JP2003121309A - エンジン自動運転装置およびその制御方法並びに車両自動運転装置およびその制御方法 - Google Patents
エンジン自動運転装置およびその制御方法並びに車両自動運転装置およびその制御方法Info
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Abstract
うことができ、各種モード運転においてその全走行時間
にわたって実車速とテーブル車速との偏差を可及的に少
なくすることができるエンジン自動運転装置の制御方法
および車両自動運転装置の制御方法を提供すること。 【解決手段】 エンジン1を走行パターンにしたがって
自動運転するエンジン自動運転装置において、変速予定
時点Cの前に行われる事前加速中のテーブル速度に基づ
いて得られる目標加速度への加速度増加分を、事前加速
開始時点Aおよび事前加速終了時点Bをゼロとなるよう
に、加速度を時間との関係でsin関数または二次以上
の偶数次関数に基づいて変化させる一方、変速終了後に
行われる事後加速中のテーブル速度に基づいて得られる
目標加速度への加速度増加分を、事後加速開始時点Cお
よび事後加速終了時点Dをゼロとなるように、加速度を
時間との関係でsin関数または二次以上の偶数次関数
に基づいて変化させるようにした。
Description
パターンにしたがって自動運転するエンジン自動運転装
置およびその制御方法並びに車両を走行パターンにした
がって自動運転する車両自動運転装置およびその制御方
法に関する。
のため、シャシダイナモメータを用いた車両自動運転装
置によって実車走行シミュレート運転が行われている
が、この車両自動運転装置による性能試験では、完成し
た自動車が必要になる。そこで、最近においては、新車
開発期間を短縮するため、エンジンダイナモメータによ
ってエンジンを走行パターンにしたがって自動運転する
エンジン自動運転装置を用い、これによって実車走行シ
ミュレート運転を行うようになってきている。
では、予め決められた走行パターンでエンジンを制御
(走行制御)する必要があるが、従来においては、実車
速とテーブル車速(走行目標車速ともいう)との偏差を
求め、この偏差を直接フィードバックするようにして走
行制御していた。
の発進時や変速時においては、前記偏差がどうしても大
きくなる。すなわち、図10は、実車速81とテーブル
車速82の推移の一例を表すもので、今、時刻T1 にお
いて変速を開始し、時刻T2 において変速を終了した場
合、変速に際してクラッチ操作をするところから、エン
ジン側と駆動輪側とが一時的に切り離されるため、実車
速81は、同図に示すように落ち込み、その結果、時刻
T2 における実車速81と前記時刻T2 におけるテーブ
ル車速82との間に少なからぬ偏差が生ずることになる
のである。したがって、実車速81をできるだけ速やか
にテーブル車速82に近づける必要がある。なお、図1
0において、横軸は時間t、縦軸は車速Vを表してい
る。
アクセル操作を急激に行うことがあり、その結果、所定
の走行パターンに沿わない、速度が大きく変動してぎく
しゃくした運転となり、燃費や排気ガスの測定などの試
験に悪影響が及ぼされ、人間の運転による実車走行シミ
ュレート運転における走行性能試験の結果と異なること
があった。
を行っている車両自動運転装置においても、同様に生じ
ているところである。この場合は、アクセルペダルやブ
レーキペダルを急激に踏み込んだり、戻したりするとい
った不都合があった。
たもので、その目的は、発進時や変速時においてスムー
ズな運転を行うことができ、各種モード運転においてそ
の全走行時間にわたって実車速とテーブル車速との偏差
を可及的に少なくすることができ、加速度の不連続に伴
う排気ガス測定への悪影響を防止することのできるエン
ジン自動運転装置およびその制御方法並びに車両自動運
転装置およびその制御方法を提供することにある。
め、請求項1に記載の発明では、エンジンを走行パター
ンにしたがって自動運転するエンジン自動運転装置にお
いて、変速予定時点の前に行われる事前加速中のテーブ
ル速度に基づいて得られる目標加速度への加速度増加分
を、事前加速開始時点および事前加速終了時点をゼロと
なるように、加速度を時間との関係でsin関数または
二次以上の偶数次関数に基づいて変化させる一方、変速
終了後に行われる事後加速中のテーブル速度に基づいて
得られる目標加速度への加速度増加分を、事後加速開始
時点および事後加速終了時点をゼロとなるように、加速
度を時間との関係でsin関数または二次以上の偶数次
関数に基づいて変化させるようにしたことを特徴として
いる。
ジンを走行パターンにしたがって自動運転するエンジン
