(57)【要約】【課題】実車速を車速変化パターンに高精度で追従させることが可能であって、現実の人間のアクセルペダル操作に近似した操作でアクセルペダル開度を変更することが可能な車両試験器における自動運転制御装置を提供する。【解決手段】スロットル開度θを自動演算するエンジンベンチ試験器に対し、フィードフォワード系２で扱う加速度情報を目標加速度発生器１４に予め記憶させておく。この目標加速度発生器１４に記憶された加速度情報から求められる基本アクセルペダル開度θａと、フィードバック系３により算出されるアクセルペダル開度補正値θｂとを加算してアクセルペダル開度θを決定する。【選択図】図１
2007163306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードフォワード制御により「フィードフォワード制御値」を求めるフィードフォワード系と、目標車速と実車速との偏差に基づき実車速を目標車速に近付けるための「フィードバック補正値」を求めるフィードバック系とを備え、車両またはエンジンのシミュレート運転を行うに際し、上記フィードフォワード系により求められた「フィードフォワード制御値」に対して上記フィードバック系により求められた「フィードバック補正値」を加算した値に基づいて「スロットル開度」を決定する車両試験器における自動運転制御装置において、
車両またはエンジンのシミュレート運転に対応した車両目標加速度の時間的な変化の情報が予め記憶された目標加速度記憶手段を備えており、
上記フィードフォワード系は、この目標加速度記憶手段からの車両目標加速度信号を受けて「フィードフォワード制御値」を求めるよう構成されていることを特徴とする車両試験器における自動運転制御装置。
【請求項２】
フィードフォワード制御により「フィードフォワード制御値」を求めるフィードフォワード系と、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との偏差に基づき実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近付けるための「フィードバック補正値」を求めるフィードバック系とを備え、車両またはエンジンのシミュレート運転を行うに際し、上記フィードフォワード系により求められた「フィードフォワード制御値」に対して上記フィードバック系により求められた「フィードバック補正値」を加算した値に基づいて「スロットル開度」を決定する車両試験器における自動運転制御装置において、
車両またはエンジンのシミュレート運転に対応したエンジン回転数目標加速度の時間的な変化の情報が予め記憶された目標加速度記憶手段を備えており、
上記フィードフォワード系は、この目標加速度記憶手段からのエンジン回転数目標加速度信号を受けて「フィードフォワード制御値」を求めるよう構成されていることを特徴とする車両試験器における自動運転制御装置。
【請求項３】
上記請求項１記載の車両試験器における自動運転制御装置において、
「フィードフォワード制御値」は、目標加速度記憶手段から受けた車両目標加速度信号に基づいて求められた基本スロットル開度（θａ）である一方、
「フィードバック補正値」は、目標車速（Ｖｔｒｇ）と実車速（Ｖｒ）との偏差（ΔＶ）に基づいて求められたスロットル開度補正値（θｂ）であることを特徴とする車両試験器における自動運転制御装置。
【請求項４】
車両またはエンジンのシミュレート運転に対応した車両目標加速度（Ａｔｒｇ）の時間的な変化の情報が予め記憶された目標加速度記憶手段（１４）からの車両目標加速度（Ａｔｒｇ）信号を受け、この車両目標加速度（Ａｔｒｇ）に車両慣性モーメントを乗算することによって目標駆動力（Ｆｔｒｇ）を算出する車両慣性モーメント乗算部（２１）と、この車両慣性モーメント乗算部（２１）で算出された目標駆動力（Ｆｔｒｇ）に基づいて算出された目標トルク（Ｔｔｒｇ）と現在のエンジン回転数とから基本スロットル開度（θａ）を求めるＮＴマップ（２４）とを有するフィードフォワード系（２）と、
目標車速（Ｖｔｒｇ）と実車速（Ｖｒ）との偏差（ΔＶ）をＰＩＤ制御することによりスロットル開度補正値（θｂ）を算出するＰＩＤ制御部（３４）を有するフィードバック系（３）と、
上記フィードフォワード系（２）により求められた基本スロットル開度（θａ）に対して上記フィードバック系（３）により求められたスロットル開度補正値（θｂ）を加算することによりスロットル開度（θ）を決定する加算手段（６）とを備えていることを特徴とする車両試験器における自動運転制御装置。
【請求項５】
車両またはエンジンのシミュレート運転に対応した車両目標加速度（Ａｔｒｇ）の時間的な変化の情報が予め記憶された目標加速度記憶手段（１４）が接続されたフィードフォワード系（２）と、
目標車速（Ｖｔｒｇ）と実車速（Ｖｒ）との偏差（ΔＶ）をＰＩＤ制御することにより補正車速値（Ｖ１）を算出するＰＩＤ制御部（３４）と、このＰＩＤ制御部（３４）で算出された補正車速値（Ｖ１）を、車速の補正に要する時間（Ｔｃｏｎｓｔ）で除算することにより基本補正加速度（Ａ１）を算出する加速度補正値算出器（３５）と、この加速度補正値算出器（３５）で算出された基本補正加速度（Ａ１）を所定のゲイン（Ｇｖ）によって補正して補正加速度（Ａ２）を求めるゲイン設定手段（３６）とを有するフィードバック系（３）と、
上記フィードフォワード系（２）からの車両目標加速度（Ａｔｒｇ）とフィードバック系（３）で求められた補正加速度（Ａ２）とを加算して目標加速度（Ａｔｒｇ’）を求める加速度加算器（２０）と、この加速度加算器（２０）で求められた目標加速度（Ａｔｒｇ’）に車両慣性モーメントを乗算することによって目標駆動力（Ｆｔｒｇ）を算出する車両慣性モーメント乗算部（４１）と、この車両慣性モーメント乗算部（４１）で算出された目標駆動力（Ｆｔｒｇ）に基づいて算出された目標トルク（Ｔｔｒｇ）と現在のエンジン回転数とからスロットル開度を求めるＮＴマップ（４４）とを有する開度演算系（４）とを備えており、
