加速感評価装置及び車両制御装置
【課題】ドライバの加速度期待値を表す物理量を演算することにより、ドライバの加速度期待値に対する体感加速度の評価を行う。
【解決手段】車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出し、車両挙動量を検出し、操作量の検出値及び車両挙動量の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算し、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算し、期待値の物理量と体感物理量との偏差または比に基づいて、加速感の評価値を演算する。
【解決手段】車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出し、車両挙動量を検出し、操作量の検出値及び車両挙動量の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算し、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算し、期待値の物理量と体感物理量との偏差または比に基づいて、加速感の評価値を演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加速感評価装置及び車両制御装置に係り、特に、ドライバが感じている加速感の評価を実車で行うことができる加速感評価装置、及びドライバが期待する加速性能を実現することができる車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の基礎となった従来の自動車用動力伝達機構の模型化システムは、車両モデルと人間のモデルとを用いて、ドライバの頭のピッチ角、タコメータの視覚量、エンジン回転数の聴覚量、及びドライバの体に作用する正常圧力波形等を用いて、自動車用動力伝達機構切り換え特性を評価するものである（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、従来の技術では、ドライバの加速度の期待値を表す物理量を演算していないので、ドライバの加速度期待値に対する体感加速度の評価を行うことができない、という問題があった。
【特許文献１】特表２００４−５３００８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、ドライバの加速度期待値を表す物理量を演算することにより、ドライバの加速度期待値に対する体感加速度の評価を行うことができる加速感評価装置、及びドライバが期待する加速性能を実現することができる車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明の加速感評価装置は、車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出する操作量検出部と、車両挙動量、または車両挙動量及びドライバの挙動量を検出する車両・人の挙動検出部と、前記操作量検出部の検出値及び前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算手段と、前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算手段と、前記期待値の物理量と前記体感物理量とを比較するする比較演算部と、前記比較演算部の出力に基づいて、加速感の評価値を演算する評価値演算部と、を含んで構成したものである。
【０００６】
本発明の加速感評価装置によれば、ドライバの車両に対する操作量から得られるドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を目標値として、期待値の物理量と、例えば、ドライバーシートを介してドライバが感じている体感を表す物理量との偏差または比に基づいて加速感を評価するため、全開加速等の特定の走行パターンによる車両物理量のみで評価する加速性能評価法と比較して、種々の走行パターンで加速感を評価することができる。
【０００７】
なお、本発明の加速感評価装置には、走行環境によるドライバ心理の特性を補償するために、期待値の物理量を補正するドライバ心理特性補償部を更に設けることができる。
【０００８】
また、本発明の車両制御装置は、車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出する操作量検出部と、車両挙動量、または車両挙動量及びドライバの挙動量を検出する車両・人の挙動検出部と、前記操作量検出部の検出値及び前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算手段と、前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算手段と、前記期待値の物理量と前記体感物理量とを比較するする比較演算部と、前記比較演算部の出力が入力される人間の閾値特性を不感帯とした不感帯特性部と、前記不感帯特性部出力が入力される車両と人体の応答特性を補償する車両・人体応答補償部と、前記車両・人体応答補償部の出力に基づいて、ドライバが期待する加速性能が得られるように車両を制御する制御部と、を含んで構成したものである。
【０００９】
本発明の車両制御装置では、人間の閾値特性の不感帯、例えば人間の知覚閾値の不感帯を越えた偏差または比に基づいてドライバが期待する加速性能が得られるように車両を制御するので、車両の制御から人体の前後揺動までの位相補償が行われ、スムーズな加速性能が得られる。
【００１０】
本発明の車両制御装置では、エンジントルク及び変速機の変速比の少なくとも一方を制御することができる。
【００１１】
本発明の期待値の物理量演算手段は、アクセル開度、変速機の変速段数、車両重量、車速、及び走行路面情報に基づいて、車両前後加速度を演算する車両前後加速度演算部と、走行路面情報に基づく応答特性に応じて、前記車両前後加速度を補正する応答特性フィルタ要素と、応答特性フィルタ要素から出力された出力値を微分する微分回路と、を含んで構成することができる。
【００１２】
本発明の加速感評価装置の体感物理量演算手段は、加速時におけるドライバの前後揺動によって、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の該背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量に基づいて、前記変化量と等価な前後加速度を皮膚感覚加速度として演算する演算部と、前記演算部からの出力値を微分して皮膚感覚前後ジャークとして出力する微分要素と、を含んで構成することができる。
【００１３】
また、本発明の車両制御装置の体感物理量演算手段を、加速時におけるドライバの前後揺動によって、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の該背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量を荷重比偏差として演算する演算部と、前記演算部からの出力値を微分して荷重比偏差の速度として出力する微分要素と、を含んで構成することができる。
【００１４】
不感帯特性部の不感帯の幅は、期待値の物理量の大きさで変更することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明の加速感評価装置によれば、ドライバの車両に対する操作量から得られるドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量と、ドライバが感じている体感を表す物理量との偏差または比に基づいて加速感を評価するため、種々の走行パターンで加速感を評価することができる、という効果が得られる。
【００１６】
また、本発明の車両制御装置によれば、人間の閾値特性の不感帯を越えた偏差または比基づいてドライバが期待する加速性能が得られるように車両を制御するので、車両の制御から人体の前後揺動までの位相補償が行われ、スムーズな加速性能を得ることができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。第１の実施の形態は、ドライバが車両を操作したときの加速度に関連する操作量としてアクセル開度及び変速段数（または変則モード）を検出し、車両・人の状態量としてピッチ角、車両重量、エンジン回転数、車速、路面勾配、シートのクッションへの荷重であるクッション荷重Ｗｃ、シートのバックレストへの荷重であるバックレスト荷重Ｗｂ、及びフロア前後加速度を検出し、検出結果に基づいて加速感の評価を行うものである。
【００１８】
図１に示すように、第１の実施の形態の加速感評価装置には、ドライバが車両を操作したときの加速度に関連する操作量であるアクセル開度、及び変速モードまたは変速段数等の車両操作量を検出する操作量検出部１０、及び、ピッチ角、加速時におけるドライバからシートクッションへ作用する荷重であるクッション荷重Ｗｃ、加速時におけるドライバの前後揺動により、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際に、ドライバの背中に作用するバックレストへの荷重であるバックレスト荷重Ｗｂ、フロア前後加速度、車両重量、車速、及び路面勾配等の車両状態量、または車両状態量及びドライバの状態量である人の状態量を検出する車両・人の状態量検出部１２が設けられている。
