JP2020069913A - 運転操作補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブアクセレレータ技術が搭載される車両において、ドライバーの疲労蓄積とドライビングの快適性低減を防ぐことができる運転操作補助装置を提供すること。【解決手段】車両の加速度を算出する加速度算出部と、アクセルペダルが操作された場合の前記加速度算出部により算出される前記加速度が所定閾値以上の場合、前記アクセルペダルに第１反力を印加することにより、運転者に前記加速度が非エコ運転であることを報知する第１反力印加部と、第１反力印加部による前記アクセルペダルへの前記第１反力印加後、前記アクセルペダルに前記第１反力よりも大きい第２反力を印加することにより、前記運転者に前記アクセルペダルを前記所定開度で保持できるようにする第２反力印加部と、を含むこと。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の運転操作補助装置に係り、詳しくはアクセルペダル操作の補助制御に関する。

近年、環境負荷低減の観点から、内燃機関を備える車両の燃費や、電動車両の電費向上を目的として、不要な加速抵抗に起因するエネルギー消費量の低減するために、所定上限閾値の加速度が検出された場合、アクセルペダルに反力を印加することでドライバー（運転者）のアクセルペダルの踏み過ぎを防止するアクティブアクセレレータ技術が知られている。例えば、特許文献１に当該アクティブアクセレレータ技術が開示されている。

このような技術では、エネルギー効率の悪化を防ぐことができ、かつ、ドライバーが加速ストレスを感じないで運転することができる加速度領域の上限値に、上記所定上限閾値を設定することができる。これにより、車両のエネルギー効率の悪化を防止しつつ、ドライバーの快適なアクセルペダル操作を補助することができる。

特開２０１３−２０９０８４号公報

このようなアクティブアクセレレータ技術を用いた運転操作補助装置においては、多くのドライバーが加速ストレスを感じない快適なアクセルペダル操作を行う傾向にあることから、車両加速度が上限閾値付近でのアクセルペダル操作の頻度が高くなる。

その結果、アクセルペダルの踏込操作と、反力印加によるアクセルオフ操作とが繰り返されることとなり、ドライバーの疲労蓄積とドライビングの快適性低減を招く虞がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アクティブアクセレレータ技術が搭載される車両において、ドライバーの疲労蓄積とドライビングの快適性低減を防ぐことができる運転操作補助装置を提供することにある。

本適用例に係る運転操作補助装置は、運転者による車両のアクセルペダルの操作を補助する運転操作補助装置であって、前記車両の加速度を算出する加速度算出部と、前記アクセルペダルが操作された場合の前記加速度算出部により算出される前記加速度が所定閾値以上の場合、前記アクセルペダルに第１反力を印加することにより、前記運転者に前記加速度が非エコ運転であることを報知する第１反力印加部と、第１反力印加部による前記アクセルペダルへの前記第１反力印加後、前記アクセルペダルに前記第１反力よりも大きい第２反力を印加することにより、前記運転者に前記アクセルペダルを前記所定開度で保持できるようにする第２反力印加部と、を含む。

本適用例に係る運転操作補助装置においては、非エコ運転である旨を第１反力によって報知する第１第１反力印加部だけでなく、第１反力の印加後、報知のための反力よりも大きな第２反力を印加することで運転者に前記アクセルペダルを前記所定開度で保持できるようにする第２反力印加部を含む。すなわち、アクティブアクセレレータがオン状態であっても、運転者は、第１反力印加に気にすることなくアクセルペダルを踏み込むことで、第２反力によるアクセルペダルの開度保持が容易に行われることになる。これにより、アクティブアクセレレータ技術が搭載される車両において、運転者の疲労蓄積とドライビングの快適性低減を防ぐことが可能になる。

本発明の一実施形態における運転操作補助装置を備えた車両の駆動系を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態における運転操作補助に関する制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明を具体化した運転操作補助装置の一実施形態を説明する。

