JP5115146B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

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

従来、本体部の側面に取り付けられたバンパ部と、このバンパ部の水平方向の変位を検出する反射型光センサと、バンパ部が水平方向に変位したときの反射型光センサが検出した値を解析して障害物との衝突を検出し、本体部に取り付けられた駆動輪を駆動するモータに対して障害物から離れる方向に移動するように指示を出す駆動制御部を備えた移動体装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２３５０４８号公報

ところで、近年、パーソナルモビリティ等と呼ばれる一人乗りの小型自動車が実用化されている。このような車両は、車両サイズの小型化により、道路だけでなく屋内の比較的狭い空間を移動することも可能であるため、周囲に存在する人や物、壁等の物体と接触する機会も多くなる。したがって、例えば、周囲の人と接触した際にはその接触による衝撃を緩和することが望まれる。

また、このような車両は、特に人間の生活空間に入り込んで利用されるため、人間とのコミュニケーションを図ることも望まれる。

なお、上記特許文献１に記載した装置は、人とのコミュニケーションを図るような作動を行うことはできない。

本発明は上記点に鑑みたもので、親しみを持たれるような動作により人とのコミュニケーションを図りつつ、周辺に存在する物体との接触による衝撃の緩和を図ることを目的とする。

本発明の第１の特徴は、車両本体の姿勢を傾斜させるための駆動手段と、車両本体の周辺に存在する物体との接触を検出する接触検出手段と、接触検出手段により車両本体の周辺に存在する物体との接触が検出されたことを判定した場合、車両本体の上部が物体から離れる方向に傾斜するように駆動手段を駆動する傾斜制御手段と、を備えたことである。

このような構成では、車両本体の周辺に存在する物体との接触が検出されたことを判定した場合、車両本体の上部が物体から離れる方向に傾斜するように駆動手段が駆動され、車両本体の上部が物体から離れる方向に傾斜する。したがって、親しみを持たれるような動作により人とのコミュニケーションを図りつつ、周辺に存在する物体との接触による衝撃の緩和を図ることができる。

また、本発明の第２の特徴は、傾斜制御手段は、車両本体の姿勢を一定時間傾斜させた後、車両本体の姿勢を元の状態に戻すことである。

このように、車両本体の姿勢を一定時間傾斜させた後、車両本体の姿勢を元の状態に戻すことができる。

また、本発明の第３の特徴は、傾斜制御手段は、車両本体の姿勢を傾斜させる場合、注意を喚起するための音を音声出力手段から出力させること
このように、車両本体の姿勢を傾斜させる場合、注意を喚起するための音を音声出力手段から出力させることにより、周囲の人に注意喚起することができる。また、例えば、親しみのある音声を出力させることにより、より親しみを持たれるように人とのコミュニケーションを図ることも可能である。

また、本発明の第４の特徴は、傾斜制御手段は、車両本体の姿勢を傾斜させる場合、ランプを点灯させることである。

このように、車両本体の姿勢を傾斜させる場合、ランプを点灯させることにより、周囲の人に注意喚起することができる。なお、ランプは、ヘッドランプと方向指示ランプの少なくとも１つである。

また、本発明の第５の特徴は、接触検出手段により車両本体の周辺に存在する物体との接触が検出された場合、車両本体が物体から離れる方向に予め定められた距離だけ移動した後、停止するように制御する移動制御手段を備えたことである。

このような構成では、接触検出手段により車両本体の周辺に存在する物体との接触が検出された場合、車両本体が物体から予め定められた距離だけ離れる方向に移動した後、停止するように制御される。物体と接触した状態で車両本体が停車すると、乗員が接触による衝撃を受け続けたり、乗員が車両から降りられなくなったりするような状況が考えられるが、車両本体が物体から予め定められた距離だけ離れる方向に移動した後、停止するので、乗員が接触による衝撃を受け続けたり、乗員が車両から降りられなくなったりするような状況をなくすことが可能である。

