從車輛設計及道路安全的角度來看，對於人、車輛、道路及周遭環境四者
之間的相互關係，仍然有相當多的課題可供探討，然而實車試驗時的成本，危
險狀況及實驗結果的重現性都是必須考慮而且不易掌握。為了解決前述問題，
國外車廠或研究單位均以建立駕駛模擬器來取代大部分的實車試驗。本研究為
建立可套用於汽車駕駛模擬器之車輛模擬軟體，此軟體分成車輛動力傳輸、車
輛動態與操控運動感覺等三個次模組。
其中，動力傳輸模組為計算油門與檔位相對應之加速度，利用不同之油門
及檔位來分析引擎轉速與扭力之變化，再換算成車輛加速度。車輛動態模式則
包括車輛在懸吊系統、轉向系統及運動狀態下的操控數學模式，藉由輪胎側向
力、車輛慣性力所組合的車輛翻滾數學模式。另外，駕駛模擬器有運動空間之
限制，為了在有限空間內模擬出車輛運動感覺，故需建立操控運動感覺模組，
利用沖淡演算法架構出動作提示之觀念來補強實車駕駛時的運動感受。最後，
將車輛模擬程式與實車測試資料進行比對，以驗證其正確性及適用性。

目錄
誌謝................................................................................................................................ i
中文摘要......................................................................................................................iii
ABSTRACT ................................................................................................................. iv
目錄...............................................................................................................................v
表目錄........................................................................................................................viii
圖目錄.......................................................................................................................... ix
1. 緒論.......................................................................................................................... 1
2. 文獻回顧.................................................................................................................. 4
2.1 汽車駕駛模擬系統之介紹............................................................................. 4
2.2 動力傳輸模組之相關研究............................................................................. 8
2.3 車輛動態模組之相關研究............................................................................. 9
2.4 操控運動感覺之相關研究........................................................................... 11
3. 研究方法................................................................................................................ 13
3.1 動力傳輸模組的建立................................................................................... 13
3.1.1 轉速計算單元..................................................................................... 14
3.1.2 扭力計算單元..................................................................................... 15
3.1.3 傳動與推力單元................................................................................. 21
3.1.4 行駛阻力與加速度單元..................................................................... 22
3.1.4.1 滾動阻力................................................................................... 23
3.1.4.2 空氣阻力................................................................................... 24
3.1.4.3 爬坡阻力................................................................................... 25
3.1.4.4 加速阻力................................................................................... 26
vi
3.1.4.5 加速度....................................................................................... 27
3.1.4.6 煞車........................................................................................... 27
3.2 車輛動態模組的建立................................................................................... 28
3.2.1 操控模式............................................................................................. 30
3.2.1.1 懸吊系統................................................................................... 30
3.2.1.2 空氣動力模式........................................................................... 32
3.2.1.3 輪胎模式................................................................................... 33
3.2.1.4 摩擦滑動率簡化....................................................................... 35
3.2.2 傾覆模式............................................................................................. 36
3.2.3 自手排與前進後退檔....................................................................... 39
3.3 操控運動感覺模組的建立........................................................................... 40
3.3.1 動作提示分析模式............................................................................. 40
3.3.1.1 駕駛者受力分析....................................................................... 40
3.3.1.2 沖淡演算法............................................................................... 42
3.3.2 逆向運動學......................................................................................... 52
4. 結果與討論............................................................................................................ 54
4.1 動力傳輸模組-模擬驗證.............................................................................. 54
4.2 操控運動感覺模組模擬驗證........................................................................ 62
4.3 車輛動態模比較與討論................................................................................ 80
4.4 實車試驗與車輛模擬系統比對驗證........................................................... 88
4.4.1 車輛直線運動試驗結果..................................................................... 89
4.4.2 車輛轉彎運動試驗結果..................................................................... 92
vii
5. 結論與建議............................................................................................................ 99
參考文獻................................................................................................................... 102
附錄壹 空氣動力與空氣力矩方程式..................................................................... 106
附錄貳 空氣動力參數............................................................................................. 109
自傳........................................................................................................................... 110

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