【００１９】
操作量検出部１０で検出する車両操作量及び車両・人の状態量検出部１２で検出する車両・人の状態量は、加速感の評価の精度等の条件に応じて変更することができ、車両・人の状態量検出部１２では、ピッチレート、車速、及びエンジン回転数等の車両状態量を更に検出するようにしてもよく、ドライバの状態量である人の状態量を更に検出するようにしてもよい。
【００２０】
操作量検出部１０及び車両・人の状態量検出部１２の出力端は、操作量であるアクセル開度及び変速段数、並びに車両状態量である車両重量、車速、及び路面勾配に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算部１４に接続され、車両・人の状態量検出部１２の出力端は、期待値の物理量演算部１４に接続されると共に、クッション荷重Ｗｃ、バックレスト荷重Ｗｂ、及びフロア前後加速度に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算部１６に接続されている。
【００２１】
期待値の物理量演算部１４及び体感物理量演算部１６は、期待値の物理量と体感物理量との偏差、または期待値の物理量と体感物理量との比を演算する比較演算部１８に接続されている。比較演算部１８で演算する偏差または比は、期待値の物理量及び体感物理量のいずれを基準にしてもよい。この偏差または比を演算することにより、期待値に対して体感がどの程度かを表す指標を演算することができる。
【００２２】
比較演算部１８は、比較演算部１８の出力に基づいて、期待値の物理量に対する体感物理量の評価値(評価物理量）Ｈを演算する評価値演算部２０に接続されている。
【００２３】
図２に示すように、期待値の物理量演算部１４には、アクセル開度、変速段数、車両重量、車速、及び路面勾配に基づいて車両前後方向の加速度である車両前後加速度αを演算する車両前後加速度演算部１４ａ、路面勾配に基づいて走行路面状況による応答遅れ時間（時定数）Ｔを算出する応答遅れ時間算出部１４ｂが設けられている。応答遅れ時間算出部１４ｂは、例えば、上り路または下り路に応じて応答遅れ時間Ｔを算出する。
【００２４】
また、車両前後加速度演算部１４ａは、上り路及び下り路等の走行路面情報に応じた応答遅れ時間Ｔ、及び最終値Ｋ１を含み、走行路面情報に基づく応答特性に応じて、加速性能の期待値の物理量を補正する応答特性フィルタで構成された一次遅れ要素を有する人体応答部１４ｅに接続されている。この応答遅れ時間Ｔは、車両・人の状態検出部で検出された路面勾配からドライバが期待する人体応答の応答時間である。車両前後加速度αを、人体応答部１４ｅの最終値（ゲイン）Ｋ１を含む一次遅れ要素を通過させることにより、ドライバの背中の圧迫感と等価な加速度を表す加速度期待値αｂｃが出力される。すなわち、人体応答部１４ｅからは、フロアの前後加速度に対してバックレストのばねと乗員の質量による前後方向の人体揺動に対して期待する加速度の期待値が出力される。
【００２５】
また、人体応答部１４ｅの出力端には、人体応答部１４ｅの出力を微分する第１の微分要素１４ｆが接続されている。人体応答部１４ｅの出力である加速度期待値αｂｃを微分することにより、ジャークの期待値Ｊｂｃが出力される。
【００２６】
ここで、本実施の形態における人体応答部は、上記で説明したようにゲインＫ１を有する一次遅れを用いる例について説明したが、ｎ次の遅れ特性を用いてもよい。
【００２７】
本実施の形態では、上記内容が最小限の構成であり、さらに期待値の物理量演算部の演算精度を向上するためには、上体前後伝達関数を付与すればよい。
【００２８】
体感物理量演算部１６には、フロア前後加速度に基づいて、フロア前後加速度が発生する前のシート荷重（クッション荷重Ｗｃｉ、及びバックレスト荷重Ｗｂｉ）を記憶するシート荷重記憶部１６ａが設けられている。
【００２９】
また、体感物理量演算部１６には、現在のクッション荷重Ｗｃとバックレスト荷重Ｗｂとの和に対するバックレスト荷重Ｗｂの比、すなわち加速後の荷重比Ｒを演算する荷重比演算部１６ｂ、及び加速前のクッション荷重Ｗｃｉとバックレスト荷重Ｗｂｉとの和に対するバックレスト荷重Ｗｂｉの比、すなわち加速前の荷重比Ｒｉを演算する荷重比演算部１６ｃが設けられている。ここで、各荷重比演算部でシート荷重比を演算するのは、ドライバの体重差を無くすためである。
【００３０】
荷重比演算部１６ｂ及び荷重比演算部１６ｃの各出力端は、減算要素１６ｄに接続されており、減算要素１６ｄにおいて加速後の荷重比Ｒから加速前の荷重比Ｒｉを減算した荷重比偏差ΔＲｂが演算される。減算要素１６ｄの出力端には、荷重比偏差ΔＲｂを皮膚感覚加速度αｂ１に換算するための換算係数Ｋｇを乗算する乗算要素１６ｅが接続されている。乗算要素１６ｅは、荷重比偏差ΔＲｂに換算係数Ｋｇを乗算した積を皮膚感覚加速度αｂ１として出力する。これにより、加速時におけるドライバの前後揺動により、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量、すなわち荷重比偏差に基づいて、変化量と等価な前後加速度を皮膚感覚加速度αｂ１として演算することができる。
【００３１】
また、乗算要素１６ｅの出力端には、乗算要素１６ｅ出力を微分する第２の微分要素１６ｆが接続されており、皮膚感覚加速度αｂ１を微分することにより皮膚感覚前後ジャークＪｂが出力される。
【００３２】
比較演算部１８には、加速度期待値αｂｃから皮膚感覚加速度αｂ１を減算した差を出力する減算要素１８ａ、及びジャーク期待値Ｊｂｃから皮膚感覚ジャークＪｂを減算した差を出力する減算要素１８ｂが設けられている。減算要素１８ａには係数Ａを乗算する乗算要素１８ｃが接続され、減算要素１８ｂには係数Ｂを乗算する乗算要素１８ｄが接続されている。
【００３３】
そして、評価物理量演算部２０は、乗算要素１８ｃ及び乗算要素１８ｄの各出力に基づいて、アクセル開度から得られたドライバの加速度の期待値（加速度期待値αｂｃ、及びジャーク期待値Ｊｂｃ）に対して、実際にドライバが感じている体感物理量がどの程度であるかを評価し、評価値（評価物理量）Ｈを出力する。
【００３４】
以下、評価値Ｈの算出について説明すると、評価物理量演算部２０は、比較演算部１８の出力Δαｂ、ΔＪｂに対して、事前に行った加速感の官能評価との相関式を元に評価物理量を演算する。本実施の形態では、加速度の偏差Δαｂとジャークの偏差ΔＪｂとを入力として官能評価との回帰式を基に下記の式に従って評価値Ｈを演算する。
【００３５】
Ｈ＝ｋ１Δαｂ＋ｋ２ΔＪｂ＋Ｃ ・・・（１）
ここで、ｋ１及びｋ２は回帰係数、Ｃは定数である。
【００３６】
なお、上記では、評価値を求める回帰式として、線形一次の回帰式を示したが、非線形の回帰式を用いてもよい。
【００３７】
本実施の形態の操作量検出部１０で得られるドライバのアクセル開度は、ドライバの加減速の意思を示す情報である。アクセル開度が増加する場合には、現状車速に対して車速増加（駆動力増加）の要求、すなわちアクセル開度が、車両加速度に相当するものと看做すことができる。ただし、発生する車両加速度は、アクセル開度が同じでも変速機の変速段数により駆動力が異なり、また車速や路面勾配による走行抵抗との釣り合いによって決定される。このことから、車両前後加速度演算部１４ａでアクセル開度、変速機の変速段数による駆動力、車速、路面勾配から決まる走行抵抗、及び車両重量から車両前後加速度を推定している。
【００３８】
一方、発生した車両加速度に対してドライバが加速を感じる感覚器としては、皮膚感覚と深部感覚とからなる体性感覚器がある。皮膚感覚は、背中がシートに押し付けられるときの荷重及び荷重変化を皮膚感覚受容器のメルケル板とマイスナー小体で感じている。また、深部感覚は、姿勢を維持するために筋骨格筋にある筋紡錘で筋肉や腱の動き（伸縮）で感じている。そのため、種々の乗り物の加速体験における加速度の大きさは、体性感覚量で記憶しているものと考えられる。
【００３９】
したがって、ドライバのアクセル操作に対して期待する加速は、体性感覚で感じている物理量で表現すればよいことになる。そこで、車両加速度に対して人体応答を加味するとともに、加速ショックがない特性を理想の期待値と仮定すると、人体応答部の特性として本実施の形態では一次遅れを用いた例について説明した。そして、一次遅れの時定数Ｔは、路面が上りと下りとでは、ドライバが予め期待する応答時間が異なる。すなわち、路面が上りの場合には、ドライバは経験則から平坦路の時定数Ｔに比べて大きくなることを期待する。また、路面が下りの場合には、ドライバは平坦路の時定数Ｔに比べて小さくなることを期待している。このようにして得られた加速度期待値αｂｃを第１の微分要素で微分することでジャーク期待値Ｊｂｃを演算する。これは、皮膚感覚受容器の荷重変化に相当するものである（加速前後で上体質量が変化しない）。
【００４０】
本実施の形態によれば、加速度に関連する操作量及び車両状態量から加速度の期待値の物理量が演算されると共に、車両状態量から加速度の体感物理量が演算され、加速度の期待値の物理量と加速度の体感物理量との偏差または比に基づいて、ドライバの加速度の期待に対して加速度の体感がどの程度かを評価することができる。