また、本発明の第６の特徴は、移動制御手段は、車両本体が物体から離れる方向に移動する場合、注意を喚起するための音を音声出力手段から出力させることである。

このように、車両本体が物体から離れる方向に移動する場合、注意を喚起するための音を音声出力手段から出力させることにより、周囲の人に注意喚起することができる。

また、本発明の第７の特徴は、移動制御手段は、車両本体が物体から離れる方向に移動する場合、ランプを点灯させることである。

このように、車両本体が物体から離れる方向に移動する場合、ランプを点灯させることにより、周囲の人に注意喚起することができる。

また、本発明の第８の特徴は、接触検出手段は、接触を検出するための感圧センサを有し、感圧センサは、衝撃を緩和するための弾性部材により覆われていることである。

このような構成では、接触を検出するための感圧センサは、衝撃を緩和するための弾性部材により覆われているので、物体との接触による衝撃を緩和することができる。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置を搭載した小型電気自動車の外観図を図１に示す。本車両制御装置は、図に示すような一人乗りの小型電気自動車１に搭載されている。この自動車１は、乗員が着座するための座席２、乗員の足を乗せるためのステップ３、乗員の腕や肘を乗せるためのアームレスト４等からなる車両本体５を備えている。また、車両本体５の下部には、左側車輪６、右側車輪６および後部車輪６が取り付けられている。この自動車１は、これらの３つの車輪６をモータ（図示せず）により駆動して走行する。車両本体５における各車輪６を覆う部位にはホイールカバーが設けられており、アームレスト４を覆う部位にはアームカバーが設けられている。なお、図示してないが、車両本体５には、ヘッドランプや方向指示ランプも備えられている。

図２に、本車両制御装置のブロック構成を示す。本車両制御装置は、接触検出部１０、センシングＥＣＵ２０、車速センサ３０、操作部３１、走行系ＥＣＵ４０、駆動制御部５０、ブレーキ６０、姿勢制御用アクチュエータ７０、照明制御部８０、スピーカ８１を備えている。

接触検出部１０は、車両本体５の各部に取り付けられた接触センサ１１〜１５ｂを有し、これらの接触センサ１１〜１５ｂにより車両本体５の周辺に存在する物体との接触を検出する。図３に、接触センサ１１〜１５ｂの取り付け位置を示す。図３（ａ）は自動車１を左側から見た図、図３（ｂ）は（ａ）に示した自動車１を真上から見た図である。

接触センサ１１は、後部車輪６を覆うホイールカバーに取り付けられ、後部車輪６を覆うホイールカバーに接触する物体を検出する。

接触センサ１２ａ、１２ｂは、それぞれ左側車輪６を覆うホイールカバー、右側車輪６を覆うホイールカバーに取り付けられ、これらのホイールカバーに接触する物体を個別に検出する。

接触センサ１３は、乗員の足を乗せるためのステップ３の先端部に取り付けられ、ステップ３の先端部に接触する物体を検出する。

接触センサ１４ａ、１４ｂは、それぞれ左側アームレスト４を覆うアームカバーの側部、右側アームレスト４を覆うアームカバーの側部に取り付けられ、これらのアームカバーの側部に接触する物体を個別に検出する。

接触センサ１５ａ、１５ｂは、それぞれ左側アームレスト４を覆うアームカバーの先端部、右側アームレスト４を覆うアームカバーの先端部に取り付けられ、これらのアームカバーの先端部に接触する物体を個別に検出する。

図４に、接触検出部１０の接触センサの構造について示す。なお、この図には、発泡ウレタン１６ｄが取り外された状態の接触センサが示されている。接触センサは、複数の感圧素子１６ａを表面側に搭載したフレキシブル基板１６ｂをカーボン基材１６ｃ上に貼りつけ、フレキシブル基板１６ｂの表面側に発泡ウレタンシート（図示せず）と発泡ウレタン１６ｄを重ねて配置した構造となっている。なお、発泡ウレタン１６ｄとカーボン基材１６ｃは接着部材１６ｅを用いて貼り付けられている。本実施形態における接触センサは、このように接触検出部に弾性部材としての発泡ウレタンを配置することにより、単に接触を検出するだけでなく接触による衝撃を緩和する構成となっている。

