(57)【要約】【課題】ドライバに期待加速度を感じさせることができるようにする。【解決手段】情報取得部２２が、車両の加速度に関する操作情報と、車両の外部の環境情報及び車両の運動状態の少なくとも一方とを取得する。そして、期待加速度算出部２４が、取得された操作情報に基づいて、車両のドライバが期待する加速度である期待加速度を算出する。そして、最適加速度算出部２６によって、取得された環境情報及び運動状態の少なくとも一方に基づいて、予め定められた目的関数を最適化する最適加速度を算出する。付加加速度算出部２８によって、期待加速度と最適加速度との差分に基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する。そして、制御部３０によって、付加加速度算出部２８によって算出された付加加速度を、ドライバの頭部に付加するように、ドライバを支持する支持部４０を制御する。【選択図】図１
2016155460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動体の加速度に関する操作情報と、前記可動体の外部の環境情報及び前記可動体の運動状態の少なくとも一方とを取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段によって取得された前記操作情報に基づいて、前記可動体のドライバが期待する加速度である期待加速度を算出する期待加速度算出手段と、
前記情報取得手段によって取得された前記環境情報及び前記運動状態の少なくとも一方に基づいて、予め定められた目的関数を最適化する前記可動体の加速度を算出する最適加速度算出手段と、
前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分に基づいて、前記ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する付加加速度算出手段と、
前記付加加速度算出手段によって算出された前記付加加速度を、前記ドライバの頭部に付加するように、前記ドライバを支持する支持手段を制御する制御手段と、
を備えた加速度付加制御装置。
【請求項２】
前記最適加速度算出手段によって算出された前記可動体の加速度を実現するように前記可動体を制御する可動体制御手段を更に含む請求項１に記載の加速度付加制御装置。
【請求項３】
前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分が、予め定められた閾値以上の場合に、前記付加加速度を算出する
請求項１又は請求項２に記載の加速度付加制御装置。
【請求項４】
前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度が、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度よりも大きい場合に、前記ドライバの頭部が前方に動揺するように前記付加加速度を算出する
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の加速度付加制御装置。
【請求項５】
前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度が、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度よりも小さい場合に、前記ドライバの頭部が後方に動揺するように前記付加加速度を算出する
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の加速度付加制御装置。
【請求項６】
前記情報取得手段は、前記可動体の停止時又は定常走行時における、前記ドライバの頭部の前後の加速度を取得し、
前記付加加速度算出手段は、前記可動体の停止時又は定常走行時における前記加速度と、前記期待加速度と前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分とに基づいて、前記ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の加速度付加制御装置。
【請求項７】
前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分に基づいて、周波数が０．５〜５Ｈｚとなるように前記付加加速度の時系列データを算出する
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の加速度付加制御装置。
【請求項８】
前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分に基づいて、前記付加加速度の時系列データであって、初期の付加加速度のピークの大きさが０．０１Ｇ以上である前記付加加速度の時系列データを算出する
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の加速度付加制御装置。
【請求項９】
前記可動体を移動体とした請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の加速度付加制御装置。
【請求項１０】
コンピュータを
可動体の加速度に関する操作情報と、前記可動体の外部の環境情報及び前記可動体の運動状態の少なくとも一方とを取得する情報取得手段、
前記情報取得手段によって取得された前記操作情報に基づいて、前記可動体のドライバが期待する加速度である期待加速度を算出する期待加速度算出手段、
前記情報取得手段によって取得された前記環境情報及び前記運動状態の少なくとも一方に基づいて、予め定められた目的関数を最適化する前記可動体の加速度を算出する最適加速度算出手段、
前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分に基づいて、前記ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する付加加速度算出手段、及び
前記付加加速度算出手段によって算出された前記付加加速度を、前記ドライバの頭部に付加するように、前記ドライバを支持する支持手段を制御する制御手段
