運転者とでは振動の振幅・位相が異なることになる。
【００１０】
アクセルペダルが車体の一部として車体と同じ振幅・位相で振動するものとすると、振動発生時に運転者が一定の車両加減速度を維持するためには、車体と運転者との相対変位の変化に応じてペダル開度が変化しないようにペダル踏力を調整しなければならない。このような注意を払いながら運転することは、運転者の運転負荷を増加させる。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、運転者の運転負荷を軽減する車両用走行制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両において操作ペダル（例えば、アクセルペダル）の操作反力の大きさを制御する車両用走行制御装置であって、車両に作用する外力を推定又は検出する外力推定／検出手段と、上記外力推定／検出手段により推定又は検出された外力の大きさに基づいて上記操作ペダルのペダル反力特性を制御するペダル反力特性制御手段と、を有する車両用走行制御装置である。
【００１３】
この一態様において、ペダル反力特性とは、ペダル開度（又はペダル操作量）に対するペダル反力の変化を指す。
【００１４】
この一態様によれば、運転者によるペダル踏力が外力により影響を受ける場合であっても外力の影響がペダル開度に及ばないようにペダル反力特性を制御することによって、車両に外力が掛かった場合でも運転者が所望のペダル開度を容易に実現・維持できるようにすることができる。
【００１５】
なお、この一態様において、上記外力推定／検出手段が車体と運転者との相対的な位置関係を変動させる走行環境（例えば、路面状態）の変化を外力として推定又は検出し、上記ペダル反力特性制御手段は、上記外力推定／検出手段により推定又は検出された外力の大きさが大きくなるほど上記操作ペダルのペダル開度に対するペダル踏力の増加勾配が大きくなるように上記ペダル反力特性を制御する、ことが好ましい。
【００１６】
これにより、車両に作用する外力が大きいときほど操作ペダルのペダル開度が変化しにくくなるため、外力に起因して運転者の意図しない加減速が発生することを良好に防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、運転者の運転負荷を軽減する車両用走行制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両において操作ペダルの操作反力の大きさを制御する車両用走行制御装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【実施例】
【００１９】
図３〜５を用いて、本発明に係る車両用走行制御装置の一実施例について説明する。図３は、本実施例に係る車両用走行制御装置の概略構成を示している。
【００２０】
本実施例において、車両用走行制御装置３００は、アクセルペダルに操作反力を発生させるアクチュエータ３０１と、アクチュエータ３０１を通電制御してその発生させるアクセルペダル反力の大きさを制御するコントローラ３０２とを有する。
【００２１】
コントローラ３０２は、制御目標とするアクセルペダル反力特性を演算により求める目標特性演算部３０３と、アクチュエータ３０１により生成された操作反力が０の状態でアクセルペダル機構を構成するハードウェア自体が内在的に持つ初期ペダル反力又は自然ペダル反力（以下、「ベースハード反力」と呼ぶ）を推定するベースハード反力推定部３０４とを有する。
【００２２】
車両用走行制御装置３００は、更に、コントローラ３０２による諸演算に用いられるパラメータを取得するためのセンサ類として、自車両前方の路面の形状等を検出する前方路面検出部３０５と、自車体の前後・上下方向の加速度（Ｇ）を測定する車体Ｇセンサ３０６と、アクセルペダル開度を検出するアクセルペダル開度検出部３０７と、アクセルペダル踏力を検出するアクセルペダル踏力検出部３０８とを有する。
【００２３】
前方路面検出部３０５は、例えば、既知のレーザレーダや超音波センサなどであり、自車両前方路面の凹凸の程度など自車両に上下方向の振動を与えるような路面形状を検出する。
【００２４】
車体Ｇセンサ３０６は、１つ以上の加速度センサを含み、車体に生じた前後Ｇ、上下Ｇを直接検出するもの以外に、サスペンション・ストロークなどの変位から間接的に加速度を検出するようにしてもよい。
【００２５】
車両用走行制御装置３００は、更に、既知の路面情報と、前方路面検出部３０５から取得した前方路面形状とに基づいて、近い将来自車体に発生する振動を予測する車体振動予測演算部３０９を有する。ここで、既知の路面情報とは、予め把握されている自車両前方の路面形状に関する情報を指す。この既知の路面情報は、例えば、図示しないナビゲーション・システムにおいて、検出された自車両現在位置を路面形状に関する情報も含む地図データに照らして取得される。通信装置を用いて、車車間通信又は路車間通信により車両外部から取得されてもよい。
【００２６】
このような構成の車両用走行制御装置３００において、コントローラ３０２の目標特性演算部３０３は、アクセルペダル開度検出部３０７から取得したアクセルペダル開度情報と、アクセルペダル踏力検出部３０８から取得したアクセルペダル踏力とに基づいて、制御目標とするアクセルペダル反力特性（すなわち、アクセルペダル開度とアクセルペダル反力との関係）を演算により求める。
【００２７】
その際、目標特性演算部３０３は、車体振動予測演算部３０９から比較的大きな予測振動が取得された場合及び車体Ｇセンサ３０６から比較的大きな加速度が取得された場合、目標アクセルペダル反力特性を変更する。
【００２８】
具体的な変更方法について図４を用いて説明する。上述のように、アクセルペダル４０１のペダル開度とペダル反力との関係（ペダル反力特性）は、一般的に、図４に示すように、バネ特性（バネ定数Ｋ）と粘性特性（粘性Ｃ）とを組み合わせたバネ・ダンパモデルで表すことができる。
【００２９】
