JP5868550B2 - 車両又は車両の構成部品を試験する方法 - Google Patents

Description

本出願は、実際の車両が実際の試験区間上を走行する、車両又は車両の構成部品を試験する方法に関する。

車両を開発して試験する場合、所定の走行状態を作り出して、所定の条件下で車両又はその構成部品の一部の所定の挙動を試験する必要が有る。それは、例えば、ローラ試験台などの特殊な試験台又は試験区間（この場合、実際の道路の形であれ、特殊な試験場上であれ、何らの役割を果たさない）で行なわれている。両方の手法には利点と欠点が有る。試験台では、所望の実際の環境を任意に正確にシミュレーションできないので、実際の環境条件に任意に近似させることができない。そのため、試験台での試験は、常に（実際の状況に非常に近似できた場合でも）実際の走行路上での車両の実際の挙動に関する拠り所でしか有り得ない。そのために、（例えば、車両用ローラ試験台などの）試験台上で非常に柔軟な試験走行を行なうことができる。当然のことながら、試験区間も、異なる環境、区間の推移などを実現できる手法が制限されている。

そのために、非特許文献１は、車両が実際の区間上を動く走行支援システムの試験方法を示している。車両のドライバには、環境が、「ヘッドマウントディスプレイ」を介して、完全に仮想的な形又は仮想的に強化された現実の世界として再生されている。

しかし、試験区間上では、車両の任意の走行状態を作り出すことができない。更に、試験区間上での試験は、大抵環境条件（温度、湿度）とテストドライバ（シフト時点、ペダル位置、ハンドル旋回角度など）に依存し、そのため、完全には再現することもできない。しかし、当然のことながら、異なる試験区間（例えば、市街コースやグロースグロックナーの高山道路）の選択によって、異なる試験区間を、そのため、異なる試験コースを走行することができるが、そのことは、再現するのに負担がかかり、限定的にしか可能でない。しかし、基本的に両方の手法は理想的な手法ではない。

Ｙｖｏｎｎｅ Ｌａｓｃｈｉｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．， "Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ａｃｔｉｖｅ Ｓａｆｅｔｙ Ｌｉｇｈｔ ｕｓｉｎｇ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｔｅｓｔ Ｄｒｉｖｅ ｗｉｔｈｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ"， ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ （ＩＣＩＴ）， ２０１０ ＩＥＥＥ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ ＯＮ ＩＥＥＥ ＰＩＳＣＡＴＡＷＡＹ， ＮＪ， ＵＳＡ， ２０１０−０３−１４， Ｐ１１１９−１１２１， ＩＳＢＮ：９７８−１−４２４４−５６９５−６

以上のことから、本発明の課題は、前述した車両又はその構成部品を試験する両方の手法の利点を一体化して、それらと関連する欠点を少なくとも最小化する試験方法及び試験環境を提示することである。

本課題は、本発明により、試験制御ユニットが、仮想的な車両状態と仮想的な車両環境の両方を有する仮想的な世界を生成又は再現し、この試験制御ユニットが、仮想的な世界の規定に基づき実際の車両の一定数のセンサ及び／又はアクチュエータを操作すると同時に、仮想的な世界の規定に基づき車両状態アクチュエータを駆動し、この車両状態アクチュエータが、実際の車両に追加の力又はトルクを加えることによって、仮想的な世界での瞬間的な車両状態及び瞬間的な車両環境を作り出し、それにより、実際の試験区間上の実際の車両に仮想的な世界からの車両状態と車両環境を体験させることによって解決される。

本発明の特徴によって、実際の車両が実際の区間上を動くが、その際車両状態と車両環境の両方をほぼ任意に規定できる仮想的な世界を体験するテストピース・イン・ザ・ループ式試験台が実際に作り出される。そのため、車両状態アクチュエータの使用と車両のセンサ及び／又はアクチュエータの操作によって、車両は、現実に実際の区間上に有るにも関わらず仮想的な世界を体験する。それにより、試験走行は、実際の区間から切り離されるが、それと同時に、車両と実際の区間の間の相互作用が正確に維持される。