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度付加制御装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、車両前方に存在する周辺物体が運転者に接触するまでの時間と、運転者を基準とした周辺物体の角速度と、周辺物体が車両側方を通過するまでの通過時間とから、目標加速度を決定し、決定された目標加速度となるように車両の原動機のトルクを制御する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２では、車両のドライバがアクセルペダルを大きく踏み込んだ場合には、ドライバはより大きな加速感を要求しているため、シートバックの体圧分布を変化させて圧面のピーク値をより大きくする技術が開示されている。
【０００４】
特許文献３では、加速要求に対して車両が発生させるべき加速度の時間的変化が相対的に大きい初期応答段階における乗員の加速期待値を初期応答期待値ＰＤｒとして演算し、車両が発生させるべき加速度の時間的変化が相対的に小さい加速伸び段階における乗員の加速期待値を伸び感期待値ＰＤａとして演算し、車両の加速特性に影響を与える車重Ｄｗ等の要因に基づいて伸び感期待値ＰＤａを独立して補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２７４２６９号公報
【特許文献２】特開２００８−４５５号公報
【特許文献３】特開２００７−２７０７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術では、周辺の交通参加者との接触を避けるための加速度制御手段であるが、ドライバが期待する加速感が、計算される加速感より大きい場合、ドライバに不満が生じるおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、ドライバのみに加速感を提示するが、シートと乗員間の圧力分布を変更し圧覚や触覚に変化を生じる手段で実現しており、前庭性動揺感覚を考慮していない。
【０００８】
また、特許文献３に記載の技術では、ドライバの期待加速度を算出し実現するが、燃費が悪くなったり、同乗者や周囲の交通参加者が過剰な加速度によって不快感を受けるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ドライバに期待加速度を感じさせることができる加速度付加制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明に係る加速度付加制御装置は、可動体の加速度に関する操作情報と、前記可動体の外部の環境情報及び前記可動体の運動状態の少なくとも一方とを取得する情報取得手段と、前記情報取得手段によって取得された前記操作情報に基づいて、前記可動体のドライバが期待する加速度である期待加速度を算出する期待加速度算出手段と、前記情報取得手段によって取得された前記環境情報及び前記運動状態の少なくとも一方に基づいて、予め定められた目的関数を最適化する前記可動体の加速度を算出する最適加速度算出手段と、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分に基づいて、前記ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する付加加速度算出手段と、前記付加加速度算出手段によって算出された前記付加加速度を、前記ドライバの頭部に付加するように、前記ドライバを支持する支持手段を制御する制御手段と、を備える。
【００１１】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータを可動体の加速度に関する操作情報と、前記可動体の外部の環境情報及び前記可動体の運動状態の少なくとも一方とを取得する情報取得手段、前記情報取得手段によって取得された前記操作情報に基づいて、前記可動体のドライバが期待する加速度である期待加速度を算出する期待加速度算出手段、前記情報取得手段によって取得された前記環境情報及び前記運動状態の少なくとも一方に基づいて、予め定められた目的関数を最適化する前記可動体の加速度を算出する最適加速度算出手段、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分に基づいて、前記ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する付加加速度算出手段、及び前記付加加速度算出手段によって算出された前記付加加速度を、前記ドライバの頭部に付加するように、前記ドライバを支持する支持手段を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。
【００１２】
本発明によれば、情報取得手段によって、可動体の加速度に関する操作情報と、可動体の外部の環境情報及び可動体の運動状態の少なくとも一方とを取得する。そして、期待加速度算出手段によって、情報取得手段によって取得された操作情報に基づいて、可動体のドライバが期待する加速度である期待加速度を算出する。
【００１３】
そして、最適加速度算出手段によって、情報取得手段によって取得された環境情報及び運動状態の少なくとも一方に基づいて、予め定められた目的関数を最適化する可動体の加速度を算出する。
【００１４】
付加加速度算出手段によって、期待加速度算出手段によって算出された期待加速度と、最適加速度算出手段によって算出された加速度との差分に基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する。
【００１５】
そして、制御手段によって、付加加速度算出手段によって算出された付加加速度を、ドライバの頭部に付加するように、ドライバを支持する支持手段を制御する。
【００１６】
このように、期待加速度算出手段によって算出された期待加速度と最適加速度算出手段によって算出された加速度との差分に基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出し、算出された付加加速度を、ドライバの頭部に付加するように、ドライバを支持する支持手段を制御することにより、ドライバに期待加速度を感じさせることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記最適加速度算出手段によって算出された前記可動体の加速度を実現するように前記可動体を制御する可動体制御手段を更に含むようにすることができる。
