JP4924372B2

JP4924372B2 - 運転模擬試験装置、及びプログラム

Info

Publication number: JP4924372B2
Application number: JP2007294667A
Authority: JP
Inventors: 靖雄坂口; 英樹酒井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: JP2009122270A

Description

本発明は、運転模擬試験装置、及びプログラムに関する。

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（運転模擬試験装置）が知られている。例えば、シミュレータ地図上のｘ−ｙ座標で表される位置毎に高さｚが設定された路面プロファイルデータを作成して、路面プロファイルデータから得られる車両の４輪の各々の高さやハンドルやペダルの操作情報（ドライバー情報）等を用いて車両運動計算を行って、ｘ、ｙ、ｚの各方向の各加速度及びロール、ピッチ、ヨー方向の各角速度を求めて、動揺（振動）発生装置に出力することにより、ドライバが乗車するコックピットに振動を与えるドライビングシミュレータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３１６００４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のドライビングシミュレータにおける振動では、車両運動で車両が加振されて共振することによる振動や、エンジンが動作することにより発生するエンジン振動に起因する振動については考慮されていない。これは、車両運動を計算する際に、車両は剛体であると仮定し、かつ、エンジンから振動が発生しないと仮定しているからである。そのため、特許文献１に記載のドライビングシミュレータでは、動揺発生装置に入力されるデータには、所定値以上の周波数の成分、例えば１０Ｈｚ以上の高周波成分がほとんど含まれていないので、実際の車両（実車両）を運転した場合の振動に近い振動が得られない、という問題がある。

本発明は上述した問題を解決するために成されたものであり、実車両を運転した場合の振動に近い振動が得られる運転模擬試験装置、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の運転模擬試験装置は、被験者に運転操作を行わせるための運転操作手段及び被験者に振動を体感させるための振動発生装置を備えた模擬車両の前記運転操作手段から被験者の運転操作量を取得する取得手段と、前記取得手段で取得された運転操作量に基づいた前記模擬車両の運動に対応し、かつ前記被験者に振動を体感させるための車両振動パターンを生成する振動パターン生成手段と、実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶した記憶手段と、前記車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、前記記憶手段に記憶されている場合には、前記車両振動パターンと、前記類似する周波数パターンの前記実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する振動制御手段とを含んで構成されている。

本発明の運転模擬試験装置によれば、予め記憶手段には実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンが複数記憶されており、車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、記憶手段に記憶されている場合には、車両振動パターンと、類似する周波数パターンの実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように、振動発生装置を制御する。この合成振動パターンには、所定周波数以上の成分が含まれている。そのため、合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように振動発生装置が振動することにより、従来の技術と比較して、低周波から所定周波数以上の周波数（すなわち高周波）に至るまでの実車両を運転した場合の振動に近い振動を得ることができる。

請求項２に記載の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、前記記憶手段を、更に、前記実車両に設けられたエンジンが動作することによる振動を前記被験者に体感させるためのエンジン振動パターンを周波数解析することにより得られたエンジン振動の周波数パターンを複数記憶するようにし、前記運転操作量に基づいたエンジン振動の周波数パターンを前記記憶手段から抽出する抽出手段を更に含み、前記振動制御手段を、前記合成振動パターンと、前記抽出手段によって抽出されたエンジン振動の周波数パターンの前記エンジン振動パターンとを合成した第１のエンジン合成振動パターン、又は前記車両振動パターンと、前記抽出手段によって抽出されたエンジン振動の周波数パターンの前記エンジン振動パターンとを合成した第２のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御するようにしたものである。

本発明の運転模擬試験装置によれば、エンジンが動作することによる振動を被験者に体感させるためのエンジン振動パターンが含まれている第１のエンジン合成振動パターン又は第２のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように、振動発生装置が振動する。これにより、従来の技術と比較して、より実車両を運転した場合の振動に近い振動を得ることができる。

