CN101772629A - 操作辅助装置和驱动力控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供在乘坐者操作了操作装置的情况下使乘坐者接受的感触与操作相符，能够抑制乘坐者感到不适的操作辅助装置。在具有：输出用于使行驶体行驶的动力的驱动装置；通过由行驶体的乘坐者进行操作从而控制从驱动装置传递至行驶体的车轮的动力的操作装置；以及在该操作装置被操作时产生对操作的反力的反力产生装置的操作辅助装置中，具有将由反力产生装置产生的反力相对于施加于操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度而按指数函数进行控制的反力控制单元(步骤S1、S2、S3)。

Description

操作辅助装置和驱动力控制装置
技术领域
本发明涉及被构成由行驶体的乘坐者对操作装置进行操作、且控制由驱动装置产生的推力，来产生行驶体的驱动力的操作辅助装置以及驱动控制装置。
背景技术
一般在行驶体中，搭载有：由乘坐者操作的操作装置；电子控制装置，其基于该操作装置的操作状态和存储的数据，决定所属行驶体的目标驱动力；和基于目标驱动力产生推进行驶体的推力的驱动装置。这样，被构成为由电子控制装置控制驱动装置的行驶体，具体而言，车辆的控制装置的一例记载于日本特开平6-146951号公报中。该日本特开平6-146951号公报中记载的发动机的节气门控制装置中，发动机具备增压器和进气通道以及排气通道。而且，在进气通道中设置有节气门。而且，被构成为根据从控制单元输出的控制信号来驱动致动器，通过该致动器开闭所述节气门。此外，向所述控制单元输入加速踏板的操作量、发动机转速、发动机负荷等信号。而且，被构成为基于发动机转速和发动机负荷以及加速操作量来控制节气门开度特性。具体而言，以图表形式准备了“将节气门开度除以加速操作量得到的值”不同的五种特性线。而且，根据发动机转速、发动机负荷选择这五种特性线中的任一种。关于搭载于车辆的驱动装置的发明，也记载在日本特开2004-182200号公报中。
然而，在日本特开平6-146951号公报中记载的发动机的节气门控制装置中，结合发动机的状态来确定五种特性线的特性，所以在改变了选择的特性线的情况下，有时不适于车辆的乘坐者的感觉，存在驾驶者对车辆的加速性感到不适的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供在行驶体的乘坐者操作了操作装置时能够抑制与对操作装置进行操作相伴随的不适感的操作辅助装置和驱动力控制装置。
为了达到上述目的，本发明是一种操作辅助装置，其特征在于，具有：产生用于推进行驶体的推力的驱动装置；通过由所述行驶体的乘坐者进行操作从而控制所述推力的操作装置；以及在该操作装置被操作时产生对所述操作的反力的反力产生装置，所述反力产生装置具有使所述反力相对于施加于所述操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或所述操作装置的操作速度而按指数函数变化的结构。
此外，本发明是一种驱动力控制装置，其特征在于，具有：产生用于推进行驶体的推力的驱动装置；由所述行驶体的乘坐者操作的操作装置；基于施加于该操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度，决定所述行驶体中的目标驱动力的目标驱动力决定装置；以及基于所决定的目标驱动力，控制由所述驱动装置产生的推力的控制器，所述驱动力控制装置具有目标驱动力算出单元，该目标驱动力算出单元使由所述目标驱动力决定装置决定的目标驱动力相对于施加于所述操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或所述操作装置的操作速度而按指数函数变化。
进而，本发明的特征在于，除了权利要求2所述的结构，所述目标驱动力算出单元包括如下单元：在施加于所述操作装置的操作力增加的情况下和减少的情况下，使用不同的指数函数来改变所述目标驱动力。
进而，本发明的特征在于，除了权利要求2所述的结构，所述目标驱动力算出单元包括如下单元：在所述操作装置的操作量增加的情况下和减少的情况下，使用不同的指数函数来改变所述目标驱动力。
进而，本发明的特征在于，除了权利要求2所述的结构，所述目标驱动力算出单元包括如下单元：在所述操作装置的操作速度相对快的情况下和相对慢的情况下，使用不同的指数函数来改变所述目标驱动力。
此外，本发明是一种驱动力控制装置，其特征在于，具有：产生用于使行驶体行驶的推力的驱动装置；由所述行驶体的乘坐者操作的操作装置；基于施加于该操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度，决定所述行驶体中的目标驱动力的目标驱动力决定装置；基于所决定的目标驱动力，控制由所述驱动装置产生的推力的控制器；以及在所述操作装置被操作时产生对操作的反力的反力产生装置，所述驱动力控制装置具有：目标驱动力算出单元，该目标驱动力算出单元使由所述目标驱动力决定装置决定的目标驱动力相对于施加于所述操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或所述操作装置的操作速度而按指数函数变化；和反力控制单元，该反力控制单元使由所述反力产生装置产生的反力相对于施加于所述操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量、或所述操作装置的操作速度而按指数函数变化。
