JP2020059346A - 車両用ペダル制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転制御中においてアクセルペダル及びブレーキペダルの反力の制御により運転者に車両の加速又は減速の予定を知らせる。【解決手段】自動運転システム２から自動運転制御における車両Ｖの加速のタイミング又は車両Ｖの減速のタイミングに関する加減速タイミング情報を取得する加減速タイミング情報取得部１１と、車両Ｖの自動運転制御中に、加減速タイミング情報に基づいて車両Ｖのアクセルペダル又は車両Ｖのブレーキペダルの反力を制御するペダル制御部１２と、を備え、ペダル制御部１２は、車両Ｖの加速のタイミングの一定時間前に、アクセルペダルの反力減少制御を行う若しくはブレーキペダルの反力増加制御を行う、又は、車両Ｖの減速のタイミングの一定時間前に、アクセルペダルの反力減少制御を行う若しくはブレーキペダルの反力増加制御を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、車両用ペダル制御装置に関する。

従来、車両用ペダル制御装置に関する技術文献として、特開２０１８−０６９９３９号公報が知られている。この公報には、車両の自動運転制御中、アクセルペダルを所定の位置に維持するように、アクセルペダルに踏込方向とは逆向きの反力を付加する車両用アクセルペダル装置が示されている。

特開２０１８−０６９９３９号公報

ところで、上述した従来の装置ではアクセルペダルを所定の位置に維持するように反力を付加しているが、自動運転制御中におけるアクセルペダル及びブレーキペダルの活用には改善の余地がある。

本発明の一態様は、自動運転システムによる自動運転制御を行う車両に搭載される車両用ペダル制御装置であって、自動運転システムから自動運転制御における車両の加速のタイミング又は車両の減速のタイミングに関する加減速タイミング情報を取得する加減速タイミング情報取得部と、車両の自動運転制御中に、加減速タイミング情報に基づいて車両のアクセルペダル又は車両のブレーキペダルの反力を制御するペダル制御部と、を備え、ペダル制御部は、車両の加速のタイミングの一定時間前に、アクセルペダルの反力減少制御を行う若しくはブレーキペダルの反力増加制御を行う、又は、車両の減速のタイミングの一定時間前に、アクセルペダルの反力減少制御を行う若しくはブレーキペダルの反力増加制御を行う。

本発明の一態様に係る車両用ペダル制御装置によれば、自動運転制御中においてアクセルペダル及びブレーキペダルの反力の制御により運転者に車両の加速又は減速の予定を知らせることができる。

本実施形態に係る車両用ペダル制御装置及び自動運転システムを示すブロック図である。 （ａ）車両と先行車とのＴＴＣの時間変化を示すグラフである。（ｂ）車両の車速の時間変化を示すグラフである。（ｃ）アクセルペダルの反力の時間変化を示すグラフである。（ｄ）ブレーキペダルの反力の時間変化を示すグラフである。 車両用ペダル制御装置のペダル制御を示すフローチャートである。 （ａ）減速計画時におけるペダル制御を説明するための図である。（ｂ）誤った加速計画時におけるペダル制御を説明するための図である。（ｃ）運転者によるブレーキ介入が行われた状況を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用ペダル制御装置１及び自動運転システム２を示すブロック図である。図１に示されるように、車両用ペダル制御装置１及び自動運転システム２は、乗用車などの車両Ｖに搭載されている。

［自動運転システムの構成］
先に、自動運転システム２の構成について説明する。自動運転システム２は、車両Ｖの自動運転制御を実行するシステムである。自動運転制御とは、運転者が運転操作をすることなく、車両Ｖの走行する道路に沿って自動で車両Ｖを走行させる車両制御である。自動運転システム２は、運転者による自動運転制御の開始操作（例えば自動運転制御の開始ボタンを押す操作等）が行われた場合に、車両Ｖの自動運転制御を開始する。

自動運転システム２は、自動運転ＥＣＵ［Electronic Control Unit］３、外部センサ２１、地図データベース２２、内部センサ２３、ＧＰＳ［Global Positioning System］受信機２４、及びアクチュエータ２５を備える。

