(57)【要約】タイヤのスリップ挙動を模擬できるドライブトレインの試験システムを提供すること。試験システムは、タイヤのタイヤ速度値を算出するタイヤ速度演算部６１１，６２１と、上記タイヤを駆動輪として走行する車両の車両速度値を算出する車両速度演算部６３と、タイヤ速度値と車両速度値との差に基づいて、タイヤと路面との間に発生する車両駆動トルク値を算出する車両駆動トルク演算部６１２，６２２と、タイヤ速度値を指令値とし、指令値とエンコーダ４１，４２の出力値との偏差がなくなるように指令信号を出力する速度制御装置６１３，６２３と、を備える。タイヤ速度演算部６１１，６２１は、軸トルクメータの出力値から車両駆動トルク値を減算して得られるタイヤ駆動トルク値に基づいてタイヤ速度値を算出し、車両速度演算部６３は、車両駆動トルク値に基づいて車両速度値を算出する。
2014010409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの出力軸に連結された動力計と、
指令信号に応じた電力を前記動力計に供給するインバータと、
前記出力軸に作用する軸トルクを検出する軸トルク検出器と、
前記動力計の回転速度を検出する速度検出器と、を備えたドライブトレインの試験システムであって、
前記ワークの出力軸に連結される仮想的なタイヤの回転速度に相当するタイヤ速度値を算出するタイヤ速度演算部と、
前記タイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の速度に相当する車両速度値を算出する車両速度演算部と、
前記タイヤ速度値と前記車両速度値との差に基づいて、前記タイヤと仮想的に設定された路面との間の摩擦によって発生する車両駆動トルク値を算出する車両駆動トルク演算部と、
前記タイヤ速度値を指令値とし、当該指令値と前記速度検出器の出力値との偏差がなくなるように指令信号を出力する速度制御装置と、を備え、
前記タイヤ速度演算部は、前記軸トルク検出器の出力値から前記車両駆動トルク値を減算して得られる値を前記タイヤの回転に寄与するタイヤ駆動トルク値とし、当該タイヤ駆動トルク値に基づいて前記タイヤ速度値を算出し、
前記車両速度演算部は、前記車両駆動トルク値に基づいて前記車両速度値を算出することを特徴とするドライブトレインの試験システム。
【請求項２】
前記速度制御装置から出力された指令信号に、前記軸トルク検出器の出力値と前記車両駆動トルク値との差に比例した信号を合成し、当該指令信号を補正するフィードフォワード入力演算部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のドライブトレインの試験システム。
【請求項３】
前記タイヤ速度演算部は、前記タイヤ駆動トルク値を入力とし、所定のタイヤ慣性モーメントで特徴付けられる前記タイヤの運動方程式によって前記タイヤ速度値を算出し、
前記車両速度演算部は、前記車両駆動トルク値を入力とし、所定の車両慣性モーメントで特徴付けられる前記車両の運動方程式によって前記車両速度値を算出すること特徴とする請求項１又は２に記載のドライブトレインの試験システム。
【請求項４】
前記車両駆動トルク演算部は、前記タイヤ速度値と前記車両速度値との間の速度差に基づいて前記タイヤのスリップ率を算出し、タイヤ−路面間の摩擦係数値を、路面の状態に応じて選択された制御マップに基づいて前記スリップ率を引数として決定し、前記タイヤが前記路面から受ける垂直抗力値に前記摩擦係数値を乗算することにより前記車両駆動トルク値を算出することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のドライブトレインの試験システム。
【請求項５】
前記ワークの出力軸に設けられる仮想的な制動装置が操作されることによって発生するブレーキトルク値を算出するブレーキトルク演算部をさらに備え、
前記タイヤ速度演算部は、前記軸トルク検出器の出力値から前記車両駆動トルク値及び前記ブレーキトルク値を減算して得られる値を前記タイヤの回転に寄与するタイヤ駆動トルク値とし、当該タイヤ駆動トルク値に基づいて前記タイヤ速度値を算出し、
前記ブレーキトルク演算部は、所定のブレーキトルク指令値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記タイヤ速度値が０になるように前記ブレーキトルク値を算出することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のドライブトレインの試験システム。
【請求項６】
所定のブレーキトルク指令値を所定の変化率以下に制限する変化率制限部をさらに備え、
前記ブレーキトルク演算部は、前記変化率制限部によって制限されたブレーキトルク指令値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記タイヤ速度値が０になるように前記ブレーキトルク値を算出することを特徴とする請求項５に記載のドライブトレインの試験システム。
【請求項７】
前記タイヤ速度演算部への入力を、前記軸トルク検出器の出力値と値０とで選択的に切替える軸トルク入力セレクタをさらに備えることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のドライブトレインの試験システム。
【請求項８】
前記ワークの出力軸の回転を減速させる制動装置と、
前記軸トルク検出器の出力値、前記速度検出器の出力値及び前記インバータへの指令信号の値に基づいて、前記出力軸の減速トルク値を算出する減速トルク演算部と、をさらに備え、
前記タイヤ速度演算部は、前記軸トルク検出器の出力値から前記車両駆動トルク値及び前記減速トルク値を減算して得られる値を前記タイヤ駆動トルク値とすることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のドライブトレインの試験システム。
【請求項９】
ワークの出力軸の両端側にそれぞれ連結された第１動力計及び第２動力計と、
第１指令信号に応じた電力を第１動力計に供給する第１インバータ及び第２指令信号に応じた電力を第２動力計に供給する第２インバータと、
前記出力軸のうち前記第１動力計側に作用する軸トルクを検出する第１軸トルク検出器及び前記出力軸のうち前記第２動力計側に作用する軸トルクを検出する第２軸トルク検出器と、
前記第１動力計の回転速度を検出する第１速度検出器及び前記第２動力計の回転速度を検出する第２速度検出器と、を備えたドライブトレインの試験システムであって、
前記出力軸の前記第１動力計側に連結される仮想的な第１タイヤの回転速度に相当する第１タイヤ速度値を算出する第１タイヤ速度演算部及び前記出力軸の前記第２動力計側に連結される仮想的な第２タイヤの回転速度に相当する第２タイヤ速度値を算出する第２タイヤ速度演算部と、
前記第１、第２タイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の速度に相当する車両速度値を算出する車両速度演算部と、
前記第１タイヤ速度値と前記車両速度値との差に基づいて、前記第１タイヤと仮想的に設定された第１路面との間の摩擦力によって発生する第１車両駆動トルク値を算出する第１車両駆動トルク演算部と、
前記第２タイヤ速度値と前記車両速度値との差に基づいて、前記第２タイヤと仮想的に設定された第２路面との間の摩擦力によって発生する第２車両駆動トルク値を算出する第２車両駆動トルク演算部と、
