JP2003098047A - 自動車自動運転システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガス試験に要する時間を短縮することがで
きる自動車自動運転システムを提供すること。 【解決手段】 走行性能マップを用いて試験車両１を自
動運転するようにした自動車自動運転システムにおい
て、排ガス試験を行うための本試験走行の前に、試験車
両をベースマップに基づいてプレコンディショニング走
行し、このプレコンディショニング走行によって得られ
る車速フィードバック情報を用いて、前記ベースマップ
を補正して補正マップを作成し、さらに、この補正マッ
プと前記ベースマップとから修正マップを求め、前記試
験車両１に適した走行性能マップを得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車自動運転
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車の動的な走行性能試験
のため、シャシダイナモメータによって実車走行シミュ
レート運転（以下、試験運転という）が行われており、
近年、この試験運転に、自動運転装置（運転ロボットと
もいう）を用いた自動車自動運転システムが採用される
ようになってきている。

【０００３】ところで、上記試験運転においては、走行
性能マップを用いて走行パターンに追従するように試験
対象の車両（以下、試験車両という）を走行させる必要
があるが、未登録の試験車両の試験運転を行うときは、
その試験車両に対応した走行性能マップを作成する必要
がある。ここで、走行性能マップとは、速度と加速度か
らアクセル操作量を得ることができるデータのことで、
試験車両の学習運転を行って、種々の異なるアクセル開
度における速度と加速度とを求め、アクセル開度、速度
および加速度を関連付けたデータを得る。その後、学習
運転によって得られたデータに基づいて、速度と加速度
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）に展開するのである。

【０００４】そして、従来においては、新規に登録した
試験車両を、排ガスのためのモード運転を行う場合、図
６に示すように、当該試験車両の運転席に自動運転装置
のアクチュエータ部（メカユニット）を取り付け、アク
セル、ブレーキ、クラッチおよびシフトレバーをそれぞ
れ駆動するアクチュエータの位置学習や、学習運転、さ
らに、プレコンディショニング走行を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記アクチュエータ部
の取付けや位置学習に要する時間は、それぞれ、２〜４
分程度と短時間であるが、学習運転は、試験車両のアク
セルペダル踏み込み量を種々変えて、そのときの速度と
加速度を求める必要があるところから、例えば５ＭＴ
（５段変速Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）
車で２０〜２５分、ＡＴ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａ
ｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車で１５分程度の時間を要してい
た。

【０００６】上述のように、新規に登録された試験車両
については、排ガス試験を開始するまでに、上記手順を
踏む必要があり、特に学習運転に多くの時間が費やされ
るため、排ガス試験全体を行うのにそれだけ長時間を要
していた。

【０００７】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、排ガス試験に要する時間を短縮
することができる自動車自動運転システムを提供するこ
とである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、走行性能マップを用いて試験車両を
自動運転するようにした自動車自動運転システムにおい
て、排ガス試験を行うための本試験走行の前に、試験車
両をベースマップに基づいてプレコンディショニング走
行し、このプレコンディショニング走行によって得られ
る車速フィードバック情報を用いて、前記ベースマップ
を補正して補正マップを作成し、さらに、この補正マッ
プと前記ベースマップとから修正マップを求め、前記試
験車両に適した走行性能マップを得るようにしている
（請求項１）。

【０００９】そして、上記請求項１に記載の自動車自動
運転システムにおいて、補正マップの作成に際して、車
速フィードバック系に制御目標車速と実車速との偏差に
基づいて得られる補正加速度と、アクセル操作量と、実
車速とを車速フィードバック情報として用いるようにし
ている（請求項２）。

【００１０】上記構成の自動車自動運転システムによれ
ば、プレコンディショニング走行時に学習運転を行うこ
とができ、従来必要であった学習運転を独立して行う必
要がなくなり、本試験前までに要する時間の短縮が図
れ、それだけ、排ガス試験に要する時間を短縮すること
ができる。そして、前記本試験前における手順が簡素化
されることにより、アクチュエータ部の操作回数が低減
され、同時に操作性も向上する。

