JP2773107B2

JP2773107B2 - 運転シミュレータ装置

Info

Publication number: JP2773107B2
Application number: JP18117896A
Authority: JP
Inventors: 直文西山
Original assignee: Toyota Tsusho Corp
Current assignee: Toyota Tsusho Corp
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2016-06-20
Also published as: JPH1010962A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転操作による車
両の走行状況を動画表示により模擬する運転シミュレー
タ装置に関する。特に、制動時に車輪のロックを防止す
るアンチロックブレーキシステム（Antilock Brake Sys
tem:以下ＡＢＳと略す）が作動したときの車両の実挙動
を、運転者の視点から見える風景を、時々刻々、動画表
示することで、運転者に体感させるようにした運転シミ
ュレータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などでは、制動時の車輪のロック
は不具合をもたらすことが知られており、例えば、前輪
がロックすれば操舵が効かなくなり、また、後輪がロッ
クすれば車両の安定性が損なわれる。よって、制動時に
車両を良好に操縦できるためには、制動時の車輪ロック
を防止し、自動車の操舵性及び安定性を確保する必要が
ある。この制動時の車輪ロックを防止するために、近
年、ＡＢＳを搭載した自動車が開発され、その市場に占
める割合が増えてきている。

【０００３】このＡＢＳとは、運転者の制動操作（ブレ
ーキペダルの踏み込み）により車輪が減速してロック状
態に近づくと、ソレノイドバルブのオン、オフ制御を行
い、マスタシリンダとホイールシリンダとの間の油圧配
管を遮断し、ブレーキペダルからの踏力によるマスタシ
リンダからホイールシリンダへのブレーキ油圧の印加を
停止し、ホイールシリンダ内のブレーキ油圧がそれ以上
加圧されないようにする。そして、この操作と同時にホ
イールシリンダとリザーバとの間の油圧配管を連通させ
てホイールシリンダ内のブレーキ油をリザーバ内に送り
込み、ホイールシリンダ内のブレーキ油圧を減圧させて
車輪の回転力を復元して車輪のロックを防止する。車輪
の回転力が復元して所定レベル以上になると、ホイール
シリンダとリザーバとの間を遮断して、マスタシリンダ
とホイールシリンダとの間を連通させ、マスタシリンダ
からホイールシリンダへブレーキ油圧を印加し、ホイー
ルシリンダ内のブレーキ油圧を増圧させ、車輪に作用す
る制動力を増加させる。ＡＢＳはこのような処理を繰り
返して行うことにより、制動時に車輪がロックしない程
度にブレーキ油圧を制御し、自動車の操舵性及び安定性
を共に確保するという技術である。

【０００４】制動時にＡＢＳが実際に作動すると、車輪
のロックが防止されるのでスリップしやすい路面、例え
ば雨天時などの湿潤（ウェット）アスファルト路面にお
いても運転者はスリップせずに、操舵性及び安定性を確
保して良好な車両の操縦を行うことができる。しかし、
ＡＢＳの作動に習熟していない運転者では、ＡＢＳが作
動したときに、ＡＢＳが作動していない場合に比べてど
の程度の操舵性及び車両安定性の向上があるのか把握で
きないので、ＡＢＳの作動時に効果的な操縦を行えない
可能性がある。或いは、ＡＢＳに対して誤った認識を持
った運転者の場合には、ＡＢＳを過信して低μ路上を高
速走行するなどの無理な走行を行う可能性もある。しか
も、実車において運転者にＡＢＳの性能を経験させるこ
とは、フルブレーキを必要とすることから、テストコー
スでもない限り不可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特表平７−５０７４０
２号公報には、運転者の視点に立って見える環境を車両
の位置及び姿勢に応じて、動画表示することで、運転者
に、あたかも車両が走行しているかのような感覚を与え
る運転シミュレータが開示されている。しかし、この公
報には、ＡＢＳが作動した時に、運転者に足の感覚を体
感させるために、ブレーキペダルを振動させることは開
示しているが、ＡＢＳが作動した時の車両の挙動を運転
者に体感させることは行っていない。

【０００６】したがって、ＡＢＳ装備が有る場合と無い
場合及び路面の様々な摩擦状態とで、制動時の車両の挙
動を、車両のフロントウインドウから見える景色を時々
刻々表示することで、運転者に車両の制動性やハンドル
操作性を体感させることは行われていない。よって、従
来の運転シミュレータ装置では、ＡＢＳ装置の有効性を
各種の路面状態や走行速度に応じて模擬体感させること
はできなかった。

【０００７】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、低μ路から高μ路までの各種の路面状態や速度に応
じて、ＡＢＳ設備が存在する場合と、存在しない場合と
で、車両の実挙動を、車両のフロントウインドウから見
える前方の景色を、時々刻々、表示画面上で表示するこ
とで、運転者に制動性とハンドル操作性とを体感させる
ことができるようにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１、２に記載の手段を採用することができ
る。この手段によると、運転シミュレータ装置において
運転者の操作に応じて模擬車両の走行状況が模擬され、
模擬車両の制動時には模擬車輪のロックを防止すべくＡ
ＢＳの作動が模擬路面の路面状態に応じて模擬される。
そして、それら模擬結果が、模擬車両の周囲の環境を模
擬した模擬環境の動画表示として実時間処理にて出力さ
れる。これによって、操作者は運転シミュレータ装置を
操作し、フルブレーキ操作を行うことで、ＡＢＳの作動
時の車両挙動を動画表示により体感することができる。
また、路面状態の路面状態に応じた走行体験を行うこと
ができるので、より実際に則したシミュレーションを実
行することができる。

【０００９】また、模擬車輪と模擬路面との間の模擬摩
擦係数が所定の値に任意に設定する手段を備えれば、低
μ路から高μ路まで様々な路面状態におけるシミュレー
ションが可能となり、シミュレーション効果をより高め
ることができる。

【００１０】また、請求項３の発明では、模擬ブレーキ
ペダルの踏み込みに応じて得られる制動力を路面の摩擦
係数に応じて制限することで模擬車輪のロックを防止す
るようにしているので、ＡＢＳの作動時の制動性とハン
ドル操作性が、ＡＢＳの作動時の制動力の平均値で模擬
できる。

【００１１】また、請求項４に記載の手段によれば、模
擬操作手段を操作者が操作することで模擬車両の走行状
況がつくりだされ、その模擬車両の走行状況と模擬操作
手段の操作状況とが検出手段により検出される。そし
て、検出手段により模擬操作手段の操作状況が検出さ
れ、その検出値と模擬路面の路面状態とに基づいて模擬
アンチロックブレーキ手段により模擬車両制動時におけ
る模擬車輪のロックが防止され、模擬運動演算手段によ
り模擬車両の運動が模擬される。この模擬運動演算手段
の出力に基づいて模擬表示手段により模擬車両周囲の模
擬環境が動画表示される。これにより、模擬車両の制動
時において、模擬車輪がロック状態に近づくと模擬アン
チロックブレーキ手段によって模擬車輪がロックしない
ようにブレーキ油圧が制御され、この模擬アンチロック
ブレーキ手段の作用に基づいて模擬車両の運動が演算さ
れるので、そのときの模擬車両の挙動を動画表示により
模擬することができる。よって、運転者は、運転シミュ
レータ装置で体験走行することで、ＡＢＳ作動時の車両
の挙動をより具体的に学習することができる。

【００１２】また、模擬操作手段として、実際のハンド
ルを模擬した模擬ハンドル、実際のアクセルペダルを模
擬した模擬アクセルペダル、及び実際のブレーキペダル
を模擬した模擬ブレーキペダルを備えることで、制動初
期値としての速度、制動力を変化でき、制動時の操舵性
を体感することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１は、本発明の具体的な実施例に
係わる運転シミュレータ装置１００の構成を示したブロ
ック図である。このシミュレータ装置１００は自動車の
シミュレーションを対象とした装置であり、運転者（操
作者）４０の操作に応じて自動車の走行時の挙動の模擬
を行う。シミュレータ装置１００はシナリオ設定装置３
を有しており、このシナリオ設定装置３を用いて後述す
る処理を行うことで、所定のシナリオに設定することが
可能である。シミュレータ装置１００は、実際の車両に
対応してイグニッションキー４（模擬イグニッションキ
ー）、ハンドル５（模擬ハンドル）、アクセルペダル６
（模擬アクセルペダル）、ブレーキペダル７（模擬ブレ
ーキペダル）、シフトレバー８（模擬シフトレバー）、
方向指示器９（模擬方向指示器）、サイドブレーキ１０
（模擬サイドブレーキ）、及びシートベルト１１（模擬
シートベルト）などが設けられている。これらの機器は
運転者４０により操作され、各機器の操作状況がセンサ
２４〜３１（検出手段）により検出され、ＣＰＵ２に出
力される。

