JP4872828B2 - 車両速度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両速度制御方法に係り、特にシャシーダイナモメータのローラ上に自動車の駆動輪を載せて走行試験を行うシミュレート運転における速度制御方法に関するものである。

シャシーダイナモメータのローラ上に自動車の駆動輪を載せて排気ガス・燃費計測試験を行うシステムでは、アクチュエータによってアクセルペダル、ブレーキペダルの踏込み操作や、シフトレバーの切換操作は自動運転装置（ドライブロボット）によりシミュレート運転が実行されている。ドライブロボットを用いて車両のアクセルを操作・運転しながらモード運転を実行し、排気ガス・燃費計測試験を行う場合には人による運転操作に近い制御が要求されるが、何らかの理由によって人による運転とは異なる結果となり、実車とは違った試験結果になる。ドライブロボットを用いた車両の制御装置としては、特許文献１が公知となっている。
特開２００５−２９７８７２号

特許文献１では、駆動力特性マップを用い、車速指令を車速指令先読み機能を介してこの駆動力特性マップに入力して開度信号を生成することで車速指令に対して遅れのない車速制御応答を車速追従制御を実現している。
すなわち、駆動力特性マップを使用して駆動力を算出すると、目標加速度に基づくのに加えて、目標加速度を算出するために目標車速の傾きを用いることになるが、この目標車速の傾きを算出すると目標車速の変化点では階段上の目標加速度の変化となって駆動力マップの出力であるアクセル開度を急変することになる。そこで、この特許文献１のものは、一定の調整可能な時間先出しされた目標車速に半固定のカットオフ周波数の低域通過フィルタ処理を事前に行い、運転目標車速（スロットルワークが滑らかになるように修正された目標車速）と位相を一致させることに時間を要し、また、固定のカットオフ周波数の低域通過フィルタを用いていることにより、モード運転に合わせて調節する必要があった。

本発明が目的とするとこは、上記問題点を除く車両速度制御方法を提供することにある。

本発明の請求項１は、シャシーダイナモメータのローラ上に自動車の駆動輪を載せ、ドライブロボットを用いて車両のアクセルを操作・運転をしながらモード運転するとき、車速指令が入力され、制御系の遅れ要素を見込んだ先読み車速指令を出力する車速指令先読み部からの先読み車速指令から駆動力指令を演算し、この駆動力指令と検出車速を事前に収録した駆動力特性マップを有する駆動力特性部に入力してアクセル開度指令を出力させ、このアクセル開度指令により車両のアクセル開度を操作するよう構成した自動運転装置による車両速度制御において、
前記車速指令先読み部からの目標車速指令は、所定時間移動平均処理を実行した後、遅延処理を行って前記駆動力特性マップに出力してアクセルの開度指令を出力するようにしたことを特徴としたものである。

本発明の請求項２は、請求項１において、前記目標車速指令は、モード運転の許容誤差上下限より外れた場合、車速指令先読み部からの先出し時間を短くして目標車速指令を生成し、その後に前記移動平均処理を実行することを特徴としたものである。

本発明の請求項３は、請求項１又は２において、前記遅延処理は、前記目標車速指令による先出し時間をＰ、前記移動平均時間をＱ、所定時間をＴとしたとき、Ｐ−Ｑ／Ｔ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、目標車速指令に対してスロットルワークが滑らかになるような駆動力指令を生成することができるため、スロットルのバタツキが防止され、精度の高い燃費、排ガスの測定試験が可能となるものである。

図１は、本発明の実施例を示す運転目標車速信号を生成するための概略構成図を示したものである。
本発明の説明に先立って、特許文献１の概略を図３を基に説明する。図３は人が車両を運転する時のアクセルの操作方法をモデルにして制御を行うもので、１は車速指令を出力する車速指令装置、２は車速指令を受けて先読み車速指令を出力する車速指令先読み機能部であり、車速指令先読み機能部２は車両のレスポンス遅れ、制御応答遅れを見越して運転モードの先読みを行う。即ち、車速指令先読み機能部２は指定した時間（運転モードの最大１ステップ先で通常は１秒以内の設定で十分である。）だけ基準時間より早く車速指令を出力する。３は車両質量（車重）Ｗを設定する車両質量設定部、１４は車速に応じた走行抵抗を設定する走行抵抗設定部、４は駆動力演算部であり、駆動力演算部４は先読み車速指令と車両質量と走行抵抗を入力され、駆動力指令＝加速度指令（先読み車速指令の微分値）×車両質量+設定走行抵抗の式により駆動力を演算し、駆動力指令として出力する。この駆動力指令は予め収録した駆動力特性マップを有する駆動力特性部５に車速と共に入力され、この駆動力特性部５からアクセル開度指令が出力される。

アクセル開度指令はアクセルアクチュエータ６に入力されて車両７のアクセル開度が操作され、これに応じて車両７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７はエンジンからの駆動力特性部８と車両質量部９とにより表している。又、走行抵抗設定部１４から走行抵抗指令がシャシーダイナモメータ１０に入力され、シャシーダイナモメータ１０は指令された走行抵抗を車両７に入力する。車両７においては、エンジンからの駆動力特性部８が発生した駆動力から減算部１１において走行抵抗が減算されて車両の加速力が得られ、これによって車速が発生する。

