JP2017206112A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の操作手段の連続的な連携操作における快適性を向上することができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】乗員が操作可能な操作手段3〜5と、駆動手段11〜13と、駆動手段11〜13を制御するECU2とを備え、ECU2が、ステアリング3及びアクセル4の操作量に対応した操作力Fs,Fa,Fbと車両Vの動作量Gs,Ga,Gbとの相関関係を規定すると共に操作力Fs,Fa,Fbに応答して車両Vが挙動動作を開始する応答開始点Rs,Ra,Rbを備えた動作特性L,M,Nと、動作特性L,M,Nを補正可能な補正部23とを有し、補正部23は、乗員がステアリング3の操作実行中にアクセル4が操作されたとき、応答開始点Raにおける操作力Faをアクセル4が操作開始されたときのステアリング3の第1操作力Fsと同等の力になるようにアクセル動作特性Mを補正する。【選択図】 図2
Description
本発明は、車両の制御装置に関し、特に複数の操作手段の連続的な連携操作を制御する車両の制御装置に関する。
従来より、車両制御においては、乗員が操作手段(アクセルペダル等)を操作したとき、操作手段の操作量と車両の動作量(加速度等)との相関関係を規定した動作特性(制御マップ)に基づいて目標動作量が設定され、車両の挙動動作が制御されている。
また、乗員の操作フィーリングを改善するため、精神物理学に基づいて乗員の感性に即した車両制御を行う制御装置が多数提案されている。
物理量と感覚量(知覚量)の関係を関数の形で表現したものとして、フェヒナー(Fechner)の法則やスティーヴンス(Stevens)の法則が知られている。フェヒナーの法則は、感覚量は刺激強度の対数に比例するという法則性であり、スティーヴンスの法則は、感覚量は刺激強度のべき乗に比例するという法則性である。
また、乗員の操作フィーリングを改善するため、精神物理学に基づいて乗員の感性に即した車両制御を行う制御装置が多数提案されている。
物理量と感覚量(知覚量)の関係を関数の形で表現したものとして、フェヒナー(Fechner)の法則やスティーヴンス(Stevens)の法則が知られている。フェヒナーの法則は、感覚量は刺激強度の対数に比例するという法則性であり、スティーヴンスの法則は、感覚量は刺激強度のべき乗に比例するという法則性である。
特許文献1の車両制御装置は、車両に加速度を発生する加速度発生装置と、乗員によるアクセルペダルの操作に応じたアクセル開度と、車速とに基づいて加速度発生装置を制御する制御装置を備え、アクセル開度と要求加速度との関係は、加速度発生装置により発生可能な最小発生加速度に基づいて所定の特性を維持しつつ変更されている。
特許文献2の車両のパワーステアリング装置は、操舵角センサと、操舵トルクセンサと、複数の特性要素によって規定された目標操舵力特性になるように電動モータのアシスト力を制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットが、乗員に生じると推定される複数の感覚量を設定する感覚量設定部と、この感覚量設定部によって設定された複数の感覚量を複数の特性要素の物理量に変換して目標操舵力特性を設定する操舵力設定部とを有している。
特許文献2の車両のパワーステアリング装置は、操舵角センサと、操舵トルクセンサと、複数の特性要素によって規定された目標操舵力特性になるように電動モータのアシスト力を制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットが、乗員に生じると推定される複数の感覚量を設定する感覚量設定部と、この感覚量設定部によって設定された複数の感覚量を複数の特性要素の物理量に変換して目標操舵力特性を設定する操舵力設定部とを有している。
近年、乗員によって操作される操作手段と、この操作手段に操作反力(乗員の操作力)を付与するアクチュエータ(反力モータ)と、操作手段に対する操作量に応じて車両を動作させる駆動手段とを備えたバイワイヤ方式の車両が知られている。
このようなバイワイヤ方式を採用した車両では、操作手段と駆動手段とが機械的に連結されておらず、実際の車両の挙動動作と操作手段の操作量と乗員の操作力とが機械的に分離された独立要素として夫々構成されている。
このようなバイワイヤ方式を採用した車両では、操作手段と駆動手段とが機械的に連結されておらず、実際の車両の挙動動作と操作手段の操作量と乗員の操作力とが機械的に分離された独立要素として夫々構成されている。
一般に、車両の運転では、乗員による環境認知、乗員による状況判断、乗員による機器操作、車両による応答動作の順に運転状態が推移している。
ここで、認知、判断、操作は乗員の感覚領域(脳内)において主に判断される要素であり、車両の応答量(応答性)は物理領域(現実)において主に判断される要素である。
即ち、乗員が視覚や体性感覚を介して感じる感覚量と車両が挙動する実際の物理量との間で乖離が生じる虞があり、また、乗員が体性感覚を介して感じる感覚量と操作手段が四肢等に作用する実際の物理量との間で乖離が生じる虞がある。
それ故、乗員が車両の操作手段を操作している状況においては、人間四肢の力学特性を踏まえた上で、乗員の知覚特性を考慮した操作力を乗員に対して適宜付与する必要がある。
ここで、認知、判断、操作は乗員の感覚領域(脳内)において主に判断される要素であり、車両の応答量(応答性)は物理領域(現実)において主に判断される要素である。
即ち、乗員が視覚や体性感覚を介して感じる感覚量と車両が挙動する実際の物理量との間で乖離が生じる虞があり、また、乗員が体性感覚を介して感じる感覚量と操作手段が四肢等に作用する実際の物理量との間で乖離が生じる虞がある。
それ故、乗員が車両の操作手段を操作している状況においては、人間四肢の力学特性を踏まえた上で、乗員の知覚特性を考慮した操作力を乗員に対して適宜付与する必要がある。
特許文献1の車両制御装置は、フェヒナーの法則に基づき、アクセルペダルの操作量に対して乗員の感性に適合した加速感を発生させている。
また、特許文献2の車両のパワーステアリング装置は、フェヒナーの法則に基づき、ステアリングホイールの操作感覚を用いて操舵フィーリングを調整している。