【００１４】即ち、センサ２４によりイグニッションキ
ー４のオフ、またはオン、またはスタートの状態信号が
検出され、センサ２５によりハンドル５の操舵角信号が
検出される。また、センサ２６によりアクセルペダル６
の踏み込み量が検出され、センサ２７によりブレーキペ
ダル７の踏み込み量が検出される。センサ２８によりシ
フトレバー８の「パーキング」、「ドライブ」等の状態
信号が検出され、センサ２９により方向指示器９のオ
フ、または右折、または左折の状態信号が検出される。
センサ３０によりサイドブレーキ１０のオンまたはオフ
の状態信号が検出され、センサ３１によりシートベルト
１１の装着または非装着の状態信号が検出される。これ
らの検出信号は、それぞれＣＰＵ２に出力される。

【００１５】ＣＰＵ２では、入力された上記各検出信号
に基づき、メモリ１に記憶された種々のデータを用いて
後述する処理により模擬車両の挙動を演算し、運転者４
０を視点とする外部環境の映像データ、模擬車両の車両
速度や回転数等の走行データ、模擬車両の車両速度に応
じた走行音データなどを算出する。メモリ１には、後述
する処理プログラムや、ギアチェンジ音、スリップ音、
車両速度と路面状態とに応じた走行音、エンジン音など
のデータが記憶されている。ＣＰＵ２で演算された上記
各データは、ディスプレイ１３、計器１４（共に模擬表
示手段）、及びスピーカ１２に出力され、ディスプレイ
１３では模擬車両の挙動に応じた映像が動画表示され
る。また、スピーカ１２では模擬車両の走行音が音声出
力され、計器１４では模擬車両の走行データが表示され
る。運転者４０は、ディスプレイ１３、スピーカ１２、
及び計器１４のそれぞれの出力を視覚及び聴覚にて認識
し、模擬車両の挙動を把握することができる。

【００１６】上記構成から成るシミュレータ装置１００
の斜視図を図２に示す。図２に示されるように、シミュ
レータ装置１００は、基台１５上に操縦席１６（模擬座
席）が設けられ、この操縦席１６回りの各種操作機器が
搭載されており、実際の車両の運転席と同等な構成を成
している。操縦席１６の回りには、ハンドル５、シフト
レバー８、アクセルペダル６、ブレーキペダル７などの
主要な操作機器が実際と同等の位置に同等の形状にて設
けられており、操縦席１６正面のフロントウィンドウに
相当する位置にはディスプレイ１３が配置されている。
このディスプレイ１３に表示される動画は、模擬車両の
挙動に応じて運転者４０の視点にて表示され、その一例
を図３に示す。図３に示されるように遠くの物体が小さ
く、近くの物体が大きく表示されているが、これは予め
メモリ１に例えば図４に示されるような環境データが慣
性座標系で記憶されており、車両の位置及び姿勢の変化
によって所定の座標変換により運転者４０での視点（表
示座標系）で表示される。また、図３に示される動画は
所定の微小時間間隔で更新されことで動画表示され、模
擬車両の前進に伴って遠くの物体が近づき、近くの物体
が通りすぎるように写し出され、立体的に実際の状況を
模擬している。

【００１７】また、ディスプレイ１３の周囲には、ディ
スプレイ１３を覆うようにカバー１７が設けられてお
り、運転者４０がディスプレイ１３からの映像を見やす
くしている。操縦席１６の回りには、上記主要機器の他
に、シートベルト１１、バックミラー１８、ルームミラ
ー１９なども配置され、実際の車両をリアルに演出して
いる。基台１５の下面１５ａには、移動のためのキャス
ター２０と、固定のためのストッパ２１が設けられてお
り、シミュレータ装置１００の移動及び設置を容易にし
ている。

【００１８】次に、シミュレータ装置１００の操作方法
について図５〜図１０を用いて以下に説明する。まず、
シミュレータ装置１００の機器設定を行う。この機器設
定では、シナリオ設定装置３を事前に操作することによ
り設定される。本実施例では、キーボードとディスプレ
イ装置とから成るパソコンを用いてシナリオ設定装置３
（図２２参照）を構成した。シナリオ設定装置３のディ
スプレイ装置上には、キーボードの所定の操作によりシ
ナリオ設定のためのメニュー画面が表示される。本実施
例では〔シフトキー＋ｆ・１〕のキーボード操作により
図５に示されるようなメニュー画面が表示される構成と
した。

【００１９】図５に示されるように本実施例では、機器
設定として「音量」と、「オートスキップ」の２項目を
設け、上下の矢印キーで設定する項目を選び、リターン
キーを押下することで、設定した項目が有効となるよう
に構成した。尚、後述する他の項目においても同様の処
理を行うことで、所望の項目を設定することができる。
項目「音量」はスピーカ１２から出力される音声の音量
を設定する項目であり、項目「オートスキップ」は、
「あり」を選択すると一連の走行が自動的に実行され、
「なし」を選択すると１回毎にシミュレーションが停止
し、運転者４０により与えられる指示に応じてシミュレ
ーションを実行する。本実施例では、キーボード上に
「次から」、「もう一度」などのキーを配し、これらキ
ーを押下することで、次のシミュレーションから実行し
たり、もう一度同じシミュレーションを実行できる構成
とした。

【００２０】次に、シミュレーションのシナリオの設定
について説明する。このシナリオ設定は、種々の条件に
対応したシミュレーションを実行するために路面状態
や、ＡＢＳの有無、目標車両速度などのシミュレーショ
ン時の条件を設定するものである。本実施例では、〔シ
フトキー＋ｆ・２〕のキーボード操作により図６に示さ
れるようなメニュー画面が表示される構成とした。

【００２１】図６に見られるように、本実施例では「フ
ルブレーキ」、「直線レーンチェンジ」、「カーブ」、
及び「全部」の４つのシナリオを設けた。シナリオ「フ
ルブレーキ」は、模擬車両走行の開始後、車両速度が所
定の速度に達すると、ハンドル５を固定で車両速度一定
に制御され、ディスプレイ１３上に表示される黄色のラ
インを越えた時点で運転者４０がブレーキペダル７をフ
ルに踏み込んだとき（フルブレーキ操作）の模擬車両の
挙動が模擬される。これは、運転者４０のフルブレーキ
操作の練習を行うために設けられたシナリオであり、本
実施例ではオートスキップ「あり」の場合は自動的に３
回繰り返し、オートスキップ「なし」の場合には「次か
ら」を押すと３回まで繰り返し、「もう一度」を押すと
何回でも繰り返せる構成とした。シナリオ「直線レーン
チェンジ」は、模擬車両走行の開始後、車両速度が所定
の速度に達すると一定速度に自動制御され、ディスプレ
イ１３上に表示される黄色のラインまではハンドル５が
固定で、そのラインを越えた時点で運転者４０がフルブ
レーキ操作をしながら右側へのレーンチェンジを実行す
る。これは、運転者４０がフルブレーキ操作時のＡＢＳ
の有無による模擬車両の挙動の違いを練習するために設
けられたシナリオである。

【００２２】シナリオ「カーブ」は、模擬車両走行の開
始後、車両速度が所定の速度に達すると一定速度に自動
制御され、ディスプレイ１３上に表示される黄色のライ
ンまではハンドル５が固定で、そのラインを越えた時点
で運転者４０がフルブレーキ操作をしながら右側に旋回
する。これは、カーブでのフルブレーキ操作時における
ＡＢＳの有無による模擬車両挙動の違いを把握するため
に設けられたシナリオである。シナリオ「全部」は、上
記の「フルブレーキ」、「直線レーンチェンジ」、及び
「カーブ」の順にシナリオを自動設定するモードであ
る。

