JP2015129701A - 車速制御装置及び車速制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が行う操作に近い操作を実現させることが可能な車速制御装置及び車速制御方法を提供する。
【解決手段】車速制御装置１００は、各時刻における目標車速を規定する走行パターンで車両を走行させるように制御する。車速制御部１４０は、走行パターンに応じて車速を制御する。先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける走行状態に応じて目標車速の先読み時間が変化するように、当該先読み時間を決定する。車速制御部１４０は、先読み時間決定部１２０によって決定された先読み時間で目標車速を先読みして、当該先読みされた目標車速に応じて、車速を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は車速制御装置及び車速制御方法に関し、特に、予め定められた走行パターンで車両を走行させるように制御する車速制御装置及び車速制御方法に関する。

例えば、車両の燃費を計測する際に、例えばシャシーダイナモメータ上に車両を配置し、各時刻における目標車速が予め規定された走行パターンで、車両を走行させることが行われる。ここで、車両を運転者（人）が運転する場合、運転者によって車両操作にばらつきが発生するおそれがある。そのため、燃費を正確に計測することが困難になるおそれがある。この問題を解決するための技術として、車両を目標車速に自動的に追従させるように制御するドライバモデル（車速制御装置）に関する技術がある。

この技術に関連して、特許文献１には、フィードフォワード回路を設けた車両速度制御装置が開示されている。特許文献１にかかる車両速度制御装置は、基準車速指令を基に、制御系の遅れ要素を見込んだ先読み車速指令を車速制御コントローラに出力してアクセルの開度指令を生成し、この開度指令でシャシーダイナモメータのローラ上に載置された車両速度を制御する。特許文献１にかかる車両速度制御装置は、基準速度指令と先読み車速指令との整合性のないときに先読み車速指令の出力を無効とする無効指令部を備えている。無効指令部による無効フラグオン時には、基準速度指令を目標の車速指令として車速制御コントローラに出力する。無効指令部による無効フラグオフ時には、滑らか処理の施された先読み車速指令を目標の車速指令として車速制御コントローラに出力する。

特開２０１１−０８５４６０号公報

車両を実際に運転するのは人であるため、燃費の計測等の車両試験においては、人が車両を運転した場合の結果にできる限り近づけることが求められる。一方、上述したドライバモデルを用いて車両を制御した場合、ドライバモデルによってなされるアクセル操作が、人が車両を運転した場合のアクセル操作と異なるため、ドライバモデルによる燃費の計測の結果が、人が車両を運転した場合の結果と乖離してしまうおそれがある。つまり、ドライバモデルは、実車速の目標車速への追従性を重視するため、運転者がなし得ないアクセル操作を行っている。一方、運転者が車両を運転する場合、例えば車両の加速度（減速度も含む）及び車速等の走行状態に応じて、運転者は、目標車速の先読み時間を、適宜、変更している。したがって、ドライバモデル（車速制御装置）においても、運転者が行う操作に近い操作を実現させることが望まれる。

一方、特許文献１においては、単に、先読み制御を無効にするか有効にするかを変更しているのみであって、車両の走行状態に応じて先読み時間が変更されるわけではない、したがって、特許文献１においては、運転者が行う操作に近い操作を実現させることは困難である。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、運転者が行う操作に近い操作を実現させることが可能な車速制御装置及び車速制御方法を提供することにある。

本発明にかかる車速制御装置は、各時刻における目標車速を規定する走行パターンで車両を走行させるように制御する車速制御装置であって、前記走行パターンに応じて車速を制御する車速制御手段と、前記走行パターンにおける走行状態に応じて前記目標車速の先読み時間が変化するように、当該先読み時間を決定する決定手段とを有し、前記車速制御手段は、前記決定手段によって決定された先読み時間で前記目標車速を先読みして、当該先読みされた目標車速に応じて、車速を制御する。

また、本発明にかかる車速制御方法は、各時刻における目標車速を規定する走行パターンで車両を走行させるように制御する車速制御方法であって、前記走行パターンにおける走行状態に応じて前記目標車速の先読み時間が変化するように、当該先読み時間を決定する決定工程と、前記決定工程において決定された先読み時間で前記目標車速を先読みして、当該先読みされた目標車速に応じて、車速を制御する制御工程とを有する。

運転者が車両を運転する場合、車両の走行状態に応じて、運転者は、目標車速の先読み時間を適宜変更して、ペダル操作を行っている。本発明は、上記構成により、予め定められた走行パターンにおける走行状態に応じて最適な先読み時間で目標車速を先読みし、その先読みされた目標車速を用いて、車速を制御する。したがって、本発明は、運転者が行う操作に近い操作を実現させることが可能となる。

また、好ましくは、車速制御装置は、前記走行パターンに応じて前記車両が走行する前に、前記走行パターンを読み込む読込手段をさらに有し、前記決定手段は、前記走行パターンに応じて前記車両が走行する前に、前記読み込んだ走行パターンにおける走行状態に応じて、前記先読み時間を決定するように構成され、前記車速制御手段は、前記走行パターンに応じて前記車両が走行するときに、各時刻において前記決定手段によって決定された前記先読み時間で前記目標車速を先読みして、当該先読みされた目標車速に応じて、車速を制御するように構成されている。
決定手段は、車両が実際に走行する前に、走行パターンデータからどのタイミングでどのような先読み時間を設定するかを予め決定するように構成されている。このような構成によって、車速制御を行いながら先読み時間を決定する必要がなくなるので、車速制御の処理が遅れることを抑制することが可能となる。

また、好ましくは、車速制御装置は、前記走行パターンと、前記決定手段によって決定された前記先読み時間とを同期させる同期手段をさらに有し、前記車速制御手段は、前記走行パターンに応じて前記車両が走行するときに、各時刻における前記目標車速と、前記走行パターンと同期した前記先読み時間とを受け付けるように構成されている。
同期手段は、走行パターンデータと、決定された先読み時間とを同期させるように構成されている。これにより、走行パターンと同期して先読み時間を設定することが可能となる。したがって、より確実に、走行パターンに沿って最適な先読み時間を設定することが可能となる。

