JP2015129644A - 速度指令パターン算出装置およびスロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人間ドライバーの運転により近づけたシミュレートを可能にするための速度指令パターン算出装置およびスロットル制御装置を提供する。
【解決手段】速度上限値の時間変化からなる速度上限パターンと、その速度上限パターンとの間に許容速度領域が形成されるように設定された、速度下限値の時間変化からなる速度下限パターンとに基づいて、次の開始ポイントの速度下限側ポイントの候補および速度上限側ポイントの候補を算出し、さらにその次の開始ポイントの複数の候補を算出し、それらを結ぶ折れ線の凹凸に基づいて、許容速度領域内を通過する、速度指令値の時間変化からなる速度指令パターンを算出する。
【選択図】図７

Description

本発明は、自動車の走行特性をシミュレートする装置における、自動車の速度指令値の時間変化からなる速度指令パターンを算出する速度指令パターン算出装置、およびその速度指令パターン算出装置で算出された速度指令パターンに基づいて、スロットルの開度を制御する、スロットル開度制御値を求めるスロットル制御装置に関する。

交通手段の発達した現代社会では、自動車は物資の運搬や人間の移動の手段として大きな役割を果たしている。自動車は、推進力を発生させるエンジンを搭載しており、エンジンの開発の際にはその走行特性の試験が行なわれることが多い。その走行特性の試験は、開発段階で繰返し行なう必要があり、最終確認以外は自動車にエンジンは搭載せずにベンチ上でエンジンのみの試験を行なうシミュレート装置が用いられる（特許文献１，２参照）。この装置は、エンジンが連結されるダイナモを備え、そのダイナモに連結されたエンジンのスロットルの開度を調節しながら自動車の走行特性、例えば燃費やＮＯｘ排出量などをシミュレートする装置である。このシミュレート装置には、エンジンのスロットルの開度の制御値を求めるスロットル制御装置が備えられている。このスロットル制御装置では、自動車の速度指令値の時間変化を表わす速度指令パターンと、エンジンの回転速度など自動車の速度に相当する速度相当値の計測値とが比較され、速度指令値どおりの速度相当値が計測されるようにスロットル開度の制御値が求められる。

ここで、例えば燃費等の試験を行なうにあたっては、標準の走行パターンが法令で定められていて、その標準の走行パターン通りに運転（速度変化）させたときの燃費を計測する必要がある。

ところが、ベンチ上でその標準の走行パターン通りに速度変化させて燃費等の走行特性を計測すると、そのエンジンを実際の自動車に搭載して人間ドライバーがその走行パターンに従って運転したときとはかなり異なる計測値が得られるという問題がある。その原因は、ベンチ上のシミュレーションでは、標準の走行パターン通り忠実に運転させるためにスロットル開度の制御値が急激に変化する場面が多いことにある。

法令上の標準の走行パターンには、その標準の走行パターンを挟んで、速度上限値の時間変化からなる速度上限パターンと速度下限値の時間変化からなる速度下限パターンが定められていて、それら速度上限パターンと速度下限パターンとの間には許容速度領域が存在する。人間ドライバーが走行パターンどおりに自動車を運転するにあたっては、その許容速度領域をうまく使って、急激な加減速をできるだけ避けるようにアクセルを調整する。ベンチ上の試験と人間ドライバーの運転による試験とではこのような相違があり、実際の運転で得られる走行特性と比べたときのベンチ上で得られる走行特性の誤差の大きな要因の１つとなっている。

このことから、アクセル踏込み量を滑らかにして人間ドライバーの運転により近づける試みがなされている（特許文献３参照）。この特許文献３では３次のスプライン関数を用いて目標速度を作り、この目標速度を時間微分して目標加速度を求め、それらの目標速度と目標加速度を用いてアクセル踏込み量を求めている。しかしながら、この方法では、法令上の速度の上下限値は意識されていないため、許容速度領域から外れないという保証はない。また、ここでは３次のベーススプライン関数を用いた短時間領域の平滑化にとどまっているため、人間ドライバーの運転パターンとはまだまだ大きな誤差を持つ場面が存在するものと考えられる。

