JP4980576B2 - ペダル装置及びそれを備えた自動車 - Google Patents

Description

本発明は、ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御可能なペダル装置及びそれを備えた自動車に関する。

従来から車両の駆動力や制動力はペダルによって運転操作されている。ペダルの踏み込みより、運転者はペダルの反力と共に車両の加速度や減速度によって発生した慣性力を体感している。そのため、ペダル位置、ペダル反力、車両の駆動力、車両の制動力などの特性は、運転フィーリングや操作のしやすさ、操作による疲れやすさなどを決定づける要因であった。

一方、従来のペダルはアクセルワイヤやマスタシリンダに機械的に連結されているため、ペダルの特性はその機構によって一意に決定されていた。

しかし、近年、いわゆるバイワイヤと呼ばれる技術により、ペダル位置あるいは反力あるいは車両の駆動力や制動力の関係を任意に設定できるようになっており、そのペダル位置あるいは反力あるいは車両の駆動力や制動力の関係をどのように制御するかについて検討が重ねられている。

例えば、車両の速度に応じてブレーキペダルの反力や車両の制動力を大きくする技術が知られている。

特開平１１−２９１８９４号公報

元来、ペダル反力とペダル踏力はほぼ同値の力であり、ある所定のペダル位置でペダルを踏み込んでいる時のペダル反力とペダル踏力は釣り合いの状態に保たれている。また、ペダルを踏み込んでいるため、車両の状態は逐次変化する。そのため、ペダルを踏み込んだ状態で従来技術のようにパラメータに応じてペダル反力を変化させる場合、ペダル反力とペダル踏力の釣り合いが崩れペダル位置が運転者の意図と関係なく動いてしまうと言う課題がある。また同様に、車両の駆動力や制動力もパラメータに応じて運転者の意図と関係なく変動してしまうと言う課題がある。

さらに、ペダルの踏み込み操作におけるペダルの踏み始めのペダル反力あるいは車両出力は車両運転の操作しやすさや疲れやすさなどに大きく影響するが前記従来技術にはペダルの踏み始めの特性に関して考慮の余地がある。

前記課題を解決するため、本発明では、車両の状態が変化してもペダル反力や車両出力は変化させず、ペダル反力の勾配や車両出力をパラメータに応じて変化させる。

さらに、ペダルを踏んでいない状態から踏み込むときにペダル位置を移動するために必要な最小のペダル踏力あるいは、ペダルを踏んでいない状態から踏み込んだときに車両出力を出力させるために必要な最小のペダル位置あるいはペダル踏力をパラメータに応じて変化させる。

本発明によると、操作情報や車両情報や環境情報によるパラメータに応じてペダル位置や車両出力を運転者に違和感を与えずに変化させることが出来る。さらに、ペダルの踏み始めのペダル反力や車両出力をパラメータに応じて変化させることにより、ペダル反力あるいは車両出力の勾配が小さい踏み始めの領域においても、車両の状態に応じた好適な車両の運転が可能になる。そのため、運転操作のしやすさを向上させたり、操作による疲れやすさを軽減したりすることが出来る。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明を構成するシステムの模式図である。また、図２は本発明を構成するシステムのブロック図である。

１は運転者が車両を運転するために操作するペダル装置である。ペダル装置１は例えば、運転者の踏み込みによるペダル踏力によって、一定の範囲内でペダル位置やペダル速度が変化する。また、ペダル装置１は、ペダル踏力に対して一定の範囲に拘束された曲線あるいは直線運動を行う。

ここで、運転者がペダル装置に対して行った全ての入力を操作入力と定義する。操作入力にはペダル踏力、ペダル位置、ペダル速度、あるいはペダルが踏まれているかどうかの情報が含まれる。

ペダル装置１は、ペダル踏力に応じてペダル位置が変化する。また、ペダル位置に応じてペダル反力が発生する。あるいは、ペダル踏力に対してペダル反力を発生させ、運転者にペダルの操作フィーリングを与える。ペダルの操作フィーリングは一般的に車両の運転フィーリングに大いに影響を与える。

ペダル装置１において、ペダル位置とペダル反力あるいはペダル踏力の関係は、電気的な制御によって任意に設定することが出来る。ここで、ペダル位置はペダルの踏み込まれた量あるいは操作量に相当する。ペダル位置は、ペダルストロークあるいは単にストロークと言い換えても良い。ペダル速度は、ペダルを踏み込むときあるいは放すときの速さあるいは操作速度に相当する。ペダル速度は、ペダルストローク速度あるいは単にストローク速度と言い換えても良い。ペダル速度はペダル位置の時間単位の変位量あるいはペダル位置を時間微分した値であり、ペダル位置から演算で求めることが可能である。ペダル踏力は運転者がペダル装置を動かすために加えられた力であり、一般的に足による踏み込みの力あるいは操作力に相当する。また、ペダル反力は運転者がペダルを操作しているときにペダル装置から運転者に加えられる力であり、操作反力に相当する。ペダル反力は単に反力と言い換えても良い。ペダル反力はペダル踏力と対になる力であり、一般的にペダル踏力と反対向きの力である。特に、ペダルが踏み込まれた状態で動いていないかあるいは、ペダルの運動が加速していないときはペダル踏力とペダル反力は釣り合っており、ほぼ等価の力となる。したがって、ペダル反力がある値にあるときはペダル踏力も同じ値であると言うことが出来、その逆も言うことが出来る。

また、３０，４０，５０，６０，７０，８０は、車両の運動を変化させる車両出力装置である。図１，２による車両は、バイワイヤ技術による応用である。特に、車両出力装置３０，４０，５０，６０とペダル装置１の組み合わせは、ブレーキバイワイヤ技術による応用であり、ブレーキバイワイヤ技術におけるペダル装置１はブレーキペダルである。また、車両出力装置７０，８０の内少なくとも一方とペダル装置１を組み合わせた場合のペダル装置１はアクセルペダルである。

ペダル装置と車両出力装置の間は機械的接続が無く、電気的な信号のやりとりにより接続されている。また、ペダル装置と車両出力装置の間は通信経路１１１を介して通信により情報が伝達される。ペダル装置への操作入力は電気的な信号として車両出力装置に伝えられ、車両出力装置は伝えられた信号情報に基づいて車両出力を行う。ペダル装置と車両出力装置は機械的接続を持たないため、ペダル装置のペダル位置、ペダル反力の制御は、車両出力装置の車両出力の制御と独立して行うことが出来る。

ここで、ペダル装置１の詳細について説明する。ペダル装置１はアクチュエータ４を備えており、アクチュエータ４は電気的に制御可能である。アクチュエータ４は例えば電動機、あるいはモータであり、アクチュエータ４に電力を供給するかあるいは電流を流すと、回転軸９周りに部材２が回転するか、あるいは回転方向の力が発生する。アクチュエータ４は操作入力演算装置８によって制御され、アクチュエータ４を制御することによってペダル位置、ペダル速度、ペダル反力を任意に変更することが出来る。また、操作入力演算装置８は、車両出力装置３０，４０，５０，６０，７０，８０に車両出力指令を伝達し、操作入力に応じた車両出力を行うようにする。

ペダル装置１は、足で踏み込む作用点となる操作入力部３を備えている。ペダル装置１は操作情報検出手段１１を備えている。操作情報検出手段１１は、操作量検出手段１２と操作力検出手段６を含んでいる。

操作量検出手段１２は例えば５の様な形態を取り、操作量あるいはペダル位置を検出する。操作量検出手段１２が検出する操作量あるいはペダル位置は、回転軸９周りに部材２が回転した量であっても良いし、操作入力部３が移動あるいはストロークした量であっても良い。また、場合によって操作速度あるいはペダル速度を検出しても良いし、操作量あるいはペダル位置に基づいて演算を行うことにより、操作速度あるいはペダル速度の検出を行っても良い。

操作力検出手段６は操作力あるいはペダル踏力を検出し、同時に操作反力あるいはペダル反力を検出する。ここで、操作力検出手段６は力を検出する手段であるため、操作力と操作反力を同じものとして検出する。操作力検出手段６が検出する力は、回転軸９周りに部材２を回転させるために加えられた力であっても良いし、操作入力部３を移動あるいはストロークさせるために加えられた力であっても良い。

操作入力演算装置８は、操作情報検出手段１１によって検出された操作情報に基づいてアクチュエータ４を制御し、操作情報検出手段１１によって検出された操作情報に基づいて、ペダル位置、ペダル速度あるいはペダル反力を変更する。また、操作入力演算装置８は、操作情報検出手段１１によって検出された操作情報に基づいて、車両出力指令を決定し、決定した車両出力指令を通信経路１１１を介して車両出力装置に伝達する。

車両出力装置３０，４０，５０，６０は、電気的に制御可能な制動出力装置である。制動出力装置による車両出力は車両の減速度あるいは制動力であり、制動出力装置は伝達された車両出力指令に基づいて車両に制動力を発生させ、車両を減速させる。したがって、制動出力装置へ伝達される車両出力指令は車両の減速度あるいは制動力であっても良い。

ここで、制動出力装置は例えばキャリパであり、ロータを押しつけるピストンの推力を電気的に制御可能な電動ブレーキであっても良い。制動出力装置が電動ブレーキである場合、電気的な力を発生させるアクチュエータを備えており、アクチュエータによって発生する力が減速器など機械的な構成を介してピストンの推力に変換される機構であり、ピストン推力を制御することによって車両の制動力を制御することが出来る機構であっても良い。

また、制動出力装置は例えばキャリパであり、ロータを押しつけるピストンの推力を油圧によって発生させ、油圧を電気的に制御可能な電動油圧ブレーキであっても良い。制動出力装置が電動油圧ブレーキである場合、電気的な力を発生させるアクチュエータを備えており、アクチュエータによって油圧を変化させることが出来る機構であり、油圧を制御することによって車両の制動力を制御することが出来る機構であっても良い。

したがって、制動出力装置へ伝達される車両出力指令は電動ブレーキの推力であっても良いし、あるいは電動油圧ブレーキの油圧であっても良い。

ここで、制動出力装置３０の詳細について説明する。制動出力装置４０，５０，６０は、制動出力装置３０と基本的に同じ構造となっている。

例えば、制動出力装置３０はキャリパ３４の発生する制動力をアクチュエータ３３で制御する。アクチュエータ３３は車両出力演算装置３２で制御される。制御出力装置の状態は、制動出力装置状態センサ３５で検出することが出来る。車両出力装置演算装置３２は、制御出力装置の状態に応じてアクチュエータ３３を制御する。車両出力装置演算装置３２は、必要に応じて制御出力装置の状態を、通信経路１１１を介してペダル装置１に伝達しても良い。制御出力装置の状態には、電動ブレーキで発生している推力あるいは電動油圧ブレーキで発生している油圧が含まれていても良い。

車両出力装置７０，８０は、電気的に制御可能な駆動出力装置である。駆動出力装置による車両出力は、車両の速度あるいは加速度あるいは駆動力である。駆動出力装置は伝達された車両出力指令に基づいて車両に駆動力を発生させ、車両を加速させる。したがって、駆動出力装置へ伝達される車両出力指令は、車両の速度あるいは加速度あるいは駆動力であっても良い。

車両の駆動出力装置としては一般的に７０のようなエンジンの構成を取る事が多い。しかし、ハイブリッド車や電気自動車あるいは電動四駆車などでは駆動出力装置に８０のような電動機の構成を用いたりエンジンと電動機を組み合わせた構成を用いたりする。

