(57)【要約】【課題】人間の感覚に合致した容易な運転操作としつつ、過剰な運転操作や意図しない運転操作に対しても安定した走行を可能とする。【解決手段】左のモータ回転数ＮＬと右のモータ回転数ＮＲとの差の絶対値│ＮＬ−ＮＲ│が第１の設定値β１を越えているか否かを調べ（Ｓ７）、  ＮＬ−ＮＲ  ＞β１の場合、更に、左のモータ回転数ＮＬ或いは右のモータ回転数ＮＲが第２の設定値Ｎ０を越えているか否かを調べる（Ｓ８）。そして、左右のモータ回転数ＮＬ，ＮＲの何れかが第２の設定値Ｎ０を越えている場合、左右のモータ回転数ＮＬ，ＮＲを比較して旋回方向を判断し（Ｓ９）、右旋回のとき、左のモータ回転数ＮＬを第２の設定値Ｎ０以下に制限し（Ｓ１０）、左旋回のとき、右のモータ回転数ＮＲを第２の設定値Ｎ０以下に制限して（Ｓ１１）モータ回転数の上昇を抑えることで、走行安定性を確保する。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が走行装置に対する運転操作として所定の部位に作用させる力をセンサで検出し、このセンサからの荷重データの分布に基づいて上記走行装置に設けられた左右の走行駆動源を制御する駆動制御装置であって、
上記荷重データの分布に基づいて上記左右の走行駆動源に対する制御量を決定する手段と、
上記左右の走行駆動源の出力差が第１の設定値を越え、且つ左右何れかの走行駆動源の出力が第２の設定値を越えたとき、上記荷重データの分布に基づいて決定される上記左右の走行駆動源に対する制御量を、上記第２の設定値以下に制限する手段とを備えたことを特徴とする荷重分布による駆動制御装置。
【請求項２】
上記走行駆動源の出力を、上記走行駆動源の回転数、トルク、或いは上記荷重データによる制御指示値とすることを特徴とする請求項１記載の荷重分布による駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者が走行装置に対する運転操作として所定の部位に作用させる力をセンサで検出し、このセンサからの荷重データの分布に基づいて走行装置の走行駆動源を制御する荷重分布による駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両等の人間を乗せて運ぶ手段としての走行装置を有人で運転する場合には、ハンドル、アクセル、ブレーキ等をそれぞれ操作しなければならず、操作に習熟が必要であるばかりでなく、運転状態に左右される場合がある。
【０００３】
このため、従来から運転操作を支援するための各種技術が提案されており、例えば、特開平１１−３２６０８４号公報には、車両のシート座面及びシート背面にマトリクス状に圧力センサを配置するとともに車体振動成分を検出するための加速度センサを車体内に配置し、圧力センサの出力信号から車体振動成分をキャンセルしたシート座面及びシート背面の体圧分布を求め、この体圧分布の時間変化を検出してドライバの覚醒度や疲労度を求め、必要に応じて警報を発する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３２６０８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、運転操作の負担を軽減するに止まり、運転操作そのものは同じであるため、必ずしも人間の感覚に一致しない操作を強いられることにはかわりがない。
【０００６】