本発明では、駆動力演算部４の機能に図１で示す機能を付加したものである。すなわち、車速指令先読み機能部２からのＰ秒先出し目標車速（先読み車速指令）を移動平均処理部４１に入力して時間Ｑ秒の移動平均値を求め、その値を遅延処理部４２に出力する。遅延処理部４２では、（Ｐ−Ｑ／Ｔ秒）の演算を実行することで目標値と位相が一致する運転目標車速を得る。なお、Ｔ秒は２秒程度の時間となる。

図２は他の実施例を示したものである。運転目標車速を得るためには、先出し目標車速からファールしない（許容誤差範囲を逸脱しない）範囲の運転目標車速値でなければならない。図２はそのための運転目標車速値の生成手順を示したものである。同図において、線アは目標車速値、線イは許容誤差上限値、線ウは許容誤差下限値である。今、線Ａで示すある現時点（８５sec）から先出し目標車速Ｐ秒後（＝３０sec）である１１５sec時点の車速（２９ｍ／sec）を、現時点の車速（２９ｍ／sec）からの目標値とする。しかし、この場合１１０〜１１５secの間は線ウで示す許容誤差下限値以下となり、そのまま運転してもファールとなってしまう。

線Ａに基づく計画のチェック時にファールとなることが判明した場合、先出し目標車速のＰ時間を、例えば、Ｐ＝３０−５=２５secにしてその時間を短くし、線Ｂの計画値とする。そうすると、１１０sec後の車速３１ｍ／secが目標値となり、移動平均処理部４１はその１１０sec後（例えば、±３sec）の移動平均処理を実行する。その後、Ｐ秒とＱ／Ｔ（＝２）の遅延処理を行い、図３で示すように駆動力指令として駆動力特性マップ５に出力されると共に、駆動力制御部１４に出力されて現在の車速指令とスロットル指令とを同期させることができる。

図４は、ＬＡ４（米国ＥＰＡが定めるモード運転パターン）に基づく本発明の試験結果で、図５は図４の６０〜１１０sec近辺の拡大図である。線ア、イ、は許容誤差上限値及び下限値、線ａは基準車速、線ｂは図２に基づいて運転目標車速を生成した場合の仮想目標車速、線ｃは図１のみを適用して運転目標車速を生成した場合の仮想目標車速、線ｄは図１と図２の実施例を組み合わせて運転目標車速を生成した場合の仮想目標車速である。

車速追従制御におけるスロットルワークにおいては、必要な加速度を得るためには駆動力が必要となり、そのためにスロットル操作が実行される。スロットルの変化は加速度の変化を評価することによりスロットルワークの評価となる。

表は、数値指標として前記実験結果による加加速度（加速度の微分値）の標準偏差を示したものである。なお、表における縦軸のＮｏ．ａ〜ｄは図５の線ａ〜ｄに対応する。評価結果によるとｄの方法、すなわち、図１と図２の実施例を組み合わせて運転目標車速を生成した場合に標準偏差が最も少なくて滑らかなスロットルワークとなっている。

図５において、基準車速ａに最も忠実に追従しているものは図２に基づいて運転目標車速を生成した場合の仮想目標車速ｂであるが、スロットル操作からみるとスロットルのバタツキ操作となり、燃費、排ガスの点で実車走行とは異なる不利な結果となる。排ガスの少ないモード運転を実行するためには、許容誤差の上下限値ア、イの範囲内でストロークワークを滑らかにして加速度の変化を少なくすることであるが、この点、ｄの方法が最も滑らかな制御方法となっている。

したがって、本発明によれば、スロットルの動きが抑制されて人の運転に近い制御が可能となり、排ガスや燃費の評価結果が向上するものである。

本発明の運転目標車速指令生成のための概略構成図。 本発明の運転目標車速指令の生成手順説明図。 本発明が適用される車両制御装置の構成図。 モード運転による試験結果図。 モード運転による試験結果図の部分拡大図。

符号の説明

１…車速指令装置
２…車速指令先読み機能部
４…駆動力演算部
５…駆動力特性部（駆動力特性マップ）
６…アクセルアクチュエータ
７…車両
１０…シャシーダイナモメータ
１６…駆動力検出演算部
１７…駆動力制御部
２０…車速制御部
４１…移動平均処理部
４２…遅延処理部

Claims (3)

1. シャシーダイナモメータのローラ上に自動車の駆動輪を載せ、ドライブロボットを用いて車両のアクセルを操作・運転をしながらモード運転するとき、車速指令が入力され、制御系の遅れ要素を見込んだ先読み車速指令を出力する車速指令先読み部からの先読み車速指令から駆動力指令を演算し、この駆動力指令と検出車速を事前に収録した駆動力特性マップを有する駆動力特性部に入力してアクセル開度指令を出力させ、このアクセル開度指令により車両のアクセル開度を操作するよう構成した自動運転装置による車両速度制御において、
   前記車速指令先読み部からの目標車速指令は、所定時間移動平均処理を実行した後、遅延処理を行って前記駆動力特性マップに出力してアクセルの開度指令を出力するようにしたことを特徴とした車両速度制御方法。
2. 前記目標車速指令は、モード運転の許容誤差上下限より外れた場合、車速指令先読み部からの先出し時間を短くして目標車速指令を生成し、その後に前記移動平均処理を実行することを特徴とした請求項１記載の車両速度制御方法。
3. 前記遅延処理は、前記目標車速指令による先出し時間をＰ、前記移動平均時間をＱ、所定時間をＴとしたとき、Ｐ−Ｑ／Ｔとしたことを特徴とした請求項１又は２記載の車両速度制御方法。