また、好ましくは、前記決定手段は、前記走行パターンにおける車速及び加速度の少なくとも一方に応じて、前記先読み時間を決定するように構成されている。
運転者が車両を運転する場合、車両の加速度状態（加速状態であるか、定速状態であるか又は減速状態であるか、及び、それらの度合い）、及び速度状態（車速の度合い）に応じて、運転者は、目標車速の先読み時間を適宜変更して、ペダル操作（アクセル操作及びブレーキ操作）を行っている。上記のように構成されていることによって、どのような走行状態（加速度状態及び速度状態）であっても、最適な先読み時間を用いて車速を制御することが可能となる。

また、好ましくは、前記決定手段は、前記走行パターンにおける車速及び加速度の少なくとも一方と、前記先読み時間とを対応付けたテーブルを予め有しており、前記テーブルを用いて、先読み時間を決定するように構成されている。
このような構成とすることにより、走行パターンのある時刻における目標車速及び加速度が得られると、テーブルを参照することにより、直ちに先読み時間を決定することが可能となる。これによって、処理時間を短縮することが可能となる。

本発明によれば、運転者が行う操作に近い操作を実現させることが可能な車速制御装置及び車速制御方法を提供できる。

実施の形態１にかかる車両試験システムを示す図である。 実施の形態１にかかる走行パターンの例を示す図である。 実施の形態１にかかる車速制御部の構成を示す図である。 実施の形態１にかかる車両試験システムによってなされる試験フローを示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる先読み時間テーブルの例を示す図である。 実施の形態１にかかる、走行パターンと先読み時間との同期を説明するための図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態１にかかる車両試験システム１を示す図である。車両試験システム１は、シャシーダイナモメータ１０と、排ガス分析器２０と、車速制御装置１００とを有する。シャシーダイナモメータ１０はローラ１２を有しており、そのローラ１２の上に、車両２の車輪が乗せられる。車両２は、車速制御装置１００による制御によって、シャシーダイナモメータ１０上で走行する。なお、シャシーダイナモメータ１０は、実際の路面を模擬するために、例えば走行抵抗を設定できるように構成されていてもよい。

排ガス分析器２０は、シャシーダイナモメータ１０上で走行した車両２の排気ガスを吸入してその排気ガスを分析する。そして、排ガス分析器２０は、排気ガスの分析結果から、車両２の燃費（燃料消費率）を計測する。具体的には、例えば、排ガス分析器２０は、吸入した排気ガスに含まれるカーボン量を計測し、カーボンバランス法を用いて、燃費を計測する。

車速制御装置１００は、各時刻における目標車速を規定する、予め定められた走行パターンに追従するように、車両２の走行速度（車速）を制御する。具体的には、車速制御装置１００は、車両２が実際に走行している際の車速を示す信号（実車速信号）を受信する。車速制御装置１００は、その実車速信号を用いて、車速を制御するための制御信号を、車両２に送信する。車両２は、その制御信号を受信して、その制御信号に従って車両２の駆動機構（エンジン又はモータ等）及び制動機構（ブレーキ等）を制御する。これによって、車速制御装置１００は、車速が走行パターンに追従するように、車両を制御する。

さらに具体的には、例えば、車速制御装置１００は、走行パターンに示された車速を目標車速とし、その目標車速と、受信した実車速信号が示す実車速とに応じて、車速が目標車速に追従するために必要な制御信号を生成する。制御信号は、例えば、車両２のアクセル開度を示すアクセル開度信号と、車両２のブレーキストロークを示すブレーキストローク信号とを含む。制御信号は、例えば、車両２のＥＣＵ（Engine Control Unit）に入力される。車両２のＥＣＵは、アクセル開度信号が示すアクセル開度に対応するように、駆動機構を制御する。また、車両２のＥＣＵは、ブレーキストローク信号が示すブレーキストロークに対応するように、制動機構を制御する。これにより、車両２は、車速制御装置１００からの制御信号によって、シャシーダイナモメータ１０上で、車速を制御されつつ自動運転を行う。

なお、本実施の形態においては、実車速が車両２から受信されるとしたが、シャシーダイナモメータ１０の回転数が受信されることによって、実車速を算出するようにしてもよい。また、本実施の形態においては、制御信号が車両２のＥＣＵに入力されるとしたが、これに限られない。車両２を運転するドライバロボットを車両２に乗せ、そのドライバロボットに制御信号を入力するようにしてもよい。このとき、ドライバロボットは、制御信号が示すアクセル開度となるようにアクセルペダルを操作し、制御信号が示すブレーキストロークとなるようにブレーキペダルを操作する。

車速制御装置１００は、データ読込部１１０と、先読み時間決定部１２０と、目標車速指令部１３０と、車速制御部１４０とから構成される。本実施の形態にかかる車速制御装置１００は、走行パターンを先読みして、フィードフォワード制御を用いて車両２の速度（車速）を制御する。さらに具体的には、本実施の形態にかかる車速制御装置１００は、走行パターンにおける走行状態（例えば加速度の状態及び車速の状態）に応じて目標車速の先読み時間が変化するように先読み時間を決定し、その決定された先読み時間で目標車速を先読みし、当該先読みされた目標車速に応じて、車速を制御する。詳しくは後述する。

なお、本実施の形態においては、目標車速指令部１３０及び車速制御部１４０は、車両２を走行させて試験が実施されている間に動作する。一方、データ読込部１１０及び先読み時間決定部１２０は、車両２を走行させて試験を行う前に動作してもよい。

