JPH05322709A

JPH05322709A - 車両の自動運転装置

Info

Publication number: JPH05322709A
Application number: JP3277998A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimozono; 亮下薗; Isao Murase; 功村瀬
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1993-12-07
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JP2800505B2

Abstract

(57)【要約】【目的】車両のセッティングに要する調整時間の短縮
化を図るとともに、キックダウンの働く低中回転域に対
するトルク−ストロークの関係を実測でなく求めること
により、キックダウンの働く自動変速機を備えた車両で
あっても、自動運転を行わせる。【構成】数表化手段６は、ティーチングにより車速,
その変化速度およびそのときのエンジン回転数Ｎeを用
いてトルク−ストロークの関係を数表にして記憶する。
この関係を移動・補正手段１６が、無負荷回転数−スト
ロークの関係と一般的エンジン出力特性を用いて移動・
補正して低中回転域に対するトルク−ストロークの関係
を求めると、数表化・記憶手段１７がこの関係を数表に
して記憶する。一方、加速をすべきかまたは定常でよい
とき、換算手段１２が必要馬力ＰＳをエンジン出力トル
クＴに換算すると、演算手段１３がこの換算トルクＴを
発生させるアクセルアクチュエータストロークを、その
ときの回転域に応じ前記複数のストローク−トルクの数
表のいずれかを選択して用いて演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シャシダイナモメー
タ上の車両を自動運転する装置、特にアクセルアクチュ
エータの制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】試験車両がしばしば変わる排気・燃費評
価実験のため、エアシリンダを用い小型・軽量・着脱容
易な自動運転装置が開発されている(昭和６１年１０月
自動車技術会発行、学術講演会前刷集８６２)。

【０００３】これを説明すると、この装置は、図１４に
示すように、試験車両４１のアクセルペダル４２,ブレ
ーキペダル４３,クラッチペダル４４およびシフトレバ
ー４５を指令ストロークに応じて駆動する複動式の各エ
アシリンダ４６からなるアクチュエータと、電磁弁ユニ
ット４８,前記エアシリンダ４６の数と同数だけ設けら
れる電磁弁駆動回路４９、８ビット１チップマイクロコ
ンピュータ５０からなるアクチュエータ制御部と、汎用
１６ビットパーソナルコンピュータ５５からなる主制御
部とから構成される。

【０００４】エンジンの回転数Ｎe,車速,エアシリンダ
４６の現在位置(ポテンショメータ４７にて検出される)
のほか外部指令の入力されるパーソナルコンピュータ５
５では、そのキーボードにより図１５に示した「ティー
チング(自動計測のこと)」、「自動走行」、「手動走行」、
「終了」の各操作を選択することができ、選択された動作
をコンピュータ内のＣＰＵが実行する。

【０００５】このうち、「ティーチング」には、変速機の
ギアチェンジ位置と各ペダル位置の２つのティーチング
があり、前者では、試験者が手動で変速機のシフトレバ
ー４５を操作してギアチェンジを行うことにより各ギア
位置がティーチングデータとしてコンピュータ内のメモ
リに記憶される。後者では装置がプログラムに基づいて
自動的に各ペダル４２〜４４を踏み込むことにより、ア
クセルペダル４２の遊び代、ブレーキペダル４３の効き
始め位置、クラッチのつながり位置などを記憶する。

【０００６】「自動走行」が選択されると、シャシダイナ
モメータからの実車速とメモリから要求される指令車速
をつき合わせ、実車速が指令車速と一致するように、ア
クセルペダル４２とブレーキペダル４３のいずれを操作
すべきかを判別するとともに、各エアシリンダ４６に指
令するタイミングと位置を決定する。エアシリンダ４６
の指令位置Ｌsはその現在位置Ｌiとともに、マイクロコ
ンピュータ５０に出力される。

【０００７】エアシリンダ４６の現在位置Ｌiが指令位
置Ｌsと一致するように制御を行うマイクロコンピュー
タ５０では、指令位置Ｌsと現在位置Ｌiの差ΔＬを求
め、このΔＬに応じた開弁時間をテーブルデータを参照
して決定する。かつΔＬに付される正負の符号に応じ
て、エアシリンダ４６を駆動させるための電磁弁(図１
６でＡ,Ａ’あるいはＢ,Ｂ’)を選択して開かせる。

【０００８】たとえば、図１６において、アクセルペダ
ル４２を踏み増すためにエアシリンダ４６のピストン４
６Ａを現在位置Ｌiより指令位置Ｌsに移動させるには、
電磁弁Ａ,Ａ’の側を選択し、これら電磁弁Ａ,Ａ’をΔ
Ｌに応じた開弁時間だけ開く。電磁弁Ｂ,Ｂ’の側は閉
じている。

【０００９】なお、電磁弁Ａ,Ａ’,Ｂ,Ｂ’は実際には
１個ずつではなく、図１７で示すように、５kgf／cm²の
空気圧が導入される入口５８Ａと大気圧に解放される出
口５８Ｂを設けたエアギャラリ５８に、２つの電磁弁が
並列に接続されたものである。これは、エアシリンダ４
６のピストン４６Ａに作用する負荷と空気流量が同じな
らば、電磁弁の数が増すほどピストン速度が速くなるか
らである。クラッチペダル用のエアシリンダには、変速
時間を短縮するため３つの電磁弁を対で用いている。

【００１０】上記電磁弁Ａ,Ａ’の開弁により、５kgf／
cm²の空気圧が電磁弁Ａを経てエアシリンダ４６の右室
４６Ｂに加わる一方、左室４６Ｃの空気が電磁弁Ａ’を
経て大気に放出されると、ピストン４６Ａが指令位置Ｌ
sまで移動する。このピストン４６Ａの移動により、ワ
イヤ５６とリンク機構５７を介してアクセルペダル４２
が踏み増しされる。

【００１１】こうしたエアシリンダ４６の位置制御に
て、各ペダル４２〜４４とシフトレバー４５が動作し自
動走行が行なわれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
装置では、実車速と指令車速を比較し、実車速が指令車
速と一致するように、エアシリンダ４６の位置制御を行
う構成であったため、試験車両に最適な制御ゲイン(指
令車速と実車速の偏差をエアシリンダの操作量(以下「ス
トローク」という）に変換する際の定数)を設定する必要
がある。

