JP6962278B2 - ドライブロボットの車速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライブロボットの車速制御装置に関する。より詳しくは、車両のアクセルペダルやブレーキペダルを操作するドライブロボットの車速制御装置に関する。

耐久試験、排気浄化性能評価試験及び燃費計測試験などの車両試験は、例えばシャシダイナモメータのローラ上に実車両を実際に走行させることによって行われる。この際、実車両の運転は自動運転装置（所謂、ドライブロボット）が行う場合が多い。ドライブロボットは、実現すべき車両の速度に相当する車速指令が入力されると、この車速指令を実現するように、車両のアクセルペダルやブレーキペダル等を操作するアクチュエータを駆動する。予め定められた車速指令に従った車両の運転は、モード運転と呼称される。

車両試験において、車両の耐久性能、排気浄化性能及び燃費等は、人に替わってドライブロボットが行うモード運転の結果として評価される。従って、このような試験に用いられるドライブロボットには、車速指令に忠実であることが要求される。特許文献１には、このような車速指令が忠実に再現されるようにドライブロボットのアクチュエータを駆動する車速制御装置が示されている。

特許文献１の車速制御装置では、車速指令を実現するようなアクセルペダルの開度指令信号を、フィードバックコントローラ及びフィードフォワードコントローラを用いることによって生成された開度指令を合算することによって生成する。フィードバックコントローラは、車速指令と実車速とが一致するように開度指令を生成する。フィードフォワードコントローラは、車速指令と駆動力指令とを、予め定められた駆動力特性マップに入力することによって開度指令を生成する。この駆動力特性マップは、実際の車両を運転することによって収録されたデータに基づいて構築される。

特許第５２５６６７１号

ところで車両の駆動力特性は、車両に搭載される変速機によって大きく変わる。車両に搭載される変速機は、従来は手動変速機（ＭＴ）や５段程度の自動変速機（ＡＴ）等が主流であったが、近年では無段変速機（ＣＶＴ）や７段を超える自動変速機等も多くなっている。

駆動力特性マップの作成にあたり、従来のように変速機がＭＴや５段程度の低段のＡＴである場合、各マップ点の収録時と実運転時のギア比は概ね一致している。すなわちマップを作成する際に行われる収録運転時と実際の試験運転時とで、各運転点で実現されるギア比は概ね一致する。このことは、車速制御装置に搭載する駆動力特性マップとしては、車速指令と駆動力指令とを入力として開度指令を出力する３次元マップで十分であることを意味する。すなわち、駆動力特性マップに、変速機のギア比に関する情報は不要であることを意味する。

しかしながら変速機がＣＶＴや７段を超える多段のＡＴである場合、収録運転時と試験運転時とで、各運転点で実現されるギア比がずれる場合がある。このため変速機としてＣＶＴや多段のＡＴを搭載する車両に車速制御装置を適用した場合、駆動力特性マップを用いたフィードフォワードコントローラは車速指令及び駆動力指令に応じた適切な開度を指令することができず、実現される車速が車速指令から外れてしまい、車速の再現精度が低下する場合がある。

本発明は、精度良く車速指令を実現できるドライブロボットの車速制御装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るドライブロボットの車速制御装置（例えば、後述の車速制御装置）は、車両に対する車速指令信号が入力されると、前記車両のアクセル又はブレーキである操作対象に対する操作量に応じた制御入力を生成し、前記操作対象を操作するアクチュエータ（例えば、後述のアクセルアクチュエータ３１又はブレーキアクチュエータ３２）に入力するものであって、前記車速指令信号と前記車両に搭載された車速センサによって生成される車速検出信号との偏差に基づいて第１入力信号を生成する第１コントローラ（例えば、後述の第１アクセルコントローラ２１１又は第１ブレーキコントローラ２３１）と、前記車速指令信号に基づいて前記車両に対する駆動力指令信号を生成する駆動力指令生成部と、前記車両に搭載される変速機の減速比に応じて増減する減速比パラメータを算出する減速比パラメータ算出部（例えば、後述の減速比パラメータ算出部）と、前記車速指令信号、前記駆動力指令信号、及び前記減速比パラメータに基づいて第２入力信号を生成する第２コントローラ（例えば、後述の第２アクセルコントローラ２１２又は第２ブレーキコントローラ２３２）と、前記第１入力信号と前記第２入力信号とを合算することによって前記制御入力を生成し、前記アクチュエータに入力する合算部（例えば、後述の合算部２３３）と、を備えることを特徴とする。

