(57)【要約】【課題】車両モデルのシミュレーションに要する計算量を削減する。【解決手段】車両シミュレーションシステムにおいて、条件リスト保持部は、１以上の制御条件が定義される条件リストを保持する。仕様取得部は、車両に要求される制御条件を指定する仕様情報を取得する。条件調整部は、取得された仕様情報に基づいて、車両の動作をエミュレートする車両モデルのシミュレーション計算に必要な制御条件を条件リストにおいて指定する。条件選択部は、条件リストにおける１以上の制御条件から、制御条件を選択する。実行制御部は、選択された制御条件にしたがって、シミュレーション計算を実行する。【選択図】図５
2016136096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の制御条件が定義される条件リストを保持する条件リスト保持部と、
車両に要求される制御条件を指定する仕様情報を取得する仕様取得部と、
前記取得された仕様情報に基づいて、車両の動作をエミュレートする車両モデルのシミュレーション計算に必要な制御条件を前記条件リストにおいて指定する条件調整部と、
前記条件リストにおける１以上の制御条件から、制御条件を選択する条件選択部と、
前記選択された制御条件にしたがって、前記シミュレーション計算を実行する実行制御部と、を備えることを特徴とする車両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、車両のシミュレーションに関し、特に、車両シミュレーションの計算負荷抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両を制御するシステムの複雑化にともない、実機試作の前に車両全体をソフトウェアでモデリングして、シミュレーション・テストするようになってきている（特許文献１参照）。車両シミュレーションでは、まず、車両を構成するユニットをソフトウェアでエミュレートしたモデルを用意する。たとえば、エンジンのモデルは、エンジンにおける点火やそれにともなうシャフトの動き、などを忠実に再現するソフトウェアである。エンジンモデルの出力情報の一部はサスペンションモデルの入力情報となる。このように複数のモデルを組み合わせて、車両全体をモデリングする。
【０００３】
シミュレーションでは、路面状態、乗員人数、乗員の配置方法、急発進や急停止などのさまざまな状況を想定し、車両モデルを動作させ、各ユニットがどのように動きどのようなな負荷がかかるかを検証する。
以下、車両を構成するユニットのモデルを「ユニットモデル」とよび、車両全体としてのモデルのことを「車両モデル」とよぶことにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、シミュレーションは、さまざまな状況想定のもとで行われる。たとえば、６人乗り車両の場合、乗客数としては１〜６人までの６通りの状況を想定できる。しかも、乗客が二人の場合でも、一人は運転席として、もう一人は、５つの乗客席のどこにでも座ることができるので、合計５通りの状況を想定できる。
【０００６】
車両のシミュレーション計算をするとき、乗員配置パターンのようにそのシミュレーションを実行する前提となる状況のことを「制御条件」とよぶことにする。制御条件は、乗員配置だけではなく、降雪や降雨、風向、風量といった天候・気候に関わるものもあれば、速度や旋回等の走行に関わるものもある。
【０００７】
ユニットモデルに求められる個別的な仕様を達成することはそれほど困難ではない。しかし、路面とタイヤの複雑な伝達力の時間変化、風による走行抵抗、それにともなう車両速度の変化の伝達力への影響などを考慮すると、ユニットモデルの集合体である車両モデル全体としての性能評価のためには複雑なシミュレーション計算が必要となる。
【０００８】
したがって、膨大な制御条件のすべてについてシミュレーションを実行すると計算量と計算時間が非常に大きくなってしまう。その一方、車両の仕様によっては一部の制御条件は割愛できる場合がある。たとえば、車両の輸入国が寒冷国の場合には、高温環境を想定しなくても済むかもしれないし、法規上求められる制動停止距離についても国によってさまざまである。また、６人乗りの車両において、軸重左右差による性能変化が大きいことが明らかな場合には、運転席と同じ側の中席、後席に一人ずつ、すなわち、３人が車両片側に偏って座るケースを想定すれば、それ以外のあらゆる乗員配置パターンについてチェックする必要性は薄い。
【０００９】
車両モデルのシミュレーションは、一般的には、数時間から数日間かけて行われるほど大規模なものであるから、シミュレーションの精度確保は重要であるが、シミュレーション全体にかかる時間の短縮もまた重要である。多様な制御条件を想定するほど、シミュレーションに時間がかかるため、本発明者は車両の仕様情報に基づいて不要な制御条件を抽出し、これをシミュレーションのメニューからカットした方がよい、と想到した。