根据本发明，当行驶体的乘坐者对操作装置进行操作时，控制由驱动装置产生的推力。此外，对操作装置的操作，反力产生装置产生反力。而且，使由反力产生装置产生的反力相对于施加于操作装置的操作力的变化量、或操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度而按指数函数变化。也就是，使由反力产生装置产生的反力相对于施加于操作装置的操作力的变化量、或操作装置的操作量的变化量、或操作速度，符合乘坐者的知觉特性地变化。因此，伴随操作装置的操作，乘坐者从操作装置接受的感觉与由乘坐者进行的操作相符，所以能够抑制乘坐者具有不适感。
此外，根据本发明，当行驶体的乘坐者对操作装置进行操作时，决定行驶体的目标驱动力。而且，基于所决定的目标驱动力，控制由驱动装置产生的推力。此外，能够相对于施加于操作装置的操作力的变化量、或操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度，将由目标驱动力决定装置决定的目标驱动力按指数函数控制。也就是，能够相对于施加于操作装置的操作力的变化量、或操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度，与乘坐者的知觉特性相符地控制行驶体的驱动力。因此，伴随操作装置的操作，乘坐者从操作装置接受的感觉与由乘坐者进行的操作相符，所以能够抑制乘坐者具有不适感。
此外，根据本发明，除了能够得到与权利要求2的发明同样的效果之外，在施加于操作装置的操作力增加的情况下和减少的情况下，能够使用不同的指数函数来控制目标驱动力。因此，在加速要求增加的情况下和加速要求减少的情况下，能够使目标驱动力的变化量不同，能够更可靠地抑制乘坐者具有不适感。
而且，根据本发明，除了能够得到与权利要求2的发明同样的效果之外，在操作装置的操作量增加的情况下和减少的情况下，使用不同的指数函数来控制目标驱动力。因此，在加速要求增加的情况下和加速要求减少的情况下，能够使目标驱动力的变化量不同，能够更可靠地抑制乘坐者具有不适感。
根据权利要求5的发明，除了能够得到与权利要求2的发明同样的效果之外，在操作装置的操作速度快的情况下和慢的情况下，使用不同的指数函数来控制目标驱动力。因此，伴随加速要求增加，能够使目标驱动力的变化量不同，能够更可靠地抑制乘坐者具有不适感。
而且，根据本发明，当行驶体的乘坐者对操作装置进行操作时，决定行驶体的目标驱动力。而且，基于所决定的目标驱动力，控制由驱动装置产生的推力。此外，能够相对于施加于操作装置的操作力的变化量、或操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度，将由反力产生装置产生的反力按指数函数控制。因此，伴随操作装置的操作，乘坐者从操作装置接受的感觉与由乘坐者进行的操作相符，所以能够抑制乘坐者具有不适感。而且，相对于施加于操作装置的操作力的变化量、或操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度，将目标驱动力按指数函数控制。因此，伴随操作装置的操作，乘坐者从操作装置接受的行驶体的加速感与由乘坐者进行的操作相符，所以能够抑制乘坐者具有不适感。
附图说明
图1是表示由车辆执行本发明的控制的控制例的流程图。
图2是表示能够执行本发明的控制的车辆的结构的概念图。
图3是将图2所示的车辆的动力系的结构具体化后的概念图。
图4是在图1的控制中表示加速踏板开度的变化量和反力的变化量的关系的特性线图。
图5是在图1的控制中表示加速踏板开度的变化量和踏力的变化量的关系的特性线图。
图6是在比较例的控制中表示加速踏板开度的变化量和踏力的变化量的关系的特性线图。
图7是表示由车辆执行本发明的控制的其他控制例的流程图。
图8是将图6的控制模式化后的概念图。
图9是表示由车辆执行本发明的控制的另一其他控制例的流程图。
图10是将图9的控制模式化后的概念图。
具体实施方式
本发明中的行驶体通过由驱动装置产生的推力在地上行驶，该行驶体中具体而言包括乘用车、铲车、卡车、拖车、公交车等。在本发明中，在行驶体上设置有乘坐者操作的操作装置，该操作装置由乘坐者的身体的一部分进行操作，可以是手或脚的任一方操作的结构。此外，操作装置是从乘坐者施加操作力的装置，也可以是施加该操作力来在一定方向上进行动作的结构或不在一定方向上进行动作的结构的任一种。作为施加该操作力来在一定方向上进行动作的结构的操作装置，列举有杆、踏板、按钮、旋钮等。此外，作为操作装置的动作方式，列举有旋转运动、往返运动。旋转运动中包含在预先确定的角度范围内的旋转。在操作装置通过操作在一定方向上动作的情况下，可以是乘坐者拉操作装置的操作或乘坐者按操作装置的操作中的任一种。与此相对，作为不在一定方向上进行动作的结构的操作装置，列举有作为感压型触摸面板的一种的液晶面板、填充有流体的密封袋、具有流体室的操作装置。在此，作为流体列举有气体和液体。在本发明中，在使用能够在一定方向上动作的操作装置的情况下，在施加于操作装置的操作力、或操作装置的操作量、或操作装置的操作速度中，检测或判断至少一项，基于其检测结果或判断结果，控制驱动装置的动力。在本发明中，所说的操作量是指操作装置的动作量。在操作装置为进行旋转运动的结构的情况下，操作装置的旋转角度相当于操作装置的操作量。此外，在操作装置为进行直线运动的结构的情况下，操作装置的直线移动距离相当于操作量。与此相对，在使用不在一定方向上动作的操作装置的情况下，判断施加于操作装置的操作力，基于其判断结果来控制驱动装置。