この場合、例えば、左右２つの車輪が進行方向に並行に配置され、左右２つの車輪の上部に設けた運転台に立ち姿勢で搭乗し、固定ハンドルを把持しながら走行する２輪車（並行２輪電動車）等では、運転者の手や足の押付け方、体重移動等を認識することで、前進、後退、旋回、停止等の駆動制御を行うことが可能であるが、一義的に運転者の操作力に応じた加重分布に従って駆動制御を行うと、走行安定性が損なわれる虞がある。特に、旋回走行時には、横加速度や車体の傾斜により運転者の姿勢が乱れ、意図しない操作力が加わる虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、人間の感覚に合致した容易な運転操作としつつ、過剰な運転操作や意図しない運転操作に対しても安定した走行を可能とすることのできる荷重分布による駆動制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、運転者が走行装置に対する運転操作として所定の部位に作用させる力をセンサで検出し、このセンサからの荷重データの分布に基づいて上記走行装置に設けられた左右の走行駆動源を制御する駆動制御装置であって、上記荷重データの分布に基づいて上記左右の走行駆動源に対する制御量を決定する手段と、上記左右の走行駆動源の出力差が第１の設定値を越え、且つ左右何れかの走行駆動源の出力が第２の設定値を越えたとき、上記荷重データの分布に基づいて決定される上記左右の走行駆動源に対する制御量を、上記第２の設定値以下に制限する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明は、運転者が所定の部位に作用させる力をセンサで検出し、このセンサからの荷重データの分布に基づいて左右の走行駆動源に対する制御量を決定することで人間の感覚に合致した容易な運転操作とし、左右の走行駆動源の出力差が第１の設定値を越え、且つ左右何れかの走行駆動源の出力が第２の設定値を越えたとき、荷重データの分布に基づいて決定される左右の走行駆動源に対する制御量を第２の設定値以下に制限することで、過剰な運転操作や意図しない運転操作に対しても走行安定性を確保する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図７は本発明の実施の一形態に係わり、図１は駆動制御システムの構成図、図２はシート状の圧力センサによる荷重分布パターンを示す説明図、図３はロードセルの配置を示す説明図、図４は右折時の左右の足の荷重状態を示す説明図、図５は図４の状態から更に右足側に荷重を掛けたときの荷重状態を示す説明図、図６は右旋回時の左右の足の荷重状態を示す説明図、図７は駆動制御のフローチャートである。
【００１１】
本発明は、電動モータやエンジン等によって駆動される走行装置において、運転者が所定の部位に作用させる力の荷重分布から操作意図を把握し、前進、後退、旋回、停止等の駆動制御を行うものであり、以下、走行駆動源としての電動モータで駆動される左右２つの車輪が進行方向に並行に配置され、左右２つの車輪の上部に設けた運転台に立ち姿勢で搭乗し、固定ハンドルを把持しながら走行する２輪車（並行２輪電動車）を例に取って説明する。
【００１２】
図１において、符号１Ｌ，１Ｒは、並行２輪電動車の左右の車輪を駆動する電動モータであり、コントローラ２によって制御される。コントローラ２には、運転者が作用させる力の荷重分布を測定するための荷重分布センサ３、車体の傾斜を検出するための傾斜センサ４、始動直後の経過時間等を計時するためのタイマ５、車体の加減速状態を検出するための加速度センサ（Ｇセンサ）６、車速を検出する車速センサ７、左右の電動モータ１Ｌ，１Ｒの回転数を検出する回転センサ８Ｌ，８Ｒ等からの信号が入力され、これらの信号に基づいて、運転者の手や足の押付け方、体重移動等を認識し、前進、後退、旋回、停止等の駆動制御を行う。尚、タイマ５は、コントローラ２に外付けされるタイマのみならず、コントローラ２に内蔵されるタイマ（ハードウエアタイマ或いはソフトウエアタイマ）を使用しても良い。
【００１３】
本形態においては、運転者の足の踏み付けによる荷重分布（足圧力分布）を検出し、その検出結果に基づいて駆動制御を行う例について説明するが、足の踏付け力の代わりに、ハンドルを握る手の握力、シートへの座り方等の体を壁に押付ける力等で置き換えることも可能である。
【００１４】
