JP4910985B2

JP4910985B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP4910985B2
Application number: JP2007276243A
Authority: JP
Inventors: 博重浅田; 貴志金森; 真森田
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: JP2009101906A

Description

本発明は、車両制御を行う車両制御装置に関するもので、例えば、一人乗りの小型電気自動車の車両制御を行う車両制御装置に関する。

従来、操作部に加えられた外力を検出して推進方向や操作方向との力を検出し、検出した推進方向や操作方向との力に応じたトルクのアシスト力を駆動車輪の駆動源に発生させるようにした車両がある（例えば、特許文献１参照）。

また、作業者によって台車に加えられる力を少なくとも２箇所の位置で個別に計測し、計測した各計測値を加算及び減算して、加算値より加速度を演算し、減算値より角加速度を演算し、演算した角加速度に基づいて駆動輪を駆動する駆動モータを駆動するとともに算出した加速度に基づいて操舵輪を回動させる操舵モータを駆動するようにした装置がある（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−２８２４９８号公報特開昭６１−４６７５９号公報

ところで、近年、パーソナルモビリティ等と呼ばれる一人乗りの小型自動車が実用化されている。このような自動車は、車両サイズの小型化により、道路だけでなく屋内等の狭い空間を移動することも可能となっている。このような自動車を部屋の隅に用意された設置場所に移動させる場合など、比較的短い区間を移動させる場合には、乗車することなく車両の後部背面に片手を添えてエスコートする感覚で車両の走行を操作できると便利である。

しかしながら、特許文献１に記載された車両や特許文献２に記載された装置は、いずれも台車のバーを両手で押すように操作するもので、車両の後部背面からエスコートする感覚で車両の走行を操作することはできない。

本発明は上記点に鑑みたもので、車両の後部背面からエスコートする感覚で車両の走行を操作できるようにすることを目的とする。

本発明の第１の特徴は、車輪（６）が取り付けられた車両本体（２）と、車両本体の左右方向に複数の操作検出素子（２４ｂ）が配置されるように車両本体の後部背面に取り付けられ、複数の操作検出素子により車両本体の左右方向に対する操作者の操作位置を検出する操作検出部（２０）と、操作検出部により検出された操作者の操作位置に応じて車両の走行動作を決定する操作処理部（４０）と、操作処理部により決定された車両の走行動作に応じて車輪の回転および車輪の舵角を制御する走行制御手段（５０、６０、７０）と、車速に応じた信号を出力する車速検出手段（３０）と、車速検出手段（３０）からの信号に基づいて停車中であるか走行中であるかを判定する走行状態判定手段（Ｓ１００）と、を備え、操作処理部は、走行状態判定手段により停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より右側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、その場で左回転するように走行動作を決定するとともに、操作処理部は、走行状態判定手段により走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より右側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、左折するように走行動作を決定し、操作処理部は、走行状態判定手段により停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より左側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、その場で右回転するように走行動作を決定するとともに、操作処理部は、走行状態判定手段により走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より左側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、右折するように走行動作を決定することである。

このような構成では、車輪（６）が取り付けられた車両本体（２）と、車両本体の左右方向に複数の操作検出素子（２４ｂ）が配置されるように車両本体の後部背面に取り付けられ、複数の操作検出素子により車両本体の左右方向に対する操作者の操作位置を検出する操作検出部（２０）と、操作検出部により検出された操作者の操作位置に応じて車両の走行動作を決定する操作処理部（４０）と、操作処理部により決定された車両の走行動作に応じて車輪の回転および車輪の舵角を制御する走行制御手段（５０、６０、７０）と、車速に応じた信号を出力する車速検出手段（３０）と、車速検出手段（３０）からの信号に基づいて停車中であるか走行中であるかを判定する走行状態判定手段（Ｓ１００）と、を備え、操作処理部は、走行状態判定手段により停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より右側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、その場で左回転するように走行動作を決定するとともに、操作処理部は、走行状態判定手段により走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より右側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、左折するように走行動作を決定し、操作処理部は、走行状態判定手段により停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より左側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、その場で右回転するように走行動作を決定するとともに、操作処理部は、走行状態判定手段により走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より左側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、右折するように走行動作を決定し、この車両の走行動作に応じて車輪の回転および車輪の舵角が制御される。すなわち、車両の後部背面からエスコートする感覚で車両の走行を操作することができる。