上記ゲイン設定手段（３６）において基本補正加速度（Ａ１）を補正するゲイン（Ｇｖ）は可変であって、ゲイン設定手段（３６）は、上記目標車速（Ｖｔｒｇ）と実車速（Ｖｒ）との偏差の時間的な変化を認識し、この偏差が拡大していく状況では補正加速度（Ａ２）が基本補正加速度（Ａ１）よりも大きな値として得られるゲインに設定する一方、この偏差が縮小していく状況では補正加速度（Ａ２）が基本補正加速度（Ａ１）よりも小さな値として得られるゲインに設定するよう構成されていることを特徴とする車両試験器における自動運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両やエンジンの動的な運転性能試験を行う車両試験器（シャシダイナモメータやエンジンベンチ試験器等）において、運転状態を所定の試験パターンに一致させるための自動運転制御装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば下記の特許文献１及び特許文献２に開示されているように、車両の走行性能試験やエンジンの運転試験を実施するためにシャシダイナモメータやエンジンベンチ試験器等の車両試験器によるシミュレート運転が行われている。このシミュレート運転では、油圧や空気圧やモータ等によって複数のアクチュエータを個々に駆動し、アクセルペダルや変速機等の操作を行うことにより燃料消費率や排気エミッション性能等の試験が行われる。
【０００３】
ところで、上記シミュレート運転においては、予め設定された運転パターン（試験パターン）に追従するように車両の走行またはエンジンの運転を行わせる必要がある。そのためのアクセルペダル開度の制御方式として以下に述べる制御ロジックが採用されている。
【０００４】
図５は、車両の走行速度（以下、単に車速という）を所定の運転パターン（車速変化パターン）に追従させるためのアクセルペダル開度を決定する制御ブロックを示している。この図５に示すように、この制御ブロックには、フィードフォワード系Ａと、このフィードフォワード系Ａで得られたアクセルペダル開度（基本アクセルペダル開度θａ）の誤差分を補償するためのフィードバック系Ｂとが備えられている。
【０００５】
先ず、フィードフォワード系Ａでは、微分器ａ、車両慣性モーメント乗算部ｂ、タイヤ半径乗算部ｈ、ロード抵抗演算部ｃ、ギア比乗算部ｄ、ＮＴマップｅにより基本アクセルペダル開度θａが演算される。具体的に、上記微分器ａには、運転パターンに応じて目標車速Ｖｔｒｇの情報が入力され、この目標車速Ｖｔｒｇが微分されることで目標加速度Ａｔｒｇが算出される。それに対し、車両重量等の慣性モーメントに応じた伝達関数を車両慣性モーメント乗算部ｂにおいて乗算し、これによって目標駆動力Ｆｔｒｇが算出される。また、この目標駆動力Ｆｔｒｇに対してタイヤ半径乗算部ｈでタイヤ半径を乗算すると共に、車速が高くなることに伴って上昇する抵抗（Ｒ／Ｌ：ロード抵抗や空気抵抗等）とタイヤ半径（タイヤ有効径）とを乗算した値（ロード抵抗演算部ｃで算出された値）を乗算し、試験条件となっているギア比（変速機やデファレンシャルギア等におけるギア比）をギア比乗算部ｄにおいて更に乗算することで目標トルクＴｔｒｇが算出される。そして、上述の如く算出された目標トルクＴｔｒｇ、現在の実エンジン回転数がＮＴマップｅに入力され、このＮＴマップｅから、上記目標トルクＴｔｒｇを得るためのアクセルペダル開度θａが求められる。このようにして基本アクセルペダル開度θａが演算される。
【０００６】
一方、フィードバック系Ｂは、ＰＩＤ制御部ｆを備えており、上記基本アクセルペダル開度θａに対する補正値θｂが演算される。このフィードバック系Ｂでの演算としては、先ず、運転パターンに応じて入力された目標車速Ｖｔｒｇとセンシングまたは演算（エンジン回転数やギア比等から算出）された実車速（フィードバック車速）Ｖｒとの偏差ΔＶが算出され、この偏差ΔＶをＰＩＤ制御部ｆにおいてＰＩＤ（比例・積分・微分）制御することで、上記偏差ΔＶに応じたアクセルペダル開度補正値θｂが求められる。つまり、実車速Ｖｒを目標車速Ｖｔｒｇに近付けるためのアクセルペダル開度補正値θｂが求められる。
【０００７】
以上のようにしてそれぞれ求められた基本アクセルペダル開度θａとアクセルペダル開度補正値θｂとを加算することによりアクセルペダル開度θが決定され、その信号がペダルアクチュエータｇに入力されることにより、アクセルペダルが上記アクセルペダル開度θに操作されて実車速Ｖｒを目標車速Ｖｔｒｇに近付けることができるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２５８１１９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のアクセルペダル開度の制御方式にあっては、フィードフォワード系Ａにおいて所定時間（例えば１ｓｅｃ）毎に微分器ａに入力される目標車速Ｖｔｒｇがリアルタイムで近似微分処理が行われて目標加速度Ａｔｒｇが算出されるようになっているため、以下に述べる不具合があった。
【０００９】
つまり、所定時間間隔で算出された目標加速度Ａｔｒｇに基づいて上記各種演算処理が行われてアクセルペダル開度θが算出され、この所定時間間隔でアクセルペダルが操作されるために、連続した円滑なアクセルペダル操作を行うことができない。つまり、実際の人間によるアクセルペダル操作とは異なった操作が行われてしまうことになる。
【００１０】
この不具合を解消するために、１次遅れ系微分器の伝達関数［Ｔｓ／（Ｔｓ＋１）］による「なまし処理」が行われ、上記所定時間間隔で制御されるアクセルペダル操作量の平滑化が行われている。ところが、このように１次遅れ系微分器による「なまし処理」が行われる場合、目標車速Ｖｔｒｇに対してフィードフォワード系Ａで得られるアクセルペダル操作（演算されたアクセルペダル開度θを得るためのアクセルペダルの操作）に遅れが発生してしまう。
【００１１】
