(57)【要約】【課題】荷重分布を検出して走行装置の駆動制御を行う際に、センサからの誤った情報や不十分な情報に基づく制御を回避し、不具合発生を未然に防止する。【解決手段】荷重分布センサからのデータの有無を調べ、荷重データが無い場合、待機タイマｔｉｍｅ１が設定時間Ｔ１に達しているか否かを調べ（Ｓ１３）、ｔｉｍｅ１≧Ｔ１の場合、更に待機タイマｔｉｍｅ１が設定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）に達しているか否かを調べる（Ｓ１５）。そして、ｔｉｍｅ１＜Ｔ２の場合には、荷重分布パターンを再計測し、待機状態の間に運転者が異なっても、運転者に適合した基準パターンや初期荷重データを得る。これにより、センサからの誤った情報や不十分な情報に基づく制御を回避し、適正な車両制御を確保して安全性を向上する。【選択図】    図６
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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の走行駆動源を制御する駆動制御装置であって、
走行開始前の設定時間内で上記センサで検出した荷重データを、上記走行駆動源を制御する際の基準データとして求める手段と、
上記荷重データ入力が無い待機状態が設定時間以上継続したとき、上記基準データを再計測する手段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】
上記基準データが判定用荷重データよりも小さいとき、上記センサの零点調整を実行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。
【請求項３】
上記判定用荷重データを、正常走行したときの荷重データに基づいて設定し、走行開始前に変更可能とすることを特徴とする請求項２記載の荷重分布による駆動制御装置。
【請求項４】
上記設定時間内で求めた上記基準データと上記設定時間が終了する時点で求めた総荷重データとの差が設定値以上のとき、上記基準データを再計測する手段を備えた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。
【請求項５】
上記基準データの再計測を設定回数以上繰返したとき、上記走行装置を強制的に停止状態とすることを特徴とする請求項４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】
ところで、圧力センサ等のセンサからの信号に基づいて走行装置の制御を行う際には、予めセンサの零点調整や、走行前のセンサ信号から実際に搭乗する運転者に適合した初期の基準状態を確定しておく等の前処理が必要となる。従って、これらの前処理が正常且つ十分に実行されない場合には、誤ったデータに基づく制御やデータが不足したままの不確実な制御が行われることとなる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、荷重分布を検出して走行装置の駆動制御を行う際に、センサからの誤った情報や不十分な情報に基づく制御を回避し、不具合発生を未然に防止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。
【０００７】
【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の走行駆動源を制御する駆動制御装置であって、走行開始前の設定時間内で上記センサで検出した荷重データを、上記走行駆動源を制御する際の基準データとして求める手段と、走行開始後等に、上記荷重データ入力が無い待機状態が設定時間以上継続したとき、上記基準データを再計測する手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
その際、基準データが判定用荷重データよりも小さいときには、センサの零点調整を実行することが望ましい。判定用荷重データは、走行開始前に変更可能とすることが望ましく、正常走行したときの荷重データに基づいて設定することができる。
【０００９】
また、設定時間内で求めた基準データと設定時間が終了する時点で求めた総荷重データとの差が設定値以上のとき、基準データを再計測することが望ましく、この基準データの再計測を設定回数以上繰返したときには、走行装置を強制的に停止状態とすることが望ましい。
【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６は本発明の実施の第１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〜図６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認識し、前進、後退、旋回、停止等の駆動制御を行うものであり、本形態においては、電動モータを走行駆動源とする例について説明する。
【００１２】
図１において、符号１は、走行駆動源としての電動モータを含む駆動装置であり、コントローラ２によって制御される。尚、駆動装置１は、例えば、２つの車輪が進行方向に左右並行に配置され、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）に適用する場合、左右の車輪に、それぞれ独立して設けられる。
【００１３】