しかし、特許文献1,2の技術では、複数の操作手段を連続的に連携操作する場合、以下のような問題がある。
また、特許文献2の車両のパワーステアリング装置は、フェヒナーの法則に基づき、ステアリングホイールの操作感覚を用いて操舵フィーリングを調整している。
しかし、特許文献1,2の技術では、複数の操作手段を連続的に連携操作する場合、以下のような問題がある。
車両の運転では、複数の操作手段を連続的に連携操作する状況が多く存在している。
例えば、車両が旋回走行する場合、旋回初期には、ブレーキペダルを踏込操作し、ブレーキペダルの踏込操作中にステアリングホイールの操舵が開始され、旋回後期には、ステアリングホイールの操舵操作中にアクセルペダルの踏込みが開始される。
つまり、旋回初期、乗員の脚にブレーキペダルの踏込操作に伴う所定の操作力(踏力)が作用している状態で、乗員は低い操作力(操舵力)からステアリングホイールの操作を開始するため、乗員が操作力格差に伴う違和感を覚え、運転負担が増加する虞がある。
また、旋回後期、乗員の腕にステアリングホイールの操舵操作に伴う所定の操作力(操舵力)が作用している状態で、乗員は低い操作力(踏力)からアクセルペダルの操作を開始するため、乗員が操作力格差に伴う違和感を覚え、運転負担が増加する虞がある。
即ち、特許文献1,2の技術では、単一の操作手段について、その操作力を乗員の感性に適合させることは可能であるものの、複数の操作手段を連続的に連携操作する場合には、十分に快適な操作感を得ることができない虞がある。
例えば、車両が旋回走行する場合、旋回初期には、ブレーキペダルを踏込操作し、ブレーキペダルの踏込操作中にステアリングホイールの操舵が開始され、旋回後期には、ステアリングホイールの操舵操作中にアクセルペダルの踏込みが開始される。
つまり、旋回初期、乗員の脚にブレーキペダルの踏込操作に伴う所定の操作力(踏力)が作用している状態で、乗員は低い操作力(操舵力)からステアリングホイールの操作を開始するため、乗員が操作力格差に伴う違和感を覚え、運転負担が増加する虞がある。
また、旋回後期、乗員の腕にステアリングホイールの操舵操作に伴う所定の操作力(操舵力)が作用している状態で、乗員は低い操作力(踏力)からアクセルペダルの操作を開始するため、乗員が操作力格差に伴う違和感を覚え、運転負担が増加する虞がある。
即ち、特許文献1,2の技術では、単一の操作手段について、その操作力を乗員の感性に適合させることは可能であるものの、複数の操作手段を連続的に連携操作する場合には、十分に快適な操作感を得ることができない虞がある。
本発明の目的は、複数の操作手段の連続的な連携操作における快適性を向上することができる車両の制御装置等を提供することである。
請求項1の車両の制御装置は、乗員が操作可能な複数の操作手段と、これら複数の操作手段に付与された操作量によって車両を操作可能な複数の駆動手段と、前記複数の駆動手段を制御可能な制御手段とを備えた車両の制御装置において、前記制御手段が、前記複数の操作手段の少なくとも第1,第2操作手段の第1,第2操作量に対応した第1,第2操作力と車両の動作量との相関関係が夫々規定された第1,第2動作特性であって、前記第1,第2操作手段の第1,第2操作力に夫々応答して車両が挙動動作を開始する第1,第2応答開始点を備えた第1,第2動作特性と、前記第1,第2動作特性を補正可能な補正手段とを有し、前記補正手段は、乗員が前記第1操作手段の操作実行中に第2操作手段が操作されたとき、前記第2応答開始点における第2操作力を前記第2操作手段が操作開始されたときの第1操作手段の第1操作力と同等の力になるように前記第2動作特性を補正することを特徴としている。
この車両の制御装置では、第2操作手段の第2応答開始点における第2操作力を第1操作手段の操作に伴う第1操作力に連続させるため、乗員が操作反力として知覚する第1操作手段の操作傾向と第2操作手段の操作傾向とを線形状に連続させることができ、乗員による操作感覚の違和感を解消することができる。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記複数の操作手段が脚系操作手段と腕系操作手段であって、前記脚系操作手段がアクセルペダル及びブレーキペダルを含み、前記腕系操作手段がステアリングホイールを含むことを特徴としている。
この構成によれば、走行動作、旋回動作、制動動作に関する連携動作の操作感覚の違和感を解消することができる。
この構成によれば、走行動作、旋回動作、制動動作に関する連携動作の操作感覚の違和感を解消することができる。
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、旋回初期において、前記第1操作手段がブレーキペダルであり、前記第2操作手段がステアリングホイールであることを特徴としている。
この構成によれば、ステアリングホイールの応答開始点における操作力をブレーキペダルの操作に伴う操作力に連続させることができ、旋回初期の操作力格差に伴う違和感を解消することができる。
この構成によれば、ステアリングホイールの応答開始点における操作力をブレーキペダルの操作に伴う操作力に連続させることができ、旋回初期の操作力格差に伴う違和感を解消することができる。
請求項4の発明は、請求項1又は2の発明において、旋回後期において、前記第1操作手段がステアリングホイールであり、前記第2操作手段がアクセルペダルであることを特徴としている。
この構成によれば、アクセルペダルの応答開始点における操作力をステアリングホイールの操作に伴う操作力に連続させることができ、旋回後期の操作力格差に伴う違和感を解消することができる。
この構成によれば、アクセルペダルの応答開始点における操作力をステアリングホイールの操作に伴う操作力に連続させることができ、旋回後期の操作力格差に伴う違和感を解消することができる。
本発明の車両の制御装置によれば、第1操作手段の操作傾向と第2操作手段の操作傾向とを線形状に連続させることにより、複数の操作手段の連続的な連携操作における快適性を向上することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明をステアバイワイヤ機構とアクセルバイワイヤ機構とブレーキバイワイヤ機構とを備えた車両の制御装置に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