特に、目標車速Ｖｔｒｇの信号がアナログデータである場合には、車速信号中に存在している小さなノイズ信号が微分後の加速度信号に大きな影響を与えることになってしまう。つまり、このノイズ信号の影響で瞬間的に加速度が低くなっている時点で加速度演算が行われてしまうと、実際に要求される加速度（要求される目標加速度Ａｔｒｇ）に対応したアクセルペダル開度を算出することができなくなる。このため、目標車速Ｖｔｒｇの信号がアナログデータであるものでは、この信号の処理に際してはローパスフィルタによってノイズの影響を抑えた処理が行われているが、このフィルタ処理のために、更にアクセルペダル操作に遅れが発生してしまうことになる。
【００１２】
以上のようにアクセルペダル操作に遅れが発生する状況では、この遅れに伴ってＰＩＤ制御の積分項（Ｉ項）が著しく大きくなってしまい、演算されるアクセルペダル開度の操作量（フィードバック制御により補正されたアクセルペダル開度の操作量）としては必要操作量よりも大きくなってしまって無駄なフィードバック補正が行われ、その結果、アクセルペダルの踏み返し動作（現実の人間のアクセルペダル操作に比較して無駄な操作）が頻繁に生じてしまって実車速を目標車速に収束させることが困難になってしまう。
【００１３】
尚、上述した不具合は、アクセルペダルを操作して車速を所定の運転パターンに追従させる場合に限らず、スロットルバルブを操作して車速を所定の運転パターンに追従させる場合においても同様に生じる。また、アクセルペダルまたはスロットルバルブを操作してエンジン回転数を所定の運転パターンに追従させる場合においても同様に、エンジン回転数を回転数変化パターンに高精度で追従させることは困難である。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、実車速を車速変化パターンに高精度で追従させたり、または、実エンジン回転数をエンジン回転数変化パターンに高精度で追従させたりすることが可能であって、現実の人間のアクセルペダル操作に近似した操作でアクセルペダル開度（スロットルバルブの開度を直接的に操作する試験器にあっては、現実の人間のアクセルペダル操作に連動するスロットルバルブ開度）を変更することが可能な車両試験器における自動運転制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、スロットル開度を自動制御するための自動運転制御装置に対し、フィードフォワード系で扱う情報を、速度信号（車速やエンジン回転数）を微分処理することにより得られる加速度信号ではなく、予め記憶された加速度情報とし、これによって従来の微分処理に伴うスロットル操作の遅れを解消するようにしている。
【００１６】
−解決手段−
先ず、車速が所定の運転パターンに追従するようにスロットル開度を制御するための解決手段として以下の構成が挙げられる。フィードフォワード制御により「フィードフォワード制御値」を求めるフィードフォワード系と、目標車速と実車速との偏差に基づき実車速を目標車速に近付けるための「フィードバック補正値」を求めるフィードバック系とを備え、車両またはエンジンのシミュレート運転を行うに際し、上記フィードフォワード系により求められた「フィードフォワード制御値」に対して上記フィードバック系により求められた「フィードバック補正値」を加算した値に基づいて「スロットル開度」を決定する車両試験器における自動運転制御装置を前提とする。この自動運転制御装置に対し、車両またはエンジンのシミュレート運転に対応した車両目標加速度の時間的な変化の情報が予め記憶された目標加速度記憶手段を備えさせる。そして、上記フィードフォワード系が、この目標加速度記憶手段からの車両目標加速度信号を受けて「フィードフォワード制御値」を求める構成としている。
【００１７】
また、エンジン回転数が所定の運転パターンに追従するようにスロットル開度を制御するための解決手段として以下の構成が挙げられる。フィードフォワード制御により「フィードフォワード制御値」を求めるフィードフォワード系と、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との偏差に基づき実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近付けるための「フィードバック補正値」を求めるフィードバック系とを備え、車両またはエンジンのシミュレート運転を行うに際し、上記フィードフォワード系により求められた「フィードフォワード制御値」に対して上記フィードバック系により求められた「フィードバック補正値」を加算した値に基づいて「スロットル開度」を決定する車両試験器における自動運転制御装置を前提とする。この自動運転制御装置に対し、車両またはエンジンのシミュレート運転に対応したエンジン回転数目標加速度の時間的な変化の情報が予め記憶された目標加速度記憶手段を備えさせる。そして、上記フィードフォワード系が、この目標加速度記憶手段からのエンジン回転数目標加速度信号を受けて「フィードフォワード制御値」を求める構成としている。
【００１８】
尚、これら解決手段における「スロットル開度」は、エンジン吸気系に備えられたスロットルバルブの開度をスロットルモータ等によって直接的に調整する場合ばかりでなく、スロットルバルブの開度調整のためにアクセルペダル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を調整する場合も含むものとする。
【００１９】
これら特定事項により、フィードフォワード系において所定時間毎に目標車速を微分処理して目標加速度を算出し、この算出した目標加速度に基づいてスロットル開度を決定するといった従来の手法に比べて、スロットル操作の時間遅れを無くすることができる。つまり、目標加速度記憶手段に、シミュレート運転に対応した目標加速度（車両の目標加速度またはエンジン回転数の目標加速度）の時間的な変化の情報を予め記憶させておき、この情報をフィードフォワード系で直接処理することによりスロットル操作の時間遅れを解消し、現実の人間のアクセルペダル操作（それに伴うスロットル開度の変化も含む）に略一致した動作を実行させることができシミュレート運転の信頼性を高めることができる。