請求項３に記載のプログラムは、コンピュータを被験者に運転操作を行わせるための運転操作手段及び被験者に振動を体感させるための振動発生装置を備えた模擬車両の前記運転操作手段から被験者の運転操作量を取得する取得手段、前記取得手段で取得された運転操作量に基づいた前記模擬車両の運動に対応し、かつ前記被験者に振動を体感させるための車両振動パターンを生成する振動パターン生成手段、及び前記車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶した記憶手段に記憶されている場合には、前記車両振動パターンと、前記類似する周波数パターンの前記実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する振動制御手段として機能させる。

本発明のプログラムによれば、車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶する記憶手段に記憶されている場合には、車両振動パターンと、類似する周波数パターンの実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように、振動発生装置を制御する。この合成振動パターンには、所定周波数以上の成分が含まれている。そのため、合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように振動発生装置が振動することにより、従来の技術と比較して、低周波から所定周波数以上の周波数（すなわち高周波）に至るまでの実車両を運転した場合の振動に近い振動を得ることができる。

以上説明したように、本発明の運転模擬試験装置、及びプログラムによれば、実車両を運転した場合の振動に近い振動が得られる、という効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の運転模擬試験装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、運転模擬試験装置をドライビングシミュレータと呼ぶこととする。

図１に示すように、本実施の形態に係るドライビングシミュレータ１０は、運転操作部１２と、制御部１４と、油圧シリンダ制御装置１６と、表示制御装置１８と、スクリーン２０と、油圧シリンダ３０とを備えている。なお、本実施形態のドライビングシミュレータ１０は、ドライビングシミュレーション用の車両（模擬車両）に設けられている。

被験者であるドライバに運転操作を行わせるための運転操作手段としての運転操作部１２は、アクセルペダル１２ａ、ブレーキペダル１２ｂ、及びステアリング１２ｃを備えている。被験者はドライビングシミュレーション用の車両に乗車して、アクセルペダル１２ａ、ブレーキペダル１２ｂ、及びステアリング１２ｃを操作することができる。アクセルペダル１２ａ、ブレーキペダル１２ｂ、及びステアリング１２ｃの各々は、被験者の運転操作に応じた運転操作量を各々制御部１４に出力する。すなわち、アクセルペダル１２ａは、被験者の運転操作に応じたアクセルペダル操作量を出力し、ブレーキペダル１２ｂは、被験者の運転操作に応じたブレーキペダル操作量を出力し、ステアリング１２ｃは、被験者の運転操作に応じたステアリング操作量を出力する。

制御部１４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１４ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１４ｂ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４ｃ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４ｄ、及びＩ／Ｏ（入出力）ポート１４ｅを備えている。これらＲＯＭ１４ａ、ＨＤＤ１４ｂ、ＣＰＵ１４ｃ、ＲＡＭ１４ｄ、及びＩ／Ｏポート１４ｅは互いにバス１４ｆで接続されている。

記憶媒体としてのＲＯＭ１４ａには、ＯＳ等の基本プログラムが記憶されている。

記憶媒体としてのＨＤＤ１４ｂには、詳細を以下で説明する振動パターン生成処理、車両運動計算処理、高周波成分合成処理、エンジン振動計算処理の各処理の処理ルーチンを実行するための各プログラムが記憶されている。

また、ＨＤＤ１４ｂには、図２に示されるように、位置毎に高さが設定された路面プロファイルデータが登録された路面プロファイルテーブル２２が記憶されている。同図に図示されるように、路面プロファイルテーブル２２には、ドライビングシミュレータ１０が搭載された車両が模擬的に走行するシミュレータ地図上の路面固定座標系のｘ−ｙ座標で表される位置（ｘ，ｙ）毎にレコード２２ａが登録される。各レコード２２ａは、シミュレータ地図上のｘ−ｙ座標で表される位置（ｘ，ｙ）が登録されるフィールド２２ｂ、フィールド２２ｂに登録された位置（ｘ，ｙ）に対応する路面高さｚが登録されるフィールド２２ｃ、及びフィールド２２ｂに登録された位置（ｘ，ｙ）に対応する路面摩擦係数μが登録されるフィールド２２ｄを備えている。なお、各レコード２２ａのフィールド２２ｃには、例えば、プロフィロメータ等の路面高さ測定装置などにより予め実路において測定された路面高さｚが、予め登録されているものとする。また、各レコード２２ａのフィールド２２ｄには、例えば、路面摩擦係数測定装置などにより予め実路において測定された路面摩擦係数μが、予め登録されているものとする。

