WO2024116466A1 - 情報伝達装置 - Google Patents

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WO2024116466A1
WO2024116466A1 PCT/JP2023/027931 JP2023027931W WO2024116466A1 WO 2024116466 A1 WO2024116466 A1 WO 2024116466A1 JP 2023027931 W JP2023027931 W JP 2023027931W WO 2024116466 A1 WO2024116466 A1 WO 2024116466A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
gain
braking
information transmission
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/027931
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
崇典 建部
直人 矢吹
和樹 古川
Original Assignee
株式会社Subaru
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Subaru filed Critical 株式会社Subaru
Publication of WO2024116466A1 publication Critical patent/WO2024116466A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention

Definitions

  • the present invention relates to an information transmission device that transmits information about the vehicle's behavior to vehicle occupants.
  • Patent Document 1 describes a driving assistance device that provides an easily recognizable steering angle and steering direction, in which the amount of steering of the steering wheel is indicated by a sound that changes in conjunction with the amount of steering. Specifically, it describes controlling the tone so that the tone gets higher as the steering amount increases, and changing the volume, pitch, tone, sound pressure, frequency, position of the sound image, etc. of the sound to indicate the amount of steering of the steering wheel.
  • Patent document 2 describes a music generation device for a vehicle that easily generates music that reflects the vehicle's behavior and the driver's operations, and includes a memory unit that stores a plurality of sound source loop patterns each corresponding to each piece of information based on the vehicle driver's operations or the vehicle's behavior, and a control unit that selects a specific sound source loop pattern from the plurality of sound source loop patterns in accordance with each piece of information and controls output or stop of output.
  • acceleration/deceleration operations Since there is a time response delay between the operation of the vehicle's accelerator or brake (hereinafter collectively referred to as acceleration/deceleration operations) and the actual occurrence of vehicle body behavior and the occurrence of longitudinal acceleration, pitch angle, etc., depending on the steering operation situation, occupants may feel that longitudinal acceleration, etc. has occurred suddenly, and may feel uncomfortable or uneasy due to being unable to properly hold their body.
  • possible measures include, for example, reducing the responsiveness of the vehicle to acceleration and deceleration operations, or increasing the ability of the seats or the like to hold the occupant in place.
  • reducing the responsiveness to acceleration and deceleration operations will result in sluggish vehicle behavior, impairing the vehicle's performance and marketability.
  • an object of the present invention is to provide an information transmission device that improves the predictability of a vehicle occupant with respect to behavior caused by acceleration and deceleration of the vehicle.
  • an information transmission device is an information transmission device provided in a vehicle having a drive unit that drives wheels and a braking unit that brakes the wheels, and is characterized in that it comprises a parameter detection unit that detects a parameter correlated with at least one of the drive force of the drive unit and the braking force of the braking device, an excitation waveform generation unit that generates an excitation waveform, a vibration unit that vibrates the air around an occupant using the excitation waveform, and a gain adjustment unit that increases the output gain of the vibration waveform in accordance with an increase in the absolute value of the derivative of the parameter.
  • the sound can predict to the occupants the behavior that will occur at the beginning of vehicle acceleration/deceleration, before the vehicle actually experiences longitudinal acceleration, pitch angle, etc. This improves the occupant's predictability of vehicle behavior, and prevents the occupant from feeling abruptness due to the vehicle behavior.
  • the excitation waveform may have a dominant frequency included in a frequency band of 100 to 400 Hz.
  • a dominant frequency is set in the frequency band of 150 to 300 Hz, whereby the receptors in a region with better sensitivity can be used, and the above-mentioned effect can be promoted.
  • the rate of increase of the output gain with respect to an increase in the absolute value of the derivative in the gain adjustment unit can be configured to be maximum in a region where the absolute value of the derivative is minute, and to decrease as the absolute value of the derivative increases.
  • This makes it possible to set a large output gain even in a region where the absolute value of the differential value is relatively small, and makes it possible to properly convey information to the occupants even in the early stages of acceleration/deceleration when the change in driving force or braking force is small.
  • the output gain can be set based on a logarithmic function of the absolute value of the derivative.
  • the gain adjustment unit can be configured to set the output gain so that the sound pressure generated by the vibration of the vibration unit, at the ear of at least one occupant, does not dominate over background noise when the vehicle is running. This prevents the sound generated by the vibration of the vibration unit from being lost in the background noise of the vehicle and becoming unpleasant to the occupants, and also allows information to be transmitted appropriately.
  • the vehicle is equipped with an input device that performs an acceleration operation by depressing a single pedal from a predetermined position and performs a braking operation by returning the pedal from the predetermined position
  • the gain adjustment unit can be configured to increase the output gain that is set in response to the returning motion relative to the output gain that is set in response to the depressing operation. According to this, by increasing the output gain on the return operation side of the pedal where the driver is less likely to feel the reaction force, the vehicle behavior accompanying deceleration can be appropriately predicted.
  • the present invention provides an information transmission device that improves the occupants' predictability of behavior caused by vehicle acceleration and deceleration.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic diagram of a system configuration of a vehicle having an information transmission device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a pedal portion in the first embodiment
  • 1 is a diagram illustrating a system configuration of an information transmission device according to a first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a vibration waveform in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the timing of electrical pulses emitted by a receptor when stimulated.
  • FIG. 1 shows the frequency sensitivity distribution of Pacinian corpuscles and Meissner's corpuscles.
  • 5A and 5B are diagrams illustrating an example of gain adjustment in a first gain adjustment section according to the first embodiment
  • 4 is a diagram illustrating an example of an output history of a microphone in the first embodiment.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a correlation between the sound pressure of background noise and the frequency in the first embodiment.
  • 5A and 5B are diagrams illustrating an example of gain adjustment in a second gain adjustment section in the first embodiment;
  • 1 is a diagram showing a schematic layout of an information transmission device according to a first embodiment of the present invention in a vehicle cabin;
  • the information transmission device of the first embodiment is provided in, for example, an automobile (vehicle) such as a passenger car, and transmits information related to the behavior of the vehicle accompanying acceleration and deceleration to occupants such as the driver and passengers.
  • the vehicle is provided with a pedal-operated operation device that allows the driver to perform an acceleration operation (accelerator operation) by operating a single pedal, and a gentle braking operation using a regenerative braking system.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic diagram of a system configuration of a vehicle having an information transmission device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the pedal section in the first embodiment.
  • the vehicle 1 includes a brake control unit 10, a hydraulic control unit 20, a motor generator control unit 30, an accelerator pedal 40 (see FIG. 2), an information transmission device 100, and the like.
  • Each of these units includes a microcomputer having an information processing section such as a CPU, a storage section such as a RAM or a ROM, an input/output interface, and a bus connecting these.
  • each unit is connected directly or via an in-vehicle LAN such as a CAN communication system, and is capable of communicating with each other.
  • the brake control unit 10 coordinates and controls a hydraulic friction brake and a regenerative brake in response to the operation of a brake pedal (not shown).
  • the brake control unit 10 also has the function of performing anti-lock brake control and vehicle behavior stabilization control.
  • the antilock brake control periodically reduces the braking force on a wheel when a wheel lock, in which the rotation of the wheel becomes fixed during braking, is detected.
  • the behavior stabilization control generates a yaw moment in the restoring direction by using the braking force difference between the left and right wheels when understeer or oversteer occurs.
  • the brake control unit 10 is connected to a vehicle speed sensor 11, an acceleration sensor 12, a brake pedal sensor 13, and a reaction force generating device 14.
  • the brake device of the vehicle 1 further includes a master cylinder 15 .
  • the vehicle speed sensor 11 is provided in a hub bearing housing (not shown) that rotatably supports the wheels, and generates a vehicle speed signal corresponding to the rotational angular velocity of each wheel.
  • the brake control unit 10 calculates the traveling speed (vehicle speed) of the vehicle 1 based on the output of the vehicle speed sensor 11 .
  • the acceleration sensor 12 is provided in a so-called unsprung portion of a suspension device (not shown) that supports the wheel to be movable relative to the vehicle body.
  • the acceleration sensor 12 detects the vertical acceleration of components provided on the unsprung side, such as a suspension arm and a hub bearing housing.
  • the acceleration sensor 12 is a vibration input detection unit that detects vibration input from the road surface.
  • the brake control unit 10 is also provided with a vehicle body longitudinal acceleration sensor, a vehicle body lateral acceleration sensor, a yaw rate sensor, and the like (not shown) for the above-mentioned behavior stabilization control and the like.