【００２０】
上述した解決手段のうち車速が所定の運転パターンに追従するようにスロットル開度を制御するものにおける具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、「フィードフォワード制御値」は、目標加速度記憶手段から受けた車両目標加速度信号に基づいて求められた基本スロットル開度（θａ）であり、一方、「フィードバック補正値」は、目標車速（Ｖｔｒｇ）と実車速（Ｖｒ）との偏差（ΔＶ）に基づいて求められたスロットル開度補正値（θｂ）である。
【００２１】
より具体的な構成としては、フィードフォワード系（２）とフィードバック系（３）と加算手段（６）とを備えさせ、上記フィードフォワード系（２）に、車両またはエンジンのシミュレート運転に対応した車両目標加速度（Ａｔｒｇ）の時間的な変化の情報が予め記憶された目標加速度記憶手段（１４）からの車両目標加速度（Ａｔｒｇ）信号を受け、この車両目標加速度（Ａｔｒｇ）に車両慣性モーメントを乗算することによって目標駆動力（Ｆｔｒｇ）を算出する車両慣性モーメント乗算部（２１）と、この車両慣性モーメント乗算部（２１）で算出された目標駆動力（Ｆｔｒｇ）に基づいて算出された目標トルク（Ｔｔｒｇ）と現在のエンジン回転数とから基本スロットル開度（θａ）を求めるＮＴマップ（２４）とを備えさせる。また、フィードバック系（３）に、目標車速（Ｖｔｒｇ）と実車速（Ｖｒ）との偏差（ΔＶ）をＰＩＤ制御することによりスロットル開度補正値（θｂ）を算出するＰＩＤ制御部（３４）を備えさせる。そして、加算手段（６）が上記フィードフォワード系（２）により求められた基本スロットル開度（θａ）に対して上記フィードバック系（３）により求められたスロットル開度補正値（θｂ）を加算することによりスロットル開度（θ）を決定する構成としている。
【００２２】
また、以下の構成も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、フィードフォワード系（２）とフィードバック系（３）と開度演算系（４）とを備えさせ、上記フィードフォワード系（２）に、車両またはエンジンのシミュレート運転に対応した車両目標加速度（Ａｔｒｇ）の時間的な変化の情報が予め記憶された目標加速度記憶手段（１４）を接続する。また、フィードバック系（３）に、目標車速（Ｖｔｒｇ）と実車速（Ｖｒ）との偏差（ΔＶ）をＰＩＤ制御することにより補正車速値（Ｖ１）を算出するＰＩＤ制御部（３４）と、このＰＩＤ制御部（３４）で算出された補正車速値（Ｖ１）を、車速の補正に要する時間（Ｔｃｏｎｓｔ）で除算することにより基本補正加速度（Ａ１）を算出する加速度補正値算出器（３５）と、この加速度補正値算出器（３５）で算出された基本補正加速度（Ａ１）を所定のゲイン（Ｇｖ）によって補正して補正加速度（Ａ２）を求めるゲイン設定手段（３６）とを備えさせる。更に、開度演算系（４）に、上記フィードフォワード系（２）からの車両目標加速度（Ａｔｒｇ）とフィードバック系（３）で求められた補正加速度（Ａ２）とを加算して目標加速度（Ａｔｒｇ’）を求める加速度加算器（２０）と、この加速度加算器（２０）で求められた目標加速度（Ａｔｒｇ’）に車両慣性モーメントを乗算することによって目標駆動力（Ｆｔｒｇ）を算出する車両慣性モーメント乗算部（４１）と、この車両慣性モーメント乗算部（４１）で算出された目標駆動力（Ｆｔｒｇ）に基づいて算出された目標トルク（Ｔｔｒｇ）と現在のエンジン回転数とからスロットル開度を求めるＮＴマップ（４４）とを備えさせる。そして、上記ゲイン設定手段（３６）において基本補正加速度（Ａ１）を補正するゲイン（Ｇｖ）を可変とし、ゲイン設定手段（３６）が、上記目標車速（Ｖｔｒｇ）と実車速（Ｖｒ）との偏差の時間的な変化を認識し、この偏差が拡大していく状況では補正加速度（Ａ２）が基本補正加速度（Ａ１）よりも大きな値として得られるゲインに設定する一方、この偏差が縮小していく状況では補正加速度（Ａ２）が基本補正加速度（Ａ１）よりも小さな値として得られるゲインに設定する構成としている。
【００２３】
この特定事項によれば、上述した解決手段の場合と同様に、速度信号の微分処理によって加速度信号を求める必要が無くなるため、スロットル操作の時間遅れを解消し、現実の人間のアクセルペダル操作に略一致した動作を実行させることができる。そればかりでなく、単に目標車速と実車速との偏差の値のみに基づいてフィードバック補正値をゲイン調整する場合に比べてより収束性の高いスロットル開度の設定を行うことができ、且つＮＴマップ（４４）によってスロットル開度を決定する前段階で、フィードフォワード系からの車両目標加速度（Ａｔｒｇ）に対してフィードバック系により求められた補正加速度（Ａ２）を加算しておくことにより、ＮＴマップ（４４）にあっては補正加速度（Ａ２）をも加味した値としてのスロットル開度が決定されることになる。このため、エンジン回転数やエンジン特性の差異の影響を受けることなしに、実車速を車速変化パターンに高精度で追従させることが可能になり、現実の人間のアクセルペダル操作に略一致した動作を実行させることができシミュレート運転の信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、スロットル開度を自動制御するための自動運転制御装置に対し、フィードフォワード系で扱う情報を、速度信号（車速やエンジン回転数）を微分処理することにより得られる加速度信号ではなく、予め記憶された加速度情報とし、これによって従来の微分処理に伴うスロットル操作の遅れを解消するようにしている。このため、スロットル操作の時間遅れを殆ど無くすることができ、実際の値を変化パターン（車速変化パターンまたはエンジン回転数変化パターン）に高精度で追従させるスロットル開度（アクセルペダル開度）の自動制御が可能になり、現実の人間のアクセルペダル操作（それに伴うスロットル開度の変化も含む）に略一致した動作を実行させることができシミュレート運転の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両試験器としてエンジンベンチ試験器に本発明を適用した場合について説明する。また、本実施形態では車両速度（車速）を所定の試験条件（運転パターン）に沿って変更するためにアクセルペダル開度を制御（アクチュエータにより開度調整）しながらエンジンの性能試験等を実施する場合について説明する。