【００４１】
次に、本発明の加速度評価装置の第２の実施の形態を図３を参照して説明する。本実施の形態は、車両・人の状態量検出部によって車両状態量及び人の状態量（車両・人の状態量）を検出することによって、第１の実施の形態で用いた皮膚感覚加速度αｂ１及び皮膚感覚前後ジャークＪｂの他に、首の前後ジャークＪｎ及び深部感覚加速度αｂ２を体感物理量として演算するようにしたものである。このため、本実施の形態では、図３に示すように、車両・人の状態量としてフロア前後加速度、クッション荷重Ｗｃ、及びバックレスト荷重Ｗｂの他に、ドライバの頭部の前後加速度αｈ、ドライバの肩の前後加速度αｓ、及びドライバの肩のピッチ角Ｐｓを検出する。
【００４２】
また、図３において図１と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態では、車両・人の状態量検出部１２で、ドライバの頭部の前後加速度αｈ、ドライバの肩の前後加速度αｓ、及びドライバの肩のピッチ角Ｐｓが更に検出される。
【００４４】
また、図３に示すように本実施の形態の体感物理量演算部１６には、ノイズの除去と人体揺動の応答周波数以上の変動成分を除去することを目的とするＭ次のローパスフィルタ１６ｇが設けられている。ローパスフィルタ１６ｇには、ドライバの頭部の前後加速度αｈ、ドライバの肩の前後加速度αｓ、及びドライバの肩のピッチ角Ｐｓの検出値の各々が入力されてノイズの除去及び人体揺動の応答周波数以上の変動成分の除去が行われる。ローパスフィルタ１６ｇの出力端には、減算要素１６ｈが設けられており、減算要素１６ｈはドライバの頭部の前後加速度αｈの検出値からドライバの肩の前後加速度αｓを減算した偏差Δαｈｓを出力する。この偏差Δαｈｓは、首に刺激力として作用する加速度を表している。
【００４５】
また、体感物理量演算部１６には、加速度を力に換算する第２の換算係数Ｋｇｎを乗算する乗算要素１６ｉ、及びピッチ角Ｐｓに第３の換算係数Ｋｇｓを乗算して深部感覚加速度αｂ２に換算する乗算要素１６ｊが設けられている。乗算要素１６ｉは減算要素１６ｈから出力された偏差に換算係数Ｋｇｎを乗算して偏差を力に換算して出力する。
【００４６】
乗算要素１６ｉの出力端には、第３の微分要素１６ｋが設けられており、第３の微分要素１６ｋは乗算要素１６ｉの出力を微分して、前後ジャークＪｎとして出力する。前後ジャークＪｎは、首の前後刺激力の変化量に比例する量である。
【００４７】
本実施の形態では、第３の微分要素１６ｋで微分することで首に作用する刺激力変化に比例する首の前後ジャークＪｎを演算している。首の前後ジャークＪｎを演算するのは、頭部の質量が上体質量に比べて小さため、急な加速が生じると姿勢維持機能が作用する前に頭部が上体より先に後方に動かされ、その後首の筋力で頭部を元の位置に戻そうとし、この時に首に作用するジャークの大きさで、加速ショックの強さを感じていると考えられるからである。
【００４８】
乗算要素１６ｊには、ノイズ及び人体揺動の応答周波数以上の変動が除去された肩のピッチ角Ｐｓが入力され、ピッチ角Ｐｓに第３の換算係数Ｋｇｓを乗算した値を深部感覚加速度αｂ２として出力する。この深部感覚加速度αｂ２は、ドライバが自分の姿勢を保持しようとして自身の体でこらえる量に相当している。
【００４９】
本実施の形態の比較演算部１８に設けられている減算要素１８ａで、加速度期待値αｂｃから皮膚感覚加速度αｂ１及び深部感覚加速度αｂ２の和が減算され、乗算要素１８ｃで偏差（＝αｂｃ−αｂ１−αｂ２）に係数Ａが乗算されて加速度の偏差Δαbに換算され、またジャーク期待値Ｊｂｃから皮膚感覚前後ジャークＪｂを減算した偏差に係数Ｂが乗算されてジャークの偏差ΔＪｂが演算され、上記（１）式に基づいて評価値Ｈが演算される。
【００５０】
本実施の形態では、皮膚感覚加速度αｂ１及び皮膚感覚前後ジャークＪｂの他に、首の前後ジャークＪｎ及び深部感覚加速度αｂ２を体感物理量として演算しているため、第１の実施の形態と比較してより精度よく加速感の評価を行うことができる。
【００５１】
次に、本発明の加速度評価装置の変形例について説明する。この変形例は、図４に示すように、体感物理量演算部の２つの荷重比演算部１６ｂ、１６ｃの出力端の各々に、刺激と感覚との関係を述べた以下の（２）式で表されるスティーブンスのべき法則に従って、入力された荷重比を変換するようにしたものである。図５に、スティーブンスのべき法則の特性を示す。
【００５２】
Ｒ’＝ｋ・Ｒa ・・・（２）
ここで、Ｒは刺激に相当する荷重比、Ｒ’は感覚を表す物理量であり、ｋ及びａはパラメータである。
【００５３】
この変形例によれば、感覚係数を用いた変換要素１６ｍの各々により、加速後の荷重比Ｒ、及び加速前の荷重比Ｒｉがドライバの感覚に応じた値に変換され、精度の良い皮膚感覚加速度αｂ、及び皮膚感覚前後ジャークＪｂを演算することができる。
【００５４】
次に、本発明のエンジントルクを制御する車両制御装置の第１の実施の形態を図６を参照して説明する。本実施の形態は、操作量としてアクセル開度及び変速段数を検出し、車両・人の状態量としてフロア前後加速度、クッション荷重Ｗｃ、バックレスト荷重Ｗｂ、車両重量、車速、及び路面勾配等を検出し、加速感評価装置の第１の実施の形態を利用してエンジントルクを制御するようにしたものである。したがって、図６において図１と対応する部分、図７において図２と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図６に示すように本実施の形態では、比較演算部１８の出力端に、人間の知覚閾値−ｄｈ〜＋ｄｈの幅の不感帯を備えた不感帯部２２が接続され、不感帯部２２の出力端には車両と人体との応答の補償を行う車両・人体応答補償部２４が接続され、車両・人体応答補償部２４には車両・人体応答補償部２４出力に基づいてエンジントルクを制御するエンジントルク制御部２６が接続されている。
【００５６】
図７に示すように、本実施の形態の期待値の物理量演算部１４には、図２の一次遅れ要素に代えて、最終値をＫｗとする一次遅れ要素１４ｇが設けられている。ドライバのシートバックの加速度変化を、最終値Ｋｗを含む一次遅れ要素１４ｇを通過させることにより、一次遅れ要素１４ｇから荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃが出力される。
【００５７】
また、一次遅れ要素１４ｇの出力端に接続された第１の微分要素１４ｆからは、荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃを微分することにより、荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃが出力される。
【００５８】
本実施の形態の体感物理量演算部１６には、図２の加速感評価装置とは異なり、乗算要素１６ｅは設けられていない。したがって、体感物理量演算部１６から、荷重比偏差ΔＲｂ、微分要素１６ｆで荷重比偏差ΔＲｂを微分して得られた荷重比偏差の速度Ｒｂが各々出力される。
【００５９】
本実施の形態の比較演算部１８は、荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃから荷重比偏差ΔＲｂを減算する減算要素１８ａ、及び荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃから荷重比偏差の速度Ｒｂを減算する減算要素１８ｂで構成されている。
【００６０】
不感帯部２２には、減算要素１８ａの出力端に接続されると共に、−ｄｈ１〜＋ｄｈ１の幅の不感帯を備えた不感帯部２２ａ、減算要素１８ｂの出力端に接続されると共に、−ｄｈ２〜＋ｄｈ２の幅の不感帯を備えた不感帯部２２ｂ、不感帯部２２ａの出力端に接続され、かつ入力されたデータに係数Ｇ１を乗算するための乗算要素２２ｃ、及び不感帯部２２ｂの出力端に接続され、かつ入力されたデータに係数Ｇ２を乗算するための乗算要素２２ｄが設けられている。
【００６１】
また、荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃのデータが、下記の式に従って不感帯の幅を変更するように不感帯部２２ｂに入力されている。
【００６２】
ｄｈ２＝ｒ・Ｒｂｃ ・・・（３）
ただし、ｒはウェーバ比であり、ｄｈ２≦制御精度である。
【００６３】
不感帯部２２に設けられた乗算要素２２ｃ及び乗算要素２２ｄの出力端は、各々車両・人体応答補償部２４に入力されている。
【００６４】
エンジントルク制御部２６では、荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃから荷重比偏差ΔＲｂを減算した偏差から人間の閾値特性除去した値に係数Ｇ１を乗算した値、及び荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃから荷重比偏差の速度Ｒｂを減算した偏差から人間の閾値特性除去した値に係数Ｇ２を乗算した値の各々が大きくなるに従って、点火時期、燃料噴射量、空気量、及び変速段の少なくとも１つを制御することによりエンジントルクが大きくなるように制御する。
【００６５】