なお、車速制御装置１００は、複数の回路素子から構成される回路で構成されてもよい。一方、車速制御装置１００及び車速制御装置１００の構成部分は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のコンピュータで構成されてもよい。この場合、車速制御装置１００の処理は、コンピュータである車速制御装置１００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）の制御によって、プログラムを実行させることによって実現してもよい。より具体的には、車速制御装置１００に含まれる記録媒体に格納されたプログラムをメモリにロードし、ＣＰＵの制御によってプログラムを実行して実現してもよい。

データ読込部１１０は、作業者の操作等によって、車速制御に必要なデータを読み込む読込手段としての機能を有する。具体的には、データ読込部１１０は、車両諸元を示す車両データを読み込む。車両諸元とは、例えば、車両２の重量、車輪径、デフ及びトランスミッション等のギア比等である。また、データ読込部１１０は、走行パターンを示すデータ（走行パターンデータ）を読み込む。走行パターンデータは、例えば、時刻と、その時刻における目標速度との関係を示す。

図２は、走行パターンの例を示す図である。図２に示すように、走行パターンは、時刻と目標車速との関係を示す。例えば、時刻ｔ１では、目標車速はＶ１であり、時刻ｔ２では、目標車速はＶ２（＞Ｖ１）であり、時刻ｔ３では、目標車速はＶ３（＜Ｖ２）である。また、例えば、時刻ｔ４では、目標車速はＶ４であり、時刻ｔ５では、目標車速はＶ５（＞Ｖ４）であり、時刻ｔ６では、目標車速はＶ６（＞Ｖ５）である。以下同様に、時刻ｔ７〜ｔ１４では、それぞれ、目標車速はＶ７〜Ｖ１４である。

ここで、例えば、時刻ｔ１，ｔ４及びｔ５においては、車速が増加している。言い換えれば、時刻ｔ１，ｔ４及びｔ５においては、走行パターンは加速状態であり、加速度は正である。また、時刻ｔ２及びｔ６においては、車速は変化していない。言い換えれば、時刻ｔ２及びｔ６においては、走行パターンは定速状態であり、加速度は略０である。また、時刻ｔ３においては、車速は減少している。言い換えれば、時刻ｔ３においては、走行パターンは減速状態であり、加速度は負である。さらに、時刻ｔ４及び時刻ｔ５における加速度は、時刻ｔ１における加速度よりも大きい。つまり、図２に例示する走行パターンにおいては、車速及び加速度が、各時刻において変化するようになっている。ここで、時刻ｔ１〜時刻１４における加速度を、それぞれ、Ａ１〜Ａ１４とする。

先読み時間決定部１２０は、データ読込部１１０によって読み取られた走行パターンデータから、各時刻において先読み時間が異なるように、先読み時間Ｔｆを決定する決定手段としての機能を有する。具体的には、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおいて、ある時刻における走行状態を判定する。さらに具体的には、先読み時間決定部１２０は、ある時刻における加速度を算出する。そして、先読み時間決定部１２０は、算出された加速度と、車速とから、その時刻における先読み時間Ｔｆを決定する。そして、先読み時間決定部１２０は、その時刻において設定すべき先読み時間Ｔｆを示す設定信号を生成する。なお、先読み時間決定部１２０の処理の詳細については後述する。

目標車速指令部１３０は、車両２を走行させて試験を行う際に、各時刻において走行パターンに示された目標車速を示す目標車速信号を含む目標車速指令を、車速制御部１４０に対して出力する。その際、目標車速指令部１３０は、先読み時間決定部１２０によって生成された設定信号が目標車速信号と対応付けられている目標車速指令を、車速制御部１４０に対して出力してもよい。詳しくは後述する。

車速制御部１４０は、例えばドライバモデルである。車速制御部１４０は、以下に示す構成により、車両２を走行させて試験を行う際に、走行パターンに応じて車速を制御する車速制御手段としての機能を有する。具体的には、車速制御部１４０は、目標車速指令部１３０から目標車速指令を受信する。また、車速制御部１４０は、車両２から、実車速信号を受信する。そして、車速制御部１４０は、目標車速指令と実車速信号とから、制御信号を生成して、車両２に対して送信する。

図３は、車速制御部１４０の構成を示す図である。図３に示すように、車速制御部１４０は、フィードフォワード制御を含む。図６に示すように、車速制御部１４０は、目標車速受付部２０２と、先読み制御部２０４と、ＦＦ（フィードフォワード）制御部２０６と、減算部２０８と、ＦＢ（フィードバック）制御部２１０と、加算部２１２と、回転数変換部２１４と、アクセル制御部２１６と、ブレーキ制御部２１８とを有する。ここで、車速制御部１４０の各構成部分において用いられる運動方程式等の関数は、データ読込部１１０によって読み込まれた車両２の車両諸元（重量、車輪径、ギア比等）から定義される。

目標車速受付部２０２は、目標車速指令部１３０から、目標車速指令を受け付ける。先読み制御部２０４は、先読み時間決定部１２０によって設定された先読み時間Ｔｆ後の目標車速（目標車速信号）を読み込む。つまり、車速制御部１４０が、現在、走行パターンにおいて時刻ｔについての走行を制御している場合、先読み制御部２０４は、時刻（ｔ＋Ｔｆ）における目標車速を読み込む。先読み制御部２０４の詳細な処理については後述する。ここで、先読み時間決定部１２０において決定され得る最大の先読み時間をＴｆ＿ｍａｘとすると、目標車速受付部２０２は、時刻ｔから時刻（ｔ＋Ｔ＿ｆｍａｘ）までに対応する目標車速信号を受け付けて格納するように構成してもよい。このとき、目標車速受付部２０２は、例えばバッファ又はキューのように、複数のデータを一時的に格納し得る構成であってもよい。