【００１１】また、他の排ガス試験モード運転の場合で
も、人間ドライバーが新しい試験車両を運転する場合
は、排ガス試験を行う前に練習走行を行うことがあり、
アクチュエータ部を使用する場合は、前記練習走行に代
わってプレコンディショニング走行を行う。このことに
よって、従来から人間ドライバーによって行われてきた
排ガス試験手順を大きく変更することなく、排ガス試験
においてもアクチュエータ部を効果的に使用することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。図１〜図４は、この発明の一つの
実施の形態を示す。まず、図１は、この発明の自動車自
動運転システムにおける制御システムの構成を概略的に
示すもので、この図において、１は試験車両で、シャシ
ダイナモメータ（図示していない）に搭載されている。
２は基準車速Ｖ_tab に基づいて走行すべき制御目標車速
Ｖ_nom を出力する制御目標値発生器である。３は制御目
標車速Ｖ_nom と試験車両１の実車速Ｖ_act とが入力さ
れ、それらの差（車速偏差）Ｖ_err を出力する突き合わ
せ点である。４，５は車速偏差Ｖ_err をそれぞれＰ制
御、Ｉ制御する比例項（Ｐ；ゲイン）、積分項（Ｔ；時
定数）で、比例項補正加速度α_p 、積分項補正加速度α
_i をそれぞれ出力する。６は制御目標車速Ｖ_nom を微分
する微分器で、その後段にはフィードフォワード加速度
α_ffを出力するフィードフォワード比率器７が設けられ
ている。

【００１３】そして、８は前記比例項補正加速度α_p 、
積分項補正加速度α_i （これらは、速度偏差Ｖ_err をフ
ィードバック制御して得られる制御出力である）および
フィードフォワード加速度α_ff（これは制御目標車速Ｖ
_nom の変化率であり、目標加速度ともいう）を加算する
突き合わせ点で、制御加速度α_ctl を出力する。９はア
クセル開度予測値発生器で、自動車自動運転システムの
車両データ内に収容されており、実車速Ｖ_act および突
き合わせて点８からの制御加速度α_ctl とが入力され
る。１０は走行性能マップ１０であり、横軸に速度、縦
軸に加速度をそれぞれ取り、アクセル開度θをパラメー
タとする速度と加速度との関係を示すものであるが、実
際の使用においては、速度および加速度を入力すること
により、制御すべきアクセル開度が求められるようにな
っている。この実施の形態においては、ベースマップが
格納されている。ここで、ベースマップとは、既に学習
を行った車両の走行性能マップのことを言い、プレコン
ディショニング走行時に修正される走行性能マップのこ
とである。

【００１４】また、１１は補正マップである。ここで、
補正マップとは、プレコンディショニング走行時に測定
して得られたデータから前記ベースマップを補正するた
めに求められた走行性能マップのことである。この補正
マップ１１は、制御目標車速Ｖ_nom と実車速Ｖ_act との
偏差Ｖ_err に基づいて得られる補正加速度（図示例で
は、積分項補正加速度α_i ）と、アクセル開度予測値発
生器９の出力であるアクセル操作量Ａ_act と実車速Ｖ
_act とから求められる。

【００１５】上記図１に示した制御システムの現在時間
をｋとしたときの制御加速度α_ctlを求める制御演算式
は、下記（１）式で表される。

【００１６】

【数１】

【００１７】また、アクセル操作量Ａ_act は、走行性能
マップに制御加速度α_ctl と実車速Ｖ_act を入力するこ
とによって求められる。 Ａ_act （ｋ）＝Ｍ_ap（α_ctl ，Ｖ_act ） ……（２） Ｍ_ap：走行性能マップで得られる操作量すなわち、制御
加速度α_ctl と実車速Ｖ_act を、上記（１），（２）式
を用いて演算することによって、アクセル操作量Ａ_act
を求めることができる。