また、本発明の第２の特徴は、操作処理部は、走行状態判定手段により停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、直進するように走行動作を決定することである。

このような構成では、停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、直進するように走行動作が決定される。すなわち、停車中に操作検出部の中央部を操作することで、車両の直進を操作することができる。

また、本発明の第３の特徴は、操作処理部は、走行状態判定手段により走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、直進するように走行動作を決定することである。

このような構成では、走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、直進するように走行動作が決定される。すなわち、走行中に操作検出部の中央部を操作することで、車両の直進を操作することができる。

また、本発明の第４の特徴は、操作検出素子は、操作者の操作圧力を検出する感圧センサによって構成されていることである。

このように、操作検出素子は、操作者の操作圧力を検出する感圧センサによって構成することができる。また、乗員は感圧センサを押すような感覚で操作することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置を搭載した小型電気自動車を左後方から見た図を図１に示す。本車両制御装置は、図に示すような一人乗りの小型電気自動車１に搭載されている。この自動車１は、乗員が着座するための座席、乗員の足を乗せるためのステップ、乗員の腕や肘を乗せるためのアームレスト、各車輪を覆うホイールカバー等からなる車両本体２を備えている。車両本体２の下部には、左側車輪６、右側車輪６および後部車輪６が取り付けられている。この自動車１は、これらの３つの車輪６をモータ（図示せず）により駆動して走行する。

この自動車１の車両本体２の後部背面には、エスコートする感覚で自動車１の走行を操作するためのエスコート操作部２０が設けられている。図２に示すように、操作者はこの車両本体２の後部背面に取り付けられたエスコート操作部２０を片手で操作することにより、乗車することなくエスコートする感覚で自動車１の走行を操作できるようになっている。

図３に、本車両制御装置のブロック構成を示す。本車両制御装置は、乗員用操作部１０、エスコート操作部２０、車速センサ３０、操作処理部４０、走行ＥＣＵ５０、駆動部６０、ブレーキ７０を備えている。

乗員用操作部１０は、アクセル操作、ブレーキ操作、左右旋回操作等の各種操作を行うためのジョイスティック、ヘッドランプや方向指ランプの点灯・消灯等の操作を行うためのトグルスイッチ等の操作機構を有し、これらの操作機構から乗員の操作に応じた信号を出力する。この乗員用操作部１０は、アームレストの内側に取り付けられている。

エスコート操作部２０は、車両本体２の左右方向に配置された複数の感圧センサ（後述する）が配置されるように車両本体２の後部背面に取り付けられ、複数の感圧センサにより車両本体の左右方向に対する操作者の操作位置を検出する。

車速センサ３０は、車速に応じた信号を出力する周知のセンサである。

操作処理部４０および走行ＥＣＵ５０は、それぞれＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵはメモリに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。

操作処理部４０は、乗員用操作部１０、エスコート操作部２０および車速センサ３０から入力される各信号に基づいて自動車１の走行動作を決定し、この自動車１の走行動作を指示する信号を走行ＥＣＵ５０へ出力する。

駆動部６０は、各車輪６を回転させるためのモータ、各車輪６の舵角を制御するためのアクチュエータ等を有し、走行ＥＣＵ６０からの指示に応じて各車輪６の回転および各車輪６の舵角を制御する。

ブレーキ６０は、走行ＥＣＵ６０からの指示に応じて各車輪６の回転を抑制するための装置である。

走行ＥＣＵ５０は、操作処理部４０から入力される自動車１の走行動作を指示する信号に応じて駆動部６０およびブレーキ７０を制御する。

次に、エスコート操作部２０の構成について説明する。図４に示すように、エスコート操作部２０は、センサベース２１、センサアッシー（センサＡＳＳＹ）２２、センサラバーカバー２３、センサカバー２４およびアクリル外装カバー２５を組み付けた構造を有している。これらの各部は、各種ネジ２６ａ、２６ｂを用いて組み付けられている。なお、センサベース２１およびセンサカバー２４は樹脂により構成されている。

