JP2005315765A - シミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両におけるエンジンから駆動輪までのパワートレインを制御するコントローラを評価するシミュレーション装置の応答速度を上げて信頼性を向上させる。
【解決手段】 運転者の運転操作を模擬してアクセル開度を出力するドライバモデル５、エンジンの動作を模擬して軸トルクを出力するエンジンモデル６、及び駆動系の運動状態を模擬して車速を出力する駆動系モデル７を備え、車両のパワートレイン制御用コントローラを評価するシミュレーション装置において、ドライバモデル５に、目標車速と駆動系モデルから出力された車速とを比較して目標トルクを出力させ、この目標トルクとエンジンモデル６から出力された軸トルクとを比較してアクセル信号、ブレーキ信号を出力させるようにしたものである。
【選択図】 図４

Description

本発明はシミュレーション装置に関し、特に、車両におけるエンジンから駆動輪までのパワートレインを制御するコントローラを評価するシミュレーション装置に関する。

一般に、エンジンの性能を評価する方法として、このエンジンを搭載した車両が所定の走行パターンに基づいて走行した時に、エンジンから排出される排気ガスの量を測定するものがある。この走行パターンとしては、都市内での走行パターンを代表させた１０モード（運転状態）や１０・１５モード等が知られている。

従来は、ドライバが実際にこの走行パターンに従って車両を運転して排気ガスの量を測定していたが、人の操作にはバラツキがあり、正確な測定が行えなかった。そこで、車両の挙動を模擬する、即ち、数式化して算出処理する、シミュレーション装置にエンジン制御用のコントローラを接続してエンジンの評価を行うことが行われており、このようなシミュレーション装置の構成が特許文献１に記載されている。

図１は、パワートレイン制御用のコントローラ１に従来のシミュレーション装置２を接続した状態を示すものである。シミュレーション装置２は、パワートレイン制御用のコントローラ１から送られてくる燃料噴射量、点火時期、吸気量等の制御信号、及び入力装置から入力される各入力要素に基づいて、車両の各部の状態量（例えば、エンジン回転数、車速など）を模擬的に算出し、その算出結果をパワートレイン制御用のコントローラ１に返送すると共に、算出した車速をフィードバックするものである。このシミュレーション装置２を使用することによって、実際に車両を用いての動作確認や性能評価の時間を大幅に低減することができ、パワートレイン制御用のコントローラ１のエンジン制御用の制御ロジックの開発も容易に行うことができるようになる。

前述のシミュレーション装置２には、キーボード等の入力装置３及び表示装置４が接続されており、この入力装置３を用いることにより、車両の置かれている情況、例えば、空気温度や大気圧、車両重量、道路勾配等や、アクセルの踏込み具合やブレーキの掛け具合などの運転者の操作情況をシミュレーション装置２に入力できるようになっている。

しかしながら、例えば、シミュレーション装置２における車速を、図２に示すような走行テストパターンのように変化させる場合に、運転者の操作情報を入力装置３から入力していたのでは、熟練者でなければ思い通りの車速が得られなかった。

そこで、シミュレーション装置２の中に実車を模擬したものを用意してパワートレイン制御用のコントローラ１の評価を行うことが行われている。シミュレーション装置２の中に実車を模擬したものには、図３（ａ）に示すように、ドライバモデル５、エンジンモデル６、及び駆動系モデル７が設けられている。ドライバモデル５は、運転者の運転操作を模擬してアクセル信号やブレーキ信号を出力し、これをエンジンモデル６に入力する、エンジンモデル６は、エンジンの動作を模擬して軸トルクを出力し、これを駆動系モデル７に入力する。駆動系モデル７は駆動系の運動状態を模擬してエンジン回転数や車速等を出力する。この車速は実車速に相当するものであり、ドライバモデル５にフィードバックされる。

このようなシミュレーション装置２では、例えば、図３（ｂ）に示すように、ドライバモデル５の中に、走行パターンに基づいて目標車速を出力する目標車速マップ８と、この目標車速と駆動系モデル７からフィードバックされる車速の偏差を算出する車速偏差算出部９、及び算出された車速偏差に基づいて運転者の操作量を例えばＰＩＤ制御によって算出し、アクセル信号やブレーキ信号として出力する操作量算出部１０がある。車速偏差算出部９は、目標車速及び駆動系モデル７から送られてくる車速に基づいて、車速の偏差を算出する。また、操作量算出部１０は、車速偏差算出部９によって算出された偏差に係数を積算することにより、アクセルペダル、又はブレーキペダルの操作量を求め、これらの操作量を示すアクセル信号とブレーキ信号を出力する。

目標車速マップ８には例えば、１０・１５モード走行の目標車速が記憶されており、１０・１５モード走行に沿った目標車速が出力されるようになっている。ドライバモデル５では、目標車速マップ８から出力された目標車速と、駆動系モデル７が出力してドライバモデル５に入力された車速との偏差を算出し、この偏差を無くすような操作量を操作量算出部１０でＰＩＤ制御によって算出して前述のアクセル信号やブレーキ信号を出力していた。即ち、従来は、駆動系モデル７が出力した車速に基づいてフィードバック制御しながらエンジンモデル６に対してアクセル信号やブレーキ信号を出力し、エンジンモデル６の制御が行われていた。