ＦＦ制御部２０６は、フィードフォワード制御を行う。具体的には、ＦＦ制御部２０６は、先読み制御部２０４によって先読みされた目標車速を受け付け、その先読みされた目標車速に対応する、車両２のエンジン出力トルク（ペラ軸トルク）を算出する。ＦＦ制御部２０６は、例えば逆モデルなどの車両を模擬した運動方程式を用いてエンジン出力トルクを算出する。

減算部２０８は、目標車速から実車速を減算する。つまり、減算部２０８は、目標車速と実車速との偏差を算出する。ＦＢ制御部２１０は、フィードバック制御を行う。具体的には、ＦＢ制御部２１０は、減算部２０８によって算出された目標車速と実車速との偏差から、エンジン出力トルクを算出する。ＦＢ制御部２１０は、例えばＬＱＩ（Linear Quadratic Integral）制御を行うように構成されている。つまり、ＦＢ制御部２１０は、状態フィードバックによって、目標車速と実車速との偏差が小さくなるような制御を行う。言い換えると、ＦＢ制御部２１０は、目標車速と実車速との偏差が小さくなるような、エンジン出力トルクを算出する。具体的には、ＦＢ制御部２１０は、目標車速と実車速との偏差を積分し、その積分値と状態フィードバックとから、エンジン出力トルクを算出する。

加算部２１２は、ＦＦ制御部２０６によって算出されたエンジン出力トルクと、ＦＢ制御部２１０によって算出されたエンジン出力トルクとを加算する。回転数変換部２１４は、実車速からエンジン回転数を算出する。アクセル制御部２１６は、走行状態が加速状態であるときに、エンジン回転数と、加算部２１２によって加算されたエンジン出力トルクとから、アクセル開度を算出し、アクセル開度信号を生成する。アクセル制御部２１６は、車両２の、アクセル用の逆マップを有している。この逆マップは、エンジン回転数とエンジン出力トルクとアクセル開度との関係を示すマップである。アクセル制御部２１６は、この逆マップを用いて、アクセル開度を算出する。なお、この逆マップは、車両２ごとに設定されている。

ブレーキ制御部２１８は、走行状態が減速状態であるときに、エンジン回転数と、加算部２１２によって加算されたエンジン出力トルクとから、ブレーキストロークを算出し、ブレーキストローク信号を生成する。ブレーキ制御部２１８は、車両２の、ブレーキ用の逆マップを有している。この逆マップは、エンジン回転数とエンジン出力トルクとブレーキストロークとの関係を示すマップである。ブレーキ制御部２１８は、この逆マップを用いて、ブレーキストロークを算出する。

次に、車両試験システム１によってなされる試験フローについて説明する。
図４は、車両試験システム１によってなされる試験フローを示すフローチャートである。まず、作業者等によって、試験対象の車両２が、シャシーダイナモメータ１０上にセットされる（Ｓ１０２）。次に、車速制御装置１００は、車両２の車両データを読み込む（Ｓ１０４）。具体的には、データ読込部１１０は、作業者の操作等によって、車速制御に必要な車両諸元を示す車両データを読み込む。さらに、車速制御装置１００は、走行パターンデータを読み込む（Ｓ１０６）。具体的には、データ読込部１１０は、作業者の操作等によって、時刻と、その時刻における目標速度との関係を示す走行パターンデータを読み込む。

次に、車速制御装置１００は、走行パターンデータから、各時刻において設定すべき先読み時間を決定する（Ｓ１０８）。具体的には、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおいて、ある時刻における加速度を算出し、算出された加速度と、車速とから、その時刻における先読み時間Ｔｆを決定する。さらに具体的には、まず、先読み時間決定部１２０は、走行パターンの時刻ｔにおける加速度を算出する。次に、先読み時間決定部１２０は、算出された加速度の度合いと、車速の度合いとから、その時刻における先読み時間Ｔｆを決定する。例えば、先読み時間決定部１２０は、予め準備された図５に示す先読み時間テーブルを用いて、時刻ｔにおける先読み時間Ｔｆを決定する。

図５は、先読み時間テーブルを例示する図である。図５に例示する先読み時間テーブルにおいては、速度の度合いが低速、中速及び高速に分類され、加速度の度合いが加速、定速及び減速に分類されている。さらに、加速の度合いが高加速、中加速及び低加速に分類され、減速の度合いが低減速、中減速及び高減速に分類されている。図５に例示する先読み時間テーブルは、加速度の度合いそれぞれと、速度の度合いそれぞれとに対応する先読み時間Ｔｆを設定している。例えば、加速度が「高加速」であって車速が「低速」である場合、先読み時間決定部１２０は、先読み時間Ｔｆを「Ｔａｈ＿ｓ」と決定する。同様に、例えば、加速度が「低減速」であって車速が「高速」である場合、先読み時間決定部１２０は、先読み時間Ｔｆを「Ｔｄｌ＿ｆ」と決定する。

なお、先読み時間テーブルの各区分における先読み時間Ｔｆの設定方法については、様々な方法がある。一例として、例えば、事前に、運転者が、ある走行パターン（図２に例示したものでなくてもよい）で車速を追従させるように、車両２を運転する。また、運転中に計測された時刻及び車速と、その走行パターンにおける時刻及び車速とを比較して、走行パターンに対して計測値がどれだけ遅れたかを示す遅れ量が算出される。そして、その遅れ量に応じて、先読み時間Ｔｆが設定される。例えば、その走行パターンにおいて車速が「低速」であって加速度が「高加速」であった場合の遅れ量がＴｄｅｌａｙであった場合、先読み時間Ｔｆ（Ｔａｈ＿ｓ）は、Ｔｄｅｌａｙと設定されてもよい。

