JP2009068929A - 車速制御の駆動力特性収録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力指令と車速指令を駆動力特性マップに入力してアクセル操作指令を生成して仮想車両を制御する場合、より精度の高い車両速度制御を実行するためには、駆動力特性マップからのアクセル操作指令と仮想車両へのアクセル開度信号との誤差を小さくすることが要求される。
【解決手段】駆動力マップへの駆動力特性収録時に、アクセル開度指令による開ループで特性収録を行う。また、駆動力特性収録時のアクセル開度０〜１００％をｎ数のパターン開度に区分し、アクセル感度の高い開度側区分比率を小さくし、高い開度側区分比率を大きくした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動力制御方式における車両速度制御装置に係り、特にフィードフォワードコントローラ（駆動力特性マップ）への駆動力特性収録方法に関するものである。

仮想車両運転エンジンベンチシステムでエンジン車両速度制御を行う場合、アクチュエータによるアクセルペダル、ブレーキペダルの踏込み操作や、シフトレバーの切換操作によってモード運転を実行し、排ガス・燃費計測試験が行われている。その際、車両速度制御装置としては、テストドライバーの運転操作に近い制御が要求され、そのような車両速度制御装置として特許文献１が公知となっている。

図８は特許文献１に記載された車両速度制御装置の部分図を示したもので、車速指令は、フィードフォワードコントローラ（駆動力特性マップ）１と第１の駆動力演算部２に出力される。駆動力演算部２は、車速指令を受けて車両質量Ｍと先読み車速指令の微分値から加速力を演算し、走行抵抗設定部３において車速に応じて設定された走行抵抗値と加算され、駆動力指令Ｆとして駆動力特性マップ１に出力される。駆動力特性マップ１では、モードパターン運転前に予め駆動力特性が収録されており、入力された車速指令と駆動力指令Ｆに基づいてアクセル操作指令θ_FFを出力する。

４は車速偏差補正演算部で、車速指令と検出された車速との偏差に基づいて補正指令を出力し、この補正指令は駆動力演算部２からの駆動力指令と加算部において加算される。５は第２の駆動力演算部で、車両質量Ｍと検出された車速Ｖの微分値から駆動力を演算し、この演算値に走行抵抗値を加算された後、減算部において補正された駆動力指令との偏差信号がフィードバックコントローラ６に出力されてアクセル操作指令θ_FBを演算し、加算部においてアクセル操作指令θ_FFと加算されてスロットル開度指令θとして仮想車両１０に出力する。７はエンジンを含めた車両の駆動力特性生成部、８は車速演算部である。

上記のように構成することにより、駆動力特性マップ１ではトランスミッション比、デフ比、タイヤ半径などを予め収録していることにより、エンジン出力特性などを含めたトータルの駆動力が計測できて駆動力特性データとして用いることが可能のために開度指令が正確に得られる。特に、ＡＴ（オートマチックミッション）車の場合には、必要な駆動力に対してトルクコクバータのスリップ率と変速タイミングまで駆動力特性に収録することができるので開度指令が一層正確に得られるなどの効果がある。
特許公開２００５−２９７８７２号

ところで、駆動力特性マップを使用してエンジン車両速度制御をより精確に実行するためには、駆動力特性マップ１から出力されるアクセル操作指令θ_FFと仮想車両１０へのスロットル開度指令θとの開度誤差が少なければ少ないほど精度が向上する。このため、駆動力特性マップ１に収録する駆動力特性収録方法が重要となっている。

特許文献１を含む従来の収録方法では、駆動力特性収録時には駆動力制御にて収録している。その際、車両によっては制御が不安定となることがあるため、駆動力フィードバックゲインを低く車両に左右されないようにして制御の不安定現象を防止している。このため、駆動力指令と駆動力検出とが一致しない状態での駆動力特性収録の場合もあり、従来の計算式では駆動力設定と駆動力検出の差が大きくなったとき、偏差補正として求める開度が大きくなり、フィードフォワード制御に使用する操作量θ_FFが合わなくなる場合があり、車両速度制御の制御性能が劣化する場合が生じる。図９を用いて更に詳述する。

図９は駆動力収録運転例で、収録運転時には、目標となる駆動力になるようアクセル制御を行い、その時の開度、速度を合わせて収録することで駆動力特性としている。その際、（ｅ）でブレーキが解除されたことを条件に、駆動力は（ａ）で示すように駆動力一定制御となっており、車速（ｂ）、開度（ｃ）、回転数（ｄ）はそれぞれ図で示すようなパターンとなり、このパターンを駆動力ステップ毎に繰返して収録される。
図７（ａ）は図９の方法によるＡＴ車の駆動力特性で、駆動力特性は収録時の駆動力制御精度（制御応答遅れ）の影響を受け、特に収録各ステップの立ち上がり低速時の精度が低くなっている。また、ある速度のアクセル開度の全開条件を満たした後、次パターンへ即移行するため全開時の駆動力特性が得難い。更に、ＡＴ車の場合には、車速増加に合わせて開度が増加するとキックダウンを起こし、不連続な（乱れた）データとなりやすい問題を有している。