前記第１タイヤ速度値を第１指令値とし、当該第１指令値と前記第１速度検出器の出力値との偏差がなくなるように第１指令信号を出力する第１速度制御装置と、
前記第２タイヤ速度値を第２指令値とし、当該第２指令値と前記第２速度検出器の出力値との偏差がなくなるように第２指令信号を出力する第２速度制御装置と、を備え、
前記第１タイヤ速度演算部は、前記第１軸トルク検出器の出力値又は前記第１及び第２軸トルク検出器の出力値の平均値から前記第１車両駆動トルク値を減算して得られる値を前記第１タイヤの回転に寄与する第１タイヤ駆動トルク値とし、当該第１タイヤ駆動トルク値に基づいて前記第１タイヤ速度値を算出し、
前記第２タイヤ速度演算部は、前記第２軸トルク検出器の出力値又は前記第１及び第２軸トルク検出器の出力値の平均値から前記第２車両駆動トルク値を減算して得られる値を前記第２タイヤの回転に寄与する第２タイヤ駆動トルク値とし、当該第２タイヤ駆動トルク値に基づいて前記第２タイヤ速度値を算出し、
前記車両速度演算部は、前記第１車両駆動トルク値及び前記第２車両駆動トルク値の合算値に基づいて前記車両速度値を算出することを特徴とするドライブトレインの試験システム。
【請求項１０】
前記第１車両駆動トルク演算部は、前記第１タイヤ速度値と前記車両速度値との間の速度差に基づいて前記第１タイヤの第１スリップ率を算出し、第１タイヤ−第１路面間の第１摩擦係数値を、路面の状態に応じて選択された第１制御マップに基づいて前記第１スリップ率を引数として決定し、前記第１タイヤが前記第１路面から受ける第１垂直抗力値に前記第１摩擦係数値を乗算することにより前記第１車両駆動トルク値を算出し、
前記第２車両駆動トルク演算部は、前記第２タイヤ速度値と前記車両速度値との間の速度差に基づいて前記第２タイヤの第２スリップ率を算出し、第２タイヤ−第２路面間の第２摩擦係数値を、第２路面の状態に応じて選択された第２制御マップに基づいて前記第２スリップ率を引数として決定し、前記第２タイヤが前記第２路面から受ける第２垂直抗力値に前記第２摩擦係数値を乗算することにより前記第２車両駆動トルク値を算出することを特徴とする請求項９に記載のドライブトレインの試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライブトレインの試験システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライブトレインとは、エンジンで発生したエネルギーを駆動輪に伝達するための複数の装置の総称をいい、エンジン、クラッチ、トランスミッション、ドライブシャフト、プロペラシャフト、デファレンシャルギヤ、及び駆動輪などで構成される。ドライブトレインの試験システムでは、実際にエンジンでトランスミッションを駆動するとともに、その出力軸に接続されたダイナモメータを電気慣性制御することにより、適切な負荷トルクを出力軸に付与しながら、ドライブトレインの耐久性能や品質などが評価される。【０００３】
このような試験システムで採用されている電気慣性制御の多くは、例えば特許文献１に示されているように、車両慣性モーメントに相当する単一の慣性量のみが設定可能となっている。これは、実車両のタイヤがスリップせず常に路面にグリップして走行している状態を模擬していることに相当する。しかしながら、実際には雪面や氷面などタイヤが滑り易い路面が存在するが、特許文献１に示された試験システムでは、このような路面上でタイヤがスリップした状態を再現するのは困難である。【０００４】
特許文献２には、ドライブトレインが搭載される車両の動特性モデルに基づいて負荷トルクを算出する技術が開示されている。この動特性モデルは、タイヤのスリップ率及び車両に作用する垂直荷重に基づいて車両に作用する前後力を算出するスリップモデルを含んでおり、これにより、タイヤのスリップ挙動を考慮した負荷トルクを動力計で発生させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７４８３４号公報
【特許文献２】特開２００５−６１８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の技術では、ドライブトレインが搭載される車両の仮想的な車両速度と、仮想的なタイヤの回転速度に相当する動力計の回転速度とを入力として、動特性モデルに含まれる各種パラメータの値等を決定しているが、この車両速度は、動力計の回転速度にタイヤ半径等の定数を掛けて得られたものである。一方、実際の滑り易い路面上では、タイヤはスリップし高速で回転するが、転がるタイヤの表面と路面との間の摩擦力が小さくなるため車両速度は増加しない状態になるため、タイヤの回転速度と車両速度とは独立したパラメータとして扱われるべきものである。しかしながら、特許文献２の技術では、車両速度をタイヤの回転速度のみから算出したものを用いているため、結果として十分な精度でタイヤのスリップ挙動を模擬できない。【０００７】
本発明は、タイヤのスリップ挙動を模擬できるドライブトレインの試験システム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】
【０００８】
（１）上記目的を達成するため本発明は、ワーク（例えば、後述の変速機Ｔ）の出力軸（例えば、後述の出力軸Ｓ１）に連結された動力計（例えば、後述の動力計２１，２２）と、指令信号に応じた電力を前記動力計に供給するインバータ（例えば、後述のインバータ３１，３２）と、前記出力軸に作用する軸トルクを検出する軸トルク検出器（例えば、後述の軸トルクメータ５１，５２）と、前記動力計の回転速度を検出する速度検出器（例えば、後述のエンコーダ４１，４２）と、前記ワークの出力軸に連結される仮想的なタイヤの回転速度に相当するタイヤ速度値（Ｖｗ１，Ｖｗ２）を算出するタイヤ速度演算部（例えば、後述のタイヤ速度演算部６１１，６１１Ａ，６１１Ｃ，６２１，６２１Ａ）と、前記タイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の速度に相当する車両速度値（Ｖ）を算出する車両速度演算部（例えば、後述の車両速度演算部６３）と、前記タイヤ速度値と前記車両速度値との差に基づいて、前記タイヤと仮想的に設定された路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動トルク値（Ｆｘ１，Ｆｘ２）を算出する車両駆動トルク演算部（例えば、後述の車両駆動トルク演算部６１２，６２２）と、前記タイヤ速度値を指令値とし、当該指令値と前記速度検出器の出力値との偏差がなくなるように指令信号を出力する速度制御装置（例えば、後述の速度制御装置６１３，６２３）と、を備えた試験システム（例えば、後述の試験システム１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）を提供する。前記タイヤ速度演算部は、前記軸トルク検出器の出力値から前記車両駆動トルク値を減算して得られる値を前記タイヤの回転に寄与するタイヤ駆動トルク値とし、当該タイヤ駆動トルク値に基づいて前記タイヤ速度値（Ｖｗ１，Ｖｗ２）を算出し、前記車両速度演算部は、前記車両駆動トルク値に基づいて前記車両速度値（Ｖ）を算出する。【０００９】