この接触センサで用いられている感圧素子は、渦巻き電極上に感圧導電性ゴム材を搭載した構成となっており、圧力変化によるゴム材の変位（歪み）に伴って電気抵抗が無限大から数Ω程度まで小さくなる特性を利用して圧力に応じた信号を出力する。

複数の感圧素子から出力される各信号は、フレキシブル基板に接続されたケーブル１６ｆを介してセンシングＣＵ２０に入力される。

センシングＥＣＵ２０および走行系ＥＣＵ４０は、それぞれＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵはメモリに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。

センシングＥＣＵ２０は、接触検出部１０の各接触センサから入力される信号に対して各種信号処理を行う。例えば、接触センサ内に設けられた多数の感圧素子から入力される信号に基づいて物体と接触した部位の特定や接触により受けた力の強さの特定を行う。物体と接触した部位としては、後部車輪６を覆うホイールカバー、左側車輪６を覆うホイールカバー、右側車輪６を覆うホイールカバー、ステップ３の先端部、左側アームカバーの側部、左側アームカバーの先端部、右側アームカバーの側部、右側アームカバーの先端部として特定される。また、接触により受けた力の強さとしては、予め定められた閾値を基準として強または弱として特定される。

車速センサ３０は、車速に応じた信号を出力する周知のセンサである。

操作部３１は、アクセル操作、ブレーキ操作、左右旋回操作等の操作を行うためのジョイスティック、ヘッドランプや方向指ランプの点灯・消灯操作トグルスイッチ等の操作機構を有し、これらの操作機構から乗員の操作に応じた信号を出力する。

駆動制御部５０は、各車輪６を回転させるためのモータ、各車輪６の舵角を制御するためのアクチュエータ等を有し、走行系ＥＣＵ４０からの指示に応じて各車輪６の回転、各車輪６の舵角を制御する。

ブレーキ６０は、各車輪６の回転を抑制して減速または停止を行うための装置である。

姿勢制御用アクチュエータ７０は、車両本体５の下部に配置された複数のアクチュエータによって構成されており、走行系ＥＣＵ４０から入力される信号に応じて車両本体５を前後左右に傾斜させる。本自動車１は、ユーザの操作に応じてその場で右旋回または左旋回するその場旋回を行うことが可能となっており、例えば、このようなその場旋回を行う際に姿勢制御用アクチュエータ７０により旋回の中心側に車両本体５を若干傾斜させながら旋回するようになっている。

走行系ＥＣＵ４０は、センシングＥＣＵ２０、車速センサ３０および操作部３１から入力される信号に基づいて駆動制御部５０、ブレーキ６０、姿勢制御用アクチュエータ７０を制御することにより自動車１の走行制御を行う。例えば、車速センサ３０から入力される信号に基づいて走行中であると判定し、かつ、センシングＥＣＵ２０から入力される信号に基づいて周辺の物体と接触したことが検出されたことを判定すると、ブレーキ６０に対して各車輪６の駆動を抑制するように指示するとともに駆動制御部５０に対して車輪の駆動を停止するように指示する。

照明制御部８０は、車両の前方を明るく照らすためのヘッドランプ（図示せず）の点灯制御および右左折の表示を行うための方向指ランプ（図示せず）の点滅制御を行う。スピーカ８１は、走行系ＥＣＵ４０から入力される音声信号に応じた音声を出力する。

本実施形態における走行系ＥＣＵ４０は、アームカバーへの物体の接触が検出されると、車両本体５の上部が物体から離れる方向に傾斜するように車両本体５の姿勢を制御する姿勢制御処理を実施する。

次に、図５に従って、この姿勢制御処理について説明する。ユーザの操作に応じて自動車１の主電源がオンすると、本車両制御装置は動作状態となる。また、走行系ＥＣＵ４０は、車速センサ３０から入力される信号に基づいて車両が停車したことを判定すると、図５に示す処理を開始する。