特開２００３−２９４５８４号公報 特開２００６−１３２９６１号公報 特開平８−１３６４１５号公報

本発明は、上記事情に鑑み、人間ドライバーの運転により近づけたシミュレーションを可能にするための速度指令パターン算出装置およびスロットル制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の速度指令パターン算出装置は、
速度上限値の時間変化からなる速度上限パターンと、その速度上限パターンとの間に許容速度領域が形成されるように設定された、速度下限値の時間変化からなる速度下限パターンとに基づいて、許容速度領域内を通過する、速度指令値の時間変化からなる速度指令パターンを算出する速度指令パターン算出装置であって、
許容速度領域内の開始ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な、速度下限パターン側の第１の下限側ポイントと速度上限パターン側の第１の上限側ポイントを算出する１次ポイント算出部と、
第１の下限側ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な、速度上限パターン側の第２の上限側ポイントと、第１の上限側ポイントから前記許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な、速度下限パターン側の第２の下限側ポイントとを算出する２次ポイント算出部と、
開始ポイントと第１の下限側ポイントと第２の上限側ポイントとを結ぶ第１の折れ線の折れ曲がりの向きと、開始ポイントと第１の上限側ポイントと第２の下限側ポイントとを結ぶ第２の折れ線の折れ曲がりの向きとに基づいて、第１の下限側ポイントと第１の上限側ポイントとのいずれかのポイントを次の開始ポイントとして１次ポイント算出部に通知することで、順次更新された開始ポイントどうしを繋いだ速度指令パターンを生成する開始ポイント更新部とを備えたことを特徴とする。

本発明の速度指令パターン算出装置は、開始点から見通し可能な第１の下限側ポイントと第１の上限側ポイントを算出し、さらにそれら第１の下限側ポイントおよび第１の上限側ポイントのそれぞれから見通し可能な第２の上限側ポイントおよび第２の下限側ポイントを算出して、次の開始ポイントを定めているため、人間ドライバーの思考に近い速度指令パターンが算出され、人間ドライバーによる実際の運転による試験に高精度に近似したシミュレーションを行なうことが可能となる。

ここで、本発明の速度指令パターン算出装置において、
１次ポイント算出部が、開始ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、速度下限パターン上の頂点および速度上限パターン上の頂点を、それぞれ第１の下限側ポイントおよび第１の上限側ポイントとして算出するものであり、
２次ポイント算出部が、第１の下限側ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、速度上限パターン上の頂点を第２の上限側ポイントとして算出するとともに、第１の上限側ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、速度下限パターン上の頂点を第２の下限側ポイントとして算出するものであることが好ましい。

このようにして頂点をポイントとして選択することで、時間的な遠点まで見通した、すなわち激しい変化をできる限り避けた速度指令パターンが算出される。

また、本発明の速度指令パターン算出装置において、開始ポイント更新部が、
上記第１の折れ線が速度上昇側に凸の折れ線であったときは、上記第２の折れ線の折れ曲がりの向きに拘らず第１の下限側ポイントを次の開始点とし、
上記第１の折れ線が速度下降側に凸のときは、上記第２の折れ線が速度上昇側に凸であるか速度下降側に凸であるかに応じて、それぞれ、第１の下限側ポイントあるいは第１の上限側ポイントを次の開始ポイントとするものであることが好ましい。

また、開始ポイント更新部におけるこのアルゴリズムにより次の開始ポイントを決定すると、許容速度範囲内のできる限り下限側が選択され、人間ドライバーによる実際の運転に更に近づいた試験を行なうことができる。

また、本発明のスロットル制御装置は、エンジンが連結されるダイナモを備え、そのダイナモに連結されたエンジンのスロットル開度を調節しながら自動車の走行特性をシミュレートする装置におけるスロットル開度の制御値を求めるスロットル制御装置において、
本発明のいずれかの態様の速度指令パターン算出装置と、
速度指令パターン算出装置により算出された速度指令パターンを構成する速度指令値の入力と、計測された車速相当値の入力を受けて、速度指令値どおりの速度相当値が計測されるようにスロットル開度の制御値を求めるスロットル開度算出装置とを備えたことを特徴とする。