（１）本発明の試験システムでは、タイヤ速度演算部によって仮想的なタイヤの回転速度に相当するタイヤ速度値を算出し、このタイヤ速度値を指令値として当該指令値と動力計の回転速度とが一致するように速度制御装置によってインバータへの指令信号を決定する。また本発明では、軸トルク検出器の出力値を入力として、タイヤ速度演算部によるタイヤ速度値の演算と、車両速度演算部による仮想的な車両速度値の演算と、車両駆動トルク演算部による仮想的な車両駆動トルク値の演算との３つの独立した仮想的な物理量の演算を連立させることによって、速度制御装置への指令値となるタイヤ速度値を算出する。本発明では特に、タイヤ速度値と車両速度値とを分離して扱うとともに、車両駆動トルク演算部ではタイヤ速度値と車両速度値との差に基づいて車両駆動トルク値を算出することにより、タイヤ速度値と車両速度値とに大きな差が生じるようなスリップ走行状態（例えば、雪面上や氷面上の走行状態）から、タイヤ速度値と車両速度値とがほぼ一致するグリップ走行状態（例えば、乾燥した舗装路上の走行状態）まで、様々な走行状態を容易に模擬できる。【００１０】
また本発明では、タイヤ速度演算部における演算と車両速度演算部における演算と車両駆動トルク演算部における演算とを連立させた上、これら３つの演算部の出力のうちの１つであるタイヤ速度値を指令値とし、速度制御装置によって動力計の回転速度をこの指令値に合わせ込むことにより、動力計の回転速度を容易に０に維持することができるので、所謂ストール試験と呼称される試験も容易に行うことができる。このストール試験とは、ワークの滑りに関する試験であり、具体的にはタイヤが回転しないように固定した状態で、エンジン又は動力計などの動力源でワークの出力軸を駆動することによって行われる。速度制御装置を利用した本発明では、例えば、タイヤ速度演算部に入力される軸トルク検出器の出力値を０にするなどして、仮想的なブレーキをロックした状態を擬似的に作り出し、速度制御装置への指令値となるタイヤ速度値を強制的に０になるようにすることにより、容易にストール試験も行うことができる。【００１１】
（２）この場合、前記試験システムは、前記速度制御装置から出力された指令信号に、前記軸トルク検出器の出力値と前記車両駆動トルク値との差に比例した信号を合成し、当該指令信号を補正するフィードフォワード入力演算部（例えば、後述のフィードフォワード入力演算部６１４，６２４）をさらに備えることが好ましい。【００１２】
（２）タイヤがスリップした状態を模擬しようとすると、タイヤ速度値と車両速度値との間に急激に大きな差が生じることとなるが、この場合、速度制御装置のゲインが一定であったとしてもフィードバック系全体のみかけ上のゲインが大きく変動してしまい、速度制御装置が不安定になる場合がある。本発明では、軸トルク検出器の検出値と車両駆動トルク値との差に比例した信号を速度制御装置の出力信号にフィードフォワードすることにより制御を安定化できる。【００１３】
（３）この場合、前記タイヤ速度演算部は、前記タイヤ駆動トルク値を入力とし、所定のタイヤ慣性モーメント（Ｊｔ１，Ｊｔ２）で特徴付けられる前記タイヤの運動方程式（例えば、後述の式（２）、（３）、（１１）、（１２））によって前記タイヤ速度値を算出し、前記車両速度演算部は、前記車両駆動トルク値を入力とし、所定の車両慣性モーメント（Ｊｖ）で特徴付けられる前記車両の運動方程式（例えば、後述の式（１））によって前記車両速度値（Ｖ）を算出することが好ましい。【００１４】
（３）本発明では、仮想的なタイヤと、これを駆動輪として走行する車両とを独立した物体として扱い、それぞれの運動方程式に基づいてタイヤ速度値及び車両速度値を算出することにより、タイヤのスリップ挙動をより正確に再現できる。【００１５】
（４）この場合、前記車両駆動トルク演算部は、前記タイヤ速度値と前記車両速度値との間の速度差に基づいて前記タイヤのスリップ率（λ１，λ２）を算出し、タイヤ−路面間の摩擦係数値（μ１，μ２）を、路面の状態に応じて選択された制御マップに基づいて前記スリップ率を引数として決定し、前記タイヤが前記路面から受ける垂直抗力値（Ｎｚ１，Ｎｚ２）に前記摩擦係数値を乗算することにより前記車両駆動トルク値（Ｆｘ１，Ｆｘ２）を算出することが好ましい。【００１６】
（４）車両駆動トルク演算部では、タイヤ速度値と車両速度値との間の速度差に基づいてスリップ率を算出し、これを引数として制御マップを検索することでタイヤ−路面間の摩擦係数値を決定し、これに垂直抗力値を乗算することにより車両駆動トルク値を算出する。特に本発明では、摩擦係数値を算出する際、路面の状態に応じて選択された制御マップを利用することにより、様々な路面の状態を容易に模擬できる。【００１７】
（５）この場合、前記試験システム（例えば、後述の試験システム１Ｃ，１Ｄ）は、前記ワークの出力軸に設けられる仮想的な制動装置が操作されることによって発生するブレーキトルク値を算出するブレーキトルク演算部（例えば、後述のブレーキトルク演算部６１６Ｃ）をさらに備え、前記タイヤ速度演算部（例えば、後述の第１タイヤ速度演算部６１１Ｃ）は、前記軸トルク検出器の出力値から前記車両駆動トルク値及び前記ブレーキトルク値（ＤＢ１）を減算して得られる値を前記タイヤの回転に寄与するタイヤ駆動トルク値とし、当該タイヤ駆動トルク値に基づいて前記タイヤ速度値を算出し、前記ブレーキトルク演算部は、所定のブレーキトルク指令値（ＤＢ１＿ｃｍｄ）を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記タイヤ速度値が０になるように前記ブレーキトルク値（ＤＢ１）を算出することが好ましい。【００１８】
（５）本発明によれば、ブレーキトルク演算部は、仮想的な制動装置が操作されることによって発生するブレーキトルク値を算出し、タイヤ速度演算部は、軸トルク検出器の出力値から車両駆動トルク値及びブレーキトルク値を減算して得られる値に基づいてタイヤ速度値を算出する。これにより、ワークに機械的なブレーキが設けられていなくても、ブレーキを操作したときの挙動を再現できる。また、本発明では、ブレーキトルク演算部は、所定のブレーキトルク指令値をそのままタイヤ速度演算部に入力せず、これを上限値として扱う。すなわち、ブレーキトルク演算部は、ブレーキトルク指令値を上限値とし、この上限値より小さくかつタイヤ速度演算部によって算出されるタイヤ速度値が０になるようにブレーキトルク値を算出する。これにより、ブレーキトルク指令値を大きくしたり小さくしたりすることにより、ブレーキを強く作動させた場合や弱く作動させた場合における仮想的な走行中の車両が停止するまでの挙動を精度良く再現できる。換言すれば、走行中の車両において、強くブレーキを作動させることにより短時間で車両を停止させた場合の挙動や、弱くブレーキを作動させることにより長時間で車両を停止させた場合の挙動を再現できる。【００１９】
（６）この場合、前記試験システム（例えば、後述の試験システム１Ｄ）は、所定のブレーキトルク指令値を所定の変化率以下に制限する変化率制限部（例えば、後述の第１変化率制限部６１９Ｄ）をさらに備え、前記ブレーキトルク演算部は、前記変化率制限部によって制限されたブレーキトルク指令値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記タイヤ速度値が０になるように前記ブレーキトルク値を算出することが好ましい。【００２０】