また、ＨＤＤ１４ｂには、図３（Ａ）に示されるように、実車両の車両振動特性を表す車体振動マップ２４が記憶されている。同図に図示されるように、車体振動マップ２４には、実車両が路面を走行した際にこの実車両に乗車したドライバが受ける複数の振動の振動パターン、すなわち実車両を走行させたときにドライバが体感した複数の振動の振動パターン（実車両振動パターン）を周波数解析することによって得られた複数の周波数パターン（図３（Ａ）の例では、周波数パターン２４ａ〜２４ｄ）が周波数毎の振幅を表す周波数分布上に登録されている。なお、これらの複数の周波数パターンの各々は、予め実験によって取得されて車体振動マップ２４に登録される。

また、ＨＤＤ１４ｂには、図３（Ｂ）に示されるように、エンジンの振動特性を表すエンジン振動マップ２６が記憶されている。同図に図示されるように、エンジン振動マップ２６には、実車両が路面を走行した際のエンジンの振動の振動パターン、すなわち実車両に設けられたエンジンが動作することによる振動の振動パターン（エンジン振動パターン）を被験者に体感させるためのエンジン振動パターンとして予め実験的に取得しておき、このエンジン振動パターンを周波数解析することによって得られたエンジン振動の周波数パターン（図３（Ｂ）の例では、エンジン振動の周波数パターン２６ａ〜２６ｄ）が周波数毎の振幅を表す周波数分布上に登録されている。なお、これらのエンジン振動の周波数パターンの各々は、予め実験によって取得されて、エンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）及びエンジントルクＴ（Ｎ・ｍ）の値毎に定義されてエンジン振動マップ２６に登録される。

また、ＨＤＤ１４ｂには、図４に示されるように、スクリーン２０に表示させる画像データが登録された画像データテーブル２８が記憶されている。同図に図示されるように、画像データテーブル２８には、ドライビングシミュレータ１０が搭載された車両が模擬的に走行するシミュレータ地図上のｘ−ｙ座標で表される位置毎にレコード２８ａが登録される。各レコード２８ａは、シミュレータ地図上のｘ−ｙ座標で表される位置（ｘ，ｙ）が登録されるフィールド２８ｂ、及びフィールド２８ｂに登録された位置（ｘ，ｙ）においてスクリーン２０に表示される映像の映像データが登録されるフィールド２８ｃを備えている。なお、各レコード２８ａのフィールド２８ｃには、例えば、ビデオカメラ等によって予め実路の走行において撮影された映像データが、予め登録されているものとする。

ＣＰＵ１４ｃは、プログラムをＲＯＭ１４ａ及びＨＤＤ１４ｂから読み出して実行する。

ＲＡＭ１４ｄには、各種データが一時的に記憶される。

Ｉ／Ｏポート１４ｅには、運転操作部１２、油圧シリンダ制御装置１６、及び表示制御装置１８が接続されている。

被験者に振動を体感させるための振動発生装置としての油圧シリンダ３０は、ドライビングシミュレーション用の車両の４輪の位置に設けられている。

振動制御手段としての油圧シリンダ制御装置１６は、入力された振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように、油圧シリンダ３０を制御する。油圧シリンダ制御装置１６は、入力された振動パターンに基づいて、油圧シリンダ３０を伸縮動作させて振動させることにより、ドライビングシミュレーション用の車両を振動させる。これにより、車両振動パターンに基づいた振動が、ドライビングシミュレーション用の車両に乗車している被験者に伝わる。このようにして、車両の６自由度（３並進運動（前後、左右、上下）と３回転運動（ローリング、ピッチング、ヨーイング））の振動が再現される。