以上の本発明によれば、人間ドライバーの運転により近づけた走行試験シミュレーションが可能となる。

自動車の走行特性をシミュレートするシミュレート装置の一例を示すブロック図である。 自動車の速度パターン（Ａ）とスロットル開度（Ｂ）を示した図である。 図１に１つのブロックで示すスロットル制御装置のブロック図である。 速度指令パターンの模式図である。 図３に１つのブロックで示す速度指令パターン算出装置の機能ブロック図である。 図５にブロック図で示した速度指令パターン算出装置における処理の流れを示したフローチャートである。 速度指令パターン算出装置における処理の概念図である。 図６に１つのステップで示す開始ポイント更新ステップの詳細フローを示した図である。 第１の折れ線および第２の折れ線の各種例を示した図である。 本実施形態における処理を施す前後それぞれの速度指令パターンを採用したときのスロットル開度の変動を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、自動車の走行特性をシミュレートするシミュレート装置の一例を示すブロック図である。このシミュレート装置には、本発明の一実施形態としてのスロットル制御装置が含まれている。

この図１に示すシミュレート装置１００には、動力伝達部１０４によってエンジン１０１に連結されたダイナモ１０２が備えられており、エンジン１０１が回転するとその回転に伴ってダイナモ１０２も回転する。このダイナモ１０２はエンジン１０１の動力に対する負荷としての役割を担っている。

このダイナモ１０２からは、速度計測値とトルク計測値が出力される。ダイナモ１０２からの速度計測値は、スロットル制御装置１０とダイナモ制御装置１０３に入力され、ダイナモ１０２からのトルク計測値はダイナモ制御装置１０３に入力される。

スロットル制御装置１０では、ダイナモ１０２からスロットル制御装置１０に入力された速度計測値に基づいてスロットル開度の制御値が算出され、その制御値に基づいてエンジン１０１のスロットルの開度が制御される。

また、スロットル制御装置１０で生成されたブレーキ指令値はダイナモ制御装置１０３に入力される。ダイナモ制御装置１０３では、スロットル制御装置１０からのブレーキ指令値と、ダイナモ１０２からの速度計測値とトルク計測値とに基づいて、ダイナモ電流の制御値が算出される。ダイナモ１０２にはその制御値に応じたダイナモ電流が流れ、これにより負荷の大きさが調整される。

ここで、図１に示すシミュレーション装置１００を構成するスロットル制御装置１０（すなわち本実施形態のスロットル制御装置）に代えて従来型のスロットル制御装置を用いた場合の問題点について説明する。

図２は、自動車の速度パターン（Ａ）とスロットル開度（Ｂ）を示した図である。横軸は時間軸である。

自動車の燃費等の走行性能の試験にあたっては、法定の標準の速度パターンどおりの運転が行なわれる。ただし、人間ドライバーの場合、その標準の速度パターンに厳密に沿って運転するのは難しく、その標準の速度パターンを挟むように上限の速度パターンと下限の速度パターンが規定されており、それら上限の速度パターンと下限の速度パターンに挟まれた許容速度領域内を通るように運転すればよいことになっている。

図２（Ａ）のグラフｂは人間ドライバーによる自動車の運転速度パターンであり、図２（Ａ）のグラフａは、図１に示すシミュレーション装置１００において、従来型のスロットル制御装置を用い、法定の標準速度パターン通りに運転（速度変化）させたときの運転速度パターンである。

図２（Ｂ）のグラフａ，グラフｂは、図２（Ａ）のグラフａ，グラフｂにそれぞれ対応しており、グラフｂは人間ドライバーによる、またグラフａはシミュレーション装置１００における、スロットル開度の変化パターンを示している。

図２（Ｂ）から明らかな通り、人間ドライバーの場合はスロットル開度の変化が穏やかであり、シミュレーション装置１００の場合はスロットル開度が急激に変化している。これは、人間ドライバーの場合、上限の速度パターンと下限の速度パターンとに挟まれた許容速度領域をうまく使ってその許容速度領域から外れない範囲でスロットル開度（アクセル開度）が緩やかになるように調整するのに対し、シミュレーション装置１００の場合はあくまでも標準の速度パターンに忠実に運転しようとするためである。

