JP3390871B2 - 自動車の走行特性評価方法及びその評価装置 - Google Patents

自動車の走行特性評価方法及びその評価装置

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  • Testing Of Engines (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ローラテストスタ
ンドに載せられた自動車の走行特性評価方法とその評価
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の運転システムの開発と最適化で
の目標対象は、排ガス特性、燃料消費量、出力性能及び
車両運転性（ドライバビリティ）である。一般に、ドラ
イバビリティは、過渡的な運転状態での車両運転性に関
連する運転者の主観的感覚として理解される。車両のア
クセルを急に押し下げれば、加速が急速に、スムーズに
始まる時に、快適に感じられる。同じことは、推進運転
の急な変更又は推進運転の終了のような他の過渡的な運
転状態にも当てはまる。運転者によって導かれる変化に
対する車両の反応としての遅延、不規則性又は変動は、
少なくとも不愉快（運転性の悪さ）なものとして感じら
れる。その例は、サージ、応答遅延、回転数の変動又は
推進変動である。優れたスロットルレスポンスまたは適
切な出力や静かで安定したアイドリングは快適に感じら
れる。車両運転性はエンジン制御によって相当な影響を
受けるが、エンジンのサスペンションや駆動系全体の仕
組みによっても相当な影響を受ける。エンジン制御の作
用により低い燃費と有利な排ガス放出を達成することが
試みられているが、さらなる目標として、車両運転性の
改善や維持を考慮しなければならない。
【０００３】しかし、その場合、実際の車両運転性の客
観的で再現可能な決定が、燃料消費量又は有害物質放出
量の決定よりも相当困難であることが問題となる。自動
車開発の早い段階で、通常は実験車両を使用できず、そ
れゆえ、動的エンジンテストスタンドでの過渡的エンジ
ン制御操作も、最適にしなければならないということか
らもその困難は増す。このような場合、車両運転性につ
いての信頼性のあるデータは、今まで得ることができな
かった。
【０００４】本出願人の欧州特許公開公報０８４６９４
５（対応出願：特開平１０−２１３５２４）には、車両
運転性、つまりドライバビリティの広範囲な客観的な導
出を可能にするために、その方法及び装置が説明されて
いる。その際、車両は、実際の走行運転で、多数の測定
が行われ、サージ（突発振動）が車両運転性に相当な影
響を与えるので、前後加速度の測定は特に重要である。
特に駆動系を詳細に構築した正確な車両シミュレーショ
ンモデルがある場合、動的テストスタンドでドライバビ
リティについての予想値がどのように得られるかも、こ
の公報に説明されている。しかし、このようなシミュレ
ーションモデルの構築はコストを要する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】走行運転中のドライバ
ビリティを決定するためのデータの記録は、特別な困難
なしで可能であるが、大抵、例えば騒音測定や排ガス測
定のような他の測定を同時に実施すれことが望ましい。
多くの場合、テストされる車両は、たやすく公共道路で
走行運転できる状態にない。このような場合では、ロー
ラテストスタンドでの車両運転性をテストできるのが望
ましい。
【０００６】特に、ドライバビリティの決定には基本的
に必要である前後加速度についての信号が欠けるので、
これまでの方法で、ドライバビリティの決定は不可能で
ある。試験スタンドの動力学的構造や、ローラと自動車
のカップリングも考慮しなければならないので、ローラ
テストスタンド上に載置された自動車の十分に正確なモ
デルの作成は、非常に困難である。
【０００７】上記実状に鑑み、本発明の課題は、ローラ
テストスタンド上でテストできる自動車の車両運転性を
決定するための簡単で確実な方法と装置を提供すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による、ローラテストスタンド上での自動車
の走行特性評価方法では、ローラテストスタンド上に載
置された自動車に対して所定運転サイクルを実施するス
テップと、前記自動車の駆動系又はローラテストスタン
ドより取得された回転数信号から第１前後加速度信号を
求めるステップと、前記自動車に取り付けられた加速度
センサから第２前後加速度信号を求めるステップと、前
