JP2003269199A

JP2003269199A - 車両の運転制御装置

Info

Publication number: JP2003269199A
Application number: JP2002072395A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Hayashi; 政道林; Takao Tazawa; 孝雄田澤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】勾配道路を走行中の運転特性を向上した車両
の運転制御装置を提供すること。【解決手段】コントローラ３に道路勾配角を検出する
勾配センサ４車速を検出する速度センサ５の検出値を入
力し、コントローラ３に内蔵されたＣＰＵ７は、道路勾
配角と走行速度の両条件に合った駆動信号を演算し、こ
の駆動信号回転モータ２に出力する。これにより回転モ
ータ２が駆動してアクセルペダル１に外力を付与するの
で、例えば長い下り坂を走行中における不用意な速度の
出し過ぎを抑制したり、同程度の勾配角の下り坂を走行
する場合でも、低速時に比べて高速時の外力が大きくな
るように回転モータ２を駆動制御する等、勾配道路を走
行中の運転特性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、四輪自動車（電気
自動車を含む）や自動二輪車等の車両の運転制御装置に
係り、特に、運転者が手動または足踏み操作するアクセ
ル操作具の操作感触を改善した車両の運転制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】通常、自動車の運転は平坦な道路を走行
する場合を想定しているため、急勾配の上り坂を走行中
に駆動力が不足したり、下り坂を走行中にエンジンブレ
ーキがかかりにくい等の不都合を生じることがある。

【０００３】従来より、このような坂道走行中に懸念さ
れる不都合を解消するために、道路の勾配を認識してフ
ィードバック制御するようにした運転制御装置が種々提
案されている。かかる既知の運転制御装置は、道路の勾
配を勾配センサ等によって検出し、その検出信号に基づ
いてエンジンの回転数や自動変速機の変速比等を制御す
るものであり、制御特性を道路の勾配状態に適した特性
に切り換えることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の運転制御装置は、運転者が足踏み操作するアク
セルペダルの操作力について全く考慮しておらず、運転
者は平坦な道路と坂道を走行する場合も同様の足踏み操
作力を感得するため、例えば長い下り坂を走行中に下り
勾配に馴れてしまった場合、不用意にアクセルペダルを
踏み込んで速度を出し過ぎてしまうという問題があっ
た。

【０００５】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、勾配道路を走行中の
運転特性を向上した車両の運転制御装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による車両の運転制御装置では、運転者が手
動または足踏み操作するアクセル操作具と、このアクセ
ル操作具に外力を付与するアクチュエータと、このアク
チュエータの駆動を制御する制御手段と、道路の勾配を
検出する勾配検出手段とを備え、前記制御手段は前記勾
配検出手段の検出信号を入力して道路勾配に応じた駆動
信号を演算し、前記アクチュエータはこの駆動信号に応
じた外力を前記アクセル操作具に付与する構成とした。

【０００７】このように構成された車両の運転制御装置
によれば、アクセル操作具を手動または足踏み操作する
運転者は、アクチュエータからアクセル操作具に与えら
れる外力を感得することにより、例えば長い下り坂を走
行中における不用意な速度の出し過ぎを抑制できる等、
勾配道路を走行中の運転特性を向上することができる。
ここで、アクチュエータはアクセル操作具に外力を付与
するのであれば、回転モータやリニアモータあるいはソ
レノイド等の公知のものを用いることができるが、種々
の外力を生成できるという点から回転モータが特に好ま
しい。

【０００８】上記の構成において、アクチュエータから
アクセル操作具に付与される外力は道路勾配角に応じて
適宜設定可能であり、例えば上り勾配の道路を走行する
場合、上り勾配の傾斜角に拘わらず外力をゼロにしてア
クセル操作具の操作力を変更しなくても良いが、上り道
路の勾配角の増加に伴って外力をマイナス方向に大きく
し、アクセル操作具の操作力を軽くするようにしても良
い。一方、下り勾配の道路を走行する場合、下り道路の
勾配角の増加に伴って外力を大きくすれば、運転者はこ
の外力をアクセル操作具を介して感得することにより、
下り勾配の道路を走行中であることを確実に認識するこ
とができる。その際、制御手段が下り勾配の傾斜角度に
比例（傾斜角度と駆動信号を一次関数の関係とした場
合）した駆動信号をアクチュエータに出力すれば、駆動
信号の演算が容易になって好ましい。

