制動シミュレーション装置
【課題】ＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータであるスリップ率を容易に設定変更を可能とする制動シミュレーション装置を提供する。
【解決手段】車両の運動を表現する車両モデルと、車両モデルとの情報の受渡しによりタイヤの運動を表現するタイヤモデルとを有するソフトウェアと、車両モデルと情報の受渡しを行う油圧系部品と、車両モデルからの情報に応じて油圧系部品を制御するＡＢＳ制御ユニットとを有するハードウェアとを備え、車両モデルが有する情報のうち車両モデルから出力される車体速度と車輪回転速度とに応じて補正した補正車輪回転速度をＡＢＳ制御ユニットに供給する補正手段をさらに備え、補正手段が車体速度と車輪回転速度に基づいて算出されるスリップ率をデータマップにより補正して補正スリップ率を求め、この補正スリップ率に基づいて補正車輪回転速度を算出して、ＡＢＳ制御ユニットに出力するようにした。
【解決手段】車両の運動を表現する車両モデルと、車両モデルとの情報の受渡しによりタイヤの運動を表現するタイヤモデルとを有するソフトウェアと、車両モデルと情報の受渡しを行う油圧系部品と、車両モデルからの情報に応じて油圧系部品を制御するＡＢＳ制御ユニットとを有するハードウェアとを備え、車両モデルが有する情報のうち車両モデルから出力される車体速度と車輪回転速度とに応じて補正した補正車輪回転速度をＡＢＳ制御ユニットに供給する補正手段をさらに備え、補正手段が車体速度と車輪回転速度に基づいて算出されるスリップ率をデータマップにより補正して補正スリップ率を求め、この補正スリップ率に基づいて補正車輪回転速度を算出して、ＡＢＳ制御ユニットに出力するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）とタイヤのマッチングにおいて制動性能のシミュレーションをするための制動シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タイヤメーカーには、自動車メーカーの開発する車両や生産する車両が目標とする性能が得られるようなタイヤを提供することが求められる。
そのためには、提供が検討されるタイヤを車両に装着して実車テストを行うことが最も好ましいが、実車テストの走行試験において、走行環境や種々のテスト条件を一定に保つことは困難である。さらに、多くのタイヤをテスト車両に装着して実車テストを行う必要があるため、多大な時間と労力を費やすこととなり、容易なことではない。
そこで、タイヤメーカーでは、実車テストのシミュレーションを行うことにより車両の性能に見合うタイヤを選定し、提案、提供するようにしている。このタイヤの選定には、車両毎に最適なタイヤの選定、あるいは、種々の車両に対してロバスト性の高いタイヤの選定がある。前者は、メーカーに納入するときの車種毎に最適なタイヤの選定であり、後者は、種々の車両に対して装着される市販用（補修用）タイヤとして最適なタイヤの選定である。
上記のようなタイヤ選定のシミュレーションにおいては、特に、車両に必要とされる性能のうち重要な制動に関するシミュレーションを行うようにしており、この制動に関するシミュレーションが制動シミュレーション装置によって行われている。
従来、制動シミュレーション装置は、車両の備えるＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）とタイヤのマッチングにより変化する制動性能を評価するために用いられる。
制動シミュレーション装置は、特許文献１及び図１２に示すように、実車テストにおける実車とタイヤや走行環境や種々のテスト条件が、車両モデル１１とタイヤモデル１２とを有するソフトウェア１３によって表現され、ソフトウェア１３から出力される情報に基づいて、実際に作動するブレーキの油圧系部品３と、ＡＢＳ制御ユニット２とからなるハードウェア１５によって構成される。すなわち、仮想と現実を組み合わせてシミュレーションを行う形態である。
ソフトウェア１３の車両モデル１１は、仮想的に車両の運動を表現し、シミュレーションによって算出されるタイヤのスリップ率Ｓ、車両の上下荷重Ｆｚ及び車体速度Ｖｖの情報をタイヤモデル１２に出力する。タイヤモデル１２は、仮想的にタイヤの運動を表現し、車両モデル１１から入力されるタイヤのスリップ率Ｓ、車両の上下荷重Ｆｚ及び車体速度Ｖｖの情報に基づいて、ＡＢＳ制動中における仮想路面上のタイヤ（制動摩擦係数）μを算出する。
また、ハードウェア１５の油圧系部品３は、車両モデル１１から供給される情報に基づいて作動する。ＡＢＳ制御ユニット２は、油圧系部品３及び車両モデル１１からの情報に応じて油圧系部品３の作動を制御する。
上記のように構成することで、従来の制動シミュレーション装置では、ＡＢＳ制御ユニット２のシミュレーションモデルを設けずに制動シミュレーションが行われている。
しかし、タイヤとのマッチングを検討する車両の車名が同一であっても車両のグレードなどによりＡＢＳ制御ユニット２の制御パラメータが異なるにもかかわらず、ＡＢＳ制御ユニット２を共通で使用してシミュレーションがなされているため、ＡＢＳ制御ユニット２の制御パラメータが固定されたままとなり、車両毎に適したタイヤのマッチングを精度よくシミュレーションすることができない。また、車両が異なることによってもＡＢＳ制御ユニット２の制御パラメータが異なるために、種々の車両に対してロバスト性の高いタイヤを精度よくシミュレーションすることができない。
例えば、ＡＢＳ制御ユニット２がＡＢＳ制動を制御する制御パラメータの一つに目標スリップ率Ｓがある。制動時のタイヤはスリップを起こしながら転がるため、車体の移動する距離は、タイヤの転がる距離よりも実際にはより長くなる。このタイヤの転がる距離よりも余分に車体の移動した距離がスリップした距離となり、これを実際に車体の移動した距離で割ったものがスリップ率Ｓと呼ばれる。ＡＢＳ制御ユニット２では、制動力が最も有効に働くようにスリップ率Ｓが設定されている。
このスリップ率Ｓを変更したい場合には、ＡＢＳ制御ユニット２のソフトウェアに変更を加える必要があり、ＡＢＳ開発メーカーや自動車メーカーなどが使用する専用ツールにより変更が可能となるが、ＡＢＳ開発メーカー毎，自動車メーカー毎に専用ツールが異なるため、多くの専用ツールを必要とし、容易にスリップ率Ｓの変更を行うことができない。
そのため、検討したい目標とするスリップ率Ｓを有するＡＢＳ制御ユニット２や車両を用意して、それぞれのＡＢＳ制御ユニット２とタイヤとを組み合わせて制動シミュレーションを行ってＡＢＳ制動の制動性能を評価している。しかし、ＡＢＳ制御ユニット２の調達、又は車両の調達などの手間やそれらを制動シミュレーション装置に組み入れる手間などがかかり、ＡＢＳ制御ユニット２とタイヤの制動性能を評価する作業の作業性の効率を悪化させ、速やかに検討を行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９４２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ＡＢＳ制御ユニットとタイヤのマッチングによる制動性能を検討するためのＡＢＳ制動をシミュレーションするときに、ＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータであるスリップ率を容易に設定変更することを可能とする制動シミュレーション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】
【０００５】
本発明の第１の構成として、ＡＢＳとタイヤのマッチングにより変化する制動をシミュレーションする制動シミュレーション装置であって、車両の運動を表現する車両モデルと、車両モデルとの情報の受渡しによりタイヤの運動を表現するタイヤモデルとを有するソフトウェアと、車両モデルと情報の受渡しを行う油圧系部品と、車両モデルからの情報に応じて油圧系部品を制御するＡＢＳ制御ユニットとを有するハードウェアとを備え、車両モデルが有する情報のうち車両モデルから出力される車体速度と車輪回転速度とに応じて補正した補正車輪回転速度をＡＢＳ制御ユニットに供給する補正手段をさらに備える構成とした。
本発明によれば、補正手段が補正車輪回転速度をＡＢＳ制御ユニットに供給することで、ＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータを変更しなくても、ＡＢＳ制御ユニットが、補正車輪回転速度と車体速度に基づいて油圧系部品を制御するため、補正しない車輪回転速度が入力されたときと比べて異なるように油圧系部品を制御することができる。また、同じ車体速度と車輪回転速度でも、補正車輪回転速度が複数の異なるパターンで出力されるように補正手段によって補正されれば、擬似的にＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータを変更したときと同じ効果が得られ、効率よくＡＢＳとタイヤのマッチングにより変化する制動のシミュレーションを行うことができ、車両に適したタイヤの選定、及び種々の車両に対してロバスト性の高いタイヤの選定をすることができる。
【０００６】
本発明の第２の構成として、ハードウェアは、車両モデルから出力される車体速度に基づき、タイヤモデルとなるタイヤを回転させるタイヤ回転手段と、少なくともタイヤ１輪の前後力を測定する測定手段とを有し、油圧系部品がタイヤの回転を制動し、出力される情報に基づきタイヤモデルを表現する構成とした。
本発明によれば、実際に回転するタイヤを制動させてタイヤモデルを表現させることにより、実車テストに近い制動シミュレーションを行うことができる。また、タイヤ回転手段を車両モデルによって回転が制御される回転ドラムで構成して、回転ドラムに実際のタイヤを接触させてタイヤを回転させれば、実際に路面を走行するタイヤが表現された制動シミュレーションを行うことができ、車両に適したタイヤの選定、及び種々の車両に対してロバスト性の高いタイヤの選定をすることができる。さらに、測定手段が測定するタイヤに作用する力のうち、少なくともタイヤ１輪の前後力が車両モデルに入力されるのでより精度のよい制動シミュレーションを行うことができる。
【０００７】
本発明の第３の構成として、補正手段は、車体速度と車輪回転速度に基づいて算出されるスリップ率を補正して補正スリップ率を求めるデータマップを有し、補正スリップ率に基づいて補正車輪回転速度を算出する構成とした。
本発明によれば、補正手段が、スリップ率をデータマップに基づいて補正スリップ率に補正をするので複雑な演算が不要となり、補正にかかる処理速度を高速化させて、容易に補正車輪回転速度を得ることができる。また、データマップにＡＢＳ制御ユニットの有する制御パラメータのような特性線図を備えれば、実車のＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータに補正を施したようなシミュレーションを行うことができる。
【０００８】