以下の説明は、本発明をステアバイワイヤ機構とアクセルバイワイヤ機構とブレーキバイワイヤ機構とを備えた車両の制御装置に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
以下、本発明の実施例1について図1〜図11に基づいて説明する。
図1に示すように、車両Vの制御装置1は、ステアバイワイヤ機構Sと、アクセルバイワイヤ機構Aと、ブレーキバイワイヤ機構Bと、ECU(Electronic Control Unit)2(制御手段)等を備えている。
この車両Vは、腕系操作手段としてステアリングホイール(以下、ステアリングと略す)3と、脚系操作手段としてアクセルペダル(以下、アクセルと略す)4及びブレーキペダル(以下、ブレーキと略す)5とを有し、これらの他に、操舵装置6と、エンジン7と、ブレーキ装置8と、前後2対の車輪9等を備えている。
図1に示すように、車両Vの制御装置1は、ステアバイワイヤ機構Sと、アクセルバイワイヤ機構Aと、ブレーキバイワイヤ機構Bと、ECU(Electronic Control Unit)2(制御手段)等を備えている。
この車両Vは、腕系操作手段としてステアリングホイール(以下、ステアリングと略す)3と、脚系操作手段としてアクセルペダル(以下、アクセルと略す)4及びブレーキペダル(以下、ブレーキと略す)5とを有し、これらの他に、操舵装置6と、エンジン7と、ブレーキ装置8と、前後2対の車輪9等を備えている。
まず、ステアバイワイヤ機構Sについて説明する。
図1,図2に示すように、ステアバイワイヤ機構Sは、ステアリング3と左右1対の前側車輪9の転舵駆動手段である操舵装置6とが機械的に分離されて構成されている。
ステアバイワイヤ機構Sは、ステアリング3と、乗員によるステアリング3の操作量(操舵角)を検出する操作量センサ31と、ステアリング3の操作量に対応した操作力(操舵トルク)を検出する操作力センサ32と、ステアリング3の操作量に基づきステアリング3に対して操作反力となる操作力を付与するための反力モータ33等を備えている。
図1,図2に示すように、ステアバイワイヤ機構Sは、ステアリング3と左右1対の前側車輪9の転舵駆動手段である操舵装置6とが機械的に分離されて構成されている。
ステアバイワイヤ機構Sは、ステアリング3と、乗員によるステアリング3の操作量(操舵角)を検出する操作量センサ31と、ステアリング3の操作量に対応した操作力(操舵トルク)を検出する操作力センサ32と、ステアリング3の操作量に基づきステアリング3に対して操作反力となる操作力を付与するための反力モータ33等を備えている。
操舵装置6は、左右1対の前側車輪9にリンク機構を介して夫々連結されたラック付ステアリングロッド10と、このステアリングロッド10を左右方向に駆動可能なピニオンギヤを備えたステアリングモータ11とを有し、ステアリングモータ11によって駆動されたステアリングロッド10が左右1対の前側車輪9を操舵するように構成されている。
ステアリングモータ11、操作量センサ31、操作力センサ32、反力モータ33は、夫々ECU2に電気的に接続されている。
ステアリングモータ11、操作量センサ31、操作力センサ32、反力モータ33は、夫々ECU2に電気的に接続されている。
次に、アクセルバイワイヤ機構Aについて説明する。
図1,図2に示すように、アクセルバイワイヤ機構Aは、アクセル4とエンジン7のスロットルバルブ(図示略)とが機械的に分離されて構成されている。
アクセルバイワイヤ機構Aは、アクセル4と、乗員によるアクセル4の操作量(踏込量)を検出する操作量センサ41と、アクセル4の操作量に対応した操作力(踏力)を検出する操作力センサ42と、アクセル4の操作量に基づきアクセル4に対して操作反力となる操作力を付与するための反力モータ43等を備えている。
図1,図2に示すように、アクセルバイワイヤ機構Aは、アクセル4とエンジン7のスロットルバルブ(図示略)とが機械的に分離されて構成されている。
アクセルバイワイヤ機構Aは、アクセル4と、乗員によるアクセル4の操作量(踏込量)を検出する操作量センサ41と、アクセル4の操作量に対応した操作力(踏力)を検出する操作力センサ42と、アクセル4の操作量に基づきアクセル4に対して操作反力となる操作力を付与するための反力モータ43等を備えている。
エンジン7は、スロットルバルブを回動駆動可能なスロットル駆動モータ12を有し、電動モータ12によって駆動されたスロットルバルブの開度調整によって車両Vの加速度を制御するように構成されている。
スロットル駆動モータ12、操作量センサ41、操作力センサ42、反力モータ43は、夫々ECU2に電気的に接続されている。
スロットル駆動モータ12、操作量センサ41、操作力センサ42、反力モータ43は、夫々ECU2に電気的に接続されている。
次に、ブレーキバイワイヤ機構Bについて説明する。
図1,図2に示すように、ブレーキバイワイヤ機構Bは、ブレーキ5と車輪9を制動可能な液圧ブレーキ機構14とが機械的に分離されて構成されている。
ブレーキバイワイヤ機構Bは、ブレーキ5と、乗員によるブレーキ5の操作量を検出する操作量センサ51と、ブレーキ5の操作量に対応した操作力(踏力)を検出する操作力センサ52と、ブレーキ5の操作量に基づきブレーキ5に対して操作反力となる操作力を付与するための反力モータ53等を備えている。
図1,図2に示すように、ブレーキバイワイヤ機構Bは、ブレーキ5と車輪9を制動可能な液圧ブレーキ機構14とが機械的に分離されて構成されている。
ブレーキバイワイヤ機構Bは、ブレーキ5と、乗員によるブレーキ5の操作量を検出する操作量センサ51と、ブレーキ5の操作量に対応した操作力(踏力)を検出する操作力センサ52と、ブレーキ5の操作量に基づきブレーキ5に対して操作反力となる操作力を付与するための反力モータ53等を備えている。
液圧ブレーキ機構14は、車輪9に一体回転可能に設けられたロータディスクと、このロータディスクに制動力を付与可能なキャリパを備えている(何れも図示略)。