操作量算出部１０で行われるＰＩＤ制御は、例えば、車速偏差に係数を積算する動作、即ち、偏差に比例する動作（Ｐ動作）、車速偏差の積分値に比例した動作（Ｉ動作）、及び、偏差の微分値に比例した動作（Ｄ動作）を組み合わせたものである。そして、ＰＩＤ動作を前述の操作量とする場合には、車速偏差に係数を乗算した値、偏差の積分値に係数を乗算した値、及び偏差の微分値に係数を乗算した値の和を求め、これを操作量とすれば良い。

特開２００３−１４５８６号公報（段落００４１、００５６，００５７参照）

しかしながら、図３（ａ）に示されるシミュレーション装置２においても、ドライバモデル５から出力されるアクセル信号やドライバ信号に対して、駆動系モデル７から出力される車速の応答が遅いため、目標車速と駆動系モデルから出力された車速との間に偏差が生じ易く、精度の高い前述の１０・１５モード走行試験等をシミュレーション装置２で実現することが困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、図３（ａ）に示されるシミュレーション装置２の構成において、駆動系モデル７が出力する車速を、ドライバモデル５にフィードバックする１次ループに加えて、エンジンモデル６から出力される軸トルクを、ドライバモデル５にフィードバックする２次ループを設け、２つのパラメータによってアクセル信号を算出することにより、駆動系モデル７から出力される車速の応答速度を向上させ、目標車速と駆動系モデル７から出力された車速との間の偏差を無くし、精度の高い前述の１０・１５モード走行試験等をシミュレーション装置２で実現することを目的としている。

前記目的を達成する本発明は、車両のエンジンなどを制御する制御装置の評価に用いられ、車両を運転する運転者の運転操作や制御装置を搭載する車両の挙動などを少なくとも模擬するシミュレーション装置において、運転者の運転操作を模擬し、前記運転者が前記車両へ指示する操作量を出力するドライバモデルと、車両のエンジンの動作を模擬し、少なくとも車両の駆動系に伝達するトルクを出力するエンジンモデルと、車両の駆動系の動作を模擬し、少なくとも車両の車速を出力する駆動系モデルとを設けたシミュレーション装置に適用される。

本発明の第１の形態は、このドライバモデルに、車両に対する目標車速と駆動系モデルから出力された車速との車速偏差を算出する車速偏差算出手段と、車速偏差算出手段より算出された車速偏差に基づいて目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、目標トルク算出手段により算出された目標トルクとエンジンモデルから出力されたトルクとのトルク偏差を算出するトルク偏差算出手段と、トルク偏差算出手段により算出されたトルク偏差に基づいて、操作量を算出する操作量算出手段とを設けたことを特徴とするものである。

第２の形態は、ドライバモデルに、車両に対する目標車速と駆動系モデルから出力された車速との車速偏差を算出する車速偏差算出手段と、車速偏差算出手段により算出された車速偏差に基づいて操作量を算出する操作量算出手段と、車両の目標車速に応じた目標トルクを記憶する目標トルク記憶手段と、目標車速に応じて目標トルク記憶手段から読み出された目標トルクとエンジンモデルから出力されたトルクとのトルク偏差を算出するトルク偏差算出手段と、トルク偏差算出手段により算出されたトルク偏差に基づいて、トルク補正量を算出するトルク補正量算出手段とを設け、駆動系モデルは、エンジンモデルから出力されたトルクとドライバモデルから出力されたトルク補正量とに基づいて、車両の駆動系の動作を模擬し、少なくとも前記車両の車速を出力することを特徴とするものである。

第２の形態におけるトルク補正量算出手段は、トルク補正量として道路負荷量を算出する、トルク補正量としてブレーキによる制動量を算出する、或いはトルク補正量としてギヤのシフト位置を算出することができる。更に、第２の形態におけるトルク補正量算出手段は、トルク補正量を算出する複数のトルク補正量算出部と、複数のトルク補正量算出部のそれぞれに、トルク偏差算出手段により算出されたトルク偏差を分配するトルク偏差分配部とを有し、複数のトルク補正量算出部のそれぞれは、トルク偏差分配手段により分配されたトルク偏差に基づいて、トルク補正量を算出するように構成することができる。

第３の形態は、車両のエンジンなどを制御する制御装置の評価に用いられ、該車両を運転する運転者の運転操作や該制御装置を搭載する車両の挙動などを少なくとも模擬するシミュレーション装置において、運転者の運転操作を模擬し、運転者が車両へ指示する操作量を出力するドライバモデルと、車両のエンジンの動作を模擬し、少なくとも車両の駆動系に伝達するトルクを出力するエンジンモデルと、車両の駆動系の動作を模擬し、少なくとも車両の車速を出力する駆動系モデルとを備え、ドライバモデルに、車両に対する目標車速と駆動系モデルから出力された車速との車速偏差を算出する車速偏差算出手段と、車速偏差算出手段により算出された車速偏差に基づいて操作量を算出する操作量算出手段と、目標車速に応じて予め求められた標準的な操作量を記憶する標準操作量記憶手段と、操作量算出手段からの操作量と標準操作量記憶手段からの標準操作量とを加減算する操作量加減算手段を設け、ドライバモデルは、この操作量加減算手段の出力を操作量として出力することを特徴とするものである。