本発明の別の有利な実施形態は、従属請求項と以下の本発明の記述から明らかとなる。

以下において、本発明の有利な、本発明を制限しない実施形態を模式的に図示した図１と２を参照して、本発明を詳しく説明する。

試験区間上の車両の模式図 本発明による方法へのデジタル地図の取り込みの説明図

図１は、試験区間４上の車両１を図示している。車両１には、車両状態アクチュエータ２として、付属車両、ここでは、トレーラが連結されている。この車両１への車両状態アクチュエータ２の連結は、例えば、乗用車で一般的に行なわれている通り、従来のボールヘッド・トレーラ・カップリングにより行なうか、さもなければ貨物車で一般的に行なわれている通り、カップリングジョー、カップリングアイレット、ボルト又はフィフスホイールカップリング及びキングピンから成るボルト・トレーラ・カップリングにより行なうことができる。しかし、固定的な連結部を配備することもできる。同様に、例えば、周知の四節回転機構を用いた形態などの、好適な運動部を備えた連結部も考えられる。しかし、この連結部の具体的な形態は本発明に重要ではない。

車両状態アクチュエータ２は、ここでは図示されていない、車両状態アクチュエータ２を車輪毎にも制動又は駆動できる独自の駆動・荷重機械を備えている。この場合、車両状態アクチュエータ２が車両１の縦方向及び／又は横方向に力を、即ち、加速力又は制動力を発生できることが重要であるので、駆動・荷重機械が如何なる形態、例えば、燃焼エンジンや、例えば、電気同期機械などの電気機械であるかは重要ではない。この場合、車両状態アクチュエータ２が一つの軸、双軸又は二つ以上の軸を有するのかも重要ではない。同様に、車両状態アクチュエータ２の一つだけの軸又は複数の軸、或いは車両状態アクチュエータの各車輪を個別に駆動することも考えられる。当然のことながら、車両状態アクチュエータ２に、駆動部の更に別のエネルギー供給ユニット、例えば、バッテリ又は燃料電池と、駆動・荷重機械の駆動ユニット５、例えば、好適な制御・パワーエレクトロニクス機器との中の一つ以上を配備することもできる。しかし、当然のことながら、車両状態アクチュエータ２に、異なる機器を制動、駆動する駆動・荷重機械として、例えば、駆動するための電気モータと制動するための渦電流ブレーキを配備することも考えられる。しかし、車両状態アクチュエータ２は、車両１の前に連結することもでき、その場合、牽引車として動作する。

有利には、車両状態アクチュエータ２の各側に、それぞれ例えば、車輪ハブモータの形の独自の駆動・荷重機械を備えた少なくとも一つの車輪を配備することができる。そのため、そのような車輪毎の駆動部を用いて、（制動、押す又は引くことによる）縦方向の力の外に、例えば、既知のトルクによる進路誘導を行なうために、横方向の力又は垂直軸の周りのトルク（ヨートルク）を車両１に加えることもできる。それにより、試験を実行するための更なる自由度が得られ、そこで、例えば、異なる走行安定化システム（例えば、ＡＢＳ，ＥＳＰなど）を試験するために、横方向の力又はヨートルクにより、走行状態をシミュレーションすることができる。しかし、それにより、例えば、（例えば、自動駐車支援を試験するために）駐車時の縁石での車両のジャンプ走行などの所定の走行状態を完全にシミュレーションすることもできる。

そこで、実際の試験区間に依存しない形で車両１の試験を行なうために、試験制御ユニット３が配備されている。このユニットは、車両状態アクチュエータ２に配備するか、或いは車両１に配置することもできる。この試験制御ユニット３では、仮想的な世界が生成されるか、事前に生成した仮想的な世界を再現するか、或いはその両方である。この仮想的な世界は、所望の車両状態、即ち、例えば、速度、加速度、回転トルク、変速段、媒体状態（オイル、水、燃料など）等、並びに車両環境、即ち、例えば、区間のトポロジ、区間の幾何学的形状、気象条件、走行路状態、交通状況等をも含む。そのため、車両１又は車両の所定の構成部品を試験するために実行する試験走行も、この走行状態で推移する。従って、仮想的な世界は、所定の区間に渡って車両１を如何なる形で動かすべきかを定義する。

