JP2005282367A

JP2005282367A - 車両のアクセルペダル操作荷重制御装置

Info

Publication number: JP2005282367A
Application number: JP2004092839A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ogawa; 裕之小川; Tetsuo Shibata; 哲郎柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】急加速時においても運転者の要求する加速感覚を発現させる。
【解決手段】アクセルペダルの操作荷重を変更できる車両に搭載されたＥＣＵは、車両の加速度を計測するステップ（Ｓ１００）と、車両加速度の時間変化率を算出するステップ（Ｓ１１０）と、車両の加速度変化率が予め定められたしきい値以上であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、加速度変化率が大きい程ペダル操作荷重が大きくなるように変化させるステップ（Ｓ１３０）と、車両加速度変化率が予め定められたしきい値以下である場合には（Ｓ１２０にてＮＯ）、ペダル操作荷重は通常通りになるように制御するステップ（Ｓ１４０）とを含むプログラムを実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のアクセルペダルの操作荷重を制御する装置に関し、特に、電気的に制御可能なアクチュエータでアクセルペダルの荷重を変化させて、良好な発進性能を実現するための制御装置に関する。

車両には、運転者が車両を加速させたいときに操作するアクセルペダルが備えられている。このアクセルペダルの操作量に基づいて、エンジンのスロットルバルブの開度が制御され、エンジン回転数が制御される。

アクセルペダルの最も簡単な構造は、アクセルペダルとエンジンのスロットルバルブとをワイヤにより機械的に接続するものである。このような構造では、アクセルペダルの踏力はスロットルバルブのリターンスプリングおよびワイヤの摩擦力の影響を受け、好ましい操作感が得られない。

特開平１−９２５３７号公報（特許文献１）は、車両の走行状態あるいは運転者の好みに応じてアクセルペダルの操作感（ペダルフィーリング）が得られる、車両のアクセルペダル装置を開示する。このアクセルペダル装置は、運転者が操作するアクセルペダルと、このアクセルペダルの踏力を車両の走行状態あるいは運転者の操作に応じて変更する電子アクチュエータとを備え、この電子アクチュエータはスプリングを介してアクセルペダルと連結した構造を有する。

このアクセルペダル装置によると、アクセルペダルの踏力を車両の走行状態あるいは運転者の操作に応じて変更するアクチュエータを備えたので、アクセルペダルに作用するスプリングの力量を電子制御アクチュエータで変更してアクセルペダルの踏力を変えることができ、これにより、アクセルペダルの操作感を任意に設定することができ、好みに応じたペダルフィーリングを得ることができる。
特開平１−９２５３７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されたアクセルペダル装置では、車両の車速、車両の負荷量（積載量）に基づいて、アクセルペダルの踏力を変更するものに過ぎない。このため、以下のような問題点を解決し得ない。

車両の停止中であって（変速機を有するものは変速機が動力伝達状態であって）、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、エンジン回転数が上昇し、車両の駆動輪に駆動トルクが伝達され車両が発進する。このとき車両には前方に進む加速度が作用する。一方、運転者には、慣性の法則により車両が加速する前の位置に留まろうとする。そのため、車両が動き出すと、車両は前方へ移動するとともに、運転者は後方への力を感じる（シートに押付けられるように感じる）。このとき、運転者がアクセルペダルを踏む力は一旦減少する。慣性の法則により運転者はその場所に留まろうとする力を受けるので、運転者の足がアクセルペダルから一旦離れてしまうからである。これを感じた運転者がアクセルペダルを踏む。アクセルペダルの操作荷重が同じであると、一旦減少したアクセルペダルの踏み量がまた増加する。アクセルペダルの踏み量が増加すると、車両が加速し、運転者が慣性の法則でその位置に留まろうとするので、運転者がアクセルペダルを踏む力は再度減少する。このような現象が繰返される。このような現象が繰返されると、車両の前後方向の加速度がふらつくことになる。

