JP2009227186A - 車両速度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両感度が高い低速、低負荷では、アクセル操作を緩慢にし、車両感度が低い高速、高負荷では車両追従性を良くする。
【解決手段】車両感度演算部１８は駆動力特性マップに応じて車両感度の逆数を演算し、車速フィードバック部２２は車両感度の逆数に応じたアクセル開度を出力する。駆動力特性マップ部２３からのアクセル開度に車速フィードバック部２２からのアクセル開度を加算し、この加算したアクセル指令によりアクセル開度を動かして車速を目標車速に一致させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンベンチ又はシャシーダイナモメータ上でエンジンを試験する際に用いられる車両速度制御装置に関するものである。

図５は特許文献１で示された車両速度制御装置の構成を示し、図において１は加速力演算部であり、車速指令Ｖｓの加速度×車両質量（車重Ｍ）により指令側の加速力を演算し、走行抵抗は走行抵抗演算部２により検出車速Ｖに応じたものが演算され、加算部３において加速力に走行抵抗が加算され、目標の運転モードを走るために必要な駆動力Ｆ指令が算出される。この駆動力Ｆ指令は車速Ｖｓ指令と共にフィードフォワードコントローラ（駆動力特性マップ、即ちモードパターン運転前に予め駆動力特性を収録したもの）４に入力され、フィードフォワードコントローラ４はマップに応じてアクセル開度指令θ_FFを出力する。又、加算部５は車速指令Ｖｓと実際の車速Ｖとの偏差を検出し、車速偏差補正演算部６は車速偏差の補正演算をし、加算部７で駆動力指令Ｆと加算する。又、検出側の加速力演算部８では車速Ｖの微分値×車両質量により加速力を演算し、加算部９では走行抵抗を加算し、検出側の駆動力を演算する。加算部１０では指令側の駆動力と検出側の駆動力の偏差を演算し、フィードバックコントローラ１１に入力し、アクセル開度指令θ_FBを出力する。加算部１２では、θ_FFとθ_FBを加算し、アクセル開度指令θを得る。アクセル開度指令θは仮想車両１３に入力され、仮想車両１３はアクセル開度θに応じた運転モードに必要なエンジン駆動力を発生する。仮想車両１３は、エンジンを含めた車両の駆動力特性部１４と加算部１５と車速演算部１６とから構成され、駆動力特性部１４から発生した駆動力から加算部１５において走行抵抗が減算され、車速演算部１６では車速が演算される。

又、図６は図５の車両速度制御装置に、車速偏差補正演算部６において車重（Ｍ）１７による車速フィードバックゲイン補正を加えたものである。
特開２００５−２９７８７２号公報

図５及び図６で示した車速偏差補正演算部６においては、車速偏差を入力とし、アクセル開度を出力とした一般的な制御技術であるＰＩ制御が行われる。このＰＩ制御は固定ゲイン（車重による車速フィードバックゲイン補正を加えたものであっても、車両が決定すれば一定の値となる。）であり、アクセル開度から車速までの特性が非線形である車両に対しては、特定の車両の状態に対応したゲインに決定せざるを得なかった。車両の非線形性の主な要因は、エンジンにおいては、アクセル開度に発生トルクが比例せず、また、回転数によっても発生トルクが異なることである。又、トランスミッションにおいては、車速や負荷によってギア比が選択されることである（自動を含む。）。さらに、タイヤの変形も非線形の要因になる。従って、車両の状態によっては、操作量となるアクセル開度θが過敏に動作したり、緩慢になったりする。即ち、車両の感度が高い低速、低負荷では、アクセルが過敏になりがちである。又、車両の感度が低い高速、高負荷では、アクセルを大きく動作させるべきところであるが、緩慢な動作となる。なお、車両の感度は、車両の駆動力の変化ΔＦ／アクセル開度の変化Δθで定義される。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、車両感度が高い低速、低負荷では、アクセル操作を緩慢とする、即ち過敏なアクセル操作を避けることができ、車両の感度が低い高速、高負荷では車速フィードバックのゲインを高くして、アクセル動作を大きくさせるとともに、車速追従性を良好とすることができる車両速度制御装置を得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係る車両速度制御装置は、予め事前に収録された駆動力特性マップを有し、目標駆動力と目標車速が入力され、駆動力特性マップに従ってアクセル開度を出力する駆動力特性マップ部と、前記駆動力特性マップに応じて車両感度の逆数を演算する車両感度演算部と、車速偏差と車両感度の逆数を入力され、車両感度の逆数に応じたアクセル開度を出力する車速フィードバック部と、駆動力特性マップ部からのアクセル開度に車速フィードバック部からのアクセル開度を加算する加算部と、加算部からのアクセル開度指令によりアクセル開度を動かして目標車速に車速を一致させる手段とを備えたものである。