【００２３】尚、本実施例では、シナリオ「フルブレー
キ」は、乾燥路面上を車両速度を速度60km/hで一定に制
御し、ＡＢＳが作動しない状態でのフルブレーキ操作を
行うシナリオ構成とした。また、シナリオ「直線レーン
チェンジ」、及び「カーブ」における路面状態、車両速
度、及びＡＢＳの有無の各設定は以下に示す方法で順次
設定される。

【００２４】次に、ＡＢＳの有無を設定する方法を図７
を用いて説明する。シナリオ設定装置３のディスプレイ
装置上には、キーボードの所定の操作によりＡＢＳ設定
のためのメニュー画面が表示される。本実施例では、
〔シフトキー＋ｆ・３〕のキーボード操作により、図７
に示されるように「ＡＢＳなし」、「ＡＢＳあり」、及
び「両方」の３つの設定メニューが設けられたメニュー
画面が表示される。メニュー「ＡＢＳなし」はＡＢＳが
ない状態（フルブレーキ操作時に車輪がロック状態とな
る）で模擬車両の走行が行われ、メニュー「ＡＢＳあ
り」はＡＢＳがある状態（フルブレーキ操作時に車輪が
ロックしない）で走行が行われ、そしてメニュー「両
方」は、「ＡＢＳなし」→「ＡＢＳあり」の順で模擬走
行が行われる。

【００２５】続いて、目標車両速度の設定方法を図８を
用いて説明する。シナリオ設定装置３のディスプレイ装
置上には、キーボードの所定の操作により模擬車両の目
標速度設定のためのメニュー画面が表示される。本実施
例では、〔シフトキー＋ｆ・４〕のキーボード操作によ
り、図８に示されるように「普通速度」、「低速」、
「高速」、及び「微速」の４つの設定メニューが設けら
れたメニュー画面が表示される。メニュー「普通速度」
は、走行を始めて模擬車両速度が80km/h、及び100km/h
に達したとき、模擬車両速度をそれぞれの速度に固定し
た走行が行われる。メニュー「低速」は、走行を始めて
模擬車両速度が50km/h、及び80km/hに達したとき、模擬
車両速度をそれぞれの速度に固定した走行が行われる。
メニュー「高速」は、走行を始めて模擬車両速度が100k
m/h 、及び130km/h に達したとき、模擬車両速度をそれ
ぞれの速度に固定した走行が行われる。メニュー「微
速」は、走行を始めて模擬車両速度が30km/h、及び50km
/hに達したとき、模擬車両速度をそれぞれの速度に固定
した走行が行われる。このように各メニュー毎に、２つ
の目標車両速度レベルでシミュレーションを行える構成
とし、それぞれ速度レベルの小さい方から大きい方の順
でシミュレーションが行われる。

【００２６】続いて、路面状態の設定方法を図９を用い
て説明する。シナリオ設定装置３のディスプレイ装置上
には、キーボードの所定の操作により模擬車両の路面状
態設定のためのメニュー画面が表示される。本実施例で
は、〔シフトキー＋ｆ・５〕のキーボード操作により、
図９に示されるように「乾燥路面」、「圧雪路面」、
「湿潤路面」、及び「凍結路面」の４つの設定メニュー
が設けられたメニュー画面が表示される。メニュー「乾
燥路面」は、路面と模擬車両のタイヤとの最大摩擦係数
が１．０である路面状態を示し、路面が乾いているドラ
イアスファルト路面やドライコンクリート路面などの路
面状態を模擬している。メニュー「圧雪路面」は、路面
と模擬車両のタイヤとの最大摩擦係数が０．３である路
面状態を示しており、例えば降雪後に車両の走行によっ
て踏み固められた路面状態などを模擬している。メニュ
ー「湿潤路面」は、路面と模擬車両のタイヤとの最大摩
擦係数が０．６である路面状態を示しており、例えば降
雨時などのようなウェットアスファルト路面やウェット
コンクリート路面などの路面状態を模擬している。メニ
ュー「凍結路面」は、路面と模擬車両のタイヤとの最大
摩擦係数が０．１である路面状態を示しており、例えば
降雨後にアイスバーンが形成された路面や氷上の路面状
態などを模擬している。

【００２７】上記各路面状態のスリップ率（車体速度に
対する車体速度と車輪速度との差の比）に対する変化を
図１１に示す。車両が一定速度で走行している場合に
は、車体速度と車輪速度とが一致しているのでスリップ
率は0 であるが、車輪に制動トルクがかかると車輪速度
は車体速度より減少し、車輪と路面との間にすべり現象
が発生する。車輪に作用する制動トルクの増加に伴って
車輪速度と車体速度との差が大きくなってスリップ率が
増加し、図１１に示すようにスリップ率の増加に伴って
摩擦係数が増加する。そして、スリップ率がおよそ0.2
付近のときに摩擦係数が最大値μ_mを示し、この後スリ
ップ率の増加に伴って摩擦係数は徐々に減少傾向或いは
横ばいを示し、スリップ率が1.0 （車輪がロック状態）
のとき摩擦係数がμ₀になる。従って、実際のＡＢＳで
は摩擦係数が最大値近傍になるようにスリップ率を制御
することで、車輪のロックを防止すると共に制動効果を
向上させる構成としている。本実施例では、車両の制動
力によりスリップ率の増加に伴って摩擦係数が増加し、
最大摩擦係数μ_mに達するとその後は最大摩擦係数μ_m
が作用する構成とした。

【００２８】ここで、例えば、シナリオ設定を「全部」
に、ＡＢＳの設定を「両方」に、目標速度を「普通速
度」に、路面状態を「乾燥路面」にそれぞれ設定したと
きのシミュレーション方法について以下に説明する。ま
ず、運転者４０は操縦席１６に着座し、シートベルト１
１を締め、シフトレバー８が「パーキング」の位置にあ
ること、及びサイドブレーキ１０がオンであることを確
認し、イグニッションキー４を操作してエンジンを模擬
始動させる。このときディスプレイ１３上には初期画面
が表示され、スピーカ１２よりエンジン始動音が出力さ
れる。そして、運転者４０はシフトレバー８を「ドライ
ブ」に設定し、サイドブレーキ１０をオフにしてアクセ
ルペダル６を右足で十分に踏み込む。このアクセルペダ
ル６の踏み込みにより、ディスプレイ１３に表示される
動画の動きが速くなり、スピーカ１２より模擬車両の加
速走行音が出力され、模擬車両の加速走行が模擬され
る。尚、ディスプレイ１３に表れる黄色のラインを模擬
車両が越えるまでハンドル５が固定でシミュレーション
が実行されるので、運転者４０のハンドル５の操作によ
りシミュレーション画面に影響が表れることはない。

【００２９】模擬車両の速度が所定の目標速度レベル
（速度60km/h) に達すると、車両速度が自動的に目標速
度レベルに保持され、ディスプレイ１３上に表れる黄色
のラインを模擬車両が越えた時点で、運転者４０はアク
セルペダル６から右足を離して、ブレーキペダル７を最
大限まで踏み込む（フルブレーキ操作）。このとき、路
面状態は乾燥路面であり、最大摩擦係数は１．０で、Ａ
ＢＳなしの条件でフルブレーキ操作が行われる。

【００３０】シナリオ「フルブレーキ」が終了すると、
シナリオ「直線レーンチェンジ」が行われる。運転者４
０がアクセルペダル６を踏み込むところまでは、シナリ
オ「フルブレーキ」と同様である。目標速度の設定が
「普通速度」、ＡＢＳの設定が「両方」であるので、速
度80km/h、ＡＢＳなし→速度100km/h 、ＡＢＳなし→速
度80km/h、ＡＢＳあり→速度100km/h 、ＡＢＳあり、の
順でシミュレーションが実行される。このとき、上記各
速度に達した後、車両速度は一定に自動制御される。運
転者４０は、ディスプレイ１３上に表れる黄色のライン
を越えた時点で、ディスプレイ１３上に表示されるパイ
ロン（図略）を右に回避しながらブレーキペダル７を最
大まで踏み込む。