表示制御装置１８は、入力された映像データ及びオイラー角に基づいた映像がスクリーン２０に表示されるように、スクリーン２０の表示を制御する。

制御部１４を以下で詳細を説明する振動パターン生成処理に従って機能ブロックで表すと、図５に示すように、車両運動計算手段３２、高周波成分合成手段３４、エンジン振動計算手段３６、出力手段３８、及び記憶手段４０で表すことができる。なお、記憶手段４０は、ＨＤＤ１４ｂ及びＲＡＭ１４ｄに対応する。

次に、制御部１４のＣＰＵ１４ｃが実行する振動パターン生成処理の処理ルーチンについて図６を用いて説明する。なお、本実施の形態において、本振動パターン生成処理は、ドライビングシミュレータ１０のスイッチ（図示せず）がオンされた時点から所定時間間隔（例えば、数１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。

まず、ステップ１００で、車両運動計算処理を実行する。

ここで、ステップ１００の車両運動計算処理の処理ルーチンの詳細について図７を用いて説明する。

まず、ステップ２００で、運転操作部１２のアクセルペダル１２ａ、ブレーキペダル１２ｂ、及びステアリング１２ｃからの各運転操作量（アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量、ステアリング操作量）を所定間隔（例えば、５ｍｓｅｃ）毎に取り込むことを開始する。すなわち、ステップ２００では、運転操作部１２から被験者の運転操作量を取得する。

次のステップ２０２では、ステップ２００で取り込んだ各運転操作量に基づいて、ドライビングシミュレーション用の車両の加速度を演算する。

次のステップ２０４では、ステップ２０２で演算された加速度を積分することにより、ドライビングシミュレーション用の車両の速度を演算する。

次のステップ２０６では、ステップ２０４で演算された速度を積分することによりドライビングシミュレーション用の車両の車両固定座標系におけるＸ−Ｙ座標で表される位置（Ｘ，Ｙ）を演算し、この位置（Ｘ，Ｙ）を、車両固定座標系における座標から路面固定座標系における座標に変換するための所定の座標変換用行列を用いてシミュレータ地図上の路面固定座標系におけるｘ−ｙ座標で表される位置（ｘ，ｙ）に変換することにより、ドライビングシミュレーション用の車両のシミュレータ地図上の位置（ｘ，ｙ）を演算する。なお、本実施の形態では、ステップ２０６で演算される位置（ｘ，ｙ）は、ドライビングシミュレーション用の車両の重心の位置であるものとする。また、重心の位置座標、加速度や速度の初期値は予め所定値（例えば、０）を設定しておくことができる。

次のステップ２０８では、ステップ２０６で演算された位置（ｘ，ｙ）に基づいて、ドライビングシミュレーション用の車両に設けられた前輪の右側のタイヤの位置（ｘ１，ｙ１）、前輪の左側のタイヤの位置（ｘ２，ｙ２）、後輪の右側のタイヤ（ｘ３，ｙ３）、及び後輪の左側のタイヤの位置（ｘ４，ｙ４）を演算する。なお、予め各位置（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）と、車両の重心の位置との距離や方向を求めておき、この距離や方向を重心の位置に加えることで各位置（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、及び（ｘ４，ｙ４）を演算することができる。

次のステップ２１０では、ＨＤＤ１４ｂに記憶された路面プロファイルテーブル２２を読み込んで、ステップ２０８で演算された位置（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）の各々がフィールド２２ｂに登録されているレコード２２ａの各々を特定する。そして、特定されたレコード２２ａの各々のフィールド２２ｃに登録されている路面高さｚの各々、及び特定されたレコード２２ａの各々のフィールド２２ｄに登録されている路面摩擦係数μの各々を取得する。

