JP2006168497A

JP2006168497A - 車両用走行制御装置

Info

Publication number: JP2006168497A
Application number: JP2004362980A
Authority: JP
Inventors: Masato Kobayashi; 正人小林; Toshiro Isomura; 俊郎磯村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】運転者の操作性が向上した１ペダルドライブシステムを実現する車両用走行制御装置を提供すること。
【解決手段】車両に搭載され、１つの操作ペダルの操作量に応じて自車両の加減速を制御する車両用走行制御装置が、操作ペダルの操作量が所定値より大きい第一の領域（加速領域）においてはペダル操作量が大きくなるほど加速度が大きくなるように、ペダル操作量が上記所定値より小さい第二の領域（減速領域）においてはペダル操作量が小さくなるほど減速度が大きくなるようにそれぞれ走行制御する加減速制御手段と、自車両の車速に応じて操作ペダルの操作反力を制御するペダル反力制御手段とを有する。ペダル反力制御手段は、ペダル操作量が第二の領域内にあるとき、車速が高くなるほど大きな操作反力を操作ペダルに発生させて第二の領域を拡張する、及び／又は、車速が低くなるほど大きな負の操作反力を操作ペダルに発生させて第二の領域を縮小する。
【選択図】図４

Description

本発明は、概して、１つのペダルの操作のみで加減速度の制御を実現する車両用走行制御装置に係り、特に、運転者の操作性が向上した車両用走行制御装置に関する。

従来、１つのペダル（例えばアクセルペダル）の操作のみで車両の加減速度を制御する加減速度制御システムが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

このようなシステムは、１ペダルドライブシステムとも呼ばれる。１ペダルドライブシステムにおいて、通常、ペダルストローク角がある基準角度より大きい（深い）領域においては該基準角度からのペダル踏み込み量に応じて駆動力を発生させると共に、ペダルストローク角が該基準角度より小さい（浅い）領域においては該基準角度からのペダル戻し量に応じて制動力を発生させるようにスロットルバルブ開度やブレーキシステムが制御される。

これを図１及び２を用いて説明する。ここでは、アクセルペダルを用いた１ペダルドライブシステムであるものとする。図１は、１ペダルドライブシステムでない通常のアクセルペダルのストロークの様子を比較のために示しており、ペダル可動領域α全体が駆動力を発生させるための加速領域であり、ペダル踏み込み量が大きくなるに従って発生する加速Ｇも大きくなる。

図２は、１ペダルドライブシステムにおけるアクセルペダルのストロークの様子を示しており、ペダル可動領域αが基準となる切替角を境界として加速領域と減速領域とに分かれている。切替角よりペダルストローク角が大きい（深い）加速領域においては該切替角からのペダル踏み込み操作量に応じた加速Ｇが発生し、切替角よりペダルストローク角が小さい（浅い）減速領域においては該切替角からのペダル戻し操作量に応じた減速Ｇが発生する。

このような１ペダルドライブシステムによれば、加速から減速又は減速から加速に移行する際に運転者がペダルを踏み替える必要がなく、シームレスな加減速が実現される。特に、加速から減速に移行する際には、空走距離のない減速が実現されることになる。

さらに、特許文献２には、アクセルペダルの操作量に応じて駆動力を制御すると共にブレーキペダルの操作量に応じて制動力を制御する通常モードと、アクセルペダルの深い操作範囲（又はブレーキペダルの浅い操作範囲）で駆動力を制御すると共に、アクセルペダルの浅い操作範囲（又はブレーキペダルの深い操作範囲）で制動力を制御する操作低減モードとを切り替え可能とする装置が開示されている。
特開２０００−２０５０１５号公報特開２００３−１４６１１７号公報

しかしながら、従来の１ペダルドライブシステムでは、車両運転中のペダル可動領域（特に、減速Ｇを発生させるための減速領域）が予め決められたペダルストローク角範囲に固定されている。

このようにペダル可動領域（特に減速領域）が固定的である場合にスムーズな減速を行うためには、車両走行状態（特に車速）に応じて減速度特性（切替角からのペダル戻し操作量と発生する減速Ｇとの対応関係）を変更する必要があると考えられる。なぜなら、車速が高いほど大きな減速度が必要であり、減速制御に用いられるペダルストローク角度範囲が固定的であるならば、単位ペダルストローク角あたりに発生させる減速度の大きさを変更しなければ車速に応じた適切な減速度が得られないと考えられるためである。