（２）この場合、前記変速機は、無段変速機であることが好ましい。

（３）この場合、前記車速制御装置は、前記車両において実現される車速と、駆動力と、減速比パラメータと、前記操作対象に対する操作量と、を関連付ける車両モデル（例えば、後述の車両アクセルモデルＭａ又は車両ブレーキモデルＭｂ）をさらに備え、前記第２コントローラは、前記車速指令信号と、前記駆動力指令信号と、前記減速比パラメータとを前記車両モデルに入力することによって得られる操作量に応じた信号を前記第２入力信号とすることが好ましい。

（１）本発明の車速制御装置は、車速指令信号と車速検出信号との偏差に基づいて第１コントローラによって生成された第１入力信号と、第２コントローラによって生成された第２入力信号とを合算することによって生成した制御入力を、車両のアクセルやブレーキである操作対象を操作するアクチュエータに入力する。すなわち車速制御装置では、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせて制御入力を生成することにより、車速指令の変化に対し精度良く追従するように高い応答性でアクセル又はブレーキを操作することができる。

また特に車速制御装置では、車両に搭載される変速機の減速比に応じて増減する減速比パラメータを算出し、この減速比パラメータを第２コントローラで用いる。より具体的には、第２コントローラでは、車速指令信号と、この車速指令信号に基づいて生成された駆動力指令信号と、減速比パラメータとの３つの入力に基づいて第２入力信号を生成する。このように車速制御装置では、第２コントローラへの入力に減速比パラメータを追加することにより、その時の変速機の状態に応じた制御入力を生成できるので、精度良く車速指令を実現できる。

（２）本発明では、変速機として減速比が連続的変化する無段変速機を搭載する車両を制御対象とする。上述のように無段変速機を搭載する車両を制御対象とする場合、第２コントローラの入出力特性を構築するために行われる収録運転時と実際の試験運転時とで、各運転点で実現されるギア比のずれが顕著となり、車速の再現精度が低下する場合がある。これに対し本発明の車速制御装置では、第２コントローラへの入力に減速比パラメータを追加することにより、その時の変速機で実現されるギア比を考慮して制御入力を生成できるので、特に好適である。

（３）本発明の車速制御装置は、車両において実現される車速と、駆動力と、減速比パラメータと、操作対象に対する操作量と、を関連付ける車両モデルを備える。また第２コントローラは、車速指令信号と、駆動力指令信号と、減速比パラメータとを、上記のような車両モデルに入力することによって得られる操作量に応じた信号を第２入力信号とする。車速制御装置では、車速と駆動力と減速比パラメータとの３つの入力に基づいて操作量を出力する車両モデルを用いて第２入力信号を生成することにより、その時の変速機の状態に応じた制御入力を生成できるので、精度良く車速指令を実現できる。

本発明の一実施形態に係るドライブロボットの車速制御装置が適用された車両試験システムの制御系の構成を示す図である。 車速制御装置の構成を示す図である。 車両アクセルモデルを構成するｎ枚のサブマップのうち、ｉ番目のサブマップの具体例を示す図である。 比較例の車速制御装置によって実現される車速変化を示す図である。 上記実施形態に係る車速制御装置によって実現される車速変化を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るドライブロボットの車速制御装置２が適用された車両試験システムＳの制御系の構成を示す図である。車両試験システムＳは、車速指令生成装置１と、車速制御装置２と、制御対象３と、シャシダイナモメータ４と、走行抵抗力制御装置５と、を備える。

制御対象３は、試験対象としての車両３３と、この車両の運転席に搭載されたドライブロボットと、を備える。

車両３３は、動力発生源であるエンジンと、このエンジンで発生した駆動力を変速してシャシダイナモメータ４に接する駆動輪に伝達する変速機と、を備える。なお以下で説明するように、本発明に係る車速制御装置は、無段変速機又は７段以上のギアを有する自動変速機を変速機とする車両を試験対象とした場合、最も効果的である。そこで以下では、車両は、無段変速機又は７段以上の多段の自動変速機を変速機とするものについて説明するが、本発明はこれに限らない。また以下では、車両の動力発生源としてエンジンを用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。動力発生源は、エンジンの他、電動機としてもよい。