次のステップ２１２では、車両の運動計算を行う。なお、車両の運動計算には、従来のドライビングシミュレータと同様の計算手法を用いることができる。車両の運動計算の例を以下に示す。「車両の運動計算」とは、ドライビングシミュレーションに採用されている車両の運動モデルに基づき構成される車両の運動方程式を車両の走行条件毎に解くものである。車両の運動モデルには多くの種類が有り、そのため多種類の運動方程式（２階常微分方程式）が存在する。一般的には、１）車両モデル、２）ステアリングモデル、３）タイヤモデルで構成される。車両モデルの例について示すと、その運動方程式は以下の式で表される。なお、路面摩擦係数μと路面高さｚは、次式におけるタイヤに作用する前後力Ｆ_ｘｉ、左右力Ｆ_ｙｉ、上下力Ｆ_ｚｉの部分に含まれる。タイヤに作用する前後力Ｆ_ｘｉ、左右力Ｆ_ｙｉ、上下力Ｆ_ｚｉは、路面摩擦係数μと路面高さｚをパラメータとして含む関数（関係式）で適宜表現することができる。この関数（関係式）のモデルとしては、例えば、タイヤモデルなど、線形モデルや非線形モデル、タイヤの前後力、タイヤと路面の接触面の状態を必要に応じて考慮した適宜のモデルを用いることができる。

ここで、
ｍ：車両質量
ｍｓ：ばね上質量
Ｉ_Ｘ、Ｉ_ｙ：ばね上質量のｘ軸、ｙ軸まわりの慣性モーメント
Ｉ_Ｚ：車両のｚ軸まわりの慣性モーメント
Ｉ_ＸＺ：慣性乗積
ｕ、ｖ、ｗ：ばね上の前後、左右、上下方向の速度成分
ｈ_ｆ、ｈ_ｒ：前軸、後軸のロールセンタ高さ
φ、θ、ψ：車両のロール、ピッチ、ヨー角
ｐ、ｑ、ｒ：車両のロール、ピッチ、ヨー角速度
Ｆ_ｘｉ、Ｆ_ｙｉ、Ｆ_ｚｉ：タイヤに作用する前後、左右、上下力
Ｍ_ｚｉ：タイヤに作用するｚ軸まわりのモーメント
ｈ_ＣＧ：ばね上重心高
ｈ_ｓ：ばね上重心からロールセン軸に降ろした垂線の長さ（ロールアーム）
ｈ_ＲＣ：ばね上重心でのロール軸高さ
ｌ_ｆ、ｌ_ｒ：前軸、後軸と重心間距離
ｂ_ｆ、ｂ_ｒ：前軸、後軸トレッド
ｇ：重力加速度
である。

次のステップ２１４では、例えば、ルンゲクッタ（Ｒｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔａ）法などの数値計算手法により、所定時間間隔ごとに上述の常微分方程式を解き、車両のばね上におけるｘ、ｙ、ｚ方向の各加速度ｄｕ／ｄｔ、ｄｖ／ｄｔ、ｄｗ／ｄｔ及びロール、ピッチ、ヨー方向の各角速度ｐ、ｑ、ｒを車両振動パターンとして演算することにより、車両振動パターンを生成する。

このようにして、ステップ２１２及びステップ２１４によって、ドライビングシミュレーション用の車両の運動に対応し、かつ被験者に振動を体感させるための車両振動パターンが生成される。

次のステップ２１６では、ステップ２００で取り込んだ運転操作部１２のアクセルペダル１２ａ、ブレーキペダル１２ｂ、及びステアリング１２ｃからの各運転操作量（アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量、ステアリング操作量）に基づいて、ドライビングシミュレーション用の車両のエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）及びエンジントルクＴ（Ｎ・ｍ）を演算する。

次のステップ２１８では、ステップ２１４で演算された各加速度ｄｕ／ｄｔ、ｄｖ／ｄｔ、ｄｗ／ｄｔ及び各角速度ｐ、ｑ、ｒに基づいて、車両固定座標系における位置（Ｘ，Ｙ）とオイラー角を算出する。そして、車両固定座標系における位置（Ｘ，Ｙ）とオイラー角を車両固定座標系における座標から路面固定座標系における座標に変換するための所定の座標変換用行列を用いて路面固定座標系における位置（ｘ，ｙ）とオイラー角に変換することにより、路面固定座標系における位置（ｘ，ｙ）とオイラー角を演算する。そして、本車両運動計算処理を終了する。