まず、アームカバーへの接触が有るか否かを判定する（Ｓ１００）。具体的には、センシングＥＣＵ２０からアームカバーの側部およびアームカバーの先端部にて物体との接触が検出されたことを示す信号が入力されたか否かに基づいてアームカバーへの接触が有るか否かを判定する。

アームカバーへの接触がない場合、Ｓ１００の判定はＮＯとなり、Ｓ１００の判定を繰り返す。

そして、アームカバーへの接触があると、Ｓ１００の判定はＹＥＳとなり、次に、接触した部位、接触の強さ、接触した時間の演算を行う（Ｓ１０２）。接触した部位および接触の強さは、センシングＥＣＵ２０から入力される信号より特定することができる。また、接触した時間については、センシングＥＣＵ２０から物体との接触が検出されたことを示す信号を受信してからの時間を計時することにより求めることができる。

次に、姿勢を傾斜させるか否かを判定する（Ｓ１０４）。本実施形態では、接触の強さが「弱」で、かつ、接触した時間が規定時間（例えば、０．５秒）未満の場合には、車両本体５の姿勢を傾斜させないと判定し、接触の強さが「弱」であっても接触した時間が規定時間以上の場合または接触の強さが「強」の場合に車両本体５の姿勢を傾斜させると判定する。

ここで、例えば、接触した部位が左側アームカバーの側部で、その接触の強さが「弱」で、かつ、接触した時間が規定時間以上の場合、Ｓ１０４の判定はＹＥＳとなり、次に、接触部位反対方向へ姿勢を傾斜させる信号を姿勢制御用アクチュエータ７０へ出力する（Ｓ１０６）。なお、接触部位反対方向とは、車両本体５から見て物体が接触した部位の方向と反対方向、すなわち、接触した物体から離れる方向を意味する。

例えば、接触した部位が右側アームカバーの側部の場合には、車両本体５の上部が左へ傾斜するように指示する信号を姿勢制御用アクチュエータ７０へ出力する。また、接触した部位が左側アームカバーの先端部の場合には、車両本体５の上部が後ろへ傾斜するように指示する信号を姿勢制御用アクチュエータ７０へ出力する。なお、本実施形態では、傾斜する角度は一定（例えば、１０度）となっているが、例えば、接触の強さに応じて傾斜する角度を変化させてもよい。

図６に、右側アームカバーの側部に物体が接触する前と接触した後の自動車１の様子を示す。図に示すように、車両本体５の上部が接触した部位と反対方向（図中右方向）に傾斜する。

次に、物体の接触に対する注意喚起を行う（Ｓ１０７）。具体的には、ヘッドランプを予め定められた回数（例えば、１回）だけ点滅させるとともに注意喚起音（例えば、「キャッ」といった音声）をスピーカ８１から音声出力させる。

次に、一定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１０８）。具体的には、車両本体５の姿勢を傾斜させてからの時間を計時して、一定時間（例えば、３秒）が経過したか否かを判定する。

車両本体５の姿勢を傾斜させてから一定時間が経過するまで、Ｓ１０８の判定はＮＯとなり、Ｓ１０８の判定を繰り返す。

そして、車両本体５の姿勢を傾斜させてから一定時間が経過すると、Ｓ１０８の判定はＹＥＳとなり、次に、姿勢を元に戻すように指示する信号を姿勢制御用アクチュエータ７０へ出力する（Ｓ１１０）。具体的には、姿勢を傾斜させる前の元の姿勢に戻すように指示する信号を姿勢制御用アクチュエータ７０へ出力し、Ｓ１００へ戻る。

上記したように、アームカバーへの接触が検出されると、車両本体５の上部が接触した物体から離れる方向へ傾斜し、一定時間が経過すると元の姿勢に戻るような動作が行われる。