本発明の第４の構成として、データマップは、補正手段の算出するスリップ率が０％又は１００％のいずれかのときは、補正スリップ率はスリップ率と同じ値に設定される構成とした。
本発明によれば、データマップは、スリップ率が０％のときは補正スリップ率を０％、スリップ率が１００％のときは補正スリップ率を１００％に補正されるように設定することで、実際の路面でスリップしていないときには、シミュレーション内でもスリップが発生しないように補正を施すことで、実現象に沿った解析が可能になる。つまり、スリップ率が１００％とは、車両が停止状態、又は走行中において車輪がロック状態であり、スリップ率が０％とは、スリップしていない状態であるため、この部分では補正をしない。
【０００９】
本発明の第５の構成として、データマップは、スリップ率を異なる値の補正スリップ率に補正する複数の補正テーブルを有し、複数の補正テーブルのうちいずれか一つを選択し、選択した補正テーブルによりスリップ率を補正する構成とした。
本発明によれば、データマップが有する複数の補正テーブルから一つを選択し、選択した補正テーブルによりスリップ率を補正するようにしたことで、データマップから順次一つずつ補正テーブルを選択してシミュレーションを行えば、制御パラメータの異なる複数のＡＢＳ制御ユニットを用意して、シミュレーションをすることと同じになるので、ＡＢＳ制御ユニットの調達、又はＡＢＳ制御ユニットを備えた車両の調達などの手間や、ＡＢＳ制御ユニットを制動シミュレーション装置に設置する手間などが不要となり、ＡＢＳ制御ユニットとタイヤの制動性能を評価する作業の作業性の効率を向上させ、速やかに検討を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る制動シミュレーション装置の概念図。
【図２】本発明に係る制動シミュレーション装置のブロック図。
【図３】本発明に係る補正手段のブロック図。
【図４】本発明に係るスリップ率を補正するデータマップ。
【図５】本発明に係るスリップ率を補正するデータマップの拡大図。
【図６】本発明に係る補正テーブルによるスリップ率の補正例を示す図。
【図７】本発明に係る補正テーブルによるスリップ率の補正例を示す図。
【図８】本発明に係る補正テーブルにより補正されたスリップ率の時間変化を示すグラフ。
【図９】本発明に係る補正スリップ率の移動量に対する制動距離を示すグラフ。
【図１０】本発明に係る補正スリップ率の移動量に対する制動力を示すグラフ。
【図１１】本発明の実施形態２に係る制動シミュレーション装置の概念図。
【図１２】従来の制動シミュレーション装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、制動シミュレーション装置の一実施例について説明する。
図１は、制動シミュレーション装置の概念図を示し、図２は、制動シミュレーション装置のブロック図を示し、図３は、補正手段のブロック図を示す。
なお、制動シミュレーション装置は、実際には、制動シミュレーションをする車両の車輪すべてについて制動シミュレーションが行われるが、そのうちの１輪に対応するものについて説明する。
図１に示すように、制動シミュレーション装置は、概略、制動シミュレーションを行うコンピュータ１と、コンピュータ１から出力される信号に基づいて実際に動作するＡＢＳ制御ユニット２と、ＡＢＳ制御ユニット２からの情報によって作動する油圧系部品３によって構成される。なお、制動シミュレーションを行うコンピュータ１については後述する。
【００１２】
油圧系部品３は、例えば、マスターシリンダ４、ＡＢＳ油圧ユニット５、ブレーキキャリパ６、ブレーキディスク７などで構成される新車開発、実車装備の油圧系制動部品であって、自動車メーカーなどによりタイヤメーカー側に供給される。
ＡＢＳ制御ユニット２は、油圧系部品３に付属するものであって、駆動信号Ｏｓを出力してブレーキキャリパ６に加わる油圧を制御する。具体的には、ＡＢＳ制御ユニット２が、タイヤのロック状態を検出したときに、駆動信号Ｏｓが出力され、ＡＢＳ油圧ユニット５内のソレノイドバルブなどを駆動する。この駆動により、マスターシリンダ４によって加圧された油圧が、ブレーキキャリパ６に断続的に加圧、減圧された油圧として作用するように制御される。
ＡＢＳ制御ユニット２と油圧系部品３は、制動シミュレーションのモデルとなる実際の車両から取り外され、制動シミュレーションのハードウェア１５としてのブレーキ試験装置２０に取り付けられる。
【００１３】
図１のブレーキ試験装置２０は、制動試験のベンチテストを行う装置で、制動シミュレーションを行う後述のコンピュータ１が出力する各種情報に基づいて動作し、リアルタイムで行われる制動シミュレーションと同じブレーキの動作を実際に表現するハードウェアである。
マスターシリンダ４とＡＢＳ油圧ユニット５は、ブレーキ試験装置２０の所定の位置に取り付けられる。また、ブレーキキャリパ６は、ブレーキ試験装置２０のキャリパ固定部２１に取り付けられ、ブレーキディスク７は、後述のコンピュータ１からブレーキ試験装置２０に出力される信号に基づいて回転するハブ２２に取り付けられることで、ブレーキキャリパ６とブレーキディスク７が、車両に取り付けられた状態が再現される。
【００１４】
そして、マスターシリンダ４とＡＢＳ油圧ユニット５がブレーキ管Ｈ１によって接続され、ＡＢＳ油圧ユニット５とブレーキキャリパ６がブレーキ管Ｈ２によって接続されることで実車と同様の油圧系統が形成される。
ブレーキ管Ｈ２の一端が接続されるブレーキキャリパ６の接続部８には、キャリパ内の油圧Ｐｗｓを検出する圧力センサ９が取り付けられ、この圧力センサ９を介してブレーキ管Ｈ２が取り付けられる。この圧力センサ９によって検出される油圧Ｐｗｓは、後述のコンピュータ１に出力される。
【００１５】
コンピュータ１は、車両モデル１１とタイヤモデル１２を仮想的に表現するソフトウェア１３を実行することで制動シミュレーションが行われ、この制動シミュレーションにより得られる情報は、油圧系部品３とＡＢＳ制御ユニット２に出力される。
コンピュータ１には、キーボード１６などから制動シミュレーションに必要な基本情報や種々の条件が入力される。
基本情報としては、モデルとなる実際の車両のモデル条件が詳細に入力される。例えば、車体寸法、車両重量、前後軸重量、懸架装置の性能情報、制動装置の性能情報である。
次に、制動シミュレーションの環境条件が入力される。例えば、路面の摩擦係数や路面の凹凸や横風などの情報である。
次に、制動シミュレーションの運転条件が入力される。例えば、アクセル操作量、ブレーキ操作量、ハンドル操作量などの情報である。
次に、タイヤのモデルとなる実際のタイヤのモデル条件が詳細に入力される。例えば、性能、寸法、摩擦特性や硬さなどの情報である。
また、コンピュータ１と接続するモニター１７には、上記入力された各種情報や、制動シミュレーションにより表現される車両モデル１１の動作などがリアルタイムに表示される。
【００１６】
車両モデル１１は、上記の入力された基本情報や種々の条件に基づいて制動シミュレーションすることで、実際の車両の代わりに車両の運動を表現する。
車両モデル１１で得られるタイヤのスリップ率Ｓ，車両の上下荷重Ｆｚ及び車体速度Ｖｖの情報は、リアルタイムでタイヤモデル１２に供給される。また、マスターシリンダ４には、ブレーキ操作量Ｏｐを供給し、ＡＢＳ制御ユニット２には、車輪回転速度Ｖｔを除く各種情報が供給される。また、本発明に係る補正手段１０には、車輪回転速度Ｖｔと車体速度Ｖｖが供給される。
なお、車輪回転速度Ｖｔは、タイヤ半径×タイヤの回転する角速度（車軸の回転角速度）によって得られ、例えば制動シミュレーションを行う上での初期条件としては、車両の全てのタイヤが同じ車輪回転速度Ｖｔで与えられる。また、車体速度Ｖｖは、車両のすべてのタイヤから個々に出力される車輪回転速度Ｖｔの平均によって求められる。
【００１７】
タイヤモデル１２は、コンピュータ１に入力されたタイヤのモデル条件と、車両モデル１１から入力されるタイヤのスリップ率Ｓ、車両の上下荷重Ｆｚ及び車体速度Ｖｖの情報に基づいて、仮想的にタイヤの運動を表現し、ＡＢＳ制動中における仮想路面上のタイヤ（制動摩擦係数）μを算出してその値を車両モデル１１に出力する。
【００１８】
マスターシリンダ４は、マスターシリンダ４に取り付けられたアクチュエータ１９が車両モデル１１から入力されるブレーキ操作量Ｏｐの情報に基づいて駆動して油圧を発生させる。
【００１９】
ＡＢＳ制御ユニット２には、車両モデル１１から車輪回転速度Ｖｔを除く各種情報が供給される。この情報の中には、実際の車両からＡＢＳ制御ユニット２に供給する情報と同じ情報が供給される。
また、ＡＢＳ制御ユニット２は、上記情報と後述の補正手段１０により供給される補正車輪回転速度Ｖｃｔに基づいて、ＡＢＳ油圧ユニット５に駆動信号Ｏｓを出力してブレーキディスク７に対するブレーキキャリパ６の押圧力を制御する。
【００２０】
図３は、補正手段１０の補正の過程を示すブロック図を示し、同図を用いて補正車輪回転速度Ｖｃｔの算出方法について説明する。
図３に示すように、補正手段１０は、車輪回転速度Ｖｔを補正車輪回転速度Ｖｃｔに補正するデータマップ３０と、車両モデル１１から出力される車輪回転速度Ｖｔと車体速度Ｖｖに基づいてタイヤのスリップ率Ｓを算出するスリップ率算出手段１０ａと、スリップ率算出手段１０ａで算出されたスリップ率Ｓをデータマップ３０から選択された補正テーブル（Ｐ１〜Ｐ５又はＭ１〜Ｍ５のうちのいずれか）に基づいて補正スリップ率Ｓ′に補正するスリップ率補正手段１０ｂと、スリップ率補正手段１０ｂで補正された補正スリップ率Ｓ′と車体速度Ｖｖに基づいて補正車輪回転速度Ｖｃｔを算出し、ＡＢＳ制御ユニット２に補正車輪回転速度Ｖｃｔを出力する補正車輪回転速度算出手段１０ｃを備える。
【００２１】
具体的には、補正手段１０では、まず、入力された車輪回転速度Ｖｔと車体速度Ｖｖに基づいてスリップ率Ｓが次式Ａによって算出される。
スリップ率Ｓ＝（車体速度Ｖｖ−車輪回転速度Ｖｔ）/車体速度Ｖｖ―――Ａ
次に、算出されたスリップ率Ｓが、所望のスリップ率Ｓとなるように補正して、補正スリップ率Ｓ′が得られるように、図４に示すデータマップ３０から、一つの補正テーブル（Ｐ１〜Ｐ５とＭ１〜Ｍ５のうちからいずれか）を選択する。
次に、選択された補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５に基づいてスリップ率Ｓを補正することにより所望の補正スリップ率Ｓ′が得られる。
次に、車両モデル１１から入力された車体速度Ｖｖと補正スリップ率Ｓ′から補正車輪回転速度Ｖｃｔを算出するために、上記式Ａを次式Ｂのように変形する。
補正車輪回転速度Ｖｃｔ＝車体速度Ｖｖ×（１．−補正スリップ率Ｓ′）―――Ｂ
上記式Ｂにより、補正車輪回転速度Ｖｃｔを得ることができる。
【００２２】
図４は、スリップ率Ｓから補正スリップ率Ｓ′を得るためのデータマップ３０を示し、図５は、図４においてスリップ率Ｓが０％から１５％までに対応する範囲のデータマップ３０の拡大図を示す。