ここで、図６の振動パターン生成処理の説明に戻る。次のステップ１０２では、高周波成分合成処理を実行する。ここで、ステップ１０２の高周波成分合成処理の処理ルーチンの詳細について図８を用いて説明する。

まず、ステップ３００で、上記のステップ２１４で演算された車両振動パターンを周波数解析して、周波数毎の振幅を表す周波数分布における周波数パターンを求める。

次のステップ３０２では、ＨＤＤ１４ｂに記憶された車両振動マップ２４を読み込んで、ステップ３００で求められた周波数パターンと、車体振動マップ２４に登録された各周波数パターン（例えば、図３（Ａ）の例では周波数パターン２４ａ〜２４ｄ）とを比較して照合することにより、ステップ３００で求められた周波数パターンに類似している周波数パターンが車両振動マップ２４に登録されているか否かを判定する。なお、このような判定方法については様々な方法が考えられるが、本実施の形態では、例えば、ステップ３００で求められた周波数パターンと、車両振動マップ２４に登録された各周波数パターンとを比較して、相関関係を表す度合いが最も高い周波数パターンを類似していると判断することにより、類似している周波数パターンが車両振動マップ２４に登録されていると判定するようにしてもよい。なお、ステップ２１４で生成された車両振動パターンには、所定周波数、例えば、１０Ｈｚ以上の周波数の成分がほとんど含まれていないので、ステップ３００で求められた図９（Ａ）に示すような周波数パターン６８には所定周波数（図９（Ａ）の例では１０Ｈｚ）以上の周波数の成分が含まれていない。そのため、本ステップ３０２では、ステップ３００で求められた周波数パターンと、所定周波数（例えば１０Ｈｚ）より小さい周波数の成分に対応する部分の車両振動マップ２４に登録された各周波数パターンを比較して、類似している周波数パターンが車両振動マップ２４に登録されているか否かを判定する。

ステップ３０２で、類似している周波数パターンが車両振動マップ２４に登録されていると判定された場合には、次のステップ３０４に進む。ステップ３０４では、ステップ３０２で類似していると判断された車両振動マップ２４に登録されている周波数パターンの部分であって、上記のステップ３００で求められた周波数分布における周波数パターンに含まれていない所定の周波数成分の部分、例えば、１０Ｈｚ以上の高周波成分の部分に相当する実車両振動パターンを、被験者に振動を体感させるための実車両振動パターンとして生成する。

次のステップ３０６では、ステップ３０４で生成された高周波成分の実車両振動パターンと、上記のステップ２１４で生成された車両振動パターンとを合成することにより合成振動パターンを生成する。そして、本高周波成分合成処理を終了する。

一方、ステップ３０２で、類似している周波数パターンが車両振動マップ２４に登録されていないと判定された場合には、本高周波成分合成処理を終了する。

本高周波成分合成処理によれば、ステップ２１４で生成された車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、車両振動マップ２４に登録されている場合、すなわちＨＤＤ１４に記憶されている場合には、ステップ２１４で生成された車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンと、この類似する周波数パターンの実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンが生成される。

例えば、本高周波成分合成処理によれば、ステップ３００で、図９（Ａ）に示すような周波数パターン６８の周波数分布が計算された場合には、ステップ３０２で、図９（Ｂ）に示す車両振動マップ２４に登録されているパターン２４ａ〜２４ｄのうち、最も類似しているパターン２４ｂが類似していると判断されて、ステップ３０４で、図９（Ｃ）に示すように、パターン２４ｂの所定周波数以上の成分（図９（Ｃ）の例では１０Ｈｚ以上の成分）の高周波成分の実車両振動パターン７０が生成されて、ステップ３０６で、合成される。これにより、従来、車両を剛体であると仮定していたために、所定周波数以上の周波数の成分が車両振動パターンに含まれていなかったが、本実施の形態では、所定周波数以上の周波数の成分が含まれることになる。

