JP2010264801A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作者の技能に応じて制御介入の起こり易さを調整することが可能な制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置１２は、操作者が操作する操作子１４と、操作子１４が取り付けられ、操作子１４の操作に応じて作動する所定の物体１０と、所定の物体１０に加わる外力Ｆｅを判定する外力判定装置２４とを備え、外力Ｆｅが閾値ＴＨｌｓ以上である場合、操作子１４の操作に応じた所定の制御に対して制御介入を行う。制御装置１２は、外力Ｆｅに対する操作子１４の変動が所定範囲内であれば、閾値ＴＨｌｓを増大する、又は、外力Ｆｅに対する操作子１４の変動が所定範囲外であれば、閾値ＴＨｌｓを減少する。
【選択図】図１

Description

この発明は、操作子の操作に応じた所定の制御を行う制御装置に関し、より詳細には、物理的な外力に応じて前記所定の制御に対する制御介入を行う制御装置に関する。

アクチュエータによりアクセルペダルに対して反力を付与することで、車両の運転を補助する反力装置が存在する（特許文献１）。特許文献１では、車両に作用する外力の大きさに応じてアクセルペダルの開度に対する反力の増加勾配を変化させる（例えば、特許文献１の要約参照）。具体的には、車体振動に起因するアクセルペダル踏力の変化量を推定し、その推定した変化量の絶対値が所定の閾値より大きい場合、アクセルペダルの反力特性を一時的に大きくする（特許文献１の段落［００３４］、［００３５］）。

また、アクチュエータによりアクセルペダルに反力を付与する構成において、学習処理を行うものが知られている（特許文献２）。特許文献２では、「走行学習制御」や「個人差学習制御」といった反力の付与特性に関する学習処理が行われる（例えば、特許文献２の段落［００４２］〜［００４５］参照）。これらの学習処理は、アクセルペダルのストローク量（Ｓ）が設定ストローク量（ＳＡ）よりも所定値（ΔＳ）以上踏み込まれたとき、中止される（例えば、特許文献２の段落［００４５］参照）。

特開２００６−１１７１０２号公報 特開２００３―０２５８７０号公報

特許文献１では、車両に作用する外力に応じてアクセルペダルの反力を調整することで、運転者が意図しないアクセルペダルの操作を防止することが企図されている一方、アクセルペダルの反力調整により運転者に違和感を与えるおそれがある。例えば、熟達した運転者であれば、路面状態が悪くなり、車両に作用する外力が大きくなっても、自らのアクセルペダルの操作によりアクセルペダルの踏込み量を一定に保つことができる。それにもかかわらず、特許文献１のように所定の閾値を超えた場合に一律にアクセルペダルの反力を大きくしてしまうと、却ってアクセルペダル操作の妨げになりかねない。

このようなことは、運転者によるアクセルペダル操作に限らず、操作者が操作子を用いて所定の制御を行う構成一般に言えることである。すなわち、制御装置に作用する物理的な外力に応じて当該所定の制御に対して制御介入（制御特性の変更や学習の中止、制御の切替え等）を行う場合、操作者の熟練度によっては、不要な制御介入となるおそれがある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、操作者の技能に応じて制御介入の起こり易さを調整することが可能な制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る制御装置は、操作者が操作する操作子と、前記操作子が取り付けられ、前記操作子の操作に応じて作動する所定の物体と、前記所定の物体に加わる外力を判定する外力判定装置とを備え、前記外力が閾値以上である場合、前記操作子の操作に応じた所定の制御に対して制御介入を行うものであって、前記外力に対する前記操作子の変動が所定範囲内であれば、前記閾値を増大する、又は前記外力に対する前記操作子の変動が前記所定範囲外であれば、前記閾値を減少することを特徴とする。

この発明によれば、所定の物体に加わる外力に対する操作子の変動が所定範囲内であれば、外力の閾値を増大する。従って、外力が増加しても操作子の変動が所定範囲内であれば、外力の閾値を増大する結果、所定の制御に対する制御介入は行われ難くなる。或いは、所定の物体に加わる外力に対する操作子の変動が所定範囲外であれば、外力の閾値を減少する。従って、外力が増加することで操作子の変動が所定範囲外になれば、外力の閾値を減少する結果、所定の制御に対する制御介入は行われ易くなる。このため、操作者の技能に応じて制御介入の起こり易さを調整することが可能となる。