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を計時するためのタイマやコントローラ２へのデータ入力が無い待機状態の継続時間を計時するためのタイマを含むタイマ群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、タイマ群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。
【００１４】
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。
【００１５】
足の踏付けによる荷重分布は、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を配設して行う。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。
【００１６】
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パターンの画像データが得られる。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、足の押付け力の荷重分布パターンを得ることができる。
【００１７】
荷重分布センサ３で計測した足の押付け力の荷重分布パターンは、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、停止等の走行制御モードが決定される。そして、この走行制御モード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かけることにより、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、電動モータ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かけることにより、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、電動モータ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
右足側に体重をかけることで、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、右車輪をニュートラル状態として左車輪を前進方向に回転するように電動モータを制御することで、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かけた荷重分布パターンに対応し、左車輪をニュートラル状態として右車輪を前進方向に回転するように電動モータを制御する。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。
【００２１】
（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、電動モータを停止させる。
【００２２】
以下、コントローラ２による駆動制御について、図４〜図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２３】
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、荷重分布センサ３の零点調整を行い、ステップＳ２で、車両を走行可とするスイッチが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Ｓ２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Ｓ３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。
【００２４】
次いで、ステップＳ４へ進み、荷重分布パターンのデータの有無を調べる。その結果、荷重分布パターンのデータが有る場合には、ステップＳ５以降の処理を実行し、荷重分布パターンのデータが無い場合、ステップＳ１２以降の処理を実行する。
【００２５】
先ず、荷重分布パターンデータが有る場合について説明すると、ステップ５では、スイッチＯＮ後の経過時間を計時するための経過タイマｔｉｍｅをカウントすると共に、データ無しの状態の継続時間を計時するための待機タイマｔｉｍｅ１を０にリセットし、ステップＳ６でスイッチ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（ｂ）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る。
【００２６】
そして、ステップＳ６において、Ｔｉｍｅ＜Ｔ０のときには、ステップＳ７へ進んで時間経過毎に得られる全荷重データを時間平均化処理し、この時間平均化して得られる荷重分布を基準パターンとする。次に、ステップＳ８で、基準パターンを積分した初期荷重データを求め、ステップＳ２へ戻って以上の処理を繰返す。設定時間Ｔ０までに処理した初期荷重データは、走行前のニュートラル状態での乗員の体重を表す初期データとなる。
【００２７】
その後、スイッチＯＮ後の経過時間が、Ｔｉｍｅ≧Ｔ０となり、前処理を終了すると、ステップＳ６からステップＳ９へ進み、各時刻の荷重データに対し、データの標準化（例えば０〜２５６に数値化）や、荷重分布パターンを積分して総荷重を求める等の処理を行う。そして、標準化したデータに基づいて、ステップ１０で荷重分布パターンを認識し、ステップＳ１１で駆動装置１を制御してステップＳ２へ戻る。