ここで、図６の振動パターン生成処理の説明に戻る。次のステップ１０４では、エンジン振動計算処理を実行する。ここで、ステップ１０４のエンジン振動計算処理の処理ルーチンの詳細について図１０を用いて説明する。

まず、ステップ４００で、ＨＤＤ１４ｂに記憶されたエンジン振動マップ２６を読み込んで、上記のステップ２１６で演算されたエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）及びエンジントルクＴ（Ｎ・ｍ）に対応するエンジン振動の周波数パターン（エンジン振動スペクトル）をエンジン振動マップ２６から抽出する。すなわち、ステップ４００では、被験者の運転操作量に基づいたエンジン振動の周波数パターンをＨＤＤ１４ｂに記憶されたエンジン振動マップ２６から抽出する。

次のステップ４０２では、ステップ４００で抽出したエンジン振動スペクトルに対応する振動が、油圧シリンダ３０の伸縮により再現されるように、ステップ４００で抽出したエンジン振動スペクトルに基づいて、このエンジン振動スペクトルのエンジン振動パターンを生成する。

次のステップ４０４では、ステップ４０２で生成したエンジン振動パターンと、上記のステップ３０６で生成された合成振動パターンとを合成することにより第１のエンジン合成振動パターンを生成する。そして、本エンジン振動計算処理を終了する。

以上説明したように本エンジン振動計算処理によれば、従来、エンジンが動作することにより発生するエンジン振動に起因する振動については考慮されていなかったが、本実施の形態では、考慮されている。

ここで、図６の振動パターン生成処理の説明に戻る。次のステップ１０６では、ステップ４０４で生成された第１のエンジン合成振動パターンを油圧シリンダ制御装置１６に出力する。これにより、油圧シリンダ制御装置１６は、第１のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように油圧シリンダ３０を制御する。従って、被験者は第１のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が体感できる。

次のステップ１０８では、ＨＤＤ１４ｂに記憶された画像データテーブル２８を読み込んで、ステップ２１８で演算された路面固定座標系における位置（ｘ，ｙ）がフィールド２８ｂに登録されたレコード２８ａを特定する。そして、特定されたレコード２８ａのフィールド２８ｃに登録された映像データを取得する。そして、取得した映像データとステップ２１８で演算された路面座標系におけるオイラー角を表示制御装置１８に出力する。これにより、スクリーン２０には、映像データ、及びオイラー角に基づいた映像が表示される。そして、本振動パターン生成処理を終了する。

なお、本振動パターン生成処理のステップ１００は車両運動計算手段３２で実行され、ステップ１０２は高周波成分合成処理手段３４で実行され、ステップ１０４はエンジン振動計算手段３６で実行され、ステップ１０６及びステップ１０８は出力手段３８で実行される。

以上説明したように、本実施の形態の振動パターン生成処理によれば、油圧シリンダ３０によって、高周波成分を含むと共に、エンジンが動作することによる振動が加味された第１のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように発生される。これにより、実車両を運転した場合の振動に近い振動が得られる。

なお、本実施の形態では、制御部１４が第１のエンジン合成振動パターンを油圧シリンダ制御装置１６に出力する例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、制御部１４が、ステップ２１４で生成した車両振動パターンと、ステップ３０６で生成された合成振動パターンとを合成することにより第２のエンジン合成振動パターンを生成して、第２のエンジン合成振動パターンを油圧シリンダ制御装置１６に出力するようにしてもよい。これにより、油圧シリンダ制御装置１６は、第２のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように油圧シリンダ３０を制御する。従って、被験者は第２のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が体感できる。

また、制御部１４がステップ３０６で生成された合成振動パターンを油圧シリンダ制御装置１６に出力するようにしてもよい。これにより、油圧シリンダ制御装置１６は、合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように油圧シリンダ３０を制御する。従って、被験者は合成振動パターンに基づいた振動が体感できる。