記第１及び第２前後加速度信号を積算して加算信号を求
めるステップと、前記加算信号から自動車の車両運転性
を表すパラメータを求めるステップとが備えられてい
る。
【０００９】本発明で重要のことは、ドライバビリティ
の決定の際、テストスタンドにおいて演算により算出さ
れた加算信号が、実際の走行運転で求められた前後加速
度と類似する方法で用いられることである。したがっ
て、この方法は、これが実際の車両の挙動に関連する限
り、前述した欧州特許公開公報０８４６９４５号で記載
されているような形態で、利用することができる。つま
り周知の方法の場合と同じように、車両はテスト運転サ
イクルを受けており、その際種々の測定値を評価するこ
とによって、典型的な走行状態になっていることを規定
するトリガ条件がチェックされる。このトリガ条件が満
足されている間の測定値を評価することによって、車両
の車両運転性についての予測を可能にするパラメータを
求めることができる。
【００１０】欧州特許公開公報０８４６９４５号に、こ
のような方法が詳細に説明されている。例えば、上述し
た加算信号の周波数特性（周波数スペクトラム）をＦＦ
Ｔ等で求め、この周波数特性をパラメータの１つとする
予め設定された所定の関数に与えて、その関数値つまり
ドライバビリティを表す評価値を生成する。この関数値
は分析対象車両の走行感覚を表すように工夫されてい
る。このような、評価値のための関数は、加算信号の周
波数特性から得られた最大振動振幅値といくつかの係数
をパラメータとして、ニューラルネットワーク等の反復
学習アルゴリズムを利用して、この関数値としての算出
された評価値とドライバーの実際の走行感覚を表す評価
値とがマッチするようなものとして作り出すことができ
る。本発明に基づいて、ローラテストスタンドに載置さ
れた車両にも、今やこの方法を実施することができる。
これによって、一方では、テスト経過の単純化が達成さ
れ、また他方では、ほぼ排ガス放出や騒音発生に関する
付加的測定を簡単な手段によって同時に実施可能であ
る。
【００１１】第１前後加速度信号が回転数信号から微分
により導出されるならば、特に有利である。回転数信号
として、この関連において、例えば、エンジン回転数を
使用できる。その時々に入れた変速段でのトランスミシ
ョンの変速比、駆動軸の伝達比及びタイヤの周速を考慮
して、この信号から車両の理論的速度が計算される。こ
れに代わるものとして、直接得られた車輪回転数を速度
値に換算したり、又はこの値をテストスタンドのローラ
の回転数から算出することも可能である。速度の微分に
よって理論的前後加速度を得る。しかし、特徴的な突発
周波数特性が大きなノイズをともなって再現されるの
で、車両運転性を求めるためには、この値は適切ではな
い。車両自体で取得した前後加速度信号との本発明によ
る積算によって初めて使用可能な値となる。
【００１２】本来的なもの（Artefakte）によるノイズ
は、特に、第１前後加速度信号が、ローパスフィルタを
通過することによって、最小限にとどめることができ
る。この場合、１Ｈｚと２Ｈｚとの間の遮断周波数が大
部分の用途に適切である。
【００１３】類似した方法で、第２前後加速度信号がハ
イパスフィルタを通過し、その際遮断周波数を０．５〜
１．５Ｈｚとするならば、好都合である。この場合、ハ
イパスフィルタの遮断周波数がローパスフィルタの遮断
周波数より僅かに低いことが好ましい。フィルターの遮
断周波数が保証されている値に規定され、第１前後加速
度信号から、低周波数成分が、道路上の実際の前後加速
度に対応するような帯域で取り込まれるように、このフ
ィルタリングは相互に調整される。この周波数以上で、
第２前後加速度信号の相応にフィルタをかけられた成分
が取り込まれ、第２前後加速度信号の高周波数成分が歪
みなしで生成される。このような方法によって、実際の
前後加速度信号と際立って一致する加算信号が得られる
ことが、判明した。
【００１４】この前後加速度信号の一致の精度を向上さ
せるには、加算信号を作り出す際、集合経過時間を、ハ
イパスフィルタ又はローパスフィルタあるいはその両方
内で補正すればよい。この方法で、個々の周波数成分の
相対位相位置を、実際の信号で示されるような関係にす
ることができる。
【００１５】自動車の車両運転性を表すパラメータを求
めるために前記加算信号以外に追加的に、エンジン回転
数、スロットルバルブ開度又はアクセル位置、車両速
度、インレッドマニホールド負圧、冷却剤温度、点火時
期、噴射量、ラムダ値、排ガス還流率及び排ガス温度か