在本发明中，驱动装置是产生使行驶体行驶的推力的装置。在所述行驶体为在地上行驶的车辆的情况下，从驱动装置传递到车轮来产生推力。此外，在驱动装置中包括动力源自身、和配置在从动力源至车轮的路径上的动力传递装置。所述动力源是产生动力的装置。在动力源中包括发动机、电动电机、液压电机、调速轮系统等。而且，通过操作装置的操作来控制动力源的动力，具体而言是控制转矩和转速。所述动力传递装置是将由动力源产生的动力传递至车轮的装置，在动力传递装置中包括变速器、流体传动装置等。而且，通过操作装置的操作，控制变速器的变速比、变速器的转矩容量、流体传动装置的转矩容量、流体传动装置的转矩比等。在本发明中，在反力产生装置中，当对操作装置进行操作时产生对操作的反力。此外，反力产生装置是使反力相对于施加于操作装置的操作力的变化量、或操作装置的操作量的变化量、操作装置的操作速度而变化的装置。例如，在施加于操作装置的操作力增加、或操作量增加、或操作装置的操作速度快的情况下，产生的反力增加、或产生高反力。与此相对，在施加于操作装置的操作力减少、或操作量减少、或操作装置的操作速度快慢的情况下，反力减少、或产生低反力。在本发明中，操作速度“快”、“慢”是指不同速度之间相对的高低关系，不是指具体的速度本身。因此，伴随操作装置的操作速度变快，产生的反力增加。与此相对，伴随操作装置的操作速度变慢，产生的反力减少。
在本发明中，反力产生装置能够使用检测施加于操作装置的操作力、操作装置的操作量、操作装置的操作速度等参数，基于其检测到的参数来控制反力的结构。在作为反力产生装置使用能够控制反力的装置的情况下，在操作装置进行旋转运动或直线运动时，作为反力产生装置，能够使用将弹簧的弹力传递至操作装置并产生反力的机构、将电动电机的转矩传递至操作装置并产生反力的机构、将液压气缸的液压传递至操作装置并产生反力的机构等。与此相对，在作为操作装置使用不在一定方向上动作的结构的情况下，作为反力产生装置，通过由反力产生装置使密封袋或流体封入室中填充的流体的压力变化，从而能够增减反力。具体而言，使用压力控制阀，能够控制密封袋或流体封入室中填充的流体的压力。操作量的变化量、操作力的变化量、反力的变化量都能够以变化率、变化比例、变化梯度等表示。此外，作为反力产生装置，能够使用不检测施加于操作装置的操作力、操作装置的操作量、操作装置的操作速度等参数，而通过机械特性或物理特性等使反力变化的结构。
接着，基于附图对本发明的具体例进行说明。在该具体例中，对作为行驶体的一种的乘用车等车辆进行说明。图2是表示车辆1的动力系的结构以及车辆1的控制系统的概念图。图3是具体示出车辆1的动力系的结构的概念图。在图2和图3中，在车辆1上搭载有发动机2作为驱动力源。该发动机2是输出向车轮3传递的动力的动力装置。在该图2和图3中所示的车辆1是被构成为从发动机2输出的动力被传递至车轮3、具体而言是后轮的FR(前发动机后驱动)型。发动机2是将在使燃料燃烧时产生的热能作为动能进行输出的装置，例如能够使用内燃机。作为内燃机，具体而言，能够使用汽油发动机、柴油发动机、LPG发动机等。在此，为了方便，对使用汽油发动机的情况进行说明。该发动机1是具有燃料喷射装置4、点火正时控制装置5、电子节气门6等的公知的发动机。在该发动机1中，能够由燃料喷射装置控制燃料喷射量，由点火正时控制装置控制点火正时，通过电子节气门6的开度的控制来控制吸入空气量。而且，被构成为通过在发动机1中的燃料喷射量或点火正时或吸入空气量中控制至少一种，从而控制发动机输出。发动机输出通过将转矩和转速进行乘法运算来求得。
此外，在从发动机2至车轮3的动力传递路径上设置有电动电机7和流体传动装置8以及变速器9。电动电机7是将电能转换为动能并输出的动力装置。作为电动电机7，可以使用直流电机或交流电机的任一种。此外，作为电动电机7，也能够使用兼备动力运行功能和再生功能的电动发电机。电动电机7具有转子10和定子11，蓄电装置12经由变换器(inverter，逆变器)13连接于电动电机7。而且，转子10以能够传递动力的方式连接于发动机2的曲轴14。所述流体传动装置8是在泵叶轮15和涡轮16之间通过流体的动能来进行动力传递的传动装置。而且，泵叶轮15以能够传递动力的方式连接于曲轴14。此外，涡轮16以能够传递动力的方式连接于变速器9的输入轴17。作为该流体传动装置8，使用能够进行转矩放大的液力变矩器。
下面，为了方便，将流体传动装置8记为“液力变矩器8”。此外，在液力变矩器8上相对于泵叶轮15和涡轮16并列地设置有锁止离合器18。该锁止离合器18是在曲轴14和输入轴17之间通过摩擦力传递动力的传动装置。在该具体例中，作为控制锁止离合器18的接合与松开的控制器，设置有液压控制装置19。当锁止离合器18接合时，在曲轴14和输入轴17之间通过摩擦力传递动力。与此相对，当锁止离合器18松开时，在泵叶轮15和涡轮16之间通过流体的动能来传递动力。此外，在锁止离合器18已松开时，能够由液力变矩器8进行转矩放大。所述变速器9是能够改变输入轴17的转速与输出轴20的转速之比即变速比的传动装置。