ドライブロボットは、車両のアクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、及びイグニッションスイッチ等の車両を走行させるために必要な装置を操作する複数のアクチュエータを備える。図１には、ドライブロボットが備える複数のアクチュエータのうち、アクセルペダルを操作するアクセルアクチュエータ３１、及びブレーキペダルを操作するブレーキアクチュエータ３２のみを図示する。

アクセルアクチュエータ３１は、開度指令値θＡＣに応じたアクセル開度指令信号が車速制御装置２から入力されると、車両のアクセルペダルの開度を開度指令値θＡＣに応じた大きさに調整する。

ブレーキアクチュエータ３２は、開度指令値θＢＫに応じたブレーキ開度指令信号が車速制御装置２から入力されると、車両のブレーキペダルの開度を開度指令値θＢＫに応じた大きさに調整する。

車両３３は、アクセルアクチュエータ３１やブレーキアクチュエータ３２等のアクチュエータによってアクセルペダルやブレーキペダル等が操作されると、これらペダルの操作量に応じた駆動力を発生する。シャシダイナモメータ４は、車両３３の速度等に応じて走行抵抗力制御装置５によって演算された走行抵抗による制御を行う。

走行抵抗力制御装置５は、車両３３の速度等に応じた走行抵抗を演算する。この走行抵抗力は、空気抵抗力、ころがり抵抗力、勾配抵抗力、及び車重相当の慣性等の実走行中の車両に作用し得る外力を模したものである。この走行抵抗力は、例えば図１に模式的に示すように車両の速度が大きくなるほど大きくなるように設定される。

車速指令生成装置１は、各時刻において実現すべき車両の速度に相当する車速指令値Ｖｃｍｄ［ｋｍ／ｈ］を算出するとともに、この車速指令値Ｖｃｍｄに応じた車速指令信号を生成し、車速制御装置２に入力する。

車速制御装置２は、車速指令生成装置１から車速指令信号が入力されると、車両のアクセルペダルの開度指令値θＡＣに応じたアクセル開度指令信号及びブレーキペダルの開度指令値θＢＫに応じたブレーキ開度指令信号を生成し、これらアクセル開度指令信号及びブレーキ開度指令信号をそれぞれアクセルアクチュエータ３１及びブレーキアクチュエータ３２に入力する。

図２は、車速制御装置２の具体的な構成を示す図である。車速制御装置２は、アクセルコントローラ２１と、ブレーキコントローラ２３と、駆動力指令生成部２４と、車速偏差算出部２５と、減速比パラメータ算出部２６と、を備える。

駆動力指令生成部２４は、車速指令生成装置１によって生成される車速指令信号に基づいて、車両に対する駆動力指令信号を生成し、アクセルコントローラ２１及びブレーキコントローラ２３へ入力する。なお以下では、この駆動力指令信号によって特定される駆動力指令値［Ｎ］を“Ｆｃｍｄ”と表記する。より具体的には、駆動力指令生成部２４は、下記式（１）に示すように、車速指令値Ｖｃｍｄを時間で微分したものに、予め定められた車両の車重Ｍ［ｋｇ］を乗じ、さらに次元を合せるための係数“３．６”で除算することによって、駆動力指令値Ｆｃｍｄを算出する。なおこのように式（１）に従って算出される駆動力指令値Ｆｃｍｄは、質量Ｍの車両を加速度ｄＶｃｍｄ／ｄｔで加速させるために、車両に加える必要のある力に相当する。

車速偏差算出部２５は、車速指令生成装置１によって生成される車速指令信号と、シャシダイナモメータ４に搭載されているエンコーダ３８の出力に応じた車速検出信号と、に基づいて車速偏差信号を生成し、アクセルコントローラ２１及びブレーキコントローラ２３へ入力する。シャシダイナモメータ４には、車両３３のタイヤが接するローラの回転数を検出するエンコーダ３８が設けられている。車両３３の車速は、このエンコーダ３８の出力やローラの半径等を用いることによって算出される。なお以下では、エンコーダ３８の車速検出信号によって特定される車速検出値［ｋｍ／ｈ］を“Ｖ”と表記する。車速偏差算出部２５は、車速指令値Ｖｃｍｄから車速検出値Ｖを減算することによって車速偏差ｅを算出し、この車速偏差ｅに応じた車速偏差信号を生成する。

