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1. (WO2006040916) 車両のアクセルペダル制御装置および車両の制御装置
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明細書

車両のアクセルペダル制御装置および車両の制御装置

技術分野

本発明は、車両に設けられるアクセルペダルに関し、特に、スロットルバルブ と機械的構造を用いず接続されているアクセルべダルの踏力特性を制御する制御 装置に関する。

背景技術

従来から、アクセルペダルは、ばねやダンパ等を用い、踏力特性は一定のもの となっていた。また、最近では、アクセルペダルとスロットルバルブのァクチュ エータとが機械的な構造を用いずワイヤにより接続されているアクセルバイワイ ャ方式のものが知られている。

このようなアクセルペダルは、ペダルの踏力を制御することはできず、すなわ ち、踏力特性を変化させることができないものであった。そのため、スロットル バルブのァクチユエータ側でその特性を変化させるようにしたものも知られてい た。この特性は変化させることができても、ぺダノレ操作フィーリングを良好なも のに設定することが困難であった。さらに、ぺダル操作フィーリングと車両挙動 の関連性が小さかったので、ペダル操作フィーリングを介して車両挙動をドライ バに伝えることはできなかった。

特開 2 0 0 3— 2 9 3 7 9 8号公報は、電動モータを用いてアクセルペダルの 踏力を制御して、ペダル操作フィーリングを良好に保つことができる踏力特性制 御装置を開示する。この踏力特性制御装置は、スロットルァクチユエータと機械 的リンク構造を用いず接続されているアクセルべダルの踏力特性を制御する踏力 特性制御装置であって、アクセルペダル開度を検出するアクセルペダル開度セン サと、このァクセルペダル開度を入力としたァクセノレペダル踏力特性モデルから 予め設定した目標ァクセルペダル踏力特性となるようにァクセルペダル用電動モ ータの制御量を演算する目標ァクセノレペダル踏力演算部と、このアクセルペダル 用電動モータの制御量によりアクセルぺダル用電動モ一タを制御するアクセルぺ ダル用電動モータ制御部とを有する。さらに好ましくは、ァクセルぺダノレ踏カ特 性モデルは、ばね成分、粘性成分および摩擦成分を含み、これらの各成分の特性 パラメータが所定の車速毎に設定されているものである。

この踏力特性制御装置によると、目標アクセルペダル踏力演算部がアクセルべ ダル開度を入力としたアクセルペダル踏力特性モデルから予め設定した目標ァク セルペダル踏力特性となるようにアクセルペダル用電動モータの制御量を演算し、 ァクセルペダル用電動モータ制御部がこのァクセルぺダル用電動モータの制御量 によりァクセノレペダル用電動モータを制御するようにしている。このとき、ァク セルペダル踏力特性モデルは、所定の車速毎に設定(車速や加速度が高いほど踏 力が大きくなるように設定)されている。このため、ぺダノレ操作フィーリングを 良好に保つことができる。 ·

たとえば、車両が高速道路などを走行しているときに、他車を追い越すために 自車を加速させるときには運転者はアクセルペダルを比較的早く踏込んで速やか に加速させたい。しかしながら、特開 2 0 0 3— 2 9 3 7 9 8号公報に開示され た踏力特性制御装置によると、車速が高いときにはアクセルペダル踏力も比較的 大きく設定されている。このため、速やかに加速させたいという運転者の加速意 思に反.して、運転者が違和感を感じるおそれがある。

発明の開示

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、 運転者が違和感を感じることを回避できる、ァクセノレペダルの踏力を制御する、 車両のァクセルペダル制御装置を提供することである。

この発明に係る車両のァクセルぺダル制御装置は、車両の駆動源から発生する 駆動力と相関関係を有する情報を検知する検知部と、運転者により操作されるァ クセルペダルの踏力を制御する踏力制御部とを含む。踏力制御部は、検知部によ り検知された情報の変化に対応させて、踏力を変化するように制御する。