【００１０】
本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、車両モデルのシミュレーションに要する計算量を削減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両シミュレーションシステムは、１以上の制御条件が定義される条件リストを保持する条件リスト保持部と、車両に要求される制御条件を指定する仕様情報を取得する仕様取得部と、取得された仕様情報に基づいて、車両の動作をエミュレートする車両モデルのシミュレーション計算に必要な制御条件を条件リストにおいて指定する条件調整部と、条件リストにおける１以上の制御条件から、制御条件を選択する条件選択部と、選択された制御条件にしたがって、シミュレーション計算を実行する実行制御部と、を備える。
【００１２】
この態様によると、１以上の制御条件が定義される条件リストから、シミュレーション計算に必要性が高い制御条件を仕様情報に基づいて選択的に絞り込みやすくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両モデルのシミュレーションの計算量を効果的に削減しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】車両シミュレーションシステムのハードウェア構成図である。
【図２】制御端末と車両シミュレータの機能ブロック図である。
【図３】ユニットモデルの連携例を示す模式図である。
【図４】条件リストの概念図である。
【図５】シミュレーション計算の実行過程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、車両シミュレーションシステム１００のハードウェア構成図である。
車両シミュレーションシステム１００は、互いに通信線で接続された車両シミュレータ１０２と制御端末１０４を含む。車両シミュレータ１０２は、車両モデルのシミュレーション・テストを実行する。制御端末１０４は、車両シミュレータ１０２の車両モデルに各種設定を行うとともに、シミュレーションの状況を監視する。本実施形態においては、車両シミュレータ１０２と制御端末１０４は別々であるとして説明するが、車両シミュレータ１０２が制御端末１０４の機能の全部または一部を取り込んでもよい。
【００１６】
図２は、制御端末１０４と車両シミュレータ１０２の機能ブロック図である。
制御端末１０４と車両シミュレータ１０２の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。以下説明する各図は、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
【００１７】
制御端末１０４は、設定部１０６と監視部１１２を含む。設定部１０６は、車両モデル１２６や環境モデル１３６（後述）に対して各種設定を行う。設定部１０６は、車両の仕様情報を設定する仕様設定部１０８を含む。仕様情報とは、気候や乗員数など想定される使用状況を定義するファイルである。仕様情報は、実質的には、テストをすべき制御条件を指定する情報であればよい。監視部１１２は、車両モデル１２６のシミュレーション結果を監視し、制御端末１０４の画面に表示させる。
【００１８】
車両シミュレータ１０２は、通信部１１４、条件部１１０、シミュレーション部１２２および条件リスト保持部１２０を含む。通信部１１４は、制御端末１０４との通信処理を担当し、制御端末１０４と条件部１１０、シミュレーション部１２２のインタフェースとして機能する。通信部１１４は、仕様設定部１０８から仕様情報を受信する仕様取得部１１６を含む。シミュレーション部１２２は、車両モデル１２６のシミュレーションを実行する。条件リスト保持部１２０は、後述の条件リストを保持する。条件リストは、車両のシミュレーション計算において設定対象となる制御条件を定義したファイルである。
【００１９】
シミュレーション部１２２は、シミュレーションを統括的に制御する実行制御部１２４、車両モデル１２６および環境モデル１３６を含む。環境モデル１３６は、路面状況、風況、気温、天候・気候などシミュレーションにおいて想定される外的環境をエミュレートするモデルである。車両モデル１２６は、車両の各ユニットをエミュレートする複数のユニットモデルを含む。具体的には、車両モデル１２６は車体モデル１２８、エンジンモデル１３０、サスペンションモデル１３２およびドライバーモデル１３４を含むが、これ以外にもさまざまなユニットモデルが追加されてもよい。車両モデル１２６や環境モデル１３６には、条件リストにしたがってさまざまな制御条件が設定される。
