在未经审查的日本专利公开No.2003-260951中，当车速超过了预定速度时，反作用力被施加至加速踏板，从而告知驾驶员车速已经超过设定速度。

另外，除了在未经审查的日本专利公开No.2003-260951中提及的技术之外，还有一种例如基于车辆转弯时的行驶阻力控制加速踏板的反作用力的技术。如上所述，响应于各种行驶情况(车速、车辆转弯时的行驶阻力，等等)控制加速踏板的反作用力。
这里，在对加速踏板的反作用力控制根据各种行驶情况而不同的情况下，所述反作用力控制在行驶情况改变时是不同的，因此，待施加给加速踏板的反作用力也改变。然而，即使待施加至加速踏板的反作用力由于行驶情况的改变而改变，如果反作用力的改变较小，那么反作用力的改变也不大可能被传递至驾驶员。在这种情况下，可以认为驾驶员无法识别行驶情况的改变。
考虑到相关技术中的上述固有问题而做出本发明。本发明的目的在于提供一种加速踏板的反作用力施加系统和反作用力施加方法，其通过待施加在加速踏板上的反作用力把行驶情况的改变精确地传递给驾驶员。
本发明的第一方面提供一种车辆加速踏板的反作用力施加系统，包括：行驶情况检测装置，其检测两种或更多种行驶情况；反作用力产生装置，其根据由所述行驶情况检测装置检测到的行驶情况，基于预定的反作用力目标值在加速踏板的复位方向上产生对加速踏板的反作用力，其中所述加速踏板由驾驶员的踩踏力操作，并且所述反作用力目标值根据各种行驶情况而不同；以及反作用力修正装置，其在以下情况下进行修正以减小由所述反作用力产生装置当前产生的反作用力，所述情况为：预测到反作用力目标值由于所述行驶情况检测装置检测到的行驶情况的改变而增加，并且对应于改变后的行驶情况的反作用力目标值与由所述反作用力产生装置当前产生的反作用力之间的差值小于预定差值。
本发明的第二方面提供一种车辆加速踏板的反作用力施加方法，包括：根据两种或更多种行驶情况，基于预定反作用力目标值在加速踏板的复位方向上产生对加速踏板的反作用力，其中所述加速踏板由驾驶员的踩踏力操作，并且所述反作用力目标值根据各种行驶情况而不同；以及在以下情况进行修正以减小当前产生的反作用力，所述情况为：预测到反作用力目标值根据行驶情况的改变而增加，并且对应于改变后的行驶情况的反作用力目标值与当前产生的反作用力之间的差值小于预定差值。
附图说明
图1是示出安装在车辆上的加速踏板反作用力施加系统的构造的示意图。
图2是示出加速踏板反作用力施加系统的构造的框图。
图3是示出控制器的构造的框图。
图4是示出加速踏板行程和施加在加速踏板上的踩踏力之间的滞后特性的关系图。
图5是用于确定增大对加速踏板的下压踩踏力的加速踏板行程APS(如图4所示)的阈值APS1的关系图。
图6是示出目标反作用力计算单元的构造的框图。
图7是示出控制器的车间距离保持辅助控制的处理过程的流程图。
图8是示出预反作用力的特性的特性图。
图9是示出主反作用力的特性的特性图。
图10是示出最终反作用力计算单元的处理过程的流程图。
图11是示出最终反作用力计算单元的减小修正处理的处理过程的流程图。
图12是示出加速踏板致动器的构造实例的视图。
图13是示出加速踏板反作用力(预反作用力或主反作用力)的改变的实例的示意图。
图14是示出经过减小修正的反作用力的改变的示意图。
图15是示出加速器开度和修正量之间的关系的特性图。
图16是示出加速器开度和极限值之间的关系的特性图。
图17是示出坡度和极限值之间的关系的特性图。
具体实施例
下面参考附图描述本发明的实施例。
[构造]
根据本实施例的加速踏板反作用力施加系统基于车辆的行驶情况控制加速踏板的反作用力，所述加速踏板由驾驶员的踩踏力操作。这里，在加速踏板的复位方向上产生反作用力。在本实施例中，将车辆和车辆前方的物体之间的距离以及车辆的锁止离合器接合状态用作车辆的行驶情况，并且响应于行驶情况控制加速踏板的反作用力。
图1和图2示出了加速踏板反作用力施加系统的构造。如图1和图2所示，该系统包括：激光雷达1；车速传感器2；加速器行程传感器3；控制器20；加速踏板控制装置4；以及加速踏板致动器5。
激光雷达1用红外脉冲在水平方向和竖直方向上扫描车辆的前方。具体而言，激光雷达1用红外脉冲扫描在车辆前方水平和竖直延展的预定区域。例如，激光雷达1扫描的区域是与车辆的前方成预定角度的区域。该预定角度可以被设定为例如水平约±10°和竖直约0°至3°。所述车辆在前格栅、前保险杠等上具有激光雷达1。激光雷达1测量前方物体反射的红外脉冲的每个反射波。所述前方物体例如为前方车辆(前面的车辆)。激光雷达1测量所述前方车辆的后端反射的红外脉冲的反射波。
随后，基于反射波相对于发射的红外脉冲的到达时间和发射方向，激光雷达1检测从车辆到前方物体的车间距离和前方物体相对于车辆的存在方向。前方物体的存在方向是指示前方物体与车辆的相对角度的信息。此外，当存在多个前方物体(前面的车辆)时，激光雷达1检测所述多个前方物体的车间距离和存在方向。激光雷达1向控制器20输出检测到的车间距离和存在方向(根据具体情况，可以是多个车间距离和存在方向)作为前方物体信息。
应当注意，尽管在本实施例中以激光雷达为例进行描述，但是也可以使用声雷达，声雷达发射声波并基于发射的声波的反射波获得前方物体信息。
车速传感器2检测车辆的速度。车速传感器2例如基于轮速传感器检测车速。举例而言，车速传感器2基于从动轮的轮速或前轮和后轮的轮速平均值检测车速。车速传感器2向控制器20输出检测到的车速。
加速器行程传感器3检测加速器开度(加速踏板行程)，并向控制器20输出检测到的加速器开度。控制器20控制整个加速踏板反作用力施加系统。如图3所示，控制器20包括：障碍物识别单元21；车间距离阈值计算单元22；锁止离合器接合确定单元23；以及目标反作用力计算单元30。如图3所示，控制器20接收前方物体信息(车间距离、存在方向等等)、车速和加速器开度。