  • the brake pedal sensor 13 has an encoder that detects the amount of operation (depression amount) of the brake pedal.
  • the reaction force generating device 14 generates a reaction force in a direction to return the brake pedal to its initial position (undepressed position) in response to a command from the brake control unit 10 .
  • the reaction force generating device 14 generates a reaction force using a driving power source such as an electric actuator when regenerative braking is used.
  • the master cylinder 15 pressurizes brake fluid, which is a working fluid for the friction brakes, in response to depression of the tread portion of the brake pedal.
  • the brake fluid pressure generated by the master cylinder 15 is transmitted to a hydraulic control unit 20 via piping.
  • the hydraulic control unit (HCU) 20 is a hydraulic pressure control device that has a function of individually adjusting the brake fluid pressure in the wheel cylinders 21 of the respective wheels.
  • the hydraulic control unit 20 includes an electric pump that pressurizes the brake fluid, and a pressure increase valve, a pressure reduction valve, a pressure maintenance valve, and the like that control the brake fluid pressure in each wheel cylinder.
  • the hydraulic control unit 20 is connected to the master cylinder 15, the wheel cylinders 21, etc. via brake fluid piping.
  • the brake fluid pressure generated by the master cylinder 15 is transmitted to a wheel cylinder 21 via a hydraulic control unit 20 .
  • the hydraulic control unit 20 has a function of overriding the brake fluid pressure generated by the master cylinder 15 to increase or decrease the brake fluid pressure in each wheel cylinder.
  • the wheel cylinders 21 are provided on the respective wheels and press brake pads against, for example, disc rotors to generate frictional force (braking force) according to brake fluid pressure.
  • the hydraulic control unit 20 has the function of reducing or cutting off the hydraulic pressure of the brake fluid transmitted from the master cylinder 15.
  • the brake control unit 10 uses the reaction force generator 14 to generate a reaction force on the brake pedal.
  • the brake control unit 10 has a function of performing gentle braking (for example, deceleration of about 0.1 to 0.3 G) using regenerative braking in response to the release action of the accelerator pedal 40 from a predetermined position.
  • the motor generator control unit 30 comprehensively controls the motor generator 31 and its accessories.
  • the motor generator 31 is a rotating electric machine used as a power source (drive device) for driving the vehicle 1 .
  • the motor generator control unit 30 has an inverter and the like for supplying electric power supplied from a power source such as a driving battery to the motor generator 31 .
  • the motor generator 31 can be configured, for example, to be mounted on the vehicle body (sprung portion) and transmit driving force to the wheels via a differential, drive shaft, etc., but is not limited to this and can be, for example, an in-wheel motor.
  • the motor generator control unit 30 switches between a drive mode in which the motor generator 31 generates an output torque (driving force) and a regenerative power generation mode in which the motor generator 31 performs regenerative power generation, absorbs torque transmitted from the wheel side, and generates braking force.
  • the motor generator control unit 30 controls the actual torque generated by the motor generator 31 so that it coincides with a required torque that is set based on the amount of operation of the accelerator pedal 40, etc.
  • the motor generator control unit 30 controls the absorption torque in the motor generator 31 in accordance with the required braking force commanded by the brake control unit 10 .
  • An accelerator pedal 40 shown in FIG. 2 is a foot-operated operating part with which the driver operates the accelerator and the brake.
  • the accelerator pedal 40 includes a bracket 41, a lever portion 42, a tread portion 43, and the like.
  • the bracket 41 is a base that supports the lever portion 42 so as to be rotatable about a rotation axis along the vehicle width direction.
  • the bracket 41 has a spring (not shown) that biases the lever portion 42 in a restoring direction (towards the initial position).
  • the bracket 41 is attached to a toe board T, which is a partition wall provided at the front of the vehicle compartment.
  • the lever portion 42 is a member that protrudes downward and obliquely rearward from the bracket 41 .
  • the tread portion 43 is provided at the tip end of the lever portion 42 (the end opposite the bracket 41 side), and is the portion that comes into contact with the soles of the occupant's feet.
  • the tread portion 43 is capable of swinging in the front-rear direction about a fulcrum (pivot) on the bracket 41 side of the lever portion 42.
  • a neutral position P1 is set between an initial position P0, where the tread portion 43 is not pressed by the occupant's foot, and a fully open position P2, where the tread portion 43 is pressed by the occupant's foot until it hits a stopper.
  • the accelerator pedal 40 is adapted to perform an accelerator operation using a range from a neutral position P1 to a fully open position P2, and to perform a brake operation using a range from the neutral position P1 to an initial position P0.
  • the braking force (deceleration G) due to the regenerative braking increases according to the amount of displacement (return amount) from the neutral position P1 toward the initial position P0.
  • the motor generator control unit 30 is connected to an accelerator pedal sensor 30a.
  • the accelerator pedal sensor 30 a has an encoder that detects the rotational angle position of the lever portion 42 of the accelerator pedal 40 .
  • the accelerator pedal sensor 30 a is provided on a bracket 41 .
  • the motor generator control unit 30 detects the stroke S of the tread portion 43 from the initial position based on the output of the accelerator pedal sensor 30a.
  • the stroke S detected by the accelerator pedal sensor 30a is also transmitted to the brake control unit 10 for controlling the regenerative braking.
  • the accelerator pedal sensor 30a functions as a parameter detection unit of the present invention.
  • the information transmission device 100 vibrates the air around the ears of the occupants using speakers 170 arranged in the vehicle cabin, and notifies the occupants of impending vehicle behavior by means of acoustic signals.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a system configuration of the information transmission device according to the first embodiment.
  • the information transmission device 100 includes a waveform generating section 110, a differential calculation section 120, a first gain adjustment section 130, a microphone 140, a sensing value calculation section 150, a second gain adjustment section 160, a speaker 170, and the like.
  • the waveform generating section 110 generates an excitation waveform, which is the waveform of an acoustic signal generated by the speaker 170 .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a vibration waveform in the first embodiment.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents voltage (amplitude).
  • the vibration waveform can be a sine wave.
  • the excitation waveform may be a waveform in which a plurality of sine waves with different wavelengths are superimposed (combined).
  • the vibration waveforms are not limited to these and can be changed as appropriate.
  • various waveforms such as a square wave, a triangular wave, and a waveform simulating the sound of a vehicle running can be used alone or in combination with other waveforms.
  • the frequency of the vibration waveform can be set to have a dominant frequency in the range of, for example, 100 to 400 Hz, more preferably, 150 to 300 Hz.
  • the sensory receptors that detect the vibrations include Merkel cells, Meissner's corpuscles, and Pacinian corpuscles.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic diagram of the timing of an electrical pulse emitted by a receptor when stimulated.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates, from the top, pressure and the electrical pulse generation state of Merkel cells, Meissner's corpuscles, and Pacinian corpuscles.
  • Merkel cells have a relatively slow response and respond to a direct current component.
  • Meissner's corpuscles correspond to when a rate of change (velocity) of contact pressure occurs.
  • Pacinian corpuscles respond to moments of transient change and are said to be the most sensitive of these receptors. It is believed that the Pacinian corpuscles are the most sensitive receptors for allowing passengers to sense minute vibrations as combined auditory and tactile information.
  • FIG. 6 is a diagram showing the frequency sensitivity distribution of Pacinian corpuscles and Meissner corpuscles.
  • the horizontal axis indicates frequency and the vertical axis indicates amplitude above the threshold, with smaller values indicating better sensitivity.
  • the Pacinian corpuscles exhibit good sensitivity in the region around 100 to 400 Hz, and even better sensitivity in the region around 150 to 300 Hz. Such a range is included in the range of 20 Hz to 20 kHz, which is generally considered to be the range of human hearing.
  • the dominant frequency of the excitation waveform can be set to 250 Hz, for example.
  • the differential calculation section 120 acquires information relating to the stroke S of the accelerator pedal 40 detected by the accelerator pedal sensor 30a from the motor generator control unit 30, and calculates a differential value ⁇ S by differentiating the stroke S with respect to time.
  • the differential calculation unit 120 sequentially transmits the calculated differential value ⁇ S to the first gain adjustment unit 130 .
  • the first gain adjustment section 130 performs a first gain adjustment, which will be described below, on the fundamental wave of the excitation waveform generated by the waveform generation section 110 .
