WO2023002950A1 - 車速制御装置及びドライバモデル処理装置 - Google Patents

Abstract

車速制御装置２は、車両６のアクセルペダル及びブレーキペダルを操作するドライブロボット３を駆動することにより車速を制御するものであって、車両６の実車速Ｖ及び車速指令Ｖｃｍｄに基づいて駆動力指令Ｆｃｍｄを生成する駆動力指令生成部２０と、駆動力指令Ｆｃｍｄに基づいてアクセルペダルに対する開度指令θＡＣを生成するアクセル制御部２２と、駆動力指令Ｆｃｍｄに基づいてブレーキペダルに対する開度指令θＢＫを生成するブレーキ制御部２４と、開度指令θＡＣをドライブロボット３に入力するアクセル制御モード及び開度指令θＢＫをドライブロボット３に入力するブレーキ制御モードの何れかを駆動力指令Ｆｃｍｄに基づいて選択する踏み替え制御部２６と、を備える。

Description

車速制御装置及びドライバモデル処理装置

　本発明は、車速制御装置及びドライバモデル処理装置に関する。より詳しくは、車両のアクセルペダル及びブレーキペダルを操作するドライブロボットを駆動することにより車速を制御する車速制御装置、並びにドライバによるアクセルペダル及びブレーキペダルの操作を模擬するドライバモデル処理装置に関する。

　耐久試験、排気浄化性能評価試験及び燃費計測試験等の車両試験は、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。車両の開発段階では、実車両の運転は、人に代わってドライブロボットが行う場合がある。車速制御装置は、車両において実現すべき車速の時系列データである車速指令に基づいてアクセルペダルやブレーキペダル等の操作量指令を生成し、ドライブロボットは、これら操作量指令に応じてアクチュエータを駆動することにより、車両のアクセルペダルやブレーキペダルを操作する。

　特許文献１に示された車速制御装置は、車速指令及び実車速に基づいて加速状態におけるアクセルペダル操作量を算出する加速制御部と、車速指令及び実車速に基づいて定速走行状態におけるアクセルペダル操作量を算出する定速制御部と、車速指令及び実車速に基づいて減速状態におけるブレーキペダル操作量を算出する減速制御部と、車速指令に基づいて各時刻における制御方式として加速制御部による加速制御方式、定速制御部による定速制御方式、及び減速制御部による減速制御方式の何れかを選択する選択部と、を備える。

　特許文献１における選択部は、車速指令の各時刻における傾きである加速度が正の閾値より大きい場合には制御方式として加速制御方式を選択し、加速度が負の閾値より小さい場合には制御方式として減速制御方式を選択し、加速度が負の閾値と正の閾値との間である場合には制御方式として定速制御方式を選択する。

特許第６０９０１５３号

　以上のように特許文献１に示された技術では、車速指令（すなわち、走行パターン）に応じて制御方式を選択している。これはすなわち、特許文献１に示された車速制御装置では、アクセルペダルとブレーキペダルとを踏み替える時刻であるペダル踏み替えポイントを、車両の特性や実車両の状態によらず、予め定めら他走行パターンに応じて一意的に定めることに相当する。このため特許文献１に示された技術によれば、アクセルペダルとブレーキペダルの踏み替えが不自然になってしまうおそれがある。

　本発明は、アクセルペダルとブレーキペダルの自然な踏み替えを実現できる車速制御装置及びドライバモデル処理装置を提供することを目的とする。

　（１）本発明に係る車速制御装置（例えば、後述の車速制御装置２）は、車両のアクセルペダル及びブレーキペダルを操作するドライブロボット（例えば、後述のドライブロボット３）を駆動することにより車速を制御するものであって、前記車両の実車速（例えば、後述の実車速Ｖ）及び当該実車速に対する車速指令（例えば、後述の車速指令Ｖｃｍｄ）に基づいて前記車両に対する駆動力指令（例えば、後述の駆動力指令Ｆｃｍｄ）を生成する駆動力指令生成部（例えば、後述の駆動力指令生成部２０）と、前記駆動力指令に基づいてアクセルペダル操作量に対するアクセル操作量指令（例えば、後述の開度指令θＡＣ）を生成するアクセル制御部（例えば、後述のアクセル制御部２２）と、前記駆動力指令に基づいてブレーキペダル操作量に対するブレーキ操作量指令（例えば、後述の開度指令θＢＫ）を生成するブレーキ制御部（例えば、後述のブレーキ制御部２４）と、前記アクセル操作量指令を前記ドライブロボットに入力するアクセル制御モード及び前記ブレーキ操作量指令を前記ドライブロボットに入力するブレーキ制御モードの何れかを前記駆動力指令に基づいて選択する踏み替え制御部（例えば、後述の踏み替え制御部２６）と、を備えることを特徴とする。

　（２）この場合、前記駆動力指令生成部は、前記車速指令及び車両重量に基づいて基本駆動力（例えば、後述の基本駆動力Ｆｂｓ）を算出する基本駆動力算出部（例えば、後述の基本駆動力算出部２０１）と、前記車速指令と前記実車速との偏差（例えば、後述の車速偏差ｅ）に基づいて補正駆動力（例えば、後述の補正駆動力Ｆｆｂ）を算出するフィードバック制御部（例えば、後述のフィードバック制御部２０２）と、前記基本駆動力と前記補正駆動力との和を前記駆動力指令として出力する加算部（例えば、後述の加算部２０３）と、を備えることが好ましい。

　（３）この場合、前記アクセル制御部は、各車速における前記アクセルペダル操作量と前記車両における発生駆動力とを関連付けるアクセル制御マップ（例えば、後述のアクセル制御マップＭａｃ）に対し、前記実車速及び前記駆動力指令を入力することによって前記アクセル操作量指令を生成することが好ましい。

