(57)【要約】【課題】タイヤの温度依存性を考慮したシミュレーションを、労力を軽減するとともに時間を短縮して実現できるシミュレーションシステムを提供する。【解決手段】コンピュータ１は、車両の運動を表現する車両モデル１１及びタイヤの運動を表現するタイヤモデル１２のソフトウェアを有する。制御システム２は、タイヤモデル１２を参照しながら車両モデル１１において計算された値が入力されるＥＣＵ２１及びＥＣＵ２１によって駆動されるブレーキアクチュエータ２２を有する。ＥＣＵインタフェース３は、コンピュータ１及び制御システム２をリンクさせる。ハードウェア４は、実際のタイヤの挙動について検知した信号をコンピュータ１に入力する。コントローラ５は、実際のタイヤがシミュレーションとリンクするようハードウェア４を制御する。【選択図】図１
2008122253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の挙動のシミュレーションを行うシミュレーションシステムであって、
車両の運動を表現する車両モデル及びタイヤの運動を表現するタイヤモデルのソフトウェアを有するコンピュータと、
前記タイヤモデルを参照しながら前記車両モデルにおいて計算された値が入力されるＥＣＵ及び前記ＥＣＵによって駆動されるブレーキアクチュエータを有する制御システムと、
前記コンピュータ及び前記制御システムをリンクさせるためのＥＣＵインタフェースと、
ホイールに組み付け、所定の内圧を充填したタイヤを回転自在に支持する支持機構、前記タイヤが圧接される擬似路面、前記タイヤを直接又は前記擬似路面を介して駆動させ、このときの前記擬似路面に対する前記タイヤの圧接状態を制御する複数のアクチュエータを有する駆動制御機構、及び、前記タイヤを実際の駆動時と同様な条件で回転駆動させるときに前記支持機構に及ぼす力を検知する複数のセンサを有する検知機構を有し、前記検知機構から出力される複数の検知信号を前記コンピュータに入力するハードウェアと、
前記タイヤが前記シミュレーションとリンクするよう前記ハードウェアを制御するコントローラとを具えることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項２】
前記コンピュータが、前記車両の舵角、ブレーキ、アクセル及び変速段を表現する運動モデル及び前記ブレーキアクチュエータで検出した値を前記車両モデルに与えるアクチュエータモデルのソフトウェアを更に有することを特徴とする請求項１記載のシミュレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の挙動のシミュレーションを行うシミュレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＢＳ，ＴＣＳ，ＥＳＰ等の運動制御システムが標準装備されつつあり、このことは、タイヤの開発においても無視できないが、常に実車実験で対応するには費用や効率の面から不都合が生じる。
【０００３】
車両の運動制御システムを考慮したシミュレーションとして、ＨＩＬＳ(Hardware In the Loop Simulation)が最近注目されている。ＨＩＬＳは、車両の運動を表現する車両モデルのソフトウェアを有するコンピュータと、車両モデルにおいて計算された値が入力されるＥＣＵ及びＥＣＵによって駆動されるブレーキアクチュエータを有する制御システムと、コンピュータ及び制御システムをリンクさせるためのＥＣＵインタフェースとを具え、実際の制御システムをコンピュータ上のバーチャルな世界で評価することができる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ＨＩＬＳにおいて、実物のタイヤをシミュレーションとリンクさせることによって制御システムや車両の共同とタイヤとの関係を直接求めるものも提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−３４９８０８号公報
【特許文献２】国際公開０３／０１０５０５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２のように乗用車の場合を例にとると、四つのタイヤ、サスペンション等の組み立て体の着脱を全てにおいて実施するには、作業員に多大な労力が要求され、着脱自体にもかなりの時間を要する。
【０００６】
実際のタイヤを使用せずに全てのタイヤにモデルを使用すれば、労力の軽減及び時間の短縮につながるが、実際のタイヤには温度依存性があり、温度依存性が車両の挙動に大きな影響を及ぼす。したがって、全てのタイヤにモデルを使用すれば、実際の車両挙動とは異なる結果が得られることも想定される。特に、ＨＩＬＳのようなリアルタイムシミュレーションの場合には、計算速度が速いタイヤのモデルが必須と成るため、複雑なモデルを組み込むことができない。
【０００７】