一方で、このように減速度特性を車速に応じて変更するものとすれば、車速に応じて同じペダル戻し操作量であっても得られる減速感が異なることとなり、制動時の操作性、更には車両制御性が良好でないという印象を運転者に与える可能性がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、運転者の操作性が向上した１ペダルドライブシステムを実現する車両用走行制御装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第一の態様は、車両に搭載され、１つの操作ペダルの操作量に応じて自車両の加減速を制御する車両用走行制御装置であって、上記操作ペダルの操作量が所定値より大きい第一の領域（又は加速領域）においてはペダル操作量が大きくなるほど加速度が大きくなるように走行制御すると共に、上記操作ペダルの操作量が上記所定値より小さい第二の領域（又は減速領域）においてはペダル操作量が小さくなるほど減速度が大きくなるように走行制御する加減速制御手段と、自車両の車速に応じて上記操作ペダルの操作反力を制御するペダル反力制御手段とを有し、該ペダル反力制御手段は、上記操作ペダルの操作量が上記第二の領域内にあるとき、車速が高くなるほど大きな操作反力を上記操作ペダルに発生させて上記第二の領域を上記操作ペダルの操作量が小さくなる方向へ拡張する、車両用走行制御装置である。

この第一の態様によれば、車速が高くなるほど減速度を発生させるための上記第二の領域（減速領域）が広がり、車速が低くなるほど該第二の領域が狭まるため、車速に応じて減速度特性（ペダル操作量と発生する減速度との関係）を変更しなくてもスムーズな減速を実現することができる。

上記目的を達成するための本発明の第二の態様は、車両に搭載され、１つの操作ペダルの操作量に応じて自車両の加減速を制御する車両用走行制御装置であって、上記操作ペダルの操作量が所定値より大きい第一の領域（又は加速領域）においてはペダル操作量が大きくなるほど加速度が大きくなるように走行制御すると共に、上記操作ペダルの操作量が上記所定値より小さい第二の領域（又は減速領域）においてはペダル操作量が小さくなるほど減速度が大きくなるように走行制御する加減速制御手段と、自車両の車速に応じて上記操作ペダルの操作反力を制御するペダル反力制御手段とを有し、該ペダル反力制御手段は、上記操作ペダルの操作量が上記第二の領域内にあるとき、車速が低くなるほど大きな負の操作反力を上記操作ペダルに発生させて上記第二の領域を上記操作ペダルの操作量が大きくなる方向へ縮小する、車両用走行制御装置である。

この第二の態様によれば、車速が高くなるほど減速度を発生させるための上記第二の領域（減速領域）が広がり、車速が低くなるほど該第二の領域が狭まるため、車速に応じて減速度特性（ペダル操作量と発生する減速度との関係）を変更しなくてもスムーズな減速を実現することができる。

本発明によれば、運転者の操作性が向上した１ペダルドライブシステムを実現する車両用走行制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、１ペダルドライブシステムの基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図３及び４を用いて、本発明の一実施例（実施例１）に係る車両用走行制御装置について説明する。本実施例に係る車両用走行制御装置３００は、１ペダルドライブシステムにおいて、車速に応じて減速領域となるペダルストローク角範囲を動的に増減させることによって、減速度特性を車速によらず常に一定とするものである。

また、本実施例では、一例として、アクセルペダルの操作のみで加減速制御が実現される場合を例に挙げて説明する。

図３は、本実施例に係る車両用走行制御装置３００の概略構成を示す。

車両用走行制御装置３００は、エンジンのスロットルバルブの弁開度を調整してエンジン出力を制御するスロットルバルブ開度制御部３０１を有する。

車両用走行制御装置３００は、更に、制動力を発生させ、その大きさを制御することにより車両に減速度を生じさせる制動力制御部３０２を有する。

車両用走行制御装置３００は、更に、例えばアクチュエータを利用してアクセルペダルに操作反力を発生させ、その大きさを制御するアクセルペダル反力制御部３０３を有する。

アクセルペダル反力制御部３０３がアクセルペダルに操作反力を発生させる具体的な構造・機構については、既に様々な提案がなされており、当業者には既知であるため、説明を省略する。本実施例では、任意の構造・機構を採用することができる。

車両用走行制御装置３００は、更に、スロットルバルブ開度制御部３０１、制動力制御部３０２、及びアクセルペダル反力制御部３０３を制御する制御部３０４を有する。本実施例において、制御部３０４は、例えば、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ；電子制御装置）である。