ここで、駆動出力装置７０の詳細について説明する。駆動出力装置７０はエンジンであり、例えば、ガソリンあるいは軽油を燃料として車両を駆動する機構である。駆動出力装置７０は、伝達された車両出力指令及び、駆動出力装置の状態に応じてアクチュエータ７２あるいは点火プラグ７３を制御し、エンジン７１に車両出力を生成させる。駆動出力装置の状態は、駆動出力装置状態センサ７５によって検出される。アクチュエータ７２は車両出力演算装置７４によって制御される。車両出力演算装置７４は、必要に応じて駆動出力装置の状態を、通信経路１１１を介してペダル装置１に伝達しても良い。駆動出力装置の状態にはエンジン７１の駆動力あるいは回転数が含まれていても良い。

ここで、駆動出力装置８０の詳細について説明する。駆動出力装置８０は例えば電動機であり、電力を供給したり電流を流したりする事によって車両出力を生成する。例えば、駆動出力装置８０は、アクチュエータ８３とアクチュエータを制御するためのセンサ８５を備えており、車両出力演算装置８４によって制御される。車両出力演算装置８４は、必要に応じて駆動出力装置８０の状態を、通信経路１１１を介してペダル装置１に伝達しても良い。

ここで、実際には車両出力指令と車両出力は必ずしも完全には一致しない場合がある。しかし、車両出力装置がどの程度忠実に車両出力指令通りの車両出力を出力することが出来るかは本発明における本質的な要因とならない。そのため、以下の説明では車両出力は車両出力指令と等しくなることを前提とする。すなわち、本発明において車両出力は、車両出力指令と置き換えても良く、踏力によって車両出力を出力することはすなわち踏力によって車両出力指令を出力すると同義である。さらに、図面による説明においても車両出力の軸は本質的に車両出力指令の軸と等価であり、車両出力の代わりに車両出力指令を用いても良い。

通信経路１１１は、ペダル装置と車両出力装置の間を接続している電気信号による情報経路であり、物理的には電線で構成されている。ペダル装置と車両出力装置は空間的に離れた場所に設置されている場合が多く、その間の情報は一般的に時分割多重通信方式の電気信号を用い、通信経路１１１を介してやりとりされる。通信経路１１１に用いられる電気信号の形式はシリアル通信でも良いし、ＣＡＮやFlaxRay、ＬＡＮ等の多重通信でも良い。

図３は、操作入力演算装置と車両出力演算装置と通信経路の構成を示している。図３（ａ）は通信経路が１つであり、車両出力装置１５１〜１５４を一つの車両出力演算装置１５０で制御している。例えば、ＡＢＳ装置や横滑り防止装置のように油圧を制御する装置が一つだけであり各キャリパには油圧を伝達し、操作入力演算装置８との電気的な通信は一つの通信経路１１１を介して行うような構成であっても良い。

図３（ｂ）は通信経路１１１が２つであり、車両出力装置１５６〜１６０を複数の車両出力演算装置１５５，１５８で制御している。例えば、車両の前輪と後輪で別系統の油圧システムとなっている場合、油圧を制御する装置は二つとなり、ペダル装置との電気的な通信を行う経路も二つ必要となる。系統が二つになることにより、信頼性の向上を図ることが出来ると共に、系統別の車両出力を行うことで車両運動性能の向上を図ることが出来る。

図３（ｃ）は通信経路１１１が１つであるが、車両出力装置１６５〜１６８をそれぞれ別の車両出力演算装置１６１〜１６４で制御している。例えば、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着している場合、各輪に車両出力を制御する装置が備えられ、ペダル装置と通信を行っている場合が考えられる。車両の四輪全てが独立に車両出力を制御する事により、より高いレベルで車両運動性能の向上を図ることが出来る。

図３（ｄ）は通信経路１１１が２つであり、車両出力装置１７３〜１７６をそれぞれ別の車両出力装置１６９〜１７２で制御している。例えば、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着している場合、各輪に車両出力を制御する装置が備えられている場合に、前右輪と後左輪が同じ通信経路を介してペダル装置と通信を行い、前左輪と後右輪が同じ通信経路を介してペダル装置と通信を行う構成であっても良い。また、例えば、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着している場合、各輪に車両出力を制御する装置が備えられている場合に、前二輪が同じ通信経路を介してペダル装置と通信を行い、後二輪が同じ通信経路を介してペダル装置と通信を行う構成であっても良い。通信経路が二重になることにより、片側の通信経路に障害や故障が発生した場合においても、もう片側の通信経路に属する車両出力装置が作動するため、車両全体としての信頼性の向上を図ることが出来る。

図４は、ペダル装置の一例を示している。図４（ａ）はペダル装置を車両に取り付けた時に運転席から見た場合を正面とした時の正面から見た図であり、図４（ｂ）はペダル装置を側面から見た図である。

図４のペダル装置はアクチュエータ２０１を備えている。アクチュエータ２０１は電動機あるいはモータであり、電力を供給したり電流を流したりすることによって回転したり、回転方向の力を発生させたりする。アクチュエータ２０１はＤＣモータであっても良いし、ＤＣブラシレスモータであっても良いし、ＡＣ誘導モータであっても良いし、ＡＣ同期モータであっても良い。

また、図４のペダル装置は減速器２０２を備えている。減速器２０２は歯車によるものであっても良いし、遊星ギアによるものであっても良いし、差動減速器によるものであっても良い。また、図４のペダル装置はペダルスイッチ２０３を備えている。ペダルスイッチ２０３はペダルが踏まれている時と踏まれていない時を判別することが出来るスイッチである。

また、図４のペダル装置はペダルストロークセンサ２０４，２０５を備えている。ペダルストロークセンサ２０４，２０５は、操作量としてペダル位置あるいはペダルストロークを検出することが出来る。ペダルストロークセンサを二つ備えていることにより、操作量検出の精度を上げることが出来、一方の故障に対する耐性を得ることによる信頼性の向上が可能になる。

図４のペダル装置は、原点位置ストッパ２０６を備えている。原点位置とは、運転者がペダルを踏んでいない時のペダル位置、あるいはペダル装置に操作力あるいはペダル踏力がかかっていないかほとんどかかっていない時のペダル位置である。ここで、原点位置にペダルがある時、ペダル位置は０であると言うことが出来る。原点位置にペダルがあるかどうかは、ペダルスイッチ２０３で判断しても良い。また、逆に原点位置にペダルがある場合、ペダルは踏み込まれていないと判断しても良い。

部材２０７は図４（ｂ）において、原点位置ストッパ２０６に当たる所まで左側へ移動することが可能である。図４（ｂ）で見て左側への移動、すなわち原点位置へ移動する方向を、運転席方向あるいは手前方向あるいは戻し方向あるいは放し方向と定義する。また、図４（ｂ）で見て右側への移動、すなわちペダルを踏み込んだ時に移動する方向を、奥方向あるいは踏み方向と定義する。

図４のペダル装置はペダル端２０８を備えている。ペダル端２０８は運転者が踏み込む部分であり、ペダル装置１の入力部３に相当する。ペダル端２０８にペダル踏力がかかるとペダルがストロークし、例えば２０９のようにペダル位置が移動する。ペダル位置あるいは奥方向へ行くほど大きな値を取り、手前方向へ行くほど小さな値を取ると定義し、ペダルを手前側から奥側に移動させる時ペダルを踏むあるいは踏み込むと定義する。また、ペダルを奥側から手前側に移動させる時ペダルを放すあるいは戻すと定義する。さらに、ペダル位置を変更しないようにペダルを維持している時ペダルを保持すると定義する。一般的なペダル装置において、最大限にストロークさせた時のペダル位置は０．０３〜０．１ｍ程度である。

図５はペダル装置の一例を模式的に示したものであり、図６は図５のペダル装置及び関連する手段について模式的に示したブロック図である。図５，６のペダル装置はパッシブ反力手段２２１を備えている。パッシブ反力手段２２１はバネによる機構であったりストロークシミュレータのような粘性をもった油圧機構であったりしても良い。

ここで、アクチュエータ４によって生成されるペダル反力をアクティブ反力と呼び、パッシブ反力手段２２１によって生成されるペダル反力をパッシブ反力と呼ぶ。ペダル装置１はアクティブ反力とパッシブ反力を合わせたペダル反力を生成することが出来る。パッシブ反力手段２２１によって生成されるパッシブ反力は、パッシブ反力手段２２１の機械的特性によって定まり、電気的に制御することが出来ないため、アクティブ反力がパッシブ反力に加えられるか減じられることにより、ペダル反力を生成する。

図７は、パッシブ反力及びアクティブ反力及びペダル反力の関係を表した一例である。３０１はパッシブ反力を示しており、電気的な要素によって変化しない。アクティブ反力は電気的に任意に変化することが出来るため、ペダル反力を例えば３０２から３０３の範囲で変化させることが出来る。パッシブ反力３０１はペダル位置が大きくなればなるほど大きくなるが、アクティブ反力で変化させることの出来るペダル反力の幅はペダル位置に関わらず一定である。パッシブ反力３０１を中心としてアクティブ反力を加えたペダル反力は、３０２から３０３の間の任意の値を取れる。そのため、例えば３０４のようなペダル反力を実現することが出来る。パッシブ反力手段を用いることによって、アクチュエータ４の容量あるいは大きさあるいは消費電力を小さくすることが出来る。また、アクチュエータ４が十分なペダル反力を生成出来る場合は、パッシブ反力手段２２１を用いず、アクティブ反力だけでペダル装置を構成しても良い。

図５，６のペダル装置は、アクチュエータ４の回転角度あるいは回転位相を検出する事の出来るアクチュエータ制御用センサ２２２を備えている。センサ２２２は、光あるいは磁気を用いたエンコーダであっても良いし、レゾルバであっても良い。

また、図５，６のペダル装置は、回転軸９に対して部材２が回転した角度を検出することが出来るペダル回転角センサ２２３を備えている。センサ２２３は、可変抵抗を用いたポテンショメータあるいはロータリエンコーダであっても良いし、回転スリットを用いて光ピックアップで検知する方式であっても良いし、磁気素子を用いて、磁気の変化を検知する方式であっても良い。

また、図５，６のペダル装置は、部材２あるいはペダル端２０８がストロークした量あるいはペダル位置を検出することが出来るペダルストロークセンサ２２４を備えている。

センサ２２４は、可変抵抗を用いたポテンショメータであっても良いし、磁気回路を用いて磁気抵抗の変化として変位幅を検出する方法であっても良い。

ここで、センサ２２２，２２３，２２４の内、少なくとも一つを用いてペダル位置あるいはペダル速度を検出することが出来、操作量検出手段１２にはセンサ２２２，２２３，２２４の内少なくとも一つが含まれる。

図５，６のペダル装置は、ペダル踏力センサ２２７を備えている。センサ２２７は、運転者がペダルを踏み込むペダル踏力あるいはペダルが運転者の足を押し返すペダル反力を検出することが出来る。また、図５，６のペダル装置は、ロッド力センサ２２８を備えている。センサ２２８は、部材２とパッシブ反力手段２２１の間に働く力を検出することが出来る。センサ２２７，２２８は例えば歪みゲージの抵抗変化を用いて力を検出する構成であっても良い。ここで、センサ２２７，２２８の内少なくとも一つを用いて操作力あるいはペダル踏力を検出することが出来、操作力検出手段６にはセンサ２２７，２２８の内少なくとも一つが含まれる。

