JP5245307B2 - 車両速度制御における駆動力特性収録方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両速度制御装置に係り、特にフィードフォワードコントローラへの駆動力特性収録方法に関するものである。

仮想車両運転エンジンベンチシステムでエンジン車両速度制御を行う場合、アクチュエータによるアクセルペダル、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によってモード運転を実行し、排ガス・燃費計測試験が行われている。その際、車両速度制御装置としては、テストドライバーの運転操作に近い制御が要求され、その車両速度制御装置として特許文献１が公知となっている。

図４は特許文献１に記載された車両速度制御装置の部分図を示したもので、車速指令は、フィードフォワードコントローラ（駆動力特性マップ）１と第１の駆動力演算部２に出力される。駆動力演算部２は、車速指令を受けて車両質量Ｍと先読み車速指令の微分値から加速力を演算し、走行抵抗設定部３において車速に応じて設定された走行抵抗値と加算され、駆動力指令Ｆとして駆動力特性マップ１に出力される。駆動力特性マップ１では、モードパターン運転前に予め駆動力特性が収録されており、入力された車速指令と駆動力指令Ｆに基づいてアクセル操作指令θ_FFを出力する。

４は車速偏差補正演算部で、車速指令と検出された車速との偏差に基づいて補正指令を出力し、この補正指令は駆動力演算部２からの駆動力指令と加算部において加算される。５は第２の駆動力演算部で、車両質量Ｍと検出された車速Ｖの微分値から駆動力を演算し、この演算値に走行抵抗値を加算された後、減算部において補正された駆動力指令との偏差信号がフィードバックコントローラ６に出力されてアクセル操作指令θ_FBを演算し、加算部においてアクセル操作指令θ_FFと加算されてスロットル開度指令θとして仮想車両１０に出力する。７はエンジンを含めた車両の駆動力特性生成部、８は車速演算部である。

上記のように構成することにより、駆動力特性マップ１ではトランスミッション比、デフ比、タイヤ半径などを予め収録していることにより、エンジン出力特性などを含めたトータルの駆動力が計測できて駆動力特性データとして用いることが可能のために開度指令が正確に得られる。特に、ＡＴ（オートマチックミッション）車の場合には、必要な駆動力に対してトルクコクバータのスリップ率と変速タイミングまで駆動力特性に収録することができるので開度指令が一層正確に得られるなどの効果がある。
特許公開２００５−２９７８７２号

ところで、特許文献１では、車両がＭＴ（マニュアルトランスミッション）の試験の場合、駆動力特性収録時には予めシフト位置は或る変速比（例えば２速位置）に固定される。乗用車の場合、変速比は６速程度のため２速や３速のようにある位置で固定しても問題ないが、大型なバスやトラックになると、トランスミッション比、デフ比、タイヤ半径が乗用車と比較して大きくなり、変速比も２０速程度となっている。したがって、乗用車を対象とした２速のような固定設定では、収録ピッチが固定のために収録点数が少なくなって収録が困難となってくる。このため、収録点数の少ない範囲での収録結果から駆動力特性マップを作成することになり、フィードフォワード制御に使用する操作量θ_FFが合わなくなり、車両速度制御の制御性能が乗用車と比較して劣化する場合が生じる。

また、駆動力特性収録時には駆動力制御にて収録している。車両によっては制御が不安定となることがあるため、駆動力フィードバックゲインを低くして車両に左右されないようにして制御の不安定現象を防止している。このため、駆動力指令と駆動力検出とが一致しない状態での収録の場合もあり、従来の計算式では駆動力設定と駆動力検出の差が大きくなったとき、偏差補正として求める開度が大きくなり、フィードフォワード制御に使用する操作量θ_FFが合わなくなる場合があり、車両速度制御の制御性能が劣化する場合が生じる。

本発明が目的とするとこは、大型車の場合でも制御性能が劣化しない駆動力特性収録方法を提供することにある。

本発明の請求項１は、駆動力演算部に車速指令を入力し、この駆動力演算部で制御系の遅れ要素を見込んだ先読みされた駆動力指令を演算し、この駆動力指令と前記車速指令を駆動力マップに入力してアクセル操作指令を生成し、このアクセル操作指令と検出された車速に基づきフィードバックされたアクセル操作指令の和からなるアクセル開度信号によって仮想車両を制御するものにおいて、
前記駆動力マップへの駆動力特性収録時に、駆動力特性収録のための条件設定手段とギヤ位置算出手段を設け、条件設定手段による条件に基づきギヤ位置算出手段によりギヤ比を算出し、求められたギヤ比で駆動力特性収録を行うと共に
前記条件設定に、最大設定回転数に対応する車速信号と、最小設定回転数に対応する車速信号を入力し、演算された車速信号が設定条件を満たすギヤ比を駆動力特性収録時のギヤ比とすることを特徴としたものである。

本発明の請求項２は、前記条件設定は、最大設定回転数を３０００ｒｐｍに、この最大設定回転数に対応する車速を３０ｋｍ／ｈ以上に設定し、前記最小設定回転数を１０００ｒｐｍに、この最小設定回転数に対応する車速を１０ｋｍ／ｈ以上にしたことを特徴としたものである。