減速比パラメータ算出部２６は、エンコーダ３８の車速検出信号と、車両に搭載されているエンジン回転計３９の検出信号である回転数検出信号と、に基づいて減速比パラメータを算出し、アクセルコントローラ２１及びブレーキコントローラ２３へ入力する。ここで減速比パラメータとは、車両に搭載されている変速機の減速比に応じて増減するパラメータであり、以下では“Ｇｒａｔｉｏ”と表記する。また以下では、エンジン回転計の回転数検出信号によって特定されるエンジン回転数［ｒｐｍ］を“Ｎ”と表記する。

より具体的には、減速比パラメータ算出部２６は、下記式（２）に示すように、エンジン回転数Ｎに、次元を合せるための係数（６０／１０００）と、車両のタイヤ外周長（２πｒ）とを乗算し、さらに車速検出値Ｖで除算することによって、減速比パラメータＧｒａｔｉｏを算出する。下記式（２）において、“ｒ”は車両に装着されているタイヤの半径［ｍ］であり、予め定められた値が用いられる。

アクセルコントローラ２１は、車速指令信号と、駆動力指令信号と、車速偏差信号と、減速比パラメータとに基づいて、車両のアクセルペダルに対する開度指令値θＡＣを算出し、この開度指令値θＡＣに応じたアクセル開度指令信号を生成し、アクセルアクチュエータ３１に入力する。より具体的には、アクセルコントローラ２１は、フィードバックコントローラである第１アクセルコントローラ２１１と、フィードフォワードコントローラである第２アクセルコントローラ２１２と、第１アクセルコントローラ２１１によって生成されるフィードバック信号と第２アクセルコントローラ２１２によって生成されるフィードフォワード信号とを合算することによりアクセル開度指令信号を生成する合算部２１３と、を備える。

第２アクセルコントローラ２１２は、車速指令値Ｖｃｍｄに応じた車速指令信号と、駆動力指令値Ｆｃｍｄに応じた駆動力指令信号と、減速比パラメータ算出部２６によって算出される減速比パラメータＧｒａｔｉｏと、に基づいて、第２開度指令値θＡＣ＿ＦＦに応じたフィードフォワード信号を生成し、合算部２１３に入力する。

第２アクセルコントローラ２１２は、車両において実現される４つのパラメータである車速ｖ［ｋｍ／ｈ］と、駆動力ｆ［Ｎ］と、減速比パラメータｇと、アクセルペダルの開度θａと、を関連付ける車両アクセルモデルＭａを備え、この車両アクセルモデルＭａを用いることによってフィードフォワード信号を生成する。

本実施形態では、このような車両アクセルモデルＭａを、車速ｖと、駆動力ｆと、減速比パラメータｇとの３つを入力とし、アクセルペダルの開度θａを出力とする４次元マップで構築した場合について説明するが、このような車両アクセルモデルＭａを実現する具体的な手段はマップ形式に限らない。車両アクセルモデルＭａは、マップ形式の他、上記のような３つのパラメータを入力としてアクセルペダルの開度θａを出力する演算式やニューラルネットワーク等で構築してもよい。

また本実施形態では、このような４次元マップを、ｎ枚（ｎは、２以上の整数）の３次元マップの組み合わせによって構築した場合について説明する。より具体的には、実際の車両において取得し得る減速比パラメータｇの範囲をｎ分割するとともに、ｎ個の領域毎に車速ｖ及び駆動力ｆを入力とし、アクセルペダルの開度θａを出力とする３次元のサブマップを構築する。

図３は、車両アクセルモデルＭａを構成するｎ枚のサブマップＭａ＿１，…，Ｍａ＿ｎのうち、ｉ番目（ｉは、１からｎの間の何れかの整数）のサブマップＭａ＿ｉの具体例を示す図である。すなわち、ｉ番目のサブマップＭａ＿ｉとは、減速比パラメータの取り得る範囲を０〜ｇｍａｘとした場合、減速比パラメータｇが（ｉ−１）×ｇｍａｘ／ｎ〜ｉ×ｇｍａｘ／ｎの範囲内であるときに選択されるマップをいう。

図３に示すように、サブマップＭａ＿ｉは、車速ｖ（Ｘ軸）及び駆動力ｆ（Ｙ軸）を入力とし、アクセルペダルの開度θａ（Ｚ軸）を出力とする３次元マップである。サブマップＭａ＿ｉは、変速機の状態を特定する減速比パラメータｇが（ｉ−１）×ｇｍａｘ／ｎ〜ｉ×ｇｍａｘ／ｎの範囲内である時に、車速ｖ及び駆動力ｆによって特定される運転点を実現するアクセルペダルの開度θａの集合であり、図３に示すように３次元空間における曲面となる。

