JP2003300425A - 車両の運転装置 - Google Patents
車両の運転装置Info
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Abstract
うにする。 【解決手段】 操作レバーの前後方向の変位位置Xに応
じて車速が制御される。操作レバーの変位位置Xを変数
として関数G1(X)に従って目標車速Vmを計算し、この
計算した目標車速Vmと実車速Vとの偏差Vm−Vを変数
として関数H1(Vm−V)に従って車両の加速度αを計算
する(ステップ104,106)。そして、同加速度α
で車両を加速または減速制御して、実車速Vを目標車速
Vmに一致させる(ステップ110)。実車速Vを変数
として関数G1(X)の逆関数G1 -1(z)に従って操作レバ
ーの目標変位位置Xmを計算し、この計算した目標変位
位置Xmと操作レバーの実際の変位位置Xとの偏差Xm−
Xを変数として、前記関数H 1(Vm−V)に比例した関数
Kfx・H1(Xm−X)に従って操作レバーの反力を計算し
て、同反力を操作レバーに付与する(ステップ114〜
118)。
Description
作される操作部材の変位位置に応じて、車両の走行速
度、車輪の転舵角などのような車両の運動状態量を変更
制御するとともに、操作部材の操作に対して反力を付与
するようにした車両の運転装置に関する。
号公報に示されているように、ジョイスティックのよう
な操作部材の左右への操作に応じて、転舵輪を左右に転
舵する車両の運転装置は知られている。この運転装置に
おいては、軸方向の変位に応じて転舵輪を転舵するタイ
ロッドに転舵輪の転舵に伴う軸力(転舵反力)を検出す
るための軸力センサを組み付けておき、軸力センサによ
って検出される軸力に応じた反力が操作部材の操作に対
して付与されるようにしている。
ては、転舵輪の実際の転舵に関係した転舵反力が操作部
材に与えられるので運転者は操作部材を操作し易くなる
が、この転舵反力を検出するための軸力センサを必要と
するので、製造コストが高くなるという問題がある。
なされたものであり、その目的は、操作部材の操作によ
る運動状態の変更に伴う機械的な反力を直接検出する上
記軸力センサのような反力センサを用いることなく、操
作部材に適切な反力が付与されるようにした車両の運転
装置を提供することにある。
は、運転者によって操作される変位可能な操作部材と、
操作部材の変位位置を検出する位置センサと、操作部材
に反力を付与する反力付与装置と、車両の運動状態を表
す運動状態量を検出する運動状態量センサと、車両の運
動状態を変更する運動状態変更装置とを備え、操作部材
の操作に応じて車両の運動状態を変更制御するととも
に、同操作部材の操作に対して反力を付与するようにし
た車両の運転装置において、位置センサによって検出さ
れた操作部材の変位位置を変数として所定の第1関数に
従って車両の目標運動状態量を計算する目標運動状態量
計算手段と、前記計算した目標運動状態量と運動状態量
センサによって検出された車両の運動状態量との偏差を
変数として所定の第2関数に従って、車両の運動状態を
前記計算した目標運動状態量に変更するための運動状態
制御量を計算する運動状態制御量計算手段と、前記計算
した運動状態制御量を用いて運動状態変更装置を制御す
る運動状態変更制御手段と、運動状態量センサによって
検出された運動状態量を変数として第1関数に関連した
第3関数に従って操作部材の目標位置を計算する目標位
置計算手段と、前記計算した目標位置と位置センサによ
って検出された操作部材の変位位置との偏差を変数とし
て第2関数に関連した第4関数に従って操作部材に付与
されるべき反力を計算する反力計算手段と、前記計算し
た反力を用いて反力付与装置を制御して、操作部材に前
記計算した反力が付与されるようにした反力制御手段と
を設けたことにある。
両の運動状態量を微分した物理量を制御するための制御
量であるようにするとよい。第3関数は、第1関数の逆
関数であるようにするとよい。第4関数は、第2関数と
比例関係にあるようにするとよい。より具体的には、例