【００３１】シナリオ「直線レーンチェンジ」が終了す
ると、シナリオ「カーブ」が実行される。運転者４０が
アクセルペダル６を踏み込むところまではシナリオ「フ
ルブレーキ」と同様である。また、目標速度及びＡＢＳ
の有無の条件は、シナリオ「直線レーンチェンジ」と同
様である。車両速度が所定の速度に達すると、その速度
に一定に自動制御され、ディスプレイ１３上に表れる黄
色のラインを模擬車両が越えた時点で、ブレーキペダル
７を最大まで踏み込みながらディスプレイ１３上に表示
されるパイロンに沿って右側に旋回する。このようにし
て、各メニュー画面上でシミュレーションの条件を設定
することで、所望の条件下でのシミュレーションを実行
することができる。

【００３２】このシミュレータ装置１００で行われるシ
ミュレーションは、ＡＢＳの有無による制動時の模擬車
両挙動であるが、ＡＢＳは車輪がロック状態に近づいた
ときに作動するシステムであり、運転者４０はブレーキ
ペダル７を最大まで踏み込む（フルブレーキ操作）必要
がある。よって、上記各シナリオ下でのシミュレーショ
ン実行時において、フルブレーキ操作でない場合には、
シミュレーションによる効果的な模擬挙動が得られな
い。そこで、本実施例では各シナリオにおいて、〔シフ
トキー＋ｆ・６〕のキーボード操作により、フルブレー
キ操作が行われたか否かの判定を、シナリオ設定装置３
のディスプレイ装置、及びディスプレイ１３に表示する
構成とした。この判定結果をピクトグラムにより表示し
た例を図１０に示す。本実施例では、フルブレーキ操作
が達成されたとき「○」表示し、フルブレーキ操作が未
達成のとき「×」表示する構成とした。また、走行中に
運転者４０の操作異常があった場合には「▲」表示する
構成とした。尚、本実施例では、例えば黄色のラインに
達する前にエンジンが切られたとき、黄色のライン手前
から黄色のラインに達する前に停車したとき、黄色のラ
イン手前から黄色のラインに達する前にギアが「ドライ
ブ」以外に設定されたとき、発進してから黄色のライン
に達するまでの時間が所定の時間を越えたとき、黄色の
ラインに達したときの車両速度が目標速度の８０％以下
であったときなどを走行中の操作異常と見なした。尚、
オートスキップ「あり」の場合には、走行体験の終了後
に自動的に結果表示される。

【００３３】続いて、図１２〜図１４に示すフローチャ
ートを用いてＣＰＵ２で行われる処理内容について説明
する。図１２は、ＣＰＵ２の処理手順を示したメインフ
ローチャートであり、まず、シミュレーションの準備の
チェックが行われる（ステップ902 ）。ここで、シミュ
レーション準備のチェックでは、イグニッションキー４
からスタート信号が出力されたか、シートベルト１１が
装着されているか、サイドブレーキ１０がオンである
か、シフトレバー８の位置が「パーキング」であるかな
どのチェックが行われる。尚、イグニッションキー４か
らスタート信号が出力されると、スピーカ１２よりエン
ジン始動音が出力される。次に、シミュレーション準備
のチェックで異常な点があるか否かを判定し（ステップ
904 ）、異常があればディスプレイ１３上に異常箇所を
表示し、ステップ902 に戻る。ステップ904 にて異常が
無ければ、ステップ906 にて初期設定を行い、模擬車両
位置が初期位置に設定された初期画面をディスプレイ１
３に表示する。

【００３４】初期設定の後、ステップ908 にてシミュレ
ーションの起動のチェックを行う。この起動チェックで
は、イグニッションキー４がオンであるか、サイドブレ
ーキ１０がオフであるか、シフトレバー８が「ドライ
ブ」であるか、アクセルペダル６の踏み込みがあるかな
ど、実際の車両を起動する際に必要な項目を点検する。
ステップ910 でシミュレーション起動チェックに異常な
点があるか否かを判定し、異常があれば異常箇所をディ
スプレイ１３に表示してステップ908 に戻る。ステップ
910 にて異常がなければ、アクセルペダル６の踏み込み
量、ブレーキペダル７の踏み込み量、及びハンドル５の
操舵角などの模擬車両データを入力し（ステップ912
）、模擬車両挙動の演算を行う（ステップ914 ）。

【００３５】ステップ914 における処理内容の詳細を、
図１３に示すフローチャート、及び図１５に示す数学モ
デルに基づいて説明する。尚、本実施例では、模擬車両
の数学モデルの簡略化のため、操舵される前輪と操舵さ
れない後輪とをそれぞれ１つの車輪に置き換え、全体で
２つの車輪に発生する力の合力と重心回りのモーメント
とが、車両重心の並進運動と、車両重心回りの回転運動
を決定する構成とし、それぞれの運動について運動方程
式を立て、数値的に解く構成とした。モデル化に当たっ
ては、慣性座標系として空間の所定位置を原点とする
（ｘ、ｙ、ｚ）座標系を設定し、車両座標系として重心
位置を原点とし、車頭方向をＸ軸とし、鉛直方向をＺ軸
とした（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標系を設定した。また、模擬車
両の運動を２次元運動（ｘ、ｙ）方向として考え、重心
の並進運動についてはＺ軸方向（鉛直方向）の運動を省
略し、重心回りの回転運動についてはヨー方向（Ｚ軸回
り）の回転運動のみを考慮してピッチ（Ｙ軸回り）及び
ロール方向（Ｘ軸回り）の回転運動を省略した。さら
に、模擬車両のサスペンションを剛体として考え、この
観点においても、ピッチ及びロール方向の回転運動を省
略し、また、加速度の作用による重心移動は考慮しな
い。

【００３６】図１３において、まず、アクセルペダル６
がオンであるか否かを判定し（ステップ1002）、アクセ
ルペダル６がオンであればステップ1022にて加速運動演
算を行い、ステップ1024に進む。シミュレーション開始
直後は、所定の目標速度に達するまで加速する必要があ
るので、ステップ1002→1022の順に処理が行われ、アク
セルペダル６の踏み込み量に基づいて模擬車両の加速運
動を演算する。アクセルペダル６の踏み込み量が増加す
ると、スロットル（図略）の開度が大きくなり、そのス
ロットルの開度に対応してエンジンに供給される燃料噴
射量が増加する。燃料噴射量の増加に伴ってエンジント
ルクが増加し、模擬車両の駆動力が増加して加速運動す
る。よって、模擬車両の駆動力はアクセルペダル６の踏
み込み量の関数であり、アクセルペダル６の踏み込み量
をA とし、模擬車両の前輪及び後輪の駆動力をそれぞれ
[Df]、[Dr]（[ ] はベクトルを示す、以下同様)とすれ
ば、[Df]、[Dr] = f(A）で表すことができる。この[D
f]、[Dr]を後述の式（１）、（４）の[Bf]、[Br]に置き
換えて後述に示されるような数値的解法により模擬車両
の加速運動を演算することができる。このとき、ディス
プレイ１３上に表示される黄色のラインを模擬車両が越
えるまでハンドル５の操舵が効かないので、模擬車両は
単に直線方向の加速運動になる。

【００３７】ステップ1002にてアクセルペダル６がオフ
であればステップ1004にてブレーキペダル７がオンであ
るか否かを判定する。ステップ1004にてブレーキペダル
７がオンである時、模擬車両は制動時であり、ステップ
1006に移行し、模擬車両がＡＢＳを有しているか否かを
判定する。ステップ1004→1006のフローは、主としてデ
ィスプレイ１３上の黄色のラインを越えてから運転者４
０がブレーキペダル７をフルブレーキ操作したときに実
行される。ステップ1004にてブレーキペダル７がオフで
ある場合には、即ち、アクセルペダル６とブレーキペダ
ル７とが共にオフ状態である時には加速も制動も行われ
ないので、ステップ1020に移行し模擬車両の減速運動を
演算した後、ステップ1024に進む。

