JP5407483B2 - 車両用アクセルペダル反力付与装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の踏力により操作されるアクセルペダルの反力を制御する技術に関する。

車両のアクセルペダルは、通常、その踏み込み量が多いほど大きな反力が付与されるようになっている。例えば、スプリング等によってそのような反力（通常反力）を発生させている。
一方、特許文献１では、このスプリング等による反力とは別に、車両の走行状態に応じた反力（付加反力）をアクセルペダルに付与している。特許文献１では、自車速が予め定められた設定速度以上となった場合、アクセルペダルに付加反力を付与して自車速が設定速度を超過したことを運転者に報知している。

特開２００３−２６０９５１号公報

ところで、アクセルペダルの操作中にアクセルペダルと運転者の足とのかかわり方が変化する場合がある。このような場合、特許文献１のように単に車両の走行状態に応じて付加反力を決定するだけでは、所望の付加反力をアクセルペダルから運転者に伝えることができないという問題があった。
本発明の課題は、アクセルペダルの操作中にアクセルペダルと運転者の足とのかかわり方が変化しても、所望の付加反力をアクセルペダルから運転者に伝えることである。

前記課題を解決するために、本発明は、運転者の踏力により操作されるアクセルペダルの踏み込み量が多いとき、アクセルペダルの踏み込み量が少ないときよりも、アクセルペダルの踏み戻し方向に付与する外力を大きくする。
また、本発明は、走行状況を基に、アクセルペダルの踏み戻し方向に外力を付与する。
そして、本発明は、アクセルペダルの踏み込み量が少ないとき、アクセルペダルの踏み込み量が多いときよりも、走行状況を基に付与する外力を大きくする補正をする。

本発明によれば、アクセルペダルの踏み込み量が少なくなりアクセルペダルと運転者の足とのかかわり方が変化し、通常はアクセルペダルから運転者に伝わる付加反力が小さくなるような状況下で、アクセルペダルの踏み込み量が多いときよりも、走行状況を基に付与する外力を大きくする補正をする。
これより、アクセルペダルの操作中にアクセルペダルと運転者の足とのかかわり方が変化しても、走行状況を基に付与する外力を大きくする補正をしているので、所望の付加反力をアクセルペダルから運転者に伝えることができる。

車両に搭載した状態の実施形態の車両用アクセルペダル反力付与装置の構成を示す図である。 車両用アクセルペダル反力付与装置の構成を示すブロック図である。 コントローラの構成を示すブロック図である。 アクセルペダルアクチュエータの構成例を示す図である。 コントローラにおける車間維持支援制御の処理手順を示すフローチャートである。 プレ反力の特性を示す特性図である。 本反力の特性を示す特性図である。 アクセル開度とアクセル開度依存ゲインとの関係を示す特性図である。 アクセルペダル反力（プレ反力又は本反力）の変化を示す経時変化の一例を示す図である。 吊り下げタイプのアクセルペダルを足で踏んでいる状態を示す。 アクセルペダルを操作したときのアーム長（反力作用点）の変化を示す図である。 アクセル開度とアーム長との関係を示す特性図である。 アーム長と反力作用点での反力との関係を示す図である。 アクセルペダルのパッド位置を固定（反力作用点を固定）した測定点での、アクセル開度と踏力との関係を示す特性図である。 オルガンタイプのアクセルペダルを足で踏んでいる状態を示す。 アクセルペダルストロークとアクセルペダルの踏力のヒステリシス特性を示す関係線図である。 図１６に示すアクセルペダルの踏み込み側の踏力を増大させるアクセルペダルストロークＡＰＳの閾値ＡＰＳ１を決定するための関係線図である。

（構成）
本実施形態は、本発明を適用した車両用アクセルペダル反力付与装置である。本実施形態では、車両用アクセルペダル反力付与装置は車間維持支援制御を実現する。
図１及び図２は、車両用アクセルペダル反力付与装置の構成を示す。図１は、車両に搭載した状態の車両用アクセルペダル反力付与装置の構成を示す。図２は、車両用アクセルペダル反力付与装置のブロック図である。

図１及び図２に示すように、車両用アクセルペダル反力付与装置は、レーザレーダ１、車速センサ２、アクセルペダル操作量センサ３、コントローラ２０、アクセルペダル反力制御装置４及びアクセルペダルアクチュエータ５を有する。
レーザレーダ１は、車両前方の水平方向及び垂直方向で赤外光パルスを走査する。すなわち、レーザレーダ１は、車両前方で上下左右の所定エリアについて赤外光パルスを走査する。例えば、レーザレーダ１により走査される領域は、自車正面に対して所定角度（例えば±１０°程度）の領域である。車両は、前方グリル部又はバンパ部等にレーザレーダ１を備えている。レーザレーダ１は、前方の物体で反射された赤外光パルスの反射波を計測する。前方物体は、例えば前方車両（先行車）であり、レーザレーダ１は、そのような前方車両の後端で反射された赤外光パルスの反射波を計測する。

そして、レーザレーダ１は、出射した赤外光パルスに対する反射波の到達時間と出射方向を基に、自車両から前方物体までの車間距離、及び自車両に対しての前方物体の存在方向を検出する。前方物体の存在方向は、自車両に対する相対角度として示される情報である。また、前方物体（前方車両）が複数存在するときには、それら複数の前方物体の車間距離及び存在方向を検出する。レーザレーダ１は、検出した車間距離及び存在方向（場合によっては複数の車間距離及び存在方向）を前方物体情報としてコントローラ２０に出力する。

なお、本実施形態では、レーザーレーダを例に挙げて説明している。しかし、音波を出射して、出射した音波に対する反射波に基づいて前方物体情報を取得する音波レーダであっても適用可能である。
車速センサ２は、車速を検出する。車速センサ２は、例えば車輪速センサを基に、自車速を検出する。例えば、車速センサ２は、従動輪の車輪の車輪速や、前後輪の車輪速の平均値を基に、自車速を検出する。車速センサ２は、検出した自車速をコントローラ２０に出力する。

