WO2021193225A1

WO2021193225A1 - 供試体自動運転装置、供試体試験システム、指令車速生成プログラム、及び、供試体自動運転方法

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Publication number: WO2021193225A1
Application number: PCT/JP2021/010562
Authority: WO
Inventors: 齋藤　崇志; 和樹古川
Original assignee: 株式会社堀場製作所
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2021-09-30
Also published as: CN115298529A; US20230123299A1; EP4130704A4; EP4130704A1; JPWO2021193225A1

Abstract

本発明は、運転スタイルの違いに起因する車両の燃費や排ガス試験結果のばらつきを計測及び評価できるようにするものであり、供試体を指令車速に基づいて自動運転する自動運転装置１００であって、ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付ける受付部４１と、受付部４１により受け付けた運転態様に基づいて指令車速ｒ（ｔ）を整形する指令車速整形部４２と、指令車速整形部４２により得られた整形後の指令車速ｒ'（ｔ）により供試体の運転を制御する運転制御部３とを備える。

Description

供試体自動運転装置、供試体試験システム、指令車速生成プログラム、及び、供試体自動運転方法

　本発明は、試験車両又はその一部である供試体を指令車速に基づいて自動運転する供試体自動運転装置及び供試体自動運転方法、供試体自動運転装置を用いた供試体試験システム、並びに、試験車両又はその一部である供試体を自動運転するための指令車速を生成する指令車速生成装置に関するものである。

　従来、例えばシャシダイナモメータ上で車両を自動運転する際に、当該車両のアクセル、ブレーキなどを操作するための自動運転ロボットを用いて、所定の走行パターンで車両を走行させて、当該車両の試験を行うものがある。

　この自動運転ロボットには、法規制等で定められた走行パターンに基づいて指令車速が入力される。なお、各国の法規制には、例えば、ＪＣ０８（日本）、ＮＥＤＣ（欧州）、ＷＬＴＰ（主に日本、欧州など）ＦＴＰ７５（米国）、ＵＳ０６（米国）、ＨＷＦＥＴ（米国）、ＳＣ０３（米国）等を挙げることができる。

　そして、自動運転ロボットは、入力された指令車速を目標値として、現時刻における指令車速と実車速との偏差を用いるフィードバック制御と現時刻から一定時間（先読み時間）後の未来の指令車速の微分値（指令加速度）を用いたフィードフォワード制御との２自由度制御系の制御アルゴリズムにより、アクセルやブレーキを操作して、車両の実車速を指令車速に追従させている。

　例えば、特許文献１には、自動運転ロボットを用いてより人に近い滑らかなモード運転が実現可能となるように、車両の加速度の二乗に比例した項を含む評価関数の値が極値となるように加速度を求めて、この加速度に基づいて指令車速を生成する方法が開示されている。

特開２０１６－８９２５号公報

　ところで、人の運転スタイル（ＳＡＥ　Ｊ２９５１「Drive Quality Evaluation for Chassis Dynamometer Testing 」のRMSSEやIWRの値やペダル踏み込み量で表される、運転の正確さ、運転の荒さ、運転の滑らかさ等）には、運転スキルの違いなどによる個人差がある。そして、シャシダイナモメータ上の試験においても、運転スタイルの違いに起因する車両の燃費や排ガス試験結果のばらつきを計測及び評価することが求められている。なお、上述した特許文献１に示す指令車速生成装置などを用いても、より人に近い滑らかなモード運転が実現可能となるだけであり、運転スタイルの違いを再現することができない。

　本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、人の運転スタイルの違いに起因する車両の燃費や排ガス試験結果のばらつきを計測及び評価できるようにすることをその主たる課題とするものである。

　すなわち、本発明に係る供試体自動運転装置は、試験車両又はその一部である供試体を指令車速に基づいて自動運転する供試体自動運転装置であって、ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付ける受付部と、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて指令車速を整形する指令車速整形部と、前記指令車速整形部により得られた整形後の指令車速により前記供試体の運転を制御する運転制御部とを備えることを特徴とする。

　このような構成であれば、ユーザにより設定又は変更された運転態様に基づいて指令車速を整形することができるので、種々の運転態様を再現することができる。その結果、人の運転態様（運転スタイル）の違いに起因する車両の燃費や排ガス試験結果のばらつきを計測及び評価することができる。

　具体的に供試体自動運転装置は、前記供試体を自動運転するための運転操作部をさらに備え、前記運転制御部は、前記整形後の指令車速に基づいて前記運転操作部を制御することが望ましい。この構成であれば、運転操作部により、種々の運転態様を再現することができる。

　運転の荒さや滑らかさ等の運転態様を客観的な指標により設定できるようにするためには、前記運転態様は、仕事量に関連する値又は車速追従性に関連する値をパラメータとして設定されることが望ましい。この場合、前記指令車速整形部は、前記仕事量に関連する値又は前記車速追従性に関連する値の少なくとも一方に基づいて、前記指令車速を整形する。