また、図５に例示する先読み時間テーブルを用いた、走行パターンの各時刻における速度及び加速度の分類方法については、以下の通りである。速度が予め定められた速度閾値Ｖｔｈ１より小さい場合、先読み時間決定部１２０は、その速度を「低速」と判別する。速度が予め定められた速度閾値Ｖｔｈ２（＞Ｖｔｈ１）より大きい場合、その速度は「高速」と分類される。速度が速度閾値Ｖｔｈ１以上であって速度閾値Ｖｔｈ２以下の場合、その速度は「中速」と分類される。

また、加速の度合いについては、予め定められた正の加速度閾値Ａｔｈ１ａ、Ａｔｈ２ａ及びＡｔｈ３ａを用いて分類される。ここで、０≦Ａｔｈ１ａ＜Ａｔｈ２ａ＜Ａｔｈ３ａである。また、減速の度合いについては、予め定められた負の加速度閾値Ａｔｈ１ｄ、Ａｔｈ２ｄ及びＡｔｈ３ｄを用いて分類される。ここで、０≧Ａｔｈ１ｄ＞Ａｔｈ２ｄ＞Ａｔｈ３ｄである。

加速度が加速度閾値Ａｔｈ３ａよりも大きい場合、その加速度は「高加速」と分類される。加速度が加速度閾値Ａｔｈ２ａよりも大きく加速度閾値Ａｔｈ３ａ以下の場合、その加速度は「中加速」と分類される。加速度が加速度閾値Ａｔｈ１ａよりも大きく加速度閾値Ａｔｈ２ａ以下の場合、その加速度は「低加速」と分類される。加速度が加速度閾値Ａｔｈ１ａ以下であって加速度閾値Ａｔｈ１ｄ以上の場合、その加速度は「定速」と分類される。加速度が加速度閾値Ａｔｈ１ｄよりも小さく加速度閾値Ａｔｈ２ｄ以上の場合、その加速度は「低減速」と分類される。加速度が加速度閾値Ａｔｈ２ｄよりも小さく加速度閾値Ａｔｈ３ｄ以上の場合、その加速度は「中減速」と分類される。加速度が加速度閾値Ａｔｈ３ｄよりも小さい場合、その加速度は「高減速」と分類される。なお、加速度閾値Ａｔｈ１ａ及び加速度閾値Ａｔｈ１ｄは等しくてもよく、Ａｔｈ１ａ＝Ａｔｈ１ｄ＝０であってもよい。

例えば、図２に例示した走行パターンにおいて、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ１における加速度Ａ１を算出する。ここで、Ａｔｈ２ａ＜Ａ１＜Ａｔｈ３ａであるので、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ１における加速度を「中加速」と判定する。また、時刻ｔ１における速度Ｖ１はＶｔｈ１よりも小さいので、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ１における速度を「低速」と判定する。したがって、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ１における先読み時間Ｔｆを「Ｔａｍ＿ｓ」と決定する。

また、例えば、図２に例示した走行パターンにおいて、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ２における加速度Ａ２を算出する。ここで、Ａｔｈ１ｄ＜Ａ２＜Ａｔｈ１ａであるので、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ１における加速度を「定速」と判定する。また、時刻ｔ２における速度Ｖ２はＶｔｈ１よりも小さいので、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ２における速度を「低速」と判定する。したがって、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ２における先読み時間Ｔｆを「Ｔｃ＿ｓ」と決定する。

同様に、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ３においては、Ａｔｈ３ｄ＜Ａ３＜Ａｔｈ２ｄであってＶ３＜Ｖｔｈ１であるので、「中減速」かつ「低速」と判定する。したがって、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ３における先読み時間Ｔｆを「Ｔｄｍ＿ｓ」と決定する。また、同様に、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ４においては、Ａｔｈ３ａ＜Ａ４であってＶ４＜Ｖｔｈ１であるので、「高加速」かつ「低速」と判定する。したがって、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ４における先読み時間Ｔｆを「Ｔａｈ＿ｓ」と決定する。

同様に、時刻ｔ５においては、Ａｔｈ３ａ＜Ａ５（＝Ａ４）であってＶｔｈ１＜Ｖ５＜Ｖｔｈ２であるので、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ５における先読み時間Ｔｆを「Ｔａｈ＿ｍ」（「高加速」かつ「中速」）と決定する。時刻ｔ６においては、Ａｔｈ１ｄ＜Ａ６＜Ａｔｈ１ａであってＶｔｈ１＜Ｖ６＜Ｖｔｈ２であるので、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ６における先読み時間Ｔｆを「Ｔｃ＿ｍ」（「定速」かつ「中速」）と決定する。

同様に、例えば、時刻ｔ９においては、Ａｔｈ３ａ＜Ａ９であってＶｔｈ１＜Ｖ９＜Ｖｔｈ２であるので、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ９における先読み時間Ｔｆを「Ｔａｈ＿ｍ」（「高加速」かつ「中速」）と決定する。時刻ｔ１０においては、Ａｔｈ３ａ＜Ａ１０（＝Ａ９）であってＶｔｈ２＜Ｖ１０であるので、先読み時間決定部１２０は、時刻ｔ１０における先読み時間Ｔｆを「Ｔａｈ＿ｆ」（「高加速」かつ「高速」）と決定する。

次に、車速制御装置１００は、走行パターンデータと、Ｓ１０８の工程で決定された先読み時間とを同期させる（Ｓ１１０）。具体的には、先読み時間決定部１２０は、図６に例示するように、時刻ｔにおいて決定された先読み時間Ｔｆと、走行パターンデータにおける時刻ｔの目標車速とを対応付けることによって、走行パターンと先読み時間Ｔｆとを同期させる。そして、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおいて、各時刻それぞれにおいて同期された、目標車速と先読み時間Ｔｆとを示すデータ（同期データ）を生成し、目標車速指令部１３０に対して出力する。つまり、先読み時間決定部１２０は、同期手段（同期部）としての機能を有する。なお、この同期手段としての機能は、目標車速指令部１３０が有してもよい。