【００２０】
車体モデル１２８は、車体やシャーシなどにかかる負荷をエミュレートするユニットモデルである。エンジンモデル１３０は、エンジンをエミュレートしたユニットモデルである。サスペンションモデル１３２は、タイヤやサスペンションをエミュレートしたユニットモデルである。ドライバーモデル１３４は、ドライバーの操作やドライバーにかかる負荷などをエミュレートしたモデルである。
【００２１】
ユニットモデルは、ユニットの種類だけでなくエミュレートの精度によっても多数のバリエーションがある。たとえば、車体モデル１２８は、車体を単純な「箱」としてエミュレートするものもあれば、車軸のねじれ現象までエミュレートするものもある。あるいは、車体を一種の弾性体としてとらえ、車体のわずかな変形までもエミュレートできるユニットモデルもある。どのようなレベルの車体モデル１２８を選択するかは、シミュレーションに求められる速度や精度等に応じて決定される。他のユニットモデルについても同様である。
【００２２】
ユーザは、仕様設定部１０８を介して、車両の仕様情報を設定する。また、ユーザは、どのようなユニットモデルを選ぶか、どのようなテストを行うか、といった条件設定も行う。
【００２３】
ドライバーモデル１３４は、状況に応じてドライバーがどのような動作をするかという設定がなされている。あるいは、状況に応じてどのような動作をするかをドライバーに判断させる人工知能としてドライバーモデル１３４を構築してもよい。
【００２４】
また、ドライバーや車体、タイヤなどのオブジェクトの各部にかかる負荷を有限要素法により計算してもよい。たとえば、どのような状況でどのような運転をするとドライバーの内臓にどのような負荷がかかるかをシミュレーションすることにより、いわゆる「乗り心地」を車両シミュレーションで判断できる。
【００２５】
各種の制御条件を設定したあと、実行制御部１２４は車両モデル１２６のシミュレーション実行を開始する。各ユニットモデルや環境モデル１３６は互いに情報を交換しながら、それぞれの動作を行う。
【００２６】
図３は、ユニットモデルの連携例を示す模式図である。
ここでは、エンジンモデル１３０、サスペンションモデル１３２、環境モデル１３６およびドライバーモデル１３４の連携例を示している。エンジンモデル１３０は、さまざまな情報を出力するがそのうちの一つはトルクでありこれがサスペンションモデル１３２への入力となる（Ｓ１）。環境モデル１３６に対しては、雪面や降雨などさまざまな制御条件が設定される。サスペンションモデル１３２には、環境モデル１３６から路面情報などの制御条件を指定される（Ｓ２）。サスペンションモデル１３２は、これらの入力情報に基づいてサスペンションなどにかかる負荷を独自のアルゴリズムにて計算し、ドライバーモデル１３４にハンドル負荷（ステアリングの手応え）を伝える（Ｓ３）。ドライバーモデル１３４は、ハンドル負荷という入力情報に基づいてあらかじめ決められた操作を行い、この操作内容がエンジンモデル１３０に伝えられる（Ｓ４）。このほか、エンジンモデル１３０には速度に関する制御条件が設定されてもよいし、ドライバーモデル１３４には乗員数や乗員配置等の制御条件が設定されてもよい。
【００２７】
さまざまな制御条件が設定された上で、各ユニットモデルが連動してシミュレーション計算を実行し、その出力結果が評価される。具体的には、燃費や排ガス、騒音、制動停止距離、加速性、車両安定性などさまざまな評価項目について目標値や定格値を達成できているかをチェックする。仕様情報は制御条件だけでなく、その性能（目標値や定格値）も示す情報であってもよい。
【００２８】
図４は、条件リストの概念図である。
ここでは、制御条件Ａ１〜Ａ３と、制御条件Ｂ１〜Ｂ３の組み合わせについて説明する。たとえば、制御条件Ａ１〜Ａ３は、車両が走行する場所の高度（海抜）に対応し、制御条件Ｂ１〜Ｂ３は走行時の舗装状態に対応するとする。高度は、Ａ１が海抜１００メートル以下の低地、Ａ２が海抜５００メートル程度の高地、Ａ３が海抜２０００メートルの高地に対応するとする。また、舗装状態については、Ｂ１がアスファルト、Ｂ２が雪道、Ｂ３が砂漠であるとする。
【００２９】
これらの制御条件の組み合わせは９通りであるため、すべての制御条件を有効とする場合には、９回のシミュレーションを実行する必要がある。ここで、海抜２０００メートルでの走行は想定できない国での走行を想定する車両の場合、制御条件Ａ３は不要である。たとえば、仕様情報において、海抜０〜４００メートルという仕様設定がなされている場合、条件調整部１１８は制御条件Ａ１〜Ａ３のうちＡ３を無効化する。このような処理によれば、制御条件の組み合わせを６通りに削減できる。より簡潔には、仕様情報において、制御条件Ａ１，Ａ２を有効指定してもよいし、あるいは、制御条件Ａ３を無効指定してもよい。