足圧力分布の検出は、運転者が足を乗せる運転台のフットプレートに荷重分布センサ３を配設することで行う。この荷重分布センサ３は、シート面の圧力分布測定等に使用されるシート状の圧力センサ（センサシート）や、複数個のロードセルによって構成することができる。
【００１５】
例えば、図２に示すように、荷重分布センサ３としてセンサシート３Ａを採用し、フットプレートに配設したセンサシート３Ａ上に運転者が足を乗せると、この足の押付け力が圧力値としてセンシングされ、計測される圧力値の低から高の複数の段階に対応した階調での濃度分布の画像データを、足圧力分布パターンとして得ることができる。
【００１６】
また、図３に示すように、荷重分布センサ３として複数のロードセル３Ｂを採用する場合には、例えば、足の前部（つま先側）と後部（かかと側）とに領域を分割し、更に、前部を外側と内側との２つの領域に分割する等して各領域を代表する位置にロードセル３Ｂを配置し、各領域を代表するロードセル３Ｂから荷重データにより、足圧力分布パターンを得ることができる。
【００１７】
荷重分布センサ３で計測した左右の足圧力分布パターンは、コントローラ２に入力されて処理され、例えば、以下の（１）〜（４）に示すように、前進、後退、旋回、停止等の制御パターンが決定される。そして、この制御パターンに従ってモータの駆動制御が行われる。
【００１８】
（１）前進走行
両足のつま先側に体重を掛けることにより、後側の領域（かかと側の領域）よりも前側の領域（つま先側の領域）の荷重値が大きい分布となり、この荷重分布パターンを検出したとき、左右の電動モータ１Ｌ，１Ｒを前進方向に制御する。この場合、つま先側の荷重値の大きさで、電動モータの回転速度を変化させ、前進走行時の走行速度を変化させることが可能である。
【００１９】
（２）後退走行
両足のかかと側に体重を掛けることにより、前側の領域（つま先側の領域）よりも後側の領域（かかと側の領域）の荷重値が大きい分布となり、この荷重分布パターンを検出したとき、左右の電動モータ１Ｌ，１Ｒを後退方向に制御する。この場合、かかと側の荷重値の大きさで、電動モータの回転速度を変化させ、後退速度を変化させることが可能である。
【００２０】
（３）旋回（右旋回、左旋回）走行
右足側に体重を掛けることで、左足側の領域の荷重値よりも右足側の領域の荷重値のほうが大きくなり、この荷重分布パターンを検出したとき、右の電動モータ１Ｒをニュートラル状態として、左の電動モータ１Ｌを前進方向に回転するよう制御することで、右旋回させる。一方、左旋回は、右旋回と逆のパターン、すなわち左足側に体重を掛けた足圧力分布パターンに対応し、左の電動モータ１Ｌをニュートラル状態として、右の電動モータ１Ｒを前進方向に回転するよう制御することで、左旋回させる。
【００２１】
この場合、右（左）つま先側の領域の荷重値の大きさで、左（右）車輪側の電動モータの回転速度を変化させ、速度を変化させることが可能であるが、後述するように、モータ回転数が設定値を越えている場合には、モータ回転数に対するリミッタを働かせる。
【００２２】
例えば、図４に示すように、右つま先側に体重を掛けて左足側の荷重値を相対的に小さくし、左右の荷重比が４０：６０になると、左車輪側の電動モータ１Ｌの回転速度が相対的に右車輪側の電動モータ１Ｒの回転速度よりも大きくされて右側への右折走行モードとなる。また、右つま先側に更に体重を掛け、図５に示すように、左右の荷重比が２０：８０になると、この加重比の変化に応じて旋回速度が大きくなる。
【００２３】
更に、図６に示すように、左足を浮かせて右足に全体重を掛けるといった過剰な運転操作や、旋回の際の横加速度や車体の傾斜による意図しない運転操作がなされた場合には、左右の荷重比は０：１００となり、右足に掛かる荷重は直進時の２倍となる。従って、このような状態では旋回速度が大きくなり過ぎる虞があるため、荷重比に応じてモータ回転数を一義的に大きくせず、モータ回転数の上限を制限して旋回時の速度上昇を抑え、走行安定性及び安全性を確保する。
【００２４】
（４）停止