すなわち、急発進時において、加速するときに慣性の法則で足がアクセルペダルから離れてアクセルオフになり加速が緩んで、運転者がアクセルペダルを踏むように足を移動させる。このため再度加速して、再加速するときに慣性の法則で足がアクセルペダルから離れてアクセルオフになり加速が緩んで、運転者がアクセルペダルを踏むように足を再度移動させることが繰り返し発生する。このような急加速時の足離れと踏み込みとが繰り返されることによるジャーキングは、運転者の要求する感覚とは合致しないものである。

なお、アクセルペダルのストローク量と動力源（エンジン、モータ、モータのアシストを受けるエンジン等）のトルク変動量とは比例関係にあるものと想定している。つまり、アクセルペダルを踏み込んだときのストロークが大きいほど、エンジンやモータから発生するトルクが大きく、アクセルペダルを踏み込んだときのストロークが小さいほど、エンジンやモータから発生するトルクが小さいという関係が成立するということが前提とされる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、急加速時においても運転者の要求する加速感覚を発現させることができる、車両のアクセルペダル操作荷重制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両のアクセルペダル操作荷重制御装置は、車両の加速度を検知するための検知手段と、加速度の時間変化率を算出するための算出手段と、加速度の時間変化率に基づいて、操作荷重を変更するための変更手段とを含む。

第１の発明によると、アクセルペダルの操作荷重を変更できる車両において、車両に作用する加速度の時間変化率に基づいてアクセルペダルを操作するために必要な荷重が変更される。車両の急加速時において、運転者がアクセルペダルを最初に踏むと、車両が加速する一方、運転者には、慣性の法則により車両が加速する前の位置に留まろうとする。そのため、車両が動き出すと、車両は前方へ移動するとともに、運転者は後方への力を感じる（シートに押付けられるように感じる）。このとき、運転者の足がアクセルペダルから一旦離れてしまう。このとき、車両の加速度の時間変化率が大きい状態である。運転者がアクセルペダルを次に踏むときにはアクセルペダルを操作するために必要な荷重を大きくしておく。このようにすると、運転者が同じようにアクセルペダルを踏んでも、そのストロークを小さくすることができ、最初と同じような大きな加速度を発生させることを回避できる。そのため、車両の前後方向の加速度のふらつきを抑制して、一定の加速度に収束させることができる。その結果、急加速時においても運転者の要求する加速感覚を発現させることができる、車両のアクセルペダル操作荷重制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両のアクセルペダル操作荷重制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、変更手段は、加速度の時間変化率が大きいほど、操作荷重が大きくなるように、操作荷重を変更するための手段を含む。
第２の発明によると、加速度の時間変化率が大きいほど、アクセルペダルの操作荷重が大きくなるように、操作荷重が変更される。このため、急加速であるほど、加速度の時間変化率が大きいので、より大きな荷重にしておく。これにより、運転者のアクセルペダル操作をより早く収束させるようにすることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵを含む車両のパワートレーンについて説明する。

図１に示すように、この車両には、エンジン１００と、トルクコンバータ２００と、自動変速機３００と、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）４００と、ＥＣＵに車両の前後方向の加速度を表わす信号を入力するＧセンサ５００と、ＥＣＵ４００から制御信号が出力されアクセルペダルの操作荷重を変更するアクセルペダル操作荷重可変用アクチュエータ６００とを含む。

なお、以下の説明においては、図１に示すようにエンジン１００、トルクコンバータ２００、自動変速機３００を有するパワートレーンについて適用されるアクセルペダル操作荷重制御について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。エンジン１００、トルクコンバータ２００、自動変速機３００から構成されるパワートレーンの代わりにモータやモータジェネレータなどを含んで構成されるパワートレーンであってもよい。

