JP2007176425A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 着座状態を制御することにより、運転者に好ましい体感Ｇを付与することを可能とした車両制御装置を提供する。
【解決手段】 減速初期段階において、運転席シートの特に後方側を降下させたり、後方側の剛性を弱めることで、シート後方側における荷重を低下させて、シート反力を低下させる。運転者の体感減速度はシート反力の寄与度が大きいことから、シート反力が低下することで、体感減速度は小さくなり、車両の姿勢変化により生ずるシート反力の増大に起因する過剰な体感減速度の発生を抑制することができ、実減速度に近い体感減速度が付与できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、減速時の車両制御装置に関し、特に、運転者が感じる減速感を制御する車両制御装置に関する。

車両の運転席について、運転者の体形や好みに応じて座面等の位置や高さを変更する技術が知られている。このような運転席を利用することで、運転者の着座感を向上させることが狙いである。一方で、車両の性能向上に伴い、従来よりも高速での走行や操縦特性の向上が図られている。この結果、乗員に作用する加速度や減速度、ロール力等が従来よりも大きくなってきた。車両の速度や姿勢変更に伴い、乗員に作用する慣性力によって乗員の着座状態にも変更が生じ、着座感に違和感を生ずることにより、乗員が不快と感じることがある。

このような車両挙動に基づく着座状態の変更を抑制する技術として特許文献１に開示されている技術が知られている。この技術では車両の姿勢変位量を検出し、それに応じて座席シートの姿勢を変位させることで、乗員に生ずる慣性力を相殺して乗員の不快感を軽減ないし除去するものである。
特開平５−８５２３５号公報

ところで、運転中に運転者の着座状態が変化すると、ハンドルやペダルといった操作子と運転者との位置関係が変化し、その操作性にも違いが生じ、これによっても運転者に違和感が生ずる。また、着座感の変化に伴い、運転者が体感する加減速度や旋回状態と車両に実際に作用している加減速度や旋回状態との間にずれが生じ、運転者の意図する車両挙動と実現される車両挙動との間にずれが生ずる可能性がある。

そこで本発明は、着座状態を制御することにより、運転者に好ましい体感Ｇを付与することを可能とした車両制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる車両制御装置は、車両の減速状態を判定する減速状態判定手段と、運転席の座面を上下方向に変位させる座面変位量変動手段と、この減速状態判定手段により車両が減速に入ったと判定した場合、減速初期段階において座面変位量変動手段により運転席の座面を下方向に変位させる制御手段と、を備えていることを特徴とする。

減速初期には、車両の重心が上がり、シート反力は増大する。この結果、運転者が感じる体感Ｇは強くなる。この結果、実際よりも制動力が効いていると誤認識し、制動力付与が不十分になる可能性がある。本発明によれば、減速初期にシートを下方向に変位させることで、車両の重心が上がってもシート座面の上昇を抑制し、シート反力の増大を抑制する。このため、運転者が車両に作用する減速度に近い体感Ｇを感じることができる。

減速状態判定手段は、車両の減速度を加速度センサ等によって直接測定したり、車速センサの出力から求めた車速を時間微分することで検出し、それに基づいて判定すればよい。また、運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段をさらに備えており、減速状態判定手段は、検出したブレーキ操作量に基づいて減速状態の判定を行ってもよい。この場合には、運転者の減速意志に基づいて減速状態の判定を行う。

車速を検出する車速検出手段をさらに備えており、制御手段は、検出した車速が所定値以下の場合には、運転席の座面の変位制御を行わないようにしてもよい。停車に近い状態でシートが駆動すると運転者が違和感を覚えるからである。

減速状態判定手段で判定した減速量が所定値以上の場合に、運転席の座面の変位制御を継続すると、座面変位量変動手段に多大な負担をかけ続ける可能性があるため、変位制御を解除するとよい。

座面変位量変動手段としては、（１）シート座面圧を調整する手段、（２）シート可動手段、（３）車両の車高制御手段、（４）制動力配分制御装置のいずれかを用いることができる。

一方、本発明にかかる車両制御装置は、車両の減速初期段階において、乗員に生ずる慣性力を利用して運転席の座面を下方向に変位させる駆動機構、を備えていることを特徴とするものでもよい。駆動機構によって運転席の座面の変位を機械的に実現することで、減速状態判定手段や制御手段を必要とすることなく、運転者に車両に作用する減速度に近い体感Ｇを感じさせることができる。