らなるクループから選択される少なくとも１つの測定値
が用いられるならば、車両運転性の広範囲な判定が達成
可能となる。車両速度の値の決定は、上述したように行
なわれる。高い周波数成分の補正は、特別に処理される
前後加速度を無視するなら、これは車両運転性の演算か
ら除外されるので、必要なくなる。
【００１６】車両運転性についての特に正確な予測は、
加算信号を用いて特徴的な周波数特性における振動振幅
が導出されることにより得られる。
【００１７】さらに、本発明によれば、自動車の駆動系
又はローラテストスタンドからの回転数信号を取得する
第１センサと、自動車の前後加速度を検出する速度セン
サと、前記第１センサと加速度センサに接続されるとと
もにこれらのセンサ信号を処理してそれを積算すること
で加算信号を生成しこの加算信号から自動車の車両運転
性を表すパラメータを演算するように構成された評価手
段とを備えた車両運転性評価装置も提案される。このよ
うな装置で、ローラテストスタンドの上で車両運転性を
正確に求めることが可能となる。
【００１８】加速度センサが、頸部を支える自動車部材
の領域に取付られるならば、特に好都合である。特に運
転席のヘッド支持領域と取付対象とするならば、これに
よって、運転者の感覚と非常に正確な一致が達成でき
る。
【００１９】既に説明したように、評価手段が、微分器
と、第１前後加速度信号用ローパスフィルタ又は第２前
後加速度信号用ハイパスフィルタあるいはその両方を有
するならば、好都合である。
【００２０】本発明によるその他の特徴及び利点は、以
下図面を用いた実施例の説明により明らかになるだろ
う。
【００２１】
【発明の実施の形態】回転数センサ１を使用して、その
時々のエンジン回転数が測定される。この測定データは
周知のようにＣＡＮ−Ｂｕｓ（Controller Area Networ
kシリアルバスシステム）を介して伝送され、センサ自
体はアナログ又はデジタル方式で構成される。演算ユニ
ット２内では、トランスミッション変速比を考慮して、
エンジン回転数から理論的車両速度が計算され、また速
度の微分により理論的加速度が導出される。演算ユニッ
ト２からの信号はローパスフィルタ３に転送される。こ
こでは、１.５Ｈｚの遮断周波数ｆｇを持つ２次元のデ
ジタルフィルタが使用されている。フィルターのリップ
ル（Welligkeit）は３ｄＢである。補正ユニット４内で
は、個別値の時間シフトが、このフィルタから得られる
集合経過時間分で補正される。
【００２２】これとパラレルに、実際の前後加速度は、
例えば、頸部を支える自動車部材に配置された前後加速
度センサ５により測定される。センサ５の信号はハイパ
スフィルタ６を通過させられる。このハイパスフィルタ
６は２次元であり、１Ｈｚの遮断周波数ｆｇを持ってい
る。このフィルタの波形度は同様に３ｄＢである。これ
らのフィルタを通った信号も、補正ユニット７内で、こ
のフィルタから得られる集合経過時間の補正をうける。
【００２３】加算器８内で、補正ユニット４、７からの
信号が加算され、またドライバビリティのための、サー
ジを評価する演算ユニット９に送られる。
【００２４】図１のブロック図で明らかにされた回路の
機能は、図２のグラフを説明される。ここでは、対応す
る加速度：aは、時間軸にわたっての離散的な走行状態
で記録されている。１０で示されているグラフは、エン
ジン回転数から導出された第１前後加速度信号を記録し
たものである。この信号（グラフ）１０は点線で示され
ている。図２から明らかなように、この場合、ローパス
フィルタの作用に基づいて、高周波成分がカットされて
いるので、比較的平滑な信号が取り扱われている。１１
で示されているグラフは、第２前後加速度信号を細かい
点線で記録したものである。ローラテストスタンドの上
に載置された車両は、当然、同一の符号（正又は負）を
持つ加速度が長く続く状態を示さないので、信号は時間
軸周りでこまかく変動する。さらに、この信号はハイパ
スフィルタをかけられている。
【００２５】１２で示された実線のグラフは、第１前後
加速度信号（グラフ）１０と第２前後加速度信号（グラ
フ）１１の加算信号を示している。この加算信号（グラ
フ）１２の包括的な経過は当然、第１前後加速度信号
（グラフ）１０に従うが、しかし、第２前後加速度信号
（グラフ）１１の高周波成分も示されている。
【００２６】加算信号１２が、ローラテストスタンドの
上でテストされる自動車の車両運転性を判断するのため
の基礎として、優れていることは明らかである。その
際、加算信号（グラフ）１２は、道路上での車両の運転
