(57)【要約】      （修正有）【課題】電子制御方式の車両の開発において、ソフトウエア技術を必要とせずに、オブジェクト指向プログラミング技法を取り入れ、シミュレーションが出来る計測制御装置のモデル作成装置の提供。【解決手段】モデル化対象の車両各部分を有限個数のモデル構成要素に分割し、モデル構成要素が整合性を有して接続される車両の統合モデルを作成し、モデル構成要素のハード、及びソフトウエアを独立的に構成し、実装形式に従って設計し、モデル化対象の車両の統合モデル、モデル構成要素、または後から追加するモデル構成要素をユーザに提供し、モデル構成要素のソフトウエア部分のプログラムを変更することによりモデル構成要素の実行形式のプログラムファイルを自動生成することを特徴とする車両のモデル作成装置を提供する。【選択図】図１
2008077464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のモデル作成装置であって、モデル化対象の車両各部分を有限個数のモデル構成要素に分割し、前記モデル構成要素が整合性を有して接続される車両の統合モデルを作成し、前記モデル構成要素のハード、及びソフトウエアを独立的に構成し、実装形式に従って設計し、モデル化対象の車両の統合モデル、モデル構成要素、または後から追加するモデル構成要素をユーザに提供し、前記モデル構成要素のソフトウエア部分のプログラムを変更することにより前記モデル化対象の車両の機能・性能が変更でき、かつ前記モデル構成要素の実行形式のプログラムファイルを自動生成することを特徴とする車両のモデル作成装置。
【請求項２】
前記車両のモデル作成装置はモデル化対象の車両各部分をモデル構成要素、および車両の統合モデルをハード、及びソフトウエアを表現するグラフィック方法で表現され、お互いのモデル構成要素が有向システムとして接続され
（１）グラフィカルユーザインタフェースのディスプレイ上で前記モデル構成要素、および車両の統合モデルをハード、及びソフトウエアを示すアイコンを生成し表示する手段と、
（２）前記ディスプレイ上で、操作入力手段からの操作に基づいて、前記アイコンの属性を与えると同時に該アイコンを指定された位置に配置する手段と、
（３）前記ディスプレイ上で、前記アイコンを有向システムとして接続すると同時に、前記接続条件の属性および、前記接続方法と前記アイコンに対応する関係を確定する手段と、
（４）前記ディスプレイ上に表示されるアイコンがお互いのモデル構成要素の整合性が確立できるアイコンのみを選択的に表示する整合性検証手段と、
（５）前記モデル構成要素のハード、及びソフトウエアの機能、および表示アイコン、及びモデル構成要素間の有向システムとして接続する接続条件の属性および、前期接続方法の間の確定された関係をソースプログラムデータとして記憶する手段と、
（６）前記ソースプログラムデータから実行可能な制御プログラムを生成する手段と、
（７）前記実行可能な制御プログラムを実行する手段と
を備えたことを特徴とする請求項１の車両のモデル作成装置。
【請求項３】
前記グラフィカルユーザインタフェースのディスプレイ上で前記モデル構成要素、および車両の統合モデルをハード、及びソフトウエアを示すアイコンを生成し表示する手段は、前記車両の統合モデルから、前記モデル構成要素まで、階層構造で表示され、前記モデル構成要素のハード、及びソフトウエアを示すアイコンを生成し表示方法は、各モデル構成要素について、エネルギービュー、計測制御ビュー、および配置ビュー表示機能を備えたことを特徴とする請求項１、および請求項２の車両のモデル作成装置。
【請求項４】
前記ディスプレイ上に表示されるアイコンがお互いのモデル構成要素の整合性が確立できるアイコンのみを選択的に表示する整合性検証手段は、ディスプレイ上に整合性が確立できるアイコンのみを選択的に表示するデザイナーウインドを備えたことを特徴とする請求項１、および請求項２の車両のモデル作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のモデル作成装置、及びシステムに関し、特に、モデル化対象の車両の構成部分を機能モデル化し、モデル作成装置を画面からの操作、またはネットワークからモデルの変更、および追加することにより、車両のモデルの機能・性能を変更することを可能とする車両の実機シミュレーション機能を有したモデル作成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両電子制御方法の普及にともない車両の機能・性能が複雑化していて、車両の設計においてメカニカル要素に加えて計測制御装置と合わせた設計する例が増大している。
【０００３】
これらの電子制御方式の車両の開発において制御対象はメカニカル要素が多く個々機能を理解し設計することが多く制御対象に関する技術者を必要とし、また計測制御部分の開発においては、電子回路技術者、制御技術者、ソフトウエア技術者等の広範囲な技術者を多く必要として、またこれらのお互いの技術分野がことなることもあり、電子制御方式の車両の開発において、試作、実装、および検証に多くに時間を要していた。
【０００４】
このような電子制御方式の車両の開発においては制御項目の増大とともに、設計ミス等の試作、実装、および検証の効率向上のために、検証の前倒し、および制御対象の、もしくは計測制御部分の組合せ検証でのどちらか一方をモデルで代用するモデルベースド開発手法が取り入れられている。さらに、作成した車両モデルと同じ入出力信号を用いて実機車両を実動作させる実機シミュレーションが行なわれている。
【０００５】