従来型のスロットル制御装置を用いたシミュレーション装置の場合、このスロットル開度の急激な変化によって、人間ドライバーによる運転の際に得られる走行特性とはかなり異なる走行特性が得られる。最終的には人間ドライバーの運転による走行特性が採用されるため、シミュレーション装置では、人間ドライバーによる運転時の走行特性に高精度に一致した走行特性を得る必要がある。

この図２を参照して説明した以上の問題点を踏まえ、この問題点が改善された本実施形態の説明に戻る。

図３は、図１に１つのブロックで示すスロットル制御装置の構成を示すブロック図である。

ここには、速度上下限パターンが記憶された速度上下限パターン記憶部１１が備えられている。速度上下限パターン記憶部１１には、速度上限値の時間変化からなる速度上限パターンと、その速度上限パターンとの間に許容速度領域が形成されるように設定された、速度下限値の時間変化からなる速度下限パターンとが記憶されている。

速度指令パターン算出装置２０では、速度上下限パターン記憶部１１に記憶されている速度上限パターンおよび速度下限パターンに基づいて、速度指令値の時間変化からなる速度指令パターンが算出される。この算出のアルゴリズムについては後述する。この速度指令パターン算出装置２０で算出された速度指令パターンは、速度指令パターン記憶部１３に記憶される。この速度指令パターン算出装置２０は、本発明の速度指令パターン算出装置の一例に相当する。

また、このスロットル制御装置１０には、さらにスロットル開度制御値算出装置１４が備えられている。このスロットル開度制御値算出装置１４には、速度指令パターン記憶部１３から読み出された速度指令値、および速度指令値を時間微分して作成された加速度指令値と、ダイナモ１０２（図１参照）で得られた速度計測値が入力される。本実施形態の場合、このスロットル開度制御値算出装置１４では、それら速度指令値と速度計測値に基づいて、スロットル開度制御値が算出される。図１に示すエンジン１０１のスロットルは、このスロットル開度制御値に基づいてその開度が制御される。このスロットル開度制御値は、速度指令値どおりの速度計測値が計測されるように算出された値である。

スロットル開度制御値算出装置１４自体については、広く知られた技術であり、ここでの詳細説明は省略する（例えば前掲の特許文献１，２参照）。

図４は、速度指令パターンの模式図である。

この図４に示すグラフａ，ｂ，ｃは、いずれも、あらかじめ設定されている速度パターンであり、それぞれ標準パターン、上限パターン、下限パターンである。ただし、これらのグラフａ，ｂ，ｃは、模式的に示したものであり、実際の法定の速度パターンとは無関係である。ここで、横軸は、時間、縦軸は速度である。

図２のグラフａは、標準パターン（図４のグラフａ）を忠実にトレースした結果である。以下では、標準パターン（図４のグラフａ）は無視して、グラフｂ（上限パターン）とグラフｃ（下限パターン）とに挟まれた許容速度領域から外れないように新たな速度パターンを算出することを考える。

具体例を挙げると、開始ポイントＳ_１と終了ポイントＮ_Ａとを結ぶ線分Ｓ_１Ｎ_Ａは許容速度領域を外れるので不適合である。一方、開始ポイントＳ_１とポイントＮ_Ｂとを結ぶ線分Ｓ_１Ｎ_Ｂは、開始ポイントＳ_１から許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに、許容速度領域を外れることなく見通し可能であって、かつ後述する意味において最長の線分である。このようなポイントＮ_Ｂを算出し、次にそのポイントＮ_Ｂを新たな開始ポイントとして次のポイントを算出し、これを繰り返すことにより順次更新された開始ポイントどうしを繋いだ速度指令パターンを生成する。

以下、この開始ポイントの更新アルゴリズムについて詳細に説明する。

図５は、図３に１つのブロックで示す速度指令パターン算出装置の機能ブロック図である。この速度指令パターン算出装置は、コンピュータとそのコンピュータ内で実行されるプログラムによって構成されるが、この図５には、そのプログラムの動作によってコンピュータ内に構築される機能をブロックで表わしたものである。