えば、運動状態量は車両の走行速度であり、かつ運動状
態制御量は車両の加速度を制御するための制御量であ
る。また、運動状態量は車輪の転舵角であり、かつ運動
状態制御量は車輪の転舵速度を制御するための制御量で
あってもよい。
作部材を操作すると、目標運動状態量計算手段が操作部
材の変位位置に応じて車両の目標運動状態量(例えば、
車両の目標走行速度、目標転舵角など)を計算し、運動
状態制御量計算手段がこの計算した目標運動状態量と車
両の現在の運動状態量との偏差に応じて運動状態制御量
(例えば、運動状態量の微分値である車両の加速度、転
舵速度などを制御するための制御量)を計算する。そし
て、運動状態変更制御手段が、前記計算した運動状態制
御量を用いて運動状態変更装置を制御して、車両の運動
状態を前記計算した目標運動状態量に設定する。これに
より、車両の運動状態が操作部材の操作位置に応じて変
更され、しかもその変更は目標運動状態量と車両の現在
の運動状態量との偏差に応じて制御されるので、操作部
材の操作に応じて車両の運動状態が的確に変更される。
動状態量を変数として第1関数に関連した第3関数(例
えば、第1関数の逆関数)に従って操作部材の目標位置
を計算し、反力計算手段は前記計算した目標位置と位置
センサによって検出された操作部材の変位位置との偏差
を変数として第2関数に関連した第4関数(例えば、第
2関数に比例した関数)に従って操作部材に付与される
べき反力を計算する。そして、反力制御手段が反力付与
装置を制御して、操作部材に前記計算した反力が付与さ
れるようする。これにより、操作部材に対する反力は、
現在の運動状態量および車両の運動状態の変化に応じた
ものとなり、運転者はこの反力を実感しながら操作部材
を操作することになるので、操作部材の操作が適切に行
われるようになる。
による車両の運転装置の一実施形態について説明する。
この運転装置は、図1および図2に示した操作部材とし
ての操作レバー(ジョイスティック)10を備えてい
る。操作レバー10は、車両の運転席近傍に設けられ、
図1に矢印で示したように、運転者により全体を車体に
対して前後方向(X方向)および左右方向(Y方向)に
傾動(回動)させられるようになっている。
バー装置の概略斜視図を示している。上記操作レバー1
0は、円柱棒状のロッド10aと、同ロッド10aの上
部外周上に固定された円柱状の把持部10bとを備えて
いる。ロッド10aは略中央部に球状部10cを備えて
いて、同球状部10cにて車体に対して左右および前後
方向に回動可能に支持されている。なお、ロッド10a
の軸方向が鉛直上下方向に沿う場合、操作レバー10の
回動位置はその回動方向中央位置である中立位置にある
ものと定義される。
の車体前後方向(X方向)の回動に対する反力(中立位
置から車体前後方向に回動させようとする運転者の操作
力に対抗する力)を発生する前後方向反力発生機構20
を備えている。この前後方向反力発生機構20は、ガイ
ドプレート21、回転軸22、第1歯車23、第2歯車
24および電動モータ(前後反力用モータ)25を備え
ている。
てなる板状部材であり、回転軸22が固定された面は鉛
直面内に存在するように配置され、水平方向に存在する
ように配置される面に前記ロッド10aの直径より若干
だけ大きい幅を有して車体左右方向に長手方向を有する
溝21aが設けられ、同溝21a内をロッド10aが貫
通するように構成されている。回転軸22は、その軸線
が車体左右方向に沿うとともに、前記操作レバー10の
球状部10cの中心を通るように車体に対して回転可能
に支持されていて、中央部に第1歯車23を一体的に備
えている。この第1歯車23は電動モータ25の回転軸
に固定された第2歯車24に噛合している。
車体に対して前後方向(X方向)に回動可能に支持され
るとともに、電動モータ25の回転により(電動モータ
25の発生トルクにより)ガイドプレート21が回転軸
22回りに回動し、これにより、操作レバー10が前後
方向に回動するようになっている。
置センサ26が車体に固定されている。変位位置センサ
26は、回転角センサによって構成されていて、回転軸