【００１３】この場合、車両が変わると、最適な制御ゲ
インの値も変わるので、試験車両ごとに制御ゲインを変
更しなければならない。このことは、シャシダイナモメ
ータの負荷条件が変更されたときも同様である。つま
り、最適な制御ゲインは車両ごとおよびメモリに記憶さ
せる指令車速のデータに応じて異なるため、その調整が
煩雑でありかつ大変な時間がかかるのである。

【００１４】そこで、自動走行に先立って、ティーチン
グによりアクセルペダル用エアシリンダ(アクセルアク
チュエータ)に指令するストロークとエンジン出力トル
クの関係やエンジン摩擦馬力とエンジン回転数の関係を
数表にしておき、自動走行に入ると、加速時や定常時に
前記ストローク−トルクの数表を用いてアクセルアクチ
ュエータに指令するストロークを決定することにより、
車両のセッティングに要する調整時間を短くすることが
でき、また減速時には上記の前記摩擦馬力−回転数の数
表を用いエンジンブレーキにて減速可能かどうかを判定
させることにより、無用なブレーキングを防止すること
ができる。

【００１５】しかしながら、自動変速機を備える車両に
ついては、低中回転域でアクセルペダルが大きく踏み込
まれてキックダウンが働くと、キックダウンが働いた点
より高負荷側でエンジン出力トルクとアクセルアクチュ
エータストロークの関係を求めることができなくなる。
両者の関係を数表にすることができないと、車速制御が
不可能となるのである。

【００１６】そこでこの発明は、車両のセッティングに
要する調整時間の短縮化を図るとともに、無用なブレー
キングを防止するほか、キックダウンの働く低中回転域
に対するトルク−ストロークの関係を実測でなく求める
ことにより、キックダウンの働く自動変速機を備えた車
両であっても、自動運転を行わせることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図１で示
すように、低中回転域でキックダウン機構の働く自動変
速機を備える車両において、アクセルペダル１を指令ス
トロークに応じて駆動するアクセルアクチュエータ２
と、車速を検出するセンサ３と、この車速の変化速度を
計算する手段４と、エンジンの回転数Ｎeを検出するセ
ンサ５と、ティーチングにより前記車速,その変化速度
およびそのときのエンジン回転数Ｎeを用いて高回転域
に対するエンジンの出力トルクとこのトルクを発生させ
る前記アクセルアクチュエータストロークの関係を数表
にして記憶する手段６と、ティーチングにより無負荷時
の回転数とアクセルアクチュエータストロークの関係を
数表にして記憶する手段１５と、この無負荷回転数−ス
トロークの関係と一般的エンジン出力特性を用いて前記
高回転域に対するトルク−ストロークの関係を移動・補
正して低中回転域に対するトルク−ストロークの関係を
求める手段１６と、この関係を数表にして記憶する手段
１７と、指令車速のデータをあらかじめ記憶する手段８
と、この指令車速の変化速度を計算する手段９と、これ
ら指令車速およびその変化速度で車両が走行するに必要
な馬力を演算する手段１０と、この必要馬力ＰＳから加
速しなければならないかまたは定常でよいかどうかを判
定する手段１１と、この判定結果より加速しなければな
らないかまたは定常でよいとき前記必要馬力ＰＳをその
ときのエンジン回転数Ｎeでエンジン出力トルクＴに換
算する手段１２と、この換算トルクＴを発生させるアク
セルアクチュエータストロークを、そのときの回転域に
応じ前記複数のストローク−トルクの数表のいずれかを
選択して用いて演算する手段１３と、このストロークを
前記アクセルアクチュエータ２に指令する手段１４とを
備える。

【００１８】第２の発明では、第２図に示すように、低
中回転域でキックダウン機構の働く自動変速機を備える
車両において、アクセルペダル１を指令ストロークに応
じて駆動するアクセルアクチュエータ２と、ブレーキペ
ダル２１を指令ストロークに応じて駆動するブレーキア
クチュエータ２２と、車速を検出するセンサ３と、この
車速の変化速度を計算する手段４と、エンジンの回転数
Ｎeを検出するセンサ５と、ティーチングにより前記車
速,その変化速度およびそのときのエンジン回転数Ｎeを
用いて高回転域に対するエンジンの出力トルクとこのト
ルクを発生させる前記アクセルアクチュエータストロー
クの関係を数表にして記憶する手段６と、ティーチング
により無負荷時の回転数とアクセルアクチュエータスト
ロークの関係を数表にして記憶する手段１５と、この無
負荷回転数−ストロークの関係と一般的エンジン出力特
性を用いて前記高回転域に対するトルク−ストロークの
関係を移動・補正して低中回転域に対するトルク−スト
ロークの関係を求める手段１６と、この関係を数表にし
て記憶する手段１７と、ティーチングにより前記車速,
その変化速度およびそのときのエンジン回転数Ｎeを用
いてエンジンの摩擦馬力Ｆとエンジン回転数Ｎeの関係
を数表にして記憶する手段２４と、そのときのエンジン
回転数Ｎeに対する摩擦馬力Ｆを前記馬力−回転数の数
表を用いて演算する手段２５と、指令車速のデータをあ
らかじめ記憶する手段８と、この指令車速の変化速度を
計算する手段９と、これら指令車速およびその変化速度
で車両が走行するのに必要な馬力ＰＳを演算する手段１
０と、この必要馬力ＰＳから減速しなければならないか
どうかを判定する手段２６と、減速しなければならない
ときこの必要馬力ＰＳと前記摩擦馬力Ｆの和ＰＳ＋Ｆを
計算する手段２７と、この和ＰＳ＋Ｆの値よりエンジン
ブレーキだけで減速できる場合であるかまたはエンジン
ブレーキだけでは減速できない場合であるかを判定する
手段２８と、この判定結果よりエンジンブレーキだけで
減速できる場合に前記アクセルアクチュエータ２に対す
る所定のストロークを前記複数のストローク−トルクの
数表のいずれかを選択して用いて演算する手段２９と、
このストロークを前記アクセルアクチュエータ２に指令
する手段１４と、エンジンブレーキでは減速できない場
合に前記ブレーキアクチュエータ２２に対する所定のス
トロークを演算する手段３０と、このストロークを前記
ブレーキアクチュエータ２２に指令する手段３１とを備
える。