図１は本実施形態の運転操作補助装置を備えた車両の駆動系を示す概略構成図であり、以下同図に基づき本実施形態の構成について説明する。

本実施形態における車両１はトラックであり、走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２が搭載されている。エンジン２の出力軸２ａにはクラッチ装置３を介して自動変速機（以下、単に変速機という）４の入力軸４ａが接続され、クラッチ装置３の接続時にエンジン２の回転が変速機４に伝達されるようになっている。当該変速機４は、例えば前進１２段及び後進１段を備えた手動式変速機をベースとしたものであり、以下に述べるように、その変速操作及び変速に伴うクラッチ装置３の断接操作を自動化した、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）である。

クラッチ装置３は、フライホイール５にクラッチ板６をプレッシャスプリング７により圧接させて接続される一方、フライホイール５からクラッチ板６を離間させることにより切断される摩擦式クラッチとして構成されている。クラッチ板６にはアウタレバー８を介してエアシリンダ９が連結され、エアシリンダ９には電磁弁１０が介装されたエア通路１１を介して圧縮エアを充填したエアタンク１２が接続されている。

電磁弁１０の開弁時にはエアタンク１２からエア通路１１を介してエアシリンダ９に圧縮エアが供給され、エアシリンダ９が作動してアウタレバー８を介してクラッチ板６をフライホイール５から離間させ、これによりクラッチ装置３が接続状態から切断状態に切り替えられる。一方、電磁弁１０が閉弁すると、圧縮エアの供給中止によりエアシリンダ９が作動しなくなることから、クラッチ板６はプレッシャスプリング７によりフライホイール５に圧接され、これによりクラッチ装置３は切断状態から接続状態に切り替えられる。このように電磁弁１０の開閉に応じてエアシリンダ９が作動して、クラッチ装置３を自動的に断接操作可能になっている。

変速機４には変速段を切り替えるためのギヤシフトユニット１３が設けられ、図示はしないがギヤシフトユニット１３は、変速機４内の各変速段に対応するシフトフォークを作動させる複数のエアシリンダ、及び各エアシリンダを作動させる複数の電磁弁を内蔵している。ギヤシフトユニット１３はエア通路１４を介して上記したエアタンク１２と接続されており、各電磁弁の開閉に応じてエアタンク１２からの圧縮エアが対応するエアシリンダに供給され、そのエアシリンダが作動して対応するシフトフォークを切替操作すると、切替操作に応じて変速機４の変速段のギヤ入れが行われる。このようにギヤシフトユニット１３の電磁弁の開閉に応じてエアシリンダが作動して、変速機４を自動的に変速操作可能になっている。なお、本実施形態では主にエアによりクラッチ装置３及び変速機４を作動させているが、作動方式はこれに限られず、例えば油圧を用いてもよい。

車両１内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えたＥＣＵ（制御ユニット）２０が設置されており、エンジン２、クラッチ装置３、変速機４の総合的な制御を行う。

ＥＣＵ２０の入力側には、例えば、運転席に設けられたシフトレバー１５の切替位置を検出するレバー位置センサ２１、アクセルペダル１６の操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ２２、ブレーキ１７を作動させるためのブレーキペダル１８の操作を検出するブレーキスイッチ２３、変速機４の現変速段を検出する変速段センサ２４、車両１が走行している路面の勾配を検出する勾配センサ２５、エンジン２の回転速度からエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ２６、変速機４の出力軸４ｂに設けられて出力軸回転速度から車速を検出する車速センサ２７、車両１の加速度を検出する加速度センサ２８、先行車との車間距離を計測する車間距離センサ２９などのセンサ類が接続されている。なお、車間距離センサ２９は例えばレーザレーダやミリ波レーダである。

また、ＥＣＵ２０の出力側には、上記したクラッチ装置３の電磁弁１０、ギヤシフトユニット１３の各電磁弁などが接続されると共に、図示はしないが、エンジン２の燃料噴射弁などが接続されている。なお、このように単一のＥＣＵ２０で総合的に制御することなく、例えばＥＣＵ２０とは別にエンジン制御専用のＥＣＵを備えるようにしてもよい。

そして、例えばＥＣＵ２０は、エンジン回転数センサ２６により検出されたエンジン回転数及びアクセルセンサ２２により検出されたアクセル開度に基づき、図示しないマップからエンジン２の各気筒への燃料噴射量を算出すると共に、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づき図示しないマップから燃料噴射時期を算出する。そして、これらの算出値に基づき各気筒の燃料噴射弁を駆動制御しながらエンジン２を運転する。

