JP6380798B2 - 車両挙動再現システム - Google Patents

Description

この発明は、車両挙動を再現するための車両挙動再現システムに関する。

特許文献１には、車両用試験装置として、横方向に移動可能な前後一対の横移動架台と、これらの横移動架台上面に左右一組ずつ設けられた４組の６自由度油圧シリンダ群と、これらの６自由度油圧シリンダ群の上端にそれぞれ連結された４つの旋回昇降架台と、これらの４つの旋回昇降架台上にそれぞれ設けられ、車両の４つの車輪が載せられる４つの回転ベルトとを備えた装置が記載されている。

特開２００８−１７５７７８号公報 特開２０１１−１６３９３８号公報

実車両の加速時、減速時、旋回時等には、車体に慣性力が作用する。特許文献１記載の車両用試験装置では、このような慣性力を車体に与えるためには、回転ベルトを回転駆動させることによって、車輪を支持している回転ベルトに対して車体を相対的に走行させる必要がある。
そこで、本出願人は、実車両の加速時、減速時、旋回時等に車体に作用する慣性力と同様な力を、車輪を支持している部材に対して車体を相対的に走行させることなく、車体に与えることができる車両挙動再現システムを開発している。本出願人が既に開発している車両挙動再現システムは、左前輪、右前輪、左後輪および右後輪の４つの車輪に対応する４つの車軸が取り付けられた車体と、車体を支持しかつ車体に６自由度の運動をさせるための第１モーションベースと、各車軸を支持し、各車軸に６自由度の運動をさせるための４つの第２モーションベースと、各モーションベースを制御する制御装置とを含んでいる。

制御装置は、各モーションベースが発生している６自由度別の力を検出するための力センサと、各モーションベースに発生させるべき６自由度別の力の目標値を生成する目標値生成部と、力センサによって検出された各モーションベースの６自由度別の力が、目標値生成部によって生成された力目標値と等しくなるように、各モーションベースを制御する制御部とを含む。

本出願人が既に開発している車両挙動再現システムでは、システム動作中にいずれかの力センサが故障した場合には、故障した力センサが設けられているモーションベースを正常に制御できなくなる。そこで、力センサに故障が発生したことを検出したときに全てのモーションベースを停止させることが考えられる。しかしながら、一般的に、力センサの故障を検出するためには、力センサの出力信号が所定時間以上継続して変化しなくなったか否かを判定する必要があるため、力センサが実際に故障してから力センサの故障が検出されるまではタイムラグが生じる。このため、力センサの故障を検出したときに全てのモーションベースを停止させたとしても、車体やモーションベースに想定外の大きな荷重がかかるおそれがある。

この発明の目的は、モーションベースが発生している６自由度別の力を検出するための力センサが故障した場合に、車体やモーションベースに想定外の大きな荷重がかかるのを抑制または防止できる車両挙動再現システムを提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、複数の車輪に対応する複数の車軸（２１Ｓ，２２Ｓ，２３Ｓ，２４Ｓ）が取り付けられた車体（２）と、前記車体を支持し、かつ前記車体に６自由度の運動をさせるための第１モーションベース（３）と、前記各車軸を支持し、前記各車軸に６自由度の運動をさせるための複数の第２モーションベース（４〜７）と、前記各モーションベースを制御するための複数の制御手段とを含む車両挙動再現システム（１５０）であって、前記各制御手段は、前記対応するモーションベースが発生している６自由度別の力を検出するための力センサ（１１３〜１１７）と、前記対応するモーションベースが発生している６自由度別の力を推定する力推定手段（１３２）と、前記対応するモーションベースに発生させるべき６自由度別の力目標値を生成する力目標値生成手段（９１）と、前記力センサによって検出される６自由度別の力と前記力推定手段によって推定される６自由度別の力とを比較することによって、前記力センサに故障が発生したか否かを判定する故障判定手段（１３３）と、前記故障判定手段によって前記力センサに故障が発生していないと判定されているときには、前記力センサによって検出される６自由度別の力が前記６自由度別の力目標値に近づくように、対応する前記モーションベースの制御指令値を演算し、前記故障判定手段によって前記力センサに故障が発生したと判定されたときには、前記力推定手段によって推定される６自由度別の力が前記６自由度別の力目標値に近づくように、対応する前記モーションベースの制御指令値を演算する制御指令値演算手段（１３４，１３５）とを含み、前記力推定手段は、前記制御指令値演算手段によって演算される制御指令値に基いて、前記対応するモーションベースが発生している６自由度別の力を推定するように構成されている、車両挙動再現システムである。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この構成では、モーションベース毎に、力センサによって検出される６自由度別の力と力推定手段によって推定される６自由度別の力とを比較することによって、力センサに故障が発生したか否かが判定される。このため、力センサに故障が発生して、力センサによって検出される６自由度別の力が、力推定手段によって推定される６自由度別の力との差が大きくなり始めた時点で、力センサに故障が発生したことを検出することが可能となる。これにより、力センサの故障の発生を迅速に検出することができる。