22の回転角を操作レバー10の前後方向の変位位置X
として検出するようになっている。なお、操作レバー1
0が前後方向の中立位置にあるとき変位位置Xは「0」
となり、前方に変位するに従って変位位置Xは負にて減
少(負の絶対値が増加)するとともに、後方に変位する
に従って変位位置Xは正にて増加するように、変位位置
センサ26の出力が調整されている。そして、変位位置
Xは、「0」および正の領域において、「0」から増加
する目標車速Vmに対応している(図1参照)。また、
変位位置Xは、その負の領域においては、その絶対値|
X|が大きくなるに従って増加する車両の減速度に対応
する。
0の車体左右方向(Y方向)の回動に対する反力(中立
位置から車体左右方向に回動させようとする運転者の操
作力に対抗する力)を発生する左右方向反力発生機構3
0を備えている。この左右方向反力発生機構30は、ガ
イドプレート31、回転軸32、第3歯車33、第4歯
車34および電動モータ(左右反力用モータ)35を備
えている。
てなる板状部材であり、回転軸32が固定された面は鉛
直面内に存在するように配置され、水平方向に存在する
ように配置される面に前記ロッド10aの直径より若干
だけ大きい幅を有して車体前後方向に長手方向を有する
溝31aが設けられ、同溝31a内をロッド10aが貫
通するように構成されている。回転軸32は、その軸線
が車体前後方向に沿うとともに、前記操作レバー10の
球状部10cの中心を通るように車体に対して回転可能
に支持されていて、中央部に第3歯車33を一体的に備
えている。この第3歯車33は電動モータ35の回転軸
に固定された第4歯車34に噛合している。
車体に対して左右方向(Y方向)に回動可能に支持され
るとともに、電動モータ35の回転により(電動モータ
35の発生トルクにより)ガイドプレート31が回転軸
32回りに回動し、これにより、操作レバー10が左右
方向に回動するようになっている。
置センサ36が車体に固定されている。変位位置センサ
36は、回転角センサによって構成されていて、回転軸
32の回転角を操作レバー10の左右方向の変位位置Y
として検出するようになっている。なお、操作レバー1
0が左右方向の中立位置にあるとき変位位置Yは「0」
となり、右方に変位するに従って変位位置Yは正にて増
加するとともに、左方に変位するに従って変位位置Yは
負にて減少(負の絶対値が増加)するように、変位位置
センサ36の出力が調整されている。そして、変位位置
Yは、「0」にて転舵輪FW,FWの中立状態に対応
し、その正の領域において、増加するに従って増加する
転舵輪FW,FWの右方向の転舵角に対応している。ま
た、変位位置Yは、その負の領域においては、その絶対
値|Y|が増加するに従って増加する転舵輪FW,FW
の左方向の転舵角に対応している。
ついて図3を用いて説明する。電気制御部は、前述した
変位位置センサ26,36に加えて、車速センサ41お
よび転舵角センサ43を備えている。車速センサ41
は、実車速Vを検出して、実車速Vを表す検出信号を出
力する。転舵角センサ42は、転舵輪FW,FWの実転
舵角θを検出して、実転舵角θを表す検出信号を出力す
る。なお、この実転舵角θは、転舵輪FW,FWが中立
状態にあるとき「0」となり、転舵輪FW,FWの右方
向の転舵角を正で表すとともに、転舵輪FW,FWの左
方向の転舵角を負で表す。
は、電気制御装置50に接続されている。電気制御装置
50は、CPU、ROM、RAM、インターフェースな
どを有するマイクロコンピュータによって構成され、図
4,5のプログラムを実行することにより、前記各セン
サ26,36,41,42からの各種信号を入力して、
ドライブ回路61,62、エンジン制御装置63、ブレ
ーキ制御装置64およびステアリング制御装置65を制
御する。
発生機構20の電動モータ25および左右方向反力発生
機構30の電動モータ35をそれぞれ駆動制御する。エ
ンジン制御装置63は、スロットル開度を制御するスロ
ットルアクチュエータ71を制御する。特に、本実施形
態においては、このスロットルアクチュエータ71は、