【００１９】

【作用】第１の発明では、シャシダイナモメータ上での
試験車両を自動走行させるのに先立って、ティーチング
により車速,その変化速度およびそのときのエンジン回
転数を用いて、試験車両ごとに高回転域に対するエンジ
ン出力トルクとそのトルクを発生させるアクセルアクチ
ュエータストロークの関係が数表にされて記憶される。

【００２０】また、この高回転域に対するトルク−スト
ロークの関係からは、これを無負荷回転数−ストローク
の関係と一般的エンジン出力特性を用いて移動・補正す
ることで、低中回転域に対するトルク−ストロークの関
係が数表にして記憶される。

【００２１】走行モードなどの指令車速データにしたが
う自動走行に入ると、そのデータにより指定されている
指令車速とその変化速度にて車両が走行するのに必要な
馬力ＰＳが求められ、この馬力ＰＳから加速しなければ
ならないかまたは定常でよいかが判定される。

【００２２】加速しなければならないかまたは定常でよ
いときは前記必要馬力がそのときのエンジン回転数でエ
ンジン出力トルクＴに換算され、このトルクＴを発生さ
せるアクセルアクチュエータストロークがそのときの回
転域に応じ前記複数のストローク−トルクの数表のいず
れかを選択して用いて演算される。

【００２３】このストロークがアクセルアクチュエータ
２に指令され、その指令ストロークに応じてアクセルペ
ダル１が踏み増しされると、加速しなければならないと
か定常でよいとかいった、要求に応じたトルクが発生す
る。

【００２４】また、高回転域に対するトルク−ストロー
クの関係を移動・補正して低中回転域に対するトルク−
ストロークの関係を数表にしていると、キックダウンの
働きにより低中回転域に対するトルク−ストロークの関
係を実測することが必要でなくなるので、キックダウン
の働く自動変速機を備える車両であっても、手動変速機
を備える車両と同様に加速時のモード走行を自動的に行
わせることができる。

【００２５】第２の発明では、減速しなければならない
ときに、エンジンブレーキだけで減速可能か、それでは
不足でブレーキペダル２１により制動しなければならな
いかが区別され、エンジンブレーキだけで減速できる場
合はアクセルペダル１がもどされ、エンジンブレーキだ
けでは減速できない場合にかぎってブレーキペダル２１
による制動が行われる。

【００２６】また、高回転域に対するトルク−ストロー
クの関係が数表にされて記憶されるとともに、この関係
を移動・補正して低中回転域に対するトルク−ストロー
クの関係を数表にしていると、キックダウンの働きによ
り低中回転域に対するトルク−ストロークの関係を実測
することが必要でなくなり、キックダウンの働く自動変
速機を備える車両であっても、手動変速機を備える車両
と同様に減速時のモード走行を自動的に行わせることが
できる。

【００２７】

【実施例】実施例の機構的な構成はほぼ図１４と同じで
あり、パーソナルコンピュータ５５には、エンジン回転
数Ｎe(点火信号パルスの入力またはそのパルスの電圧変
換入力より得られる)とフィードバック信号としての実
車速(タコジェネレータの電圧入力またはパルスジェネ
レータによるパルス入力から得られる)が入力されるほ
か、パーソナルコンピュータ５５のメモリには指令車速
のデータ(たとえば１０モード走行に必要となる経過時
間と指令車速の関係を表すテーブル)があらかじめ記憶
されている。

【００２８】パーソナルコンピュータ５５では、従来と
相違して、次の(１)〜(３)の動作を実行する。この場
合、(１)と(２)が自動走行に先立って実行する事項、
(３)が自動走行で実行する事項である。以下この順に説
明する。

【００２９】(１)動力性能のティーチングによるテーブ
ルの作成所定の車速またはエンジン回転数(たとえば、低速、中
速、高速の３種)にある定常走行または定常状態からア
クセルアクチュエータ(アクセルペダル用のエアシリン
ダ)に異なるストロークを順次与え、その各ストローク
ごとに車速の変化速度を測定し、その変化速度と車速か
らエンジン出力トルクＴを算出する。

【００３０】たとえば、パーソナルコンピュータ５５か
らの指令により、図３で示すように、ストロークをＢ点
よりＡ点へと所定量だけ大きくすると、車速はＶ₁より
若干の遅れをもってΔt秒後にΔＶだけ上昇する。

【００３１】このときのエンジン出力馬力ＰＳは、次式
で計算される。ＰＳ＝Ｋ₁μrＷＶ＋Ｋ₂μc{ρ／(２ｇ×３.６²)}ＡＶ³ ＋Ｋ₃{(Ｗ＋Ｗe)／ｇ}Ｖα …

【００３２】ただし、式の符号の意味は下記の通りで
あり、車速およびその変化速度α(＝ΔＶ／Δt)以外の
値は車両ごとにパーソナルコンピュータ５５のメモリに
入力しておく。ＰＳ;必要馬力[Ｐs] Ｋ₁,Ｋ₂,Ｋ₃;定数 μr;タイヤのころがり抵抗係数Ｗ;車重[kgf] Ｖ;車速[km／h] μc;空気抵抗係数Ａ;車両の前面投影面積［ｍ^２］ ρ；空気密度[kg／m³] ｇ;重力の加速度[m／s²] Ｗe;回転部分の慣性相当重量[kgf] α;加速度[m／s²]

【００３３】式のＰＳは車速Ｖと加速度αで車両が走
行するのに必要な馬力であり、右辺の第１項はころがり
抵抗馬力、第２項は風損抵抗馬力、第３項は加速抵抗馬
力と呼ばれている。

【００３４】一方、シャシダイナモメータ上で車両を走
行させるとき、ころがり抵抗馬力と風損抵抗馬力の合計
が定常走行馬力と呼ばれ、シャシダイナモメータの動力
吸収馬力に等しい。このため、シャシダイナモメータを
使用する場合には、式を用いなくとも、動力吸収馬力
を車速ごとに測定して求めたほうがより現実的である。