図５に示すように、センサアッシー２２は、細長の基板２４ａの長手方向に複数の感圧センサ２４ｂを搭載した構成となっている。これらの感圧センサ２４ｂは、渦巻き電極上に感圧導電性ゴム材を搭載した構成となっており、圧力変化によるゴム材の変位（歪み）に伴って電気抵抗が無限大から数Ω程度まで小さくなる特性を利用して圧力に応じた信号を出力する。基板２４ａの一端にはコネクタ２４ｃが設けられており、このコネクタ２４ｃと図３に示した操作処理部４０との間はハーネス（図示せず）を介して接続される。センサアッシー２２に搭載された複数の感圧センサ２４ｂにより検出された検出信号は、このハーネスを介して操作処理部４０へ入力される。

センサラバーカバー２３は、シリコンゴム等の弾性材料により構成されており、センサアッシー２２に搭載された複数の感圧センサ２４ｂの全体を覆うようにセンサカバー２４の裏面側に配置される。

なお、センサカバー２４およびアクリル外装カバー２５には、それぞれ中央に１つの溝部が形成されている。センサラバーカバー２３の断面は凸形状となっており、この凸部はセンサカバー２４の裏面側からセンサカバー２４およびアクリル外装カバー２５の各溝部に入り込みアクリル外装カバー２５の表面より手前に突出するようになっている。

図６に、アクリル外装カバー２５が取り外された状態のエスコート操作部２０を操作部側から見た斜視図を示す。図中、センサラバーカバー２３として示されている部位がエスコート操作部２０の操作部となる。操作者によりセンサカバー２４の表面より手前に突出したセンサラバーカバー２３の一部が押されると、センサラバーカバー２３が変形してその押された部位の下部に位置する感圧センサ２４ｂに圧力が加わり、その感圧センサ２４ｂより圧力に応じた信号が出力される。

操作処理部４０は、エスコート操作部２０から入力される信号に基づき、センサカバー２４の表面より手前に突出したセンサラバーカバー２３の中央部（図５中、センシング位置Ａ）、中央部より右側の部位（図５中、センシング位置Ｂ）、中央部より左側の部位（図５中、センシング位置Ｃ）のうち、どの部位が押されたかを判定し、操作者の操作位置に応じて自動車１の走行動作を決定し、決定した走行動作を指示する信号を走行ＥＣＵ５０へ出力する処理を行う。なお、本実施形態における走行動作を指示する信号には、直進指示信号、その場右回り回転指示信号、その場左回り回転指示信号、左折指示信号、右折指示信号、停止指示信号の５パターンがある。

走行ＥＣＵ５０は、これらの指示信号に応じて、図７に示すような直進、その場右回り回転、その場左回り回転、左折、右折、停止の５パターンの走行動作を行うように駆動部６０、ブレーキ７０を制御する。なお、直進は、左右の車輪６を同一速度で前転させることにより実施できる。また、その場右回り回転は、左側の車輪６を前転、右側の車輪６を後転させることによって実施でき、その場左回り回転は、右側の車輪６を前転、左側の車輪６を後転させることによって実施できる。左折は、左右の車輪６の舵角を左側に向けることによって実施でき、右折は、左右の車輪６の舵角を右側に向けさせることによって実施できる。

次に、図８に従って、上記した操作処理部４０の処理について説明する。操作者の操作に応じて自動車１の主電源がオンすると、本車両制御装置は動作状態となり、操作処理部４０は、図８に示す処理を開始する。

まず、車速がゼロか否かを判定する（Ｓ１００）。具体的には、車速センサ３０から入力される信号に基づいて車速が時速０キロメートルか否かを判定する。

自動車１が停車している場合、Ｓ１００の判定はＹＥＳとなり、次に、エスコート操作部２０におけるセンシングの有無を判定する（Ｓ１０２）。

操作者によりエスコート操作部２０が操作されていない場合、Ｓ１０２の判定はＮＯとなり、走行ＥＣＵ５０へ停止信号を出力する（Ｓ１０４）。したがって、停車した状態が継続する。

操作者によりエスコート操作部２０が操作されると、Ｓ１０２の判定はＹＥＳとなり、Ｓ１０６へ進む。

Ｓ１０６では、操作位置がセンシング位置Ａであるか否かを判定する。また、Ｓ１１０では、操作位置がセンシング位置Ｂであるか否かを判定する。

操作者によりエスコート操作部２０の中央部より右側の部位（センシング位置Ｂ）が押された場合、Ｓ１０６の判定はＮＯ、Ｓ１１０の判定はＹＥＳとなり、次に、その場で左回転するように走行動作を決定し、走行ＥＣＵ５０へその場左回り回転指示信号を出力する（Ｓ１１４）。走行ＥＣＵ５０は、この指示信号に応じて駆動部６０を制御してその場左回り回転させるように動作させる。