  • the first gain adjustment changes the gain G1, which is the output gain multiplied by the voltage of the excitation waveform, in accordance with the differential value ⁇ S (rate of change per time) of the stroke S of the accelerator pedal 40 (a parameter that correlates with at least one of the driving force and the braking force).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of gain adjustment in the first gain adjustment unit.
  • the horizontal axis indicates the differential value ⁇ S of the stroke S of the accelerator pedal 40
  • the vertical axis indicates the gain G1 by which the voltage of the vibration waveform is multiplied.
  • the gain G1 can be configured to increase in accordance with an increase in the absolute value of the differential value ⁇ S.
  • the rate of increase in gain G1 in response to an increase in the absolute value of the differential value ⁇ S in the first gain adjustment unit 130 can be configured to be maximum in a region where the absolute value of the differential value ⁇ S is small, and to decrease as the absolute value of the differential value ⁇ S increases.
  • the gain G1 is set to be larger for the release side (deceleration operation) than for the depression side (acceleration operation).
  • the depression side and release side of the accelerator pedal 40 can be determined based on the sign of the differential value ⁇ S.
  • the gain G1 in the first gain adjustment unit 130 can be calculated, for example, from the absolute value of the differential value ⁇ S of the stroke S using a logarithmic function.
  • the gain G1 is expressed, for example, by the following equation 1.
  • Gain G1 log(absolute value of stroke differential value ⁇ S ⁇ coefficient k) (Equation 1)
  • the coefficient k can be a value set, for example, during the development stage of the vehicle, in accordance with the characteristics of the vehicle (for example, the characteristics of driving force and braking force relative to changes in stroke S, the position of the center of gravity, etc.).
  • the microphone 140 is provided inside the vehicle cabin and is a sound collecting device that collects background noise inside the vehicle cabin.
  • the microphone 140 is preferably disposed in a position close to the ear of the passenger, and may be provided, for example, in the headrest portion of the seat.
  • the output of the microphone 140 is transmitted to the sensing value calculation unit 150 .
  • the sensing value calculation unit 150 extracts components of a predetermined frequency band from the background noise of the vehicle acquired by the microphone 140, and transmits the sound pressure of the extracted components to the second gain adjustment unit 160 as a sensing value.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an output history of a microphone. In FIG. 8, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the sound pressure of the background noise picked up by the microphone 140.
  • the sensing value calculation unit 150 performs a fast Fourier transform (FFT) process on the acoustic signal of the background noise acquired by the microphone 140 to convert it into the frequency domain, and further performs a band-pass filter process to extract components in a predetermined frequency band.
  • the frequency band to be extracted is set so as to include the dominant frequency of the excitation waveform output by the waveform generating unit 110 .
  • the sensing value calculation section 150 sets the average sound pressure of the extracted frequency band as a sensing value to be used in the second gain adjustment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the correlation between the sound pressure of background noise and the frequency.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents sound pressure.
  • the bandpass filter can be configured to extract a frequency band in the vicinity of the dominant frequency (for example, 250 Hz) of the excitation waveform in the waveform generating unit 110, for example.
  • the sound pressure in the extracted frequency band (for example, the average value of the frequency band) is provided to the second gain adjuster 160 as a sensing value.
  • the second gain adjustment section 160 further performs a second gain adjustment, which will be described below, on the vibration waveform after the first gain adjustment.
  • the second gain adjustment changes the gain of the excitation waveform according to the sensing value of the noise inside the vehicle in order to adjust the output amplitude of the excitation waveform according to changes in background noise (drivetrain noise, aerodynamic noise, road noise, etc.) while the vehicle is running.
  • the second gain adjustment unit 160 performs a second gain adjustment based on the output of the sensing value calculation unit 150 .
  • the second gain adjustment section 160 sets the gain G2 based on the sensing value output by the sensing value calculation section 150 .
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of gain adjustment in the second gain adjustment section.
  • the horizontal axis indicates the sensing value
  • the vertical axis indicates the gain G2 by which the voltage of the vibration waveform is multiplied.
  • the gain G2 can be configured to increase as the sensing value increases.
  • the gain G2 is set so that the sound pressure of the sound generated by the excitation amplitude output from the speaker 170 does not dominate the sound pressure of background noise near the ears of the passengers.
  • the gain G2 is set so that the sound generated by the excitation amplitude blends into the background noise of the vehicle and reaches a sound pressure level that can be unconsciously heard by the occupants.
  • Equation 2 The output value (voltage) A of the vibration waveform after the first gain adjustment and the second gain adjustment described above is expressed by Equation 2.
  • Output value A Waveform generating unit output value x Gain G1
  • Gain G2 Waveform generating unit output value ⁇ log (absolute value of stroke differential value ⁇ S ⁇ coefficient k) ⁇ Gain G2 (Equation 2)
  • the speaker 170 is a vibration device that is disposed inside the vehicle cabin and uses the output value A to vibrate the air around the passengers in the vehicle cabin to generate sound.
  • Speaker 170 may be configured to be shared with a speaker used for audio reproduction in an in-car audio device, for example.
  • a speaker 170 dedicated to the information transmission device 100 may be provided.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic layout of the interior of a vehicle in which the information transmission device of the first embodiment is provided. Inside the vehicle interior 200, a driver's seat 210, a passenger seat 220, a rear seat 230, an instrument panel 240, etc. are provided.
  • a driver's seat 210 and a passenger seat 220 are front seats provided at the front of the vehicle compartment.
  • a driver's seat 210 and a passenger seat 220 are provided side by side in the vehicle width direction.
  • the vehicle is, as an example, a so-called right-hand drive vehicle, with the driver's seat 210 being provided on the right side and the passenger seat 220 being provided on the left side with respect to the center of the vehicle body in the lateral direction.
  • the driver's seat 210 and the passenger seat 220 each have a cushion portion on which the occupant's buttocks and thighs are placed, a seat back portion disposed behind the occupant's back, and a headrest portion disposed behind the occupant's head.
  • the rear seat 230 is a bench-like seat arranged behind the driver's seat 210 and the passenger seat 220.
  • the rear seat 230 can accommodate, for example, two passengers sitting side by side.
  • the rear seat 230 has a cushion portion on which the occupant's buttocks and thighs are placed, a seat back portion disposed behind the occupant's back, and a headrest portion provided behind the occupant's head.
  • the right seating portion of the rear seat 230 is disposed behind the driver's seat 210
  • the left seating portion is disposed behind the passenger seat 220 .
  • the instrument panel 240 is provided near the front end of the vehicle interior 200, and is a member that houses, for example, an instrument panel, an air conditioning and heating system, an infotainment system, and the like.
  • the instrument panel 240 is disposed so as to face the occupants seated in the driver's seat 210 and the passenger seat 220 .
  • each speaker 170 is provided spaced apart on the front, rear, left and right sides of the vehicle interior 200 .
  • the reference numerals of the speakers 170 are given subscripts corresponding to their positions.
  • the right front speaker 170FR is disposed near the right end of the instrument panel 240.
  • the speaker 170FR is a directional speaker that is directed toward the head (ears) of an occupant seated in the driver's seat 210.
  • the left front speaker 170FL is disposed near the left end of the instrument panel 240.
  • Speaker 170FL is a directional speaker that is directed toward the head (ears) of an occupant seated in passenger seat 220.
  • the right rear speaker 170RR is disposed in the headrest portion of the driver's seat 210.
  • Speaker 170RR is a directional speaker that is directed toward the head (ear) of an occupant seated on the right side of rear seat 230.
  • the left rear speaker 170RL is disposed in the headrest of the passenger seat 220.
  • Speaker 170RL is a directional speaker that is directed toward the head (ear) of an occupant seated on the left side of rear seat 230.
  • the sound can give the occupants a preview of the upcoming behavior of the vehicle at the beginning of acceleration/deceleration, before the vehicle actually experiences longitudinal acceleration, pitch angle, etc. This improves the occupant's predictability of vehicle behavior, and prevents the occupant from feeling abruptness due to the vehicle behavior.
  • the excitation waveform has a dominant frequency in the frequency band of 100 to 400 Hz, more preferably 150 to 300 Hz, so that Pacinian corpuscles, which are in the audible range and highly sensitive to skin sensation, can be used, improving the passenger's perception of sound through acoustics and recognition of skin sensation. This allows information to be transmitted to the passenger more reliably.
  • the output gain set in response to the releasing motion is made larger than the output gain set in response to the depressing motion, thereby increasing the output gain on the releasing side of the pedal where the driver is less likely to feel a reaction force, and the vehicle behavior associated with deceleration can be appropriately predicted.