【００２６】
＜第１実施形態＞
−エンジンベンチ試験器の概略構成−
図１は本実施形態に係るエンジンベンチ試験器の制御ブロックの概略構成を示している。この図１に示すように、本実施形態に係るエンジンベンチ試験器では、試験対象であるエンジンＥが載置され、このエンジンＥの出力軸Ｅ１（クランクシャフト）に対して、車両（仮想の車両）からエンジンＥに掛かる負荷を擬似的に再現するためのモータＭが取り付けられている。つまり、モータＭにより車両負荷（車体重量や走行抵抗などの負荷）が再現され、この車両負荷が擬似的にエンジンＥの出力軸Ｅ１に作用する構成となっている。このような状態で、エンジンＥを駆動し、所定の運転パターン（検証パターン）に沿って、仮想の車速（エンジン回転数やギア比等により演算される車速）やモータＭによる負荷を変更しながらエンジンＥの燃料消費率や排気エミッション性能等の試験が行われるようになっている。
【００２７】
上記エンジンベンチ試験器は、上記運転パターンである目標車速等の各種運転条件を出力する運転パターン発生器１と、フィードフォワード系（フィードフォワード回路）２と、このフィードフォワード系２から出力される基本アクセルペダル開度θの誤差分を補償するためのフィードバック系（フィードバック回路）３とが備えられている。以下、それぞれについて説明する。
【００２８】
（運転パターン発生器１）
上記運転パターン発生器１は、目標車速発生器１１、走行抵抗発生器１２、変速段発生器１３を備えている。また、本実施形態の特徴として、この運転パターン発生器１は、目標加速度発生器（目標加速度記憶手段）１４を備えている。
【００２９】
目標車速発生器１１は、運転パターンに応じた目標車速信号Ｖｔｒｇを上記フィードバック系３に発信するようになっている。
【００３０】
走行抵抗発生器１２は、後述するフィードフォワード系２のロード抵抗演算部２２に接続されており、走行車速に応じた設定走行抵抗（路面の摩擦抵抗や空気抵抗等に相当する走行抵抗）を数値化した信号をロード抵抗演算部２２に送信するようになっている。
【００３１】
変速段発生器１３は、後述するフィードフォワード系２のギア比乗算部２３に接続されており、運転パターンに応じた設定変速段（トランスミッションのチェンジ位置）の情報をギア比乗算部２３に送信するようになっている。
【００３２】
そして、目標加速度発生器１４は、運転パターンに応じた目標車速Ｖｔｒｇを得るための目標加速度Ａｔｒｇの情報が格納（記憶）されており、この目標加速度Ａｔｒｇ情報を上記フィードフォワード系２に発信するようになっている。この目標加速度発生器１４に記憶されている目標加速度Ａｔｒｇの情報は、シミュレート運転の車速変化パターンに車速が一致するような加速度変化パターンを目標加速度Ａｔｒｇの情報として予めデータ化したものであり、このデータが目標加速度発生器１４に記憶されている。
【００３３】
また、この運転パターン発生器１から発信される各種信号は、上記エンジンＥの出力軸Ｅ１に取り付けられている上記モータＭを制御するためのモータコントローラ５にも送信されるようになっている。つまり、運転パターン発生器１から発信される運転パターン信号に応じた負荷がエンジンＥに作用するように、モータコントローラ５によるモータＭの制御（モータＭからエンジンＥに作用する負荷の調整）が行われるようになっている。また、このモータＭは、後述するＮＴマップ２４（目標トルク及びエンジン回転数からアクセルペダル開度を求めるためのマップ）を作成する場合にも、このＮＴマップ２４の作成のための負荷をエンジンＥに作用させるべくモータコントローラ５により制御される。このＮＴマップ２４の作成動作については後述する。
【００３４】
（フィードフォワード系２）
上記フィードフォワード系２は、上記目標加速度発生器１４から発信された目標加速度Ａｔｒｇに基づいて基本アクセルペダル開度θａを求めるものであって、車両慣性モーメント乗算部２１、タイヤ半径乗算部２５、ロード抵抗演算部２２、ギア比乗算部２３、ＮＴマップ２４を備えている。
【００３５】
車両慣性モーメント乗算部２１は、車両重量等の車両慣性モーメントに応じた伝達関数を備えており、上記目標加速度Ａｔｒｇに車両慣性モーメントを乗算することによって目標駆動力Ｆｔｒｇを算出するようになっている。
【００３６】
タイヤ半径乗算部２５は、上記目標駆動力Ｆｔｒｇにタイヤ半径を乗算するものである。また、ロード抵抗演算部２２は、車速が高くなることに伴って上昇する抵抗（Ｒ／Ｌ：ロード抵抗や空気抵抗等）とタイヤ半径（タイヤ有効径）とを乗算した値を求めるものであって、この値を上記目標駆動力Ｆｔｒｇに乗算するものである。そして、これらタイヤ半径乗算部４５及びロード抵抗演算部４２において上記目標駆動力Ｆｔｒｇに対する乗算演算を行うことによって基本目標トルクＴ１を算出するようになっている。
【００３７】
ギア比乗算部２３は、試験対象であるギア比を上記基本目標トルクＴ１に乗算することで目標トルクＴｔｒｇを算出するようになっている。
【００３８】
そして、ＮＴマップ２４は、このようにして算出された目標トルクＴｔｒｇ、現在のエンジン回転数（後述するエンジン回転数検出器３１で検出されたエンジン回転数）が入力され、これら値から基本アクセルペダル開度θａを求めるようになっている。
【００３９】
（フィードバック系３）
上記フィードバック系３は、エンジン回転数検出器（エンジン回転数センサ）３１、車速演算部３２、車速比較器３３、ＰＩＤ制御部３４を備えている。
【００４０】