障碍物识别单元21基于输入的前方物体信息和车速检测车辆周围(特别是车辆前方)的障碍物状况。障碍物识别单元21向车间距离阈值计算单元22输出检测到的车辆周围的障碍物状况。
车间距离阈值计算单元22基于输入的车辆周围的障碍物状况计算车间距离阈值。具体地说，车间距离阈值计算单元22计算第一车间距离阈值和第二车间距离阈值。后面将具体说明第一车间距离阈值和第二车间距离阈值的计算过程。车间距离阈值计算单元22向目标反作用力计算单元30输出计算出的车间距离阈值(第一车间距离阈值和第二车间距离阈值)。
锁止离合器接合确定单元(加速器开度阈值计算单元)23确定车辆的自动变速器中的锁止离合器的接合状态。锁止离合器接合确定单元23基于锁止离合器的接合状态控制反作用力。应当注意，作为基于锁止离合器的接合状态控制反作用力的技术，例如已知未经审查的日本专利公开No.2005-132225中披露的技术。
图4和图5示出了当基于锁止离合器的接合状态控制反作用力时的关系图。图4是示出加速踏板行程APS(加速器开度)和对加速踏板的踩踏力之间的滞后特性的关系图。图5是用于确定增大对加速踏板的踩踏力的加速踏板行程APS(如图4所示)的阈值APS1的关系图。图5是示出车速Vsp和加速踏板行程APS之间的关系中的锁止离合器脱开状态(NON-L/U)和锁止离合器接合状态(L/U)的关系图。应当注意，图5中关系线α左部的区域A(如阴影线所示)是表示锁止离合器脱开状态的区域。
在基于锁止离合器的接合状态的反作用力控制中，基于图5所示的关系图，根据输入的车速Vsp信号和加速踏板行程APS信号来确定锁止离合器是处于锁止离合器脱开状态(NON-L/U)还是处于锁止离合器接合状态(L/U)。因此，在锁止离合器处于接合状态(L/U)的情况下，锁止离合器接合确定单元23在图5的关系线α上得到对应于车速Vsp的加速踏板行程APS的阈值(加速器开度阈值)。例如，如图所示，当车速为车速Vsp1时，加速踏板行程APS的值APS1成为增大对加速踏板的踩踏力(即，增大反作用力)的阈值。锁止离合器接合确定单元23向目标反作用力计算单元30输出由此得到的加速踏板行程APS的阈值APS1。
目标反作用力计算单元30计算最终的目标踏板附加反作用力(最终反作用力命令值)。图6示出了目标反作用力计算单元30的构造。如图6所示，目标反作用力计算单元30包括：第一反作用力计算单元31；第二反作用力计算单元32；第三反作用力计算单元33；以及最终反作用力计算单元34。
第一反作用力计算单元31和第二反作用力计算单元32基于输入的车间距离阈值(第一车间距离阈值和第二车间距离阈值)计算目标踏板附加反作用力。第一反作用力计算单元31和第二反作用力计算单元32计算作为目标踏板附加反作用力的反作用力命令值，以控制待施加至加速踏板的反作用力。所述目标踏板附加反作用力(反作用力命令值)成为驱动加速踏板控制装置4以在加速踏板上产生目标反作用力值的控制命令值。
图7示出了控制器20中的保持车间距离的控制处理过程。控制器20在每个固定的时间间隔(例如，10毫秒)执行该处理。结合对图7中所示的处理过程的描述，下面将更加详细地描述控制器20的上述各个组件的处理过程，并将描述第一反作用力计算单元31和第二反作用力计算单元32的处理过程。
如图7所示，首先在第一步骤S1中，障碍物识别单元21接收由激光雷达1检测到的包括车间距离L的前方物体信息和由车速传感器2检测到的车速。
随后在步骤S2中，障碍物识别单元21执行障碍物识别处理。具体而言，障碍物识别单元21基于在步骤S1中接收到的前方物体信息和车速识别前方物体的状况。
这里，障碍物识别单元21基于在上一个处理周期前的步骤S1中接收到的前方物体信息和车速以及在本次处理周期中的步骤S1中接收到的前方物体信息和车速来识别前方物体相对于车辆的相对位置、移动方向或移动速度。具体而言，障碍物识别单元21将在上一个处理周期前的步骤S1中接收到的并存储在存储器(未示出)等中的前方物体相对于车辆的相对方向、移动速度或存在方向与在本次处理周期中的步骤S1中接收到的前方物体相对于车辆的相对方向、移动速度或存在方向相互比较。然后，障碍物识别单元21基于比较结果识别目前检测到的前方物体的相对位置、移动速度或移动方向。
然后，障碍物识别单元21基于识别结果识别所述物体在车辆的前方所处的位置(相对位置)和所述物体相对于车辆移动(相对移动)的速度(相对速度)。
接着，在步骤S3和步骤S4中，车间距离阈值计算单元22计算第一车间距离阈值和第二车间距离阈值。更具体地说，车间距离阈值计算单元22使用下面的公式(1)基于车速Vsp、相对速度Vr和前车(前方物体)的车速Vp设定第一车间距离阈值L1和第二车间距离阈值L2。
L1，L2＝f(Vsp，Vr，Vp)    ...(1)
这里，f是基于变量Vsp、Vr和Vp计算第一车间距离阈值L1和第二车间距离阈值L2的函数。应当注意，函数f是计算第一车间距离阈值L1和第二车间距离阈值L2的函数，第一车间距离阈值L1和第二车间距离阈值L2随着车速Vsp、相对速度Vr和前车的车速Vp的增大而增大。这里，对于计算第一车间距离阈值L1的情况和计算第二车间距离阈值L2的情况，函数f的常数的值是不同的。这样，可以基于函数f分别计算第一车间距离阈值L1和第二车间距离阈值L2。此时的条件是：计算得到的第一车间距离阈值L1应该小于第二车间距离阈值L2(L1＜L2)。
应当注意，只需使用例如在未经审查的日本专利公开No.2007-269307中描述的函数作为计算第一车间距离阈值L1和第二车间距离阈值L2的函数f。具体而言，例如基于下面的表达式来计算第一车间距离阈值L1和第二车间距离阈值L2。