また、ＥＣＵ２０は、レバー位置センサ２１によりシフトレバー１５のＤ（ドライブ）レンジへの切替が検出されているときには自動変速モードを実行し、アクセル開度及び車速等に基づき、予め設定されたシフトマップから目標変速段を算出する。そして、クラッチ装置３の電磁弁１０を開閉してエアシリンダ９によりクラッチ装置３を断接操作させながら、ギヤシフトユニット１３の所定の電磁弁を開閉してエアシリンダにより対応するシフトフォークを切替操作して目標変速段にギヤ入れし、これにより常に適切な変速段をもって車両を走行させる。

なお、シフトレバー１５が選択可能なシフト位置としては、駐車時に選択するＰ（パーキング）レンジ、変速機４のギヤをニュートラルとするＮ（ニュートラル）レンジ、前進走行時に選択するＤ（ドライブ）レンジ、後進時に選択するＲ（リバース）レンジ、手動で変速段をシフトアップ又はシフトダウン可能なＭ（マニュアル）レンジ等がある。

また、車両１は、アクセルペダル１６が所定開度まで操作された際の加速度（ｍ／ｓ^２）が所定閾値以上である場合に、アクセルペダル１６に第１反力を印加する第１反力印加部３１を備えている。本実施形態において、第１反力印加部３１はＥＣＵ２０によって制御されており、例えば、アクセルペダル１６に印加する第１反力の強さも調整が可能になっていてもよい。ここで、第１反力は、当該加速度による運転が非エコ運転であることを運転者に報知するための強さを有しており、アクセルペダル１６の踏み込みを防止するような強力なものではない。また、所定閾値は、車両１の車速に応じて異なっており、車速が小さいほどに当該閾値は大きく設定されている。これは、車速が小さければ、所定時間にて所望の速度に到達するためには大きな加速が必要となり、このような場合に、第１反力印加部３１を不必要に駆動させると、かえって車両１の加速の妨げになるからである。すなわち、車両１の速度が小さい場合には、第１反力印加部３１の駆動条件を引き上げ、車両１の速度が大きい場合には、第１反力印加部３１の駆動条件を引き下げている。

具体的な第１反力印加部３１の制御については、先ず、加速度センサ２８から供給されるセンサ信号に基づいて、ＥＣＵ２０の加速度算出部２０ａが車両１の加速度を算出する。その後、ＥＣＵ２０は、算出した加速度が所定閾値以上である場合には、第１反力印加部３１を駆動させ、ドライバーに非エコ運転の旨を報知する程度の第１反力をアクセルペダル１６に印加させることになる。

このようなことから、本実施形態においては、アクセルペダル１６及び第１反力印加部３１により、ドライバーのアクセルペダル１６の踏み込み過ぎを防止するアクティブアクセレレータペダル（ＡＡＰ）が構成されていることになる。

更に、車両１は、第１反力よりも大きい第２反力をアクセルペダル１６に印加する第２反力印加部３２も備えている。本実施形態において、第２反力印加部３２もＥＣＵ２０によって制御されており、第２反力印加部３２に設けられたロック棒３２ａが突出してアクセルペダル１６に接触することにより、当該第２反力が印加されることになる。ここで、第２反力は、ドライバーに対してアクセルペダル１６の開度を所定開度で保持できるようにするための強さを有しており、ドライバーによるアクセルペダル１６の踏み込みを完全に禁止するような強力なものではない。

具体的な第２反力印加部３２の制御については、先ず、第１反力印加部３１による第１反力の印加が続行している状況化（すなわち、第１反力印加部３１によるアクセルペダル１６への第１反力印加後）において、アクセルペダル１６が所定開度まで再度操作されると、加速度センサ２８から供給されるセンサ信号に基づいて、ＥＣＵ２０の加速度算出部２０ａが車両１の加速度を再度算出する。その後、ＥＣＵ２０は、算出した加速度が所定閾値以上である場合には、第２反力印加部３２を駆動させ、ロック棒３２ａを突出させる。これにより、ドライバーのアクセルペダル操作を補助するように、第２反力がアクセルペダル１６に印加されることになる。すなわち、アクセルインターロック（ＡＩＬ）がオンの状態となる。