図６は、走行パターンと先読み時間Ｔｆとの同期を説明するための図である。図６は、図２に例示した走行パターンと先読み時間Ｔｆとを同期させた例を図示している。図６に例示するように、例えば、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける時刻ｔ１と、先読み時間「Ｔａｍ＿ｓ」を示す設定信号とを同期させる。これにより、時刻ｔ１において、目標車速Ｖ１と、先読み時間「Ｔａｍ＿ｓ」を示す設定信号とが同期する。同様に、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける時刻ｔ２と、先読み時間「Ｔｃ＿ｓ」を示す設定信号とを同期させる。

同様に、例えば、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける時刻ｔ７と、決定された先読み時間「Ｔｄｍ＿ｍ」を示す設定信号とを同期させる。これにより、時刻ｔ７において、目標車速Ｖ７と、先読み時間「Ｔｄｍ＿ｍ」を示す設定信号とが同期する。同様に、例えば、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける時刻ｔ８と、決定された先読み時間「Ｔａｍ＿ｍ」を示す設定信号とを同期させる。

同様に、例えば、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける時刻ｔ１１と、決定された先読み時間「Ｔｃ＿ｆ」を示す設定信号とを同期させる。同様に、例えば、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける時刻ｔ１２と、決定された先読み時間「Ｔｄｈ＿ｆ」を示す設定信号とを同期させる。同様に、例えば、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける時刻ｔ１３と、決定された先読み時間「Ｔｄｈ＿ｍ」を示す設定信号とを同期させる。同様に、例えば、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおける時刻ｔ１４と、決定された先読み時間「Ｔｄｈ＿ｓ」を示す設定信号とを同期させる。つまり、同期データにおいては、目標車速信号と設定信号とが対応付けられて（同期して）いる。

次に、車速制御装置１００は、車両２の走行を制御する（Ｓ１１２）。具体的には、目標車速指令部１３０は、走行パターンにおける時刻に応じて、対応する目標車速指令を車速制御部１４０に対して出力する。車速制御部１４０の先読み制御部２０４は、目標車速指令に同期されて含まれる設定信号に応じて、先読み時間Ｔｆを設定する。そして、先読み制御部２０４は、設定された先読み時間Ｔｆ後における目標車速を読み込む。そして、上述したように、車速制御部１４０のＦＦ制御部２０６は、先読みされた目標車速に応じて、エンジン出力トルクを算出する。また、車速制御部１４０のＦＢ制御部２１０は、先読みされた目標車速と実車速との偏差に応じて、エンジン出力トルクを算出する。そして、アクセル制御部２１６又はブレーキ制御部２１８は、算出されたエンジン出力トルクから、制御信号を生成し、車両２に対して送信する。これにより、車両２の走行が制御される。

例えば、車速制御部１４０の先読み制御部２０４は、試験開始から時刻ｔ１後に、時刻ｔ１に対応する目標車速指令を、目標車速受付部２０２から受け付ける。このとき、時刻ｔ１に対応する目標車速指令には、先読み時間「Ｔａｍ＿ｓ」を示す設定信号が同期されて含まれている。したがって、先読み制御部２０４は、先読み時間Ｔｆを「Ｔａｍ＿ｓ」に設定する。先読み制御部２０４は、先読み時間「Ｔａｍ＿ｓ」後における目標車速を、目標車速受付部２０２から読み込む。車速制御部１４０は、先読みされた目標車速を用いて、制御信号（アクセル開度信号）を生成する。

同様に、例えば、車速制御部１４０の先読み制御部２０４は、試験開始から時刻ｔ２後に、時刻ｔ２に対応する目標車速指令を、目標車速受付部２０２から受け付ける。このとき、時刻ｔ２に対応する目標車速指令には、先読み時間「Ｔｃ＿ｓ」を示す設定信号が同期されて含まれている。したがって、先読み制御部２０４は、先読み時間「Ｔｃ＿ｓ」後における目標車速を、目標車速受付部２０２から読み込む。車速制御部１４０は、先読みされた目標車速を用いて、制御信号（アクセル開度信号）を生成する。

同様に、例えば、車速制御部１４０の先読み制御部２０４は、試験開始から時刻ｔ３後に、時刻ｔ３に対応する目標車速指令を、目標車速受付部２０２から受け付ける。このとき、時刻ｔ３に対応する目標車速指令には、先読み時間「Ｔｄｍ＿ｓ」を示す設定信号が同期されて含まれている。したがって、先読み制御部２０４は、先読み時間「Ｔｄｍ＿ｓ」後における目標車速を、目標車速受付部２０２から読み込む。車速制御部１４０は、先読みされた目標車速を用いて、制御信号（ブレーキストローク信号）を生成する。

同様に、例えば、車速制御部１４０の先読み制御部２０４は、試験開始から時刻ｔ４後に、時刻ｔ４に対応する目標車速指令を、目標車速受付部２０２から受け付ける。このとき、時刻ｔ４に対応する目標車速指令には、先読み時間「Ｔａｈ＿ｓ」を示す設定信号が同期されて含まれている。したがって、先読み制御部２０４は、先読み時間「Ｔａｈ＿ｓ」後における目標車速を、目標車速受付部２０２から読み込む。車速制御部１４０は、先読みされた目標車速を用いて、制御信号（アクセル開度信号）を生成する。

次に、車両試験システム１は、燃費を算出する（Ｓ１１４）。具体的には、排ガス分析器２０は、シャシーダイナモメータ１０上で走行した車両２の排気ガスを吸入してその排気ガスを分析して、燃費を算出する。これにより、車両試験が終了する。

