JP4253078B2

JP4253078B2 - 車両自動運転装置で用いる走行性能マップの作成方法

Info

Publication number: JP4253078B2
Application number: JP20066899A
Authority: JP
Inventors: 恭広小川
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JP2001027584A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シャシダイナモメータの回転ドラム上に駆動輪を載せて自動車などの車両を走行させて、車両の動的な走行性能試験を室内で行う実車走行シミュレート運転において用いる走行性能マップの作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の動的な走行性能試験のため、シャシダイナモメータ（ダイナモ）によって実車走行シミュレート運転が行われており、近時、この実車走行シミュレート運転に、油圧や空気圧あるいはＤＣモータまたはＡＣモータなどによって複数のアクチュエータを個々に駆動し、このアクチュエータによってアクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダルなどの踏込み操作や、シフトレバーの切換えを行えるようにした車両自動運転装置が用いられるようになってきている。
【０００３】
ところで、上記実車走行シミュレート運転においては、走行性能マップを用いて走行パターンに追従するように車両を走行させる必要があるが、未登録の車両の試験運転を行うときは、最初に当該試験車両に対応した走行性能マップを作成する必要がある。ここで、走行性能マップとは、速度と加速度からアクセル操作量（スロットル開度）を得ることができるデータのことで、これは次のようにして得られる。すなわち、試験車両の学習運転（ラーニング）を行って、種々の異なるスロットル開度における速度と加速度とを求め、スロットル開度、速度および加速度を関連付けたデータを得る。その後、この学習運転によって得られたデータに基づいて、速度と加速度からスロットル開度を得ることができるデータに展開するのである。
【０００４】
従来、ＡＴ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車に対する走行性能マップを作成する場合、その学習運転において、図６（Ａ）に示すように、スロットル開度を一定にしたときに発生する実速度と実加速度とを計測し、これら両者の関係を求める。そのとき、例えば１速から２速へのシフトアップをエンジン回転数の落ち込み点（図６（Ａ）における点Ｐ₁）を検出することにより、低速領域と高速領域とに分け、各領域における速度と加速度の実測データから、速度Ｖと加速度αとの関係をそれぞれ１次式による近似式として求めている。すなわち、図６（Ｂ）に示すように、前記近似式を、低速領域においては、α＝Ａ_l＋Ｂ_lＶとし、高速領域においては、α＝Ａ_h＋Ｂ_hＶとしている。
【０００５】
また、ＣＶＴ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｏｎ、無断変速）車においては、トルコン付きではない車両については、図７（Ａ）に示すように、ギア比をも計測し、ギア比が変化する領域Ｚ_GVとギア比が一定の領域Ｚ_GCとに区分し、速度Ｖと加速度αとの関係を、ギア比が変化する領域Ｚ_GVにおいては二次式とし、ギア比が一定の領域Ｚ_GCにおいては一次式として求めている。すなわち、図７（Ｂ）に示すように、前記近似式を、ギア比が変化する領域Ｚ_GVにおいては、α＝Ａ_l＋Ｂ_lＶ＋Ｃ_lＶ²とし、ギア比が一定の領域Ｚ_GCにおいては、）に示すように、α＝Ａ_h＋Ｂ_hＶとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の走行性能マップの作成方法においては、次のような不都合があった。すなわち、上記ＡＴ車における場合、速度領域を低速領域と高速領域とに区分し、それぞれにおいて互いに異なる一次式を使用する必要があり、また、ＣＶＴ車における場合、ギア比が変化する領域としない領域においてそれぞれ二次式、一次式によって近似しており、いずれの場合においても、領域が変わる部分において不連続となり、別途、その処理を行うための演算が必要ななるなど、走行性能マップの作成において、複雑な処理が必要にならざるを得なかった。