この発明によると、内燃機関 (ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン) を搭 載した車両における駆動源 (エンジン)、ハイプリッド車の E V走行、電気自動車、 燃料電池車などにおける駆動源(モータ)から発生する駆動力と相関関係のある 情報が検知される。この情報は、たとえば、エンジンであれば吸入空気量を調整 する吸入空気量制御弁の開度であるし、モータであればモータを駆動するインバ ータへの指令信号などである。この情報は駆動力と相関関係があり、この情報に 基づいて、たとえば駆動力が大きいと、アクセルペダルの踏力が大きくなるよう に制御する。このようにすると、既に高い駆動力が出力されているときにはァク セルペダルを強く踏込まないと駆動力が増加しない。すなわち、アクセルペダル を強く踏込むという運転者の要求に対応させて、駆動力を増加させるようにでき る。一方、低い駆動力しか出力されていないときにはァクセノレペダルを緩く踏込 んだだけで駆動力が増加する。そのため、運転者が要求する駆動力を、運転者の 意図に沿って出力できるように、ァクセルペダルの踏力を制御できる。その結果、 運転者が違和感を感じることを回避できる、アクセルペダルの踏力を制御する、 車両のアクセルペダル制御装置を提供することができる。

好ましくは、情報は物理量であって、相関関係は、物理量が大きいほど駆動力 が大きいという関係である。踏力制御部は、物理量の増加に対応させてアクセル ペダル踏力を増加するように制御する。

この発明によると、内燃機関を搭載した車両、ハイブリッド車の E V走行、電 気自動車、燃料電池車などにおいて、情報として検知した物理量(吸入空気量制 御弁開度、インバータ指令信号など)に基づいて、駆動源から高い駆動力が出力 されているときには、アクセルペダルの踏力が大きくなるように変化させる。こ のようにすると、高速走行時であっても、高い駆動力が出力されていないとき(た とえば平坦な高速道路や緩やかな下り坂の高速道路)、前方車両を追い越す場合に はアクセルペダルを緩く踏込んだだけで駆動力が増加して、車両を速やかに加速 させることができる。その結果、運転者が要求する駆動力を、運転者の意図に沿 つて出力できるように、ァクセノレペダルの踏力を制御できる。

この発明の別の局面に係る車両のアクセルペダル制御装置は、内燃機関への吸 入空気量を制御する吸入空気量制御弁の開度を検知する弁開度検知部と、運転者 により操作されるアクセルぺダルの踏力を制御する踏力制御部とを含む。踏力制 御部は、弁開度検知部により検知された弁開度の変化に対応させて、踏力を変化 するように制御する。

この発明によると、内燃機関(ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン)を搭 載した車両における吸入空気量を調整する吸入空気量制御弁の開度が検知され、 たとえば弁開度が大きい(すなわち駆動力が大きい)と、アクセルペダルの踏力 を大きくする。このようにすると、既に高い駆動力が出力されているときにはァ クセノレペダルを強く踏込まないと駆動力が増加しない。一方、低い駆動力しか出 力されていないときにはァクセルペダルを緩く踏込んだだけで駆動力が増加する。 そのため、運転者が要求する駆動力を、運転者の意図に沿って出力できるように、 アクセルペダルの踏力を制御できる。その結果、運転者が違和感を感じることを 回避できる、アクセルペダルの踏力を制御する、車両のアクセルペダル制御装置 を提供することができる。

好ましくは、踏力制御部は、弁開度の増加に対応させてァクセノレペダル踏力を 増加するように制御する。

この発明によると、内燃機関を搭載した車両において弁開度が大きい(すなわ ち駆動力が大きい) と、アクセルペダルの踏力を大きくする。このようにすると、 高速走行時であっても、高い駆動力が出力されていないとき(たとえば平坦な高 速道路や緩やかな下り坂の高速道路)、前方車両を追い越す場合にはァクセルぺダ ルを緩く踏込んだだけで駆動力が増加して、車両を速やかに加速させることがで きる。その結果、運転者が要求する駆動力を、運転者の意図に沿って出力できる ように、アクセルペダルの踏力を制御できる。

さらに好ましくは、踏力制御部は、弁開度が零であると、ペダル操作量に対応 した踏力のみを発生させるように制御する。

この発明によると、吸入空気量を調整する吸入空気量制御弁の開度が零である ときには、内燃機関はアイドル状態であり、最も低い駆動力しか出力していない。 このような場合には、ペダル操作量に対応した踏力のみを発生させるようにして、 運転者のァクセノレペダル操作にレスポンス良く対応させることができる。

さらに好ましくは、車両のアクセルペダル制御装置は、アクセルペダルの操作 量を検知するペダル操作量検知部をさらに含む。踏力制御部は、弁開度の変化に 加えて、ペダル操作量検知部により検知されたペダル操作量の変化に対応させて、 踏力を変化するように制御する。