図１に戻り、第２アクセルコントローラ２１２にはこのようなサブマップＭａ＿ｉ（ｉは、１からｎの何れかの整数）が合計ｎ枚格納されている。第２アクセルコントローラ２１２は、始めに減速比パラメータ算出部２６によって算出される減速比パラメータＧｒａｔｉｏを取得し、ｎ枚のサブマップＭａ＿１〜Ｍａ＿ｎの中からこの減速比パラメータＧｒａｔｉｏに応じたサブマップＭａ＿ｉを選択する。また第２アクセルコントローラ２１２は、車速指令生成装置１によって生成される車速指令信号と、駆動力指令生成部２４によって生成される駆動力指令信号と、を減速比パラメータＧｒａｔｉｏに応じて選択したサブマップＭａ＿ｉに入力することによって第２開度指令値θＡＣ＿ＦＦを算出し、この第２開度指令値θＡＣ＿ＦＦに応じたフィードフォワード信号を生成し、合算部２１３へ送信する。

また第２アクセルコントローラ２１２は、上述のようにフィードフォワード信号を生成するとともに、減速比パラメータＧｒａｔｉｏに応じて選択したサブマップＭａ＿ｉを用いることによって、車両の感度（駆動力ｆの微小変化／アクセルペダルの開度θａの微小変化）の逆数ｄθａ／ｄｆを算出し、この車両感度の逆数ｄθａ／ｄｆを第１アクセルコントローラ２１１へ送信する。

以上のような車両アクセルモデルＭａを構成するｎ枚のサブマップＭａ＿１〜Ｍａ＿ｎは、以下の手順によって構築される。始めに、実車両を用いたデータ収録運転を行うことにより、各マップＭａ＿１〜Ｍａ＿ｎを構築するために必要なデータを取得する。データ収録運転では、実車両を予め定められた態様で走行させながら、この車両において実現される駆動力と車速と減速比パラメータとアクセルペダルの開度とを関連付けて取得する。次に、取得されたデータを減速比パラメータの大きさに応じてｎ組に分割し、各組のデータに基づいて、各サブマップＭａ＿１〜Ｍａ＿ｎを作成する。

第１アクセルコントローラ２１１は、車速偏差算出部２５によって生成される車速偏差信号に基づいて、例えばＰＩ制御則に従って車速偏差ｅを０にするような第１開度指令値θＡＣ＿ＦＢを算出し、この第１開度指令値θＡＣ＿ＦＢに応じたフィードバック信号を生成し、合算部２１３へ送信する。なお第１アクセルコントローラ２１１は、第２アクセルコントローラ２１２によって算出される車両感度の逆数ｄθａ／ｄｆを比例ゲインに乗算する。

合算部２１３は、第１アクセルコントローラ２１１によって生成されるフィードバック信号と第２アクセルコントローラ２１２によって生成されるフィードフォワード信号とを合算することによってアクセル開度指令信号を生成し、アクセルアクチュエータ３１に入力する。

ブレーキコントローラ２３は、車速指令信号と、駆動力指令信号と、車速偏差信号と、減速比パラメータとが入力されると、これら入力に基づいてブレーキペダルに対する開度指令値θＢＫを算出し、この開度指令値θＢＫに応じたブレーキ開度指令信号を生成し、ブレーキアクチュエータ３２に入力する。より具体的には、ブレーキコントローラ２３は、フィードバックコントローラである第１ブレーキコントローラ２３１と、フィードフォワードコントローラである第２ブレーキコントローラ２３２と、第１ブレーキコントローラ２３１によって生成されるフィードバック信号と第２ブレーキコントローラ２３２によって生成されるフィードフォワード信号とを合算することによりブレーキ開度指令信号を生成する合算部２３３と、を備える。

第２ブレーキコントローラ２３２は、車速指令値Ｖｃｍｄに応じた車速指令信号と、駆動力指令値Ｆｃｍｄに応じた駆動力指令信号と、減速比パラメータ算出部２６によって算出される減速比パラメータＧｒａｔｉｏと、に基づいて、第２開度指令値θＢＫ＿ＦＦに応じたフィードフォワード信号を生成し、合算部２３３に入力する。