また、ディーゼルエンジンでは、荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃから荷重比偏差ΔＲｂを減算した偏差から人間の閾値特性除去した値に係数Ｇ１を乗算した値、及び荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃから荷重比偏差の速度Ｒｂを減算した偏差から人間の閾値特性除去した値に係数Ｇ２を乗算した値の各々が大きくなるに従って、燃料噴射量を増加させてトルクが大きくなるように制御する。これにより、車両の加速性能を向上することができる。
【００６６】
次に、車両制御装置の第２の実施の形態について図８を参照して説明する。本実施の形態は、車両制御装置の第１の実施の形態において、体感物理量演算部のみを変更し、クッション荷重Ｗｃ及びバックレスト荷重Ｗｂを検出する代わりに、車両・人の状態量としてクッションたわみ及びバックレストたわみを検出し、クッションたわみからクッション荷重Ｗｃを演算すると共に、バックレストたわみからバックレスト荷重Ｗｂを演算するようにしたものである。したがって、体感物理量演算部１６以外の部分についての図示を省略し、図８において図７対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図８に示すように、本実施の形態の体感物理量演算部には、クッションたわみからクッション荷重Ｗｃを演算するクッション荷重Ｗｃ演算部１６ｐ、及びバックレストたわみからバックレスト荷重Ｗｂを演算するバックレスト荷重Ｗｂ演算部１６ｑが設けられている。クッション荷重Ｗｃ演算部１６ｐ及びバックレスト荷重Ｗｂ演算部１６ｑの各々は、シート荷重記憶部１６ａ及び荷重比演算部１６ｂに接続され、シート荷重記憶部１６ａは、荷重比演算部１６ｃに接続されている。
【００６８】
シート荷重記憶部１６ａでは、上記で説明したように、入力されたフロア前後加速度に基づいて、加速度が発生する前のクッション荷重Ｗｃｉ及びバックレスト荷重Ｗｂｉを記憶する。
【００６９】
本実施の形態では、クッション荷重Ｗｃ及びバックレスト荷重Ｗｂを検出することなく、クッションたわみ及びバックレストたわみを検出し、クッションたわみからクッション荷重Ｗｃを演算すると共に、バックレストたわみからバックレスト荷重Ｗｂを演算することができる。
【００７０】
次に、走行環境補償型加速性適合車両制御装置の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１に示した加速感評価装置にドライバ心理特性補償部３０を設けたものである。
【００７１】
本実施の形態によれば、走行環境によるドライバ心理の特性を補償することができる。
【００７２】
走行環境補償型加速性能適合車両制御装置の主要構成を図９に示す。図７の加速性能適合車両制御装置の構成に走行環境によるドライバの心理の特性を補償するために、期待値の物理量を補正するドライバ心理特性補償部３０を付加したものである。ドライバが先を急いでいる場合には、急加速や急減速が多くなり、アクセルとブレーキ操作の頻度が高くなる。このような操作の頻度からドライバの急ぎ度を演算し、図７の実施例に示す期待値の物理量演算部１４の一次遅れ要素１４ｇの最終値Ｋｗの大きさを急ぎ度に応じて大きくするようにドライバ心理特性補償部で演算を行い、期待値の物理量である荷重比期待値と荷重速度比期待値を補正する。これによって、ドライバの心理状態に沿った加速性能が得られる。また、加速性能適合制御車両にドライバ心理特性補償部を設けた実施の形態を示したが、加速感評価装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の加速感評価装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】加速感評価装置の第１の実施の形態の詳細を示すブロック図である。
【図３】加速感評価装置の第２の実施の形態の詳細を示すブロック図である。
【図４】本発明の加速感評価装置の変形例を示すブロック図である。
【図５】図４の変換要素で使用するスティーブンスのべき法則の特性を示す線図である。
【図６】本発明のエンジントルクを制御する車両制御装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】車両制御装置の第１の実施の形態の詳細を示すブロック図である。
【図８】車両制御装置の第２の実施の形態における体感物理量演算部の詳細を示すブロック図である。
【図９】本発明の走行環境補償型加速性適応車両制御装置の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 操作量検出部
１２ 車両状態量検出部
１４ 期待値の物理量演算部
１６ａ シート荷重記憶部
１６ｇ ローパスフィルタ
１６ｂ 荷重比演算部
１６ｃ 荷重比演算部
１６ｄ 減算要素
１６ｆ 微分要素
２０ 評価値演算部
２０ 評価物理量演算部
２６ エンジントルク制御部
３０ ドライバ心理特性補償部
【技術分野】
【０００１】
本発明は加速感評価装置及び車両制御装置に係り、特に、ドライバが感じている加速感の評価を実車で行うことができる加速感評価装置、及びドライバが期待する加速性能を実現することができる車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の基礎となった従来の自動車用動力伝達機構の模型化システムは、車両モデルと人間のモデルとを用いて、ドライバの頭のピッチ角、タコメータの視覚量、エンジン回転数の聴覚量、及びドライバの体に作用する正常圧力波形等を用いて、自動車用動力伝達機構切り換え特性を評価するものである（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、従来の技術では、ドライバの加速度の期待値を表す物理量を演算していないので、ドライバの加速度期待値に対する体感加速度の評価を行うことができない、という問題があった。
【特許文献１】特表２００４−５３００８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、ドライバの加速度期待値を表す物理量を演算することにより、ドライバの加速度期待値に対する体感加速度の評価を行うことができる加速感評価装置、及びドライバが期待する加速性能を実現することができる車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明の加速感評価装置は、車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出する操作量検出部と、車両挙動量、または車両挙動量及びドライバの挙動量を検出する車両・人の挙動検出部と、前記操作量検出部の検出値及び前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算手段と、前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算手段と、前記期待値の物理量と前記体感物理量とを比較するする比較演算部と、前記比較演算部の出力に基づいて、加速感の評価値を演算する評価値演算部と、を含んで構成したものである。
【０００６】
本発明の加速感評価装置によれば、ドライバの車両に対する操作量から得られるドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を目標値として、期待値の物理量と、例えば、ドライバーシートを介してドライバが感じている体感を表す物理量との偏差または比に基づいて加速感を評価するため、全開加速等の特定の走行パターンによる車両物理量のみで評価する加速性能評価法と比較して、種々の走行パターンで加速感を評価することができる。
【０００７】
なお、本発明の加速感評価装置には、走行環境によるドライバ心理の特性を補償するために、期待値の物理量を補正するドライバ心理特性補償部を更に設けることができる。
【０００８】
また、本発明の車両制御装置は、車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出する操作量検出部と、車両挙動量、または車両挙動量及びドライバの挙動量を検出する車両・人の挙動検出部と、前記操作量検出部の検出値及び前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算手段と、前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算手段と、前記期待値の物理量と前記体感物理量とを比較するする比較演算部と、前記比較演算部の出力が入力される人間の閾値特性を不感帯とした不感帯特性部と、前記不感帯特性部出力が入力される車両と人体の応答特性を補償する車両・人体応答補償部と、前記車両・人体応答補償部の出力に基づいて、ドライバが期待する加速性能が得られるように車両を制御する制御部と、を含んで構成したものである。
【０００９】
本発明の車両制御装置では、人間の閾値特性の不感帯、例えば人間の知覚閾値の不感帯を越えた偏差または比に基づいてドライバが期待する加速性能が得られるように車両を制御するので、車両の制御から人体の前後揺動までの位相補償が行われ、スムーズな加速性能が得られる。
【００１０】