　具体的に前記仕事量に関連する値は、ＩＷＲ（inertial Work Rating）、ＡＳＣＲ（Absolute Speed Change Rating）、ＥＲ（Energy Rating）、ＤＲ（Distance Rating）又はＥＥＲ（Energy Economy Rating）、或いは、これらに関連する値であり、前記車速追従性に関連する値は、ＲＭＳＳＥ（Root Mean Squared Speed Error）、又はこれに関連する値である。

　例えばＷＬＴＰにおいては、認証試験における評価指標がＩＷＲ及びＲＭＳＳＥであり、それらには認証試験をクリアするための許容範囲が設けられている。この許容範囲内において、或いは、許容範囲外において、ユーザが自由にＩＷＲ及びＲＭＳＳＥを設定可能にすれば、より多くの運転態様の違いに起因する車両の燃費や排ガス試験結果のばらつきを計測及び評価することができる。このため、本発明の供試体自動運転装置では、前記仕事量に関連する値又は前記車速追従性に関連する値は、ユーザが任意に設定可能であり、前記運転制御部が、ユーザにより設定された前記仕事量に関連する値又は前記車速追従性に関連する値に基づいて、ユーザにより前記供試体の運転態様が任意に変更可能に構成されていることが望ましい。

　指令車速整形部による指令車速の整形態様の１つとしては、前記指令車速整形部は、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて、加速度指令値と、指令車速及び実車速の偏差とをパラメータとする所定の評価関数を用いて（所定の評価関数の最適化により）指令車速を整形することが考えられる。

　具体的には、前記指令車速整形部は、前記所定の評価関数として、指令車速及び実車速の偏差に関連する値に、加速度指令値に関連する値に正値パラメータだけ重み付けして加えたものを用いるものであり、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて、前記正値パラメータを決定し、これを用いて指令車速を整形することが考えられる。なお、この正値パラメータも運転態様を設定するパラメータとすることもできる。

　正値パラメータの決定処理を容易にするためには、前記受付部により受け付けた運転態様に対応する前記正値パラメータの組み合わせを示すルックアップテーブル又は所定の演算式を格納する組み合わせデータ格納部をさらに備え、前記指令車速整形部は、前記ルックアップテーブル又は所定の演算式を用いて前記正値パラメータを決定することが望ましい。

　また、指令車速整形部による指令車速の整形態様の別の１つとしては、前記指令車速整形部は、所定の制御演算アルゴリズムにより指令車速を整形するものであることが考えられる。つまり、前記指令車速整形部は、所定の制御演算アルゴリズムによる制御結果をシミュレーション計算し、それを整形後の指令車速とする。ここで、前記制御演算アルゴリズムは、所定の先読み時間後の整形前の指令車速を微分し、当該微分により得られた加速度に所定のフィードフォワードゲイン値を掛け合わせた値を前記供試体のモデルに入力するフィードフォワード制御部を有するものを挙げることができる。この場合、前記指令車速整形部は、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて、前記先読み時間及び／又は前記フィードフォワードゲイン値を決定し、これらを用いて指令車速を整形することが望ましい。なお、この先読み時間及び／又は前記フィードフォワードゲイン値も運転態様を設定するパラメータとすることもできる。

　さらに、指令車速整形部による指令車速の整形態様の別の１つとしては、前記制御演算アルゴリズムは、前記指令車速及び実車速の偏差に所定のフィードバックゲイン値を掛け合わせるフィードバック制御部をさらに有しており、前記フィードフォワード制御部の出力と前記フィードバック制御部の出力とを加算し、これにより得られた値を前記供試体のモデルに入力するものであり、前記指令車速整形部は、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて、前記先読み時間及び／又は前記フィードフォワードゲイン値と前記フィードバックゲイン値を決定し、これらを用いて指令車速を整形することが望ましい。

　先読み時間及びフィードフォワードゲイン値の決定処理を容易にするためには、本発明の供試体自動運転装置は、前記受付部により受け付けた運転態様に対応する前記先読み時間及び前記ゲイン値の組み合わせを示すルックアップテーブル又は所定の演算式を格納する組み合わせデータ格納部をさらに備え、前記指令車速整形部は、前記ルックアップテーブル又は所定の演算式を用いて前記先読み時間及び前記フィードフォワードゲイン値を決定することが望ましい。

　ここで、ルックアップテーブルを用いて、正値パラメータ、又は、先読み時間及びフィードフォワードゲイン値を決定し、それによって整形された指令車速を用いて車両を走行させても、種々の要因によって指令車速と実車速との間に乖離が見られる場合がある。このため、本発明の供試体自動運転装置は、前記供試体の実走行データに基づいて、前記ルックアップテーブル又は所定の演算式を補正する組み合わせデータ補正部をさらに備え、前記指令車速整形部は、補正されたルックアップテーブル又は補正された所定の演算式を用いて、指令車速を整形することが望ましい。