【００３８】減速運動時において模擬車両に作用する力
は、エンジンアイドリング時に作用する駆動力、模擬車
両に作用する空気抵抗、及び車輪のころがり抵抗などで
ある。これらの力のうち、駆動力は模擬車両の進行方向
に作用し、空気抵抗及びころがり抵抗は駆動力と反対方
向に作用する。このときの駆動力は、アイドリング時に
作用する力であるので、定数化することが可能である。
空気抵抗ところがり抵抗との和は、一般に走行抵抗と呼
ばれ、低車速ではころがり抵抗の割合が大きく、高車速
では空気抵抗の割合が大きいが、その和は車速の増加に
応じて増加傾向にあることが知られており、走行抵抗は
車速の関数であるといえる。よって、車両の重心位置を
[Pg]、走行抵抗をRdとすれば、Rd = f(d/dt[Pg])と表す
ことができる。このRdを後述の式（１）、（４）の左辺
に加え、[Bf]、[Bｒ] をアイドリング時の駆動力で置き
換えて、ステップ1022と同様に数値的に解くことで模擬
車両の減速運動を演算することができる。

【００３９】ステップ1006にて模擬車両がＡＢＳを有し
ている場合にはステップ1008に移行し、ＡＢＳを有して
いる時の模擬車両挙動を演算する。即ち、ブレーキペダ
ル７の操作による制動力Ｂ_manが最大摩擦力（μ_m×軸
荷重）より小さい所定の値Ｂ_abs以上の大きさか否かを
判定し、Ｂ_manがＢ_abs以上の大きさの時はステップ10
12に移行し、Ｂ_manの値をＢ_absの値に設定して運動演
算を行う。このＢ_absはＡＢＳの作動時における制動力
の平均値である。このとき、模擬車両はグリップを有し
ているものと見なし、制動力が最大摩擦力を越えず、制
動力は車輪の転動方向に作用するものと考えれば、模擬
車両の重心の並進運動の運動方程式は式（１）のように
表すことができる。

【００４０】

【数１】 [Ff] ＋[Bf]＋[Fr]＋[Br]＝ M・(d²/dt²)[Pg] ─（１）

【００４１】式（１）において、 [Ff] は前輪に作用す
るサイドフォースを、[Fr]は後輪に作用するサイドフォ
ースを、[Bf]は前輪に作用する制動力を、[Br]は後輪に
作用する制動力を、 Mは模擬車両の質量を、(d²/dt²)は
時間に関する二階微分を、[Pg]は模擬車両の重心位置を
それぞれ示している。サイドフォース [Ff] 、[Fr]は、
それぞれスリップアングルαf 、αr と、制動力[Bf]、
[Br]と、摩擦係数μとに依存して車輪の転動方向に対し
て直角方向に発生する。サイドフォース [Ff] 、[Fr]が
制動力[Bf]、[Br]に依存するとした理由は、摩擦楕円
（制動力とサイドフォースの合力が最大摩擦力（＝μ_m
×軸荷重）を越えることができない。）に依拠している
が、車輪に作用する摩擦力を等方向とし、サイドフォー
スの関数形（Ff、Fr=f( α、B 、μ))は模擬車両の運動
状態に関わらず一定であるものとして予め与えておく。

【００４２】尚、制動力[Bf]、[Br]はブレーキペダル７
の踏み込み量（ペダルストローク）に基づいて算出され
る。即ち、図１６（ａ）に示されるように、ペダルスト
ロークの増加に伴ってブレーキ踏力が増加し、この踏力
に対して図１６（ｂ）に示されるようにブレーキ液圧が
ほぼ比例関係にある。また、図１６（ｃ）に示されるよ
うに模擬車両の制動力はブレーキ液圧の増加と共に増加
傾向にある。このように制動力[Bf]、[Br]はペダルスト
ロークの関数であると言える。よって、ペダルストロー
クをS とすれば、[Bf]、[Br] = f(S) と示すことがで
き、この関数を用いてブレーキペダル６の踏み込み量か
ら制動力[Bf]、[Br]を求めることができる。尚、本実施
例では、センサ２７によりブレーキペダル７のペダルス
トロークを検出し、その検出値から制動力[Bf]、[Br]を
求める構成としたが、運転者４０によるブレーキペダル
７の踏力を検出し、その検出値から制動力[Bf]、[Br]を
求める構成としてもよい。又、制動力[Bf]と[Br]との配
分は、前輪と後輪をほぼ同時にロックするように配分し
てもよく、車両安定性を得るために後輪の先行ロックを
防止し、前輪が先行してロックするように配分してもよ
い。

【００４３】また、スリップアングルαf 、αr とは、
車輪の接地点の運動方向と車輪の転動方向との成す角を
意味し、車輪の接地点の運動は、重心位置[Pg]、模擬車
両の重心回りの回転角θ、重心から前輪までの距離Lf、
及び重心から後輪までの距離Lrにより決定される。尚、
重心から前輪までの距離Lfと、重心から後輪までの距離
Lrは運転操作に係わらず一定値をとるものとする。前輪
の転動方向は操舵角φによって決まり、後輪の転動方向
は車頭方向と一致していることから、スリップアングル
αf 、αr はそれぞれ次式で求められる。

【００４４】

【数２】 αf = φ＋θ−arg((d/dt)[Pf]) = φ＋θ−arg((d/dt)[Pg]+Lf(-sinθ,cosθ)(d/dt) θ) ─（２）

【数３】 αr = θ−arg((d/dt)[Pr]) = θ−arg((d/dt)[Pg]+Lr( sinθ, -cosθ)(d/dt) θ) ─（３）

【００４５】尚、[Pf]は前輪の接地位置を、[Pr]は後輪
の接地位置のベクトル、θは模擬車両の重心回りの回転
角表す。(-sin θ,cosθ) 、( sin θ, -cosθ) は、そ
れぞれ、方位角θ、−θ方向の成分表示された単位ベク
トルである。ここで、模擬車両の重心回りの回転運動の
運動方程式を示せば、式（４）のように表すことができ
る。

【００４６】

【数４】 (([Pf]−[Pg]) ×([Ff] ＋[Bf]) ＋([Pr] −[Pg]) ×[Fr]) のｚ成分＝Jz・(d²/dt²)θ ─（４）

【００４７】式（４）において、Jzは模擬車両のｚ軸回
りの慣性モーメントを示している。又、

【数５】 [Pf]=[Pg]+[Lf(cos(θ),sin(θ)] ─（５）

【数６】 [Pr]=[Pg]-[Lr(cos(θ),sin(θ)] ─（６）である。

【００４８】尚、式（４）中の記号×はベクトル積を表
す。上記の式（１）、（４）に、初期値と、時間と共に
変化する動的パラメータとを与えてリアルタイムで数値
的に解くことにより、模擬車両の運動状態を得ることが
でき、以下にその解法を説明する。

【００４９】図１７は、所定時間間隔Δｔ毎の時刻ｔ
₁(初期時刻) 、ｔ₂ 、ｔ₃ （ｔ₁ ＜ｔ₂ ＜ｔ₃ ）におけ
る模擬車両の重心位置をそれぞれプロットした図であ
る。時刻ｔ₁ においてブレーキペダル６が踏み込まれる
とそのときのペダルストロークに応じて制動力[Bf]、[B
r]が算出される。又、サイドフォース[Ff]、[Fr]はスリ
ップアングルαf 、αr の初期値をゼロとし、算出され
た制動力[Bf]、[Br]の値と、所定の摩擦係数μを用いて
得られる。θの初期値は０であり、[Pg]の初期値は[0]
である。[Pf]-[Pg] の初期値は、(Lf,0)、[Pr]-[Pg] の
初期値は、(-Lr,0)である。

【００５０】このようにして、式（１）、（４）におけ
る左辺の値が決定されると、それぞれの右辺において模
擬車両質量M 、ｚ軸回りの慣性モーメントJzが定数であ
ることから、時刻ｔ₁ における重心加速度(d²/dt²)[Pg]
と角加速度(d²/dt²)θを求めることができる。そして、
重心加速度(d²/dt²)[Pg]及び角加速度(d²/dt²)θを時間
積分することで、即ち重心加速度(d²/dt²)[Pg]及び角加
速度(d²/dt²)θをΔｔ倍して、それら値をそれぞれ時刻
ｔ₁ における重心速度(d/dt)[Pg]と角速度(d/dt)θに加
えることで、時刻ｔ₂ における重心速度(d/dt)[Pg]及び
角速度(d/dt)θを求めることができる。また、時刻ｔ₂
における重心位置[Pg₂] 及び重心まわりの回転角（姿勢
角）θ₂ は、時刻ｔ₁ における重心速度(d/dt)[Pg]及び
角速度(d/dt)θを時間積分することにより、即ち時刻ｔ
₁ における重心速度(d/dt)[Pg]及び角速度(d/dt)θにΔ
ｔを乗じて位置の変化分 [ΔPg₁]及び角度の変化分Δθ
₁ を求め、それら値をそれぞれ時刻ｔ₁ における重心位
置[Pg₁] 及び回転角θ₁ に加算することで得られる。こ
のようにして時刻ｔ₂ における重心位置[Pg₂] 及び重心
まわりの回転角θ₂ がそれぞれ得られる。