　（４）この場合、前記ブレーキ制御部は、各車速における前記ブレーキペダル操作量と前記車両における発生駆動力とを関連付けるブレーキ制御マップ（例えば、後述のブレーキ制御マップＭｂｋ）に対し、前記実車速及び前記駆動力指令を入力することによって前記ブレーキ操作量指令を生成することが好ましい。

　（５）この場合、前記アクセル制御部は、各車速における前記アクセルペダル操作量と前記車両における発生駆動力とを関連付けるアクセル制御マップ（例えば、後述のアクセル制御マップＭａｃ）に対し、前記実車速及び前記駆動力指令を入力することによって前記アクセル操作量指令を生成し、前記ブレーキ制御部は、各車速における前記ブレーキペダル操作量と前記発生駆動力とを関連付けるブレーキ制御マップ（例えば、後述のブレーキ制御マップＭｂｋ）に対し、前記実車速及び前記駆動力指令を入力することによって前記ブレーキ操作量指令を生成することが好ましい。

　（６）この場合、前記踏み替え制御部は、前記駆動力指令が加減速判定値（例えば、後述の加減速判定値Ｆａｃ）より大きい場合には前記アクセル制御モードを選択し、前記駆動力指令が前記加減速判定値より小さい場合には前記ブレーキ制御モードを選択することが好ましい。

　（７）この場合、前記踏み替え制御部は、制御モードとして前記アクセル制御モードを選択している間に前記駆動力指令が前記加減速判定値よりも小さな値に設定された第１踏み替え閾値（例えば、後述の第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１）を下回った場合には、前記制御モードを前記ブレーキ制御モードに切り替え、前記制御モードとして前記ブレーキ制御モードを選択している間に前記駆動力指令が前記加減速判定値よりも大きな値に設定された第２踏み替え閾値（例えば、後述の第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２）を上回った場合には、前記制御モードを前記アクセル制御モードに切り替えることが好ましい。

　（８）この場合、前記踏み替え制御部は、前記実車速に応じて前記加減速判定値、前記第１踏み替え閾値、及び前記第２踏み替え閾値を変化させることが好ましい。

　（９）この場合、前記踏み替え制御部は、前記フィードバック制御部に含まれる制御パラメータ（例えば、後述の積分ゲインＫｉ）の値に応じて前記第２踏み替え閾値と前記第１踏み替え閾値との差を変化させることが好ましい。

　（１０）本発明に係るドライバモデル処理装置（例えば、後述のドライバモデル処理装置７０）は、ドライバによる車両のアクセルペダル及びブレーキペダルの操作を模擬するものであって、前記車両の実車速（例えば、後述の実車速Ｖ）及び当該実車速に対する車速指令（例えば、後述の車速指令Ｖｃｍｄ）に基づいて前記車両に対する駆動力指令を生成する駆動力指令生成部（例えば、後述の駆動力指令生成部７１）と、前記駆動力指令に基づいてアクセルペダル操作量に対するアクセル操作量指令（例えば、後述の開度指令θＡＣ）を生成するアクセル制御部（例えば、後述のアクセル制御部７２）と、前記駆動力指令に基づいてブレーキペダル操作量に対するブレーキ操作量指令（例えば、後述の開度指令θＢＫ）を生成するブレーキ制御部（例えば、後述のブレーキ制御部７４）と、前記アクセル制御部をオンにするアクセル制御モード及び前記ブレーキ制御部をオンにするブレーキ制御モードの何れかを前記駆動力指令に基づいて選択する踏み替え制御部（例えば、後述の踏み替え制御部７６）と、を備えることを特徴とする。

　（１）本発明に係る車速制御装置において、駆動力指令生成部は、実車速及び車速指令に基づいて車両に対する駆動力指令を生成し、アクセル制御部は、駆動力指令に基づいてアクセル操作量指令を生成し、ブレーキ制御部は、駆動力指令に基づいてブレーキ操作量指令を生成し、踏み替え制御部は、アクセル操作量指令をドライブロボットに入力するアクセル制御モード及びブレーキ操作量指令をドライブロボットに入力するブレーキ制御モードの何れかを駆動力指令に基づいて選択する。すなわち本発明では、駆動力指令生成部において車速指令及び実車速に基づいて生成される駆動力指令に基づいて制御モードを選択することにより、車両の状態に応じた自然なタイミングでアクセルペダルとブレーキペダルとを踏み替えることができる。

　（２）本発明に係る車速制御装置において、駆動力指令生成部は、車速指令及び車両重量に基づいて算出される基本駆動力と、車速指令と実車速との偏差に基づいて算出される補正駆動力との和を駆動力指令として出力する。本発明によれば、フィードバック制御部によって算出される補正駆動力を含む駆動力指令に基づいて制御モードを選択することにより、車速指令の変化と車両の状態に応じた自然なタイミングでアクセルペダルとブレーキペダルとを踏み替えることができる。

　（３）本発明に係る車速制御装置において、アクセル制御部は、各車速におけるアクセルペダル操作量と発生駆動力とを関連付けるアクセル制御マップに対し、実車速及び駆動力指令を入力することによってアクセル操作量指令を生成する。本発明によれば、フィードバック制御部を用いて生成した駆動力指令をアクセル制御マップに入力することでアクセル操作量指令を生成することにより、アクセルペダルの指令応答を速やかにすることができる。

　（４）本発明に係る車速制御装置において、ブレーキ制御部は、各車速におけるブレーキペダル操作量と発生駆動力とを関連付けるブレーキ制御マップに対し、実車速及び駆動力指令を入力することによってブレーキ操作量指令を生成する。本発明によれば、フィードバック制御部を用いて生成した駆動力指令をアクセル制御マップに入力することでブレーキ操作量指令を生成することにより、ブレーキペダルの指令応答を速やかにすることができる。