外部センサ２１は、車両Ｖの周囲の物体を検出する検出器である。物体には、ガードレール、電柱、駐車車両などの静止物体の他、他車両、歩行者などの移動物体が含まれる。外部センサ２１は、カメラ、レーダセンサのうち少なくとも一つを含む。カメラは、車両の周囲（少なくとも前方）を撮像する撮像機器である。カメラは、車両の周囲の撮像情報を自動運転ＥＣＵ３へ送信する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両の周辺の物体を検出する検出機器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー［LIDAR：LightDetection and Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を自車両の周辺に送信し、物体で反射された電波又は光を受信することで物体を検出する。レーダセンサは、検出した物体情報を自動運転ＥＣＵ３へ送信する。外部センサ２１は、車両Ｖの走行する走行車線の白線認識にも利用される。

地図データベース２２は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース２２は、車両Ｖに搭載された記憶部に格納されている。地図情報には、道路の位置情報、道路形状の情報（カーブ、直線部の種別、カーブの曲率など）、交差点及び分岐点の位置情報、並びに建物の位置情報などが含まれる。地図情報には、横断歩道の位置情報、一時停止線の位置情報などが含まれてもよい。

内部センサ２３は、車両Ｖの走行状態及び車両Ｖの運転者の運転操作を検出する検出器である。内部センサ２３は、車両Ｖの走行状態を検出するために、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。

車速センサは、車両Ｖの速度を検出する検出器である。車速センサの一例としては、車両Ｖの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車両Ｖの車速情報を自動運転ＥＣＵ３に送信する。加速度センサは、車両Ｖの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、車両Ｖの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両Ｖの横加速度を検出する横加速度センサとを含む。加速度センサは、検出した車両Ｖの加速度情報を自動運転ＥＣＵ３に送信する。ヨーレートセンサは、車両Ｖの重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサの一例として、ジャイロセンサが用いられる。ヨーレートセンサは、検出した車両Ｖのヨーレート情報を自動運転ＥＣＵ３へ送信する。

ＧＰＳ受信機２４は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両Ｖの位置を測定する。位置の具体的な一例としては、緯度及び経度である。ＧＰＳ受信機２４は、測定した車両Ｖの位置情報を自動運転ＥＣＵ３へ送信する。

アクチュエータ２５は、車両Ｖの走行制御を実行する装置である。アクチュエータ２５は、エンジンアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ及び操舵アクチュエータを含む。エンジンアクチュエータは、自動運転ＥＣＵ３からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量を変更することで、車両Ｖの駆動力を制御する。具体的な一例として、エンジンアクチュエータは、スロットル開度を変更することで車両Ｖの駆動力を制御する。なお、エンジンアクチュエータは、車両Ｖがハイブリッド車又は電気自動車である場合には、動力源としてのモータの駆動力を制御する。ブレーキアクチュエータは、自動運転ＥＣＵ３からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両Ｖの車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、自動運転ＥＣＵ３からの制御信号に応じて制御する。これにより、操舵アクチュエータは、車両Ｖの操舵トルクを制御する。

自動運転ＥＣＵ３は、ＣＰＵ［Central Processing Unit]、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路などを有する電子制御ユニットである。自動運転ＥＣＵ３は、ＣＰＵが出力する信号に基づいてハードウェアを制御し、後述する各種の機能を実現する。

自動運転ＥＣＵ３は、ＧＰＳ受信機２４の位置情報及び地図データベース２２の地図情報に基づいて、車両Ｖの地図上の位置を認識する。また、自動運転ＥＣＵ３は、外部センサ２１の検出結果に基づいて車両Ｖの周辺環境を認識すると共に、内部センサ２３の検出結果に基づいて車両Ｖの走行状態を認識する。

自動運転ＥＣＵ３は、予め設定された目的地、地図情報、車両Ｖの地図上の位置、車両Ｖの外部環境、及び車両Ｖの走行状態に基づいて、自動運転制御に用いる車両Ｖの走行計画を生成する。車両Ｖの走行計画には、車両Ｖの車速計画が含まれる。車両計画には、車両Ｖの加速のタイミングと、車両Ｖの減速のタイミングとが含まれる。タイミングは、時間又は位置（車両Ｖの進路上の位置）に応じて決められる。自動運転ＥＣＵ３は、走行計画に沿ってアクチュエータ２５に制御信号を送信することにより車両Ｖの自動運転制御を実行する。

［車両用ペダル制御装置の構成］
次に、車両用ペダル制御装置１の構成について説明する。図１に示すように、車両用ペダル制御装置１は、アクセルペダルアクチュエータ４、ブレーキペダルアクチュエータ５、及びペダル制御ＥＣＵ[Electronic Control Unit]１０を備えている。