しかし、実際には、車両１は、例えば、テストドライバ又は走行ロボットにより、実際の試験区間４に沿って動かされ、それによって、実際の車両状態と実際の車両環境は決まる。従って、実際の世界は、一般的に所望の仮想的な世界と大きく異なる。車両１が仮想的な世界内で動き、そのため、定義された境界条件の下で所定の区間を走行していると思い込ませることができるように、実際のセンサ、例えば、車輪回転数センサ６、縦加速度及び横加速度センサ、操舵角センサ、例えば、λセンサ７などの排ガスシステムのセンサ、（例えば、レーダー、ライダー、超音波などの）周囲環境を検知するための走行環境センサ８、ペダル位置９等の測定値を検出して、試験制御ユニット３に供給している。そこでは、センサ測定値を仮想的な世界に基づき操作している、即ち、車両１が仮想的な世界の車両状態及び車両環境に有る場合の測定値となるように変更している。そして、これらの操作された測定値は、例えば、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）や変速機制御ユニット、例えば、ＡＢＳ，ＥＳＰなどの車両安定化システム、噴射設備１１などの測定値を処理するユニットに提供される。同様に、試験制御ユニット３によって、仮想的な世界の規定に基づき、例えば、制動設備１２、噴射設備１１、変速機などのアクチュエータを駆動することもできる。そのために、センサと測定値受信器の間の直接的な配線に割り込むか、さもなければ迂回して、センサを試験制御ユニット３と接続することができる。最近の車両で一般的である通り、車両バスの場合、試験制御ユニット３が車両バス又はその一部をシミュレーションすることもできる。

更に、試験制御ユニット３は、車両１に仮想的な世界を見せかけるだけでなく、体験させるようにも車両状態アクチュエータ２を駆動する。車両状態アクチュエータ２は、連結部１３を介して車両１に加える力（縦方向及び／又は横方向の力）及び／又はトルクを発生する。そのため、車両１は、仮想的な世界も「体験」する。車両１が、例えば、平坦な直線試験区間４又はサーキットコース上を実際に走行しているにも関わらず、例えば、向かい風、下り又は上り走行、カーブ走行、所定の荷重状態、（例えば、のろのろ運転などの）所定の道路交通状況をシミュレーションすることができる。

この場合、スクリーンによりドライバに仮想的な世界を投影することもでき、それによりドライバが仮想的な世界を見ることもできるように、仮想的な世界のシミュレーションを行なうことができる。

従って、（例えば、排出試験のために、測定器一式を車両に配備して）様々な状況をシミュレーションすることができる。しかし、当然のことながら、測定器の重量は、燃料消費量と排出値を悪化させる。そこで、より正確な消費量及び排出測定値を得るために、例えば、測定器の重量を走行状態アクチュエータにより別途シミュレーションすると規定することができる。例えば、渋滞した交通状況やのろのろ運転の交通状況、市街の交通状況などの或る走行状況は、殆ど追跡できない。しかし、本発明による方法により、そのような走行状況を作り出して試験することができる。

車両環境は、入手可能なデジタルマップ資料から取得することもできる。そのようなデジタルマップは、場合によっては、交通標識、トポロジ、幾何学的形状などの多様な補足情報と共に商業的に入手できるが、例えば、グーグルアースなどのオンライン情報源から取り出すこともできる。そして、このデジタルマップ資料から、所定の区間の車両環境を抽出することができる。

この場合、例えば、好適な送信器が車両周囲を円形に１６個の衛星位置をエミュレーションすることによって、車両内に取り付けたナビゲーションシステムに仮想的なＧＰＳデータを与えることも可能である。それにより、車両１に任意の仮想的な場所に有ると思い込ませることもできる。例えば、本発明により、任意の試験区間上で任意の市街コースの交通状況をシミュレーションすることが可能である。