前記所定の物体は、例えば、車体とすることができる。この場合、前記操作子は、例えば、アクセルペダル又はステアリングとすることができる。

前記所定の物体が車体であり、前記操作子がアクセルペダルである場合、前記制御装置を、アクチュエータにより前記アクセルペダルに反力を付与する車両用の反力装置とし、前記外力判定装置により、前記車体に加わる外力を判定してもよい。

この場合、前記制御装置は、前記車両の目標車速と、当該目標車速に対応する反力付与特性及び前記アクセルペダルの目標開度とを設定し、前記車両が定速走行中に前記アクセルペダルの実開度が前記目標開度と異なるとき、新たな反力付与特性を設定する学習処理を実施し、前記学習処理の中止を判定する前記外力の閾値を、単位時間当たりの前記実開度の変化量に応じて変更してもよい。

この発明によれば、所定の物体に加わる外力に対する操作子の変動が所定範囲内であれば、外力の閾値を増大する。従って、外力が増加しても操作子の変動が所定範囲内であれば、外力の閾値を増大する結果、所定の制御に対する制御介入は行われ難くなる。或いは、所定の物体に加わる外力に対する操作子の変動が所定範囲外であれば、外力の閾値を減少する。従って、外力が増加することで操作子の変動が所定範囲外になれば、外力の閾値を減少する結果、所定の制御に対する制御介入は行われ易くなる。このため、操作者の技能に応じて制御介入の起こり易さを調整することが可能となる。

この発明の一実施形態に係る制御装置としての反力装置を搭載した車両のブロック図である。 アクセルペダルの踏込み量とアクセルペダルに付与される反力との関係を示す説明図である。 反力付与特性の学習処理の可否を判定するフローチャートである。 外力に応じた学習処理の可否を示す説明図である。 学習処理中止判定閾値を設定するフローチャートである。 図４において、学習処理中止判定閾値を増加させた場合の学習処理の可否を示す説明図である。 反力付与特性の学習処理の行い易さについて上記実施形態と比較例とを比較した説明図である。

Ａ．一実施形態
以下、この発明の一実施形態に係る制御装置としての反力装置を搭載した車両について図面を参照して説明する。

１．車両１０の構成
図１は、この実施形態に係る反力装置１２（制御装置）を搭載した車両１０のブロック図である。車両１０は、例えば、四輪車である。車両１０は、反力装置１２に加え、アクセルペダル１４と、アクセルペダル１４に反力Ｆｒ＿ｓｐ［Ｎ］を付与するリターンスプリング１６とを備える。

反力装置１２は、開度センサ１８と、車速センサ２０と、反力付与開始スイッチ２２と、外力センサ２４と、ＥＣＵ（electronic control unit）２６と、アクチュエータ２８と、電流センサ３０（踏力センサ）とを備える。

開度センサ１８は、アクセルペダル１４の原位置からの踏込み量（実開度θ）［度］を検出し、ＥＣＵ２６に出力する。車速センサ２０は、車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／時］を測定し、ＥＣＵ２６に出力する。

反力付与開始スイッチ２２（以下、「スイッチ２２」とも称する。）は、運転者の操作により、アクチュエータ２８からアクセルペダル１４に対する反力Ｆｒ［Ｎ］の付与の開始をＥＣＵ２６に対して指令するものである。すなわち、運転者がスイッチ２２をオンにすると、スイッチ２２から反力付与の開始を指示する反力付与開始信号ＳｓがＥＣＵ２６に送信される。ＥＣＵ２６は、受信した反力付与開始信号Ｓｓを契機として反力Ｆｒの付与を開始する。

外力センサ２４は、車両１０（車体）にかかる外力Ｆｅを判定するものである。外力センサ２４としては、例えば、車両１０の上下方向の加速度Δａｆ［ｍ／ｓ／ｓ］を検出するＧセンサを用いることができる。本実施形態では、加速度Δａｆにより外力Ｆｅを推定する。

ＥＣＵ２６は、車速Ｖの目標値である目標車速Ｖｔｇｔ［ｋｍ／時］に応じて、反力Ｆｒを付与する特性（反力付与特性Ｃｆｒ）を設定し、この反力付与特性Ｃｆｒと実開度θを用いて、アクチュエータ２８からアクセルペダル１４に付与する反力Ｆｒ［Ｎ］を算出する。そして、算出した反力Ｆｒを示す制御信号Ｓｒをアクチュエータ２８に送信する。反力付与特性Ｃｆｒは、目標車速Ｖｔｇｔ毎に実開度θと反力Ｆｒとの関係を規定したものであり、ＥＣＵ２６のメモリ３２に記憶されている。