アクセルペダルアクチュエータ４は、車両Ｖのアクセルペダルの反力を制御するアクチュエータである。アクセルペダルアクチュエータ４は、アクセルペダルの反力を制御する反力制御機構を構成する。アクセルペダルアクチュエータ４は、ペダル制御ＥＣＵ１０からの制御信号によりアクセルペダルの反力を制御する。

アクセルペダルアクチュエータ４は、アクセルペダルの反力の制御によってアクセルペダルの位置を調整することができる。アクセルペダルアクチュエータ４は、例えば、予め設定された基準となる基準位置、基準位置より低い加速側アクセル位置、基準位置より高い減速側アクセル位置の三つの位置にアクセルペダルの位置を切り替える。基準位置は、例えばペダルストロークの中間位置に設けられ、運転者の足置き用の位置として提供されてもよい。

ブレーキペダルアクチュエータ５は、車両Ｖのブレーキペダルの反力を制御するアクチュエータである。ブレーキペダルアクチュエータ５は、ブレーキペダルの反力を制御する反力制御機構を構成する。ブレーキペダルアクチュエータ５は、ペダル制御ＥＣＵ１０からの制御信号によりブレーキペダルの反力を制御する。

ブレーキペダルアクチュエータ５は、ブレーキペダルの反力の制御によってブレーキペダルの位置を調整することができる。ブレーキペダルアクチュエータ５は、例えば、予め設定された基準となる基準位置、基準位置より高い加速側ブレーキ位置、基準位置より低い減速側ブレーキ位置の三つの位置にブレーキペダルの位置を切り替える。基準位置は、例えばペダルストロークの中間位置に設けられ、運転者の足置き用の位置として提供されてもよい。

ペダル制御ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＡＮ通信回路等を有する電子制御ユニットである。ペダル制御ＥＣＵ１０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ペダル制御ＥＣＵ１０は、自動運転システム２の自動運転ＥＣＵ３と接続されている。

次に、ペダル制御ＥＣＵ１０の機能的構成について説明する。ペダル制御ＥＣＵ１０は、加減速タイミング情報取得部１１及びペダル制御部１２を有している。

加減速タイミング情報取得部１１は、自動運転システム２から自動運転制御における車両Ｖの加速のタイミング又は車両Ｖの減速のタイミングに関する加減速タイミング情報を取得する。加減速タイミング情報取得部１１は、例えば自動運転ＥＣＵ３の生成した走行計画から加減速タイミング情報を取得する。加減速タイミング情報取得部１１は、必ずしも走行計画自体や走行計画の全ての加減速のタイミングの情報を取得する必要はなく、走行計画上で車両Ｖが次に行う予定の加速又は減速のタイミングの情報を取得できればよい。

ペダル制御部１２は、車両Ｖの自動運転制御中に、加減速タイミング情報取得部１１の取得した加減速タイミング情報に基づいて、車両Ｖのアクセルペダル及び／又は車両Ｖのブレーキペダルの反力を制御する。ペダル制御部１２は、アクセルペダルアクチュエータ４に制御信号を送信することで、アクセルペダルの反力を制御する。ペダル制御部１２は、ブレーキペダルアクチュエータ５に制御信号を送信することで、ブレーキペダルの反力を制御する。

具体的に、ペダル制御部１２は、自動運転制御における車両Ｖの加速のタイミングの一定時間前に、アクセルペダルの反力減少制御及び／又はブレーキペダルの反力増加制御を行う。一定時間は、例えば３秒である。一定時間は、車両Ｖの車速に応じて変更されてもよく、例えば車速が高いほど長い時間とされてもよい。アクセルペダルの反力減少制御とは、アクセルペダルの反力を減少させる制御である。アクセルペダルの反力減少制御では、アクセルペダルの位置が基準位置より低い加速側アクセル位置に調整される。ブレーキペダルの反力増加制御とは、ブレーキペダルの反力を増加させる制御である。ブレーキペダルの反力増加制御では、ブレーキペダルの位置が基準位置より高い加速側ブレーキ位置に調整される。

また、ペダル制御部１２は、自動運転制御における車両Ｖの減速のタイミングの一定時間前に、アクセルペダルの反力増加制御及び／又はブレーキペダルの反力減少制御を行う。アクセルペダルの反力増加制御とは、アクセルペダルの反力を増加させる制御である。アクセルペダルの反力増加制御では、アクセルペダルの位置が基準位置より高い減速側アクセル位置に調整される。ブレーキペダルの反力減少制御とは、ブレーキペダルの反力を減少させる制御である。ブレーキペダルの反力減少制御では、ブレーキペダルの位置が基準位置より低い減速側ブレーキ位置に調整される。