アクセルペダル操作量センサ３は、アクセル開度からドライバのアクセルペダルの操作量を検出する。アクセルペダル操作量センサ３は、検出したアクセルペダルの操作量をコントローラ２０に出力する。
コントローラ２０は、車両用アクセルペダル反力付与装置全体の制御を行う。図３は、コントローラ２０の構成を示す。図３に示すように、コントローラ２０は、障害物認識部２１、車間距離閾値算出部２２、及び目標ペダル付加反力算出部２３を有する。図３に示すように、コントローラ２０には、前方物体情報（車間距離、存在方向等）及び自車速が入力されている。

障害物認識部２１は、入力された前方物体情報及び自車速を基に、自車両周囲（特に自車両前方）の障害物状況を検出する。障害物認識部２１は、検出した自車両周囲の障害物状況を車間距離閾値算出部２２に出力する。
車間距離閾値算出部２２は、入力された自車両周囲の障害物状況を基に、車間距離閾値を算出する。具体的には、車間距離閾値算出部２２は、第１車間距離閾値及び第２車間距離閾値を算出する。車間距離閾値算出部２２による第１車間距離閾値及び第２車間距離閾値の算出手順については、後で詳述する。車間距離閾値算出部２２は、算出した車間距離閾値（第１車間距離閾値及び第２車間距離閾値）を目標ペダル付加反力算出部２３に出力する。

目標ペダル付加反力算出部２３は、入力された車間距離閾値（第１車間距離閾値及び第２車間距離閾値）を基に目標ペダル付加反力を算出する。目標ペダル付加反力算出部２３は、目標ペダル付加反力として、アクセルペダルに付与する力を制御する反力指令値を算出する。目標ペダル付加反力（反力指令値）は、アクセルペダルに目標の反力値を発生させるためにアクセルペダル反力制御装置４を駆動する制御指令値になる。

また、目標ペダル付加反力算出部２３には、アクセルペダル操作量センサ３が検出したアクセルペダル操作量が入力されている。目標ペダル付加反力算出部２３は、入力されたアクセルペダル操作量を基に、目標ペダル付加反力（反力指令値）を補正する。
目標ペダル付加反力算出部２３は、算出（補正）した目標ペダル付加反力をアクセルペダル反力制御装置４に出力する。

アクセルペダル反力制御装置４は、コントローラ２０（目標ペダル付加反力算出部２３）から出力される目標ペダル付加反力（補正後の目標ペダル付加反力）を基に、駆動信号によりアクセルペダルアクチュエータ５が発生させるトルク（アクセルペダルに付与する外力）を制御する。
図４は、アクセルペダルアクチュエータ５の構成例を示す。アクセルペダル１００は、吊り上げタイプのアクセルペダルである。このアクセルペダル１００は、一端部（支持部）１０１ａが車体に回動自在に支持されたアーム部１０１と、アーム部１０１の他端に取り付けられたペダル部（パッド部）１０２とを有する。

アクセルペダルアクチュエータ５は、アクセルペダル１００のアーム部１０１と車体フロア１１０との間に配置された状態にある。アクセルペダルアクチュエータ５は、モータにより駆動されて伸縮する。アクセルペダルアクチュエータ５は、目標ペダル付加反力（反力指令値）が大きくなると伸びて、アーム部１０１を運転者側に押し出すように動作する。よって、アクセルペダル操作量との関係では、アクセルペダルの踏み戻し量が多いほど、アーム部１０１をより運転者側に押し出すようになる。

アクセルペダル反力制御装置４は、このようなアクセルペダルアクチュエータ５の駆動により、アクセルペダル１００に反力を発生させてアクセルペダル１００に対する運転者の踏力を制御している。
また、図４に示すように、一般的に反力を発生させるものとして、アクセルペダル１００のアーム部１０１と車体フロア１１０との間に弾性体６を配置している。例えば、弾性体６には、スプリングやバネがある。

また、図４に示すように、アクセルペダル操作量センサ３は、アクセルペダルアクチュエータ５の動作部位（例えば駆動部材）からアクセルペダル１００の回転位置を検出している。すなわち、アクセルペダルアクチュエータ５の動作部位とアクセルペダル１００の踏み込み量（操作量）とが一義的に対応されるものとして、アクセルペダル操作量センサ３は、アクセルペダルアクチュエータ５の動作部位を基にアクセルペダルの回転位置を検出している。アクセルペダル操作量センサ３は、検出したアクセルペダルの回転位置をコントローラ２０に出力する。

図５は、コントローラ２０における車間維持支援制御の処理手順を示す。コントローラ２０は、この処理を一定間隔（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実施する。この図５の処理手順の説明に併せて、コントローラ２０の各構成部の処理をさらに詳しく説明する。
図５に示すように、先ずステップＳ１において、障害物認識部２１は、走行状態データを読込む。走行状態データとは、自車両前方の障害物状況及び自車両の走行状況を含む走行に関する状態のデータである。具体的には、障害物認識部２１は、レーザレーダ１が検出した前方物体情報、及び車速センサ２が検出した自車速を読み込む。