アクチュエータ２８は、アクセルペダル１４に連結された図示しないモータからなり、ＥＣＵ２６から受信した制御信号Ｓｒに応じた反力Ｆｒをアクセルペダル１４に付与する。これにより、アクセルペダル１４には、リターンスプリング１６による反力Ｆｒ＿ｓｐに加えてアクチュエータ２８からの反力Ｆｒが付加される。アクチュエータ２８は、その他の駆動力生成手段（例えば、空気圧アクチュエータ）であってもよい。

電流センサ３０は、アクチュエータ２８が消費する電流（消費電流Ｉａ）［Ａ］を検出してＥＣＵ２６に通知する。この電流Ｉａは、アクチュエータ２８の出力に応じて変化するものであり、ＥＣＵ２６は、電流Ｉａに基づいてアクチュエータ２８が生成した反力Ｆｒを判定することができる。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２６は、電流Ｉａを用いて判定した反力Ｆｒに基づいて反力付与特性Ｃｆｒを更新する学習処理を行うことができる（詳細は後述する。）。

２．反力付与特性Ｃｆｒ
図２には、アクセルペダル１４の実開度θと、リターンスプリング１６による反力Ｆｒ＿ｓｐとアクチュエータ２８による反力Ｆｒとの関係が示されている。図２に示すように、リターンスプリング１６による反力Ｆｒ＿ｓｐは、実開度θの増加に応じて上昇する。また、アクチュエータ２８による反力Ｆｒは、実開度θがθ１になるまでは下限値｛反力下限値Ｆｍｉｎ（図２の状態では、ゼロ）｝であり、実開度θ１から実開度θ２の間は、反力Ｆｒが増加する。以下では、実開度θ１から実開度θ２まで領域を反力増大領域Ｒｆｒという。そして、実開度θがθ２になると、反力Ｆｒは上限値（反力上限値Ｆｍａｘ）となり、実開度θがθ２を超えると、反力上限値Ｆｍａｘを維持し続ける（或いは、反力Ｆｒを徐々に減少させてもよい。）。

反力付与特性Ｃｆｒは、目標車速Ｖｔｇｔに応じて変化させる。例えば、目標車速Ｖｔｇｔが高くなった場合、反力増大領域Ｒｆｒを図２中右側に移動させ、目標車速Ｖｔｇｔが低くなった場合、反力増大領域Ｒｆｒを図２中左側に移動させる。

本実施形態では、車両１０の定速走行時における反力Ｆｒの目標値（目標反力Ｆｔｇｔ）［Ｎ］を設定する。目標反力Ｆｔｇｔは、例えば、運転者が楽に足を添えておけると感じる反力Ｆｒであり、車両１０の定速走行中における反力Ｆｒと一致するように調整する。また、目標反力Ｆｔｇｔに対応するアクセルペダル１４の開度を目標開度θｔｇｔ［度］と呼ぶ。

３．反力付与特性Ｃｆｒの学習処理
本実施形態において、ＥＣＵ２６は、反力付与特性Ｃｆｒの学習処理を行うことができる。すなわち、車両１０が定速走行をしているにもかかわらず、その際の車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔと異なる場合、反力付与特性Ｃｆｒを変更する。

車両１０が定速走行をしているにもかかわらず、その際の車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔと異なる場合としては、例えば、次の２つの場合が考えられる。１つ目は、運転者が求めている車速Ｖと目標車速Ｖｔｇｔとが異なる場合であり、２つ目は、運転者は目標車速Ｖｔｇｔで走行することを求めているが、付与されている反力Ｆｒが適切ではないため、実開度θと目標開度θｔｇｔとが異なり、その結果、車速Ｖと目標車速Ｖｔｇｔとが異なっている場合である。いずれの場合であっても、現時点の実開度θを新たな目標開度θｔｇｔとすることで解消することが容易となる。そこで、本実施形態では、車両１０が定速走行をしているにもかかわらず、その際の車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔと異なる場合、現時点の実開度θを新たな目標開度θｔｇｔとし、これに応じて反力付与特性Ｃｆｒを変化させる。