　（５）本発明に係る車速制御装置において、アクセル制御部及びブレーキ制御部は、各々の制御マップに対し実車速及び駆動力指令を入力することによってアクセル操作量指令及びブレーキ操作量指令を生成する。本発明によれば、アクセル操作量指令及びブレーキ操作量指令を共に制御マップに基づいて生成することにより、アクセルペダル及びブレーキペダルの両方の指令応答を速やかにすることができる。また本発明によれば、実車速と車速指令との偏差に基づくフィードバック制御部を、アクセル制御部とブレーキ制御部とで共通化することができるので、アクセル制御部及びブレーキ制御部それぞれにフィードバック制御部を併設した場合よりも制御パラメータの調整を容易にすることができる。

　（６）本発明に係る車速制御装置において、踏み替え制御部は、駆動力指令が加減速判定値より大きい場合にはアクセル制御モードを選択し、駆動力指令が加減速判定値より小さい場合にはブレーキ制御モードを選択する。本発明によれば、踏み替え制御部における簡易な演算によって各時刻での最適な制御モードを選択することができる。

　（７）本発明に係る車速制御装置において、踏み替え制御部は、アクセル制御モードを選択している間に駆動力指令が加減速判定値よりも小さな第１踏み替え閾値を下回った場合には、制御モードをブレーキ制御モードに切り替え、ブレーキ制御モードを選択している間に駆動力指令が加減速判定値よりも大きな第２踏み替え閾値を上回った場合には、制御モードをアクセル制御モードに切り替える。本発明によれば、制御モードをアクセル制御モードからブレーキ制御モードへ切り替える際における第１踏み替え閾値と、制御モードをブレーキ制御モードからアクセル制御モードへ切り替える際における第２踏み替え閾値との間にヒステリシス幅を設定することにより、制御モードの切り替えが過敏になるのを防止することができる。

　（８）本発明に係る車速制御装置において、踏み替え制御部は、実車速に応じて加減速判定値、第１踏み替え閾値、及び第２踏み替え閾値を変化させる。これにより車両の特性を考慮した適切なタイミングでアクセルペダルとブレーキペダルとを踏み替えることができる。

　（９）本発明に係る車速制御装置において、踏み替え制御部は、フィードバック制御部に含まれるゲインの値に応じて第２踏み替え閾値と第１踏み替え閾値との差（すなわち、上記ヒステリシス幅）を変化させる。これにより、フィードバック制御部の制御パラメータの値を変更する度にヒステリシス幅を調整する必要が無くなるので、ユーザによるチューニングを容易にすることができる。

　（１０）本発明に係るドライバモデル処理装置において、駆動力指令生成部は、実車速及び車速指令に基づいて車両に対する駆動力指令を生成し、アクセル制御部は、駆動力指令に基づいてアクセル操作量指令を生成し、ブレーキ制御部は、駆動力指令に基づいてブレーキ操作量指令を生成し、踏み替え制御部は、アクセル制御部をオンにするアクセル制御モード及びブレーキ制御部をオンにするブレーキ制御モードの何れかを駆動力指令に基づいて選択する。すなわち本発明では、駆動力指令生成部において車速指令及び実車速に基づいて生成される駆動力指令に基づいて制御モードを選択することにより、車両の状態に応じた自然なタイミングでドライバによるアクセルペダルとブレーキペダルの踏み替え操作を模擬することができる。

本発明の第１実施形態に係るドライブロボット及びその制御装置を備える車両試験システムの制御系の構成を示す図である。 車速制御装置の具体的な構成を示す図である。 加減速判定値、第１踏み替え閾値、及び第２踏み替え閾値の設定例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るドライバモデル処理装置が組み込まれた車両試験システムの構成を示す図である。

＜第１実施形態＞
　以下、本発明の第１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３及びその制御装置である車速制御装置２を備える車両試験システム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、試験対象である車両６と、この車両６において実現すべき車速指令を生成する車速指令生成装置１と、車両６の運転席に搭載されたドライブロボット３と、このドライブロボット３を駆動することにより車速を制御する車速制御装置２と、車両６が搭載されたシャシダイナモメータ４と、このシャシダイナモメータ４を制御する走行抵抗力制御装置５と、を備える。

　ドライブロボット３は、車両６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、車両６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３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、アクセルペダル開度（アクセルペダル操作量）に対する指令に相当する開度指令θＡＣ［％］が車速制御装置２から入力されると、アクセルペダルの開度を開度指令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、ブレーキペダル開度（ブレーキペダル操作量）に対する指令に相当する開度指令θＢＫ［％］が車速制御装置２から入力されると、ブレーキペダルの開度を開度指令θＢＫに応じた大きさに調整する。なお本実施形態では、アクセルペダルやブレーキペダルの開度の単位を百分率で表した場合について説明するが、開度の単位はペダルの角度としてもよい。

　車両６は、上述のようなアクチュエータ３１，３２を備えるドライブロボット３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６の実車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］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。なおシャシダイナモメータ４には、車両６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（図示せず）が設けられており、実車速Ｖは、このエンコーダ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。

　走行抵抗力制御装置５は、車両６の実車速Ｖ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６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６の実車速Ｖ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、各時刻において車両６で実現すべき車速、すなわち実車速Ｖに対する目標に相当する車速指令Ｖｃｍｄ［ｋｍ／ｈ］を生成し、車速制御装置２に入力する。