  • the information transmission device of the second embodiment is installed in a vehicle in which driving operation (acceleration operation) is performed by an accelerator pedal and braking operation (deceleration operation) is performed only by a brake pedal that is independent of the accelerator pedal, instead of the configuration in which driving force and braking force are controlled using a single pedal as in the first embodiment described above.
  • the output gain of the vibration waveform corresponding to the differential value of the accelerator pedal operation amount (stroke) and the output gain of the vibration waveform corresponding to the differential value of the brake pedal operation amount (stroke) are set independently of each other. It is possible to output both a vibration waveform corresponding to the amount of operation of the accelerator pedal and a vibration waveform corresponding to the amount of operation of the brake pedal, but it is also possible to configure the device to output only one of these.
  • the second embodiment described above can also achieve the same effects as the first embodiment described above (except for those described in (5)).
  • the vehicle has a function of performing automatic driving in which the vehicle performs steering operations, acceleration/deceleration operations, and the like independently without relying on driving operations by a driver.
  • the vehicle of the third embodiment includes the configuration of the vehicle of the first embodiment, and further includes an automatic driving control unit (not shown).
  • the autonomous driving control unit recognizes the environment around the vehicle using various sensors such as a stereo camera device, a millimeter wave radar device, a laser scanner device, and a high-precision 3D map.
  • the autonomous driving control unit generates an autonomous driving scenario based on the recognized environment, including information about the vehicle's driving line, speed, etc.
  • the autonomous driving control unit issues instructions to the power steering control unit 50, the motor generator control unit 30, the brake control unit 10, etc. based on an autonomous driving scenario, and controls the steering and acceleration/deceleration of the vehicle.
  • the information transmission device 100 uses as inputs, instead of the stroke S of the accelerator pedal 40 in the first embodiment, a required driving force value (a parameter correlated to driving force) given from the autonomous driving control unit to the motor generator control unit 30, and a required braking force value (a parameter correlated to braking force) given from the autonomous driving control unit to the brake control unit 10.
  • a required driving force value a parameter correlated to driving force
  • a required torque value of the motor generator can be used.
  • the required value of braking force may be, for example, a target deceleration of the vehicle, a target brake fluid pressure of a hydraulic brake, or the amount of regenerative power generated by a motor generator when regenerative braking is used.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible, which are also within the technical scope of the present invention.
  • the configurations of the information transmission device and the vehicle are not limited to those in the above-described embodiments and may be modified as appropriate.
  • the hardware configuration of the information transmission device and the specific method of adjusting the gain of the vibration waveform are not limited to the configurations of each embodiment and can be changed as appropriate.
  • the pedal stroke for example, is used as a parameter correlated with the driving force and braking force of the driving device and the braking device.
  • the parameter is not limited to this and can be changed as appropriate.
  • parameters correlated with driving force may include the required torque (target torque) of the driving power source, or, if the driving power source is an internal combustion engine, the throttle valve opening, the fuel injection amount, etc.
  • parameters that correlate with braking force can include, for example, the brake fluid pressure of a hydraulic brake (typically the master cylinder pressure), the amount of depression (stroke) and the force of depression of the brake pedal that is used to perform braking operations by stepping on it with the foot.