また、図５，６のペダル装置はペダルスイッチ２０３を備えている。ここで、ペダル装置１がブレーキペダルである場合、ペダルスイッチ２０３はブレーキスイッチでも良いし、ペダル装置１がアクセルペダルである場合、ペダルスイッチ２０３はアクセルスイッチでも良い。

ペダル装置１は、車両情報検出手段２４１を用いて車両情報を検出する。車両情報には、車輪速、車速、加速度、横加速度、操舵角、操舵角速度、車両の角速度、車両の角加速度、ヨーレート、車両重量、積載量などが含まれる。車両情報検出手段２４１には、車輪速センサ２５１や車速センサ２５２や加速度センサ２５３や横加速度センサ２５４や重量センサ２５５や舵角センサ２５８やヨーレートセンサ２５９を含んでいる。

ここで、車輪速センサ２５１は、車輪の回転速度を検出するセンサであり、車軸に取り付けた磁気回路を用いて車輪の回転数を検出する方式であったり、スリットを入れた円盤を車軸に取り付け光によって車輪の回転数を検出する方式であったりしても良い。また、車速センサ２５２は、直接車両の速度を検出する方式でも良いし、車輪速センサ２５１で得られた車輪速を元に車速を求めて検出する方式でも良い。加速度センサ２５３は、車両の前後方向にかかる加速度を計測するセンサで、歪みゲージや圧電素子を利用して検出する方式でも良いし、車速を微分することにより計算で求める方式であっても良い。また、横加速度センサ２５４は、車両の左右方向にかかる加速度を計測するセンサで、歪みゲージや圧電素子を利用して検出する方式でも良い。

重量センサ２５５は、乗員や積載物の重量を測るセンサである。重量センサ２５５により、車両重量あるいは積載量を算出してもよい。また、車両重量や積載量は、駆動出力装置の駆動力と車両運動の関係から計算によって推定しても良い。舵角センサ２５８は、ステアリングの操舵角あるいは操舵角速度を計測するセンサであり、ポテンショメータのような可変抵抗の抵抗値の変化を検出する方式であっても良いし、磁気回路や光によって角度を計測する方式であっても良い。操舵角速度は操舵角から計算によって求めてもよい。ヨーレートセンサ２５９は、車両の角速度、車両の角加速度、ヨーレートなどを検出する。ヨーレートセンサは、歪みゲージや圧電素子を利用する方式でも良い。また、車両の角加速度やヨーレートは車両の角速度や横加速度から計算によって求めても良いし、操舵角から推定しても良い。

ペダル装置１は、環境情報検出手段２４２を用いて環境情報を検出する。環境情報には、他車両や歩行者や障害物との相対関係や、走行路の曲率、走行路の傾斜が含まれる。ここで、他車両や歩行者や障害物との相対関係には、相対距離、相対速度、衝突時間が含まれる。衝突時間は他車両や歩行者や障害物との衝突までの予想される時間であり、衝突時間＝相対距離／相対速度で表される。環境情報検出手段２４２には外界認識センサ２６０、ナビゲーションシステム２６１や傾斜センサ２６３が含まれる。

外界認識センサ２６０は、赤外線レーザーあるいはミリ波を用いて他車両や障害物との相対距離あるいは相対速度を検出するレーダであっても良い。また、外界認識センサ２６０は、超音波や光学式カメラを用いて他車両や障害物との相対距離あるいは相対速度を検出する方式であっても良い。

ナビゲーションシステム２６１はＧＰＳを備えており、地球上におけるその時点での車両の走行位置を検出する事が出来る。また、ナビゲーションシステム２６１は地図情報を備えており、車両の走行位置周辺の道路状況を検出することが出来る。ナビゲーションシステム２６１は、道路状況から走行路の曲率を検出することが出来る。走行路の曲率は、操舵角度やヨーレートから計算によって推定しても良い。

傾斜センサ２６３は、車両が走行している走行路の傾斜を検出する。ここで、走行路が平坦なときの傾斜は０度とし、下り坂での傾斜を負、上り坂での傾斜を正とする。傾斜センサは、例えば加速度センサを用いたり重力を利用して走行路の傾斜を求めたりするものであっても良い。また、走行中に発生している駆動力あるいは制動力と走行している車両の運動状態から演算によって走行路の傾斜を求めるものであっても良い。

操作入力演算装置８は、操作情報あるいは車両情報あるいは環境情報を用いて、操作入力制御手段１０を制御して操作入力部２０８に発生するペダル反力を変化させたり、ペダル位置やペダル速度を変化させたりすると共に、操作情報あるいは車両情報あるいは環境情報を用いて、車両出力指令を車両出力装置１２１に伝達し車両出力を発生させる。

図８はペダル装置の応用を示す模式図である。図８（ａ）は回転軸４０１に対して操作入力部４０２が下になっている場合のペダル装置であり、図８（ｂ）は回転軸４０４に対して操作入力部４０３が上になっている場合のペダル装置である。また、図８（ｃ）は回転軸を持っておらず操作入力部４０５への操作入力に対してペダル装置が直動する場合であり、図８（ｄ）は回転軸４０６とアクチュエータ４０７が別になっているペダル装置である。アクチュエータ４０７の回転出力は回転直動変換機構４０８により直動方向の出力に変換され部材４０９に作用する事によって、ペダル端４１０を移動させたり操作反力を発生させたりする。ここで、回転直動変換手段としては例えばウォームギアを用いてもよいし、ボールねじを用いてもよい。

また、図８（ｅ）はアクチュエータ４１１が回転電動機ではなく、直動方向に変位したり力を出したりする場合のペダル装置である。アクチュエータ４１１の出力が部材４１２に作用することによって、ペダル位置を移動させたり操作反力を発生させたりする。アクチュエータ４１１は例えばソレノイドであっても良い。さらに、図８（ｆ）はパッシブ反力手段４１４が回転軸４１３に取り付けられている場合のペダル装置であり、図８（ｇ）はパッシブ反力手段４１５が回転軸付近に取り付けられている場合のペダル装置である。

図９は、ペダル反力の例を示した図である。図９（ａ）の４５１は剛性反力と呼び、ペダル位置に応じて大きさの代わる反力であり、ペダル位置が大きくなればなるほど大きな値となる。ここで、同じペダル位置に対して比較的剛性反力が大きいペダルは堅いペダルであると言うことが出来、比較的剛性反力が小さいペダルは柔らかいペダルであると言うことが出来る。図９（ｂ）の４５３は粘性反力と呼び、ペダル速度に応じて大きさの代わる反力であり、ペダル速度が大きくなればなるほど大きな値となる。

ここで、例えばペダルを踏み込んだ時のペダル速度が図９（ｃ）４５４のようであった場合、粘性反力は図９（ｄ）４５５のようになる。ペダル反力は剛性反力と粘性反力を合計したものであり、図９（ａ）の４５２のように示される。

ここで、ペダル反力をＦ、ペダル位置をｘとすると、ペダル速度はｄｘ/ｄｔで示され、また、ペダル位置に依存する剛性反力をＦｋ(ｘ)、ペダル速度に依存する粘性反力をＦｄ(ｄｘ/ｄｔ)とすると、式(1)あるいは式(2)のようになる。
Ｆ＝Ｆｋ(ｘ)＋Ｆｄ(ｄｘ/ｄｔ) (1)
Ｆ＝Ｆｋ(ｘ)＋Ｋｄ×ｄｘ/ｄｔ (2)

したがって、Ｆｄ(ｄｘ/ｄｔ)は次式(3)のようになり、Ｋｄはあらかじめ定められた定数である。
Ｆｄ(ｄｘ/ｄｔ)＝Ｋｄ×ｄｘ/ｄｔ (3)

ここで、車両出力は例えば図１０のように設定することが出来る。車両出力は操作入力と相関を持っていなければならず、ペダル位置に応じて車両出力を発生させたも良いし、ペダル踏力あるいはペダル反力に応じて車両出力を発生させても良い。ペダル位置に基づいて車両出力を設定する場合、図１０（ａ）のように下に凸になるように車両出力を設定する。また、ペダル踏力に基づいて車両出力を設定する場合、図１０（ｂ）のように上に凸になるように車両出力を設定する。

ここで、運転者は踏み込んだ量とそれに応じたペダル反力及び、車両出力による慣性力を感じながら車両を操作するため、ペダル位置とペダル反力と車両出力の関係によって、運転しやすさ（操作性）や疲労しにくさや運転の楽しさ（快適性）が変化する。そのため、ペダル装置は操作入力制御手段１０を用いて好適な関係を持つペダル位置、ペダル反力、車両出力を実現する。

アクチュエータを持つペダル装置によれば、ペダル位置とペダル反力の関係を電気的に制御することにより、走行中に操作情報や車両情報や環境情報などに基づいたパラメータに応じてペダル位置とペダル反力の関係を変化させることが出来る。また、バイワイヤシステムであれば、ペダル位置あるいはペダル踏力と車両出力の関係を、走行中であってもパラメータに応じて変化させることが出来る。パラメータによりペダル特性や車両出力特性を変更することにより、走行状況に応じたペダル装置あるいは自動車を実現することが出来る。

例えば、車両が高速で走行している場合は、早い応答性とある程度しっかりした踏み応えを持ったペダル装置が好まれる傾向があり、スポーツカーなどの一部には常時、踏み込みに対して堅いペダルとなっており、車両出力も常時比較的大きくなっているものがある。また、低速で走行している場合は、ペダル装置には楽に操作出来、少ないペダル踏力でも安定した車両運転が可能になるように柔らかいペダルが好まれる傾向があり、ファミリーカーなどの一部には常時、踏み込みに対して柔らかいペダルとなっており、車両出力もスポーツカーの一部に比べると小さくなっているものがある。

従来の車両では主に対象とする運転者や使用状況に狙いを絞り、ペダル位置、ペダル反力、車両出力を設定する必要があったが、アクチュエータを持つペダル装置とバイワイヤシステムによれば、リアルタイムで特性を変えることにより、その時点での状況に則した好適なペダル装置を実現することが可能である。

図１１に、例えばパラメータによってペダル反力を変化させた場合を示す。パラメータによって例えば５０１から５０２のようにペダル反力が変化した場合、より堅いペダルを実現することが出来るが、ペダル踏力と釣り合うペダル反力となるペダル位置が５０７から５０８へ変化してしまう。そのため、運転者の意図と関係なく５０４のようにペダルが勝手に手前側に移動する結果となる。また、５０１から５０３のようにペダルが柔らかくなった場合でも、ペダル踏力に対してペダル反力が小さくなり、運転者の意図と関係なく５０５のようにペダルが自動的に引き込まれる結果となる。

運転者の意図と関係なくペダルが移動すると、運転者に大きな違和感を与えるだけでなく、予測できない運転操作を行うことになる。そのため、図１１のようにペダル反力を変化させることが出来るのは、ペダルが踏まれていないときに限定される。

しかし、操作情報や車両情報や環境情報によるパラメータはペダル操作中にも時々刻々と変動するため、パラメータに応じたペダルの堅さや柔らかさを実現するためには、ペダル操作中にペダル特性を実現することが必須となる。そこで、パラメータに応じてペダル反力の勾配を変化させる事により、ペダル操作中でもペダルの堅さや柔らかさを変化させる手法を用いる。ここで、ペダル反力の勾配とは、ペダル位置の変位量に対するペダル反力の変位量を意味し、ペダル位置が変動しない場合は定義されないとしてもよい。