また、力センサに故障が発生したと判定されたときには、力推定手段によって推定される６自由度別の力が６自由度別の力目標値に近づくように、モーションベースの制御指令値が演算される。これにより、故障が発生した力センサによって検出される誤った６自由度別の力に基いて、当該モーションベースが制御されるのを回避できる。これにより、車体やモーションベースに想定外の大きな荷重がかかるのを抑制または防止できる。

請求項２記載の発明は、前記各制御手段は、前記故障判定手段によって前記力センサに故障が発生したと判定されたときには、前記力センサに故障が発生したおそれがある旨を操作者に報知させる手段をさらに含む、請求項１に記載の車両挙動再現システムである。
この構成によれば、力センサに故障が発生したときには、そのことを操作者に報知することができる。したがって、操作者は、車両挙動再現システムの動作を停止させることができる。

請求項３記載の発明は、前記力推定手段は、前記対応するモーションベースの動作を模擬するためのシミュレーションモデルである、請求項１または２に記載の車両挙動再現システムである。

図１は、この発明の一実施形態に係る車両挙動再現システムに用いられる車両挙動再現装置の外観を図解的に示す概略斜視図である。 図２は、図１の車両挙動再現装置を図解的に示す正面図である。 図３は、図１の車両挙動再現装置を図解的に示す側面図である。 図４は、図１の車両挙動再現装置を図解的に示す平面図である。 図５は、車両挙動再現システムの全体的な電気的構成を示すブロック図である。 図６は、モーションベース制御指令値生成部の構成を示すブロック図である。 図７は、センサ故障判定部の動作を示すフローチャートである。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両挙動再現システムに用いられる車両挙動再現装置の外観を図解的に示す概略斜視図である。図２は、図１の車両挙動再現装置を図解的に示す正面図である。図３は、図１の車両挙動再現装置を図解的に示す側面図である。図４は、図１の車両挙動再現装置を図解的に示す平面図である。図４では、試験品搭載用車体は省略されている。

車両挙動再現装置１は、左前輪、右前輪、左後輪および右後輪の４つの車輪に対応する４つの車軸２１Ｓ，２２Ｓ，２３Ｓ，２４Ｓが取り付けられるとともに試験品が搭載される試験品搭載用車体２と、試験品搭載用車体２を支持し、かつ試験品搭載用車体２に６自由度の運動をさせるための第１モーションベース３と、各車軸２１Ｓ，２２Ｓ，２３Ｓ，２４Ｓを支持し、かつ各車軸２１Ｓ，２２Ｓ，２３Ｓ，２４Ｓに６自由度の運動をさせるための４つの第２モーションベース４，５，６，７とを含む。

図１および図３においては、試験品搭載用車体２の前端が符号２ｆで示され、試験品搭載用車体２の後端が符号２ｒで示されている。
試験品搭載用車体２の４つの車軸２１Ｓ，２２Ｓ，２３Ｓ，２４Ｓに、車輪は取り付けられていない。試験品搭載用車体２の４つの車軸２１Ｓ，２２Ｓ，２３Ｓ，２４Ｓの外端部には、回転力を車軸に与えるための４つの電動モータ（以下、「外力付加用モータ」という。）３１，３２，３３，３４の出力軸が連結されている。各外力付加用モータ３１，３２，３３，３４は、実車両が走行しているときに外部から各車軸に加えられる回転力（外力）と同様な回転力を、対応する車軸２１Ｓ、２２Ｓ、２３Ｓ、２４Ｓに個別に付与するためのものである。外力には、たとえば、実車両が走行している場合に路面摩擦等に起因して各車軸に与えられる回転負荷、実車両が坂道を下っている場合に各車軸に路面を介して与えられる回転力等が含まれる。