  • the level of background noise of the vehicle is obtained by a microphone as an example, but the invention is not limited to this and the level of background noise may be obtained by other methods.
  • the level of background noise may be estimated based on the acceleration of the unsprung part of the vehicle, which correlates with the input from the road surface, or the output value of a torque sensor of the steering device (torsion bar torque).

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Abstract

【課題】車両の加減速により発生する挙動に対する乗員の予見性を向上する情報伝達装置を提供する。 【解決手段】車輪を駆動する駆動装置及び車輪を制動する制動装置を有する車両に設けられる情報伝達装置１００を、駆動装置の駆動力と制動装置の制動力との少なくとも一方に相関するパラメータを検出するパラメータ検出部３０ａと、加振波形を生成する加振波形生成部１１０と、加振波形を用いて乗員の周囲の空気を加振する加振部１７０と、加振波形の出力ゲインをパラメータの微分値の絶対値の増加に応じて増加させるゲイン調整部１３０とを備える構成とする。

Description

情報伝達装置
　本発明は、車両の乗員に車両の挙動に関する情報を伝達する情報伝達装置に関する。
　自動車等の車両において、車両の状態に応じて乗員に対し音声を出力することに関する技術として、例えば特許文献１には、操舵角および操舵方向を容易に認識可能な運転支援装置を提供するため、ステアリングホイールの操舵量を、操舵量に連動して変化する音によって示すことが記載されている。
　具体的には、操舵量が大きくなるほど音階を高くするように制御することや、音の強弱、音の高低、音色、音圧、周波数、音像の位置等を変化させてステアリングホイールの操舵量を示すことが記載されている。
　特許文献２には、車両の挙動や運転者の操作を反映した楽曲が簡易に生成される車両用音楽生成装置であって、車両の運転者の操作もしくは車両の挙動に基づく各々の情報に夫々対応させた複数の音源ループパターンを記憶する記憶ユニットと、各々の情報に応じて複数の音源ループパターンから特定の音源ループパターンを選択し、出力もしくは出力停止の制御をする制御ユニットとを備えるものが記載されている。
特開２００７－　６２７０６号公報 特開２０１６－　６６９１２号公報
　車両のアクセル操作又はブレーキ操作（以下、加減速操作と総称する）から実際に車体の挙動が発生し、前後加速度、ピッチ角などが発生するまでの間には時間応答遅れがあることから、操舵動作の状況によっては、乗員は前後加速度等が唐突に発生したと感じ、適切に身体を保持できないこと等により不快感や不安感を受ける場合がある。
　これに対し、例えば車両の加減速操作に対する応答性を下げたり、シートなどによる乗員のホールド性を高めたりするなどの対策も考えられる。
　しかし、加減速操作に対する応答性を下げた場合、車両の挙動が緩慢となって車両の性能や商品性が損なわれてしまう。また、シートによる対策は、様々な体型の乗員に適切に対応することは困難である。
　上述した問題に鑑み、本発明の課題は、車両の加減速により発生する挙動に対する乗員の予見性を向上する情報伝達装置を提供することである。
　上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る情報伝達装置は、車輪を駆動する駆動装置及び前記車輪を制動する制動装置を有する車両に設けられる情報伝達装置であって、前記駆動装置の駆動力と前記制動装置の制動力との少なくとも一方に相関するパラメータを検出するパラメータ検出部と、加振波形を生成する加振波形生成部と、前記加振波形を用いて乗員の周囲の空気を加振する加振部と、前記加振波形の出力ゲインを前記パラメータの微分値の絶対値の増加に応じて増加させるゲイン調整部とを備えることを特徴とする。
　これによれば、駆動装置の駆動力と制動装置の制動力の少なくとも一方に相関するパラメータの微分値の絶対値の増加に応じて音圧が増大する音響を発生させることにより、車両の加減速の初期に、車両に実際に前後加速度、ピッチ角等が発生することに先立ち、音響によって乗員に挙動が発生することを予見させることができる。
　これにより、乗員の車両挙動に対する予見性が向上し、乗員が車両の挙動に対して唐突感を受けることを防止できる。
　本発明において、前記加振波形は１００乃至４００Ｈｚの周波数帯域に含まれる卓越周波数を有する構成とすることができる。
　これによれば、可聴域かつ皮膚感覚で感度の高いパチニ小体等を用いることが可能となり、乗員の音響による音の感知と皮膚感覚の認知が良好になる。このため、乗員により確実に情報を伝達することができる。
　ここで、より好ましくは、１５０乃至３００Ｈｚの周波数帯域に卓越周波数を設定することにより、受容体の感度のより良好な領域を使用し、上述した効果を促進することができる。
　本発明において、前記ゲイン調整部における前記微分値の絶対値の増加に対する前記出力ゲインの増加率は、前記微分値の絶対値が微小な領域において最大となるとともに、前記微分値の絶対値の増加に応じて減少する構成とすることができる。
　これによれば、微分値の絶対値が比較的小さい領域においても大きい出力ゲインを設定することが可能となり、駆動力又は制動力の変化が微小である加減速の初期においても乗員に適切に情報を伝達することができる。
　例えば、出力ゲインを微分値の絶対値の対数関数に基づいて設定することができる。
　本発明において、前記ゲイン調整部は、前記加振部の前記加振により生じる音圧が、少なくとも一人の乗員の耳元で、前記車両の走行時における暗騒音に対して卓越しないよう前記出力ゲインを設定する構成とすることができる。
　これによれば、加振部の加振により生じる音響が車両の暗騒音に埋没することにより、乗員に耳障りであると感じさせることを防止し、かつ、情報を適切に伝達することができる。
　本発明において、前記車両は、単一のペダルの所定位置からの踏込動作によって加速操作を行い、前記所定位置からも戻し動作によって制動動作を行う入力装置を備え、前記ゲイン調整部は、前記踏込操作に応じて設定される前記出力ゲインに対して前記戻し動作に応じて設定される前記出力ゲインを大きくする構成とすることができる。
　これによれば、運転者が反力を感じ取り難いペダルの戻し操作側で出力ゲインを高めることにより、適切に減速に伴う車体挙動を予見させることができる。
　以上説明したように、本発明によれば、車両の加減速により発生する挙動に対する乗員の予見性を向上する情報伝達装置を提供することができる。
本発明を適用した情報伝達装置の第１実施形態を有する車両のシステム構成を模式的に示す図である。 第１実施形態におけるペダル部の構成を示す模式図である。 第１実施形態の情報伝達装置のシステム構成を模式的に示す図である。 第１実施形態における加振波形の例を模式的に示す図である。 刺激を受けた際に受容体が発する電気パルスのタイミングを模式的に示す図である。 パチニ小体及びマイスナー小体の周波数に対する感度分布を示す図である。 第１実施形態の第１ゲイン調整部におけるゲイン調整の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態におけるマイクロフォンの出力履歴の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態における暗騒音の音圧の周波数との相関の一例を示す図である。 第１実施形態の第２ゲイン調整部におけるゲイン調整の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態の情報伝達装置が設けられる車両の車室内の配置を模式的に示す図である。
＜第１実施形態＞
　以下、本発明を適用した情報伝達装置の第１実施形態について説明する。
　第１実施形態の情報伝達装置は、例えば、乗用車等の自動車（車両）に設けられ、車両の加減速に伴う挙動に関する情報をドライバ、同乗者等の乗員に伝達するものである。
　第１実施形態において、車両は、ドライバが単一のペダルの操作によって加速操作（アクセル操作）、および、回生発電ブレーキによる緩制動操作を行うペダル式操作装置を備えている。
　車両は、一例として、永久磁石式同期電動機、巻き線界磁式同期電動機、誘導電動機等を有するモータジェネレータを走行用動力源とする、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）、エンジン電気ハイブリッド車（ＨＥＶ）、燃料電池車（ＦＣＶ）などの電動車両である。
　図１は、第１実施形態の情報伝達装置を有する車両のシステム構成を模式的に示す図である。
　図２は、第１実施形態におけるペダル部の構成を示す模式図である。
　車両１は、ブレーキ制御ユニット１０、ハイドロリックコントロールユニット２０、モータジェネレータ制御ユニット３０、アクセルペダル４０（図２参照）、情報伝達装置１００等を有する。
　これらの各ユニットは、それぞれＣＰＵ等の情報処理部、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶部、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を有するマイコンを備える。
　また、各ユニットは、例えばＣＡＮ通信システムなどの車載ＬＡＮを介して、あるいは直接に接続され、相互に通信を行うことが可能となっている。