この図５に示す速度指令パターン算出装置２０は、次候補ポイント算出部２１、次々候補ポイント算出部２２、および開始ポイント更新部２３により構成されている。これら次候補ポイント算出部２１、次々候補ポイント算出部２２、および開始ポイント更新部２３は、本発明にいう、それぞれ１次ポイント算出部、２次ポイント算出部、および開始ポイント更新部の各一例に相当する。

次候補ポイント算出部２１には、例えば図４のグラフｂ，ｃに示すような上下限速度パターンが入力され、その上下限速度パターンに基づいて、上限速度パターン（例えばグラフｂ）と下限速度パターン（例えばグラフｃ）とに挟まれた許容速度領域内の開始ポイントから、その許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な、速度下限パターン側の第１の下限側ポイントと速度上限パターン側の第１の上限側ポイントが算出される。具体的には、この次候補ポイント算出部２１では、開始ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、速度下限パターン上の頂点および速度上限パターン上の頂点が、それぞれ第１の下限側ポイントおよび第１の上限側ポイントとして算出される。

また、次々候補ポイント算出部２２では、次候補ポイント算出部２１で算出された第１の下限側ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な、速度上限パターン側の第２の上限側ポイントが算出されるとともに、次候補ポイント算出部２１で算出された第１の上限側ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な、速度下限パターン側の第２の下限側ポイントとが算出される。具体的には、この次々候補ポイント算出部２２では、第１の下限側ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、速度上限パターン上の頂点が第２の上限側ポイントとして算出され、さらに、第１の上限側ポイントから許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、速度下限パターン上の頂点が第２の下限側ポイントとして算出される。

さらに、開始ポイント更新部２３では、開始ポイントと、次候補ポイント算出部２１で算出された第１の下限側ポイントと次々候補ポイント算出部２２で算出された第２の上限側ポイントとを結ぶ第１の折れ線の折れ曲がりの向きと、開始ポイントと、次候補ポイント算出部２１で算出された第１の上限側ポイントと、次々候補算出部２２で算出された第２の下限側ポイントとを結ぶ第２の折れ線の折れ曲がりの向きとに基づいて、第１の下限側ポイントと第１の上限側ポイントとのいずれかのポイントを次の開始ポイントとして次候補ポイント算出部２１に通知することで、順次更新された開始ポイントどうしを繋いだ速度指令パターンが生成される。具体的には、この開始ポイント更新部２３では、第１の折れ線が速度上昇側に凸の折れ線であったときは、第２の折れ線の折れ曲がりの向きに拘らず第１の下限側ポイントが次の開始ポイントとされ、第１の折れ線が速度下降側に凸のときは、第２の折れ線が速度上昇側に凸であるか速度下降側に凸であるかに応じて、それぞれ、第１の下限側ポイントあるいは第１の上限側ポイントが次の開始ポイントとされる。

以下、これら次候補ポイント算出部２１、次々候補ポイント算出部２２、および開始ポイント更新部２３の作用について具体例を挙げながらさらに説明する。

図６は、図５にブロック図で示した速度指令パターン算出装置における処理の流れを示したフローチャートである。

また、図７は、速度指令パターン算出装置における処理の概念図である。

ここでは、先ず上下限速度パターン（例えば図４のグラフｂ，ｃ）が読み込まれる（ステップＳ０１）。図７には、速度上限パターンと速度下限パターンの一部が示されている。上限速度パターンと下限速度パターンとに挟まれた領域が許容速度領域である。

次に、初回の開始ポイントＳが設定される（ステップＳ０２）。

図７では、開始ポイントＳが許容速度領域内に概念的に示されているが、初回の開始ポイントは、図４に開始ポイントＳ_１として示すようにパターンの開始点に設定される。

次に、次候補ポイントＬ，Ｕが算出される（ステップＳ０３）。

次候補ポイントＬ，Ｕを算出するにあたっては、開始ポイントＳから時間進行方向（図７に示す矢印時間ｔ方向）を眺める。そしてその開始ポイントＳから、許容速度領域から外れることなく見通し可能な最遠の、下限速度パターン上の頂点、上限速度パターン上の頂点が、それぞれ次候補ポイントＬ，Ｕとされる。