本発明のシミュレーション装置の第１の形態によれば、ドライバモデル、エンジンモデル、及び駆動系モデルを備えたシミュレーション装置において、駆動系モデルが出力する実車速をドライバモデルにフィードバックする１次ループに加えて、エンジンモデルから出力される軸トルクをドライバモデルにフィードバックする２次ループを設け、２つのパラメータによってアクセル開度をアクセル信号として算出するようにしたことにより、駆動系モデルから出力される実車速の応答速度が向上し、目標車速と駆動系モデルから出力された実車速との間の偏差が無くなり、精度の高い１０・１５モード走行試験等をシミュレーション装置で実現することができる。

また、本発明のシミュレーション装置の第２の形態によれば、エンジンモデルが出力する軸トルクをドライバモデルに入力し、駆動系モデルに対してトルク補正量を入力し、出力する車速を調整することで、目標車速に対する車速偏差を抑え、より精度の高い１０・１５モード走行試験等をシミュレーションで実現することができる。このトルク補正量としては、走行抵抗である路面勾配、空気抵抗、転がり抵抗等の道路負荷、ブレーキ操作による力であるブレーキ力、或いはシフト操作によるギヤ比を、駆動系モデルに対して入力することができる。

更に、本発明のシミュレーション装置の第３の形態によれば、定常状態において、車速とアクセル開度を表すアクセル信号には比例関係が成り立つことに着目し、目標車速と実車速に偏差が生じる前に、それを打ち消すようなにアクセル操作し、車速を調整することで、目標車速に対する車速偏差を抑え、より精度の高い１０・１５モード走行試験等をシミュレーション装置で実現することができる。

以下添付図面に基づいて、本発明の実施の形態を具体的な幾つかの実施例に基づいて詳細に説明する。

図４（ａ）は本発明のシミュレーション装置２の第１の形態の構成を示すものである。第１の形態のシミュレーション装置２は、シミュレーション装置２の中に実車を模擬したものを用意してパワートレイン制御用のコントローラ１の評価を行うものであり、シミュレーション装置２の中に、従来と同様にドライバモデル５、エンジンモデル６、及び駆動系モデル７が設けられている。

第１の形態では、図３（ａ）で説明した従来のシミュレーション装置２と同様に、ドライバモデル５が運転者の運転操作を模擬してアクセル信号とブレーキ信号とを出力し、これをエンジンモデル６に入力する。また、エンジンモデル６はエンジンの動作を模擬して軸トルクを出力しこれを駆動系モデル７に入力し、駆動系モデル７は駆動系の運動状態を模擬して実車速に相当する車速とエンジン回転数等を出力する。この車速はドライバモデル５にフィードバックされる。本発明の第１の形態のシミュレーション装置２では、この構成に加えて、即ち、駆動系モデル７が出力する車速をドライバモデル５にフィードバックする１次ループに加えて、エンジンモデル６から出力される軸トルクをドライバモデル５にフィードバックする２次ループを設けている。この軸トルクは車速に比べて応答が速いものである。

ここで、駆動系モデル７は、以下の運動方程式によって加速度を求めている。即ち、運動方程式をＦ＝ｍａ（Ｆ：力、ｍ：車両の質量、ａ：加速度）とすると、加速度ａはＦ／ｍで表され、この加速度ａを積分すれば車速ｖが算出できる。そして、ｋをギヤ比によるゲイン（係数）、Ｆ０をエンジントルク、Ｆ１を道路負荷力、Ｆ２をブレーキ力とすると、加速度ａは以下の式で表すことができる。

ａ＝（ｋ×Ｆ０−Ｆ１−Ｆ２）／ｍ
図４（ｂ）は図４（ａ）のドライバモデル５の内部の構成を示すものである。第１の形態では、ドライバモデル５において１０・１５モード走行等の目標車速が記憶された目標車速マップ８から読み出した目標車速と、駆動系モデル７が出力する車速との偏差を車速偏差算出部９で算出し、この偏差を無くすように、例えばＰＩＤ制御を行う目標トルク算出部１１が目標トルクを算出する。そして、この算出した目標トルクとエンジンモデル５からフィードバックされる軸トルクとの偏差をトルク偏差算出部１２で算出し、この偏差を無くすように、例えばＰＩＤ制御を行う操作量算出部１３が算出を行って、アクセル信号、ブレーキ信号を出力する。