【００１８】次に、上記構成の制御システムを有する自
動車自動運転システムによって新規登録の試験車両１を
モード運転するため手順の一例を説明する。

【００１９】（１）試験車両の運転席にアクチュエータ
部を取り付ける。

【００２０】（２）アクセル、ブレーキ、クラッチおよ
びシフトレバーをそれぞれ駆動するアクチュエータの位
置学習を行う。

【００２１】（３）プレコンディショニング走行を行
う。このとき、次の手順でプレコンディショニング走行
を行う。 （３の１）既に学習運転を実施した車両データを用い
る。この車両データには既に別の車両で学習運転を行っ
て得られた走行性能マップがあり、これをベースマップ
とする。このベースマップは、デフォルト値として予め
持たせておいてもよい。

【００２２】（３の２）前記選択したベースマップに基
づいてプレコンディショニング走行を行う。

【００２３】（３の３）プレコンディショニング走行時
は、前記別の車両で学習した走行性能マップを用いてプ
レコンディショニング走行したときの車速フィードバッ
ク情報に、補正加速度（この場合、積分項補正加速度α
_i ）と、アクセル操作量Ａ_{ac t} と、実車速Ｖ_act とを取
り込む。

【００２４】（３の４）プレコンディショニング走行中
は、常に、補正加速度α_i 、アクセル操作量Ａ_act およ
び実車速Ｖ_act を監視し、走行中のアクセル操作がベー
スマップを求めたときに使用した数カ所のアクセル踏込
み量付近の補正加速度α_i と実車速Ｖ_act を計測する。 （４）プレコンディショニング走行の終了後、プレコン
ディショニング走行時に得られた補正加速度α_i 、アク
セル操作量Ａ_act および実車速Ｖ_act とを用いて、速
度、加速度とアクセル開度の関係となる補正マップ１１
を作成する。この補正マップ１１の作成には、前記測定
した実車速Ｖ_act と補正加速度α_i の各データから最小
二乗法により、１次の近似式を求めたものを使用する。
この補正マップの求め方は、図３を参照しながら後で詳
しく説明する。

【００２５】（５）前記プレコンディショニング走行に
用いたベースマップと、このプレコンディショニング走
行によって採取された各種のデータに基づいて得られた
補正マップの同じ学習開度どうしを近似式を用いて新し
い近似式を求め、これを修正マップ（図４参照）とす
る。

【００２６】（６）前記修正マップを用いて試験車両１
をモード運転し、本試験走行を行うのである。

【００２７】上述したように、この発明の自動車自動運
転システムによれば、プレコンディショニング走行時に
学習運転を行うことができ、従来必要であった学習運転
を独立して行う必要がなくなる。すなわち、図２に示す
ような手順によって所定のモード運転を行うことができ
る。この図に示す手順の流れは、従来の手順の流れを示
す図６と比較した場合、学習運転の分だけ手順が少なく
なっている。つまり、本試験前までに要する時間の短縮
が図れ、それだけ、排ガス試験に要する時間を短縮する
ことができる。そして、前記本試験前における手順が簡
素化されることにより、アクチュエータ部の操作回数が
低減され、同時に操作性も向上する。

【００２８】次に、この発明の自動車自動運転システム
における補正マップの求め方を、図３および図４を参照
しながら具体的に説明する。

【００２９】（１１）プレコンディショニング走行にお
ける制御は、前記（１）式による制御演算式を使用して
いる。そのため、積分項補正加速度α_i を一定周期で測
定して、それらのデータを利用する。

【００３０】（１２）走行性能マップと同じマップ構成
とするため、学習運転時に使用したアクセル操作量Ａ
_act 近傍（開度誤差Δθ以内）のアクセル操作量におけ
る、比例項補正加速度α_p 、積分項補正加速度α_i およ
び実車速Ｖ_act を測定する。