モデルベースド開発においては、車両の構成部分をモデル構成要素部分に区分し、機能モデル化し、機能モデルの集合体としての車両の統合モデルを作成することが行なわれている。これらの機能モデルを作成するソフトウエアについては、最近オブジェクト指向プログラミングと称されるソフトウエアの設計目的を明確化することにより言語に依存しない、設計からシステムの保守まで一貫したソフトウエアの記述方法が普及している。これらのオブジェクト指向プログラミング技法については「オブジェクト指向方法論OMT」1992年 凸版印刷株式会社から解説書が発行されている。 
【０００６】
【非特許文献１】羽生田栄一 監訳 オブジェクト指向方法論OMT 1992年 凸版印刷株式会社
【０００７】
この言語に依存しない、設計からシステムの保守まで一貫したソフトウエアの記述方法を用いると、電子制御方式の車両のモデルの開発においては、電子回路技術者、制御技術者がソフトウエア技術の詳細についての知識を有さずに計測制御部分を汎用化し、プログラミング技法を階層構造のオブジェクト指向記述、およびグラフィカル表記方法を用いることより、車両のモデルの構築時点、性能・機能変更時点、及び保守時点において分業化をはかれることが可能とされている。
【０００８】
実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムを実現する為の具体的なハードウエア、およびソフトウエアを動作させるため、およびモデル構成要素の実行形式のプログラムファイルを自動生成するためには特定のプログラミング言語を用いて実装する必要があるが、このオブジェクト指向のプログラミングが可能で、実行形式のプログラムファイルを自動生成できるプログラミング言語として最近、比較的容易に入手可能となっているＳｉｍｕｌｉｎｋソフトウエアがある。
【０００９】
また、モデル化対象の車両の構成部分の部分変更を必要とする場合、使用現場での現場技術者による部分変更が簡便に行なえるモデル作成装置の要求も多く、全体システムに影響を与えない範囲での部分変更を実現する要求も多い。
このためには、全体システムへの知識が必要なく部分変更が容易に実施でき且つ部分変更をした場合、全体システム動作を容易に確認・保証するモデル作成装置が必要とされている。
【００１０】
これらの試みとして特許文献１がある。回路共通化、画面での「仮想計測器」の概念は同じと言える。しかしこの特許文献１で想定している計測器は、その計測器のみの機能を組立、変更するものであり、車両の全体、および構成部分の変更を目的とし実機シミュレーション機能も含めたモデル作成装置とは言えない。
【００１１】
【特許文献１】特許第３０１６７８３号公報
【００１２】
電子制御方式の車両の開発において、計測制御部分に関する電子回路技術者、制御技術者がソフトウエア技術を必要とせずに、車両各部分の計測制御部分を含めた設計、および部分変更をするためには、階層構造のオブジェクト指向記述、およびグラフィカル表記方法を用いたオブジェクト指向プログラミング技法を取り入れ、車両各部分の計測制御部分を機能モデル化し、作成したソフトウエアの検証、および制御対象の実機と合わせたシミュレーションが出来るモデル作成装置が必要とされている。
【００１３】
これらのモデル作成装置はソフトウエア技術の知識を必要とせず、計測制御対象の技術要素知識のみで操作可能とする為に、直感性のあるモデル化技法の実現、および汎用のコンピュータ技法と同等の操作、表示機能を取り入れたグラフィック表示の実現が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の開発に用いられている車両の計測制御用のシミュレーションシステムではシステムを構築するのに必要な計測装置、解析装置、シミュレーション装置、制御装置は別個独立に構成されており、シミュレーション装置上で作成された動作モデルはシミュレーション用途にしか用いることが出来ず、動作モデルを制御装置に組み込むためには、別途動作モデルのプログラミング作業が必要であり、また、計測装置の制御部分に必要なプログラミング等もしなければならなかった。
【００１５】
本発明は、電子制御方式の車両の計測制御部分を含めた実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの構築技術者は通常、計測制御対象物の知識、また電気回路・ソフト技術の知識、および計測制御部分に対する知識が要求されていて、分業化が困難であったことに対して、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムを汎用化し、プログラミング技法として階層構造のオブジェクト指向記述、およびグラフィカル表記方法を用いることにより、モデル作成システムの構築時点、性能・機能変更時点、及び保守時点において分業化をはかれることを目的としている。
【００１６】
また、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの部分変更を必要とする場合、使用現場での現場技術者による部分変更が簡便に行なえるモデル作成システムの要求も多く、全体システムに影響を与えない範囲での部分変更を実現する要求も多い。このためには、全体システムへの知識、および、ソフトウエア知識を必要とせずに部分変更が容易に実施でき且つ部分変更をした場合、全体システム動作を容易に確認・保証するシステムが必要とされている。
【００１７】
このためには、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムを全体モデルの構成・構造、および構成部分をモデル構成要素部分に区分し、機能モデル化し表記するブロック化、およびモデル化表記方法が必要とされる。また、全体モデルと構成部分との関係を理解するために階層構造表記方法が必要とされる。また、構成部分間の関係が直感的に理解可能な表記方法として機器の物理的な動きを表現できるエネルギー表記動作モデルでの表記が望まれている。
