(57)【要約】【課題】並進範囲を抑制しつつ、要求される加速度を被験者に体感させる。【解決手段】運転模擬試験装置１は、車両の運転状態を体感させるための模擬車両において被験者に運転操作を行わせる操作部１１と、前記模擬車両を並進方向に移動させるＸ方向並進駆動モータ２２及びＹ方向並進駆動モータ２４と、前記模擬車両のチルト角を調整する油圧シリンダ２６と、操作部１１の運転操作に基づいて、Ｘ方向並進駆動モータ２２、Ｙ方向並進駆動モータ２４、油圧シリンダ２６を制御し、車両の加速方向が変化する前の運転状態を検出したときに前記加速方向と反対方向にチルト角が大きくなるように油圧シリンダ２６を制御する演算装置３０と、を備えている。【選択図】図２
2009069763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転状態を体感させるための模擬車両において被験者に運転操作を行わせる運転操作手段と、
前記模擬車両を並進方向に移動させる並進方向移動手段と、
前記模擬車両のチルト角を調整するチルト角調整手段と、
前記運転操作手段の運転操作に基づいて、前記並進方向移動手段及び前記チルト角調整手段を制御し、前記車両の加速方向が変化する前の運転状態を検出したときに前記加速方向と反対方向にチルト角が大きくなるように前記チルト角調整手段を制御する制御手段と、
を備えた運転模擬試験装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記運転操作手段の操作に基づいて前記車両の加速度及び速度を検出し、前記加速度及び速度を用いて前記車両の加速方向が変化する前の運転状態を検出する
請求項１に記載の運転模擬試験装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記運転操作手段の操作として、アクセルペダル、ブレーキペダル、方向指示灯の少なくとも１つの操作又は車両の走行道路情報に基づいて、車両の加速方向が変化する前の運転状態を検出する
請求項１に記載の運転模擬試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転模擬試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の開発や運転者の訓練などを目的として、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬体感することができるドライビングシミュレータが知られている。ドライビングシミュレータとしては、各種操作系やメータなどを装備する車両モデルが内部に設置されたドームを備え、ドームのチルト運動（ピッチ方向、ロール方向、ヨー方向）を制御するとともにドームの並進運動（前後方向、左右方向）を制御する運転模擬試験装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の運転模擬試験装置は、ドームへのチルト運動や並進運動によって車両モデルに前後加速度や横加速度あるいはピッチ角やロール角などを模擬的に作用させ、被験者に車両を運転している感覚を模擬体感させる。
【特許文献１】特開２００７−３３５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の運転模擬試験装置において、チルト角度は、重力の分力が模擬すべき加速度（入力加速度）に等しくなるように設定されている（段落［００３６］式（５））。但し、通常、チルト角速度に制限が設けられている。これは、早い速度でチルト運動が行われると、ドライバが加速感ではなく回転を感じてしまい、違和感の原因となるからである。
【０００５】
このため、特許文献１の運転模擬試験装置が、例えば車両の減速、停止、発進、加速を模擬場合では、一旦減速方向に傾いたチルト機構が戻らないうちに加速を開始しなければならず、これを補うために並進による加速度を大きくする必要がある。このため、要求される加速度を模擬しようとすると、並進範囲が広くなり、運転模擬試験装置が大型化してしまう問題があった。
【０００６】
また、通常の運転模擬試験装置は、並進範囲が１０〜２０ｍに制限されているため、大きな加速度や減速後すぐに加速するような車両を模擬する場合、並進範囲が不足し、要求される加速度を模擬できないおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、並進範囲を抑制しつつ、要求される加速度を被験者に体感させることができる運転模擬試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明である運転模擬試験装置は、車両の運転状態を体感させるための模擬車両において被験者に運転操作を行わせる運転操作手段と、前記模擬車両を並進方向に移動させる並進方向移動手段と、前記模擬車両のチルト角を調整するチルト角調整手段と、前記運転操作手段の運転操作に基づいて、前記並進方向移動手段及び前記チルト角調整手段を制御し、前記車両の加速方向が変化する前の運転状態を検出したときに前記加速方向と反対方向にチルト角が大きくなるように前記チルト角調整手段を制御する制御手段と、を備えている。