エンジン回転数検出器３１は、エンジンＥの出力軸Ｅ１に取り付けられたＮｅロータ３１ａに対向して配置されており、出力軸Ｅ１の回転によるＮｅロータ３１ａの外周囲突起の通過に伴ってパルス信号を発信し、このパルス信号に基づいて出力軸Ｅ１の回転数、つまりエンジン回転数を検出するようになっている。
【００４１】
車速演算部３２は、上記エンジン回転数検出器３１からのエンジン回転数信号を受け、このエンジン回転数の情報、上記変速段発生器１３から発信されている変速段の情報及びタイヤ半径（仮想のタイヤ有効半径）から実車速Ｖｒ（仮想の実車速：演算車速）を算出するものである。
【００４２】
車速比較器３３は、上記目標車速発生器１１からの目標車速Ｖｔｒｇと、上記車速演算部３２で算出された実車速Ｖｒとを比較し、その偏差ΔＶを算出するようになっている。
【００４３】
ＰＩＤ制御部３４では、上記車速比較器３３で算出された偏差ΔＶをＰＩＤ（比例・積分・微分）制御することで、上記偏差ΔＶに応じたアクセルペダル開度補正値θｂが求められる。つまり、実車速Ｖｒを目標車速Ｖｔｒｇに近付けるためのアクセルペダル開度補正値θｂが求められる。
【００４４】
以上のようにしてそれぞれ求められた基本アクセルペダル開度θａとアクセルペダル開度補正値θｂとが加算器（加算手段）６によって加算されることによりアクセルペダル開度θが決定され、その信号がペダルアクチュエータ７に入力されることにより、アクセルペダルが上記アクセルペダル開度θに操作されて実車速Ｖｒを目標車速Ｖｔｒｇに近付けることができるようになっている。
【００４５】
−アクセルペダル開度制御動作−
次に、上述の如く構成されたエンジンベンチ試験器におけるアクセルペダル開度の制御動作について具体的に説明する。
【００４６】
先ず、アクセルペダル開度制御動作に先立って上記ＮＴマップ２４の作成が行われる。このＮＴマップ作成動作では、アクセルペダル開度を０％から１００％まで１０％毎に大きくしていき、それぞれにおけるエンジンＥの出力トルクとエンジン回転数との関係をモニタリングすることにより行われる。具体的には、アクセルペダル開度及びエンジン回転数を固定した状態で出力トルクを検出してその性能曲線を求めるといった動作を繰り返すことによりＮＴマップ２４が作成される。
【００４７】
そして、エンジンの性能試験実施時におけるアクセルペダル開度制御動作は、エンジンＥを運転した状態で、運転パターン発生器１からの指令により、フィードフォワード系２には目標加速度発生器１４から目標加速度Ａｔｒｇが入力され、また、フィードバック系３には目標車速発生器１１から目標車速Ｖｔｒｇが入力される。
【００４８】
そして、フィードフォワード系２では、上述した如く、目標加速度Ａｔｒｇに対し、車両慣性モーメント乗算部２１における車両慣性モーメントの乗算、タイヤ半径乗算部２５におけるタイヤ半径の乗算、ロード抵抗演算部２２における抵抗（Ｒ／Ｌ：ロード抵抗や空気抵抗等）とタイヤ半径との乗算、ギア比乗算部２３におけるギア比の乗算の各演算処理が行われることで目標トルクＴｔｒｇが算出される。更に、この算出された目標トルクＴｔｒｇ、現在のエンジン回転数（上記エンジン回転数検出器３１で検出されたエンジン回転数）がＮＴマップ２４入力され、これら値から基本アクセルペダル開度θａを求められる。
【００４９】
一方、フィードバック系３では、車速比較器３３において目標車速Ｖｔｒｇと実車速（演算された実車速）Ｖｒとの偏差ΔＶが算出され、この偏差ΔＶがＰＩＤ制御部３４においてＰＩＤ制御されて上記偏差ΔＶに応じたアクセルペダル開度補正値θｂが求められる。つまり、実車速Ｖｒを目標車速Ｖｔｒｇに近付けるためのアクセルペダル開度補正値θｂが求められる。
【００５０】
以上のようにしてそれぞれ求められた基本アクセルペダル開度θａとアクセルペダル開度補正値θｂとが加算器６によって加算されることによりアクセルペダル開度θが決定され、その信号がペダルアクチュエータ７に入力されることにより、ペダルアクチュエータ７は、アクセルペダル開度がこの開度値θとなるようにアクセルペダルを操作する。
【００５１】
以上のようなアクセルペダル開度制御動作によれば、フィードフォワード系２において目標車速を微分処理して目標加速度を算出するといった処理が必要なくなる。このため、アクセルペダル操作の時間遅れを無くすることができる。つまり、上記目標加速度発生器１４に、シミュレート運転に対応した目標加速度の時間的な変化の情報を予め記憶させておき、この情報をフィードフォワード系２で直接処理することによりアクセルペダル操作の時間遅れを解消し、現実の人間のアクセルペダル操作（それに伴うスロットル開度の変化も含む）に略一致した動作を実行させることができシミュレート運転の信頼性を高めることができる。
【００５２】
−実験例−
上記の効果を確認するために行った実験例について以下に説明する。この実験では、車速を所定の運転パターン（例えばＬＡ♯４モード）に沿って変更するためのアクセルペダル開度制御について行ったものであり、その結果を図２に示している。この図２における矩形波（パルス波）は、従来の手法（フィードフォワード系において所定時間（１ｓｅｃ）間隔で目標車速を微分処理して目標加速度を算出する手法）における微分演算値であり、破線は、その微分演算値を「なまし処理」することによって平滑化されたアクセルペダル操作による車両加速度の時間的変化を示している。一方、図２の実線は上述した実施形態に係る制御ブロックによりアクセルペダル開度制御を行った場合の車両加速度の時間的変化を示している。
【００５３】
この図２から明らかなように、従来技術に係る制御ブロックによる制御では、アクセルペダル操作に遅れが発生していることに伴う車両加速度の遅れが生じている。これに対し、本発明の実施形態に係る制御ブロックによる制御では、車両加速度の遅れは解消されており、アクセルペダル操作に遅れが生じていないことが解る。以上の実験例により本発明の効果が確認された。