·第一车间距离阈值L1的计算表达式
Lh1＝Vp×Th1
Tr1＝(L-Lh1)/Vr
Lr1＝Tr1×Vr
L1＝Lh1+Lr1
其中Th1是预定车间时间。
·第二车间距离阈值L2的计算表达式
Lh2＝Vp×Th2
Tr2＝(L-Lh2)/Vr
Lr2＝Tr2×Vr
L2＝Lh2+Lr2
其中Th2是大于Th1的预定车间时间。
随后，在步骤S5中，第二反作用力计算单元32基于在步骤S4中计算出的第二车间距离阈值L2计算目标踏板附加反作用力(反作用力命令值)。更具体地说，当车间距离L变得小于第二车间距离阈值L2(L＜L2)时，第二反作用力计算单元32计算目标踏板附加反作用力τp。应当注意，在下面的描述中，基于第二车间距离阈值L2增加的反作用力将被称为预反作用力。
图8示出了预反作用力(目标踏板附加反作用力τp)的具体计算结果(预反作用力的特性曲线)。当车间距离L变得小于第二车间距离阈值L2(L＜L2)时，那么如图8所示，第二反作用力计算单元32开始预反作用力的算术运算，并使预反作用力以预定斜率(增大率)c增大到作为预定反作用力的反作用力C。然后，第二反作用力计算单元32在保持时间t2内将预反作用力保持在反作用力C。此后，在经过保持时间t2后，第二反作用力计算单元32使预反作用力以预定斜率(减小率)d(其中|d|＜|c|)减小到反作用力D(小于反作用力C)。然后，第二反作用力计算单元32保持反作用力D，直至车间距离L变得等于或大于第二车间距离阈值L2为止。
应当注意，尽管在上述实例中，使预反作用力增大至预定和预先确定的反作用力C，但预反作用力也可以增大至如下值，即：响应于车辆的状态从设定为最小值的反作用力C增大的值。换言之，当添加预反作用力时，可以向反作用力C增加例如对应于加速踏板的操作状态的值，并且可以将预反作用力增大至所述值与反作用力C之和。下面，为使说明简化，反作用力C被限定为预定和预先确定的值(固定值)。
这里，反作用力C和D以及斜率c和d例如为这样的值：在所述值下，驾驶员可以容易地执行加速踏板操作以保持车间距离，并且在所述值下，使驾驶员能够察觉到预反作用力的产生，并且提示驾驶员将加速踏板复位。另外，预先通过实验等确定这些值。此外，保持时间t2例如为约1秒。
第二反作用力计算单元32向最终反作用力计算单元34输出计算得出的预反作用力的目标踏板附加反作用力(反作用力命令值)。
接着，在步骤S6中，第一反作用力计算单元31基于在步骤S3中计算出的第一车间距离阈值L1计算目标踏板附加反作用力(反作用力命令值)。更具体地说，当车间距离L变得小于第一车间距离阈值L1(L＜L1)时，第一反作用力计算单元31计算目标踏板附加反作用力τm。应当注意，在下面的描述中，基于第一车间距离阈值L1增加的反作用力将被称为主反作用力，以区别于所述预反作用力。
图9示出了主反作用力(目标踏板附加反作用力τm，反作用力命令值)的具体计算结果。当车间距离L变得小于第一车间距离阈值L1(L＜L1)时，如图9所示，第一反作用力计算单元31开始主反作用力的算术运算，并使主反作用力以预定斜率(增大率)a增大到作为大于反作用力C的预定反作用力的反作用力A。然后，第一反作用力计算单元31在保持时间t1内将主反作用力保持在反作用力A。此后，在经过保持时间t1后，第一反作用力计算单元31使主反作用力以预定斜率(减小率)b(其中|b|＜|a|)减小到反作用力B(小于反作用力A)。然后，第一反作用力计算单元31保持反作用力B，直至车间距离L变得等于或大于第一车间距离阈值L1为止。
应当注意，尽管在上述实例中，使主反作用力增大至预定和预先确定的反作用力A，但主反作用力也可以增大至如下值，即：响应于车辆的状态从设定为最小值的反作用力A增大的值。换言之，当添加主反作用力时，可以向反作用力A增加例如对应于前车和本车之间的相对速度的值，并且主反作用力可以被增大至所述值与反作用力A之和。下面，为使说明简化，反作用力A被限定为预定和预先确定的值(固定值)。
这里，反作用力A的值的大小设定为能够在驾驶员以平常的力操作加速踏板时将加速踏板压回，并且使得驾驶员能够任意进一步下压加速踏板(增大加速踏板的下压量)。另外，预先通过实验等确定该值。此外，反作用力A是有助于驾驶员从加速踏板到刹车踏板的踏板转换的反作用力。应当注意，驾驶员的平常力可以定义为，例如，当车辆以恒定速度行驶时施加在加速踏板上的踩踏力。
此外，斜率的值例如与当驾驶员转换到刹车踏板时加速踏板的反作用力的改变速度(或当压回加速踏板时反作用力的改变速度)有关。应当注意，预先通过实验等确定该值。此外，保持时间t1例如为约0.5秒。
另外，第一反作用力计算单元31使用下面的公式(2)计算反作用力B。
反作用力B＝反作用力A×ΔACC×K1  ...(2)
这里，K1是增益。加速踏板的下压增量ΔACC是在车间距离L变得小于第一车间距离阈值L1时的时间点上计算出的加速踏板的下压增量。所述时间点被用作计算开始点。应当注意，第二车间距离阈值L2也可以被用作计算开始点。在该公式(2)中，反作用力B随着加速踏板的下压增量ΔACC增大而变小。如上所述计算反作用力B，由此当驾驶员任意进一步下压加速踏板时，主反作用力(反作用力B的一部分)变小。
第一反作用力计算单元31向最终反作用力计算单元34输出计算得出的主反作用力的目标踏板附加反作用力(反作用力命令值)。