【００１８】
さらに、種々の制御対象を含めた実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムに対応するためには階層化された構成部分が、全体的に統合可能な構成となっていて、各構成部分が再使用可能とできる必要がある。
【００１９】
また、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの全体モデル、もしくは構成部分のソフトウエアが上記のような動作モデルで完成しても、実際の制御装置に組み込み動作確認をするためには動作モデルで実機を動作させるシミュレーション機能が必要でありこのためには、個々の機能モデルは実機、または実機の各構成部分と実質的に同一機能を有している必要がある。
【００２０】
実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの全体モデル、および各構成要素の表記方法が直感的に理解可能なモデル化手法で表記されても新たなモデル、または構成部分の追加・変更方法は種々の方法があり、それらの設計を全て整合性を有して設計することは、現段階では困難と言える。このためには、モデル作成システムの全体モデル、および各構成要素の設計段階で、全体モデル、および各構成要素の表記方法、および表記に必要な項目を漏れなく記述する為の表記ツールが必要とされている。
【００２１】
さらに、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの全体モデル、および各構成要素の整合性を実現する為に、設計可能性の範囲を操作部・表示部を利用したグラフィカルユーザインタフェース(ＧＵＩ)手法で表示制限し、整合性のある設計条件を選択しながら設計していくＧＵＩ設計手法が必要とされている。
【００２２】
さらに、一旦設計された実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの全体モデル、および各構成要素が、整合性を有し全体として機能しているかを確認する、整合性不具合の表示、ソフトウエアでのシミュレーション手法も望まれている。
【００２３】
また、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの全体モデルはすでに存在し、ある構成部分を新たに追加、もしくは変更する場合には、この整合性確認、および全体システム確認は特に必要とされている。
【００２４】
さらに、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの全体モデル、もしくは構成部分のソフトウエアが上記のような動作モデルで完成しても、実際の制御装置に組み込み動作確認をするためには、動作モデルを実機のプログラミング言語を生成する機能も必要とされている。
【００２５】
また、一旦完成した統合モデルを用いて、個々の部分の設計変更、他の計測制御装置のソフトウエアの入れ替え、性能確認を実施する場合は、全体モデルの構成・構造が分からなくても、部分性能を確認でき、全体性能が分かれば計測制御装置、及びシステムは問題ないとされることが多い。
従って、個別部分のソフトウエアを機能ブロック化して、記述方式を統一することにより個別部分の接続性を容易にすることは、計測制御装置、及びシステムの新規設計に於いても、また、使用段階でも計測制御装置、およびシステムへの機能の追加、方式変更等の自由度が大きく増加することが期待できる。
【００２６】
また、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムは色々な環境下、電圧・電流・インピーダンス測定器、振動解析器、波形解析器、圧力・力計測器、計量器、分析器、生体信号解析器のように用途に応じて、外部制御機器と接続して、計測、及び制御システムとして用いられることが多くなり、機能・性能を常時維持すると共に、不具合発生時にはいち早く対応する必要性が増加している。このためには、計測制御システムについて同じような方法で性能・機能、または不具合個所を早く見つけるために同一構成を有する計測制御システムは、保守性からも極めて有効な方法と思われる。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
これらの状況に鑑み、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムを全体モデル、および各構成要素を構成する構成部分の整合性を有した方法で作成し、その各々のカスタマイズをそれに関連するソフトウエアのみで行うことができ、また実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムを全体モデル、および各構成要素を構成する構成部分をソフトウエアの変更で機能・性能を変更でき、かつ実機車両をシミュレーション確認ができる全体モデル、および各構成要素を構成する構成部分のモデル作成ツールのモデルビルダーを考案した。
【００２８】
本考案の実機シミュレーション機能を有したモデル作成システム用のモデルビルダーは、最近、ソフトウエアの製作方法として多く用いられているオブジェクト指向の、システム分析手法およびシステム構築法を計測・制御システムの構成方法、ハードウエア、およびソフトウエアの設計方法に用いたもので、計測・制御システムを、各構成モデル、および統合されたモデルで構築することにより汎用性の高い設計方法により実現したものである。