【０００９】
請求項２の発明である運転模擬試験装置は、請求項１に記載の運転模擬試験装置であって、前記制御手段は、前記運転操作手段の操作に基づいて前記車両の加速度及び速度を検出し、前記加速度及び速度を用いて前記車両の加速方向が変化する前の運転状態を検出する。
【００１０】
請求項３の発明である運転模擬試験装置は、請求項１に記載の運転模擬試験装置であって、前記制御手段は、前記運転操作手段の操作として、アクセルペダル、ブレーキペダル、方向指示灯の少なくとも１つの操作又は車両の走行道路情報に基づいて、車両の加速方向が変化する前の運転状態を検出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る運転模擬試験装置は、車両の加速方向が変化する前の運転状態を検出したときに前記加速方向と反対方向にチルト角が大きくなるように制御することにより、模擬車両の並進運動による加速度を小さくできるので、模擬車両の並進範囲を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る運転模擬試験装置１を示す図である。運転模擬試験装置１は、ドーム２内に設けられた模擬車両７に乗車した被験者の運転操作に応じて車両運動状態を算出し、算出した運動状態を被験者が体感できるように、ドーム２を並進方向に移動させるための並進機構８を制御すると共に、ドーム２のチルト角を制御する。
【００１４】
図２は、運転模擬試験装置１の構成を示すブロック図である。運転模擬試験装置１は、模擬車両７を運転操作するための操作部１１と、並進機構８のＸ方向の位置を検出するＸ方向位置検出センサ１２と、並進機構８のＹ方向の位置を検出するＹ方向位置検出センサ１３と、図示しないモニタに道路を表示させるためのデータや制御プログラム等を記憶する記憶装置１４と、を備えている。
【００１５】
運転模擬試験装置１は、更に、モータ制御部２１、２３と、並進機構８をＸ方向に移動させるためのＸ方向並進駆動モータ２２と、並進機構８をＹ方向に移動させるためのＹ方向並進駆動モータ２４と、油圧制御部２５と、伸縮して模擬車両７のチルト角を調整する油圧シリンダ２６と、本装置の全体制御を行う演算装置３０と、を備えている。
【００１６】
操作部１１は、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバー等を備え、これらの操作量やポジションを検出し、検出結果を制御装置３０に供給する。
【００１７】
Ｘ方向位置検出センサ１２は、並進運動の運動範囲の中心位置を基準にしてドーム２（車両モデル７）のＸ方向の位置ｘを検出し、検出結果を演算装置３０に供給する。Ｙ方向位置検出センサ１３は、並進運動の運動範囲の中心位置を基準にしてドーム２（車両モデル７）のＸ方向の位置Ｙを検出し、検出結果を演算装置３０に供給する。
【００１８】
モータ制御部２１は、演算装置３０の制御命令に従って、Ｘ方向並進駆動モータ２２の回転を制御する。Ｘ方向並進駆動モータ２２は、モータ制御部２１により回転制御され、並進機構８を介して模擬車両７をＸ方向に移動させる。
【００１９】
モータ制御部２３は、演算装置３０の制御命令に従って、Ｙ方向並進駆動モータ２４の回転を制御する。Ｘ方向並進駆動モータ２４は、モータ制御部２３により回転制御され、並進機構８を介して模擬車両７をＹ方向に移動させる。
【００２０】
油圧制御部２５は、演算装置３０の制御命令に従って、油圧シリンダ２６に供給する作動油圧を制御する。図２において、油圧制御部２５、油圧シリンダ２６は、各々１つずつしか図示されていないが、それぞれ複数存在する。各油圧シリンダ２６は、チルト機構（いわゆるヘキサポッド）に設けられている。なお、チルト機構は、模擬車両７が設けられたドーム２のピッチ方向、ロール方向、ヨー方向のそれぞれのチルト角を調整するものである。油圧シリンダ２６が油圧制御部２５によって伸縮制御されることと、ドーム２のピッチ方向、ロール方向、ヨー方向のそれぞれのチルト角が制御される。なお、本実施の形態では、主にピッチ方向のチルト角を例に挙げて説明する。
【００２１】
演算装置３０は、操作部１１、Ｘ方向位置検出センサ１２、Ｙ方向位置検出センサ１３の検出結果に基づいて、ドーム２の並進移動による加速度を模擬するようにモータ制御部２１、２３を制御し、ドーム２のチルト角制御による加速度を模擬するように油圧制御部２５を制御する。
【００２２】
また、演算装置３０は、次のようにしてチルト角θを算出して、算出したチルト角θになるように、油圧シリンダ２６を制御する。
【００２３】
（チルト角の算出）
通常、チルト角θは、模擬すべき加速度（入力加速度）に応じて、重力の分力が入力加速度に等しくなるように、式（１）のように設定される。
【００２４】
【数１】
2009069763.tif 000003
【００２５】
ここで、
θ：チルト角［ｒａｄ］
α：加速度［ｍ／ｓ２］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ２］
である。