同时，第三反作用力计算单元33基于锁止离合器接合确定单元23的确定结果(加速踏板行程APS的阈值APS1)计算目标踏板附加反作用力(反作用力命令值)。更具体地说，当这种下压加速踏板行程APS达到从如图5所示的关系图中得到的阈值APS1时，第三反作用力计算单元33开始反作用力的算术运算，并计算目标踏板附加反作用力τe，从而使反作用力以预定斜率(增大率)e增大到作为预定反作用力的反作用力G。此时目标踏板附加反作用力具有驱动包括踩踏力增加装置的致动器(加速踏板致动器5)并增大加速踏板的下压踩踏力的值。第三反作用力计算单元33向最终反作用力计算单元34输出计算得出的目标踏板附加反作用力(反作用力命令值)。
这里，作为预定反作用力的反作用力G的值小于上述反作用力A和反作用力C。具体而言，在本实施例中，反作用力的大小按照基于锁止离合器接合状态的反作用力G、预反作用力的反作用力C和主反作用力的反作用力A的顺序依次增大(反作用力G＜反作用力C＜反作用力A)。在下面的描述中，反作用力G、反作用力A和反作用力C被统称为反作用力目标值。这里，反作用力G、反作用力A和反作用力C是与行驶情况(锁止离合器状态、与第一车间距离阈值L1相关的车间距离L、与第二车间距离阈值L2相关的车间距离L)对应的反作用力。
应当注意，当加速踏板行程APS超过阈值APS 1时，自动变速器的锁止离合器断开接合，并且燃料效率下降。因此，在施加基于该锁止离合器的接合状态的反作用力时，当加速踏板行程APS达到阈值APS1时，对加速踏板增加反作用力G，并且提示驾驶员锁止离合器已经断开接合。另外，在施加反作用力G时，抑制了加速踏板行程APS增大超过阈值APS 1，并且帮助驾驶员在良好的燃料效率下驾驶。
最终反作用力计算单元34对输入的目标踏板附加反作用力τp、τm和τe(反作用力命令值)执行选高值控制。换言之，最终反作用力计算单元34从所述反作用力命令值中选择较高的一个，并从而得到最终目标踏板附加反作用力(最终反作用力命令值)。图10示出了最终反作用力计算单元34的具体处理过程。
如图10所示，首先在步骤S 11中，最终反作用力计算单元34通过行驶情况的转变来预测反作用力的转变。例如，在当前施加基于锁止离合器接合状态的反作用力时，最终反作用力计算单元34预测反作用力的施加是转换至施加作为基于第二车间距离阈值L2的反作用力的预反作用力还是施加作为基于第一车间距离阈值L1的反作用力的主反作用力。换言之，最终反作用力计算单元34预测待施加反作用力的行驶情况是否转变。当预测到反作用力转换时，最终反作用力计算单元34前进至步骤S12，否则前进至步骤S14。
例如，当车间距离L趋于减小并变得小于第二阈值时，最终反作用力计算单元34预测向预反作用力转变，其中所述第二阈值是比第二车间距离阈值L2大预定距离α的距离(L2+α)。另外，当车间距离L趋于减小并变得小于第一阈值时，最终反作用力计算单元34预测向主反作用力转变，其中所述第一阈值是比第一车间距离阈值L1大预定距离β的距离(L1+β)。应当注意，第一阈值(L1+β)的值小于第二车间距离阈值L2。此外，预定距离α和β是预定的实验值、经验值或理论值。
作为选择，最终反作用力计算单元34可以基于碰撞时间(TTC)预测反作用力的转变，其中碰撞时间(TTC)是通过将车间距离除以相对速度(车间距离/相对速度)得到的值。例如，当碰撞时间TTC变得小于预定阈值时，最终反作用力计算单元34可以预测产生了目标踏板附加反作用力τp和τm，换言之，可以预测反作用力的施加控制转换为基于目标踏板附加反作用力τp和τm的反作用力控制。在这种情况下，通过设定对应于各个目标踏板附加反作用力τp和τm的多个预定阈值，最终反作用力计算单元34分别预测向预反作用力(目标踏板附加反作用力τp)的转变和向主反作用力(目标踏板附加反作用力τm)的转变。这里，预定阈值为实验值、经验值或理论值。
在本实施例中，当车间距离L趋于减小并变得小于比第二车间距离阈值L2大预定距离α的第二阈值(即，L＜L2+α)时，预测向预反作用力转变。另外，当车间距离L趋于减小并变得小于比第一车间距离阈值L1大预定距离β的第一阈值(即，L＜L1+β)时，预测向主反作用力转变。
在步骤S12中，最终反作用力计算单元34确定在预测的转变之后的反作用力目标值是否大于当前的反作用力目标值。更具体地说，在当前输出基于目标踏板附加反作用力τe的反作用力(反作用力目标值为反作用力G的反作用力)的情况下，当预测这种输出转变为输出预反作用力(反作用力目标值为反作用力C的反作用力)或输出主反作用力(反作用力目标值为反作用力A的反作用力)时，最终反作用力计算单元34确定转变后的反作用力更大。作为选择，在当前输出预反作用力的情况下，当预测输出转变为输出主反作用力时，最终反作用力计算单元34确定转变后的反作用力更大。在预测转变后的反作用力目标值更大的情况下，最终反作用力计算单元34前进至步骤S13，否则前进至步骤S14。
在步骤S13中，最终反作用力计算单元34进行修正以减小当前的反作用力(实际施加至加速踏板的反作用力)。更具体地说，最终反作用力计算单元34对当前的反作用力进行修正，使得在预测转变之后当前反作用力与反作用力目标值(反作用力A或反作用力C)之间的差值大于或等于预定差值。
图11示出了这种反作用力修正的处理过程。如图11所示，首先在步骤S21中，最终反作用力计算单元34确定反作用力是否转变为预反作用力。在反作用力转变为预反作用力的情况下，最终反作用力计算单元34前进至步骤S22。具体而言，在预测到从对应于锁止离合器接合状态的反作用力(即当前反作用力)转变为预反作用力的情况下，最终反作用力计算单元34前进至步骤S22。否则，也就是说，在(反作用力)转变为主反作用力的情况下，最终反作用力计算单元34前进至步骤S23。具体而言，在预测到从对应于锁止离合器接合状态的反作用力(当前反作用力)或预反作用力转变为主反作用力的情况下，最终反作用力计算单元34前进至步骤S23。