続いてステップＳ２において、障害物認識部２１は、障害物認識処理を行う。具体的には、障害物認識部２１は、前記ステップＳ１で読み込まれる走行状態データに基づいて、前方物体の状況を認識する。
ここでは、前回の処理周期以前に前記ステップＳ１で読み込んだ走行状態データと今回の処理周期で前記ステップＳ１で読み込んだ走行状態データとを基に、自車両に対しての前方物体の相対位置、移動方向又は移動速度を認識する。具体的には、障害物認識部２１は、前回の処理周期以前に前記ステップＳ１で読み込み不図示のメモリに記憶等されている自車両に対しての前方物体の相対位置、移動速度又は存在方向と、今回の処理周期で前記ステップＳ１で読み込んだ自車両に対しての前方物体の相対位置、移動速度又は存在方向とを比較する。そして、障害物認識部２１は、その比較結果を基に、現在検出している前方物体の相対位置、移動速度又は移動方向を認識する。

そして、障害物認識部２１は、この認識結果を基に、自車両の前方にどのように前方物体が配置（相対配置）され、自車両に対してどのように前方物体が移動（相対移動）しているのかを認識する。
続いてステップＳ３及びステップＳ４において、車間距離閾値算出部２２は、第１車間距離閾値及び第２車間距離閾値を算出する。
具体的には、車間距離閾値算出部２２は、下記（１）式を用いて、自車速Ｖｓｐ、相対速度Ｖｒ、前方車両（前方物体）の車速Ｖｐを基に、第１車間距離閾値Ｌ１及び第２車間距離閾値Ｌ２を設定する。
Ｌ１，Ｌ２＝ｆ（Ｖｓｐ，Ｖｒ，Ｖｐ） ・・・（１）

ここで、ｆは、変数Ｖｓｐ，Ｖｒ，Ｖｐを基に第１車間距離閾値Ｌ１及び第２車間距離閾値Ｌ２を算出するための関数である。ここで、第１車間距離閾値Ｌ１を算出する場合と第２車間距離閾値Ｌ２を算出する場合とで、変数Ｖｓｐ，Ｖｒ，Ｖｐを異なる値としている。これにより、関数ｆを基に第１車間距離閾値Ｌ１と第２車間距離閾値Ｌ２とを別々に算出できる。このとき、第１車間距離閾値Ｌ１は、第２車間距離閾値Ｌ２よりも小さく算出される（Ｌ１＜Ｌ２）ことが条件となる。

続いてステップＳ５において、目標ペダル付加反力算出部２３は、前記ステップＳ４で算出した第２車間距離閾値Ｌ２を基に、プレ反力の目標ペダル付加反力（反力指令値）を算出する。具体的には、目標ペダル付加反力算出部２３は、車間距離Ｌが第２車間距離閾値Ｌ２よりも小さくなったとき（Ｌ＜Ｌ２）、プレ反力の目標ペダル付加反力τｐを算出する。すなわち、目標ペダル付加反力算出部２３は、車間距離Ｌが第２車間距離閾値Ｌ２よりも小さくなったとき（Ｌ＜Ｌ２）、自車両の走行状態がリスクが高い状態となったと判断して、プレ反力の目標ペダル付加反力τｐを算出する。ここで、目標ペダル付加反力τｐは、例えば、運転者がアクセル操作で車間距離を維持できるアクセルペダルの反力を実現する値である。

図６は、具体的なプレ反力（目標ペダル付加反力τｐ）の算出結果（プレ反力の特性）を示す。目標ペダル付加反力算出部２３は、車間距離Ｌが第２車間距離閾値Ｌ２よりも小さくなったとき（Ｌ＜Ｌ２）、図６に示すように、プレ反力の演算を開始し、所定の傾き（増加割合）ｃでもってプレ反力を反力Ｃまで増加させる。反力Ｃは、プレ反力の上限のリミット値を構成する。そして、目標ペダル付加反力算出部２３は、保持時間ｔ２でもってプレ反力を反力Ｃに保持して、その保持時間ｔ２経過後、所定の傾き（減少割合）ｄ（ここで｜ｄ｜＜｜ｃ｜）でもってプレ反力を反力Ｄ（＜反力Ｃ）まで減少させる。
ここで、反力Ｃ及びＤ及び傾きｃ及びｄは、例えば、運転者がアクセル操作で車間距離の維持操作するような比較的余裕のある状況下で、運転者がプレ反力を認識できる値である。また、保持時間ｔ２は例えば１秒程度である。

続いてステップＳ６において、目標ペダル付加反力算出部２３は、前記ステップＳ３で算出した第１車間距離閾値Ｌ１を基に、本反力の目標ペダル付加反力（反力指令値）を算出する。具体的には、目標ペダル付加反力算出部２３は、車間距離Ｌが第１車間距離閾値Ｌ１（＜Ｌ２）よりも小さくなったとき（Ｌ＜Ｌ１）、本反力の目標ペダル付加反力τｍを算出する。ここで、目標ペダル付加反力τｍは、アクセルペダルからブレーキペダルへの運転者の踏み替え操作を支援するアクセルペダルの反力を実現する値である。この本反力の目標ペダル付加反力τｍは、プレ反力の目標ペダル付加反力τｐよりも全体的に大きい。すなわち、本実施形態では、プレ反力よりも本反力を大きくしている。つまり、目標ペダル付加反力算出部２３は、車間距離Ｌが第１車間距離閾値Ｌ１よりも小さくなったとき、車間距離Ｌが第２車間距離閾値Ｌ２よりも小さくなったときよりも、自車両の走行状態がさらにリスクが高い状態となったと判断して、目標ペダル付加反力を増大させている。

図７は、具体的な本反力（目標ペダル付加反力τｍ、反力指令値）の算出結果（本反力の特性）を示す。目標ペダル付加反力算出部２３は、車間距離Ｌが第１車間距離閾値Ｌ１よりも小さくなったとき（Ｌ＜Ｌ１）、図７に示すように、本反力の演算を開始し、所定の傾き（増加割合）ａでもって本反力を反力Ａまで増加させる。反力Ａは、本反力の上限のリミット値を構成する。そして、目標ペダル付加反力算出部２３は、保持時間ｔ１でもって本反力を反力Ａに保持して、その保持時間ｔ１経過後、傾き（減少割合）ｂ（ここで｜ｂ｜＜｜ａ｜）でもって本反力を反力Ｂ（＜Ａ）まで減少させる。
ここで、反力Ａは、例えば、運転者がアクセルペダルから該反力を認識し易い程度の大きさである。また、傾きａは、例えば、運転者がブレーキペダルに踏み換えるときのアクセルペダルの速さ（戻すときの速度）に合致する値である。また、保持時間ｔ１は例えば０．５秒程度である。