なお、路面状態が悪く（すなわち、路面の凹凸が激しく）、車両１０に加わる外力Ｆｅが学習処理を行うには適していないものとなったとき、学習処理を行わない。

図３は、反力付与特性Ｃｆｒの学習処理の可否を判定するフローチャートである。ステップＳ１において、ＥＣＵ２６は、車両１０が定速走行中であるかどうかを判定する。車両１０が定速走行中でない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＥＣＵ２６は、学習処理を行わずに今回の処理を終了する。車両１０が定速走行中である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２において、外力センサ２４は、車両１０の車体にかかる外力Ｆｅを判定し、ＥＣＵ２６に通知する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ２６は、外力Ｆｅが学習処理中止判定閾値ＴＨｌｓ（以下「閾値ＴＨｌｓ」ともいう。）以下であるかどうかを判定する。図４に示すように、学習処理中止判定閾値ＴＨｌｓは、学習処理を中止するかどうかを判定する外力Ｆｅの閾値であり、後述するように、外力Ｆｅとアクセルペダル１４の操作とに応じて変更する。

外力Ｆｅが閾値ＴＨｌｓより大きい場合（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ４において、ＥＣＵ２６は、学習処理を行わない（又は学習処理を中止する）。外力Ｆｅが閾値ＴＨｌｓ以下である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、ＥＣＵ２６は、学習処理を実行（続行）する。

４．学習処理中止判定閾値ＴＨｌｓの設定
上記の通り、本実施形態では、外力Ｆｅとアクセルペダル１４の操作とに応じて閾値ＴＨｌｓを変更する。図５には、閾値ＴＨｌｓを設定するフローチャートが示されている。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ２６は、所定の閾値（外力判定閾値ＴＨｆｅ）以上の外力Ｆｅが車体に加わっているかどうかを判定する。外力判定閾値ＴＨｆｅ（以下「閾値ＴＨｆｅ」ともいう。）は、例えば、運転者に加減速意図がないにもかかわらず、当該外力Ｆｅの影響によってアクセルペダル１４の加減速操作が行われるおそれがある外力Ｆｅの閾値である。閾値ＴＨｆｅ以上の外力Ｆｅが車体に加わっていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ２６は、閾値ＴＨｌｓを変化させずに今回の処理を終了する。閾値ＴＨｆｅ以上の外力Ｆｅが車体に加わっている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ２６は、外力Ｆｅに対するアクセルペダル１４の操作が小さいかどうかを判定する。アクセルペダル１４の操作が小さいかどうかの判定は、単位時間当たりの実開度θの変化量（実開度変化量Δθ）［度／ｓ］の絶対値が所定の閾値（ペダル安定判定閾値ＴＨｐｓ）以下であるかどうかにより行う。ペダル安定判定閾値ＴＨｐｓ（以下「閾値ＴＨｐｓ」ともいう。）は、アクセルペダル１４の操作が安定しているかどうかを判定するための閾値である。

アクセルペダル１４の操作が小さい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３において、ＥＣＵ２６は、閾値ＴＨｌｓを増加させる。これにより、例えば、図６に示すように、学習処理が可能な時間を増加させることができる。アクセルペダル１４の操作が小さくない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ステップＳ１４において、ＥＣＵ２６は、閾値ＴＨｌｓをそのまま維持する。或いは、閾値ＴＨｌｓをより正確に設定するため、閾値ＴＨｌｓを減少させてもよい。

５．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、外力Ｆｅに対する実開度変化量Δθの絶対値がペダル安定判定閾値ＴＨｐｓ以下であれば、学習処理中止判定閾値ＴＨｌｓを増加させる（図５のＳ１２：ＹＥＳ→Ｓ１３）。従って、外力Ｆｅが増加しても実開度変化量Δθの絶対値がペダル安定判定閾値ＴＨｐｓ以下であれば、学習処理の中止（学習処理に対する制御介入）は行われ難くなるため、運転者の技能に応じて学習処理の中止の起こり易さを調整することが可能となる。このため、例えば、車両１０が凹凸のある路面を走行することが多い場合であっても、学習処理の頻度を増加させることが可能となり、目標開度θｔｇｔを適切に設定し易くなる。

図７には、反力付与特性Ｃｆｒの学習処理の行い易さについて本実施形態と比較例とを比較した説明図である。

図７の左側に示すように、路面が平坦であり外力Ｆｅがゼロである場合、本実施形態及び比較例いずれも反力付与特性Ｃｆｒの学習処理が可能である。また、図７の右側に示すように、路面の凹凸が激しく外力Ｆｅが大きい且つアクセルペダル１４の操作が不安定である場合、本実施形態及び比較例いずれも反力付与特性Ｃｆｒの学習処理が許可されない。