自動運転装置の制御方法において、変速予定時点の前に
行われる事前加速中のテーブル速度に基づいて得られる
目標加速度への加速度増加分を、事前加速開始時点およ
び事前加速終了時点をゼロとなるように、加速度を時間
との関係でsin関数または二次以上の偶数次関数に基
づいて変化させる一方、変速終了後に行われる事後加速
中のテーブル速度に基づいて得られる目標加速度への加
速度増加分を、事後加速開始時点および事後加速終了時
点をゼロとなるように、加速度を時間との関係でsin
関数または二次以上の偶数次関数に基づいて変化させる
ようにしたことを特徴としている。
方法によれば、発進時または変速時においてアクセル操
作を急激に行うことなく運転が行なえるので、排気ガス
に悪影響を及ぼすことなく、走行パターンに沿ったスム
ーズな運転を行うことができる。
走行パターンにしたがって自動運転する車両自動運転装
置において、変速予定時点の前に行われる事前加速中の
テーブル速度に基づいて得られる目標加速度への加速度
増加分を、事前加速開始時点および事前加速終了時点を
ゼロとなるように、加速度を時間との関係でsin関数
または二次以上の偶数次関数に基づいて変化させる一
方、変速終了後に行われる事後加速中のテーブル速度に
基づいて得られる目標加速度への加速度増加分を、事後
加速開始時点および事後加速終了時点をゼロとなるよう
に、加速度を時間との関係でsin関数または二次以上
の偶数次関数に基づいて変化させるようにしたことを特
徴としている。
を走行パターンにしたがって自動運転する車両自動運転
装置の制御方法において、変速予定時点の前に行われる
事前加速中のテーブル速度に基づいて得られる目標加速
度への加速度増加分を、事前加速開始時点および事前加
速終了時点をゼロとなるように、加速度を時間との関係
でsin関数または二次以上の偶数次関数に基づいて変
化させる一方、変速終了後に行われる事後加速中のテー
ブル速度に基づいて得られる目標加速度への加速度増加
分を、事後加速開始時点および事後加速終了時点をゼロ
となるように、加速度を時間との関係でsin関数また
は二次以上の偶数次関数に基づいて変化させるようにし
たことを特徴としている。
によれば、発進時または変速時においてアクセル操作を
急激に行うことなく運転が行なえるので、排気ガスに悪
影響を及ぼすことなく、走行パターンに沿ったスムーズ
な運転を行うことができる。
照しながら説明する。まず、図1は、この発明のエンジ
ン自動運転装置の全体構成を概略的に示すもので、この
図において、1は試験対象のエンジン、2はダイナモメ
ータで、両者1,2は、その出力軸1aと駆動軸2aと
がクラッチ3を介して接続・分離自在に結合されてい
る。4はクラッチ3を駆動するクラッチアクチュエータ
である。そして、5は供試エンジン1のスロットルで、
スロットルアクチュエータ6によって駆動され、その開
度が制御される。また、7はダイナモメータ2の駆動軸
2aに設けられたトルクセンサで、8はトルクセンサ7
の出力アンプである。
チュエータ4およびスロットルアクチュエータ6を制御
する制御部で、コントロールユニット10、ドライバユ
ニット11および電源部12からなる。この実施の形態
においては、制御部9からの指令によってクラッチアク
チュエータ4およびスロットルアクチュエータ6を動作
させ、後述する事前加速および事後加速を行う。13は
パソコンで、種々の入力を行うことができるとともに、
その表示部に、車速、エンジン回転数、車両データ、速
度テーブル、シフトパターンなどを表示する。
よって、エンジン1を走行パターンにしたがって走行さ
せつつシフトさせる制御方法について説明する。まず、
ギヤチェンジを行うときの速度の落込量と変速時間とを
予測し、これらの関係を各ギヤチェンジ毎にエンジン自
動運転装置に記憶させる。例えば、Lowギヤから2n
dギヤに変速する場合の変速時間ΔT1 と速度落込量Δ
V1 とを予測し、これらを互いに関連付けて記憶する。
以下、同様に、他のギヤチェンジ(例えば2ndギヤ→
3rdギヤ、3rdギヤ→4thギヤ、4thギヤ→5
thギヤ)における変速時間ΔT2 ,ΔT3 ,ΔT4 と
速度落込量ΔV2 ,ΔV3 ,ΔV4 とについても互いに
関連付けて記憶する。図2は、ギヤチェンジにおける変
速時間ΔTm とそのときの速度落込量ΔVm とを示すグ
ラフで、横軸は時間t、縦軸は車速Vを表している。
タとして記憶しておく。
変速を行うと実車速が落ち込む。そこで、この発明の制
御方法では、次のようにして、実車速をテーブル車速に
可及的に追従できるようにしている。
の制御方法においては、図3に示すように、変速操作の
前後に事前加速および事後加速を行うようにしている。
そして、実車速をテーブル車速に可及的に追従させるた