また、目標ペダル付加反力算出部２３は、下記（２）式を用いて反力Ｂを算出する。
反力Ｂ＝反力Ａ×ΔＡＣＣ×Ｋ１ ・・・（２）
ここで、Ｋ１はゲインである。アクセルペダルの踏み増し量ΔＡＣＣは、車間距離Ｌが第１車間距離閾値Ｌ１よりも小さくなった時点を起算点としたアクセルペダルの踏み増し量である。なお、起算点を第２車間距離閾値Ｌ２とすることもできる。この（２）式では、アクセルペダルの踏み増し量ΔＡＣＣが多くなると反力Ｂは小さくなる。このように反力Ｂを算出することで、運転者が自らの意思でアクセルペダルを踏み増したときには、本反力（反力Ｂ部分）を小さくしている。

続いてステップＳ７において、目標ペダル付加反力算出部２３は、最終目標ペダル付加反力（最終反力指令値）を算出する。具体的には、目標ペダル付加反力算出部２３は、前記ステップＳ５で算出したプレ反力の目標ペダル付加反力τｐ（プレ反力の反力指令値）と前記ステップＳ６で算出した本反力の目標ペダル付加反力τｍ（本反力の反力指令値）とからセレクトハイする。そして、目標ペダル付加反力算出部２３は、そのセレクトハイした目標ペダル付加反力を、最終目標ペダル付加反力τ（最終反力指令値）としている。

続いてステップＳ８において、目標ペダル付加反力算出部２３は、前記ステップＳ７で算出した最終目標ペダル付加反力τ（補正前の最終目標ペダル付加反力τ）を補正する。具体的には、目標ペダル付加反力算出部２３は、下記（３）式を用いて最終目標ペダル付加反力τを補正する。
τ＝τ×Ｋ２ ・・・（３）
ここで、Ｋ２は、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）に応じた開度依存ゲインである。アクセル開度依存ゲインＫ２は、アクセル開度が大きいほど小さくなる。また、（３）式中、右辺の最終目標ペダル付加反力τは補正前の値であり、左辺の最終目標ペダル付加反力τは補正後の値である。

図８は、アクセル開度とアクセル開度依存ゲインＫ２との関係を示す。図８に示すように、アクセル開度が大きいほど、アクセル開度依存ゲインＫ２は小さくなる。また、アクセル開度が大きいほど、該アクセル開度の変化に対するアクセル開度依存ゲインＫ２の変化量が大きくなる（変化割合が大きくなる）。このようなアクセル開度とアクセル開度依存ゲインＫ２との関係がある場合、アクセル開度が小さいほど、最終目標ペダル付加反力τは大きい値に補正されたものとなる。

目標ペダル付加反力算出部２３は、算出した最終目標ペダル付加反力τ（補正後の最終目標ペダル付加反力τ）をアクセルペダル反力制御装置４に出力する。
アクセルペダル反力制御装置４は、以上のようにコントローラ２０（目標ペダル付加反力算出部２３）が算出した補正後の最終目標ペダル付加反力τ（補正後の最終反力指令値）を基に、駆動信号によりアクセルペダルアクチュエータ５で発生させるトルクを制御する。

（動作及び作用）
車両走行中、コントローラ２０は、その車両走行中の走行状態データを読み込み、前方物体の状況を認識する（前記ステップＳ１、ステップＳ２）。
続いて、コントローラ２０は、認識した前方物体の状況を基に、目標ペダル付加反力τを算出する。すなわち、先ず、コントローラ２０は、自車速Ｖｓｐ、相対速度Ｖｒ、前方車両（前方物体）の車速Ｖｐを基に、第１車間距離閾値及び第２車間距離閾値を算出する（前記ステップＳ３、ステップＳ４）。また、コントローラ２０は、算出した第２車間距離閾値を基にプレ反力の目標ペダル付加反力τｐ（プレ反力の反力指令値）を算出し、さらに、算出した第１車間距離閾値を基に本反力の目標ペダル付加反力τｍ（本反力の反力指令値）を算出する（前記ステップＳ５、ステップＳ６）。さらに、コントローラ２０は、プレ反力の目標ペダル付加反力τｐと本反力の目標ペダル付加反力τｍとをセレクトハイして、最終目標ペダル付加反力τ（最終反力指令値）を得る（前記ステップＳ７）。そして、コントローラ２０は、最終目標ペダル付加反力τをアクセル開度を基に補正する（前記ステップＳ８）。
アクセルペダル反力制御装置４は、コントローラ２０が算出した補正後の最終目標ペダル付加反力τ（補正後の最終反力指令値）を基に、アクセルペダルアクチュエータ５で発生させるトルクを制御する。

（プレ反力と本反力との関係）
図９は、アクセルペダル反力の変化を経時変化で示す一例である。例えば、時間とともに車間距離Ｌが小さくなっていったときに得られるアクセルペダル反力の変化である。前記セレクトハイにより、アクセルペダル反力は、プレ反力及び本反力の何れかとなる。
図９に示すように、先ず、車両用アクセルペダル反力付与装置は、車間距離Ｌが第２車間距離閾値Ｌ２よりも小さくなっている区間、アクセルペダル反力としてプレ反力を発生させるプレ反力制御を実施する。このときのプレ反力は、前記図６に示したように時間とともに変化する。