【００５１】同様に、時刻ｔ₂ におけるペダルストロー
クに応じて制動力[Bf]、[Br]が算出されると、スリップ
アングルαf は、式（２）のように、時刻ｔ₂ における
回転角θ、操舵角φ、重心位置速度(d/dt)[Pg]、回転角
速度(d/dt)θ、重心車輪間距離Lfとを用いて演算でき
る。又、スリップアングルαr は、式（３）のように、
時刻ｔ₂ における回転角θ、重心位置速度(d/dt)[Pg]、
回転角速度(d/dt)θ、重心車輪間距離Lrとを用いて演算
できる。このようにして得られたスリップアングルαf
、αr と、算出された制動力[Bf]、[Br]の値と、所定
の摩擦係数μを用いてサイドフォース[Ff]、[Fr]がそれ
ぞれ得られる。

【００５２】これにより式（１）、（４）における左辺
の値が決まり、時刻ｔ₂ における重心加速度(d²/dt²)[P
g]と角加速度(d²/dt²)θが求まり、重心加速度(d²/dt²)
[Pg]及び角加速度(d²/dt²)θを時間積分して、それら値
を時刻ｔ₂ における重心速度(d/dt)[Pg]と角速度(d/dt)
θにそれぞれ加えることで、時刻ｔ₃ における重心速度
(d/dt)[Pg]及び角速度(d/dt)θを求めることができる。
また、時刻ｔ₃ における重心位置[Pg₃] 及び重心まわり
の回転角θ₃ は、重心速度(d/dt)[Pg]及び角速度(d/dt)
θを時間積分して位置の変化分 [ΔPg₂]及び角度の変化
分Δθ₂ を求め、それら値を時刻ｔ₂ における重心位置
[Pg₂] 及び回転角θ₂ にそれぞれ加算することで得られ
る。このようにして時刻ｔ₃ における重心位置[Pg₃] 及
び重心まわりの回転角θ₃ が得られる。このようにして
所定時間間隔の車両位置及び回転角を得ることができ
る。上記演算の後、ステップ1024に進む。

【００５３】ステップ1008にてＢ_manがＢ_absより小さ
い場合には、ステップ1014に移行し、このＢ_manの値を
用いて運動演算を行い、この後ステップ1024に移行す
る。ここで用いられる運動方程式はステップ1012と同様
に式（１）、（４）であり、ステップ1012と同様の処理
を行うことで車両の位置及び回転角を得ることができ
る。ステップ1012、1014の処理によるブレーキ液圧の時
間変化を図１８（ｂ）に示す。ブレーキペダル７を踏み
込むことによって時間の経過と共にブレーキ液圧が上昇
する。このブレーキ液圧の上昇に伴って制動力Ｂ_manが
増加し、時刻ｔ₄₀にて最大摩擦力より小さい所定Ｂ_abs
に制動力Ｂ_manが達すると、ブレーキ液圧はその時の値
に保持された状態で制動が行われ、時刻ｔ₅₀にて車両が
停止する。尚、ステップ1008、1012、1014に示される処
理のようにＡＢＳを有している場合には常に模擬車両は
「グリップがある」状態に保持されるものとする。

【００５４】ステップ1006にてＡＢＳを有していない場
合には、ステップ1010に移行し、ＡＢＳを有していない
時の模擬車両挙動を演算する。即ち、ブレーキペダル７
の操作による制動力Ｂ_manが最大摩擦力以上の大きさか
否かを判定し、Ｂ_manが最大摩擦力以上の大きさの時は
模擬車両の車輪がロックし、「グリップがない」状態に
あると見なして、ステップ1016に移行し、その場合の運
動演算を行う。

【００５５】ＡＢＳを有していない場合には制動により
車輪がロック状態に近づくと、ホイールシリンダに作用
するブレーキ油圧の開放及び印加の制御が行われず、ブ
レーキ油圧が印加状態に保持されるので、車輪の回転力
が復元されずにロック状態となり、車輪はスリップす
る。よって、車輪のロック状態ではサイドフォースが作
用せず、車輪の運動方向と逆向きに車輪に力が作用し、
その大きさは車輪ロック時の摩擦係数μ₀ と軸荷重との
積になる。このとき、模擬車両の直線運動の運動方程式
は式（７）に、回転運動の運動方程式は式（８）にそれ
ぞれ示される。

【００５６】

【数７】 [Bf] ＋[Br]＝ M・(d²/dt²)[Pg] ─（７）

【００５７】

【数８】 (([Pf]−[Pg]) ×[Bf]＋([Pr] −[Pg]) ×[Br]) のｚ成分＝Jz・(d²/dt²)θ ─（８）

【００５８】式（７）、（８）を用いて、ステップ101
2、1014と同様に処理を行うことによって車輪ロック時
の模擬車両の運動状態を得ることができる。この演算の
後、ステップ1024に進む。ステップ1010にてＢ_manが最
大摩擦力より小さい場合には、模擬車両の車輪がロック
状態になく、グリップがあるものと見なし、ステップ10
18に移行し、上述の式（１）、（４）を用いて運動演算
を行う。ステップ1016、1018の処理によるブレーキ液圧
の時間変化を図１８（ａ）に示す。ブレーキペダル７を
踏み込むことによって時間の経過と共にブレーキ液圧が
上昇し、ブレーキ液圧の上昇に伴って制動力Ｂ_manが増
加する。このとき、ＡＢＳを有していないのでブレーキ
液圧が制御されることはなく、時刻ｔ₁₀にて最大圧に達
し、その液圧状態がフルブレーキ操作により保持され
る。これによって、車両のスリップ率は増加していき、
時刻ｔ₂₀にてスリップ率が1.0 に達し、車輪がロックす
る。このロック状態（摩擦係数μ₀ ）で車両は徐々に減
速して移動し、時刻ｔ₃₀にて停止する。図１８に示され
るように、ＡＢＳを有しない場合には、ＡＢＳを有した
場合に比べて停止するまでの時間（停止距離）が長くな
る。

【００５９】又、車輪がロックする前の制動状態では、
ＡＢＳの有無に係わらず、制動時の速度が大きい程、式
（２）、（３）からも理解されるように、重心の直進方
向の速度が大きくなるため、スリップ角が大きくなり、
ハンドルの制御性が悪くなることが模擬されることが理
解される。さらに、路面の最大摩擦係数が小さい程、サ
イドホース[Ff]、[Fr]が小さくなり、従って、(d/dt)θ
が小さくなり、式（２）、（３）から理解されるよう
に、スリップ角が大きくなり、ハンドルの制御性が悪く
なることが模擬されることが理解される。

【００６０】さらに、車輪のロック状態になると、ＡＢ
Ｓが存在しない場合には、サイドホース[Ff]、[Fr]は零
であるので、ハンドルの操作性は全くなく、ロックした
時の前輪の向きによっては車体が容易にスピンすること
が模擬される。又、車輪がロックした時の制動距離は、
ロック時の車体速度が大きい程、ロック時の路面と車輪
との間の摩擦係数μ₀が小さい程、長くなることが模擬
されることも容易に理解される。又、ブレーキの踏力が
緩められ、踏力に応じたブレーキの制動力Ｂ_manがロッ
ク時の摩擦係数μ₀から決定される路面から受ける車輪
の制動力よりも小さくなると、車輪のロックが解除され
るので、この状態になった時には、再度、式（１）、
（４）を用いて、車両の位置及び姿勢が演算されること
になる。