め、変速予定時点の前に行われる事前加速中のテーブル
速度に基づいて得られる目標加速度への加速度増加分
(事前加速補正速度)を、事前加速開始時点および事前
加速終了時点をゼロとなるように、加速度をsin関数
に基づいて変化させる一方、変速終了後に行われる事後
加速中のテーブル速度に基づいて得られる目標加速度へ
の加速度増加分(事後加速補正速度)を、事後加速開始
時点および事後加速終了時点をゼロとなるように、加速
度をsin関数に基づいて変化させるようにしている。
以下、これの詳細について、図4および図5を参照しな
がら説明する。
けるテーブル車速に対する制御目標車速の変化を示すも
のであり、図5は、事前加速および事後加速における加
速度の変化を示すものである。そして、これらの図中の
符号AからBが事前加速領域、符号CからDが事後加速
領域を示している。また、符号BからCが変速が行われ
る時間を表している。なお、図4および図5において、
仮想線は、それぞれ従来の制御方法による制御目標車速
の変化および加速度の変化を示している。
速の落ち込みを軽減するため、変速中に増加するべき速
度の半分を、変速開始時点のテーブル車速に加えたもの
が変速開始時の制御目標車速になるように、制御目標車
速を作成し、これに沿ってエンジン1の速度制御を行う
のである。すなわち、 制御目標車速=テーブル車速+ 1/2 ×dS×〔1−cos{T−(G−L1 )/L1 }π〕……(1) 上記式(1)において、dSは変速中の速度落込量、T
は時刻、Gは次回変速開始時点、L1 は事前加速の時間
(長さ)である。
度の急激な変化を避けるため、事前加速中のテーブル車
速に基づいて得られる目標加速度への加速度増加分は、
図5において符号14で示すように、事前加速開始時点
Aおよび事前加速終了時点Bをゼロとなるように、加速
度をsin関数に基づいて変化させるのである。
て、符号14で示すように、加速度がsin関数的に変
化し、事前加速開始時点Aおよび事前加速終了時点Bの
いずれにおいてもゼロとなる。
ル車速より低くなり、その速度偏差を無くそうとしてス
ロットル開度を急激に大きくすると、排ガス量に悪影響
が及ぼされる。そこで、この対策として、事後加速にお
いては、制御目標速度を、変速中の実車速の落ち込みを
軽減するため、変速開始時点のテーブル車速に加えたも
のが変速終了時の制御目標車速になるように、制御目標
車速を作成し、これに沿ってエンジン1の速度制御を行
うのである。すなわち、制御目標車速=テーブル車速+ 1/2 ×dz×〔1+cos{T−(G+dG)/L}π〕……(2) 上記式(1)において、dzは変速終了時の実車速と制
御目標車速の実測としての差または変速中の速度の落ち
込みを予測した予測された車速と制御目標車速との差、
dGは変速に要した時間である。
て、符号15で示すように、加速度がsin関数的に変
化し、事後加速開始時点Cおよび事後加速終了時点Dの
いずれにおいてもゼロとなる。
加速度の急激な変化を避けるため、事後加速中のテーブ
ル車速に基づいて得られる目標加速度への加速度増加分
は、図5において符号15で示すように、事後加速開始
時点Cおよび事後加速終了時点Dをゼロとなるように、
加速度をsin関数に基づいて変化させるのである。
間は、予め、速度制御ファイルで定義されており、可変
となっている。
加速における加速度をsin関数的に変化させることに
より、事前加速開始時点Aおよび事前加速終了時点Bの
加速度をゼロとなるようにするとともに、事後加速にお
ける加速度をsin関数的に変化させることにより、事
後加速開始時点Cおよび事後加速終了時点Dの加速度を
ゼロとなるようにしているが、これに代えて、前記加速
度を二次以上の偶数次関数に基づいて変化させるように
してもよく、この場合における事前加速時および事後加
速時の制御目標車速は、それぞれ下記(3),(4)式
で与えられる。
り、mは1,2,3である。
ように、加速度をsin関数的または二次以上の偶数次
関数的に変化させたときの加速度の変化、および、速度
の変化を示すもので、符号16はsin関数、17は二
次関数、18は4次関数をそれぞれ示している。
転装置およびその制御方法においては、変速予定時点の
前に行われる事前加速中のテーブル速度に基づいて得ら
れる目標加速度への加速度増加分を、事前加速開始時点
および事前加速終了時点をゼロとなるように、加速度を
sin関数または二次以上の偶数次関数に基づいて変化
させる一方、変速終了後に行われる事後加速中のテーブ
ル速度に基づいて得られる目標加速度への加速度増加分
を、事後加速開始時点および事後加速終了時点をゼロと
なるように、加速度をsin関数または二次以上の偶数
次関数に基づいて変化させるようにしているので、発進