アクセルペダル反力としてプレ反力を発生させるシーンとしては、自車両が前方車両に近づいていき、運転者がアクセル操作で車間距離を維持するような接近度合いとなるシーンがある。また、他の車両が自車両の前に割り込んできた場合や、他の車間距離制御装置（ＡＣＣ、adaptivecruise control）から本制御装置に切り替わった場合等で、車間距離の値が第２車間距離閾値Ｌ２を突然割り込むようなシーンである。このような場合に、車両用アクセルペダル反力付与装置は、運転者が認識できる程度のプレ反力をアクセルペダル反力として発生させる。

そして、車両用アクセルペダル反力付与装置は、車間距離Ｌが第１車間距離閾値Ｌ１よりも小さくなったとき、本反力の演算を開始する。これにより、車両用アクセルペダル反力付与装置は、その演算により得られた本反力がプレ反力よりも大きくなったとき、セレクトハイにより、アクセルペダル反力として本反力を発生させる本反力制御を実施する。このときの本反力（アクセルペダル反力）は、前記図７に示したように時間とともに変化する。
アクセルペダル反力として本反力を発生させるシーンとしては、自車両が前方車両にさらに近づいていき、運転者がブレーキ操作を必要とする接近度合いとなるシーンである。このような場合に、アクセルペダルからブレーキペダルへの運転者の踏み替え操作を支援する本反力をアクセルペダル反力として発生させる。

（最終目標ペダル付加反力τの補正処理）
本実施形態では、アクセル開度が小さいほど、最終目標ペダル付加反力τ（最終反力指令値）を大きくする補正をしている。よって、最終目標ペダル付加反力τがプレ反力により決められたものであれば、該プレ反力を大きくする補正となり、最終目標ペダル付加反力τが本反力により決められたものであれば、該本反力を大きくする補正となる。
ここで、図１０は、吊り下げタイプのアクセルペダル１００を足で踏んでいる状態を示す。図１０に示すように、一般的には、運転者は、足２００の踵２０１を支点とし、爪先を回動させるように足を動かしてアクセルペダル１００を操作する。このとき、足裏とアクセルペダル１００のペダル部１０２とが一部（点、線又は領域）３００で接する場合がある。

図１１は、足裏とアクセルペダル１００のペダル部とが接する部位（反力作用点）３００がアクセルペダル１００の操作により変化する様子を示す。図１１に示すように、アクセルペダル１００の操作により反力作用点３００が変化する。具体的には、アクセルペダル１００を踏み戻すほど（アクセル開度を閉じようとするほど）、アクセルペダル１００の回転支持点と反力作用点３００との距離であるアーム長が長くなる（ＬＡ１からＬＡ２に変化する）。その反対にアクセルペダル１００を踏み込むほどアーム長は短くなる。このように、アクセルペダル１００の操作中にアクセルペダル１００と運転者の足とのかかわり方が変化する。

図１２は、前記図１１のような場合における、アクセル開度（ストローク、アクセルペダル操作量）とアーム長ＬＡとの関係を示す。図１２に示すように、アクセル開度が小さいほど、アーム長ＬＡが長くなる。より詳しくは、アクセル開度が小さいほど、アクセル開度の変化に対するアーム長ＬＡの変化量が多くなる（変化割合が大きくなる）。

以上のように、吊り下げタイプのアクセルペダル１００の場合、アクセルペダル１００を踏み戻すほど、すなわち踏み込み量が少なくなるほど、アーム長が長くなる。これは、アクセルペダル１００を駆動するためのアクセルペダルアクチュエータ５の出力（反力指令値）を一定とした場合、アクセルペダル１００を踏み戻す量が多いほどアクセルペダル１００から得られる運転者の反力感が減少するものとして現れる。
よって、図１２に示すようにアクセル開度が小さいほどアクセル開度の変化に対するアーム長の変化量が多くなるような場合に、アクセル開度が小さいと、アクセルペダル１００から得られる反力感が急激に減少するようになる。

図１３は、アーム長と反力作用点３００の反力との関係を示す。図１３に示すように、あるアーム長ＬＡ１で反力Ｆ１が得られている状態から、アクセルペダル１００を踏み戻したことでアーム長ＬＡ２になると、それに応じて反力Ｆ２も減少する。例えば、この反力Ｆ２を、下記（４）式として表すことができる。
Ｆ２＝Ｆ１・ＬＡ１／ＬＡ２ ・・・（４）

これに対して、本実施形態では、アクセル開度が小さいほど、最終目標ペダル付加反力τを大きくする補正をしている。すなわち、アクセル開度が小さいほど、アクセルペダルアクチュエータ５によりアクセルペダル１００の踏み戻し方向に付与する外力を大きくする補正をしている。この結果、アクセルペダル１００を踏み戻した際にアーム長が長くなる場合でも、その長くなったアーム長上の反力作用点を介して運転者に伝えられる反力を一定又はほぼ一定にすることができる。これにより、アクセルペダル１００を踏み戻した場合のアクセルペダル１００からの反力感の減少を抑えることができる。前記（４）式に対応すれば、このときの反力Ｆ２を、下記（５）式として得ることができる。
Ｆ２＝Ｆ１・ＬＡ１／ＬＡ２・Ｋ３
Ｋ３＝ＬＡ２／ＬＡ１
・・・（５）
ここで、Ｋ３は補正ゲインである。この（５）式によれば、アクセルペダル１００を踏み戻した際に運転者に伝えられる反力Ｆ２が、アクセルペダル１００を踏み戻す前に運転者に伝えられていた反力Ｆ１と同等になる。