例えば図１２（ａ）のように標準のペダル位置とペダル反力（ペダル踏力）の関係が５１１で示され、ある時点におけるペダル位置とペダル反力（ペダル踏力）が５１２であるとする時、パラメータに依存しない場合、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配、あるいはペダル位置の変位量に対するペダル反力（ペダル踏力）の変位量は５１３で表される。

ここで、パラメータによりペダル反力（ペダル踏力）の勾配を変化させる場合、例えばパラメータによって勾配５１４のように、ペダル位置に対するペダル反力（ペダル踏力）の傾きを大きくしたり、勾配５１５のように、傾きを小さくしたりすることが出来る。５１３〜５１５はペダル位置を動かした場合のペダル反力の変化に差が出るため、ペダル位置が変化しない場合はペダル反力も変化しない。したがって、パラメータが変化してもペダルが勝手に動いたりすることがなく、踏み込みによりペダル位置が変化している場合だけパラメータに応じたペダル反力が実現される。

図１２（ｂ）に連続的にパラメータが変化する場合のペダル反力（ペダル踏力）の変化を示す。例えば、ペダル位置とペダル反力（ペダル踏力）の関係が５２１から５２２に変化した時、パラメータが変動し、勾配が大きくなったとすると、例えば、勾配５２３を用いてペダル位置の変位量に対するペダル反力の変位を実現する。その結果、ペダル位置とペダル反力（ペダル踏力）の関係は５２４となる。また、５２４においてパラメータにより勾配が小さくなったとすると、例えば、勾配５２５を用いてペダル位置の変位量に対するペダル反力の変位を実現する。その結果、ペダル位置とペダル反力（ペダル踏力）の関係は５２６となる。図１２（ｂ）のようにペダル反力（ペダル踏力）の勾配を変化させる場合、ペダル位置に対するペダル反力（ペダル踏力）の関係は、車速とペダルの踏み方によって常に変化し、図１２（ａ）の５１１のような決まった曲線を描かない。

すなわち、図１２（ｃ）のようにペダル位置に対するペダル反力（ペダル踏力）の勾配５３１が定義され、この関係がパラメータによって例えば５３２や５３３のように変化する。また、ある時点での勾配５３４は、パラメータによって例えば５３５や５３６に変化する。ここで、５３５や５３６は、５３４とパラメータによって変化する勾配の変化率との積で求めることが出来る。

ここで、あるペダル位置おける基準の勾配をＳｆｄとすると、その時点での勾配Ｓｆｒは勾配の変化率Ｐｆｒを用いて、次式(4)のように表される。
Ｓｆｒ＝Ｓｆｄ×Ｐｆｒ (4)

勾配の変化率Ｐｆｒはパラメータによって常に変動し、０〜∞の値を取る。勾配の変化率が０の時はペダル位置の変化に対するペダル反力の変化が０となるので、図１１のようなペダル位置に対するペダル反力のグラフではペダル位置軸と平行にペダル反力が推移する。また、勾配の変化率が∞の時は、ペダル位置が変化しなくてもペダル反力が∞となるので、図１１のようなペダル位置に対するペダル反力のグラフではペダル反力軸と平行にペダル反力が推移する。

また、勾配の変化率は例えば図１２（ｄ）のように表され、パラメータと勾配の変化率は直線で表される５４１のような関係であっても良いし、曲線で表される５４２のような関係であっても良い。

ここで、例えば基準の勾配が図１２（ｂ）の５２１で表されるとすると、ある時点における基準の勾配５２４には常に変動する勾配の変化率が掛け合わされ、例えば勾配５２５や勾配５２６のような値となる。

勾配に基づいたペダル反力を実現するために行う実際の計算方法について説明する。ある時点でのペダル位置がＳ２であり、１サンプリング前のペダル位置がＳ１、ペダル踏力がＦ１、ペダル装置が発生させるペダル反力がＦ２であるとする。この時、次式(5)の関係が成り立ち、Ｋｆはペダル位置の変位量とペダル反力の変位量の関係を表す係数であり、図１２のペダル反力の勾配と等しくなる。
Ｆ２−Ｆ１＝Ｋｆ×（Ｓ２−Ｓ１） (5)

式(5)を変更すると、式(6)となる。
Ｆ２＝Ｆ１＋Ｋｆ×（Ｓ２−Ｓ１） (6)

ここで、パラメータに応じて勾配の変化率Ｐｆｒを用いると、次式(7)となる。
Ｆ３＝Ｆ１＋Ｐｆｒ×Ｋｆ×（Ｓ２−Ｓ１） (7)

Ｆ３はパラメータを反映してペダル装置が発生させるペダル反力である。式(7)より、Ｐｆｒが大きくなった場合、ペダル位置を変化させた時に変化するペダル反力の変化量が大きくなる。また、ペダル位置が変化しない場合はＳ２＝Ｓ１となり、Ｆ１＝Ｆ３となるため、パラメータが変化してもペダル反力が変化しない。そのため、パラメータの変化に応じてペダルが勝手に動いたり、操作に違和感が出たりすることがない。また、Ｐｆｒが０の場合もＦ１＝Ｆ３となり、ペダル位置にかかわらず同じ反力を発生させ続ける。

図１３に、ブレーキペダルとアクセルペダルに関し、パラメータを車速にした場合のペダル位置とペダル反力の変化を示す。図１３で実線がブレーキペダル、破線がアクセルペダルである。ここで、図１３（ｂ）のようにペダル踏力はブレーキペダル、アクセルペダルとも同じように踏み込んでいる。また、はじめはペダル位置５５５まで踏み込んでいる。範囲５６５においては踏み込んだままペダルを動かさずに保持している状態であり、ペダル位置を５５５で維持している。また、時点５６２を超えると、再びペダル踏力を増し、ペダル位置が奥側にストロークしている。ここで、例えばペダル位置が５５５の時、アクセルペダルとブレーキペダルのペダル反力が共に５５４になるとする。

アクセルペダルは踏み込みによって車両が加速するため、車速が５８３のように変化する。ここで、車速をパラメータに勾配の変化率を変化させた場合、ペダルの踏み込みが５５１にある間はペダル位置が５５５で保持される。しかし、ペダルを保持している間に車速が大きくなるため、時点５６２以降、５５４以上のペダル踏力で踏み込んだときに、それまでの５５３の関係よりも傾きの大きい５５６の関係でペダル位置とペダル反力の関係が実現される。あるいは、５７４のようにペダル踏力を増やしても、なかなかペダル位置が変化しない。すなわち、踏み増しを行うと加速した分だけペダルが堅くなる。

また、ブレーキアペダルは踏み込みによって車両が減速するため、車速が５８２のように変化する。ここで、車速をパラメータに勾配の変化率を変化させた場合、ペダルの踏み込みが５５１にある間はペダル位置が５５５で保持される。しかし、ペダルを保持している間に車速が小さくなるため、時点５６２以降、５５４以上のペダル踏力で踏み込んだときに、それまでの５５２の関係よりも傾きの小さい５５７の関係でペダル位置とペダル反力の関係が実現される。あるいは、５７５のように急激にペダル位置が変化する。すなわち、踏み増しを行うと減速した分だけペダルが柔らかくなる。

また、車両出力についても、操作情報や車両情報や環境情報にあわせてその特性を変化させることが望ましい。例えば、車速が大きい時はより大きな車両出力を出しやすくするなどが有効である。逆に車速が小さい時は、車両出力を小さくすることにより、ペダル操作に対する車両出力の分解能を上げ、低速時の滑らかで繊細な運転操作をしやすくすることが可能である。また、ペダル反力が大きい時は車両出力もある程度大きくし、ペダル反力が小さい時は車両出力も小さくしたほうが、車両の運転操作性を確保できる。

しかし例えば、図１４のようにペダル位置に対する車両出力６０１を、６０２や６０３のように変化させた場合、ペダル位置６０７が変化していないにもかかわらず、車両出力が６０４から６０５や６０６に変化してしまう問題がある。ペダル位置にかかわらず車両出力が変化した場合、運転者の意図にかかわらず車両の運動が変化することになり、運転操作しづらかったり、運転者に違和感を与えたり、状況によっては危険であったりする。また、車両出力を変化させるパラメータによっては、車両出力とパラメータが正帰還フィードバックを形成し、急加速や急減速が発生したり、発振現象が起こったりする。

そこで、パラメータに応じてペダル位置に対する車両出力の勾配を変化させる手法を用いる。ここで、ペダル位置に対する車両出力の勾配とは、ペダル位置の変位量に対する車両出力の変位量を意味し、ペダル位置が変動しない場合は定義されないとしても良い。

例えば図１５のように、標準のペダル位置と車両出力の関係が６１１で示され、ある時点におけるペダル位置と車両出力が６１２である場合、パラメータに依存しない場合の勾配は６１３で表される。ここで、パラメータにより大きくなったときの勾配は例えば６１４のように変化させ、パラメータにより小さくなった時の勾配は６１５のように変化させてもよい。６１３〜６１５はペダル位置を動かした場合の車両出力の変化に差異が出るため、ペダル位置が変化しない場合は車両出力も変化しない。したがって、パラメータが変動しても車両出力が勝手に変動することがなく、踏み込みによりペダル位置が変化している場合だけパラメータに応じて車両出力の出方が変化する。

図１５（ｂ）に、連続的にパラメータが変化する場合の車両出力の変化を示す。例えば、ペダル位置と車両出力の関係が６２１から６２２に変化した時、パラメータにより勾配が大きくなったとすると、勾配６２３を用いてペダル位置の変位量に対する車両出力の変位を実現する。その結果、ペダル位置車両出力の関係は６２４となる。また、６２４においてパラメータにより勾配が小さくなったとすると、勾配６２５を用いてペダル位置の変位量に対する車両出力の変位を実現する。その結果、ペダル位置と車両出力の関係は６２６となる。図１５（ｂ）のように車両出力の勾配を変化させる場合、ペダル位置に対する車両出力の関係は、パラメータとペダルの踏み方によって常に変化し、図１５（ａ）の６１１のような決まった曲線を描かない。

すなわち、図１５（ｃ）のように、ペダル位置と、ペダル位置に対する車両出力の勾配の関係６３１が定義される。この関係はパラメータによって例えば６３２や６３３のように変化する。また、ある時点での勾配６３４はパラメータによって例えば６３５や６３６に変化する。ここで、６３５や６３６は、６３４とパラメータによって変化する勾配の変化率の積で求めることが出来る。

ここで、あるペダル位置おける基準の勾配をＳｏｄとすると、その時点での勾配Ｓｏｒは勾配の変化率Ｐｏｒを用いて、式(8)のように表される。
Ｓｏｒ＝Ｓｏｄ×Ｐｏｒ (8)

勾配の変化率Ｐｏｒはパラメータによって常に変動し、０〜∞の値を取る。勾配の変化率が０の時はペダル位置の変化に対する車両出力の変化が０となるので、図１４のようなペダル位置に対する車両出力のグラフでは、ペダル位置軸と平行に車両出力が推移する。すなわち、Ｐｏｒが０の時はペダルを踏み込んでも車両出力が変化しない。また、勾配の変化率が∞の時は、ペダル位置が変化しなくても車両出力が∞となるので、図１４のようなペダル位置に対する車両出力のグラフでは、車両出力軸と平行に車両出力が推移する。