　車速制御装置２は、実車速Ｖ及びこの実車速Ｖに対する車速指令Ｖｃｍｄに基づいてアクセルアクチュエータ３１に対する開度指令θＡＣ及びブレーキアクチュエータ３２に対する開度指令θＢＫを算出し、これら開度指令θＡＣ，θＢＫをドライブロボット３へ入力することにより、実車速Ｖが車速指令Ｖｃｍｄになるようにドライブロボット３を駆動する。ここで多くの人は、アクセルペダル及びブレーキペダルを同時に踏み込むことは無く、共通の足で踏み替えて操作する場合が多い。このため車速制御装置２は、人によるアクセルペダルとブレーキペダルの踏み替え操作を模擬するべく、以下で説明するように開度指令θＡＣ，θＢＫを選択的にドライブロボット３へ入力する。

　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、駆動力指令生成部２０と、アクセル制御部２２と、ブレーキ制御部２４と、踏み替え制御部２６と、を備える。

　駆動力指令生成部２０は、車両６の実車速Ｖ及びこの実車速Ｖに対する車速指令Ｖｃｍｄに基づいて、車両６における発生駆動力に対する目標に相当する駆動力指令Ｆｃｍｄ［Ｎ］を生成し、アクセル制御部２２、ブレーキ制御部２４、及び踏み替え制御部２６へ入力する。より具体的には、駆動力指令生成部２０は、車速偏差算出部２００と、基本駆動力算出部２０１と、フィードバック制御部２０２と、加算部２０３と、を備え、基本駆動力算出部２０１によって算出した基本駆動力Ｆｂｓ［Ｎ］をフィードバック制御部２０２によって算出される補正駆動力Ｆｆｂ［Ｎ］によって補正することによって駆動力指令Ｆｃｍｄを生成する。

　基本駆動力算出部２０１は、車速指令Ｖｃｍｄ及び予め定められた車両６の重量である車両重量Ｍ［ｋｇ］に基づいて、下記式（１）に従って基本駆動力Ｆｂｓを算出する。より具体的には、基本駆動力算出部２０１は、車速指令Ｖｃｍｄを時間で微分したものに車両重量Ｍを乗じ、さらに次元を合わせるための係数“３．６”で除算することによって基本駆動力Ｆｂｓを算出する。なおこのように式（１）に従って算出される基本駆動力Ｆｂｓは、重量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２００は、車速指令Ｖｃｍｄから実車速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をフィードバック制御部２０２へ入力する。

　フィードバック制御部２０２は、車速偏差ｅに基づいて補正駆動力Ｆｆｂを算出する。より具体的には、フィードバック制御部２０２は、車速偏差ｅが０になるように、少なくとも１つの制御パラメータによって特徴付けられるフィードバック制御則に従って補正駆動力Ｆｆｂを算出する。なお本実施形態では、フィードバック制御部２０２は、比例ゲインＫｐ及び積分ゲインＫｉを制御パラメータとするＰＩ制御則に従って補正駆動力Ｆｆｂを算出する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

　加算部２０３は、基本駆動力Ｆｂｓと補正駆動力Ｆｆｂとの和を駆動力指令Ｆｃｍｄとして、アクセル制御部２２、ブレーキ制御部２４、及び踏み替え制御部２６へ出力する。

　アクセル制御部２２は、踏み替え制御部２６から入力されるアクセルオン信号ＡＣｏｎと、駆動力指令Ｆｃｍｄと、実車速Ｖと、に基づいてアクセルペダルに対する開度指令θＡＣを生成し、ドライブロボット３へ入力する。

　より具体的には、アクセル制御部２２は、各車速におけるアクセルペダルの開度と車両６の発生駆動力とを関連付ける３次元のアクセル制御マップＭａｃを備えており、実車速Ｖ及び駆動力指令Ｆｃｍｄをこのアクセル制御マップＭａｃへ入力することによって開度指令θＡＣを生成し、ドライブロボット３へ入力する。なおこのアクセル制御マップＭａｃは、車両６を用いた試験を行うことによって構築されたものが用いられる。アクセル制御部２２は、アクセルオン信号ＡＣｏｎがオンである場合のみアクセル制御マップＭａｃに基づいて開度指令θＡＣを生成し、ドライブロボット３へ入力する。

　ブレーキ制御部２４は、踏み替え制御部２６から入力されるブレーキオン信号ＢＫｏｎと、駆動力指令Ｆｃｍｄと、実車速Ｖと、に基づいてブレーキペダルに対する開度指令θＢＫを生成し、ドライブロボット３へ入力する。

　より具体的には、ブレーキ制御部２４は、各車速におけるブレーキペダルの開度と車両６の発生駆動力とを関連付ける３次元のブレーキ制御マップＭｂｋを備えており、実車速Ｖ及び駆動力指令Ｆｃｍｄをこのブレーキ制御マップＭｂｋへ入力することによって開度指令θＢＫを生成し、ドライブロボット３へ入力する。なおこのブレーキ制御マップＭｂｋは、車両６を用いた試験を行うことによって構築されたものが用いられる。ブレーキ制御部２４は、ブレーキオン信号ＢＫｏｎがオンである場合のみブレーキ制御マップＭｂｋに基づいて開度指令θＢＫを生成し、ドライブロボット３へ入力する。

　以上のように車速制御装置２は、アクセル制御部２２によって開度指令θＡＣを生成しドライブロボット３へ入力するアクセル制御モードと、ブレーキ制御部２４によって開度指令θＢＫを生成しドライブロボット３へ入力するブレーキ制御モードと、の少なくとも２つの制御モードの下でドライブロボット３を制御することが可能となっている。

