車両制御装置
【課題】シミュレーション精度の低下を抑制することで、車両を精度良く制御できる車両制御装置を提供する。
【解決手段】
車両の状態をモデル化したモデルを変更してシミュレーションを行うことで、車両の挙動を予測する予測手段と、変更前のモデルに入力した車両の状態を表す変数値と、変数により定まる変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値とを変更したモデルに入力することで予測手段が予測した挙動に基づいて、車両の挙動を制御する制御手段とを備える。この構成によれば、釣り合いの状態を表す変数値を用いることで、モデルで用いる車両の状態を表す変数値が収束し易くなるため、精度良く車両の挙動を予測できるだけでなく、予測に基づいて精度良く車両を制御できる。
【解決手段】
車両の状態をモデル化したモデルを変更してシミュレーションを行うことで、車両の挙動を予測する予測手段と、変更前のモデルに入力した車両の状態を表す変数値と、変数により定まる変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値とを変更したモデルに入力することで予測手段が予測した挙動に基づいて、車両の挙動を制御する制御手段とを備える。この構成によれば、釣り合いの状態を表す変数値を用いることで、モデルで用いる車両の状態を表す変数値が収束し易くなるため、精度良く車両の挙動を予測できるだけでなく、予測に基づいて精度良く車両を制御できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モデルを用いたシミュレーションにより車両の挙動を予測して車両を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の挙動をシミュレーションによって予測し、予測した挙動に基づいて車両を制御する制御装置が知られている。
【０００３】
ここで、シミュレーションを行う装置としては、シミュレーションに用いるモデルを切り替えながらシミュレーション計算できるシミュレーション制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
この装置は、シミュレーションモデルを選択するための選択条件を入力する条件入力手段と、条件入力手段が入力した選択条件に基づいてモデルを選択する選択手段と、選択手段が選択したモデルを用いてシミュレーション対象の初期状態等に基づいたシミュレーション計算を行う計算手段とを備えることを特徴としている。
【０００５】
特に、このシミュレーション制御装置は、シミュレーション計算の精度を向上させるために、切り替えたモデルに入力する変数値をシミュレーション対象の初期状態等を表す値ではなく、切り替える前のモデルで使用した値とする構成を採用できる。
【特許文献１】特開２００２‐２５９８８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようなシミュレーション制御装置では、シミュレーション対象の初期状態等を表す値を変数値としてモデルに入力するために、シミュレーション精度が一時的に低下する。
【０００７】
また特に、切り替え前のモデルで使用した値を用いる上記のシミュレーション制御装置は、切り替える前のモデルで使用しない変数について、切り替え前のモデルが用いた変数値を入力できない。そのため上記装置は、切り替える前のモデルで使用しない変数には、初期状態等を表す値を入力してシミュレーションを行う。
【０００８】
よって上記装置は、切り替え前のモデルで使用した変数の値等によって、使用しなかった変数の値が変化するモデルを用いる場合には、使用しなかった変数値が、初期状態等を表す値から、使用した変数の値等によって定まる値へと収束する間において生じる振動等の影響を受けて、シミュレーション精度が一時的に低下する。
【０００９】
このため、車両の挙動に対する予測精度が低下するので、車両を精度良く制御することができないという問題があった。
【００１０】
よって、本発明の目的とするところは、シミュレーション精度の低下を抑制することで、車両を精度良く制御できる車両制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る車両制御装置は、車両の状態をモデル化したモデルを変更してシミュレーションを行うことで、車両の挙動を予測する予測手段と、変更前のモデルに入力した車両の状態を表す変数値と、変数により定まる変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値とを変更したモデルに入力することで予測手段が予測した挙動に基づいて、車両の挙動を制御する制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成において、予測手段は、変更したモデルに入力する変数値を、変更前のモデルで用いた変数値から変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値へ段階的に変更することで、車両の挙動を予測する構成を採用できる。
【００１３】
上記構成において、モデルは、車両を構成するエンジンの状態、及び車両を構成する車輪の状態をモデル化したモデルであり、釣り合いの状態は、エンジンの状態によりモデルにおいて定まる車輪の釣り合いの状態を含む構成を採用できる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の構成によれば、釣り合いの状態を表す変数値を用いることで、モデルで用いる車両の状態を表す変数値が収束し易くなるため、精度良く車両の挙動を予測できるだけでなく、予測に基づいて精度良く車両を制御できる。
【００１５】
請求項２の構成によれば、モデルで用いる変数値を変更前のモデルで用いた変数値から、変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値へ段階的に変更することで、他の状態を表す変数値が段階的に変化するため、車両の状態を表す変数値が収束し易くなるだけでなく、精度良く車両の挙動を予測できる。
【００１６】
請求項３の構成によれば、車両を構成するエンジンの状態及びエンジンの状態により定まる車輪の状態により車両の挙動を精度良く予測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の車両制御装置を搭載した車両の一実施形態を示す構成図である。
図１に示す車両１０００は、車両制御装置１１００、アクセルセンサ１２００、エンジン１３００、ミッション１４００、プロペラシャフト１５００、デフ１６００、ドライブシャフト１７０１及び１７０２、並びに車輪１８０１から１８０４で構成される。
【００１９】
車両制御装置１１００は、例えば、電子制御ユニットＥＣＵ（Electronic Control Unit）で構成される。車両制御装置１１００は、アクセルセンサ１２００及びエンジン１３００に接続している。
【００２０】
車両制御装置１１００は、アクセルセンサ１２００からアクセルセンサ１２００に接続するアクセルペダルの踏み込み量（以下単に、アクセル開度という）を取得し、取得したアクセル開度に基づいてエンジン１３００を制御することで、車両１０００の挙動を制御する。
【００２１】
ここで、車両１０００の挙動は車両１０００の動きをいう。車両の動きは、例えば、車両の速度及び加速度の変化、車両の進行方向及びヨーイングの変化、並びに車両に加わる加重の変化を含む。
【００２２】
本実施例では、車両制御装置１１００はアクセルセンサ１２００とエンジン１３００とに接続し、アクセルセンサ１２００から取得したアクセル開度に基づいて接続したエンジン１３００を制御するとして説明する。
【００２３】
ここで図２を参照して、車両制御装置１１００の構成について説明する。図２は、車両制御装置１１００の一構成例を表す機能ブロック図である。
【００２４】
車両制御装置１１００は、取得部１１１０、記憶部１１２０、予測部１１３０、及び制御部１１４０で構成される。取得部１１１０、記憶部１１２０、予測部１１３０、及び制御部１１４０が有する各機能は、車両制御装置１１００が実行するソフトウェア制御により実現される。
【００２５】
ここで、図３を参照して、ソフトウェア制御を実行するための車両制御装置１１００のハードウェア構成について説明する。図３は、このソフトウェア制御を実現するための車両制御装置１１００のハードウェア構成例を表す図である。
【００２６】
車両制御装置１１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算部１１０１、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の読み出し専用メモリであるＲＯＭ１１０２（Read-Only Memory ）、並びにＤＲＡＭ（Dynamic RAM）又はＳＲＡＭ（Static RAM）等の揮発性メモリ及びＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等の不揮発性メモリで構成されるＲＡＭ１１０３（Random Access Memory）で構成され、演算部１１０１、ＲＯＭ１１０２、及びＲＡＭ１１０３は互いにバス１００５によって接続している。
【００２７】
ソフトウェア制御は、ＲＯＭ１１０２に格納したプログラムを演算部１１０１が読込み、読込んだアプリケーションに従って演算部１１０１が演算を行うことにより上記各部の機能を実現する。なお、ＲＡＭ１１０３には、演算結果のデータが書き込まれ、特にＮＶＲＡＭには、電源オフ時にバックアップが必要なデータが保存される。
【００２８】
ここで図２に戻り、車両制御装置１１００の構成について引き続き説明する。
取得部１１１０は、アクセルセンサ１２００及び予測部１１３０に接続する。取得部１１１０は、アクセルセンサ１２００からアクセル開度を表す電気信号を取得し、電気信号に基づいてアクセル開度を取得する。次に、取得部１１１０は、取得したアクセル開度を予測部１１３０へ出力する。
【００２９】
記憶部１１２０は、例えば、ＲＯＭ１１０２及びＲＡＭ１１０３で構成され、予測部１１３０に接続する。記憶部１１２０は、車両１０００の状態をモデル化したモデルを記憶する。尚、記憶部１１２０が記憶したモデルは、シミュレーションに用いるモデルであり、シミュレーションを実行する予測部１１３０によって参照される。
【００３０】
ここで図４を参照して、記憶部１１２０が記憶するモデルについて説明する。図４は、記憶部１１２０が記憶するモデルの一例を表す概念図である。
【００３１】
図４に示す定常モデルＭＳ及び過渡モデルＭＴは、車両１０００を構成するエンジン１３００の状態、及び車両１０００を構成する車輪１８０１から１８０４のいずれかの状態をモデル化したモデルである。尚、以下説明の便宜上、車輪１８０１についてのみ説明するが、車輪１８０２から１８０４についても同様であるので説明を省略する。
【００３２】