車両を加速制御(アクセル制御)するために利用されて
いる。ブレーキ制御装置64は、車両に制動力を付与す
るためのブレーキアクチュエータ72を制御する。ステ
アリング制御装置65は、転舵輪FW,FWの転舵用ア
クチュエータとしての電動モータ73を駆動制御する。
電動モータ73は、転舵輪FW,FWを転舵するための
転舵機構に組み込まれて、その回転方向により同転舵機
構を駆動して転舵輪FW,FWを左右に転舵する。
制御装置64およびステアリング制御装置65も、CP
U、ROM、RAM、インターフェースなどを有するマ
イクロコンピュータを主な構成部品とし、図示しない各
種制御プログラム処理により各アクチュエータ71〜7
3をそれぞれ制御する。
作を図4,5のフローチャートを参照しながら説明す
る。運転者がイグニッションスイッチ(図示しない)を
オンすると、電気制御装置は、図4の加減速制御プログ
ラムおよび図5の転舵制御プログラムをそれぞれ所定の
短時間ごとに繰返し実行し始める。
00にて開始され、電気制御装置50は、ステップ10
2にて、変位位置センサ26から操作レバー10の現在
の前後方向(X方向)の変位位置Xを入力するととも
に、車速センサ41から実車速Vを入力する。次に、ス
テップ104にて、関数G1(z)=Kv・zを用いるとと
もに変数zを変位位置Xとして、目標車速Vm=G1(X)
=Kv・Xを計算する。ただし、Kvは予め決められた
正の定数である。
車速Vmと変位位置Xとが比例関係にあるものに限ら
ず、種々の関係にある関数を利用できる。例えば、変位
位置Xが大きくなるに従って、変位位置Xの変化に対す
る目標車速Vmの変化が小さくなるような関数を利用す
ることもできる。このような場合、電気制御装置50内
に変位位置Xに対する目標車速Vmの変化特性を表すマ
ップまたはテーブルを設けておき、同マップまたはテー
ブルを参照することにより、変位位置Xに対応した目標
車速Vmを計算するようにするとよい。
06にて、関数H1(z)=Ka・zを用いるとともに変数
zを前記計算した目標車速Vmと前記入力した実車速V
との偏差Vm−Vとして、加速度α=H1(Vm−V)=Ka
・(Vm−V)を計算する。ただし、Kaは予め決められた
正の定数である。この場合、目標車速Vmが実車速Vよ
りも大きくて偏差Vm−Vが正であれば、加速度αは正
の値となり、車両は加速制御される。逆に、目標車速V
mが実車速Vよりも小さくて偏差Vm−Vが負であれば、
加速度αは負の値となり、車両は減速制御(制動制御)
される。
加速度αと偏差Vm−Vとが比例関係にあるものに限ら
ず、種々の関係にある関数を利用できる。例えば、実車
速Vおよび/または偏差Vm−Vが大きくなるに従っ
て、偏差Vm−Vの変化に対する加速度αの変化が大き
くなるような関数を利用することもできる。このような
場合、電気制御装置50内に偏差Vm−Vに対する加速
度αの変化特性が実車速Vおよび/または偏差Vm−V
に応じて変化するマップまたはテーブルを設けておき、
同マップまたはテーブルを参照することにより、偏差V
m−Vに対応した目標車速Vmを計算するようにするとよ
い。これにより、実車速Vおよび/または偏差Vm−V
にあった急な加減速が可能になる。
08にて、変位位置Xが「0」以上であるかを判定す
る。変位位置Xが正であれば、ステップ108にて「Y
es」と判定して、ステップ110に進む。ステップ1
10においては、実車速Vが目標車速Vmになるまで、
前記計算した加速度αに応じて車両を加減速制御する。
この加減速制御においては、加速度αが正であれば、エ
ンジン制御装置63に加速度αを表す制御信号を出力
し、ブレーキ制御装置64に制動解除を表す制御信号を
出力する。この場合、エンジン制御装置63はスロット
ルアクチュエータ71を制御して、加速度αで車両が加
速されるようにスロットル開度を調整制御する。これに
より、車両は加速度αで加速されて、車両の実車速Vは
目標車速Vmになる。一方、ブレーキ制御装置64はブ
レーキアクチュエータ72を制御して、車両に制動力が
作用しないようにする。