　踏み替え制御部２６は、駆動力指令Ｆｃｍｄ及び実車速Ｖに基づいてアクセルオン信号ＡＣｏｎ及びブレーキオン信号ＢＫｏｎをオン又はオフにすることにより、上述のアクセル制御モード及びブレーキ制御モードの何れかを選択する。アクセルオン信号ＡＣｏｎ及びブレーキオン信号ＢＫｏｎは２値信号であり、踏み替え制御部２６は、これら信号ＡＣｏｎ，ＢＫｏｎを相補的に切り替える。すなわち、アクセルオン信号ＡＣｏｎがオンである場合、ブレーキオン信号ＢＫｏｎはオフであり、アクセルオン信号ＡＣｏｎがオフである場合、ブレーキオン信号ＢＫｏｎはオンである。従って踏み替え制御部２６は、制御モードとしてアクセル制御モードを選択する場合、アクセルオン信号ＡＣｏｎをオンにするとともにブレーキオン信号ＢＫｏｎをオフにし、制御モードとしてブレーキ制御モードを選択する場合、アクセルオン信号ＡＣｏｎをオフにするとともにブレーキオン信号ＢＫｏｎをオンにする。

　踏み替え制御部２６は、駆動力指令Ｆｃｍｄが加減速判定値Ｆａｃ［Ｎ］より大きい場合にはアクセル制御モードを選択し、駆動力指令Ｆｃｍｄが加減速判定値Ｆａｃ以下である場合にはブレーキ制御モードを選択する。また踏み替え制御部２６は、制御モードとしてアクセル制御モードを選択している間に駆動力指令Ｆｃｍｄが加減速判定値Ｆａｃよりも小さな値に設定された第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１を下回った場合には、制御モードをアクセル制御モードからブレーキ制御モードに切り替え、制御モードとしてブレーキ制御モードを選択している間に駆動力指令Ｆｃｍｄが加減速判定値Ｆａｃよりも大きな値に設定された第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２を上回った場合には、制御モードをブレーキ制御モードからアクセル制御モードに切り替える。

　図３は、踏み替え制御部２６において参照される加減速判定値Ｆａｃ、第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１、及び第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２の設定例を示す図である。図３に示すように、制御モードをアクセル制御モードからブレーキ制御モードへ切り替える際に参照される第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１を加減速判定値Ｆａｃより小さな値に設定し、制御モードをブレーキ制御モードからアクセル制御モードへ切り替える際に参照される第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２を加減速判定値Ｆａｃより大きな値に設定することにより、駆動力指令Ｆｃｍｄの変化に対し制御モードの切り替えが過敏になるのを防止することができる。以下では、第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２と第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１との差（Ｆｔｈ２－Ｆｔｈ１）をヒステリシス幅ともいう。

　ところで多くの車両は、アクセルペダルをオフにすると制動力（例えば、エンジンブレーキ）が発生し、またこのアクセルオフ時の制動力の大きさは車速に応じて変化する。このため踏み替え制御部２６は、図３に例示するように加減速判定値Ｆａｃ、第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１、及び第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２を実車速Ｖの関数として定義することにより、これら判定値Ｆａｃ及び閾値Ｆｔｈ１，Ｆｔｈ２を実車速Ｖに応じて変化させることが好ましい。

　ここでこれら判定値Ｆａｃ及び閾値Ｆｔｈ１，Ｆｔｈ２の実車速Ｖに対する関数形は、車両６に対し予め試験を行うことによって定められる。より具体的には、例えば車両６を最高速まで加速した後、アクセルペダルをオフにし、クリープ車速程度まで車両６を惰行させた時における車速及び駆動力を計測し、この駆動力の計測値を加減速判定値Ｆａｃとして設定する。またこの加減速判定値Ｆａｃを負側へ所定幅だけオフセットしたものを第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１と定義し、正側へ所定幅だけオフセットしたものを第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２と定義する。これにより車両６の特性を考慮した適切なタイミングでアクセルペダルとブレーキペダルとを踏み替えることができる。

　次にヒステリシス幅の設定方法について説明する。上述のようにヒステリシス幅は、加減速判定値Ｆａｃの近傍におけるアクセルペダルとブレーキペダルの頻繁な踏み替えを防止するために設定される。また踏み替え制御部２６に入力される駆動力指令Ｆｃｍｄは、車速指令Ｖｃｍｄに基づいて算出される基本駆動力Ｆｂｓとフィードバック制御則に従って算出される補正駆動力Ｆｂｓとの和として定義される。このためヒステリシス幅は、フィードバック制御部２０２による補正駆動力Ｆｂｓの変化の速さに基づいて設定される。

　ここで単位車速偏差１［ｋｍ／ｈ］当たりの微小時間ｄＴ［ｓ］の間におけるフィードバック制御部２０２の出力の変化速度ｄＦ［Ｎ］は、下記式（２）に示すようにフィードバック制御部２０２の積分ゲインＫｉと微小時間ｄＴとの積によって表される。
　ｄＦ［Ｎ］＝Ｋｉ×ｄＴ［ｓ］×１［ｋｍ／ｈ］　　　（２）

　そこで本実施形態では、上記式（２）において変化速度ｄＦをヒステリシス幅とし、微小時間ｄＴをドライバによるペダルの踏み替え判断時間とすることによって得られる下記式（３）に基づいてヒステリシス幅を設定する。すなわち踏み替え制御部２６は、踏み替え判断時間を調整要素とし、フィードバック制御部２０２に含まれる積分ゲインＫｉの値に応じてヒステリシス幅を変化させる。これにより、フィードバック制御部２０２の制御パラメータ（Ｋｉ，Ｋｐ）を変化させた場合であっても、踏み替えの時間に対する感度を一定にすることができる。
　ヒステリシス幅＝Ｋｉ×踏み替え判断時間　　　（３）