定常モデルＭＳ及び過渡モデルＭＴは、エンジン１３００の状態を表すエンジン慣性と、ミッション１４００の状態と、ドライブシャフト１７０１の状態と、車輪１８０１の状態を含む車両１０００全体の状態を表す車両慣性とをモデル化したモデルである。
【００３３】
尚、後述するように、エンジン１３００はミッション１４００に接続し、ミッション１４００はドライブシャフト１７０１に接続し、ドライブシャフト１７０１は車輪１８０１に接続する。
【００３４】
尚、ドライブシャフト１７０２及び車輪１８０２と、エンジン１３００及びミッション１４００との関係についても同様であるので説明を省略する。また、ドライブシャフト１７０１は、プロペラシャフト１５００及びデフ１６００を介してミッション１４００に接続するが、以下説明の便宜上、言及を省略する。
【００３５】
よって、定常モデルＭＳ及び過渡モデルＭＴは、エンジン１３００の状態を表すエンジン慣性と、ミッション１４００の状態と、ドライブシャフト１７０１の状態と、車輪１８０１の状態を含む車両慣性とがそれぞれ互いに影響を及ぼしあうようにモデル化したモデルである。
【００３６】
つまり、エンジン１３００の状態はエンジン１３００の単位時間当たりの回転数及びエンジン１３００が出力するトルク（以下単に、トルク等という）を含み、ミッション１４００の状態はエンジン１３００により入力されるトルク等及び変換した後にドライブシャフト１７０１へ伝達するトルク等を含み、ドライブシャフト１７０１の状態はミッション１４００により伝達されるトルク等及び車輪１８０１へ伝達するトルク等を含み、車輪１８０１の状態はドライブシャフト１７０１により伝達されるトルク等及び車輪１８０１自体が有するトルク等を含む。
【００３７】
ここで、定常モデルＭＳが使用する変数は、車両の状態を表す変数として、角速度ω及びトルクＴという２変数を用いる。角速度ω及びトルクＴは、ミッション１４００に接続するドライブシャフト１７０１の片端における角速度及びトルクを表す。
【００３８】
尚、定常モデルＭＳは、ドライブシャフト１７０１の剛性が十分に大きいために、デフ１６００に接続する片端における角速度とミッション１４００に接続する片端における角速度とは一致するとしてモデル化されたモデルである。よって、定常モデルＭＳは、デフ１６００に接続する片端における角速度を表す変数を有しない。
【００３９】
また、過渡モデルＭＴが使用する変数は、車両の状態を表す変数として、角速度ω１、ω２及びトルクＴという３変数を用いる。角速度ω１及びω２は、ミッション１４００に接続するドライブシャフト１７０１の片端の角速度(以下単に、ミッション側の角速度という)、及び車輪１８０１に対して接続するドライブシャフト１７０１の片端の角速度(以下単に、車輪側の角速度という)を表す。トルクＴは、定常モデルＭＳが使用するトルクＴと同様であるので説明を省略する。
【００４０】
尚、過渡モデルＭＴにおける釣り合いの状態（以下単に、釣合状態という）における車輪側の角速度ω２は、ミッション側の角速度ω１、トルクＴ、及びドライブシャフト１７０１の剛性Ｋにより、以下に示す数式１を用いて定まる。
【００４１】
【数１】
【００４２】
つまり、定常モデルＭＳは、例えば、エンジン１３００の回転数と車輪１８０１の単位時間当たりの回転数とが常に定まった値であるために、両端の角速度が同じ値となっているドライブシャフト１７０１の状態をモデル化したモデルである。
【００４３】
よって、定常モデルＭＳは、例えば、等速運動を行う状態における車両１０００の挙動を予測するためのモデルをも含む。
【００４４】
一方で過渡モデルＭＴは、例えば、エンジン１３００の単位時間当たりの回転数が増加等したために、エンジン１３００の回転数と車輪１８０１の回転数とが変化する過程において、両端の角速度が異なった値となるドライブシャフト１７０１の状態をモデル化したモデルである。
【００４５】
よって、過渡モデルＭＴは、例えば、車両１０００の運転者がアクセルペダルを踏み込んだためにアクセル開度が増加した結果、加速運動を行う車両１０００の挙動を予測するためのモデルを含む。
【００４６】
つまり、過渡モデルＭＴにおける釣り合いの状態は、エンジン１３００の状態により定まる車輪１８０１の釣り合いの状態を含む。
【００４７】
よって、車両制御装置１１００は、このモデルを用いてシミュレーションを行うことにより、車両１０００を構成するエンジン１３００の状態及びエンジン１３００の状態により定まる車輪１８０１の状態を予測できるために、車両１０００の挙動を精度良く予測できる。
【００４８】
ここで、本実施例では、定常モデルＭＳが用いる角速度を表す変数ωは、過渡モデルＭＴが用いるドライブシャフト１７０１のミッション側の角速度を表す変数ω１と同じ対象を表す変数である。また、定常モデルＭＳが用いるトルクＴと、過渡モデルＭＴが用いるトルクＴとは、同様に、同じ対象を表す変数である。
【００４９】
しかし、定常モデルＭＳは、過渡モデルＭＴが用いる角速度を表す変数ω２と同じ対象をモデル化した変数を用いない。つまり、定常モデルＭＳが使用する変数の数は、過渡モデルＭＴが使用する変数の数よりも少ない。
【００５０】
よって、定常モデルＭＳを過渡モデルＭＴに比べて簡易なモデル（以下単に、簡易モデルという）であるといい、逆に、過渡モデルＭＴを定常モデルＭＳに比べて詳細なモデル（以下単に、詳細モデルという）という。
【００５１】
ここで、シミュレーションに用いるモデルを詳細モデルＭＴから簡易モデルＭＳへ変更する場合には、車両制御装置１１００は、詳細モデルＭＴで用いた変数を簡易モデルＭＳで用いることができるために、シミュレーション精度の低下を抑制できる。
【００５２】
しかし、簡易モデルＭＳから詳細モデルＭＴへ変更する場合には、車両制御装置１１００は、詳細モデルＭＴで用いる変数の一部（本実施例では、角速度ω２）に対しては、簡易モデルＭＳで用いた変数を用いることができない。よって、簡易モデルＭＳで用いない変数に対して、例えば、「０」といった初期値を入力する方法では、変数が一定の収束値へ収束する間に生じる振動等の影響を受けてシミュレーション精度が低してしまう。
【００５３】
よって、本実施例では、簡易モデルＭＳで用いない変数ω２に対して、過渡モデルＭＴでの釣合状態における角速度を上記数式１を用いて計算して入力する。
【００５４】
本実施例において、定常モデルＭＳ及び過渡モデルＭＴがモデル化したドライブシャフト１７０１は単一の部品であるとして説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、プロペラシャフト１５００、デフ１６００、及びドライブシャフト１７０１で構成される１つの観念的な部品であるとする構成を採用できる。
【００５５】
ここで図２に戻り、車両制御装置１１００について引き続き説明を行う。
予測部１１３０は、取得部１１１０及び制御部１１４０に接続する。予測部１１３０は、予測処理を実行することで、車両１０００の挙動を予測する。
【００５６】
ここで図５及び６を参照して、予測部１１３０が実行する予測処理について説明する。図５は予測部１１３０が実行する予測処理の一例について説明するためのフローチャートの一部であり、図６は予測部１１３０が実行する予測処理の一例について説明するためのフローチャートの他部である。
【００５７】
予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧを初期化するために値「０」を入力する（ステップＳＴ０００１）。尚、切替フラグＦＬＧは、直前に行ったシミュレーションにおいて使用したモデルが定常モデルＭＳであるか否かを表すフラグである。
【００５８】
本実施例において、切替フラグＦＬＧの値は、直前に使用したモデルが定常モデル（簡易モデル）ＭＳである場合に「０」を、過渡モデル（詳細モデル）ＭＴである場合には「１」となる。
【００５９】
次に、予測部１１３０は、予測処理の実行を終了する条件（以下単に、終了条件という）を満たすか否かを判断する（ステップＳＴ０００２）。予測部１１３０は、終了条件を満足すると判断する場合には予測処理の実行を終了し、そうでない場合にはステップＳＴ０００３の処理を実行する。尚、終了条件は、例えば、車両１０００からキーが抜かれたという条件を含むが、これに限定される訳ではない。
【００６０】
ステップＳＴ０００２において、予測部１１３０は、終了条件を満たさないと判断した場合には、取得部１１１０からアクセル開度ＴＨを取得する（ステップＳＴ０００３）。次に、予測部１１３０は、記憶部１１２０から、前回に取得したアクセル開度ＴＨｐを取得する（ステップＳＴ０００４）。
【００６１】
尚、図示を省略するが、予測部１１３０は、記憶部１１２０（又は、例えば、テンポラリ変数）へアクセル開度ＴＨを保存し、次回の処理において、保存した値を前回に取得したアクセル開度ＴＨｐの値として取得する。
【００６２】
その後、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨを、今回取得したアクセル開度ＴＨ から前回に取得したアクセル開度ＴＨｐ を減算して算出する（ステップＳＴ０００５）。
【００６３】
次に、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ０００６）。予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが、所定の閾値ｄＴＨ０を超えると判断する場合にはステップＳＴ０００７の処理を実行し、そうでない場合にはステップＳＴ００１６の処理を実行する。
【００６４】
尚、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えか否かを判断することで、例えば、車両１０００の運転者がアクセルペダルを踏み込んだか否かを判断する。その後、予測部１１３０は、踏み込んだか否かの判断に基づいてエンジン１３００の回転数と車輪１８０１の回転数とが変化する過程をモデル化した過渡モデルＭＴを用いるか、そうでない定常モデルＭＳを用いるかを判断する。
【００６５】
ステップＳＴ０００６において、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えると判断した場合には、切替フラグＦＬＧの値が「０」であるか（つまり、直前に使用したモデルが定常モデルＭＳであるか）否かを判断する（ステップＳＴ０００７）。予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値が「０」であると判断する場合にはステップＳＴ０００８の処理を、そうでない場合にはステップＳＴ００１４の処理を実行する。
【００６６】
ステップＳＴ０００７において、予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値が「０」である（つまり、直前に使用したモデルが定常モデルＭＳである）と判断した場合には、モデルを定常モデルＭＳから過渡モデルＭＴへ変更する（ステップＳＴ０００８）。
【００６７】
次に、予測部１１３０は、定常モデルＭＳで前回使用した角速度を表す変数ωの値及びトルクを表す変数Ｔの値を、過渡モデルＭＴが使用するミッション側の角速度を表す変数ω１及びトルクＴへ入力する（ステップＳＴ０００９）。