【０００９】また、上記の構成において、車両の走行速
度を検出する車速検出手段を備え、制御手段がこの車速
検出手段の検出信号に基づいて駆動信号を可変制御する
ように構成することが好ましく、このような構成を採用
すると、運転者は道路勾配と走行速度の両条件に応じた
外力をアクセル操作具から感得することができるため、
例えば同程度の勾配角の下り坂を走行する場合に、低速
時に比べて高速時の外力が大きくなるようにアクチュエ
ータを駆動制御すれば、より運転状況に適合した制御を
実行することができる。

【００１０】また、上記の構成において、アクセル操作
具の操作状態を検出するアクセル操作検出手段を備え、
制御手段がこのアクセル操作検出手段の検出信号に基づ
いて駆動信号を可変制御する構成を採用すると、例えば
勾配角がほぼ一定の長い下り坂を走行中にアクセル操作
具を急操作して加速する場合に、アクセル操作具の急操
作を操作量の変化率という形でアクセル操作検出手段に
よって検出して外力を大きくすることにより、運転者は
下り坂での速度の出し過ぎをより確実に認識することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態について図面を
参照して説明すると、図１は第１の実施形態例に係る車
両の運転制御装置を示すブロック図、図２は道路勾配角
と車速および駆動信号の関係を示す説明図である。

【００１２】図１に示すように、本実施形態例に係る車
両の運転制御装置は、運転席の足下付近に回動可能に支
持されたアクセルペダル（アクセル操作具）１と、アク
セルペダル１の回転軸に図示せぬ減速歯車列を介して連
結された回転モータ（アクチュエータ）２と、回転モー
タ２の駆動を制御するコントローラ（制御手段）３と、
走行道路の勾配角を検出する勾配センサ４と、車両の走
行速度を検出する速度センサ５とを備えている。なお、
勾配センサ４は水平線に対する車両の傾斜角を検出する
ものであるが、勾配センサ４を用いる代わりにエンジン
の負荷を検出し、その検出値に基づいて走行道路の勾配
を算出することも可能である。

【００１３】アクセルペダル１は運転者によって足踏み
操作されるもので、図示せぬ戻しばねによって復帰方向
へ付勢されている。回転モータ２はコントローラ３から
出力される駆動信号によってアクセルペダル１に所望の
外力を付与するもので、この外力としては、アクセルペ
ダル１の足踏み操作力を増減するものや、アクセルペダ
ル１に連続的なクリック感触を付与するもの等、種々の
形態を採用することが可能である。

【００１４】コントローラ３には入力部６、ＣＰＵ７、
メモリ８、出力部９等が内蔵されており、勾配センサ４
と速度センサ５の検出信号は入力部６を介してＣＰＵ７
に入力され、ＣＰＵ７は両センサ４，５の検出値とメモ
リ８の記憶内容とに基づいて回転モータ２の駆動信号を
演算し、この駆動信号を出力部９を介して回転モータ２
に出力する。

【００１５】図２に示すように、メモリ８には道路勾配
角と車速および駆動信号の関係を示す内容が記憶されて
おり、道路勾配角は勾配センサ４によって求められ、車
速は速度センサ５によって求められる。駆動信号は道路
勾配角と車速の両条件によって変化し、走行道路が下り
坂の場合における道路勾配角と駆動信号の関係は、走行
速度が例えば３０Ｋｍ／ｈ未満の時に図中の（I）で示
す特性に沿って変化し、走行速度が３０〜６０Ｋｍ／ｈ
の範囲内にある時に図中の（II）で示す特性に沿って変
化し、走行速度が６０Ｋｍ／ｈを越えた時に図中の（II
I）で示す特性に沿って変化する。一方、走行道路が上
り坂の場合、道路勾配角と駆動信号の関係は、走行速度
に拘わらず図中の（IV）で示す特性に沿って変化する。