在步骤S22中，最终反作用力计算单元34以第一修正量修正当前反作用力。所述第一修正量为实验值、经验值或理论值，并且是如下的预定值，即：当反作用力的改变等于或大于该第一修正量时，能够使司机明确地意识到反作用力的改变。更具体地说，最终反作用力计算单元34修正当前反作用力(对应于锁止离合器接合状态的反作用力)，从而使当前反作用力和作为预反作用力的反作用力目标值的反作用力C之间的差值大于或等于第一修正量。
具体而言，最终反作用力计算单元34计算反作用力C和当前反作用力之间的差值。然后，如果计算得出的差值小于第一修正量，那么最终反作用力计算单元34进行修正以减小当前反作用力，从而使反作用力C和当前反作用力之间的差值变得等于或大于第一修正量。同时，如果所述差值等于或大于第一修正量，那么最终反作用力计算单元34不进行减小当前反作用力的修正。随后，最终反作用力计算单元34结束图11中所示的处理，并前进至图10中的步骤S14。
在步骤S23中，最终反作用力计算单元34以第二修正量修正当前反作用力。所述第二修正量为预定的实验值、经验值或理论值。第二修正量的值大于第一修正量的值。更具体地说，最终反作用力计算单元34修正当前反作用力(对应于锁止离合器接合状态的反作用力或预反作用力)，从而使当前反作用力和作为主反作用力的反作用力目标值的反作用力A之间的差值大于或等于第二修正量。
具体而言，最终反作用力计算单元34计算反作用力A和当前反作用力之间的差值。然后，如果计算得出的差值小于第二修正量，那么最终反作用力计算单元34进行修正以减小当前反作用力，从而使反作用力A和当前反作用力之间的差值变得等于或大于第二修正量。同时，如果所述差值等于或大于第二修正量，那么最终反作用力计算单元34不进行减小当前反作用力的修正。随后，最终反作用力计算单元34结束图11中所示的处理，并前进至图10中的步骤S14。
在步骤S14中，最终反作用力计算单元34输出最终目标踏板附加反作用力(最终反作用力命令值)。更具体地说，最终反作用力计算单元34选择当前反作用力和另一反作用力(目标踏板附加反作用力)中较高的一者。这里，在步骤S11和步骤S12中得到确定结果“是”后，最终反作用力计算单元34前进至步骤S14，此时另一反作用力通常变为预测转变的反作用力的实际值。另外，当此处提及的当前反作用力在步骤S22中被以第一修正量进行减小修正或在步骤S23中被以第二修正量进行减小修正时，当前反作用力变为被减小修正后的值。
随后，目标反作用力计算单元30把选出来的较高的目标踏板附加反作用力定义为最终目标踏板附加反作用力τ(最终反作用力命令值)。具体而言，例如，当在步骤S12中确定转变后的反作用力较小时，通常，当前反作用力被保持并且成为最终目标踏板附加反作用力τ(最终反作用力命令值)。
基于由控制器20(目标反作用力计算单元30)输出的最终目标踏板附加反作用力τ，加速踏板控制装置4通过驱动信号控制由加速踏板致动器5产生的扭矩(待施加至加速踏板的外力)。
图12示出了加速踏板致动器5的构造实例。加速踏板100是悬置型(在加速踏板的上部具有踏板旋转轴的类型)的加速踏板。该加速踏板100包括：臂101，其一端(支撑部101a)支撑在车体上以自由旋转；以及踏板(踏垫)102，其与臂101的另一端相连。
加速踏板致动器5设置在加速踏板100的臂101和车体地板110之间。加速踏板致动器5受到电动机的驱动而伸出和缩回。加速踏板致动器5这样操作：以对应于目标踏板附加反作用力(反作用力命令值)的力将臂101向驾驶员侧推出，并将与目标踏板附加反作用力相等的反作用力施加至加速踏板100。
通过加速踏板致动器5的这种驱动，加速踏板控制装置4在加速踏板100上产生反作用力，并控制驾驶员对加速踏板100的踩踏力。另外，如图12所示，弹性体6(作为通常产生反作用力的部件)设置在加速踏板100的臂101和车体地板110之间。例如，使用弹簧作为弹性体6。这样，待施加至加速踏板100的反作用力变为通过将加速踏板致动器5的反作用力累加在弹性体6的反作用力(通常的反作用力)上得到的反作用力。
[操作和功能]
(基于车间距离的反作用力控制)
根据本实施例的加速踏板反作用力施加系统在车辆行驶期间接收行驶情况数据，并识别前方物体的状况(步骤S1和步骤S2)。
随后，基于识别的前方物体的状况，加速踏板反作用力施加系统计算目标踏板附加反作用力τ。具体而言，首先，基于车速Vsp、相对速度Vr和前车的车速Vp，所述系统计算第一车间距离阈值和第二车间距离阈值(步骤S3和步骤S4)。另外，所述系统基于计算得出的第二车间距离阈值计算预反作用力的目标踏板附加反作用力τp(反作用力命令值)，并且还基于计算得出的第一车间距离阈值计算主反作用力的目标踏板附加反作用力τm(反作用力命令值)(步骤S5和步骤S6)。
(预反作用力和主反作用力之间的关系)
图13是由加速踏板反作用力施加系统施加的加速踏板反作用力随时间改变的实例。例如，所示的改变是当车间距离L随着时间变小时得到的加速踏板反作用力的改变。所述加速踏板反作用力为预反作用力或主反作用力。这里，图13中的加速踏板反作用力仅示出了待由所述系统施加的加速踏板反作用力，而没有考虑到通常的反作用力。应当注意，类似地，在如图8、图9和图14中所示的加速踏板反作用力中也没有考虑通常的反作用力。另外，图13中的实例示出了加速踏板的改变，其中没有考虑当预测到反作用力转变(行驶情况转变)时执行的反作用力修正。具体而言，最终反作用力计算单元34通过对预反作用力的目标踏板附加反作用力τp和主反作用力的目标踏板附加反作用力τm进行取高值控制所获得的值被定义为最终目标踏板附加反作用力τ。此外，本实例示出了加速踏板控制装置4基于最终目标踏板附加反作用力τ控制加速踏板致动器5的驱动的情况。