本発明の車両制御装置では、エンジントルク及び変速機の変速比の少なくとも一方を制御することができる。
【００１１】
本発明の期待値の物理量演算手段は、アクセル開度、変速機の変速段数、車両重量、車速、及び走行路面情報に基づいて、車両前後加速度を演算する車両前後加速度演算部と、走行路面情報に基づく応答特性に応じて、前記車両前後加速度を補正する応答特性フィルタ要素と、応答特性フィルタ要素から出力された出力値を微分する微分回路と、を含んで構成することができる。
【００１２】
本発明の加速感評価装置の体感物理量演算手段は、加速時におけるドライバの前後揺動によって、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の該背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量に基づいて、前記変化量と等価な前後加速度を皮膚感覚加速度として演算する演算部と、前記演算部からの出力値を微分して皮膚感覚前後ジャークとして出力する微分要素と、を含んで構成することができる。
【００１３】
また、本発明の車両制御装置の体感物理量演算手段を、加速時におけるドライバの前後揺動によって、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の該背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量を荷重比偏差として演算する演算部と、前記演算部からの出力値を微分して荷重比偏差の速度として出力する微分要素と、を含んで構成することができる。
【００１４】
不感帯特性部の不感帯の幅は、期待値の物理量の大きさで変更することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明の加速感評価装置によれば、ドライバの車両に対する操作量から得られるドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量と、ドライバが感じている体感を表す物理量との偏差または比に基づいて加速感を評価するため、種々の走行パターンで加速感を評価することができる、という効果が得られる。
【００１６】
また、本発明の車両制御装置によれば、人間の閾値特性の不感帯を越えた偏差または比基づいてドライバが期待する加速性能が得られるように車両を制御するので、車両の制御から人体の前後揺動までの位相補償が行われ、スムーズな加速性能を得ることができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。第１の実施の形態は、ドライバが車両を操作したときの加速度に関連する操作量としてアクセル開度及び変速段数（または変則モード）を検出し、車両・人の状態量としてピッチ角、車両重量、エンジン回転数、車速、路面勾配、シートのクッションへの荷重であるクッション荷重Ｗｃ、シートのバックレストへの荷重であるバックレスト荷重Ｗｂ、及びフロア前後加速度を検出し、検出結果に基づいて加速感の評価を行うものである。
【００１８】
図１に示すように、第１の実施の形態の加速感評価装置には、ドライバが車両を操作したときの加速度に関連する操作量であるアクセル開度、及び変速モードまたは変速段数等の車両操作量を検出する操作量検出部１０、及び、ピッチ角、加速時におけるドライバからシートクッションへ作用する荷重であるクッション荷重Ｗｃ、加速時におけるドライバの前後揺動により、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際に、ドライバの背中に作用するバックレストへの荷重であるバックレスト荷重Ｗｂ、フロア前後加速度、車両重量、車速、及び路面勾配等の車両状態量、または車両状態量及びドライバの状態量である人の状態量を検出する車両・人の状態量検出部１２が設けられている。
【００１９】
操作量検出部１０で検出する車両操作量及び車両・人の状態量検出部１２で検出する車両・人の状態量は、加速感の評価の精度等の条件に応じて変更することができ、車両・人の状態量検出部１２では、ピッチレート、車速、及びエンジン回転数等の車両状態量を更に検出するようにしてもよく、ドライバの状態量である人の状態量を更に検出するようにしてもよい。
【００２０】
操作量検出部１０及び車両・人の状態量検出部１２の出力端は、操作量であるアクセル開度及び変速段数、並びに車両状態量である車両重量、車速、及び路面勾配に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算部１４に接続され、車両・人の状態量検出部１２の出力端は、期待値の物理量演算部１４に接続されると共に、クッション荷重Ｗｃ、バックレスト荷重Ｗｂ、及びフロア前後加速度に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算部１６に接続されている。
【００２１】
期待値の物理量演算部１４及び体感物理量演算部１６は、期待値の物理量と体感物理量との偏差、または期待値の物理量と体感物理量との比を演算する比較演算部１８に接続されている。比較演算部１８で演算する偏差または比は、期待値の物理量及び体感物理量のいずれを基準にしてもよい。この偏差または比を演算することにより、期待値に対して体感がどの程度かを表す指標を演算することができる。
【００２２】
比較演算部１８は、比較演算部１８の出力に基づいて、期待値の物理量に対する体感物理量の評価値(評価物理量）Ｈを演算する評価値演算部２０に接続されている。
【００２３】
図２に示すように、期待値の物理量演算部１４には、アクセル開度、変速段数、車両重量、車速、及び路面勾配に基づいて車両前後方向の加速度である車両前後加速度αを演算する車両前後加速度演算部１４ａ、路面勾配に基づいて走行路面状況による応答遅れ時間（時定数）Ｔを算出する応答遅れ時間算出部１４ｂが設けられている。応答遅れ時間算出部１４ｂは、例えば、上り路または下り路に応じて応答遅れ時間Ｔを算出する。
【００２４】
また、車両前後加速度演算部１４ａは、上り路及び下り路等の走行路面情報に応じた応答遅れ時間Ｔ、及び最終値Ｋ１を含み、走行路面情報に基づく応答特性に応じて、加速性能の期待値の物理量を補正する応答特性フィルタで構成された一次遅れ要素を有する人体応答部１４ｅに接続されている。この応答遅れ時間Ｔは、車両・人の状態検出部で検出された路面勾配からドライバが期待する人体応答の応答時間である。車両前後加速度αを、人体応答部１４ｅの最終値（ゲイン）Ｋ１を含む一次遅れ要素を通過させることにより、ドライバの背中の圧迫感と等価な加速度を表す加速度期待値αｂｃが出力される。すなわち、人体応答部１４ｅからは、フロアの前後加速度に対してバックレストのばねと乗員の質量による前後方向の人体揺動に対して期待する加速度の期待値が出力される。
【００２５】
また、人体応答部１４ｅの出力端には、人体応答部１４ｅの出力を微分する第１の微分要素１４ｆが接続されている。人体応答部１４ｅの出力である加速度期待値αｂｃを微分することにより、ジャークの期待値Ｊｂｃが出力される。
【００２６】
ここで、本実施の形態における人体応答部は、上記で説明したようにゲインＫ１を有する一次遅れを用いる例について説明したが、ｎ次の遅れ特性を用いてもよい。
【００２７】
本実施の形態では、上記内容が最小限の構成であり、さらに期待値の物理量演算部の演算精度を向上するためには、上体前後伝達関数を付与すればよい。
【００２８】
体感物理量演算部１６には、フロア前後加速度に基づいて、フロア前後加速度が発生する前のシート荷重（クッション荷重Ｗｃｉ、及びバックレスト荷重Ｗｂｉ）を記憶するシート荷重記憶部１６ａが設けられている。
【００２９】
また、体感物理量演算部１６には、現在のクッション荷重Ｗｃとバックレスト荷重Ｗｂとの和に対するバックレスト荷重Ｗｂの比、すなわち加速後の荷重比Ｒを演算する荷重比演算部１６ｂ、及び加速前のクッション荷重Ｗｃｉとバックレスト荷重Ｗｂｉとの和に対するバックレスト荷重Ｗｂｉの比、すなわち加速前の荷重比Ｒｉを演算する荷重比演算部１６ｃが設けられている。ここで、各荷重比演算部でシート荷重比を演算するのは、ドライバの体重差を無くすためである。
【００３０】
荷重比演算部１６ｂ及び荷重比演算部１６ｃの各出力端は、減算要素１６ｄに接続されており、減算要素１６ｄにおいて加速後の荷重比Ｒから加速前の荷重比Ｒｉを減算した荷重比偏差ΔＲｂが演算される。減算要素１６ｄの出力端には、荷重比偏差ΔＲｂを皮膚感覚加速度αｂ１に換算するための換算係数Ｋｇを乗算する乗算要素１６ｅが接続されている。乗算要素１６ｅは、荷重比偏差ΔＲｂに換算係数Ｋｇを乗算した積を皮膚感覚加速度αｂ１として出力する。これにより、加速時におけるドライバの前後揺動により、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量、すなわち荷重比偏差に基づいて、変化量と等価な前後加速度を皮膚感覚加速度αｂ１として演算することができる。
【００３１】
また、乗算要素１６ｅの出力端には、乗算要素１６ｅ出力を微分する第２の微分要素１６ｆが接続されており、皮膚感覚加速度αｂ１を微分することにより皮膚感覚前後ジャークＪｂが出力される。
【００３２】