そこで、本発明が目的とするとこは、マップ開度誤差の少ない駆動力特性収録方法を提供することにある。

本発明の請求項１は、駆動力演算部に車速指令を入力し、この駆動力演算部で制御系の遅れ要素を見込んだ先読みされた駆動力指令を演算し、この駆動力指令と前記車速指令を駆動力特性が収録された駆動力特性マップに入力してアクセル操作指令を生成し、このアクセル操作指令と検出された車速に基づきフィードバックされたアクセル操作指令の和からなるアクセル開度信号によって仮想車両を制御するものにおいて、
前記駆動力特性マップへの駆動力特性収録時に、アクセル開度指令による開ループで特性収録を行うことを特徴としたものである。

本発明の請求項２は、前記駆動力特性収録時のアクセル開度０〜１００％をｎ数のパターン開度に区分し、アクセル感度の高い開度側区分比率を小さくし、高い開度側区分比率を大きくしたことを特徴としたものである。

本発明の請求項３は、前記パターン開度の区分は、最大開度を１００％としたとき、パターン開度０までを、順次隣り合った高開度側パターンの１／２としたことを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、ＡＴ車においてはブレーキオフ時点の車速０からの特性計測が可能となり、ＭＴ車の場合にはアイドリング回転数の車速から
計測が可能となると共に、開度全開までの特性データ収録が可能となったことにより、低速度・高駆動力での特性収録が実現できるものである。また、キックダウン現象も発生しないことにより、収録データの乱れは発生しないものである

図１は本発明による駆動力収録運転のタイムチャートを示したもので、図９で示す従来方法と大きく異なる点は、駆動力制御は行わず（ｃ）で示すように開度指令による開ループ指令特性収録を行うもので、これにより、（ａ）で示すようにキックダウン現象を防止して開度全開条件での運転を可能とし、アクセル全開時の特性が確実に収録できるようにしたことである。図１で示すようなパターンを開度パターン毎に繰返し収録する。なお、この収録は、ＡＴ車の場合には仮想車両のブレーキオフ状態から特性計測が可能となり、また、ＭＴ車の場合はアイドリングの回転数から上限回転数までの計測が可能となっている。

図２はＡＴ車の場合の開度パターンの設定例で、パターン開度０〜１００％をｎパターン（ここでは、ｎ＝７）とし、アクセル（スロットル）感度の高い開度側（開度小側）は小さい比率とし、高開度を粗くする。例えば、最も開度の高いパターン７を１００％としたとき、次のパターン６ではその５０％とし、更に次のパターン５ではパターン６の開度の半分である２５％とし、以下、順次隣り合った高開度側パターンの１／２とすることで低開度側パターンの開度比率が細かく設定される。これにより、精度を向上し、且つ収録時間の短縮が可能となる。

図３はＡＴ車の場合の、減速時の駆動力収録運転のタイムチャートを示したものである。駆動力収録運転のための準備としては、開度指令を０％、走行抵抗モード、ニュートラル、ブレーキ指令オン、車速Ｖをある車速（Ｖｎ）ｋｍ／ｈ以上（例えば、０．２ｋｍ／ｈ）でパターン移行というように設定される。なお、走行抵抗モード設定は、実車走行に近い状態で収録するためで、走行抵抗を負荷した状態で収録した後、駆動力特性は走行抵抗を減じた値とされる。これによって、駆動力収録運転時の車速制御回路は、図８のような回路がそのまま使用でき、車重及び走行抵抗の変更に対応できる。
準備が完了し、時刻ｔ１でパターンｎの開度指令が出力され、時刻ｔ２でブレーキ指令がオフになると、この時点から車速及び車両加速度などが検出され、その値が収録される。時刻ｔ３、ｔ４及びｔ５はパターン移行時点である。パターンの移行は、当該設定のパターン開度時のエンジン回転数の上限、若しくは車速の飽和を、駆動力収録運転スケジューラが監視して行う。

図３では、図２で示すようにｎ＝７のパターン開度の場合で、減速時データ収録の場合には、時刻ｔ１で最大のパターン開度であるパターン７に相当する開度指令を出力した後、時刻ｔ２でブレーキ指令を解除し、パターン７の開度指令に相当した車速及び加速度のデータを収集する。パターン７の開度指令に相当する最高車速が検出された時刻ｔ３となると、開度指令をパターン７からパターン５へ、また、時刻ｔ４ではパターン５からパターン３にそれぞれパターン移行し、その時の車速及び加速度を検出する。パターン７からパターン５へ、或いはパターン５からパターン３へ減速したことは、減速したことにより、例えば、エンジン試験の場合におけるエンジンブレーキのかかり具合等のデータを収録するものであって、最高パターン開度からのパターン移行は仮想車両の種類や試験のための走行パターン等によって任意に設定収録される。時刻ｔ５では開度０％のパターン１となり、時刻ｔ６で加速側の収録を終了する。