（６）本発明によれば、変化率制限部は、所定の変化率以下にブレーキトルク指令値を制限し、ブレーキトルク演算部は、制限されたブレーキトルク指令値を上限値として、この上限値より小さくかつタイヤ速度値が０になるようにブレーキトルク値を算出する。これにより、変化率を大きくしたり小さくしたりすることにより、制動装置を急激に強く作動させた場合や緩やかに作動させた場合における仮想的な走行中の車両が停止するまでの挙動を精度良く再現できる。換言すれば、走行中の車両において、急激に強くブレーキを作動させることにより、車輪をロックさせた場合の挙動も再現できる。【００２１】
（７）この場合、前記タイヤ速度演算部への入力を、前記軸トルク検出器の出力値と値０とで選択的に切替える軸トルク入力セレクタ（例えば、後述の軸トルク入力セレクタ６１５，６２５）をさらに備えることが好ましい。【００２２】
（７）本発明では、軸トルク入力セレクタで、タイヤ速度演算部への入力を、軸トルク検出器の出力値から値０へ切替えることにより、仮想的なブレーキをロックした状態を擬似的に作り出すことができるので、容易にストール試験を行うことができる。【００２３】
（８）この場合、前記試験システムは、前記ワークの出力軸の回転を減速させる制動装置（例えば、後述のブレーキ装置７１Ａ，７２Ａ）と、前記軸トルク検出器の出力値、前記速度検出器の出力値及び前記インバータへの指令信号の値に基づいて、前記出力軸の減速トルク値を算出する減速トルク演算部（例えば、後述の減速トルク演算部６１５Ａ，６２５Ａ）と、をさらに備え、前記タイヤ速度演算部は、前記軸トルク検出器の出力値から前記車両駆動トルク値及び前記減速トルク値を減算して得られる値を前記タイヤ駆動トルク値とすることが好ましい。【００２４】
（８）本発明では、ワークの出力軸の回転を減速させる制動装置を設けた上、この制動装置を作動させることにより発生する減速トルク値を、軸トルク検出器の出力値、速度検出器の出力値、及びインバータへの指令信号の値に基づいて推定し、さらに軸トルク検出器の出力値から制動装置による減速トルク値を減算して得られる値をタイヤ駆動トルク値とする。これにより、制動装置を作動させたときにおける挙動も再現できるので、試験の再現性をさらに向上できる。【００２５】
（９）上記目的を達成するため本発明は、ワークの出力軸の両端側にそれぞれ連結された第１動力計及び第２動力計と、第１指令信号に応じた電力を第１動力計に供給する第１インバータ及び第２指令信号に応じた電力を第２動力計に供給する第２インバータと、前記出力軸のうち前記第１動力計側に作用する軸トルクを検出する第１軸トルク検出器及び前記出力軸のうち前記第２動力計側に作用する軸トルクを検出する第２軸トルク検出器と、前記第１動力計の回転速度を検出する第１速度検出器及び前記第２動力計の回転速度を検出する第２速度検出器と、前記出力軸の前記第１動力計側に連結される仮想的な第１タイヤの回転速度に相当する第１タイヤ速度値を算出する第１タイヤ速度演算部及び前記出力軸の前記第２動力計側に連結される仮想的な第２タイヤの回転速度に相当する第２タイヤ速度値を算出する第２タイヤ速度演算部と、前記第１、第２タイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の速度に相当する車両速度値を算出する車両速度演算部と、前記第１タイヤ速度値と前記車両速度値との差に基づいて、前記第１タイヤと仮想的に設定された第１路面との間の摩擦力によって発生する第１車両駆動トルク値を算出する第１車両駆動トルク演算部と、前記第２タイヤ速度値と前記車両速度値との差に基づいて、前記第２タイヤと仮想的に設定された第２路面との間の摩擦力によって発生する第２車両駆動トルク値を算出する第２車両駆動トルク演算部と、前記第１タイヤ速度値を第１指令値とし、当該第１指令値と前記第１速度検出器の出力値との偏差がなくなるように第１指令信号を出力する第１速度制御装置と、前記第２タイヤ速度値を第２指令値とし、当該第２指令値と前記第２速度検出器の出力値との偏差がなくなるように第２指令信号を出力する第２速度制御装置と、を備えたドライブトレインの試験システムを提供する。前記第１タイヤ速度演算部は、前記第１軸トルク検出器の出力値又は前記第１及び第２軸トルク検出器の出力値の平均値から前記第１車両駆動トルク値を減算して得られる値を前記第１タイヤの回転に寄与する第１タイヤ駆動トルク値とし、当該第１タイヤ駆動トルク値に基づいて前記第１タイヤ速度値を算出し、前記第２タイヤ速度演算部は、前記第２軸トルク検出器の出力値又は前記第１及び第２軸トルク検出器の出力値の平均値から前記第２車両駆動トルク値を減算して得られる値を前記第２タイヤの回転に寄与する第２タイヤ駆動トルク値とし、当該第２タイヤ駆動トルク値に基づいて前記第２タイヤ速度値を算出し、前記車両速度演算部は、前記第１車両駆動トルク値及び前記第２車両駆動トルク値の合算値に基づいて前記車両速度値を算出する。【００２６】
（９）本発明では、動力計、インバータ、軸トルク検出器、速度検出器、タイヤ速度演算部、車両駆動トルク演算部、及び速度制御装置は、ワークの出力軸の両端側に連結される仮想的なタイヤに対応して対で設ける。また、車両速度値については、第１、第２車両駆動トルク演算部によって算出された第１車両駆動トルク値及び第２車両駆動トルク値に基づいて両輪で共通の車両速度演算部によって算出する。これにより、２つの駆動輪で走行する車両の様々な走行状態を容易に模擬できる。【００２７】
（１０）この場合、前記第１車両駆動トルク演算部は、前記第１タイヤ速度値と前記車両速度値との間の速度差に基づいて前記第１タイヤの第１スリップ率を算出し、第１タイヤ−第１路面間の第１摩擦係数値を、路面の状態に応じて選択された第１制御マップに基づいて前記第１スリップ率を引数として決定し、前記第１タイヤが前記第１路面から受ける第１垂直抗力値に前記第１摩擦係数値を乗算することにより前記第１車両駆動トルク値を算出し、前記第２車両駆動トルク演算部は、前記第２タイヤ速度値と前記車両速度値との間の速度差に基づいて前記第２タイヤの第２スリップ率を算出し、第２タイヤ−第２路面間の第２摩擦係数値を、第２路面の状態に応じて選択された第２制御マップに基づいて前記第２スリップ率を引数として決定し、前記第２タイヤが前記第２路面から受ける第２垂直抗力値に前記第２摩擦係数値を乗算することにより前記第２車両駆動トルク値を算出することが好ましい。【００２８】
（１０）本発明では、ワークの出力軸の両端側に連結される仮想的なタイヤに対応して、第１車両駆動トルク演算部及び第２車両駆動トルク演算部を別々に設けた上、これらで独立した第１制御マップ及び第２制御マップを利用してそれぞれの摩擦係数値を決定することにより、両タイヤの路面の状態を独立して設定することができる。すなわち、例えば、第１タイヤ側はスリップし易い路面とし、第２タイヤ側はスリップし難い路面とすることもできる。これにより、試験の再現性がさらに向上する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、スリップ走行状態からグリップ走行状態まで、様々な走行状態を容易に模擬できる。また、ストール試験も容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライブトレインの試験システムの構成を示す模式図である。