　ユーザの使い勝手を向上するためには、本発明の供試体自動運転装置は、ディスプレイに前記運転態様又は整形手法を設定するための設定画面を表示する画面表示部をさらに備え、前記受付部は、前記設定画面により設定された運転態様又は整形手法を受け付けることが望ましい。

　また、本発明に係る指令車速生成装置は、試験車両又はその一部である供試体を自動運転するための指令車速を生成する指令車速生成装置であって、ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付ける受付部と、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて指令車速を整形する指令車速整形部とを備えることを特徴とする。

　さらに、本発明に係る供試体試験システムは、試験車両又はその一部である供試体を走行試験するためのシャシダイナモメータと、上述した供試体自動運転装置とを備えることを特徴とする。

　その上、本発明に係る供試体自動運転方法は、試験車両又はその一部である供試体を指令車速に基づいて自動運転する供試体自動運転方法であって、ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付け、受け付けた運転態様に基づいて指令車速を整形し、整形された整形後の指令車速により前記供試体の運転を制御することを特徴とする。

　加えて、本発明に係る指令車速生成プログラムは、試験車両又はその一部である供試体を自動運転するための指令車速を生成する指令車速生成プログラムであって、ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付ける受付部、及び、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて指令車速を整形する指令車速整形部の機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする。

　以上に述べた本発明によれば、ユーザにより設定又は変更された運転態様に基づいて指令車速を整形するので、人の運転態様（運転スタイル）の違いに起因する車両の燃費や排ガス試験結果のばらつきを計測及び評価することができる。

本発明の一実施形態に係る供試体自動運転装置の全体模式図である。同実施形態の運転操作部を制御する制御部の機能ブロック図である。同実施形態の指令車速生成部の機能ブロック図である。同実施形態の設定画面の一例を示す図である。同実施形態の指令車速整形部の整形方法１、２を示す図である。同実施形態の指令車速整形部の整形方法３、４を示す図である。同実施形態の指令車速整形部の整形方法５を示す図である。同実施形態のＩＷＲ及びＲＭＳＳＥに対応するＴ_ｐ及びＫ_ＦＦの組み合わせ（ルックアップテーブル）を示す模式図である。変形実施形態の指令車速生成部の機能ブロック図である。変形実施形態のテーブル補正部による補正前後のルックアップテーブルを示す図である。変形実施形態の設定画面を示す図である。

１００・・・自動運転装置
Ｗ　　・・・試験車両（供試体）
２　　・・・運転操作部
３　　・・・運転制御部
４　　・・・指令車速生成部（指令車速生成装置）
４１　・・・受付部
４２　・・・指令車速整形部
Ｃ　　・・・制御演算アルゴリズム
Ｃ１　・・・フィードフォワード制御部
４３　・・・画面表示部
４４　・・・組み合わせデータ格納部
４５　・・・組み合わせデータ補正部

　以下に、本発明の一実施形態に係る供試体自動運転装置について、図面を参照して説明する。

　本実施形態の供試体自動運転装置１００は、図１に示すように、シャシダイナモメータ２００の回転ローラ２０１上に載せられた完成車両Ｖを自動運転するための運転操作部２と、当該運転操作部２を制御する運転制御部３と、当該運転制御部３に入力される指令車速ｒ’（ｔ）を生成する指令車速生成部４とを備えている。

　運転操作部２は、車両Ｖの運転席Ｖ１の座面上に載置されて、車両Ｖのアクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、又はイグニッションスイッチ等をそれぞれ操作するものである。

　具体的に運転操作部２は、アクセルペダルを踏み込み操作するアクセル用アクチュエータ、ブレーキペダルを踏み込み操作するブレーキ用アクチュエータ、シフトレバーを操作するシフトレバー用アクチュエータ、又はイグニッションスイッチを操作するスイッチ用アクチュエータ等を有している。その他、運転操作部２は、必要に応じて、クラッチペダルを踏み込み操作するクラッチ用アクチュエータ等を有していても良い。

　運転制御部３は、入力された指令車速ｒ’（ｔ）を目標値として、運転操作部２の各アクチュエータを制御することにより、車両Ｖの実車速を指令車速ｒ’（ｔ）に追従させるものである。具体的に運転制御部３は、図２に示すように、走行性能マップ１０を用いて、運転操作部２の各アクチュエータ（特にアクセル用アクチュエータ及びブレーキ用アクチュエータ）を制御する。なお、運転制御部３は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換器等を有するコンピュータであり、内部メモリに格納された運転制御プログラムに基づいて、各アクチュエータを制御する。

　上記の走行性能マップ１０は、速度及び加速度からアクセル操作量を得ることができるデータのことである。この走行性能マップは、次の（１）～（３）の手順により作成される。（１）試験車両の学習運転を行って、種々の異なるアクセル開度における速度及び加速度を取得する。（２）そして、アクセル開度、速度及び加速度を関連付けたデータを得る。（３）その後、アクセル開度、速度及び加速度を関連付けたデータに基づいて、速度及び加速度からアクセル操作量を得ることができるデータ（走行性能マップ）に展開する。

