JP2008122253A - Simulation system - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a simulation system that performs simulation of vehicle behavior.
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。 In recent years, motion control systems such as ABS, TCS, and ESP are becoming standard equipment. This is not negligible even in the development of tires, but there are inconveniences in terms of cost and efficiency to always deal with actual vehicle experiments.
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)。 HILS (Hardware In the Loop Simulation) has recently attracted attention as a simulation considering a vehicle motion control system. HILS links a computer having vehicle model software representing vehicle motion, an ECU to which values calculated in the vehicle model are inputted, a control system having a brake actuator driven by the ECU, and the computer and the control system An actual control system can be evaluated in a virtual world on a computer (for example, Patent Document 1).
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。
Taking the case of a passenger car as an example as in
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。 Using models for all tires without using actual tires will reduce labor and time, but actual tires have temperature dependence, and temperature dependence has a major impact on vehicle behavior. Effect. Therefore, if models are used for all tires, it is assumed that results different from actual vehicle behavior can be obtained. In particular, in the case of a real-time simulation such as HILS, a tire model having a high calculation speed is essential, so that a complicated model cannot be incorporated.
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。 The objective of this invention is providing the simulation system which can implement | achieve the simulation which considered the temperature dependence of a tire while reducing labor and shortening time.
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。
A simulation system according to the present invention includes:
A simulation system for simulating vehicle behavior,
A computer having a vehicle model representing vehicle motion and tire model software representing tire motion;
A control system having an ECU to which a value calculated in the vehicle model is input while referring to the tire model, and a brake actuator driven by the ECU;
An ECU interface for linking the computer and the control system;
A support mechanism that rotatably supports a tire filled with a predetermined internal pressure, a pseudo road surface to which the tire is pressed, and the tire is driven directly or via the pseudo road surface, with respect to the pseudo road surface at this time A drive control mechanism having a plurality of actuators for controlling the pressure contact state of the tire; and a plurality of sensors for detecting forces exerted on the support mechanism when the tire is rotationally driven under the same conditions as in actual driving. Hardware having a detection mechanism and inputting a plurality of detection signals output from the detection mechanism to the computer;
And a controller for controlling the hardware so that the tire is linked to the simulation.
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。 According to the present invention, since the tire model is used in addition to the actual tire in the simulation, a hybrid type simulation system combining the actual tire and the model tire is realized, and the temperature dependence of the tire is achieved. Can be realized by reducing labor and reducing time.
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。 Furthermore, according to the present invention, since the actual tire and the model tire are simultaneously captured during the simulation, the tire model can be corrected and the simulation accuracy can be improved by comparing the output results from both. it can.
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。 Preferably, the computer further includes a motion model that expresses a steering angle, a brake, an accelerator, and a gear position of the vehicle, and actuator model software that gives the vehicle model a value detected by the brake actuator.
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。
Embodiments of a simulation system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a simulation system according to the present invention. The simulation system includes a computer 1, a
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。
The computer 1 includes a vehicle model 11 representing vehicle motion, a
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。
The
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。
2 is a front view of the hardware of FIG. 1, and FIG. 3 is a side view of the hardware of FIG. 2 and 3, a rotating
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。
The
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。
Here, the extending direction of the
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。
In addition to the tire
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。
The hardware 4 is provided with a six
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。
According to the present embodiment, 1 to 3 tires (one in the case of a motorcycle) are switched from the
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。
In order to link the
(1) The vehicle speed in the simulation and the peripheral speed of the actual driving device of the tire 32 (the drum rotation speed in the case of the drum tester, the belt rotation speed in the case of the flat belt tester) are matched. Control.
(2) The control is performed so that the vertical load and posture of the tire in the simulation match the actual vertical load and posture of the
The same control is performed not only for the brake but also for the maneuverability simulation and the ride comfort simulation.
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。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the braking distance of an actual vehicle and the braking distance predicted by the present invention. In FIG. 6, the horizontal axis represents the braking distance predicted by the present invention, and the vertical axis represents the braking distance of the actual vehicle. As shown in FIG. 6, it can be seen that there is a good correlation between the braking distance of the actual vehicle and the braking distance predicted by the present invention. Therefore, by incorporating an actual tire, it is possible to ensure prediction accuracy and observe the actual behavior of the tire.
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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many changes and modifications can be made.
For example, the hardware can be configured differently from the configurations shown in FIGS. The computer software may also have other components such as a sensor model that calculates lateral speed, yaw rate, rudder angle, wheel rotation speed, and engine speed.
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
1
22
Claims (2)
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。 A simulation system for simulating vehicle behavior,
A computer having a vehicle model representing vehicle motion and tire model software representing tire motion;
A control system having an ECU to which a value calculated in the vehicle model is input while referring to the tire model, and a brake actuator driven by the ECU;
An ECU interface for linking the computer and the control system;
A support mechanism that rotatably supports a tire filled with a predetermined internal pressure, a pseudo road surface to which the tire is pressed, and the tire is driven directly or via the pseudo road surface to the pseudo road surface at this time A drive control mechanism having a plurality of actuators for controlling the pressure contact state of the tire; and a plurality of sensors for detecting forces exerted on the support mechanism when the tire is rotationally driven under the same conditions as in actual driving. Hardware having a detection mechanism and inputting a plurality of detection signals output from the detection mechanism to the computer;
A simulation system comprising a controller for controlling the hardware so that the tire is linked to the simulation.
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JP2012504765A (en) * | 2008-10-02 | 2012-02-23 | エムティーエス システムズ コーポレイション | Method and system for offline control of simulation of coupled hybrid dynamic systems |
CN113167688A (en) * | 2018-12-10 | 2021-07-23 | 株式会社普利司通 | Vehicle motion simulation method and vehicle motion simulation system |
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