図４に示すように、データマップ３０は、補正手段１０の算出するスリップ率Ｓが０％又は１００％のいずれかのときは、補正スリップ率Ｓ′はスリップ率Ｓと同じ値に設定される。つまり、算出されたスリップ率Ｓが０％と１００％のときには、補正を行わないように設定される。
【００２３】
これにより、実際の現象としてタイヤがスリップしていないときを示すスリップ率０％と、実際の現象としてタイヤがロック、又は動いていないときを示すスリップ率１００％が維持されるので、実際の現象に則した制動シミュレーションを行うことができる。
【００２４】
また、データマップ３０は、スリップ率Ｓを異なる値の補正スリップ率Ｓ′に補正する複数の補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５によって構成され、複数の補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５のうちいずれか一つを選択し、選択した補正テーブルによりスリップ率Ｓを補正して補正スリップ率Ｓ′が得られるようにしている。
【００２５】
上記のようにデータマップ３０を構成することで、補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５の一つ一つが擬似的に、異なる制御パラメータを有したＡＢＳ制御ユニット２を表現することになるので、複数のＡＢＳ制御ユニット２の調達や車両の調達などの手間や、それらを制動シミュレーション装置に組み入れる手間などが不要となり、車両とタイヤの制動性能を評価する作業において作業効率を向上させて、速やかな検討を行うことができるようになる。
【００２６】
なお、本実施例では、補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５は、補正しない補正テーブルＰ０をそれぞれ補正スリップ率Ｓ′が−５％から＋５％の範囲で１％ずつスライドさせた形態である。
【００２７】
具体的には、補正テーブルＰ１は、スリップ率Ｓが１％から９９％までは一定にスリップ率Ｓを＋１％とする補正を行う。また、補正テーブルＰ２は、スリップ率Ｓが２％から９８％までは一定にスリップ率Ｓを＋２％とする補正を行う。また、補正テーブルＰ３は、スリップ率Ｓが３％から９７％までは一定にスリップ率Ｓを＋３％とする補正を行う。また、補正テーブルＰ４は、スリップ率Ｓが４％から９６％までは一定にスリップ率Ｓを＋４％とする補正を行う。また、補正テーブルＰ５は、スリップ率Ｓが５％から９５％までは一定にスリップ率Ｓを＋５％とする補正を行う。
また、補正テーブルＭ１は、スリップ率Ｓが１％から９９％までは一定にスリップ率Ｓを−１％とする補正を行う。また、補正テーブルＭ２は、スリップ率Ｓが２％から９８％までは一定にスリップ率Ｓを−２％とする補正を行う。また、補正テーブルＭ３は、スリップ率Ｓが３％から９７％までは一定にスリップ率Ｓを−３％とする補正を行う。また、補正テーブルＭ４は、スリップ率Ｓが４％から９６％までは一定にスリップ率Ｓを−４％とする補正を行う。また、補正テーブルＭ５は、スリップ率Ｓが５％から９５％までは一定にスリップ率Ｓを−５％とする補正を行う。
【００２８】
なお、スリップ率Ｓが０％から１０％までの範囲で、補正量が＋１％から＋５％までの範囲においては、スリップ率Ｓが補正量をプラスした値まではスリップ率Ｓが２倍となるように補正スリップ率Ｓ′を出力するように設定される。
また、補正する量が−１％から−５％までの範囲においては、スリップ率Ｓが補正量をマイナスした値まではスリップ率Ｓが１/２倍となるように補正スリップ率Ｓ′を出力するように設定される。
また、スリップ率Ｓが９０％から１００％までの範囲で、補正量が＋１％から＋５％までの範囲においては、スリップ率Ｓが補正量をプラスした値まではスリップ率Ｓが１/２倍となるように補正スリップ率Ｓ′を出力するように設定される。
また、補正する量が−１％から−５％までの範囲においては、スリップ率Ｓが補正量をマイナスした値まではスリップ率Ｓが２倍となるように補正スリップ率Ｓ′を出力するように設定される。
【００２９】
なお、データマップ３０からの補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５の選択は、制動シミュレーションを実行する前にあらかじめ設定され、一つのＡＢＳ制御ユニット２とタイヤを組み合わせた制動シミュレーションを行うことができる。また、制動シミュレーション毎に、データマップ３０の補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５の中から選択される補正テーブルを順次変更することで一つのタイヤに対して制御パラメータの異なる複数のＡＢＳ制御ユニット２を組み合わせた制動シミュレーションを行うことができる。
【００３０】
上記構成により、次のような制動シミュレーションがなされることについて、各図を用いて説明する。
コンピュータ１に制動シミュレーションを行う実際のモデルとなる車両の基本情報などのモデル条件と、制動シミュレーションの環境条件と、運転条件が入力され、さらに、データマップ３０から補正テーブルが選択される。
【００３１】
そして、コンピュータ１により制動シミュレーションが開始されると、ブレーキディスク７がコンピュータ１内の車両モデル１１と同じ車輪回転速度Ｖｔで回転する。所定の時間経過後に、車両モデル１１は、マスターシリンダ４のアクチュエータ１９にＡＢＳ制動（急ブレーキ）となるようなブレーキ操作量Ｏｐを示す信号を出力して、マスターシリンダ４を作動させる。
マスターシリンダ４によって発生した油圧は、ブレーキキャリパ６に伝わりブレーキディスク７を挟み込んでロック状態が作り出される。このとき、コンピュータ内の車両モデル１１においても、同様に、ロック状態が表現されている。
ブレーキキャリパ６に生じている油圧が、圧力センサ９により検出されて車両モデル１１に油圧Ｐｗｓとして入力され、この油圧Ｐｗｓと車体速度Ｖｖ、制動摩擦係数μなどの情報が車両モデル１１からＡＢＳ制御ユニット２に出力される。これと同時に、補正手段１０では、車両モデル１１から出力された車体速度Ｖｖと車輪回転速度Ｖｔに基づきスリップ率Ｓを算出し、このスリップ率Ｓを最初に設定された補正テーブルにしたがって補正スリップ率Ｓ′として補正したのち、補正スリップ率Ｓ′と車体速度Ｖｖから補正車輪回転速度Ｖｃｔを算出してＡＢＳ制御ユニット２に出力する。
ＡＢＳ制御ユニット２は、上記油圧Ｐｗｓと車体速度Ｖｖ、制動摩擦係数μなどの情報と補正車輪回転速度Ｖｃｔに基づいて、駆動信号ＯｓをＡＢＳ油圧ユニット５に出力することでブレーキキャリパ６の油圧を制御してＡＢＳ制動のシミュレーションが実際に表現される。
【００３２】
図６は、スリップ率Ｓが、−５％補正されるように補正テーブルＭ５を選択したときのデータマップ３０の拡大図を示し、図７は、スリップ率Ｓが、＋５％補正されるように補正テーブルＰ５を選択したときのデータマップの拡大図を示す。
図６に示すように、スリップ率Ｓが−５％補正されるように補正テーブルＭ５を選択したときには、算出されたスリップ率Ｓが１０％とすると補正しないときに比べて、補正スリップ率Ｓ′は、１０％から５％へと５％小さく補正される。つまり、車体速度Ｖｖと車輪回転速度Ｖｔの差、すなわちタイヤのスリップが小さく得られるので強い制動が可能となり、ブレーキキャリパ６に油圧が大きくなるような制御がなされ、結果として制動距離が縮むような制御となる。
図７に示すように、スリップ率Ｓが＋５％補正されるように補正テーブルＰ５を選択したときには、算出されたスリップ率Ｓが１０％とすると補正を行わないときに比べて、補正スリップ率Ｓ′は、１０％から１５％へと５％大きくスリップしているように補正される。つまり、車体速度Ｖｖと車輪回転速度Ｖｔの差、すなわちタイヤのスリップが大きく得られるので弱い制動が可能となり、ブレーキキャリパ６に油圧が小さくなるような制御がなされ、結果として制動距離が伸びるような制御となる。
【００３３】
図８は、補正テーブルによりスリップ率Ｓが時間の経過によりどのように変化するかを検証したグラフで、目標とするスリップ率Ｓが＋５％と−５％されるように補正テーブルＰ５とＭ５を選択して制動シミュレーションを行い、補正をしたときのスリップ率Ｓの時間変化と補正なしのスリップ率Ｓの時間変化を比較したものである。
図８に示すように、目標とするスリップ率Ｓが−５％となるように補正テーブルＭ５を選択したときのスリップ率Ｓは、補正を行わないときに比べて、全体的にスリップ率Ｓが小さく表れている。また、目標とするスリップ率Ｓが＋５％となるように補正テーブルＰ５を選択したときのスリップ率Ｓは、補正を行わないときに比べて、全体的にスリップ率Ｓが大きく表れている。つまり、補正テーブルＭ５，Ｐ５によってスリップ率Ｓが補正スリップ率Ｓ′として補正され、算出された補正車輪回転速度ＶｃｔがＡＢＳ制御ユニット２に出力された効果が、それぞれ意図する方向に制御されていることを示している。
【００３４】
図９及び図１０に示すグラフは、ドライ路面において、スリップ率Ｓが１％刻みで−５％〜＋５％の範囲で補正されるように、車体速度Ｖｖが１０２ｋｍからの全制動の制動シミュレーション行ったときの特徴部分を示すグラフで、図９は、補正スリップ率の移動量に対して車体の制動距離の変化を示すグラフであり、図１０は、補正スリップ率の移動量に対して制動摩擦係数μと車両の上下荷重Ｆｚに基づいて算出された前輪側の制動力と後輪側の制動力の変化を示すグラフである。
図９に示すように、補正スリップ率Ｓ′の移動量が０％から−２％に移動したときには平均制動距離が１．７ｍ長くなり、＋２％に移動したときには平均制動距離が０．５ｍ短くなっている。特に、補正スリップ率Ｓ′の移動量が＋２％に補正されたときが、平均制動距離が最も短くなる極値となっている。つまり、補正スリップ率の移動量が＋２％のときに平均制動距離が最も短くなりその他の範囲では平均制動距離が伸びてしまうことになる。
また、図１０に示すように、前輪側の制動力は最適値（極値）を持つことがわかり、後輪側では、補正スリップ率Ｓ′の移動量が＋側に大きく補正されるほど制動力が大きくなっていることがわかる。これは、ブラックボックスであるＡＢＳ制御ユニット２内で制御されるスリップ率の制御範囲が、前輪側と後輪側で異なることに起因している。後輪側では、ＡＢＳ制御ユニット２内でのスリップ率の算出に重要な車体速度を推定するために、スリップ率が小さく制御されるように設定されているため、ＡＢＳ制御ユニット２内でのスリップ率が大きくなるように補正車輪回転速度Ｖｃｔを制御するほど制動力が増加することになる。
【００３５】
実施形態２
以下、図１１を用いて実施形態２について説明する。
実施形態２は、図１１に示すように、実施形態１とほぼ同一構成として、ハードウェア１５としての油圧系部品３と油圧系部品３を制御するＡＢＳ制御ユニット２とブレーキ試験装置２０に加えて、実際のタイヤＴ（実タイヤＴ）と、タイヤ回転手段としての回転ドラム５０又は図外のムービングベルトからなるハードウェアを合わせて使う形態である。