【００１８】
また、本発明に係る前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分が、予め定められた閾値以上の場合に、前記付加加速度を算出するようにすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度が、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度よりも大きい場合に、前記ドライバの頭部が前方に動揺するように前記付加加速度を算出するようにすることができる。
【００２０】
また、本発明に係る前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度が、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度よりも小さい場合に、前記ドライバの頭部が後方に動揺するように前記付加加速度を算出するようにすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る前記情報取得手段は、前記可動体の停止時又は定常走行時における、前記ドライバの頭部の前後の加速度を取得し、前記付加加速度算出手段は、前記可動体の停止時又は定常走行時における前記加速度と、前記期待加速度と前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分とに基づいて、前記ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出するようにすることができる。
【００２２】
また、本発明に係る前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分に基づいて、周波数が０．５〜５Ｈｚとなるように前記付加加速度の時系列データを算出するようにすることができる。
【００２３】
また、本発明に係る前記付加加速度算出手段は、前記期待加速度算出手段によって算出された前記期待加速度と、前記最適加速度算出手段によって算出された前記加速度との差分に基づいて、前記付加加速度の時系列データであって、初期の付加加速度のピークの大きさが０．０１Ｇ以上である前記付加加速度の時系列データを算出するようにすることができる。
【００２４】
また、本発明は、可動体を移動体とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る姿勢制御装置は、期待加速度算出手段によって算出された期待加速度と最適加速度算出手段によって算出された加速度との差分に基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出し、算出された付加加速度を、ドライバの頭部に付加するように、ドライバを支持する支持手段を制御することにより、ドライバに期待加速度を感じさせることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加速度付加制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）ドライバの頭部の座標系及び（Ｂ）前庭性動眼反射による眼球の回転方向を示す説明図である。
【図３】ドライバの頭部の加速度と頭部の変位との関係例を示す図である。
【図４】眼球の開放と輻輳とを説明するための説明図である。
【図５】（Ａ）ドライバの頭部が前方に動揺する場合の眼球の動きと、（Ｂ）ドライバの頭部が後方に動揺する場合の眼球の動きとを示す図である。
【図６】頭部の前後加速度と右眼球の角度と左眼球の角度との関係例を説明するための図である。
【図７】本実施の形態に係る加速度付加制御装置による加速度付加制御処理動作例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る加速度付加制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［本発明の実施の形態の原理］
人は頭部動揺を受けると三半規管が回転、耳石器が並進の動揺を感知し、脳に前庭性動揺感覚として伝えられる。この感覚に基づき眼球が動くことを前庭性動眼反射（ＶＯＲ：Vestibulo Ocular Reflex）と呼ばれている。頭部前方に加速度が加わると、眼球が輻輳（左眼及び右眼がそれぞれ鼻側に水平回転）し、頭部後方に加速度が加わると眼球が開放（左眼及び右眼がそれぞれ耳側に水平回転すること）する。眼球が輻輳または開放すると、視覚に変化が生じるため、人は前庭性動揺感覚のみならず、視覚による動揺感覚が足しあわされた加速感を感じる。
【００２８】
この現象はおよそ０．５Ｈｚ以上の前後加速度振動に対し確認されている。また、前庭性動眼反射は上限２０Ｈｚ程度まで生じるといわれている。また、前庭性動眼反射はある閾値以上の加速度に対し生じることが明らかになっており、閾値は変化が生じるまでの定常的な加速度振動のレベルに依存する。
【００２９】
従って、可動体のドライバの頭部を支持するシート、またはシートの一部を前後に０．５〜２０Ｈｚ、定常時の前後加速度振幅の定数倍以上の前後加速度で動揺させ、ドライバの頭部に前後加速度刺激を与えることで、実際の加速度以上の加速感をもたらすことができ、可動体の運動を変化させることなく、ドライバの加速感の制御を行うことができる。ただし、５Ｈｚ以上の加振はかえって不快感をもたらすため、本実施の形態では、実用上上限を５Ｈｚとする。
【００３０】
また、０．５Ｈｚ未満の前後動揺に対してはこの現象は起こらないため、動かしたシートは０．５Ｈｚ未満の動きで基準位置に戻すことでドライバに違和感のない動揺を実現できる。
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。
【００３２】
［第１の実施の形態例］
＜第１の実施の形態に係る加速度付加制御装置１０の構成＞
図１は、第１の実施の形態に係る加速度付加制御装置の構成例を示している。なお、本実施の形態では、可動体として車両を例として、最適加速度を実現するように運転制御を行うと共に、当該車両のドライバの加速感の制御を行うシステムに本発明を適用した場合を例に説明する。
【００３３】