【００６１】一方、ＡＢＳが存在する場合には、ブレー
キの踏力による制動力Ｂ_manが路面とタイヤとの最大摩
擦係数μと車体重量とで決定される値よりやや低い値の
Ｂ_absを越える場合に、車輪と路面に間に働く制動力を
Ｂ_absに制限して、車輪がロックに陥らないないように
模擬している。この結果、車輪のロックがない状態での
車体の挙動が模擬される。このため、ＡＢＳ設備が存在
しても、制動時の車体速度が大きい程、又、路面の最大
摩擦係数μが小さい程、制動距離が増加し、スリップ角
が増加して、操舵安定性が低下することが模擬される。
よって、ＡＢＳの制動及び操舵安定性の体感はもとよ
り、ＡＢＳ制御の限界についても、運転者４０に体感さ
せることができる。

【００６２】このようにＡＢＳを有している場合には、
常にグリップのある状態で運動演算が実行され、ＡＢＳ
を有していない場合には制動力と最大摩擦力との大小関
係からグリップの有無が決定され、それぞれの場合にお
ける運動演算が実行される。上記のステップ1012〜1022
の各処理の後、ステップ1024にて所定時間Δｔ後の模擬
車両位置及び姿勢が算出される。このようにして図１２
のステップ914 の処理が行われる。

【００６３】図１２において、ステップ914 の処理の
後、模擬車両の位置及び姿勢のデータを更新し（ステッ
プ916 ）、ステップ916 にて更新されたデータに基づい
てディスプレイ１３の表示画面を更新する（ステップ91
8 ）。この後、ステップ920 にて模擬車両の走行音の出
力を演算する。ステップ920における処理の詳細を図１
４に示す。

【００６４】図１４において、まず、アクセルペダル６
がオンであるか否かを判定し（ステップ1102）、アクセ
ルペダル６がオンであるとき模擬車両は加速運動を行っ
ているのでステップ1104に移行し、車両速度がギアチェ
ンジが行われる所定の閾値に達しているか否かを判定す
る。ステップ1104にて車速が所定の閾値に達していると
き、ステップ1108に移行し、その車速に対応したエンジ
ン音と、車輪の走行音と、ギアチェンジ音とをスピーカ
１２より出力し、加速時でギアチェンジ時における音声
を模擬する。ステップ1104にて車速が所定の閾値に達し
ていない時には、ステップ1110に移行し、その車速に対
応したエンジン音と車輪の走行音とをスピーカ１２より
出力し、加速時に運転者４０に聞こえる音声を模擬す
る。ステップ1108、1110における処理は、主としてシミ
ュレーション開始後からディスプレイ１３上に表示され
る黄色のラインを模擬車両が越えるまでの間において実
行される。

【００６５】ステップ1102にてアクセルペダル６がオフ
である場合には、ステップ1106に移行し、車輪がロック
状態であるか否かを判定する。ステップ1106にて車輪が
ロック状態でない時、ステップ1112に進み、車速に応じ
たエンジン音と車輪の走行音をスピーカ１２より出力
し、車輪のロックを伴わない制動時の音声を模擬する。
ステップ1106にて車輪がロック状態であるとき、車輪が
スリップしているものと考え、ステップ1114に進み、車
速に応じたスリップ音とエンジン音とをスピーカ１２よ
り出力し、車輪ロック時の音声を模擬する。ステップ11
12、1114における処理は、主としてディスプレイ１３上
に表示される黄色のラインを模擬車両が越えてた後の制
動時において実行される。このようにして、図１２のス
テップ920 にて、ギアチェンジの有無による加速時の音
声、及びスリップの有無による制動時の音声を模擬す
る。

【００６６】図１２において、模擬車両走行音の演算の
後、ステップ922 にてシミュレーションの中断か否かを
判定し、中断でない場合にはステップ912 に戻って模擬
車両データを入力し、上記各演算を繰り返して実行す
る。ステップ922 にてシミュレーションを中断する場合
には、ステップ924 に移行し、シミュレーションの終了
か否かを判定する。ステップ924 にてシミュレーション
を終了しない場合には、ステップ902 に戻ってシミュレ
ーションの準備チェックから行い、シミュレーションを
終了する場合にはステップ926 に進み、シミュレーショ
ン結果をディスプレイ１３に表示する。このシミュレー
ション結果の表示例を図１９に示す。

【００６７】図１９に示されるように、本実施例では、
運転者４０がフルブレーキ操作を行わない場合には効果
的ではないので、ブレーキペダル７の踏み込み量が十分
であるかどうかを、フルブレーキに必要な踏力に対する
百分率で棒グラフに示す構成とした。この棒グラフを運
転者４０が確認することで、フルブレーキ操作を実行す
る際の基準とすることができる。尚、図１９中に示され
る速度は、黄色のラインに模擬車両が到達したときの車
速を示している。図１２のステップ926 で結果を表示し
た後、ステップ928 にて次のシミュレーションを実行す
るか否かを判定し、次のシミュレーションを行う場合に
はステップ902 に移行し、シミュレーションを終了する
場合にはエンドとする。

【００６８】上記の図１２〜図１４に示す処理を行うこ
とにより、ＡＢＳ作動時、及び非作動時における模擬車
両挙動をディスプレイ１３に表示される動画と、スピー
カ１２から出力される音声とで模擬することができるの
で、運転者４０はＡＢＳのシミュレーションを効果的に
体験学習することができる。また、本実施例では路面の
摩擦係数や車速を変化させてシミュレーションを実行で
きるので、ＡＢＳの作動、非作動のそれぞれにおいて、
摩擦係数や車速に応じたフルブレーキ操作時における車
両のすべり具合をより具体的に体験学習することができ
る。

【００６９】上記実施例では、常に運転者４０の視点で
ディスプレイ１３に動画が表示される構成としている
が、他の視点で動画表示する構成としてもよい。例え
ば、運転者４０の視点から離れて上方からの視点で模擬
車両挙動を動画表示した構成を図２０に示すが、このよ
うに他の視点で模擬車両挙動を動画表示することで、客
観的に車両挙動を把握することができるので、シミュレ
ーションによる学習効果を高めることができる。

【００７０】上記実施例では、シミュレーション時のシ
ナリオを主として「フルブレーキ」、「直線レーンチェ
ンジ」、及び「カーブ」の３つのシナリオ内容とした
が、このシナリオの内容はこれに限定されるものではな
く、種々のシナリオを設定してもよい。例えば、上述の
シナリオでは、ディスプレイ１３上に表示される黄色の
ラインに達した時にフルブレーキ操作を行う構成である
が、ディスプレイ１３上に黄色のラインを表示する代わ
りに、子供や車両の飛び出しを表示し、運転者４０がこ
の飛び出しに気づいてフルブレーキ操作を行う構成とし
てもよい。このようなシナリオを設けることにより、飛
び出し時のフルブレーキ操作を走行体験できる。また、
このとき、シミュレータ装置１００にクラクション機能
を持たせ、運転者４０がクラクションを鳴らしたとき
に、子供や車両がその位置で停止したり、飛び出しの速
度が減少する構成とすれば、より効果的なシミュレーシ
ョンを行うことができる。

【００７１】また、上記実施例に示されるシナリオにオ
ートクルーズ走行を模擬したモードを付加した構成とし
てもよい。これにより、オートクルーズ走行からフルブ
レーキ操作を行ったときの走行を模擬学習できる。上記
実施例では、シミュレーション実行後の評価結果とし
て、フルブレーキ操作の達成の可否や、黄色のラインに
達したときの車速などを表示する構成としているが、評
価項目はこれに限定しない。例えば、フルブレーキ操作
を行ってから停止するまでの距離を、シミュレーション
実行後にディスプレイ１３に表示する構成としてもよ
い。これにより、車速や、ＡＢＳの有無、路面状態によ
って、停止距離がどの程度になるかを把握することがで
き、シミュレーション効果をさらに向上できる。

【００７２】上記実施例では、ディスプレイ１３上に表
示される動画の背景については特に記載していないが、
車両速度が微速時や低速時では背景を市街地とし、車両
速度が高速時では背景を郊外や高速道路などに設定する
構成とすれば、より実際に則したシミュレーション映像
とすることができる。また、模擬する路面状態によっ
て、ディスプレイ１３に表示される路面の色や濃さを変
化させる構成としてもよい。例えば、湿潤（ウェット）
路面上を走行するとき、路面の色を暗色で表示すること
で、よりリアルな表示画面が得られる。