具体的には、実タイヤＴをホイール２５に組み付けて、タイヤ・ホイールのセットにしてブレーキ試験装置２０のハブ２２にブレーキディスク７とともに取り付け、このタイヤ・ホイールに対して回転ドラム５０を接触させることにより実タイヤＴを回転させてタイヤモデル１２を表現する。
さらに、ホイール２５には、実タイヤＴに作用する力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚを測定する測定手段としてのホイール６分力計２６が取り付けられる。力ｆｘはタイヤＴに作用する水平方向の力、すなわちタイヤＴが車体に取り付けられたときの前後方向に作用する力であり、力ｆｙはタイヤＴが車体に取り付けられたときの車軸方向に作用する力であり、力ｆｚはタイヤＴに作用する鉛直方向の力、すなわち、タイヤＴが車体に取り付けられたときの上下方向に作用する力である。また、モーメントＭｘはタイヤＴが車体に取り付けられたときの前後方向の軸周りに作用するモーメントであり、モーメントＭｙはタイヤＴが車体に取り付けられたときの車軸周りに作用するモーメントであり、モーメントＭｚはタイヤＴが車体に取り付けられたときの鉛直軸周りに作用するモーメントである。
なお、タイヤＴに作用する力を測定するためにホイール６分力計２６をホイール２５に装着するとしたが、ハブ２２を支持する軸２７にセンサを取り付けて、軸２７に作用する上記力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚを測定するようにしてもよい。
本実施形態２では、ホイール６分力計２６により測定される力のうち、力ｆｘが制動シミュレーションの車両モデル１１に入力される。このように少なくともタイヤ１輪の前後力が制動シミュレーションに入力されることで精度のよいシミュレーションができるようになる。
また、ハブ２２は実施形態１のようにコンピュータ１からブレーキ試験装置２０に出力される信号に基づいて回転しない。
【００３６】
実タイヤＴは、タイヤモデル１２としてモデル条件、例えば、性能、寸法、摩擦特性や硬さなどの情報がコンピュータ１に入力される実際のタイヤである。
回転ドラム５０は、ブレーキ試験装置２０に取り付けられた実タイヤＴと接触するように実タイヤＴの下方に位置し、車両モデル１１から出力される車体速度Ｖｖに基づいて回転が制御される。さらに車両モデル１１で表現される車両の上下荷重Ｆｚに対応するように実タイヤＴに荷重Ｒｄを負荷するように回転ドラムが上下し、さらに実タイヤＴに対して回転ドラム５０が角度を有するように動作させる図外の可動手段を備える。なお、タイヤ回転手段は、回転ドラム５０でなく、環状に形成されたベルトを回転させるムービングベルトであってもよい。
【００３７】
上記構成によれば、回転ドラム５０の回転が、車両モデル１１の出力する車体速度Ｖｖとなるように制御されることで、実際の路面（実路面）を表現することができ、この回転ドラム５０を実路面とみなして実タイヤＴに押圧して荷重Ｒｄを負荷させつつ回転させることにより、実タイヤＴが路面を走行している状態を表現することができるようになる。
さらに、回転ドラム５０が、車両モデル１１の出力する上下荷重Ｆｚに基づいて実タイヤＴと接触する力を制御されれば、実タイヤＴに作用する荷重Ｒｄを表現することができ、ホイール６分力計２６によって測定される実タイヤＴに作用する力のうち、実タイヤＴの前後方向に作用する力ｆｘが車両モデル１１に入力されるのでより正確な制動シミュレーションを行うことができる。
また、回転ドラム５０を実タイヤＴに対して角度をつけて回転させれば、実タイヤＴが路面に対して旋回しているときの状態を表現することができる。
【００３８】
上記構成により、次のような制動シミュレーションを行うことができる。例えば、実施形態１に示した制動シミュレーションのタイヤモデル１２のうち一輪を実タイヤＴと回転ドラム５０により表現し、ホイール６分力計２６で測定した実タイヤＴに作用する前後の力ｆｘを車両モデル１１の情報として入力して制動シミュレーションを行うものである。
まず、コンピュータ１に制動シミュレーションを行う実際のモデルとなる車両の基本情報などのモデル条件と、制動シミュレーションの環境条件と、運転条件が入力され、さらに、データマップ３０から補正テーブルが選択される。
【００３９】
そして、コンピュータ１により制動シミュレーションが開始されると、車両モデル１１の出力する車体速度Ｖｖとなるように回転ドラム５０が回転する。
次に、回転ドラム５０は、実タイヤＴと接触するように上方に移動して、車両モデル１１の出力する上下荷重Ｆｚとなるように実タイヤＴに荷重Ｒｄを加える。これにより、実タイヤＴとともにブレーキディスク７が回転する。
実タイヤＴの回転は、実タイヤＴが取り付けられたハブ２２の実車輪速Ｗｓｓを車輪速センサ１８により測定し、この実車輪速Ｗｓｓが車両モデル１１に出力され、実タイヤＴに作用する力は、ホイール６分力計２６で測定され、測定された力のうち前後方向の力Ｆｘが車両モデル１１に逐次入力される。
次に、所定の時間経過後に、車両モデル１１は、マスターシリンダ４のアクチュエータ１９にＡＢＳ制動（急ブレーキ）となるようなブレーキ操作量Ｏｐを示す信号を出力して、マスターシリンダ４を作動させる。
マスターシリンダ４によって発生した油圧は、ブレーキキャリパ６に伝わりブレーキディスク７を挟み込んで車両モデル１１にロック状態が作り出される。このとき、実タイヤＴにもロック状態となる。
次に、ブレーキキャリパ６に生じている油圧が、圧力センサ９により検出されて車両モデル１１に油圧Ｐｗｓとして入力され、この油圧Ｐｗｓと車体速度Ｖｖ、制動摩擦係数μなどの情報が車両モデル１１からＡＢＳ制御ユニット２に出力される。これと同時に、補正手段１０では、車両モデル１１から出力された車体速度Ｖｔと実車輪速Ｗｓｓに基づきスリップ率Ｓを算出し、このスリップ率Ｓを最初に設定された補正テーブルにしたがって補正スリップ率Ｓ′として補正したのち、補正スリップ率Ｓ′と車体速度Ｖｖから補正車輪回転速度Ｖｃｔを算出してＡＢＳ制御ユニット２に出力する。
ＡＢＳ制御ユニット２は、上記油圧Ｐｗｓと車体速度Ｖｖ、制動摩擦係数μなどの情報と補正車輪回転速度Ｖｃｔに基づいて、駆動信号ＯｓをＡＢＳ油圧ユニット５に出力することでブレーキキャリパ６の油圧を制御してＡＢＳ制動のシミュレーションが実際に表現される。
【００４０】
以上説明したように、実施形態２のように構成することで、より実車テストに近い制動シミュレーションを行うことができるようになるので、制動時や旋回時の実タイヤの摩耗状態などについての情報を得ることができ、車種毎に最適なタイヤ及び、種々の車両に装着される市販用（補修用）タイヤを選定するための制動シミュレーションがより精度良く行えるようになる。
また、実施形態２の説明において、タイヤモデル１２のうち一輪を実タイヤＴと回転ドラム５０により表現したが、２輪でも４輪でもよい。タイヤモデル１２の全ての車輪を実タイヤＴと回転ドラム５０によって表現すれば、より実車テストに近く精度のよい制動シミュレーションを行うことができる。
なお、ホイール６分力計２６の測定する力のうち、力ｆｘを車両モデル１１に入力するとしたが、測定される全ての力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚのうち少なくとも力ｆｘと他の力又はモーメントを組み合わせて車両モデル１１に入力するようにしてもよく、測定されるすべての情報が車両モデル１１に入力されることでより精度のよい制動シミュレーションを行うことができるようになる。さらに上記測定される力及びモーメントを車両モデル１１に入力するとしたがタイヤモデル１２にも入力するようにして制動シミュレーションを行ってもよい。
【００４１】
上記実施形態１及び２において、補正手段１０の備えるデータマップ３０は、上記構成のような複数の補正テーブルの特性線を備える構成だけでなく、他の特性線で表されてもよく、また補正を行う特性線の数も上記に示した数以外によって構成されてもよい。
また、補正手段１０から出力される補正車輪回転速度Ｖｃｔが各車輪毎に出力されるとして説明をしたが、例えば、前輪側のみ補正車輪回転速度Ｖｃｔを出力したり、後輪側のみ補正車輪回転速度Ｖｃｔを出力したりするようにしてもよい。
また、コンピュータ１のソフトウェア１３による制動シミュレーションに基づいて実際に動作するハードウェア１５の構成も、油圧系部品３は、マスターシリンダ４、ＡＢＳ油圧ユニット５、ブレーキキャリパ６、ブレーキディスク７だけでなくてもよく、さらに実タイヤＴと回転ドラム５０以外にも制動シミュレーションと同期して動作する懸架装置などのハードウェアが設けられてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１ コンピュータ、２ ＡＢＳ制御ユニット、３ 油圧系部品、
４ マスターシリンダ、５ ＡＢＳ油圧ユニット、６ ブレーキキャリパ、
７ ブレーキディスク、９ 圧力センサ、１０ 補正手段、１１ 車両モデル、
１２ タイヤモデル、１３ ソフトウェア、１５ ハードウェア、
１６ キーボード、２０ ブレーキ試験装置、２１ キャリパ固定部、２２ ハブ、
２５ ホイール、２６ ホイール６分力計、２７ 軸、３０ データマップ、
５０ 回転ドラム、Ｓ スリップ率、Ｓ′ 補正スリップ率、
Ｖｃｔ 補正車輪回転速度、Ｖｔ 車輪回転速度、Ｖｖ 車体速度、
Ｆｚ 車両の上下荷重、Ｏｐ ブレーキ操作量、Ｏｓ 駆動信号、Ｐｗｓ 油圧、
μ 制動摩擦係数、Ｍ１〜Ｍ５，Ｐ１〜Ｐ５ 補正テーブル、Ｔ 実タイヤ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）とタイヤのマッチングにおいて制動性能のシミュレーションをするための制動シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タイヤメーカーには、自動車メーカーの開発する車両や生産する車両が目標とする性能が得られるようなタイヤを提供することが求められる。
そのためには、提供が検討されるタイヤを車両に装着して実車テストを行うことが最も好ましいが、実車テストの走行試験において、走行環境や種々のテスト条件を一定に保つことは困難である。さらに、多くのタイヤをテスト車両に装着して実車テストを行う必要があるため、多大な時間と労力を費やすこととなり、容易なことではない。
そこで、タイヤメーカーでは、実車テストのシミュレーションを行うことにより車両の性能に見合うタイヤを選定し、提案、提供するようにしている。このタイヤの選定には、車両毎に最適なタイヤの選定、あるいは、種々の車両に対してロバスト性の高いタイヤの選定がある。前者は、メーカーに納入するときの車種毎に最適なタイヤの選定であり、後者は、種々の車両に対して装着される市販用（補修用）タイヤとして最適なタイヤの選定である。
上記のようなタイヤ選定のシミュレーションにおいては、特に、車両に必要とされる性能のうち重要な制動に関するシミュレーションを行うようにしており、この制動に関するシミュレーションが制動シミュレーション装置によって行われている。