【図２】動力計制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】タイヤ−路面間の摩擦係数値を決定する制御マップの一例を示す図である。
【図４】車両速度値とタイヤ速度値の変化の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るドライブトレインの試験システムの構成を示す模式図である。
【図６】動力計制御回路の構成を示すブロック図である。
【図７】減速トルク演算部の演算手順を示すブロック図である。
【図８】スキッド発進時の挙動を再現した結果を示す図である。
【図９】スリップ発進してからホイールロックまでの挙動を再現した結果を示す図である。
【図１０】第１実施形態の試験システムにおいてトルク差が生じた場合における第１及び第２エンコーダの検出値の変化を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る試験システムの動力計制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】上記実施形態に係る試験システムにおいてトルク差が生じた場合における第１及び第２エンコーダの検出値の変化を示す図である。
【図１３】第４実施形態に係る試験システムの動力計制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１４】上記実施形態の試験結果（ブレーキトルク指令値＝１０００［Ｎｍ］）を示す図である。
【図１５】上記実施形態の試験結果（ブレーキトルク指令値＝５００［Ｎｍ］）を示す図である。
【図１６】第５実施形態に係る試験システムの動力計制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１７】上記実施形態の試験結果（ブレーキトルク印加速度＝４０００［Ｎｍ／ｓ］を示す図である。
【図１８】上記実施形態の試験結果（ブレーキトルク印加速度＝４００００［Ｎｍ／ｓ］を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るドライブトレインの試験システム１について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の試験システム１の構成を示す模式図である。なお、図１には、ＦＦ駆動方式の車両の変速機Ｔ及びその入力軸に接続されたエンジンＥを供試体とした試験システム１の例を示すが、本発明はこれに限るものではない。供試体は、ＦＲ駆動方式の車両の変速機及びエンジンでもよい。また、変速機Ｔの入力軸に接続する動力源は、実エンジンＥの代わりに動力計としてもよい。
【００３２】
試験システム１は、変速機Ｔの出力軸Ｓ１の両端側に連結された第１動力計２１及び第２動力計２２と、これら動力計２１，２２に電力を供給する第１インバータ３１及び第２インバータ３２と、これら動力計２１，２２の回転速度を検出する第１エンコーダ４１及び第２エンコーダ４２と、出力軸Ｓ１の軸トルクを検出する第１軸トルクメータ５１及び第２軸トルクメータ５２と、これらエンコーダ４１，４２及び軸トルクメータ５１，５２の出力信号等に基づいて動力計２１，２２を制御する動力計制御回路６と、エンジンＥを制御する図示しないエンジン制御装置と、を備える。この試験システムでは、エンジンＥで変速機Ｔを駆動するとともに、その出力軸Ｓ１の両端側に連結された動力計２１，２２を動力計制御回路６によって電気慣性制御することにより、適切な負荷トルクを出力軸Ｓ１に付与しながら、変速機Ｔの耐久性能や品質などを評価する。
【００３３】
第１インバータ３１は、動力計制御回路６から出力される第１トルク電流指令信号に応じた電力を第１動力計２１に供給する。第２インバータ３２は、動力計制御回路６から出力される第２トルク電流指令信号に応じた電力を第２動力計２２に供給する。
第１エンコーダ４１は、第１動力計２１の回転速度を検出し、検出値に略比例した信号を動力計制御回路６に送信する。第２エンコーダ４２は、第２動力計２２の回転速度を検出し、検出値に略比例した信号を動力計制御回路６に送信する。
第１軸トルクメータ５１は、出力軸Ｓ１のうち第１動力計２１側に作用する軸トルクを、例えば軸のねじれ方向の歪み量から検出し、検出値に略比例した信号を動力計制御回路６に送信する。第２軸トルクメータ５２は、出力軸Ｓ１のうち第２動力計２２側に作用する軸トルクを、例えば、軸のねじれ方向の歪み量から検出し、検出値に略比例した信号を動力計制御回路６に送信する。
【００３４】
図２は、動力計制御回路６の構成を示すブロック図である。
動力計制御回路６は、図２に示すように、第１軸トルクメータ５１及び第１エンコーダ４１の出力信号に基づいて第１トルク電流指令信号を出力する第１制御回路６１と、第２軸トルクメータ５２及び第２エンコーダ４２の出力信号に基づいて第２トルク電流指令信号を出力第２制御回路６２と、エンジンＥ及び変速機Ｔを搭載した仮想的な車両の速度を算出する車両速度演算部６３と、に分けられる。
【００３５】
第１制御回路６１は、第１タイヤ速度演算部６１１と、第１車両駆動トルク演算部６１２と、第１速度制御装置６１３と、第１フィードフォワード入力演算部６１４と、第１軸トルク入力セレクタ６１５と、を備える。
第２制御回路６２は、第２タイヤ速度演算部６２１と、第２車両駆動トルク演算部６２２と、第２速度制御装置６２３と、第２フィードフォワード入力演算部６２４と、第２軸トルク入力セレクタ６２５と、を備える。
【００３６】
車両速度演算部６３は、仮想的な第１タイヤと仮想的な第１路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する後述の第１車両駆動トルク値Ｆｘ１と、仮想的な第２タイヤと仮想的な第２路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する後述の第２車両駆動トルク値Ｆｘ２とを入力とし、上記第１、第２タイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の慣性モーメントＪｖで特徴付けられる車両の運動方程式（下記式（１）参照）によって、車両の速度に相当する車両速度値Ｖを算出する。
Ｆｘ１＋Ｆｘ２＝Ｊｖ・ｄＶ／ｄｔ      （１）
【００３７】
車両速度演算部６３は、より具体的には、第１車両駆動トルク演算部６１２によって算出される第１車両駆動トルク値Ｆｘ１と第２車両駆動トルク演算部６２２によって算出される第２車両駆動トルク値Ｆｘ２とを合算した値に、車両慣性モーメントＪｖの逆数を乗算し、これに積分演算を施したものを車両速度値Ｖとする。
【００３８】
第１軸トルク入力セレクタ６１５は、第１タイヤ速度演算部６１１への入力を第１軸トルクメータの検出値ＳＨＴ１と値０とで選択的に切替える。第１軸トルク入力セレクタ６１５は、第１タイヤ速度演算部６１１への入力を、通常は第１軸トルクメータ検出値ＳＨＴ１側とし、後述するストール試験を行う場合は値０側とする。
【００３９】
第１タイヤ速度演算部６１１は、第１軸トルクメータの検出値ＳＨＴ１及び第１車両駆動トルク値Ｆｘ１を入力として、第１タイヤの慣性モーメントＪｔ１で特徴付けられる第１タイヤの運動方程式（下記式（２）参照）によって、第１タイヤの回転速度に相当する第１タイヤ速度値Ｖｗ１を算出する。
ＳＨＴ１−Ｆｘ１＝Ｊｔ１・ｄＶｗ１／ｄｔ      （２）
【００４０】