今日の車両は、例えば、同じく（現実の世界の模写としての）デジタルマップ資料に基づくことができるデジタルマッププレビューの形で、前方に存在する道程を分析できるシステムも益々保有しつつある。このデジタルマッププレビューでは、例えば、カーブ、上り坂、下り坂などの区間の地形学的及び幾何学的な情報として、交通標識、工事現場、交差点などの前方に存在する道程に関する情報を取得することもできる。このデジタルマッププレビューによって、例えば、エンジン制御機器（ＥＣＵ）、変速機制御部（ＴＣＵ）、さもなければ、例えば、アダプティブ・クルーズ・コントロール（ＡＣＣ）、車間距離制御システム、制動支援、車線支援等のドライバ支援システムなどの車両１のシステムの機能をそれぞれ事前に最適化することができる。制御機器、例えば、ナビゲーションシステムは、例えば、ＧＰＳを用いて、車両位置を決定できるとともに、デジタルマッププレビューを作成して、それ以外のユニットに提供することができる。そのために、マップデータは、例えば、車両バスを介して、例えば、ＡＤＡＳＩＳなどの標準化されたデータプロトコルで提供することができる。

そのようなデジタルマッププレビューも、図２に模式的に図示されている通り、本発明による方法に取り込むことができる。そのために、試験制御ユニット３は、デジタルマップ資料２２から、所望の補足情報を用いて所望の試験区間のための車両環境を作成する。それに代わって、車両環境を試験制御ユニット３に提供することができる。そこで、試験制御ユニット３は、試験走行の間、例えば、ナビゲーションシステム、変速機制御ユニット、エンジン制御ユニットなどの車両１の制御機器２０に区間のＧＰＳデータを供給する。それに代わって、前述した通り、ＧＰＳデータをエミュレーションすることもできる。車両１を騙すために、実際に所望の区間に沿って動いて、それにより、デジタルマッププレビューの機能を動作又は試験することもできる。デジタルマッププレビューは、車両バス２１を介して、ＥＣＵ、ＴＣＵ、ＡＣＣなどの車両１のそれ以外のユニットに提供することもできる。そのためには、車両１に提供されたデジタルマップ資料は、試験走行での差異を防止するために、図２で破線により表示されている通り、車両環境から取得したデジタルマップ資料２２と一致するようにすべきである。

Claims (6)

1. 実際の車両が実際の試験区間（４）上を走行する、車両又は車両の構成部品を試験する方法において、
   試験制御ユニット（３）が、仮想的な車両状態と仮想的な車両環境の両方を有する仮想的な世界を生成又は再現し、この試験制御ユニット（３）が、この仮想的な世界の規定に基づき実際の車両（１）の一定数のセンサ及び／又はアクチュエータを操作すると同時に、この仮想的な世界の規定に基づき車両状態アクチュエータ（２）を駆動することと、
   この車両状態アクチュエータ（２）が、実際の車両（１）に追加の力又はトルクを加えることによって、仮想的な世界での瞬間的な車両状態及び瞬間的な車両環境を作り出しし、それにより、実際の試験区間（４）上の実際の車両（１）に仮想的な世界の車両状態及び車両環境を体験させることと、
   を特徴とする方法。
2. 試験制御ユニット（３）により作り出した車両状態が、車両（１）の媒体状態をも含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 試験制御ユニット（３）が、車両（１）の制御機器（２０）に、この制御機器（２０）が車両（１）の位置を計測できるようにするデータを送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 車両（１）の制御機器（２０）が車両（１）の位置を計測できるようにするＧＰＳデータをエミュレーションすることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
5. 制御機器（２０）が、検出した位置とデジタルマップ資料に基づきデジタルマッププレビューを作成して、車両（１）のそれ以外のユニットに提供することを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
6. 車両状態アクチュエータ（２）によって、縦方向の力、横方向の力、縦方向のトルク及び横方向のトルクの中の一つ以上を車両（１）に加えることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。

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