図５は、図４（ａ），図４（ｂ）のように構成された本発明のシミュレーション装置２の第１の形態における制御手順を示すものである。この制御手順は目標車速マップ２０から目標車速が読み出される毎に実行される。この制御手順では、ステップ５０１からステップ５０５がドライバモデル５の動作を示し、ステップ５０６がエンジンモデル６の動作を示し、ステップ５０７とステップ５０８が駆動系モデル７の動作を示している。

ステップ５０１では図４（ｂ）に示した目標車速マップ８から目標車速を読み出し、ステップ５０２で目標車速と駆動系モデル７から出力された車速との偏差を車速偏差算出部９で算出する。ステップ５０３では目標トルク算出部１１が目標車速と車速の偏差から目標トルクを算出する。そして、ステップ５０４で目標トルクとエンジンモデル６から出力された軸トルクとの偏差をトルク偏差算出部１２が算出し、ステップ５０５では操作量算出部１３でアクセル信号とブレーキ信号を算出する。このアクセル信号とブレーキ信号は図４（ａ）で説明したエンジンモデル６に入力され、エンジンモデル６は入力されたアクセル信号とブレーキ信号から軸トルクをステップ５０６において算出する。算出された軸トルクは駆動系モデル７に入力され、駆動系モデル７はステップ５０７で駆動力を算出し、ステップ５０８で実車速に相当する車速を算出してこれを出力する。

本発明のシミュレーション装置２の第１の形態では、車速に比べて応答の速い軸トルクを２次ループとして設けることにより、目標車速に対する車速偏差を抑えることができるので、より精度の高い１０・１５モード走行試験等をシミュレーションで実現することができる。

図６（ａ）は本発明のシミュレーション装置２の第２の形態の第１の実施例の構成を示すものである。第２の形態のシミュレーション装置２も、シミュレーション装置２の中に実車を模擬したものを用意してパワートレイン制御用のコントローラ１の評価を行うものであり、シミュレーション装置２の中に、従来と同様にドライバモデル５、エンジンモデル６、及び駆動系モデル７が設けられている。

第２の形態では、図４（ａ）で説明した第１の形態のシミュレーション装置２と同様に、ドライバモデル５が運転者の運転操作を模擬してアクセル信号とブレーキ信号を出力してこれをエンジンモデル６に入力する。また、エンジンモデル６はエンジンの動作を模擬して軸トルクを出力しこれを駆動系モデル７に入力し、駆動系モデル７は駆動系の運動状態を模擬して車速とエンジン回転数等を出力する。第２の形態のシミュレーション装置２でも、駆動系モデル７が出力する車速をドライバモデル５にフィードバックする１次ループに加えて、エンジンモデル６から出力される軸トルクをドライバモデル５にフィードバックする２次ループがある。第２の形態の第１の実施例では、以上のような第１の形態の構成に加えて、ドライバモデル５から道路負荷を表すデータが出力され、これが駆動系モデル７に入力されている。

道路負荷は、走行抵抗である路面勾配、空気抵抗、転がり抵抗等の負荷であり、車速に影響を与えるものである。第２の形態では、この道路負荷というパラメータを駆動系モデル７に入力し、駆動系モデル７から出力される車速を調整することで、目標車速に対する車速偏差を抑え、より精度の高いシミュレーションを実現するものである。

図６（ｂ）は、道路負荷を出力する図６（ａ）のドライバモデル５の構成を示すブロック図である。第２の形態のドライバモデル５には、１０・１５モード走行等の目標車速が記憶された目標車速マップ８と、目標車速マップ８から読み出した目標車速と駆動系モデル７が出力する車速との偏差を算出する車速偏差算出部９、及びこの偏差を無くす算出を行ってアクセル信号とブレーキ信号を出力する操作量算出部１０がある。操作量算出部１０は、例えば、ＰＩＤ制御を行う。

また、この構成に加えて、目標車速に応じた目標トルクが記憶された目標トルクマップ２０と、この目標トルクマップ２０から出力された目標トルクと、エンジンモデル５からフィードバックされる軸トルクとの偏差を算出するトルク偏差算出部１２、及びこの偏差を無くすための道路負荷を算出する道路負荷量算出部１４がある。道路負荷量算出部１４はＰＩＤ制御を実行することができる。目標トルクマップ２０は目標車速マップ８から読み出されて入力される目標車速に応じて目標トルクを出力する。

図７（ａ）は本発明のシミュレーション装置２の第２の形態の第２の実施例の構成を示すものであり、図７（ｂ）は図７（ａ）のドライバモデル５の構成を示すものである。図７（ａ）に示す第２の実施例のシミュレーション装置２の構成は、第１の実施例のシミュレーション装置２の構成と殆ど同じであり、第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、第１の実施例ではドライバモデル５から道路負荷を表すデータが出力されて駆動系モデル７に入力されるのに対して、第２の実施例ではドライバモデル５からブレーキによる制動力（以後ブレーキ力という）を表すデータが出力され、これが駆動系モデル７に入力される点のみが異なる。