　ブレーキ制御ユニット１０は、図示しないブレーキペダルの操作に応じて、液圧式摩擦ブレーキと、回生発電ブレーキとを協調制御するものである。
　また、ブレーキ制御ユニット１０は、アンチロックブレーキ制御、挙動安定化制御を行う機能を有する。
　アンチロックブレーキ制御は、制動中に車輪の回転が固着するホイールロックを検出した場合に、当該車輪の制動力を周期的に低減するものである。
　挙動安定化制御は、アンダーステア挙動又はオーバステア挙動の発生時に、左右車輪の制動力差により復元方向のヨーモーメントを発生させるものである。
　ブレーキ制御ユニット１０には、車速センサ１１、加速度センサ１２、ブレーキペダルセンサ１３、反力発生装置１４が接続されている。
　また、車両１のブレーキ装置は、さらにマスタシリンダ１５を有する。
　車速センサ１１は、車輪を回転可能に支持する図示しないハブベアリングハウジングに設けられ、各車輪の回転角速度に応じた車速信号を発生する。
　ブレーキ制御ユニット１０は、車速センサ１１の出力に基づいて、車両１の走行速度（車速）を演算する。
　加速度センサ１２は、車輪を車体に対してストローク可能に支持する図示しないサスペンション装置において、いわゆるばね下部分に設けられている。
　加速度センサ１２は、例えば、サスペンションアーム、ハブベアリングハウジングなどのばね下側に設けられる部品の上下方向加速度を検出する。
　加速度センサ１２は、路面からの振動入力を検出する振動入力検出部である。
　また、ブレーキ制御ユニット１０には、上述した挙動安定化制御等のため、図示しない車体前後加速度センサ、車体左右加速度センサ、ヨーレートセンサ等が設けられる。
　ブレーキペダルセンサ１３は、ブレーキペダルの操作量（踏込量）を検出するエンコーダを有する。
　反力発生装置１４は、ブレーキ制御ユニット１０からの指令に応じて、ブレーキペダルが初期位置（踏み込まれていない位置）に戻る方向の反力を発生させるものである。
　反力発生装置１４は、例えば電動アクチュエータ等の駆動用動力源を用いて、回生発電ブレーキが利用される場合などに反力の発生を行う。
　マスタシリンダ１５は、ブレーキペダルの踏面部の踏み込み動作に応じて、摩擦ブレーキの作動流体であるブレーキフルードを加圧するものである。
　マスタシリンダ１５が発生したブレーキフルード液圧は、配管を介してハイドロリックコントロールユニット２０に伝達される。
　ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）２０は、各車輪のホイルシリンダ２１のブレーキフルード液圧を個別に調節する機能を有する液圧制御装置である。
　ハイドロリックコントロールユニット２０は、ブレーキフルードを加圧する電動ポンプ、及び、各ホイルシリンダのブレーキフルード液圧を制御する増圧弁、減圧弁、圧力保持弁などを備えている。
　ハイドロリックコントロールユニット２０には、ブレーキフルード配管を介して、マスタシリンダ１５、ホイルシリンダ２１等が接続されている。
　マスタシリンダ１５が発生したブレーキフルード液圧は、ハイドロリックコントロールユニット２０を経由して、ホイルシリンダ２１に伝達されるようになっている。
　ハイドロリックコントロールユニット２０は、マスタシリンダ１５が発生するブレーキフルード液圧にオーバライドして、各ホイルシリンダのブレーキフルード液圧を増減する機能を有する。
　ホイルシリンダ２１は、各車輪に設けられ、例えばディスクロータにブレーキパッドを押圧し、ブレーキフルード液圧に応じた摩擦力（制動力）を発生させる。
　また、ブレーキ制御ユニット１０における回生協調制御において、回生発電ブレーキ（制動装置）の制御分担比が発生し、又は、増加した場合には、ハイドロリックコントロールユニット２０は、マスタシリンダ１５から伝達されるブレーキフルードの液圧を、減圧又は遮断する機能を備えている。
　この場合には、液圧式摩擦ブレーキの使用時を模擬した感覚を運転者に与えるため、ブレーキ制御ユニット１０は、反力発生装置１４を用いて、ブレーキペダルの反力を発生させる。
　さらに、ブレーキ制御ユニット１０は、アクセルペダル４０の所定位置からの戻し動作に応じて、回生発電ブレーキによる緩制動（一例として減速度が０．１乃至０．３Ｇ程度まで）を行う機能を有する。
　モータジェネレータ制御ユニット３０は、モータジェネレータ３１及びその補機類を統括的に制御するものである。
　モータジェネレータ３１は、車両１の走行用動力源（駆動装置）として用いられる回転電機である。
　モータジェネレータ制御ユニット３０は、走行用バッテリ等の電源から供給される電力を、モータジェネレータ３１に供給するためのインバータ等を有する。
　モータジェネレータ３１は、例えば、車体（ばね上部分）にマウントされ、デファレンシャル（差動機構）、ドライブシャフト等を介して、車輪に駆動力を伝達する構成とすることができるが、これに限らず、例えばインホイールモータとしてもよい。
　モータジェネレータ制御ユニット３０は、モータジェネレータ３１が出力トルク（駆動力）を発生する駆動モードと、モータジェネレータ３１が回生発電を行い、車輪側から伝達されるトルクを吸収し、制動力を発生する回生発電モードとを切り換える。
　駆動モードにおいては、モータジェネレータ制御ユニット３０は、アクセルペダル４０の操作量等に基づいて設定される要求トルクに、モータジェネレータ３１が実際に発生する実トルクが一致するよう制御する。
　回生発電モードにおいては、モータジェネレータ制御ユニット３０は、ブレーキ制御ユニット１０から指令される要求制動力に応じて、モータジェネレータ３１における吸収トルクを制御する。
　図２に示すアクセルペダル４０は、運転者がアクセル操作及びブレーキ操作を行う足踏み式の操作部である。
　アクセルペダル４０は、ブラケット４１、レバー部４２、踏面部４３等を有する。
　ブラケット４１は、レバー部４２を、車幅方向に沿った回転軸回りに回動可能に支持する基部である。
　ブラケット４１は、レバー部４２を、復元方向（初期位置側）に付勢する図示しないスプリングを有する。
　ブラケット４１は、車室前部に設けられた隔壁であるトーボードＴに取り付けられている。
　レバー部４２は、ブラケット４１から下方側かつ斜め後方側へ突出した部材である。
　踏面部４３は、レバー部４２の突端部（ブラケット４１側とは反対側の端部）に設けられ、乗員の足の裏面と当接する部分である。
　図２に示すように、踏面部４３は、レバー部４２のブラケット４１側の支点（ピボット）を中心に、前後方向に揺動可能となっている。
　踏面部４３が乗員の足に押圧されていない状態の位置である初期位置Ｐ０と、乗員の足により踏面部４３がストッパ当たりするまで踏み込まれた全開位置Ｐ２との間には、ニュートラル位置Ｐ１が設定されている。
　アクセルペダル４０は、ニュートラル位置Ｐ１から全開位置Ｐ２までの領域を用いてアクセル操作を行い、ニュートラル位置Ｐ１から初期位置Ｐ０までの領域を用いてブレーキ操作を行うようになっている。
　回生発電ブレーキによる制動力（減速Ｇ）は、ニュートラル位置Ｐ１から初期位置Ｐ０側への変位量（戻し量）に応じて増加する。
　モータジェネレータ制御ユニット３０には、アクセルペダルセンサ３０ａが接続されている。
　アクセルペダルセンサ３０ａは、アクセルペダル４０のレバー部４２の回転角度位置を検出するエンコーダを有する。
　アクセルペダルセンサ３０ａは、ブラケット４１に設けられている。
　モータジェネレータ制御ユニット３０は、アクセルペダルセンサ３０ａの出力に基づいて、踏面部４３の初期位置からのストロークＳを検知する。
　アクセルペダルセンサ３０ａが検出したストロークＳは、回生発電ブレーキの制御のため、ブレーキ制御ユニット１０にも伝達される。
　アクセルペダルセンサ３０ａは、本発明のパラメータ検出部として機能する。
　情報伝達装置１００は、車室内に配置されたスピーカ１７０により乗員の耳部周辺の空気を振動させ、乗員に対して車両の挙動が生ずる前兆を音響信号により報知するものである。
　図３は、第１実施形態の情報伝達装置のシステム構成を模式的に示す図である。
　情報伝達装置１００は、波形生成部１１０、微分演算部１２０、第１ゲイン調整部１３０、マイクロフォン１４０、センシング値演算部１５０、第２ゲイン調整部１６０、スピーカ１７０等を有する。
　波形生成部１１０は、スピーカ１７０が発生する音響信号の波形である加振波形を生成するものである。
　図４は、第１実施形態における加振波形の例を模式的に示す図である。
　図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧（振幅）を示している。
　例えば図４（ａ）に示すように、加振波形は、正弦波とすることができる。
　また、例えば図４（ｂ）に示すように、加振波形は、波長の異なる複数の正弦波を重畳（合成）した波形とすることができる。
　また、加振波形は、これらに限定されず、適宜変更することができる。
　例えば、加振波形として、矩形波、三角波や、車両の走行音を模した波形など各種の波形を単独で、あるいは、他の波形と合成して、用いることができる。
　第１実施形態において、加振波形の周波数は、例えば１００乃至４００Ｈｚ、より好ましくは１５０乃至３００Ｈｚの範囲に卓越周波数を有するよう設定することができる。
　以下、その理由について説明する。
　乗員の周囲の空気が加振された際、振動を感知する感覚受容体として、メルケル細胞、マイスナー小体、パチニ小体などがある。
　図５は、刺激を受けた際に受容体が発する電気パルスのタイミングを模式的に示す図である。
　図５において、横軸は時間を示し、縦軸は上段から順に、圧力、及び、メルケル細胞、マイスナー小体、パチニ小体の電気パルス発生状態を示している。
　メルケル細胞は、応答が比較的遅く、直流成分に対応する。
　マイスナー小体は、接触圧力の変化率（速度）が発生しているときに対応する。
　パチニ小体は、過渡的変化の瞬間に対応し、これらの受容器のなかでは最も感度が高いとされる。
　乗員が微小な振動を聴覚及び触覚の複合情報として感じ取る受容器として、パチニ小体の感度が最も良好であると考えられる。