この駆動機構は、減速度が所定値以上の場合にその可動を制限する手段を備えているとよい。これは可動範囲を制限するとともに、急速な可動を制限する。また、この駆動機構は、パラレルリンクによって構成されており、稼働中のその瞬間中心をシートバック上端部より低く設定するとよい。シート移動時にシートバック上端部の前方移動量が低減され、運転者とステアリングホイールとの距離変化を抑制する。

本発明によれば、運転者に実際の減速度に合致した適切な体感Ｇを感じさせることができるので、体感Ｇに基づいて付与減速度が不足するのを抑制し、運転者の体感に応じた減速度を付与することが可能となり、減速時の操縦性が向上する。また、確実な減速が可能となるため、危険回避性能が向上し、制動区間の短縮も図れる。

直接測定した減速度ではなく、運転者の減速意志に基づいて制御を行うことで、運転者の操作以外の理由に基づく減速度変化によってシート座面の下方変位が起こることがなく、運転者の違和感を軽減できる。

慣性力を利用して機構的に座面変位を実現することで、電源や制御装置が不要であり、また、慣性力に応じた座面変位を容易に実現できる。さらに、減速度が所定値以上の場合には可動を制限する機構を備えることで、無駄な動きを抑制し、運転者が感ずる違和感を軽減することができる。さらに、シート稼働時の運転者とステアリングホイールとの距離変化を抑制することで、運転者が違和感を感じることなく、減速時のステアリング操作を確実に行うことができるという利点を有する。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明にかかる車両制御装置の主要構成を示すブロック図である。この装置は、制御部である電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１を中心に構成されている。ＥＣＵ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されており、予め設定されたプログラムに基づいて所定の制御を実行するものである。このＥＣＵ１は、本発明にかかる車両制御に専用のＥＣＵを用いてもよいが、例えば、制動制御装置や他の車両挙動制御装置のＥＣＵにおいて行われてもよく、他のＥＣＵと一部のハードウェアを共有するものであってもよい。

ＥＣＵ１には、ブレーキペダルの操作量を検出するペダルストロークセンサ３と、車両の前後加速度を検出するＧセンサ４、運転席シートの座面変位量を検出する座面変位検出手段５の出力が入力されている。ここで、座面変位検出手段５としては、車両の前後位置におけるそれぞれの車高を検出する車高センサ５１、運転席シートの高さを検出するシート高センサ５２、運転席シートにおける座面圧を検出するシート座面圧センサ５３がある。これらのセンサ５１〜５３は、全てを備えてもよいが、少なくともいずれか一つを備えているとよい。また、全てを備えない構成とすることも可能である。なお、シート高センサ５２、シート座面圧センサ５３は、運転席シートの前側と後ろ側の少なくとも２カ所に設置されているとよい。なお、各センサの出力は、ＥＣＵ１に直接入力されてもよいが、他の制御装置のＥＣＵから車内ＬＡＮ等によりデータを受信してもよい。

ＥＣＵ１は、座面変位量変動手段２として、車高調整手段２１、制動力調整手段２２、シート駆動手段２３のいずれかを備えているとよい。車高調整手段２１としては、電子制御サスペンション等を用いることができる。制動力調整手段２２としては、少なくとも前輪・後輪への制動力配分を調整可能な電子制御ブレーキシステム等を用いるとよい。シート駆動手段２３は、運転席シート全体をモータ等によって上下方向に駆動する手段や、座面高さのみをモータ等によって調整する手段、あるいは、座面の硬さ（剛性）を調整可能な手段であるとよく、好ましくは前側と後ろ側の高さや硬さを独立して調整可能であるとよい。なお、これらの座面変位量変動手段２については、ＥＣＵ１が直接制御を行うのではなく、他の制御装置に制御指令を発し、受信した当該他の制御装置により制御を行ってもよい。

次に、この制御装置の動作について説明する。図２は、本制御装置において行われる制御動作の処理フローチャートである。この制御はＥＣＵ１によって所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、他の制御装置を通じて入力、制御を行う場合には、これらの制御装置と協働して実行することになる。

最初に、車両状態量、ブレーキ操作量、運転席座面情報をそれぞれ取得する（ステップＳ１〜Ｓ３）。車両状態量としてはＧセンサ４から得られる前後加速度、車高センサ５１から得られる前後車高が、ブレーキ操作量情報としてはペダルストロークセンサ３から得られるペダルストロークが、運転席座面情報としては、シート高センサ５２から得られる運転席シートの前側および後ろ側高さ、シート座面圧センサ５３から得られる運転席の前側および後ろ側の座面圧が挙げられる。なお、ペダルストロークに代えて、マスタシリンダの油圧情報等を用いることもできる。