なお、本実施形態において、第１反力印加部３１の駆動開始のトリガーとなる加速度の閾値と、第２反力印加部３２の駆動開始のトリガーとなる加速度の閾値とは、同一であることを想定しているが、第１反力印加部３１及び第２反力印加部３２の構造及び性能に応じて、異なる閾値としてもよい。

本実施形態においては、ＥＣＵ２０の加速度算出部２０ａ、第１反力印加部３１、及び第２反力印加部３２から運転操作補助装置が構成されている。

次に、図２を参照しつつ、ＥＣＵ２０による運転操作補助の制御ルーチンについて、詳細に説明する。ここで、図２は、ＥＣＵ２０が実行する運転操作補助の制御ルーチンを示すフローチャートである。

先ず、ＥＣＵ２０は、初期状態として、第１反力印加部３１及び第２反力印加部３２を駆動させない状態とする。すなわち、アクティブアクセレレータペダル及びアクセルインターロックがオフとなっている（ステップＳ１）。また、ＥＣＵ２０は、アクティブアクセレレータペダルのオン状態が継続する回数（カウンタＡ）、及びアクセルインターロックのオン状態が継続する回数（カウンタＢ）をゼロとする（ステップＳ１）。

次に、ＥＣＵ２０は、車両１の加速度が所定の閾値Ｘ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的に、加速度センサ２８から供給されるセンサ信号に基づいて、ＥＣＵ２０の加速度算出部２０ａが車両１の加速度を算出し、ＥＣＵ２０は、当該算出結果と閾値Ｘとを比較して、車両１の加速度が所定閾値（閾値Ｘ）以上であるか否かを判定する。

車両１の加速度が所定閾値以上である場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は第１反力印加部３１を駆動させ、アクティブアクセレレータペダルをオンとする（ステップＳ３）。また、ＥＣＵ２０は、現在のカウンタＡに１を加算した数（Ａ＋１）をカウンタＡとし（ステップＳ４）、アクティブアクセレレータペダルのオン状態の継続回数を加算する。

次に、ＥＣＵ２０は、現在のカウンタＡが設定値Ｙ１を超えたか否かを判定する（ステップＳ５）。すなわち、ＥＣＵ２０は、アクセルペダル１６への踏込操作と第１反力印加による非エコ運転である旨の報知とが所定回数（設定値Ｙ１）だけ繰り返されているか否かを判定することになる。現在のカウンタＡが設定値Ｙ１以下であれば（ステップＳ５：Ｎｏ）、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ５が繰り返されることになる。

一方、現在のカウンタＡが設定値Ｙ１より大きければ（ステップＳ５：Ｎｏ）、現在のカウンタＡをゼロにしてカウンタの初期化を行う（ステップＳ６）。そして、アクセルペダル１６への踏込操作と第１反力印加による非エコ運転である旨の報知との繰り返しが所定回数を超えたため、ＥＣＵ２０は第２反力印加部３２を駆動させ、ロック棒３２ａを突出させる。換言すると、アクセルペダル１６の踏込操作と反力印加によるアクセルオフ操作との繰り返しが所定回数を超えたため、アクセルインターロックをオンとし（ステップＳ７）、ドライバーのアクセル開度保持の補助が行われる。このような状況においては、アクティブアクセレレータがオン状態であっても、ドライバーは、第１反力に気にすることなくアクセルペダル１６を踏み込むことで、第２反力によるアクセルペダル１６の開度保持が容易に行えることになる。このため、アクティブアクセレレータ技術が搭載される車両１において、ドライバーの疲労蓄積とドライビングの快適性低減を防ぐことが可能になる。