【００３１】 θ₀ −Δθ₀ ≦θ₀ ^" ≦θ₀ ＋Δθ₀ ……（３） （θ₀ ；学習開度、Δθ₀ ；θ₀ 時の開度誤差） θ₅ −Δθ₅ ≦θ₅ ^" ≦θ₅ ＋Δθ₅ ……（４） （θ₅ ；学習開度、Δθ₅ ；θ₅ 時の開度誤差） なお、現状の開度誤差値Δθ₀ 〜θ₅ は±０．５％とす
る。

【００３２】（１３）θ_j （ｉ＝０〜５）での積分項補
正加速度α_i および実車速Ｖ_act から補正マップを求め
る。図３は、前記実車速Ｖ_act を横軸、積分項補正加速
度α _i を縦軸にとった多数の点をプロットしたもので、
これらのプロットを用いて、高速域補正近似式（図中の
符号１２で示す） α_FB（Ｖ）＝Ａ_FB＋Ｂ_FB×Ｖ を求める。この場合、速度がゼロ付近のデータ（図中の
符号１３で示す部分）は、発進時のバタツキの影響を受
けるため、マップ偏差の指標として使用するには信頼性
が低く、また、高速側のデータ（図中の符号１４で示す
部分）は、データ数が少ないので、速度範囲がＶ_l ｋｍ
／ｈ〜Ｖ_h ｋｍ／ｈのものをデータとして用いる。

【００３３】（１４）補正マップ近似式の求める方法は
以下の通りである。 計測したデータをθ_i （Ｖ_act ，α_act ）とする。 ｉ＝０，…，ｍ−１（ｍは測定データ数）。

【００３４】 Ｖ_l ｋｍ／ｈ〜Ｖ_h ｋｍ／ｈの範囲の
データを用いて最小二乗法によって仮の一次近似式を求
める。 α_FB’（Ｖ）＝Ａ_FB’＋Ｂ_FB’×Ｖ ……（４）

【００３５】 測定したデータと（４）式で表される
近似式のデータとを同じ速度の加速度どうしを比較し
て、近似式からの誤差を求める。 α_err （ｉ）＝｜α_i ’（Ｖ_act ）−α_act （ｉ）｜ ……（５）

【００３６】 前記（５）式で求められた誤差の大き
い順にｍ個のデータを削除する。このシーケンスを追加
する理由は、測定ノイズ等による影響を無視するためで
ある。但し、測定データがｐ個以上ｑ個以内の場合、無
視するデータは大きい順からｒとし、ｐ−１個以内であ
る場合は、全てのデータを使用するものとする。

【００３７】 上述のようにして求め直したデータを
用いて最小二乗法によって一次近似式を求める。 α_FB（Ｖ）＝Ａ_FB＋Ｂ_FB×Ｖ ……（６）

【００３８】そして、前記（６）式を用いてマップを補
正するのである。この場合、低速域と高速域との切換え
速度Ｖ_j の大きさによって、図４（Ａ），（Ｂ）に示す
ように場合分けされる。なお、この図において、符号１
５，１６は、低速域と高速域における仮の速度補正近似
式である。

【００３９】１）Ｖ_j ≦Ｖ_l の場合 α_ctl （Ｖ_l ）＝α_ctl ’（Ｖ_l ）−α_FB（Ｖ_l ） α_ctl （Ｖ_h ）＝α_ctl ’（Ｖ_h ）−α_FB（Ｖ_h ） 上記２式で得られる加速度、速度から下記（７ｌ），
（７ｈ）に示すように、速度補正近似式を求める。 α_ctl ＝Ａ_l ＋Ｂ_l ×Ｖ ……（７ｌ） α_ctl ＝Ａ_h ＋Ｂ_h ×Ｖ ……（７ｈ）

【００４０】２）Ｖ_j ＞Ｖ_l の場合 α_ctl （Ｖ_j ）＝α_ctl ’（Ｖ_j ）−α_FB（Ｖ_j ） α_ctl （Ｖ_j ）＝α_ctl ’（Ｖ_h ）−α_FB（Ｖ_h ） 上記２式で得られる加速度、速度から下記（７ｌ），
（７ｈ）に示すように、速度補正近似式を求める。 α_ctl ＝Ａ_l ＋Ｂ_l ×Ｖ ……（７ｌ） α_ctl ＝Ａ_h ＋Ｂ_h ×Ｖ ……（７ｈ）