作为该变速器9，可以使用有级变速器或无级变速器的任一种。有级变速器是能够阶段性(不连续)地改变变速比的变速器。无级变速器是能够无阶段(连续)地改变变速比的变速器。作为有级变速器，能够使用选择齿轮式变速器、固定啮合式变速器、行星齿轮式变速器等。作为无级变速器，能够使用环型无级变速器、带式无级变速器等。在该具体例中，对作为变速器9使用了有级变速器、特别是行星齿轮式变速器的情况进行说明。即，变速器9具有多个行星齿轮机构21以及连接构成行星齿轮机构21的旋转元件的离合器或控制旋转元件的旋转/停止的制动器等摩擦接合装置22。被构成为通过使该摩擦接合装置22接合和松开从而改变变速器9的变速比。在本具体例中，被构成为由所述液压控制装置19进行摩擦接合装置22的接合和松开。作为该变速器9，例如能够使用通过前进档能够选择性地切换变速比不同的四种变速档的变速器。四种变速档是第一档、第二档、第三档、第四档，第一档的变速比大于第二档的变速比，第二档的变速比大于第三档的变速比，第三档的变速比大于第四档的变速比。而且，在本具体例中，从变速器9的输出轴20至车轮3的动力传递路径由传动轴23和最终减速器24以及驱动轴25构成。
此外，设置有在存在加速要求的情况下由乘坐者操作的加速踏板26、在存在减速要求的情况下由乘坐者操作的制动踏板(未图示)、为了控制变速器9的变速比的控制范围而由乘坐者操作的变速杆(未图示)。这些加速踏板26、制动踏板、变速杆设置在车辆1的室内。如果特别对加速踏板26的结构进行说明，则在本具体例中，乘坐者用脚踏来操作加速踏板26。该加速踏板26被构成为以支撑轴(未图示)为中心能够在一定的角度范围内进行旋转。此外，具有在没有向加速踏板26施加踏力的情况下加速踏板26停止在预先确定的位置的结构。而且，设置有在踏下了加速踏板26时产生对踏下力的反力的反力产生装置27。此外，能够使由反力产生装置27产生的反力相对于加速踏板26的踏下量增加和减少。具体而言，在停止的加速踏板26被踏下、该踏下量增加时反力增加，在被踏下的加速踏板26向停止位置返回时，反力减少。此外，反力产生装置27被构成为能够相对于加速踏板26的踏下量的变化，按指数函数控制产生的反力。
这样，作为能够控制产生的反力的反力产生装置26，例如可以使用日本特开2006-193012号公报中记载的反力产生装置。具体而言，设置能够以支撑轴为中心进行旋转的加速踏板；机械连结于加速踏板且能够随着加速踏板的踏下操作以直线状进行动作的可动部件；和同样能够以直线状进行动作的支撑部件。而且，可动部件和支撑部件由压缩螺旋弹簧连接。此外，设置将电机的旋转运动变换为支撑部件的直线运动的齿轮齿条机构。若这样构成，则当向加速踏板施加踏力时压缩螺旋弹簧被压缩，产生基于该弹力的反力。而且，当驱动电机使支撑部件接近可动部件时，通过压缩螺旋弹簧产生的反力增加。与此相对，当驱动电机使支撑部件以离开可动部件的方向动作时，通过压缩螺旋弹簧产生的反力降低。这样，如果驱动电机来调整支撑部件和可动部件的间隔，则能够使反力相对于加速踏板的踏下量的变化而增减。具体而言，也能够相对于加速踏板的踏下量的变化按指数函数对反力进行控制。
此外，作为反力产生装置27，也能够使用日本特开2007-83782号公报中记载的装置。安装有加速踏板的旋转轴由车体支撑，在车体上固定有直流电机(步进电机)。在该直流电机上连接有减速器，该减速器的齿轮以能够相对旋转的方式安装在旋转轴上。而且，加速踏板和齿轮由受扭螺旋弹簧连接。当踏下加速踏板时，受扭螺旋弹簧的扭转量增加，产生反力。而且，当使直流电机旋转预定角度时，连接于齿轮的受扭螺旋弹簧的端部沿圆周方向移动。于是，能够增减受扭螺旋弹簧的扭转量。这样，如果控制直流电机的旋转角度，则能够使反力与加速踏板的踏下量的变化相对应地增减。此外，也能够相对于加速踏板的踏下量的变化量按指数函数对反力进行控制。
而且，作为反力产生装置，也能够使用日本特开2006-176001号公报中记载的装置。加速踏板以轴为中心以能够旋转的方式而设置，设置有使该加速踏板恢复至初始位置的回动弹簧。此外，具有检测加速踏板从初始位置起的旋转角度的加速踏板开度传感器以及以能够传递动力的方式经由减速器连接于加速踏板的电机。而且，控制电机的转矩使得产生与加速踏板开度相应的反力。能够通过电机的转矩的控制增减反力。此外，也能够相对于加速踏板的踏下量的变化量按指数函数对反力进行控制。
在此，对车辆1的控制系统进行说明，设置有电子控制装置28作为控制器，向该电子控制装置28输入表示车速的信号、加速传感器29的信号、表示发动机转速的信号、表示变速位置的信号、表示制动踏板的操作的信号等。加速传感器29是检测施加于加速踏板26的操作力即踏力、和加速踏板26的操作量、以及加速踏板26的操作速度的装置。此外，在该电子控制装置28中预先存储有用于控制发动机输出的映射和数据、控制变速器9的变速比的映射、控制锁止离合器18的接合和松开的映射和数据、控制由反力产生装置27产生的反力的数据和映射。在本具体例中，电子控制装置28具有控制发动机2的发动机用电子控制装置(发动机ECU)30、控制电动电机7的电机用电子控制装置(电机ECU)31、控制变速器9和锁止离合器18的变速器用电子控制装置(AT-ECU)32。在这些电子控制装置之间相互进行信号的接收发送。