ここで、図２は、車両Ｖの減速計画におけるアクセルペダル及びブレーキペダルの反力の制御を説明するためのグラフである。具体的に、図２（ａ）は、車両Ｖと先行車とのＴＴＣの時間変化を示すグラフである。図２（ｂ）は、車両Ｖの車速の時間変化を示すグラフである。図２（ｃ）は、アクセルペダルの反力の時間変化を示すグラフである。図２（ｄ）は、ブレーキペダルの反力の時間変化を示すグラフである。ここでは、車両Ｖの前方を走行する先行車が減速して低速走行になった場合を想定している。

図２（ａ）に示すように、時刻Ｔ１において、車両Ｖと先行車とのＴＴＣの減少が始まる。運転者は、例えばこのタイミングで車両Ｖと先行車との車間距離が縮まっていることに気づく。自動運転システム２では、自動運転ＥＣＵ３により車両Ｖが先行車に接近し過ぎることを避けるための走行計画の見直しが行われる。図２（ｂ）に示すように、自動運転システム２では、時刻Ｔ３において車両Ｖの車速を減速することが計画される。時刻Ｔ３は、車両Ｖの減速のタイミングとなる。

この場合、車両用ペダル制御装置１のペダル制御部１２は、時刻Ｔ３から一定時間前の時刻Ｔ２においてアクセルペダル及びブレーキペダルの反力制御を実行することを決定する。図２（ｃ）に示すように、ペダル制御部１２は、時刻Ｔ２においてアクセルペダルの反力増加制御を行う。また、図２（ｄ）に示すように、ペダル制御部１２は、時刻Ｔ２においてブレーキペダルの反力減少制御を行う。

［車両用ペダル制御装置のペダル制御］
続いて、本実施形態に係る車両用ペダル制御装置１のペダル制御について図３を参照して説明する。図３は、車両用ペダル制御装置のペダル制御を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理は、車両Ｖの自動運転制御中に実行される。

図３に示すように、車両用ペダル制御装置１のペダル制御ＥＣＵ１０は、Ｓ１０として、加減速タイミング情報取得部１１による加減速タイミング情報の取得を行う。自動運転システム２から加減速タイミング情報を取得する。その後、ペダル制御ＥＣＵ１０はＳ１２に移行する。

Ｓ１２において、ペダル制御ＥＣＵ１０は、ペダル制御部１２により車両Ｖの加速のタイミングの一定時間前になったか否かを判定する。ペダル制御ＥＣＵ１０は、車両Ｖの加速のタイミングの一定時間前になったと判定された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１４に移行する。ペダル制御ＥＣＵ１０は、車両Ｖの加速のタイミングの一定時間前になったと判定されない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、Ｓ１６に移行する。なお、自動運転制御中の車両Ｖの加速が予定されていない場合もＮＯの判定となる。

Ｓ１４において、ペダル制御部１２は、アクセルペダルの反力減少制御又はブレーキペダルの反力増加制御を行う。ペダル制御部１２は、アクセルペダルアクチュエータ４又はブレーキペダルアクチュエータ５に制御信号を送信することで、アクセルペダルの位置を低くする反力減少制御又はブレーキペダルの位置を高くする反力増加制御を実行する。

Ｓ１６において、ペダル制御ＥＣＵ１０は、ペダル制御部１２により車両Ｖの減速のタイミングの一定時間前になったか否かを判定する。ペダル制御ＥＣＵ１０は、車両Ｖの減速のタイミングの一定時間前になったと判定された場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、Ｓ１８に移行する。ペダル制御ＥＣＵ１０は、車両Ｖの減速のタイミングの一定時間前になったと判定されない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、今回の処理を終了する。その後、ペダル制御ＥＣＵ１０は、一定時間の経過後に再びＳ１０から処理を繰り返す。なお、自動運転制御中の車両Ｖの減速が予定されていない場合もＮＯの判定となる。

Ｓ１８において、ペダル制御部１２は、アクセルペダルの反力増加制御又はブレーキペダルの反力減少制御を行う。ペダル制御部１２は、アクセルペダルアクチュエータ４又はブレーキペダルアクチュエータ５に制御信号を送信することで、アクセルペダルの位置を高くする反力増加制御又はブレーキペダルの位置を低くする反力減少制御を実行する。