より具体的には、第２ブレーキコントローラ２３２は、車両において実現される４つのパラメータである車速ｖ［ｋｍ／ｈ］と、駆動力ｆ［Ｎ］と、減速比パラメータｇ［−］と、ブレーキペダルの開度θｂと、を関連付ける車両ブレーキモデルＭｂを備え、この車両ブレーキモデルＭｂを用いることによってフィードフォワード信号を生成する。

本実施形態では、このような車両ブレーキモデルＭｂを、上述の車両アクセルモデルＭａと同様に、車速ｖと、駆動力ｆと、減速比パラメータｇとの３つを入力とし、ブレーキペダルの開度θｂを出力とする４次元マップで構築した場合について説明するが、このような車両ブレーキモデルＭｂを実現する具体的な手段はマップ形式に限らない。車両ブレーキモデルＭｂは、マップ形式の他、上記のような３つのパラメータを入力としてブレーキペダルの開度θｂを出力する演算式やニューラルネットワーク等で構築してもよい。

また本実施形態では、このような４次元マップを、ｍ枚（ｍは、２以上の整数）の３次元マップの組み合わせによって構築した場合について説明する。より具体的には、実際の車両において取得し得る減速比パラメータｇの範囲をｍ分割するとともに、ｍ個の領域毎に車速ｖ及び駆動力ｆを入力とし、ブレーキペダルの開度θｂを出力とする３次元のサブマップを構築する。また車両ブレーキモデルＭｂを構成するｍ枚のサブマップＭｂ＿１，…，Ｍｂ＿ｍの具体的な構成は、図３を参照して説明したサブマップＭａ＿ｉとほぼ同じであるので、詳細な説明を省略する。

第２ブレーキコントローラ２３２にはサブマップＭｂ＿ｊ（ｊは、１からｍの何れかの整数）が合計ｍ枚格納されている。第２ブレーキコントローラ２３２は、始めに減速比パラメータ算出部２６によって算出される減速比パラメータＧｒａｔｉｏを取得し、ｍ枚のサブマップＭｂ＿１〜Ｍｂ＿ｍの中からこの減速比パラメータＧｒａｔｉｏに応じたサブマップＭｂ＿ｊを選択する。また第２ブレーキコントローラ２３２は、車速指令生成装置１によって生成される車速指令信号と駆動力指令生成部２４によって生成される駆動力指令信号とを、減速比パラメータＧｒａｔｉｏに応じて選択したサブマップＭｂ＿ｊに入力することによって第２開度指令値θＢＫ＿ＦＦを算出し、この第２開度指令値θＢＫ＿ＦＦに応じたフィードフォワード信号を生成し、合算部２３３へ送信する。

また第２ブレーキコントローラ２３２は、上述のようにフィードフォワード信号を生成するとともに、減速比パラメータＧｒａｔｉｏに応じて選択したサブマップＭｂ＿ｊを用いることによって、車両の感度（駆動力ｆの微小変化／ブレーキペダルの開度θｂの微小変化）の逆数ｄθｂ／ｄｆを算出し、この車両感度の逆数ｄθｂ／ｄｆを第１アクセルコントローラ２３１へ送信する。

以上のような車両ブレーキモデルＭｂを構成するｍ枚のサブマップＭｂ＿１〜Ｍｂ＿ｍは、車両アクセルモデルＭａと同様に、以下の手順によって構築される。始めに、実車両を用いたデータ収録運転を行うことにより、各マップＭｂ＿１〜Ｍｂ＿ｍを構築するために必要なデータを取得する。データ収録運転では、実車両を予め定められた態様で走行させながら、この車両において実現される駆動力と車速と減速比パラメータとブレーキペダルの開度とを関連付けて取得する。次に、取得されたデータを減速比パラメータの大きさに応じてｍ組に分割し、各組のデータに基づいて、各サブマップＭｂ＿１〜Ｍｂ＿ｍを作成する。

第１ブレーキコントローラ２３１は、車速偏差算出部２５によって生成される車速偏差信号に基づいて、例えばＰＩ制御則に従って車速偏差ｅを０にするような第１開度指令値θＢＫ＿ＦＢを算出し、この第１開度指令値θＢＫ＿ＦＢに応じたフィードバック信号を生成し、合算部２３３へ送信する。なお第１ブレーキコントローラ２３１は、第２ブレーキコントローラ２３２によって算出される車両感度の逆数ｄθｂ／ｄｆを比例ゲインに乗算する。