在如上述构成的车辆1中，当在发动机2中燃烧燃料而从该发动机2输出转矩时，该转矩经由液力变矩器8、变速器9、传动轴23、最终减速器24以及驱动轴25传递至车轮3，产生驱动力。此外，当向电动电机7供给电力时，电动电机7的转矩与上述同样地传递至车轮3。本具体例所示的车辆1是能够将发动机2或电动电机7中至少一方的动力传递至车轮3的混合动力车。此外，基于加速踏板26的踏下量、车速、变速位置等数据以及存储在电子控制装置28中的映射，控制发动机输出、电动电机7、锁止离合器18的接合和松开、变速器9的变速比。
接着，基于图1的流程图对基于加速踏板26的踏下状态来控制由反力产生装置27产生的反力的例子进行说明。在该图1中，基于加速踏板26的操作量控制来说明对该操作的反力。首先，由加速传感器29检测加速踏板26的踏下量(步骤S1)，该检测结果由电子控制装置28作为驾驶者模型(驾驶者的意图)进行处理。具体而言，当加速踏板26的踏下量增加时，作为乘坐者的意图是“提高车速”或“车辆在上坡路上行驶期间防止车速下降”而进行处理。基本上判断为“有加速意图”。与此相对，当加速踏板26的踏下量减少时，作为乘坐者的意图是“降低车速”或“车辆在下坡路上行驶期间防止车速增加”而进行处理。基本上判断为“没有加速意图”。在此，加速踏板26的踏下量是从加速踏板26没有被踏下的状态(停止位置)起的踏下角度，在本具体例中作为加速踏板开度θ进行表示。然后，在步骤S1中，还求出每单位时间的加速踏板开度θ的变化量。然后，基于加速踏板开度θ的变化量的计算结果，求出由反力产生装置27产生的反力、具体而言是反力的变化量(步骤S2)。该步骤S2的处理在后面进行描述。然后，执行反力产生装置27的控制，使得产生由步骤S2求出的反力的变化量(步骤S3)，返回。
对上述的步骤S2的处理进行具体说明。如果加速踏板开度θ小于预定值θ0，则使用算式1来计算的加速踏板开度θ的一次函数即反力Fh。与此相对，当加速踏板开度θ为预定值θ0以上时，使用下述的算式2按指数函数求出反力Fh相对于加速踏板开度θ的变化量(增加量)的变化量(增加量)。在此，算式1的一次函数和算式2的指数函数由加速踏板开度θ连续连接，例如可以采用通过算式2的指数函数中加速踏板开度θ的原点“零度”的接线作为算式1的一次函数。关于算式1，并不限定于一次函数，只要是当加速踏板开度θ为“零度”时反力变为“零牛顿”、且与算式2的指数函数连续地连接的函数，能够采用各种函数。
Fh＝a·θ...(1)
Fh＝F0·exp(K1·θ)...(2)
在此，所述算式1的“a”为表示一次函数的斜度的常数(比例系数)。接着对算式2的技术意义进行说明。首先，本发明者们致力于如下研究：使相对于由车辆1的乘坐者引起的加速踏板开度θ而由反力控制装置27产生的反力的变化量的变化量，与人的知觉特性相符来进行控制。关于这样的人的知觉特性，根据韦伯-费希纳(Weber-Fechner)定律，人的感觉量与所给与的刺激的物理量的对数成比例。于是，在相对于人的操作量即加速踏板开度的变化量而控制反力的变化量时，若使给与人的刺激的物理量即“反力的变化量”相对于加速踏板开度的变化量按幂函数变化，则认为能够使加速踏板开度的变化量与反力的变化量的关系符合人的知觉特性。也就是，认为能够抑制在加速踏板的变化量与对操作的反力的变化量的关系上车辆1的乘坐者感到不适。
基于这样的技术思想，构筑上述的算式2。首先算式2的“F0”是常数，具体而言是乘坐者能够感知的最小反力。而且，在算式2中“K1”是基于韦伯比的常数。韦伯比是能够区别刺激的强度和/或性质已变化的最小差，或能够区别刺激的大小关系的最小差，该“最小差”被称为辨别阈值。已知，人的知觉在预定范围内，在最小差ΔI与刺激的强度I之间，ΔI/I＝一定的韦伯定律成立。已知该韦伯比是根据感觉的种类而不同的值。这样，通过使用上述的算式2，能够相对于加速踏板开度的变化量按指数函数控制由反力产生装置27产生的反力。
算式1和算式2都对应于加速踏板26被踏下的情况。与此相对，在加速踏板26返回的情况下，给与滞后作用的情况下，或使由反力产生装置27产生的反力Fh相对于加速踏板开度的变化量(减少量)按指数函数减少的情况下，使用下式。
Fh＝e·θ...(3)
Fh＝F1·exp(K1′·θ)...(4)
在此，在加速踏板开度θ小于预定值θ0情况下使用算式3，在加速踏板开度θ为预定值θ0以上的情况下使用算式4。所述算式3的“e”是表示一次函数的斜度的常数(比例系数)，该“常数e”和所述“常数a”不同。此外，算式4的常数“K1′”是基于韦伯比的常数，“常数K1′”是与所述“常数K1”不同的值。
图4中示出将由上述的算式1至算式4求出的“加速踏板开度的变化量和反力的变化量的关系”映射化后的特性线图的一例。上述各算式和图4都存储于电子控制装置28。在该图4中，由上侧的线表示的特性是相当于加速踏板26被踏下的情况的踏力特性，由下侧的线表示的特性是相当于加速踏板26返回的情况的踏力特性。同样的加速踏板中，上侧的线和下侧的线之差是滞后量。