【００２９】
本発明の実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムを画面からの操作、またはネットワークからソフトウエアの変更で各種用途に対応できるシステムを実現するためには実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムを、有限個数の機能部分に区分し、信号入力部分のように機能が回路要素で決定される場合はその各部分を変更可能性を組み入れた電子回路で設計すると共に、各部分をソフトウエアで制御できるように設計することで、また演算・信号処理部分のようなソフトウエアで変更可能な部分はソフトウエアを機能ブロック化することにより汎用化が実現している。
【００３０】
このような画面からの操作、またはネットワークからソフトウエアの変更で各種用途に対応できる実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムを実現するためには、ソフトウエアを機能ブロック化すると共に、離散事象制御、論理制御、及び数値制御という、それぞれ固有の手法をつなぎ目なしに統合しなければならず、新しい概念とモデリング技法とプログラミング技法で実現している。
【００３１】
さらに、実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムの全体モデル、および各構成要素の表記方法階層モデルで表現して、個々のモデルの構築、及び接続方法について、個々部分が機能的に独立し、かつその機能性能がモデルの構築、及び接続方法により整合性を失わないような設計方法を用いた。これにより、ソフトウエアのみで個々部分の変更が可能となると共に、ソフトウエアの変更、及び追加は外部ネットワークで行なうことも可能となっている。この際、個々機能要素が独立して、かつ階層構造を有していることが管理上有効となる。
【００３２】
この方法による計測・制御装置を動作させる為には、具体的なハードウエア、およびソフトウエアを動作させるためには特定のプログラミング言語を用いて実装する必要があるが、本発明ではＳｉｍｕｌｉｎｋソフトウエアを用いている。
【００３３】
このオブジェクト指向のプログラミング言語は、言語で用いている構造が本発明の構造と類似しているオブジェクト指向のプログラミング言語であれば、言語の種類は重要ではない。
【００３４】
本発明はモデル作成システムを構成する、各機能部分について、入出力端子構造をもつ有向モデリング方法として用い、前記機能部分を有向モデリング構造として共通化し、システムの統合を容易にすることにある。有向性を有する入出力端子信号とすることで個々構成要素の接続整合性の確認を容易にしている。また、システム構築方法として機能性能がモデルの構築、及び接続方法により整合性を失わないようなトップダウン的設計方法を用いている。
【００３５】
このためには機能性能がモデルの構築、及び接続方法により整合性を失わせないために、システム記述方法を統一化することが必要であり、このためには、本発明では統合モデルの構造、記述方法の統一、およびその統合モデルでの整合性確認方法を用いている。
【００３６】
記述方法の統一、および統合モデルの構造として、以下の要件が有る。
１）階層構造を有していること
２）階層化されたモデルは、統合されていること。
３）一度作成したモデルの各部分を再使用できること
４）表記される機能は機器の物理的な動きを表現できるエネルギー表記動作モデルであること
５）計測・制御をつかさどる電気的結線は表記することなく、確認手段があること
【００３７】
モデル作成システムの全体モデル、および各構成要素の表記方法が直感的に理解可能なモデル化手法で表記されても新たな計測制御システム、または構成部分の追加・変更方法は種々の方法があり、それらの設計を全て整合性を有して設計することは、現段階では困難と言える。このためには、モデル作成システムの全体モデル、および各構成要素の設計段階で、全体モデル、および各構成要素の表記方法、および表記に必要な項目を漏れなく記述する為の表記ツールとしてモデルビルダーを考案し、表記方法をあらかじめ用意されている構成画面に従い、構成ツールを選択表記していく方法を用いている。
【００３８】
構成画面は、汎用コンピュータで用いられているウインド表記方法を用いて、本モデルビルダーの主要部分の全体モデル、および各構成要素を設計するデザイナーウインドは、同一機能画面を設計者の使用目的に合わせる形で、各ブロック間をエネルギー状態・移動量で表記するエネルギービュー、計測信号および制御信号で表した計測制御ビュー、および計測制御部分との接続状態を表す配置ビューをアイコン、ダイアログ、マウスを使用いて選択表示可能としている。
【００３９】
さらに、モデル作成システムの全体モデル、および各構成要素の整合性を実現する為に、モデルの新たな設計、もしくは設計変更する際には設計ウインドを使用し、設計可能性の項目、および範囲を表示した中から選択し設定する方法により、整合性のある設計条件を選択しながら設計していく設計手法を用いている。
【００４０】
さらに、ウインド表記方法の多面性を利用して操作者の設計補助の為に、前述デザイナーウインド以外に、デザイナーウインドで全体モデルを作成する場合に利用できる個々機能要素ごとにモデル構成要素格納部に保存されているライブラリファイルを表示するライブラリウインドを用いている。
【００４１】
また、実機シミュレーションを行なう場合ＥＣＵ等の制御機器を使用してモデル化対象の制御を行なうことが多くなり、ソフトウエアのみで実機モデル化対象を動作させるＲＰＴ、ＥＣＵで実機モデル化対象を動作させながら一部をソフトウエアで動作させるＨＩＬの様に制御機器にＥＣＵを用いたり、ＥＣＵの代わりに本発明のようなモデル作成システムを目的に応じて使い分ける方法が増加している。