【００６８】
その後、予測部１１３０は、定常モデルＭＳで使用していた変数ωの値及びＴの値で定まる過渡モデルＭＴにおける釣合状態における車輪側の角速度を、上記数式１を用いて算出し、算出した値を過渡モデルＭＴが使用する変数ω２へ入力する（ステップＳＴ００１０）。次に、予測部１１３０は、値を入力した過渡モデルＭＴを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ００１１）。
【００６９】
この構成によれば、釣り合いの状態を表す変数値を用いることで、モデルで用いる車両１０００の状態を表す変数値が収束し易くなるため、精度良く車両の挙動を予測できる。
【００７０】
その後、予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値を「１」とする（ステップＳＴ００１２）。次に、予測部１１３０は、ステップＳＴ００１３の処理を実行する。
【００７１】
ステップＳＴ００１２、並びに、後述するステップＳＴ００１５及びステップＳＴ００１９の処理を実行した後に、予測部１１３０は、シミュレーションの実行により予測した車両１０００の挙動を表す情報を制御部１１４０へ出力する（ステップＳＴ００１３）。その後、予測部１１３０は、ステップＳＴ０００２に戻り上記処理を繰り返す。
【００７２】
ステップＳＴ０００７において、予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値が「０」でない（つまり、直前に使用したモデルが過渡モデルＭＴである）と判断した場合には、過渡モデルＭＴで前回使用したミッション側の角速度を表す変数ω１の値、車輪側の角速度を表す変数ω２の値、及びトルクを表す変数Ｔの値を今回においても過渡モデルＭＴへ入力する（ステップＳＴ００１４）。
【００７３】
次に、予測部１１３０は、値を入力した過渡モデルＭＴを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ００１５）。その後、予測部１１３０は、上記ステップＳＴ００１３の処理を実行する。
【００７４】
ステップＳＴ０００６において、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えないと判断した場合には、必要に応じてモデルを過渡モデルＭＴから定常モデルＭＳへ変更する（ステップＳＴ００１６）。
【００７５】
尚、モデルを変更する必要がある場合とは、切替フラグＦＬＧの値が「１」である場合をいう。つまり、前回にシミュレーションで使用したモデルが過渡モデルＭＴであった場合をいう。
【００７６】
次に、予測部１１３０は、過渡モデルＭＴで前回に使用したミッション側の角速度を表す変数ω１の値及びトルクを表す変数Ｔの値、若しくは定常モデルＭＳで前回に使用した角速度を表す変数ωの値及びトルクを表す変数Ｔの値を、定常モデルＭＳで使用する変数ω及びＴに入力する（ステップＳＴ００１７）。
【００７７】
尚、過渡モデル（詳細モデル）ＭＴで使用する変数の数は定常モデル（簡易モデル）ＭＳで使用する変数の数と比べて多いため、予測部１１３０は、定常モデルＭＳで使用する全ての変数に対して過渡モデルＭＴで使用した変数の前回の値を入力できる。
【００７８】
その後、予測部１１３０は、値を入力した定常モデルＭＳを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ００１８）。その後、予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値を「０」とする（ステップＳＴ００１９）。次に、予測部１１３０は、上記ステップＳＴ００１３の処理を実行する。
【００７９】
ここで図２に戻り、車両制御装置１１００の構成について引き続き説明する。
制御部１１４０は、予測部１１３０及びエンジン１３００に接続する。制御部１１４０は、予測部１１３０から予測した車両の挙動を表す情報を取得する。次に、制御部１１４０は、取得した情報が表す挙動に基づいて車両１０００の挙動を制御する。
【００８０】
具体例としては、制御部１１４０は、エンジン１３００に設置されたインジェクター（電磁バルブ）が開く時間長を制御して、エンジンに供給される燃料の量を制御する。これによって、制御部１１４０は、エンジン１３００が発生させるトルク等を制御することで、車両１０００の挙動を制御する。
【００８１】
本実施例では、車両制御装置１１００はアクセルセンサ１２００とエンジン１３００とに接続し、アクセルセンサ１２００から取得したアクセル開度に基づいて接続したエンジン１３００を制御するとして説明したが、これに限定される訳ではない。
【００８２】
例えば、車両制御装置１１００は、図示を省略するが、後述する車輪１８０１から１８０４の回転量を計測する回転センサとエンジン１３００とに接続し、回転センサが計測した回転量に基づいてエンジン１３００を制御することで、車両１０００の挙動を制御する構成を採用できる。
【００８３】
また例えば、車両制御装置１１００は、図示を省略するが、車輪１８０１から１８０４の回転量を計測する回転センサとブレーキパッドを操作するために用いる油圧を発生させる油圧発生装置に接続し、回転センサが計測した回転量に基づいて油圧発生装置を制御することで、車両１０００の挙動を制御する構成を採用できる。
【００８４】
更に例えば、車両制御装置１１００は、図示を省略するが、ステアリングの回転量を計測する転舵角センサと車輪１８０１から１８０４の舵角を制御する舵角制御装置とに接続し、転舵角センサが計測した回転量に基づいて舵角制御装置を制御することで、車両１０００の挙動を制御する構成を採用できる。
【００８５】
ここで図１に戻り、車両１０００の構成について引き続き説明を行う。
アクセルセンサ１２００は、車両制御装置１１００及び（図示を省略するが）アクセルペダルに接続している。アクセルセンサ１２００は、車両１０００を運転する運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量を計測し、計測した量（つまり、アクセル開度）を表す電気信号を車両制御装置１１００へ出力する。
【００８６】
エンジン１３００は、例えば、レシプロエンジン又はロータリーエンジンで構成される。エンジン１３００は、車両制御装置１１００、ミッション１４００、及び図示を省略するが、燃料タンクに接続している。エンジン１３００は、車両制御装置１１００に制御されて燃料タンクが保存する燃料を取得し、取得した燃料を燃焼させることでトルク等の動力を発生させ、発生させたトルク等をミッション１４００へ伝達する。
【００８７】
本実施例では、エンジン１３００は、レシプロエンジン又はロータリーエンジンで構成されるとして説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、ロケットエンジン、タービンエンジン、及びガスタービンエンジン、若しくは蒸気機関で構成することが可能である。
【００８８】
本実施例では、車両１０００はエンジン１３００と車両制御装置１１００とを備え、かつ車両制御装置１１００がエンジン１３００を制御することで車両１０００の挙動を制御するとして説明した。しかし、これに限定される訳ではなく、例えば、車両１０００は、例えば、インホイールモータで構成される電気モータと車両制御装置１１００とを備え、かつ車両制御装置１１００は、電気モータを制御することで車両１０００の挙動を制御する構成を採用できる。
【００８９】
ミッション１４００は、例えば、マニュアル・トランスミッション又はオートマチック・トランスミッションで構成される。ミッション１４００は、エンジン１３００及びプロペラシャフト１５００に接続する。ミッション１４００は、エンジン１３００が発生させたトルク等を変化させてプロペラシャフト１５００へ伝達する。
【００９０】
プロペラシャフト１５００は、ミッション１４００とデフ１６００とに接続する。プロペラシャフト１５００は、ミッション１４００により伝達されたトルク等をデフ１６００へ伝達する。
【００９１】
デフ１６００は、プロペラシャフト１５００、ドライブシャフト１７０１及び１７０２に接続する。デフ１６００は、プロペラシャフト１５００から伝達されたトルク等を、ドライブシャフト１７０１及び１７０２へそれぞれ必要に応じた変換を施して伝達する。尚、デフ１６００が行うトルク等の変換方式は、例えば、周知の方式であるトルク感応式、機械式LSD回転感応式、及びアクティブ制御式のいずれを用いても良い。
【００９２】
ドライブシャフト１７０１は、デフ１６００及び車輪１８０１に接続する。ドライブシャフト１７０１は、デフ１６００が伝達するトルク等を車輪１８０１に伝達する。尚、ドライブシャフト１７０２は、デフ１６００及び車輪１８０２に接続し、ドライブシャフト１７０１が有する機能と同様の機能を有する。
【００９３】
車輪１８０１は、例えば、ホイールとタイヤとで構成される。ホイールはドライブシャフト１７０１に接続し、タイヤは路面に接する。よって車輪１８０１は、ドライブシャフト１７０１からトルク等を伝達されて路面に接した状態でドライブシャフト１７０１との接点を中心に回転運動を行う。これにより、車輪１８０１を備える車両１０００が路面上を移動する。尚、車輪１８０２から４の構成、接続、及び機能は、車輪１８０１の構成、接続、及び機能とほぼ同様であるので説明を省略する。
【００９４】
よって、車両制御装置１１００が、エンジン１３００において発生させるトルク等を制御することで車輪１８０１に伝達されるトルク等を制御できるため、車両１０００の挙動を制御できる。
【００９５】
本実施例では、ＦＲ（Front Engine Rear Drive）駆動方式の車両１０００について説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、ＦＦ（Front Engine Front Drive）、ＭＲ（Mid Engine Rear Drive）、ＲＲ（Rear Engine Rear Drive）、及び４ＷＤ（4 Wheel Drive）駆動方式の車両１０００についても同様のモデルを用いてシミュレーションする構成を採用できる。
【００９６】
本実施例においては、予測部１１３０が予測手段に相当し、制御部１１４０が制御手段に相当する。
【００９７】
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参酌しながら説明する。
【実施例２】
【００９８】
第２の実施例においては、予測部１１３０が実行する予測処理の他例を説明する。
ここで、予測部１１３０が実行する予測処理の他例について説明する前に、第２の実施例において記憶部１１２０が記憶する情報について説明する。
【００９９】
記憶部１１２０は、実施例１で記憶すると説明した情報に加え、モデルを切り替えた時刻からの経過時間を表す経過時間カウンタとモデルに入力するドライブシャフト１７０１の剛性とを関連付けて予め記憶する。
【０１００】