　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において、駆動力指令生成部２０は、実車速Ｖ及び車速指令Ｖｃｍｄに基づいて車両６に対する駆動力指令Ｆｃｍｄを生成し、アクセル制御部２２は、駆動力指令Ｆｃｍｄに基づいてアクセルペダルの開度指令θＡＣを生成し、ブレーキ制御部２４は、駆動力指令Ｆｃｍｄに基づいてブレーキペダルの開度指令θＢＫを生成し、踏み替え制御部２６は、開度指令θＡＣをドライブロボット３に入力するアクセル制御モード及び開度指令θＢＫをドライブロボット３に入力するブレーキ制御モードの何れかを駆動力指令Ｆｃｍｄに基づいて選択する。すなわち車速制御装置２では、駆動力指令生成部２０において車速指令Ｖｃｍｄ及び実車速Ｖに基づいて生成される駆動力指令Ｆｃｍｄに基づいて制御モードを選択することにより、車両６の状態に応じた自然なタイミングでアクセルペダルとブレーキペダルとを踏み替えることができる。

　（２）車速制御装置２において、駆動力指令生成部２０は、車速指令Ｖ及び車両重量Ｍに基づいて算出される基本駆動力Ｆｂｓと、車速指令Ｖｃｍｄと実車速Ｖとの車速偏差ｅに基づいて算出される補正駆動力Ｆｆｂとの和を駆動力指令Ｆｃｍｄとして出力する。車速制御装置２によれば、フィードバック制御部２０２によって算出される補正駆動力Ｆｆｂを含む駆動力指令Ｆｃｍｄに基づいて制御モードを選択することにより、車速指令Ｖｃｍｄの変化と車両６の状態に応じた自然なタイミングでアクセルペダルとブレーキペダルとを踏み替えることができる。

　（３）車速制御装置２において、アクセル制御部２２は、各車速におけるアクセルペダル操作量と発生駆動力とを関連付けるアクセル制御マップＭａｃに対し、実車速Ｖ及び駆動力指令Ｆｃｍｄを入力することによってアクセルペダルに対する開度指令θＡＣを生成する。車速制御装置２によれば、フィードバック制御部２０２を用いて生成した駆動力指令Ｆｃｍｄをアクセル制御マップＭａｃに入力することで開度指令θＡＣを生成することにより、アクセルペダルの指令応答を速やかにすることができる。

　（４）車速制御装置２において、ブレーキ制御部２４は、各車速におけるブレーキペダル操作量と発生駆動力とを関連付けるブレーキ制御マップＭｂｋに対し、実車速Ｖ及び駆動力指令Ｆｃｍｄを入力することによってブレーキペダルの開度指令θＢＫを生成する。車速制御装置２によれば、フィードバック制御部２０２を用いて生成した駆動力指令Ｆｃｍｄをアクセル制御マップＭａｃに入力することで開度指令θＢＫを生成することにより、ブレーキペダルの指令応答を速やかにすることができる。

　（５）車速制御装置２において、アクセル制御部２２及びブレーキ制御部２４は、各々の制御マップＭａｃ，Ｍｂｋに対し実車速Ｖ及び駆動力指令Ｆｃｍｄを入力することによって開度指令θＡＣ，θＢＫを生成する。車速制御装置２によれば、開度指令θＡＣ，θＢＫを共に制御マップＭａｃ，Ｍｂｋに基づいて生成することにより、アクセルペダル及びブレーキペダルの両方の指令応答を速やかにすることができる。また車速制御装置２によれば、実車速Ｖと車速指令Ｖｃｍｄとの車速偏差ｅに基づくフィードバック制御部２０２を、アクセル制御部２２とブレーキ制御部２４とで共通化することができるので、アクセル制御部２２及びブレーキ制御部２４それぞれにフィードバック制御部２０２を併設した場合よりも制御パラメータの調整を容易にすることができる。

　（６）車速制御装置２において、踏み替え制御部２６は、駆動力指令Ｆｃｍｄが加減速判定値Ｆａｃより大きい場合にはアクセル制御モードを選択し、駆動力指令Ｆｃｍｄが加減速判定値Ｆａｃより小さい場合にはブレーキ制御モードを選択する。車速制御装置２によれば、踏み替え制御部２６における簡易な演算によって各時刻での最適な制御モードを選択することができる。

　（７）車速制御装置２において、踏み替え制御部２６は、アクセル制御モードを選択している間に駆動力指令Ｆｃｍｄが加減速判定値Ｆａｃよりも小さな第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１を下回った場合には、制御モードをブレーキ制御モードに切り替え、ブレーキ制御モードを選択している間に駆動力指令Ｆｃｍｄが加減速判定値Ｆａｃよりも大きな第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２を上回った場合には、制御モードをアクセル制御モードに切り替える。車速制御装置２によれば、制御モードをアクセル制御モードからブレーキ制御モードへ切り替える際における第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１と、制御モードをブレーキ制御モードからアクセル制御モードへ切り替える際における第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２との間にヒステリシス幅を設定することにより、制御モードの切り替えが過敏になるのを防止することができる。

　（８）車速制御装置２において、踏み替え制御部２６は、実車速Ｖに応じて加減速判定値Ｆａｃ、第１踏み替え閾値Ｆｔｈ１、及び第２踏み替え閾値Ｆｔｈ２を変化させる。これにより車両６の特性を考慮した適切なタイミングでアクセルペダルとブレーキペダルとを踏み替えることができる。

　（９）車速制御装置２において、踏み替え制御部２６は、フィードバック制御部２０２に含まれる積分ゲインＫｉの値に応じてヒステリシス幅を変化させる。これにより、フィードバック制御部２０２の積分ゲインＫｉの値を変更する度にヒステリシス幅を調整する必要が無くなるので、ユーザによるチューニングを容易にすることができる。