如上所述，通过控制加速踏板26被踏下的情况下的反力，能够相对于加速踏板的变化量按指数函数控制施加于加速踏板26的踏力。在此，使用算式5和算式6能够求出相对于加速踏板开度的变化量的踏力的变化量。若加速踏板开度θ小于预定值θ0则使用算式5计算加速踏板开度θ的一次函数即踏力F。与此相对，若加速踏板开度θ为预定值θ0以上则使用算式6计算加速踏板开度θ的指数函数即踏力F。
F＝a·θ...(5)
F＝F0·exp(K1·θ)...(6)
算式5和算式6都对应于加速踏板26被踏下的情况。与此相对，在加速踏板26返回的情况下，使踏力F相对于加速踏板开度的变化量按指数函数减少的情况下，使用下式。
F＝e·θ...(7)
F＝F1·exp(K1′·θ)...(8)
在此，在加速踏板开度θ小于预定值θ0情况下使用算式7，在加速踏板开度θ为预定值θ0以上的情况下使用算式8。在算式5至算式8中各符号的意思与上述相同。
这样，图5中示出在相对于加速踏板开度的变化量按指数函数控制踏力的情况下的特性线图(映射)的一例。在该图5中，由上侧的线表示的特性是相当于加速踏板26被踏下的情况的踏力特性，由下侧的线表示的特性是相当于加速踏板26返回的情况的踏力特性。同样的加速踏板中，上侧的线和下侧的线之差是滞后量。
在此，若对图1所示的功能单元和本发明的结构的对应关系进行说明，则步骤S1、S2、S3相当于本发明的反力控制单元。此外，若对图2所示的结构和本发明的结构的对应关系进行说明，则加速踏板26相当于本发明的操作装置，发动机2、电动电机7、液力变矩器8、变速器9、锁止离合器18相当于本发明中的驱动装置，电子控制装置28相当于本发明中的目标驱动力决定装置和控制器。如上所述，在图1的控制例中，能够将由反力产生装置27产生的反力相对于加速踏板开度的变化量按指数函数进行控制。因此，伴随加速踏板26的操作量的变化，乘坐者从加速踏板26接受的感触与由乘坐者对加速踏板26的操作相符，所以能够抑制乘坐者感到不适。
与此相对，对踏力相对于加速踏板开度的变化量按一次函数变化的情况下的比较例进行说明。该比较例中，能够通过下式求出踏力F。
F＝a×θ+b  ...(9)
F＝c×θ+d  ...(10)
在此，在加速踏板被踏下的情况下使用算式9，在加速踏板返回的情况下使用算式10。在图6的特性线图中示出使用该算式9和算式10求出的加速踏板开度和踏力的关系。在算式9中，将表示加速踏板被踏下了加速踏板开度θ0以上的情况的特性的直线进行了延长的踏力是“b”。在算式10中，将表示加速踏板返回了加速踏板开度θ0以上的情况的特性的直线进行了延长的踏力是“c”。此外，算式9的“a”、算式10的“d”都是表示一次函数的斜度的常数。若比较上述的图5和图6，则可知在加速踏板开度θ0以上的范围内，即使加速踏板开度的变化量相同，踏力也不同。
接着，基于图7对用于抑制乘坐者对车辆1的前后方向的加速度的变化产生不适感的控制例进行说明。首先，检测或判断车速和加速踏板开度θ及其变化量(步骤S11)，接着步骤S11，求出目标驱动力和目标驱动力的变化量(步骤S12)。图7的步骤S11的处理与图1的步骤S1的处理相同。该步骤S12的处理使用算式11。
Fd＝C·(F0·exp(K1·θ))K2...(11)
在算式11中，“Fd”是目标驱动力，“C”是常数，上标“K2”是幂指数。该算式11示出了目标驱动力Fd相对于加速踏板开度θ的变化量按指数函数变化。算式11能够用于加速踏板开度θ增加的情况以及加速踏板开度θ减少的情况这双方。具体而言，若加速踏板开度增加则目标驱动力提高，若加速踏板开度减少则目标驱动力降低。
进而，对发动机输出、电动电机7的转矩、变速器9的变速比(变速档)、锁止离合器18的接合和松开等中至少一项进行控制，使得车辆1的实际驱动力及其变化量接近在步骤S12中求出的目标驱动力及其变化量(步骤S13)，返回。在控制发动机输出的情况下，通过在燃料喷射量、点火正时、电子节气门6的开度(吸入空气量)中控制至少一方，从而能够控制发动机输出。通过提高发动机输出，能够提高车辆1的驱动力。此外，通过提高电动电机7的转矩，能够提高车辆1的实际的驱动力。与此相对，通过降低发动机输出，能够降低车辆1的驱动力。此外，通过降低电动电机7的转矩，能够降低车辆1的实际的驱动力。而且，通过控制变速器9的变速档，能够使从变速器9输出的转矩的放大程度相对于输入到变速器9的转矩而变化。具体而言，在提高实际的驱动力的情况下，进行增大变速器9的变速比的控制。与此相对，在降低实际的驱动力大情况下，进行减小变速器9的变速比的控制。而且，在提高实际的驱动力的情况下，松开锁止离合器18，能够由液力变矩器8进行转矩放大。与此相对，在降低实际的驱动力的情况下，接合锁止离合器18，能够不进行液力变矩器8的转矩放大。
这样求出的目标驱动力的变化量是驾驶者能够感知的物理量，符合前述的韦伯-费希纳定律。因此，如果通过该具体例中说明的方法来决定目标驱动力的变化量，为了使该目标驱动力的变化量接近实际驱动力的变化量而进行步骤S13的控制从而控制车辆1的加速度，则加速踏板开度26的变化量和车辆1的前后加速度的变化量的关系符合人的知觉特性，能够抑制对加速特性感到不适。图8中示出将图7的控制模式化后的图。该图8是将目标驱动力相对于加速踏板开度的变化量按指数函数进行控制的情况下的特性线图(映射)。此外，示意性地示出了为了使实际驱动力的变化量接近目标驱动力的变化量而将信号输出至发动机用电子控制装置30、电机用电子控制装置21、变速器用电子控制装置32。在进行图6的控制的情况下，可以使用各算式将目标驱动力相对于加速踏板开度的变化量按指数函数进行控制，也可以使用图7的映射将目标驱动力相对于加速踏板开度的变化量按指数函数进行控制。