【００３０】
同様に、砂漠走行に耐えられる仕様を求めない場合、制御条件Ｂ３は不要である。具体的には、仕様情報において、アスファルト走行（Ｂ１）と雪道走行（Ｂ２）のみが仕様設定されている場合、条件調整部１１８は制御条件Ｂ３を条件リストにおいて無効化する。このような絞り込み処理によれば、制御条件の組み合わせは図４に示すように４通りに削減できる。上述のように、仕様情報においては、有効な制御条件Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が具体的に指定されてもよい。そして、条件調整部１１８は、仕様情報に基づいて条件リストに定義される各制御条件の有効・無効を設定してもよい。
【００３１】
なお、図４では２種類の制御条件の組み合わせについて二次元マトリックスとして示しているが、制御条件の種類は３種類以上でもよく、その場合には条件リストは３次元以上の多元マトリックスとして定義される。
【００３２】
図５は、シミュレーション計算の実行過程を示すフローチャートである。
まず、ユーザは車両の仕様情報を入力する。この仕様情報はファイルとして外部から提供されてもよいし、ユーザが制御端末１０４に入力してもよい。仕様取得部１１６は、制御端末１０４から仕様情報を取得する（Ｓ１０）。条件調整部１１８は、条件リスト保持部１２０の条件リストに定義される複数種類の制御条件のうち、仕様情報において指定されていない制御条件を無効化する（Ｓ１２）。こうして、シミュレーション計算の前に条件リストが更新される。
【００３３】
条件選択部１３８は、制御条件を設定する（Ｓ１４）。たとえば、図４の例でいえば、制御条件Ａ１，Ｂ１の組み合わせが設定される。実行制御部１２４は、指定された制御条件にてシミュレーション計算を実行する（Ｓ１６）。未実行の制御条件の組み合わせがある場合には（Ｓ１８のＹ）、処理はＳ１４に戻る。たとえば、制御条件Ａ１，Ｂ１の組み合わせのあとは、制御条件Ａ１，Ｂ２の組み合わせでのシミュレーション計算が実行される。すべての制御条件の組み合わせについてシミュレーション計算が完了したときには（Ｓ１８のＮ）、処理は終了する。
【００３４】
以上、実施形態に基づいて車両シミュレーションシステム１００について説明した。車両シミュレーションシステム１００によれば、多種多様なユニットモデルを組み合わせて車両モデルを構築するとき、多様な制御条件のうち、仕様上、必要性の少ない制御条件を積極的に削減することで計算量を削減できる。
【００３５】
現実の車両開発においては、仕向先の仕様に応じて、部品の一部を取り替えるなどの調整を行うことも多い。これは仕向先に応じて適用される法規や常用車速、舗装比率などが異なるためである。このような微調整を車両モデルに取り込むと、シミュレーションの計算量はさらに大きくなるが、その一方、必要性の低い制御条件を無効化することにより、際限なく計算量が増えるのを防ぎやすくなる。
【００３６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３７】
車両モデルを構成するユニットのうち、一部についてはユニットモデルではなく実機を用いてもよい。たとえば、エンジンだけは実機を使用し、エンジンへの入出力に関わるユニットについてはユニットモデルを使うことにより、ハードウェアとソフトウェアを混在させたシミュレーションも可能である。
【００３８】
制御条件としては、上述に説明した以外にもさまざまなものがあることは当業者には理解されるところである。たとえば、走行コースの形状（蛇行、クランクなど）、舗装比率、法定速度、気温、レーンチェンジ（シングルレーンチェンジ、ダブルレーンチェンジなど）やパイロンスラローム、などがある。
【符号の説明】
【００３９】
１００  車両シミュレーションシステム、  １０２  車両シミュレータ、  １０４  制御端末、  １０６  設定部、  １０８  仕様設定部、  １１０  条件部、  １１２  監視部、  １１６  仕様取得部、  １１８  条件調整部、  １２０  条件リスト保持部、  １２２  シミュレーション部、  １２４  実行制御部、  １２６  車両モデル、  １２８  車体モデル、  １３８  条件選択部。
【図１】
2016136096.tif 000003
【図２】
2016136096.tif 000004
【図３】
2016136096.tif 000005
【図４】
2016136096.tif 000006
【図５】
2016136096.tif 000007