JP4690612B2

JP4690612B2 - Learning method of pedal play amount in an automatic car driving device

Info

Publication number: JP4690612B2
Application number: JP2001294762A
Authority: JP
Inventors: 恭広小川; 信久森
Original assignee: Horiba Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Horiba Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: JP2003098048A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばシャシダイナモメータのローラ上に駆動輪を載せて自動車をモード運転して、自動車の動的な走行性能試験を室内などにおいて行うための自動車自動運転装置におけるペダル遊び量の学習方法に関する。
【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が行われており、近時、この実車走行シミュレート運転に、油圧や空気圧あるいはＤＣモータなどによって複数のアクチュエータを個々に操作し、このアクチュエータによってアクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダルなどの踏み込み操作や、シフトレバーの切り換えを行えるようにした自動車自動運転装置が用いられるようになってきている。
【０００３】
このような自動車自動運転装置によって、試験対象である自動車を予め定められている走行パターンに基づくモード運転を行うには、前記ペダルやシフトレバーをそれぞれ操作するアクチュエータを車体にしっかりと取り付けた後、自動車自動運転装置に、ペダル位置学習およびシフト位置学習などの位置学習シーケンスを実行して、各ペダルやシフトレバーを操作するための操作量（ストローク量）や座標を記憶させる必要がある。
【０００４】
ところで、自動車のアクセルペダルやブレーキペダルなどには、それらの機械的な構造上、遊びが生ずることが不可避であり、従来の自動車自動運転装置においては、試験に供される自動車の各ペダルの遊び量を補正するのに、前記位置学習シーケンスとは別に学習を行い、遊び量を学習していた。
【０００５】
すなわち、例えばアクセルペダルの遊び量を学習するには、自動車のエンジンを始動した後、エンジンの回転数をアイドリング状態にし、その状態でアクセルペダルを徐々に踏み込んでゆき、エンジン回転数の変化を検出して、遊び量を検出していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、
▲１▼ エンジンを始動させる必要があるため、コールドテスト前に実施することができない。そのため、アクチュエータをセットして位置学習直後に試験を開始する場合、正しいアクセルペダルの遊び量ではないデータで運転することがある。そのため、モード運転前にアクセルペダルの遊び量を学習した場合と、アクセルペダルの遊び量を学習しなかった場合とで、アクセルペダルの操作の挙動が異なる場合があり、エミッション・燃費データの再現性や信頼性に影響が及ぼされるおそれがある。
▲２▼ 遊び量のデータを求めるためには、位置学習とは別の学習で行う必要があるところから、本データを求めるための操作手順が一つ増えてしまう。
など、装置を容易に操作する上においても影響が及ぼされるおそれがあった。
【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、アクセルペダルやブレーキペダルの遊び量を、短時間にしかもコールドテストの走行前においても求めることができる自動車自動運転装置におけるペダル遊び量の学習方法（以下、単にペダル遊び量の学習方法という）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、この発明のペダル遊び量の学習方法は、自動車のアクセルペダルおよびブレーキペダルをそれぞれ操作するアクチュエータを駆動するモータのトルク値を測定し、このトルク値の前記各ペダルのストローク量による二次微分の変化に基づいて前記各ペダルの遊び量を求めるにあたり、
トルク値の二次微分の変化量がプラスからマイナスに変化した点、あるいは、マイナスからプラスに変化した点におけるストローク量を前記各ペダルの遊び量とするようにしている（請求項１）。
【０００９】
上記ペダル遊び量の学習方法においては、自動車のアクセルペダルやブレーキペダルのストローク値の学習を行う際に、これらのペダルの遊び量を求めることができるので、学習時間を短縮することができる。そして、エンジンを始動させなくても学習を行うことができるので、コールドテスト前に前記遊び量を求めることができる。
【００１０】
そして、モータにおけるトルクと電流との間には、
トルク＝定数×電流
なる関係が成立するので、モータのトルク値を用いる代わりに、モータの電流値を用い、この電流値の二次微分の変化に基づいてペダルの遊び量を求めるようにしてもよい。すなわち、この発明は別の観点から、自動車のアクセルペダルおよびブレーキペダルをそれぞれ操作するアクチュエータを駆動するモータの電流値を測定し、この電流値の前記各ペダルのストローク量による二次微分の変化に基づいて前記各ペダルの遊び量を求めるにあたり、
電流値の二次微分の変化量がプラスからマイナスに変化した点、あるいは、マイナスからプラスに変化した点におけるストローク量を前記各ペダルの遊び量とすることを特徴とする自動車自動運転装置におけるペダル遊び量の学習方法を提供する（請求項２）。
【００１１】
【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している。まず、図１は、この発明のペダル遊び量の学習方法で用いる自動車自動運転装置の一例を示し、この図において、１は試験対象の自動車で、その駆動車輪２をローラ３に載置させた状態でシャシダイナモメータに搭載されているとともに、その運転席４にはアクチュエータ部（メカユニット）５が設置されている。
【００１２】
前記アクチュエータ部５には、自動車１のアクセルペダル６、ブレーキペダル、クラッチペダルおよびシフトレバー（これらは詳細には図示されてない）をそれぞれ操作するアクチュエータが設けられている。なお、この図１ではアクセルペダル６を操作するアクチュエータ７のみが図示されている。
【００１３】