ステップＳ４では、操作量がしきい値となる所定量を超えているか否かを判定する。操作量が所定量を超えていない場合には、運転者の制動意図は弱いと判定し、後述する座面制御を行う必要はないと判断し、後述の処理をスキップして処理を終了する。操作量が所定量を超えている場合には、運転者の制動意図が強いと判断し、後述する座面制御を必要とする場合がありうると判定し、ステップＳ５へと移行する。

ステップＳ５では、制動初期段階か否かを判定する。制動初期段階か否かは、ステップＳ４で操作量がしきい値を超えてから予め設定された所定の時間（例えば、０．５秒）内であるか否かによって判定すればよい。初期段階でなければ、座面制御を行う必要はないと判定し、後述の処理をスキップして処理を終了する。初期段階と判定した場合には、ステップＳ６へと移行する
次に、減速度やブレーキ操作量に基づいて座面の制御量を設定する。具体的な制御の内容については、後述するが、シートの高さ・向きの変更（車両自体の姿勢変更によるものも含む）や座面の座面圧変更を行うものであり、その制御量を設定する。ステップＳ７では、求めた制御量に基づいて座面位置または座面圧を変更する制御を行う。

以下、具体的な座面制御のいくつかの例を説明する。図３は、第１の制御形態における車両に作用する実減速度、運転席シートの前荷重と後ろ荷重、運転者に作用する減速度感の時間変化を非制御時と比較して示すグラフである。ここでは、車両に働く実減速度が同一の場合（実線で示す。）の本発明にかかる座面制御時のシート前後荷重と減速度感を破線で、非制御時のシート前後荷重と減速度感を実線で示している。

車両に制動力を付与することで、減速度が生じると、車両の重心が上方向へ移動するため、結果的にシート位置があがる。このとき、ノーズダイブと呼ばれる現象により車体は後方の上昇量が前方の上昇量よりも大きくなる。これにより、実線で示されるように減速初期には、特にシート後ろ側の荷重が前方に比べて増大することになる。この結果、運転席の座面から運転者へと作用するシート反力が増大することになるが、発明者らの知見によれば、運転者の感じる減速度感には、シート反力の寄与度が大きく、このようにシート反力が増大すると、シート反力に変化がない場合に比較して運転者は減速度を強く感じる。図４は、座面制御の有無による運転者のブレーキ操作量の違いを示すグラフである。座面制御を行わない場合には、このように運転者が減速度を強く感じる結果、実線で示すように運転者が制動初期におけるブレーキの操作を抑制してしまい、十分な減速度が得られない場合がある。

これに対して、本発明にかかる座面制御においては、減速初期においてシート座面を降下させる制御を行う。このとき、特にシート後ろ側の座面を降下させるとよい。このようにシート座面を降下させることで、減速初期におけるシート荷重（特にシート後ろ側の荷重）が、破線で示されるように非制御時に比較して低下する。この結果、実減速度に対して好ましい体感Ｇを運転者に及ぼすことが可能となる。

このように本制御によれば体感Ｇを過剰に感じることがないので、図４に破線で示されるように、減速初期において十分なブレーキ操作量を確保することができ、適切な減速度を付与することが可能となり、ブレーキ操作のコントロール性が向上する。特に、比較的強い減速度を必要とするような危険回避時に有効である。また、制動後期において減速度を緩やかに低下させることが可能となるため、制動時の車両安定性や乗り心地の向上が図れる。

シートの降下量は、例えば、減速度に応じて設定を行うとよい。図５は、可動シートを用いて実際にシートを降下させる場合の降下量の設定例を示すグラフである。この例では、シート前側の降下量は減速度によらずに一定とし、後ろ側の降下量を減速度が大きくなるほど大きく設定している。これにより、減速度が大きい場合でもシート反力の増大を抑制して、減速度感を一律に保つ。

また、シート自体を降下させる代わりに、シートの剛性を変化させてもよい。図６は、座面剛性を変化させる場合の変化量の設定例を示すグラフである。この例では、減速度が大きくなるほどシート前側の剛性は強める一方、シート後ろ側の剛性については通常時よりも低減する。シート後ろ側の剛性を弱めることで、運転者がシートに沈み込みやすくなり、シートからうける反力が低下する。これはシート自体を降下させた場合と同様の降下をもたらす。すなわち、これにより、減速度が大きい場合でもシート反力の増大を抑制して、減速度感を一律に保つ。