一方、図７の真ん中に示すように、路面の凹凸が緩やかであり外力Ｆｅが小さい場合、比較例では、アクセルペダル１４の操作が安定していても、反力付与特性Ｃｆｒの学習処理が許可されないが、本実施形態では、アクセルペダル１４の操作が安定していれば、当該学習処理が許可される。

Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

上記実施形態では、車両１０の上下方向の加速度Δａｆにより外力Ｆｅを推定したが、外力Ｆｅの判定方法はこれに限られず、アクセルペダル１４の振動を判定することができればよい。上下方向の加速度Δａｆ以外にも、例えば、車両１０の前後方向の加速度、横方向の加速度、車輪速度の変動、ヨーレート、車速Ｖを用いて外力Ｆｅを判定してもよい。或いは、車両１０に進行方向の路面状態を検出可能なカメラを設け、カメラの出力に基づいて外力Ｆｒを判定することもできる。或いは、車両１０にナビゲーション装置を設け、ナビゲーション装置から路面情報を得て、当該路面情報に基づいて外力Ｆｒを推定することも可能である。

上記実施形態では、アクセルペダル１４の反力付与特性Ｃｆｒの学習処理の可否を判定する学習処理中止判定閾値ＴＨｌｓの設定について述べたが、これに限られない。例えば、特許文献１に記載のように、反力付与特性Ｃｆｒのばね特性成分や粘性特性成分の一時的な変化の要否を判定する閾値を、実開度変化量Δθに応じて変更してもよい。或いは、特許文献２に記載の「走行状況学習制御」や「個人差学習制御」（特許文献２の段落［００４２］〜［００４５］）の可否を判定する閾値（ΔＳ）を、実開度変化量Δθに応じて変更することもできる（特許文献２の図６のステップＳ３１０参照）。

また、アクセルペダル１４の反力制御以外にもこの発明を適用することが可能である。例えば、いわゆるドライブ・バイ・ワイヤの車両であれば、凹凸のある道路では、アクセルペダル１４の実開度θの変化に対するスロットル開度の反応を遅くする（感度を鈍らせる）構成において、実開度変化量Δθに応じて当該感度を変更することもできる。同様に、ステアリング・バイ・ワイヤの車両であれば、凹凸のある道路では、ステアリングの舵角の変化に対する車輪の向きの変化の反応を遅くする（感度を鈍らせる）構成において、実開度変化量Δθに応じて当該感度を変更することもできる。

１０…車両 １２…反力装置（制御装置）
１４…アクセルペダル（操作子） １６…リターンスプリング
１８…開度センサ ２０…車速センサ
２４…外力センサ（外力判定装置） ２６…ＥＣＵ
２８…アクチュエータ ３０…電流センサ
Ｃｆｒ…反力付与特性 Ｆｅ…物理的な外力
Ｆｒ…反力 Ｆｔｇｔ…目標反力
ＴＨｌｓ…学習処理中止判定閾値 ＴＨｐｓ…ペダル安定判定閾値
Ｖ…車速 Ｖｔｇｔ…目標車速
θ…アクセルペダルの実開度 θｔｇｔ…アクセルペダルの目標開度
Δθ…単位時間当たりの実開度の変化量

Claims (2)

1. 操作者が操作する操作子と、
   前記操作子が取り付けられ、前記操作子の操作に応じて作動する所定の物体と、
   前記所定の物体に加わる外力を判定する外力判定装置と
   を備え、
   前記外力が閾値以上である場合、前記操作子の操作に応じた所定の制御に対して制御介入を行う制御装置であって、
   前記外力に対する前記操作子の変動が所定範囲内であれば、前記閾値を増大する、又は前記外力に対する前記操作子の変動が前記所定範囲外であれば、前記閾値を減少する
   ことを特徴とする制御装置。
2. 請求項１記載の制御装置において、
   前記所定の物体は車体であり、
   前記操作子はアクセルペダルであり、
   前記制御装置は、アクチュエータにより前記アクセルペダルに反力を付与する車両用の反力装置であり、
   前記外力判定装置は、前記車体に加わる外力を判定し、
   前記制御装置は、
   前記車両の目標車速と、当該目標車速に対応する反力付与特性及び前記アクセルペダルの目標開度とを設定し、
   前記車両が定速走行中に前記アクセルペダルの実開度が前記目標開度と異なるとき、新たな反力付与特性を設定する学習処理を実施し、
   前記学習処理の中止を判定する前記外力の閾値を、単位時間当たりの前記実開度の変化量に応じて変更する
   ことを特徴とする制御装置。

Images