　この運転制御部３は、２自由度制御系の制御アルゴリズムにより、運転操作部２のアクセル用アクチュエータ又はブレーキ用アクチュエータを制御する。具体的に運転制御部３は、現時刻における指令車速ｒ’（ｔ）と実車速ｖ（ｔ）との偏差を用いるフィードバック制御系３１（例えばＰＩ制御）と、現時刻から一定時間（先読み時間）後の未来の指令車速ｒ’（ｔ）の微分値（指令加速度）を用いたフィードフォワード制御系３２とを有している。そして、フィードバック制御系３１において指令車速ｒ’（ｔ）と実車速ｖ（ｔ）との偏差をフォードバックして得られる制御出力と、フィードフォワード制御系３２において得られた指令加速度とを加算器３３で加算し、これにより得られた加速度指令値を走行性能マップ１０に入力してアクセル操作量を求め、これにより、アクセル用アクチュエータを制御する。また、運転制御部３は、同様の仕組みにより、ブレーキ用アクチュエータを制御する。

　次に指令車速生成部４について詳述する。

　指令車速生成部４は、上述した運転制御部３に入力する指令車速ｒ’（ｔ）を生成するものであり、本実施形態では、法規制等で定められた基準指令車速ｒ（ｔ）をユーザの入力に基づいて整形して、整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を運転制御部３に入力する。運転制御部３は、入力された整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を用いて上述したように、アクセル用アクチュエータ又はブレーキ用アクチュエータを制御する。なお、指令車速生成部４は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換器等を有するコンピュータであり、内部メモリに格納された指令車速生成プログラムに基づいて、基準指令車速ｒ（ｔ）を整形して、整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を生成する。

　ここで、基準指令車速ｒ（ｔ）は、例えば、ＪＣ０８（日本）、ＮＥＤＣ（欧州）、ＷＬＴＰ（主に日本、欧州など）ＦＴＰ７５（米国）、ＵＳ０６（米国）、ＨＷＦＥＴ（米国）、又はＳＣ０３（米国）等においてそれぞれ定められた走行パターンにより決まる車速である。

　具体的に指令車速生成部４は、図３に示すように、ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付ける受付部４１と、受付部４１により受け付けた運転態様に基づいて基準指令車速ｒ（ｔ）を整形する指令車速整形部４２とを備えている。

　本実施形態の運転態様は、仕事量に関連する値と車速追従性に関連する値とをパラメータとして設定されるものである。
　仕事量に関連する値としては、次の（１）～（５）のドライビングインデックス（運転指標）を挙げることができる。
（１）ＩＷＲ（inertial Work Rating）
　走行パターンに基づく目標走行における車両の基準慣性仕事量と、実走行における車両の実慣性仕事量との差又は比率
（２）ＡＳＣＲ（Absolute Speed Change Rating）
　走行パターンに基づく目標走行における車両の基準瞬時加速度と、実走行における車両の実瞬時加速度との差又は比率
（３）ＥＲ（Energy Rating）
　走行パターンに基づく目標走行における車両の基準積算仕事量と、実走行における車両の実積算仕事量との差又は比率
（４）ＤＲ（Distance Rating）
　走行パターンに基づく目標走行における車両の基準積算距離と、実走行における車両の実積算距離との差又は比率
（５）ＥＥＲ（Energy Economy Rating）
　「ＤＲ／ＥＲ」による単位仕事あたりの走行距離の比率

　また、車速追従性に関連する値としては、次の（６）のドライビングインデックス（運転指標）を挙げることができる。
（６）ＲＭＳＳＥ（Root Mean Squared Speed Error）
　指令車速と実車速との差異の二乗平均値

　本実施形態の受付部４１は、運転態様のパラメータとして、ＩＷＲ及びＲＭＳＳＥを受け付けるように構成されている。

　ここで、本実施形態の指令車速生成部４は、ディスプレイ２０に運転態様を設定するための設定画面Ｗ（図４参照）を表示する画面表示部４３を備えており、受付部４１は、設定画面ＷのＩＷＲ入力欄Ｓ１及びＲＭＳＳＥ入力欄Ｓ２に入力されたＩＷＲ及びＲＭＳＳＥを受け付ける。

　その他、設定画面Ｗには、以下の内容を表示する構成としても良い。例えば、一方の軸がＩＷＲ、他方の軸がＲＭＳＳＥの２次元グラフＧが表示され、当該グラフＧには、ユーザが設定したＩＷＲ及びＲＭＳＳＥの位置及びＷＬＴＰ（認証試験）で定められた許容範囲ＡＲが視認可能に表示される。なお、当該許容範囲ＡＲを視認可能にする態様としては、許容範囲ＡＲを枠線で表示したり、許容範囲ＡＲを異なる色で表示したりすることが考えられる。さらに、設定画面Ｗには、指令車速整形部４２による整形後のＩＷＲ及びＲＭＳＳＥの結果を表示する結果表示欄Ｓ３を設けても良い。また、設定画面Ｗには、指令車速ｒ（ｔ）の整形演算を開始するための「計算開始」ボタンＳ４、又は、整形結果（整形後の指令車速ｒ’（ｔ）及びＩＷＲ・ＲＭＳＳＥ）をデータ格納部に保存するための「結果を表示」ボタンＳ５を表示しても良い。