【００２６】
更に、式（１）に示すチルト角を補正すると、次の式（２）が得られる。
【００２７】
【数２】
2009069763.tif 000004
【００２８】
ここで、
ｖｃ：並進機構の速度［ｍ／ｓ］
ｄｃ：並進機構の変位［ｍ］
ｗｖ、ｗｄ：重み係数
である。
【００２９】
式（２）は、現在の並進機構の状態に応じて、並進範囲が小さくなる方向にチルト角を補正するものである。実際には、チルト角の基準となる入力加速度に補正量を加減された後、その補正加速度に基づきチルト角が計算される。
【００３０】
本実施の形態の演算装置３０は、車両速度やドライバ操作の情報を利用することで、ドライバの将来の運転行動や車両の将来の運動を推定し、この推定結果に基づいてチルト角を制御することにより並進駆動範囲を縮小させる。具体的には、以下に説明するような計算が行われる。
【００３１】
最初に、現在の減速度が維持された場合の速度ゼロに達するまでの時間である「減速終了予測時間」は式（３）のように定義される。
【００３２】
【数３】
2009069763.tif 000005
【００３３】
ここで、
Ｔｅ：減速終了予測時間［ｓ］
ｖｖ：車両速度［ｍ／ｓ］
である。
【００３４】
なお、車両速度とは、模擬車両７が模擬している車両速度をいう。ここで、減速終了予測時間Ｔｅが小さいほど、減速終了が近いことを意味する。本実施の形態では、式（４）のように減速終了予測時間Ｔｅの逆数となるＴeinvを用いる。
【００３５】
【数４】
2009069763.tif 000006
【００３６】
そして、Ｔeinvが大きければ減速終了が近いと判定され、チルト角が制御される。具体的には、チルト角は式（５）のように計算される。
【００３７】
【数５】
2009069763.tif 000007
【００３８】
ここで、
Ｔeinv：減速終了予測時間の逆数［ｓ−１］
ｗｔ：重み係数
である。
【００３９】
以上のように構成された運転模擬試験装置１において、演算装置３０は、次のような演算処理を実行する。
【００４０】
図３は、運転模擬試験装置１の制御系のブロック図である。図２及び図３に示すように、演算装置３０は、車両の情報として、操作部１１からアクセルペダル、ブレーキペダル、操舵角等の操作量が供給されると、車両運動として加速度α、車速ｖｖ、ヨー角等を計算する。また、演算装置３０は、Ｘ方向位置検出センサ１２及びＹ方向位置検出センサ１３から供給される検出結果を用いて、並進機構の速度ｖｃ及び位置（変位）ｄｃを計算する
【００４１】
次に、演算装置３０は、加速度α及び補正量を用いて、式（５）に従ってチルト角θを計算する。ここで、チルト角θは、式（１）に示すような加速度に基づくチルト角と補正量とから計算される。
【００４２】
補正量は、並進機構の並進位置・並進速度、車速、ヨー角、方向指示灯等の操作情報に基づいて計算され、例えば式（５）の右辺の第２、３、４項の和に該当する。なお、式（５）のチルト角θを時間微分したチルト角速度には上限が設けられている。チルト角速度が大きいと、ドライバに違和感が生じるからである。
【００４３】
そして、演算装置３０は、油圧制御部２５、油圧シリンダ２６を介して、速度制限された式（５）に示すチルト角になるようにチルト機構を制御する。さらに、演算装置３０は、このチルト機構により模擬できる加速度と車両運動として求められた入力加速度との差である並進加速度を計算する。演算装置３０は、モータ制御部２１、２３、Ｘ方向並進駆動モータ２２、Ｙ方向並進駆動モータ２４を介して、計算された並進加速度になるように並進機構を駆動する。なお、演算装置３０は、並進範囲を小さくすべく、並進移動による模擬する加速度を小さくして、並進位置・速度に応じてチルト運動で模擬する加速度を増減させている。
【００４４】
図４は、一時停止交差点での減速、停止、発進、加速を想定したときの（Ａ）目標加速度、従来のチルト運動で模擬する加速度、従来の並進運動で模擬する加速度を示す図、及び（Ｂ）このときの並進位置を示す図である。
【００４５】
図５は、一時停止交差点での減速、停止、発進、加速を想定したときの（Ａ）目標加速度、本実施形態のチルト運動で模擬する加速度、本実施形態の並進運動で模擬する加速度を示す図、及び（Ｂ）このときの並進位置を示す図である。
【００４６】
図４（Ｂ）に示すように、従来の運転模擬試験装置は、並進位置が−１４〜３０［ｍ］まで変化するので、並進範囲が大きくなっていた。この理由は、チルト角速度に制限があるため、図４（Ａ）に示すように、一旦減速方向に傾いたチルト機構が戻らないうちに加速が開始され、これを補うために並進機構がより大きな加速度を出す必要があるからである。
【００４７】
本実施形態では、演算装置３０は、操作部１１からの検出結果を利用して、将来の車両運動を推定する。この例では、減速終了の前兆として、減速中に速度ゼロに近づいていることが検出される。通常の運転行動は、速度ゼロになるまでに減速が終了するか、速度ゼロで停止する（この瞬間に減速度がゼロになる。）のいずれかになる。よって、減速度が正の値（加速度が負の値）であるにもかかわらず、速度が負の値になる（車両が後退する）ことは考えられない。