や変速時においてスロットルを急激に操作する必要がな
く、排気ガスへの悪影響を防止することができ、しか
も、実車速の本来の走行目標車速に対する偏差が可及的
に小さくなるので、所定の走行パターンに沿ったスムー
ズな運転が行え、したがって、人間の運転による実車走
行シミュレート運転における走行性能試験の結果と同様
の結果が得られる。
車速として予測値を用いているが、実測値ヲ用いてもよ
い。
方法の考え方は、車両自動運転装置およびその制御方法
にも同様に適用することができる。以下、図7〜図9を
参照しながら、この発明の車両自動運転装置およびその
制御方法を説明する。
置の構成の一例を概略的に示す図である。これらの図に
おいて、21は走行性能試験に供される自動車で、その
駆動輪22をシャシダイナモメータ23のローラ24上
に当接載置した状態で配置されている。
が座るときと同じようにして座席シートに適宜の手段で
固定されるメカユニット(運転ロボットともいう)で、
このメカユニット25には、図8および図9に示すよう
に、アクセルペダル27、ブレーキペダル28、クラッ
チペダル29をそれぞれ踏込み操作するためのペダル用
アクチュエータ30〜32、シフトレバー33の頭部を
把持して切換え操作するためのシフトレバー用アクチュ
エータ34とが設けられているとともに、図示してない
が、ペダル用アクチュエータ30〜32をそれぞれ個別
に駆動するDCサーボモータ、シフトレバー用アクチュ
エータ34をX軸、Y軸方向にそれぞれ個別に駆動する
DCサーボモータ、これらのモータ(この場合、合計5
個)にそれぞれ付随する伝達機構などが設けてある。ま
た、各ペダル用アクチュエータ30〜32には、近接ス
イッチおよび位置検出のためのエンコーダが設けられて
いる。なお、図8において、35はハンドルである。
メータ23およびメカユニット25を制御する制御部
で、コントロールユニット37、ドライバユニット38
および電源部39からなる。この実施の形態において
は、制御部36からの指令によってメカユニット25を
動作させ、後述する事前加速および事後加速を行う。4
0はパソコンで、種々の入力を行うことができるととも
に、その表示部に、車速、エンジン回転数、車両デー
タ、速度テーブル、シフトパターンなどを表示する。
車21の走行性能試験を行うに先立って、位置学習と学
習運転を行い、車両自動運転装置に必要な事項を学習
(記憶)させる。
エータ30〜32がそして、アクセルペダル27、ブレ
ーキペダル28、クラッチペダル29に触れ始める踏み
込み開始位置と、アクセルペダル27およびクラッチペ
ダル29を最大に踏み込む最大踏み込み位置を学習す
る。そして、シフトレバー用アクチュエータ34をX
軸、Y軸方向に操作し、各変速位置を車両データに設定
したシフトパターンにしたがって自動学習する。
行し、ブレーキペダル28の最大踏み込み量およびクラ
ッチオフ状態におけるアクセルペダル27の踏み込み量
とエンジン回転数との関係を学習する。そして、クラッ
チペダル29においては、クラッチの接続関係位置を学
習した後、走行性能マップを求めるため、アクセルペダ
ル27を一定量踏み込んだときに発生する速度と加速度
との関係を各変速位置ごとに数カ所のアクセル踏み込み
量にて求める。また、各変速位置に変速する際、変速に
要する時間(変速時間)とこの変速時間内における自動
車21の速度の落ち込み量とを測定し、これらの関係を
各ギヤチェンジ毎に車両自動運転装置に記憶させる。さ
らに、変速後に、車速とそのときのエンジン回転数を読
み取り、各変速位置でのギア比を求める。
変速を行うと実車速が落ち込む。そこで、上記車両自動
運転装置およびその制御方法においても、図3に示した
エンジン自動運転装置およびその制御方法による変速前
後における速度制御手順と同様にして、実車速をテーブ
ル車速に可及的に追従できるようにするのである。この
場合、変速直後の速度を実車速とする。
においても、前記エンジン自動運転装置およびその制御
方法における場合と同様の効果を奏する。
ば、発進や変速時においてアクセルペダルやブレーキペ
ダルを急激に操作する必要がなく、排ガスに悪影響が及
ぼされることがないとともに、実車速の本来の走行目標
車速に対する偏差が可及的に小さくなるので、所定の走
行パターンに沿ったスムーズな運転が行え、したがっ
て、人間の運転による実車走行シミュレート運転におけ
る走行性能試験の結果と同様の結果が得られる。
一例を概略的に示す図である。
である。
速前後における速度制御手順の一例を示す図である。
おけるテーブル車速に対する制御目標車速の変化を説明
するための図である。
おける加速度の変化を説明するための図である。
速度に対してギアチェンジ時の速度補正を行ったときの