【０００７】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、ＡＴ車においてトルコン領域とそれ以外の領域とを区別したり、ＣＶＴ車においてギア比が変化する領域とこれが変化しない領域とに区別したりする必要がなく、簡単に近似することができる車両自動運転装置で用いる走行性能マップの作成方法（以下、走行性能マップの作成方法という）を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の走行性能マップの作成方法においては、学習運転によって得られた各スロットル開度における速度、加速度の実測値に基づいて走行性能マップを作成する際、スロットル開度をパラメータとする速度と加速度の関係を４次式の近似式によって表すようにしている（請求項１）。
【０００９】
上記走行性能マップの作成方法によれば、ＡＴ車においてトルコン領域とそれ以外の領域の区別する必要がなく、また、段階的にシフトアップしないＣＶＴ車においてギア比が変化する領域とこれが変化しない領域とに区別する必要がなくなるので、近似式を容易に得ることができ、しかも、実測データにより近い近似式を得ることができる。
【００１０】
そして、この発明の走行性能マップの作成方法において、学習運転によって得られた各スロットル開度における速度、加速度の実測値に基づいて走行性能マップを作成する際、スロットル開度をパラメータとする速度と加速度の関係を４次式の近似式によって表し、さらに、これらの近似式を用いて速度区間ごとの速度と加速度の近似値を求め、折れ線による近似式を作成するようにしてもよく（請求項２）、さらに、この場合、速度区間ごとの加速度と速度とを比較し、スロットル開度の大きい方の加速度がスロットル開度の小さい方の加速度より小さい場合、スロットル開度の大きい方またはスロットル開度の小さい方の傾きを修正するようにしてもよい（請求項３）。このようにした場合、走行性能マップにおいて、隣り合う折れ線の交差を避けることができ、モード運転のアクセル操作を滑らかに変化させることができ、走行パターンに対する追従性とエミションの両方を同時に改善することができる。この場合、スロットル開度の大きい方の傾きを修正する方がより確実に修正を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の走行性能マップの作成方法が適用されるシステムの構成を概略的に示すもので、この図において、１は試験に供せられる車両で、図示していないダイナモに搭載されている。
【００１２】
２は図示していないコンピュータなどの制御装置から与えられる目標速度Ｖ_tabに基づいて制御目標速度Ｖ_nomを出力する制御目標値発生器である。
【００１３】
３は制御目標速度Ｖ_nomと車両１の実際の速度（実車速）Ｖ_actとが入力され、それらの差（速度偏差）Ｖ_errを出力する突き合わせ点である。４，５は速度偏差Ｖ_errをそれぞれＰ制御、Ｉ制御する比例項（Ｐ；ゲイン）、積分項（Ｔ；時定数）で、比例項補正加速度α_p、積分項補正加速度α_iをそれぞれ出力する。６は制御目標速度Ｖ_nomを微分する微分器で、その後段にはフィードフォワード加速度量α_ffを出力するフィードフォワード比率器７が設けられている。
【００１４】
８は前記比例項補正加速度α_p、積分項補正加速度α_i（これらは、速度偏差Ｖ_errをフィードバック制御して得られる制御出力である）およびフィードフォワード加速度量α_ff（これは制御目標速度Ｖ_nomの変化率である）を加算する突き合わせ点で、制御加速度α_ctlを出力する。
【００１５】
９はスロットル開度予測値発生器で、制御目標車速Ｖ_nom（または実車速Ｖ_act）および突き合わせて点８からの制御加速度α_ctlとが入力されるとともに、横軸に速度、縦軸に加速度をそれぞれ取り、スロットル開度θをパラメータとする速度と加速度との関係を示す走行性能マップ１０が格納されている。そして、これらの入力および走行性能マップ１０に基づいて、種々の速度における制御加速度α_ctlに対する制御アクセル量Ａ_actを得、これからの指令に基づいて、車両１におけるアクセルペダル用のアクチュエータ（図示していない）が制御される。
【００１６】
次に、上記構成の車両自動運転装置を用いて行う走行性能マップの作成方法の一例について、図２〜図５を参照しながら説明する。
【００１７】
この発明の走行性能マップの作成方法は、大略、以下の手順で行われる。
（１）アクセルを一定量踏み込み（スロットル開度が一定になる）、そのとき発生する速度および加速度を計測する。
【００１８】
（２）前記（１）の学習を異なるアクセル踏込量で数箇所求める。
【００１９】
（３）前記（１），（２）で求めた実測値から最小二乗法によって、走行性能マップの式となる４次式で表される近似式を求める。
【００２０】
（４）学習運転で求めた異なるアクセル踏込量の全てにおいて、上記近似式を求める。図２は４次式で表される近似式を示している。
【００２１】