この発明の請求項２に係る車両速度制御装置は、車両感度演算部からの車両感度の逆数が急に小さくなった場合、この値を大きいままで一定時間保持する手段を備えたものである。

以上のようにこの発明の請求項１によれば、駆動力特性マップ部からの出力であるアクセル開度を車速フィードバック部の出力である車両感度の逆数に応じたアクセル開度により補正しており、車両の感度が高い、低速、低負荷では、車速フィードバック部のゲインが低く、アクセル操作が緩慢になり、過激なアクセル操作が避けられる。又、車両の感度が低い、高速、高負荷では、車速フィードバック部のゲインが高く、車速追従性を良好にすることができる。

又、請求項２によれば、車両感度演算部からの車両感度の逆数が急に小さくなった場合、この値を大きいままで一定時間保持する手段を備えており、加速から定常のように車両の感度の逆数が急に小さくなる場合、この値を大きいままで一定時間保持し、これを元に算出されるゲインの低下を抑止し、偏差の収束性を向上させることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。まず、この発明の実施最良形態による基本的な構成を図１により説明する。図１において、１８は駆動力特性マップに応じて車両の感度（駆動力変化ΔＦ／アクセル開度変化Δθ）の逆数を演算する車両感度演算部、１９は車速偏差と車両感度の逆数を入力され、これらを比例ゲインに乗算する比例演算部、２０は比例演算部１９の出力を積分演算する積分演算部、２１は比例演算部１９の出力と積分演算部２０の出力を加算する加算部であり、比例演算部１９、積分演算部２０及び加算部２１により車両フィードバック部２２を構成する。車両フィードバック部２２の出力はアクセル開度となる。一方、２３は駆動力特性マップ部であり、目標駆動力と目標車速が入力され、事前に収録された駆動力特性マップによりアクセル開度が出力される。この駆動力特性マップは図３に示すように車速、駆動力、アクセル開度の三者の関係の特性マップである。このアクセル開度には加算部２４において車速フィードバック部２２の出力であるアクセル開度が加算され、アクセル指令となる。アクセル指令は車両３９に入力され、車両３９のアクセル開度が操作され、これに応じて車両３９はアクセル開度に応じて運転モードに必要なエンジン駆動力を発生する。車両３９は車両（エンジン+駆動系）２５と加算部２６と車両（慣性）２７とから構成され、車両３９においては、車両２５が発生した駆動力から加算部２６においてシャシーダイナモメータの走行抵抗を減算して加速力が得られ、これによって車両２７から車速が発生する。車両２５の入出力特性は車両の感度となる。

前記基本構成においては、シャシーダイナモメータ上での車両の感度と車両感度演算部１８で演算した車両の感度の逆数とにより車両の特性がキャンセルされ、システムの線形化が行われ、車速フィードバックの応答を車重と比例、積分（ＰＩ）の係数で決定することができる。ＰＩの係数の決定も車重に応じて算出すれば、車速フィードバック部２２の応答を一定にすることができる。コントローラの具体的な動作としては、以下のようになる。（１）車両の感度が高い、低速、低負荷では、車速フィードバック部２２のゲインが低く、アクセル操作が緩慢になり、過激なアクセル操作が避けられる。（２）車両の感度が低い、高速、高負荷では、車速フィードバック部２２のゲインが高く、車速追従性を良好にすることができる。（３）車速の制御設計において、線形制御理論が適用できる。