【００１６】次に、このように構成された運転制御装置
の動作を説明する。車両の走行中、勾配センサ４と速度
センサ５の検出信号はそれぞれ入力部６を介してＣＰＵ
７に入力され、ＣＰＵ７は両センサ４，５の検出値とメ
モリ８の記憶内容（図２参照）に基づいて回転モータ２
の駆動信号を演算し、この駆動信号を出力部９を介して
回転モータ２に出力するため、回転モータ２が駆動信号
に応じた外力をアクセルペダル１に付与する。

【００１７】例えば、ほぼ平坦な道路を走行する場合、
走行速度に拘わらず駆動信号は±０であるから、ＣＰＵ
７から回転モータ２に駆動信号は出力されず、運転者は
通常の操作力でアクセルペダル１を足踏み操作すること
になる。

【００１８】また、下り勾配の道路を走行する場合、駆
動信号は走行速度と道路勾配角に応じて変化する。例え
ば、走行速度が３０Ｋｍ／ｈ未満の場合、駆動信号は道
路勾配角に応じて図２の（I）で示す特性に沿って変化
し、下り勾配角がある角度（θ１）を越えると（＋）方
向に僅かずつ大きくなる。走行速度が３０〜６０Ｋｍ／
ｈになると、駆動信号は道路勾配角に応じて図２の（I
I）で示す特性に沿って変化し、下り勾配角がある角度
（θ２）を越えると（＋）方向に緩やかに大きくなる。
走行速度が６０Ｋｍ／ｈ以上になると、駆動信号は道路
勾配角に応じて図２の（III）で示す特性に沿って変化
し、下り勾配角がある角度（θ３）を越えると（＋）方
向に急激に大きくなる。ここで、θ１とθ２およびθ３
の関係はθ１＞θ２＞θ３となる。また、駆動信号と外
力の大きさはある指数関数によって対応づけられ、例え
ば外力が連続的なクリック感触である場合は、駆動信号
が（＋）方向に大きくなるのに伴ってアクセルペダル１
に大きなクリック感触を付与し、外力がトルクである場
合は、駆動信号が（＋）方向に大きくなるのに伴ってア
クセルペダル１の足踏み操作力を重くする。したがっ
て、例えば長い下り坂を走行中にその道路勾配角が大き
くなると、運転者はアクセルペダル１からの外力によっ
て下り勾配であることを感得することができ、特に、高
速で走行中は道路勾配角が小さくても大きな外力を感得
するため、運転者はアクセルペダル１の踏み込み過ぎを
確実に認識することができ、それによって不用意な速度
の出し過ぎを未然に防止することができる。

【００１９】一方、上り勾配の道路を走行する場合、走
行速度に拘わらず駆動信号は道路勾配角に応じて図２の
（IV）で示す特性に沿って変化し、上り勾配角がある角
度（θ４）を越えると（−）方向に大きくなる。したが
って、駆動信号が（−）方向に大きくなるのに伴ってア
クセルペダル１の足踏み操作力を軽くするような外力を
付与すれば、例えば長い上り坂を走行中であっても、そ
の道路勾配角が大きくなるにつれてアクセルペダル１の
足踏み操作力が軽くなるため、運転者は急勾配の上り坂
でも軽い操作力でアクセルペダル１を足踏み操作するこ
とができる。

【００２０】上記した第１の実施形態例に係る車両の運
転制御装置によれば、走行中の道路勾配角に応じて回転
モータ２からアクセルペダル１に所望の外力が付与され
るので、運転者は例えば長い下り坂を走行中でも不用意
な速度の出し過ぎを抑制できる等、勾配道路を走行中の
運転特性を向上することができる。また、制御手段とし
てのコントローラ３に勾配センサ４の検出信号だけでな
く、車両の走行速度を検出する速度センサ５の検出信号
も入力し、両センサ４，５の検出値に応じて回転モータ
２への駆動信号を可変制御するようにしたので、例えば
同程度の勾配角の下り坂を走行する場合に、低速時に比
べて高速時の外力が大きくなるようにアクチュエータを
駆動制御する等、より運転状況に適合した制御を実行す
ることができる。