従来、制動シミュレーション装置は、車両の備えるＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）とタイヤのマッチングにより変化する制動性能を評価するために用いられる。
制動シミュレーション装置は、特許文献１及び図１２に示すように、実車テストにおける実車とタイヤや走行環境や種々のテスト条件が、車両モデル１１とタイヤモデル１２とを有するソフトウェア１３によって表現され、ソフトウェア１３から出力される情報に基づいて、実際に作動するブレーキの油圧系部品３と、ＡＢＳ制御ユニット２とからなるハードウェア１５によって構成される。すなわち、仮想と現実を組み合わせてシミュレーションを行う形態である。
ソフトウェア１３の車両モデル１１は、仮想的に車両の運動を表現し、シミュレーションによって算出されるタイヤのスリップ率Ｓ、車両の上下荷重Ｆｚ及び車体速度Ｖｖの情報をタイヤモデル１２に出力する。タイヤモデル１２は、仮想的にタイヤの運動を表現し、車両モデル１１から入力されるタイヤのスリップ率Ｓ、車両の上下荷重Ｆｚ及び車体速度Ｖｖの情報に基づいて、ＡＢＳ制動中における仮想路面上のタイヤ（制動摩擦係数）μを算出する。
また、ハードウェア１５の油圧系部品３は、車両モデル１１から供給される情報に基づいて作動する。ＡＢＳ制御ユニット２は、油圧系部品３及び車両モデル１１からの情報に応じて油圧系部品３の作動を制御する。
上記のように構成することで、従来の制動シミュレーション装置では、ＡＢＳ制御ユニット２のシミュレーションモデルを設けずに制動シミュレーションが行われている。
しかし、タイヤとのマッチングを検討する車両の車名が同一であっても車両のグレードなどによりＡＢＳ制御ユニット２の制御パラメータが異なるにもかかわらず、ＡＢＳ制御ユニット２を共通で使用してシミュレーションがなされているため、ＡＢＳ制御ユニット２の制御パラメータが固定されたままとなり、車両毎に適したタイヤのマッチングを精度よくシミュレーションすることができない。また、車両が異なることによってもＡＢＳ制御ユニット２の制御パラメータが異なるために、種々の車両に対してロバスト性の高いタイヤを精度よくシミュレーションすることができない。
例えば、ＡＢＳ制御ユニット２がＡＢＳ制動を制御する制御パラメータの一つに目標スリップ率Ｓがある。制動時のタイヤはスリップを起こしながら転がるため、車体の移動する距離は、タイヤの転がる距離よりも実際にはより長くなる。このタイヤの転がる距離よりも余分に車体の移動した距離がスリップした距離となり、これを実際に車体の移動した距離で割ったものがスリップ率Ｓと呼ばれる。ＡＢＳ制御ユニット２では、制動力が最も有効に働くようにスリップ率Ｓが設定されている。
このスリップ率Ｓを変更したい場合には、ＡＢＳ制御ユニット２のソフトウェアに変更を加える必要があり、ＡＢＳ開発メーカーや自動車メーカーなどが使用する専用ツールにより変更が可能となるが、ＡＢＳ開発メーカー毎，自動車メーカー毎に専用ツールが異なるため、多くの専用ツールを必要とし、容易にスリップ率Ｓの変更を行うことができない。
そのため、検討したい目標とするスリップ率Ｓを有するＡＢＳ制御ユニット２や車両を用意して、それぞれのＡＢＳ制御ユニット２とタイヤとを組み合わせて制動シミュレーションを行ってＡＢＳ制動の制動性能を評価している。しかし、ＡＢＳ制御ユニット２の調達、又は車両の調達などの手間やそれらを制動シミュレーション装置に組み入れる手間などがかかり、ＡＢＳ制御ユニット２とタイヤの制動性能を評価する作業の作業性の効率を悪化させ、速やかに検討を行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９４２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ＡＢＳ制御ユニットとタイヤのマッチングによる制動性能を検討するためのＡＢＳ制動をシミュレーションするときに、ＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータであるスリップ率を容易に設定変更することを可能とする制動シミュレーション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】
【０００５】
本発明の第１の構成として、ＡＢＳとタイヤのマッチングにより変化する制動をシミュレーションする制動シミュレーション装置であって、車両の運動を表現する車両モデルと、車両モデルとの情報の受渡しによりタイヤの運動を表現するタイヤモデルとを有するソフトウェアと、車両モデルと情報の受渡しを行う油圧系部品と、車両モデルからの情報に応じて油圧系部品を制御するＡＢＳ制御ユニットとを有するハードウェアとを備え、車両モデルが有する情報のうち車両モデルから出力される車体速度と車輪回転速度とに応じて補正した補正車輪回転速度をＡＢＳ制御ユニットに供給する補正手段をさらに備える構成とした。
本発明によれば、補正手段が補正車輪回転速度をＡＢＳ制御ユニットに供給することで、ＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータを変更しなくても、ＡＢＳ制御ユニットが、補正車輪回転速度と車体速度に基づいて油圧系部品を制御するため、補正しない車輪回転速度が入力されたときと比べて異なるように油圧系部品を制御することができる。また、同じ車体速度と車輪回転速度でも、補正車輪回転速度が複数の異なるパターンで出力されるように補正手段によって補正されれば、擬似的にＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータを変更したときと同じ効果が得られ、効率よくＡＢＳとタイヤのマッチングにより変化する制動のシミュレーションを行うことができ、車両に適したタイヤの選定、及び種々の車両に対してロバスト性の高いタイヤの選定をすることができる。
【０００６】
本発明の第２の構成として、ハードウェアは、車両モデルから出力される車体速度に基づき、タイヤモデルとなるタイヤを回転させるタイヤ回転手段と、少なくともタイヤ１輪の前後力を測定する測定手段とを有し、油圧系部品がタイヤの回転を制動し、出力される情報に基づきタイヤモデルを表現する構成とした。
本発明によれば、実際に回転するタイヤを制動させてタイヤモデルを表現させることにより、実車テストに近い制動シミュレーションを行うことができる。また、タイヤ回転手段を車両モデルによって回転が制御される回転ドラムで構成して、回転ドラムに実際のタイヤを接触させてタイヤを回転させれば、実際に路面を走行するタイヤが表現された制動シミュレーションを行うことができ、車両に適したタイヤの選定、及び種々の車両に対してロバスト性の高いタイヤの選定をすることができる。さらに、測定手段が測定するタイヤに作用する力のうち、少なくともタイヤ１輪の前後力が車両モデルに入力されるのでより精度のよい制動シミュレーションを行うことができる。
【０００７】
本発明の第３の構成として、補正手段は、車体速度と車輪回転速度に基づいて算出されるスリップ率を補正して補正スリップ率を求めるデータマップを有し、補正スリップ率に基づいて補正車輪回転速度を算出する構成とした。
本発明によれば、補正手段が、スリップ率をデータマップに基づいて補正スリップ率に補正をするので複雑な演算が不要となり、補正にかかる処理速度を高速化させて、容易に補正車輪回転速度を得ることができる。また、データマップにＡＢＳ制御ユニットの有する制御パラメータのような特性線図を備えれば、実車のＡＢＳ制御ユニットの制御パラメータに補正を施したようなシミュレーションを行うことができる。
【０００８】
本発明の第４の構成として、データマップは、補正手段の算出するスリップ率が０％又は１００％のいずれかのときは、補正スリップ率はスリップ率と同じ値に設定される構成とした。
本発明によれば、データマップは、スリップ率が０％のときは補正スリップ率を０％、スリップ率が１００％のときは補正スリップ率を１００％に補正されるように設定することで、実際の路面でスリップしていないときには、シミュレーション内でもスリップが発生しないように補正を施すことで、実現象に沿った解析が可能になる。つまり、スリップ率が１００％とは、車両が停止状態、又は走行中において車輪がロック状態であり、スリップ率が０％とは、スリップしていない状態であるため、この部分では補正をしない。
【０００９】
本発明の第５の構成として、データマップは、スリップ率を異なる値の補正スリップ率に補正する複数の補正テーブルを有し、複数の補正テーブルのうちいずれか一つを選択し、選択した補正テーブルによりスリップ率を補正する構成とした。
本発明によれば、データマップが有する複数の補正テーブルから一つを選択し、選択した補正テーブルによりスリップ率を補正するようにしたことで、データマップから順次一つずつ補正テーブルを選択してシミュレーションを行えば、制御パラメータの異なる複数のＡＢＳ制御ユニットを用意して、シミュレーションをすることと同じになるので、ＡＢＳ制御ユニットの調達、又はＡＢＳ制御ユニットを備えた車両の調達などの手間や、ＡＢＳ制御ユニットを制動シミュレーション装置に設置する手間などが不要となり、ＡＢＳ制御ユニットとタイヤの制動性能を評価する作業の作業性の効率を向上させ、速やかに検討を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る制動シミュレーション装置の概念図。
【図２】本発明に係る制動シミュレーション装置のブロック図。
【図３】本発明に係る補正手段のブロック図。
【図４】本発明に係るスリップ率を補正するデータマップ。
【図５】本発明に係るスリップ率を補正するデータマップの拡大図。
【図６】本発明に係る補正テーブルによるスリップ率の補正例を示す図。
【図７】本発明に係る補正テーブルによるスリップ率の補正例を示す図。
【図８】本発明に係る補正テーブルにより補正されたスリップ率の時間変化を示すグラフ。
【図９】本発明に係る補正スリップ率の移動量に対する制動距離を示すグラフ。
【図１０】本発明に係る補正スリップ率の移動量に対する制動力を示すグラフ。
【図１１】本発明の実施形態２に係る制動シミュレーション装置の概念図。
【図１２】従来の制動シミュレーション装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、制動シミュレーション装置の一実施例について説明する。
図１は、制動シミュレーション装置の概念図を示し、図２は、制動シミュレーション装置のブロック図を示し、図３は、補正手段のブロック図を示す。
なお、制動シミュレーション装置は、実際には、制動シミュレーションをする車両の車輪すべてについて制動シミュレーションが行われるが、そのうちの１輪に対応するものについて説明する。
図１に示すように、制動シミュレーション装置は、概略、制動シミュレーションを行うコンピュータ１と、コンピュータ１から出力される信号に基づいて実際に動作するＡＢＳ制御ユニット２と、ＡＢＳ制御ユニット２からの情報によって作動する油圧系部品３によって構成される。なお、制動シミュレーションを行うコンピュータ１については後述する。