次に、ＥＣＵ２０は、車両１の加速度が所定の閾値Ｘ以上であるか否かを再度判定する（ステップＳ８）。ここで、当該加速度が閾値Ｘ以上である場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は現在のカウンタＢをゼロにしてカウンタの初期化を行う（ステップＳ９）。そして、ステップＳ７に戻り、アクセルインターロックが再度オンされ、第２反力印加が継続して行われる。すなわち、加速度が閾値Ｘ以上であれば、ドライバーによるアクセルペダル１６の開度変更が行われていると判断し、ステップＳ７〜Ｓ９が繰り返され、アクセルインターロックによるアクセル開度保持の補助が継続して行われることになる。

一方、当該加速度が閾値Ｘ未満である場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は現在のカウンタＢに１を加算した数（Ｂ＋１）をカウンタＢとし（ステップＳ１０）、アクセルインターロックのオン状態の継続回数を加算する。

次に、ＥＣＵ２０は、現在のカウンタＢが設定値Ｙ２を超えたか否かを判定する（ステップＳ１１）。すなわち、ＥＣＵ２０は、加速度が閾値Ｘ以上とならない状況化が継続し、且つアクセルインターロックのオン状態が所定以上継続しているか否かを判定することになる。現在のカウンタＢが設定値Ｙ２を超えていなければ（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ８に戻りステップＳ８〜Ｓ１１が繰り返されることになる。一方、現在のカウンタＢが設定値Ｙ２を超えていれば（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ドライバーによるアクセルペダル１６の開度変更が行われていない状態が継続し、アクセルペダル操作の補助が不要と判断され、ＥＣＵ２０は第１反力印加部３１及び第２反力印加部３２の駆動を停止する。すなわち、アクティブアクセレレータペダル及びアクセルインターロックがオフになる（ステップＳ１２）

その後、車両１のエンジン２が駆動していれば（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、運転操作補助が必要となる可能性があるため、ステップＳ２に戻り、上記フローが繰り返される。一方、車両１のエンジン２が駆動していなければ（ステップＳ１３：Ｎｏ）、イグニッションキーが再度オンされて走行を開始するまでは、運転操作補助が不要と判断され、本フローは終了する。

そして、ステップＳ２の段階で、加速度が閾値Ｘ未満であれば（ステップＳ２：Ｎｏ）、アクセルペダル操作の補助が不要と判断され、ＥＣＵ２０は第１反力印加部３１の駆動を停止する。すなわち、アクティブアクセレレータペダルがオフになり（ステップＳ１４）、ステップＳ１３に進むことになる。

なお、本実施形態においては、第１反力印加部３１と、第２反力印加部３２とを独立して設けていたが、第２反力印加部３２を設けなくてもよい。すなわち、第２反力印加部３２を第１反力印加部３１とは異なる機械的な構成とすることなく、ＥＣＵ２０によって第１反力印加部３１の反力の調整を可能とし、上記ステップＳ７において、第１反力印加部３１における第１反力を第２反力まで高めるような制御を行ってもよい。

また、本実施形態においては、内燃機関を備える車両での適用例を示したが、バッテリから供給される電力により駆動する電気自動車に適用してもよい。また、本実施形態においては、第２反力印加部３２の駆動条件をカウンタＡに基づき実施したが、Ｓ２において加速度閾値Ｘ以上となった後の所定時間第２反力印加部３２を駆動する等の時間閾値に基づき実施してもよい。

１ 車両
２ エンジン
３ クラッチ装置（クラッチ）
４ 変速機（自動変速機）
１５ シフトレバー
１６ アクセルペダル
２０ ＥＣＵ
２０ａ 加速度算出部
２８ 加速度センサ
３１ 第１反力印加部
３２ 第２反力印加部

Claims (1)

1. 運転者による車両のアクセルペダルの操作を補助する運転操作補助装置であって、
   前記車両の加速度を算出する加速度算出部と、
   前記アクセルペダルが操作された場合の前記加速度算出部により算出される前記加速度が所定閾値以上の場合、前記アクセルペダルに第１反力を印加することにより、前記運転者に前記加速度が非エコ運転であることを報知する第１反力印加部と、
   第１反力印加部による前記アクセルペダルへの前記第１反力印加後、前記アクセルペダルに前記第１反力よりも大きい第２反力を印加することにより、前記運転者に前記アクセルペダルを前記所定開度で保持できるようにする第２反力印加部と、
   を含む、運転操作補助装置。
   

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