御すべき場合であれば、電気制御装置50は、エンジン
制御装置63およびブレーキ制御装置64に加速度αを
表す制御信号を出力する。そして、エンジン制御装置6
3およびブレーキ制御装置64は、協働して加速度αで
車両が加速されるようにスロットルアクチュエータ71
およびブレーキアクチュエータ72をそれぞれ制御す
る。具体的には、スロットル開度を小さくすることによ
って加速度α(<0)で車両が加速(実際には減速)さ
れるならば、ブレーキアクチュエータ72による制動制
御を解除して、スロットルアクチュエータ71を制御し
てスロットル開度のみを小さくさせる。一方、スロット
ル開度を小さくするだけでは加速度α(<0)で車両が
加速(実際には減速)されないならば、スロットルアク
チュエータ71を制御してスロットル開度を最小にした
うえで、ブレーキアクチュエータ72を制御して車両に
制動力を付与する。これにより、車両は加速度αで加速
されて(実際には減速されて)、車両の実車速Vが目標
車速Vmになるように減速制御される。
その中立位置から後方側において前後方向に操作する
と、操作レバー10の変位位置Xに対応しかつ関数G
1(X)によって定義される目標車速Vmが計算されて、実
車速Vがこの目標車速Vmに等しくなるように、車両が
加減速制御される。また、この加減速制御においては、
目標車速Vmと実車速Vとの偏差Vm−Vに対応しかつ関
数H1(Vm−V)によって定義される加速度αで、車両が
加減速される。したがって、車両は、この操作レバー1
0の前後方向の操作により、加減速制御されて実車速V
が的確に変更される。
わち操作レバー10の変位位置Xが負であると判定され
ると、ステップ112に進む。ステップ112において
は、実車速Vが「0」になるまで加速度α(<0)で減
速制御される。言い換えれば、車速が負になることはな
いので、変位位置Xが負であれば、加速制御は行われな
い。具体的には、電気制御装置50は、エンジン制御装
置63を介してスロットルアクチュエータ71を制御
し、スロットル開度を最小に保つ。また、電気制御装置
50は、加速度αを表す制御信号をブレーキ制御装置6
4に出力する。ブレーキ制御装置64は、ブレーキアク
チュエータ72を制御して、加速度αで車両が加速(実
際には減速)されるように、車両に制動力を付与する。
これにより、運転者が操作レバー10を基準位置よりも
前方に変位させれば、加速度α(<0)の絶対値|α|
は大きくなり、車両は急減速される。
の処理後、電気制御装置50は、ステップ114にて、
前記関数G1(z)の逆関数G1 -1(z)を用いるとともに変
数zを前記入力した実車速Vとして、目標変位位置Xm
=G1 -1(V) =V/Kvを計算する。
1(z)に比例した関数Kfx・H1(z)を用いるとともに、
変数zを前記計算した目標変位位置Xmと前記入力した
変位位置Xとの偏差Xm−Xとして、下記数1の演算の
実行により前後方向反力Fxを計算する。
正の比例係数である。また、同数1中の右辺の項「−K
ox・X」は操作レバー10を開放(手放しなど)したと
き、操作レバー10が自動的に徐々に前後方向の基準位
置(X=0の位置)に戻るようにするために、操作レバ
ー10に与えられる復帰力に対応する。そして、係数K
oxは、予め決められた正の定数である。なお、本実施形
態では、係数Kfxを定数としたが、同係数Kfxを、変位
位置X、偏差Xm−Xまたは実車速Vに応じて変化させ
るようにしてもよい。この場合、係数Kfxの変位位置
X、偏差Xm−Xまたは実車速Vに対する変化特性をマ
ップまたはテーブルとして記憶しておき、前記数1の演
算処理時にマップまたはテーブルを参照して、変位位置
X、偏差Xm−Xまたは実車速Vに対応した係数Kfxを
決定するとよい。
るとともに、実車速Vは前述した制御により目標車速V
mに一致するように制御されるので、変位位置Xに代え
て実車速Vを用いて下記数2の演算により反力を計算す
るようにしてもよい。
18にて前記計算した反力Fxが操作レバーの前後方向
に作用するようにドライブ回路61を制御し、ステップ
120にてこの加減速制御プログラムの実行を終了す