このブレーキ力は、図７（ｂ）に示すように、ブレーキ力算出部１５が、トルク偏差算出部１２における目標トルクマップ１３から読み出された目標トルクと軸トルクとの偏差を無くすように算出を行い、ブレーキ力算出部１５から出力されるものである。ブレーキ力算出部１５でもＰＩＤ制御が行われる。よって、第２の実施例では第１の実施例と同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

図８（ａ）は本発明のシミュレーション装置２の第２の形態の第３の実施例の構成を示すものであり、図８（ｂ）は図８（ａ）のドライバモデル５の構成を示すものである。第３の実施例のシミュレーション装置２の構成は、第１の実施例のシミュレーション装置２の構成と殆ど同じであり、第３の実施例が第１の実施例と異なる点は、第１の実施例ではドライバモデル５から道路負荷を表すデータが出力されて駆動系モデル７に入力されるのに対して、第３の実施例ではドライバモデル５からギヤ比を変えるためのシフト位置を表すデータが出力され、これが駆動系モデル７に入力される点のみが異なる。

このシフト位置を示すデータは、図８（ｂ）に示すように、シフト位置算出部１６が、トルク偏差算出部１２において算出された目標トルクマップ１３から読み出された目標トルクと軸トルクとの偏差を無くすように算出を行い、シフト位置算出部１６から出力されるものである。この算出もシフト位置算出部１６から出力されるものである。シフト位置算出部１６もＰＩＤ制御を行うように構成すれば良い。よって、第３の実施例では第１の実施例と同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

第２、第３の実施例におけるブレーキ力、及びシフト位置によるギヤ比の変更は、第１の実施例の道路負荷と同様に車速に影響を与えるものである。第２，第３の実施例では、このブレーキ力、或いはギヤ比の変更というパラメータを駆動系モデル７に入力し、駆動系モデル７から出力される車速を調整することで、目標車速に対する車速偏差を抑え、より精度の高いシミュレーションを実現するものである。

図９（ａ）は、図６（ａ），図６（ｂ）のように構成された本発明のシミュレーション装置２の第２の形態の第１の実施例における制御手順を示すものである。この制御手順は、目標車速マップから目標車速が読み出される毎に実行される。この制御手順では、ステップ９０１からステップ９０５、及びステップ１００１がドライバモデル５の動作を示し、ステップ９０６がエンジンモデル６の動作を示し、ステップ９０７とステップ９０８が駆動系モデル７の動作を示している。

ステップ９０１では図６（ｂ）に示した目標車速マップ８から目標車速を読み出し、ステップ９０２で目標車速と駆動系モデル７から出力された車速との差を車速偏差算出部９が算出する。ステップ９０３では操作量算出部１０が目標車速と車速の差からアクセル信号とブレーキ信号を算出する。一方、ステップ９０４では目標トルクマップ２０から、目標車速に応じた目標トルクを読み出し、続くステップ９０５において、この目標トルクとエンジンモデル６から出力された軸トルクとの差をトルク偏差算出部１２が算出する。

このようにして目標トルクと軸トルクの差を算出した後は、第２の形態の第１の実施例ではステップ１００１において道路負荷量算出部１４によって道路負荷を算出する。ステップ１００１が終了するとステップ９０６に進む。ステップ９０６では、ステップ９０３で算出されたアクセル信号とブレーキ信号に基づいて、エンジンモデル６が軸トルクを算出する。ステップ１００１で算出された道路負荷とこの軸トルクは、駆動系モデル７に入力される。駆動系モデル７は、ステップ９０７において駆動力を算出し、続くステップ９０８においてこの駆動力に基づいて車速を算出する。第２の形態の第１の実施例では、道路負荷によって駆動系モデル７から出力される実車速が調整される。

本発明のシミュレーション装置２の第２の形態の第２の実施例と第３の実施例は、ドライバモデル５におけるステップ９０５の後に行われるステップ１００２又はステップ１００３のみが異なるだけであり、他のステップについてはその動作が同じである。よって、ここでは、図９（ｂ）に第２の実施例が第１の実施例と異なるステップ１００２のみを示し、図９（ｃ）に第３の実施例が第１の実施例と異なるステップ１００３のみを示し、他のステップの図示は省略した。

第２の形態の第２の実施例では、ステップ９０５で目標トルクと軸トルクとの偏差を算出した後、ステップ１００２においてブレーキ力算出部１５によってブレーキ力を算出してステップ９０６に進む。また、第２の形態の第３の実施例では、ステップ９０５で目標トルクと軸トルクとの偏差を算出した後、ステップ１００３においてシフト位置をシフト位置算出部１６によって算出してステップ９０６に進む。この後、第２の形態の第２の実施例では、ブレーキ力によって駆動系モデル７から出力される車速が調整され、第２の形態の第３の実施例では、シフト位置によって駆動系モデル７から出力される車速が調整される。

図１０（ａ）は本発明のシミュレーション装置２の第２の形態の第４の実施例の構成を示すものであり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のドライバモデル５の構成を示すものである。第４の実施例のシミュレーション装置２の構成は、第１の実施例から第３の実施例のシミュレーション装置２の構成の組み合わせであり、第４の実施例ではドライバモデル５からは、道路負荷、ブレーキ力、或いはギヤ比を変えるためのシフト位置を表すデータが、軸トルク補正量として所定の割合で出力され、これらが駆動系モデル７に入力される点のみが異なる。