ここで図７を参照して、記憶部１１２０が記憶する情報について説明する。図７は、記憶部１１２０が記憶する経過時間とのドライブシャフトの剛性との関係を表す図である。
【０１０１】
図７に示すように、記憶部１１２０は、「０」の値を表す経過時間カウンタを、無限大の値を表す剛性と関連付けて記憶する。尚、実際には、記憶部１１２０は、無限大の値ではなく十分に大きな正の値を記憶するが、以下説明の便宜上、無限大の値を記憶するとして説明する。
【０１０２】
また記憶部１１２０は、「１」以上の値を表す経過時間カウンタを、カウンタが増加するにつれて段階的に減少し、かつ変更後のモデルにおけるドライブシャフト１７０１の剛性を表す値Ｋ０（以下単に、実際の剛性値という）に収束するような剛性値と関連付けて記憶する。
【０１０３】
次に、実施例２において予測部１１３０が実行する予測処理の概略について説明するために再度図４を参照する。
図４に示す過渡モデルＭＴにおける釣り合いの状態において、車輪側の角速度ω２は、上記数式１で表されることは既に説明した。
【０１０４】
ここで、剛性Ｋが無限大の値を取る場合には、数式１により定まる釣合状態における車輪側の角速度ω２は、ミッション側の角速度ω１と一致する。つまり、剛性Ｋが無限大の値を取る場合には、ミッション側の角速度ω１と車輪側の角速度ω２とが一致するため、角速度ωのみを用いる定常モデルＭＳと角速度ω１及びω２とを用いる過渡モデルＭＴとは、車両１０００の同じ状態をモデル化したモデルであるといえる。
【０１０５】
よって剛性Ｋが無限大の値を取る場合には、定常モデルＭＳから過渡モデルＭＴへ変更したところで、実質上はモデルを変更したとはいえない。そこで、モデルで用いる剛性Ｋの値を、無限大の値から実際の剛性値Ｋ０へ変更する必要が生じる。
【０１０６】
ここで予測部１１３０は、実施例２における予測処理において、剛性Ｋの値を無限大の値から実際の剛性値へ段階的に変更する。また、予測部１１３０は、車輪側の角速度ω２を、変更された剛性Ｋを用いて数式１で定まる釣り合いの状態を表す値とする。
【０１０７】
よって、ドライブシャフト１７０１の車輪側の角速度ω２が段階的に変更するために、ドライブシャフト１７０１の状態に影響を受けるエンジン１３００の状態、ミッション１４００の状態、及び車輪１８０１の状態等を表す他の変数値が段階的に変化する。これによって、変数の変化により生じる振動を抑制できるために、車両の状態を表す変数値が収束し易くなる。よって、予測部１１３０は精度良く車両の挙動を予測できる。
【０１０８】
次に、図８及び９を参照して、実施例２において予測部１１３０が実行する予測処理の他例について説明する。図８は予測部１１３０が実行する予測処理の他例を表すフローチャートの一部であり、図９は予測部１１３０が実行する予測処理の他例を表すフローチャートの他部である。
【０１０９】
まず、予測部１１３０は、過渡モデルＭＴに変更してから経過した時間をカウントするための経過時間カウンタＣＮＴに初期値「０」を入力する（ステップＳＴ０１０１）。
【０１１０】
次に、予測部１１３０は、ステップＳＴ０１０２からＳＴ０１０５の処理の処理を実行する（ステップＳＴ０１０２からＳＴ０１０５）。尚、ステップＳＴ０１０２からＳＴ０１０５の処理は、図５を参照して説明したステップＳＴ０００２からＳＴ０００５の処理と同様であるので説明を省略する。
【０１１１】
ステップＳＴ０１０５の処理を実行した後に、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ０１０６）。予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えると判断する場合にはステップＳＴ０１０７の処理を実行し、そうでない場合にはステップＳＴ０１１５の処理を実行する。尚、ステップＳＴ０１０６の処理は、図６を参照して説明したステップＳＴ０００６の処理と同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１１２】
ステップＳＴ０１０６において、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えると判断した場合には、必要に応じてモデルを定常モデルＭＳから過渡モデルＭＴへ変更する（ステップＳＴ０１０７）。
【０１１３】
尚、モデルを変更する必要がある場合とは、経過時間カウンタＣＮＴの値が「０」である場合をいう。つまり、前回にシミュレーションで使用したモデルが定常モデルＭＳだった場合をいう。
【０１１４】
次に、予測部１１３０は、過渡モデルＭＴで前回に使用したミッション側の角速度を表す変数ω１の値及びトルクを表す変数Ｔの値、若しくは定常モデルＭＳで前回に使用した角速度を表す変数ωの値及びトルクを表す変数Ｔの値を、過渡モデルＭＴで使用する変数ω１及びＴに入力する（ステップＳＴ０１０８）。
【０１１５】
その後、予測部１１３０は、記憶部１１２０から経過時間カウンタＣＮＴに関連付けた剛性Ｋを取得する（ステップＳＴ０１０９）。次に、予測部１１３０は、取得した剛性Ｋの値、並びにモデルに既に入力したω１の値及びトルクＴの値により定まる釣合状態における車輪側の角速度を、上記数式１を用いて算出して変数ω２の値とする（ステップＳＴ０１１０）。
【０１１６】
次に、予測部１１３０は、算出した車輪側の角速度ω２及び取得したトルクＫを過渡モデルＭＴへ入力する（ステップＳＴ０１１１）。その後、予測部１１３０は、値を入力した過渡モデルＭＴを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ０１１２）。
【０１１７】
この構成によれば、モデルで用いる変数値を変更前のモデルで用いた変数値から、変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値へ段階的に変更することで、他の状態を表す変数値が段階的に変化するため、車両１０００の状態を表す変数値が収束し易くなるだけでなく、精度良く車両の挙動を予測できる。
【０１１８】
その後、予測部１１３０は、経過時間カウンタＣＮＴの値をインクリメントする（ステップＳＴ０１１３）。次に、予測部１１３０は、ステップＳＴ０１１４の処理を実行する。
【０１１９】
ステップＳＴ０１１３及び後述するステップＳＴ０１１８の処理を実行した後に、予測部１１３０は、シミュレーションの実行により予測した車両１０００の挙動を表す情報を制御部１１４０へ出力する（ステップＳＴ０１１４）。その後、予測部１１３０は、ステップＳＴ０１０２に戻り上記処理を繰り返す。
【０１２０】
ステップＳＴ０１０６において、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えないと判断した場合には、必要に応じてモデルを過渡モデルＭＴから定常モデルＭＳへ変更する（ステップＳＴ０１１５）。
【０１２１】
尚、モデルを変更する必要がある場合とは、経過時間カウンタＣＮＴの値が「１」以上である場合をいう。つまり、前回にシミュレーションで使用したモデルが過渡モデルＭＴだった場合をいう。
【０１２２】
次に、予測部１１３０は、過渡モデルＭＴで前回に使用したミッション側の角速度を表す変数ω１の値及びトルクを表す変数Ｔの値、若しくは定常モデルＭＳで前回に使用した角速度を表す変数ωの値及びトルクを表す変数Ｔの値を、定常モデルＭＳで使用する変数ω及びＴに入力する（ステップＳＴ０１１６）。
【０１２３】
その後、予測部１１３０は、値を入力した定常モデルＭＳを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ０１１７）。その後、予測部１１３０は、経過時間カウンタＣＮＴの値に「０」を入力する（ステップＳＴ０１１８）。次に、予測部１１３０は、上記ステップＳＴ０１１４の処理を実行する。
【０１２４】
車両制御装置１１００の有する機能は、車両制御装置１１００が有するＲＯＭ１１０２、及びＲＡＭ１１０３の少なくともひとつに格納されたプログラムを演算部１１０１が実行することにより実現できる。また、このプログラムは、例えば、磁気ディスクや光ディスク、半導体メモリ、その他の記録媒体に格納して配布、又はネットワークを介した配信によって提供できる。
【０１２５】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【０１２６】
上記実施形態では、記憶装置はＲＡＭで構成されるとして説明したが、これに限定されるわけではなく、例えば、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disk Random Access Memory）、ＭＯ（magneto-optic）、及び、フラッシュメモリ（flash memory）等の外部記憶装置で構成される実施形式を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の車両制御装置を搭載した車両の一実施形態を示す構成図である。
【図２】車両制御装置の一構成例を表す機能ブロック図である。
【図３】車両制御装置の一構成例を表すハードウェア構成図である。
【図４】記憶部が記憶するモデルの一例を表す概念図である。
【図５】予測部が実行する予測処理の一例について説明するためのフローチャートの一部である。
【図６】予測部が実行する予測処理の一例について説明するためのフローチャートの他部である。
【図７】記憶部が記憶する経過時間とのドライブシャフトの剛性との関係を表す図である。
【図８】予測部が実行する予測処理の他例を表すフローチャートの一部である。
【図９】予測部が実行する予測処理の他例を表すフローチャートの他部である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０００…車両
１１００…車両制御装置
１１０１…演算部
１１０２…ＲＯＭ
１１０３…ＲＡＭ
１１０５…バス
１１１０…取得部
１１２０…記憶部
１１３０…予測部（予測手段）
１１４０…制御部（制御手段）
１２００…アクセルセンサ
１３００…エンジン
１４００…ミッション
１５００…プロペラシャフト
１６００…デフ
１７０１，２……ドライブシャフト
１８０１〜４…車輪
Ｋ…ドライブシャフトの剛性
Ｋ０…実際の剛性値
ＭＳ…定常モデル（簡易モデル）
ＭＴ…過渡モデル（詳細モデル）
Ｏ…原点
Ｔ…トルク
ＸＣ…カウンタ軸
ＸＫ…剛性軸
ω…ドライブシャフトの回転角速度
ω１…ドライブシャフトのミッション側の回転角速度
ω２…ドライブシャフトの車輪側の回転角速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モデルを用いたシミュレーションにより車両の挙動を予測して車両を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の挙動をシミュレーションによって予測し、予測した挙動に基づいて車両を制御する制御装置が知られている。
【０００３】