また、勾配の変化率は例えば図１５（ｄ）のように表される。パラメータと勾配の変化率は直線で表される６４１のような関係であっても良いし、曲線で表される６４２のような関係であっても良い。ここで、例えば基準の勾配が図１５（ｃ）の６３１で表されるとすると、ある時点における基準の勾配６３４には常に変動する勾配の変化率が掛け合わされ、例えば勾配６３５や勾配６３６のような値となる。

勾配に基づいた車両出力を実現するために行う実際の計算方法について説明する。ある時点での実際の車両出力がＧ１、車両出力装置が発生させようとする車両出力がＧ２であるとする。この時、次式(9)の関係が成り立ち、Ｋｏはペダル位置の変位量と車両出力の変位量の関係を表す係数であり、図１５の車両出力の勾配と等しくなる。
Ｇ２−Ｇ１＝Ｋｏ×（Ｓ２−Ｓ１） (9)

式(9)を変形すると、式(10)となる。
Ｇ２＝Ｇ１＋Ｋｏ×（Ｓ２−Ｓ１） (10)

ここで、パラメータに応じた勾配の変化率Ｐｏｒを用いると、式(11)となる。
Ｇ３＝Ｇ１＋Ｐｏｒ×Ｋｏ×（Ｓ２−Ｓ１） (11)

Ｇ３はパラメータを反映してペダル装置が発生させる車両出力である。式(11)より、Ｐｏｒが大きくなると車両出力を変化させた時に変化する車両出力の変化が大きくなる。また、ペダル位置が変化しない場合はＳ２＝Ｓ１となり、Ｇ１＝Ｇ３となるため、パラメータが変化しても車両出力が変化しない。すなわち、ペダル位置を動かさない状態では、車両出力が勝手に変動したり、操作に違和感が出たりすることがない。また、Ｐｆｒが０の場合もＧ１＝Ｇ３となり、この場合はペダル位置にかかわらず同じ車両出力を発生させ続ける。

図１６に、ブレーキペダルとアクセルペダルに関し、パラメータを車速にした場合のペダル位置と車両出力の変化を示す。図１６で実線がブレーキペダル、破線がアクセルペダルである。ここで、図１６（ｃ）のようにペダル位置はブレーキペダル、アクセルペダルとも同じように踏み込んでいる。また、はじめはペダル位置６５５まで踏み込んでいる。範囲６６５においては踏み込んだままペダルを動かさずに保持している状態であり、ペダル位置を６５５で維持している。また、時点６６２を超えると、再びペダル踏力を増し、ペダル位置が奥側にストロークしている。ここで、例えばペダル位置が６５５の時、駆動出力装置と制動出力装置の車両出力が共に６５４になるとする。

アクセルペダルは踏み込みによって車両が加速するため、車速は６８３のように変化する。車速をパラメータに勾配の変化率を変化させた場合、ペダル位置が６５５である間は車両出力が６５４で保持される。しかし、ペダルを保持している間に車速が大きくなるため、時点６６２以降、ペダル位置が６５５以上になった時に、それまでの６５３の関係よりも傾きの大きい６５６の関係でペダル位置と車両出力の関係が実現される。あるいは、６６６のように大きな車両出力を出力する。

また、ブレーキアペダルは踏み込みによって減速するため、車速が６８２のように変化する。したがって、ペダルを保持している間に車速が小さくなるため、時点６６２以降、ペダル位置が６５５以上になった時に、それまでの６５２の関係よりも傾きの小さい６５７の関係でペダル位置と車両出力の関係が実現される。あるいは、６６５のように車両出力の増加が抑制される。

図１２、１５のように勾配を変化させることにより、運転者に違和感を与えず、ペダルを踏み込んでいる状態あるいは踏み込んでいる最中のペダル反力あるいは車両出力に操作情報や車両情報や環境情報によるパラメータを反映させることが可能となる。しかし、ペダル位置が０の時のペダル反力や車両出力が出る最小のペダル位置などの、踏み初めの特性については勾配を変化させる手法は適用できない。また、ペダル反力（ペダル踏力）や車両出力は、踏み始めの領域において勾配を小さくしておいた方がフィーリングを良く出来る場合が多く、踏み始めの勾配を大きく変化させることは適切でない場合がある。しかし、ペダルの踏み変え、突発的なペダルの踏み込み、微小な車両出力の操作などにおいて踏み始めの特性は、運転操作のフィーリングや操作のしやすさ、操作入力に対する車両の運動の応答性などに大きな影響を与える。

そのため、例えば図１７のように、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）や車両出力が出る最小のペダル位置を変更する。

図１７（ａ）は、例えばペダル反力（ペダル踏力）の特性７０１がパラメータによって変化する例を示したものである。パラメータによって勾配と共に、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）７０４が変化し、７０５や７０６となることによって、ペダル反力（ペダル踏力）の特性全体がオフセットし、７０２や７０３となる。ここで、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）は、ペダルを踏み込んでいない状態からペダルを踏み込むときにペダル位置を移動させるために必要な最小のペダル踏力に相当するペダル反力であり、ペダル反力（ペダル踏力）のオフセット量であり、それ以下のペダル踏力ではペダル位置がストロークしない無効ペダル踏力である。ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）を７０５のように大きくすることで、踏み始めのペダル反力を大きくし、堅いペダルを実現することが出来る。また、７０６のように小さくすることで踏み初めが柔らかいペダルを実現することが出来る。

また、図１７（ｂ）は、例えば車両出力の特性７１１がパラメータによって変化する例を示したものである。パラメータによって勾配と共に、車両出力が出る最小のペダル位置７１４が変化し、７１５や７１６となることによって、車両出力の特性全体がオフセットし、７１２や７１３となる。ここで、車両出力が出る最小のペダル位置は、ペダルを踏み込んだときに車両出力を出力するために必要な最小のペダル位置であり、車両出力のオフセット量であり、それ以下のペダル位置では車両出力が出ない無効ストローク量である。車両出力が出る最小のペダル位置を７１５のように大きくすることで、踏み込みに対する車両出力の立ち上がりを抑制し、急な操作入力に対しても車両を安定して運転することが出来る。また、７１６のように小さくすることで踏み込みに対してすばやく車両出力を立ち上げ、操作入力に対する車両の運動の応答性を高めることが出来る。

図１７（ａ）（ｂ）は、パラメータによるオフセットによって、ペダル位置に対するペダル反力（ペダル踏力）あるいは車両出力が変化する。そのため、基本的に操作入力が行われていないタイミングで特性を切り替える方が良い。

また、図１７（ａ）（ｂ）によってペダル位置とペダル反力（ペダル踏力）と車両出力が設定されるため、図１７（ｃ）（ｄ）のように、ペダル反力（ペダル踏力）に対する車両出力もパラメータによって変更される。ここで、車両出力が出る最小のペダル反力（ペダル踏力）７２４が７２５のように大きくなるか、７２６のように小さくなるかは、ペダル位置が０の時のペダル反力、車両出力が出る最小のペダル位置及び、ペダル反力の特性、及び車両出力の特性による。また、図１７（ａ）（ｂ）の設定によっては、図１７（ｄ）のように、車両出力が出る最小のペダル反力（ペダル踏力）７３４を７３５や７３６のように変化させても、途中で特性が交差し、７３１に対する７３２，７３３のような関係になることもありうる。

図１８に、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配、車両出力の勾配、ペダル位置が０の時のペダル反力及び車両出力が出る最小のペダル位置のパラメータによる変化を組み合わせた例を示す。

図１８（ａ）は、ペダル位置に対するペダル反力（ペダル踏力）の特性を示す図である。パラメータによって変化しない場合の特性７５１に対して、パラメータによってペダル位置が０の時のペダル反力が大きくなった場合が７５３，７５５であり、小さくなった場合が７５２，７５４である。また、７５２，７５５は踏み込みの最中にパラメータによってペダル反力（ペダル踏力）の勾配が大きくなっていった場合であり、７５３，７５４は勾配が小さくなっていった場合である。

図１８（ｂ）は、ペダル位置に対する車両出力の特性を示す図である。パラメータによって変化しない場合の特性７６１に対して、パラメータによって車両出力が出る最小のペダル位置が大きくなった場合が７６３，７６５であり、小さくなった場合が７６２，７６４である。また、７６２，７６５は踏み込みの最中にパラメータによって車両出力の勾配が大きくなっていった場合であり、７６３，７６４は勾配が小さくなっていった場合である。

図１８（ｃ）はペダル反力（ペダル踏力）に対する車両出力の特性を示す図である。図１８（ａ）（ｂ）のようにペダル反力（ペダル踏力）の勾配、車両出力の勾配、ペダル位置が０の時のペダル反力及び車両出力が出る最小のペダル位置が変化することによって、パラメータによって変化しない場合の特性７７１に対して、特性が７７２，７７３，７７４，７７５のように変化する。

次に、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配、車両出力の勾配、ペダル位置が０の時のペダル反力及び車両出力が出る最小のペダル位置が車両情報や操作情報や環境情報などのパラメータによってどのように変化するかについて説明する。

図１９〜２５の（ａ）において、実線はペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を示し、破線は車両出力の勾配の変化率を示す。ここで、パラメータとして車速を用い、ペダル反力（ペダル踏力）及び車両出力の勾配の変化率、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）、車両出力が出る最小のペダル位置を、車速に応じて変更することも可能である。車速は車両情報検出手段により検出することが出来る。

図１９に、車速に応じてペダル反力（ペダル踏力）と車両出力の特性を変化させる場合の一例を示す。車速が大きい時は、車両の運動エネルギーが大きい状態であり、操作入力に対する車両出力が大きい方が車両運動を操作しやすい。また、車速が小さい時は微妙な運転操作が要求されることが多い状態であり、操作入力に対する車両出力の分解能を上げるため、ある程度、車両出力を小さくした方が良い。

そこで、例えば図１９（ａ）の８０１のように、車速が大きいほど車両出力の勾配を大きくし、操作入力に対してより大きな車両出力が出るように設定することが可能である。また、車両出力が大きい場合は、同時にペダル反力も大きくすることで操作性を保つことが出来るため、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配は８０２を用いて変化させても良い。８０２のような勾配を用いることでペダルが堅くなるため、車速が大きくなるに応じて踏み込み時にペダル踏力を増しやすくなり、しっかりとした踏み応えを持ったペダル特性とすることが出来る。また、車速が低い時にペダルが柔らかくなるため、ペダル位置を滑らかに変化させやすくなり、微妙な運転操作を行いやすくすることが出来る。

また、例えばペダル位置が０のときのペダル反力（ペダル踏力）を、図１９（ｂ）の８１１のように変化させても良い。ペダル反力のオフセット量が車速に応じて大きくなるため、踏み初めにおいても堅いしっかりとした踏み応えを持ったペダル特性を実現することが出来る。

また、車両出力が出る最小のペダル位置を、図１９（ｃ）の８２１のように変化させても良い。車両出力のオフセット量が車速に応じて小さくなるため、踏み始めの車両出力の立ち上がりが早くなり、高速走行になればなるほど、操作入力に対する車両運動の応答を早くすることが出来る。