合算部２３３は、第１ブレーキコントローラ２３１によって生成されるフィードバック信号と第２ブレーキコントローラ２３２によって生成されるフィードフォワード信号とを合算することによってブレーキ開度指令信号を生成し、ブレーキアクチュエータ３２に入力する。

次に、車両の減速時に実現される車速の変化について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、本発明の比較例の車速制御装置によって実現される車速変化を示し、図５は、本実施形態に係る車速制御装置２によって実現される車速変化を示す。

ここで比較例の車速制御装置とは、本実施形態に係る車速制御装置２のようにフィードバック制御及びフィードフォワード制御を組み合わせてブレーキ開度指令信号を生成するのではなく、フィードバック制御のみ（すなわち、第１ブレーキコントローラ２３１のみ）によってブレーキ開度指令信号を生成するものをいう。またこれら図４及び図５において、太破線は車速指令値Ｖｃｍｄの変化を示し、細破線は車速指令値Ｖｃｍｄに対して定められる車速の許容範囲の上限及び下限であるファールラインを示し、細実線は各車速制御装置によって実現される実車速を示す。

図４に示すように、フィードバック制御のみによってブレーキ開度指令信号を生成する比較例の車速制御装置では、ブレーキペダルが踏み込まれるタイミング（図４における、破線４ａ，４ｂ参照）において遅れが生じ、実車速は車速指令値Ｖｃｍｄを上回ってしまい、追従性が悪い。

これに対し本実施形態に係る車速制御装置では、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせてブレーキ開度指令信号を生成することにより、図５に示すように、ブレーキペダルが踏み込まれるタイミング（図５における破線５ａ，５ｂ参照）において、遅れを生じさせることなく実車速を車速指令値Ｖｃｍｄに追従させることができる。

本実施形態に係る車速制御装置２によれば、以下の効果を奏する。
（１）車速制御装置２のアクセルコントローラ２１は、車速指令信号と車速検出信号との車速偏差信号に基づいて第１アクセルコントローラ２１１によって生成されたフィードバック信号と、第２アクセルコントローラ２１２によって生成されたフィードバック信号とを合算することによって生成したアクセル開度指令信号を、車両のアクセルペダルを操作するアクセルアクチュエータ３１に入力する。すなわち車速制御装置２では、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせてアクセル開度指令信号を生成することにより、車速指令の変化に対し精度良く追従するように高い応答性でアクセルを操作することができる。また車速制御装置２では、ブレーキコントローラ２３についても同様にフィードバック信号とフィードフォワード信号とを合算することによってブレーキ開度指令信号を生成することにより、車速指令の変化に対し精度良く追従するように高い応答性でブレーキを操作することができる。

また特に車速制御装置２では、車両に搭載される変速機の減速比に応じて増減する減速比パラメータＧｒａｔｉｏを算出し、この減速比パラメータＧｒａｔｉｏを、アクセルコントローラ２１の第２アクセルコントローラ２１２及びブレーキコントローラ２３の第２ブレーキコントローラ２３２で用いる。より具体的には、これらコントローラ２１２，２３２では、車速指令信号と、この車速指令信号に基づいて生成された駆動力指令信号と、減速比パラメータとの３つの入力に基づいてフィードフォワード信号を生成する。このように車速制御装置２では、コントローラ２１２，２３２への入力に減速比パラメータを追加することにより、その時の変速機の状態に応じたアクセル開度指令やブレーキ開度指令を生成できるので、精度良く車速指令を実現できる。

（２）本実施形態では、変速機として減速比が連続的変化するＣＶＴを備える自動変速機を搭載する車両を制御対象３とする。上述のようにＣＶＴや多段のＡＴを搭載する車両を制御対象とする場合、コントローラ２１２，２３２の入出力特性を構築するために行われる収録運転時と実際の試験運転時とで、各運転点で実現されるギア比のずれが顕著となり、車速の再現精度が低下する場合がある。これに対し本実施形態の車速制御装置２では、コントローラ２１２，２３２への入力に減速比パラメータを追加することにより、その時の変速機で実現される減速比パラメータを考慮してアクセル開度指令やブレーキ開度指令を生成できるので、特に好適である。