【００４２】
モデル作成システムでは、ＲＰＴ／ＨＩＬウインドをもうけ、デザイナーウインドでの設計時にソフトウエアでの実機シミュレーション、ＨＩＬ、および個別制御用のロジック回路作成等の多様性を負荷している。
【００４３】
これらの手法により、本モデルビルダーは操作部・表示部を利用したＧＵＩ手法により、計測制御システムの全体モデル、および各構成要素のモデル作成、作成したモデルで実機シミュレーションが可能、ＲＰＴ、ＨＩＬシステムとして接続が可能なモデルビルダーを実現している。
【００４４】
即ち、モデル作成装置であって、モデル化対象の車両各部分を有限個数のモデル構成要素に分割し、前記モデル構成要素が整合性を有して接続される車両の統合モデルを作成し、前記モデル構成要素のハード、及びソフトウエアを独立的に構成し、実装形式に従って設計し、モデル化対象の車両の統合モデル、モデル構成要素、または後から追加するモデル構成要素をユーザに提供し、前記モデル構成要素のソフトウエア部分のプログラムを変更することにより前記モデル化対象の車両の機能・性能が変更でき、かつ前記モデル構成要素の実行形式のプログラムファイルを自動生成することを特徴とする車両のモデル作成装置である。
【００４５】
また構成要素からは モデル化対象の車両各部分をモデル構成要素、および車両の統合モデルをハード、及びソフトウエアを表現するグラフィック方法で表現され、お互いのモデル構成要素が有向システムとして接続され
（１）グラフィカルユーザインタフェースのディスプレイ上で前記モデル構成要素、および統合モデルをハード、及びソフトウエアを示すアイコンを生成し表示する手段と、
（２）前記ディスプレイ上で、入力手段からの操作に基づいて、前記アイコンの属性を与えると同時に該アイコンを指定された位置に配置する手段と、
（３）前記ディスプレイ上で、前記アイコンを有向システムとして接続すると同時に、前記接続条件の属性および、前記接続方法と前記アイコンに対応する接続端子との関係を確定する手段と、
（４）前記ディスプレイ上に表示されるアイコンがお互いのモデル構成要素の整合性が確立できるアイコンのみを選択的に表示する整合性検証手段と、
（５）前記モデル構成要素のハード、及びソフトウエアの機能、および表示アイコン、及びモデル構成要素間の有向システムとして接続する接続条件の属性および、前期接続方法の間の確定された関係をソースプログラムデータとして記憶する手段と、
（６）前記ソースプログラムデータから実行可能な制御プログラムを生成する手段と、
（７）前記実行可能な制御プログラムを実行する手段と
を備えた車両のモデル作成装置である。
【００４６】
またグラフィカルユーザインタフェースのディスプレイ上で前記モデル構成要素、および車両の統合モデルをハード、及びソフトウエアを示すアイコンを生成し表示する手段は、前記車両の統合モデルから、前記モデル構成要素まで、階層構造で表示され、前記モデル構成要素のハード、及びソフトウエアを示すアイコンを生成し表示方法は、各モデル構成要素について、エネルギービュー、計測制御ビュー、および配置ビュー表示機能を備えたことを特徴とする車両のモデル作成装置である。
【００４７】
ディスプレイ上に表示されるアイコンがお互いのモデル構成要素の整合性が確立できるアイコンのみを選択的に表示する整合性検証手段は、ディスプレイ上に整合性が確立できるアイコンのみを選択的に表示するデザイナーウインドを備えたことを特徴とする車両のモデル作成装置ともいえる。
【発明の効果】
【００４８】
従来は、自動制御システムを構築するのに必要な計測装置、解析装置、シミュレーション装置、制御装置は別個独立に構成されており、シミュレーション装置上で作成された動作モデルはシミュレーション用途にしか用いることが出来ず、動作モデルを制御装置に組み込むためには、別途動作モデルのプログラミング作業が必要であり、又、計測装置の制御に必要なプログラミング等もソフトウエア技術者が作成しなければならなかった。
【００４９】
本発明の動作モデル表記方法、及びシミュレーション方法を用いると、機器の物理的な動きを伴う動作を電子的に制御するメカトロニクス分野の技術者が直感的にモデルを理解できる動作モデルを提供し、煩雑な計測・制御結線を表示しないことから、制御対象を接続しての実機シミュレーション動作実施しながらの制御対象システムに仕様変更やトラブルが発生した時でも、モデルのどの部分が変更されたのか、どの部分にトラブルの原因があるのかを追求することが容易となり、根本的な解決が導かれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかる車両のモデル作成装置による車両の各構成要素を含んだ全体統合モデルの表示例を示している。
【００５１】
図１に示すようにモデル作成装置はモデル化対象の車両、および計測制御部分で。例えば車両の性能試験のためのモデル作成装置の使用例として図２の全体構成図に示す様に、スロットル制御部１０、エンジン制御部１３、トランスミッション（トルクコンバータ）制御部１７、ブレーキ制御部２２、および車両の走行速度を計測する為のダイナモメータ制御部３８の複数個の計測制御部分で構成される。
【００５２】
図２では本考案の実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムとしての車両、および各部分のモデル化作成装置と実機シミュレーションでの性能試験用のダイナモメータを同時に表示している全体構成図である。モデル作成システムは計測・制御を掌る制御部６、実機シミュレーション時の車両の走行速度、及びトルクを計測する為のダイナモメータ制御部３８、及び計測を掌る測定部５０、モデルシミュレーション部６０、表示部４０、システム制御部４１、および操作部４２で構成される。