前記アクチュエータ７は、エンコーダを内蔵したモータ８の出力軸９に設けられたプーリー１０と、前記出力軸９と平行に設けられるボールねじ１１に設けられたプーリー１２とを、タイミングベルト１３によって接続するとともに、ボールねじ１１と螺合するナット部材１４に駆動ロッド１５をボールねじ１１と平行に取り付け、この駆動ロッド１５の先端にアクセルペダル６を押圧する押圧部１６を取り付けてなるものである。なお、図示してないが、押圧部１６の先端には、アクセルペダル６に接触したことを検出する近接センサが取り付けられている。
【００１４】
なお、ブレーキペダルを操作するアクチュエータも、前記アクチュエータ７と同様の構成である。また、クラッチペダルやシフトレバーおよびこれらを操作するアクチュエータの構造については、この発明の本旨とは関係がないので、その説明は省略する。
【００１５】
前記アクチュエータ部５は、運転席４に着脱自在にセットされ、適宜の固定手段によって固定される。また、アクチュエータ部５の各アクチュエータは、図示してない制御装置によって制御される。そして、近接センサなど各センサの出力はこの制御装置に入力されるように構成されている。
【００１６】
上記構成における学習方法の手順について説明する。
（１）試験対象の自動車１の運転席４に固定されたアクチュエータ部５のアクセルアクチュエータ７の先端の押圧部１６をアクセルペダル６方向に移動（前進）させて、押圧部１６がアクセルペダル６に接触する位置を学習する。この接触するときの位置を原点とするため、モータ８に内蔵されているエンコーダのカウンタをリセットしてゼロとする。
【００１７】
（２）前記押圧部１６をアクセルペダル６に接触した位置から後退させ、１０ｍｍ手前に戻す。
【００１８】
（３）前記アクセルペダル６を戻した位置から、押圧部１６を前進するとともに、モータ８のトルク値を測定する。図２は、ストローク量を変化させたときのトルク値の変化を示し、曲線Ａはトルク値の変化を示している。
【００１９】
（４）前記測定されたトルク値は、アクセルアクチュエータ７のボールねじ１１の偏心やガタツキなどの影響を受けるため、図２に示すように、ギザギザした状態の曲線Ａとなっている。そこで、この曲線Ａに移動平均処理またはフィルタ処理など平滑処理を施して、図３に示すような滑らかな曲線Ｂを得る。
【００２０】
（５）前記平滑処理したトルク値に対して、一次微分を行い、さらに、これを微分して、図４に示すような二次微分を表す曲線Ｃを求める。この場合、微分演算を簡単にするため、差分で求める。
【００２１】
（６）前記曲線Ｃにおいて、ストローク量がゼロ以上の位置で、二次微分の変化量がプラスからマイナスに変化した点（ゼロ点を横切る点）Ｐ点を求め、そのストローク量をアクセルペダル６の遊び量とするのである。図示例では、遊び量は約５．４ｍｍである。
【００２２】
なお、アクセルペダル６によっては、ストローク量がゼロ以上の位置で、二次微分の変化量が、図５に示すように、マイナスからプラスに変化する場合があるが、この場合は、二次微分の変化量がマイナスからプラスに変化した点（ゼロ点を横切る点）Ｑにおけるストローク量をアクセルペダル６の遊び量とするのである。
【００２３】
上述のようにして求められたアクセルペダル６の遊び量を、従来のペダル位置学習シーケンスに組み込むことにより、所定の位置学習を行うようにすればよい。
【００２４】
上述の実施の形態においては、アクセルペダル６の遊び量を求める方法を説明したが、ブレーキペダルの遊び量についても、上述と同様に行えばよいことは言うまでもない。
【００２５】
ところで、モータＭにおけるトルクと電流とにおいては、
トルク＝定数×電流
なる関係が成立するため、トルク値を用いる代わりに、モータＭの電流値を用い、この電流値の二次微分を求めるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明においては、自動車のアクセルペダルおよびブレーキペダルをそれぞれ操作するアクチュエータを駆動するモータのトルク値または電流値を測定し、このトルク値または電流値の二次微分の変化に基づいて前記各ペダルの遊び量を求めるようにしているので、これらのペダルを操作するアクチュエータの先端部がアクセルペダルまたはブレーキペダルに接触した位置（ゼロ点位置）と、アクセルペダルまたはブレーキペダルを一杯に踏み込んだ位置（フルスケール位置）とを求める位置学習の中でアクセルペダルまたはブレーキペダルの遊び量を同時に求めることができる。
【００２７】
そして、コールドテスト前に自動車自動運転装置を自動車の所定の位置にセットした後、位置学習を行うことにより、ペダル・シフト位置の関係と同時にアクセルペダルまたはブレーキペダルの遊び量を求めることができる。
【００２８】
また、前記遊び量に関するデータを求めるために、位置学習の他に実施する学習を行う必要がなく、操作性の向上が図れるとともにモード運転を開始するまでの時間を短縮することができ、モード運転試験に要するトータル時間を短縮できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のペダル遊び量の学習方法において用いる自動車自動運転装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】ストローク量を変化させたときのトルク値の変化を示す図である。
【図３】前記トルク値の変化を平滑処理して表した図である。
【図４】前記トルク値の変化を二次微分して得られる曲線を示す図である。
【図５】トルク値の変化を二次微分して得られる他の曲線を示す図である。
【符号の説明】
１…自動車、６…アクセルペダル、７…アクチュエータ、８…モータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for learning the amount of pedal play in an automatic driving apparatus for driving a vehicle in a mode by, for example, driving a wheel on a roller of a chassis dynamometer and performing a dynamic running performance test of the vehicle indoors. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an actual vehicle running simulation operation has been performed by a chassis dynamometer for a dynamic running performance test of an automobile, and recently, this actual vehicle running simulation operation is performed by a plurality of hydraulic pressures, pneumatic pressures, DC motors, and the like. An automatic vehicle driving apparatus has been used in which an actuator is individually operated, and an accelerator pedal, a brake pedal, a clutch pedal and the like can be depressed and a shift lever can be switched by the actuator.