車両用走行制御装置３００は、更に、車速検出部３０５を有する。本実施例において、車速検出部３０５は、例えば、車輪速センサである。

車両用走行制御装置３００は、更に、アクセルペダルのストローク角を検出するペダルストローク角検出部３０６を有する。本実施例において、ペダルストローク角検出部３０６は、例えば、ペダルストロークセンサである。

次いで、このような構成の車両用走行制御装置３００について、その動作について図４を用いて説明する。

車両用走行制御装置３００の制御部３０４は、車両走行中、ペダルストローク角検出部３０６により検出されたアクセルペダルのストローク角に応じて、スロットルバルブ開度制御部３０１及び制動力制御部３０２を制御する。

より具体的には、アクセルペダルの可動領域α中に設定された加速領域と減速領域とを分ける基準（境界）となる切替角よりペダルストローク角が大きい（深い）加速領域においては切替角からのペダル踏み込み操作量に応じた加速Ｇが発生するようにスロットルバルブ開度制御部３０１を制御し、切替角よりペダルストローク角が小さい（浅い）減速領域においては切替角からのペダル戻し操作量に応じた減速Ｇが発生するように制動力制御部３０２を制御する。

さらに、制御部３０４は、車速検出部３０５により検出された自車両の車速を監視し、車速に応じて減速領域のペダルストローク範囲を変更する。

図４は、最も狭い減速領域が実現されたときの最小ペダルストローク角を角度Ａ_１で、最も広い減速領域が実現されたときの最小ペダルストローク角を角度Ｂ_１で、それぞれ示している。ペダルストローク角Ａ_１〜Ｂ_１の範囲は、最小ペダルストローク角（最大減速Ｇを発生させ得るペダルストローク角）が変化し得る可変領域であり、車速が高くなるほどペダルストローク角Ａ_１からＢ_１へ近づく。

また、図４に示すように、本実施例に係る可変領域は、当初のペダル可動領域αより手前に（ペダルストローク角が小さい側に）拡張した領域である。このような可変領域は、制御部３０４がアクセルペダル反力制御部３０３を制御して、アクセルペダルが当初のペダル可動領域αよりも手前に戻されるような強さの操作反力をアクセルペダルに発生させることによって作り出される。

すなわち、本実施例において、減速領域の上限（ペダルストローク角最小、減速度最大）は、当初のペダル可動領域αにおいて最もペダルストローク角が小さい角度Ａ_１から車速の上昇に応じて徐々にアクセルペダル反力を増加させていくことによってペダルストローク角Ｂ_１まで車速に応じて拡張される。逆に、車速が下降する際には、アクセルペダル反力が徐々に低減され、ペダルストローク角Ａ_１まで徐々に縮小される。

減速領域は、車速に応じて複数段階（例えば、「低速時用」、「中速時用」、及び「高速時用」の３段階など）に設定されてもよいが、より密接に車速に対応させるために車速に応じてリニアに変更されることが好ましい。

これにより、車速が低いときには狭い角度範囲の減速領域が設定され、車速が高いときには広い角度範囲の減速領域が設定されるため、車速によらず減速度特性（切替角からのペダル戻し操作量と発生する減速Ｇとの対応関係）を常に一定にすることができる。

換言すれば、減速度特性一定の下で、大きな減速度が必要な高速走行時には減速領域のペダルストローク角範囲が大きく確保され、大きな減速度が必要でない低速走行時には減速領域のペダルストローク角範囲が小さくされる。

このように、本実施例によれば、アクセルペダル反力制御を利用して１ペダルドライブシステムにおける減速領域のペダルストローク角範囲を車速に応じて可変とすることによって、スムーズな減速を実現すると共に、運転者が同じペダル操作量について同じ減速感を常に得られるようにすることができる。

次に、図５を用いて、本発明の別の一実施例（実施例２）に係る車両用走行制御装置について説明する。本実施例は、上記実施例１と基本部分では類似しているため、以下では重複する説明は省略する。特に、本実施例に係る車両用走行制御装置の概略構成は、図３に示した上記実施例１のものと同一であるため、説明を省略すると共に、図３で用いた符号を本実施例の説明でも使用する。