また、本実施形態における走行系ＥＣＵ４０は、走行中に各ホイールカバーまたはアームカバーへの物体の接触が検出されると、反対方向へ戻って停車する停車処理を実施する。

次に、図７に従って、この停車処理について説明する。走行系ＥＣＵ４０は、車速センサ３０から入力される信号に基づいて車両が走行していることを判定すると、図７に示す処理を開始する。

まず、車両本体５の周辺に位置する物体との接触を検出したか否かを判定する（Ｓ２００）。具体的には、接触検出部１０の各接触センサ１１〜１５ｂのいずれか１つで物体の接触が検出されたか否かを判定する。

ここで、車両本体５の周辺に位置する物体との接触が検出されない場合、Ｓ２００の判定はＮＯとなり、Ｓ２００の判定を繰り返す。

また、車両本体５の周辺に位置する物体との接触が検出された場合、Ｓ２００の判定はＹＥＳとなり、次に、接触した部位の特定を行う（Ｓ２０２）。この接触した部位は、センシングＥＣＵ２０から入力される信号より特定することができる。

次に、接触部位反対方向へ戻るように指示する信号を駆動制御部５０へ出力する（Ｓ２０４）。具体的には、接触した部位と反対方向、すなわち、接触した物体から離れる方向へ低速で移動するように指示する信号を駆動制御部５０へ出力する。これにより、自動車１は、接触した物体から離れる方向へ低速で移動を開始する。

次に、注意喚起を行う（Ｓ２０５）。具体的には、ヘッドランプを予め定められた回数（例えば、１回）だけ点滅させるとともに注意喚起音（例えば、「ピンポン」といった音）をスピーカ８１から音声出力させる。

次に、停車するように指示する信号をブレーキ６０へ出力する（Ｓ２０６）。なお、反対方向へ移動する距離があまり長いと移動により他の物体に接触してしまう可能性があるため、本実施形態では、反対方向へ移動してから停止するまでの距離が１センチメートル程度となるように、停車するように指示する信号をブレーキ６０へ出力する。

上記したように、走行中に車両本体５の周辺に存在する物体との接触が検出されると、車両本体５が物体から離れる方向に予め定められた距離だけ移動した後、停止するようになっている。

上記した構成によれば、車両本体の周辺に存在する物体との接触が検出されたことを判定した場合、車両本体の上部が物体から離れる方向に傾斜するように姿勢制御用アクチュエータ７０が駆動され、車両本体の上部が物体から離れる方向に傾斜する。したがって、あたかも人間が物体を除けるような動作となり、親しみを持たれるような動作により人とのコミュニケーションを図りつつ、周辺に存在する物体との接触による衝撃の緩和を図ることができる。

また、車両本体の姿勢を傾斜させる場合、スピーカ８１から注意を喚起するための音を出力させることにより、車両本体の姿勢を傾斜させることを乗員や周囲の人に知らせることができる。また、例えば、親しみのある音声を出力させることにより、より親しみを持たれるように人とのコミュニケーションを図ることも可能である。

また、車両本体の姿勢を傾斜させる場合、ヘッドランプや方向指示ランプを点灯させることにより、周囲の人に注意喚起することができる。

また、物体と接触した状態で車両本体が停車すると、乗員が接触による衝撃を受け続けたり、乗員が車両から降りられなくなったりするような状況が考えられるが、車両本体の周辺に存在する物体との接触が検出された場合、車両本体が物体から予め定められた距離だけ離れる方向に移動した後、停止するので、乗員が接触による衝撃を受け続けたり、乗員が車両から降りられなくなったりするような状況をなくすことが可能である。

また、車両本体が物体から離れる方向に移動する場合、注意を喚起するための音を出力させることにより、車両本体が物体から離れる方向に移動することを乗員や周囲の人に知らせることができる。

また、車両本体が物体から離れる方向に移動する場合、ヘッドランプや方向指示ランプを点灯させることにより、周囲の人に注意喚起することができる。

また、接触を検出するための感圧センサは、衝撃を緩和するための弾性部材により覆われているので、物体との接触による衝撃を緩和することができる。

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

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

また、上記実施形態では、車両が停車したことを判定した場合に図７に示した姿勢制御処理を実施して、物体の接触検出時に車両本体５を傾斜させる例を示したが、車両が停車した場合に限定されることなく、走行中においても図７に示した姿勢制御処理を実施してもよい。