試験品搭載用車体２には、各種の自動車部品の試験品が搭載される。この実施形態では、試験品搭載用車体２には、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：electric power steering）４０と、左後輪用の車軸２３Ｓおよび右後輪用の車軸２４Ｓを電動モータによって駆動するための後輪駆動用モジュール５０とが試験品として搭載されている。
この実施形態では、ＥＰＳ４０は、コラムアシスト式ＥＰＳである。ＥＰＳ４０は、よく知られているように、ステアリングホイール８１と、ステアリングホイール８１の回転に連動して前輪を転舵するための転舵機構８２と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構８３とを含んでいる。ただし、この実施形態では、前輪は取り付けられていないので、転舵機構８２は前輪に連結されていない。ステアリングホイール８１と転舵機構８２とは、ステアリングシャフトを介して機械的に連結されている。

転舵機構８２は、ステアリングシャフトの下端に設けられたピニオンと、ピニオンと噛み合うラックが設けられたラック軸とからなるラックアンドピニオン機構を含んでいる。操舵補助機構８３は、操舵補助力を発生するための電動モータ４１（図５参照。以下、「アシストモータ４１」という。）と、アシストモータ４１の出力トルクをステアリングシャフトに伝達するための減速機構（図示略）とを含む。

さらに、ＥＰＳ４０は、アシストモータを制御するためのＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）４２（図５参照。以下、「ＥＰＳ用ＥＣＵ」という）と、ラック軸の軸方向の変位位置を検出するための直線変位センサ（図示略）を含んでいる。
後輪駆動用モジュール５０は、後輪用の車軸２３Ｓ，２４Ｓを回転駆動するための電動モータ５１（図５参照。以下、「後輪駆動モータ５１」という。）と、後輪駆動モータ５１の回転力を後輪用の車軸２３Ｓ，２４Ｓに伝達するための伝達機構（図示略）と、後輪駆動モータ５１を制御すためのＥＣＵ５２（図５参照。以下、「後輪駆動モータ用ＥＣＵ５２」という。）と、後輪用車軸２３Ｓ，２４Ｓの両方またはいずれか一方の回転角を検出するための回転角センサ（図示略）とを含んでいる。伝達機構は、クラッチおよび減速機構を含んでいる。伝達機構は、クラッチおよび減速機構のいずれか一方のみを含んでいてもよい。

各モーションベース３，４，５，６，７は、床上に載置された定盤１０上に固定されている。各モーションベース３，４，５，６，７は、よく知られているように、定盤１０に固定された固定ベース１１と、固定ベース１１の上方に配置された可動ベース（ムービンクベース）１２と、固定ベース１１と可動ベース１２との間に連結され、可動ベース１２に６自由度の運動（前後、左右、上下、ロール、ピッチおよびヨーの運動）をさせるためのアクチュエータ１３と、各アクチュエータ１３を制御するモーションコントローラ（図示略）とを含んでいる。この実施形態では、アクチュエータ１３は、６個の電動シリンダと、これらの電動シリンダをそれぞれ駆動するための６個のサーボアンプ（モータドライバ）とを含んでいる。各電動シリンダはサーボモータを含んでいる。各電動シリンダには、サーボモータの回転角を検出するためのロータリーエンコーダ等からなる回転角センサ（図示略）が設けられている。回転角センサの出力信号は、サーボアンプに与えられる。

第１モーションベース３の可動ベース１２には、試験品搭載用車体２の中央部が載せられた状態で試験品搭載用車体２が固定されている。つまり、第１モーションベース３の可動ベース１２の上面に、試験品搭載用車体２の下面の中央部が取り付けられている。
前方左側の第２モーションベース４の可動ベース１２には、複数の弾性体１５およびモータ取付板１６を介して、外力付加用モータ３１が取り付けられている。前方右側の第２モーションベース５の可動ベース１２には、複数の弾性体１５およびモータ取付板１６を介して、外力付加用モータ３２が取り付けられている。後方左側の第２モーションベース６の可動ベース１２には、複数の弾性体１５およびモータ取付板１６を介して、外力付加用モータ３３が取り付けられている。後方右側の第２モーションベース７の可動ベース１２には、複数の弾性体１５およびモータ取付板１６を介して、外力付加用モータ３４が取り付けられている。