本実施例が上記実施例１と異なる点は、上記実施例１では、減速領域の可変領域を当初のペダル可動領域αの外側に作り出すことによって減速領域が最小のときにペダル可動領域全体が従来システム（図２）のものと同じになるのに対し、本実施例では、減速領域の可変領域を当初のペダル可動領域αの内側に作り出すことによってペダル可動領域全体の角度範囲を従来システム（図２）から変更しない点にある。

本実施例に係る車両用走行制御装置の動作について図５を用いて説明する。

制御部３０４は、上記実施例１の場合と同様に、車両走行中、ペダルストローク角検出部３０６により検出されたアクセルペダルのストローク角に応じて、スロットルバルブ開度制御部３０１及び制動力制御部３０２を制御する。

図５は、最も狭い減速領域が実現されたときの最小ペダルストローク角を角度Ａ_２で、最も広い減速領域が実現されたときの最小ペダルストローク角を角度Ｂ_２で、それぞれ示している。ペダルストローク角Ａ_２〜Ｂ_２の範囲は、最小ペダルストローク角（最大減速Ｇを発生させ得るペダルストローク角）が変化し得る可変領域であり、車速が高くなるほどペダルストローク角Ａ_２からＢ_２へ近づく。

また、図５に示すように、本実施例に係る可変領域は、当初のペダル可動領域αの内側に設定された領域である。このような可変領域は、制御部３０４がアクセルペダル反力制御部３０３を制御して、アクセルペダルが当初のペダル可動領域αよりも奥に引き込まれるような強さの負の（マイナスの）操作反力をアクセルペダルに発生させることによって作り出される。

すなわち、本実施例において、減速領域の上限（ペダルストローク角最小、減速度最大）は、当初のペダル可動領域αにおいて最もペダルストローク角が小さい角度Ｂ_２から車速の下降に応じて徐々に負のアクセルペダル反力を増加させていくことによってペダルストローク角Ａ_２まで車速に応じて縮小される。逆に、車速が上昇する際には、負のアクセルペダル反力が徐々に低減され、ペダルストローク角Ｂ_２まで徐々に拡張される。

本実施例においても、減速領域は、車速に応じて複数段階（例えば、「低速時用」、「中速時用」、及び「高速時用」の３段階など）に設定されてもよいが、より密接に車速に対応させるために車速に応じてリニアに変更されることが好ましい。

以上、本発明の実施例を２つ説明した。上述のように、上記実施例１には、減速領域を当初のペダル可動領域αの外側に作り出すことによって減速領域が最小のときに従来システム（図２）と同じペダル可動領域αとなるという特徴があり、上記実施例２には、減速領域を当初のペダル可動領域αの内側に作り出すことによってペダル可動領域全体の角度範囲を従来システム（図２）から変更しないという特徴がある。

したがって、上記実施例１において切替角を従来システム（図２）と同じ角度に設定すれば、従来システム（図２）が採用された車両から上記実施例１に係る１ペダルドライブシステムが採用された車両に乗り換えた際に、加速領域の設定が同一であるため、加速領域の操作性について違和感が発生しない。また、従来システム（図２）が採用された車両から上記実施例２に係る１ペダルドライブシステムが採用された車両に乗り換えた際には、アクセルペダルが可動し得る可動領域全体が同一の角度範囲αであるため、ペダルストローク角の下限（最も手前の位置）について違和感が発生しない。

なお、当業者には明らかなように、上記実施例１及び２を組み合わせて実施することも当然可能である。その場合、アクセルペダル反力制御部３０３は、正負両方のアクセルペダル反力を発生させて車速に応じて減速領域を変化させることになる。

また、当業者には明らかなように、上記実施例１及び２のいずれも、上述の特許文献２（特開２００３−１４６１１７号公報）のように通常モードと操作低減モードとを切り替え可能なシステムにも適用可能である。

さらに、上記実施例１及び２のいずれの場合であっても、減速領域が最小となる場合の最小ペダルストローク角（Ａ_１、Ａ_２）、減速領域が最大となる場合の最小ペダルストローク角（Ｂ_１、Ｂ_２）、加速領域と減速領域とが切り替わるペダルストローク角（切替角）、及び、車速によらず一定とされる減速度特性はいずれも、運転者が任意に設定可能であるものとする。