第１タイヤ速度演算部６１１は、より具体的には、第１軸トルク検出値ＳＨＴ１から第１車両駆動トルク値Ｆｘ１を減算して得られる値を第１タイヤの回転に寄与する第１タイヤ駆動トルク値と定義し、これに第１タイヤ慣性モーメントＪｔ１の逆数を乗算し、これに積分演算を施したものを第１タイヤ速度値Ｖｗ１とする。
【００４１】
第２軸トルク入力セレクタ６２５は、第２タイヤ速度演算部６２１への入力を第２軸トルクメータの検出値ＳＨＴ２と値０とで選択的に切替える。第２軸トルク入力セレクタ６２５は、第２タイヤ速度演算部６２１への入力を、通常は第２軸トルクメータ検出値ＳＨＴ２側とし、後述するストール試験を場合は値０側とする。
【００４２】
第２タイヤ速度演算部６２１は、第２軸トルクメータの検出値ＳＨＴ２及び第２車両駆動トルク値Ｆｘ２を入力として、第２タイヤの慣性モーメントＪｔ２で特徴付けられる第２タイヤの運動方程式（下記式（３）参照）によって、第２タイヤの回転速度に相当する第２タイヤ速度値Ｖｗ２を算出する。第２タイヤ速度値Ｖｗ２を算出する具体的な手順は、第１タイヤ速度値Ｖｗ１を算出する手順と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
ＳＨＴ２−Ｆｘ２＝Ｊｔ２・ｄＶｗ２／ｄｔ      （３）
【００４３】
第１車両駆動トルク演算部６１２は、第１タイヤ速度値Ｖｗ１と車両速度値Ｖとの差に基づいて、第１タイヤと仮想的に設定された第１路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する第１車両駆動トルク値Ｆｘ１を算出する。以下、その手順について具体的に説明する。
【００４４】
第１車両駆動トルク演算部６１２は、先ず、速度差（Ｖｗ１−Ｖ）並びに速度値Ｖｗ１及びＶの何れか大きい方に基づいて、第１タイヤの第１路面上における第１スリップ率λ１を下記式（４）に基づいて算出する。次に、第１車両駆動トルク演算部６１２は、算出した第１スリップ率λ１を引数として、図３に示すような制御マップｆ１に基づいて第１タイヤ−第１路面間の第１摩擦係数値μ１を決定する（下記式（５）参照）。なお、この摩擦係数値を決定する制御マップは、第１路面の状態（雪面、乾燥路面等）に応じて適宜選択可能となっている。次に、第１車両駆動トルク演算部６１２は、第１タイヤが第１路面から受ける第１垂直抗力値Ｎｚ１に、第１摩擦係数値μ１を乗算することにより、第１車両駆動トルク値Ｆｘ１を算出する（下記式（６）参照）。この第１垂直抗力値Ｎｚ１は、予め定められた定数又は車両速度値Ｖなどに応じて推定された値が用いられる。
λ１＝（Ｖｗ１−Ｖ）／ｍａｘ（Ｖｗ１，Ｖ）      （４）
μ１＝ｆ１（λ１）      （５）
Ｆｘ１＝Ｎｚ１・μ１      （６）
【００４５】
第２車両駆動トルク演算部６２２は、第２タイヤ速度値Ｖｗ２と車両速度値Ｖとを入力として、下記式（７）〜（９）に基づいて、第２タイヤと第２路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する第２車両駆動トルク値Ｆｘ２を算出する。第２車両駆動トルク値Ｆｘ２を算出する具体的な手順は、第１車両駆動トルク値Ｆｘ１を算出する手順と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
λ２＝（Ｖｗ２−Ｖ）／ｍａｘ（Ｖｗ２，Ｖ）      （７）
μ２＝ｆ２（λ２）      （８）
Ｆｘ２＝Ｎｚ２・μ２      （９）
【００４６】
以上のように、第１制御回路６１及び第２制御回路６２では、変速機の出力軸の両端側に接続される第１タイヤ及び第２タイヤと、これらタイヤを駆動輪として第１路面及び第２路面上を走行する車両とを仮想的に設定し、これらを独立した慣性モーメントＪｔ１，Ｊｔ２，Ｊｖを有する物体とした上、それぞれに対する運動方程式（１）〜（９）を連立させることにより、車両速度値Ｖ、第１タイヤ速度値Ｖｗ１、及び第２タイヤ速度値Ｖｗ２を算出する。
【００４７】
第１速度制御装置（第１ＡＳＲ）６１３は、第１タイヤ速度値Ｖｗ１を第１指令値とし、第１エンコーダの検出値が第１指令値になるように、第１トルク指令信号を出力する。第２速度制御装置（第２ＡＳＲ）６２３は、第２タイヤ速度値Ｖｗ２を第２指令値とし、第２エンコーダの検出値が第２指令値になるように、第２トルク指令信号を出力する。
【００４８】
第１フィードフォワード入力演算部６１４は、スリップ発生時、すなわち第１軸トルク検出値ＳＨＴ１と第１車両駆動トルク値Ｆｘ１との間に大きな差が生じた場合に、第１速度制御装置６１３の動作が不安定になるのを補うため、第１軸トルク検出値ＳＨＴ１と第１車両駆動トルク値Ｆｘ１との差に比例した信号を第１速度制御装置６１３から出力される第１トルク指令信号に合成し、この第１トルク指令信号を補正する。より具体的には、第１フィードフォワード入力演算部６１４は、第１軸トルク検出値ＳＨＴ１と第１車両駆動トルク値Ｆｘ１との差に第１タイヤの慣性モーメントＪｔ１の逆数を乗算して得られる信号に、第１動力計の慣性モーメントＪｄｙ１を乗算し、これ第１速度制御装置６１３から出力される第１トルク指令信号に合成する。
【００４９】
第２フィードフォワード入力演算部６２４は、第１フィードフォワード入力演算部６１４と同様の手順により、第２速度制御装置６２３から出力される第２トルク指令信号を補正する。この第２トルク指令信号を補正する手順は、上述の第１トルク指令信号を補正する手順と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
図４は、車両速度値Ｖと第１タイヤ速度値Ｖｗ１の変化の一例を示す図である。図４では、車両が停止した状態から、時刻ｔ１においてアクセルペダルを深く踏込みエンジンＥを急加速させ、その後時刻ｔ２においてアクセルペダルの踏み込みを弱めたときにおける車両速度値Ｖ及び第１タイヤ速度値Ｖｗ１の変化の一例を示す。
図４に示すように、時刻ｔ１においてエンジンＥを急加速させると、車両速度値に比べてタイヤ速度値が著しく上昇する。また、時刻ｔ２においてアクセルペダルの踏み込みを弱めるとタイヤ速度値が減少し、時刻ｔ３ではタイヤ速度値と車両速度値がほぼ等しくなる。本実施形態の試験システムによれば、車両速度値とタイヤ速度値とを分離して扱うことにより、スリップ走行状態からグリップ走行状態まで様々な走行状態を容易に模擬できる。
【００５１】
本実施形態の試験システムによれば、以下の効果（Ａ）〜（Ｆ）を奏する。
（Ａ）試験システム１では、タイヤ速度値Ｖｗ１，Ｖｗ２と車両速度値Ｖとを分離して扱うとともに、車両駆動トルク演算部６１２，６２２ではタイヤ速度値Ｖｗ１、Ｖｗ２と車両速度値Ｖとの差に基づいて車両駆動トルク値Ｆｘ，Ｆｘ２を算出することにより、タイヤ速度値Ｖｗ１，Ｖｗ２と車両速度値Ｖとに大きな差が生じるようなスリップ走行状態から、タイヤ速度値と車両速度値とがほぼ一致するグリップ走行状態まで、様々な走行状態を容易に模擬できる。また試験システム１では、タイヤ速度値Ｖｗ１，Ｖｗ２を指令値とし、速度制御装置６１３，６２３によって動力計２１，２２の回転速度をこの指令値に合わせ込むことにより、動力計２１，２２の回転速度を容易に０に維持することができるので、ストール試験も容易に行うことができる。具体的には、例えば、第１、第２タイヤ速度演算部６１１，６２１への入力を、それぞれ第１、第２軸トルク入力セレクタ６１５，６２５によって値０側に切り替えることにより、タイヤ速度演算部６１１，６２１に入力される軸トルクメータの出力値ＳＨＴ１，ＳＨＴ２を０にし、仮想的なブレーキをロックした状態を擬似的に作り出し、速度制御装置６１３，６２３に入力される指令値を強制的に０にすることにより、容易にストール試験を行うことができる。