ここで、シミュレーションを行う装置としては、シミュレーションに用いるモデルを切り替えながらシミュレーション計算できるシミュレーション制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
この装置は、シミュレーションモデルを選択するための選択条件を入力する条件入力手段と、条件入力手段が入力した選択条件に基づいてモデルを選択する選択手段と、選択手段が選択したモデルを用いてシミュレーション対象の初期状態等に基づいたシミュレーション計算を行う計算手段とを備えることを特徴としている。
【０００５】
特に、このシミュレーション制御装置は、シミュレーション計算の精度を向上させるために、切り替えたモデルに入力する変数値をシミュレーション対象の初期状態等を表す値ではなく、切り替える前のモデルで使用した値とする構成を採用できる。
【特許文献１】特開２００２‐２５９８８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようなシミュレーション制御装置では、シミュレーション対象の初期状態等を表す値を変数値としてモデルに入力するために、シミュレーション精度が一時的に低下する。
【０００７】
また特に、切り替え前のモデルで使用した値を用いる上記のシミュレーション制御装置は、切り替える前のモデルで使用しない変数について、切り替え前のモデルが用いた変数値を入力できない。そのため上記装置は、切り替える前のモデルで使用しない変数には、初期状態等を表す値を入力してシミュレーションを行う。
【０００８】
よって上記装置は、切り替え前のモデルで使用した変数の値等によって、使用しなかった変数の値が変化するモデルを用いる場合には、使用しなかった変数値が、初期状態等を表す値から、使用した変数の値等によって定まる値へと収束する間において生じる振動等の影響を受けて、シミュレーション精度が一時的に低下する。
【０００９】
このため、車両の挙動に対する予測精度が低下するので、車両を精度良く制御することができないという問題があった。
【００１０】
よって、本発明の目的とするところは、シミュレーション精度の低下を抑制することで、車両を精度良く制御できる車両制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る車両制御装置は、車両の状態をモデル化したモデルを変更してシミュレーションを行うことで、車両の挙動を予測する予測手段と、変更前のモデルに入力した車両の状態を表す変数値と、変数により定まる変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値とを変更したモデルに入力することで予測手段が予測した挙動に基づいて、車両の挙動を制御する制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成において、予測手段は、変更したモデルに入力する変数値を、変更前のモデルで用いた変数値から変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値へ段階的に変更することで、車両の挙動を予測する構成を採用できる。
【００１３】
上記構成において、モデルは、車両を構成するエンジンの状態、及び車両を構成する車輪の状態をモデル化したモデルであり、釣り合いの状態は、エンジンの状態によりモデルにおいて定まる車輪の釣り合いの状態を含む構成を採用できる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の構成によれば、釣り合いの状態を表す変数値を用いることで、モデルで用いる車両の状態を表す変数値が収束し易くなるため、精度良く車両の挙動を予測できるだけでなく、予測に基づいて精度良く車両を制御できる。
【００１５】
請求項２の構成によれば、モデルで用いる変数値を変更前のモデルで用いた変数値から、変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値へ段階的に変更することで、他の状態を表す変数値が段階的に変化するため、車両の状態を表す変数値が収束し易くなるだけでなく、精度良く車両の挙動を予測できる。
【００１６】
請求項３の構成によれば、車両を構成するエンジンの状態及びエンジンの状態により定まる車輪の状態により車両の挙動を精度良く予測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の車両制御装置を搭載した車両の一実施形態を示す構成図である。
図１に示す車両１０００は、車両制御装置１１００、アクセルセンサ１２００、エンジン１３００、ミッション１４００、プロペラシャフト１５００、デフ１６００、ドライブシャフト１７０１及び１７０２、並びに車輪１８０１から１８０４で構成される。
【００１９】
車両制御装置１１００は、例えば、電子制御ユニットＥＣＵ（Electronic Control Unit）で構成される。車両制御装置１１００は、アクセルセンサ１２００及びエンジン１３００に接続している。
【００２０】
車両制御装置１１００は、アクセルセンサ１２００からアクセルセンサ１２００に接続するアクセルペダルの踏み込み量（以下単に、アクセル開度という）を取得し、取得したアクセル開度に基づいてエンジン１３００を制御することで、車両１０００の挙動を制御する。
【００２１】
ここで、車両１０００の挙動は車両１０００の動きをいう。車両の動きは、例えば、車両の速度及び加速度の変化、車両の進行方向及びヨーイングの変化、並びに車両に加わる加重の変化を含む。
【００２２】
本実施例では、車両制御装置１１００はアクセルセンサ１２００とエンジン１３００とに接続し、アクセルセンサ１２００から取得したアクセル開度に基づいて接続したエンジン１３００を制御するとして説明する。
【００２３】
ここで図２を参照して、車両制御装置１１００の構成について説明する。図２は、車両制御装置１１００の一構成例を表す機能ブロック図である。
【００２４】
車両制御装置１１００は、取得部１１１０、記憶部１１２０、予測部１１３０、及び制御部１１４０で構成される。取得部１１１０、記憶部１１２０、予測部１１３０、及び制御部１１４０が有する各機能は、車両制御装置１１００が実行するソフトウェア制御により実現される。
【００２５】
ここで、図３を参照して、ソフトウェア制御を実行するための車両制御装置１１００のハードウェア構成について説明する。図３は、このソフトウェア制御を実現するための車両制御装置１１００のハードウェア構成例を表す図である。
【００２６】
車両制御装置１１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算部１１０１、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の読み出し専用メモリであるＲＯＭ１１０２（Read-Only Memory ）、並びにＤＲＡＭ（Dynamic RAM）又はＳＲＡＭ（Static RAM）等の揮発性メモリ及びＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等の不揮発性メモリで構成されるＲＡＭ１１０３（Random Access Memory）で構成され、演算部１１０１、ＲＯＭ１１０２、及びＲＡＭ１１０３は互いにバス１００５によって接続している。
【００２７】
ソフトウェア制御は、ＲＯＭ１１０２に格納したプログラムを演算部１１０１が読込み、読込んだアプリケーションに従って演算部１１０１が演算を行うことにより上記各部の機能を実現する。なお、ＲＡＭ１１０３には、演算結果のデータが書き込まれ、特にＮＶＲＡＭには、電源オフ時にバックアップが必要なデータが保存される。
【００２８】
ここで図２に戻り、車両制御装置１１００の構成について引き続き説明する。
取得部１１１０は、アクセルセンサ１２００及び予測部１１３０に接続する。取得部１１１０は、アクセルセンサ１２００からアクセル開度を表す電気信号を取得し、電気信号に基づいてアクセル開度を取得する。次に、取得部１１１０は、取得したアクセル開度を予測部１１３０へ出力する。
【００２９】
記憶部１１２０は、例えば、ＲＯＭ１１０２及びＲＡＭ１１０３で構成され、予測部１１３０に接続する。記憶部１１２０は、車両１０００の状態をモデル化したモデルを記憶する。尚、記憶部１１２０が記憶したモデルは、シミュレーションに用いるモデルであり、シミュレーションを実行する予測部１１３０によって参照される。
【００３０】
ここで図４を参照して、記憶部１１２０が記憶するモデルについて説明する。図４は、記憶部１１２０が記憶するモデルの一例を表す概念図である。
【００３１】
図４に示す定常モデルＭＳ及び過渡モデルＭＴは、車両１０００を構成するエンジン１３００の状態、及び車両１０００を構成する車輪１８０１から１８０４のいずれかの状態をモデル化したモデルである。尚、以下説明の便宜上、車輪１８０１についてのみ説明するが、車輪１８０２から１８０４についても同様であるので説明を省略する。
【００３２】
定常モデルＭＳ及び過渡モデルＭＴは、エンジン１３００の状態を表すエンジン慣性と、ミッション１４００の状態と、ドライブシャフト１７０１の状態と、車輪１８０１の状態を含む車両１０００全体の状態を表す車両慣性とをモデル化したモデルである。
【００３３】
尚、後述するように、エンジン１３００はミッション１４００に接続し、ミッション１４００はドライブシャフト１７０１に接続し、ドライブシャフト１７０１は車輪１８０１に接続する。
【００３４】
尚、ドライブシャフト１７０２及び車輪１８０２と、エンジン１３００及びミッション１４００との関係についても同様であるので説明を省略する。また、ドライブシャフト１７０１は、プロペラシャフト１５００及びデフ１６００を介してミッション１４００に接続するが、以下説明の便宜上、言及を省略する。
【００３５】
よって、定常モデルＭＳ及び過渡モデルＭＴは、エンジン１３００の状態を表すエンジン慣性と、ミッション１４００の状態と、ドライブシャフト１７０１の状態と、車輪１８０１の状態を含む車両慣性とがそれぞれ互いに影響を及ぼしあうようにモデル化したモデルである。
【００３６】
つまり、エンジン１３００の状態はエンジン１３００の単位時間当たりの回転数及びエンジン１３００が出力するトルク（以下単に、トルク等という）を含み、ミッション１４００の状態はエンジン１３００により入力されるトルク等及び変換した後にドライブシャフト１７０１へ伝達するトルク等を含み、ドライブシャフト１７０１の状態はミッション１４００により伝達されるトルク等及び車輪１８０１へ伝達するトルク等を含み、車輪１８０１の状態はドライブシャフト１７０１により伝達されるトルク等及び車輪１８０１自体が有するトルク等を含む。
【００３７】
ここで、定常モデルＭＳが使用する変数は、車両の状態を表す変数として、角速度ω及びトルクＴという２変数を用いる。角速度ω及びトルクＴは、ミッション１４００に接続するドライブシャフト１７０１の片端における角速度及びトルクを表す。
【００３８】