ブレーキ装置8には、ポンプ駆動モータ13を駆動源とした液圧ポンプと、加圧用バルブと、リターン用バルブとを備え、液圧ポンプがキャリパに配設されたシリンダに接続されている(何れも図示略)。液圧ポンプからブレーキ液圧がシリンダに供給されたとき、ピストンがブレーキパットをロータディスクに向けて押圧し、車両Vが制動される。
ポンプ駆動モータ13、操作量センサ51、操作力センサ52、反力モータ53は、夫々ECU2に電気的に接続されている。
ブレーキ装置8には、ポンプ駆動モータ13を駆動源とした液圧ポンプと、加圧用バルブと、リターン用バルブとを備え、液圧ポンプがキャリパに配設されたシリンダに接続されている(何れも図示略)。液圧ポンプからブレーキ液圧がシリンダに供給されたとき、ピストンがブレーキパットをロータディスクに向けて押圧し、車両Vが制動される。
ポンプ駆動モータ13、操作量センサ51、操作力センサ52、反力モータ53は、夫々ECU2に電気的に接続されている。
次に、ECU2について説明する。
ECU2は、CPU(Central Processing Unit)と、ROMと、RAMと、イン側インタフェースと、アウト側インタフェース等によって構成されている。
ROMには、連携制御するための種々のプログラムやデータが格納され、RAMには、CPUが一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられている。
ECU2は、乗員がステアリング3とアクセル4とブレーキ5のうち少なくとも何れかの操作手段を操作したとき、操作された操作手段の操作量と操作力Fs,Fa,Fbとの相関関係に基づいて各モータ33,43,53のうち該当するモータの操作反力を発生し、動作特性L,M,Nに基づいて各モータ11〜13のうち該当するモータを駆動することにより車両Vの挙動動作を制御するように構成されている。
ECU2は、CPU(Central Processing Unit)と、ROMと、RAMと、イン側インタフェースと、アウト側インタフェース等によって構成されている。
ROMには、連携制御するための種々のプログラムやデータが格納され、RAMには、CPUが一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられている。
ECU2は、乗員がステアリング3とアクセル4とブレーキ5のうち少なくとも何れかの操作手段を操作したとき、操作された操作手段の操作量と操作力Fs,Fa,Fbとの相関関係に基づいて各モータ33,43,53のうち該当するモータの操作反力を発生し、動作特性L,M,Nに基づいて各モータ11〜13のうち該当するモータを駆動することにより車両Vの挙動動作を制御するように構成されている。
本実施例では、操作力センサ32,42,52によって検出された実際の操作力Fs,Fa,Fbを乗員が感覚的に知覚する感覚操作力に変換し、この変換された感覚操作力を、各モータ11〜13による車両Vの動作量に対応した操作力Fs,Fa,Fb、所謂動作特性L,M,Nにおける操作力Fs,Fa,Fbと見做している。
感覚操作力への変換に当たり、感覚の強さは刺激の強さの対数に比例することから(フェヒナーの法則)、操作力センサ32,42,52によって検出された実際の操作力Fs,Fa,Fbを次式(1)によって変換している。
y=klogx+K …(1)
尚、yは感覚量(感覚操作力)、xは物理量(検出された実際の操作力)、Kは積分定数である。これにより、乗員の知覚特性に合った車両挙動を実行させることができる。
感覚操作力への変換に当たり、感覚の強さは刺激の強さの対数に比例することから(フェヒナーの法則)、操作力センサ32,42,52によって検出された実際の操作力Fs,Fa,Fbを次式(1)によって変換している。
y=klogx+K …(1)
尚、yは感覚量(感覚操作力)、xは物理量(検出された実際の操作力)、Kは積分定数である。これにより、乗員の知覚特性に合った車両挙動を実行させることができる。
また、ECU2は、乗員が第1操作手段の操作実行中に第2操作手段を操作したとき、第2応答開始点における第2操作力を第2操作手段が操作開始されたときの第1操作手段の第1操作力と同等の力になるように第2動作特性を補正している。
ここで、第1操作手段とは、操作手段3〜5のうちの乗員が操作した何れかの操作手段であり、第2操作手段とは、操作手段3〜5のうち第1操作手段以外の操作手段であり、第2応答開始点とは、後述する動作特性L,M,Nのうち第2操作手段に対応した動作特性L,M,Nにおける車両Vが挙動動作を開始する開始点である。
また、同等の力とは、一方向に向かう力及び回転方向に向かう力(トルク)を含み、物理的又は感覚的又は知覚的に等しいと見做せる力の意味として定義している。
ここで、第1操作手段とは、操作手段3〜5のうちの乗員が操作した何れかの操作手段であり、第2操作手段とは、操作手段3〜5のうち第1操作手段以外の操作手段であり、第2応答開始点とは、後述する動作特性L,M,Nのうち第2操作手段に対応した動作特性L,M,Nにおける車両Vが挙動動作を開始する開始点である。
また、同等の力とは、一方向に向かう力及び回転方向に向かう力(トルク)を含み、物理的又は感覚的又は知覚的に等しいと見做せる力の意味として定義している。
図2に示すように、ECU2は、各モータ11〜13及び反力モータ33,43,53に対して指令信号を出力し、操作量センサ31,41,51及び操作力センサ32,42,52の各々から検出信号を入力している。
ECU2は、ステアリング3が操作されたとき、フラグfsに1を設定し、反力モータ33とステアリングモータ11とを制御するステアリング制御処理を実行している。
アクセル4が操作されたとき、フラグfaに1を設定し、反力モータ43とスロットル駆動モータ12とを制御するアクセル制御処理を実行している。
ブレーキ5が操作されたとき、フラグfbに1を設定し、反力モータ53とポンプ駆動モータ13とを制御するブレーキ制御処理を実行している。
各操作手段3〜5が操作されていないとき、フラグfs,fa,fbには0が設定されている。
ECU2は、ステアリング3が操作されたとき、フラグfsに1を設定し、反力モータ33とステアリングモータ11とを制御するステアリング制御処理を実行している。