次候補ポイントＬ，Ｕが算出されると、次に次々候補ポイントが算出される。開始ポイントの更新にあたって必要となる次々候補ポイントは、２つの次々候補ポイントＬＮ１，ＵＬ２のみであるが、図７では分かり易さのため、４つの次々候補ポイントＬＮ１，ＬＮ２，ＵＮ１，ＵＮ２が示されている。

次々候補ポイントの算出アルゴリズムは、開始ポイントＳから見たときの次候補ポイントＬ，Ｕの算出アルゴリズムと同一である。すなわち、次候補ポイントＬから時間進行方向（矢印時間ｔ方向）を眺め、次候補ポイントＬから、許容速度領域から外れることなく見通し可能な最遠の、上限速度パターン上の頂点、下限速度パターン上の頂点が、それぞれ次々候補ポイントＬＮ１，ＬＮ２とされる。またこれと同様に、次候補ポイントＵから時間進行方向（矢印時間ｔ方向）を眺め、次候補ポイントＵから、許容速度領域から外れることなく見通し可能な最遠の、上限速度パターン上の頂点、下限速度パターン上の頂点が、それぞれ、次々候補ポイントＵＮ１，ＵＮ２とされる。

このようにして、次候補ポイントＬ，Ｕおよび次々候補ポイントＬＮ１，ＬＮ２，ＵＮ１，ＵＮ２が算出されると、次に、開始ポイントＳの更新が行なわれる（ステップＳ０５）。

図８は、図６に１つのステップで示す開始ポイント更新ステップの詳細フローを示した図である。

ここでは開始ポイントＳと、次候補ポイントＬと、次々候補ポイントＬＮ１とを結んだ第１の折れ線（Ｓ−Ｌ−ＬＮ１）および、開始ポイントＳと、次候補ポイントＵと、次々候補ポイントＵＮ２とを結んだ第２の折れ線（Ｓ−Ｕ−ＵＮ２）に着目する。そして、第１の折れ線（Ｓ−Ｌ−ＬＮ１）が上に凸または一直線、すなわち、次々候補ポイントＬＮ１が、開始ポイントＳと次候補ポイントＬとを結んだ線分の延長線よりも下またはその延長線上にあるときは、次候補ポイントＬが次の開始ポイントとして採用される（ステップＳ０５１）。

第１の折れ線が下に凸のときは、次に第２の折れ線（Ｓ−Ｕ−ＵＮ２）に着目する。図７に示す例では、第１の折れ線（Ｓ−Ｌ−ＬＮ１）は、次々候補ポイントＬＮ１が開始ポイントＳと次候補ポイントＬとを結ぶ線分の延長線よりも上にあるため、下に凸となっている。この場合、第２の折れ線（Ｓ−Ｕ−ＵＮ２）が下に凸、すなわち次々候補ポイントＵＮ２が開始ポイントＳと次候補ポイントＵとを結ぶ線分の延長線よりも上にあるときは、次候補ポイントＵが次の開始ポイントとして採用される。一方、第２の折れ線（Ｓ−Ｕ−ＵＮ２）が上に凸または一直線、すなわち次々候補ポイントＵＮ２が開始ポイントＳと次候補ポイントＵとを結ぶ線分の延長線よりも下またはその延長線上にあるときは、次候補ポイントＬが次の開始ポイントとして採用される。図７に示す例では、次々候補ポイントＵＮ２が、開始ポイントＳと次候補ポイントＵとを結ぶ線分の延長線上にあり、したがってこの場合、ステップＳ０５２における判定により、次候補ポイントＬが次の開始ポイントとして採用される。

このようにして開始ポイントが更新されると、その更新された開始ポイントが終了ポイントと一致するか否かが判定される（図６、ステップＳ０６）。ここで終了ポイントは、パターンの終了点であり、図４の終了ポイントＮ_Ａに相当する。

更新後の開始ポイントが未だ終了ポイントに達していないときは、ステップＳ０３に戻り、更新後の開始ポイントＳから時間進行方向を眺めて次候補ポイントＬ，Ｕが算出される。ただし、次々候補ポイント算出のステップ（ステップＳ０４）で新たな次候補ポイントが算出済みのときは、新たな算出は省略してもよい。