（５）データの計測によっては、隣り合う近似式が交差したり接近しすぎることがあるが、近似式から一定速度区間ごとの近似値を求め、折れ線による近似式を作成する。図３は、前記図２に示す各近似式に基づいてそれぞれ得られた折れ線の例を示している。
【００２２】
（６）前記（５）で求めた各速度区間ごとの加速度とスロットル開度とを比較し、スロットル開度の大きい方の加速度がスロットル開度の小さい方の加速度より小さい場合、スロットル開度の大きい方またはスロットル開度の小さい方の区間の傾きを修正する。
（７）前記（６）の手順を繰り返すことによって、近似した折れ線の交差を回避することができる。
【００２３】
以下、一例として、ＣＶＴ車における走行性能マップの作成方法について説明する。ここで用いる近似式としては、下記（１）式で表される４次式である。
α_i＝β_i0＋β_i1×Ｖ＋β_i2×Ｖ²＋β_i3Ｖ³＋β_i4Ｖ⁴ ……（１）
ここに、ｉ：０〜ｎ−１（ｎは学習開度数）、α_i：加速度、Ｖ：速度、
β_i0〜β_i4：係数
である。
前記（１）式は最小二乗法によって求める。
【００２４】
図４および図５は、それぞれ、トルコン無し車両およびトルコン付き車両についての走行性能マップの一例を示すものである。
【００２５】
そして、マップの展開は次のようにして行われる。以下、図４を参照しながら説明する。
【００２６】
（１１）学習運転によって求められた全閉開度、すなわち、アクセルを踏んでいないときの開度（θ０）（図４において符号１１で示す曲線）の一つ上の学習開度θ１（図４において符号１２で示す曲線）を基準開度とし、求められた近似式を標準近似式とする。すなわち、この近似式から求まるデータは修正されないこととなる。
【００２７】
（１２）学習開度θ１における例えば１０ｋｍ／ｈごとの速度と加速度を演算する。すなわち、
θ１（Ｖ_(1,k)，α_(1,k)）＝θ１（１４０，α_(1,140)），……，θ１（１０，α_(1,10)），θ１（０，α_(1,0)） ……（２）
ここに、ｋ：速度ポイント（０，１０，２０，……，１３０，１４０ｋｍ／ｈ）
である。
【００２８】
（１３）学習開度θ１から一つ上の学習開度θ２（図４において符号１３で示す曲線）の近似式を用いて、前記（１２）と同様に、学習開度θ２における１０ｋｍ／ｈごとの速度と加速度を演算する。
θ２（Ｖ_(2,k)，α_(2,k)）＝θ２（１４０，α_(2,140)），……，θ２（１０，α_(2,10)），θ２（０，α_(2,0)） ……（３）
【００２９】
（１４）近似式同士が交差していないかの確認を行う。
この確認は、速度の大きい方（１４０ｋｍ／ｈ）から速度の小さい方（０ｋｍ／ｈ）に向かって前記（２）式、（３）式に示したデータ比較を行うことによって可能である。すなわち、
Δα＝α_(2,140)−α_(1,140)
によってΔαを求め、このΔαが、
Δα≧０．３ｋｍ／ｈ／ｓ（４０ｋｍ／ｈ以上の速度領域において）
または、
Δα≧０．５ｋｍ／ｈ／ｓ（４０ｋｍ／ｈ未満の速度領域において）……（４）
を満たすとき、データが交差または接近しすぎていないと判断する。
【００３０】
（１５）そして、前記（４）式の条件を満たさない場合は、以下の手順によって走行性能マップの修正を行う。そして、この修正の基本方針は、例えば図４において符号１５で示す箇所のように、データ同士（曲線１２と１３）で交差する区間がある場合、上側の学習データ（スロットル開度が大きい側）１３が下側の学習データ（スロットル開度が小さい側）１２の傾きと平行になるように修正を行う。これは、スロットル開度が大きい方１３に比べて、スロットル開度の小さい方１２が計測ポイントを正確に取ることができ、そのため、得られるカーブがスムーズで自然な形状になるからである。
【００３１】
今、仮に、
α_(2,10)−α_(1,10)＜０．５ｋｍ／ｈ／ｓ
になったものとする。
この場合、一つ手前のデータに戻り、学習開度θ１の学習データ１２において、２０ｋｍ／ｈ時の加速度α_(1,20)と、１０ｋｍ／ｈ時の加速度α_(1,10)とから、この区間の直線の傾きＡを、下記（５）式によって計算する。すなわち、
Ａ＝｛α_(1,20)−α_(1,10)｝／１０ ……（５）
【００３２】
そして、前記傾きＡを、学習開度θ２の学習データ１２における２０ｋｍ／ｈ時の加速度α_(2,20)と、１０ｋｍ／ｈ時の加速度α_(2,10)との間の区間の修正式の傾きとする。なお、傾きＡがプラス値の場合、傾きは０とする。
【００３３】
前記（５）式によって求められた傾きＡと、学習開度θ２の学習データにおいて２０ｋｍ／ｈ時の加速度α_(2,20)とから、この区間の修正しようとする式の切片Ｂを、下記（６）式により計算する。
Ｂ＝α_(2,20)−Ａ×２０ ……（６）
【００３４】