また、上記実施形態では、アームカバーの側部およびアームカバーの先端部にて物体との接触が検出された場合に、車両本体５の上部が物体から離れる方向に傾斜させる例を示したが、これらの部位に限定されるものではなく、例えば、後部車輪６を覆うホイールカバー、左側車輪６を覆うホイールカバー、右側車輪６を覆うホイールカバー、ステップ３の先端部のいずれかの部位にて、物体との接触が検出された場合に、車両本体５の上部が物体から離れる方向に傾斜させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、姿勢制御処理において、物体との接触が検出されたときに、車両本体５を左右または後ろに傾斜させる例を示したが、接触が検出された部位に応じて、例えば、前、左前方、右前方、左後方、右後方に傾斜させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、Ｓ１０７、Ｓ２０５にてヘッドランプを点滅させて注意喚起を行う例を示したが、例えば、方向指示ランプを点滅させて注意喚起を行うようにしてもよい。また、ヘッドランプや方向指示ランプ以外のランプを設け、このランプを点灯または点滅させるようにしてもよい。

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、姿勢制御用アクチュエータ７０が駆動手段に相当し、接触検出部１０が接触検出手段に相当し、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１０が傾斜制御手段に相当し、スピーカ８１が音声出力手段に相当し、Ｓ２０４〜Ｓ２０６が移動制御手段に相当する。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置を搭載した小型電気自動車の外観図である。 車両制御装置のブロック構成を示す図である。 接触検出部の接触センサの取り付け位置について説明するための図である。 接触検出部の接触センサの構造について説明するための図である。 姿勢制御処理のフローチャートである。 車両本体の上部が左へ傾斜する様子を示す図である。 停車処理のフローチャートである。

符号の説明

１…自動車、２…座席、３…ステップ、４…アームレスト、５…車両本体、
６…車輪、１０…接触検出部、１１〜１５ｂ…接触センサ、２０…センシングＥＣＵ
３０…車速センサ、３１…操作部、４０…走行系ＥＣＵ、５０…駆動制御部、
６０…ブレーキ、７０…姿勢制御用アクチュエータ、８０…照明制御部、
８１…スピーカ。

Claims (8)

1. 車両本体の姿勢を傾斜させるための駆動手段と、
   前記車両本体の周辺に存在する物体との接触を検出する接触検出手段と、
   前記接触検出手段により前記車両本体の周辺に存在する物体との接触が検出されたことを判定した場合、前記車両本体の上部が前記物体から離れる方向に傾斜するように前記駆動手段を駆動する傾斜制御手段と、を備えたことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記傾斜制御手段は、前記車両本体の姿勢を一定時間傾斜させた後、前記車両本体の姿勢を元の状態に戻すことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記傾斜制御手段は、前記車両本体の姿勢を傾斜させる場合、注意を喚起するための音を音声出力手段から出力させることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記傾斜制御手段は、前記車両本体の姿勢を傾斜させる場合、ランプを点灯させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両制御装置。
5. 前記接触検出手段により前記車両本体の周辺に存在する物体との接触が検出された場合、前記車両本体が前記物体から離れる方向に予め定められた距離だけ移動した後、停止するように制御する移動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両制御装置。
6. 前記移動制御手段は、前記車両本体が前記物体から離れる方向に移動する場合、注意を喚起するための音を音声出力手段から出力させることを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
7. 前記移動制御手段は、前記車両本体が前記物体から離れる方向に移動する場合、ランプを点灯させることを特徴とする請求項５または６に記載の車両制御装置。
8. 前記接触検出手段は、前記接触を検出するための感圧センサを有し、
   前記感圧センサは、衝撃を緩和するための弾性部材により覆われていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両制御装置。

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