加速度の変化および速度の変化を表す図である。
略的に示す図である。
概略的に示す側面図である。
である。
B…変速開始時点(事前加速終了時点)、C…変速終了
時点(事後加速開始時点)、D…事後加速終了時点。
Claims (4)
- 【請求項1】 エンジンを走行パターンにしたがって自
動運転するエンジン自動運転装置において、変速予定時
点の前に行われる事前加速中のテーブル速度に基づいて
得られる目標加速度への加速度増加分を、事前加速開始
時点および事前加速終了時点をゼロとなるように、加速
度を時間との関係でsin関数または二次以上の偶数次
関数に基づいて変化させる一方、変速終了後に行われる
事後加速中のテーブル速度に基づいて得られる目標加速
度への加速度増加分を、事後加速開始時点および事後加
速終了時点をゼロとなるように、加速度を時間との関係
でsin関数または二次以上の偶数次関数に基づいて変
化させるようにしたことを特徴とするエンジン自動運転
装置。 - 【請求項2】 エンジンを走行パターンにしたがって自
動運転するエンジン自動運転装置の制御方法において、
変速予定時点の前に行われる事前加速中のテーブル速度
に基づいて得られる目標加速度への加速度増加分を、事
前加速開始時点および事前加速終了時点をゼロとなるよ
うに、加速度を時間との関係でsin関数または二次以
上の偶数次関数に基づいて変化させる一方、変速終了後
に行われる事後加速中のテーブル速度に基づいて得られ
る目標加速度への加速度増加分を、事後加速開始時点お
よび事後加速終了時点をゼロとなるように、加速度を時
間との関係でsin関数または二次以上の偶数次関数に
基づいて変化させるようにしたことを特徴とするエンジ
ン自動運転装置の制御方法。 - 【請求項3】 車両を走行パターンにしたがって自動運
転する車両自動運転装置において、変速予定時点の前に
行われる事前加速中のテーブル速度に基づいて得られる
目標加速度への加速度増加分を、事前加速開始時点およ
び事前加速終了時点をゼロとなるように、加速度を時間
との関係でsin関数または二次以上の偶数次関数に基
づいて変化させる一方、変速終了後に行われる事後加速
中のテーブル速度に基づいて得られる目標加速度への加
速度増加分を、事後加速開始時点および事後加速終了時
点をゼロとなるように、加速度を時間との関係でsin
関数または二次以上の偶数次関数に基づいて変化させる
ようにしたことを特徴とする車両自動運転装置。 - 【請求項4】 車両を走行パターンにしたがって自動運
転する車両自動運転装置の制御方法において、変速予定
時点の前に行われる事前加速中のテーブル速度に基づい
て得られる目標加速度への加速度増加分を、事前加速開
始時点および事前加速終了時点をゼロとなるように、加
速度を時間との関係でsin関数または二次以上の偶数
次関数に基づいて変化させる一方、変速終了後に行われ
る事後加速中のテーブル速度に基づいて得られる目標加
速度への加速度増加分を、事後加速開始時点および事後
加速終了時点をゼロとなるように、加速度を時間との関
係でsin関数または二次以上の偶数次関数に基づいて
変化させるようにしたことを特徴とする車両自動運転装
置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007120387A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | A & D Co Ltd | 車両走行制御システム |
US9223748B2 (en) | 2011-12-26 | 2015-12-29 | Horiba, Ltd. | Speed control apparatus and program for speed control apparatus; and automatic vehicle driving apparatus, engine dynamo control apparatus, and control programs used for respective apparatuses |
JP2017053768A (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社明電舎 | 車両速度制御装置 |
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- 2001-10-12 JP JP2001314822A patent/JP3742577B2/ja not_active Expired - Fee Related
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