　図６は、パチニ小体及びマイスナー小体の周波数に対する感度分布を示す図である。
　図６において、横軸は周波数を示し、縦軸は閾値上の振幅を示しており、値が小さいほど感度が良いことを表わす。
　図６に示すように、パチニ小体は、１００乃至４００Ｈｚ付近の領域において良好な感度を示し、特に１５０乃至３００Ｈｚにおいてさらに良好な感度を示す。
　このような領域は、一般に人間の可聴域とされる２０Ｈｚ乃至２０ｋＨｚの範囲に含まれる。
　加振波形の卓越周波数は、一例として２５０Ｈｚに設定することができる。
　微分演算部１２０は、モータジェネレータ制御ユニット３０から、アクセルペダルセンサ３０ａが検出したアクセルペダル４０のストロークＳに関する情報を取得し、時間微分した微分値ΔＳを算出するものである。
　微分演算部１２０は、算出された微分値ΔＳを、第１ゲイン調整部１３０に逐次伝達する。
　第１ゲイン調整部１３０は、波形生成部１１０が発生する加振波形の基本波に対して、以下説明する第１のゲイン調整を行うものである。
　第１のゲイン調整は、アクセルペダル４０のストロークＳ（駆動力と制動力の少なくとも一方に相関するパラメータ）の微分値ΔＳ（時間あたり変化率）に応じて、加振波形の電圧に乗算される出力ゲインであるゲインＧ１を変化させるものである。
　図７は、第１ゲイン調整部におけるゲイン調整の一例を模式的に示す図である。
　図７において、横軸はアクセルペダル４０のストロークＳの微分値ΔＳを示し、縦軸は加振波形の電圧に乗算されるゲインＧ１を示している。
　ゲインＧ１は、微分値ΔＳの絶対値の増加に応じて増加する構成とすることができる。
　また、第１ゲイン調整部１３０における微分値ΔＳの絶対値の増加に対するゲインＧ１の増加率は、微分値ΔＳの絶対値が微小な領域において最大となるとともに、微分値ΔＳの絶対値の増加に応じて減少する構成とすることができる。
　また、アクセルペダル４０の踏み込み側と戻し側とを比較すると、微分値ΔＳの絶対値が同等である場合には、戻し側（減速操作）のほうが踏み込み側（加速操作）に対してゲインＧ１が大きくなるよう設定されている。
　アクセルペダル４０の踏み込み側と戻し側との判別は、微分値ΔＳの符号に基づいて行うことができる。
　第１ゲイン調整部１３０におけるゲインＧ１は、例えば、ストロークＳの微分値ΔＳの絶対値から、対数関数を用いて算出することができる。
　ゲインＧ１は、例えば、以下の式１によって表される。
 
　　ゲインＧ１＝ｌｏｇ（ストローク微分値ΔＳの絶対値×係数ｋ）　　（式１）
 
　係数ｋは、車両の特性（例えば、ストロークＳの変化に対する駆動力、制動力の特性や、重心位置等）に合わせて、例えば車両の開発段階で設定した値とすることができる。
　マイクロフォン１４０は、車室内に設けられ、車室内の暗騒音を採取する集音装置である。
　マイクロフォン１４０は、乗員の耳元に近い位置に配置することが好ましく、例えば、シートのヘッドレスト部に設ける構成とすることができる。
　マイクロフォン１４０の出力は、センシング値演算部１５０へ伝達される。
　センシング値演算部１５０は、マイクロフォン１４０が取得した車両の暗騒音から、所定の周波数帯域の成分を抽出し、抽出された成分の音圧をセンシング値として第２ゲイン調整部１６０に伝達するものである。
　図８は、マイクロフォンの出力履歴の一例を模式的に示す図である。
　図８において、横軸は時間を示し、縦軸はマイクロフォン１４０が取得した暗騒音の音圧を示している。
　センシング値演算部１５０は、マイクロフォン１４０が取得した暗騒音の音響信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施して周波数領域に変換し、さらに、バンドパスフィルタ処理を施して所定の周波数帯域の成分を抽出する。
　抽出する周波数帯域は、波形生成部１１０が出力する加振波形の卓越周波数を含むよう設定される。
　センシング値演算部１５０は、抽出された周波数帯域の平均音圧を、第２のゲイン調整に用いるセンシング値とする。
　図９は、暗騒音の音圧の周波数との相関の一例を示す図である。
　図９において、横軸は周波数を示し、縦軸は音圧を示している。
　バンドパスフィルタは、例えば、波形生成部１１０における加振波形の卓越周波数（一例として２５０Ｈｚ）近傍の周波数帯域を抽出する構成とすることができる。
　抽出された周波数帯域における音圧（一例として周波数帯域の平均値）は、第２ゲイン調整部１６０にセンシング値として提供される。
　第２ゲイン調整部１６０は、第１のゲイン調整後の加振波形に対して、さらに以下説明する第２のゲイン調整を行うものである。
　第２のゲイン調整は、車両の走行時の暗騒音（駆動系騒音、空力騒音、ロードノイズ等）の変化に応じて加振波形の出力振幅を調節するため、車室内騒音のセンシング値に応じて、加振波形のゲインを変化させるものである。
　第２ゲイン調整部１６０は、センシング値演算部１５０の出力に基づいて、第２のゲイン調整を行う。
　第２ゲイン調整部１６０は、センシング値演算部１５０が出力するセンシング値に基づいて、ゲインＧ２の設定を行う。
　図１０は、第２ゲイン調整部におけるゲイン調整の一例を模式的に示す図である。
　図１０において、横軸はセンシング値を示し、縦軸は加振波形の電圧に乗算されるゲインＧ２を示している。
　ゲインＧ２は、センシング値の増加に応じて増加する構成することができる。
　ゲインＧ２は、乗員の耳元における暗騒音の音圧に対して、スピーカ１７０から出力される加振振幅による音響の音圧が卓越しないように設定される。
　好ましくは、加振振幅による音響が車両の暗騒音に潜り込み、乗員が無意識に聴取可能な音圧レベルとなるように、ゲインＧ２を設定するとよい。
　以上説明した第１のゲイン調整、第２のゲイン調整後の加振波形の出力値（電圧）Ａは、式２のように表される。
 
　出力値Ａ＝波形生成部出力値×ゲインＧ１×ゲインＧ２
　　　＝波形生成部出力値×ｌｏｇ（ストローク微分値ΔＳの絶対値×係数ｋ）
　　　　　×ゲインＧ２　　（式２）
　スピーカ１７０は、車室内に配置され、出力値Ａを用いて、車室内の乗員の周囲の空気を加振し、音響を発生させる加振装置である。
　スピーカ１７０の配置に関しては、後に詳しく説明する。
　スピーカ１７０は、例えば、車載オーディオ装置の音声再生などに用いられるスピーカと共用する構成としてもよい。
　また、情報伝達装置１００専用のスピーカ１７０を設けてもよい。
　図１１は、第１実施形態の情報伝達装置が設けられる車両の車室内の配置を模式的に示す図である。
　車室２００の内部には、運転席２１０、助手席２２０、後席２３０、インストルメントパネル２４０等が設けられている。
　運転席２１０、助手席２２０は、車室前方に設けられた前席である。
　運転席２１０、助手席２２０は、車幅方向に並列して設けられている。
　図１０に示す例では、車両は一例としていわゆる右ハンドル車であり、車体左右中心に対して運転席２１０は右側、助手席２２０は左側に設けられている。
　運転席２１０、助手席２２０は、乗員の臀部及び大腿部が載置されるクッション部、乗員の背部後方に配置されるシートバック部、乗員の頭部後方に設けられるヘッドレスト部をそれぞれ有する。
　後席２３０は、運転席２１０、助手席２２０の後方に配置されたベンチ状のシートである。
　後席２３０は、例えば２名の乗員が横並びに着座可能となっている。
　後席２３０は、乗員の臀部及び大腿部が載置されるクッション部、乗員の背部後方に配置されるシートバック部、乗員の頭部後方に設けられるヘッドレスト部を有する。
　後席２３０における右側着座部は運転席２１０の後方に配置され、左側着座部は助手席２２０の後方に配置されている。
　インストルメントパネル２４０は、車室２００の前端部近傍に設けられ、例えば計器盤、換気空調暖房装置、インフォテイメント装置などが収容される部材である。
　インストルメントパネル２４０は、運転席２１０、助手席２２０に着座した乗員に対向するよう配置されている。
　図１１に示す例においては、スピーカ１７０は、例えば、車室２００の前後左右に離間して例えば４個設けられる。
　以下、各スピーカ１７０の符号には、位置に対応した添え字を付して説明する。
　右前方のスピーカ１７０ＦＲは、インストルメントパネル２４０の右側端部近傍に配置されている。
　スピーカ１７０ＦＲは、運転席２１０に着座した乗員の頭部（耳部）を指向する指向性スピーカである。
　左前方のスピーカ１７０ＦＬは、インストルメントパネル２４０の左側端部近傍に配置されている。
　スピーカ１７０ＦＬは、助手席２２０に着座した乗員の頭部（耳部）を指向する指向性スピーカである。
　右後方のスピーカ１７０ＲＲは、運転席２１０のヘッドレスト部に配置されている。
　スピーカ１７０ＲＲは、後席２３０の右側に着座した乗員の頭部（耳部）を指向する指向性スピーカである。
　左後方のスピーカ１７０ＲＬは、助手席２２０のヘッドレスト部に配置されている。
　スピーカ１７０ＲＬは、後席２３０の左側に着座した乗員の頭部（耳部）を指向する指向性スピーカである。
　第１実施形態においては、上記構成により、ドライバがアクセルペダル４０の踏み込み操作（加速操作）又は戻し操作（減速操作）を行ってアクセルペダル３０のストロークＳの変化が生じた際に、スピーカ１７０からストロークＳの微分値ΔＳに応じた振幅の音響が乗員に対して発せられる。
　この音響は、車両の走行音（暗騒音）にマスクされることから、乗員が意識的に音として認識し難いものであるが、無意識下に乗員に対して前後加速度やピッチングの発生を伴う車両挙動が発生することを予見させることができる。
　以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）モータジェネレータ３１の駆動力と回生発電ブレーキの制動力の少なくとも一方に相関するパラメータであるアクセルペダル４０のストロークＳの微分値ΔＳの絶対値の増加に応じて音圧が増大する音響を発生させることにより、車両の加減速の初期に、車両に実際に前後加速度、ピッチ角等が発生することに先立ち、音響によって乗員に挙動が発生することを予見させることができる。