比較演算部１８には、加速度期待値αｂｃから皮膚感覚加速度αｂ１を減算した差を出力する減算要素１８ａ、及びジャーク期待値Ｊｂｃから皮膚感覚ジャークＪｂを減算した差を出力する減算要素１８ｂが設けられている。減算要素１８ａには係数Ａを乗算する乗算要素１８ｃが接続され、減算要素１８ｂには係数Ｂを乗算する乗算要素１８ｄが接続されている。
【００３３】
そして、評価物理量演算部２０は、乗算要素１８ｃ及び乗算要素１８ｄの各出力に基づいて、アクセル開度から得られたドライバの加速度の期待値（加速度期待値αｂｃ、及びジャーク期待値Ｊｂｃ）に対して、実際にドライバが感じている体感物理量がどの程度であるかを評価し、評価値（評価物理量）Ｈを出力する。
【００３４】
以下、評価値Ｈの算出について説明すると、評価物理量演算部２０は、比較演算部１８の出力Δαｂ、ΔＪｂに対して、事前に行った加速感の官能評価との相関式を元に評価物理量を演算する。本実施の形態では、加速度の偏差Δαｂとジャークの偏差ΔＪｂとを入力として官能評価との回帰式を基に下記の式に従って評価値Ｈを演算する。
【００３５】
Ｈ＝ｋ１Δαｂ＋ｋ２ΔＪｂ＋Ｃ ・・・（１）
ここで、ｋ１及びｋ２は回帰係数、Ｃは定数である。
【００３６】
なお、上記では、評価値を求める回帰式として、線形一次の回帰式を示したが、非線形の回帰式を用いてもよい。
【００３７】
本実施の形態の操作量検出部１０で得られるドライバのアクセル開度は、ドライバの加減速の意思を示す情報である。アクセル開度が増加する場合には、現状車速に対して車速増加（駆動力増加）の要求、すなわちアクセル開度が、車両加速度に相当するものと看做すことができる。ただし、発生する車両加速度は、アクセル開度が同じでも変速機の変速段数により駆動力が異なり、また車速や路面勾配による走行抵抗との釣り合いによって決定される。このことから、車両前後加速度演算部１４ａでアクセル開度、変速機の変速段数による駆動力、車速、路面勾配から決まる走行抵抗、及び車両重量から車両前後加速度を推定している。
【００３８】
一方、発生した車両加速度に対してドライバが加速を感じる感覚器としては、皮膚感覚と深部感覚とからなる体性感覚器がある。皮膚感覚は、背中がシートに押し付けられるときの荷重及び荷重変化を皮膚感覚受容器のメルケル板とマイスナー小体で感じている。また、深部感覚は、姿勢を維持するために筋骨格筋にある筋紡錘で筋肉や腱の動き（伸縮）で感じている。そのため、種々の乗り物の加速体験における加速度の大きさは、体性感覚量で記憶しているものと考えられる。
【００３９】
したがって、ドライバのアクセル操作に対して期待する加速は、体性感覚で感じている物理量で表現すればよいことになる。そこで、車両加速度に対して人体応答を加味するとともに、加速ショックがない特性を理想の期待値と仮定すると、人体応答部の特性として本実施の形態では一次遅れを用いた例について説明した。そして、一次遅れの時定数Ｔは、路面が上りと下りとでは、ドライバが予め期待する応答時間が異なる。すなわち、路面が上りの場合には、ドライバは経験則から平坦路の時定数Ｔに比べて大きくなることを期待する。また、路面が下りの場合には、ドライバは平坦路の時定数Ｔに比べて小さくなることを期待している。このようにして得られた加速度期待値αｂｃを第１の微分要素で微分することでジャーク期待値Ｊｂｃを演算する。これは、皮膚感覚受容器の荷重変化に相当するものである（加速前後で上体質量が変化しない）。
【００４０】
本実施の形態によれば、加速度に関連する操作量及び車両状態量から加速度の期待値の物理量が演算されると共に、車両状態量から加速度の体感物理量が演算され、加速度の期待値の物理量と加速度の体感物理量との偏差または比に基づいて、ドライバの加速度の期待に対して加速度の体感がどの程度かを評価することができる。
【００４１】
次に、本発明の加速度評価装置の第２の実施の形態を図３を参照して説明する。本実施の形態は、車両・人の状態量検出部によって車両状態量及び人の状態量（車両・人の状態量）を検出することによって、第１の実施の形態で用いた皮膚感覚加速度αｂ１及び皮膚感覚前後ジャークＪｂの他に、首の前後ジャークＪｎ及び深部感覚加速度αｂ２を体感物理量として演算するようにしたものである。このため、本実施の形態では、図３に示すように、車両・人の状態量としてフロア前後加速度、クッション荷重Ｗｃ、及びバックレスト荷重Ｗｂの他に、ドライバの頭部の前後加速度αｈ、ドライバの肩の前後加速度αｓ、及びドライバの肩のピッチ角Ｐｓを検出する。
【００４２】
また、図３において図１と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態では、車両・人の状態量検出部１２で、ドライバの頭部の前後加速度αｈ、ドライバの肩の前後加速度αｓ、及びドライバの肩のピッチ角Ｐｓが更に検出される。
【００４４】
また、図３に示すように本実施の形態の体感物理量演算部１６には、ノイズの除去と人体揺動の応答周波数以上の変動成分を除去することを目的とするＭ次のローパスフィルタ１６ｇが設けられている。ローパスフィルタ１６ｇには、ドライバの頭部の前後加速度αｈ、ドライバの肩の前後加速度αｓ、及びドライバの肩のピッチ角Ｐｓの検出値の各々が入力されてノイズの除去及び人体揺動の応答周波数以上の変動成分の除去が行われる。ローパスフィルタ１６ｇの出力端には、減算要素１６ｈが設けられており、減算要素１６ｈはドライバの頭部の前後加速度αｈの検出値からドライバの肩の前後加速度αｓを減算した偏差Δαｈｓを出力する。この偏差Δαｈｓは、首に刺激力として作用する加速度を表している。
【００４５】
また、体感物理量演算部１６には、加速度を力に換算する第２の換算係数Ｋｇｎを乗算する乗算要素１６ｉ、及びピッチ角Ｐｓに第３の換算係数Ｋｇｓを乗算して深部感覚加速度αｂ２に換算する乗算要素１６ｊが設けられている。乗算要素１６ｉは減算要素１６ｈから出力された偏差に換算係数Ｋｇｎを乗算して偏差を力に換算して出力する。
【００４６】
乗算要素１６ｉの出力端には、第３の微分要素１６ｋが設けられており、第３の微分要素１６ｋは乗算要素１６ｉの出力を微分して、前後ジャークＪｎとして出力する。前後ジャークＪｎは、首の前後刺激力の変化量に比例する量である。
【００４７】
本実施の形態では、第３の微分要素１６ｋで微分することで首に作用する刺激力変化に比例する首の前後ジャークＪｎを演算している。首の前後ジャークＪｎを演算するのは、頭部の質量が上体質量に比べて小さため、急な加速が生じると姿勢維持機能が作用する前に頭部が上体より先に後方に動かされ、その後首の筋力で頭部を元の位置に戻そうとし、この時に首に作用するジャークの大きさで、加速ショックの強さを感じていると考えられるからである。
【００４８】
乗算要素１６ｊには、ノイズ及び人体揺動の応答周波数以上の変動が除去された肩のピッチ角Ｐｓが入力され、ピッチ角Ｐｓに第３の換算係数Ｋｇｓを乗算した値を深部感覚加速度αｂ２として出力する。この深部感覚加速度αｂ２は、ドライバが自分の姿勢を保持しようとして自身の体でこらえる量に相当している。
【００４９】
本実施の形態の比較演算部１８に設けられている減算要素１８ａで、加速度期待値αｂｃから皮膚感覚加速度αｂ１及び深部感覚加速度αｂ２の和が減算され、乗算要素１８ｃで偏差（＝αｂｃ−αｂ１−αｂ２）に係数Ａが乗算されて加速度の偏差Δαbに換算され、またジャーク期待値Ｊｂｃから皮膚感覚前後ジャークＪｂを減算した偏差に係数Ｂが乗算されてジャークの偏差ΔＪｂが演算され、上記（１）式に基づいて評価値Ｈが演算される。
【００５０】
本実施の形態では、皮膚感覚加速度αｂ１及び皮膚感覚前後ジャークＪｂの他に、首の前後ジャークＪｎ及び深部感覚加速度αｂ２を体感物理量として演算しているため、第１の実施の形態と比較してより精度よく加速感の評価を行うことができる。
【００５１】
次に、本発明の加速度評価装置の変形例について説明する。この変形例は、図４に示すように、体感物理量演算部の２つの荷重比演算部１６ｂ、１６ｃの出力端の各々に、刺激と感覚との関係を述べた以下の（２）式で表されるスティーブンスのべき法則に従って、入力された荷重比を変換するようにしたものである。図５に、スティーブンスのべき法則の特性を示す。
【００５２】
Ｒ’＝ｋ・Ｒa ・・・（２）
ここで、Ｒは刺激に相当する荷重比、Ｒ’は感覚を表す物理量であり、ｋ及びａはパラメータである。
【００５３】
この変形例によれば、感覚係数を用いた変換要素１６ｍの各々により、加速後の荷重比Ｒ、及び加速前の荷重比Ｒｉがドライバの感覚に応じた値に変換され、精度の良い皮膚感覚加速度αｂ、及び皮膚感覚前後ジャークＪｂを演算することができる。
【００５４】
次に、本発明のエンジントルクを制御する車両制御装置の第１の実施の形態を図６を参照して説明する。本実施の形態は、操作量としてアクセル開度及び変速段数を検出し、車両・人の状態量としてフロア前後加速度、クッション荷重Ｗｃ、バックレスト荷重Ｗｂ、車両重量、車速、及び路面勾配等を検出し、加速感評価装置の第１の実施の形態を利用してエンジントルクを制御するようにしたものである。したがって、図６において図１と対応する部分、図７において図２と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図６に示すように本実施の形態では、比較演算部１８の出力端に、人間の知覚閾値−ｄｈ〜＋ｄｈの幅の不感帯を備えた不感帯部２２が接続され、不感帯部２２の出力端には車両と人体との応答の補償を行う車両・人体応答補償部２４が接続され、車両・人体応答補償部２４には車両・人体応答補償部２４出力に基づいてエンジントルクを制御するエンジントルク制御部２６が接続されている。