接着，对加速踏板开度和车辆的加速度的关系进行具体说明。在此，车辆的加速度意味着车辆的前后方向的加速度。乘坐者的感知加速度和车辆的加速度的关系能够用算式12来表示。
G1＝k1logG...(12)
此外，在乘坐者感知的加速度和加速踏板的踏力的关系为线性的情况下，能够用算式13来表示。
G1＝k2logF...(13)
此外，在车辆的加速度和加速踏板的踏力的关系为线性的情况下，能够用算式14来表示。
G＝exp(k2F/k1)＝exp(KF)...(14)
在此，G1是乘坐者感知的加速度，G是车辆的加速度，F是施加于加速踏板的踏力，k2和k1是常数。在这些算式12至算式14中，乘坐者感知的加速度按对数函数进行表示。
另一方面，以提高驾驶者的操作性、降低疲劳度为目的，在加速踏板26上设置滞后，在加速踏板26踏下时和返回时，驾驶者可能对加速踏板开度和车辆的加速度的关系感到不适。在图9中示出用于避免这样的不良情况的控制例。该图9是在按指数函数控制目标驱动力的情况下加速踏板开度增加时和加速踏板开度减少时使目标驱动力的求出方法不同的控制。换言之，是将图7的步骤S12的处理更加具体化的控制例。在图9中，判断加速踏板开度是否已增加(dθ＞零度)(步骤S21)。在该步骤S21中判断为肯定时，算出加速踏板踏下增加侧的目标驱动力的变化量N(步骤S22)，返回。加速踏板踏下增加侧意味着加速踏板开度增加。在该步骤S22中使用算式15。
N＝exp(KFinc)＝exp(K(a×θ+b))...(15)
在该算式15中，“K”是常数，“a”是表示施加于加速踏板26的踏力和操作量的关系的比例常数，“b”是表示施加于加速踏板26的踏力和操作量的关系的截距常数。
另一方面，在所述步骤S21中判断为否定时，算出加速踏板返回侧的目标驱动力的变化量N(步骤S23)，返回。加速踏板返回侧意味着加速踏板开度减少。在该步骤S23中使用算式16。
N＝exp(KFdec)＝exp(K(c×θ+d))...(16)
在该算式16中，“K”是常数，“c”是表示施加于加速踏板26的踏力和操作量的关系的比例常数，“b”是表示施加于加速踏板26的踏力和操作量的关系的截距常数。
这样，能够在加速踏板踏下增加侧和加速踏板返回侧使用不同的指数函数来求出目标驱动力的变化量。而且，以使实际的驱动力的变化量接近目标驱动力的变化量的方式控制发动机输出、电动电机7的转矩、变速器9的变速档、锁止接合器18的接合/松开这一点与上述相同。此外，在图10中示出将图9的控制模式化后的图。该图10示出了判定车速和加速踏板开度的增减量，按指数函数控制目标驱动力(要求驱动力)的情况下的特性线图(映射)。此外，示意性地示出了为了使实际驱动力的变化量接近目标驱动力的变化量而将信号输出至发动机用电子控制装置30、电机用电子控制装置31、变速器用电子控制装置32。在该图10中，由上侧的线表示的特性是相当于加速踏板26被踏下时的目标驱动力的变化量，由下侧的线表示的特性是相当于加速踏板26返回时的目标驱动力的变化量。在同样的加速踏板开度中，上侧的线和下侧的线之差是滞后量。
在图1的步骤S1中，还能够代替加速踏板开度的变化量，求出施加于加速踏板26的踏力的变化量，在步骤S2、S3中进行将由反力产生装置27产生的反力相对于施加于加速踏板26的踏力的变化量按指数函数进行控制的处理。在此情况下，使用图4和图5的映射，能够根据施加于加速踏板26的踏力的变化量间接地求出反力的变化量。此外，在图1的步骤S1中，还能够代替加速踏板开度的变化量，求出加速踏板26的操作速度，在步骤S2、S3中进行将由反力产生装置27产生的反力相对于施加于加速踏板26的操作速度按指数函数进行控制的处理。这能够将算式中的加速踏板开度置换为操作速度来进行。此外，在图7的步骤S11中，还能够代替加速踏板开度的变化量，检测施加于加速踏板26的踏力的变化量，在步骤S12、S13中按指数函数控制目标驱动力。在此情况下，使用图5和图8的映射，能够根据施加于加速踏板26的踏力的变化量间接地求出目标驱动力的变化量。
此外，在图7的步骤S11中，还能够代替加速踏板开度的变化量，求出加速踏板26的操作速度，在步骤S12、S13中将由反力产生装置27产生的反力相对于施加于加速踏板26的操作速度按指数函数进行控制。这能够将算式中的加速踏板开度置换为加速踏板26的操作速度来进行。此外，在执行图9的控制的情况下，可以采用在步骤S21判断踏力是增加还是减少，在踏力增加的情况下进入步骤S22，在踏力减少的情况下进入步骤S23的程序。在该情况下，能够基于图5和图10，根据踏力的变化量间接地求出目标驱动力的变化量。此外，在执行图9的控制的情况下，也可以采用在步骤S21判断加速踏板26的操作速度是增加还是减少，在操作速度上升的情况下进入步骤S22，在操作速度降低的情况下进入步骤S23的程序。这样，在代替“加速踏板开度θ的变化量”而使用“施加于加速踏板的踏力的变化量”或“加速踏板的操作速度”进行控制的情况下，也是反力和目标驱动力按指数函数变化的特性，所以能够得到与上述同样的效果。图1所示的步骤S1的处理和图7所示的步骤S11的处理，还能够作为检测加速踏板(操作装置)的操作状态的“操作状态检测单元”来把握。