【００１２】
油圧系部品３は、例えば、マスターシリンダ４、ＡＢＳ油圧ユニット５、ブレーキキャリパ６、ブレーキディスク７などで構成される新車開発、実車装備の油圧系制動部品であって、自動車メーカーなどによりタイヤメーカー側に供給される。
ＡＢＳ制御ユニット２は、油圧系部品３に付属するものであって、駆動信号Ｏｓを出力してブレーキキャリパ６に加わる油圧を制御する。具体的には、ＡＢＳ制御ユニット２が、タイヤのロック状態を検出したときに、駆動信号Ｏｓが出力され、ＡＢＳ油圧ユニット５内のソレノイドバルブなどを駆動する。この駆動により、マスターシリンダ４によって加圧された油圧が、ブレーキキャリパ６に断続的に加圧、減圧された油圧として作用するように制御される。
ＡＢＳ制御ユニット２と油圧系部品３は、制動シミュレーションのモデルとなる実際の車両から取り外され、制動シミュレーションのハードウェア１５としてのブレーキ試験装置２０に取り付けられる。
【００１３】
図１のブレーキ試験装置２０は、制動試験のベンチテストを行う装置で、制動シミュレーションを行う後述のコンピュータ１が出力する各種情報に基づいて動作し、リアルタイムで行われる制動シミュレーションと同じブレーキの動作を実際に表現するハードウェアである。
マスターシリンダ４とＡＢＳ油圧ユニット５は、ブレーキ試験装置２０の所定の位置に取り付けられる。また、ブレーキキャリパ６は、ブレーキ試験装置２０のキャリパ固定部２１に取り付けられ、ブレーキディスク７は、後述のコンピュータ１からブレーキ試験装置２０に出力される信号に基づいて回転するハブ２２に取り付けられることで、ブレーキキャリパ６とブレーキディスク７が、車両に取り付けられた状態が再現される。
【００１４】
そして、マスターシリンダ４とＡＢＳ油圧ユニット５がブレーキ管Ｈ１によって接続され、ＡＢＳ油圧ユニット５とブレーキキャリパ６がブレーキ管Ｈ２によって接続されることで実車と同様の油圧系統が形成される。
ブレーキ管Ｈ２の一端が接続されるブレーキキャリパ６の接続部８には、キャリパ内の油圧Ｐｗｓを検出する圧力センサ９が取り付けられ、この圧力センサ９を介してブレーキ管Ｈ２が取り付けられる。この圧力センサ９によって検出される油圧Ｐｗｓは、後述のコンピュータ１に出力される。
【００１５】
コンピュータ１は、車両モデル１１とタイヤモデル１２を仮想的に表現するソフトウェア１３を実行することで制動シミュレーションが行われ、この制動シミュレーションにより得られる情報は、油圧系部品３とＡＢＳ制御ユニット２に出力される。
コンピュータ１には、キーボード１６などから制動シミュレーションに必要な基本情報や種々の条件が入力される。
基本情報としては、モデルとなる実際の車両のモデル条件が詳細に入力される。例えば、車体寸法、車両重量、前後軸重量、懸架装置の性能情報、制動装置の性能情報である。
次に、制動シミュレーションの環境条件が入力される。例えば、路面の摩擦係数や路面の凹凸や横風などの情報である。
次に、制動シミュレーションの運転条件が入力される。例えば、アクセル操作量、ブレーキ操作量、ハンドル操作量などの情報である。
次に、タイヤのモデルとなる実際のタイヤのモデル条件が詳細に入力される。例えば、性能、寸法、摩擦特性や硬さなどの情報である。
また、コンピュータ１と接続するモニター１７には、上記入力された各種情報や、制動シミュレーションにより表現される車両モデル１１の動作などがリアルタイムに表示される。
【００１６】
車両モデル１１は、上記の入力された基本情報や種々の条件に基づいて制動シミュレーションすることで、実際の車両の代わりに車両の運動を表現する。
車両モデル１１で得られるタイヤのスリップ率Ｓ，車両の上下荷重Ｆｚ及び車体速度Ｖｖの情報は、リアルタイムでタイヤモデル１２に供給される。また、マスターシリンダ４には、ブレーキ操作量Ｏｐを供給し、ＡＢＳ制御ユニット２には、車輪回転速度Ｖｔを除く各種情報が供給される。また、本発明に係る補正手段１０には、車輪回転速度Ｖｔと車体速度Ｖｖが供給される。
なお、車輪回転速度Ｖｔは、タイヤ半径×タイヤの回転する角速度（車軸の回転角速度）によって得られ、例えば制動シミュレーションを行う上での初期条件としては、車両の全てのタイヤが同じ車輪回転速度Ｖｔで与えられる。また、車体速度Ｖｖは、車両のすべてのタイヤから個々に出力される車輪回転速度Ｖｔの平均によって求められる。
【００１７】
タイヤモデル１２は、コンピュータ１に入力されたタイヤのモデル条件と、車両モデル１１から入力されるタイヤのスリップ率Ｓ、車両の上下荷重Ｆｚ及び車体速度Ｖｖの情報に基づいて、仮想的にタイヤの運動を表現し、ＡＢＳ制動中における仮想路面上のタイヤ（制動摩擦係数）μを算出してその値を車両モデル１１に出力する。
【００１８】
マスターシリンダ４は、マスターシリンダ４に取り付けられたアクチュエータ１９が車両モデル１１から入力されるブレーキ操作量Ｏｐの情報に基づいて駆動して油圧を発生させる。
【００１９】
ＡＢＳ制御ユニット２には、車両モデル１１から車輪回転速度Ｖｔを除く各種情報が供給される。この情報の中には、実際の車両からＡＢＳ制御ユニット２に供給する情報と同じ情報が供給される。
また、ＡＢＳ制御ユニット２は、上記情報と後述の補正手段１０により供給される補正車輪回転速度Ｖｃｔに基づいて、ＡＢＳ油圧ユニット５に駆動信号Ｏｓを出力してブレーキディスク７に対するブレーキキャリパ６の押圧力を制御する。
【００２０】
図３は、補正手段１０の補正の過程を示すブロック図を示し、同図を用いて補正車輪回転速度Ｖｃｔの算出方法について説明する。
図３に示すように、補正手段１０は、車輪回転速度Ｖｔを補正車輪回転速度Ｖｃｔに補正するデータマップ３０と、車両モデル１１から出力される車輪回転速度Ｖｔと車体速度Ｖｖに基づいてタイヤのスリップ率Ｓを算出するスリップ率算出手段１０ａと、スリップ率算出手段１０ａで算出されたスリップ率Ｓをデータマップ３０から選択された補正テーブル（Ｐ１〜Ｐ５又はＭ１〜Ｍ５のうちのいずれか）に基づいて補正スリップ率Ｓ′に補正するスリップ率補正手段１０ｂと、スリップ率補正手段１０ｂで補正された補正スリップ率Ｓ′と車体速度Ｖｖに基づいて補正車輪回転速度Ｖｃｔを算出し、ＡＢＳ制御ユニット２に補正車輪回転速度Ｖｃｔを出力する補正車輪回転速度算出手段１０ｃを備える。
【００２１】
具体的には、補正手段１０では、まず、入力された車輪回転速度Ｖｔと車体速度Ｖｖに基づいてスリップ率Ｓが次式Ａによって算出される。
スリップ率Ｓ＝（車体速度Ｖｖ−車輪回転速度Ｖｔ）/車体速度Ｖｖ―――Ａ
次に、算出されたスリップ率Ｓが、所望のスリップ率Ｓとなるように補正して、補正スリップ率Ｓ′が得られるように、図４に示すデータマップ３０から、一つの補正テーブル（Ｐ１〜Ｐ５とＭ１〜Ｍ５のうちからいずれか）を選択する。
次に、選択された補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５に基づいてスリップ率Ｓを補正することにより所望の補正スリップ率Ｓ′が得られる。
次に、車両モデル１１から入力された車体速度Ｖｖと補正スリップ率Ｓ′から補正車輪回転速度Ｖｃｔを算出するために、上記式Ａを次式Ｂのように変形する。
補正車輪回転速度Ｖｃｔ＝車体速度Ｖｖ×（１．−補正スリップ率Ｓ′）―――Ｂ
上記式Ｂにより、補正車輪回転速度Ｖｃｔを得ることができる。
【００２２】
図４は、スリップ率Ｓから補正スリップ率Ｓ′を得るためのデータマップ３０を示し、図５は、図４においてスリップ率Ｓが０％から１５％までに対応する範囲のデータマップ３０の拡大図を示す。
図４に示すように、データマップ３０は、補正手段１０の算出するスリップ率Ｓが０％又は１００％のいずれかのときは、補正スリップ率Ｓ′はスリップ率Ｓと同じ値に設定される。つまり、算出されたスリップ率Ｓが０％と１００％のときには、補正を行わないように設定される。
【００２３】
これにより、実際の現象としてタイヤがスリップしていないときを示すスリップ率０％と、実際の現象としてタイヤがロック、又は動いていないときを示すスリップ率１００％が維持されるので、実際の現象に則した制動シミュレーションを行うことができる。
【００２４】
また、データマップ３０は、スリップ率Ｓを異なる値の補正スリップ率Ｓ′に補正する複数の補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５によって構成され、複数の補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５のうちいずれか一つを選択し、選択した補正テーブルによりスリップ率Ｓを補正して補正スリップ率Ｓ′が得られるようにしている。
【００２５】
上記のようにデータマップ３０を構成することで、補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５の一つ一つが擬似的に、異なる制御パラメータを有したＡＢＳ制御ユニット２を表現することになるので、複数のＡＢＳ制御ユニット２の調達や車両の調達などの手間や、それらを制動シミュレーション装置に組み入れる手間などが不要となり、車両とタイヤの制動性能を評価する作業において作業効率を向上させて、速やかな検討を行うことができるようになる。
【００２６】
なお、本実施例では、補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５は、補正しない補正テーブルＰ０をそれぞれ補正スリップ率Ｓ′が−５％から＋５％の範囲で１％ずつスライドさせた形態である。
【００２７】
具体的には、補正テーブルＰ１は、スリップ率Ｓが１％から９９％までは一定にスリップ率Ｓを＋１％とする補正を行う。また、補正テーブルＰ２は、スリップ率Ｓが２％から９８％までは一定にスリップ率Ｓを＋２％とする補正を行う。また、補正テーブルＰ３は、スリップ率Ｓが３％から９７％までは一定にスリップ率Ｓを＋３％とする補正を行う。また、補正テーブルＰ４は、スリップ率Ｓが４％から９６％までは一定にスリップ率Ｓを＋４％とする補正を行う。また、補正テーブルＰ５は、スリップ率Ｓが５％から９５％までは一定にスリップ率Ｓを＋５％とする補正を行う。
また、補正テーブルＭ１は、スリップ率Ｓが１％から９９％までは一定にスリップ率Ｓを−１％とする補正を行う。また、補正テーブルＭ２は、スリップ率Ｓが２％から９８％までは一定にスリップ率Ｓを−２％とする補正を行う。また、補正テーブルＭ３は、スリップ率Ｓが３％から９７％までは一定にスリップ率Ｓを−３％とする補正を行う。また、補正テーブルＭ４は、スリップ率Ｓが４％から９６％までは一定にスリップ率Ｓを−４％とする補正を行う。また、補正テーブルＭ５は、スリップ率Ｓが５％から９５％までは一定にスリップ率Ｓを−５％とする補正を行う。
【００２８】
なお、スリップ率Ｓが０％から１０％までの範囲で、補正量が＋１％から＋５％までの範囲においては、スリップ率Ｓが補正量をプラスした値まではスリップ率Ｓが２倍となるように補正スリップ率Ｓ′を出力するように設定される。