ＥＣＵ４００は、エンジン１００に対して、スロットル開度指令信号などの制御信号を出力し、エンジン回転数信号などの検知信号を受信する。またＥＣＵ４００は、トルクコンバータ２００のロックアップクラッチに係合または開放（スリップを含む）を指令する制御信号を出力する。また、ＥＣＵ４００は、自動変速機３００に対して油圧指令信号である制御信号を出力したり、自動変速機３００から出力軸回転数信号などの検知信号が入力されたりする。

Ｇセンサ５００は、車両の前後方向の加速度を検出するセンサであって、検知した車両の前後方向の加速度の値はＥＣＵ４００に入力される。なお、車両の前後方向の加速度を検出するのはＧセンサに限定されるものではない。たとえば、エンジン１００のトルク（タービントルク）と走行抵抗から演算により車両の前後方向の加速度を算出してもよいし、ＥＣＵ４００に入力される自動変速機３００の出力軸回転数に基づく車速値を微分することにより算出するようにしてもよい。

アクセルペダル操作荷重可変用アクチュエータ６００は、モータ、ソレノイドバルブ、ロータリバルブ、電磁装置などであって、たとえば、前述の特許文献１に示すようなアクセルペダル装置である。ただし、このアクセルペダル装置に限定される物ではなく、ＥＣＵ４００からの制御信号によりアクセルペダルの操作荷重を変化させることができるものであればよく、特に限定されるものではない。

図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ４００は、車両加速度を計測する。このとき、ＥＣＵ４００は、Ｇセンサ５００から入力される信号に基づいて、車両の加速度を計測する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ４００は、車両加速度の時間変化率を算出する。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ４００は、車両加速度の変化率が予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判断する。予め定められたしきい値は、定数であったりマップにより定められたりする値である。マップにより定められる値の場合にはマップのパラメータとして、加速度、加速度変化率、車速、自動変速機３００の出力軸回転数、エンジン１００の回転数、エンジン１００の負荷量、加速度変化見込み値（路面凸凹情報、走行履歴から得られる将来の加速度変化予測値）などが考えられる。車両加速度変化率が予め定められたしきい値よりも大きいと（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ移される。

Ｓ１３０にて、ＥＣＵ４００は、ペダル操作荷重を変化させるような制御信号をアクセルペダル操作荷重可変用アクチュエータ６００に制御信号を出力する。このとき、ｆを関数として、アクセル操作荷重＝ｆ（車速，加速度変化率）で算出される。なお、このような荷重の算出方法は一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。

Ｓ１４０にて、ＥＣＵ４００は、ペダル操作荷重は通常通りである制御信号をアクセルペダル操作荷重可変用アクチュエータ６００に出力する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００の動作について説明する。

たとえば、車両が停止中に運転者がアクセルペダルを急激に大きく踏み込むと車両が急発進する。そのとき車両の加速度が計測される（Ｓ１００）。加速度の時間変化率が算出され（Ｓ１１０）、車両の加速度の時間変化率が予め定められたしきい値よりも大きいと（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、アクセルペダルの操作荷重を変化させるような制御信号がアクセルペダル操作荷重可変用アクチュエータ６００に出力される。このとき、アクセルペダルの操作荷重が大きくなるように（すなわち運転者にとってアクセルペダルが重くなるように）、変化する（Ｓ１３０）。

図３に、車速、足−車両相対加速度、アクセルペダルストローク、アクセルペダル荷重および車両前後方向加速度の時間変化を示すタイミングチャートを示す。

図３の点線で示されるタイミングチャートを参照して、従来の場合を説明する。従来は、加速度の変化率に基づいてアクセルペダルの操作荷重を変化させなかったため、以下のような状態になる。最初に運転者がアクセルペダルを大きく踏み込むことにより車両に大きな加速度が作用する一方、運転者には慣性の法則によりその加速前の位置に留まろうとする力が作用する。そのため、運転者は、シートに押付けられるような感じを受け、アクセルペダルから足が離れてアクセルペダルを踏む踏力が減少したりする。これを感じた運転者がアクセルペダルを踏み込むが、このときアクセルペダルの操作荷重が重くなっていないので、アクセルペダルのストロークが大きくなり、このようなことが繰返されて、運転者により操作されたアクセルペダルのストロークがハンチングするような現象が発生していた。このようにアクセルペダルのストロークがハンチングすると、車両の前後方向加速度もハンチングすることになり、車両の前後方向の加速度が一定になるように収束するまでに時間がかかる。