第２の形態の第１から第３の実施例では、ドライバモデル５から駆動系モデル７に出力されるのは、道路負荷、ブレーキ力、或いはギヤ比を変えるためのシフト位置を表すデータの何れか１種類であったのに対して、第４の実施例ではこれら３種類の軸トルク補正量が所定の比率で駆動系モデル７に出力される。このため、図１０（ｂ）に示すように、道路負荷量算出部１４，ブレーキ力算出部１５，及びシフト位置算出部１６の前段側にトルク偏差の分配、トルク偏差の重み付け算出部１７が接続されている。即ち、道路負荷量算出部１４，ブレーキ力算出部１５，シフト位置算出部１６、及びトルク偏差の分配、トルク偏差の重み付け算出部１７がトルク補正量算出手段を構成しており、トルク偏差の分配、トルク偏差の重み付け算出部１７から出力された分配後のトルク偏差が、道路負荷量算出部１４，ブレーキ力算出部１５，シフト位置算出部１６ｎｉそれぞれ送られる。

このため、ドライバモデル５からは、駆動系モデル７に入力される軸トルクの値を補正するための軸トルク補正量が、道路負荷、ブレーキ力、或いはギヤ比を変えるためのシフト位置を表すデータの組み合わせ、或いは単独で駆動系モデル７に入力される。

第４の実施例においては、トルク偏差の分配、トルク偏差の重み付け算出部１７が行うトルク偏差の分配と重み付けは、軸トルク補正量の必要量を道路負荷量、ブレーキによる制動量、及びギヤのシフト位置で分配するように付されれば良く、軸トルク補正量の総量は変わらないものとする。また、道路負荷量算出部１４，ブレーキ力算出部１５，及びシフト位置算出部１６がＰＩＤ制御を行う前に、予めトルク偏差を分配しておくこともできる。

従って、軸トルクの補正量が道路負荷量、ブレーキによる制動量、及びギヤのシフト位置の何れかで済む場合には、前述の第１の実施例から第３の実施例と同じ制御が行われ、組み合わせた方が効果的な場合は、負荷量、ブレーキによる制動量、及びギヤのシフト位置の２種類、或いは３種類に、これらが単独で出力された場合よりも少なくなる重み付けを行って軸トルクの補正量とするのである。

図１１は本発明のシミュレーション装置の第４の実施例における制御手順を示すフローチャートである。この手順も目標車速マップから目標車速が読み出される毎に実行される。第４の実施例の制御手順は、ステップ９０５とステップ９０６の間にステップ１０００が加わり、ステップ１００１からステップ１００３の手順がこのステップ１０００の手順によって制御される点を除いて、第１から第３の実施例の制御手順と全く同じである。よって、同じステップには同じステップ番号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

ステップ９０１からステップ９０５の手順によって目標トルクと軸トルクとの差が算出されると、ステップ１０００において、例えば、目標トルクと軸トルクとの偏差の大きさに基づいて差軸トルク補正量の配分を決め、各補正量の重み付けを算出する。この軸トルク補正量の重み付けは、道路負荷量算出部１４，ブレーキ力算出部１５，及びシフト位置算出部１６から出力される道路負荷、ブレーキ力、或いはギヤ比を変えるためのシフト位置を表すデータの割合を決める算出のことである。この重み付けにより、続くステップ１００１、ステップ１００２、及びステップ１００３における道路負荷、ブレーキ力、及びシフト位置の量が決定され、軸トルク補正量として適切な補正値が適切な割合でステップ９０７において駆動系モデル７に入力される。

例えば、目標トルクと軸トルクとの偏差が大きい場合には、ブレーキ信号またはシフト位置信号によって軸トルクを補正する方が目標車速への追従性が良く、逆に、目標トルクと軸トルクとの偏差が小さい場合には、道路負荷信号によって軸トルクを微調整する方が目標車速への追従性が良いと考えられる。

以上のように、本発明のシミュレーション装置２の第２の形態の第１から第４の実施例では、実車速に比べて応答の速い軸トルクを２次ループとして設けることにより、目標車速に対する車速偏差を抑えると共に、道路負荷、ブレーキ力、或いはギヤ比の変更を駆動系モデルに入力して車速を調整することにより、より精度の高い１０・１５モード走行試験等をシミュレーションで実現することができる。

ところで、定常状態において、車速とアクセル開度を表すアクセル信号との間には、図１２（ａ）に示すような比例関係があることが分かっている。そこで、目標車速と実車速との間に偏差が生じる前に、この偏差を打ち消すようにアクセル信号を調整し、車速を調整すれば、目標車速に対する車速偏差が抑えられ、より高い精度の走行試験等をシミュレーションで実現することができることを本発明者は見出した。