また、補正する量が−１％から−５％までの範囲においては、スリップ率Ｓが補正量をマイナスした値まではスリップ率Ｓが１/２倍となるように補正スリップ率Ｓ′を出力するように設定される。
また、スリップ率Ｓが９０％から１００％までの範囲で、補正量が＋１％から＋５％までの範囲においては、スリップ率Ｓが補正量をプラスした値まではスリップ率Ｓが１/２倍となるように補正スリップ率Ｓ′を出力するように設定される。
また、補正する量が−１％から−５％までの範囲においては、スリップ率Ｓが補正量をマイナスした値まではスリップ率Ｓが２倍となるように補正スリップ率Ｓ′を出力するように設定される。
【００２９】
なお、データマップ３０からの補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５の選択は、制動シミュレーションを実行する前にあらかじめ設定され、一つのＡＢＳ制御ユニット２とタイヤを組み合わせた制動シミュレーションを行うことができる。また、制動シミュレーション毎に、データマップ３０の補正テーブルＰ１〜Ｐ５と補正テーブルＭ１〜Ｍ５の中から選択される補正テーブルを順次変更することで一つのタイヤに対して制御パラメータの異なる複数のＡＢＳ制御ユニット２を組み合わせた制動シミュレーションを行うことができる。
【００３０】
上記構成により、次のような制動シミュレーションがなされることについて、各図を用いて説明する。
コンピュータ１に制動シミュレーションを行う実際のモデルとなる車両の基本情報などのモデル条件と、制動シミュレーションの環境条件と、運転条件が入力され、さらに、データマップ３０から補正テーブルが選択される。
【００３１】
そして、コンピュータ１により制動シミュレーションが開始されると、ブレーキディスク７がコンピュータ１内の車両モデル１１と同じ車輪回転速度Ｖｔで回転する。所定の時間経過後に、車両モデル１１は、マスターシリンダ４のアクチュエータ１９にＡＢＳ制動（急ブレーキ）となるようなブレーキ操作量Ｏｐを示す信号を出力して、マスターシリンダ４を作動させる。
マスターシリンダ４によって発生した油圧は、ブレーキキャリパ６に伝わりブレーキディスク７を挟み込んでロック状態が作り出される。このとき、コンピュータ内の車両モデル１１においても、同様に、ロック状態が表現されている。
ブレーキキャリパ６に生じている油圧が、圧力センサ９により検出されて車両モデル１１に油圧Ｐｗｓとして入力され、この油圧Ｐｗｓと車体速度Ｖｖ、制動摩擦係数μなどの情報が車両モデル１１からＡＢＳ制御ユニット２に出力される。これと同時に、補正手段１０では、車両モデル１１から出力された車体速度Ｖｖと車輪回転速度Ｖｔに基づきスリップ率Ｓを算出し、このスリップ率Ｓを最初に設定された補正テーブルにしたがって補正スリップ率Ｓ′として補正したのち、補正スリップ率Ｓ′と車体速度Ｖｖから補正車輪回転速度Ｖｃｔを算出してＡＢＳ制御ユニット２に出力する。
ＡＢＳ制御ユニット２は、上記油圧Ｐｗｓと車体速度Ｖｖ、制動摩擦係数μなどの情報と補正車輪回転速度Ｖｃｔに基づいて、駆動信号ＯｓをＡＢＳ油圧ユニット５に出力することでブレーキキャリパ６の油圧を制御してＡＢＳ制動のシミュレーションが実際に表現される。
【００３２】
図６は、スリップ率Ｓが、−５％補正されるように補正テーブルＭ５を選択したときのデータマップ３０の拡大図を示し、図７は、スリップ率Ｓが、＋５％補正されるように補正テーブルＰ５を選択したときのデータマップの拡大図を示す。
図６に示すように、スリップ率Ｓが−５％補正されるように補正テーブルＭ５を選択したときには、算出されたスリップ率Ｓが１０％とすると補正しないときに比べて、補正スリップ率Ｓ′は、１０％から５％へと５％小さく補正される。つまり、車体速度Ｖｖと車輪回転速度Ｖｔの差、すなわちタイヤのスリップが小さく得られるので強い制動が可能となり、ブレーキキャリパ６に油圧が大きくなるような制御がなされ、結果として制動距離が縮むような制御となる。
図７に示すように、スリップ率Ｓが＋５％補正されるように補正テーブルＰ５を選択したときには、算出されたスリップ率Ｓが１０％とすると補正を行わないときに比べて、補正スリップ率Ｓ′は、１０％から１５％へと５％大きくスリップしているように補正される。つまり、車体速度Ｖｖと車輪回転速度Ｖｔの差、すなわちタイヤのスリップが大きく得られるので弱い制動が可能となり、ブレーキキャリパ６に油圧が小さくなるような制御がなされ、結果として制動距離が伸びるような制御となる。
【００３３】
図８は、補正テーブルによりスリップ率Ｓが時間の経過によりどのように変化するかを検証したグラフで、目標とするスリップ率Ｓが＋５％と−５％されるように補正テーブルＰ５とＭ５を選択して制動シミュレーションを行い、補正をしたときのスリップ率Ｓの時間変化と補正なしのスリップ率Ｓの時間変化を比較したものである。
図８に示すように、目標とするスリップ率Ｓが−５％となるように補正テーブルＭ５を選択したときのスリップ率Ｓは、補正を行わないときに比べて、全体的にスリップ率Ｓが小さく表れている。また、目標とするスリップ率Ｓが＋５％となるように補正テーブルＰ５を選択したときのスリップ率Ｓは、補正を行わないときに比べて、全体的にスリップ率Ｓが大きく表れている。つまり、補正テーブルＭ５，Ｐ５によってスリップ率Ｓが補正スリップ率Ｓ′として補正され、算出された補正車輪回転速度ＶｃｔがＡＢＳ制御ユニット２に出力された効果が、それぞれ意図する方向に制御されていることを示している。
【００３４】
図９及び図１０に示すグラフは、ドライ路面において、スリップ率Ｓが１％刻みで−５％〜＋５％の範囲で補正されるように、車体速度Ｖｖが１０２ｋｍからの全制動の制動シミュレーション行ったときの特徴部分を示すグラフで、図９は、補正スリップ率の移動量に対して車体の制動距離の変化を示すグラフであり、図１０は、補正スリップ率の移動量に対して制動摩擦係数μと車両の上下荷重Ｆｚに基づいて算出された前輪側の制動力と後輪側の制動力の変化を示すグラフである。
図９に示すように、補正スリップ率Ｓ′の移動量が０％から−２％に移動したときには平均制動距離が１．７ｍ長くなり、＋２％に移動したときには平均制動距離が０．５ｍ短くなっている。特に、補正スリップ率Ｓ′の移動量が＋２％に補正されたときが、平均制動距離が最も短くなる極値となっている。つまり、補正スリップ率の移動量が＋２％のときに平均制動距離が最も短くなりその他の範囲では平均制動距離が伸びてしまうことになる。
また、図１０に示すように、前輪側の制動力は最適値（極値）を持つことがわかり、後輪側では、補正スリップ率Ｓ′の移動量が＋側に大きく補正されるほど制動力が大きくなっていることがわかる。これは、ブラックボックスであるＡＢＳ制御ユニット２内で制御されるスリップ率の制御範囲が、前輪側と後輪側で異なることに起因している。後輪側では、ＡＢＳ制御ユニット２内でのスリップ率の算出に重要な車体速度を推定するために、スリップ率が小さく制御されるように設定されているため、ＡＢＳ制御ユニット２内でのスリップ率が大きくなるように補正車輪回転速度Ｖｃｔを制御するほど制動力が増加することになる。
【００３５】
実施形態２
以下、図１１を用いて実施形態２について説明する。
実施形態２は、図１１に示すように、実施形態１とほぼ同一構成として、ハードウェア１５としての油圧系部品３と油圧系部品３を制御するＡＢＳ制御ユニット２とブレーキ試験装置２０に加えて、実際のタイヤＴ（実タイヤＴ）と、タイヤ回転手段としての回転ドラム５０又は図外のムービングベルトからなるハードウェアを合わせて使う形態である。
具体的には、実タイヤＴをホイール２５に組み付けて、タイヤ・ホイールのセットにしてブレーキ試験装置２０のハブ２２にブレーキディスク７とともに取り付け、このタイヤ・ホイールに対して回転ドラム５０を接触させることにより実タイヤＴを回転させてタイヤモデル１２を表現する。
さらに、ホイール２５には、実タイヤＴに作用する力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚを測定する測定手段としてのホイール６分力計２６が取り付けられる。力ｆｘはタイヤＴに作用する水平方向の力、すなわちタイヤＴが車体に取り付けられたときの前後方向に作用する力であり、力ｆｙはタイヤＴが車体に取り付けられたときの車軸方向に作用する力であり、力ｆｚはタイヤＴに作用する鉛直方向の力、すなわち、タイヤＴが車体に取り付けられたときの上下方向に作用する力である。また、モーメントＭｘはタイヤＴが車体に取り付けられたときの前後方向の軸周りに作用するモーメントであり、モーメントＭｙはタイヤＴが車体に取り付けられたときの車軸周りに作用するモーメントであり、モーメントＭｚはタイヤＴが車体に取り付けられたときの鉛直軸周りに作用するモーメントである。
なお、タイヤＴに作用する力を測定するためにホイール６分力計２６をホイール２５に装着するとしたが、ハブ２２を支持する軸２７にセンサを取り付けて、軸２７に作用する上記力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚを測定するようにしてもよい。
本実施形態２では、ホイール６分力計２６により測定される力のうち、力ｆｘが制動シミュレーションの車両モデル１１に入力される。このように少なくともタイヤ１輪の前後力が制動シミュレーションに入力されることで精度のよいシミュレーションができるようになる。
また、ハブ２２は実施形態１のようにコンピュータ１からブレーキ試験装置２０に出力される信号に基づいて回転しない。
【００３６】
実タイヤＴは、タイヤモデル１２としてモデル条件、例えば、性能、寸法、摩擦特性や硬さなどの情報がコンピュータ１に入力される実際のタイヤである。
回転ドラム５０は、ブレーキ試験装置２０に取り付けられた実タイヤＴと接触するように実タイヤＴの下方に位置し、車両モデル１１から出力される車体速度Ｖｖに基づいて回転が制御される。さらに車両モデル１１で表現される車両の上下荷重Ｆｚに対応するように実タイヤＴに荷重Ｒｄを負荷するように回転ドラムが上下し、さらに実タイヤＴに対して回転ドラム５０が角度を有するように動作させる図外の可動手段を備える。なお、タイヤ回転手段は、回転ドラム５０でなく、環状に形成されたベルトを回転させるムービングベルトであってもよい。
【００３７】
上記構成によれば、回転ドラム５０の回転が、車両モデル１１の出力する車体速度Ｖｖとなるように制御されることで、実際の路面（実路面）を表現することができ、この回転ドラム５０を実路面とみなして実タイヤＴに押圧して荷重Ｒｄを負荷させつつ回転させることにより、実タイヤＴが路面を走行している状態を表現することができるようになる。
さらに、回転ドラム５０が、車両モデル１１の出力する上下荷重Ｆｚに基づいて実タイヤＴと接触する力を制御されれば、実タイヤＴに作用する荷重Ｒｄを表現することができ、ホイール６分力計２６によって測定される実タイヤＴに作用する力のうち、実タイヤＴの前後方向に作用する力ｆｘが車両モデル１１に入力されるのでより正確な制動シミュレーションを行うことができる。