上述したように、運転者が車両を運転する場合、例えば車両の加速度及び車速等の走行状態に応じて、運転者は、目標車速の先読み時間を適宜変更して、ペダル操作を行っている。例えば、運転者が車両を運転する場合、低速状態（例えば時速１０ｋｍ）から加速する場合と、高速状態（例えば時速８０ｋｍ）から加速する場合とで、運転者は、目標車速をどれだけ先まで先読みするかを変更して、ペダル操作を行っている。また、例えば、同じ速度から加速する場合でも、急に加速する（高加速の）場合と緩やかに加速する（低加速の）場合とで、運転者は、目標車速をどれだけ先まで先読みするかを変更して、ペダル操作を行っている。

ここで、上述したように、本実施の形態においては、車速制御装置１００の車速制御部１４０は、予め定められた走行パターンにおける走行状態（加速度状態及び速度状態）に応じて最適な先読み時間で目標車速を先読みし、その先読みされた目標車速を用いて、車速を制御する。これによって、車速制御部１４０は、走行パターンに沿って車両２が走行しているときに、例えば、走行状態が高加速かつ低速であれば、その高加速かつ低速である状態に適した先読み時間（Ｔａｈ＿ｓ）で目標車速を先読みして車速を制御し、走行状態が定速かつ中速であれば、その定速かつ中速である状態に適した先読み時間（Ｔｃ＿ｍ）で目標車速を先読みして車速を制御し、走行状態が高減速かつ高速であれば、その高減速かつ高速である状態に適した先読み時間（Ｔｄｌ＿ｆ）で目標車速を先読みして車速を制御する。したがって、本実施の形態にかかる車速制御装置１００は、車両２の走行において、運転者が行う操作に近い操作を実現させることが可能となる。

また、先読み時間決定部１２０は、予め準備された先読み時間テーブルを用いて先読み時間Ｔｆを決定するように構成されている。このような構成とすることにより、走行パターンのある時刻における目標車速及び加速度が得られると、その先読み時間テーブルを参照することにより、直ちに先読み時間Ｔｆを決定することが可能となる。これによって、車速制御装置１００の処理時間を短縮することが可能となる。

また、先読み時間決定部１２０が、車両２の走行中に、走行状態（加速度状態及び速度状態）を判定して先読み時間Ｔｆを決定するようにすると、その決定処理に要する時間及び資源（ＣＰＵ、メモリ等）の使用のために、車速制御の処理が遅れるおそれがある。一方、本実施の形態においては、図４に示すように、先読み時間決定部１２０は、車両２が実際に走行する前に、走行パターンデータからどのタイミングでどのような先読み時間Ｔｆを設定するかを予め決定するように構成されている。このような構成によって、車速制御の処理が遅れることを抑制することが可能となる。

また、本実施の形態においては、車速制御装置１００は、走行パターンデータと、決定された先読み時間Ｔｆとを同期させるように構成されている。これにより、走行パターンと同期して先読み時間Ｔｆを設定することが可能となる。したがって、より確実に、走行パターンに沿って最適な先読み時間Ｔｆを設定することが可能となる。また、上記のように構成されていることによって、目標車速信号を車速制御部１４０に入力させる際に、併せて、先読み時間Ｔｆを示す設定信号も入力させることが可能となる。これにより、設定信号を車速制御部１４０に入力させる構成を別個に設けることが不要となる。したがって、車速制御装置１００の構成が簡素化され、効率的な制御を行うことが可能となる。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図４に示すフローチャートの各工程の順序は、適宜、入れ替えてもよい。例えば、Ｓ１０２〜Ｓ１０８の工程の順序は、互いに入れ替え可能である。また、図４に示すフローチャートの全ての工程が実行される必要はない。例えば、Ｓ１１４の工程は、実行されなくてもよい。

また、上述した実施の形態においては、車両試験システム１は燃費の計測を行うとしたが、これに限られない。車両試験システム１によってなされる試験は、実機である車両２を予め定められた走行パターンにしたがって走行させる試験であれば任意の試験であってもよく、例えば耐久試験であってもよい。また、上述した実施の形態においては、車両２はシャシーダイナモメータ１０上で走行するとしたが、これに限られない。車速制御装置１００を車両２に搭載可能に構成することによって、車両２は、実際の道路を走行することも可能である。

また、上述した実施の形態においては、ＦＢ制御部２１０は、例えばＬＱＩ制御を行うように構成されているとしたが、このような構成に限られない。また、上述した実施の形態においては、ＦＢ制御部２１０は、先読みされた目標車速を用いてフィードバック制御を行うように構成されているとしたが、このような構成に限られない。例えば、ＦＢ制御部２１０は、制御対象の時刻を時刻ｔとすると、先読みされた目標車速（時刻（ｔ＋Ｔｆ）における目標車速）ではなく、時刻ｔにおける目標車速を受け付けてもよい。また、ＦＢ制御部２１０は、その目標車速と実車速とから、例えばＰＩＤ制御を行ってもよい。

また、上述した実施の形態においては、先読み時間決定部１２０は、図４に示すように、車両２が実際に走行する前に、走行パターンデータからどのタイミングでどの先読み時間Ｔｆを設定するようにするかを予め決定するとしたが、これに限られない。つまり、先読み時間決定部１２０は、車両２の走行中に上記決定処理を並行して行うように構成されてもよい。しかしながら、上述したように、走行中に上記決定処理を行うことにより、制御の遅れが発生するおそれがある。したがって、本実施の形態のように先読み時間決定部１２０を構成することによって、走行前に上記決定処理を行うことによって、制御の遅れを抑制することが可能である。

また、上述した実施の形態においては、車速制御装置１００は、走行パターンデータと、決定された先読み時間Ｔｆとを同期させるように構成されているが、このような構成に限られない。つまり、目標車速信号と、決定された先読み時間Ｔｆを示す設定信号とを別個に車速制御部１４０に入力させるようにしてもよい。しかしながら、本実施の形態のように、走行パターンデータと、決定された先読み時間Ｔｆとを同期させるように構成されることによって、上述した利点を得ることが可能となる。