図１２（ｂ）はこの着想に基づく本発明のシミュレーション装置の第６の形態のドライバモデル５の構成を示すものである。第６の形態では、図３（ｂ）に示すドライバモデル５の構成に、アクセル信号マップ１８を追加したものである。ここでは、目標車速と駆動系モデルからの車速の偏差が車速偏差算出部９で算出されると、操作量算出部１０はこの車速偏差に応じたアクセル信号を出力する。

一方、アクセル信号マップ１８には、図１２（ａ）に示されるような定常状態における車速とアクセル信号の特性が予め記憶されている。そして、目標車速マップ８から目標車速が出力されると、これが分岐されてアクセル信号マップ１８に入力され、アクセル信号マップ１８からこの目標開度に相当する定常状態の標準的なアクセル信号（以後標準アクセル信号という）が読み出されて出力される。

この結果、目標速度が分かっている場合、標準アクセル信号がアクセル信号マップ１８から出力され、操作量算出部１０で算出されたアクセル信号と、操作量加減算部１９で加減算されてエンジンモデル６に入力される。このため、従来の図３（ｂ）に示される構成のように、車速を単に目標速度に対してフィードバックするよりも、駆動系モデル７からドライバモデル５にフィードバックされる車速の応答が早くなる。そして、細かい車速の調整は、駆動系モデル７からドライバモデル５にフィードバックされる車速で行うことができるので、応答が速く、かつ、精度の良い制御を行うことができる。

図１３は、本発明のシミュレーション装置の第６の形態における制御手順を示すフローチャートである。この制御手順も目標開度マップから目標車速を読み出す毎に実行される。この制御手順では、ステップ１３０１からステップ１３０５がドライバモデル５の動作を示し、ステップ１３０６がエンジンモデル６の動作を示し、ステップ１３０７とステップ１３０８が駆動系モデル７の動作を示している。

ステップ１３０１では図１２（ｂ）に示した目標車速マップ８から目標車速を読み出し、ステップ１３０２でアクセル信号マップ１８から標準アクセル信号を読み出す。ステップ１３０３では車速偏差算出部９が目標車速と駆動系モデル７から出力された実車速との差を算出する。ステップ１３０４では操作量算出部１０が目標車速と駆動系モデルからフィードバックされた車速の差から、例えば、ＰＩＤ制御によってアクセル信号を算出する。そして、ステップ１３０５ではステップ１３０４で算出したアクセル信号とアクセル信号マップ１８から読み出した標準アクセル信号とを操作量加減算部１９で加算、或いは減算する。

このアクセル信号はエンジンモデル６に入力され、エンジンモデル６は入力されたアクセル信号から軸トルクをステップ１３０６において算出する。算出された軸トルクは駆動系モデル７に入力され、駆動系モデル７はステップ１３０７で駆動力を算出し、続くステップ１３０８で実車速を算出してこれを出力し、このルーチンを終了する。

このような制御手順において、目標車速が変更になった場合は、駆動系モデル７からフィードバックされる実車速の変化が遅い場合でも、目標車速に応じた標準アクセル信号がアクセル信号マップ１８から先に読み出されてアクセル信号としてエンジンモデル６に伝えられるので、応答が速い。

従来のパワートレイン制御用のコントローラにシミュレーション装置を接続した状態を示す図である。 走行テストパターンの一例を示す図である。 （ａ）は従来のシミュレーション装置の構成を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示したドライバモデルの構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明のシミュレーション装置の第１の形態の構成を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）のドライバモデルの構成を示すブロック図である。 本発明のシミュレーション装置の第１の形態における制御手順を示すフローチャートである。 （ａ）は本発明のシミュレーション装置の第２の形態の第１の実施例の構成を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）のドライバモデルの構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明のシミュレーション装置の第２の形態の第２の実施例の構成を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）のドライバモデルの構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明のシミュレーション装置の第２の形態の第３の実施例の構成を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）のドライバモデルの構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明のシミュレーション装置の第２の形態の第１の実施例における制御手順を示すフローチャート、（ｂ）は本発明のシミュレーション装置の第２の形態の第２の実施例における制御手順を示す部分フローチャート、（ｃ）は本発明のシミュレーション装置の第２の形態の第３の実施例における制御手順を示す部分フローチャートである。 （ａ）は本発明のシミュレーション装置の第２の形態の第４の実施例の構成を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）のドライバモデルの構成を示すブロック図である。 本発明のシミュレーション装置の第２の形態の第４の実施例における制御手順を示すフローチャートである。 （ａ）は車両における車速とアクセル信号の一般的な関係を示す特性図、（ｂ）は本発明のシミュレーション装置の第３の形態のドライバモデルの構成を示すブロック線図である。 本発明のシミュレーション装置の第３の形態における制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…パワートレイン制御用のコントローラ
２…シミュレーション装置
５…ドライバモデル
６…エンジンモデル
７…駆動系モデル
８…目標車速マップ
９…車速偏差算出部
１０…操作量算出部
１１…目標トルク算出部
１２…トルク偏差算出部
１３…操作量算出部
１４…道路負荷量算出部
１５…ブレーキ力算出部
１６…シフト位置算出部
１７…トルク偏差の分配、重み付け算出部
１９…操作量加減算部
２０…目標トルクマップ