尚、定常モデルＭＳは、ドライブシャフト１７０１の剛性が十分に大きいために、デフ１６００に接続する片端における角速度とミッション１４００に接続する片端における角速度とは一致するとしてモデル化されたモデルである。よって、定常モデルＭＳは、デフ１６００に接続する片端における角速度を表す変数を有しない。
【００３９】
また、過渡モデルＭＴが使用する変数は、車両の状態を表す変数として、角速度ω１、ω２及びトルクＴという３変数を用いる。角速度ω１及びω２は、ミッション１４００に接続するドライブシャフト１７０１の片端の角速度(以下単に、ミッション側の角速度という)、及び車輪１８０１に対して接続するドライブシャフト１７０１の片端の角速度(以下単に、車輪側の角速度という)を表す。トルクＴは、定常モデルＭＳが使用するトルクＴと同様であるので説明を省略する。
【００４０】
尚、過渡モデルＭＴにおける釣り合いの状態（以下単に、釣合状態という）における車輪側の角速度ω２は、ミッション側の角速度ω１、トルクＴ、及びドライブシャフト１７０１の剛性Ｋにより、以下に示す数式１を用いて定まる。
【００４１】
【数１】
【００４２】
つまり、定常モデルＭＳは、例えば、エンジン１３００の回転数と車輪１８０１の単位時間当たりの回転数とが常に定まった値であるために、両端の角速度が同じ値となっているドライブシャフト１７０１の状態をモデル化したモデルである。
【００４３】
よって、定常モデルＭＳは、例えば、等速運動を行う状態における車両１０００の挙動を予測するためのモデルをも含む。
【００４４】
一方で過渡モデルＭＴは、例えば、エンジン１３００の単位時間当たりの回転数が増加等したために、エンジン１３００の回転数と車輪１８０１の回転数とが変化する過程において、両端の角速度が異なった値となるドライブシャフト１７０１の状態をモデル化したモデルである。
【００４５】
よって、過渡モデルＭＴは、例えば、車両１０００の運転者がアクセルペダルを踏み込んだためにアクセル開度が増加した結果、加速運動を行う車両１０００の挙動を予測するためのモデルを含む。
【００４６】
つまり、過渡モデルＭＴにおける釣り合いの状態は、エンジン１３００の状態により定まる車輪１８０１の釣り合いの状態を含む。
【００４７】
よって、車両制御装置１１００は、このモデルを用いてシミュレーションを行うことにより、車両１０００を構成するエンジン１３００の状態及びエンジン１３００の状態により定まる車輪１８０１の状態を予測できるために、車両１０００の挙動を精度良く予測できる。
【００４８】
ここで、本実施例では、定常モデルＭＳが用いる角速度を表す変数ωは、過渡モデルＭＴが用いるドライブシャフト１７０１のミッション側の角速度を表す変数ω１と同じ対象を表す変数である。また、定常モデルＭＳが用いるトルクＴと、過渡モデルＭＴが用いるトルクＴとは、同様に、同じ対象を表す変数である。
【００４９】
しかし、定常モデルＭＳは、過渡モデルＭＴが用いる角速度を表す変数ω２と同じ対象をモデル化した変数を用いない。つまり、定常モデルＭＳが使用する変数の数は、過渡モデルＭＴが使用する変数の数よりも少ない。
【００５０】
よって、定常モデルＭＳを過渡モデルＭＴに比べて簡易なモデル（以下単に、簡易モデルという）であるといい、逆に、過渡モデルＭＴを定常モデルＭＳに比べて詳細なモデル（以下単に、詳細モデルという）という。
【００５１】
ここで、シミュレーションに用いるモデルを詳細モデルＭＴから簡易モデルＭＳへ変更する場合には、車両制御装置１１００は、詳細モデルＭＴで用いた変数を簡易モデルＭＳで用いることができるために、シミュレーション精度の低下を抑制できる。
【００５２】
しかし、簡易モデルＭＳから詳細モデルＭＴへ変更する場合には、車両制御装置１１００は、詳細モデルＭＴで用いる変数の一部（本実施例では、角速度ω２）に対しては、簡易モデルＭＳで用いた変数を用いることができない。よって、簡易モデルＭＳで用いない変数に対して、例えば、「０」といった初期値を入力する方法では、変数が一定の収束値へ収束する間に生じる振動等の影響を受けてシミュレーション精度が低してしまう。
【００５３】
よって、本実施例では、簡易モデルＭＳで用いない変数ω２に対して、過渡モデルＭＴでの釣合状態における角速度を上記数式１を用いて計算して入力する。
【００５４】
本実施例において、定常モデルＭＳ及び過渡モデルＭＴがモデル化したドライブシャフト１７０１は単一の部品であるとして説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、プロペラシャフト１５００、デフ１６００、及びドライブシャフト１７０１で構成される１つの観念的な部品であるとする構成を採用できる。
【００５５】
ここで図２に戻り、車両制御装置１１００について引き続き説明を行う。
予測部１１３０は、取得部１１１０及び制御部１１４０に接続する。予測部１１３０は、予測処理を実行することで、車両１０００の挙動を予測する。
【００５６】
ここで図５及び６を参照して、予測部１１３０が実行する予測処理について説明する。図５は予測部１１３０が実行する予測処理の一例について説明するためのフローチャートの一部であり、図６は予測部１１３０が実行する予測処理の一例について説明するためのフローチャートの他部である。
【００５７】
予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧを初期化するために値「０」を入力する（ステップＳＴ０００１）。尚、切替フラグＦＬＧは、直前に行ったシミュレーションにおいて使用したモデルが定常モデルＭＳであるか否かを表すフラグである。
【００５８】
本実施例において、切替フラグＦＬＧの値は、直前に使用したモデルが定常モデル（簡易モデル）ＭＳである場合に「０」を、過渡モデル（詳細モデル）ＭＴである場合には「１」となる。
【００５９】
次に、予測部１１３０は、予測処理の実行を終了する条件（以下単に、終了条件という）を満たすか否かを判断する（ステップＳＴ０００２）。予測部１１３０は、終了条件を満足すると判断する場合には予測処理の実行を終了し、そうでない場合にはステップＳＴ０００３の処理を実行する。尚、終了条件は、例えば、車両１０００からキーが抜かれたという条件を含むが、これに限定される訳ではない。
【００６０】
ステップＳＴ０００２において、予測部１１３０は、終了条件を満たさないと判断した場合には、取得部１１１０からアクセル開度ＴＨを取得する（ステップＳＴ０００３）。次に、予測部１１３０は、記憶部１１２０から、前回に取得したアクセル開度ＴＨｐを取得する（ステップＳＴ０００４）。
【００６１】
尚、図示を省略するが、予測部１１３０は、記憶部１１２０（又は、例えば、テンポラリ変数）へアクセル開度ＴＨを保存し、次回の処理において、保存した値を前回に取得したアクセル開度ＴＨｐの値として取得する。
【００６２】
その後、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨを、今回取得したアクセル開度ＴＨ から前回に取得したアクセル開度ＴＨｐ を減算して算出する（ステップＳＴ０００５）。
【００６３】
次に、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ０００６）。予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが、所定の閾値ｄＴＨ０を超えると判断する場合にはステップＳＴ０００７の処理を実行し、そうでない場合にはステップＳＴ００１６の処理を実行する。
【００６４】
尚、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えか否かを判断することで、例えば、車両１０００の運転者がアクセルペダルを踏み込んだか否かを判断する。その後、予測部１１３０は、踏み込んだか否かの判断に基づいてエンジン１３００の回転数と車輪１８０１の回転数とが変化する過程をモデル化した過渡モデルＭＴを用いるか、そうでない定常モデルＭＳを用いるかを判断する。
【００６５】
ステップＳＴ０００６において、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えると判断した場合には、切替フラグＦＬＧの値が「０」であるか（つまり、直前に使用したモデルが定常モデルＭＳであるか）否かを判断する（ステップＳＴ０００７）。予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値が「０」であると判断する場合にはステップＳＴ０００８の処理を、そうでない場合にはステップＳＴ００１４の処理を実行する。
【００６６】
ステップＳＴ０００７において、予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値が「０」である（つまり、直前に使用したモデルが定常モデルＭＳである）と判断した場合には、モデルを定常モデルＭＳから過渡モデルＭＴへ変更する（ステップＳＴ０００８）。
【００６７】
次に、予測部１１３０は、定常モデルＭＳで前回使用した角速度を表す変数ωの値及びトルクを表す変数Ｔの値を、過渡モデルＭＴが使用するミッション側の角速度を表す変数ω１及びトルクＴへ入力する（ステップＳＴ０００９）。
【００６８】
その後、予測部１１３０は、定常モデルＭＳで使用していた変数ωの値及びＴの値で定まる過渡モデルＭＴにおける釣合状態における車輪側の角速度を、上記数式１を用いて算出し、算出した値を過渡モデルＭＴが使用する変数ω２へ入力する（ステップＳＴ００１０）。次に、予測部１１３０は、値を入力した過渡モデルＭＴを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ００１１）。
【００６９】
この構成によれば、釣り合いの状態を表す変数値を用いることで、モデルで用いる車両１０００の状態を表す変数値が収束し易くなるため、精度良く車両の挙動を予測できる。
【００７０】
その後、予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値を「１」とする（ステップＳＴ００１２）。次に、予測部１１３０は、ステップＳＴ００１３の処理を実行する。
【００７１】
ステップＳＴ００１２、並びに、後述するステップＳＴ００１５及びステップＳＴ００１９の処理を実行した後に、予測部１１３０は、シミュレーションの実行により予測した車両１０００の挙動を表す情報を制御部１１４０へ出力する（ステップＳＴ００１３）。その後、予測部１１３０は、ステップＳＴ０００２に戻り上記処理を繰り返す。
【００７２】
ステップＳＴ０００７において、予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値が「０」でない（つまり、直前に使用したモデルが過渡モデルＭＴである）と判断した場合には、過渡モデルＭＴで前回使用したミッション側の角速度を表す変数ω１の値、車輪側の角速度を表す変数ω２の値、及びトルクを表す変数Ｔの値を今回においても過渡モデルＭＴへ入力する（ステップＳＴ００１４）。
【００７３】