【００３５】動力吸収馬力を測定するには、シャシダイ
ナモメータ上で車両を所定の車速まで上昇させた後、ギ
ヤをニュートラルにし、図４で示すように、アクセルア
クチュエータに指令するストロークを所定量小さくした
場合の減速度を測定する。この減速度と車速を式の第
３項でＷe＝０とした式に入れると、動力吸収馬力が計
算される。ここで求められる動力吸収馬力には、機械損
失やタイヤ損失等の損失馬力が含まれているため、この
動力吸収馬力は定常走行馬力そのものである。こうして
求めた動力吸収馬力(定常走行馬力)と車速の関係を図５
に示す。

【００３６】なお、シャシダイナモメータの動力吸収特
性が式にしたがわない場合の定常走行馬力は、図５を
内容とするテーブルを参照して補間計算により求め、こ
の値と式の第３項のみを計算した加速損失馬力との和
をこの場合の必要馬力ＰＳとして計算すればよい。

【００３７】こうして得られた定常走行時または加速走
行時の必要馬力ＰＳ[Ｐs]はそのときのエンジン回転数
Ｎe[rpm]を用いて次式Ｔ＝(７１６.２／Ｎe)ＰＳ… によりエンジン出力トルクＴ[kgf]に換算し、この出力
トルクＴとこのトルクを発生させるアクセルアクチュエ
ータストロークの関係を数表(テーブル)にする。

【００３８】図６にこのテーブルの内容を示す。エンジ
ン回転数が相違すると同一ストロークでもエンジン出力
トルクが変化するため、この例では、３種類のエンジン
回転数(低回転数,中回転数および高回転数)に対してテ
ーブルを作成している。ただし、車速が相違してもエン
ジン回転数が大きく変化しない場合は、１つのエンジン
回転数に対するテーブルだけでたりる。

【００３９】(２)摩擦馬力のティーチングによるテーブ
ル作成これは減速時の制動力を決定するためのものであり、上
記の（１）と同様に所定のプログラムにしたがって実行
する。

【００４０】所定の車速からアクセルアクチュエータを
アイドリング位置まで戻して、所定のギヤ位置のまま放
置し、そのときの減速度と車速から式の右辺第３項で
Ｗe＝０とした式を用いて減速馬力ＰＳ_G[Ｐs]を計算す
る。この減速馬力ＰＳ_Gには定常走行馬力ＰＳ_R/L[Ｐs]
(式の第１項と第２項の和)が含まれるため、次式Ｆ＝ＰＳ_G−ＰＳ_R/L… によりこれを差し引いた値をエンジン摩擦馬力Ｆ[Ｐs]
とする。そして、この摩擦馬力Ｆとエンジン回転数Ｎe
の関係をテーブルにする。ただし、この場合の減速馬力
ＰＳ_Gは、減速度の符号(−)を正に置き換え、正の値と
して計算する。

【００４１】こうして求めた摩擦馬力−回転数のテーブ
ルの内容を図７に示す。なお、エンジン回転がアイドリ
ングまで達するとアイドル走行になり、この場合の馬力
が最小の値となる。この値はエンジン摩擦馬力とは符号
が反対のアイドル走行馬力でもある。式で摩擦馬力Ｆ
を計算する場合、右辺の第２項は前述した図５の特性か
ら読み取ることもできる。

【００４２】(３)ティーチングにより得られたテーブル
を用いてのストロークの指令方法一般に各種のモード走行(たとえば１０モード走行とか
１１モード走行)では、指令車速Ｖと経過時間の関係が
数値化されているので、そのとおり運転すればよい。

【００４３】このため、ここでは与えられた指令車速と
その変化速度である加速度よりその指令車速とその変化
速度で車両が走行するに必要な馬力ＰＳを式を用いて
計算し、得られた必要馬力ＰＳをそのときのエンジン回
転数Ｎeから式によりエンジン出力トルクＴに換算す
る。この換算トルクＴから、すでにティーチングで得て
いる３種のエンジン回転数ごとのストローク−トルクの
テーブルを参照して補間計算によりストロークを求め、
このストロークをアクセルアクチュエータに指令するこ
とを基本とする。モード走行は加速,定常および減速の
各運転モードからなっており、定常および加速のモード
ではこの基本どおりアクセルアクチュエータに指令スト
ロークを与える。

【００４４】このようにしてストロークが指令される
と、シャシダイナモメータの同一条件で大幅な負荷変動
がない限り、アクセルアクチュエータに対して指令され
たストロークに誤差の発生することはない。わずかに発
生するとすれば、補間計算の際(３種のエンジン回転数
に対するテーブル間で補間計算する場合)に発生する誤
差だけである。

【００４５】ところで、減速しなければならないとき
は、加速時と異なりアクセルペダルの操作だけで減速で
きるとはかぎらず、さらにブレーキペダルを踏み込まな
いと所定の減速ができないことがある。このため、減速
しなければならない場合にはアクセルペダルだけの操作
でたりるか、あるいはブレーキペダルの操作をも必要と
するかを次のようにして判断しなければならない。

【００４６】すなわち、減速しなければならない場合の
必要馬力ＰＳは負の値となり、かつ減速走行では摩擦馬
力Ｆがエンジンブレーキとして作用するので、この摩擦
馬力Ｆ(正の値として計算する)を必要馬力ＰＳに加算し
た結果が正または零となる場合は、エンジンブレーキだ
けで指令車速へと減速できることを意味する。この逆に
結果が負となる場合は、アクセルペダルを戻すだけでは
減速することができず、ブレーキペダルを踏み込んで制
動しなければならない。つまり、アクセルペダルを戻す
だけで減速可能かどうかを判断するために、上記(２)で
ティーチングにより摩擦馬力Ｆをテーブル化したのであ
る。

【００４７】しかも、エンジンブレーキで減速できる領
域ではエンジン出力トルクは負であり、負のトルクをテ
ィーチングにより得るのは煩雑であるため、次の方法を
用いて、この領域でのアクセルアクチュエータへの指令
ストロークを決定する。