　指令車速整形部４２は、受付部４１により受け付けたＩＷＲ及びＲＭＳＳＥとなるように、基準指令車速ｒ（ｔ）を整形する。具体的には、以下に示す４つのパラメータのうち少なくとも１つ又はそれらの組み合わせを調整して、基準指令車速ｒ（ｔ）から整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を生成する。

＜整形方法１＞
　図５の（１）に示すように、指令車速ｒ（ｔ）と実車速ｖ（ｔ）との偏差（車速偏差）の二乗総和Ｅに、加速度指令値が変化する時間長（加速度指令値の時間微分値（≠０）の長さ）Ａ_０を正値パラメータλ_０だけ重み付けして加えた評価関数Ｊ_１を考える。
　　Ｊ_１＝Ｅ＋λ_０Ａ_０

　ここで、車速偏差の二乗総和Ｅは、主としてＲＭＳＳＥに対応し、加速度指令値の時間微分値の長さＡ_０は、加速度の変化率の総和（アクセル頻度を表す）を示し、主としてＩＷＲに対応する。なお、加速度指令値の時間微分値は、前進差分や中央差分などにより計算する。なお、二乗総和Ｅに変えて、前記車速偏差の１乗総和、３乗～Ｎ乗総和の何れかを用いても良い。

　そして、指令車速整形部４２は、伝達関数などにより近似表現された加速度応答性モデル（車両モデル）Ｍを用いて、任意の加速度指令値の時系列に対して、車速偏差の二乗総和Ｅと、加速度指令値の時間微分値の長さＡ_０を計算する。

　また、指令車速整形部４２は、ユーザが入力したＩＷＲ及びＲＭＳＳＥに基づいてパラメータλ_０を決定し、このパラメータλ_０を用いた評価関数Ｊ_１において、この評価関数Ｊ_１を最小化するような運転を最適化計算により求める。そして、指令車速整形部は、評価関数Ｊ_１を最小化する運転における実車速ｖ（ｔ）を整形後の指令車速ｒ’（ｔ）とする。なお、評価関数Ｊ１の最適化計算は、例えばスパース最適化などの数値計算手法を用いることができる。

＜整形方法２＞
　図５の（２）に示すように、指令車速ｒ（ｔ）と実車速ｖ（ｔ）との偏差（車速偏差）の二乗総和Ｅに、単位時間当たりの加速度指令値変化（加速度指令値の時間微分値）の二乗総和Ａ_２を正値パラメータλ_２だけ重み付けして加えた評価関数Ｊ_２を考える。
　　Ｊ_２＝Ｅ＋λ_２Ａ_２

　ここで、車速偏差の二乗総和Ｅは、主としてＲＭＳＳＥに対応し、加速度指令値変化の二乗総和Ａ_２は、加速度の変化率の総和（アクセル頻度を表す）を示し、主としてＩＷＲに対応する。なお、加速度指令値の時間微分値は、前進差分や中央差分などにより計算する。なお、二乗総和Ｅに変えて、前記車速偏差の１乗総和、３乗～Ｎ乗総和の何れかを用いても良い。また、二乗総和Ａ_２に代えて、加速度指令値変化の１乗総和、３乗～Ｎ乗総和の何れかを用いても良い。

　そして、指令車速整形部４２は、上述した車両モデルＭを用いて、任意の加速度指令値の時系列に対して、車速偏差の二乗総和Ｅと、加速度指令値の時間微分値の二乗総和Ａ_２を計算する。

　指令車速整形部４２は、ユーザが入力したＩＷＲ及びＲＭＳＳＥに基づいてパラメータλ_２を決定し、このパラメータλ_２を用いた評価関数Ｊ_２において、この評価関数Ｊ_２を最小化するような運転を最適化計算により求める。そして、指令車速整形部４２は、評価関数Ｊ_１を最小化する運転における実車速ｖ（ｔ）を整形後の指令車速ｒ’（ｔ）とする。なお、評価関数Ｊ_２の最適化計算は、例えば最小二乗法などの数値計算手法を用いることができる。

＜整形方法３＞
　図６の（３）に示すように、指令車速整形部４２は、以下に示す２自由度制御系の制御演算アルゴリズムＣを有している。
　この制御演算アルゴリズムＣは、所定の先読み時間Ｔ_ｐ後の整形前の指令車速ｒ（ｔ）を微分し、当該微分により得られた加速度ａ_ｒ（ｔ）に所定のフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦを掛け合わせるフィードフォワード制御部Ｃ１と、指令車速ｒ（ｔ）と実車速ｖ（ｔ）との偏差を用いる例えばＰＩＤ制御などのフィードバック制御部Ｃ２とを有している。そして、制御演算アルゴリズムＣは、フィードフォワード制御部Ｃ１の出力とフィードバック制御部Ｃ２の出力とを加算器Ｃ３で加算し、これにより得られた加速度指令値ａ（ｔ）を上述した車両モデルＭに入力してペダル踏み込み量が求まり、これにより実車速ｖ（ｔ）を計算する。