図３の実線で示されるタイミングチャートを参照して、本願発明の場合を説明する。本願発明に係るＥＣＵ４００においては、車両の前後方向の加速度の時間変化率が大きな場合には、アクセルペダルの操作荷重を大きくするように制御している。最初に運転者がアクセルペダルを大きく踏み込むことにより車両に大きな加速度が作用する一方、運転者には慣性の法則によりその加速前の位置に留まろうとする力が作用する。そのため、運転者は、シートに押付けられるような感じを受け、アクセルペダルから足が離れてアクセルペダルを踏む踏力が減少する。これを感じた運転者がアクセルペダルを踏み込んでも、アクセルペダル操作荷重が大きくなってアクセルペダルが重くなっているので、同じようにアクセルペダルを踏んでもアクセルペダルのストロークが小さくなる。アクセルペダルストロークが、従来の点線に比べて、本願発明の実線においては、速やかに収束して小さくなっていることがわかる。これは、アクセルペダルの操作荷重を車両の前後方向加速度の時間変化率の大きさに対応させて変化させているからである。すなわち、車両の前後方向の時間変化率が大きい程アクセルペダルの操作荷重が大きくなるように制御している。そのため、アクセルペダルのストロークが小さくなり、車両の前後方向の加速度も実線で示されるように早く収束する。その結果、車両の前後方向の加速度のふらつきを抑制することができる。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵによると、アクセルペダルの操作荷重をアクセルペダル操作荷重可変用アクチュエータを用いて変更する。車両に作用する加速度の時間変化率が大きい程アクセルペダルを操作するために必要な荷重が大きくなるように変更する。車両の加速時において、運転者がアクセルペダルを最初に踏むと、車両が加速する一方、運転者は慣性の法則により車両が加速する前の位置に留まろうとする。そのため、車両に大きな加速度が作用して車両が動き出すと、車両は前方へ移動するとともに運転者は後方への力を感じ、運転者の足がアクセルペダルから一旦離れてしまう。このような場合には、車両の加速度の時間変化率が大きいと判断してアクセルペダルの操作荷重を大きくなるように制御する。運転者が一旦離れたアクセルペダルをさらに次に踏込むときにはアクセルペダルを操作するために必要な荷重が大きくなっているため、運転者が同じようにアクセルペダルを踏んでもアクセルペダルのストローク量を小さくすることができ、最初と同じような大きな加速度を発生させることを回避できる。その結果、車両の前後方向の加速度のふらつきを抑制して、一定の加速度に速やかに収束させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵを含む制御ブロック図である。ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。車速、足−車両相対加速度、アクセルペダルストローク、アクセルペダル荷重および車両前後方向加速度の時間変化を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１００エンジン、２００トルクコンバータ、３００自動変速機、４００ＥＣＵ、５００Ｇセンサ、６００アクセルペダル操作荷重可変用アクチュエータ。

Claims

アクセルペダルの操作荷重を変更できる車両において、
前記車両の加速度を検知するための検知手段と、
前記加速度の時間変化率を算出するための算出手段と、
前記加速度の時間変化率に基づいて、前記操作荷重を変更するための変更手段とを含む、車両のアクセルペダル操作荷重制御装置。
前記変更手段は、前記加速度の時間変化率が大きいほど、前記操作荷重が大きくなるように、前記操作荷重を変更するための手段を含む、請求項１に記載の車両のアクセルペダル操作荷重制御装置。