【００４８】まず、そのときのエンジン回転数Ｎeにお
ける摩擦馬力Ｆ[Ｐs]を、図７を内容とするテーブルか
ら、またそのときのエンジン回転数Ｎeを得る無負荷時
のストロークＳ_N[mm]を、図８を内容とするテーブルか
らそれぞれ補間計算で求める。なお、無負荷時のエンジ
ン回転数とストロークの関係は、ストロークをゆっくり
増していきつつ、そのときのエンジン回転数を読み込む
ことで容易に得られる。

【００４９】いま、指令車速とその変化速度である減速
度から計算される必要馬力ＰＳ[Ｐs]が負で、かつその
絶対値(|ＰＳ|)が摩擦馬力Ｆより小さい場合、Ｆ−|Ｐ
Ｓ|に相当する馬力分だけアクセルペダルを戻さなけれ
ばならないので、ＰＳ＝０のときストローク(このスト
ロークをＳ_Nとする)が最大となる。これに対して、Ｆ＝
|ＰＳ|のときはアイドリング状態(ただし、アクセルペ
ダルとアクセルアクチュエータ間の遊び代を含まない)
つまり摩擦馬力Ｆが必要馬力ＰＳとバランスしている状
態であるから、最小のストロークである。

【００５０】したがって、この最大と最小のストローク
間を直線近似し、その間にあるＦ−|ＰＳ|に対するスト
ロークＳ_X[mm]を補間計算により求めるとすれば、Ｆ−|
ＰＳ|:Ｆ＝Ｓ_X:Ｓ_Nより次式でＳ_Xが計算されることにな
る。

【００５１】Ｓ_X＝Ｓ_N・(Ｆ−|ＰＳ|)／Ｆ… 図９はこの式を図解したものである。図中の点Ａが最
大ストローク、点Ｂが最小ストロークを与える。なお、
アクセルアクチュエータを設置する際に変化するアクセ
ルペダル〜アクセルアクチュエータ間の遊び代Ｓiは、
全体を通して差し引いて考え、アクセルアクチュエータ
に指令するときに加算する方式をとっている。この遊び
代Ｓiは、ティーチングによりエンジンをアイドリング
状態としてストロークを徐々に増した場合に、エンジン
回転数が上昇を開始する直前のストロークの値に相当す
る。この値は遊び代Ｓiとして記憶しておく。

【００５２】図１０はあらかじめ定められた走行モード
にしたがって自動走行させる場合の制御動作を示すルー
チンで、パーソナルコンピュータ５５のＣＰＵに与える
ものである。

【００５３】まずエンジン回転数Ｎe、フィードバック
データとしての実車速のほか、メモリに入っている指令
車速のデータを参照して、モード走行に入ってからの経
過時間に応じた指令車速Ｖを読み込み、この指令車速Ｖ
からその変化速度(加速度または減速度)αを計算する
（ステップ１，２）。

【００５４】指令車速ＶからはこのＶに対する定常走行
馬力を図５を内容とする車速−定常走行馬力のテーブル
を参照して補間計算により求め、この定常走行馬力と
式の第３項から計算した加速損失馬力との和から必要馬
力ＰＳを求める（ステップ３，４）。また、そのときの
エンジン回転数Ｎeに対する摩擦馬力Ｆを図７を内容と
する馬力−回転数のテーブルを参照して補間計算により
求め、この摩擦馬力Ｆと必要馬力ＰＳの和ＰＳ＋Ｆを計
算する（ステップ５，６）。

【００５５】このＰＳ＋ＦとＰＳの値をみてＰＳ＋Ｆ≧
０かつＰＳ≧０なら加速しなければならないか定常のま
までよいと判断し、そのときの回転数Ｎeから式を用
いて、必要馬力ＰＳをエンジン出力トルクＴに換算する
（ステップ７〜９）。同じくそのときの回転数Ｎeと換
算トルクＴから図６を内容とするストローク−トルクの
テーブルを参照して補間計算により、この換算トルクを
発生させるアクセルアクチュエータストロークを求め、
この指令ストロークをアクセルアクチュエータに出力す
る（ステップ１０，１１）。

【００５６】また、ＰＳ＋Ｆ≧０かつＰＳ＜０ならアク
セルペダルをもどすだけで減速できると判断し、無負荷
時のエンジン回転数に対するストロークＳ_Nを、図８を
内容とする回転数−ストロークのテーブルを参照して補
間計算により求め、式を用いて、減速しなければなら
ない場合の指令ストロークＳ_Xを直線近似の補間計算に
より求める（ステップ１２，１３）。なお、指令ストロ
ークＳ_Xを指令車速Ｖと実車速とのずれΔＶで補正する
と、Ｓ_Xに直線近似に基づく若干のずれを補償すること
ができる（ステップ１４）。

【００５７】いっぽう、ＰＳ＋Ｆ＜０ならエンジンブレ
ーキだけでは不足でブレーキペダルをも踏み込んで制動
しなけば減速できないと判断し、ブレーキアクチュエー
タ(ブレーキペダル用のエアシリンダ)に所定のストロー
クを与えることにより減速させる（ステップ７，１
５）。この場合、同時にアクセルペダルを所定量だけ戻
すようにすることもできる。

【００５８】ここで、この例の作用を説明する。

【００５９】この例では、シャシダイナモメータ上での
試験車両を自動走行させるのに先立って、ティーチング
により実車速,その変化速度およびそのときのエンジン
回転数を用いて、その車速およびその変化速度で車両が
走行するのに必要なエンジン出力トルクとこのトルクを
発生させるアクセルアクチュエータストロークの関係
が、試験車両ごとにテーブルにされてメモリに記憶され
る。

【００６０】「自動走行」に入ると、走行モードにより指
定されている指令車速とその変化速度より、加速しなけ
ればならないかまたは定常走行に必要とされるエンジン
出力トルクＴが求められ、その出力トルクＴを発生させ
るアクセルアクチュエータストロークが前記ストローク
−トルクのテーブルを参照して求められる。

【００６１】このストロークがアクセルアクチュエータ
に指令され、その指令ストロークに応じてアクセルペダ
ルが踏み増しされると、加速しなければならないとか定
常でよいといった、要求に応じたトルクが発生する。