ここで、図１９における各閾値を具体的に設定した一例を示す。ペダルや車両出力の特性は周囲の環境、車両の種類や用途によっても異なるため、図１９の各閾値はここで示す例に必ずしも限定されない。例えば、車速が０の時の勾配の変化率を１とすると、閾値８０３における勾配の変化率が、例えば２程度であっても良い。また、例えば車速が０の時のペダル位置が０のときのペダル反力（ペダル踏力）がアクセルペダルで１０Ｎ程度、ブレーキペダルで２０Ｎ程度である時、閾値８０３においては、例えば、アクセルペダルで２０Ｎ程度、ブレーキペダルで３０Ｎ程度であっても良い。さらに、車両出力が出る最小のペダル位置は、例えば、車速が０の時にアクセルペダルで０．００５ｍ程度、ブレーキペダルで０．０１ｍ程度とし、車速が閾値８０３の時はアクセルペダルで０．０１ｍ程度、ブレーキペダルで０．０２ｍ程度としてもよい。ここで、閾値８０３は例えば１００ｋｍ／ｈ程度としても良い。

パラメータとして車両がどの程度曲がりながら走行しているかを用い、ペダル反力（ペダル踏力）及び車両出力の勾配の変化率、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）、車両出力が出る最小のペダル位置を、カーブ状態に応じて変更することも可能である。ここで、カーブ状態とは、車両情報検出手段あるいは環境情報検出手段により検出した、車両の角速度、車両の角加速度、横加速度、ヨーレート、操舵角、操舵角速度、あるいは走行路の曲率の内いずれか一つあるいはいずれか複数の組み合わせであり、車両がどのくらい曲がりながら走行しているかを示している。

図２０に、カーブ状態に応じてペダル反力（ペダル踏力）と車両出力の特性を変化させる場合の一例を示す。

カーブ状態が大きいすなわち車両が大きく曲がりながら走行している時は、遠心力により横向きの力が運転者に加わるため、運転操作がしづらくなる。また、カーブの途中で急激な加速操作や減速操作を行うと、走行の安定性が損なわれ、スピンなどの危険がある。そのため、例えばカーブ状態に応じてペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を図２０（ａ）の９０１のように変化させることが可能である。９０１では曲がり方が大きくなるとペダルが堅くなるので、しっかりとした踏み応えが得られるようになり、横向きの力が加わっても体勢を支えながら安定した運転操作を行うことができる。また、車両出力の勾配の変化率を９０２のように設定することにより、ペダルの踏み込みで体勢を支えた時でもほとんど車両出力が大きくならず、急激な加減速操作になりづらくすることができる。

また、例えばカーブ状態に応じて、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）を、図２０（ｂ）の９１１のように設定することにより、踏みはじめからペダルを堅くし、安定した運転操作をしやするすることが出来る。さらに、例えば車両出力が出る最小のペダル位置を、図２０（ｃ）の９２１のように設定することにより、踏み込みに対して車両出力の立ち上がりを抑制し、急激な加減即操作になりづらくするようにすることも可能である。

ここで、図２０における各閾値を具体的に設定した一例を示す。ペダルや車両出力の特性は周囲の環境、車両の種類や用途によっても異なるため、図２０の各閾値はここで示す例に必ずしも限定されない。例えば、カーブ状態を操舵角で示すとすると、例えば操舵角が０の時の勾配の変化率は１であり、閾値９０３の時の勾配の変化率が例えば３程度であるとしても良い。また、操舵角が０の時、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）は例えば、ブレーキペダルで２０Ｎ程度、アクセルペダルで１０Ｎ程度であるのに対し、操舵角が閾値９０３の時は例えば、ブレーキペダルで４０Ｎ程度、アクセルペダルで２５Ｎ程度であるとしても良い。また、車両出力が出る最小のペダル位置は、操舵角が０の時、例えば、ブレーキペダルで０．０１ｍ程度、アクセルペダルで、０．００５ｍ程度であるのに対し、操舵角が閾値９０３の時は例えば、ブレーキペダルで０．０２ｍ程度、アクセルペダルで０．０１ｍ程度であるとしても良い。閾値９０３は例えば６０度あるいは−６０度であるとしても良い。ここで、カーブ状態はその大きさが重要であるので、閾値を考慮する時は絶対値で考えればよい。

パラメータとしてペダル速度を用い、ペダル反力（ペダル踏力）及び車両出力の勾配の変化率、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）、車両出力が出る最小のペダル位置を、ペダル速度に応じて変更することも可能である。ペダル速度は、操作情報検出手段により検出することができる。

図２１に、ペダル速度に応じてペダル反力（ペダル踏力）と車両出力の特性を変化させる場合の一例を示す。

図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ブレーキペダルと制動出力装置について示した図である。ペダル速度が大きい場合、操作入力が速く、運転者が急な運転操作を行っている状態であるといえる。したがって、ペダル速度に応じて車両出力の勾配の変化率を、例えば１００２のように変化させることにより、ペダルを早く踏めば踏むほどより大きな制動を早くかけやすくすることができる。ここで、１００２はペダル速度が閾値１００４を超えると勾配の変化率がより大きくなり、より大きな制動がかかりやすくなるようにしても良い。また、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は１００１のように変化させても良い。ペダル速度に応じてペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を変化させることにより、車両出力の変化に見合ったペダルフィーリングを得られると共に、ペダルが堅くなることによって、踏み応えが増し、大きなペダル踏力を出しやすくすることができる。

ここで、図２１（ｂ）の１０１１に示すように、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）は、ペダル速度に応じては変化しないとしてもよい。また、早く踏んだ時に、車両出力の立ち上がりの応答性を高めるために、車両出力が出る最小のペダル位置を、図２１（ｃ）の１０２１のように設定しても良い。

図２１（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、アクセルペダルと駆動出力装置について示した図である。アクセルペダルの場合も、ペダル速度が大きい場合、運転者が急な運転操作を行っている状態であるといえるため、ペダル速度に応じて車両出力の勾配の変化率を、例えば図２１（ｄ）の１０３２のように変化させることができる。１０３２によれば、ペダルを早く踏めば踏むほどより大きな制動を早くかけやすくすることができる。また、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は、１０３１のように変化させても良い。ペダル速度に応じてペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を変化させることにより、車両出力の変化に見合ったペダルフィーリングを得られると共に、ペダルが堅くなることによって、踏み応えが増し、大きなペダル踏力を出して踏み込みやすくすることができる。

ここで、図２１（ｅ）の１０４１に示すように、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）は、ペダル速度に応じては変化しないとしてもよい。また、早く踏んだ時に、より車両出力の立ち上がりの応答性を高めるために、車両出力が出る最小のペダル位置は、図２１（ｆ）の１０５１のように変化しても良い。

ここで、図２１における各閾値を具体的に設定した一例を示す。ペダルや車両出力の特性は周囲の環境、車両の種類や用途によっても異なるため、図２１の各閾値はここで示す例に必ずしも限定されない。例えば、ペダル速度が０の時の勾配の変化率を１とすると、例えば図２１（ａ）のペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は、閾値１００３で２程度であり、車両出力の勾配の変化率は閾値１００４で１．７程度、閾値１００３で３程度であるとしても良い。また、例えば図２１（ｄ）のペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は、閾値１０３３で２程度であり、車両出力の勾配の変化率は閾値１０３３で１．８程度であるとしても良い。

また、車両出力の出る最初のペダル位置は例えば図２１（ｃ）でペダル速度が０の時、０．０１ｍ程度、閾値１００３の時０．００５ｍ程度になり、例えば図２１（ｆ）ではペダル速度が０の時、０．００５ｍ程度、閾値１０３３の時０．００２ｍ程度としても良い。さらに、閾値１００３あるいは１０３３は、例えばペダル短で０．５ｍ／ｓ程度だとしても良い。

パラメータとして先行車あるいは前方の障害物との相対関係を用い、ペダル反力（ペダル踏力）及び車両出力の勾配の変化率、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）、車両出力が出る最小のペダル位置を、先行車あるいは前方の障害物との相対関係に応じて変更することも可能である。ここで、相対関係には車両情報検出手段により検出した相対距離、あるいは衝突時間を用いることができる。

図２２に、相対距離あるいは衝突時間に応じてペダル反力（ペダル踏力）と車両出力の特性を変化させる場合の一例を示す。

図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ブレーキペダルと制動出力装置について示した図である。相対距離あるいは衝突時間が小さい場合、先行車あるいは前方の障害物に近づいており、衝突の危険が考えられる状態であるといえる。したがって、相対距離あるいは衝突時間に応じて車両出力の勾配の変化率を、例えば図２２（ａ）の１１０２のように変化させることにより、先行車あるいは前方の障害物に近づけば近づくほどより大きな制動がかかりやすくすることができる。また、勾配の変化率は１１０２のように相対距離あるいは衝突時間が閾値１１０４を下回ると勾配の変化率がより大きくなり、より大きな制動がかかりやすくなるようにしても良い。

また、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は１１０１のように変化させても良い。相対距離あるいは衝突時間に応じてペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を変化させることにより、車両出力の変化に見合ったペダルフィーリングを得られると共に、ペダルが堅くなることによって、運転者がその情報を知覚することができるようになる。

また、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）を、例えば図２２（ｂ）の１１１１のように、相対距離あるいは衝突時間に応じて変化させることも可能である。１１１１を用いた場合、相対距離あるいは衝突時間が小さくなるほどペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）が小さくなるため、とっさの踏み込みを行った時により深くまで踏み込みやすいペダル特性とすることができる。また、緊急時の車両出力をより早く立ち上げるため、車両出力が出る最小のペダル位置は、図２２（ｃ）の１１２１のように変化するようにしても良い。

図２２（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、アクセルペダルと駆動出力装置について示した図である。先行車あるいは前方の障害物に近づいている場合、駆動用の車両出力をある程度抑制し、衝突の危険を減らす方法が考えられる。そのため、相対距離あるいは衝突時間に応じて車両出力の勾配の変化率を、例えば図２２（ｄ）の１１３２のように変化させることにより、先行車あるいは前方の障害物に近づけば近づくほどより車両を駆動しにくくすることができる。

また、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を１１３１のように変化させることで、踏み込みにくいペダル特性を実現しても良い。１１３１を用いた場合、相対距離あるいは衝突時間に応じて、ペダルが堅くなることにより、運転者がその情報を知覚することができるようになる。

さらに、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）は、例えば図２２（ｅ）の１１４１のように変化させることにより、ペダルを堅くすることも可能である。１１４１を用いることにより、相対距離あるいは衝突時間が小さくなるほど踏み初めが踏みにくいペダル特性となり、例えばとっさの時にブレーキペダルと踏み間違えた時でも、急な加速が起こりにくくすることができる。また、緊急時の踏み間違いなどによる急な加速を抑制するために、車両出力が出る最小のペダル位置が、図２２（ｆ）の１１５１のように変化するようにしても良い。