あるいは、車両姿勢を変えることで、座面降下と同様の効果をもたらすようにしてもよい。図７は、車両の前後のサスペンションストロークを変えることで、座面降下を実現する場合のストローク降下量の設定を示すグラフである。基本的には、後ろ側のサスペンションストローク長を前側より短縮することで、ノーズダイブを抑制して、運転席座面、特にシート後ろ側の座面の上昇を抑制する。ただし、減速度が通常の制動操作で実現される減速度である所定値Ｇ_１より大きい場合には、リアの車高降下量を抑制し、上昇を許可する。このような領域では、運転者は減速感によらない急制動等を行っており、座面制御の必要性が乏しいと考えられるからである。

図８は、本制御装置において行われる制御動作の別の処理例を示すフローチャートである。この制御は、上述の制御と異なり、制動力配分を変化させることで、制動時の車両姿勢を調整するものである。この場合のＥＣＵ１は、制動力制御装置を兼ねることになる。

最初に、車両状態量、ブレーキ操作量をそれぞれ取得する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。取得する車両状態量、ブレーキ操作量情報は、上述したステップＳ１、Ｓ２におけるそれらと同一であるため、説明を省略する。ステップＳ２３では、ブレーキ操作量を基にして目標減速度を演算する。

ステップＳ２４では、設定した減速度Ｇがしきい値となる所定量以下か否かを判定する。操作量が所定量を超えている場合は、急制動をかけている場合であると判定し、後述する座面制御を行う必要はないと判断し、後述するステップＳ２８へと移行する。操作量が所定量未満である場合には、後述する座面制御を必要とする場合がありうると判定し、ステップＳ２５へと移行する。

ステップＳ２５では、制動初期段階か否かを判定する。制動初期段階か否かの判定は上述した制御のステップＳ５の処理と同様に行えばよい。初期段階でなければ、座面制御を行う必要はないと判定し、後述するステップＳ２８へと移行する。初期段階と判定した場合には、ステップＳ２６へと移行する。

ステップＳ２８では、通常走行時における制動力配分演算を行う。一方、ステップＳ２６においては、この通常走行時に比べてリア側への制動力配分を高めた状態で制動力配分演算を行う。ステップＳ２６、Ｓ２８終了後は、Ｓ２７へと移行して設定した制動力配分に基づいて各車輪に付与する制動力を制御する。

図９は、ステップＳ２６における制動力配分の設定例を示している。また、図１０は、この制動力配分制御におけるフロントとリアの制動力の時間変化を示している。図９、図１０に示されるように、減速初期におけるリア側の制動力配分を高めておく、このように主としてリア側に制動力を付与すると、車両前方の車体の沈み込みを抑制し、座面位置の上昇を抑制できる。これにより、座面を低下させた場合と同様の降下を得ることができる。

以上の実施形態では、ブレーキ操作量や減速度に応じて車両の姿勢や座面位置等をアクティブに変化させる例を説明してきたが、減速度によって生ずる慣性力によって運転席シートを降下させる機構を採用してもよい。このような機構を用いると、制御装置や座面を動かすための動力が不要になるという利点がある。

図１１、図１２に、このような機構的な可動シートの一例を示している。図に示される運転席シートは、座面６１は後ろ側（背もたれ６０側）でスプリング６４を介して車体の床上に配置されている。そして、左右両側で上方に突出するように車体の床に固定されている部材６２とは、Ｌ字型のアングル６３によって接続されている。このアングル６３は、長尺側の先端がシート６１の後ろ側の位置Ｃで転動可能な状態で接続されている。また、Ｌ字の短尺側先端は、シート６１の前側の下端位置Ａに同じく転動可能な状態で接続されている。そして、Ｌ字の屈曲点中心位置が、部材６２の上端位置Ｂで同じく転動可能な状態に接続されている。

このような機構を採用することで、制動力によって慣性力が作用すると、アングル６３には、図１１のＢ点を中心に時計方向に回転する力が作用し、この結果、シート座面６１も同様に後ろ側が大きく降下することになる。この降下は制動初期において顕著であり、慣性力による回転力とスプリング６４の反力がつり合うと降下は停止する。スプリング６４のバネ定数を適宜設定することで、降下量の上限を調整できる。また、機構的に降下量を制限する（例えば、アングル６３の過剰な回転を抑制するストッパを配置する）ようにしてもよい。