図１に示す第１の実施の形態に係る加速度付加制御装置１０は、車両のドライバの加速操作又は減速操作を検知する操作センサ１２と、車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の車両を基準とする位置を逐次計測する測距センサ１４と、自車両の速度を逐次検出する車速センサ１６と、ドライバの頭部の振動を検知する頭部振動センサ１８と、各センサによって検知された値に基づいて支持部４０を制御するコンピュータ２０と、車両のドライバの頭部を支持する支持部４０とを備えている。
【００３４】
操作センサ１２は、車両の加速度に関する操作情報として、ドライバの加速操作及び減速操作を検出する。例えば、操作センサ１２は、アクセルペダルを踏み込む操作、ブレーキペダルからアクセルペダルに踏みかえる操作、ブレーキペダル踏力を急速に抜く操作、シフトダウンする操作等の操作情報を検出する。
【００３５】
測距センサ１４は自車両に搭載され、自車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の、自車両を基準とする位置を逐次計測する。本発明の実施の形態では、測距センサとして、レーザレーダを用いる場合を例に説明する。レーザレーダは車両先端部に組み込まれ、自車両の周辺の外部環境のスキャンデータを取得する。
【００３６】
車速センサ１６は、車両の運動状態として、車両の速度を逐次検出する。
【００３７】
頭部振動センサ１８は、ドライバの頭部の前後の加速度を検出する。頭部振動センサ１８は、例えば、ヘッドレストに搭載され、ドライバの頭部とヘッドレストとの距離を逐次計測する赤外線センサを備えて実現される。頭部振動センサ１８は、ドライバの頭部とヘッドレストとの距離に基づいて、ドライバの頭部の前後の加速度を検出する。
【００３８】
コンピュータ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、後述する加速度付加制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）とを備え、機能的には次に示すように構成されている。
コンピュータ２０は、操作センサ１２によって検出された操作情報、測距センサ１４によって検出された自車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の自車両を基準とする位置、車速センサ１６によって検出された車両の速度、及び頭部振動センサ１８によって検出されたドライバの頭部の前後の加速度を、逐次取得する情報取得部２２と、ドライバの期待加速度を算出する期待加速度算出部２４と、最適加速度を算出する最適加速度算出部２６と、期待加速度算出部２４によって算出された期待加速度と、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度とに基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する付加加速度算出部２８と、付加加速度算出部２８によって算出された付加加速度に基づいて、支持部４０を制御する制御部３０と、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度を実現するように車両の運転操作を制御する車両制御部３２と、を備えている。なお、車両制御部３２は、可動体制御手段の一例である。
【００３９】
情報取得部２２は、操作センサ１２によって検出されたドライバの操作情報と、測距センサ１４によって検出された自車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の自車両を基準とする位置と、車速センサ１６によって検出された車両の速度と、頭部振動センサ１８によって検出されたドライバの頭部の前後の加速度とを取得する。
【００４０】
そして、情報取得部２２は、測距センサ１４によって検出された自車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の、自車両を基準とする位置に基づいて、車両の外部の環境情報として、自車両と前方車両との距離を算出する。
また、情報取得部２２は、車速センサ１６によって検出された車両の速度と、頭部振動センサ１８によって検出されたドライバの頭部の前後の加速度とに基づいて、車両の停止時又は定常走行時における、ドライバの頭部の前後の加速度の振幅を取得する。
【００４１】
期待加速度算出部２４は、情報取得部２２によって取得された操作情報に基づいて、車両のドライバが期待する加速度である期待加速度を算出する。例えば、期待加速度算出部２４は、操作情報として取得されたアクセルペダル踏み込み速度から、ドライバが急な加速を期待していると予測し、予測結果に応じた期待加速度を算出する。
【００４２】
最適加速度算出部２６は、情報取得部２２によって取得された、自車両と前方車両との距離及び車両の速度に基づいて、予め定められた目的関数を最適化する車両の加速度（以下、最適加速度と称する。）を算出する。なお、第１の実施の形態では、自車両と前方車両との距離及び自車両の速度に基づいて、消費エネルギーが少なくなるような最適加速度を算出する場合を例に説明する。
【００４３】
例えば、最適加速度算出部２６は、消費エネルギーに関する目的関数を最適化するように、以下の式（１）に従って、最適加速度αを算出する。
【００４４】
【数１】
2016155460.tif 000003
【００４５】
Ｐ（）は、エネルギー消費量を表わす関数である。ｖｔは、時刻ｔでの車両の速度であり、ｖｔ＋１は、次時刻ｔ＋１の車両の速度を表す。また、ｄｔは時刻ｔでの自車両と前方車両との距離を表す。また、ｆ（）は、駆動力を表わす関数である。
【００４６】
Ｐ（）は、速度と駆動力と車間距離とに基づいてエネルギー消費量が決定される関数であり、速度と駆動力と車間距離との組み合わせと、エネルギー消費量との予め定められた対応関係に基づく関数である。
【００４７】
付加加速度算出部２８は、期待加速度算出部２４によって算出された期待加速度と、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度との差分に基づいて、差分が０．０１Ｇ以上である場合に、後述する支持部４０によりドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度の時系列データを算出する。付加加速度は、ドライバの頭部を前後方向に動揺させるために付加される加速度である。図２（Ａ）に、ドライバの頭部の座標系を示す。また、図２（Ｂ）に、眼球の回転方向を表す図を示す。