【００５２】
（Ｂ）タイヤがスリップした状態を模擬しようとすると、タイヤ速度値Ｖｗ１，Ｖｗ２と車両速度値Ｖとの間に急激に大きな差が生じることとなるが、この場合、速度制御装置６１３，６２３のゲインが一定であったとしてもフィードバック系全体のみかけ上のゲインが大きく変動してしまい、速度制御装置６１３，６２３が不安定になる場合がある。本発明では、軸トルクメータ５１，５２の検出値ＳＨＴ１，ＳＨＴ２と車両駆動トルク値Ｆｘ１，Ｆｘ２との差に比例した信号を速度制御装置６１３，６２３の出力信号にフィードフォワードすることにより制御を安定化できる。
【００５３】
（Ｃ）試験システム１では、仮想的な第１、第２タイヤと、これらを駆動輪として走行する車両とを独立した物体として扱い、それぞれの運動方程式（１）〜（９）に基づいてタイヤ速度値Ｖｗ１，Ｖｗ２及び車両速度値Ｖを算出することにより、タイヤのスリップ挙動をより正確に再現できる。
【００５４】
（Ｄ）車両駆動トルク演算部６１２，６２２では、タイヤ速度値Ｖｗ１，Ｖｗ２と車両速度値Ｖとの間の速度差に基づいてスリップ率λ１，λ２を算出し、これを引数として制御マップｆ１，ｆ２を検索することでタイヤ−路面間の摩擦係数値μ１，μ２を決定し、これに垂直抗力値Ｎｚ１，Ｎｚ２を乗算することにより車両駆動トルク値Ｆｘ１，Ｆｘ２を算出する。ここで特に、摩擦係数値μ１，μ２を算出する際、路面の状態に応じて選択された制御マップｆ１，ｆ２を利用することにより、様々な路面の状態を容易に模擬できる。
【００５５】
（Ｅ）試験システム１では、車両速度値Ｖについては、車両駆動トルク演算部６１２，６２２によって算出された車両駆動トルク値Ｆｘ１，Ｆｘ２に基づいて、両輪で共通の車両速度演算部６３によって算出する。これにより、２つの駆動輪で走行する車両の様々な走行状態を容易に模擬できる。
【００５６】
（Ｆ）試験システム１では、第１車両駆動トルク演算部６１２及び第２車両駆動トルク演算部６２２で独立した第１制御マップｆ１及び第２制御マップｆ２を利用してそれぞれの摩擦係数値μ１，μ２を決定することにより、両タイヤの路面の状態を独立して設定することができる。すなわち、例えば、第１タイヤ側はスリップし易い路面とし、第２タイヤ側はスリップし難い路面とすることもできる。これにより、試験の再現性がさらに向上する。
【００５７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ａについて、図面を参照しながら説明する。
図５は、本実施形態の試験システム１Ａの構成を示す模式図である。以下の試験システム１Ａの説明において、第１実施形態の試験システム１と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。試験システム１Ａは、変速機Ｔの出力軸Ｓ１の回転を減速させる第１ブレーキ装置７１Ａ及び第２ブレーキ装置７２Ａをさらに備える点と、動力計制御回路６Ａの構成が第１実施形態の試験システム１と異なる。
【００５８】
第１ブレーキ装置７１Ａは、変速機Ｔの出力軸Ｓ１のうち第１動力計２１側に設けられたブレーキロータを図示しないブレーキキャリパで挟持することにより、出力軸Ｓ１の回転を減速させる。第２ブレーキ装置７２Ａは、変速機Ｔの出力軸Ｓ１のうち第２動力計２２側に設けられたブレーキロータを図示しないブレーキキャリパで挟持することにより、出力軸Ｓ１の回転を減速させる。
【００５９】
図６は、動力計制御回路６Ａの構成を示すブロック図である。
動力計制御回路６Ａは、第１減速トルク演算部６１５Ａ及び第２減速トルク演算部６２５Ａをさらに備える点、並びにタイヤ速度演算部６１１Ａ，６２１Ａの構成が、第１実施形態の試験システム１と異なる。
【００６０】
図７は、第１減速トルク演算部６１５Ａの演算手順を示すブロック図である。
第１減速トルク演算部６１５Ａは、第１軸トルクメータの出力値ＳＨＴ１、第１エンコーダの出力値ＤＹｗ１、及び第１トルク指令信号の値ＤＹＴ１に基づいて、出力軸Ｓ１のうち第１動力計側の第１ブレーキ装置による第１減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑ１を算出する。より具体的には、第１減速トルク演算部６１５Ａは、出力値ＳＨＴ１，ＤＹｗ１，ＤＹＴ１を入力として、慣性モーメントＪｄｙ１を有する第１動力計の運動方程式（下記式（１０）参照）に基づいて、第１減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑ１を算出する。
Ｊｄｙ１・ｄＤＹｗ１／ｄｔ＝ＳＨＴ１＋ＤＹＴ１−ＤＢ＿Ｔｒｑ１      （１０）
【００６１】
図６に戻って、第１タイヤ速度演算部６１１Ａは、第１軸トルクメータの検出値ＳＨＴ１から第１車両駆動トルク値Ｆｘ１及び第１減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑ１を減算して得られる値をタイヤ駆動トルク値とし、これを入力として下記（１１）に示す第１タイヤの運動方程式によって第１タイヤの速度値Ｖｗ１を算出する。
ＳＨＴ１−ＤＢ＿Ｔｒｑ１−Ｆｘ１＝Ｊｔ１・ｄＶｗ１／ｄｔ      （１１）
【００６２】
第２減速トルク演算部６２５Ａは、第２軸トルクメータの出力値ＳＨＴ１、第２エンコーダの出力値ＤＹｗ１、及び第２トルク指令信号の値ＤＹＴ２に基づいて、慣性モーメントＪｄｙ２を有する第２動力計お運動方程式（下記式（１２）参照）に基づいて、第２減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑ２を算出する。
Ｊｄｙ２・ｄＤＹｗ２／ｄｔ＝ＳＨＴ２＋ＤＹＴ２−ＤＢ＿Ｔｒｑ２      （１２）
【００６３】
第２タイヤ速度演算部６２１Ａは、第２軸トルクメータの検出値ＳＨＴ２から第２車両駆動トルク値Ｆｘ２及び第２減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑ２を減算して得られる値をタイヤ駆動トルク値とし、これを入力として下記（１３）に示す第２タイヤの運動方程式によって第２タイヤの速度値Ｖｗ２を算出する。
ＳＨＴ２−ＤＢ＿Ｔｒｑ２−Ｆｘ２＝Ｊｔ２・ｄＶｗ２／ｄｔ      （１３）
【００６４】
次に、以上のような第２実施形態の試験システム１Ａの実機を利用した試験結果について説明する。
図８は、スキッド発進を再現した結果を示す図である。図８には、上段から順に、エンジントルク（エンジンＥ−変速機Ｔ間の軸トルク）、エンジンＥの回転数、軸トルクメータの検出値（細線が第１軸トルクメータ、破線が第２軸トルクメータに相当）、並びに速度演算値（太実線が車両速度値Ｖ、細実線が第１タイヤ速度値Ｖｗ１、破線が第２タイヤ速度値Ｖｗ２に相当）を示す。なお図８に示す試験では、第１、第２路面の状態は、共にやや濡れた路面の状態が再現されるように、タイヤ−路面間の摩擦係数の最大値が０．８程度となるような制御マップを用いた。
【００６５】