図１３は、別の機構的な可動シートの例を示している。この可動シートの場合には、シート６１は、床６８から突出する部材６２ａ、６２ｂのそれぞれとリンク６５、６６によって接続されている。具体的には、シート後ろ側では、リンク６５が位置Ａで部材６２ａに、位置Ｂでシート６１に接続されており、シート前側では、リンク６６が位置Ｃで部材６２ｂに、位置Ｄでシート６１に接続されている。そして、位置Ｂと位置Ｃをつなぐアブソーバー６７が配置されている。

この可動シートの場合には、制動力に基づく慣性力が作用すると、アブソーバー６７が縮み、位置ＢがＣ方向に引っ張られる、つまり、リンク６５が反時計方向に回転することで、シート６１の後ろ側が降下する。このとき、リンク６５と床６８のなす角Ｋは９０度未満としておく必要がある。また、当該パラレルリンクの瞬間中心となるＯは、背もたれ６０の上端Ｈより低い位置に設定しておくとよい。このように設定すると、シート６１の座面が降下する際に、前方への移動を抑制することができ、運転者とステアリングの距離変動を抑制することができるため、運転者が違和感を感じることがなく、操舵性が低下することがない。

本発明にかかる車両制御装置の主要構成を示すブロック図である。 図１の制御装置において行われる制御動作の処理フローチャートである。 第１の制御形態における実減速度、運転席シートの前荷重と後ろ荷重、減速度感の時間変化を非制御時と比較して示すグラフである。 座面制御の有無による運転者のブレーキ操作量の違いを示すグラフである。 可動シートを用いて実際にシートを降下させる場合の降下量の設定例を示すグラフである。 座面剛性を変化させる場合の変化量の設定例を示すグラフである。 車両の前後のサスペンションストロークを変えることで、座面降下を実現する場合のストローク降下量の設定を示すグラフである。 本制御装置において行われる制御動作の別の処理例を示すフローチャートである。 図８のステップＳ２６における制動力配分の設定例を示すグラフである。 図８の制御におけるフロントとリアの制動力の時間変化例を示すグラフである。 本発明にかかる機構的な可動シートの一例を示す図である。 図１１のXII−XII断面図である。 本発明にかかる機構的な可動シートの別の例を示す図である。

符号の説明

１…ＥＣＵ、２…座面変位量変動手段、３…ペダルストロークセンサ、４…センサ、５…座面変位検出手段、２１…車高調整手段、２２…制動力調整手段、２３…シート駆動手段、５１…車高センサ、５２…シート高センサ、５３…シート座面圧センサ、６１…シート、６２、６２ａ、６２ｂ…部材、６３…アングル、６４…スプリング、６５、６６…リンク、６７…アブソーバー、６８…床。

Claims (11)

1. 車両の減速状態を判定する減速状態判定手段と、
   運転席の座面を上下方向に変位させる座面変位量変動手段と、
   前記減速状態判定手段により車両が減速に入ったと判定した場合、減速初期段階において前記座面変位量変動手段により運転席の座面を下方向に変位させる制御手段と、を備えていることを特徴とする車両制御装置。
2. 運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段をさらに備えており、前記減速状態判定手段は、検出したブレーキ操作量に基づいて減速状態の判定を行うことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
3. 車速を検出する車速検出手段をさらに備えており、前記制御手段は、検出した車速が所定値以下の場合には、運転席の座面の変位制御を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記減速状態判定手段で判定した減速量が所定値以上の場合には、運転席の座面の変位制御を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両制御装置。
5. 前記座面変位量変動手段は、シート座面圧を調整する手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両制御装置。
6. 前記座面変位量変動手段は、シート可動手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両制御装置。
7. 前記座面変位量制御手段は、車両の車高制御手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両制御装置。
8. 前記座面変位量制御手段は、制動力配分制御装置であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両制御装置。
9. 車両の減速初期段階において、乗員に生ずる慣性力を利用して運転席の座面を下方向に変位させる駆動機構、を備えていることを特徴とする車両制御装置。
10. 前記駆動機構は、減速度が所定値以上の場合にその可動を制限する手段を備えていることを特徴とする請求項９記載の車両制御装置。
11. 前記駆動機構は、パラレルリンクによって構成されており、稼働中のその瞬間中心をシートバック上端部より低く設定することを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の車両制御装置。

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