この車両挙動再現装置１では、試験品搭載用車体２は、第１モーションベース３によって支持されている。また、外力付加用モータ３１，３２，３３，３４は、それぞれ第２モーションベース４，５，６，７によって支持されている。言い換えれば、車軸２１Ｓ，２２Ｓ，２３Ｓ，２４Ｓの外端部は、それぞれ外力付加用モータ３１，３２，３３，３４を介して、第２モーションベース４，５，６，７に支持されている。

したがって、この車両挙動再現装置１では、第１モーションベース３のアクチュエータ１３を駆動制御することによって、各種の車体姿勢を作ることができる。また、第２モーションベース４，５，６，７のアクチュエータ１３を個別に駆動制御することによって、各種の路面状態を作ることができる。したがって、各モーションベース３，４，５，６，７のアクチュエータ１３を個別に制御することにより、各種の車両走行状態（車両挙動）を再現することが可能である。

また、この車両挙動再現装置１では、実車両が走行しているときに外部から各車軸に加えられる回転力（外力）と同様な回転力を、対応する車軸２１Ｓ、２２Ｓ、２３Ｓ、２４Ｓに個別に付与することができる。これにより、実際の運転状況に応じた駆動負荷、サスペンション挙動を再現することが可能となる。
また、この車両挙動再現装置１では、第２モーションベース４，５，６，７によって各車軸２１Ｓ〜２４Ｓが支持されている状態で、第１モーションベース３によって試験品搭載用車体２に直接に力を加えることができる。これにより、実車両の加速時、減速時、旋回時等に車体に作用する慣性力と同様な力を、車軸２１Ｓ〜２４Ｓを支持している部材に対して試験品搭載用車体２を相対的に走行させることなく、試験品搭載用車体２に与えることができる。また、この車両挙動再現装置１では、第１モーションベース３によって、試験品搭載用車体２をヨーイング運動させることができる。これにより、ヨーイング運動を模擬することができる。

この車両挙動再現装置１では、５つのモーションベース３，４，５，６，７によって試験品搭載用車体２および車軸２１Ｓ〜２４Ｓを支持して動かすことにより、各種の車両走行状態（車両挙動）を再現している。このため、各種の車両走行状態を再現する際には、全てのモーションベース３，４，５，６，７は、それらの車両（試験品搭載用車体２または外力付加用モータ３１〜３４）への固定点間の相対的な位置関係を保持しながら、連動して動く必要がある。しかしながら、機械要素の個体差や制御性能等によって、固定点間の相対的な位置関係が保持されるように、全てのモーションベース３，４，５，６，７を正確に連動させることができないおそれがある。

この車両挙動再現装置１では、各車軸２１Ｓ〜２４Ｓが連結された各外力付加用モータ３１〜３４は、弾性体１５を介して対応する第２モーションベース４，５，６，７に取り付けられている。これにより、全てのモーションベース３，４，５，６，７の連動動作に誤差が生じたとしても、その誤差を弾性体１５の変形によって吸収することができる。これにより、試験品搭載用車体２に無理な力が働くのを防止できるとともに、各モーションベース３，４，５，６，７の制御装置（たとえば、後述するアクチュエータ制御器９０、モーションコントローラ３Ｃ〜７Ｃ（図５参照））に高い制御性能が要求されなくなる。

以下、車両挙動再現装置１を用いた車両挙動再現システムについて説明する。
図５は、車両挙動再現システムの全体的な電気的構成を示すブロック図である。
この車両挙動再現システム１５０は、ドライビングシミュレータ６０と、車両挙動再現装置１と、アクチュエータ制御器９０とを備えている。ドライビングシミュレータ６０は、仮想的に車両の運転をシミュレートするものであり、運転者によって操作される。

試験品搭載用車体２には、ＥＰＳ４０と、後輪駆動用モジュール５０と、各外力付加用モータ３１，３２，３３，３４を制御するためのモータ制御装置３５，３６，３７，３８が搭載されている。ＥＰＳ４０は、アシストモータ４１と、アシストモータ４１を制御するためのＥＰＳ用ＥＣＵ４２と、ラック軸の軸方向の変位位置を検出するための直線変位センサ（図示略）とを含んでいる。後輪駆動用モジュール５０は、後輪駆動モータ５１と、後輪駆動モータ５１を制御するための後輪駆動モータ用ＥＣＵ５２と、後輪用車軸２３Ｓ，２４Ｓの両方またはいずれか一方の回転角を検出するための回転角センサ（図示略）とを含んでいる。