また、回転ドラム５０を実タイヤＴに対して角度をつけて回転させれば、実タイヤＴが路面に対して旋回しているときの状態を表現することができる。
【００３８】
上記構成により、次のような制動シミュレーションを行うことができる。例えば、実施形態１に示した制動シミュレーションのタイヤモデル１２のうち一輪を実タイヤＴと回転ドラム５０により表現し、ホイール６分力計２６で測定した実タイヤＴに作用する前後の力ｆｘを車両モデル１１の情報として入力して制動シミュレーションを行うものである。
まず、コンピュータ１に制動シミュレーションを行う実際のモデルとなる車両の基本情報などのモデル条件と、制動シミュレーションの環境条件と、運転条件が入力され、さらに、データマップ３０から補正テーブルが選択される。
【００３９】
そして、コンピュータ１により制動シミュレーションが開始されると、車両モデル１１の出力する車体速度Ｖｖとなるように回転ドラム５０が回転する。
次に、回転ドラム５０は、実タイヤＴと接触するように上方に移動して、車両モデル１１の出力する上下荷重Ｆｚとなるように実タイヤＴに荷重Ｒｄを加える。これにより、実タイヤＴとともにブレーキディスク７が回転する。
実タイヤＴの回転は、実タイヤＴが取り付けられたハブ２２の実車輪速Ｗｓｓを車輪速センサ１８により測定し、この実車輪速Ｗｓｓが車両モデル１１に出力され、実タイヤＴに作用する力は、ホイール６分力計２６で測定され、測定された力のうち前後方向の力Ｆｘが車両モデル１１に逐次入力される。
次に、所定の時間経過後に、車両モデル１１は、マスターシリンダ４のアクチュエータ１９にＡＢＳ制動（急ブレーキ）となるようなブレーキ操作量Ｏｐを示す信号を出力して、マスターシリンダ４を作動させる。
マスターシリンダ４によって発生した油圧は、ブレーキキャリパ６に伝わりブレーキディスク７を挟み込んで車両モデル１１にロック状態が作り出される。このとき、実タイヤＴにもロック状態となる。
次に、ブレーキキャリパ６に生じている油圧が、圧力センサ９により検出されて車両モデル１１に油圧Ｐｗｓとして入力され、この油圧Ｐｗｓと車体速度Ｖｖ、制動摩擦係数μなどの情報が車両モデル１１からＡＢＳ制御ユニット２に出力される。これと同時に、補正手段１０では、車両モデル１１から出力された車体速度Ｖｔと実車輪速Ｗｓｓに基づきスリップ率Ｓを算出し、このスリップ率Ｓを最初に設定された補正テーブルにしたがって補正スリップ率Ｓ′として補正したのち、補正スリップ率Ｓ′と車体速度Ｖｖから補正車輪回転速度Ｖｃｔを算出してＡＢＳ制御ユニット２に出力する。
ＡＢＳ制御ユニット２は、上記油圧Ｐｗｓと車体速度Ｖｖ、制動摩擦係数μなどの情報と補正車輪回転速度Ｖｃｔに基づいて、駆動信号ＯｓをＡＢＳ油圧ユニット５に出力することでブレーキキャリパ６の油圧を制御してＡＢＳ制動のシミュレーションが実際に表現される。
【００４０】
以上説明したように、実施形態２のように構成することで、より実車テストに近い制動シミュレーションを行うことができるようになるので、制動時や旋回時の実タイヤの摩耗状態などについての情報を得ることができ、車種毎に最適なタイヤ及び、種々の車両に装着される市販用（補修用）タイヤを選定するための制動シミュレーションがより精度良く行えるようになる。
また、実施形態２の説明において、タイヤモデル１２のうち一輪を実タイヤＴと回転ドラム５０により表現したが、２輪でも４輪でもよい。タイヤモデル１２の全ての車輪を実タイヤＴと回転ドラム５０によって表現すれば、より実車テストに近く精度のよい制動シミュレーションを行うことができる。
なお、ホイール６分力計２６の測定する力のうち、力ｆｘを車両モデル１１に入力するとしたが、測定される全ての力ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚのうち少なくとも力ｆｘと他の力又はモーメントを組み合わせて車両モデル１１に入力するようにしてもよく、測定されるすべての情報が車両モデル１１に入力されることでより精度のよい制動シミュレーションを行うことができるようになる。さらに上記測定される力及びモーメントを車両モデル１１に入力するとしたがタイヤモデル１２にも入力するようにして制動シミュレーションを行ってもよい。
【００４１】
上記実施形態１及び２において、補正手段１０の備えるデータマップ３０は、上記構成のような複数の補正テーブルの特性線を備える構成だけでなく、他の特性線で表されてもよく、また補正を行う特性線の数も上記に示した数以外によって構成されてもよい。
また、補正手段１０から出力される補正車輪回転速度Ｖｃｔが各車輪毎に出力されるとして説明をしたが、例えば、前輪側のみ補正車輪回転速度Ｖｃｔを出力したり、後輪側のみ補正車輪回転速度Ｖｃｔを出力したりするようにしてもよい。
また、コンピュータ１のソフトウェア１３による制動シミュレーションに基づいて実際に動作するハードウェア１５の構成も、油圧系部品３は、マスターシリンダ４、ＡＢＳ油圧ユニット５、ブレーキキャリパ６、ブレーキディスク７だけでなくてもよく、さらに実タイヤＴと回転ドラム５０以外にも制動シミュレーションと同期して動作する懸架装置などのハードウェアが設けられてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１ コンピュータ、２ ＡＢＳ制御ユニット、３ 油圧系部品、
４ マスターシリンダ、５ ＡＢＳ油圧ユニット、６ ブレーキキャリパ、
７ ブレーキディスク、９ 圧力センサ、１０ 補正手段、１１ 車両モデル、
１２ タイヤモデル、１３ ソフトウェア、１５ ハードウェア、
１６ キーボード、２０ ブレーキ試験装置、２１ キャリパ固定部、２２ ハブ、
２５ ホイール、２６ ホイール６分力計、２７ 軸、３０ データマップ、
５０ 回転ドラム、Ｓ スリップ率、Ｓ′ 補正スリップ率、
Ｖｃｔ 補正車輪回転速度、Ｖｔ 車輪回転速度、Ｖｖ 車体速度、
Ｆｚ 車両の上下荷重、Ｏｐ ブレーキ操作量、Ｏｓ 駆動信号、Ｐｗｓ 油圧、
μ 制動摩擦係数、Ｍ１〜Ｍ５，Ｐ１〜Ｐ５ 補正テーブル、Ｔ 実タイヤ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＢＳとタイヤのマッチングにより変化する制動をシミュレーションする制動シミュレーション装置であって、
車両の運動を表現する車両モデルと、前記車両モデルとの情報の受渡しによりタイヤの運動を表現するタイヤモデルとを有するソフトウェアと、
前記車両モデルと情報の受渡しを行う油圧系部品と、前記車両モデルからの情報に応じて前記油圧系部品を制御するＡＢＳ制御ユニットとを有するハードウェアとを備え、
前記車両モデルが有する情報のうち前記車両モデルから出力される車体速度と車輪回転速度とに応じて補正した補正車輪回転速度を前記ＡＢＳ制御ユニットに供給する補正手段をさらに備えることを特徴とする制動シミュレーション装置。
【請求項２】
前記ハードウェアは、前記車両モデルから出力される車体速度に基づき、前記タイヤモデルとなるタイヤを回転させるタイヤ回転手段と、
少なくともタイヤ１輪の前後力を測定する測定手段とを有し、
前記油圧系部品が前記タイヤの回転を制動し、出力される情報に基づきタイヤモデルを表現することを特徴とする請求項１に記載の制動シミュレーション装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記車体速度と前記車輪回転速度に基づいて算出されるスリップ率を補正して補正スリップ率を求めるデータマップを有し、前記補正スリップ率に基づいて前記補正車輪回転速度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制動シミュレーション装置。
【請求項４】
前記データマップは、前記補正手段の算出する前記スリップ率が０％又は１００％のいずれかのときは、前記補正スリップ率は前記スリップ率と同じ値に設定されることを特徴とする請求項３に記載の制動シミュレーション装置。
【請求項５】
前記データマップは、前記スリップ率を異なる値の補正スリップ率に補正する複数の補正テーブルを有し、前記複数の補正テーブルのうちいずれか一つを選択し、選択した補正テーブルにより前記スリップ率を補正することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の制動シミュレーション装置。
【請求項１】
ＡＢＳとタイヤのマッチングにより変化する制動をシミュレーションする制動シミュレーション装置であって、
車両の運動を表現する車両モデルと、前記車両モデルとの情報の受渡しによりタイヤの運動を表現するタイヤモデルとを有するソフトウェアと、
前記車両モデルと情報の受渡しを行う油圧系部品と、前記車両モデルからの情報に応じて前記油圧系部品を制御するＡＢＳ制御ユニットとを有するハードウェアとを備え、
前記車両モデルが有する情報のうち前記車両モデルから出力される車体速度と車輪回転速度とに応じて補正した補正車輪回転速度を前記ＡＢＳ制御ユニットに供給する補正手段をさらに備えることを特徴とする制動シミュレーション装置。
【請求項２】
前記ハードウェアは、前記車両モデルから出力される車体速度に基づき、前記タイヤモデルとなるタイヤを回転させるタイヤ回転手段と、
少なくともタイヤ１輪の前後力を測定する測定手段とを有し、
前記油圧系部品が前記タイヤの回転を制動し、出力される情報に基づきタイヤモデルを表現することを特徴とする請求項１に記載の制動シミュレーション装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記車体速度と前記車輪回転速度に基づいて算出されるスリップ率を補正して補正スリップ率を求めるデータマップを有し、前記補正スリップ率に基づいて前記補正車輪回転速度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制動シミュレーション装置。
【請求項４】
前記データマップは、前記補正手段の算出する前記スリップ率が０％又は１００％のいずれかのときは、前記補正スリップ率は前記スリップ率と同じ値に設定されることを特徴とする請求項３に記載の制動シミュレーション装置。
【請求項５】
前記データマップは、前記スリップ率を異なる値の補正スリップ率に補正する複数の補正テーブルを有し、前記複数の補正テーブルのうちいずれか一つを選択し、選択した補正テーブルにより前記スリップ率を補正することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の制動シミュレーション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２７６４４６（Ｐ２０１０−２７６４４６Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２８５９７（Ｐ２００９−１２８５９７）
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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