　指令車速整形部４２は、ユーザが入力したＩＷＲ及びＲＭＳＳＥに基づいてパラメータである先読み時間Ｔ_ｐを決定し、上記の制御演算アルゴリズムＣによって実車速ｖ（ｔ）を計算する。そして、指令車速整形部４２は、制御演算アルゴリズムＣにより得られた実車速ｖ（ｔ）を整形後の指令車速ｒ’（ｔ）とする。例えば、先読み時間Ｔ_ｐを長くすると滑らかな運転を再現し、短くすると荒い運転を再現できる。

＜整形方法４＞
　図６の（４）に示すように、指令車速整形部４２は、ユーザが入力したＩＷＲ及びＲＭＳＳＥに基づいてパラメータであるフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦを決定し、上記の制御演算アルゴリズムＣによって実車速ｖ（ｔ）を計算する。そして、指令車速整形部４２は、制御演算アルゴリズムＣにより得られた実車速ｖ（ｔ）を整形後の指令車速ｒ’（ｔ）とする。

＜整形方法５＞
　図７に示すように、指令車速整形部４２は、以下に示す２自由度制御系の制御演算アルゴリズムＣを有している。
　この制御演算アルゴリズムＣは、所定の先読み時間Ｔ_ｐ後の整形前の指令車速ｒ（ｔ）を微分し、当該微分により得られた加速度ａ_ｒ（ｔ）に所定のフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦを掛け合わせるフィードフォワード制御部Ｃ１と、指令車速ｒ（ｔ）と実車速ｖ（ｔ）との偏差に所定のフィードバックゲイン値Ｋ_ＦＢを掛け合わせてＰＩＤ制御などを行うフィードバック制御部Ｃ２とを有している。そして、制御演算アルゴリズムＣは、フィードフォワード制御部Ｃ１の出力とフィードバック制御部Ｃ２の出力とを加算器Ｃ３で加算し、これにより得られた加速度指令値ａ（ｔ）を上述した車両モデルＭに入力してペダル踏み込み量が求まり、これにより実車速ｖ（ｔ）を計算する。

　そして、指令車速整形部４２は、ユーザが入力したＩＷＲ及びＲＭＳＳＥに基づいてパラメータである先読み時間Ｔ_ｐ又はフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦとフィードバックゲイン値Ｋ_ＦＢとを決定し、上記の制御演算アルゴリズムＣによって実車速ｖ（ｔ）を計算する。そして、指令車速整形部４２は、制御演算アルゴリズムＣにより得られた実車速ｖ（ｔ）を整形後の指令車速ｒ’（ｔ）とする。例えば、フィードバックゲイン値Ｋ_ＦＢを大きくすると荒い運転を再現できる。

　指令車速整形部４２は、上述した整形方法１～５の少なくとも２つ以上を組み合わせて整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を生成する構成としても良いし、上述した整形方法１～５の何れか１つを用いて整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を生成する構成としても良い。なお、整形方法１又は２と整形方法３、４又は５とを与わせる場合には、例えば、整形方法１又は２で得られた整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を、整形前の指令車速ｒ（ｔ）として制御演算アルゴリズムＣに入力することが考えられる。

　以下では、整形方法３、４の２つを組み合わせた場合について説明する。
　この場合、指令車速生成部４は、運転態様（ＩＷＲ及びＲＭＳＳＥの各値）に対応する先読み時間Ｔ_ｐ及びフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦの組み合わせを示すルックアップテーブルＬＴ（図８参照）又は所定の演算式（多項式）を格納する組み合わせデータ格納部４４をさらに備えている。このルックアップテーブルには、例えばバイリニア補間などの適当な補間法により作成された、車速整形パラメータ（Ｔ_ｐ及びＫ_ＦＦ）からＩＷＲ及びＲＭＳＳＥを近似計算する以下の２つの関数も含まれている。所定の演算式（多項式）は、例えばシミュレーションや機械学習により生成することができる。
　　ＩＷＲ＝ｆ_ＩＷＲ（Ｋ_ＦＦ，Ｔ_ｐ）
　　ＲＭＳＳＥ＝ｆ_{ＲＭＳＳＥ}（Ｋ_ＦＦ，Ｔ_ｐ）