如图13所示，首先，在车间距离L变得小于第二车间距离阈值L2的阶段，加速踏板反作用力施加系统执行预反作用力控制以产生预反作用力作为加速踏板反作用力。如图8所示，此时预反作用力随时间改变。
作为产生预反作用力作为加速踏板反作用力的情况，存在如下情况，即：车辆接近前方车辆，其接近程度使得驾驶员必须通过操作加速踏板以保持车间距离。另外，还存在如下情况，即：在其它车辆插入到本车辆前方、车间距离控制装置从另一控制装置(ACC，自适应巡航控制装置)切换至本控制装置4等情况下，车间距离的值突然下降至小于第二车间距离阈值L2。在这种情况下，加速踏板反作用力施加系统产生足以让驾驶员能够感知到的预反作用力作为加速踏板反作用力。
然后，当车间距离L变得小于第一车间距离阈值L1时，加速踏板反作用力施加系统开始主反作用力的算术运算。这样，当由算术运算得到的主反作用力变得大于预反作用力时，加速踏板反作用力施加系统执行主反作用力控制，以产生主反作用力作为加速踏板反作用力。如图9所示，主反作用力(加速踏板反作用力)随时间改变。
作为产生主反作用力作为加速踏板反作用力的情况，存在如下情况，即：车辆进一步接近前方车辆，并且车辆与前车的接近程度使得驾驶员需要操作制动踏板。另外，还存在其它车辆插入到本车辆前方的情况。在这种情况下，加速踏板反作用力施加系统产生主反作用力作为加速踏板反作用力，该主反作用力辅助驾驶员从加速踏板至制动踏板的踏板转换操作。
(基于锁止离合器接合状态的反作用力控制)
在锁止离合器处于接合状态(L/U)的情况下，加速踏板反作用力施加系统基于在车辆行驶过程中输入的车速Vsp信号和加速踏板行程APS信号在图5所示的关系线α中获得对应于车速Vsp1的加速踏板行程APS的阈值APS1。
然后，当下压加速踏板行程APS达到从图5所示的关系图得到的阈值APS1时，加速踏板反作用力施加系统启动加速踏板致动器5，并增大对加速踏板的下压踩踏力。
这样，当加速踏板行程APS的值达到锁止离合器接合状态(L/U)区域中的阈值APS1时，对加速踏板2的下压踩踏力增大。结果，在锁止离合器脱开状态(NON-L/U)区域中对加速踏板的下压踩踏力增大。因此，如图4所示，在加速踏板行程APS超过阈值APS1的部分，踩踏力的增大量为阴影线所示的踩踏力增大区域B。
如上所述，加速踏板反作用力施加系统即使在车辆驾驶特性转换(例如锁止离合器的接合/脱开)时也改变加速踏板的反作用力。因此，可以将有关车辆驾驶特性的转换的信息精确地传递给驾驶员。(当预测到反作用力转换时的反作用力控制)
当由于预测到反作用力(待施加反作用力的行驶情况)转换而得到的转变后的反作用力目标值大于当前反作用力目标值，并且当前反作用力与转变后的反作用力目标值之间的差值小于预定的差值时，那么加速踏板反作用力施加系统进行修正以减小当前反作用力(步骤S11至步骤S13)。
然后，加速踏板反作用力施加系统将通过对当前反作用力和另一反作用力(例如，预测将要转换的反作用力的实际值)执行取高值控制而获得的值定义为最终目标踏板附加反作用力τ(最终反作用力命令值)。这样，在所述系统中，当预测将要转换的反作用力的实际值超过修正后的当前反作用力时，预测将要转换的反作用力的实际值被作为最终目标踏板附加反作用力输出至加速踏板控制装置4(步骤S14)。
在本实施例中，在当前反作用力为基于锁止离合器的接合状态的反作用力的情况下，所预测将要转换的反作用力变为基于车间距离的反作用力(预反作用力或主反作用力)。另外，在当前反作用力是基于车间距离的预反作用力时，预测将要转换的反作用力变为基于车间距离的主反作用力。
图14示出了加速踏板反作用力的改变。图14示出了在从基于锁止离合器接合状态的反作用力控制转变至基于车间距离的反作用力控制时的反作用力的改变。在基于车间距离的反作用力控制中，还从产生预反作用力的反作用力控制(预反作用力控制)转变为产生主反作用力的反作用力控制(主反作用力控制)。
如图14所示，在基于锁止离合器接合状态的反作用力控制中，当车间距离趋于减小并小于第二阈值(L2+α)(时间T1)时，加速踏板反作用力施加系统对用于反作用力控制的目标踏板附加反作用力τe(当前反作用力)进行修正。此时，所述系统进行修正以减小目标踏板附加反作用力τe(当前反作用力)，从而确保与反作用力C(反作用力目标值)的预定差值(第一修正量)，所述预定差值在预反作用力的目标踏板附加反作用力τp处达到最大值。此时，所述系统还可以预定的减小率使目标踏板附加反作用力τe逐渐减小至期望的反作用力(反作用力E)。
然后，在目标踏板附加反作用力τe与反作用力C的差值变得大于或等于第一修正量的时间点T2上，也就是说，在被修正减小的目标踏板附加反作用力τe变为比反作用力C小第一修正量或更多的反作用力E的时间点上，所述系统结束减小目标踏板附加反作用力τe的修正，并保持反作用力E。随后，在所述系统中，当车间距离进一步减小并变得小于第二车间距离阈值L2时，开始计算用于预反作用力控制的目标踏板附加反作用力τp。此后，当用于预反作用力控制的目标踏板附加反作用力τp变得大于目标踏板附加反作用力τe(反作用力E)(时间T3)时，反作用力E通过取高值控制转换至用于预反作用力控制的目标踏板附加反作用力τp。
另外，如图14所示，在预反作用力控制中，当车间距离趋于减小并变得小于第一阈值(L1+β)时，所述系统进行修正以减小用于预反作用力控制的目标踏板附加反作用力τp(当前反作用力)。
此时，所述系统进行修正以减小用于预反作用力控制的目标踏板附加反作用力τp(当前反作用力)，从而确保与反作用力A的预定差值(第二修正量)，其中反作用力A变成主反作用力的反作用力目标值。这里，所述系统还可以使目标踏板附加反作用力τp以预定的减小率逐渐减小至期望的反作用力(反作用力F)。