アクセル4が操作されたとき、フラグfaに1を設定し、反力モータ43とスロットル駆動モータ12とを制御するアクセル制御処理を実行している。
ブレーキ5が操作されたとき、フラグfbに1を設定し、反力モータ53とポンプ駆動モータ13とを制御するブレーキ制御処理を実行している。
各操作手段3〜5が操作されていないとき、フラグfs,fa,fbには0が設定されている。
このECU2には、各動作特性L,M,Nを格納した記憶部21と、反力モータ33,43,53を乗員の操作力Fs,Fa,Fbに応じて制御するモータ制御部22と、先行して操作された操作手段3〜5の操作力Fs,Fa,Fbに基づいて後続して操作された操作手段3〜5の動作特性L,M,Nを補正する補正部23(補正手段)等が設けられている。
図3に、初期特性となるステア動作特性Lを示す。
ステア動作特性Lは、乗員によるステアリング3の操作量とステアリング3の回動力(操作力)Fsとの相関関係と、乗員によるステアリング3の操作量と車両Vの回転角速度Gsとの相関関係とに基づいて、ステアリング3の操作力Fsと目標回転角速度Gsとの関係が規定されている。
ステアリング3を操舵するとき、往路(切込み)において、乗員の操作力Fsが応答開始点Rsになるまで、車両Vに回転角速度Gsが発生しないように設定され、応答開始点Rs以降は、乗員の操作力Fsが大きい程車両Vの回転角速度Gsが大きくなる線形傾向を有している。
復路(切戻し)において、乗員の操作力Fsが小さい程車両Vの回転角速度が零になるまで小さくなる線形傾向を有している。
ステア動作特性Lは、乗員によるステアリング3の操作量とステアリング3の回動力(操作力)Fsとの相関関係と、乗員によるステアリング3の操作量と車両Vの回転角速度Gsとの相関関係とに基づいて、ステアリング3の操作力Fsと目標回転角速度Gsとの関係が規定されている。
ステアリング3を操舵するとき、往路(切込み)において、乗員の操作力Fsが応答開始点Rsになるまで、車両Vに回転角速度Gsが発生しないように設定され、応答開始点Rs以降は、乗員の操作力Fsが大きい程車両Vの回転角速度Gsが大きくなる線形傾向を有している。
復路(切戻し)において、乗員の操作力Fsが小さい程車両Vの回転角速度が零になるまで小さくなる線形傾向を有している。
図4に、初期特性となるアクセル動作特性Mを示す。
アクセル動作特性Mは、乗員によるアクセル4の操作量とアクセル4の踏力(操作力)Faとの相関関係と、乗員によるアクセル4の操作量と車両Vの加速度Gaとの相関関係とに基づいて、アクセル4の操作力Faと目標加速度Gaとの関係が規定されている。
アクセル4を操作するとき、往路(踏込み)において、乗員の操作力Faが応答開始点Raになるまで、車両Vに加速度Gaが発生しないように設定され、応答開始点Ra以降は、乗員の操作力Faが大きい程車両Vの加速度Gaが大きくなる線形傾向を有している。
復路(踏戻し)において、乗員の操作力Faが小さい程車両Vの加速度Gaが零まで小さくなる線形傾向を有している。
アクセル動作特性Mは、乗員によるアクセル4の操作量とアクセル4の踏力(操作力)Faとの相関関係と、乗員によるアクセル4の操作量と車両Vの加速度Gaとの相関関係とに基づいて、アクセル4の操作力Faと目標加速度Gaとの関係が規定されている。
アクセル4を操作するとき、往路(踏込み)において、乗員の操作力Faが応答開始点Raになるまで、車両Vに加速度Gaが発生しないように設定され、応答開始点Ra以降は、乗員の操作力Faが大きい程車両Vの加速度Gaが大きくなる線形傾向を有している。
復路(踏戻し)において、乗員の操作力Faが小さい程車両Vの加速度Gaが零まで小さくなる線形傾向を有している。
図5に、初期特性となるブレーキ動作特性Nを示す。
ブレーキ動作特性Nは、乗員によるブレーキ5の操作量とブレーキ5の踏力(操作力)Fbとの相関関係と、乗員によるブレーキ5の操作量と車両Vの減速度Gbとの相関関係とに基づいて、ブレーキ5の操作力Fbと目標減速度Gbとの関係が規定されている。
ブレーキ5を操舵するとき、往路(踏込み)において、乗員の操作力Fbが応答開始点Rbになるまで、車両Vに減速度Gbが発生しないように設定され、応答開始点Rb以降は、乗員の操作力Fbが大きい程車両Vの減速度Gbが大きくなる線形傾向を有している。
復路(踏戻し)において、乗員の操作力Fbが小さい程車両Vの減速度Gbが零まで小さくなる線形傾向を有している。
ブレーキ動作特性Nは、乗員によるブレーキ5の操作量とブレーキ5の踏力(操作力)Fbとの相関関係と、乗員によるブレーキ5の操作量と車両Vの減速度Gbとの相関関係とに基づいて、ブレーキ5の操作力Fbと目標減速度Gbとの関係が規定されている。
ブレーキ5を操舵するとき、往路(踏込み)において、乗員の操作力Fbが応答開始点Rbになるまで、車両Vに減速度Gbが発生しないように設定され、応答開始点Rb以降は、乗員の操作力Fbが大きい程車両Vの減速度Gbが大きくなる線形傾向を有している。
復路(踏戻し)において、乗員の操作力Fbが小さい程車両Vの減速度Gbが零まで小さくなる線形傾向を有している。
次に、モータ制御部22について説明する。
モータ制御部22は、反力モータ33を駆動制御するとき、ステアリング3の操作量と操作力Fsとの相関関係に基づいて反力モータ33が予め設定された目標操作力になるように反力モータ33に供給される電流Iを制御している。
モータ制御部22は、操作力センサ32で検出された検出値が入力され、フィルタ(図示略)により検出値のノイズがカットされた後、所定の制御ゲインによって検出値に基づく基準目標電流Ioを演算している。そして、既に保有しているステアリング3の操作量とステアリング3の操作力との相関関係から操作力センサ32で検出された検出値と目標となる操作力値との偏差が求められ、この偏差と制御ゲインによって補償電流Ifを演算し、基準目標電流Ioと補償電流Ifとが加算されて反力モータ33に通電する目標電流Iを算出している。
尚、反力モータ43,53の駆動制御についても、上記と同様に制御している。
モータ制御部22は、反力モータ33を駆動制御するとき、ステアリング3の操作量と操作力Fsとの相関関係に基づいて反力モータ33が予め設定された目標操作力になるように反力モータ33に供給される電流Iを制御している。