【００２８】
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モード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、決定した制御モードに従って電動モータの回転数やトルクが制御される。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。
【００２９】
次に、ステップＳ４において荷重データが無い場合のステップＳ１２以降の処理について説明する。荷重データが無い場合には、ステップＳ１２で、待機タイマｔｉｍｅ１をカウントし、ステップＳ１３で、待機タイマｔｉｍｅ１が設定時間Ｔ１に達しているか否かを調べる。そして、ｔｉｍｅ１＜Ｔ１の場合には、ステップＳ１３から前述のステップＳ１１へジャンプする。すなわち、荷重データが無い状態が設定時間Ｔ１未満であるときには、足がフットプレートから離れる等して一時的に荷重をセンシングできなくなったと判断し、直前までの荷重分布パターンから変化が無いものとして駆動装置１の制御を継続する。
【００３０】
一方、ステップＳ１３において、ｔｉｍｅ１≧Ｔ１となり、荷重データが無い状態が設定時間Ｔ１以上継続した場合には、ステップＳ１４で経過タイマｔｉｍｅを０にリセットし、ステップＳ１５で待機タイマｔｉｍｅ１が設定時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）に達しているか否かを調べる。
【００３１】
そして、ｔｉｍｅ１＜Ｔ２の場合、すなわち、荷重データが無い状態が設定時間Ｔ１を越えて継続し、且つ、その継続時間が設定時間Ｔ２未満である場合には、ステップＳ２へ戻り、荷重分布パターンを再計測する。そして、この再計測によって荷重データが得られた場合、すなわち、待機状態で荷重分布センサ３からの信号入力があった場合には、ステップＳ５以降の処理を改めて実行する。
【００３２】
また、ステップＳ１５においてＴｉｍｅ１≧Ｔ２になった場合、すなわち、荷重データが設定時間Ｔ２以上連続して得られない場合には、運転者が降車する等して荷重データが得られなくなったと判断して処理を終了し、車両停止状態とする。
【００３３】
このように、本実施の形態では、荷重データが得られない待機状態において、設定時間Ｔ１が経過したときには、荷重分布パターンを改めて計測し直すので、待機状態の間に運転者が異なっても、運転者に適合した基準パターンや初期荷重データを得ることができる。従って、センサからの誤った情報や不十分な情報に基づく制御を回避し、適正な車両制御を確保することができ、より安全性を向上することができる。
【００３４】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図７は本発明の実施の第２形態に係わる駆動制御のフローチャートである。
【００３５】
第２形態は、第１形態に対し、荷重分布センサ３の零点調整不備にも対応可能とするものであり、ｔｉｍｅ＜Ｔ０の前処理期間で算出した初期荷重データから零点調整の不具合を判断し、零点調整に不具合がある場合には、零点調整を再度やり直す。
【００３６】
このため、第２形態の駆動制御処理では、第１形態の駆動制御におけるステップＳ９以降の処理（図５参照）を変更する。すなわち、スイッチＯＮ後の経過時間が設定時間Ｔ０に達し、基準パターン及び初期荷重データに対する前処理が終了してステップＳ９へ進み、データの標準化や総荷重算出等の処理を行った後、図７に示すように、ステップＳ９からステップＳ９０１へ進み、基準パターン及び初期荷重データの算出直後（ｔｉｍｅ＝Ｔ０）であるか否かを調べる。
【００３７】
そして、ステップＳ９０１において、ｔｉｍｅ＝Ｔ０であり、基準パターン及び初期荷重データの算出直後であるときには、ステップＳ９０１からステップＳ９０２以降へ進み、ｔｉｍｅ≧Ｔ０のときには、ステップＳ９０１からステップＳ１０へ進み、ステップＳ１０での荷重分布パターン認識を経てステップＳ１１での駆動装置制御を実行する。
【００３８】
基準パターン及び初期荷重データの算出直後におけるステップＳ９０２以降の処理では、ステップＳ９０２で初期荷重データＤｉｎｉを判定用荷重データα１と比較する。判定用荷重データα１は、ｔｉｍｅ＜Ｔ０の前処理で初期荷重データＤｉｎｉが正常に算出されているか否かを判定するためのものである。
【００３９】
そして、Ｄｉｎｉ≧α１である場合には正常と判断してステップＳ９０２からステップＳ１０以降の処理へ進み、Ｄｉｎｉ＜α１の場合、異常と判断してステップＳ９０２からステップＳ９０３へ進んで運転者へ警告を発し、ステップＳ９０４で経過タイマｔｉｍｅをリセットしてステップＳ１の零点調整へ戻る。
【００４０】
すなわち、荷重分布センサ３の零点調整に不具合があり、零点調整時に体重を掛けてしまった場合には、ｔｉｍｅ＜Ｔ０の前処理期間中の初期荷重データＤｉｎｉは、零、或いは限りなく零に近い値になる。従って、初期荷重データＤｉｎｉが判定用荷重データα１より小さい場合には、荷重分布センサ３の零点調整を再度やり直さなければならないことを運転者に警告し、零点調整をやり直す。
【００４１】