【００６２】この場合の車速制御はテーブルデータに基
づくオープンループ制御であり、実車速に基づくフィー
ドバック制御ではない。このため、試験車両ごとに、制
御ゲインを合わせる作業は不要となる。モード走行の違
いに伴うシャシダイナモメータの条件(慣性相当重量等)
の変更についても、この条件をパーソナルコンピュータ
のキーボードで打ち込めるようにしておくことにより、
各種のモード走行に合わせてシャシダイナモメータの条
件を打ち込むだけで対応することができる。

【００６３】いいかえると、試験車両と各種のモード走
行ごとに試験者が制御ゲインを調整しなければならない
作業を、ティーチングによるテーブル作成作業に置き換
え、このテーブル作成作業をパーソナルコンピュータに
行わせることにより、試験走行を行う際の工数を大幅に
低減したのである。

【００６４】なお、始動時の暖機システムが装備されて
いるエンジンでは、暖機中はアクセルペダルが同じアイ
ドリング位置にあっても、回転数が所定値(たとえば１
５００rpm)までアップするように出力が増加されるの
で、このシステムの作動中は、暖機後にティーチングに
より得たストローク−トルクのテーブルを用いて指令ス
トロークを求めたのでは、指令車速への追随性が悪くな
る。

【００６５】しかしながら、こうした場合でも次のよう
にすればきわめて容易に暖機補正を行うことができる。
すなわち、暖機中のエンジン状態で走行し、そのときの
車速から図６を内容とするテーブルを用いて補間計算に
より発生馬力ＰＳＤ[Ｐs]を求め、この発生馬力ＰＳＤ
を、始動からの経過時間ｔとともにテーブルにする。こ
のＰＳＤを時間ｔの関数としてＰＳＤ(ｔ)とおけば、次
式により始動からｔ秒後の馬力のずれ分ＰＳＨ[Ｐs]が
計算される。ＰＳＨ＝ＰＳ−ＰＳＤ(ｔ)…

【００６６】したがって、エンジンの始動から始まる走
行モードの場合には、このずれ分ＰＳＨを図１２のステ
ップ９において必要馬力ＰＳに加算することで暖機補正
を行えばよいのである。ただ、式のＰＳＤ(ｔ)は走行
条件によっても変わるため、個々のモードで変化させる
ほうが実用的ではある。

【００６７】一方、減速の走行モードでは、エンジンブ
レーキだけで減速可能か、それでは不足でさらにブレー
キペダルにより制動しなければならないかが区別され、
エンジンブレーキだけでは減速できない場合にかぎっ
て、ブレーキペダルによる制動が行なわれる。これによ
り、無駄なブレーキングを防いで、制動機構を摩耗させ
る機会が少なくされる。

【００６８】また、エンジンブレーキだけで減速可能で
あるといっても、負の値を有する必要馬力から面倒な計
算をして負のエンジン出力トルクを求めることは応答性
を悪くしたり装置を複雑化してしまうことになるが、こ
の例のように式を用いた近似計算にて減速時の指令ス
トロークが求められると、面倒な計算が不要となり、こ
れにより装置の応答性を良好に保つとともに装置を簡素
にすることができる。

【００６９】ここではモード走行の場合で説明したが、
モード走行以外にも、車載状態での車両の各種動力性能
を比較することなども、これに合わせて指令車速データ
を変更することにより容易に行うことができる。

【００７０】さて、自動変速機を備える車両では、Ｄレ
ンジで走行中に追い越しやパワー不足を生じたとき、ア
クセルペダルを強く踏み込むと、自動的にギアが１段下
がって車速が上がるキックダウンという機構が設けられ
る。この機構は各レンジで働くが、高車速域ではＡＴＦ
（オートマチックトランスミッションフルード）の過熱
を避けるためキックダウンされないことが多い。

【００７１】ところで、この機構がトルク−ストローク
のテーブル作成時にも働くと、図１１で示したように低
中回転域の高負荷側でエンジン出力トルクとアクセルア
クチュエータストロークの関係を求めることができなく
なる。つまりこの関係がわからないことには低中回転域
に対するトルク−ストロークのテーブルを作成すること
ができず、したがってキックダウンの働く自動変速機を
備える車両については、車速制御を自動的に行わせるこ
とができなくなるのである。

【００７２】なお、キックダウンが働かないように１速
や２速レンジで走行させることも考えられるが、このと
きは高負荷側でトルクコンバータのすべりのためエンジ
ン回転数が大きく変化してしまうので、１速や２速で走
行させることはできない。

【００７３】そこで、この例では、キックダウンの働か
ない高回転域に対するトルク−ストロークのテーブル値
を外挿することによってキックダウンの働く低中回転域
に対するトルク−ストロークのテーブルを作成する。簡
単には、所定の高回転数Ｎ₁に対するトルク−ストロー
クの関係を、一般的なエンジン出力特性および図８を内
容とする無負荷回転数−ストロークのテーブルを用いて
移動・補正することで所定の低回転数Ｎ₂と中回転数Ｎ₃
に対するトルク−ストロークの関係を求める。

【００７４】図１２に一般的なエンジン出力特性を示す
と、アイドル回転数より始まって回転数が高くなるほど
出力トルクも大きくなり、所定の回転数で出力トルクが
ピークをむかえ、それ以上は回転数を上げてもかえって
トルクが低下している。

【００７５】この特性より、最大のトルクを基準の１．
０として、最大トルク時の回転数からアイドル回転数ま
での任意の回転数に対して得られる出力トルクを１．０
以下の値に換算する。この換算した値を補正係数Ｋとす
る。

【００７６】いまかりに、上記の高回転数Ｎ₁を３５０
０rpm、低回転数Ｎ₂をアイドル回転の８００rpmに選
び、この２つの回転数Ｎ₁，Ｎ₂に対する補正係数を
Ｋ₁，Ｋ₂とすると、これらは図１２の特性から求められ
る。

【００７７】こうして２つの補正係数Ｋ₁，Ｋ₂を求める
と、低回転数Ｎ₂に対する出力トルクを実測できなくと
も、高回転数Ｎ₁に対する出力トルクを（Ｋ₂／Ｋ₁）倍
した値が低回転数Ｎ₂に対する出力トルクであるとほぼ
推定することができる。