両足の荷重データが検出されない状態、すなわち、両足をフットプレートから降ろした状態では、左右の電動モータ１Ｌ，１Ｒを停止させる。
【００２５】
以下、コントローラ２による駆動制御について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
この駆動制御のプログラムがスタートすると、先ず、ステップＳ１において、並行２輪電動車１を使用可能とするメインのスイッチがＯＮされているか否かを調べる。そして、スイッチがＯＦＦの場合、ステップＳ１で処理を終了して停止状態とし、スイッチがＯＮされている場合、ステップＳ２へ進んで、荷重分布センサ３からの信号を取込んで荷重分布パターンをセンシングする。
【００２７】
次いで、ステップＳ３へ進み、スイッチＯＮ後の経過時間Ｔｉｍｅが設定時間Ｔ０に達しているか否かを調べる。この設定時間Ｔ０は、例えば、図２に示す荷重分布パターンのように、乗車した直後のニュートラル状態（無操作状態）を定める基準パターンを定めると共に、乗員によって異なる体重の相違の影響を解消し、制御上の適正化を図るための前処理時間であり、Ｔｉｍｅ＜Ｔ０のとき、ステップＳ３からステップＳ４へ進んで、時間経過毎に得られる荷重分布パターンを時間平均化処理して基準パターンとして求め、ステップＳ１へ戻る。
【００２８】
やがて、スイッチＯＮ後、Ｔｉｍｅ≧Ｔ０になると、ステップＳ３からステップＳ５へ進み、体重（＝足圧力分布の積分値）の相違による誤認識を防止するため、その後に得られた荷重分布パターンを基準パターンを用いて標準化（例えば、０〜２５６に数値化）する。そして、ステップＳ６で、ニューラルネットワーク、制御マップ、相関関係式等を用いて荷重分布パターンを認識し、ステップＳ７へ進む。この荷重分布パターンの認識は、ニューラルネットワーク、各荷重データと制御パターンとの相関関係を予め記憶した制御マップ或いは相関関係式等を用いて行われ、認識結果から決定される制御パターンに従ってモータ回転数やトルクが制御される。
【００２９】
ステップＳ７では、回転センサ８Ｌで検出した左の電動モータ１Ｌのモータ回転数ＮＬと回転センサ８Ｒで検出した右の電動モータ１Ｒのモータ回転数ＮＲとの差の絶対値  ＮＬ−ＮＲ  が予め設定した第１の設定値β１を越えているか否かを調べる。すなわち、左右のモータ回転数ＮＬ，ＮＲの差を調べることにより、第１の設定値β１を越えた速度での旋回走行（右旋回或いは左旋回）であるか否かを判断する。
【００３０】
その結果、│ＮＬ−ＮＲ│≦β１の場合には、直進走行であると判断してステップＳ７からステップＳ１２へ進んで制御パターンに従った駆動制御を実行し、ステップＳ１へ戻る。例えば、現在の荷重分布がかかと側の領域よりもつま先側の領域の荷重値が大きい荷重分布であるときには、前進走行の制御を実行し、両足のつま先側への踏み付け荷重の変化（体重移動の強弱）に応じて電動モータの回転速度を変化させ、走行速度を変化させる。
【００３１】
一方、│ＮＬ−ＮＲ│＞β１の場合には、ステップＳ７からステップＳ８へ進み、左のモータ回転数ＮＬ或いは右のモータ回転数ＮＲが第２の設定値Ｎ０を越えているか否かを調べることで、旋回速度を制限すべき走行状態か否かを判断する。第２の設定値Ｎ０は、予めシステム内で制限されている直進走行時の最大速度を考慮し、この最大速度よりも低く、且つ旋回時の走行安定性及び安全性を確保できる速度に対応するモータ回転数である。
【００３２】
そして、ステップＳ８において、左右のモータ回転数ＮＬ，ＮＲの双方が第２の設定値Ｎ０を越えていない場合には、前述のステップＳ１２で制御パターンに従った駆動制御を実行してステップＳ１へ戻る。この場合には、通常の安全な速度での左折、右折、左旋回、或いは右旋回となる。また、左右のモータ回転数ＮＬ，ＮＲの何れかが第２の設定値Ｎ０を越えている場合には、ステップＳ９へ進んで左右のモータ回転数ＮＬ，ＮＲを比較することで、旋回方向を判断する。
【００３３】