そこで、本実施例では、運転者によるアクセルペダル踏力に影響し、運転者の意図しないアクセルペダル開度の変化（すなわち、車両の加減速）をもたらすと推定される大きさの外力（特に路面からの上下方向入力）が車両に掛かったときに、アクセルペダル操作反力を生成するアクチュエータ３０１（Ｍ）を制御して、上記モデルにおけるバネ定数Ｋ及び／又は粘性Ｃが増加するようにアクセルペダル４０１の反力特性を変更する。
【００３０】
このような本実施例に係る車両用走行制御装置３００の特にコントローラ３０２の動作について、以下に図５のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００３１】
まず、コントローラ３０２が、車体Ｇセンサ３０６、アクセルペダル開度検出部３０７、及びアクセルペダル踏力検出部３０８からそれぞれ検出されたデータを読み込む（Ｓ５０１）。
【００３２】
次いで、車体振動予測演算部３０９が、既知の路面情報と前方路面検出部３０５により検出された自車両前方路面状態とに基づいて、自車両前方の路面状態を推定する（Ｓ５０２）。
【００３３】
次いで、車体振動予測演算部３０９が、推定された自車両前方路面状態から、その路面を通過する際に自車体に発生する振動の大きさを予測演算する（Ｓ５０３）。
【００３４】
上述のように、車体の振動は運転者にも伝達し、運転者によるアクセルペダル踏力に影響を与え得る。そこで、目標特性演算部３０３は、次に、車体振動予測演算部３０９から取得した車体振動の大きさの予測値に基づいて、その振動に起因して発生するアクセルペダル踏力の変化量を推定する（Ｓ５０４）。
【００３５】
次いで、推定されたアクセルペダル踏力の変化量の絶対値が所定の閾値と大小比較判定される（Ｓ５０５）。アクセルペダル踏力の推定変化量の絶対値がこの所定の閾値より大きいと判定された場合（Ｓ５０５の「ＹＥＳ」）、目標特性演算部３０３は目標アクセルペダル反力特性を変更する（Ｓ５０８）。具体的には、上述のように、操作量の変化が起こりにくいようにアクセルペダル反力特性内のバネ特性成分及び／又は粘性特性成分を一時的に（例えば予測された振動停止地点に到達するまで）大きくする。
【００３６】
当業者には明らかなように、上記Ｓ５０２〜Ｓ５０５（及びＳ５０８）の工程は、予測に基づいて事前にアクセルペダル反力特性を変更しておくものであり、フィードフォワード制御であると言える。
【００３７】
他方、アクセルペダル踏力の推定変化量の絶対値が所定の閾値以下であると判定された場合、アクセルペダル反力特性を変更せずにＳ５０６へ進む。Ｓ５０６において、目標特性演算部３０３は、車体Ｇセンサ３０６から取得した車体に掛かっている加速度により車体に発生している振動の大きさを推定し、この推定された振動の大きさに基づいて、その振動に起因して発生するアクセルペダル踏力の変化量を推定する（Ｓ５０６）。
【００３８】
次いで、推定されたアクセルペダル踏力の変化量の絶対値が所定の閾値と大小比較判定される（Ｓ５０７）。アクセルペダル踏力の推定変化量の絶対値がこの所定の閾値より大きいと判定された場合（Ｓ５０７の「ＹＥＳ」）、目標特性演算部３０３は目標アクセルペダル反力特性を変更する（Ｓ５０８）。具体的には、上述のように、操作量の変化が起こりにくいようにアクセルペダル反力特性内のバネ特性成分及び／又は粘性特性成分を一時的に（例えば振動停止が検出されるまで）大きくする。
【００３９】
当業者には明らかなように、上記Ｓ５０６〜Ｓ５０７（及びＳ５０８）の工程は、実測に基づいて事後的にアクセルペダル反力特性を変更するものであり、フィードバック制御であると言える。
【００４０】
フィードフォワード制御又はフィードバック制御によりアクセルペダル反力特性が変更された場合（Ｓ５０８）、目標特性演算部３０３は、変更後の新しいアクセルペダル反力特性を用いて目標反力を演算により求める（Ｓ５０９）。一方、ベースハード反力推定部３０４は、アクチュエータ３０１により生成された操作反力が０の状態でのベースハード反力を推定する（Ｓ５１０）。
【００４１】
コントローラ３０２は、目標特性演算部３０３により算出された目標反力からベースハード反力推定部３０４により推定されたベースハード反力を差し引いたものをトルクに換算して、そのような大きさのトルクが出力されるようにアクチュエータ３０１を通電制御する（Ｓ５１１）。
【００４２】
他方、アクセルペダル反力特性が変更されなかった場合（Ｓ５０７の「ＹＥＳ」）、その時点でのアクセルペダル反力特性に従って、上記Ｓ５０９（及びＳ５１０〜Ｓ５１１）が実行される。
【００４３】
このように、本実施例によれば、外力により運転者によるアクセルペダル踏力が影響を受けると推定される場合には、アクセルペダル開度が変化しにくいようにペダル反力特性が変更されるため、外力により車体が振動する場合であっても運転者が所望のペダル開度を容易に実現・維持することができ、運転負荷が軽減される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、車両において操作ペダルの操作反力の大きさを制御する車両用走行制御装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】車体の振動からアクセルペダル開度の変化に至るまでの伝搬の様子を示す図である。
【図２】路面から運転者までの振動系を線形化・単純化したバネ・マス・ダンパモデルを示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置の概略構成図である。
【図４】アクセルペダル反力特性を線形化・単純化したバネ・ダンパモデルを示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
３００  車両用走行制御装置
３０１  アクチュエータ
３０２  コントローラ
３０３  目標特性演算部
３０４  ベースハード反力推定部
３０５  前方路面検出部
３０６  車体Ｇセンサ
３０７  アクセルペダル開度検出部
３０８  アクセルペダル踏力検出部
３０９  車体振動予測演算部
【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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