この発明によると、吸入空気量を調整する吸入空気量制御弁の開度に加えて、 運転者によるァクセルペダルの操作量に基づいて、ァクセルペダルの踏力を変化 させる。運転者の実際の操作であるァクセルペダルの操作量に基づいてァクセル ペダルの踏力を制御するので、より運転者のァクセルペダル操作フィーリングに 車両の挙動を一致させることができる。

さらに好ましくは、踏力制御部は、ぺダノレ操作量の増加に応じてァクセノレぺダ ル踏カを増加するように制御する。

この発明によると、ァクセノレペダルの操作量が小さいときに(あまりアクセル ペダルを踏込んでいないときに)、運転者がアクセルペダルを操作するときには、 駆動力の速やかな増加を要求していると考えられるので、踏力を小さくして駆動 力の増加を速やかに実現させることができる。一方、アクセルペダルの操作量が 大きいときに(既にアクセルペダルが踏込まれているときに)、運転者がアクセル ペダルを操作するときには、駆動力の速やかな増加を要求しているとは考えにく いので、踏力を大きくして駆動力の増加を緩やかに実現させることができる。こ のことは、既にァクセルペダルの操作量が大きいときにはァクセルペダルの踏力 を大きくしておいて、それでも運転者によりアクセルペダルが大きく操作された 場合には、運転者の要求に応じて速やかに駆動力を増加させることになる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施例に係る車両のァクセルペダル制御装置の制御プロック 図である。

図 2は、図 1の E C Uで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチヤ一 トである。

図 3は、ペダル操作量、実スロットル開度、アクセルペダル目標荷重のタイミ ングチヤ一トである。

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。以下の説明では、 同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。 したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図 1を参照して、本実施例に係る制御装置を搭載した車両の制御システムにつ いて説明する。なお、この車両は、駆動源として内燃機関 (ガソリンエンジン、 ディーゼルエンジン)を搭載した車両、駆動源として内燃機関(ガソリンェンジ ン、ディーゼルエンジン)とモータとを搭載したハイブリッド車、駆動源として モータを搭載した電気自動車、燃料電池車などである。なお、以下の説明ではェ ンジンを搭載した車両について説明する。エンジンではなくモータを搭載した車 両の場合には、スロットルバルブの開度ではなくモータに接続されたインバータ への指令信号に基づいてアクセルペダルの踏力を制御するようにすればよい。 図 1の制御ブロック図に示すように、車両の制御システムは、本実施例に係る 制御装置を実現する E C U (Electronic Control Unit) 4 0 0と、車両に搭載さ れたエンジンの吸入空気量を調整するスロットルバルブの開度を検知するスロッ トルバルブ開度センサ 1 0 0と、運転者により操作されるアクセルペダルの操作 量を検知するアクセルペダル操作量センサ 2 0 0と、操作荷重が可変なアクセル ペダルを制御する操作荷重可変アクセルぺダノレ制御装置 3 0 0とを含む。

" " スロットルバルブ開度センサ 1 0 0は、スロットルバルブポジションセンサと も呼ばれ、たとえば、スロットルボディ開度に対して直線的に出力電圧が得られ るホール効果を用いて磁界の強さを電気信号として取り出すことができるホール 素子を用いた、非接点式のセンサである。スロットルバルブの開度が変化すると、 ホール素子内の印加電流の流れに対する磁界の角度が変化するため、印加電流と 垂直方向の磁界の強さが変化する。これにより印加電流と磁界との両方に対して 垂直方向に発生する電圧の変化を、 E C U 4 0 0ヘスロットルバルブ開度信号と して出力する。

ァクセルペダル操作量センサ 2 0 0は、ァクセルポジシヨンセンサとも呼ばれ、 アクセルペダルの踏込み量を検知する。たとえば、アクセルペダル操作量センサ 2 0 0は、アクセルペダルの踏込み量に対して直線的に出力電圧が得られるリ二 ァタイプのセンサであって、検知した電圧の変化を、 E C U 4 0 0ヘアクセノレぺ ダル操作量信号として出力する。

操作荷重可変ァクセルペダル制御装置 300は、たとえば特開 2003— 29 3798号公報に開示されたような、アクセルペダル用電動モータを用いて、了 クセルペダルの踏力(操作荷重)を可変にするための制御装置である。操作荷重 可変アクセルペダル制御装置 300は、 ECU 400から入力されたアクセルぺ ダルの操作荷重の目標荷重を表わす信号に基づいて、その目標荷重になるように ァクセルぺダル用電動モータを制御する。