ステップＳ０３〜Ｓ０６を繰り返し開始ポイントが終了ポイントに達すると、この処理は終了する。このとき順次更新された開始ポイントを繋いだパターンが速度指令パターンとなる。尚、このままの速度指令パターンは折れ線のパターンであるが、その折れ線の角を丸めるようなスムージング処理を施し、そのスムージング処理を施した後のパターンを速度指令パターンとしてもよい。

図９は、第１の折れ線および第２の折れ線の各種例を示した図である。

図９（Ａ）の場合、第１の折れ線（Ｓ−Ｌ−ＬＮ１）が上に凸である。この場合、第２の折れ線（Ｓ−Ｕ−ＵＮ２）を考慮することなく、次候補ポイントＬが採用される（図８のステップＳ０５１）。

図９（Ｂ）の場合、第１の折れ線（Ｓ−Ｌ−ＬＮ１）は下に凸である。このためステップＳ０５１からステップＳ０５２に進む。また、第２の折れ線（Ｓ−Ｕ−ＵＮ２）は下に凸である。したがってステップＳ０５２において、次候補ポイントＵが採用される。

図９（Ｃ）の場合、第１の折れ線（Ｓ−Ｌ−ＬＮ１）は、図９（Ｂ）と同様、下に凸である。このためステップＳ０５１からステップＳ０５２に進む。一方、この図９（Ｃ）の場合、第２の折れ線（Ｓ−Ｕ−ＵＮ２）は上に凸である。したがってステップＳ０５２において、次候補ポイントＬが採用される。

このようにして作成された速度指令パターンは、図３に示す速度指令パターン記憶部１３に記憶される。そして走行特性のシミュレーションにあたり、その速度指令パターンを構成する速度指令値が時間順に取り出されてスロットル開度制御値算出装置１４に順次入力される。

図１０は、本実施形態における処理を施す前後それぞれの速度指令パターンと、スロットル開度の変動を示した図である。

図１０（Ａ）のグラフａは、本実施形態における処理を施す前の速度指令パターン（図４のグラフａに相当するパターン）を示している。これに対し、図１０（Ａ）のグラフｂは、本実施形態における処理を施した後の速度指令パターン（図４のグラフｂ，ｃに相当する上下限速度パターンを用いて上記の処理を施した後）の速度指令パターンを示している。図１０（Ｂ）のグラフａ，ｂ，は、図１０（Ａ）のグラフａ，ｂにそれぞれ対応するスロットル開度（マイナスはブレーキ）の時間変動を示したグラフである。特に楕円Ｒで囲った部分を見ると、グラフａと比べグラフｂの方が、スロットル開度（人間ドライバーによるアクセル、ブレーキ操作量に相当する）が安定していることが分かる。

このように、許容速度範囲をうまく使って速度指令パターンを作成することで、人間ドライバーによる運転パターンに高精度に近づけた走行特性シミュレーションを行なうことができる。

尚、ここでは、分かり易さのため、法定の速度パターン（図４のグラフａ）を挟む法定の上限パターン（グラフｂ）と下限パターン（グラフｃ）を採用して速度指令パターンを作成する例について説明したが、本発明にいう速度上限パターン、速度下限パターンは必ずしも法定のパターンをそのまま使う必要はなく、１本の速度パターンと、その速度パターンとの間に許容速度領域が形成されるように設定されたもう１本の速度パターンとからなる２本の速度パターンであればよい。例えば、法定の標準パターン（図４のグラフａ）と法定の上限パターン（グラフｂ）との中間のパターンを作成して、その中間パターンを本実施形態で採用する上限速度パターンとしてもよい。またこれと同様に、グラフａとｃとの中間のパターンを作成してその中間パターンを本実施形態で採用する速度下限パターンとしてもよい。

また、ここでは一例として、図１に示すようなシミュレーション装置に組み込まれたスロットル開度制御装置、およびそのスロットル制御装置に組み込まれた速度指令パターン算出装置について説明したが、本発明は、適用すべきシミュレーション装置のタイプを問うものではなく、シミュレーション装置自体はどのようなタイプのものであってもよい。