ここで、図２２における各閾値を具体的に設定した一例を示す。ペダルや車両出力の特性は周囲の環境、車両の種類や用途によっても異なるため、図２２の各閾値はここで示す例に必ずしも限定されない。例えば、閾値１１０３あるいは閾値１１３３以上の時の勾配の変化率を１とすると、閾値１１０４の時の図２２（ａ）のペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率が１．７程度、車両出力の勾配の変化率が１．８程度となり、閾値１１０５の時の図２２（ａ）のペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率が２程度、車両出力の勾配の変化率が３程度であるとしても良い。図２２（ｄ）では閾値１１３５の時のペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率が２程度、車両出力の勾配の変化率が０．５程度であるとしても良い。ここで、閾値１１０３、１１３３は、例えば、相対距離が２０ｍ以上あるいは衝突時間が３秒以上の時としても良いし、閾値１１０４は相対距離が７ｍあるいは衝突時間が１秒の時であり、閾値１１０５，１１３５は相対距離及び衝突時間が０の時であるとしても良い。さらに、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）は、図２２（ｂ）では閾値１１０３で２０Ｎ程度、図２２（ｅ）で閾値１１３３以上の時１０Ｎ程度であり、図２２（ｂ）では閾値１１０５のとき１５Ｎ程度となり、図２２（ｅ）では閾値１１３５のとき１７Ｎ程度となるとしても良い。また、車両出力が出る最小のペダル位置は、例えば図２２（ｃ）では閾値１１０３で０．０１ｍ程度、図２２（ｆ）では閾値１１３３の時に０．００５ｍ程度だとすると、図２２（ｃ）では閾値１１０５で０．０２ｍ、図２２（ｆ）では閾値１１３５で０．０１５であるとしても良い。

パラメータとして車両重量あるいは積載量を用い、ペダル反力（ペダル踏力）及び車両出力の勾配の変化率、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）、車両出力が出る最小のペダル位置を、車両重量あるいは積載量に応じて変更することも可能である。車両重量あるいは積載量は、車両情報検出手段により検出あるいは推定することができる。

図２３に、車両重量あるいは積載量に応じてペダル反力（ペダル踏力）と車両出力の特性を変化させる場合の一例を示す。

図２３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ブレーキペダルと制動出力装置について示した図である。車両重量あるいは積載量が大きい場合、車両出力に対する車両の慣性力が大きくなるため、操作入力に対して、制動がかかりにくい状態であるといえる。したがって、車両重量あるいは積載量に応じて、車両出力の勾配の変化率を１２０２のように変化させることにより、車両重量あるいは積載量が大きくなっても操作入力に対する制動をかかりやすくすることができる。

また、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は１２０１のように変化させても良い。車両重量あるいは積載量に応じてペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を変化させることにより、車両出力の変化に見合ったペダルフィーリングを得られると共に、ペダルが堅くなることによって、運転者がその情報を知覚することができるようになる。

さらに、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）を１２１１のように車両重量あるいは積載量に応じて変化させることよりペダルを堅くすることも可能である。また、車両重量あるいは積載量が大きい場合、停止距離が長くなるため、より早く車両出力を出すために、車両出力の出る最小のペダル位置を１２２１のように変化させても良い。

図２３（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、アクセルペダルと駆動出力装置について示した図である。車両重量あるいは積載量が大きい場合、車両出力に対する慣性力が大きくなるため、操作入力に対して駆動がしにくい状態であるといえる。したがって、車両重量あるいは積載量に応じて、車両出力の勾配の変化率を１２３２のように変化させることにより、車両重量あるいは積載量が大きくなっても操作入力に対する駆動をしやすくすることができる。

また、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は１２３１のように変化させても良い。車両重量あるいは積載量に応じてペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を変化させることにより、車両出力の変化に見合ったペダルフィーリングを得られると共に、ペダルが堅くなることによって、運転者がその情報を知覚することができるようになる。

さらに、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）を１２４１のように車両重量あるいは積載量に応じて変化させることによりペダルを堅くすることも可能である。また、車両重量が大きい場合、同じ車速に達するための加速時間が長くなるため、より早く車両出力を出すために、車両出力の出る最小のペダル位置を１２５１のように変化させても良い。

ここで、図２３における各閾値を具体的に設定した一例を示す。ペダルや車両出力の特性は周囲の環境、車両の種類や用途によっても異なるため、図２３の各閾値はここで示す例に必ずしも限定されない。例えば、積載量が０の時の勾配の変化率を１とすると、積載量１００％の時の車両出力の勾配の変化率が２程度、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率が１．８程度であるとしても良い。また、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）は、積載量が０のとき２０Ｎ程度で、積載量１００％のとき３０Ｎ程度であるとしても良いし、車両出力が出る最小のペダル位置は積載量が０のとき０．０１ｍ程度で、積載量１００％のとき０．００５ｍ程度であるとしても良い。

ここで、パラメータとして走行路の傾斜を用い、ペダル反力（ペダル踏力）及び車両出力の勾配の変化率、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）、車両出力が出る最小のペダル位置を、走行路の傾斜に応じて変更することも可能である。走行路の傾斜は環境情報検出手段により検出することが可能である。

図２４に、走行路の傾斜に応じてペダル反力（ペダル踏力）と車両出力の特性を変化させる場合の一例を示す。

図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ブレーキペダルと制動出力装置について示した図である。走行路の傾斜が負である場合、走行路は下り坂であり、車両は重力によって加速側の影響を受ける。そのため、より制動力を増した制動操作を行いやすくすることが望ましい。また、走行路の傾斜が正である場合は重力が減速側に作用するため、制動出力装置の車両出力をある程度小さくしても良い。

そこで、例えば、車両出力の勾配の変化率を１３０２のように変化させ、下り坂ではより大きな車両出力を出力しやすくし、上り坂では車両出力をある程度抑制するように設定してもよい。また、フィーリングや操作性を確保するため、両出力と同様に走行路の傾斜が負の時は、ペダル反力（ペダル踏力）を大きくし、走行路の傾斜が正の時はペダル反力を小さくするように設定しても良い。また、下り坂ではペダルを堅くすることにより重力の影響に抗するだけの踏み応えを持たせることが出来るという効果も得られる。例えば、ペダル反力（ペダル踏力）は１３０１のように変化させるとしても良い。

また、ペダル位置が０のときのペダル反力（ペダル踏力）は、１３１１のように変化させても良いし、車両出力が出る最小のペダル位置は１３２１のように変化させても良い。１３１１、１３２１のようにオフセット量を変更することにより、下り坂において踏み応えを出すことができる共に、ペダル位置に対する車両出力の立ち上がりが早くなり、より応答性の良い、減速動作を行えるようになる。

ここで、図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）における各閾値を具体的に設定した一例を示す。ペダルや車両出力の特性は周囲の環境、車両の種類や用途によっても異なるため、図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）の各閾値はここで示す例に必ずしも限定されない。例えば、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は、傾斜が閾値１３０４のときに０．９程度にし、走行路の傾斜が閾値１３０３のときに１．５程度にするとしてもよく、その場合、車両出力の勾配の変化率が、閾値１３０４のときに０．９５程度にし、走行路の傾斜が閾値１３０３のときに２程度であっても良い。ここで、閾値１３０３は−１５度程度、閾値１３０４は１５度程度であるとしても良い。

また、例えば１３１１は走行路の傾斜が０のとき２０Ｎであり、閾値１３０３において３０Ｎとなり、閾値１３０４において１５Ｎになるとしても良いし、例えば１３２１は走行路の傾斜が０のとき０．０１ｍとなり、閾値１３０３において０．００５ｍ、閾値１３０４において０．０１５ｍとなるとしても良い。

図２４（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、アクセルペダルと駆動出力装置について示した図である。走行路の傾斜が負である場合、駆動力を抑制し、走行路の傾斜がである場合、駆動力をアシストすることにより、車両操作を行いやすくすることが出来る。そのため、例えば駆動力の勾配の変化率を１３３２のように変化させるとしても良い。また、下り坂では、重力の影響に抗するだけの踏み応えを持たせるほうが望ましく、上り坂では重力の影響に抗して踏み込みをし易くするほうが望ましいため、例えば、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を１３３１のように変化させるとしても良い。

また、ペダル位置が０のときのペダル反力（ペダル踏力）は、１３４１のように変化させても良いし、車両出力が出る最小のペダル位置は１３５１のように変化させても良い。１３４１、１３５１のようにオフセット量を変更することにより、下り坂において踏み応えを出すことができる共に、傾斜がゆるいときよりもペダル位置に対する車両出力の立ち上がりを鈍くすることができ、重力の影響を加味したより操作性の良い、加速動作を行えるようになる。

ここで、図２４（ｄ）（ｅ）（ｆ）における各閾値を具体的に設定した一例を示す。ペダルや車両出力の特性は周囲の環境、車両の種類や用途によっても異なるため、図２４（ｄ）（ｅ）（ｆ）の各閾値はここで示す例に必ずしも限定されない。例えば、ペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率は、傾斜が閾値１３３４のときに０．９程度にし、傾斜が閾値１３３３のときに１．５程度にするとしてもよく、その場合、車両出力の勾配の変化率が、閾値１３３４のときに１．５程度にし、傾斜が閾値１３３３のときに０．８程度であっても良い。ここで、閾値１３３３は−１５度程度、閾値１３３４は１５度程度あるとしても良い。

また、例えば１３４１は傾斜が０のとき１０Ｎであり、閾値１３３３において２０Ｎとなり、閾値１３３４において８Ｎになるとしても良いし、例えば１３４１は傾斜が０のとき０．００５ｍとなり、閾値１３３３において０．００７ｍ、閾値１３３４において０．００２ｍとなるとしても良い。

パラメータとして走行路と車両の間のスリップ率を用い、ペダル反力（ペダル踏力）及び車両出力の勾配の変化率、ペダル位置が０の時のペダル反力（ペダル踏力）、車両出力が出る最小のペダル位置を、スリップ率に応じて変更することも可能である。

ここで、スリップ率は車両情報検出手段により検出した車両速度及び車輪速から算出してもよい。車輪速が車両速度より遅い場合、スリップ率は正となり、式(12) で表される。
スリップ率＝（車体速度−車輪速）／車体速度 (12)

また、車輪速が車体速度より早い場合、スリップ率は負となり、式(13)で表される。
スリップ率＝（車体速度−車輪速）／車輪速 (13)

ここで、一般的にスリップ率が正の場合、制動操作によって車両と路面が滑っている状態であり、スリップ率が負の場合、加速操作によって車両と路面が滑っている状態である。

図２５に、スリップ率に応じてペダル反力（ペダル踏力）と車両出力の特性を変化させる場合の一例を示す。

図２５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ブレーキペダルと制動出力装置について示した図である。

スリップ率が正の場合、車両は路面上を滑っており、制動力が正しく車両の運動に寄与されていない状況であるといえる。また、それ以上、制動力を大きくするとさらにスリップ率が上がり、より車両が滑ってしまう可能性がある。そのため、制動力をそれ以上大きくしないように抑制することが望ましい。例えばペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を１４０１のようにスリップ率が閾値１４０３の近傍領域で急激に大きくなるようにし、ペダルを踏みにくくしても良い。また、車両出力の勾配の変化率１４０２を閾値１４０３の近傍領域で急激に小さくして、それ以上車両出力を大きくしないようにすることも可能である。ここで閾値１４０３は例えば０．０５〜０．２程度であるとしても良い。

また、ペダル位置が０のときのペダル反力（ペダル踏力）及び、車両出力が出る最小のペダル位置１４２１は、スリップ率による変更は行わないとしても良い。

図２５（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、アクセルペダルと駆動出力装置について示した図である。

スリップ率が負の場合、車両は路面上を滑っており、駆動力が正しく車両の運動に寄与されていない状況であるといえる。また、それ以上、駆動力を大きくするとさらにスリップ率が下がり、より車両が滑ってしまう可能性がある。そのため、駆動力をそれ以上大きくしないように抑制することが望ましい。例えばペダル反力（ペダル踏力）の勾配の変化率を１４３１のようにスリップ率が閾値１４３３の近傍領域で急激に大きくなるようにし、ペダルを踏みにくくしても良い。また、車両出力の勾配の変化率１４３２を閾値１４３３の近傍領域で急激に小さくして、それ以上車両出力を大きくしないようにすることも可能である。ここで閾値１４３３は例えば−０．０５〜−０．２程度であるとしても良い。