また、本実施の形態では、油圧シリンダ３０が油圧シリンダ制御装置１６の制御によって、被験者に体感させるための振動を発生させる例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、ボディソニックのような振動子が振動を発生させるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、ＣＰＵ１４ｃが振動パターン生成処理を実行する例について説明したが、本発明はこれに限られない。車両運動計算手段３２、高周波成分合成手段３４、エンジン振動計算手段３６、及び出力手段３８の各々にＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いるようにして、車両運動計算手段３２が車両運動計算処理、ステップ高周波成分合成処理手段３４が高周波成分合成処理、エンジン振動計算手段３６がエンジン振動計算処理、出力手段３８がステップ１０６及びステップ１０８の処理を実行するようにしてもよい。

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。本実施の形態に係る路面プロファイルテーブルを説明するための図である。本実施の形態に係る車両振動マップ及びエンジン振動マップを説明するための図である。本実施の形態に係る画像データテーブルを説明するための図である。本実施の形態に係る制御部を機能的に表した図である。本実施の形態に係る制御部が実行する振動パターン生成処理の処理ルーチンのフローチャートを示す図である。本実施の形態に係る制御部が実行する車両運動計算処理の処理ルーチンのフローチャートを示す図である。本実施の形態に係る制御部が実行する高周波成分合成処理の処理ルーチンのフローチャートを示す図である。本実施の形態の高周波成分合成処理の詳細を説明するための図である。本実施の形態に係る制御部が実行するエンジン振動計算処理の処理ルーチンのフローチャートを示す図である。

符号の説明

１０ドライビングシミュレータ
１２操作部
１２ａアクセルペダル
１２ｂブレーキペダル
１２ｃステアリング
１４制御部
１４ａＲＯＭ
１４ｂＨＤＤ
１４ｃＣＰＵ
１６油圧シリンダ制御装置
１８油圧シリンダ
３２車両運動計算手段
３４高周波成分合成手段
３６エンジン振動計算手段

Claims

被験者に運転操作を行わせるための運転操作手段及び被験者に振動を体感させるための振動発生装置を備えた模擬車両の前記運転操作手段から被験者の運転操作量を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得された運転操作量に基づいた前記模擬車両の運動に対応し、かつ前記被験者に振動を体感させるための車両振動パターンを生成する振動パターン生成手段と、
実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶した記憶手段と、
前記車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、前記記憶手段に記憶されている場合には、前記車両振動パターンと、前記類似する周波数パターンの前記実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する振動制御手段と、
を含む運転模擬試験装置。
前記記憶手段は、更に、前記実車両に設けられたエンジンが動作することによる振動を前記被験者に体感させるためのエンジン振動パターンを周波数解析することにより得られたエンジン振動の周波数パターンを複数記憶し、
前記運転操作量に基づいたエンジン振動の周波数パターンを前記記憶手段から抽出する抽出手段を更に含み、
前記振動制御手段は、前記合成振動パターンと、前記抽出手段によって抽出されたエンジン振動の周波数パターンの前記エンジン振動パターンとを合成した第１のエンジン合成振動パターン、又は前記車両振動パターンと、前記抽出手段によって抽出されたエンジン振動の周波数パターンの前記エンジン振動パターンとを合成した第２のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する
請求項１に記載の運転模擬試験装置。
コンピュータを
被験者に運転操作を行わせるための運転操作手段及び被験者に振動を体感させるための振動発生装置を備えた模擬車両の前記運転操作手段から被験者の運転操作量を取得する取得手段、
前記取得手段で取得された運転操作量に基づいた前記模擬車両の運動に対応し、かつ前記被験者に振動を体感させるための車両振動パターンを生成する振動パターン生成手段、及び
前記車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶した記憶手段に記憶されている場合には、前記車両振動パターンと、前記類似する周波数パターンの前記実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する振動制御手段
として機能させるためのプログラム。