アクチュエータ制御器９０は、コンピュータによって構成されており、車両挙動再現装置１の各モーションベース３，４，５，６，７および試験品搭載用車体２に搭載されているモータ制御装置３５，３６，３７，３８を制御する。アクチュエータ制御器９０は、１または複数のコンピュータとプログラマブルコントローラとを含むものであってもよい。
各モーションベース３，４，５，６，７には、アクチュエータ１３に含まれる６つの電動シリンダの発生力を個別に検出するための６つの力センサがそれぞれ設けられている。図５には、各モーションベース３，４，５，６，７に設けられている６つの力センサを、力センサ群１１３，１１４，１１５，１１６，１１７として表している。また、各力センサ群１１３，１１４，１１５，１１６，１１７から出力されるセンサ群信号を、それぞれＦ３〜Ｆ７で表している。この実施形態では、力センサは、たとえば、ロードセルである。また、各外力付加用モータ３１，３２，３３，３４には、外力付加用モータ３１，３２，３３，３４に流れるモータ電流Ｉ１〜Ｉ４を検出するための電流センサ１２１，１２２，１２３，１２４が設けられている。

ドライビングシミュレータ６０からは、ドライビングシミュレータ６０の運転操作に応じた操舵角情報（ハンドル角情報）、アクセル開度情報、ブレーキ踏力情報等が出力される。ドライビングシミュレータ６０から出力される操舵角情報は、ＥＰＳ用ＥＣＵ４２に送られる。ドライビングシミュレータ６０から出力されるアクセル開度情報は、後輪駆動モータ用ＥＣＵ５２に送られる。ドライビングシミュレータ６０から出力されるブレーキ踏力情報は、アクチュエータ制御器９０に送られる。ブレーキ踏力情報は、ブレーキ踏込量情報であってもよい。

ＥＰＳ用ＥＣＵ４２は、ドライビングシミュレータ６０から送られてくる操舵角情報に基づいて操舵トルクを決定し、決定した操舵トルクに応じてアシストモータ４１を駆動制御する。また、ＥＰＳ用ＥＣＵ４２は、直線変位センサの出力信号に基づいて、ＥＰＳ４０に含まれているラック軸の軸方向変位量（以下、「ラック軸変位量」という。）およびラック軸の軸方向変位速度（以下、「ラック軸変位速度」という。）を計測して、アクチュエータ制御器９０に送る。

後輪駆動モータ用ＥＣＵ５２は、ドライビングシミュレータ６０から送られてくるアクセル開度情報に基づいて、後輪駆動モータ５１のトルク指令値を決定し、決定したトルク指令値に応じて後輪駆動モータ５１を駆動制御する。また、後輪駆動モータ用ＥＣＵ５２は、回転角センサの出力信号に基づいて、後輪用の車軸２３Ｓ，２４Ｓの回転速度（以下、「車軸回転速度」という。）を測定して、アクチュエータ制御器９０に送る。

アクチュエータ制御器９０は、車両モデル（力目標値生成手段）９１と、５つのモーションベース３〜７に対応した５つのモーションベース制御指令値生成部（ＭＢ制御指令値生成部）９３〜９７と、４つの外力付加用モータ３１〜３４に対応した４つのモータ制御指令値生成部１０１〜１０４とを含む。アクチュエータ制御器９０には、操作部（図示略）および表示部１４０（図６参照）が接続されている。

車両モデル９１には、ドライビングシミュレータ６０から出力されるブレーキ踏力情報、ＥＰＳ用ＥＣＵ４２から送られてくるラック軸変位量およびラック軸変位速度および後輪駆動モータ用ＥＣＵ５２から送られてくる車軸回転速度が入力する。車両モデル９１は、これらの入力情報に基づいて、ドライビングシミュレータ６０によってシミュレートされている運転状況に応じた制御目標値を生成する。車両モデル９１によって生成される制御目標値は、各モーションベース３，４，５，６，７に発生させるべき６自由度別の力の目標値（６自由度別の力目標値）と、各外力付加用モータ３１，３２，３３，３４に発生させるべきモータトルクの目標値（トルク目標値）である。６自由度別の力は、各モーションベース３，４，５，６，７に固定されたｘｙｚ座標系のｘ方向の力、ｙ方向の力、ｚ方向の力、ｘ軸周りのトルク、ｙ軸周りのトルクおよびｚ軸周りのトルクからなる。