また、ペダル位置が０のときのペダル反力（ペダル踏力）及び、車両出力が出る最小のペダル位置はスリップ率による変更は行わないとしても良い。

図２５のように、スリップ率に応じて勾配の変化率を変更することにより、実際に車両が出力できる車両出力が限界であることを運転者に知らせることができると共に、限界以上の車両出力が出力される操作を抑制し、車両にスピンなどの危険な挙動が起きにくくなるようにすることが可能である。

図２６は、実施例２を構成するシステムの模式図である。また、図２７は、本実施例を構成するシステムのブロック図である。実施例１において説明した本発明の内、ペダル反力に関するものについては、図２６に示される構成においても同様に適用することが出来る。

１は運転者が車両を運転するために操作するペダル装置であり、アクチュエータ４を備え、ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御可能である。また、ペダル装置１は操作入力部３に加えられた操作力あるいはペダル踏力に応じてペダル位置をストロークし、ペダル位置に応じたペダル反力を生成する。ペダル位置とペダル反力あるいはペダル踏力の関係は、電気的な制御によって任意に設定することが出来る。

また、２００５〜２００８は、車両に制動をかけ減速するための制動出力装置である。２００５〜２００８は、油圧によってピストンをロータに押しつけ摩擦材によって車両に制動をかけ減速するための油圧キャリパである。

ここで、ペダル装置と制動出力装置の間は機械的接続あるいは油圧配管を介して接続されており、ペダル装置と制動出力装置の間には電気的な信号のやりとりがない。ペダル装置１への操作入力はプッシュロッド２００１を介して負圧ブースタ２００２で倍力され、マスタシリンダ２００３で油圧に変換される。マスタシリンダ２００３で生成された油圧は配管を介して油圧モジュール２００４に達し、油圧モジュール２００４で分配され油圧キャリパ２００５〜２００８に伝達される。

実施例２においては、ペダル位置と制動力の関係は機械的な条件により決定されてしまうが、ペダル位置とペダル反力及びペダル踏力と制動力の関係は、ペダル装置１を電気的に制御することにより可変とすることが出来る。

実施例１において説明した本発明の基本的な方式は、ペダル位置に対する制動力の関係が可変であることを必須としない。そのため、本発明の基本的な方式は実施例２に適用することが可能である。したがって、バイワイヤ技術によらない従来の車両であっても、ペダル装置１を用いるだけで本発明の基本的な方式を適用し、その主たる効果を享受することが可能である。

図２８は、実施例３を構成するシステムの模式図である。また、図２９は、本実施例を構成するシステムのブロック図である。実施例１において説明された本発明の内、ペダル反力に関するものについては、図２８に示される構成においても同様に適用することが出来る。

１は運転者が車両を運転するために操作するペダル装置であり、アクチュエータ４を備え、ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御可能である。また、ペダル装置１は操作入力部３に加えられた操作力あるいはペダル踏力に応じてペダル位置をストロークし、ペダル位置に応じたペダル反力を生成する。ペダル位置とペダル反力あるいはペダル踏力の関係は、電気的な制御によって任意に設定することが出来る。

また、３０１１は車両に駆動をかけ加速するための駆動出力装置である。３０１１はガソリンや軽油を燃料として車両を駆動し加速するためのエンジンである。ここで、ペダル装置と駆動出力装置の間は機械的接続あるいはアクセルワイヤを介して接続されており、ペダル装置と駆動出力装置の間には電気的な信号のやりとりがない。ペダル装置への操作入力は部材３００１に接続されたアクセルワイヤ３００２を介してスロットル３０１２のスロットル開度を操作し、エンジン３０１１はスロットル３０１２のスロットル開度に応じて車両を駆動する。

実施例３においては、ペダル位置と駆動力の関係は機械的な条件により決定されてしまうが、ペダル位置と反力及びペダル踏力と駆動力の関係は、ペダル装置を電気的に制御することにより可変とすることが出来る。

実施例１において説明された本発明の基本的な方式は、ペダル位置に対する駆動力の関係が可変であることを必須としない。そのため、本発明の基本的な方式は実施例３に適用することが可能である。したがって、バイワイヤ技術によらない従来の車両であっても、ペダル装置１を用いるだけで本発明の基本的な方式を適用しその主たる効果を享受することが可能である。

以上説明したように、本発明によると、運転者に違和感を与えずに、操作情報や車両情報や環境情報に応じたペダルや車両運動の特性を実現することにより、操作しやすく疲れにくい、運転フィーリングの良いペダル装置を提供することが出来る。

実施例１の構成の一例を示すシステムの模式図である。 実施例１の構成の一例を示すシステムのブロック図である。 操作入力演算装置と車両出力演算装置と通信経路の構成の一例を示す模式図である。 ペダル装置の一例を示す模式図である。 ペダル装置の一例を示す模式図である。 ペダル装置の一例を示すブロック図である。 ペダル反力の特性の一例を示す図である。 ペダル装置の応用を示す模式図である。 ペダル反力の特性の一例を示す図である。 車両出力の特性の一例を示す図である。 ペダル位置とペダル反力（ペダル踏力）の関係の一例を示す図である。 ペダル反力（ペダル踏力）の勾配とその変化率について説明する図である。 ペダル反力（ペダル踏力）の勾配について説明する図である。 ペダル位置と車両出力の関係の一例を示す図である。 車両出力の勾配とその変化率について説明する図である。 車両出力の勾配について説明する図である。 ペダル反力と車両出力のオフセットについて説明する図である。 パラメータによるペダル反力と車両出力の変化について説明する図である。 パラメータを車速とした場合の一例を示す図である。 パラメータをカーブ状態とした場合の一例を示す図である。 パラメータをペダル速度とした場合の一例を示す図である。 パラメータを相対関係とした場合の一例を示す図である。 パラメータを車両重量あるいは積載量とした場合の一例を示す図である。 パラメータを走行路の傾斜とした場合の一例を示す図である。 パラメータをスリップ率とした場合の一例を示す図である。 実施例２の構成の一例を示すシステムの模式図である。 実施例２の構成の一例を示すシステムのブロック図である。 実施例３の構成の一例を示すシステムの模式図である。 実施例３の構成の一例を示すシステムのブロック図である。

符号の説明

１ ペダル装置
３ 操作入力部
４ アクチュエータ
６ 操作力検出手段
７ 操作状態検出手段
８ 操作入力演算装置
１２ 操作量検出手段
３０ 制動出力装置
４０ 制動出力装置
５０ 制動出力装置
６０ 制動出力装置
７０ 駆動出力装置
８０ 駆動出力装置

Claims (20)

1. ペダルと、ペダル反力を生成するアクチュエータと、車両出力を出力する車両出力装置とを備え、ペダル位置とペダル反力の関係を電気的に制御可能な車両のペダル装置において、
   ペダル位置に対するペダル反力の勾配を操作情報や車両情報や環境情報による時々刻々と変動するパラメータに応じて変化させ、
   前記ペダルが踏み込まれた状態でペダル位置が変化していないときはペダル反力と前記車両出力を一定に保つ
   ことを特徴とする車両のペダル装置。
2. ペダルと、ペダル反力を生成するアクチュエータと、車両出力を出力する車両出力装置とを備え、ペダル位置とペダル反力あるいはペダル踏力の関係を電気的に制御可能な車両のペダル装置において、
   ペダル位置に対するペダル反力の勾配を操作情報や車両情報や環境情報による時々刻々と変動するパラメータに応じて変化させ、
   前記ペダルが踏み込まれた状態でペダル位置が変化していないときはペダル反力を一定に保ち、
   前記ペダルを踏み込んでいない状態から前記ペダルを踏み込んだときに車両出力を出力するために必要な最小のペダル位置あるいはペダル踏力を、前記パラメータに応じて変化させることを特徴とする車両のペダル装置。
3. 請求項１又は２記載のペダル装置において、前記パラメータは車速であることを特徴とする車両のペダル装置。
4. 請求項１又は２記載のペダル装置において、前記パラメータは車両がどの程度曲がりながら走行しているかであることを特徴とする車両のペダル装置。
5. 請求項１又は２記載のペダル装置において、前記パラメータは前記ペダルを踏み込む速さであることを特徴とする車両のペダル装置。
6. 請求項１又は２記載のペダル装置において、前記パラメータは先行車あるいは前方の障害物との相対関係であることを特徴とする車両のペダル装置。
7. 請求項１又は２記載のペダル装置において、前記パラメータは車両重量あるいは積載量であることを特徴とする車両のペダル装置。
8. 請求項１又は２記載のペダル装置において、前記パラメータは走行路の傾斜であることを特徴とする車両のペダル装置。
9. 請求項１又は２記載のペダル装置において、前記パラメータは車両と走行路の間のスリップ率であることを特徴とする車両のペダル装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項記載のペダル装置において、前記ペダルはブレーキペダル又はアクセルペダルであることを特徴とする車両のペダル装置。
11. ペダルと、ペダル反力を生成するアクチュエータと、車両出力を出力する車両出力装置とを備え、ペダル位置とペダル反力の関係を電気的に制御可能な自動車において、
    ペダル位置に対するペダル反力の勾配を操作情報や車両情報や環境情報による時々刻々と変動するパラメータに応じて変化させ、
    前記ペダルが踏み込まれた状態でペダル位置が変化していないときはペダル反力と前記車両出力を一定に保つ
    ことを特徴とする自動車。
12. ペダルと、ペダル反力を生成するアクチュエータと、車両出力を出力する車両出力装置とを備え、ペダル位置とペダル反力あるいはペダル踏力の関係を電気的に制御可能な自動車において、
    ペダル位置に対するペダル反力の勾配を操作情報や車両情報や環境情報による時々刻々と変動するパラメータに応じて変化させ、
    前記ペダルが踏み込まれた状態でペダル位置が変化していないときはペダル反力を一定に保ち、
    前記ペダルを踏み込んでいない状態から前記ペダルを踏み込んだときに車両出力を出力するために必要な最小のペダル位置あるいはペダル踏力を、前記パラメータに応じて変化させることを特徴とする自動車。
13. 請求項１１又は１２記載の自動車において、前記パラメータは車速であることを特徴とする自動車。
14. 請求項１１又は１２記載の自動車において、前記パラメータは車両がどの程度曲がりながら走行しているかであることを特徴とする自動車。
15. 請求項１１又は１２記載の自動車において、前記パラメータは前記ペダルを踏み込む速さであることを特徴とする自動車。
16. 請求項１１又は１２記載の自動車において、前記パラメータは先行車あるいは前方の障害物との相対関係であることを特徴とする自動車。
17. 請求項１１又は１２記載の自動車において、前記パラメータは車両重量あるいは積載量であることを特徴とする自動車。
18. 請求項１１又は１２記載の自動車において、前記パラメータは走行路の傾斜であることを特徴とする自動車。
19. 請求項１１又は１２記載の自動車において、前記パラメータは車両と走行路の間のスリップ率であることを特徴とする自動車。
20. 請求項１１〜１９のいずれか１項記載の自動車において、前記ペダルはブレーキペダル又はアクセルペダルであることを特徴とする自動車。

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