なお、この補正は、あくまでも車間距離に応じて目標ペダル付加反力（反力指令値）を補正して反力（付加反力）を一定にしているだけであり、スプリング（前記図４参照）で通常発生させている反力（通常反力）を補正するものではない。
すなわち、本実施形態では、付加反力と通常反力との合算値がアクセルペダル反力として発生させる一方で、目標ペダル付加反力（反力指令値）を補正してアクセルペダル反力の一部をなす付加反力だけを一定にしているのである。よって、本実施形態では、アクセルペダル１００の踏み戻し量を多くするほどそれに応じてスプリング６による通常反力が減少し、アクセルペダル反力自体は、そのように変化する通常反力と付加反力とのバランスで最終的に発生する。

図１４は、アクセルペダルのパッド位置を固定（反力作用点を固定）した測定点での、アクセル開度と踏力との関係を示す。ここでの踏力は、アクセルペダル反力と釣り合っている状態の値となる。
また、図１４には、通常反力のみの通常の踏力特性（特性図の下の特性）と、通常反力に付加反力を付加したときの踏力特性（特性図の上の特性）とを示す。ここで、いずれの踏力特性も、ヒステリシスをもってアクセル開度に対して踏力が変化するものとなる。ヒステリシスは、例えば、通常反力を発生させるスプリングによる影響、例えばスプリングとその取り付け部位とを係わり具合による影響によるものである。このヒステリシスにより、アクセルペダルを踏み戻す過程の踏力は、アクセルペダルを踏み込む過程の踏力よりも小さくて済む。
そして、最終目標ペダル付加反力τを補正することで、図１４に点線の特性として示すように、アクセル開度が減少しても、それに応じて踏力も減少するようなことはなくなる。すなわち、アクセル開度が減少しても、アクセルペダルからの運転者の反力感が減少するようなことはなくなる。

（実施形態の変形例）
（１）前記ステップＳ７の処理では、プレ反力の目標ペダル付加反力τｐと本反力の目標ペダル付加反力τｍとからセレクトハイしている。しかし、プレ反力の目標ペダル付加反力τｐと本反力の目標ペダル付加反力τｍとの選択手法はこれに限定されない。
例えば、プレ反力の算出条件（Ｌ２＜Ｌ）を満たした時点から本反力の算出条件（Ｌ１＜Ｌ）を満たすまでの時間が短時間（例えば１秒）の場合、すなわち、短時間で車間距離Ｌが第１車間距離閾値Ｌ１に割り込んでしまうような場合がある。このような場合、プレ反力の目標ペダル付加反力τｐを選択する過程を経ることなく、本反力の目標ペダル付加反力τｍを直接選択するようにする。これにより、運転者に本反力を効果的に伝えることができる。
例えば、自車両の前に他の車両が割り込んできた場合や、他の車間距離制御装置（ＡＣＣ）から本制御装置に切り替わった場合等で、車間距離の値が第１車間距離閾値Ｌ１を短時間で割り込むようなとき、本反力の目標ペダル付加反力τｍを直接選択するようにする。

（２）本実施形態では、アクセルペダル１００を吊り上げタイプのアクセルペダルとしている。これに対して、アクセルペダル１００を、図１５に示すようなオルガンタイプとすることもできる。この場合、アクセルペダル１００を踏み戻すことで反力作用点が変化しアーム長が長くなる。よって、オルガンタイプのアクセルペダル１００の場合でも、吊り上げタイプのアクセルペダルの場合と同様な効果を得ることができる。
（３）前記図４に示す通常反力を発生させる弾性体は、スプリング又はバネに限定されない。すなわち、通常反力を発生させることができる限り、他の弾性体とすることができる。

（４）アクセルペダルアクチュエータ５の構成は、図４に示した構成に限定されない。すなわち、付加反力を発生させることができる限り、アクセルペダルアクチュエータ５を他の構成とすることができる。
（５）本実施形態では、車間距離が第２車間距離閾値Ｌ２又は第１車間距離閾値Ｌ１よりも小さくなった時点からの経過時間に応じて目標ペダル付加反力τｐ，τｍを変化させている。これに対して、本実施形態では、車間距離が第２車間距離閾値Ｌ２又は第１車間距離閾値Ｌ１よりも小さくなっているとき、車間距離に応じて目標ペダル付加反力τｐ，τｍを変化させることもできる。具体的には、車間距離が短いほど目標ペダル付加反力τｐ，τｍを大きくする。

（６）本実施形態では、走行状況を基にアクセルペダルの踏み戻し方向に外力を付与する処理として、車間距離が第２車間距離閾値Ｌ２又は第１車間距離閾値Ｌ１よりも小さくなった場合、目標ペダル付加反力τｐ，τｍにより反力を発生させている。しかし、走行状況が、このような車間距離に限定されるものではない。例えば、車間距離以外の走行状況を基に、アクセルペダルの踏み戻し方向に外力を付与することもできる。また、燃費等の経済性に着目して決めた走行状況とすることもできる。
例えば、ロックアップクラッチの締結及び解放等の車両状態の切り換わりを運転者に報知するものとしてアクセルペダルに反力を発生させることもできる。このような反力を発生する技術として、例えば特開２００５−１３２２２５公報に開示の技術がある。

図１６は、アクセルペダルストロークＡＰＳ（アクセル開度）とアクセルペダルの踏力とのヒステリシス特性を示す関係線図である。図１７は、図１６に示すアクセルペダルの踏み込み側の踏力を増大させるアクセルペダルストロークＡＰＳの閾値ＡＰＳ１を決定するために用いる関係線図である。この図１７は、自車速ＶｓｐとアクセルペダルストロークＡＰＳとの関係における、ロックアップクラッチ解放状態（非Ｌ／Ｕ）の領域（図１７中の関係線図Ｌ１の左側部分の斜線で示す領域Ａ）とロックアップクラッチ締結状態（Ｌ／Ｕ）の領域とを示す関係線図である。