本発明の請求項３は、データ処理変更手段を設け、このデータ処理変更手段により前記ギヤ位置算出手段によって求められたデータを駆動力特性マップ作成時のデータに変更することを特徴としたものである。

本発明の請求項４は、前記データ変更処理は、駆動力設定毎の車速信号と開度信号を取り込み、設定に対する検出信号の偏差補正として車速の開度θｖを次式で求めることを特徴としたものである。
θｖ＝θdet（１＋（Ｆset−Ｆdet）／Ｆset）
ただし、θdet：車速Ｖｋｍ／ｈの時の検出開度、Ｆdet：車速Ｖｋｍ／ｈの時の駆動力検出、Ｆset：駆動力設定。

以上のとおり、本発明によれば、以下のような効果がえられる。

（１）駆動力特性収録運転時の最適なシフト位置を自動的に算出したことにより、一般車両からバス・トラックのような大型車両までの駆動力特性収録が、収録点数の多い範囲で可能となる。
（２）駆動力特性マップ作成時のデータ処理方法を変更することで、駆動力設定に対して駆動力検出の偏差が出ても、駆動力マップの作成が可能となり、駆動力マップの精度が向上する。
（３）上記（１）と（２）の両方を組み合わせることにより、駆動力特性収録が収録点数の多い範囲まで収録できるようになり、駆動力マップの精度が向上した結果、車両速度制御におけるフィードフォワード制御の操作量が改善され、車両速度制御の追従性、安定性が向上してアクセルワークが向上する。

本発明は、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車両速度制御装置において、駆動力特性マップに駆動力特性を収録するものである。図１は駆動力特性収録のためのフロー図、図２は試験準備のためのフロー図を示す本発明の実施例である。

図２で示す試験準備において、ステップＳ１で試験対象物である供試体が変更されているかを判断し、変更されている場合にはステップＳ２でエンジン慣性計測、ダイナモメータ制御特性計測などダイモメータ制御のためのパラメータ設定を行う。ステップＳ３では車両諸元データ設定を、また、Ｓ４ではアクセル開度の遊びや、発進開度が設定されてＳ６に移行する。

一方、Ｓ１で供試体が変更されてなかった場合、Ｓ５で車両諸元データの設定変更が必要か否かを判断し、必要がなければＳ７に移行し、必要ならばＳ６で後述する手順で駆動力特性の収録が行われる。ステップＳ７では供試体のトランスミッションＴ／Ｍの種別判別が行われ、ＡＴ車の場合には準備終了となり、ＭＴ車の場合にはＳ８でクラッチ関数設定が実行されて準備終了となる。

ステップＳ６での駆動力特性収録手段による収録手順は、図１で示すように行われる。すなわち、ステップＳ１０で駆動力特性の収録は初めてか否かの判断が行われ、初めての場合にはＳ１１で初期化のための操作が行われた後、Ｓ１２で駆動力特性収録のための条件設定が行われる。この条件としては、駆動力範囲や車速範囲、回転数の上限及び開度上限が設定される。この設定は、大型車両を基準として設定され、例えば、最小設定回転数をエンジンのアイドリング回転数より高い値に設定し、最大回転数を大型車両のエンジン回転数より低い値に設定する。また、この最小最大回転数に対応した最小車両速度を１０ｋｍ／ｈ、最大回転数を３０ｋｍ／ｈとし、収録中の車両速度差を２０ｋｍ／ｈ以上とするなどの条件が設定される。条件設定が終了するとＳ１３で更新処理を実行し、Ｓ１４でギヤ位置算出出手段による試験のための変速位置の算出が実行される。

図３は演算結果の例で、同図（ａ）は大型車両の場合、（ｂ）は乗用車（一般車両）の場合である。この演算例の条件として、最大設定回転数３０００ｒｐｍで車速３０ｋｍ／ｈ以上、最小設定回転数１０００ｒｐｍで車速１０ｋｍ／ｈ以上とし、更に、大型車両のタイヤ半径０．４２１ｍ、デフ比４．３３３、一般車両のタイヤ半径０．３１３ｍ、デフ比４．０５３とし、（１）式を用いて車両速度を演算する。なお、図３（ａ）では、ギヤ比は６速となっているが、これは一般車両との比較のためであって、実際には２０速程度のギヤ比となっている。

車両速度＝（エンジン回転数×２π×タイヤ半径×６０）／（１０００×各ギヤ比×デフ比］ ……… （１）
（１）式で求めた計算結果が、図で示された計算車速である。ここで、設定条件が最大設定回転数３０００ｒｐｍで車速３０ｋｍ／ｈ以上、最小設定回転数１０００ｒｐｍで車速１０ｋｍ／ｈ以上であるので、低速ギア（１速）より条件を判別し、この条件を満たすものとしては、大型車両の場合ではギヤ比３速であり、一般車両の場合には２速が選択される。当然のことながら、設定条件が変わることにより駆動力特性マップに設定されるギヤ比が変わり、これらは適宜設定される。