　以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。
　図４は、本実施形態に係るドライバモデル処理装置７０が組み込まれた車両試験システムＳＡの構成を示す図である。車両試験システムＳＡは、車両の構成部品を試験対象とし、この構成部品を備える仮想車両の実走行を模擬するシミュレーションを行うことによって構成部品の性能を評価するものである。なお本実施形態では、車両の構成部品であるエンジンＥを試験対象とする場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

　車両試験システムＳＡは、エンジンベンチシステム８と、このエンジンベンチシステム８を制御する制御装置７と、を備える。

　エンジンベンチシステム８は、試験対象であるエンジンＥと、ダイナモメータ８０と、結合軸８１と、インバータ８２と、軸トルク検出器８３と、エンコーダ８４と、スロットルアクチュエータ８５と、を備える。

　結合軸８１は、エンジンＥの出力軸とダイナモメータ８０の出力軸とを接続する。軸トルク検出器８３は、結合軸８１における軸トルクに応じた軸トルク検出信号を生成し、制御装置７へ送信する。エンコーダ８４は、ダイナモメータ８０の回転速度に応じた回転速度検出信号を生成し、制御装置７へ送信する。インバータ８２は、制御装置７から入力されるトルク電流指令信号に応じた電力をダイナモメータ８０に供給し、これによりトルク電流指令信号に応じたトルクをダイナモメータ８０で発生させる。スロットルアクチュエータ８５は、エンジンＥを搭載する仮想車両のアクセルペダルに対する開度指令θＡＣが制御装置７から入力されると、この開度指令θＡＣに応じたエンジントルクが発生するようにエンジンＥのスロットル開度を制御する。

　制御装置７は、ドライバによる仮想車両のアクセルペダル及びブレーキペダルの操作を模擬する演算を行うことによりアクセルペダルに対する開度指令θＡＣ及びブレーキペダルに対する開度指令θＢＫを生成するドライバモデル処理装置７０と、ドライバモデル処理装置７０によって模擬される車両操作の下で走行する仮想車両の実走行を模擬する演算を行う車両モデル処理装置７８と、を備える。

　車両モデル処理装置７８は、軸トルク検出信号、回転速度検出信号、及びブレーキペダルに対する開度指令θＢＫに基づいて仮想車両の実走行を模擬するシミュレーションを行うことによって、トルク電流指令信号を生成し、インバータ８２へ入力する。

　ドライバモデル処理装置７０は、車両モデル処理装置７８におけるシミュレーションによって算出される仮想車両の実車速Ｖと、図示しない上位制御装置から入力されるこの実車速Ｖに対する車速指令Ｖｃｍｄに基づいて、ドライバによるアクセルペダル及びブレーキペダルの操作を模擬する演算を行うことにより、アクセルペダルに対する開度指令θＡＣ及びブレーキペダルに対する開度指令θＢＫを算出し、開度指令θＡＣをスロットルアクチュエータ８５へ入力し、開度指令θＢＫを車両モデル処理装置７８へ入力する。

　より具体的には、ドライバモデル処理装置７０は、駆動力指令生成部７１と、アクセル制御部７２と、ブレーキ制御部７４と、踏み替え制御部７６と、を備え、これらを用いることによって開度指令θＡＣ，θＢＫを算出する。

　駆動力指令生成部７１は、仮想車両の実車速Ｖ及びこの実車速Ｖに対する車速指令ｖｃｍｄに基づいて、仮想車両における発生駆動力に対する目標に相当する駆動力指令を生成する。アクセル制御部７２は、この駆動力指令生成部７１によって生成された駆動力指令と、実車速Ｖと、に基づいてアクセルペダルに対する開度指令θＡＣを生成し、スロットルアクチュエータ８５へ入力する。ブレーキ制御部７４は、駆動力指令生成部７１によって生成された駆動力指令と、実車速Ｖと、に基づいてブレーキペダルに対する開度指令θＢＫを生成し、車両モデル処理装置７８へ入力する。踏み替え制御部７６は、アクセル制御部７１をオンにし、開度指令θＡＣをスロットルアクチュエータ８５へ入力するアクセル制御モード及びブレーキ制御部７４をオンにし、開度指令θＢＫを車両モデル処理装置７８へ入力するブレーキ制御モードの何れかを駆動力指令及び実車速Ｖに基づいて選択する。なおこれら駆動力指令生成部７１、アクセル制御部７２、ブレーキ制御部７４、及び踏み替え制御部７６の詳細な構成は、それぞれ第１実施形態に係る車速制御装置２の駆動力指令生成部２０、アクセル制御部２２、ブレーキ制御部２４、及び踏み替え制御部２６と同じであるので、詳細な説明を省略する。

　本実施形態に係るドライバモデル処理装置７０によれば、以下の効果を奏する。
　（１０）ドライバモデル処理装置７０において、駆動力指令生成部７１は、実車速Ｖ及び車速指令Ｖｃｍｄに基づいて仮想車両に対する駆動力指令を生成し、アクセル制御部７２は、駆動力指令に基づいてアクセルペダルに対する開度指令θＡＣを生成し、ブレーキ制御部７４は、駆動力指令に基づいてブレーキペダルに対する開度指令θＢＫを生成し、踏み替え制御部７６は、アクセル制御部７２をオンにするアクセル制御モード及びブレーキ制御部７４をオンにするブレーキ制御モードの何れかを駆動力指令に基づいて選択する。すなわちドライバモデル処理装置７０では、駆動力指令生成部７１において車速指令Ｖｃｍｄ及び実車速Ｖに基づいて生成される駆動力指令に基づいて制御モードを選択することにより、仮想車両の状態に応じた自然なタイミングでドライバによるアクセルペダルとブレーキペダルの踏み替え操作を模擬することができる。