１０ スロットル制御装置
１１ 速度上下限パターン記憶部
１３ 速度指令パターン記憶部
１４ スロットル開度制御値算出装置
２０ 速度指令パターン算出装置
２１ 次候補ポイント算出部
２２ 次々候補ポイント算出部
２３ 開始ポイント更新部
１００ シミュレート装置
１０１ エンジン
１０２ ダイナモ
１０３ ダイナモ制御装置
１０４ 動力伝達部

Claims (4)

1. 速度上限値の時間変化からなる速度上限パターンと、該速度上限パターンと間に許容速度領域が形成されるように設定された、速度下限値の時間変化からなる速度下限パターンとに基づいて、該許容速度領域内を通過する、速度指令値の時間変化からなる速度指令パターンを算出する速度指令パターン算出装置であって、
   前記許容速度領域内の開始ポイントから該許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに該許容速度領域を外れることなく見通し可能な、前記速度下限パターン側の第１の下限側ポイントと前記速度上限パターン側の第１の上限側ポイントを算出する１次ポイント算出部と、
   前記第１の下限側ポイントから前記許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに該許容速度領域を外れることなく見通し可能な、前記速度上限パターン側の第２の上限側ポイントと、前記第１の上限側ポイントから前記許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに該許容速度領域を外れることなく見通し可能な、前記速度下限パターン側の第２の下限側ポイントとを算出する２次ポイント算出部と、
   前記開始ポイントと前記第１の下限側ポイントと前記第２の上限側ポイントとを結ぶ第１の折れ線の折れ曲がりの向きと、前記開始ポイントと前記第１の上限側ポイントと前記第２の下限側ポイントとを結ぶ第２の折れ線の折れ曲がりの向きとに基づいて、前記第１の下限側ポイントと前記第１の上限側ポイントとのいずれかのポイントを次の開始ポイントとして前記１次ポイント算出部に通知することで、順次更新された開始ポイントどうしを繋いだ速度指令パターンを生成する開始ポイント更新部とを備えたことを特徴とする速度指令パターン算出装置。
2. 前記１次ポイント算出部が、前記開始ポイントから前記許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに該許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、前記速度下限パターン上の頂点および前記速度上限パターン上の頂点を、それぞれ前記第１の下限側ポイントおよび前記第１の上限側ポイントとして算出するものであり、
   前記２次ポイント算出部が、前記第１の下限側ポイントから前記許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに該許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、前記速度上限パターン上の頂点を前記第２の上限側ポイントとして算出するとともに、前記第１の上限側ポイントから前記許容速度領域を時間進行方向に眺めたときに該許容速度領域を外れることなく見通し可能な最遠の、前記速度下限パターン上の頂点を前記第２の下限側ポイントとして算出するものであることを特徴とする請求項１記載の速度指令パターン算出装置。
3. 前記開始ポイント更新部が、
   前記第１の折れ線が速度上昇側に凸の折れ線であったときは、前記第２の折れ線の折れ曲がりの向きに拘らず前記第１の下限側ポイントを前記次の開始点とし、
   前記第１の折れ線が速度下降側に凸のときは、前記第２の折れ線が速度上昇側に凸であるか速度下降側に凸であるかに応じて、それぞれ、前記第１の下限側ポイントあるいは前記第１の上限側ポイントを前記次の開始ポイントとするものであることを特徴とする請求項１又は２記載の速度指令パターン算出装置。
4. エンジンが連結されるダイナモを備え、該ダイナモに連結されたエンジンのスロットル開度を調節しながら自動車の走行特性をシミュレートする装置におけるスロットル開度の制御値を求めるスロットル制御装置において、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の速度指令パターン算出装置と、
   前記速度指令パターン算出装置により算出された速度指令パターンを構成する速度指令値の入力と、計測された車速相当値の入力を受けて、該速度指令値どおりの速度相当値が計測されるようにスロットル開度の制御値を求めるスロットル開度算出装置とを備えたことを特徴とするスロットル制御装置。

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