然后，在系统中，当车间距离进一步减小并变得小于第一车间距离阈值L1时，开始计算用于主反作用力控制的目标踏板附加反作用力τm。此后，当用于主反作用力控制的目标踏板附加反作用力τm变得大于目标踏板附加反作用力τp(反作用力E)(时间T5)时，反作用力F通过取高值控制转变为用于主反作用力控制的目标踏板附加反作用力τm。
[变型实例]
(1)在上述实施例中，车辆与前方物体之间的车间距离以及车辆的锁止离合器接合状态被用作行驶情况，并且基于车间距离和锁止离合器接合状态来执行反作用力控制。与之相对，还可以基于除上述行驶情况之外的其它行驶情况来执行反作用力控制。例如，可以基于诸如车速和车辆转弯时的行驶阻力等行驶情况来执行反作用力控制。具体而言，例如，可以想到用于执行加速踏板反作用力控制的如下装置。所述装置在车速超过驾驶员设定的车速时增大加速踏板反作用力，并且辅助驾驶员对车辆加速踏板的操作；所述装置随着行驶阻力增大而减小加速踏板反作用力，并且辅助驾驶员对车辆加速踏板的操作。所述装置也可以是其它的类似装置。
(2)在上述实施例中，当待施加反作用力的行驶情况发生转变时，修正当前的反作用力，使得所述反作用力的改变量大于或等于预定差值(第一修正量、第二修正量)。与之相对，也可以仅基于以下条件执行减小当前反作用力的修正，所述条件为：在预测到行驶情况发生转变后，转变后的反作用力目标值大于当前反作用力目标值，并且转变后的反作用力目标值与当前反作用力之间的差值小于预定的差值。具体而言，在不要求确保预定差值(第一修正量、第二修正量)的情况下，并且在预测到行驶情况发生转变后、转变后的反作用力目标值大于当前反作用力目标值、转变后的反作用力目标值与当前反作用力之间的差值小于预定的差值时，也可以进行修正以减小当前反作用力。在这种情况下，当行驶情况发生转变时反作用力的改变量可能无法设置成大于或等于预定差值(第一修正量、第二修正量)。但是，至少当行驶情况发生转变时的反作用力的改变量与未执行减小修正的情况相比有所增加，并且使驾驶员更易于意识到反作用力的改变。
(3)也可以考虑执行反作用力控制的优先级来进行减小当前反作用力的修正。说到优先级，就要提到危险程度。具体而言，危险程度越高，优先级越高。
这样，在预测到行驶情况发生转变之后，如果转变后的反作用力目标值大于当前反作用力目标值，并且基于预测到的要发生转变的行驶情况产生反作用力的优先级较高，那么执行减小当前反作用力的修正。具体而言，在行驶情况发生转变后所要施加的反作用力是危险程度高于当前行驶情况的反作用力的时候，执行减小当前反作用力的修正。
因此，在预测到行驶情况发生转变后，即使基于所预测的将要转变的行驶情况的反作用力目标值大于基于当前行驶情况的反作用力目标值，但如果基于所预测的将要转变的行驶情况产生反作用力的优先级较低，也不进行减小当前反作用力的修正。
具体而言，在上述实施例中，作为预反作用力的反作用力目标值的反作用力C大于作为基于锁止离合器接合状态的反作用力目标值的反作用力G。但是，例如，还应考虑反作用力G反而大于反作用力C的情况。在这种情况下，预反作用力是将要基于车间距离施加的反作用力，并且是比基于锁止离合器接合状态的反作用力危险程度更高的反作用力。因此，在从预反作用力转变为基于锁止离合器接合状态的反作用力的情况下，即使反作用力G大于反作用力C，也不进行减小当前反作用力的修正。
(4)可以根据优先级设定诸如第一修正量和第二修正量等修正量(预定差值)。例如，修正量可以随优先级升高而增大。结果，受到修正而减小的反作用力(反作用力E，反作用力F)随着优先级升高而减小。
(5)在图14中，受到修正而减小的反作用力(反作用力E，反作用力F)采用了预定值。与之相对，如果可以确保预定差值(第一修正量、第二修正量)，那么受到修正而减小的反作用力(反作用力E，反作用力F)可以设置为零。
(6)在上述实施例中，基于车间距离来预测反作用力的转变(待施加反作用力的行驶情况)。与之相对，还可通过其它方法预测反作用力的转变。例如，还可基于目标踏板附加反作用力的计算状态预测反作用力的转变。举例而言，如前所述，在第一反作用力计算单元31和第二反作用力计算单元32中，当满足反作用力附加条件(L＜L1，L＜L2)时，会产生并增大目标踏板附加反作用力τp和τm。由此，当产生目标踏板附加反作用力τp和τm时，预测到反作用力转变。除此之外，当开始进行目标踏板附加反作用力τp和τm的算术运算或目标踏板附加反作用力τp和τm的值增加时，预测到反作用力转变。
(7)也可以基于加速器开度设定修正量(第一修正量、第二修正量)。图15示出了这种情况的实例。如图15所示，这种修正量随着加速器开度增大而减小。这里，随着加速器开度增大，与前方物体的接近程度增加，并且危险程度也增加。因此，随着加速器开度增大，修正量减小，并且确保受到修正而减小后的反作用力为较大值，由此可相应于这种危险程度高的情况增加大的反作用力。
(8)也可以基于加速器开度设定反作用力目标值(反作用力A、反作用力C)。图16示出了这种情况的实例。如图16所示，这种反作用力目标值随着加速器开度增大而增大。这样，例如，基于加速器开度而预定的反作用力目标值可以对应于各种行驶情况。
这里，随着加速器开度增大，与前方物体的接近程度增大，并且危险程度增大。因此，随着加速器开度增大，反作用力目标值增大，并且确保各反作用力(反作用力A、反作用力C)为较大值，由此可相应于危险程度较高的情况增加大的反作用力。
(9)还可以基于坡度设定反作用力目标值(反作用力A、反作用力C)。图17示出了这种情况的实例。如图17所示，这种目标反作用力随着坡度增加而减小。这样，例如基于坡度预定的反作用力目标值可以对应于各种行驶情况。