モータ制御部22は、操作力センサ32で検出された検出値が入力され、フィルタ(図示略)により検出値のノイズがカットされた後、所定の制御ゲインによって検出値に基づく基準目標電流Ioを演算している。そして、既に保有しているステアリング3の操作量とステアリング3の操作力との相関関係から操作力センサ32で検出された検出値と目標となる操作力値との偏差が求められ、この偏差と制御ゲインによって補償電流Ifを演算し、基準目標電流Ioと補償電流Ifとが加算されて反力モータ33に通電する目標電流Iを算出している。
尚、反力モータ43,53の駆動制御についても、上記と同様に制御している。
次に、補正部23について説明する。
補正部23は、先行した第1操作手段3〜5の操作実行中に第2操作手段3〜5が操作されたとき、第2応答開始点Rs,Ra,Rbにおける第2操作力Fs,Fa,Fbを第2操作手段3〜5が操作開始されたときにおける第1操作手段3〜5の第1操作力Fs,Fa,Fbと同等の力になるように第2動作特性L,M,Nを補正動作特性LA,MA,NAに補正するように構成されている。
補正部23は、先行した第1操作手段3〜5の操作実行中に第2操作手段3〜5が操作されたとき、第2応答開始点Rs,Ra,Rbにおける第2操作力Fs,Fa,Fbを第2操作手段3〜5が操作開始されたときにおける第1操作手段3〜5の第1操作力Fs,Fa,Fbと同等の力になるように第2動作特性L,M,Nを補正動作特性LA,MA,NAに補正するように構成されている。
車両Vが旋回走行する場合を例に具体的に説明する。
旋回初期には、ブレーキ5を踏込操作し、ブレーキ5の踏込操作中にステアリング3の操舵操作が開始されるため、第1操作手段がブレーキ5に相当し、第2操作手段がステアリング3に相当している。
図5に示すように、ブレーキ5を操作力(踏力)P1で踏込操作したとき、車両Vは減速度G1で減速する。ここで、ステアリング3の操作を開始する場合、乗員の脚には操作力P2が作用している一方、車両Vが挙動動作を開始する第2応答開始点Rsの操作力Fsと操作力P2とが異なるため、ステア動作特性Lに基づく制御では乗員に違和感を生じる。
旋回初期には、ブレーキ5を踏込操作し、ブレーキ5の踏込操作中にステアリング3の操舵操作が開始されるため、第1操作手段がブレーキ5に相当し、第2操作手段がステアリング3に相当している。
図5に示すように、ブレーキ5を操作力(踏力)P1で踏込操作したとき、車両Vは減速度G1で減速する。ここで、ステアリング3の操作を開始する場合、乗員の脚には操作力P2が作用している一方、車両Vが挙動動作を開始する第2応答開始点Rsの操作力Fsと操作力P2とが異なるため、ステア動作特性Lに基づく制御では乗員に違和感を生じる。
そこで、図6に示すように、ステアリング3の操作による車両Vの挙動動作を操作力P2から開始させるため、ステア動作特性Lを第2応答開始点Rsが操作力P2に一致するように平行移動させた補正ステア動作特性LAを設定している。
旋回後期には、ステアリング3を操舵操作し、ステアリング3の操舵操作中にアクセル5の踏込操作が開始されるため、第1操作手段がステアリング3に相当し、第2操作手段がアクセル5に相当している。
図6に示すように、ステアリング3の操作力(回動力)P3で操舵操作したとき、車両Vは回転角速度G2で旋回する。ここで、アクセル5の操作を開始する場合、乗員の腕には操作力P4が作用している一方、車両Vが挙動動作を開始する第2応答開始点Raの操作力Faと操作力P4とが異なるため、基本アクセル動作特性Mに基づく制御では乗員に違和感を生じる。
図6に示すように、ステアリング3の操作力(回動力)P3で操舵操作したとき、車両Vは回転角速度G2で旋回する。ここで、アクセル5の操作を開始する場合、乗員の腕には操作力P4が作用している一方、車両Vが挙動動作を開始する第2応答開始点Raの操作力Faと操作力P4とが異なるため、基本アクセル動作特性Mに基づく制御では乗員に違和感を生じる。
そこで、図7に示すように、アクセル5の操作による車両Vの挙動動作を操作力P4から開始させるため、基本アクセル動作特性Mを第2応答開始点Raが操作力P4に一致するように平行移動させた補正アクセル動作特性MAを設定している。
次に、図8〜図11のフローチャートに基づいて、連携制御処理手順について説明する。尚、Si(i=1,2…)は、各処理のためのステップを示す。
図8のフローチャートに示すように、連携制御処理では、まず、S1にて、各センサの検出値や動作特性等の情報を読み込み、S2へ移行する。
S2では、乗員によってブレーキ5の操作有無を判定する。
S2の判定の結果、ブレーキ5の操作有の場合、S3に移行して、ブレーキ制御処理を実行する。S2の判定の結果、ブレーキ5の操作がない場合、フラグfbを0に設定し(S8)、S4に移行する。
図8のフローチャートに示すように、連携制御処理では、まず、S1にて、各センサの検出値や動作特性等の情報を読み込み、S2へ移行する。
S2では、乗員によってブレーキ5の操作有無を判定する。
S2の判定の結果、ブレーキ5の操作有の場合、S3に移行して、ブレーキ制御処理を実行する。S2の判定の結果、ブレーキ5の操作がない場合、フラグfbを0に設定し(S8)、S4に移行する。
S4では、乗員によってステアリング3の操作有無を判定する。
S4の判定の結果、ステアリング3の操作有の場合、S5に移行して、ステアリング制御処理を実行する。S4の判定の結果、ステアリング3の操作がない場合、フラグfsを0に設定し(S9)、S6に移行する。
S6では、乗員によってアクセル4の操作有無を判定する。
S6の判定の結果、アクセル4の操作有の場合、S7に移行して、アクセル制御処理を実行してリターンする。S6の判定の結果、アクセル4の操作がない場合、フラグfaを0に設定し(S10)、リターンする。
S4の判定の結果、ステアリング3の操作有の場合、S5に移行して、ステアリング制御処理を実行する。S4の判定の結果、ステアリング3の操作がない場合、フラグfsを0に設定し(S9)、S6に移行する。
S6では、乗員によってアクセル4の操作有無を判定する。
S6の判定の結果、アクセル4の操作有の場合、S7に移行して、アクセル制御処理を実行してリターンする。S6の判定の結果、アクセル4の操作がない場合、フラグfaを0に設定し(S10)、リターンする。