モーションベース制御指令値生成部９３〜９７は、対応するモーションベース３〜７に対するモーションベース制御指令値（ＭＢ制御指令値）を生成して、対応するモーションコントローラ３Ｃ〜７Ｃに与える。各モーションベース制御指令値生成部９３〜９７の構成は同様であるので、モーションベース制御指令値生成部９３の構成につい説明する。
図６は、モーションベース制御指令値生成部９３の構成を示すブロック図である。

モーションベース制御指令値生成部９３は、６自由度力演算部１３１と、力推定部（力推定手段）１３２と、センサ故障判定部（故障判定手段）１３３と、切替部１３４と、モーションベース制御指令値演算部（ＭＢ制御指令値演算部）１３５とを含んでいる。切替部１３４とモーションベース制御指令値演算部１３５とによって、制御指令値演算手段が構成されている。

６自由度力演算部１３１は、対応する力センサ群１１３によって検出される６つの電動シリンダの発生力（センサ群信号Ｆ３）に基づいて、対応するモーションベース３が発生している６自由度別の力を演算する。力推定部１３２は、この実施形態では、対応するモーションベース３の動作を模擬するためのシミュレーションモデル（モーションベースモデル（ＭＢモデル））によって構成されている。力推定部１３２は、モーションベース制御指令値演算部１３５によって演算されるモーションベース制御指令値に基いて、対応するモーションベース３が発生している６自由度別の力を推定する。

センサ故障判定部１３３は、６自由度力演算部１３１によって演算された６自由度別の力（以下、「６自由度別の力検出値」という。）と、力推定部１３２によって推定される６自由度別の力（以下、「６自由度別の力推定値」という。）とを比較することにより、対応する力センサ群１１３に故障が発生したか否かを判定する。具体的には、センサ故障判定部１３３は、「６自由度別の力検出値」と「６自由度別の力推定値」との差が小さいときには、力センサ群１１３に故障が発生していないと判定する。例えば、両者の対応する６種類の力の差の絶対値の全てが所定の閾値以下であるときには、センサ故障判定部１３３は力センサ群１１３に故障が発生していないと判定する。

一方、センサ故障判定部１３３は、「６自由度別の力検出値」と「６自由度別の力推定値」との差が大きいときには、力センサ群１１３に故障が発生したと判定する。例えば、両者の対応する６種類の力の差の絶対値のうちの少なくとも１つが前記閾値を超えたときには、センサ故障判定部１３３は力センサ群１１３に故障が発生したと判定する。
センサ故障判定部１３３は、センサ故障判定結果に応じて切替部１３４を制御する。また、センサ故障判定部１３３は、力センサ群１１３に故障が発生したと判定した場合には、力センサ群１１３に故障が発生したことを表示部１４０に表示する。

切替部１３４は、センサ故障判定部１３３による故障判定結果に応じて、「６自由度別の力検出値」および「６自由度別の力推定値」のうちの一方を選択して、モーションベース制御指令値演算部１３５に与える。具体的には、センサ故障判定部１３３によって力センサに故障が発生していないと判定されているときには、切替部１３４は、６自由度力演算部１３１によって演算される「６自由度別の力検出値」を選択して、モーションベース制御指令値演算部１３５に与える。一方、センサ故障判定部１３３によって力センサに故障が発生したと判定されたときには、切替部１３４は、力推定部１３２によって推定される「６自由度別の力推定値」を選択して、モーションベース制御指令値演算部１３５に与える。

モーションベース制御指令値演算部１３５は、切替部１３４から与えられる６自由度別の力と車両モデル９１によって生成される６自由度別の力目標値（対応するモーションベース３に発生させるべき「６自由度別の力目標値」）との偏差が零に近づくように、モーションベース制御指令値を演算する。具体的には、センサ故障判定部１３３によって力センサに故障が発生していないと判定されているときには、モーションベース制御指令値演算部１３５は、「６自由度別の力検出値」と「６自由度別の力目標値」との偏差が零に近づくように、モーションベース制御指令値を演算する。一方、センサ故障判定部１３３によって力センサに故障が発生したと判定されたときには、モーションベース制御指令値演算部１３５は、「６自由度別の力推定値」と「６自由度別の力目標値」との偏差が零に近づくように、モーションベース制御指令値を演算する。