【００５３】
また測定部５０は、入力部５１はＡＤ変換器を有したアナログ入力、およびデジタル入力を有していて、またモデルシミュレーション部はデジタル出力を有していて制御部６によりモデル化対象の車両各部分の計測・制御を行なっていることから、任意の信号を、任意のタイミング、期間、分解能、サンプリング間隔等で入力したり、また外部に制御信号を出力するこれらの機能を用いて、モデル作成装置を外部ネットワークを使用した使用方法も可能としている。
【００５４】
図１はこれらの車両各部分、及び計測制御部分をモデル化した全体モデルの表示例を示している。図１では、車両の全体モデルを個々の構成要素に区分してエンジンＭ１１、クラッチＭ１２、トランスミッション（トルクコンバータ）Ｍ１３、デフＭ１４、車輪Ｍ１５、および車体
Ｍ１６、として表示し、その制御部分として運転者モデルＭ１７、エンジンを制御するＥＣＵ Ｍ２１、トランスミッション（トルクコンバータ）を制御するＥＣＵ Ｍ２２と表示し、さらにモデル作成装置を含んだ計測制御装置Ｍ３１からＭ３４で表示している。
【００５５】
図１に表示される個々の構成要素は、図２の全体構成と対応していて、構成内容の個々構成要素をモデル化し、操作者に分かりやすいアイコンで個々機能要素を表している。また、図１では個々構成要素間のエネルギー、および信号の接続状態を実線、または破線で表示して、個々構成部分間の関係の有無が操作者に直感的に理解できる表示としている。
【００５６】
図１に表示される個々の構成要素は個々構成部分をモデル化を６個の構成要素で表記している。個々構成部分間の関係の有無が操作者に直感的に理解できる図として構成要素を１０個程度の有限個数で、階層構造表記の第1階層として、統一された表記する方法が重要である。第２階層以下は使用目的により異なることが予想され、入出力信号整合性を有して統一された個別ブロックの表記方法を用いることで実現でき、その個数は問題ではない。
【００５７】
本発明の目的は、ソフトウエア知識を必要とせずに部分変更が容易に実施でき且つ部分変更をした場合、全体システム動作を容易に確認・保証することを、図２の示された全体構成、および個々の構成要素を意識せずに、図１で示すモデル化された表示画面の操作で実現するモデル作成装置を提供することにある。以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモデル作成装置の詳細について説明する。
【００５８】
図２に示された全体構成、および個々の構成要素を、図１で示すモデル化された表示画面にモデル化表示し、またソフトウエア知識を必要とせずに部分変更を可能とし、全体モデルでの性能確認が行なえ、また実機車両を計測制御するモデル作成装置のシミュレーション用ソフトウエアの作成ツールとしてモデルビルダーを考案した。
【００５９】
モデルビルダーは図２に示すモデルシミュレーション部６０、表示部４０、システム制御部４１、および操作部４２を用いて実行されるソフトウエアであり、その構成を図３に示す。図３で示す様にモデルビルダーはモデル化されたブロック、およびブロックに係わる入出力パラメータをファイル形式でライブラリ化してモデル構成要素格納部に保存し、表示部および操作部から、モデル作成部６１でブロックライブラリを結合する形でモデル化する方法を用いている。
【００６０】
シミュレーション部６４ではモデル作成部６１で作成した個々構成要素のモデルをＳｉｍｕｌｉｎｋによりシミュレーションコードを生成し、ソフトシミュレーションが実行され、シミュレーションの結果が表示部４０上の表示される。
【００６１】
モデル作成部６１で作成されたモデルはＳｉｍｕｌｉｎｋモデルで出力されるか、または実機を計測制御するためのＣコード等の実行ファイル形式にデコードされ出力される。制御対象の実機をシミュレーションする場合は制御値設定・修正部６３と介して制御部６に伝達される。
【００６２】
モデルビルダーのソフトウエアの基本構成は、プログラミング技法を階層構造のオブジェクト指向記述を行い、オブジェクト素子で作成された一定機能を持つ機能ブロックとして、このソフトウエア部品に関する構成要素の種類とその属性および構成要素間の関係をデータとして記録したファイルを合わせてソフトウエア部品としてブロック化している。
また、機能ブロックについて、記述方式を有向形式の表記とし、ライブラリ間のインタフェースの定義、ブロックライブラリ管理標識、ブロック表示アイコン、入出力パラメータファイルを設けている。
【００６３】
また、この入出力信号条件を定義した機能ブロック化により独立性が保て、またブロック間を接続して統合動作させても整合性の有る動作が行なえることは、過去のソフトウエアのサブルーチンでの設計手法と同じである。
【００６４】
機能ブロックは個々ソフトウエア部品を組合わせて構成したもので、論理演算子、回路素子、制御素子、また、実際の測定制御を掌るＡＤ変換器、ＤＡ変換器、フィルタ、スイッチ等のハード回路と対応した機能ブロック、数値データ表などを組合わせて用いることが出来る。またモデル化対象とは制御対象物、制御対象を制御する部分、およびセンサの実際の計測制御対象を機能面から数式モデル、物理モデル等で抽象化したものである。
【００６５】
この機能ブロックを整合性を有しながら、ソフトウエア知識を必要とせずに接続使用するためにグラフィカルユーザインタフェース(ＧＵＩ)の表示器に機能ブロックの表示と共に、接続可能パラメータ、および条件を表示している。