次に、図9のフローチャートに基づいて、ブレーキ制御処理手順について説明する。
まず、S11にて、フラグfsが1か否か判定する。
S11の判定の結果、フラグfsが1の場合、既にステアリング3が操作中であるため、ブレーキ動作特性Nを応答開始点Rbが操作力Fsに一致するように平行移動させて補正ブレーキ動作特性NAを設定し(S12)、S13に移行する。
まず、S11にて、フラグfsが1か否か判定する。
S11の判定の結果、フラグfsが1の場合、既にステアリング3が操作中であるため、ブレーキ動作特性Nを応答開始点Rbが操作力Fsに一致するように平行移動させて補正ブレーキ動作特性NAを設定し(S12)、S13に移行する。
S13では、乗員の操作量に基づき目標ブレーキ操作力Fbを設定し、ブレーキ動作特性N(補正された場合、補正ブレーキ動作特性NA)に基づき目標減速度Gbを設定して、S14に移行する。
S14では、目標ブレーキ操作力Fbに基づいて反力モータ53を駆動し、S15に移行する。
S15では、目標減速度Gbに基づいてポンプ駆動モータ13を駆動し、フラグfbを1に設定し(S16)、終了する。
S14では、目標ブレーキ操作力Fbに基づいて反力モータ53を駆動し、S15に移行する。
S15では、目標減速度Gbに基づいてポンプ駆動モータ13を駆動し、フラグfbを1に設定し(S16)、終了する。
S11の判定の結果、フラグfsが0の場合、S17に移行し、フラグfaが1か否か判定する。
S17の判定の結果、フラグfaが1の場合、既にアクセル4が操作中であるため、ブレーキ動作特性Nを応答開始点Rbが操作力Faに一致するように平行移動させて補正ブレーキ動作特性NAを設定し(S18)、S13に移行する。
S17の判定の結果、フラグfaが0の場合、ブレーキ動作特性Nを補正することなく、S13に移行する。
S17の判定の結果、フラグfaが1の場合、既にアクセル4が操作中であるため、ブレーキ動作特性Nを応答開始点Rbが操作力Faに一致するように平行移動させて補正ブレーキ動作特性NAを設定し(S18)、S13に移行する。
S17の判定の結果、フラグfaが0の場合、ブレーキ動作特性Nを補正することなく、S13に移行する。
次に、図10のフローチャートに基づいて、ステアリング制御処理手順について説明する。
まず、S21にて、フラグfbが1か否か判定する。
S21の判定の結果、フラグfbが1の場合、既にブレーキ5が操作中であるため、ステア動作特性Lを応答開始点Rsが操作力Fbに一致するように平行移動させて補正ブレーキ動作特性LAを設定し(S22)、S23に移行する。
まず、S21にて、フラグfbが1か否か判定する。
S21の判定の結果、フラグfbが1の場合、既にブレーキ5が操作中であるため、ステア動作特性Lを応答開始点Rsが操作力Fbに一致するように平行移動させて補正ブレーキ動作特性LAを設定し(S22)、S23に移行する。
S23では、乗員の操作量に基づき目標ステアリング操作力Fsを設定し、ステア動作特性L(補正された場合、補正ステア動作特性LA)に基づき目標回転角速度Gsを設定して、S24に移行する。
S24では、目標ステアリング操作力Fsに基づいて反力モータ33を駆動し、S25に移行する。
S25では、目標回転角速度Gsに基づいてステアリングモータ11を駆動し、フラグfsを1に設定し(S26)、終了する。
S24では、目標ステアリング操作力Fsに基づいて反力モータ33を駆動し、S25に移行する。
S25では、目標回転角速度Gsに基づいてステアリングモータ11を駆動し、フラグfsを1に設定し(S26)、終了する。
S21の判定の結果、フラグfbが0の場合、S27に移行し、フラグfaが1か否か判定する。
S27の判定の結果、フラグfaが1の場合、既にアクセル4が操作中であるため、ステア動作特性Lを応答開始点Rsが操作力Faに一致するように平行移動させて補正ブレーキ動作特性LAを設定し(S28)、S23に移行する。
S27の判定の結果、フラグfaが0の場合、ステア動作特性Lを補正することなく、S23に移行する。
S27の判定の結果、フラグfaが1の場合、既にアクセル4が操作中であるため、ステア動作特性Lを応答開始点Rsが操作力Faに一致するように平行移動させて補正ブレーキ動作特性LAを設定し(S28)、S23に移行する。
S27の判定の結果、フラグfaが0の場合、ステア動作特性Lを補正することなく、S23に移行する。
次に、図11のフローチャートに基づいて、アクセル制御処理手順について説明する。
まず、S31にて、フラグfsが1か否か判定する。
S31の判定の結果、フラグfsが1の場合、既にステアリング3が操作中であるため、アクセル動作特性Mを応答開始点Raが操作力Fsに一致するように平行移動させて補正アクセル動作特性MAを設定し(S32)、S33に移行する。
まず、S31にて、フラグfsが1か否か判定する。
S31の判定の結果、フラグfsが1の場合、既にステアリング3が操作中であるため、アクセル動作特性Mを応答開始点Raが操作力Fsに一致するように平行移動させて補正アクセル動作特性MAを設定し(S32)、S33に移行する。
S33では、乗員の操作量に基づき目標アクセル操作力Faを設定し、アクセル動作特性M(補正された場合、補正アクセル動作特性MA)に基づき目標加速度Gaを設定して、S34に移行する。
S34では、目標アクセル操作力Faに基づいて反力モータ43を駆動し、S35に移行する。
S35では、目標加速度Gaに基づいてスロットル駆動モータ12を駆動し、フラグfaを1に設定し(S36)、終了する。
S34では、目標アクセル操作力Faに基づいて反力モータ43を駆動し、S35に移行する。
S35では、目標加速度Gaに基づいてスロットル駆動モータ12を駆動し、フラグfaを1に設定し(S36)、終了する。
S31の判定の結果、フラグfsが0の場合、S37に移行し、フラグfbが1か否か判定する。
S37の判定の結果、フラグfbが1の場合、既にブレーキ5が操作中であるため、アクセル動作特性Mを応答開始点Raが操作力Fbに一致するように平行移動させて補正アクセル動作特性MAを設定し(S38)、S33に移行する。
S37の判定の結果、フラグfaが0の場合、アクセル動作特性Mを補正することなく、S33に移行する。