此外，图1的控制例和图7的控制例仅能够进行任一方。而且，能够同时(并行地)进行图1的控制例和图7的控制例。这样，目标驱动力和反力都相对于加速踏板开度的变化按指数函数变化，所以能够更可靠地抑制车辆的乘坐者的不适感。在执行各控制例的情况下，可以使用各算式实时地求出反力的变化量、目标驱动力的变化量，也可以使用预先存储在电子控制装置28中的映射来求出反力的变化量、目标驱动力的变化量。而且，在各控制例中，对使用基于韦伯比的常数作为“常数K”的情况进行了说明，但也能够使用史蒂文斯定律来选择“常数K”。史蒂文斯定律是指感觉E的大小是刺激的强度的幂函数，通过算式17来表示。
E＝KIn  ...(17)
而且，基于幂函数的指数n来选择“常数K”即可。这样在使用了史蒂文斯定律的情况下也得到与使用了韦伯-费希纳定律的情况同样的效果。
此外，图2和图3所示的车辆是发动机2和电动电机7的动力传递至车轮(后轮)3的结构的二轮驱动车，但在发动机2和电动电机7的动力传递至车轮(前轮)的结构的二轮驱动车中也能够采用本发明。此外，在发动机2和电动电机7的动力传递至车轮(前轮和后轮)的结构的四轮驱动车中也能够采用本发明。在作为动力源设置有发动机或电动电机的任一方的车辆中，也能够适用本发明。而且，在作为控制锁止接合器和变速器的致动器具有使用了电磁力的致动器的车辆中，也能够适用本发明。
在上述的具体例中，对如下结构和控制进行了说明：对基于加速踏板26的操作状态来产生各种传感器的信号，在电子控制装置28中处理该信号，从电子控制装置28输出基于该处理结果的控制信号，控制由反力产生装置27产生的反力。与此相对，也能够构成为不使用对加速踏板26的操作状态电气或电磁气或光电检测的传感器、且不使用电子控制装置，而能够使由反力产生装置产生的反力按指数函数变化。例如，在被构成为反力产生装置通过压缩螺旋弹簧产生反力的情况下，以使产生的反力相对于加速踏板26的操作力的变化、加速踏板26的操作量的变化、加速踏板26的操作速度按指数函数变化的方式，设计压缩螺旋弹簧的弹性常数、弹簧的根数、弹簧的行程等机械特性，从而能够构成这样的反力产生装置。

Claims (6)

1.一种操作辅助装置，其特征在于，具有：产生用于推进行驶体的推力的驱动装置；通过由所述行驶体的乘坐者进行操作从而控制所述推力的操作装置；以及在该操作装置被操作时产生对所述操作的反力的反力产生装置，
所述反力产生装置具有使所述反力相对于施加于所述操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或所述操作装置的操作速度而按指数函数变化的结构。
2.一种驱动力控制装置，其特征在于，具有：产生用于推进行驶体的推力的驱动装置；由所述行驶体的乘坐者操作的操作装置；基于施加于该操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度，决定所述行驶体中的目标驱动力的目标驱动力决定装置；以及基于所决定的目标驱动力，控制由所述驱动装置产生的推力的控制器，
所述驱动力控制装置具有目标驱动力算出单元，该目标驱动力算出单元使由所述目标驱动力决定装置决定的目标驱动力相对于施加于所述操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或所述操作装置的操作速度而按指数函数变化。
3.根据权利要求2所述的驱动力控制装置，其特征在于，
所述目标驱动力算出单元包括如下单元：在施加于所述操作装置的操作力增加的情况下和减少的情况下，使用不同的指数函数来改变所述目标驱动力。
4.根据权利要求2所述的驱动力控制装置，其特征在于，
所述目标驱动力算出单元包括如下单元：在所述操作装置的操作量增加的情况下和减少的情况下，使用不同的指数函数来改变所述目标驱动力。
5.根据权利要求2所述的驱动力控制装置，其特征在于，
所述目标驱动力算出单元包括如下单元：在所述操作装置的操作速度相对快的情况下和相对慢的情况下，使用不同的指数函数来改变所述目标驱动力。
6.一种驱动力控制装置，其特征在于，具有：产生用于使行驶体行驶的推力的驱动装置；由所述行驶体的乘坐者操作的操作装置；基于施加于该操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或操作装置的操作速度，决定所述行驶体中的目标驱动力的目标驱动力决定装置；基于所决定的目标驱动力，控制由所述驱动装置产生的推力的控制器；以及在所述操作装置被操作时产生对操作的反力的反力产生装置，
所述驱动力控制装置具有：
目标驱动力算出单元，该目标驱动力算出单元使由所述目标驱动力决定装置决定的目标驱动力相对于施加于所述操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量的变化量、或所述操作装置的操作速度而按指数函数变化；和
反力控制单元，该反力控制单元使由所述反力产生装置产生的反力相对于施加于所述操作装置的操作力的变化量、或所述操作装置的操作量、或所述操作装置的操作速度而按指数函数变化。
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