【００２１】図３は第２の実施形態例に係る車両の運転
制御装置を示すブロック図であり、図１，２に対応する
部分には同一符号を付してある。

【００２２】本実施形態例が前述した第１の実施形態例
と相違する点は、アクセルペダル１の足踏み操作量をロ
ータリエンコーダ１０によって検出し、このロータリエ
ンコーダ１０の検出値に応じて駆動信号を可変制御する
ようにしたことにあり、それ以外の構成は基本的に同様
である。すなわち、ＣＰＵ７は勾配センサ４と速度セン
サ５およびロータリエンコーダ１０の検出信号をそれぞ
れ入力部６を介して入力し、ロータリエンコーダ１０の
検出信号からアクセルペダル１の足踏み操作状態を判別
し、その判別結果を加味して回転モータ２の駆動信号を
演算するように構成されている。

【００２３】より具体的に説明すると、第２の実施形態
例では、単位時間当たりのアクセルペダル１の足踏み操
作量の変化を加味してＣＰＵ７が回転モータ２の駆動信
号を演算するようになっており、例えば、ある走行速度
と道路勾配角の条件下でアクセルペダル１の操作量の変
化率に対応して駆動信号を変化させる関数がＣＰＵ７に
プログラムされている。ここで、ロータリエンコーダ１
０はアクセルペダル１の足踏み操作に連動して連続的な
パルス信号を出力するため、例えば単位時間当たりのパ
ルス信号をカウントすることにより、アクセルペダル１
の足踏み操作状態を判断することができる。なお、ロー
タリエンコーダ１０を回転モータ２と同軸上に取り付け
ても良く、また、ロータリエンコーダ１０の代わりにロ
ータリボリューム（可変抵抗器）を用いてアクセルペダ
ル１の足踏み操作状態を検出することも可能である。

【００２４】ＣＰＵ７は、アクセルペダル１の足踏み操
作量の変化率がほとんど変わらない場合、両センサ４，
５の検出信号と図２に示す特性を参照して駆動信号を求
め、この駆動信号を回転モータ２に出力する。この場合
の動作は第１の実施形態例と同じであるため、ここでは
重複説明を省略する。これに対し、アクセルペダル１が
急激に足踏み操作された場合、ＣＰＵ７は走行速度に応
じて駆動信号を可変制御する。例えば、走行速度が３０
Ｋｍ／ｈ未満の低速走行時、駆動信号はアクセルペダル
１の急激な足踏み操作によって変化しないが、走行速度
が３０Ｋｍ／ｈ以上になると、アクセルペダル１の急激
な足踏み操作に伴って駆動信号は変化し、回転モータ２
に（＋）方向の大きな駆動信号が出力される。したがっ
て、例えば勾配角がほぼ一定の長い下り坂を走行中にア
クセルペダル１を急激に踏み込むと、その踏み込み量の
変化率がロータリエンコーダ１０で検出されて駆動信号
が可変され、回転モータ２からアクセルペダル１に踏み
込み操作力を重くするような外力が与えられるので、運
転者は下り坂で無意識に速度を出し過ぎてしまうことが
なくなる。

【００２５】なお、上記各実施形態例において、回転モ
ータ（アクチュエータ）２からアクセルペダル（アクセ
ル操作具）１に付与される外力の種類や大きさは道路勾
配角に応じて適宜設定可能であり、例えば上り勾配の道
路を走行する場合は、無意識のうちに速度を出し過ぎる
危険性が少ないため、上り勾配の傾斜角に拘わらず外力
をゼロにしてアクセルペダル１の操作力を変更しなくて
も良い。また、下り勾配の道路を走行する場合について
も、下り勾配の傾斜角度に応じて駆動信号を段階的にあ
るいは比例（一次関数）的に変化させても良く、特に、
下り勾配の傾斜角度に比例した駆動信号を回転モータ２
に出力するようにすれば、簡単な比例式を駆動信号を演
算できるという利点がある。