Claims (7)

1. 車両のエンジンなどを制御する制御装置の評価に用いられ、該車両を運転する運転者の運転操作や該制御装置を搭載する車両の挙動などを少なくとも模擬するシミュレーション装置において、
   前記運転者の運転操作を模擬し、前記運転者が前記車両へ指示する操作量を出力するドライバモデルと、
   前記車両のエンジンの動作を模擬し、少なくとも前記車両の駆動系に伝達するトルクを出力するエンジンモデルと、
   前記車両の駆動系の動作を模擬し、少なくとも前記車両の車速を出力する駆動系モデルとを備え、前記ドライバモデルに、
   前記車両に対する目標車速と前記駆動系モデルから出力された前記車速との車速偏差を算出する車速偏差算出手段と、
   前記車速偏差算出手段より算出された前記車速偏差に基づいて目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
   前記目標トルク算出手段により算出された前記目標トルクと前記エンジンモデルから出力された前記トルクとのトルク偏差を算出するトルク偏差算出手段と、
   前記トルク偏差算出手段により算出された前記トルク偏差に基づいて、前記操作量を算出する操作量算出手段とを設けたことを特徴とするシミュレーション装置。
2. 車両のエンジンなどを制御する制御装置の評価に用いられ、該車両を運転する運転者の運転操作や該制御装置を搭載する車両の挙動などを少なくとも模擬するシミュレーション装置において、
   前記運転者の運転操作を模擬し、前記運転者が前記車両へ指示する操作量を出力するドライバモデルと、
   前記車両のエンジンの動作を模擬し、少なくとも前記車両の駆動系に伝達するトルクを出力するエンジンモデルと、
   前記車両の駆動系の動作を模擬し、少なくとも前記車両の車速を出力する駆動系モデルとを備え、前記ドライバモデルに、
   前記車両に対する目標車速と前記駆動系モデルから出力された前記車速との車速偏差を算出する車速偏差算出手段と、
   前記車速偏差算出手段により算出された前記車速偏差に基づいて前記操作量を算出する操作量算出手段と、
   前記車両の目標車速に応じた目標トルクを記憶する目標トルク記憶手段と、
   前記目標車速に応じて前記目標トルク記憶手段から読み出された前記目標トルクと前記エンジンモデルから出力された前記トルクとのトルク偏差を算出するトルク偏差算出手段と、
   前記トルク偏差算出手段により算出された前記トルク偏差に基づいて、トルク補正量を算出するトルク補正量算出手段とを設け、
   前記駆動系モデルは、前記エンジンモデルから出力された前記トルクと前記ドライバモデルから出力された前記トルク補正量とに基づいて、前記車両の駆動系の動作を模擬し、少なくとも前記車両の車速を出力することを特徴とするシミュレーション装置。
3. 前記トルク補正量算出手段は、前記トルク補正量として道路負荷量を算出することを特徴とする請求項２に記載のシミュレーション装置。
4. 前記トルク補正量算出手段は、前記トルク補正量としてブレーキによる制動量を算出することを特徴とする請求項２に記載のシミュレーション装置。
5. 前記トルク補正量算出手段は、前記トルク補正量としてギヤのシフト位置を算出することを特徴とする請求項２に記載のシミュレーション装置。
6. 前記トルク補正量算出手段は、
   前記トルク補正量を算出する複数のトルク補正量算出部と、
   前記複数のトルク補正量算出部のそれぞれに、前記トルク偏差算出手段により算出された前記トルク偏差を分配するトルク偏差分配部とを有し、
   前記複数のトルク補正量算出部のそれぞれは、前記トルク偏差分配手段により分配された前記トルク偏差に基づいて、前記トルク補正量を算出することを特徴とする請求項２に記載のシミュレーション装置。
7. 車両のエンジンなどを制御する制御装置の評価に用いられ、該車両を運転する運転者の運転操作や該制御装置を搭載する車両の挙動などを少なくとも模擬するシミュレーション装置において、
   前記運転者の運転操作を模擬し、前記運転者が前記車両へ指示する操作量を出力するドライバモデルと、
   前記車両のエンジンの動作を模擬し、少なくとも前記車両の駆動系に伝達するトルクを出力するエンジンモデルと、
   前記車両の駆動系の動作を模擬し、少なくとも前記車両の車速を出力する駆動系モデルとを備え、前記ドライバモデルに、
   前記車両に対する目標車速と前記駆動系モデルから出力された前記車速との車速偏差を算出する車速偏差算出手段と、
   前記車速偏差算出手段により算出された前記車速偏差に基づいて操作量を算出する操作量算出手段と、
   前記目標車速に応じて予め求められた標準的な操作量を記憶する標準操作量記憶手段と、
   前記操作量算出手段からの操作量と前記標準操作量記憶手段からの標準操作量とを加減算する操作量加減算手段を設け、
   前記ドライバモデルは、この操作量加減算手段の出力を操作量として出力することを特徴とするシミュレーション装置。

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