上記手順により修正式が求められ、学習開度θ２の学習データで、１０ｋｍ／ｈ時の修正加速度α’_(2,10)は、下記（７）式のようになる。
α’_(2,10)＝Ｂ＋Ａ×２０ｋｍ／ｈ ……（７）
そして、この値α’_(2,10)を、α_(2,10)の値と置き換える。
【００３５】
（１６）学習開度θ２から一つ上の学習開度θ３の近似式を用いて、前記（１３）と同様に、学習開度θ３における１０ｋｍ／ｈごとの速度と加速度を演算する。
θ３（Ｖ_(3,k)，α_(3,k)）＝θ３（１４０，α_(3,140)），……，θ３（１０，α_(3,10)），θ２（０，α_(3,0)）
【００３６】
（１７）以下、上記（１４），（１５）の手順を繰り返して、データが交差または接近しすぎていないかの確認を行う。
【００３７】
そして、上述の手順によって修正したデータから、車両データへの展開を行う。この展開方式は、従来と同様に補間法によって行う。
【００３８】
上述した実施の形態においては、学習運転によって得られた各スロットル開度における速度、加速度の実測値に基づいて、スロットル開度をパラメータとする速度と加速度の４次式の近似式を求め、さらに、これらの近似式を用いて速度区間ごとの速度と加速度の近似値を求め、折れ線による近似式を作成し、さらに、速度区間ごとの加速度と速度とを比較し、スロットル開度の大きい方の加速度がスロットル開度の小さい方の加速度より小さい場合、スロットル開度の大きい方の傾きを修正するようにしているので、走行性能マップにおいて、隣り合う折れ線の交差を避けることができ、モード運転のアクセル操作を滑らかに変化させることができ、走行パターンに対する追従性とエミションの両方を同時に改善することができる。
【００３９】
そして、上記実施の形態においては、１０ｋｍ／ｈごとの速度区間でマップ展開を行っていたが、これに限られるものではなく、例えば、低速領域においては加速度の変化率が大きいため、速度区間を１０ｋｍ／ｈより小さくとるようにするのが好ましい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の走行性能マップの作成方法によれば、従来の作成方法と異なり、ＡＴ車においてトルコン領域とそれ以外の領域の区別する必要がなく、また、段階的にシフトアップしないＣＶＴ車においてギア比が変化する領域とこれが変化しない領域とに区別する必要がなくなるので、近似式を容易に得ることができ、しかも、実測データにより近い近似式を得ることができる。
【００４１】
そして、請求項２に係る走行性能マップの作成方法によれば、走行性能マップにおいて、隣り合う折れ線の交差を避けることができ、モード運転のアクセル操作を滑らかに変化させることができ、走行パターンに対する追従性とエミションの両方を同時に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の走行性能マップの作成方法が適用されるシステムの構成を概略的に示す図である。
【図２】４次式で表される近似式の例を示す図である。
【図３】前記図２に示す各近似式に基づいてそれぞれ得られた折れ線の例を示す図である。
【図４】この発明の走行性能マップの作成方法を説明するための図で、トルコン無し車両の走行性能マップの一例を示すものである。
【図５】この発明の走行性能マップの作成方法を説明するための図で、トルコン付き車両についての走行性能マップの一例を示すものである。
【図６】（Ａ）は従来のＡＴ車に対する走行性能マップを作成する方法を説明するための図であり、（Ｂ）は走行性能マップを示す図である。
【図７】（Ａ）はＣＶＴ車に対する走行性能マップを作成する方法を説明するための図であり、（Ｂ）は走行性能マップを示す図である。
【符号の説明】
１０…走行性能マップ。

Claims

学習運転によって得られた各スロットル開度における速度、加速度の実測値に基づいて走行性能マップを作成する際、スロットル開度をパラメータとする速度と加速度の関係を４次式の近似式によって表すようにしたことを特徴とする車両自動運転装置で用いる走行性能マップの作成方法。
学習運転によって得られた各スロットル開度における速度、加速度の実測値に基づいて走行性能マップを作成する際、スロットル開度をパラメータとする速度と加速度の関係を４次式の近似式によって表し、さらに、これらの近似式を用いて速度区間ごとの速度と加速度の近似値を求め、折れ線による近似式を作成するようにしたことを特徴とする車両自動運転装置で用いる走行性能マップの作成方法。
速度区間ごとの加速度と速度とを比較し、スロットル開度の大きい方の加速度がスロットル開度の小さい方の加速度より小さい場合、スロットル開度の大きい方またはスロットル開度の小さい方の傾きを修正するようにした請求項２に記載の車両自動運転装置で用いる走行性能マップの作成方法。