S37の判定の結果、フラグfbが1の場合、既にブレーキ5が操作中であるため、アクセル動作特性Mを応答開始点Raが操作力Fbに一致するように平行移動させて補正アクセル動作特性MAを設定し(S38)、S33に移行する。
S37の判定の結果、フラグfaが0の場合、アクセル動作特性Mを補正することなく、S33に移行する。
次に、本実施例の車両の制御装置1における作用、効果について説明する。
この車両Vの制御装置1では、第2操作手段3〜5の第2応答開始点Rs,Ra,Rbにおける第2操作力Fs,Fa,Fbを第1操作手段3〜5の操作に伴う第1操作力Fs,Fa,Fbに連続させるため、乗員が操作反力として知覚する第1操作手段3〜5の操作傾向と第2操作手段3〜5の操作傾向とを線形状に連続させることができ、乗員による操作感覚の違和感を解消することができる。
この車両Vの制御装置1では、第2操作手段3〜5の第2応答開始点Rs,Ra,Rbにおける第2操作力Fs,Fa,Fbを第1操作手段3〜5の操作に伴う第1操作力Fs,Fa,Fbに連続させるため、乗員が操作反力として知覚する第1操作手段3〜5の操作傾向と第2操作手段3〜5の操作傾向とを線形状に連続させることができ、乗員による操作感覚の違和感を解消することができる。
複数の操作手段が脚系操作手段と腕系操作手段であって、脚系操作手段がアクセル4及びブレーキ5を含み、腕系操作手段がステアリング3を含むため、走行動作、旋回動作、制動動作に関する連携動作の操作感覚の違和感を解消することができる。
旋回初期において、第1操作手段がブレーキ5であり、第2操作手段がステアリング3であるため、ステアリング3の応答開始点Rsにおける操作力Fsをブレーキ5の操作に伴う操作力Fbに連続させることができ、旋回初期の操作力格差に伴う違和感を解消することができる。
旋回後期において、第1操作手段がステアリング3であり、第2操作手段がアクセル4であるため、アクセル4の応答開始点Raにおける操作力Faをステアリング3の操作に伴う操作力Fsに連続させることができ、旋回後期の操作力格差に伴う違和感を解消することができる。
次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
1〕前記実施形態においては、脚系操作手段をブレーキとアクセル、腕系操作手段をステアリングとした例を説明したが、腕系操作手段にブレーキとアクセルのうち少なくとも一方を構成しても良く、また、シフトレバーや各種操作機器のコマンドスイッチを含むことも可能である。
1〕前記実施形態においては、脚系操作手段をブレーキとアクセル、腕系操作手段をステアリングとした例を説明したが、腕系操作手段にブレーキとアクセルのうち少なくとも一方を構成しても良く、また、シフトレバーや各種操作機器のコマンドスイッチを含むことも可能である。
2〕前記実施形態においては、後続操作における動作特性の応答開始点を先行操作の操作力(又は補正操作力)に一致するように平行移動させた例を説明したが、復路を固定すると共に往路のみ移動し、動作特性の応答開始点を先行操作の操作力に一致させても良い。これにより、復路における操作感を維持することができる。
3〕前記実施形態においては、乗員が感覚的に知覚する感覚操作力を動作特性における操作力として車両の挙動動作を制御した例を説明したが、実際に操作力センサによって検出された乗員による操作力と動作特性とに基づいて車両の挙動動作を制御しても良い。
4〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
4〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
V 車両
1 制御装置
2 ECU
3 ステアリング
4 アクセル
5 ブレーキ
11 ステアリングモータ
12 スロットル駆動モータ
13 ポンプ駆動モータ
Fs (ステアリング)操作力
Fa (アクセル)操作力
Fb (ブレーキ)操作力
L ステア動作特性
M アクセル動作特性
N ブレーキ動作特性
1 制御装置
2 ECU
3 ステアリング
4 アクセル
5 ブレーキ
11 ステアリングモータ
12 スロットル駆動モータ
13 ポンプ駆動モータ
Fs (ステアリング)操作力
Fa (アクセル)操作力
Fb (ブレーキ)操作力
L ステア動作特性
M アクセル動作特性
N ブレーキ動作特性
Claims (4)
- 乗員が操作可能な複数の操作手段と、これら複数の操作手段に付与された操作量によって車両を操作可能な複数の駆動手段と、前記複数の駆動手段を制御可能な制御手段とを備えた車両の制御装置において、
前記制御手段が、
前記複数の操作手段の少なくとも第1,第2操作手段の第1,第2操作量に対応した第1,第2操作力と車両の動作量との相関関係が夫々規定された第1,第2動作特性であって、前記第1,第2操作手段の第1,第2操作力に夫々応答して車両が挙動動作を開始する第1,第2応答開始点を備えた第1,第2動作特性と、
前記第1,第2動作特性を補正可能な補正手段とを有し、
前記補正手段は、乗員が前記第1操作手段の操作実行中に第2操作手段が操作されたとき、前記第2応答開始点における第2操作力を前記第2操作手段が操作開始されたときの第1操作手段の第1操作力と同等の力になるように前記第2動作特性を補正することを特徴とする車両の制御装置。 - 前記複数の操作手段が脚系操作手段と腕系操作手段であって、前記脚系操作手段がアクセルペダル及びブレーキペダルを含み、前記腕系操作手段がステアリングホイールを含むことを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。
- 旋回初期において、前記第1操作手段がブレーキペダルであり、前記第2操作手段がステアリングホイールであることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。
- 旋回後期において、前記第1操作手段がステアリングホイールであり、前記第2操作手段がアクセルペダルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。
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