加速時の特性収録は、図３とは逆に、パターン１からパターン７方向へパターン移行され、各開度指令における車速及び加速度がそれぞれ検出し、必要とするパターンに対する種々の開度指令、車速、及び加速度を記憶部に収録する。

図４はＭＴ車の収録運転時のタイムチャートである。ＭＴ車の場合、開度指令が出力される前にギアシフト指令が１速に投入され、その後にブレーキの解除指令が出されてから開度指令が出力される。開度指令の出力後にクラッチ接続指令が出力され、車速検出が開始される。パターン移行は図３と同様にして実行される。

収録運転終了後は、図５で示すような手法で駆動力特性マップを作成する。
同図において、１１は収録運転時系列データが書き込まれた時系列データ部で、
モデル開度、車速、加速度、走行抵抗、回転数及びブレーキストロークなどが記載されている。１２はパラメータ部で、駆動力特性マップを作成するための各種パラメータが収納される。パラメータとしては、サンプリング周期、車重、ＡＴ車かＭＴ車の変速機種、ステップ開度の種類や、駆動力軸・車速軸の刻みなどが記載されている。１３はプログラムで、時系列データ部１１、及びパラメータ部１２に収録された各データを元に駆動力特性マップを作成し、その作成データは駆動力特性マップ１４となって図８で示す駆動力特性マップ１に収録される。

図６は、ＡＴ車におけるＥＵモードによる試行結果の時系列データで、（ａ）は従来における駆動力制御による収録特性図、（ｂ）は本発明による開度一定制御による収録特性図である。開度特性については、線アで示すマップ出力（図８の駆動力特性マップ１の出力θ_FF）と線イで示す開度指令（図８の仮想車両に対する開度指令θ）との誤差は、本発明では大幅に改善されて精度が高くなっていることが分かる。

図７は駆動力特性図で、（ａ）が従来方法による駆動力特性図、（ｂ）は本発明による駆動力特性図である。（ｂ）図の本発明によれば、縦軸で表現される開度は１００％までの条件で運転でき、その駆動力特性が収録されている。これに対し（ａ）図では、矢指Ａのように開度全開とはならず、全開の駆動力が収録できない。Ｂ点は、高速域でのキックダウン現象で特性が乱れた部分であり、Ｃ点は、低速・高駆動域での開度が小さいことに起因し、低速・高駆動力が必要な時に必要な開度とならない制御応答の遅れ減少によるものである。

したがって、本発明によれば、図３で示すようにブレーキオフ時点の車速０からの特性計測が可能で、且つ開度全開での特性データ収録が可能となったことにより、低速度・高駆動力での特性収録が実現できるものである。また、キックダウン現象も発生しないことにより、収録データの乱れは発生しないものである。

本発明による駆動力特性収録時の波形図。 開度パターン説明図。 本発明によるＡＴ車の駆動力特性収録時のタイムチャート。 本発明によるＭＴ車の収録準備運転のタイムチャート。 収録運転後における駆動力特性マップ作成図。 ＡＴ車ＥＵモードにおける駆動力特性の時系列データ図で、（ａ）は従来方法によるデータ、（ｂ）は本発明によるデータ。 駆動力特性図で、（ａ）は従来の特性図、（ｂ）は本発明の特性図。 車速制御装置の構成図。 従来の駆動力特性収録時の波形図。

符号の説明

１… フィードフォワードコントローラ（駆動力特性マップ）
２… 第１の駆動力演算部
３… 走行抵抗演算部
４… 車速偏差補正演算部
５… 第２の駆動力演算部
６… フィードバックコントローラ
１０… 仮想車両
１１… 時系列データ部
１２… パラメータ部
１３… プログラム
１４… 駆動力特性マップ

Claims (3)

1. 駆動力演算部に車速指令を入力し、この駆動力演算部で制御系の遅れ要素を見込んだ先読みされた駆動力指令を演算し、この駆動力指令と前記車速指令を駆動力特性が収録された駆動力特性マップに入力してアクセル操作指令を生成し、このアクセル操作指令と検出された車速に基づきフィードバックされたアクセル操作指令の和からなるアクセル開度信号によって仮想車両を制御するものにおいて、
   前記駆動力特性マップへの駆動力特性収録時に、アクセル開度指令による開ループで特性収録を行うことを特徴とした車速制御の駆動力特性収録方法。
2. 前記駆動力特性収録時のアクセル開度０〜１００％をｎ数のパターン開度に区分し、アクセル感度の高い開度側区分比率を小さくし、高い開度側区分比率を大きくしたことを特徴とした請求項１記載の車速制御の駆動力特性収録方法。
3. 前記パターン開度の区分は、最大開度を１００％としたとき、パターン開度０までを、順次隣り合った高開度側パターンの１／２としたことを特徴とした請求項２記載の車速制御の駆動力特性収録方法。

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