【００４８】
具体的には、付加加速度算出部２８は、期待加速度算出部２４によって算出された期待加速度が、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度よりも大きい場合には、ドライバの頭部が前方に動揺するように、付加加速度の時系列データを算出する。また、付加加速度算出部２８は、期待加速度算出部２４によって算出された期待加速度が、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度よりも小さい場合に、ドライバの頭部が後方に動揺するように、付加加速度の時系列データを算出する。
【００４９】
また、付加加速度算出部２８は、期待加速度算出部２４によって算出された期待加速度と、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度との差分が、予め定められた閾値以上の場合に、付加加速度を算出し、算出された付加加速度を制御部３０へ出力する。
【００５０】
具体的には、付加加速度算出部２８は、情報取得部２２によって取得された車両の停止時又は定常走行時におけるドライバの頭部の前後の加速度と、期待加速度算出部２４によって算出された期待加速度と最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度との差分とに基づいて、初期の付加加速度のピークの大きさが０．０１Ｇ以上であり、かつ周波数が０．５〜５Ｈｚとなるような付加加速度の時系列データを算出する。
【００５１】
人は、車両の停止時又は定常走行時における、頭部の前後の加速度の振幅（またはＲＭＳ（Root Mean Square）や標準偏差）の定数倍を越えたときに変化を感じることが確認されている。そのため、本実施の形態では、車両の停止時又は定常走行時における頭部の前後の加速度の振幅の定数倍の値を、付加加速度を付加するための予め定められた閾値として用いる。
【００５２】
また、人の前後加速度の認識閾値は０．０１Ｇであることが確認されているため、本実施の形態では、付加加速度算出部２８は、期待加速度と最適加速度との差分（不足する加速度）が０．０１Ｇ以上の場合に、初期の付加加速度のピークの大きさが０．０１Ｇ以上である付加加速度の時系列データを算出する。
【００５３】
また、人の眼は０．５Ｈｚ以上の頭部前方への動揺に対して輻輳することが実験で確認されている。一方、５Ｈｚ以上の動揺は、ドライバに不快感を与えるおそれがある。そこで、本実施の形態では、付加加速度算出部２８は、期待加速度算出部２４によって算出された期待加速度と、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度との差分に基づいて、周波数が０．５〜５Ｈｚとなるような付加加速度の時系列データを算出する。
【００５４】
ドライバの頭部を前方に動揺させる場合の頭部の加速度ａの時系列データの一例を、以下の式（２）に示す。以下の式（２）は、ドライバの頭部を前方に動揺させる場合の加速度の時系列データをモデル化したものである。
【００５５】
【数２】
2016155460.tif 000004
【００５６】
なお、ドライバの頭部を後方に動揺させる場合についても、上記式（２）と同様に頭部の加速度の時系列データを算出することができる。
【００５７】
ここで、Ｇ０は、初期加速度を表し、０．０１Ｇ≦Ｇ０≦（期待加速度−最適加速度）である。例えば、付加加速度算出部２８は、０．０１Ｇと、（期待加速度−最適加速度）との中間の値を、初期加速度Ｇ０として算出する。また、ｆ０は初期周波数を表し、０．５Ｈｚ以上の予め定められた周波数である。また、Ｇ１は第１の収束加速度を表し、−０．０１Ｇ＜Ｇ１＜０である。また、ｆ１は収束周波数を表し、０．５Ｈｚ未満である。Ｇ２は、第２の収束加速度を表し、０．０１Ｇ＞Ｇ２であって、変位を滑らかに収束させる加速度である。
【００５８】
付加加速度算出部２８は、上記式（２）によって算出される頭部の加速度の時系列データが実現されるように、付加加速度の時系列データを算出する。例えば、付加加速度算出部２８は、上記式（２）によって算出される頭部の加速度の時系列データに対して、予め定められた係数を掛けて、付加加速度の時系列データを算出する。
【００５９】
また、図３に、上記式（２）によって算出される頭部の加速度ａの時系列データと、ドライバの頭部の変位の時系列データを表した図を示す。図３に示されるように、ドライバの頭部に加速度ａが与えられると、ドライバの頭部が変位することがわかる。
【００６０】
制御部３０は、付加加速度算出部２８によって算出された付加加速度の時系列データを、ドライバの頭部に付加するように、ドライバを支持する支持部４０を制御する。制御部３０は、付加加速度算出部２８によって算出された付加加速度を、支持部４０を動かすことで実現する。
【００６１】
制御部３０は、期待加速度に対して不足する加速度をドライバに与える。例えば、最適加速度に対し期待加速度が大きい場合、ドライバによる操作のまま車両加速度を実現すると、燃費が悪化することが予想される。また、車両の同乗者にとっては大きな加速度は不快である。そのため、車両については、後述する車両制御部３２によって、最適加速度を実現するように制御され、算出された付加加速度をドライバの頭部に付加することにより、ドライバに対して加速感を付与する。
【００６２】
図４及び図５に、頭部に加速度が付加された場合の眼球の回転方向の一例を示す。図４に示されるように、ドライバの頭部が前方に動揺する場合には、眼球は輻輳する。一方、ドライバの頭部が後方に動揺する場合には、眼球は開放する。
【００６３】
また、図５（Ａ）に示されるように、ドライバの頭部が前方に動揺するように付加加速度が付加される場合には、ドライバは頭部に加速度を受ける。そして、左の眼球には負の方向のヨー角が発生し、右の眼球には正の方向のヨー角が発生して、眼球輻輳（ヨー）方向の前庭性動眼反射が生じ、注視目標を見続けるために必要な輻輳角変化よりも大きな角度変化が生じる。そして、視線が目標点より近くを向くことによって、ドライバは車両の進行方向への加速度を感じる。これにより、頭部の加速度により生じる前庭器由来の動揺感覚に、視覚から受ける加速感が重畳して発生するため強い加速感を実現できることができる。