ここで、コントローラ２０は、図１７の関係線図に基づき、入力された自車速ＶｓｐとアクセルペダルストロークＡＰＳとの信号から、ロックアップクラッチ解放状態（非Ｌ／Ｕ）又は締結状態（Ｌ／Ｕ）にあるかを判定する。コントローラ２０は、ロックアップクラッチが締結状態（Ｌ／Ｕ）にある場合には、図１７の関係線図α上で、自車速Ｖｓｐに対応するアクセルペダルストロークＡＰＳの閾値を得る。例えば自車速Ｖｓｐ１であれば、図示のようにアクセルペダルストロークＡＰＳの値ＡＰＳ１がアクセルペダルの踏力増大（反力増大）のための閾値となる。

そして、コントローラ２０は、踏み込み側のアクセルペダルストロークＡＰＳが図１７の関係線図から求めた閾値ＡＰＳ１に達した場合、踏力付加手段を構成するアクチュエータ（アクセルペダルアクチュエータ５）を作動させて、アクセルペダルの踏み込み側の踏力を大きくする。これにより、ロックアップクラッチ締結状態（Ｌ／Ｕ）の領域から、アクセルペダルストロークＡＰＳの値が閾値ＡＰＳ１に達すると、アクセルペダル２の踏み込み側の踏力が増大する。この結果、ロックアップクラッチ解放状態（非Ｌ／Ｕ）の領域でのアクセルペダルの踏み込み側の踏力が大きくなる。それゆえ、図１６に示すように、アクセルペダルストロークＡＰＳが閾値ＡＰＳ１を超えた部分で、斜線で表す踏力増領域Ｂの分だけ踏力を増大させることができる。
これにより、アクセル開度以外のパラメータで動作点が変化するロックアップクラッチの締結・解放等の車両の運転特性の切り換わりであっても、アクセルペダルの反力を変化させることで、車両特性の切り換わりのインフォメーションを運転者に正確に伝えることができる。

（７）この実施形態ではいずれも自車両と先行車両との車間距離が所定の車間距離（Ｌ１又はＬ２）になった場合に自車両の走行状態がリスクが高い状態と判断してアクセルペダルに反力を付与する装置に適用した例を示した。しかし、これに限らず例えば車速が予め定められた車速を超えた場合に自車両の走行状態がリスクが高い状態と判断してアクセルペダルに反力を付与する装置に適用しても良い。また、自車両のカーブ進入時にカーブの曲率を検出して該カーブを走行する為の適切な車速を算出し、自車両の車速が該算出した車速よりも大きい場合に自車両の走行状態がリスクが高い状態と判断してアクセルペダルに反力を付与する装置に適用しても良い。

なお、この実施形態では、弾性体（例えばスプリング）６は、運転者の踏力により操作されるアクセルペダルの踏み込み量が多いとき、前記アクセルペダルの踏み込み量が少ないときよりも、前記アクセルペダルの踏み戻し方向に付与する外力を大きくする第１反力付与手段を実現する。
また、アクセルペダル反力制御装置４、アクセルペダルアクチュエータ５及び目標ペダル付加反力算出部２３は、車両状況を基に、前記アクセルペダルの踏み戻し方向に外力を付与する第２反力付与手段を実現する。

また、アクセルペダル操作量センサ３は、前記アクセルペダルの操作を検出するアクセルペダル操作検出手段を実現する。
また、目標ペダル付加反力算出部２３のステップＳ８における補正処理は、前記アクセルペダル操作検出手段が検出したアクセルペダルの踏み込み量が少ないとき、前記アクセルペダルの踏み込み量が多いときよりも、前記第２反力付与手段が付与する外力を大きくする補正をする補正手段を実現する。

また、目標ペダル付加反力算出部２３は、前記車両状況として、自車両の走行状態がリスクが高い状態であることを検出する走行リスク検出手段を実現する。
また、レーザレーダ１は、前記車両状況としての自車両と先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段を実現する。
また、この実施形態では、運転者の踏力により操作されるアクセルペダルの踏み込み量が多いとき、前記アクセルペダルの踏み込み量が少ないときよりも、該アクセルペダルから運転者の足に伝える通常反力を大きくするとともに、車両状況を基に前記アクセルペダルから運転者の足に伝える反力であり、前記通常反力に付加する付加反力を、該アクセルペダルの踏み込み量にかかわらず一定にする車両用アクセルペダル反力付与方法を実現する。

（本実施形態の効果）
（１）第１反力付与手段は、運転者の踏力により操作されるアクセルペダルの踏み込み量が多いとき、アクセルペダルの踏み込み量が少ないときよりも、アクセルペダルの踏み戻し方向に付与する外力を大きくする。
また、第２反力付与手段は、車両状況を基に、アクセルペダルの踏み戻し方向に外力を付与する。
さらに、アクセルペダル操作検出手段は、アクセルペダルの操作を検出する。
そして、補正手段は、アクセルペダル操作検出手段が検出したアクセルペダルの踏み込み量が少ないとき、アクセルペダルの踏み込み量が多いときよりも、第２反力付与手段が付与する外力を大きくする補正をする。

これにより、車両用アクセルペダル反力付与装置は、アクセルペダルの踏み込み量が少なくなりアクセルペダルと運転者の足とのかかわり方が変化し、通常はアクセルペダルから運転者に伝わる付加反力が小さくなるような状況下で、アクセルペダルの踏み込み量が多いときよりも走行状況を基に付与する外力を大きくする補正をする。
この結果、車両用アクセルペダル反力付与装置は、アクセルペダルの操作中にアクセルペダルと運転者の足とのかかわり方が変化しても、走行状況を基に付与する外力を大きくする補正をしているので、所望の付加反力をアクセルペダルから運転者に伝えることができる。