【００５４】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態のものは、上述した第１実施形態のものと同様の目標加速度発生器１４を備えさせたものに対し、目標車速Ｖｔｒｇと実車速Ｖｒとの偏差ΔＶにより求められるフィードバック値を、この偏差ΔＶの増減傾向を認識してこの傾向に応じて設定されるゲインにより補正するようにしたものである。以下の説明では、上述した第１実施形態のものとの相違点について主に説明し、共通点についての説明は一部省略する。
【００５５】
−エンジンベンチ試験器の概略構成−
図３は本実施形態に係るエンジンベンチ試験器の制御ブロックの概略構成を示している。この図３に示すように、本実施形態に係るエンジンベンチ試験器は、上記運転パターンである目標車速等の各種運転条件を出力する運転パターン発生器１と、フィードフォワード系（フィードフォワード回路）２と、フィードバック系（フィードバック回路）３と、これらフィードフォワード系２及びフィードバック系３からの出力値（目標加速度Ａｔｒｇ、補正加速度Ａ２）に基づいてアクセルペダル開度θを決定するアクセルペダル開度演算系（開度演算系）４とが備えられている。以下、それぞれについて説明する。尚、上記運転パターン発生器１の構成は、上述した第１実施形態のものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００５６】
（フィードフォワード系２）
上記フィードフォワード系２は上記目標加速度発生器１４から発信された目標加速度Ａｔｒｇ信号を受信し、この目標加速度Ａｔｒｇ信号を、このフィードフォワード系２からの出力信号及び上記フィードバック系３からの出力信号をそれぞれ受けて加算する加速度加算器２０に出力するようになっている。
【００５７】
（フィードバック系３）
上記フィードバック系３は、エンジン回転数検出器（エンジン回転数センサ）３１、車速演算部３２、車速比較器３３、ＰＩＤ制御部３４、加速度補正値算出器３５、ゲイン変更器（ゲイン設定手段）３６を備えている。
【００５８】
エンジン回転数検出器３１、車速演算部３２、車速比較器３３の構成は上述した第１実施形態のものと同様である。
【００５９】
ＰＩＤ制御部３４では、上記車速比較器３３で算出された偏差ΔＶをＰＩＤ（比例・積分・微分）制御することで、上記偏差ΔＶに応じた補正車速値Ｖ１が求められる。
【００６０】
加速度補正値算出器３５では、上記ＰＩＤ制御部３４で求められた補正車速値Ｖ１を、車速の補正に要する所定時間（実車速Ｖｒを目標車速Ｖｔｒｇに一致させるための所要時間：Ｔｃｏｎｓｔ）で除算することにより、基本補正加速度Ａ１を算出する。
【００６１】
ゲイン変更器３６は、上記加速度補正値算出器３５で算出された基本補正加速度Ａ１に対して、現在の実車速の変化状況に応じたゲインＧｖを求め、このゲインＧｖを基本補正加速度Ａ１に乗算することにより、補正加速度Ａ２を決定するようになっている。以下、このゲイン変更器３６におけるゲインＧｖの設定動作について説明する。
【００６２】
図４は、車速の時間的変化の一例を示しており、図中のαが目標車速、つまり上記目標車速発生器１１から出力される目標車速Ｖｔｒｇの変化状態を示している。この図４では目標車速Ｖｔｒｇが一定の加速度で加速していく状態を示している。また、図中のβ及びγは実車速（上記車速演算部３２で演算された車速Ｖｒ）であって、βでは時間の経過と共に目標車速Ｖｔｒｇに対する実車速Ｖｒの乖離幅（速度偏差：ΔＶ）が拡大していく状況にあり、γでは時間の経過と共に目標車速Ｖｔｒｇに対する実車速Ｖｒの乖離幅（速度偏差：ΔＶ）が縮小していく状況にあることを示している。つまり、βは、目標車速の変化値である加速度よりも実際の加速度が小さい状況を示しており、γは、目標車速の変化値である加速度よりも実際の加速度が大きい状況を示している。
【００６３】
ゲイン変更器３６では、この両者を識別し、前者（速度偏差ΔＶが拡大していく状況）である場合にはゲインＧｖを「１」以上の大きな値に設定し、後者（速度偏差ΔＶが縮小していく状況）である場合にはゲインＧｖを「１」以下の小さな値に設定するようになっている。つまり、単位時間当たりの実車速の変化量を検出し、それにより求められる加速度（実加速度）が目標車速Ｖｔｒｇの変化パターンにおける加速度よりも大きいかまたは小さいかを識別し、実加速度の方が小さい場合にはゲインＧｖを「１」以上の大きな値に設定し、実加速度の方が大きい場合にはゲインＧｖを「１」以下の小さな値に設定するようになっている。尚、この場合、ゲインＧｖの算出には以下の演算式が使用される。
【００６４】
速度偏差拡大時：Ｇｖ＝（１＋｜ａ１−ａ｜÷Ａｃｏｎｓｔ）        …（１）
速度偏差縮小時：Ｇｖ＝（１−｜ａ２−ａ｜÷Ａｃｏｎｓｔ）        …（２）
（Ｇｖ：ゲイン、ａ：目標車速の変化である加速度（図４おけるαの傾きに相当）、ａ１：速度偏差拡大時における実加速度（図４おけるβの接線の傾きに相当）、ａ２：速度偏差縮小時における実加速度（図４おけるγの接線の傾きに相当）、Ａｃｏｎｓｔ：定数）
これら演算式により、速度偏差拡大時にあっては、上記ａとａ１との偏差（加速度偏差）の大きさに応じてゲイン（Ｇｖ）が１〜２の範囲の値に設定される（加速度偏差が大きい程、ゲインＧｖも大きな値に設定される）一方、速度偏差縮小時にあっては、上記ａとａ２との偏差（加速度偏差）の大きさに応じてゲイン（Ｇｖ）が０〜１の範囲の値に設定されることになる（加速度偏差が小さい程、ゲインＧｖも小さな値に設定される）。つまり、速度偏差拡大時には上記補正加速度Ａ２が基本補正加速度Ａ１よりも大きくなるようにゲインＧｖが設定される一方、速度偏差縮小時には上記補正加速度Ａ２が基本補正加速度Ａ１よりも小さくなるようにゲインＧｖが設定されることになる。上述した数値の範囲は上記Ａｃｏｎｓｔの変更により任意に設定できる。
【００６５】
以上の動作により求められた補正加速度Ａ２は、上記加速度加算器２０に出力され、上記フィードフォワード系２から出力される目標加速度Ａｔｒｇに加算されて目標加速度（加算値）Ａｔｒｇ’として得られるようになっている。