この場合、判定用荷重データα１は、予め設定された固定値でも良いが、車両走行前に適宜変更可能な値とすることが望ましい。例えば、事前に正常走行したときの荷重データをストアしておき、この正常走行時の荷重データに所定の係数（＜１．０）を掛けた値を判定用荷重データα１として、初期荷重Ｄｉｎｉの異常を判定するようにしても良い。
【００４２】
このように、第２形態においては、第１形態で説明したように荷重データが得られない待機状態において設定時間Ｔ１が経過したときには、荷重分布パターンを改めて計測し直すことに加え、センサの零点調整に不備があった場合には、走行前に零点調整をやり直すので、より安全性を高めることができる。
【００４３】
次に、本発明の実施の第３形態について説明する。図８は本発明の実施の第３形態に係わる駆動制御のフローチャートである。
【００４４】
第３形態は、第１形態に対し、始動（走行）前の初期荷重データの計測が不十分な場合にも対処可能とするものである。
【００４５】
第３形態の駆動制御処理では、第１形態の駆動制御におけるステップＳ９以降の処理（図５参照）を変更する。すなわち、スイッチＯＮ後の経過時間が設定時間Ｔ０に達し、基準パターン及び初期荷重データに対する前処理が終了してステップＳ９へ進み、データの標準化や総荷重算出等の処理を行った後、図８に示すように、ステップＳ９からステップＳ９０５へ進み、基準パターン及び初期荷重データの算出直後（ｔｉｍｅ＝Ｔ０）であるか否かを調べる。
【００４６】
そして、ステップＳ９０５において、ｔｉｍｅ＝Ｔ０であり、基準パターン及び初期荷重データの算出直後であるときには、ステップＳ９０５からステップＳ９０６以降へ進み、ｔｉｍｅ≧Ｔ０のときには、ステップＳ９０５からステップＳ１０へ進み、ステップＳ１０での荷重分布パターン認識を経てステップＳ１１での駆動装置制御を実行する。
【００４７】
基準パターン及び初期荷重データの算出直後におけるステップＳ９０６以降の処理では、ステップＳ９０６で、荷重データのＴ０時間の平均値とＴ０時の瞬時値との差の絶対値、すなわち、ｔｉｍｅ＜Ｔ０の前処理期間で算出した初期荷重データＤｉｎｉと前処理期間終了時刻Ｔ０で算出した総荷重データとの差の絶対値  ΔＷ  を判定値α２と比較する。
【００４８】
判定値α２は、ｔｉｍｅ＜Ｔ０の前処理期間において初期荷重データＤｉｎｉが十分に計測されており、乗員の体重を適正に計測できているか否かを判定するためのものである。すなわち、Ｔ０期間に渡って計測した初期荷重データＤｉｎｉが正常であれば、この初期荷重データＤｉｎｉと前処理期間終了時刻Ｔ０で算出した総荷重データとがほぼ等しいことから、判定値α２は、若干の体重移動等を考慮して設定され、  ΔＷ  ≦α２であれば、Ｔ０期間に渡って十分に乗員に体重を計測しており、荷重データの計測が正常（データ量が十分）であると判断する。
【００４９】
そして、│ΔＷ│≦α２であり、荷重データの計測が正常（データ量が十分）である場合には、ステップＳ９０６からステップＳ１０以降の処理へ進み、  ΔＷ  ＞α２の場合、何らかの原因で荷重分布センサ３からのデータ量が不足し、乗員の体重を適正に計測できておらず、異常と判断してステップＳ９０６からステップＳ９０７へ進んで運転者へ警告を発し、ステップＳ９０８へ進む。
【００５０】
ステップＳ９０８では、警告回数が設定回数α３を越えたか否かを調べる。その結果、警告回数が設定回数α３未満である場合には、ステップＳ９０８からステップ９０９へ進んで経過タイマｔｉｍｅ１をリセットした後、ステップＳ２へ戻って再計測を行う。一方、警告回数が設定回数α３を越えた場合には、ステップＳ９０９で処理を終了し、強制的に車両停止状態とする。
【００５１】
第３形態では、走行前にセンサから十分な情報が得られない場合、初期データを再計測して必要な情報を確保し、走行開始後は、荷重データが得られない待機状態において設定時間Ｔ１が経過したとき、荷重分布パターンを改めて計測し直すので、より適正な車両制御を確保することができる。しかも、この再計測で十分なデータが得られない場合には、強制的に車両停止状態とするので、確実に不具合の発生を防止することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、荷重分布を検出して走行装置の駆動制御を行う際に、センサからの誤った情報や不十分な情報に基づく制御を回避し、不具合発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係わり、駆動制御システムの構成図
【図２】同上、センサシートによる荷重分布パターンを示す説明図
【図３】同上、ロードセルの配置を示す説明図
【図４】同上、駆動制御のフローチャート（その１）
【図５】同上、駆動制御のフローチャート（その２）
【図６】同上、駆動制御のフローチャート（その３）
【図７】本発明の実施の第２形態に係わる駆動制御のフローチャート
【図８】本発明の実施の第３形態に係わる駆動制御のフローチャート
【符号の説明】
１  駆動装置
２  コントローラ
３  荷重分布センサ
Ｄｉｎｉ  初期荷重データ
α１  判定用荷重データ
α２  判定値
α３  設定回数
【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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【図８】
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