本発明の目的は、タイヤの温度依存性を考慮したシミュレーションを、労力を軽減するとともに時間を短縮して実現できるシミュレーションシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるシミュレーションシステムは、
車両の挙動のシミュレーションを行うシミュレーションシステムであって、
車両の運動を表現する車両モデル及びタイヤの運動を表現するタイヤモデルのソフトウェアを有するコンピュータと、
前記タイヤモデルを参照しながら前記車両モデルにおいて計算された値が入力されるＥＣＵ及び前記ＥＣＵによって駆動されるブレーキアクチュエータを有する制御システムと、
前記コンピュータ及び前記制御システムをリンクさせるためのＥＣＵインタフェースと、
ホイールに組み付け、所定の内圧を充填したタイヤを回転自在に支持する支持機構、前記タイヤが圧接される擬似路面、前記タイヤを直接又は前記擬似路面を介して駆動させ、このときの前記擬似路面に対する前記タイヤの圧接状態を制御する複数のアクチュエータを有する駆動制御機構、及び、前記タイヤを実際の駆動時と同様な条件で回転駆動させるときに前記支持機構に及ぼす力を検知する複数のセンサを有する検知機構を有し、前記検知機構から出力される複数の検知信号を前記コンピュータに入力するハードウェアと、
前記タイヤが前記シミュレーションとリンクするよう前記ハードウェアを制御するコントローラとを具えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シミュレーションの際に実際のタイヤの他にタイヤモデルも使用しているので、実際のタイヤとモデルのタイヤとを組み合わせたハイブリッドタイプのシミュレーションシステムを実現し、タイヤの温度依存性を考慮したシミュレーションを、労力を軽減するとともに時間を短縮して実現できるようになる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、実際のタイヤとモデルのタイヤを同時にシミュレーション中に取り込むことになるので、両者からの出力結果を比較することによって、タイヤモデルを修正し、シミュレーション精度を向上することができる。
【００１１】
好適には、前記コンピュータが、前記車両の舵角、ブレーキ、アクセル及び変速段を表現する運動モデル及び前記ブレーキアクチュエータで検出した値を前記車両モデルに与えるアクチュエータモデルのソフトウェアを更に有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明によるシミュレーションシステムの実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明によるシミュレーションシステムのブロック図である。このシミュレーションシステムは、コンピュータ１と、制御システム２と、コンピュータ１及び制御システム２をリンクさせるためのＥＣＵ(Electric Central Unit)インタフェース３と、ハードウェア４と、実物のタイヤがシミュレーションとリンクするようハードウェア４を制御するコントローラ５とを具える。
【００１３】
コンピュータ１は、車両の運動を表現する車両モデル１１、タイヤの運動を表現するタイヤモデル１２、車両の舵角、ブレーキ、アクセル及び変速段を表現する運動モデル１３、並びにブレーキアクチュエータで検出した値を車両モデルに与えるアクチュエータモデル１４のソフトウェアを有する。
【００１４】
制御システム２は、タイヤモデル１２を参照しながら車両モデル１１において計算された値が入力されるＥＣＵ２１及びＥＣＵ２１によって駆動されるブレーキアクチュエータ２２を有する。
【００１５】
図２は、図１のハードウェアの正面図であり、図３は、図１のハードウェアの側面図である。図２，３において、タイヤ３２を組み付けたホイール３３に装着した回転軸３４を第一の支持部材３５によって支持し、この回転軸にはタイヤ回転サーボアクチュエータ３６を連結し、タイヤを所定の方向に所定の速度で回転できるように構成する。
【００１６】
第一の支持部材３５は、これに作用する六分力を検出する六分力センサ７０とタイヤ３２の操舵角を調整する操舵角サーボアクチュエータ３７とを介して、第二の支持部材３８に連結する。ここで、六分力とは、互いに直交する３軸Ｘ、Ｙ、Ｚの方向における力及びこれら三軸の周りの回転モーメントをいう。この第二の支持部材３８は、これを併進ガイド４８に沿って併進変位させ、タイヤ３２を回転ドラム３９の擬似路面４０に所定の圧力で圧接させる鉛直荷重サーボアクチュエータ４１を介して、第三の支持部材４５に連結し、さらに、第三の支持部材４５は、これを円弧ガイド４７に沿って、揺動変位させ、タイヤ３２のキャンバー角を調整できるキャンバー角サーボアクチュエータ４２を介して、ベース４６に連結する。
【００１７】