【００７８】一方、Ｎ₁，Ｎ₂を無負荷時のエンジン回転
数として、これらＮ₁，Ｎ₂に対するアクセルアクチュエ
ータストロークＳ₁，Ｓ₂を図８の特性から求めると、Ｓ
₁，Ｓ₂はエンジン出力トルクがそれぞれ０の点であるか
ら（図１１参照）、図１３において高回転数Ｎ₁に対す
る曲線（実線で示す）を、一点鎖線で示したようにＳ₁
−Ｓ₂だけストロークの小さな方向へ平行移動してトル
ク０点を合わせる。この平行移動した曲線の値に、さら
に（Ｋ₂／Ｋ₁）をかけることによって補正すると、低回
転数Ｎ₂に対するトルク−ストロークの特性が破線のよ
うに得られる。

【００７９】同様にして、所定の中回転数Ｎ₃を高回転
数Ｎ₁と低回転数Ｎ₂の中間の２１５０rpmに選ぶと、中
回転数Ｎ₃に対する補正係数Ｋ₃が図１２の特性から、ま
た中回転数Ｎ₃に対するアクセルアクチュエータストロ
ークＳ₃が図８の特性から求まり、高回転数Ｎ₁に対する
曲線を今度はＳ₁−Ｓ₃だけストロークの小さな方向に平
行移動し、さらにＫ₃／Ｋ₁をかけて補正すると、中回転
数Ｎ₃に対するトルク−ストロークの特性を図１３の破
線のように求めることができる。

【００８０】実際には、図１２で示した補正係数Ｋとエ
ンジン回転数Ｎの関係はテーブルにしてあらかじめ記憶
させておき、このテーブルを補間計算することで、Ｋ₁
〜Ｋ₃を、また図８を内容とする無負荷回転数−ストロ
ークのテーブルを補間計算してＳ₁〜Ｓ₃を求め、高回転
数Ｎ₁に対するトルク−ストロークのテーブルの値に上
記の平行移動と補正に相当する操作を加えることによっ
て、低回転数Ｎ₂、中回転数Ｎ₃に対するトルク−ストロ
ークのテーブルを作成し記憶させる。

【００８１】そして、自動変速機を備える車両を低中回
転域でモード走行させるときは、図１３の破線を内容と
するテーブルからアクセルアクチュエータに与える指令
ストロークを決定するのである。

【００８２】このように、ティーチングにより求めた高
回転域に対するトルク−ストロークの関係を、一般的エ
ンジン出力特性および無負荷回転数−ストロークの関係
を用いて移動・補正して低中回転域に対するトルク−ス
トロークの関係を求めておくと、キックダウンの働く自
動変速機を備える車両であっても、手動変速機を備える
車両と同様にモード走行を自動的に行わせることがで
き、車速を指令車速へと追随させることができる。

【００８３】ここでは、低中回転域の中から２つの回転
数Ｎ₂，Ｎ₃で代表させたが、これに限定されるものでな
く、メモリ容量が許す限りさらにその数を増やすこと
で、車速制御の追随精度を高めることができる。

【００８４】なお、Ｎ₁〜Ｎ₃が初めから決まっているの
であれば、図１２を内容とするテーブルを作成する必要
はなく、Ｋ₁〜Ｋ₃を直接メモリに記憶させておくか、キ
ーボードより入力させるようにすることもできる。

【００８５】また、手動変速機を備える車両について
も、実測により求めた高回転域に対するトルク−ストロ
ークの特性を移動・補正して低中回転域に対するトルク
−ストロークの特性を求めるようにすると、この低中回
転域に対するトルク−ストロークの特性をも実測して求
める場合と比較して、トルク−ストロークのテーブルの
作成時間を大幅に短くすることができる。

【００８６】

【発明の効果】第１の発明では、低中回転域でキックダ
ウンの働く車両について、ティーチングにより高回転域
に対するエンジン出力トルクとこのトルクを発生させる
アクセルアクチュエータストロークの関係を数表にして
おくとともに、この関係を、無負荷回転数−ストローク
の数表と一般的エンジン出力特性を用いて移動・補正し
て低中回転域に対するトルク−ストロークの関係を求め
て数表にしておき、指令車速のデータにしたがう自動走
行に入ると、加速しなければならないか定常でよいとき
そのときの回転数に応じ前記トルク−ストロークの数表
を選択して用いて指令ストロークを決定するため、試験
走行を行う際の工数が大幅に低減されるとともに、キッ
クダウンの働く自動変速機を備える車両であっても、手
動変速機を備える車両と同様にモード走行を自動的に行
わせることができ、車速を指令車速へと追随させること
ができる。

【００８７】第２の発明では、低中回転域でキックダウ
ンの働く車両について、ティーチングによりエンジンの
摩擦馬力とエンジン回転数の関係を数表にしておき、減
速しなければならないときにこの数表を用いてエンジン
ブレーキだけで減速可能かどうかを判定させることによ
り、エンジンブレーキだけでは減速できない場合に限っ
て、ブレーキペダルにより制動する一方で、ティーチン
グにより高回転域に対するエンジン出力トルクとこのト
ルクを発生させるアクセルアクチュエータストロークの
関係を数表にしておくとともに、この関係を、無負荷回
転数−ストロークの数表と一般的エンジン出力特性を用
いて移動・補正して低中回転域に対するトルク−ストロ
ークの関係を求めて数表にしておき、指令車速のデータ
にしたがう自動走行に入ると、エンジンブレーキだけで
減速できる場合にそのときの回転数に応じ前記トルク−
ストロークの数表を選択して用いて指令ストロークを決
定するため、不要なブレーキングを防ぐことができると
ともに、キックダウンの働く自動変速機を備える車両で
あっても、手動変速機を備える車両と同様にモード走行
を自動的に行わせることができ、車速を指令車速へと追
随させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２】第２の発明のクレーム対応図である。