また、上述した実施の形態においては、車速制御装置１００の先読み時間決定部１２０は、走行パターンデータと、決定された先読み時間とを、各時刻それぞれにおいて同期させるとしたが、このような構成に限られない。先読み時間決定部１２０は、先読み時間が変更されるタイミングを、走行パターンデータと同期させるようにしてもよい。つまり、先読み時間決定部１２０は、走行パターンにおいて、例えば、加速度が高加速であって速度が低速から中速に変化するというように、走行状態が変化するタイミングを判定し、そのタイミングでＴａｈ＿ｓからＴａｈ＿ｍに先読み時間を変更させることを示す切替信号を生成してもよい。そして、先読み時間決定部１２０が、その切替信号を、走行パターンデータにおける先読み時間が変更されるタイミングで同期させるようにしてもよい。このとき、先読み制御部２０４は、切替信号を受け付けた場合に、設定している先読み時間を変更する。ここで、「先読み時間を変更する」ということは、今まで決定されていた先読み時間（例えばＴａｈ＿ｓ）から別の先読み時間（例えばＴａｈ＿ｍ）を決定することである。つまり、「先読み時間を決定する」という概念は、「先読み時間を変更する」概念をも包含する。

また、上述した実施の形態においては、図５に例示したように、車速の分類は、低速、中速及び高速の３区分としたが、これに限られない。例えば、低速及び高速の２区分に分類するようにしてもよいし、３区分よりも多くの区分に分類してもよい。また、上述した実施の形態においては、図５に例示したように、加速度の分類は、高加速、中加速、低加速、定速、低減速、中減速及び高減速の７区分としたが、これに限られない。例えば、７区分よりも多くの区分に分類してもよいし、例えば加速、定速及び減速の３区分に分類するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、走行パターンにおける加速度状態及び速度状態の両方から先読み時間を決定するようにしたが、このような構成に限られない。走行パターンにおける加速度状態及び速度状態のいずれか一方のみから先読み時間を決定するようにしてもよい。つまり、「走行状態」とは、加速度状態及び速度状態の少なくとも一方を意味する。

また、上述した実施の形態においては、図５に例示したような先読み時間テーブルを用いて先読み時間を決定するとしたが、このような構成に限られない。例えば、目標車速及び加速度から、予め定められた演算式を用いて、先読み時間を決定するようにしてもよい。ここで、この演算式は、例えば、以下のようにして取得するようにしてもよい。例えば、事前に、運転者が、ある走行パターン（図２に例示したものでなくてもよい）で車速を追従させるように車両２を運転する。また、運転中に計測された時刻及び車速と、その走行パターンにおける時刻及び車速とを比較して、走行パターンに対して計測値がどれだけ遅れたかを示す遅れ量が算出される。そして、その遅れ量と、目標車速及び加速度との関係を近似する関数を求め、その関数を元にして、演算式を取得するようにしてもよい。ただし、先読み時間テーブルを用いることによって、演算式を用いた演算を行う必要がないので、上述したように、車速制御装置１００の処理時間を短縮することが可能となる。

１ 車両試験システム
２ 車両
１００ 車速制御装置
１１０ データ読込部
１２０ 先読み時間決定部
１３０ 目標車速指令部
１４０ 車速制御部
２０２ 目標車速受付部
２０４ 先読み制御部
２０６ ＦＦ（フィードフォワード）制御部
２０８ 減算部
２１０ ＦＢ（フィードバック）制御部
２１２ 加算部
２１４ 回転数変換部
２１６ アクセル制御部
２１８ ブレーキ制御部

Claims (6)

1. 各時刻における目標車速を規定する走行パターンで車両を走行させるように制御する車速制御装置であって、
   前記走行パターンに応じて車速を制御する車速制御手段と、
   前記走行パターンにおける走行状態に応じて前記目標車速の先読み時間が変化するように、当該先読み時間を決定する決定手段と
   を有し、
   前記車速制御手段は、前記決定手段によって決定された先読み時間で前記目標車速を先読みして、当該先読みされた目標車速に応じて、車速を制御する
   車速制御装置。
2. 前記走行パターンに応じて前記車両が走行する前に、前記走行パターンを読み込む読込手段
   をさらに有し、
   前記決定手段は、前記走行パターンに応じて前記車両が走行する前に、前記読み込んだ走行パターンにおける走行状態に応じて、前記先読み時間を決定するように構成され、
   前記車速制御手段は、前記走行パターンに応じて前記車両が走行するときに、各時刻において前記決定手段によって決定された前記先読み時間で前記目標車速を先読みして、当該先読みされた目標車速に応じて、車速を制御するように構成されている
   請求項１に記載の車速制御装置。
3. 前記走行パターンと、前記決定手段によって決定された前記先読み時間とを同期させる同期手段
   をさらに有し、
   前記車速制御手段は、前記走行パターンに応じて前記車両が走行するときに、各時刻における前記目標車速と、前記走行パターンと同期した前記先読み時間とを受け付けるように構成されている
   請求項２に記載の車速制御装置。
4. 前記決定手段は、前記走行パターンにおける車速及び加速度の少なくとも一方に応じて、前記先読み時間を決定するように構成されている
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車速制御装置。
5. 前記決定手段は、前記走行パターンにおける車速及び加速度の少なくとも一方と、前記先読み時間とを対応付けたテーブルを予め有しており、前記テーブルを用いて、先読み時間を決定するように構成されている
   請求項４に記載の車速制御装置。
6. 各時刻における目標車速を規定する走行パターンで車両を走行させるように制御する車速制御方法であって、
   前記走行パターンにおける走行状態に応じて前記目標車速の先読み時間が変化するように、当該先読み時間を決定する決定工程と、
   前記決定工程において決定された先読み時間で前記目標車速を先読みして、当該先読みされた目標車速に応じて、車速を制御する制御工程と
   を有する車速制御方法。

Images