このため、本発明に係る車両用走行制御装置は、例えば、図示しないユーザ入力部及びユーザ識別部を有することが好ましい。

ここで、ユーザ入力部とは、例えば、インパネなどの車室内に設けられ、回して操作する設定ダイヤルや、（例えば、ナビゲーション・システムと共用の）ディスプレイ上に表示された数字や選択項目を指で直接触って選択・入力するタッチパネルなどを含む。これに加えて又は代えて、ユーザ入力部に通信機能を設けて、車両外部の通信端末（例えば、携帯電話など）から無線通信を利用してユーザ入力が可能となるようにしてもよい。

また、ユーザ識別部は、例えば、予めユーザごとに割り当てられ登録されたボタン類を有し、操作（押下）されたボタンによって、或いは、例えばスマートキー（登録商標）などのキーや各種の生体認証などにより、運転者を識別・特定する。

この場合、車両用走行制御装置の制御部（３０４）は、ユーザ入力部を通じて入力された減速領域が最小となる場合の最小ペダルストローク角（Ａ_１、Ａ_２）、減速領域が最大となる場合の最小ペダルストローク角（Ｂ_１、Ｂ_２）、加速領域と減速領域とが切り替わるペダルストローク角（切替角）、及び／又は、車速によらず一定とされる減速度特性が実現されるように、スロットルバルブ開度制御部３０１、制動力制御部３０２、及びアクセルペダル反力制御部３０３を制御すると共に、入力された設定角度をユーザ識別部によって識別・特定されたユーザと関連付けてＩＧオフの間も記憶しておく。そして、次回の乗車時に運転者が識別されると、前回の設定値を復元する。

この場合、当業者には明らかなように、上述のようなユーザ識別部は、ドライビング・ポジション・メモリ機能と共用であることが更に好ましい。両者を連動させると、上述のような本発明に係る設定項目を、シート・ポジション（前後、上下、リクライニング角等）、ステアリング・ハンドル位置（チルト機構／テレスコピック機構による）、及びミラー角度（ドアミラー、ルームミラー等）などと共にドライビング・ポジション・メモリ機能によりユーザごとに調整される一項目とすることができ、利便性が向上する。

本発明は、車両において１ペダルドライブシステムを実現する車両用走行制御装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

１ペダルドライブシステムでない通常のアクセルペダルのストロークの様子を示す図である。１ペダルドライブシステムでのアクセルペダルのストロークの様子を示す図である。本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置の概略構成図である。本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置によるアクセルペダルのストロークの様子の一例を示す図である。本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置によるアクセルペダルのストロークの様子の別の一例を示すグラフである。

符号の説明

３００車両用走行制御装置
３０１スロットルバルブ開度制御部
３０２制動力制御部
３０３アクセルペダル反力制御部
３０４制御部
３０５車速検出部
３０６ペダルストローク角検出部

Claims

車両に搭載され、１つの操作ペダルの操作量に応じて自車両の加減速を制御する車両用走行制御装置であって、
前記操作ペダルの操作量が所定値より大きい第一の領域においてはペダル操作量が大きくなるほど加速度が大きくなるように走行制御すると共に、前記操作ペダルの操作量が前記所定値より小さい第二の領域においてはペダル操作量が小さくなるほど減速度が大きくなるように走行制御する加減速制御手段と、
自車両の車速に応じて前記操作ペダルの操作反力を制御するペダル反力制御手段とを有し、
前記ペダル反力制御手段は、前記操作ペダルの操作量が前記第二の領域内にあるとき、車速が高くなるほど大きな操作反力を前記操作ペダルに発生させて前記第二の領域を前記操作ペダルの操作量が小さくなる方向へ拡張する、ことを特徴とする車両用走行制御装置。
車両に搭載され、１つの操作ペダルの操作量に応じて自車両の加減速を制御する車両用走行制御装置であって、
前記操作ペダルの操作量が所定値より大きい第一の領域においてはペダル操作量が大きくなるほど加速度が大きくなるように走行制御すると共に、前記操作ペダルの操作量が前記所定値より小さい第二の領域においてはペダル操作量が小さくなるほど減速度が大きくなるように走行制御する加減速制御手段と、
自車両の車速に応じて前記操作ペダルの操作反力を制御するペダル反力制御手段とを有し、
前記ペダル反力制御手段は、前記操作ペダルの操作量が前記第二の領域内にあるとき、車速が低くなるほど大きな負の操作反力を前記操作ペダルに発生させて前記第二の領域を前記操作ペダルの操作量が大きくなる方向へ縮小する、ことを特徴とする車両用走行制御装置。