【００６４】
一方、図５（Ｂ）に示されるように、ドライバの頭部が後方に動揺するように付加加速度が付加される場合には、左の眼球には正の方向のヨー角が発生し、右の眼球には負の方向のヨー角が発生する。そして、眼球は開放し、視線が目標点より遠くを向くことによって、ドライバは車両の進行方向と逆方向への加速度を感じる。
【００６５】
また、図６に、人の頭部前後動揺に対する眼球水平方向応答の一例を示す。図６に示されるように、頭部の加速度に応じて、右眼球と左眼球とが水平方向へ回転することがわかる。
【００６６】
また、制御部３０は、付加加速度算出部２８によって算出された付加加速度の時系列データに基づいて、上記図３の頭部の加速度の時系列データが実現されるように、変形した支持部４０を、人が動きを知覚しない、例えば０．５Ｈｚ未満の速さで戻す。周波数が０．５Ｈｚ未満の範囲では、前後の前庭動眼反射は生じない。前後の前庭動眼反射が生じる閾値は個人差があると考えられるため、この閾値はドライバに合わせて変更してもよい。
【００６７】
車両制御部３２は、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度を実現するように車両の運動操作を制御する。
【００６８】
支持部４０は、ドライバの頭部を支持する。また、支持部４０は、制御部３０の制御に応じて、ドライバの頭部に加速度を付加する。支持部４０は、例えばシートまたはシートの一部（例えば、シートバック上半分またはヘッドレスト等）によって実現される。支持部４０は、コンピュータ２０の制御部３０から出力された情報に応じて、位置、姿勢、形状、又は支持力を可変する。
【００６９】
＜第１の実施の形態に係る加速度付加制御装置１０の作用＞
次に、本発明の実施の形態に係る加速度付加制御装置１０の作用について説明する。まず、各センサによって、各情報の検出が開始されると、コンピュータ２０において、図７に示す加速度付加制御処理ルーチンが繰り返し実行される。
【００７０】
ステップＳ１００において、情報取得部２２は、操作センサ１２によって検出されたドライバの操作情報と、測距センサ１４によって検出された自車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の自車両を基準とする位置と、車速センサ１６によって検出された車両の速度と、頭部振動センサ１８によって検出されたドライバの頭部の前後の加速度とを取得する。
【００７１】
ステップＳ１０２において、情報取得部２２は、上記ステップＳ１００で取得された自車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の、自車両を基準とする位置に基づいて、車両の外部の環境情報として、自車両と前方車両との距離を算出する。また、情報取得部２２は、上記ステップＳ１００で取得された車両の速度及びドライバの頭部の前後の加速度に基づいて、車両の停止時又は定常走行時における頭部の前後の加速度の振幅を取得する。
【００７２】
ステップＳ１０４において、期待加速度算出部２４は、上記ステップＳ１００で取得された操作情報に基づいて、期待加速度を算出する。
【００７３】
ステップＳ１０６において、最適加速度算出部２６は、上記ステップＳ１００で取得された車両の速度と、上記ステップＳ１０２で取得された自車両と前方車両との距離とに基づいて、最適加速度を算出する。
【００７４】
ステップＳ１０８において、付加加速度算出部２８は、上記ステップＳ１０４で算出された期待加速度と、上記ステップＳ１０６で算出された最適加速度との差分に基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出し、制御部３０は、算出された付加加速度を、ドライバの頭部に付加するように、ドライバを支持する支持部４０を制御する。
【００７５】
ステップＳ１１０において、車両制御部３２は、上記ステップＳ１０６で算出された最適加速度を実現するように車両の運動状態を制御する。
【００７６】
ステップＳ１１２において、ドライバを支持する支持部４０を制御したことにより、ドライバが減速を目的とするような操作、または減速を目的とする操作のための準備動作を行った場合、操作量または準備動作を検出する。
【００７７】
ステップＳ１１４において、上記ステップＳ１１２で得られた操作量、または準備動作に基づき、次回の、本装置作動時のドライバの頭部付加加速度算出時（上記ステップＳ１０８）のゲインを調整して、加速度付加制御処理ルーチンを終了する。
【００７８】
以上説明したように、第１の実施の形態の加速度付加制御装置によれば、期待加速度と最適加速度との差分に基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出し、算出された付加加速度を、ドライバの頭部に付加するように、ドライバを支持する支持部を制御することにより、ドライバが期待する加速感を付与することができる。
【００７９】
また、車両の走行シーンに応じて最適燃費を実現する最適車速を目標として算出される最適加速度に対し、ドライバの期待する加速度に乖離がある場合、ドライバの頭部に若干の付加加速度を付与すると、その結果、ドライバは実際に付与された加速度よりも増幅した加速感を感じ、望ましい最適加速度を実現すると同時に、ドライバの期待する加速感を満足させることができる。また、ドライバのみが期待する加速感であるため、ドライバシートまたはシートの一部を動作させることで実現し、エネルギー消費も最小ですむ。
【００８０】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
第２の実施の形態では、ドライバの頭部に付加加速度を付加して、ドライバの加速操作又は減速操作を促す点が、第１の実施の形態と異なっている。
【００８２】
＜第２の実施の形態に係る加速度付加制御装置２１０の構成＞
図８に示す第２の実施の形態に係る加速度付加制御装置２１０は、車両のドライバの加速操作又は減速操作を検知する操作センサ１２と、車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の車両を基準とする位置を逐次計測する測距センサ１４と、自車両の速度を逐次検出する車速センサ１６と、ドライバの頭部の振動を検知する頭部振動センサ１８と、車両の位置を逐次計測する位置計測部２１９と、各センサによって検知された値に基づいて支持部４０を制御するコンピュータ２２０と、車両のドライバの頭部を支持する支持部４０とを備えている。