モーションベース制御指令値は、たとえば、前記偏差に対して、ＰＩ（比例積分）演算またはＰＩＤ（比例積分微分）演算を行うことによって生成することができる。
モーションベース制御指令値演算部１３５によって演算されたモーションベース制御指令値は、対応するモーションコントローラ３Ｃに与えられる。モーションコントローラ３Ｃは、モーションベース制御指令値演算部１３５から与えられたモーションベース制御指令値に基づいて、対応するアクチュエータ１３に含まれる６つの電動シリンダの発生力を制御する。これにより、対応するモーションベース３から発生される６自由度別の力が、対応する６自由度の力目標値と等しくなるように制御される。

つまり、各モーションコントローラ３Ｃ〜７Ｃは、対応するモーションベース制御指令値生成部９３〜９７から与えられるモーションベース制御指令値に基づいて、対応するアクチュエータ１３に含まれる６つの電動シリンダの発生力を制御する。これにより、各モーションベース３〜７から発生される６自由度別の力が、車両モデル９１によって生成される６自由度の力目標値と等しくなるように制御される。

モータ制御指令値生成部１０１〜１０４は、それぞれ、車両モデル９１によって生成される各外力付加用モータ３１〜３４のトルク目標値を、対応する外力付加用モータ３１〜３４の電流目標値に変換する。そして、モータ制御指令値生成部１０１〜１０４は、それぞれ、対応する電流センサ１２１〜１２４によって検出されるモータ電流と、対応する電流目標値との偏差を零に近づけるための制御指令値（モータ制御指令値）を生成して、対応するモータ制御装置３５〜３８に与える。各モータ制御装置３５〜３８は、モータ制御指令値生成部１０１〜１０４から与えられるモータ制御指令値に基づいて、対応する外力付加用モータ３１〜３４を制御する。これにより、各外力付加用モータ３１〜３４からは、車両モデル９１によって生成されるトルク目標値に応じたモータトルクが発生される。

図７は、センサ故障判定部１３３の動作を示すフローチャートである。図７の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
センサ故障判定部１３３は、「６自由度別の力検出値」と「６自由度別の力推定値」との差が小さいか否かを判別する(ステップＳ１)。両者の差が小さい場合には（ステップＳ１：ＹＥＳ）、センサ故障判定部１３３は、対応する力センサに故障が発生していないと判定する。この場合には、センサ故障判定部１３３は、「６自由度別の力検出値」が選択されるように、切替部１３４を制御する(ステップＳ２)。そして、センサ故障判定部１３３は、今演算周期の処理を終了する。

前記ステップＳ１において、「６自由度別の力検出値」と「６自由度別の力推定値」との差が大きいと判別された場合には（ステップＳ１：Ｎ０）、センサ故障判定部１３３は対応する力センサに故障が発生したと判定する。この場合には、センサ故障判定部１３３は、「６自由度別の力推定値」が選択されるように、切替部１３４を制御する(ステップＳ３)。また、センサ故障判定部１３３は、力センサに故障が発生した旨を表示部１４０に表示する(ステップＳ４)。これにより、操作者は、力センサ群１１３に故障が発生したことを認識できるので、車両挙動再現装置１を適切なタイミングで停止させることができる。ステップＳ４の後、センサ故障判定部１３３は、今演算周期の処理を終了する。

前述の実施形態では、モーションベース３〜７毎に、力センサ群１１３〜１１７によって検出される６自由度別の力と、力推定部１３２によって推定される６自由度別の力とを比較することによって、力センサ群１１３〜１１７に故障が発生したか否かが判定される。このため、ある力センサ群内の力センサに故障が発生して、当該力センサ群によって検出される「６自由度別の力検出値」と力推定部１３２によって推定される「６自由度別の力推定値」との差が大きくなり始めた時点で、力センサに故障が発生したことを検出することが可能となる。これにより、力センサの故障の発生を迅速に検出することができる。