[0003]
In order to perform a mode operation based on a predetermined driving pattern for the automobile to be tested by such an automobile automatic driving device, after firmly attaching an actuator for operating the pedal and the shift lever to the vehicle body, It is necessary to store an operation amount (stroke amount) and coordinates for operating each pedal and shift lever by executing a position learning sequence such as pedal position learning and shift position learning in the automatic driving apparatus.
[0004]
By the way, it is inevitable that play occurs in the accelerator pedals and brake pedals of automobiles due to their mechanical structure, and in the conventional automatic vehicle driving apparatus, the play of each pedal of the automobile used for the test is inevitable. In order to correct the amount, learning is performed separately from the position learning sequence to learn the play amount.
[0005]
That is, for example, to learn the play amount of the accelerator pedal, after the engine of the car is started, the engine speed is set to an idling state, and the accelerator pedal is gradually depressed in this state to detect a change in the engine speed. And the amount of play was detected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional method,
(1) Since it is necessary to start the engine, it cannot be performed before the cold test. Therefore, when the test is started immediately after learning the position after setting the actuator, driving may be performed with data other than the correct play amount of the accelerator pedal. Therefore, the behavior of the accelerator pedal operation may differ between when the amount of play of the accelerator pedal is learned before mode operation and when the amount of play of the accelerator pedal is not learned. And reliability may be affected.
{Circle around (2)} In order to obtain the play amount data, it is necessary to perform the learning separately from the position learning. Therefore, the operation procedure for obtaining the data is increased by one.
For example, there is a possibility that the operation of the apparatus may be affected.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above-described matters, and an object of the present invention is to provide an automatic driving apparatus for an automobile that can determine the play amount of an accelerator pedal and a brake pedal in a short time and before running a cold test. It is to provide a method for learning the amount of pedal play (hereinafter simply referred to as a method for learning the amount of pedal play).