で前後加速度センサ５により測定できる実際の前後加速
度に、広範囲に精度良く対応する。この方法で、ローラ
テストスタンド上での車両の車両運転性についてのテス
トは、結果の質を損なわずに、より簡単な形で実施でき
る。
【００２７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の評価装置のブロック図
【図２】第１及び第２前後加速度信号とそれらの積算を
示すグラフ
【符号の説明】
１ 回転数センサ ２ 演算ユニット ３ ローパスフィルタ ４ 補正ユニット ５ 前後加速度センサ ６ ハイパスフィルタ ７ 補正ユニット ８ 加算器 ９ 演算ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート・リスト オーストリア アー‐8010 グラーツ ボーゲンガッセ 36 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 17/007

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ローラテストスタンド上での自動車の走
    行特性評価方法であって、 ローラテストスタンド上に載置された自動車に対して所
    定運転サイクルを実施するステップと、 前記自動車の駆動系又はローラテストスタンドより取得
    された回転数信号から第１前後加速度信号を求めるステ
    ップと、 前記自動車に取り付けられた加速度センサから第２前後
    加速度信号を求めるステップと、 前記第１及び第２前後加速度信号を積算して加算信号を
    求めるステップと、 前記加算信号から自動車の車両運転性を表すパラメータ
    を求めるステップと、からなることを特徴とする自動車
    の走行特性評価方法。
  2. 【請求項２】 前記第１前後加速度信号が、回転数信号
    から微分により導出されることを特徴とした請求項１の
    自動車の走行特性評価方法。
  3. 【請求項３】 前記第１前後加速度信号が、ローパスフ
    ィルタを通過することを特徴とした請求項１又は２の自
    動車の走行特性評価方法。
  4. 【請求項４】 前記第２前後加速度信号が、ハイパスフ
    ィルタを通過することを特徴とした請求項１〜３のいず
    れか一つの請求項記載の自動車の走行特性評価方法。
  5. 【請求項５】 前記加算信号を作り出す際、集合経過時
    間が、ハイパスフィルタ又はローパスフィルタあるいは
    その両方内で補正されることを特徴とした請求項３又は
    ４の自動車の走行特性評価方法。
  6. 【請求項６】 自動車の車両運転性を表すパラメータを
    求めるために前記加算信号以外に追加的に、エンジン回
    転数、スロットルバルブ開度又はアクセル位置、車両速
    度、インレッドマニホールド負圧、冷却剤温度、点火時
    期、噴射量、ラムダ値、排ガス還流率及び排ガス温度か
    らなるクループから選択される少なくとも１つの測定値
    が用いられることを特徴とした請求項１〜５のいずれか
    一つの請求項記載の自動車の走行特性評価方法。
  7. 【請求項７】 前記加算信号を用いて、特徴的な周波数
    特性における振動振幅が導出されることを特徴とした請
    求項１〜６のいずれか一つの請求項記載の自動車の走行
    特性評価方法。
  8. 【請求項８】 自動車の駆動系又はローラテストスタン
    ドからの回転数信号を取得する第１センサ(５)と、自動
    車の前後加速度を検出する速度センサと、前記第１セン
    サと加速度センサに接続されるとともにこれらのセンサ
    信号を処理してそれを積算することで加算信号を生成し
    この加算信号から自動車の車両運転性を表すパラメータ
    を演算するように構成された評価手段とを備えたことを
    特徴とする車両運転性評価装置。
  9. 【請求項９】 前記加速度センサ(５)が、頸部を支える
    自動車部材の領域に取付られていることを特徴とした請
    求項８の車両運転性評価装置。
  10. 【請求項１０】 前記評価手段が、微分器と、第１前後
    加速度信号用ローパスフィルタ(３)又は第２前後加速度
    信号用ハイパスフィルタ(５)あるいはその両方を有する
    ことを特徴とした請求項８又は９の車両運転性評価装
    置。
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