本発明では、統合モデルが個々構成要素間を接続して統合動作させても整合性を有するために、有限個数の個々構成要素で独立性が保て、また個々構成要素間を接続して統合動作させても整合性を有するために、選択された構成要素に応じて個々構成要素の入出力信号の信号項目、信号表記単位、および信号の範囲をあらかじめ求めておき、ＧＵＩ上に選択表記することにより表示する方法を用いている。
【００６６】
機能ブロックの整合性確認はモデル作成部（図２の６１）内の整合性確認は整合性検出手段で行なわれＧＵＩ上に表示されたアイコンをマウスで選択された構成要素について、構成要素毎にファイルとしてモデル構成要素格納部に保存しているライブラリを用いて接続可能構成要素、入出力端子の信号方向、接続可能信号項目の設定されている整合性内容を
選択して表示している。また信号項目、信号表記単位、および信号の範囲が多岐にわたる場合は表記表示を用いていて、操作者が使用／非使用を設定するチェックボックス、誤設定／誤接続の確認およびアラーム表示機能も有している。
以下、本モデルビルダーの構造について説明する。
【００６７】
モデルビルダーのＧＵＩの表示器に表示されるウインド構成を図４に示す。図４に示す様にモデルを作成、および編集するデザイナーウインド、設計のための保存ライブラリを表示するライブラリウインド、モデルで設定可能なパラメータを表示するパラメータウインド、複数の計測制御装置の状態を表示するターゲット情報ウインド、およびデザイナー、ライブラリ、パラメータウインドを包括するメインウインドで構成される。
【００６８】
また、デザイナーウインドは操作者の表示項目の必要性に応じて図５に示すようなエネルギービュー、計測制御ビュー、配置ビューに選択表示が出来る。図５ａはエネルギービューで個々構成要素が物理的にエネルギー関係で接続されていることを示し、ライブラリウインドからマウスでのドラッグアンドドロップで読み込める。全体モデルの概要が理解できる。図５ｂは計測制御ビューで、例えばライブラリウインドからマウスでのドラッグアンドドロップでＥＣＵブロックを読み込むと、ＥＣＵがオブジェクトとして表示される。ここでマウスをドラッグすると制御端子の接続線が表示される。
このビューで制御端子の接続線のインタフェースの定義が行なえる。また図５ｃは配置ビューで計測制御装置との接続関係を示す図でライブラリウインドからマウスでのドラッグアンドドロップで計測制御装置を読み込む。個々の構成要素と計測制御装置との割当、制御線のインタフェースの定義等を行なう。
【００６９】
モデル化、またはモデルの変更をする場合には、計測制御ビューに表示されている個々構成要素をクリックすることにより設計ウインドが開かれる。図６の例で構成要素として図１での全体モデルのなかでクラッチＥＣＵ
Ｍ２２の設計ウインドの表示例を示す。
【００７０】
個々構成要素の計測制御ビュー（図５ｂ）に表示されているECUをクリックすると図６ａで示すシステム定義が行なえるECUの入出力端子が表示される。この表示される入出力端子はあらかじめ設定されているECUの設定可能な入出力端子が表示され、誤接続を防止している。
【００７１】
入出力端子については、例えば、エンジンＭ１１とＥＣＵ  Ｍ２１間の接続信号については図７ａに示すような、あらかじめの設定されている接続可能な信号項目で、かつ有向性を考慮した入出力に区分した接続入出力信号選択ウインドが表示され、その項目のチェックボックスにチェックマークを付ける、もしくは消去することにより使用するかしないかの選択が出来る。
新たに追加する場合は図７ｂに示す新規端子編集ウインドで新たに追加、もしくは削除が行なわれる。
【００７２】
図８に本モデルビルダーを用いて個々構成要素を新たに作成する、もしくは改造する方法についてフローチャートで説明する。図８aは本モデルビルダーを用いて計測制御装置の全体フローチャートを示し、図８ｂは個々構成要素の新規設計、または変更する場合の個々構成要素の製作・設計（Ｓ１５）のフローチャートである。
ここでは、個々構成要素の変更する場合の手順について説明する。
【００７３】
図８ａでモデル作成装置のあらかじめ作成されモデル構成要素格納部に保存されている全体モデル、およびその構成要素のモデルを読み込む（Ｓ１０）、個々構成要素がモデル作成装置のハードと対応している時にはハードを組み込み、システムとして機能的、および電気的に接続されているかをを確認する（Ｓ１１）。つぎに、モデル作成装置、個々構成要素のハード的な入出力信号の接続、非接続確認を行なう（Ｓ１２）。
この（Ｓ１１）、および（Ｓ１２）のステップはソフトのみでのシミュレーション操作時には用いなくても良い。
【００７４】
個々構成要素を含んだモデル作成装置の全体モデルを計測制御装置の操作部４２を用いて表示部４０表示させることにより、モデル化された全体モデルの動作確認を行なう（Ｓ１４）。
【００７５】
図８ｂは個々構成要素を変更するフローチャートを示し、例えば個々構成要素としてのトルクコンバータのモデルを変更する場合の変更手順を示す。まず、ＧＵＩでの設計画面の計測制御ビュー（図５ｂ）のトルクコンバータアイコンをクリックすると図６ｂに示すトルクコンバータのモデル表記図が表示される。図６ｂのトルクコンバータのモデル表記図ではエンジンの回転数とトルクコンバータの回転数の割合からトルクを求めて、からトルクコンバータの慣性値から回転数を求めるモデルを機能素子で表現している。
【００７６】
また、トルクコンバータを制御するＥＣＵの信号接続状態を表示する時には、図５ｂのＥＣＵアイコンをクリックすることにより接続定義ウインドを表示させ、信号内容の確認、もしくは信号内容の変更が行なえる（ＳＡ１５２）。