　指令車速整形部４２は、受付部４１により受け付けたＩＷＲ及びＲＭＳＳＥの各値とルックアップテーブルＬＴとを用いて先読み時間Ｔ_ｐ及びフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦを決定する。具体的に指令車速整形部４２は、ルックアップテーブルＬＴに含まれている２つの関数を用いて、２変数の方程式ＩＷＲ＝ｆ_ＩＷＲ（Ｋ_ＦＦ，Ｔ_ｐ），ＲＭＳＳＥ_Ｔｇｔ＝ｆ_{ＲＭＳＳＥ}（Ｋ_ＦＦ，Ｔ_ｐ）を例えばニュートン法などの数値計算により解いて、先読み時間Ｔ_ｐ及びフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦを決定する。そして、指令車速整形部４２は、これらの先読み時間Ｔ_ｐ及びフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦを用いて、上記の制御演算アルゴリズムＣによって実車速ｖ（ｔ）を計算して、整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を生成する。

　指令車速整形部４２は、生成した整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を運転制御部３に入力する。運転制御部３は、入力された整形後の指令車速ｒ’（ｔ）を目標値として、運転操作部２の各アクチュエータを制御することにより、車両の実車速ｖ（ｔ）を整形後の指令車速ｒ’（ｔ）に追従させる。

＜本実施形態の効果＞
　このように構成した本実施形態の供試体自動運転装置１００によれば、ユーザにより設定又は変更された運転態様（ＩＷＲ及びＲＭＳＳＥ）に基づいて指令車速ｒ（ｔ）を整形することができるので、種々の運転態様を再現することができる。その結果、人の運転態様（運転スタイル）の違いに起因する車両の燃費や排ガス試験結果のばらつきを計測及び評価することができる。

＜その他の実施形態＞
　例えば、指令車速生成部４は、図９に示すように、車両Ｖの実走行データに基づいて、ルックアップテーブルＬＴ又は所定の演算式を補正する組み合わせデータ補正部４５をさらに備えていてもよい。この組み合わせデータ補正部４５は、図１０に示すように、ルックアップテーブルＬＴ又は所定の演算式の標本点を補正し、ＩＷＲ及びＲＭＳＳＥを近似計算する２つの関数（ＩＷＲ＝ｆ_ＩＷＲ（Ｋ_ＦＦ，Ｔ_ｐ）、ＲＭＳＳＥ＝ｆ_{ＲＭＳＳＥ}（Ｋ_ＦＦ，Ｔ_ｐ））を補正する。

　そして、指令車速整形部４２は、補正されたルックアップテーブルＬＴ又は補正された所定の演算式を用いて先読み時間Ｔ_ｐ及びフィードフォワードゲイン値Ｋ_ＦＦを決定し、これらを用いて指令車速ｒ（ｔ）を整形する。

　このようにルックアップテーブルＬＴ又は所定の演算式を補正することにより車両等の誤差要因を補正することができるので、ユーザの設定した運転態様により近い運転を再現することができる。

　前記実施形態の設定画面Ｗでは、ユーザがＩＷＲ入力欄Ｓ１及びＲＭＳＳＥ入力欄Ｓ２に所望の値を入力する構成であったが、設定画面Ｗに表示された２次元グラフＧの所望の位置をクリックなどで選択することにより、ＩＷＲ入力欄Ｓ１及びＲＭＳＳＥ入力欄Ｓ２に値が自動入力されるように構成してもよい。また、図１１に示すように、設定画面Ｗに表示された２次元グラフＧのＩＷＲ軸及びＲＭＳＳＥ軸それぞれに沿ってスライドバーＢ１、Ｂ２を設け、ユーザが当該スライドバーＢ１、Ｂ２をスライド移動させることによって、ＩＷＲ及びＲＭＳＳＥの値を設定できるように構成してもよい。

　前記実施形態では、供試体自動運転装置１００に指令車速生成部４が組み込まれた構成であったが、供試体自動運転装置１００（運転操作部２及び運転制御部３からなる。）とは別の指令車速生成装置として構成してもよい。

　前記実施形態では、運転態様のパラメータとしてＩＷＲ及びＲＭＳＳＥを用いているが、ＩＷＲのみを用いても良いし、ＲＭＳＳＥのみを用いても良い。また、その他のドライビングインデックス（運転指標）を用いても良いし、運転態様を変更できるパラメータであれば、Ｊ２９５１に記載されているドライビングインデックスの他のものであってもよい。

　前記実施形態では、完成車両を試験するものであったが、例えばエンジンダイナモメータを用いてエンジンを試験するものであっても良いし、ダイナモメータを用いてパワートレインを試験するものであっても良い。また車両としては、ハイブリッド車や電気自動車であってもよい。