　以上、本発明の第２実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

　例えば上記実施形態では、ドライバモデル処理装置７を、エンジンＥを試験対象とする車両試験システムＳＡに組み込んだ場合について説明したが、本発明はこれに限らない。ドライバモデル処理装置は、エンジン以外の車両の構成部品、例えば、トランスミッションやタイヤ等を試験対象とする車両試験システムに組み込んでもよい。

　Ｓ，ＳＡ…車両試験システム
　１…車速指令生成装置
　２…車速制御装置
　２０…駆動力指令生成部
　２０１…基本駆動力算出部
　２０２…フィードバック制御部
　２０３…加算部
　２２…アクセル制御部
　Ｍａｃ…アクセル制御マップ
　２４…ブレーキ制御部
　Ｍｂｋ…ブレーキ制御マップ
　２６…踏み替え制御部
　３…ドライブロボット
　３１…アクセルアクチュエータ
　３２…ブレーキアクチュエータ
　６…車両
　７…制御装置
　７０…ドライバモデル処理装置
　７１…駆動力指令生成部
　７２…アクセル制御部
　７４…ブレーキ制御部
　７６…踏み替え制御部
　７８…車両モデル処理装置
　８…エンジンベンチシステム

Claims (10)

1. 　車両のアクセルペダル及びブレーキペダルを操作するドライブロボットを駆動することにより車速を制御する車速制御装置であって、
   　前記車両の実車速及び当該実車速に対する車速指令に基づいて前記車両に対する駆動力指令を生成する駆動力指令生成部と、
   　前記駆動力指令に基づいてアクセルペダル操作量に対するアクセル操作量指令を生成するアクセル制御部と、
   　前記駆動力指令に基づいてブレーキペダル操作量に対するブレーキ操作量指令を生成するブレーキ制御部と、
   　前記アクセル操作量指令を前記ドライブロボットに入力するアクセル制御モード及び前記ブレーキ操作量指令を前記ドライブロボットに入力するブレーキ制御モードの何れかを前記駆動力指令に基づいて選択する踏み替え制御部と、を備えることを特徴とする車速制御装置。
2. 　前記駆動力指令生成部は、
   　前記車速指令及び車両重量に基づいて基本駆動力を算出する基本駆動力算出部と、
   　前記車速指令と前記実車速との偏差に基づいて補正駆動力を算出するフィードバック制御部と、
   　前記基本駆動力と前記補正駆動力との和を前記駆動力指令として出力する加算部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車速制御装置。
3. 　前記アクセル制御部は、各車速における前記アクセルペダル操作量と前記車両における発生駆動力とを関連付けるアクセル制御マップに対し、前記実車速及び前記駆動力指令を入力することによって前記アクセル操作量指令を生成することを特徴とする請求項２に記載の車速制御装置。
4. 　前記ブレーキ制御部は、各車速における前記ブレーキペダル操作量と前記車両における発生駆動力とを関連付けるブレーキ制御マップに対し、前記実車速及び前記駆動力指令を入力することによって前記ブレーキ操作量指令を生成することを特徴とする請求項２に記載の車速制御装置。
5. 　前記アクセル制御部は、各車速における前記アクセルペダル操作量と前記車両における発生駆動力とを関連付けるアクセル制御マップに対し、前記実車速及び前記駆動力指令を入力することによって前記アクセル操作量指令を生成し、
   　前記ブレーキ制御部は、各車速における前記ブレーキペダル操作量と前記発生駆動力とを関連付けるブレーキ制御マップに対し、前記実車速及び前記駆動力指令を入力することによって前記ブレーキ操作量指令を生成することを特徴とする請求項２に記載の車速制御装置。
6. 　前記踏み替え制御部は、前記駆動力指令が加減速判定値より大きい場合には前記アクセル制御モードを選択し、前記駆動力指令が前記加減速判定値より小さい場合には前記ブレーキ制御モードを選択することを特徴とする請求項２から５の何れかに記載の車速制御装置。
7. 　前記踏み替え制御部は、制御モードとして前記アクセル制御モードを選択している間に前記駆動力指令が前記加減速判定値よりも小さな値に設定された第１踏み替え閾値を下回った場合には、前記制御モードを前記ブレーキ制御モードに切り替え、前記制御モードとして前記ブレーキ制御モードを選択している間に前記駆動力指令が前記加減速判定値よりも大きな値に設定された第２踏み替え閾値を上回った場合には、前記制御モードを前記アクセル制御モードに切り替えることを特徴とする請求項６に記載の車速制御装置。
8. 　前記踏み替え制御部は、前記実車速に応じて前記加減速判定値、前記第１踏み替え閾値、及び前記第２踏み替え閾値を変化させることを特徴とする請求項７に記載の車速制御装置。
9. 　前記踏み替え制御部は、前記フィードバック制御部に含まれる制御パラメータの値に応じて前記第２踏み替え閾値と前記第１踏み替え閾値との差を変化させることを特徴とする請求項７又は８に記載の車速制御装置。
10. 　ドライバによる車両のアクセルペダル及びブレーキペダルの操作を模擬するドライバモデル処理装置であって、
    　前記車両の実車速及び当該実車速に対する車速指令に基づいて前記車両に対する駆動力指令を生成する駆動力指令生成部と、
    　前記駆動力指令に基づいてアクセルペダル操作量に対するアクセル操作量指令を生成するアクセル制御部と、
    　前記駆動力指令に基づいてブレーキペダル操作量に対するブレーキ操作量指令を生成するブレーキ制御部と、
    　前記アクセル制御部をオンにするアクセル制御モード及び前記ブレーキ制御部をオンにするブレーキ制御モードの何れかを前記駆動力指令に基づいて選択する踏み替え制御部と、を備えることを特徴とするドライバモデル処理装置。

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