ステップＳ９における左右のモータ回転数ＮＬ，ＮＲの比較結果、ＮＬ＞ＮＲの場合、すなわち右旋回である場合には、ステップＳ１０で左のモータ回転数ＮＬを第２の設定値Ｎ０以下に制限してモータ回転数の上昇を抑え、ＮＬ＜ＮＲの場合、すなわち左旋回である場合には、ステップＳ１１で右のモータ回転数ＮＲを第２の設定値Ｎ０以下に制限する。
【００３４】
すなわち、図６に示すように、左足を浮かせて右足に全体重を掛け、左右の荷重比が０：１００となるような旋回操作をしても、荷重分布に応じて旋回速度を大きくせず、モータ回転数にリミッタを設けて第２の設定値Ｎ０以下に制限することで、モータ回転数の上昇を抑える。そして、ステップＳ１０或いはステップＳ１１からステップＳ１３へ進んで制御パターンに従った駆動制御を実行し、ステップＳ１へ戻る。
【００３５】
尚、以上のステップＳ８〜Ｓ１２におけるモータ回転数ＮＬ，ＮＲに代えて、左右の電動モータ１Ｌ，１Ｒのトルクを用いても良く、その場合には、回転センサ８Ｌ，８Ｒに代えて、左右の電動モータ１Ｌ，１Ｒのトルクを検出するセンサを使用する。
【００３６】
また、左右の電動モータ１Ｌ，１Ｒの回転数を、荷重データによるモータ制御指示値で置き換えても良く、回転センサ８Ｌ，８Ｒを省略してコスト低減を図ることができる。すなわち、荷重分布センサ３として、センサシート３Ａを用いる場合には、センサシート３Ａによってセンシングした左右の足圧力分布の各画像データを積分した値を左右の荷重データＤＬ，ＤＲとし、また、荷重分布センサ３として複数のロードセル３Ｂを用いる場合には、各ロードセル３Ｂからのデータを総計した値を、左右の荷重データＤＬ，ＤＲとして、この左右の荷重データＤＬ，ＤＲで左右のモータ回転数ＮＬ，ＮＲを置換える。そして、左右の荷重データＤＬ，ＤＲの差が予め設定した設定値β２を越え、且つ左右の荷重データＤＬ，ＤＲの何れかが設定値Ｎ１よりも大きいとき、荷重データが大きい方の電動モータに対する回転数或いはトルクを制限する。
【００３７】
このように、本実施の形態では、前進したいと思えば前方に体重移動し、右折したければ右側に体重移動するといったように、運転者の手や足の押し付け力や体重移動等による荷重分布から運転者の操作意図を把握し、前進、後退、旋回、停止等の制御を行うので、運転者が作用させる力と車輪の回転を人間の感覚に一致させることができる。
【００３８】
すなわち、容易な操作で柔軟性の高い走行駆動制御を実現することができ、しかも、旋回走行時には、左右の荷重分布に応じて一義的に電動モータの回転数を増加させることなく、左右のモータ回転数が設定値Ｎ０を越えたときには、リミッタを働かせて左右のモータ回転数の差が増加しないように制限するので、走行安定性を高め、より安全性を向上することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、人間の感覚に合致した容易な運転操作としつつ、過剰な運転操作や意図しない運転操作に対しても安定した走行を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動制御システムの構成図
【図２】シート状の圧力センサによる荷重分布パターンを示す説明図
【図３】ロードセルの配置を示す説明図
【図４】右折時の左右の足の荷重状態を示す説明図
【図５】図４の状態から更に右足側に荷重を掛けたときの荷重状態を示す説明図
【図６】右旋回時の左右の足の荷重状態を示す説明図
【図７】駆動制御のフローチャート
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ  電動モータ
２  コントローラ
３  荷重分布センサ
８Ｌ，８Ｒ  回転センサ
β１  第１の設定値
Ｎ０  第２の設定値
【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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