また、操作者によりエスコート操作部２０の中央部より左側の部位（センシング位置Ｃ）が押された場合、Ｓ１０６、Ｓ１１０の判定はそれぞれＮＯとなり、次に、その場で右回転するように走行動作を決定し、走行ＥＣＵ５０へその場右回り回転指示信号を出力する（Ｓ１１２）。走行ＥＣＵ５０は、この指示信号に応じて駆動部６０を制御してその場右回り回転させるように動作させる。

なお、その場右回り回転やその場左回り回転の途中で操作者がエスコート操作部２０から手を離すと、Ｓ１０２の判定はＮＯとなり、走行ＥＣＵ５０へ停止指示信号が出力され（Ｓ１０４）、自動車１は停車する。

また、操作者によりエスコート操作部２０の中央部（センシング位置Ａ）が押されると、Ｓ１０２、Ｓ１０６の判定はそれぞれＹＥＳとなり、次に、直進するように走行動作を決定し、走行ＥＣＵ５０へ直進指示信号を出力し（Ｓ１０８）、Ｓ１００へ戻る。この直進指示信号により、自動車１は直進を開始する。

このように自動車１が直進を開始すると、Ｓ１００の判定はＮＯとなり、次に、エスコート操作部２０におけるセンシングの有無を判定する（Ｓ１１６）。

また、Ｓ１２０では、操作位置がセンシング位置Ａであるか否かを判定する。

したがって、操作者によりエスコート操作部２０の中央部（センシング位置Ａ）が継続して押されている場合、Ｓ１１６、Ｓ１２０の判定はそれぞれＹＥＳとなり、次に、直進するように走行動作を決定し、走行ＥＣＵ５０へ直進指示信号を出力し（Ｓ１２２）、Ｓ１１６へ戻る。したがって、自動車１は直進動作を継続する。

また、Ｓ１２４では、操作位置がセンシング位置Ｂであるか否かを判定する。

したがって、操作者によりエスコート操作部２０の中央部より右側の部位（センシング位置Ｂ）が押されると、Ｓ１２４の判定はＹＥＳとなり、次に、左折するように走行動作を決定し、走行ＥＣＵ５０へ左折指示信号を出力し（Ｓ１２６）、Ｓ１１６へ戻る。したがって、自動車１は左折動作となる。

また、操作者によりエスコート操作部２０の中央部より左側の部位（センシング位置Ｃ）が押されると、Ｓ１２４の判定はＮＯとなり、次に、右折するように走行動作を決定し、走行ＥＣＵ５０へ右折指示信号を出力し（Ｓ１２８）、Ｓ１１６へ戻る。したがって、自動車１は右折動作となる。

そして、操作者がエスコート操作部２０から手を離すと、Ｓ１１６の判定はＮＯとなり、次に、走行ＥＣＵ５０へ停止指示信号を出力し（Ｓ１１８）、Ｓ１００へ戻る。したがって、自動車１は停止状態となる。

上記した構成によれば、車両本体の後部背面に車両本体の左右方向に配置された複数の感圧センサ２４ｂにより車両本体の左右方向に対する操作者の操作位置が検出され、この操作者の操作位置に応じて車両の走行動作が決定され、この車両の走行動作に応じて車輪の回転および車輪の舵角が制御される。すなわち、車両の後部背面からエスコートする感覚で車両の走行を操作することができる。

また、停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、直進するように走行動作が決定される。すなわち、停車中に操作検出部の中央部を操作することで、車両の直進を操作することができる。

また、停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より右側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、その場で左回転するように走行動作が決定される。すなわち、停車中に操作検出部の中央部より右側の部位を操作することで車両をその場で左回転させるように操作することができる。

また、停車中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より左側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、その場で右回転するように走行動作が決定される。すなわち、停車中に操作検出部の中央部より左側の部位を操作することで車両をその場で右回転させるように操作することができる。

また、走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、直進するように走行動作が決定される。すなわち、走行中に操作検出部の中央部を操作することで、車両の直進を操作することができる。

また、走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より右側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、左折するように走行動作が決定される。すなわち、走行中に操作検出部の中央部より右側の部位を操作することで車両を左折させるように操作することができる。