このさいに、信号接続が誤接続を防止し、整合性を有する接続とするために、表示される信号の項目、内容、および設定範囲は接続可能な範囲に制限された内容で表示される。
【００７７】
また、トルクコンバータ、または制御用ＥＣＵについて構成要素を全て新しい構成要素で置換えたい場合はモデル要素格納部からドラッグアンドドロップで移動しても良い（ＳＡ１５４）。
【００７８】
トルクコンバータ、および制御用ＥＣＵが必要な接続がされ、正常に接続されると、変更後のトルクコンバータ、および制御用ＥＣＵのパラメータ、およびパラメータ名を指定し（Ｓ１５７）、機能・性能を確認する為に見たい信号、および保存信号にチェックマークを設定する（ＳＡ１５８）。
【００７９】
実機シミュレーションを行なう場合は、実機の信号接続確認を行なう為に、トルクコンバータ制御用ＥＣＵを計測制御ターゲットに設定し、実機のモデル化対象計測制御装置の接続確認を行なう（ＳＡ１５９）、（ＳＡ１６０）。
【００８０】
ここで、個々構成要素の変更例としてトルクコンバータ、および制御用ＥＣＵで説明したが、その他の個々構成要素の変更手順も同様に行なうことが出来る。
【００８１】
次に、個々構成要素を組合わせて統合モデルでソフトシミュレーションを行なう（Ｓ１９）。ソフトシミュレーションはモデル化されている各ブロックによりシミュレーションコードが生成され、Ｓｉｍｕｌｉｎｋによりシミュレーションが実行される。シミュレーションの結果は統合モデル、および個々構成要素の見たい信号と設定したシミュレーションの結果が表示されることにより性能確認が行なわれる。
【００８２】
また、Ｓｉｍｕｌｉｎｋにより、実機を計測制御するためのＣコード等の実行ファイル形式にデコードされシミュレーション用のソフトウエアとして出力される（Ｓ２０）。この実行ファイルは図２の制御部６が動作可能なコードであれば良く汎用プログラミングコード（例えば、Ｃ＋＋）で構成されれば、一般的な、又は従来使用されていた制御装置上でも動作可能である。
【００８３】
次に、変更された機能要素モデルによる実機シミュレーションを行なう為に、モデル化対象の計測制御装置の実機の機能要素変更がある場合には、構成要素がモデル作成装置のハードと対応している時にはハードを組み込み、システムとして機能的、および電気的に接続されているかを確認（Ｓ２２）後、モデル化対象のモデル作成装置を変更されたシミュレーション用のソフトウエアで計測制御が実行される（Ｓ２５）。
【００８４】
このことにより、モデル作成システムの部分変更を必要とする場合、使用現場でのユーザ、及び現場技術者による部分変更が簡便に行え、全体システムに影響を与えない範囲での部分変更を実現することが出きる。
【００８５】
個々部分が機能的に独立し、かつその機能性能がソフトウエアのみで個々部分の変更が可能となると、ソフトウエアの変更、および追加は外部ネットワークで行なうことも可能となる。
【００８６】
本発明は、このような個々部分が機能的に独立し、かつその機能性能がソフトウエアのみで個々部分の変更が可能とする目的としてなされたものであり、全体システムへの知識が必要なく部分変更が容易に実施でき且つ部分変更をした場合、全体システム動作を容易に確認・保証するシステムが必要となる。従って、本発明の機能的に独立し、かつその機能性能がソフトウエアのみで個々部分の変更が可能である個々部分の整合性を保証するためには統合モデルとして全体性能が保証されなければならない。
【００８７】
以上説明した実施例の他、本発明の実機シミュレーション機能を有したモデル作成システムは、電子制御方式車両の計測制御部分の技術分野のみならず、製品の開発過程や学校教育用途にも、実機シミュレーション機能と実動作確認機能とを併せ持った実験機器として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明にかかるモデル作成装置のモデル作成画面の表示項目図の例である。
【図２】本発明にかかるモデル作成装置、およびモデル化対象の全体構成図である。
【図３】本発明にかかるモデル作成装置のモデルビルダーの構成図である。
【図４】本発明にかかるモデル作成装置のモデルビルダーのウインド構成の説明図である。
【図５】本発明にかかるモデル作成装置のモデルビルダーのデザイナーウインドの表示例である。
【図６】本発明にかかるモデル作成装置のモデルビルダーの設計ウインドの表示例である。
【図７】本発明にかかるモデル作成装置のモデルビルダーの設計ウインドの表示例である。
【図８】本発明にかかるモデルビルダーの使用方法を示すフローチャートの一例である。
【符号の説明】
【００８９】
５    実車両
６    制御部
８    スロットルバルブ
１０    スロットル制御部
１２    エンジン
１３    エンジン制御部
１６    トランスミッション（トルクコンバータ）
１７    トランスミッション（トルクコンバータ）制御部
２０    トルク伝達軸
２２    ブレーキ制御部
２３    車輪
３１    シャシーダイナモローラ部
３２    軸トルク検出センサ
３３    軸トルク計測部
３７    ダイナモ
３８    ダイナモメータ制御部
４０    表示部
４１    システム制御部
４２    操作部
５０    測定部
５１    入力部
５２    データメモリ
５３    信号処理部
６０    モデルシミュレーション部
６１    モデル作成部
６２    モデル部
６３    制御値設定・修正部
６４    シミュレーション部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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