（３）車速制御装置２は、車両において実現される車速と、駆動力と、減速比パラメータと、アクセルペダルやブレーキペダルに対する開度と、を関連付ける車両モデルを備える。またコントローラ２１２，２３２は、車速指令信号と、駆動力指令信号と、減速比パラメータとを、上記のような車両モデルＭａ，Ｍｂに入力することによって得られる開度に応じた信号をフィードフォワード信号とする。車速制御装置２では、車速と駆動力と減速比パラメータとの３つの入力に基づいて開度を出力する車両モデル１を用いてフィードフォワード信号を生成することにより、その時の変速機の状態に応じたアクセル開度指令やブレーキ開度指令を生成できるので、精度良く車速指令を実現できる。

Ｓ…車両試験システム
１…車速指令生成装置
２…車速制御装置
２１…アクセルコントローラ
２１１…第１アクセルコントローラ（第１コントローラ）
２１２…第２アクセルコントローラ（第２コントローラ）
Ｍａ…車両アクセルモデル（車両モデル）
２１３…合算部
２３…ブレーキコントローラ
２３１…第１ブレーキコントローラ（第１コントローラ）
２３２…第２ブレーキコントローラ（第２コントローラ）
Ｍｂ…車両ブレーキモデル（車両モデル）
２３３…合算部
２４…駆動力指令生成部
２５…車速偏差算出部
２６…減速比パラメータ算出部
３…制御対象
３１…アクセルアクチュエータ（アクチュエータ）
３２…ブレーキアクチュエータ（アクチュエータ）
３８…エンコーダ（車速センサ）
３９…エンジン回転計

Claims (4)

1. 車両に対する車速指令信号が入力されると、前記車両のアクセル又はブレーキである操作対象に対する操作量に応じた制御入力を生成し、前記操作対象を操作するアクチュエータに入力するドライブロボットの車速制御装置であって、
   前記車速指令信号と前記車両に搭載された車速センサによって生成される車速検出信号との偏差に基づいて第１入力信号を生成する第１コントローラと、
   前記車速指令信号に基づいて前記車両に対する駆動力指令信号を生成する駆動力指令生成部と、
   前記車両に搭載される変速機の減速比に応じて増減する減速比パラメータを、前記車速検出信号及び前記車両のエンジン回転数に基づいて算出する減速比パラメータ算出部と、
   前記車速指令信号、前記駆動力指令信号、及び前記減速比パラメータに基づいて第２入力信号を生成する第２コントローラと、
   前記第１入力信号と前記第２入力信号とを合算することによって前記制御入力を生成し、前記アクチュエータに入力する合算部と、を備えることを特徴とするドライブロボットの車速制御装置。
2. 車両に対する車速指令信号が入力されると、前記車両のアクセル又はブレーキである操作対象に対する操作量に応じた制御入力を生成し、前記操作対象を操作するアクチュエータに入力するドライブロボットの車速制御装置であって、
   前記車速指令信号と前記車両に搭載された車速センサによって生成される車速検出信号との偏差に基づいて第１入力信号を生成する第１コントローラと、
   前記車速指令信号に基づいて前記車両に対する駆動力指令信号を生成する駆動力指令生成部と、
   前記車両に搭載される変速機の減速比に応じて増減する減速比パラメータを算出する減速比パラメータ算出部と、
   前記車速指令信号、前記駆動力指令信号、及び前記減速比パラメータに基づいて第２入力信号を生成するとともに前記駆動力指令信号の微小変化量に対する前記第２入力信号の微小変化量の比である感度を算出する第２コントローラと、
   前記第１入力信号と前記第２入力信号とを合算することによって前記制御入力を生成し、前記アクチュエータに入力する合算部と、を備え、
   前記第１コントローラは、前記偏差及び前記感度に基づいて前記第１入力信号を生成することを特徴とするドライブロボットの車速制御装置。
3. 前記変速機は、無段変速機であることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライブロボットの車速制御装置。
4. 前記車両において実現される車速と、駆動力と、減速比パラメータと、前記操作対象に対する操作量と、を関連付ける車両モデルをさらに備え、
   前記第２コントローラは、前記車速指令信号と、前記駆動力指令信号と、前記減速比パラメータとを前記車両モデルに入力することによって得られる操作量に応じた信号を前記第２入力信号とすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のドライブロボットの車速制御装置。

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