【００６６】
（アクセルペダル開度演算系４）
上記アクセルペダル開度演算系４は、上記算出された目標加速度Ａｔｒｇ’に基づいてアクセルペダル開度θを求めるものであって、車両慣性モーメント乗算部４１、タイヤ半径乗算部４５、ロード抵抗演算部４２、ギア比乗算部４３、ＮＴマップ４４を備えている。これら車両慣性モーメント乗算部４１、タイヤ半径乗算部４５、ロード抵抗演算部４２、ギア比乗算部４３、ＮＴマップ４４も構成も上述した第１実施形態のものと同様であり、ＮＴマップ４４によってアクセルペダル開度θが求められる。
【００６７】
このようにして求められたアクセルペダル開度θの信号はペダルアクチュエータ７に入力されることにより所定のアクセルペダル開度θに操作されて実車速Ｖｒを目標車速Ｖｔｒｇに近付けることができるようになっている。
【００６８】
以上のようなアクセルペダル開度制御動作が行われるため、本形態では、上述した第１実施形態における効果に加えて以下の効果を奏することができる。先ず、速度偏差ΔＶが拡大する状況ではゲインが大きな値（１以上の値）として設定されて補正加速度Ａ２が大きな値で得られる一方、速度偏差ΔＶが縮小する状況ではゲインが小さな値（１以下の値）として設定されて補正加速度Ａ２が小さな値で得られることになるので、実車速を変化パターン（車速変化パターン）に高精度で追従させることが可能になり、現実の人間のアクセルペダル操作に略一致した動作を実行させることができる。その結果、アクセルペダル操作量の頻繁な増減（アクセルペダル踏み返し操作）を解消することができ、また、全エンジン回転数領域において適正なアクセルペダル操作量を得ることが可能になって、シミュレート運転の信頼性を高めることができる。
【００６９】
また、アクセルペダル開度演算系４によってアクセルペダル開度θを決定する前段階で、フィードフォワード系２からの目標加速度Ａｔｒｇに対してフィードバック系３により求められた補正加速度Ａ２を加算しておくようにしているため、フィードバックゲイン（ＰＩＤの制御ゲイン）のチューニング工数を削減でき、試験対象となるエンジンＥが交換されてもフィードバックゲインのチューニングを行うことなしにシミュレート運転を開始することが可能である。
【００７０】
−その他の実施形態−
以上説明した実施形態は、車速を所定の運転パターンに沿って変更するためにアクセルペダル開度を制御しながらエンジンの性能試験等を実施する場合について説明した。本発明はこれに限らず、エンジン回転数を所定の運転パターンに沿って変更するためにアクセルペダル開度を制御するもの（例えば特許２７２７２２９号公報のもの）にも適用可能である。また、制御対象としては、アクセルペダル開度に代えてスロットルバルブの開度とすることも可能である。つまり、エンジン吸気系に備えられたスロットルバルブの開度をスロットルモータ等によって直接的に調整するものへの適用も可能である。
【００７１】
更に、上述した実施形態では、車両試験器としてエンジンベンチ試験器に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、シャシダイナモメータへの適用も可能である。この場合、上述した実施形態の如くエンジン回転数やギア比等から実車速を算出するのに代えて、直接的にタイヤの回転速度をセンシングし、そのセンシング値を実車速とすることができる。
【００７２】
また、上記実施形態では変速機としてマニュアルトランスミッションを搭載した車両を想定したシミュレート運転について説明した。本発明はこれに限らず、オートマチックトランスミッションを搭載した車両を想定したシミュレート運転にも適用可能である。この場合、目標トルクＴｔｒｇの演算に関してはトルクコンバータに対応した伝達関数を有するブロックを制御ロジックに追加することになる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１実施形態に係るエンジンベンチ試験器の制御ブロックの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の効果を確認するために行った実験の結果を示す図である。
【図３】第２実施形態に係るエンジンベンチ試験器の制御ブロックの概略構成を示す図である。
【図４】車速の時間的変化の一例を示すものであって、目標車速の変化状態、時間の経過と共に目標車速に対する実車速の乖離幅が拡大していく車速変化状態、時間の経過と共に目標車速に対する実車速の乖離幅が縮小していく車速変化状態をそれぞれ示す図である。
【図５】従来のエンジンベンチ試験器の制御ブロックの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１４      目標加速度発生器（目標加速度記憶手段）
２        フィードフォワード系
２０      加速度加算器
２１，４１  車両慣性モーメント乗算部
２４，４４  ＮＴマップ
３        フィードバック系
３４      ＰＩＤ制御部
３５      加速度補正値算出器
３６      ゲイン変更器（ゲイン設定手段）
４        アクセルペダル開度演算系（開度演算系）
６        加算器（加算手段）
Ｅ        エンジン
Ｖｔｒｇ  目標車速
Ｖｒ      演算車速（実車速）
ΔＶ      車速偏差
Ａｔｒｇ  目標加速度
Ａ１      基本補正加速度
Ａ２      補正加速度
Ｆｔｒｇ  目標駆動力
Ｔｔｒｇ  目標トルク
Ｇｖ      ゲイン
θａ      基本アクセルペダル開度（フィードフォワード制御値、基本スロットル開度）
θｂ      アクセルペダル開度補正値（フィードバック補正値、スロットル開度補正値）
θ        アクセルペダル開度（スロットル開度）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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