次に、予測部１１３０は、値を入力した過渡モデルＭＴを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ００１５）。その後、予測部１１３０は、上記ステップＳＴ００１３の処理を実行する。
【００７４】
ステップＳＴ０００６において、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えないと判断した場合には、必要に応じてモデルを過渡モデルＭＴから定常モデルＭＳへ変更する（ステップＳＴ００１６）。
【００７５】
尚、モデルを変更する必要がある場合とは、切替フラグＦＬＧの値が「１」である場合をいう。つまり、前回にシミュレーションで使用したモデルが過渡モデルＭＴであった場合をいう。
【００７６】
次に、予測部１１３０は、過渡モデルＭＴで前回に使用したミッション側の角速度を表す変数ω１の値及びトルクを表す変数Ｔの値、若しくは定常モデルＭＳで前回に使用した角速度を表す変数ωの値及びトルクを表す変数Ｔの値を、定常モデルＭＳで使用する変数ω及びＴに入力する（ステップＳＴ００１７）。
【００７７】
尚、過渡モデル（詳細モデル）ＭＴで使用する変数の数は定常モデル（簡易モデル）ＭＳで使用する変数の数と比べて多いため、予測部１１３０は、定常モデルＭＳで使用する全ての変数に対して過渡モデルＭＴで使用した変数の前回の値を入力できる。
【００７８】
その後、予測部１１３０は、値を入力した定常モデルＭＳを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ００１８）。その後、予測部１１３０は、切替フラグＦＬＧの値を「０」とする（ステップＳＴ００１９）。次に、予測部１１３０は、上記ステップＳＴ００１３の処理を実行する。
【００７９】
ここで図２に戻り、車両制御装置１１００の構成について引き続き説明する。
制御部１１４０は、予測部１１３０及びエンジン１３００に接続する。制御部１１４０は、予測部１１３０から予測した車両の挙動を表す情報を取得する。次に、制御部１１４０は、取得した情報が表す挙動に基づいて車両１０００の挙動を制御する。
【００８０】
具体例としては、制御部１１４０は、エンジン１３００に設置されたインジェクター（電磁バルブ）が開く時間長を制御して、エンジンに供給される燃料の量を制御する。これによって、制御部１１４０は、エンジン１３００が発生させるトルク等を制御することで、車両１０００の挙動を制御する。
【００８１】
本実施例では、車両制御装置１１００はアクセルセンサ１２００とエンジン１３００とに接続し、アクセルセンサ１２００から取得したアクセル開度に基づいて接続したエンジン１３００を制御するとして説明したが、これに限定される訳ではない。
【００８２】
例えば、車両制御装置１１００は、図示を省略するが、後述する車輪１８０１から１８０４の回転量を計測する回転センサとエンジン１３００とに接続し、回転センサが計測した回転量に基づいてエンジン１３００を制御することで、車両１０００の挙動を制御する構成を採用できる。
【００８３】
また例えば、車両制御装置１１００は、図示を省略するが、車輪１８０１から１８０４の回転量を計測する回転センサとブレーキパッドを操作するために用いる油圧を発生させる油圧発生装置に接続し、回転センサが計測した回転量に基づいて油圧発生装置を制御することで、車両１０００の挙動を制御する構成を採用できる。
【００８４】
更に例えば、車両制御装置１１００は、図示を省略するが、ステアリングの回転量を計測する転舵角センサと車輪１８０１から１８０４の舵角を制御する舵角制御装置とに接続し、転舵角センサが計測した回転量に基づいて舵角制御装置を制御することで、車両１０００の挙動を制御する構成を採用できる。
【００８５】
ここで図１に戻り、車両１０００の構成について引き続き説明を行う。
アクセルセンサ１２００は、車両制御装置１１００及び（図示を省略するが）アクセルペダルに接続している。アクセルセンサ１２００は、車両１０００を運転する運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量を計測し、計測した量（つまり、アクセル開度）を表す電気信号を車両制御装置１１００へ出力する。
【００８６】
エンジン１３００は、例えば、レシプロエンジン又はロータリーエンジンで構成される。エンジン１３００は、車両制御装置１１００、ミッション１４００、及び図示を省略するが、燃料タンクに接続している。エンジン１３００は、車両制御装置１１００に制御されて燃料タンクが保存する燃料を取得し、取得した燃料を燃焼させることでトルク等の動力を発生させ、発生させたトルク等をミッション１４００へ伝達する。
【００８７】
本実施例では、エンジン１３００は、レシプロエンジン又はロータリーエンジンで構成されるとして説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、ロケットエンジン、タービンエンジン、及びガスタービンエンジン、若しくは蒸気機関で構成することが可能である。
【００８８】
本実施例では、車両１０００はエンジン１３００と車両制御装置１１００とを備え、かつ車両制御装置１１００がエンジン１３００を制御することで車両１０００の挙動を制御するとして説明した。しかし、これに限定される訳ではなく、例えば、車両１０００は、例えば、インホイールモータで構成される電気モータと車両制御装置１１００とを備え、かつ車両制御装置１１００は、電気モータを制御することで車両１０００の挙動を制御する構成を採用できる。
【００８９】
ミッション１４００は、例えば、マニュアル・トランスミッション又はオートマチック・トランスミッションで構成される。ミッション１４００は、エンジン１３００及びプロペラシャフト１５００に接続する。ミッション１４００は、エンジン１３００が発生させたトルク等を変化させてプロペラシャフト１５００へ伝達する。
【００９０】
プロペラシャフト１５００は、ミッション１４００とデフ１６００とに接続する。プロペラシャフト１５００は、ミッション１４００により伝達されたトルク等をデフ１６００へ伝達する。
【００９１】
デフ１６００は、プロペラシャフト１５００、ドライブシャフト１７０１及び１７０２に接続する。デフ１６００は、プロペラシャフト１５００から伝達されたトルク等を、ドライブシャフト１７０１及び１７０２へそれぞれ必要に応じた変換を施して伝達する。尚、デフ１６００が行うトルク等の変換方式は、例えば、周知の方式であるトルク感応式、機械式LSD回転感応式、及びアクティブ制御式のいずれを用いても良い。
【００９２】
ドライブシャフト１７０１は、デフ１６００及び車輪１８０１に接続する。ドライブシャフト１７０１は、デフ１６００が伝達するトルク等を車輪１８０１に伝達する。尚、ドライブシャフト１７０２は、デフ１６００及び車輪１８０２に接続し、ドライブシャフト１７０１が有する機能と同様の機能を有する。
【００９３】
車輪１８０１は、例えば、ホイールとタイヤとで構成される。ホイールはドライブシャフト１７０１に接続し、タイヤは路面に接する。よって車輪１８０１は、ドライブシャフト１７０１からトルク等を伝達されて路面に接した状態でドライブシャフト１７０１との接点を中心に回転運動を行う。これにより、車輪１８０１を備える車両１０００が路面上を移動する。尚、車輪１８０２から４の構成、接続、及び機能は、車輪１８０１の構成、接続、及び機能とほぼ同様であるので説明を省略する。
【００９４】
よって、車両制御装置１１００が、エンジン１３００において発生させるトルク等を制御することで車輪１８０１に伝達されるトルク等を制御できるため、車両１０００の挙動を制御できる。
【００９５】
本実施例では、ＦＲ（Front Engine Rear Drive）駆動方式の車両１０００について説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、ＦＦ（Front Engine Front Drive）、ＭＲ（Mid Engine Rear Drive）、ＲＲ（Rear Engine Rear Drive）、及び４ＷＤ（4 Wheel Drive）駆動方式の車両１０００についても同様のモデルを用いてシミュレーションする構成を採用できる。
【００９６】
本実施例においては、予測部１１３０が予測手段に相当し、制御部１１４０が制御手段に相当する。
【００９７】
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参酌しながら説明する。
【実施例２】
【００９８】
第２の実施例においては、予測部１１３０が実行する予測処理の他例を説明する。
ここで、予測部１１３０が実行する予測処理の他例について説明する前に、第２の実施例において記憶部１１２０が記憶する情報について説明する。
【００９９】
記憶部１１２０は、実施例１で記憶すると説明した情報に加え、モデルを切り替えた時刻からの経過時間を表す経過時間カウンタとモデルに入力するドライブシャフト１７０１の剛性とを関連付けて予め記憶する。
【０１００】
ここで図７を参照して、記憶部１１２０が記憶する情報について説明する。図７は、記憶部１１２０が記憶する経過時間とのドライブシャフトの剛性との関係を表す図である。
【０１０１】
図７に示すように、記憶部１１２０は、「０」の値を表す経過時間カウンタを、無限大の値を表す剛性と関連付けて記憶する。尚、実際には、記憶部１１２０は、無限大の値ではなく十分に大きな正の値を記憶するが、以下説明の便宜上、無限大の値を記憶するとして説明する。
【０１０２】
また記憶部１１２０は、「１」以上の値を表す経過時間カウンタを、カウンタが増加するにつれて段階的に減少し、かつ変更後のモデルにおけるドライブシャフト１７０１の剛性を表す値Ｋ０（以下単に、実際の剛性値という）に収束するような剛性値と関連付けて記憶する。
【０１０３】
次に、実施例２において予測部１１３０が実行する予測処理の概略について説明するために再度図４を参照する。
図４に示す過渡モデルＭＴにおける釣り合いの状態において、車輪側の角速度ω２は、上記数式１で表されることは既に説明した。
【０１０４】
ここで、剛性Ｋが無限大の値を取る場合には、数式１により定まる釣合状態における車輪側の角速度ω２は、ミッション側の角速度ω１と一致する。つまり、剛性Ｋが無限大の値を取る場合には、ミッション側の角速度ω１と車輪側の角速度ω２とが一致するため、角速度ωのみを用いる定常モデルＭＳと角速度ω１及びω２とを用いる過渡モデルＭＴとは、車両１０００の同じ状態をモデル化したモデルであるといえる。
【０１０５】
よって剛性Ｋが無限大の値を取る場合には、定常モデルＭＳから過渡モデルＭＴへ変更したところで、実質上はモデルを変更したとはいえない。そこで、モデルで用いる剛性Ｋの値を、無限大の値から実際の剛性値Ｋ０へ変更する必要が生じる。
【０１０６】
ここで予測部１１３０は、実施例２における予測処理において、剛性Ｋの値を無限大の値から実際の剛性値へ段階的に変更する。また、予測部１１３０は、車輪側の角速度ω２を、変更された剛性Ｋを用いて数式１で定まる釣り合いの状態を表す値とする。
【０１０７】