ECU400は、 スロットルバルブ開度センサ 100から入力されるスロット ルバルブ開度信号、アクセルペダル操作量センサ 200から入力されるアクセル ぺダル操作量信号に基づいて、アクセルぺダルの操作荷重の目標荷重を算出して、 操作荷重可変アクセルペダル制御装置 300に、その目標荷重を出力する。

また、 ECU400は、アクセルペダル操作量センサ 200から入力されたァ クセルペダル操作量信号や、他の ECU (たとえば、スリップ時の車両の姿勢を 制御する ECU等)から要求された要求駆動力、その他車両の運転状態に基づい て、目標駆動力を算出して、スロットルバルブの開度を制御する。このとき、 E CU 400は、スロットルバルブのを駆動するスロットルバルブ駆動用モータ(た とえば、 DCモータ)に開度指令信号を出力する。これにより、車両の発生すベ き目標駆動力が設定され、設定された目標駆動力に応じてスロットルバルブ駆動 モータが制御される。 ―

図 2を参照して、図 1の ECU 400で実行されるプログラムの制御構造につ いて説明する。

ステップ(以下、ステップを Sと略す) 100にて、 ECU400は、ァクセ ルペダル操作量を検知する。このとき、 ECU400は、アクセルペダル操作量 センサ 200から入力されたアクセルぺダノレ操作量信号基づいて、アクセルぺ ダル操作量を検知する。

S 200にて、 ECU400は、 スロット/レバルブの実スロットル開度を検知 する。このとき、 ECU400は、スロットルバルブ開度センサ 100から入力 されたスロットルバルブ開度信号に基づいて、実スロットル開度を検知する。

S 300にて、 ECU400は、 ァクセノレぺダノレ操作量が 0以上であるか否か を判断する。アクセルペダル操作量が 0以上であると(S 300にて YES)、処 理は S 400へ移される。もしそうでないと (3300にて1^0)、この処理は終 了する。

S 400にて、 ECU400は、 実スロットル開度が 0であるか否かを判断す る。実スロットル開度がであると(S 400にて YE S)、処理は S 500へ移さ れる。もしそうでないと(S 400にて NO)、処理は S 600へ移される。

S 500にて、 ECU400は、 アクセルペダルの目標荷重を、 Fを関数とし て、目標荷重 =F (アクセルペダル操作量)として算出する。その後、処理は終 了する。

S 600にて、 ECU400は、 アクセルペダルの目標荷重を、 Fおよび Gを 関数として、目標荷重 =F (アクセルペダル操作量) +G (実スロットル開度) として算出する。その後、処理は終了する。

なお、 S 600において、アクセルペダル操作量を考慮することなく、実スロ ットル開度のみの関数を用いて目標荷重を算出するようにしてもよい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施例に係る制御装置を 搭載した車両の動作について説明する。

たとえば、車両が高速道路の緩やかな下り坂を走行中に、前方走行車両を追い 越すために運転者がァクセルペダルを踏込んでいない状態から踏込むと、ァクセ ルペダル操作量が 0以上であると判断され(S 3◦ 0にて YES)、実スロットル 開度が 0であると判断される(3400にて丫£3)。このため、目標荷重は、目 標荷重 =F (ァクセノレペダル操作量)により算出される(3500)。このときの 状態は、図 3に示す時刻 t (1) 〜t (2) の状態である。

このときには、ァクセルペダルの操作量に対応させた目.標荷重が設定されるの で、運転者がアクセルペダルを踏込んだ分(操作量の分)に対応するだけ (実ス ロットル開度に依存しない)の目標荷重に設定される。設定された目標荷重にな るようにァクセノレペダル用電動モータが制御される。このときには実スロットル 開度が 0でないときよりも荷重が軽くなる。このため、運転者はアクセルペダル の重さを感じることが少なく、運転者がァクセルペダルを踏込む。踏込まれたァ クセルペダルの操作量がァクセルペダル操作量センサ 200により検知され、そ の操作量に対応する駆動力がエンジンから出力される。高い駆動力により速やか に車両を加速させて前方走行車両を追い越すことができる。その結果、運転者の アクセルペダル操作に対してレスポンス良く高い駆動力を発生させることができ る。