また、走行中であると判定され、かつ、操作検出部の中央部より左側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、右折するように走行動作が決定される。すなわち、走行中に操作検出部の中央部より左側の部位を操作することで車両を右折させるように操作することができる。

また、複数の感圧センサ２４ｂを用いて車両本体の左右方向に対する操作者の操作位置が検出されるので、乗員は操作位置を押すように操作することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、小型電気自動車に搭載された車両制御装置を例に示したが、小型電気自動車に限定されるものではなく、例えば、燃料電池車等に搭載してもよい。

また、上記実施形態では、感圧センサ２４ｂにより操作検出素子を構成した例を示したが、感圧センサに限定されるのもではなく、例えば、静電容量センサ、光センサ、押ボタンスイッチ等により操作検出素子を構成してもよい。

また、上記実施形態では、エスコート操作部２０の操作部を、中央部（センシング位置Ａ）、中央部より右側の部位（センシング位置Ｂ）および中央部より左側の部位（センシング位置Ｃ）の３つの部位に分割し、操作者の操作位置に応じて直進、右折、左折等といったように、自動車１の走行動作を決定する例を示したが、このような例に限定されることなく、例えば、エスコート操作部２０の操作部をより多くの部位に分けて、操作者の操作位置がエスコート操作部２０の操作部の端部に近づくほど、急旋回するように自動車１の走行動作を決定するようにしてもよい。また、エスコート操作部２０の操作部を右半分と左半分の２つの部位に分割し、操作者の操作位置に応じて自動車１の走行動作を決定するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置を搭載した小型電気自動車を左後方から見た図である。操作者がエスコート操作部を操作する様子を表した図である。本車両制御装置のブロック構成を示す図である。エスコート操作部の外観図である。エスコート操作部の構成について説明するための図である。センサアッシーの構成について説明するための図である。自動車の動作パターンについて説明するための図である。操作処理部の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…自動車、２…車両本体、６…車輪、１０…乗員用操作部、
２０…エスコート操作部、２１…センサベース、２２…センサアッシー、
２３…センサラバーカバー、２４…センサカバー、２４ａ…基板、
２４ｂ…感圧センサ、２５…アクリル外装カバー、３０…車速センサ、
４０…操作処理部、５０…走行ＥＣＵ、６０…駆動部、７０…ブレーキ。

Claims

車輪（６）が取り付けられた車両本体（２）と、
前記車両本体の左右方向に複数の操作検出素子（２４ｂ）が配置されるように前記車両本体の後部背面に取り付けられ、前記複数の操作検出素子により前記車両本体の左右方向に対する操作者の操作位置を検出する操作検出部（２０）と、
前記操作検出部により検出された前記操作者の操作位置に応じて車両の走行動作を決定する操作処理部（４０）と、
前記操作処理部により決定された前記車両の走行動作に応じて前記車輪の回転および前記車輪の舵角を制御する走行制御手段（５０、６０、７０）と、
車速に応じた信号を出力する車速検出手段（３０）と、
前記車速検出手段（３０）からの信号に基づいて停車中であるか走行中であるかを判定する走行状態判定手段（Ｓ１００）と、を備え、
前記操作処理部は、前記走行状態判定手段により停車中であると判定され、かつ、前記操作検出部の中央部より右側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、その場で左回転するように前記走行動作を決定するとともに、
前記操作処理部は、前記走行状態判定手段により走行中であると判定され、かつ、前記操作検出部の中央部より右側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、左折するように前記走行動作を決定し、
前記操作処理部は、前記走行状態判定手段により停車中であると判定され、かつ、前記操作検出部の中央部より左側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、その場で右回転するように前記走行動作を決定するとともに、
前記操作処理部は、前記走行状態判定手段により走行中であると判定され、かつ、前記操作検出部の中央部より左側に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、右折するように前記走行動作を決定することを特徴とする車両制御装置。
前記操作処理部は、前記走行状態判定手段により停車中であると判定され、かつ、前記操作検出部の中央部に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、直進するように前記走行動作を決定することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記操作処理部は、前記走行状態判定手段により走行中であると判定され、かつ、前記操作検出部の中央部に配置された操作検出素子により操作者の操作が検出された場合、直進するように前記走行動作を決定する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。
前記操作検出素子は、操作者の操作圧力を検出する感圧センサによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両制御装置。