　その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。

　本発明によれば、運転スタイルの違いに起因する車両の燃費や排ガス試験結果のばらつきを計測及び評価できるようになる。

Claims

　試験車両又はその一部である供試体を指令車速に基づいて自動運転する供試体自動運転装置であって、
　ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付ける受付部と、
　前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて指令車速を整形する指令車速整形部と、
　前記指令車速整形部により得られた整形後の指令車速により前記供試体の運転を制御する運転制御部とを備える、供試体自動運転装置。
　前記供試体を運転操作するための運転操作部をさらに備え、
　前記運転制御部は、前記整形後の指令車速に基づいて前記運転操作部を制御する、請求項１に記載の供試体自動運転装置。
　前記運転態様は、仕事量に関連する値又は車速追従性に関連する値をパラメータとして設定され、
　前記指令車速整形部は、前記仕事量に関連する値又は前記車速追従性に関連する値の少なくとも一方に基づいて、前記指令車速を整形する、請求項１又は２に記載の供試体自動運転装置。
　前記仕事量に関連する値は、ＩＷＲ（inertial Work Rating）、ＡＳＣＲ（Absolute Speed Change Rating）、ＥＲ（Energy Rating）、ＤＲ（Distance Rating）又はＥＥＲ（Energy Economy Rating）、或いは、これらに関連する値であり、
　前記車速追従性に関連する値は、ＲＭＳＳＥ（Root Mean Squared Speed Error）又は、これに関連する値である、請求項３に記載の供試体自動運転装置。
　前記仕事量に関連する値又は前記車速追従性に関連する値は、ユーザが任意に設定可能であり、
　前記運転制御部が、ユーザにより設定された前記仕事量に関連する値又は前記車速追従性に関連する値に基づいて、ユーザにより前記供試体の運転態様が任意に変更可能に構成されている、請求項３又は４に記載の供試体自動運転装置。
　前記指令車速整形部は、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて、加速度指令値と、指令車速及び実車速の偏差とをパラメータとする所定の評価関数を用いて指令車速を整形する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の供試体自動運転装置。
　前記所定の評価関数は、前記指令車速及び実車速の偏差に関連する値に、加速度指令値に関連する値に正値パラメータだけ重み付けして加えたものであり、
　前記指令車速整形部は、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて、前記正値パラメータを決定し、これを用いて指令車速を整形する、請求項６に記載の供試体自動運転装置。
　前記受付部により受け付けた運転態様に対応する前記正値パラメータの組み合わせを示すルックアップテーブル又は所定の演算式を格納する組み合わせデータ格納部をさらに備え、
　前記指令車速整形部は、前記ルックアップテーブル又は所定の演算式を用いて前記正値パラメータを決定する、請求項７に記載の供試体自動運転装置。
　前記指令車速整形部は、所定の制御演算アルゴリズムにより指令車速を整形するものであり、
　前記制御演算アルゴリズムは、所定の先読み時間後の整形前の指令車速を微分し、当該微分により得られた加速度に所定のフィードフォワードゲイン値を掛け合わせた値を前記供試体のモデルに入力するフィードフォワード制御部を有しており、
　前記指令車速整形部は、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて、前記先読み時間及び／又は前記フィードフォワードゲイン値を決定し、これらを用いて指令車速を整形する、請求項１乃至８の何れか一項に記載の供試体自動運転装置。
　前記制御演算アルゴリズムは、前記指令車速及び実車速の偏差に所定のフィードバックゲイン値を掛け合わせるフィードバック制御部をさらに有しており、前記フィードフォワード制御部の出力と前記フィードバック制御部の出力とを加算し、これにより得られた値を前記供試体のモデルに入力するものであり、
　前記指令車速整形部は、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて、前記先読み時間及び／又は前記フィードフォワードゲイン値と前記フィードバックゲイン値を決定し、これらを用いて指令車速を整形する、請求項９に記載の供試体自動運転装置。
　前記受付部により受け付けた運転態様に対応する前記先読み時間及び前記フィードフォワードゲイン値の組み合わせを示すルックアップテーブル又は所定の演算式を格納する組み合わせデータ格納部をさらに備え、
　前記指令車速整形部は、前記ルックアップテーブル又は所定の演算式を用いて前記先読み時間及び前記フィードフォワードゲイン値を決定する、請求項９又は１０に記載の供試体自動運転装置。
　前記供試体の実走行データに基づいて、前記ルックアップテーブル又は所定の演算式を補正する組み合わせデータ補正部をさらに備え、
　前記指令車速整形部は、補正されたルックアップテーブル又は補正された所定の演算式を用いて、指令車速を整形する、請求項８又は１１に記載の供試体自動運転装置。
　試験車両又はその一部である供試体を走行試験するためのシャシダイナモメータと、
　請求項１乃至１２の何れか一項に記載の供試体自動運転装置とを備える、供試体試験システム。
　試験車両又はその一部である供試体を指令車速に基づいて自動運転する供試体自動運転方法であって、
　ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付け、
　受け付けた運転態様に基づいて指令車速を整形し、
　整形された整形後の指令車速により前記供試体の運転を制御する、供試体自動運転方法。
　試験車両又はその一部である供試体を自動運転するための指令車速を生成する指令車速生成プログラムであって、
　ユーザにより設定又は変更される運転態様を受け付ける受付部、及び、前記受付部により受け付けた運転態様に基づいて指令車速を整形する指令車速整形部の機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする指令車速生成プログラム。