以上説明した本実施形態に係る車両用ペダル制御装置１によれば、自動運転制御により計画された車両Ｖの加速又は減速のタイミングの前に、アクセルペダル又はブレーキペダルの反力を制御することで、運転者に車両の加速又は減速の予定を知らせることができる。

具体的に、図４（ａ）は、減速計画時におけるペダル制御を説明するための図である。図４（ａ）に示すように、自動運転システム２は、例えば低速の先行車Ｎを認識した場合、自動運転制御中の車両Ｖの減速を計画する。車両用ペダル制御装置１は、自動運転システム２から車両Ｖの減速のタイミングの情報を取得する。車両用ペダル制御装置１は、車両Ｖの減速のタイミングの一定時間前にアクセルペダルの反力増加制御を行う。これにより、運転者は、アクセルペダルの反力増加を受けて自動運転制御中の車両Ｖが減速を予定していることを把握することができる。

図４（ｂ）は、誤った加速計画時におけるペダル制御を説明するための図である。図４（ｂ）に示す状況では、自動運転システム２は、低速の先行車Ｎを認識できておらず、自動運転制御中の車両Ｖの加速を計画している。この場合、車両用ペダル制御装置１は、自動運転システム２から車両Ｖの加速のタイミングの情報を取得する。車両用ペダル制御装置１は、車両Ｖの加速のタイミングの一定時間前にアクセルペダルの反力減少制御を行う。これにより、運転者は、アクセルペダルの反力減少を受けて自動運転制御中の車両Ｖが加速を予定していることを把握することができる。

図４（ｃ）は、運転者によるブレーキ介入が行われた状況を示す図である。図４（ｃ）に示すように、運転者は、自動運転システム２が誤って車両Ｖの加速を計画してしまったときに、アクセルペダルの反力減少を受けて自動運転制御中の車両Ｖの加速を予め把握することで、早期にブレーキ介入を行うことができる。このように、車両用ペダル制御装置１によれば、自動運転制御による車両Ｖの加速又は減速についてヘッドアップディスプレイなどにより視覚情報を表示するだけでは運転者のよそ見などにより気づかれない場合もあるところ、運転者が足を置くアクセルペダル又はブレーキペダルの反力を制御することで、運転者がよそ見をしていても体感的且つ直感的に自動運転制御による車両Ｖの加速又は減速の予定を運転者が知ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

車両用ペダル制御装置１は、アクセルペダルの反力のみを制御する場合には、必ずしもブレーキペダルアクチュエータ５を備える必要はない。車両用ペダル制御装置１は、ブレーキペダルの反力のみを制御する場合には、必ずしもアクセルペダルアクチュエータ４を備える必要はない。また、車両用ペダル制御装置１は、自動運転制御中の車両Ｖの加速及び減速の両方に対してアクセルペダル及び／又はブレーキペダルの反力を制御してもよい。

１…車両用ペダル制御装置、２…自動運転システム、３…自動運転ＥＣＵ、４…アクセルペダルアクチュエータ、５…ブレーキペダルアクチュエータ、１０…ペダル制御ＥＣＵ、１１…加減速タイミング情報取得部、１２…ペダル制御部、２１…外部センサ、２２…地図データベース、２３…内部センサ、２４…ＧＰＳ受信機、２５…アクチュエータ、Ｖ…車両。

Claims (1)

1. 自動運転システムによる自動運転制御を行う車両に搭載される車両用ペダル制御装置であって、
   前記自動運転システムから前記自動運転制御における前記車両の加速のタイミング又は前記車両の減速のタイミングに関する加減速タイミング情報を取得する加減速タイミング情報取得部と、
   前記車両の前記自動運転制御中に、前記加減速タイミング情報に基づいて前記車両のアクセルペダル又は前記車両のブレーキペダルの反力を制御するペダル制御部と、
   を備え、
   前記ペダル制御部は、前記車両の加速のタイミングの一定時間前に、前記アクセルペダルの反力減少制御を行う若しくは前記ブレーキペダルの反力増加制御を行う、又は、前記車両の減速のタイミングの一定時間前に、前記アクセルペダルの反力減少制御を行う若しくは前記ブレーキペダルの反力増加制御を行う、車両用ペダル制御装置。

Images