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the learning method of the pedal play amount according to the present invention measures a torque value of a motor that drives an actuator that operates an accelerator pedal and a brake pedal of an automobile, and the stroke value of each pedal of this torque value. In determining the play amount of each pedal based on the change of the second derivative with the amount ,
The stroke amount at the point where the amount of change in the second derivative of the torque value changes from plus to minus, or the point where the change from minus to plus is set as the play amount of each pedal .
[0009]
In the learning method of the pedal play amount, when learning the stroke value of the accelerator pedal or the brake pedal of the automobile, the play amount of these pedals can be obtained, so the learning time can be shortened. Since learning can be performed without starting the engine, the play amount can be obtained before the cold test.
[0010]
And between the torque and current in the motor,
Since the relationship of torque = constant × current is established, instead of using the motor torque value, the motor current value is used, and the play amount of the pedal is obtained based on the change of the second derivative of the current value. Good . That is, from another viewpoint, the present invention measures the current value of a motor that drives an actuator that operates an accelerator pedal and a brake pedal of an automobile, and changes the second derivative of the current value according to the stroke amount of each pedal. On the basis of the play amount of each pedal based on
Pedal in an automatic driving apparatus for vehicles, wherein the amount of stroke at the point at which the amount of change in the second derivative of the current value changes from plus to minus or the point at which the change from minus to plus is used is the play amount of each pedal A play amount learning method is provided (claim 2).
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show an embodiment of the present invention. First, FIG. 1 shows an example of an automatic vehicle driving apparatus used in the method for learning the amount of pedal play according to the present invention. In this figure, 1 is an automobile to be tested, and its driving wheel 2 is placed on a roller 3. It is mounted on the chassis dynamometer in the state, and an actuator section (mechanical unit) 5 is installed in the driver's seat 4.
[0012]
The actuator unit 5 is provided with actuators for operating the accelerator pedal 6, the brake pedal, the clutch pedal and the shift lever (these are not shown in detail) of the automobile 1. In FIG. 1, only the actuator 7 for operating the accelerator pedal 6 is shown.
[0013]
The actuator 7 connects a pulley 10 provided on an output shaft 9 of a motor 8 incorporating an encoder and a pulley 12 provided on a ball screw 11 provided in parallel with the output shaft 9 by a timing belt 13. In addition, a drive rod 15 is attached in parallel to the ball screw 11 to a nut member 14 that is screwed with the ball screw 11, and a pressing portion 16 that presses the accelerator pedal 6 is attached to the tip of the drive rod 15. Although not shown, a proximity sensor that detects contact with the accelerator pedal 6 is attached to the tip of the pressing portion 16.
[0014]
The actuator for operating the brake pedal has the same configuration as the actuator 7. Further, the structure of the clutch pedal, the shift lever, and the actuator for operating them is not related to the gist of the present invention, so that the description thereof is omitted.
[0015]
The actuator unit 5 is detachably set on the driver's seat 4 and is fixed by appropriate fixing means. Moreover, each actuator of the actuator part 5 is controlled by the control apparatus which is not shown in figure. And the output of each sensor, such as a proximity sensor, is comprised so that it may be input into this control apparatus.
[0016]
The procedure of the learning method in the above configuration will be described.
(1) The pressing portion 16 at the tip of the accelerator actuator 7 of the actuator portion 5 fixed to the driver's seat 4 of the vehicle 1 to be tested is moved (moved forward) toward the accelerator pedal 6, and the pressing portion 16 moves to the accelerator pedal 6. Learn where to touch. Since the position at the time of contact is the origin, the encoder counter built in the motor 8 is reset to zero.
[0017]
(2) The pressing portion 16 is retracted from the position in contact with the accelerator pedal 6 and returned to the front by 10 mm.
[0018]
(3) The pressing portion 16 is advanced from the position where the accelerator pedal 6 is returned, and the torque value of the motor 8 is measured. FIG. 2 shows a change in torque value when the stroke amount is changed, and a curve A shows a change in torque value.
[0019]
(4) Since the measured torque value is affected by the eccentricity and rattling of the ball screw 11 of the accelerator actuator 7, the curve A has a jagged state as shown in FIG. Therefore, the curve A is subjected to smoothing processing such as moving average processing or filter processing to obtain a smooth curve B as shown in FIG.
[0020]
(5) First-order differentiation is performed on the smoothed torque value, and this is differentiated to obtain a curve C representing the second-order differentiation as shown in FIG. In this case, in order to simplify the differential operation, the difference is obtained.