【００８３】
位置計測部２１９は、例えば、ＧＰＳセンサを用いて構成され、自車両の位置を逐次計測する。
【００８４】
図８に示すように、第２の実施の形態に係る加速度付加制御装置２１０のコンピュータ２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、後述する加速度付加制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）とを備え、機能的には次に示すように構成されている。
このコンピュータ２２０は、操作センサ１２によって検出された操作情報、測距センサ１４によって検出された自車両周辺に存在する物体上の複数の点の各々の自車両を基準とする位置、車速センサ１６によって検出された車両の速度、頭部振動センサ１８によって検出されたドライバの頭部の前後の加速度、及び位置計測部２１９によって計測された自車両の位置を、逐次取得する情報取得部２２２と、ドライバの期待加速度を算出する期待加速度算出部２４と、道路ネットワークデータ、及び道路ネットワーク上の各リンクの道路勾配や制限速度を示す道路情報を記憶した道路ネットワークデータベース２２５と、最適加速度を算出する最適加速度算出部２２６と、期待加速度算出部２４によって算出された期待加速度と、最適加速度算出部２６によって算出された最適加速度とに基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する付加加速度算出部２８と、付加加速度算出部２８によって算出された付加加速度に基づいて、支持部４０を制御する制御部３０と、を備えている。
【００８５】
情報取得部２２２は、操作センサ１２によって検出されたドライバの操作情報と、車両の外部の環境情報としての自車両と前方車両との距離と、車両の停止時又は定常走行時における、ドライバの頭部の前後の加速度の振幅とを取得する。また、情報取得部２２２は、位置計測部２１９によって計測された自車両の位置を取得する。
【００８６】
道路ネットワークデータベース２２５には、道路ネットワークデータと、道路ネットワーク上の各リンクの道路情報とが記憶されている。道路情報は、道路ネットワーク上の各リンクの道路勾配や制限速度を示す。
【００８７】
最適加速度算出部２２６は、情報取得部２２によって取得された自車両と前方車両との距離、車両の速度、及び自車両の位置と、道路ネットワークデータベース２２５に記憶された道路情報とに基づいて、交通流に関する目的関数を最適化するように、最適加速度を算出する。
【００８８】
例えば、高速道路のサグ部では、車両群の減速により渋滞が発生する。渋滞を発生させないためには、サグ部において車速を維持する必要がある。
【００８９】
例えば、最適加速度算出部２２６は、自車両の位置に基づいて、道路ネットワークデータベース２２５に記憶された道路情報を取得する。そして、最適加速度算出部２２６は、取得した道路情報に基づいて、自車両が位置する場所がサグ部である場合には、交通流に関する目的関数を最適化するように、車速を維持するための最適加速度を算出する。
【００９０】
例えば、高速道路のサグ部において、車速を維持することが車両の運動状態として最適と判断された場合、車速を維持するような正の最適加速度が最適加速度算出部２２６によって算出される。このとき、ドライバが気づかずに減速している場合またはこれから減速することが予測される場合には、最適加速度は正の値、期待加速度は負の値となるため、ドライバの頭部に発生させるべき加速度は負の値になる。ドライバの頭部が後方に動揺するような加速度を与えると、ドライバの眼球が開放して強い減速感を感じ、ドライバの加速操作が促され、ドライバは加速操作を自発的に開始する。その結果、サグ部における減速を防止することができ、車両燃費向上や渋滞予防の効果が期待できる。 
【００９１】
＜第２の実施の形態に係る加速度付加制御装置２１０の作用＞
次に、第２の実施の形態に係る加速度付加制御装置２１０の作用について説明する。まず、各センサによって、各情報の検出が開始されると、コンピュータ２２０において、上記図７に示す加速度付加制御処理ルーチンが繰り返し実行される。ただし、第２の実施の形態に係る加速度付加制御装置２１０では、上記図７におけるステップＳ１１２の処理は実行されない。
【００９２】
なお、第２の実施の形態に係る加速度付加制御装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９３】
以上説明したように、第２の実施の形態の加速度付加制御装置によれば、ドライバの加速操作又は減速操作を促すことができる。
【００９４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態に係る加速度付加制御装置の構成は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００９５】
第３の実施の形態では、ドライバの頭部に付加加速度を付加した後のドライバの操作情報に基づいて、ドライバの頭部に次回付加する付加加速度を算出する点が、第１又は第２の実施の形態と異なっている。
【００９６】
第３の実施の形態に係る加速度付加制御装置の付加加速度算出部２８は、期待加速度と最適加速度との差分に基づいて、上記式（２）によって算出される頭部の加速度の時系列データに対して、予め定められた係数を掛けて、付加加速度の時系列データを算出する。付加加速度算出部２８は、更に、前時刻ｔ−１で算出した付加加速度と、現時刻ｔで情報取得部２２によって取得された操作情報とに基づいて、頭部の加速度から付加加速度を算出する際の係数を調整する。
【００９７】
例えば、前時刻ｔ−１において、ドライバの頭部が前方に動揺するように付加加速度を付加したことで、現時刻ｔにおいてドライバが減速側に操作した場合、前時刻ｔ−１で付加した付加加速度（加速感）が過剰であったと判断し、付加加速度算出部２８は、頭部の加速度から付加加速度を算出する際の係数を下げるように調整し、現時刻ｔで算出された頭部の加速度に、調整された係数をかけて、付加加速度を算出する。
【００９８】