また、ある力センサ群内の力センサに故障が発生したと判定されたときには、力推定部１３２によって推定される「６自由度別の力推定値」が「６自由度別の力目標値」に近づくように、対応するモーションベースの制御指令値が演算される。これにより、故障が発生した力センサを含む力センサ群によって検出される、誤った「６自由度別の力検出値」に基いて、当該モーションベースが制御されるのを回避できる。これにより、試験品搭載用車体２やモーションベース３〜７に想定外の大きな荷重がかかるのを抑制または防止できる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の実施形態では、各モーションベース３〜７には、アクチュエータ１３に含まれる６つの電動シリンダの発生力を個別に検出するための６つの力センサ（力センサ群１１３〜１１７）が設けられている。しかし、力センサ群１１３〜１１７の代わりに、各モーションベース３〜７の可動ベース１２に作用している６自由度別の力を検出するための６軸力センサを用いてもよい。この場合には、６自由度力演算部１３１は不要である。つまり、６軸力センサによって検出された６自由度別の力は、「６自由度別の力検出値」として、切替部１３４に与えられる。

また、前述の実施形態では、各車軸２１Ｓ〜２４Ｓには、それぞれ外力付加用モータ３１〜３４が連結されている。しかし、各車軸２１Ｓ〜２４Ｓに外力付加用モータ３１〜３４を連結することなく、各車軸２１Ｓ〜２４Ｓに車輪（タイヤ）を装着し、各車輪をそれぞれ第２モーションベース４〜７に載せるようにしてもよい。
なお、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…車両挙動再現装置、２…試験品搭載用車体、３…第１モーションベース、３Ｃ〜７Ｃ…モーションコントローラ、４〜７…第２モーションベース、１１…固定ベース、１２…可動ベース、１３…アクチュエータ、２１〜２４…車輪、２１Ｓ〜２４Ｓ…車軸、３１〜３４…外力付加用モータ、９０…アクチュエータ制御器、９１…車両モデル、９３〜９７…モーションベース制御指令値生成部（ＭＢ制御指令値生成部）、１１３，１１４，１１５，１１６，１１７…力センサ群、１３１…６自由度力演算部、１３２…力推定部、１３３…センサ故障判定部、１３４…切替部、１３５…モーションベース制御指令値演算部（ＭＢ制御指令値演算部）、１５０…車両挙動再現システム

Claims (3)

1. 複数の車輪に対応する複数の車軸が取り付けられた車体と、前記車体を支持し、かつ前記車体に６自由度の運動をさせるための第１モーションベースと、前記各車軸を支持し、前記各車軸に６自由度の運動をさせるための複数の第２モーションベースと、前記各モーションベースを制御するための複数の制御手段とを含む車両挙動再現システムであって、
   前記各制御手段は、
   前記対応するモーションベースが発生している６自由度別の力を検出する力センサと、
   前記対応するモーションベースが発生している６自由度別の力を推定する力推定手段と、
   前記対応するモーションベースに発生させるべき６自由度別の力目標値を生成する力目標値生成手段と、
   前記力センサによって検出される６自由度別の力と前記力推定手段によって推定される６自由度別の力とを比較することによって、前記力センサに故障が発生したか否かを判定する故障判定手段と、
   前記故障判定手段によって前記力センサに故障が発生していないと判定されているときには、前記力センサによって検出される６自由度別の力が前記６自由度別の力目標値に近づくように、対応する前記モーションベースの制御指令値を演算し、前記故障判定手段によって前記力センサに故障が発生したと判定されたときには、前記力推定手段によって推定される６自由度別の力が前記６自由度別の力目標値に近づくように、対応する前記モーションベースの制御指令値を演算する制御指令値演算手段とを含み、
   前記力推定手段は、前記制御指令値演算手段によって演算される制御指令値に基いて、前記対応するモーションベースが発生している６自由度別の力を推定するように構成されている、車両挙動再現システム。
2. 前記各制御手段は、前記故障判定手段によって前記力センサに故障が発生したと判定されたときには、前記力センサに故障が発生したおそれがある旨を操作者に報知させる手段をさらに含む、請求項１に記載の車両挙動再現システム。
3. 前記力推定手段は、前記対応するモーションベースの動作を模擬するためのシミュレーションモデルである、請求項１または２に記載の車両挙動再現システム。

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