【００５６】
図７に示すように、本実施の形態の期待値の物理量演算部１４には、図２の一次遅れ要素に代えて、最終値をＫｗとする一次遅れ要素１４ｇが設けられている。ドライバのシートバックの加速度変化を、最終値Ｋｗを含む一次遅れ要素１４ｇを通過させることにより、一次遅れ要素１４ｇから荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃが出力される。
【００５７】
また、一次遅れ要素１４ｇの出力端に接続された第１の微分要素１４ｆからは、荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃを微分することにより、荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃが出力される。
【００５８】
本実施の形態の体感物理量演算部１６には、図２の加速感評価装置とは異なり、乗算要素１６ｅは設けられていない。したがって、体感物理量演算部１６から、荷重比偏差ΔＲｂ、微分要素１６ｆで荷重比偏差ΔＲｂを微分して得られた荷重比偏差の速度Ｒｂが各々出力される。
【００５９】
本実施の形態の比較演算部１８は、荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃから荷重比偏差ΔＲｂを減算する減算要素１８ａ、及び荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃから荷重比偏差の速度Ｒｂを減算する減算要素１８ｂで構成されている。
【００６０】
不感帯部２２には、減算要素１８ａの出力端に接続されると共に、−ｄｈ１〜＋ｄｈ１の幅の不感帯を備えた不感帯部２２ａ、減算要素１８ｂの出力端に接続されると共に、−ｄｈ２〜＋ｄｈ２の幅の不感帯を備えた不感帯部２２ｂ、不感帯部２２ａの出力端に接続され、かつ入力されたデータに係数Ｇ１を乗算するための乗算要素２２ｃ、及び不感帯部２２ｂの出力端に接続され、かつ入力されたデータに係数Ｇ２を乗算するための乗算要素２２ｄが設けられている。
【００６１】
また、荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃのデータが、下記の式に従って不感帯の幅を変更するように不感帯部２２ｂに入力されている。
【００６２】
ｄｈ２＝ｒ・Ｒｂｃ ・・・（３）
ただし、ｒはウェーバ比であり、ｄｈ２≦制御精度である。
【００６３】
不感帯部２２に設けられた乗算要素２２ｃ及び乗算要素２２ｄの出力端は、各々車両・人体応答補償部２４に入力されている。
【００６４】
エンジントルク制御部２６では、荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃから荷重比偏差ΔＲｂを減算した偏差から人間の閾値特性除去した値に係数Ｇ１を乗算した値、及び荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃから荷重比偏差の速度Ｒｂを減算した偏差から人間の閾値特性除去した値に係数Ｇ２を乗算した値の各々が大きくなるに従って、点火時期、燃料噴射量、空気量、及び変速段の少なくとも１つを制御することによりエンジントルクが大きくなるように制御する。
【００６５】
また、ディーゼルエンジンでは、荷重比偏差の期待値ΔＲｂｃから荷重比偏差ΔＲｂを減算した偏差から人間の閾値特性除去した値に係数Ｇ１を乗算した値、及び荷重比偏差の速度の期待値Ｒｂｃから荷重比偏差の速度Ｒｂを減算した偏差から人間の閾値特性除去した値に係数Ｇ２を乗算した値の各々が大きくなるに従って、燃料噴射量を増加させてトルクが大きくなるように制御する。これにより、車両の加速性能を向上することができる。
【００６６】
次に、車両制御装置の第２の実施の形態について図８を参照して説明する。本実施の形態は、車両制御装置の第１の実施の形態において、体感物理量演算部のみを変更し、クッション荷重Ｗｃ及びバックレスト荷重Ｗｂを検出する代わりに、車両・人の状態量としてクッションたわみ及びバックレストたわみを検出し、クッションたわみからクッション荷重Ｗｃを演算すると共に、バックレストたわみからバックレスト荷重Ｗｂを演算するようにしたものである。したがって、体感物理量演算部１６以外の部分についての図示を省略し、図８において図７対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図８に示すように、本実施の形態の体感物理量演算部には、クッションたわみからクッション荷重Ｗｃを演算するクッション荷重Ｗｃ演算部１６ｐ、及びバックレストたわみからバックレスト荷重Ｗｂを演算するバックレスト荷重Ｗｂ演算部１６ｑが設けられている。クッション荷重Ｗｃ演算部１６ｐ及びバックレスト荷重Ｗｂ演算部１６ｑの各々は、シート荷重記憶部１６ａ及び荷重比演算部１６ｂに接続され、シート荷重記憶部１６ａは、荷重比演算部１６ｃに接続されている。
【００６８】
シート荷重記憶部１６ａでは、上記で説明したように、入力されたフロア前後加速度に基づいて、加速度が発生する前のクッション荷重Ｗｃｉ及びバックレスト荷重Ｗｂｉを記憶する。
【００６９】
本実施の形態では、クッション荷重Ｗｃ及びバックレスト荷重Ｗｂを検出することなく、クッションたわみ及びバックレストたわみを検出し、クッションたわみからクッション荷重Ｗｃを演算すると共に、バックレストたわみからバックレスト荷重Ｗｂを演算することができる。
【００７０】
次に、走行環境補償型加速性適合車両制御装置の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１に示した加速感評価装置にドライバ心理特性補償部３０を設けたものである。
【００７１】
本実施の形態によれば、走行環境によるドライバ心理の特性を補償することができる。
【００７２】
走行環境補償型加速性能適合車両制御装置の主要構成を図９に示す。図７の加速性能適合車両制御装置の構成に走行環境によるドライバの心理の特性を補償するために、期待値の物理量を補正するドライバ心理特性補償部３０を付加したものである。ドライバが先を急いでいる場合には、急加速や急減速が多くなり、アクセルとブレーキ操作の頻度が高くなる。このような操作の頻度からドライバの急ぎ度を演算し、図７の実施例に示す期待値の物理量演算部１４の一次遅れ要素１４ｇの最終値Ｋｗの大きさを急ぎ度に応じて大きくするようにドライバ心理特性補償部で演算を行い、期待値の物理量である荷重比期待値と荷重速度比期待値を補正する。これによって、ドライバの心理状態に沿った加速性能が得られる。また、加速性能適合制御車両にドライバ心理特性補償部を設けた実施の形態を示したが、加速感評価装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の加速感評価装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】加速感評価装置の第１の実施の形態の詳細を示すブロック図である。
【図３】加速感評価装置の第２の実施の形態の詳細を示すブロック図である。
【図４】本発明の加速感評価装置の変形例を示すブロック図である。
【図５】図４の変換要素で使用するスティーブンスのべき法則の特性を示す線図である。
【図６】本発明のエンジントルクを制御する車両制御装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】車両制御装置の第１の実施の形態の詳細を示すブロック図である。
【図８】車両制御装置の第２の実施の形態における体感物理量演算部の詳細を示すブロック図である。
【図９】本発明の走行環境補償型加速性適応車両制御装置の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 操作量検出部
１２ 車両状態量検出部
１４ 期待値の物理量演算部
１６ａ シート荷重記憶部
１６ｇ ローパスフィルタ
１６ｂ 荷重比演算部
１６ｃ 荷重比演算部
１６ｄ 減算要素
１６ｆ 微分要素
２０ 評価値演算部
２０ 評価物理量演算部
２６ エンジントルク制御部
３０ ドライバ心理特性補償部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出する操作量検出部と、
車両挙動量、または車両挙動量及びドライバの挙動量を検出する車両・人の挙動検出部と、
前記操作量検出部の検出値及び前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算手段と、
前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算手段と、
前記期待値の物理量と前記体感物理量とを比較する比較演算部と、
前記比較演算部の出力に基づいて、加速感の評価値を演算する評価値演算部と、
を含む加速感評価装置。
【請求項２】
走行環境によるドライバ心理の特性を補償するために、前記期待値の物理量を補正するドライバ心理特性補償部を更に設けた請求項１記載の加速感評価装置。