なお、第３の実施の形態に係る加速度付加制御装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９９】
以上説明したように、第３の実施の形態の加速度付加制御装置によれば、現時刻ｔのドライバの加速操作又は減速操作と、前時刻ｔ−１で算出した付加加速度とに基づいて、現時刻ｔの付加加速度を算出することができる。
【０１００】
なお、本発明は、各図を用いて説明した実施の形態例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更して適用することが可能である。
【０１０１】
例えば、上記実施の形態において、情報取得部２２は、車両の外部の環境情報及び車両の運動状態を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、車両の外部の環境情報及び車両の運動状態の何れか一方を取得してもよい。この場合には、最適加速度算出部２６は、車両の外部の環境情報及び車両の運動状態の何れか一方に基づいて、最適加速度を算出する。
【０１０２】
また、上記第１の実施の形態において、最適加速度算出部２６は、車両の外部の環境情報として取得された自車両と前方車両との距離と、車両の運動状態として取得された車両の速度に基づいて、最適加速度算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、車両の外部の環境情報及び車両の運動状態の何れか一方に基づいて、最適加速度算出してもよい。
【０１０３】
また、上記第１の実施の形態では、情報取得部２２によって取得された自車両と前方車両との距離及び自車両の速度に基づいて、消費エネルギーが少なくなるような最適加速度を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、最適加速度算出部２６は、アクセル開度、車速、エンジン又はモータ回転数、及びバッテリ充電率の少なくとも１つを車両の運動状態として取得し、前方車間距離、地図情報、及びＶＩＣＳ（登録商標）情報の少なくとも１つを車両の外部の環境情報として取得して、車両の運動状態及び車両の外部の環境情報の少なくとも１つに基づいて、消費エネルギーに関する目的関数を最適化するように、消費エネルギーが少なくなるような最適加速度を算出してもよい。
【０１０４】
また、上記第２の実施の形態では、情報取得部２２によって取得された自車両と前方車両との距離、車両の速度、及び自車両の位置と、道路ネットワークデータベース２２５に記憶された道路情報とに基づいて、交通流に関する目的関数を最適化するように、最適加速度を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、最適加速度算出部２６は、車速、及びアクセル又はブレーキ操作量の少なくとも１つを車両の運動状態として取得し、前方又は後方車両との相対位置、前方又は後方車両との相対速度、前方又は後方車両との相対加速度、及び地図情報の少なくとも１つを車両の外部の環境情報として取得して、車両の運動状態及び車両の外部の環境情報の少なくとも１つに基づいて、交通流に関する目的関数を最適化するように、最適加速度を算出してもよい。
【０１０５】
また、上記第１の実施の形態では、消費エネルギーに関する目的関数を最適化するように最適加速度を算出し、上記第２の実施の形態では、交通流に関する目的関数を最適化するように最適加速度を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の評価指標に基づく目的関数を最適化するように、最適加速度を算出してもよい。例えば、車速、及びアクセル開度の少なくとも１つを車両の運動状態として取得し、周辺障害物距離を車両の外部の環境情報として取得して、車両の運動状態及び車両の外部の環境情報の少なくとも１つに基づいて、安全に関する目的関数を最適化するように、最適加速度を算出してもよい。
【０１０６】
また、上記実施の形態では、車両の周辺の外部環境を取得する手段の一例として、測距センサ１４を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば車車間通信又は路車間通信によって、車両の周辺の外部環境を取得してもよい。
【０１０７】
また、情報取得部２２は、車両の停止時又は定常走行時における、ドライバの頭部の前後の加速度を取得し、付加加速度算出部２８は、車両の停止時又は定常走行時における加速度と、期待加速度と最適加速度との差分とに基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、付加加速度算出部２８は、期待加速度と最適加速度との差分とに基づいて、ドライバの頭部に対して前後方向に付加する付加加速度を算出してもよい。
【０１０８】
また、本実施の形態では、車両を可動体の一例として説明したが、鉄道車両、個人用コミュータ、加振シミュレータ等、人が乗り込み、頭部に支持手段を通じて予測できない動揺を受ける可動体にも適用できる。
【０１０９】
また、本実施の形態では、コンピュータ２０又は２２０の各機能をプログラムに基づくＣＰＵの処理で実現しているが、論理素子回路からなるハードウェア構成とすることでもよい。
【０１１０】
本発明のプログラムは、記憶媒体に格納して提供するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１０，２１０  加速度付加制御装置
１２   操作センサ
１４   測距センサ
１６   車速センサ
１８   頭部振動センサ
２０，２２０  コンピュータ
２２   情報取得部
２４   期待加速度算出部
２６，２２６  最適加速度算出部
２８   付加加速度算出部
３０   制御部
３２   車両制御部
４０   支持部
２２５ 道路ネットワークデータベース
【図１】
2016155460.tif 000005
【図５】
2016155460.tif 000006
【図７】
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【図８】
2016155460.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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