る。このステップ118の反力制御においては、電気制
御装置50は、電動モータ25に対して前記計算した反
力Fxに応じた大きさの電流を同反力Fxに対応した方向
に流すように、ドライブ回路61を制御する。これによ
り、電動モータ25には、ドライブ回路61の制御によ
り前記計算された反力Fxに応じた電流が流され、電動
モータ25は、前記計算された反力Fxに応じた電流に
よって駆動制御される。その結果、電動モータ25の回
転力による反力すなわち前記計算した反力Fxが操作レ
バー10の前後方向に作用する。
Vmの計算に用いた関数G1(z)の逆関数G1 -1(z)が用
いられるとともに、変数zを実車速Vとして、目標変位
位置Xm=G1 -1(V)が計算される。そして、加速度αの
計算に用いた関数H1(z)に比例した関数Kfx・H1(z)
が用いられるとともに、変数zを目標変位位置Xmと実
際の変位位置Xとの偏差Xm−Xとして前後方向反力Fx
が計算されて、操作レバー10に同前後方向反力Fxが
付与される。その結果、操作レバー10に対する前後方
向反力Fxは、現在の実車速Vおよびその変化速度(加
減速度)に応じたものとなり、運転者はこの反力を実感
しながら操作レバー10を操作することになるので、操
作レバー10の操作が適切に行われるようになる。
ると、この転舵制御プログラムの実行は図5のステップ
200にて開始される。この開始後、電気制御装置50
は、ステップ202にて、変位位置センサ36から操作
レバー10の現在の左右方向(Y方向)の変位位置Yを
入力するとともに、転舵角センサ42から実転舵角θを
入力する。次に、ステップ204にて、関数G2(z)=
Kd・zを用いるとともに変数zを変位位置Yとして、
目標転舵角θm=G2(Y)=Kd・Yを計算する。ただ
し、Kdは予め決められた正の定数である。
転舵角θmと変位位置Yとが比例関係にあるものに限ら
ず、種々の関係にある関数を利用できる。例えば、変位
位置Yが大きくなるに従って、変位位置Yの変化に対す
る目標転舵角θmの変化が大きくなるような関数を利用
することもできる。また、実車速V、路面摩擦係数μな
どの車両の走行状態に応じて変位位置Xに対する目標転
舵角θmの変化特性が変化する関数を利用してもよい。
これらの場合、電気制御装置50内に変位位置Yに対す
る目標転舵角θmの変化特性を表すマップまたはテーブ
ルを設けたり、同変位位置Yに対する目標転舵角θmの
変化特性が実車速V、路面摩擦係数μなどの車両の走行
状態によって変化するマップまたはテーブルを設けたり
しておき、同マップまたはテーブルを参照することによ
り、変位位置Yに対応した目標転舵角θmを計算するよ
うにするとよい。
06にて、関数H2(z)=Kb・zを用いるとともに、変
数zを前記計算した目標転舵角θmと前記入力した実転
舵角θとの偏差θm−θとして、転舵速度β=H2(θm−
θ)=Kb・(θm−θ)を計算する。ただし、Kbは予め決
められた正の定数である。この場合、目標転舵角θmが
実転舵角θよりも大きくて偏差θm−θが正であれば、
転舵速度βは正の値となり、転舵輪FW,FWは右方向
に転舵制御される。逆に、目標転舵角θmが実転舵角θ
よりも小さくて偏差θm−θが負であれば、転舵速度β
は負の値となり、転舵輪FW,FWは左方向に転舵制御
される。
転舵速度βと偏差θm−θとが比例関係にあるものに限
らず、種々の関係にある関数を利用できる。例えば、実
転舵角θおよび/または偏差θm−θが大きくなるに従
って、偏差θm−θの変化に対する転舵速度βの変化が
大きくなるような関数を利用することもできる。また、
実車速V、路面摩擦係数μなどの車両の走行状態に応じ
て偏差θm−θに対する転舵速度βの変化特性が変化す
る関数を利用してもよい。これらの場合、電気制御装置
50内に偏差θm−θに対する転舵速度βの変化特性を
表すマップまたはテーブルを設けたり、同偏差θm−θ
に対する転舵速度βの変化特性が実車速V、路面摩擦係
数μなどの車両の走行状態によって変化するマップまた
はテーブルを設けたりしておき、同マップまたはテーブ