ステップＳ１５で、駆動力特性マップに収録するパターンが確認された後、Ｓ１６で収録のためのスタートが実行する。途中、何らかの理由により計測を中断したい（ステップＳ１７）場合には、Ｓ１８でストップボタンを押下げることによって計測をストップさせ、ストップの必要がなければＳ１９で計測を終了し、Ｓ２０で駆動力特性マップ作成のためのデータの処理変更が行われる。試験を行う時、制御的には駆動力一定制御が行われるが、駆動力設定毎に車速と開度のデータが取り込まれ、設定に対して検出の偏差補正として車速の開度θｖ（=θ_FF）を（２）式に基づいて行われる。

θｖ＝θdet（１＋（Ｆset−Ｆdet）／Ｆset） ……（２）
ただし、θｖ：車速Ｖｋｍ／ｈの求めるアクセル（スロットル）開度（遊び開度を除く）、θdet：車速Ｖｋｍ／ｈの時の検出開度（遊び開度を除く）、 Ｆdet：車速Ｖｋｍ／ｈの時の駆動力検出、Ｆset：駆動力設定、
（２）式で求めた値によって、駆動力設定と駆動力検出の差が大きくなったとき、偏差補正として求める開度が大きくならないようにし、フィードフォワード制御に使用する操作量を適切な値とする。
データ処理変更後は、Ｓ２１で当該ファイルの保存が必要な場合にはＳ２３で保存処理を実行した後に駆動力特性収録を終了し、また、保存の必要性が無い場合にはＳ２２で終了する。

以上の本発明によれば、次のような効果が得られる。
（１）駆動力特性収録運転時の最適なシフト位置を自動的に算出したことにより、一般車両からバス・トラックのような大型車両までの駆動力特性収録が、収録点数の多い範囲で可能となった。
（２）駆動力特性マップ作成時のデータ処理方法を変更することで、駆動力設定に対して駆動力検出の偏差が出ても、駆動力マップの作成が可能となり、駆動力マップの精度が向上した。
（３）上記（１）と（２）の両方を組み合わせることにより、駆動力特性収録が収録点数の多い範囲まで収録できるようになり、駆動力マップの精度が向上した結果、車両速度制御におけるフィードフォワード制御の操作量が改善され、車両速度制御の追従性、安定性が向上してアクセルワークが向上した。

本発明の実施形態を示す駆動力特性収録のためのフロー図。 試験準備のためのフロー図。 演算設定例での結果図で、（ａ）は大型車両の場合、（ｂ）は一般車両の場合。 車両制御装置の部分構成図。

符号の説明

１… フィードフォワードコントローラ（駆動力特性マップ）
２… 第１の駆動力演算部
３… 走行抵抗演算部
４… 車速偏差補正演算部
５… 第２の駆動力演算部
６… フィードバックコントローラ
１０… 仮想車両

Claims (4)

1. 駆動力演算部に車速指令を入力し、この駆動力演算部で制御系の遅れ要素を見込んだ先読みされた駆動力指令を演算し、この駆動力指令と前記車速指令を駆動力マップに入力してアクセル操作指令を生成し、このアクセル操作指令と検出された車速に基づきフィードバックされたアクセル操作指令の和からなるアクセル開度信号によって仮想車両を制御するものにおいて、
   前記駆動力マップへの駆動力特性収録時に、駆動力特性収録のための条件設定手段とギヤ位置算出手段を設け、条件設定手段による条件に基づきギヤ位置算出手段によりギヤ比を算出し、求められたギヤ比で駆動力特性収録を行うと共に
   前記条件設定に、最大設定回転数に対応する車速信号と、最小設定回転数に対応する車速信号を入力し、演算された車速信号が設定条件を満たすギヤ比を駆動力特性収録時のギヤ比とすることを特徴とした車両速度制御における駆動力特性収録方法。
2. 前記条件設定は、最大設定回転数を３０００ｒｐｍに、この最大設定回転数に対応する車速を３０ｋｍ／ｈ以上に設定し、前記最小設定回転数を１０００ｒｐｍに、この最小設定回転数に対応する車速を１０ｋｍ／ｈ以上にしたことを特徴とした請求項１記載の車両速度制御における駆動力特性収録方法。
3. データ処理変更手段を設け、このデータ処理変更手段により前記ギヤ位置算出手段によって求められたデータを駆動力特性マップ作成時のデータに変更することを特徴とした請求項１又は２記載の車両速度制御における駆動力特性収録方法。
4. 前記データ変更処理は、駆動力設定毎の車速信号と開度信号を取り込み、設定に対する検出信号の偏差補正として車速の開度θｖを次式で求めることを特徴とした請求項３記載の車両速度制御における駆動力特性収録方法。
   θｖ＝θdet（１＋（Ｆset−Ｆdet）／Ｆset）
   ただし、θdet：車速Ｖｋｍ／ｈの時の検出開度、Ｆdet：車速Ｖｋｍ／ｈの時の駆動力検出、Ｆset：駆動力設定、

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