【００２６】また、上記各実施形態例では、速度センサ
５の検出信号に基づいて下り勾配走行時の速度を低・中
・高速の３段階に分け、これら各段階毎に道路勾配角と
駆動信号の変化特性を異ならせた場合について説明した
が、例えば走行速度が４５Ｋｍ／ｈ未満の時は道路勾配
角に拘わらず駆動信号を出力せず、走行速度が４５Ｋｍ
／ｈを越えた時だけ道路勾配角に応じた駆動信号を出力
する等、道路勾配角と車速および駆動信号の関係は適宜
設定可能である。

【００２７】さらに、上記各実施形態例では、本発明に
よる車両の運転制御装置をガソリン自動車に適用した場
合について説明したが、電気自動車や自動二輪車等の他
の車両にも適用可能であり、また、アクセル操作具も足
踏み操作式のアクセルペダルに限定されず、自動二輪車
のスロットルグリップのような手動操作式であっても良
い。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２９】道路勾配を勾配検出手段で検出して走行中
の道路勾配角に応じた駆動信号を演算し、アクチュエー
タがこの駆動信号に応じた外力をアクセル操作具に付与
するようにしたので、例えば長い下り坂を走行中でも運
転者は不用意な速度の出し過ぎを抑制できる等、勾配道
路を走行中の運転特性を向上することができる。

【００３０】また、勾配検出手段に加えて車速を検出す
る車速検出手段を用い、これら両検出手段の検出信号に
基づいて駆動信号を可変制御すると、運転者は道路勾配
と走行速度の両条件に応じた外力をアクセル操作具から
感得することができるため、例えば同程度の勾配角の下
り坂を走行する場合に、低速時に比べて高速時の外力が
大きくなるようにアクチュエータを駆動する等、より運
転状況に適合した制御を実行することができる。

【００３１】さらに、アクセル操作具の操作状態を検出
するアクセル操作検出手段を追加し、このアクセル操作
検出手段の検出信号に基づいて駆動信号を可変制御する
ようにすると、例えば勾配角がほぼ一定の長い下り坂を
走行中にアクセル操作具を急操作して加速する場合に、
アクセル操作具の急操作を操作量の変化率という形でア
クセル操作検出手段によって検出して外力を大きくする
ことにより、運転者は下り坂での速度の出し過ぎをより
確実に認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態例に係る車両の運転制御装置を
示すブロック図である。

【図２】道路勾配角と車速および駆動信号の関係を示す
説明図である。

【図３】第２の実施形態例に係る車両の運転制御装置を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１アクセルペダル（アクセル操作具）２回転モータ（アクチュエータ）３コントローラ（制御手段）４勾配センサ５速度センサ６入力部７ＣＰＵ８メモリ９出力部１０ロータリエンコーダ（アクセル操作検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D037 EB16 3G065 CA21 DA04 FA09 GA11 GA46 GA49 JA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運転者が手動または足踏み操作するアク
セル操作具と、このアクセル操作具に外力を付与するア
クチュエータと、このアクチュエータの駆動を制御する
制御手段と、道路の勾配を検出する勾配検出手段とを備
え、前記制御手段は前記勾配検出手段の検出信号を入力して
道路勾配に応じた駆動信号を演算し、前記アクチュエー
タはこの駆動信号に応じた外力を前記アクセル操作具に
付与することを特徴とする車両の運転制御装置。
【請求項２】請求項１の記載において、前記制御手段
は前記勾配検出手段の検出信号である下り勾配の傾斜角
度に比例した前記駆動信号を前記アクチュエータに出力
することを特徴とする車両の運転制御装置。
【請求項３】請求項１または２の記載において、車両
の走行速度を検出する車速検出手段を備え、前記制御手
段は前記車速検出手段の検出信号に基づいて前記駆動信
号を可変制御することを特徴とする車両の運転制御装
置。
【請求項４】請求項３の記載において、前記アクセル
操作具の操作状態を検出するアクセル操作検出手段を備
え、前記制御手段は前記アクセル操作検出手段の検出信
号に基づいて前記駆動信号を可変制御することを特徴と
する車両の運転制御装置。