さらに、運転者がアクセルペダルを踏込んだ状態からさらにアクセルペダルを 踏込むと、ァクセノレペダル操作量が 0以上であると判断され(3 3 0 0にて丫£ S )、実スロットル開度が 0でないと判断される(S 4 0 0にて N O)。このため、 目標荷重は、目標荷重 = F (アクセルペダル操作量) + G (実スロットル開度) により算出される(S 6 0 0 )。このときの状態は、図 3に示す時刻 t ( 2 ) 以降 の状態である。

このときには、アクセルペダルの操作量に対応させた目標荷重に加えて、実ス ロットル開度に対応させた目標荷重が設定される。設定された目標荷重になるよ うにアクセルペダル用電動モータが制御される。このときには実スロットル開度 が 0であるときよりも荷重が重くなる。このため、運転者はアクセルペダルの重 さを感じてァクセノレペダルを踏込む。踏込まれたァクセノレペダルの操作量がァク セルペダル操作量センサ 2 0 0により検知され、その操作量に対応する駆動力が エンジンから出力される。既に駆動力が発生されているので、アクセルペダルを 強く踏込むという運転者の要求に対応させて、駆動力を増加させるようにできる。 図 3に示すように、関数 Fはアクセルペダルの操作量が増えると目標荷重が大 きくなり、関数 Gは実ス口ットル開度が増えると目標荷重が大きくなる関数であ つて、ともにリニアな関数である。ただし、本発明はこのような関数に限定され るものではない。

以上のようにして、本実施例に係る制御装置によると、スロットルバルブの実 スロットル開度が大きいとアクセルぺダノレの目標荷重を大きく、スロットルバル ブの実スロットル開度が小さいとァクセノレペダルの目標荷重を小さく、アクセル ペダルの操作量が大きいとアクセルペダルの目標荷重を大きく、アクセルペダル の操作量が小さいとアクセルペダルの目標荷重を小さくするように、アクセルぺ ダルの踏力(荷重)を変化させた。このようにすると、既に高い駆動力が出力さ れているときにはアクセルペダルを強く踏込まないと駆動力が増加しない。すな わち、ァクセノレペダルを強く踏込むという運転者の要求に対応させて、駆動力を 増加させるようにできる。一方、低い駆動力しか出力されていないときにはァク セルペダルを緩く踏込んだだけで駆動力が増加する。そのため、運転者が要求す る駆動力を、運転者の意図に沿って出力できるので、運転者が違和感を感じるこ とを回避できる。

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考 えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によつ て示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ とが意図される。

両の制御装置であって、

前記ペダル開度検知部により検知されたアクセルペダル開度に基づいて、車両 の発生すべき駆動力を設定する目標駆動力設定部と、

前記目標駆動力設定部により設定された目標駆動力に応じて前記吸入空気量制 御弁を制御する弁制御部とを含む、車両の制御装置。

9 . 車両の駆動源から発生する駆動力と相関関係を有する情報を検知するた めの検知手段と、

運転者により操作されるァクセルペダルの踏力を制御するための踏力制御手段 とを含み、

前記踏力制御手段は、前記検知手段により検知された情報の変化に対応させて、 前記踏力を変化するように制御するための手段を含む、車両のアクセルペダル制 御装置。

1 0 . 前記情報は物理量であって、前記相関関係は、前記物理量が大きいほ ど前記駆動力が大きいという関係であって、

前記踏力制御手段は、前記物理量の増加に対応させて前記ァクセルペダル踏力 を増加するように制御するための手段を含む、請求項 9に記載のアクセルペダル 制御装置。

1 1 . 内燃機関への吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁の開度を検知す るための弁開度検知手段と、

運転者により操作されるァクセルペダルの踏力を制御するための踏力制御手段 とを含み、

前記踏力制御手段は、前記弁開度検知手段により検知された弁開度の変化に対 応させて、前記踏力を変化するように制御するための手段を含む、車両のァクセ ルペダル制御装置。

1 2 . 前記踏力制御手段は、前記弁開度の増加に対応させて前記アクセルぺ ダル踏力を増加するように制御するための手段を含む、請求項 1 1に記載のァク セルペダル制御装置。

1 3 . 前記踏力制御手段は、前記弁開度が零であると、前記ペダル操作量に 対応した踏力のみを発生させるように制御するための手段を含む、請求項 1 1に