[0021]
(6) In the above curve C, and the position of the stroke is greater than zero, that the amount of change in the second derivative changes from positive to negative sought (point crosses the zero point) P point, the accelerator pedal 6 and the stroke amount This is the amount of play. In the illustrated example, the play amount is about 5.4 mm.
[0022]
Depending on the accelerator pedal 6, the change amount of the second derivative may change from minus to plus as shown in FIG. 5 at a position where the stroke amount is equal to or greater than zero. The amount of stroke at the point Q where the change amount of the change from minus to plus (a point crossing the zero point) Q is the play amount of the accelerator pedal 6 .
[0023]
A predetermined position learning may be performed by incorporating the play amount of the accelerator pedal 6 obtained as described above into a conventional pedal position learning sequence.
[0024]
In the above-described embodiment, the method of obtaining the play amount of the accelerator pedal 6 has been described. Needless to say, the play amount of the brake pedal may be performed in the same manner as described above.
[0025]
By the way, in the torque and current in the motor M,
Since the relationship of torque = constant × current is established, the current value of the motor M may be used instead of using the torque value, and the second derivative of this current value may be obtained.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the torque value or current value of the motor that drives the actuator that operates the accelerator pedal and the brake pedal of the automobile is measured, and the change in the second derivative of the torque value or current value is measured. The play amount of each pedal is calculated based on the position where the tip of the actuator that operates these pedals contacts the accelerator pedal or the brake pedal (zero point position), and the accelerator pedal or the brake pedal is full. It is possible to simultaneously obtain the play amount of the accelerator pedal or the brake pedal in the position learning to obtain the position (full scale position) where the pedal is depressed.
[0027]
Then, after the automatic vehicle driving device is set at a predetermined position of the vehicle before the cold test, the play amount of the accelerator pedal or the brake pedal can be obtained simultaneously with the relationship between the pedal and the shift position by performing position learning.
[0028]
Further, in order to obtain the data relating to the play amount, it is not necessary to perform learning to be performed in addition to position learning, so that operability can be improved and the time until the mode operation is started can be shortened. There is an effect that the total time required for the test can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an automatic vehicle driving apparatus used in a method for learning pedal play according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a change in torque value when a stroke amount is changed.
FIG. 3 is a diagram showing a smoothing process of changes in the torque value.
FIG. 4 is a diagram showing a curve obtained by second-order differentiation of the change of the torque value.
FIG. 5 is a diagram showing another curve obtained by second-order differentiation of a change in torque value.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Automobile, 6 ... Accelerator pedal, 7 ... Actuator, 8 ... Motor.

Claims

自動車のアクセルペダルおよびブレーキペダルをそれぞれ操作するアクチュエータを駆動するモータのトルク値を測定し、このトルク値の前記各ペダルのストローク量による二次微分の変化に基づいて前記各ペダルの遊び量を求めるにあたり、
トルク値の二次微分の変化量がプラスからマイナスに変化した点、あるいは、マイナスからプラスに変化した点におけるストローク量を前記各ペダルの遊び量とすることを特徴とする自動車自動運転装置におけるペダル遊び量の学習方法。A torque value of a motor that drives an actuator that operates an accelerator pedal and a brake pedal of an automobile is measured, and a play amount of each pedal is obtained based on a change in a second derivative of the torque value according to a stroke amount of each pedal. Hits the,
Pedal in an automatic driving apparatus for an automobile , wherein the amount of stroke at the point where the amount of change in the second derivative of the torque value changes from plus to minus or the point where the change from minus to plus is used is the play amount of each pedal How to learn the amount of play.

自動車のアクセルペダルおよびブレーキペダルをそれぞれ操作するアクチュエータを駆動するモータの電流値を測定し、この電流値の前記各ペダルのストローク量による二次微分の変化に基づいて前記各ペダルの遊び量を求めるにあたり、
電流値の二次微分の変化量がプラスからマイナスに変化した点、あるいは、マイナスからプラスに変化した点におけるストローク量を前記各ペダルの遊び量とすることを特徴とする自動車自動運転装置におけるペダル遊び量の学習方法。The current value of a motor that drives an actuator that operates an accelerator pedal and a brake pedal of an automobile is measured, and the play amount of each pedal is obtained based on the change of the second derivative of the current value due to the stroke amount of each pedal. Hits the,
Pedal in an automatic driving apparatus for vehicles , wherein the amount of stroke at the point at which the amount of change in the second derivative of the current value changes from plus to minus or the point at which the change from minus to plus is used is the play amount of each pedal How to learn the amount of play.