　これにより、乗員の車両挙動に対する予見性が向上し、乗員が車両の挙動に対して唐突感を受けることを防止できる。
　このため、乗員は加速度等の発生に先立って身体に力を入れるなどして備えることができ、意図せず着座姿勢が崩れること等を防止できる。
（２）加振波形が１００乃至４００Ｈｚ、より好ましくは１５０乃至３００Ｈｚの周波数帯域に含まれる卓越周波数を有することにより、可聴域かつ皮膚感覚で感度の高いパチニ小体等を用いることが可能となり、乗員の音響による音の感知と皮膚感覚の認知が良好になる。このため、乗員により確実に情報を伝達することができる。
（３）アクセルペダル４０のストロークＳの微分値ΔＳの絶対値から対数関数を用いてゲインＧ１を設定することにより、微分値ΔＳの絶対値が比較的小さい領域においても大きいゲインＧ１を設定することが可能となり、ストロークＳ及び微分値ΔＳが微小である加減速の初期においても乗員に適切に情報を伝達することができる。
　また、微分値ΔＳの絶対値が大きい領域において、出力ゲインが過度に大きくなることを防止できる。
（４）スピーカ１７０の加振により生じる音圧が、少なくとも一人の乗員の耳元で、車両の走行時における暗騒音に対して卓越しないようゲインＧ２を設定することにより、スピーカ１７０の加振により生じる音響が車両の暗騒音に埋没することにより、乗員に耳障りであると感じさせることを防止し、かつ、情報を適切に伝達することができる。
（５）単一のアクセルペダル４０の所定位置からの踏込動作によって加速操作を行い、前記所定位置からも戻し操作によって制動動作を行うものにおいて、踏込操作に応じて設定される出力ゲインに対して戻し動作に応じて設定される出力ゲインを大きくすることにより、運転者が反力を感じ取り難いペダルの戻し操作側で出力ゲインを高め、適切に減速に伴う車両挙動を予見させることができる。
＜第２実施形態＞
　次に、本発明を適用した情報伝達装置の第２実施形態について説明する。
　以下説明する各実施形態において、従前の実施形態と同様の箇所には同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
　第２実施形態の情報伝達装置は、上述した第１実施形態のように単一のペダルを用いて駆動力及び制動力の制御を行う構成に代えて、アクセルペダルによって駆動操作（加速操作）を行うとともに、アクセルペダルとは独立したブレーキペダルのみによって制動操作（減速操作）を行う車両に設けられる。
　第２実施形態においては、アクセルペダルの操作量（ストローク）の微分値に応じた加振波形の出力ゲイン設定と、ブレーキペダルの操作量（ストロークの微分値に応じた加振波形の出力ゲイン設定とをそれぞれ独立して行う。
　なお、アクセルペダルの操作量に応じた加振波形の出力と、ブレーキペダルの操作量に応じた加振波形の出力とをともに行ってもよいが、これらのいずれか一方のみを行う構成としてもよい。
　以上説明した第２実施形態においても、上述した第１実施形態の効果と同様の効果（（５）項に記載したものを除く）を得ることができる。
＜第３実施形態＞
　次に、本発明を適用した情報伝達装置の第３実施形態について説明する。
　第３実施形態においては、車両は、ドライバの運転操作に依存せず自立的に操舵操作、加減速操作等を行う自動運転を行う機能を備えている。
　第３実施形態の車両は、第１実施形態の車両の構成に加えて、さらに、図示しない自動運転制御ユニットを備えている。
　自動運転制御ユニットは、例えば、ステレオカメラ装置、ミリ波レーダ装置、レーザスキャナ装置などの各種センサや、高精度３Ｄマップ等を用いて自車両周辺の環境を認識する。
　自動運転制御ユニットは、認識された環境に基づいて、自車両の走行ライン、速度などに関する情報を含む自動運転シナリオを生成する。
　自動運転制御ユニットは、自動運転シナリオに基づいて、パワーステアリング制御ユニット５０、モータジェネレータ制御ユニット３０、ブレーキ制御ユニット１０等に指示を与え、車両の操向及び加減速を制御する。
　第３実施形態において、情報伝達装置１００は、第１実施形態におけるアクセルペダル４０のストロークＳに代えて、自動運転制御ユニットからモータジェネレータ制御ユニット３０へ与えられる駆動力の要求値（駆動力に相関するパラメータ）、及び、自動運転制御ユニットからブレーキ制御ユニット１０へ与えられる制動力の要求値（制動力に相関するパラメータ）を入力として用いる。
　駆動力の要求値として、例えば、モータジェネレータの要求トルク値を用いることができる。
　制動力の要求値として、例えば、車両の目標減速度や、液圧式ブレーキの目標ブレーキフルード液圧、回生発電ブレーキ使用時のモータジェネレータの回生発電量などを用いることができる。
　以上説明した第３実施形態によれば、自動運転を行う車両においても、自動運転制御による加速、減速の開始時に、駆動力、制動力に相関するパラメータの微分値の絶対値に応じた音響の発生が行われることにより、乗員に対して前後加速度、ピッチ角等の発生を伴う車両挙動の発生を予見させることが可能となり、乗員が車両の挙動に対して唐突感を受けることを防止できる。
（変形例）
　本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）情報伝達装置及び車両の構成は、上述した各実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。
　例えば、情報伝達装置のハードウェア構成や、加振波形のゲイン調整の具体的手法は、各実施形態の構成に限らず、適宜変更することができる。
（２）第１実施形態において、駆動装置、制動装置の駆動力、制動力に相関するパラメータとして、例えばペダルのストロークを用いているが、当該パラメータはこれに限らず、適宜変更することができる。
　例えば、駆動力に相関するパラメータとして、例えば、走行用動力源の要求トルク（目標トルク）や、走行用動力源が内燃機関である場合には、スロットルバルブ開度、燃料噴射量等を用いることができる。
　また、制動力に相関するパラメータとして、例えば、液圧式ブレーキのブレーキフルード液圧（典型的にはマスタシリンダ液圧）や、足踏み操作によって制動操作を行うブレーキペダルの踏込量（ストローク）、踏力等を用いることができる。
（３）各実施形態では、車両の暗騒音のレベルを一例としてマイクロフォンによって取得しているが、これに限らず、他の手法により暗騒音のレベルを取得してもよい。例えば、路面からの入力と相関する車両のばね下部分の加速度や、操舵装置のトルクセンサの出力値（トーションバートルク）に基づいて暗騒音のレベルを推定してもよい。
　　　１　　車両　　　　　　　　　　　　　１０　　ブレーキ制御ユニット
　　１１　　車速センサ　　　　　　　　　　１２　　加速度センサ
　　１３　　ブレーキペダルセンサ　　　　　１４　　反力発生装置
　　１５　　マスタシリンダ
　　２０　　ハイドロリックコントロールユニット
　　２１　　ホイルシリンダ
　　３０　　モータジェネレータ制御ユニット
　　３０ａ　アクセルペダルセンサ　　　　　３１　　モータジェネレータ
　　４０　　アクセルペダル　　　　　　　　４１　　ブラケット
　　４２　　レバー部　　　　　　　　　　　４３　　踏面部
　１００　　情報伝達装置　　　　　　　　１１０　　波形生成部
　１２０　　微分演算部　　　　　　　　　１３０　　第１ゲイン調整部
　１４０　　マイクロフォン　　　　　　　１５０　　センシング値演算部
　１６０　　第２ゲイン調整部
　１７０（１７０ＦＲ，１７０ＦＬ，１７０ＲＲ，１７０ＲＬ）　　スピーカ
　２００　　車室　　　　　　　　　　　　２１０　　運転席
　２２０　　助手席　　　　　　　　　　　２３０　　後席
　２４０　　インストルメントパネル
 

Claims (5)

  1. 　車輪を駆動する駆動装置及び前記車輪を制動する制動装置を有する車両に設けられる情報伝達装置であって、
    　前記駆動装置の駆動力と前記制動装置の制動力との少なくとも一方に相関するパラメータを検出するパラメータ検出部と、
    　加振波形を生成する加振波形生成部と、
    　前記加振波形を用いて乗員の周囲の空気を加振する加振部と、
    　前記加振波形の出力ゲインを前記パラメータの微分値の絶対値の増加に応じて増加させるゲイン調整部と
    　を備えることを特徴とする情報伝達装置。
  2. 　前記加振波形は１００乃至４００Ｈｚの周波数帯域に含まれる卓越周波数を有すること
    　を特徴とする請求項１に記載の情報伝達装置。
  3. 　前記ゲイン調整部における前記微分値の絶対値の増加に対する前記出力ゲインの増加率は、前記微分値の絶対値が微小な領域において最大となるとともに、前記微分値の絶対値の増加に応じて減少すること
    　を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報伝達装置。
  4. 　前記ゲイン調整部は、前記加振部の前記加振により生じる音圧が、少なくとも一人の乗員の耳元で、前記車両の走行時における暗騒音に対して卓越しないよう前記出力ゲインを設定すること
    　を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報伝達装置。
  5. 　前記車両は、単一のペダルの所定位置からの踏込動作によって加速操作を行い、前記所定位置からも戻し動作によって制動動作を行う入力装置を備え、
    　前記ゲイン調整部は、前記踏込動作に応じて設定される前記出力ゲインに対して前記戻し動作に応じて設定される前記出力ゲインを大きくすること
    　を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の情報伝達装置。
     
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JP2006188132A (ja) * 2005-01-05 2006-07-20 Kenwood Corp 車載用加速度表示装置及びプログラム
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