（２）走行リスク検出手段は、車両状況として、自車両の走行状態がリスクが高い状態であることを検出する。そして、第２反力付与手段は、走行リスク検出手段によって自車両の走行状態がリスクが高い状態であることが検出された場合に、外力を付与する。
これにより、アクセルペダルの付加反力を介して自車両の走行状態がリスクが高い状態であることを運転者に的確に報知できる。さらに、運転者がブレーキペダルに踏み換える等の運転者の減速操作を付加反力によりアシストできる。

（３）車間距離検出手段は、車両状況としての自車両と先行車両との車間距離を検出する。そして、走行リスク検出手段は、車間距離検出手段によって検出された車間距離が予め定められたしきい値（第１車間距離閾値Ｌ１又は第２車間距離閾値Ｌ２）未満になったときに、自車両の走行状態がリスクが高い状態であることを検出する。
これにより、アクセルペダルの付加反力を介して車間距離が近くなったことを運転者に的確に報知できる。さらに、運転者がブレーキペダルに踏み換える等の運転者の減速操作を付加反力によりアシストできる。

（４）第２反力付与手段は、車両の車間距離が短いとき、車両の車間距離が長いときよりも、外力を大きくする。
実施形態では、車間距離が短くなると、プレ反力から本反力に切り換えている。又はプレ反力自体、本反力自体を、車間距離が短くなるほど大きくしている。
これにより、車両用アクセルペダル反力付与装置は、車間距離が近くなったことをアクセルペダルの付加反力を介して運転者に的確に報知できる。さらに、車両用アクセルペダル反力付与装置は、運転者がブレーキペダルに踏み換える等の運転者の減速操作を車間距離に応じた付加反力によりアシストできる。

（５）補正手段は、アクセルペダルの踏み込み量が少ないとき、アクセルペダルの踏み込み量が多いときよりも、アクセルペダルの踏み込み量の変化に対して外力を大きくする変化量を小さくする。
これにより、車両用アクセルペダル反力付与装置は、アクセルペダルの踏み込み量が少なく付加反力が急激に小さくなるような場合に対応させた外力とすることができる。これにより、車両用アクセルペダル反力付与装置は、所望の付加反力をアクセルペダルから運転者に伝えることができる。

（６）第２反力付与手段は、指令値（反力指令値）に応じてアクセルペダルの踏み戻し方向に外力を付与している。そして、補正手段は、指令値の係数のゲイン（開度依存ゲインＫ２）を補正して、外力を大きくする補正をする。
これにより、簡単に外力を補正できる。
（７）車両用アクセルペダル反力付与装置は、前方物体との接近度合いに応じて運転者がアクセルペダルを離す操作を、プレ反力により支援することができる。

（８）車両用アクセルペダル反力付与装置は、傾きｄを傾きｃよりも小さい値とし、反力Ｄを反力Ｃよりも小さい値にすることで、プレ反力の抜けによる違和感を抑えつつプレ反力を減少させることができる。
（９）車両用アクセルペダル反力付与装置は、後半のプレ反力を反力ｃにして小さくすることで、プレ反力とその後に発生した本反力との差異を明確にして、本反力を的確に運転者に伝えることができる。
（１０）車両用アクセルペダル反力付与装置は、後半の本反力を反力Ｂにして小さくすることで、余計な反力が運転者に違和感を与えてしまうのを防止できる。

３ アクセルペダル操作量センサ、４ アクセルペダル反力制御装置、５ アクセルペダルアクチュエータ、６ 弾性体、２３ 目標ペダル付加反力算出部

Claims (6)

1. 運転者の踏力により操作されるアクセルペダルの踏み込み量が多いとき、前記アクセルペダルの踏み込み量が少ないときよりも、前記アクセルペダルの踏み戻し方向に付与する外力を大きくする第１反力付与手段と、
   車両状況を基に、前記アクセルペダルの踏み戻し方向に外力を付与する第２反力付与手段と、
   前記アクセルペダルの操作を検出するアクセルペダル操作検出手段と、
   前記アクセルペダル操作検出手段が検出したアクセルペダルの踏み込み量が少ないとき、前記アクセルペダルの踏み込み量が多いときよりも、前記第２反力付与手段が付与する外力を大きくする補正をする補正手段と、
   を備えることを特徴とする車両用アクセルペダル反力付与装置。
2. 前記車両状況として、自車両の走行状態がリスクが高い状態であることを検出する走行リスク検出手段を備え、
   前記第２反力付与手段は、前記走行リスク検出手段によって自車両の走行状態がリスクが高い状態であることが検出された場合に、前記外力を付与することを特徴とする請求項１に記載の車両用アクセルペダル反力付与装置。
3. 前記車両状況としての自車両と先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段をさらに備え、
   前記走行リスク検出手段は、前記車間距離検出手段によって検出された車間距離が予め定められたしきい値未満になったときに、自車両の走行状態がリスクが高い状態であることを検出することを特徴とする請求項２に記載の車両用アクセルペダル反力付与装置。
4. 前記第２反力付与手段は、前記車間距離検出手段によって検出された車両の車間距離が短いとき、車両の車間距離が長いときよりも、前記外力を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の車両用アクセルペダル反力付与装置。
5. 前記補正手段は、前記アクセルペダルの踏み込み量が少ないとき、前記アクセルペダルの踏み込み量が多いときよりも、前記アクセルペダルの踏み込み量の変化に対して前記外力を大きくする変化量を小さくすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用アクセルペダル反力付与装置。
6. 前記第２反力付与手段は、指令値に応じて前記アクセルペダルの踏み戻し方向に外力を付与しており、
   前記補正手段は、前記指令値の係数のゲインを補正して、前記外力を大きくする補正をすることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用アクセルペダル反力付与装置。

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