よって、ドライブシャフト１７０１の車輪側の角速度ω２が段階的に変更するために、ドライブシャフト１７０１の状態に影響を受けるエンジン１３００の状態、ミッション１４００の状態、及び車輪１８０１の状態等を表す他の変数値が段階的に変化する。これによって、変数の変化により生じる振動を抑制できるために、車両の状態を表す変数値が収束し易くなる。よって、予測部１１３０は精度良く車両の挙動を予測できる。
【０１０８】
次に、図８及び９を参照して、実施例２において予測部１１３０が実行する予測処理の他例について説明する。図８は予測部１１３０が実行する予測処理の他例を表すフローチャートの一部であり、図９は予測部１１３０が実行する予測処理の他例を表すフローチャートの他部である。
【０１０９】
まず、予測部１１３０は、過渡モデルＭＴに変更してから経過した時間をカウントするための経過時間カウンタＣＮＴに初期値「０」を入力する（ステップＳＴ０１０１）。
【０１１０】
次に、予測部１１３０は、ステップＳＴ０１０２からＳＴ０１０５の処理の処理を実行する（ステップＳＴ０１０２からＳＴ０１０５）。尚、ステップＳＴ０１０２からＳＴ０１０５の処理は、図５を参照して説明したステップＳＴ０００２からＳＴ０００５の処理と同様であるので説明を省略する。
【０１１１】
ステップＳＴ０１０５の処理を実行した後に、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ０１０６）。予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えると判断する場合にはステップＳＴ０１０７の処理を実行し、そうでない場合にはステップＳＴ０１１５の処理を実行する。尚、ステップＳＴ０１０６の処理は、図６を参照して説明したステップＳＴ０００６の処理と同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１１２】
ステップＳＴ０１０６において、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えると判断した場合には、必要に応じてモデルを定常モデルＭＳから過渡モデルＭＴへ変更する（ステップＳＴ０１０７）。
【０１１３】
尚、モデルを変更する必要がある場合とは、経過時間カウンタＣＮＴの値が「０」である場合をいう。つまり、前回にシミュレーションで使用したモデルが定常モデルＭＳだった場合をいう。
【０１１４】
次に、予測部１１３０は、過渡モデルＭＴで前回に使用したミッション側の角速度を表す変数ω１の値及びトルクを表す変数Ｔの値、若しくは定常モデルＭＳで前回に使用した角速度を表す変数ωの値及びトルクを表す変数Ｔの値を、過渡モデルＭＴで使用する変数ω１及びＴに入力する（ステップＳＴ０１０８）。
【０１１５】
その後、予測部１１３０は、記憶部１１２０から経過時間カウンタＣＮＴに関連付けた剛性Ｋを取得する（ステップＳＴ０１０９）。次に、予測部１１３０は、取得した剛性Ｋの値、並びにモデルに既に入力したω１の値及びトルクＴの値により定まる釣合状態における車輪側の角速度を、上記数式１を用いて算出して変数ω２の値とする（ステップＳＴ０１１０）。
【０１１６】
次に、予測部１１３０は、算出した車輪側の角速度ω２及び取得したトルクＫを過渡モデルＭＴへ入力する（ステップＳＴ０１１１）。その後、予測部１１３０は、値を入力した過渡モデルＭＴを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ０１１２）。
【０１１７】
この構成によれば、モデルで用いる変数値を変更前のモデルで用いた変数値から、変更後のモデルにおける釣り合いの状態を表す変数値へ段階的に変更することで、他の状態を表す変数値が段階的に変化するため、車両１０００の状態を表す変数値が収束し易くなるだけでなく、精度良く車両の挙動を予測できる。
【０１１８】
その後、予測部１１３０は、経過時間カウンタＣＮＴの値をインクリメントする（ステップＳＴ０１１３）。次に、予測部１１３０は、ステップＳＴ０１１４の処理を実行する。
【０１１９】
ステップＳＴ０１１３及び後述するステップＳＴ０１１８の処理を実行した後に、予測部１１３０は、シミュレーションの実行により予測した車両１０００の挙動を表す情報を制御部１１４０へ出力する（ステップＳＴ０１１４）。その後、予測部１１３０は、ステップＳＴ０１０２に戻り上記処理を繰り返す。
【０１２０】
ステップＳＴ０１０６において、予測部１１３０は、アクセル開度の差分ｄＴＨが所定の閾値ｄＴＨ０を超えないと判断した場合には、必要に応じてモデルを過渡モデルＭＴから定常モデルＭＳへ変更する（ステップＳＴ０１１５）。
【０１２１】
尚、モデルを変更する必要がある場合とは、経過時間カウンタＣＮＴの値が「１」以上である場合をいう。つまり、前回にシミュレーションで使用したモデルが過渡モデルＭＴだった場合をいう。
【０１２２】
次に、予測部１１３０は、過渡モデルＭＴで前回に使用したミッション側の角速度を表す変数ω１の値及びトルクを表す変数Ｔの値、若しくは定常モデルＭＳで前回に使用した角速度を表す変数ωの値及びトルクを表す変数Ｔの値を、定常モデルＭＳで使用する変数ω及びＴに入力する（ステップＳＴ０１１６）。
【０１２３】
その後、予測部１１３０は、値を入力した定常モデルＭＳを用いてシミュレーションを実行して、車両１０００の挙動を予測する（ステップＳＴ０１１７）。その後、予測部１１３０は、経過時間カウンタＣＮＴの値に「０」を入力する（ステップＳＴ０１１８）。次に、予測部１１３０は、上記ステップＳＴ０１１４の処理を実行する。
【０１２４】
車両制御装置１１００の有する機能は、車両制御装置１１００が有するＲＯＭ１１０２、及びＲＡＭ１１０３の少なくともひとつに格納されたプログラムを演算部１１０１が実行することにより実現できる。また、このプログラムは、例えば、磁気ディスクや光ディスク、半導体メモリ、その他の記録媒体に格納して配布、又はネットワークを介した配信によって提供できる。
【０１２５】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【０１２６】
上記実施形態では、記憶装置はＲＡＭで構成されるとして説明したが、これに限定されるわけではなく、例えば、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disk Random Access Memory）、ＭＯ（magneto-optic）、及び、フラッシュメモリ（flash memory）等の外部記憶装置で構成される実施形式を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の車両制御装置を搭載した車両の一実施形態を示す構成図である。
【図２】車両制御装置の一構成例を表す機能ブロック図である。
【図３】車両制御装置の一構成例を表すハードウェア構成図である。
【図４】記憶部が記憶するモデルの一例を表す概念図である。
【図５】予測部が実行する予測処理の一例について説明するためのフローチャートの一部である。
【図６】予測部が実行する予測処理の一例について説明するためのフローチャートの他部である。
【図７】記憶部が記憶する経過時間とのドライブシャフトの剛性との関係を表す図である。
【図８】予測部が実行する予測処理の他例を表すフローチャートの一部である。
【図９】予測部が実行する予測処理の他例を表すフローチャートの他部である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０００…車両
１１００…車両制御装置
１１０１…演算部
１１０２…ＲＯＭ
１１０３…ＲＡＭ
１１０５…バス
１１１０…取得部
１１２０…記憶部
１１３０…予測部（予測手段）
１１４０…制御部（制御手段）
１２００…アクセルセンサ
１３００…エンジン
１４００…ミッション
１５００…プロペラシャフト
１６００…デフ
１７０１，２……ドライブシャフト
１８０１〜４…車輪
Ｋ…ドライブシャフトの剛性
Ｋ０…実際の剛性値
ＭＳ…定常モデル（簡易モデル）
ＭＴ…過渡モデル（詳細モデル）
Ｏ…原点
Ｔ…トルク
ＸＣ…カウンタ軸
ＸＫ…剛性軸
ω…ドライブシャフトの回転角速度
ω１…ドライブシャフトのミッション側の回転角速度
ω２…ドライブシャフトの車輪側の回転角速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の状態をモデル化したモデルを変更してシミュレーションを行うことで、前記車両の挙動を予測する予測手段と、
変更前の前記モデルに入力した前記車両の状態を表す変数値と、前記変数により定まる変更後の前記モデルにおける釣り合いの状態を表す変数値とを変更した前記モデルに入力することで前記予測手段が予測した挙動に基づいて、前記車両の挙動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記予測手段は、変更した前記モデルに入力する変数値を、変更前の前記モデルで用いた変数値から変更後の前記モデルにおける釣り合いの状態を表す変数値へ段階的に変更することで、前記車両の挙動を予測することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記モデルは、前記車両を構成するエンジンの状態、及び前記車両を構成する車輪の状態をモデル化したモデルであり、
前記釣り合いの状態は、前記エンジンの状態により前記モデルにおいて定まる前記車輪の釣り合いの状態を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
【請求項１】
車両の状態をモデル化したモデルを変更してシミュレーションを行うことで、前記車両の挙動を予測する予測手段と、
変更前の前記モデルに入力した前記車両の状態を表す変数値と、前記変数により定まる変更後の前記モデルにおける釣り合いの状態を表す変数値とを変更した前記モデルに入力することで前記予測手段が予測した挙動に基づいて、前記車両の挙動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記予測手段は、変更した前記モデルに入力する変数値を、変更前の前記モデルで用いた変数値から変更後の前記モデルにおける釣り合いの状態を表す変数値へ段階的に変更することで、前記車両の挙動を予測することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記モデルは、前記車両を構成するエンジンの状態、及び前記車両を構成する車輪の状態をモデル化したモデルであり、
前記釣り合いの状態は、前記エンジンの状態により前記モデルにおいて定まる前記車輪の釣り合いの状態を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２７３３１６（Ｐ２００８−２７３３１６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１７３４０（Ｐ２００７−１１７３４０）
【出願日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]