ルを参照することにより、偏差θm−θに対応した転舵
速度βを計算するようにするとよい。
08にて、実転舵角θが目標転舵角θmになるまで、前
記計算した転舵速度βに応じて転舵輪FW,FWを左右
に転舵制御する。この転舵制御においては、ステアリン
グ制御装置65に転舵速度βを表す制御信号を出力す
る。ステアリング制御装置65は電動モータ73に転舵
速度βに応じた制御電流を流して、転舵輪FW,FWが
転舵速度βで転舵されるように電動モータ73を駆動制
御する。これにより、転舵輪FW,FWは転舵速度βで
転舵されて、転舵輪FW,FWが目標転舵角θmになる
ように転舵される。
左右方向に操作されると、操作レバー10の変位位置Y
に対応しかつ関数G2(Y)によって定義される目標転舵
角θmが計算され、実転舵角θがこの目標転舵角θmに等
しくなるように、転舵輪FW,FWが転舵制御される。
また、この転舵制御においては、目標転舵角θmと実転
舵角θとの偏差θm−θに対応しかつ関数H2(θm−θ)
によって定義される転舵速度βで、転舵輪FW,FWが
転舵制御される。したがって、転舵輪FW,FWは、操
作レバー10の左右方向の操作により、転舵制御され
て、転舵輪FW,FWの転舵角θが的確に変更される。
置50は、ステップ210にて、前記関数G2(z)の逆
関数G2 -1(z)を用いるとともに変数zを前記入力した
実転舵角θとして、目標変位位置Ym=G2 -1(θ) =θ
/Kdを計算する。
2(z)に比例した関数Kfy・H2(z)を用いるとともに、
変数zを前記計算した目標変位位置Ymと前記入力した
変位位置Yとの偏差Ym−Yとして、下記数3の演算の
実行により左右方向反力Fyを計算する。
正の比例係数である。また、同数3中の右辺の項「−K
oy・Y」は操作レバー10を開放(手放しなど)したと
き、操作レバー10が自動的に徐々に左右方向の基準位
置(Y=0の位置)に戻るようにするために、操作レバ
ー10に与えられる復帰力に対応する。そして、係数K
oyは、予め決められた正の定数である。なお、変位位置
Yは目標転舵角θmに対応するとともに、実転舵角θは
前述した制御により目標転舵角θmに一致するように制
御されるので、変位位置Yに代えて実転舵角θを用いて
下記数4の演算により反力を計算するようにしてもよ
い。
14にて前記計算した反力Fyが操作レバーの左右方向
に作用するようにドライブ回路62を制御し、ステップ
216にてこの転舵制御プログラムの実行を終了する。
このステップ214の反力制御においては、電気制御装
置50は、電動モータ35に対して前記計算した反力F
yに応じた大きさの電流を同反力Fyに対応した方向に流
すように、ドライブ回路62を制御する。これにより、
電動モータ35には、ドライブ回路62の制御により前
記計算された反力Fxに応じた電流が流され、電動モー
タ35は、前記計算された反力Fyに応じた電流によっ
て駆動制御されることになる。その結果、電動モータ3
5の回転力による反力すなわち前記計算した反力Fyが
操作レバー10の左右方向に作用する。
角θmの計算に用いた関数G2(z)の逆関数G2 -1(z)が
用いられるとともに、変数zを実転舵角θとして、目標
変位位置Ym=G2 -1(θ)が計算される。そして、転舵速
度βの計算に用いた関数H2(z)に比例した関数Kfy・
H2(z)が用いられるとともに、変数zを目標変位位置
Ymと実際の変位位置Yとの偏差Ym−Yとして、左右方
向反力Fyが計算されて、操作レバー10に同左右方向
反力Fyが付与される。その結果、操作レバー10に対
する左右方向反力Fyは、現在の実転舵角θおよびその
変化速度(転舵速度)に応じたものとなり、運転者はこ
の反力を実感しながら操作レバー10を操作することに
なるので、操作レバー10の操作が適切に行われるよう
になる。
ティック状の操作レバー10の前後および左右への操作
により、車速および転舵角を制御するようにした。しか
し、車速および転舵角を独立した操作部材の一方向の操
作によって別々に制御したり、車速および転舵角のいず
れか一方のみを操作部材の一方向の操作によって制御す