ここで、タイヤ３２に連結された回転軸３４の延在方向をＸ軸方向とし、このＸ軸方向と直交し、タイヤ３２の進行方向をＹ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。したがって、鉛直荷重サーボアクチュエータ４１はＺ軸方向にタイヤ３２を回転ドラム３９の擬似路面４０に押圧するものである。また、操舵角サーボアクチュエータ３７は、図４に示すように、タイヤ３２の回転軸３４に垂直な方向と擬似路面４０の走行方向、すなわちＹ軸方向との成す角度αとして規定される操舵角を調整するものである。さらに、キャンバー角サーボアクチュエータ４２は、タイヤ３２の回転軸３４と擬似路面４０、すなわちＺ軸方向との成す角度βとして定義されるキャンバー角を調整するものである。
【００１８】
タイヤ回転サーボアクチュエータ３６の他に回転ドラム３９を回転駆動するドラムサーボアクチュエータ４３を設けるが、このようにタイヤ３２及び回転ドラム３９を独立して駆動することにより、制動時や加速時におけるタイヤ３２と擬似路面４０との間のスリップを考慮した一層正確なシミュレーションが可能となる。
【００１９】
ハードウェア４には、六分力センサ７０を設けるとともに、タイヤ３２の周速度を検知するセンサ及び回転ドラム３９の周速度、すなわち、擬似路面４０の移動速度を検知するセンサを設ける。さらに、本例では、車両の走行挙動の温度特性を調べるために、タイヤ３２の周囲雰囲気の温度を検知するセンサも設けることができ、これらのセンサは、検知機構を構成する。
【００２０】
本実施の形態によれば、１〜３本（二輪車の場合には１本）のタイヤを、をタイヤモデル１２から実物のタイヤ３２に切り替え、実物のタイヤ３２をシミュレーションとリンクさせて使用し、タイヤモデル１２と同期させてデータを車両モデル１１に返すようなシステムとしている。
【００２１】
実物のタイヤ３２がシミュレーションと忠実にリンクするために、コントローラ５は、ブレーキシミュレーションの場合には以下の制御を行う。
（１）シミュレーション内の車両速度と実際のタイヤ３２の駆動装置の周速度（ドラム試験機の場合にはドラムの回転速度、フラットベルト試験機の場合にはベルトの回転速度）が一致するように制御する。
（２）シミュレーション内のタイヤの上下荷重、姿勢等と、実際のタイヤ３２の上下荷重、姿勢等とが一致するように制御する。
なお、ブレーキに限らず、操縦性のシミュレーションや乗り心地のシミュレーションでも同様な制御を行う。
【００２２】
図６は、実車の制動距離と本発明によって予測される制動距離との関係を示す図である。図６において、本発明によって予測される制動距離を横軸にとり、実車の制動距離を縦軸にとる。図６に示すように、実車の制動距離と本発明によって予測される制動距離との間には良好な相関があることがわかる。したがって、実際のタイヤを組み込むことによって予測精度を確保するとともに、実際のタイヤの挙動を観察できるという利点を有する。
【００２３】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、ハードウェアを図２，３に示す構成と異なる構成にすることができる。また、コンピュータのソフトウェアは、横速度、ヨーレート、舵角、車輪の回転速度及びエンジン回転数を演算するセンサーモデルのような他の構成要素を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるシミュレーションシステムのブロック図である。
【図２】図１のハードウェアの正面図である。
【図３】図１のハードウェアの側面図である。
【図４】操舵角を示す線図である。
【図５】キャンバー角を示す線図である。
【図６】実車の制動距離と本発明によって予測される制動距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  コンピュータ
２  制御システム
３  ＥＣＵインタフェース
４  ハードウェア
５  コントローラ
１１  車両モデル
１２  タイヤモデル
１３  運転モデル
１４  アクチュエータモデル
２１  ＥＣＵ
２２  ブレーキアクチュエータ
３２  タイヤ
３３  ホイール
３４  回転軸
３５，３８，４５  支持部材
３６  タイヤ回転サーボアクチュエータ
３７  操舵角サーボアクチュエータ
３９  回転ドラム
４０  擬似路面
４１  鉛直荷重サーボアクチュエータ
４２  キャンバー角サーボアクチュエータ
４３  ドラムサーボアクチュエータ
４６  ベース
４７  円弧ガイド
４８  併進ガイド
７０  六分力センサ
【図１】
2008122253.tif 000003
【図２】
2008122253.tif 000004
【図３】
2008122253.tif 000005
【図４】
2008122253.tif 000006
【図５】
2008122253.tif 000007
【図６】
2008122253.tif 000008