【００７３】上記実施例では、天候状態について特に配
慮した構成ではないが、シミュレータ装置１００にワイ
パスイッチを設け、路面状態が湿潤路面の場合に、運転
者４０がワイパスイッチを操作したとき、ディスプレイ
１３上に降雨状態とワイパの駆動状態とを表示する構成
としてもよい。これにより、雨天走行時のシミュレーシ
ョンを効果的に演出することができる。また、路面状態
が圧雪路面の場合に、運転者４０がワイパスイッチを操
作したとき、ディスプレイ１３上に降雪状態とワイパの
駆動状態とを表示する構成としてもよい。これにより、
降雪時のシミュレーションを効果的に演出することがで
きる。

【００７４】さらに、シミュレータ装置にフォグランプ
スイッチを設け、運転者４０がフォグランプスイッチを
操作したとき、ディスプレイ１３上に霧が発生した状況
を表示する構成としてもよい。これにより、霧が発生し
た状況下におけるシミュレーションを効果的に演出する
ことができる。これら各天候状態は、段階的に設定する
構成としてもよい。例えば、降雨状態を小雨から豪雨ま
で任意に変化できる構成にし、その降雨状態に応じて摩
擦係数を設定してもよい。その他に、強風状態を表示す
るために、ディスプレイ１３上に表示された樹木などを
しならせて風力レベルを表示してもよく、このとき、風
音をスピーカ１２より出力する構成にすれば、より効果
的なシミュレーションを行える。

【００７５】上記実施例では、時間的には主として昼間
の時間帯を想定しているが、夕方や朝方などの薄明時を
模擬してもよい。さらに、シミュレータ装置１００にラ
イティングスイッチを設け、運転者４０がライティング
スイッチを操作したとき、ディスプレイ１３上に夜間時
の走行状況（例えば背景が暗く、ヘッドライトの照射部
分だけが明確に表示される）を表示する構成としてもよ
い。これにより、夜間走行時のシミュレーションを効果
的に演出することができる。

【００７６】上記実施例では、模擬車両のタイプを特に
限定していないが、運転者４０が日常操縦する車両タイ
プに合わせてシミュレーションを行える構成としてもよ
い。例えば、図２１に示すように中型セダンタイプでは
視点の高さが中程度で加速性能が並と考えれられ、トラ
ックなどでは視点の高さが高く、加速性能が低いと考え
られる。また、クーペなどでは視点の高さが低く、加速
性能が高いと考えられるので、各車両タイプによって視
点の高さや、加速度性能を変化させてシミュレーション
を行うことで、より効果のあるシミュレーションを行う
ことができる。

【００７７】尚、上記実施例では運転シミュレータ装置
１００の個数を特に限定してはいないが、図２２に示さ
れるように複数（図２２ではｎ個）の運転シミュレータ
装置１００ａ〜１００ｎを設け、パソコンから成るシナ
リオ設定装置３で各装置のシナリオを設定する構成とし
てもよい。このように複数個の運転シミュレータ装置１
００ａ〜１００ｎを設けることで、一度に多数の運転者
の走行体験に対応することができる。

【００７８】上記に示されるように、本発明によれば、
シミュレータ装置の各機器の操作状況を検出し、その検
出信号に基づいてＡＢＳの作動時、及びその非作動時に
おける車両挙動を、操作者の視点による外部環境の変化
としてディスプレイ上に動画表示し、スピーカより走行
時の音声を出力することによって、操作者は車速、摩擦
係数に変化に応じたフルブレーキ操作時の走行体験を効
果的に学習することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置の全体構成を示したブロック図。

【図２】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置の全体構成を示した斜視図。

【図３】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置において、ディスプレイの表示映像の一例を示
した模式図。

【図４】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置において、ディスプレイに表示される動画モデ
ルの座標形と車両座標形との関係を示した模式図。

【図５】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置において、機器設定時のメニュー画面構成を示
した模式図。

【図６】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置において、シナリオ設定時のメニュー画面構成
を示した模式図。

【図７】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置において、ＡＢＳ有無の設定時のメニュー画面
構成を示した模式図。

【図８】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置において、模擬車両の速度設定時のメニュー画
面構成を示した模式図。

【図９】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュレ
ータ装置において、路面状況設定時のメニュー画面構成
を示した模式図。

【図１０】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、模擬走行実施時のフルブレーキ操
作の結果判定の一例を示した説明図。

【図１１】摩擦係数とスリップ率との関係を示した模式
図。

【図１２】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、ＣＰＵで行われる処理内容を示し
たメインフローチャート。

【図１３】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、ＣＰＵで行われる車両挙動模擬演
算の処理内容を示したサブフローチャート。

【図１４】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、ＣＰＵで行われる車両走行音出力
演算の処理内容を示したサブフローチャート。

【図１５】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、ＣＰＵで行われる車両挙動模擬演
算処理時に用いられる車両モデルを示した模式図。

【図１６】ペダルストローク、踏力、ブレーキ液圧、及
び制動力間の相互関係を示した模式図。

【図１７】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、制動時の模擬車両の軌跡を示した
模式図。

【図１８】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、ＡＢＳの有無によるブレーキ液圧
の時間変位を示した模式図。

【図１９】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、シミュレーション終了時にディス
プレイに表示されるシミュレーション結果を示した模式
図。

【図２０】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、ディスプレイの表示映像を上方か
らの視点で示した模式図。

【図２１】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、車両の車両タイプの一例を示した
模式図。

【図２２】本発明の具体的な実施例に係わる運転シミュ
レータ装置において、複数の運転シミュレータ装置を設
けた構成を示した模式図。

【符号の説明】

１メモリ２ＣＰＵ３シナリオ設定装置４イグニッションキー５ハンドル６アクセルペダル７ブレーキペダル８シフトレバー９方向指示器１０サイドブレーキ１１シートベルト１２スピーカ１３ディスプレイ１４計器１５基台１６シート１７カバー１８バックミラー１９ルームミラー２０キャスター２１ストッパ２４〜３１センサ４０運転者１００運転シミュレータ装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静止した模擬車両の運転者の視点から見
える模擬車両の周囲の環境を、運転者の運転操作状況に
応じて動画表示することで、模擬車両の走行を運転者に
体感させる運転シミュレータ装置において、模擬ブレーキペダルの踏み込みにより前記模擬車両に制
動をかけた時の前記模擬車両の走行状態を、アンチロッ
クブレーキシステムの装備の有無及び前記模擬車両が走
行する模擬路面と模擬車輪との設定された任意の摩擦係
数に対応して、演算し、その演算された模擬車両の位置
及び姿勢に基づいて、前記動画表示を変化させることを
特徴とする運転シミュレータ装置。
【請求項２】車両を模擬した模擬車両において制動時
にアンチロックブレーキシステムが作動したとき、路面
を模擬した模擬路面上を模擬走行する前記模擬車両の運
動を実時間処理にて表示する運転シミュレータ装置であ
って、運転者による操作に応じて前記模擬車両の走行状況を模
擬し、かつ、制動時に前記模擬車両の車輪を模擬した模
擬車輪のロックを防止するアンチロックブレーキシステ
ムの作動を前記模擬路面の路面状態に及び車速に応じて
模擬し、前記模擬車両の周囲の環境を模擬した模擬環境
を動画表示することを特徴とする運転シミュレータ装
置。
【請求項３】アンチロックブレーキシステムの作動
は、前記模擬ブレーキペダルの踏み込みに応じて得られ
る制動力を前記摩擦係数に応じて制限することで模擬車
輪のロックを防止するものであることを特徴とする請求
項１に記載の運転シミュレータ装置。
【請求項４】前記操作者により操作され、前記模擬車
両の走行状況を模擬した模擬走行状況をつくりだす模擬
操作手段と、前記模擬車両の前記模擬走行状況、及び前記模擬操作手
段の操作状況を検出する検出手段と、前記検出手段による検出値に基づいて、前記模擬車両の
制動時において前記模擬路面の路面状態に応じて前記模
擬車両の前記模擬車輪のロックを防止する模擬アンチロ
ックブレーキ手段と、前記検出手段による検出値、及び前記模擬アンチロック
ブレーキ手段の出力に基づいて、前記模擬車両の運動を
模擬する模擬運動演算手段と、前記模擬運動演算手段の出力に基づいて、前記模擬環境
を動画表示する模擬表示手段とを備えたことを特徴とす
る請求項２に記載の運転シミュレータ装置。