るようにしてもよい。また、手で操作する操作部材でな
くても、操作部材として足で操作するものを利用でき
る。図6および図7は、足操作用のペダル状の操作部材
10A、10Bを概略図により示している。図7の操作
部材10Bにおいては、操作部材10Bを前後に操作し
易くするために、2枚プレートの間に足が入るように工
夫されている。なお、これらの操作部材10A,10B
はいずれも車速を制御する操作部材の例である。
採用できる。例えば、通常の操舵ハンドルのような円形
の操作部材を用いて、軸線回りに回転する回転変位位置
に応じて車速または転舵角を制御するようにしてもよ
い。また、操作部材の操作によって制御される車両の運
動状態量としては、車速および転舵角に限られるもので
はなく、種々の車両の運動状態量を制御する装置に適用
できる。
実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、
本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可
能である。
バーの概略図である。
略斜視図である。
御部を示すブロック図である。
速制御プログラムを示すフローチャートである。
制御プログラムを示すフローチャートである。
前後方向反力発生機構、30…左右方向反力発生機構、
25,35,73…電動モータ、26,36…変位位置
センサ、41…車速センサ、42…転舵角センサ、50
…電気制御装置(マイクロコンピュータ)、63…エン
ジン制御装置、64…ブレーキ制御装置、65…ステア
リング制御装置、71…スロットルアクチュエータ、7
2…ブレーキアクチュエータ。
Claims (4)
- 【請求項1】運転者によって操作される変位可能な操作
部材と、 前記操作部材の変位位置を検出する位置センサと、 前記操作部材に反力を付与する反力付与装置と、 車両の運動状態を表す運動状態量を検出する運動状態量
センサと、 車両の運動状態を変更する運動状態変更装置とを備え、
前記操作部材の操作に応じて車両の運動状態を変更制御
するとともに、同操作部材の操作に対して反力を付与す
るようにした車両の運転装置において、 前記位置センサによって検出された操作部材の変位位置
を変数として所定の第1関数に従って車両の目標運動状
態量を計算する目標運動状態量計算手段と、 前記計算した目標運動状態量と前記運動状態量センサに
よって検出された車両の運動状態量との偏差を変数とし
て所定の第2関数に従って、車両の運動状態を前記計算
した目標運動状態量に変更するための運動状態制御量を
計算する運動状態制御量計算手段と、 前記計算した運動状態制御量を用いて前記運動状態変更
装置を制御する運動状態変更制御手段と、 前記運動状態量センサによって検出された運動状態量を
変数として前記第1関数に関連した第3関数に従って前
記操作部材の目標位置を計算する目標位置計算手段と、 前記計算した目標位置と前記位置センサによって検出さ
れた操作部材の変位位置との偏差を変数として前記第2
関数に関連した第4関数に従って前記操作部材に付与さ
れるべき反力を計算する反力計算手段と、 前記計算した反力を用いて前記反力付与装置を制御し
て、前記操作部材に前記計算した反力が付与されるよう
にした反力制御手段とを設けたことを特徴とする車両の
運転装置。 - 【請求項2】前記運動状態制御量は前記車両の運動状態
量を微分した物理量を制御するための制御量であり、前
記第3関数は前記第1関数の逆関数であり、かつ前記第
4関数は前記第2関数と比例関係にある請求項1に記載
した車両の運転装置。 - 【請求項3】前記運動状態量は車両の走行速度であり、
かつ前記運動状態制御量は車両の加速度を制御するため
の制御量である請求項1または2に記載した車両の運転
装置。 - 【請求項4】前記運動状態量は車輪の転舵角であり、か
つ前記運動状態制御量は車輪の転舵速度を制御するため
の制御量である請求項1または2に記載した車両の運転
装置。
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