这里，在坡度大的倾斜路段，即使车速与在平路上的车速相同，加速踏板也被踩踏得更深。因此，在坡度大的倾斜路段，驾驶员的踩踏力(通常的反作用力)从一开始就是大的。在这种情况下，驾驶员强烈地感觉到施加在加速踏板上的反作用力。因此，反作用力目标值随着坡度增大而减小，由此可以整体上减小基于反作用力目标值的反作用力，并且可避免驾驶员强烈地感觉到反作用力。具体而言，可以产生适合驾驶员对加速踏板的操作的反作用力。
(10)加速踏板致动器5的构造不限于图12中所示的构造。换言之，加速踏板致动器5可以采用能够产生附加反作用力的其它构造。例如，加速踏板致动器5可以通过向加速踏板的旋转轴施加旋转力来产生附加反作用力。
(11)在前述实施例中，目标踏板附加反作用力τp或τm从车间距离变得小于第二车间距离阈值L2或第一车间距离阈值L1时起响应于经过的时间而改变。与之相对，当车间距离小于第二车间距离阈值L2或第一车间距离阈值L1时，目标踏板附加反作用力τp或τm也可以响应于车间距离而改变。具体而言，目标踏板附加反作用力τp或τm随着车间距离变短而增大。
应当注意，在上述实施例中，第一反作用力计算单元31、第二反作用力计算单元32和第三反作用力计算单元33实现了检测两种或更多种行驶情况的行驶情况检测装置。
另外，最终反作用力计算单元34、加速踏板控制装置4以及加速踏板致动器5实现了反作用力产生装置。基于各种行驶情况，该反作用力产生装置基于预定反作用力目标值对加速踏板产生反作用力，所述反作用力根据通过行驶情况检测装置所检测到的各种行驶情况而有所不同。
此外，最终反作用力计算单元34对应于实现了图10所示处理的反作用力修正装置。换言之，在基于由行驶情况检测装置检测到的行驶情况的改变而预测到反作用力目标值增大、并且对应于改变后的行驶情况的反作用力目标值与由反作用力产生装置当前产生的反作用力之间的差值小于预定差值时，反作用力产生装置进行修正以减小由反作用力产生装置当前产生的反作用力。
这里，对应于改变后的行驶情况的反作用力目标值是由第一反作用力计算单元31或第二反作用力计算单元32计算出来的反作用力目标值(反作用力A、反作用力C)。在这种情况下，作为减小修正对象的反作用力是基于由第三反作用力计算单元33计算出的目标踏板附加反作用力而当前产生的反作用力。
此外，对应于改变后的行驶情况的反作用力目标值是由第一反作用力计算单元31计算出来的反作用力目标值(反作用力A)。在这种情况下，作为减小修正对象的反作用力是基于由第二反作用力计算单元32或第三反作用力计算单元33计算出的目标踏板附加反作用力而当前产生的反作用力。
[实施例的效果]
(1)行驶情况检测装置检测两种或更多种行驶情况。另外，基于由行驶情况检测装置检测到的行驶情况，反作用力产生装置基于随不同的行驶情况而有所区别的预定反作用力目标值对加速踏板产生复位方向的反作用力。
然后，反作用力修正装置在以下情况下进行修正以减小由反作用力产生装置产生的反作用力，所述情况为：预测到反作用力目标值随着行驶情况的改变而增大，并且对应于改变后的行驶情况的反作用力目标值和当前产生的反作用力之间的差值小于预定差值。这样，响应于行驶情况而增加的反作用力可以与增加之前的反作用力明显地区别开。这样，可以通过施加在加速踏板上的反作用力而将行驶情况的改变准确地传递给驾驶员。
(2)反作用力修正装置进行修正以减小当前产生的反作用力，以确保对应改变后的行驶情况的反作用力目标值和当前产生的反作用力之间的差值。这样，响应改变后的行驶情况而增加的反作用力改变可以准确地传递给驾驶员。
(3)如果响应于改变后的行驶情况的产生反作用力的优先级高于响应当前行驶情况的产生反作用力的优先级，那么反作用力修正装置进行修正以减小由反作用力产生装置当前产生的反作用力。这样，可以进行考虑到优先级的减小反作用力的修正。结果，可以进行从优先级的角度来看比较适合的减小反作用力的修正，而避免不必要的反作用力修正。
(4)当行驶情况的危险程度高时，其优先级比危险程度低时的优先级高。这样，可以进行考虑到危险程度的减小反作用力的修正。这样，可以进行从危险程度的角度来看比较适合的减小反作用力的修正，而避免不必要的减小反作用力的修正。
(5)根据与改变后的行驶情况对应的反作用力目标值设定预定差值。这样，当行驶情况改变时，反作用力的改变增大，从而与基于改变后的行驶情况所产生的反作用力目标值对应。
(6)预定差值基于加速器开度设定。这样，可产生适于危险程度的反作用力。
(7)两种或更多种行驶情况中的一种行驶情况为车辆与车辆周围物体之间的接近程度。此时，反作用力修正装置预测到：由反作用力产生装置产生的反作用力目标值因为车辆与车辆周围物体之间的接近程度改变而增大。这样，可以容易地预测到反作用力目标值由于行驶情况改变而增大。
(8)反作用力修正装置以预定的减小率进行修正以减小反作用力。这样，反作用力逐渐减小，并且相应地，可避免进行减小修正时的反作用力改变导致驾驶员感觉到不适。
(9)基于道路坡度设定对应于各种行驶情况的反作用力目标值。这样，可产生适合驾驶员对加速踏板的操作的反作用力。
(10)基于加速器开度设定对应于各种行驶情况的反作用力目标值。这样，可产生与危险程度相适应的反作用力。
在此以引用的方式将申请日为2009年3月27日的日本专利申请No.P2009-079822和申请日为2009年11月27日的日本专利申请No.P2009-269902的全部内容并入本文。
尽管上面通过参考本发明的具体实施例对本发明做出了描述，但本发明不限于上述实施例，并且本领域的技术人员可以据此教导得到各种变型方案。本发明的保护范围由后附的权利要求书限定。