【００４８】
そこで、演算装置３０は、減速中に速度ゼロに近づいていることを検出すると、「減速終了が近い」と判定し、判定結果に基づいてチルト角を制御する。具体的には、演算装置３０は、式（５）のｗｔＴeinvが無視できないほど大きな値になると減速終了が近くなり、ｗｔＴeinvを考慮して式（５）のチルト角θを算出する。この結果、図５（Ａ）に示すように、チルト運動で模擬する加速度が従来よりも早く変化を開始し、図５（Ｂ）に示すように、並進位置が−１４〜１０［ｍ］しか変化せず、並進範囲が小さくなった。
【００４９】
以上のように、本発明の本実施の形態に係る運転模擬試験装置１は、加速度及び車両速度に基づいて、減速終了の前兆として、減速中に速度がゼロに近付いている状態を検出すると、減速方向とは反対方向の加速方向にチルト角を制御する。これにより、運転模擬試験装置１は、減速方向から加速方向へのチルト角の制御が早めに行われるので、並進移動による加速度を大きくする必要がなくなるので、並進範囲を抑制することができる。
【００５０】
また、運転模擬試験装置１は、並進範囲を抑制するために加減速度を落とす必要がないので、被験者に対して実車運転時と同様の運転状態を体感させることができ、また、いわゆるシミュレータ酔いも回避することができる。
【００５１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。すなわち、本発明は、上に述べた減速・停止・加速の時だけに適用されるのではない。例えば、以下の場合にも適用可能である。
【００５２】
（車両の進行方向における他の実施態様）
例えば、演算装置３０は、車両速度がゼロのときに、操作部１１を介して被験者がブレーキペダルを離したことが検出されると、将来車両は加速開始すると推定し、加速方向に加速度が生じるように、油圧制御部２５を介して油圧シリンダ２６を制御し、チルト角を制御してもよい。
【００５３】
また、演算装置３０は、車両速度が市街地で６０ｋｍ／ｈ、高速道路で１００ｋｍ／ｈを超えたとき、将来車両は加速終了すると推定し、減速方向に加速度が生じるように、油圧制御部２５を介して油圧シリンダ２６を制御してもよい。
【００５４】
演算装置３０は、加速中もしくは低速走行中に、操作部１１を介して被験者がアクセルペダルを離したことが検出されると、将来車両は減速終了すると推定し、減速方向に加速度が生じるように、油圧制御部２５を介して油圧シリンダ２６を制御してもよい。
【００５５】
（車両の右左折に伴う進行方向における他の実施態様）
本発明は、車両の右左折時に適用可能である。例えば、演算装置３０は、右折（又は左折）の意思表示である方向指示灯の操作が行われたとき、車両が右左折可能な地点（交差点）に接近したことを検出したとき、減速操作が行われたときのいずれかに、将来車両は右折（又は左折）すると推定してもよい。このとき、演算装置３０は、右折（又は左折）方向に加速度が生じるように、油圧制御部２５を介して油圧シリンダ２６を制御し、チルト角を制御してもよい。
【００５６】
なお、演算装置３０は、シミュレーション上の道路形状が予め分かっている場合は、交差点の交差角度（車両が向かおうとしている道路の角度）と、現在のヨー角度と、に基づいて、右折（又は左折）終了のタイミングを推定し、このタイミングにチルト角を制御すればよい。また、交差角度は、９０度前後が多いことから、予め９０度前後の値に設定されていてもよい。
【００５７】
本発明は、本実施態様単独でも適用可能であるし、上述した実施形態と本実施形態との組み合わせにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係る運転模擬試験装置を示す図である。
【図２】運転模擬試験装置の構成を示すブロック図である。
【図３】運転模擬試験装置の制御系のブロック図である。
【図４】一時停止交差点での減速、停止、発進、加速を想定したときの（Ａ）目標加速度、従来のチルト運動で模擬する加速度、従来の並進運動で模擬する加速度を示す図、及び（Ｂ）このときの並進位置を示す図である。
【図５】一時停止交差点での減速、停止、発進、加速を想定したときの（Ａ）目標加速度、本実施形態のチルト運動で模擬する加速度、本実施形態の並進運動で模擬する加速度を示す図、及び（Ｂ）このときの並進位置を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
７  模擬車両
１１  操作部
１２  Ｘ方向位置検出センサ
１３  Ｙ方向位置検出センサ
１４  記憶装置
２１，２３  モータ制御部
２２  Ｘ方向並進駆動モータ
２４  Ｙ方向並進駆動モータ
２５  油圧制御部
２６  油圧シリンダ
３０  演算装置
【図１】
2009069763.tif 000008
【図２】
2009069763.tif 000009
【図３】
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【図４】
2009069763.tif 000011
【図５】
2009069763.tif 000012