【請求項３】
前記期待値の物理量演算手段を、
アクセル開度、変速機の変速段数、車両重量、車速、及び走行路面情報に基づいて、車両前後加速度を演算する車両前後加速度演算部と、
走行路面情報に基づく応答特性に応じて、前記車両前後加速度を補正する応答特性フィルタ要素と、
応答特性フィルタ要素から出力された出力値を微分する微分回路と、
を含んで構成した請求項１または請求項２記載の加速感評価装置。
【請求項４】
前記体感物理量演算手段を、
加速時におけるドライバの前後揺動によって、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の該背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量に基づいて、前記変化量と等価な前後加速度を皮膚感覚加速度として演算する演算部と、
前記演算部からの出力値を微分して皮膚感覚前後ジャークとして出力する微分要素と、
を含んで構成した請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の加速感評価装置。
【請求項５】
前記車両・人の挙動検出部によって、ドライバの頭部の前後加速度、ドライバの肩の前後加速度、及びドライバの肩のピッチ角を検出すると共に、
前記体感物理量演算手段に、前記ドライバの頭部の前後加速度、前記ドライバの肩の前後加速度、及び前記ドライバの肩のピッチ角に基づいて、ドライバの首の前後ジャーク及び深部感覚加速度を演算する演算部を設けた請求項４記載の加速度評価装置。
【請求項６】
車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出する操作量検出部と、
車両挙動量、または車両挙動量及びドライバの挙動量を検出する車両・人の挙動検出部と、
前記操作量検出部の検出値及び前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算手段と、
前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算手段と、
前記期待値の物理量と前記体感物理量とを比較するする比較演算部と、
前記比較演算部の出力が入力される人間の閾値特性を不感帯とした不感帯特性部と、
前記不感帯特性部出力が入力される車両と人体の応答特性を補償する車両・人体応答補償部と、
前記車両・人体応答補償部の出力に基づいて、ドライバが期待する加速性能が得られるように車両を制御する制御部と、
を含む車両制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、エンジントルク及び変速機の変速比の少なくとも一方を制御する請求項６記載の車両制御装置。
【請求項８】
前記期待値の物理量演算手段を、
アクセル開度、変速機の変速段数、車両重量、車速、及び走行路面情報に基づいて、車両前後加速度を演算する車両前後加速度演算部と、
走行路面情報に基づく応答特性に応じて、前記車両前後加速度を補正する応答特性フィルタ要素と、
応答特性フィルタ要素から出力された出力値を微分する微分回路と、
を含んで構成した請求項６または請求項７記載の車両制御装置。
【請求項９】
前記体感物理量演算手段を、
加速時におけるドライバの前後揺動によって、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の該背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量を荷重比偏差として演算する演算部と、
前記演算部からの出力値を微分して荷重比偏差の速度として出力する微分要素と、
を含んで構成した請求項６〜請求項８のいずれか１項記載の車両制御装置。
【請求項１０】
前記期待値の物理量の大きさで前記不感帯特性部の不感帯の幅を変更するようにした請求項６〜請求項９のいずれか１項記載の車両制御装置。
【請求項１】
車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出する操作量検出部と、
車両挙動量、または車両挙動量及びドライバの挙動量を検出する車両・人の挙動検出部と、
前記操作量検出部の検出値及び前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算手段と、
前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算手段と、
前記期待値の物理量と前記体感物理量とを比較する比較演算部と、
前記比較演算部の出力に基づいて、加速感の評価値を演算する評価値演算部と、
を含む加速感評価装置。
【請求項２】
走行環境によるドライバ心理の特性を補償するために、前記期待値の物理量を補正するドライバ心理特性補償部を更に設けた請求項１記載の加速感評価装置。
【請求項３】
前記期待値の物理量演算手段を、
アクセル開度、変速機の変速段数、車両重量、車速、及び走行路面情報に基づいて、車両前後加速度を演算する車両前後加速度演算部と、
走行路面情報に基づく応答特性に応じて、前記車両前後加速度を補正する応答特性フィルタ要素と、
応答特性フィルタ要素から出力された出力値を微分する微分回路と、
を含んで構成した請求項１または請求項２記載の加速感評価装置。
【請求項４】
前記体感物理量演算手段を、
加速時におけるドライバの前後揺動によって、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の該背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量に基づいて、前記変化量と等価な前後加速度を皮膚感覚加速度として演算する演算部と、
前記演算部からの出力値を微分して皮膚感覚前後ジャークとして出力する微分要素と、
を含んで構成した請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の加速感評価装置。
【請求項５】
前記車両・人の挙動検出部によって、ドライバの頭部の前後加速度、ドライバの肩の前後加速度、及びドライバの肩のピッチ角を検出すると共に、
前記体感物理量演算手段に、前記ドライバの頭部の前後加速度、前記ドライバの肩の前後加速度、及び前記ドライバの肩のピッチ角に基づいて、ドライバの首の前後ジャーク及び深部感覚加速度を演算する演算部を設けた請求項４記載の加速度評価装置。
【請求項６】
車両を加速させる際のドライバの車両に対する操作量を検出する操作量検出部と、
車両挙動量、または車両挙動量及びドライバの挙動量を検出する車両・人の挙動検出部と、
前記操作量検出部の検出値及び前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが期待する加速性能の期待値を表す期待値の物理量を演算する期待値の物理量演算手段と、
前記車両・人の挙動検出部の検出値に基づいて、ドライバが感じている加速度の体感を表す体感物理量を演算する体感物理量演算手段と、
前記期待値の物理量と前記体感物理量とを比較するする比較演算部と、
前記比較演算部の出力が入力される人間の閾値特性を不感帯とした不感帯特性部と、
前記不感帯特性部出力が入力される車両と人体の応答特性を補償する車両・人体応答補償部と、
前記車両・人体応答補償部の出力に基づいて、ドライバが期待する加速性能が得られるように車両を制御する制御部と、
を含む車両制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、エンジントルク及び変速機の変速比の少なくとも一方を制御する請求項６記載の車両制御装置。
【請求項８】
前記期待値の物理量演算手段を、
アクセル開度、変速機の変速段数、車両重量、車速、及び走行路面情報に基づいて、車両前後加速度を演算する車両前後加速度演算部と、
走行路面情報に基づく応答特性に応じて、前記車両前後加速度を補正する応答特性フィルタ要素と、
応答特性フィルタ要素から出力された出力値を微分する微分回路と、
を含んで構成した請求項６または請求項７記載の車両制御装置。
【請求項９】
前記体感物理量演算手段を、
加速時におけるドライバの前後揺動によって、ドライバの背中がシートバックに押し付けられた際の該背中に作用する押し付け荷重の加速前後の変化量を荷重比偏差として演算する演算部と、
前記演算部からの出力値を微分して荷重比偏差の速度として出力する微分要素と、
を含んで構成した請求項６〜請求項８のいずれか１項記載の車両制御装置。
【請求項１０】
前記期待値の物理量の大きさで前記不感帯特性部の不感帯の幅を変更するようにした請求項６〜請求項９のいずれか１項記載の車両制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１５４３２（Ｐ２００７−１５４３２Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９６１２４（Ｐ２００５−１９６１２４）
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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