図２（ａ），（ｂ）はこの発明のより具体的な実施最良形態による車両感度演算部１８及び車速フィードバック部２２の構成を示し、まず図２（ａ）に示す車両感度演算部１８おいては、指令側の加速力演算部１は車速指令を入力されて加速力を演算し、加算部３においては走行抵抗を加算されて要求駆動力が得られる。駆動力特性部２８は前記した予め収録された車速、駆動力、アクセル開度の三者の関係の駆動力特性マップを有しており、車速指令と要求駆動力を入力され、アクセル開度を出力する。又、加算部２９においては駆動力のスケールに対して小さな固定値となる駆動力の変化量ΔＦと要求駆動力が加算され、この加算値が車速指令Ｖｓとともに駆動力特性部３０に入力される。駆動力特性部３０も駆動力特性部２８と同様の駆動力特性マップを有しており、アクセル開度が出力され、加算部３１では駆動力特性部３０から出力されたアクセル開度から駆動力特性部２８から出力されたアクセル開度が減算され、アクセル開度の変化量Δθが得られる。アクセル開度の変化量Δθと駆動力の変化量ΔＦは演算部３２に入力され、車両の感度の逆数Δθ／ΔＦが演算される。リミッタ３３においては、Δθ／ΔＦが零以上になるように限定する。ピークホールド３４においては、加速から定常のように車両の感度の逆数が急に小さくなる場合、この値を大きいままで一定時間保持し、これを元に算出されるゲインの低下を抑止し、偏差の収束性を向上させる。

次に、図２（ｂ）の乗算部３５においては、車速偏差とピークホールド３４の出力※１が入力され、これらの値が乗算され、比例演算部１９に乗算される。又、比例演算部１９の出力は積分演算部２０で積分され、加算部３８で比例演算部１９の出力と加算され、車両フィードバック部２２のアクセル開度出力となり、このアクセル開度出力が図１の加算部２４において駆動力特性マップ部２３の出力であるアクセル開度と加算され、アクセル開度指令となる。その後の制御動作は図１と同様である。

比例演算部１９のパラメータ及び積分演算部２０のパラメータの決定方法は、慣性（ここでは車重）を制御対象にした速度制御系の線形制御設計理論を用いることができる。例えば、応答時間をＴ（ｓ）、車重をＭ（ｋｇ）として、制御ループの極が実数根になるよう（応答が振動的にならないよう）にすると、以下のようにパラメータを決定する方法が適用できる。即ち、例えば、比例演算部１９の比例ゲインＭ／Ｔ、積分演算部２０の積分ゲイン１／４Ｔである。

図４（ａ）は時間と車速の関係を示し、イは指令値、ロは改善前の制御車速、ハは改善後の制御車速であり、改善前では定常走行時にシフトアップしているので、駆動力マップから算出されるアクセル開度では駆動力が不足し、車速フィードバックの追従性が必要になる。又、改善前では、車速の偏差が大きくなっているにもかかわらず、アクセル動作が緩慢である。改善後は、車速追従性がよい。又、図４（ｂ）は時間と開度の関係を示し、図４（ｃ）は時間と回転数の関係を示す。ニ、ヘが改善前であり、ホ、トが改善後である。

以上のように、前記実施最良形態によれば、車両の感度が高い、低速、低負荷では、車速フィードバック部２２のゲインが低く、アクセル操作が緩慢になり、過激なアクセル操作が避けられる。また、車両の感度が低い、高速、高負荷では、車速フィードバック部２２のゲインが高く、車速追従性を良好にすることができる。さらに、車速の制御設計において、線形制御理論が適用できる。ピークホールド３４においては、加速から定常のように車両の感度の逆数が急に小さくなる場合、この値を大きいままで一定時間保持し、これを元に算出されるゲインの低下を抑止し、偏差の収束性を向上させることができる。

この発明の実施最良形態による基本的な構成図である。 この発明の具体的な実施最良形態による車両感度演算部及び車速フィードバック部の構成図である。 この発明による駆動力特性マップである。 この発明の効果を示す特性図である。 特許文献１で示された従来の車両速度制御装置である。 他の従来の車両速度制御装置である。

符号の説明

１…加速力演算部
１８…車両感度演算部
１９…比例演算部
２０…積分演算部
２２…車速フィードバック部
２３…駆動力特性マップ部
３３…リミッタ
３４…ピークホールド
３９…車両

Claims (2)

1. 予め事前に収録された駆動力特性マップを有し、目標駆動力と目標車速が入力され、駆動力特性マップに従ってアクセル開度を出力する駆動力特性マップ部と、前記駆動力特性マップに応じて車両感度の逆数を演算する車両感度演算部と、車速偏差と車両感度の逆数を入力され、車両感度の逆数に応じたアクセル開度を出力する車速フィードバック部と、駆動力特性マップ部からのアクセル開度に車速フィードバック部からのアクセル開度を加算する加算部と、加算部からのアクセル開度指令によりアクセル開度を動かして目標車速に車速を一致させる手段とを備えたことを特徴とする車両速度制御装置。
2. 車両感度演算部からの車両感度の逆数が急に小さくなった場合、この値を大きいままで一定時間保持する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両速度制御装置。