【図３】アクセルアクチュエータストロークを増加変化
させた場合の車速変化を示す波形図である。

【図４】アクセルアクチュエータストロークを減少変化
させた場合の車速変化を示す波形図である。

【図５】車速に対する動力吸収馬力のテーブル内容を示
す特性図である。

【図６】アクセルアクチュエータストロークに対するエ
ンジン出力トルクのテーブル内容を示す特性図である。

【図７】エンジン回転数に対する摩擦馬力のテーブル内
容を示す特性図である。

【図８】無負荷時のエンジン回転数に対するアクセルア
クチュエータストロークのテーブル内容を示す特性図で
ある。

【図９】減速しなければならない場合のアクセルアクチ
ュエータストロークを求める方法を説明するための特性
図である。

【図１０】制御動作を説明するための流れ図である。

【図１１】キックダウンが働いたときのアクセルアクチ
ュエータストロークに対するエンジン出力トルクの関係
を示す特性図である。

【図１２】エンジン回転数に対する一般のエンジン出力
トルクの特性図である。

【図１３】キックダウンが働く自動変速機を備える車両
についてのアクセルアクチュエータストロークに対する
エンジン出力トルクのテーブル内容を示す特性図であ
る。

【図１４】従来例の全体構成図である。

【図１５】従来例の主制御部の流れ図である。

【図１６】従来例のエアシリンダの位置制御を説明する
ための模式図である。

【図１７】従来例の電磁弁ユニットの詳細図である。

【符号の説明】

１アクセルペダル２アクセルアクチュエータ３車速センサ４変化速度計算手段５エンジン回転数センサ６ストローク−トルク数表化・記憶手段８指令車速データ記憶手段９変化速度計算手段１０必要馬力演算手段１１加速・定常判定手段１２トルク換算手段１３ストローク演算手段１４ストローク指令手段１５無負荷回転数−ストローク数表化・記憶手段１６移動・補正手段１７ストローク−トルク数表化・記憶手段２１ブレーキペダル２２ブレーキアクチュエータ２３馬力−回転数数表化手段２４馬力−回転数数表化・記憶手段２５摩擦馬力演算手段２６減速判定手段２７和計算手段２８判定手段２９ストローク演算手段３０ストローク演算手段３１ストローク指令手段４２アクセルペダル４３ブレーキペダル４６エアシリンダ４８電磁弁ユニット４９電磁弁駆動回路５０マイクロコンピュータ５５パーソナルコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低中回転域でキックダウン機構の働く自
動変速機を備える車両において、アクセルペダルを指令
ストロークに応じて駆動するアクセルアクチュエータ
と、車速を検出するセンサと、この車速の変化速度を計
算する手段と、エンジンの回転数を検出するセンサと、
ティーチングにより前記車速,その変化速度およびその
ときのエンジン回転数を用いて高回転域に対するエンジ
ンの出力トルクとこのトルクを発生させる前記アクセル
アクチュエータストロークの関係を数表にして記憶する
手段と、ティーチングにより無負荷時の回転数とアクセ
ルアクチュエータストロークの関係を数表にして記憶す
る手段と、この無負荷回転数−ストロークの関係と一般
的エンジン出力特性を用いて前記高回転域に対するトル
ク−ストロークの関係を移動・補正して低中回転域に対
するトルク−ストロークの関係を求める手段と、この関
係を数表にして記憶する手段と、指令車速のデータをあ
らかじめ記憶する手段と、この指令車速の変化速度を計
算する手段と、これら指令車速およびその変化速度で車
両が走行するに必要な馬力を演算する手段と、この必要
馬力から加速しなければならないかまたは定常でよいか
どうかを判定する手段と、この判定結果より加速しなけ
ればならないかまたは定常でよいとき前記必要馬力をそ
のときのエンジン回転数でエンジン出力トルクに換算す
る手段と、この換算トルクを発生させるアクセルアクチ
ュエータストロークを、そのときの回転域に応じ前記複
数のストローク−トルクの数表のいずれかを選択して用
いて演算する手段と、このストロークを前記アクセルア
クチュエータに指令する手段とを備えることを特徴とす
る車両の自動運転装置。
【請求項２】低中回転域でキックダウン機構の働く自
動変速機を備える車両において、アクセルペダルを指令
ストロークに応じて駆動するアクセルアクチュエータ
と、ブレーキペダルを指令ストロークに応じて駆動する
ブレーキアクチュエータと、車速を検出するセンサと、
この車速の変化速度を計算する手段と、エンジンの回転
数を検出するセンサと、ティーチングにより前記車速,
その変化速度およびそのときのエンジン回転数を用いて
高回転域に対するエンジンの出力トルクとこのトルクを
発生させる前記アクセルアクチュエータストロークの関
係を数表にして記憶する手段と、ティーチングにより無
負荷時の回転数とアクセルアクチュエータストロークの
関係を数表にして記憶する手段と、この無負荷回転数−
ストロークの関係と一般的エンジン出力特性を用いて前
記高回転域に対するトルク−ストロークの関係を移動・
補正して低中回転域に対するトルク−ストロークの関係
を求める手段と、この関係を数表にして記憶する手段
と、ティーチングにより前記車速,その変化速度および
そのときのエンジン回転数を用いてエンジンの摩擦馬力
とエンジン回転数の関係を数表にして記憶する手段と、
そのときのエンジン回転数に対する摩擦馬力を前記馬力
−回転数の数表を用いて演算する手段と、指令車速のデ
ータをあらかじめ記憶する手段と、この指令車速の変化
速度を計算する手段と、これら指令車速およびその変化
速度で車両が走行するのに必要な馬力を演算する手段
と、この必要馬力から減速しなければならないかどうか
を判定する手段と、減速しなければならないときこの必
要馬力と前記摩擦馬力の和を計算する手段と、この和の
値よりエンジンブレーキだけで減速できる場合であるか
またはエンジンブレーキだけでは減速できない場合であ
るかを判定する手段と、この判定結果よりエンジンブレ
ーキだけで減速できる場合に前記アクセルアクチュエー
タに対する所定のストロークを前記複数のストローク−
トルクの数表のいずれかを選択して用いて演算する手段
と、このストロークを前記アクセルアクチュエータに指
令する手段と、エンジンブレーキでは減速できない場合
に前記ブレーキアクチュエータに対する所定のストロー
クを演算する手段と、このストロークを前記ブレーキア
クチュエータに指令する手段とを備えることを特徴とす
る車両の自動運転装置。