【００４１】そして、上述のようにして求められた速度
補正近似式は、図４（Ａ），（Ｂ）において、符号１
７，１８のように表される。

【００４２】上述の実施の形態においては、補正マップ
を作成する際、アクセル操作量および実車速とともにフ
ィードバック情報として積分項補正加速度α_i を用いて
いたが、比例項補正加速度α_p をも用いてもよく、この
場合、図５に示すように、これらの補正加速度α_i ，α
_p に重み付け係数を乗ずるようにしてもよい。すなわ
ち、図５において、ｗ_I ，ｗ_P はそれぞれ重み付け係数
を乗算する回路である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の自動車
自動運転システムは、排ガス試験を行うための本試験走
行の前に、試験車両をベースマップに基づいてプレコン
ディショニング走行し、このプレコンディショニング走
行によって得られる車速フィードバック情報を用いて、
前記ベースマップを補正して補正マップを作成し、さら
に、この補正マップと前記ベースマップとから修正マッ
プを求め、前記試験車両に適した走行性能マップを得る
ようにしているので、プレコンディショニング走行時に
学習運転を行うことができ、従来必要であった学習運転
を独立して行う必要がなくなり、本試験前までに要する
時間の短縮が図れ、それだけ、排ガス試験に要する時間
を短縮することができる。そして、前記本試験前におけ
る手順が簡素化されることにより、アクチュエータ部の
操作回数が低減され、同時に操作性も向上する。

【００４４】また、他の排ガス試験モード運転の場合で
も、人間ドライバーが新しい試験車両を運転する場合
は、排ガス試験を行う前に練習走行を行うことが多く、
アクチュエータ部を使用する場合は、前記練習走行に代
わってプレコンディショニング走行を行う。このことに
よって、従来から人間ドライバーによって行われてきた
排ガス試験手順を大きく変更することなく、排ガス試験
においてもアクチュエータ部を効果的に使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の自動車自動運転システムにおける制
御システムの構成の一例を概略的に示す図である。

【図２】前記自動車自動運転システムにおける試験手順
を示す図である。

【図３】補正マップの求め方を説明するための図であ
る。

【図４】修正マップの一例を示す図である。

【図５】この発明の自動車自動運転システムにおける制
御システムの構成の他の例を概略的に示す図である。

【図６】従来の自動車自動運転システムにおける試験手
順を示す図である。

【符号の説明】

１…試験車両、１０…走行性能マップ、Ｖ_nom …制御目
標車速、Ｖ_act …実車速、Ｖ_err …偏差、α_p …補正加
速度、Ａ_act …アクセル操作量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 信久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D044 AA01 AB01 AC16 AC26 AC28 AD12 AD14 AD17 AD21 AE01 AE04 AE14 AE16 AE19 AE22 3G093 AA04 BA23 CB10 DA06 DB05 EA00 EB03 EB04 FA02 FA07 FA09 FA10 FA11 FA12 FB01 FB02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行性能マップを用いて試験車両を自動
   運転するようにした自動車自動運転システムにおいて、
   排ガス試験を行うための本試験走行の前に、試験車両を
   ベースマップに基づいてプレコンディショニング走行
   し、このプレコンディショニング走行によって得られる
   車速フィードバック情報を用いて、前記ベースマップを
   補正して補正マップを作成し、さらに、この補正マップ
   と前記ベースマップとから修正マップを求め、前記試験
   車両に適した走行性能マップを得るようにしたことを特
   徴とする自動車自動運転システム。
2. 【請求項２】 補正マップの作成に際して、車速フィー
   ドバック系に制御目標速度と実車速との偏差に基づいて
   得られる補正加速度と、アクセル操作量と、実車速とを
   車速フィードバック情報として用いるようにした請求項
   １に記載の自動車自動運転システム。