時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの間は、エンジンＥをアイドル運転（アクセルＯＦＦ）とし、変速機をドライブレンジとし、両ブレーキ装置をＯＮとした。この間、エンジンＥはアイドル運転であるので、第１、第２軸トルクはほとんど変化しない。
【００６６】
時刻ｔ１１では、変速機をドライブレンジとしたまま、アクセルを開き始め、その後時刻ｔ１２付近においてアクセル開度は全開となった。このとき、両ブレーキ装置もＯＮにしたままであるので、変速機Ｔの出力軸に作用する軸トルクが上昇するが、車両速度及び両タイヤ速度は０のままである。また、この区間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）では、変速機Ｔにおいて滑りが生じており、両軸トルクメータの出力値に僅かな差が確認される（ストール試験）。
【００６７】
時刻ｔ１３では、アクセルの開度を全開にしかつ変速機をドライブレンジとしたまま、両ブレーキ装置をＯＦＦにした。これにより、変速機Ｔの出力軸が回転し始め、出力軸の軸トルクは減少する。また、両ブレーキ装置をＯＦＦにすることにより、動力計制御回路は、やや濡れた路面上での急発進を再現するように、第１、第２動力計の制御を開始する。この結果、図８に示すように、車両速度が緩やかに上昇しながら、第１、第２タイヤ速度は車両速度とは異なる速度で振動的な挙動を示す。また、時刻ｔ１４には、両タイヤ共に路面にグリップするようになり、タイヤ速度と車両速度が等しくなる。このように、本実施形態の試験システムによれば、タイヤが滑った状態と、タイヤが路面にグリップした状態とを交互に繰り返しながら、車両が停止した状態から加速する挙動が再現される。
【００６８】
図９は、スリップ発進してからホイールロックまでの挙動を再現した結果を示す図である。なお、図９に示す試験では、第１路面の状態は、乾燥した舗装路の状態が再現されるように、タイヤ−路面間の摩擦係数の最大値が１．０程度となるような制御マップを用い、第２路面の状態は、雪上の状態が再現されるように、タイヤ−路面間の摩擦係数の最大値が０．２程度となるような制御マップを用いた。また、図９に示す試験では、両ブレーキ装置は何れもＯＦＦとした。
【００６９】
時刻ｔ２１では、変速機をドライブレンジとしたまま、エンジンＥのアクセル開度を３０％程度開いた。動力計制御回路は、第１動力計では乾燥した舗装路が再現されるように、第２動力計では雪上が再現されるように、第１、第２動力計をそれぞれ独立して制御する。これにより、第１動力計では第１タイヤ速度と車両速度とが等しくなるように、すなわち第１タイヤが第１路面にグリップした状態が再現され、第２動力計では第２タイヤ速度が車両速度よりも大きくなるように、すなわち第２タイヤがスリップした状態が再現される。また、時刻ｔ２２以降では、第２タイヤのスリップが収まり、両タイヤ速度と車両速度とが等しくなり、すなわち両タイヤともに路面にグリップした状態で加速する挙動が再現される。このように、本試験システムの動力計制御回路によれば、路面摩擦再現制御と車両慣性制御との両方が実現される。
【００７０】
時刻ｔ２３では、変速機をドライブレンジとしたまま、エンジンＥのアクセル開度を全閉した。これにより、図９に示すように、エンジントルク及び第１、第２軸トルク共に急激に減少する。
【００７１】
その後、時刻ｔ２４では、雪上の状態を再現している第２ブレーキ装置のみＯＮにした。これにより、第１タイヤ速度は車両速度とともに低下する一方、第２タイヤ速度のみ０へ向けて急激に低下する。すなわち、本試験システムによれば、滑り易い路面上でのホイールロック挙動が再現される。
【００７２】
本実施形態の試験システムによれば、上記効果（Ａ）〜（Ｆ）に加え、以下の効果（Ｇ）を奏する。
（Ｇ）本実施形態では、変速機Ｔの出力軸Ｓ１の回転を減速させるブレーキ装置７１Ａ，７２Ａを設けた上、このブレーキ装置７１Ａ，７２Ａを作動させることにより発生する減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑ１、ＤＢ＿Ｔｒｑ２を、軸トルクメータの出力値ＳＨＴ１，ＳＨＴ２、エンコーダの出力値ＤＹｗ１、及びインバータへの指令信号の値ＤＹＴ１，ＤＹＴ２に基づいて推定し、さらに軸トルクメータの出力値ＳＨＴ１，ＳＨＴ２からブレーキ装置による減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑ１、ＤＢ＿Ｔｒｑ２を減算して得られる値をタイヤ駆動トルク値とする。これにより、ブレーキ装置７１Ａ，７２Ａを作動させたときにおけるホイールロック等の挙動も再現できるので、試験の再現性をさらに向上できる。
【００７３】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ｂについて、図面を参照しながら説明する。
【００７４】
図１０は、上記第１実施形態の試験システム１において、第１軸トルクＳＨＴ１と第２軸トルクＳＨＴ２（すなわち、左右のドライブシャフトトルクに相当）の間に定常的なトルク差が生じた場合における第１エンコーダの検出値と第２エンコーダの検出値（すなわち、左右の回転数）の変化を示す図である。なお、第２実施形態の試験システム１Ａにおいても上記のようなトルク差が生じた場合には、図１０とほぼ同じ振る舞いを示すので図示を省略する。
【００７５】
図１０に示すように、第１及び第２実施形態では、左右でトルク差が生じると回転数にも差が生じてしまう。実際の車両においても左右でトルク差が生じる場合があるものの、このような場合運転者はステアリング等を操作することによって、左右両輪の回転数を等しくし、車両を直進させる。すなわち、実際の車両ではトルク差が生じても回転数差が生じることは少ない。したがってこの点において、第１及び第２実施形態の試験システムの挙動は実車と異なっている。第３実施形態の試験システム１Ｂは、このような課題を考慮してなされたものである。
【００７６】
図１１は、第３実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ｂの動力計制御回路６Ｂの構成を示すブロック図である。以下の試験システム１Ｂの説明において、第１実施形態の試験システム１と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態の動力計制御回路６Ｂは、軸トルク平均値演算部６４Ｂをさらに備える点と、第１制御回路６１Ｂの第１タイヤ速度演算部６１１Ｂ及び第２制御回路６２Ｂの第２タイヤ速度演算部６２１Ｂの構成が図２の動力計制御回路６と異なる。
【００７７】
軸トルク平均値演算部６４Ｂは、第１軸トルクメータの検出値ＳＨＴ１及び第２軸トルクメータの検出値ＳＨＴ２の和に１／２を乗算することにより、軸トルク平均値ＳＨＴ＿ａｖを算出する。
【００７８】
第１タイヤ速度演算部６１１Ｂは、軸トルク平均値ＳＨＴ＿ａｖから第１車両駆動トルク値Ｆｘ１を減算して得られる値を第１タイヤの回転に寄与する第１タイヤ駆動トルク値と定義し、これに第１タイヤ慣性モーメントＪｔ１の逆数を乗算し、これに積分演算を施したものを第１タイヤ速度値Ｖｗ１とする（下記第１タイヤの運動方程式（１４）参照）。
ＳＨＴ＿ａｖ−Ｆｘ１＝Ｊｔ１・ｄＶｗ１／ｄｔ      （１４）
【００７９】
第２タイヤ速度演算部６２１Ｂは、軸トルク平均値ＳＨＴ＿ａｖから第２車両駆動トルク値Ｆｘ２を減算して得られる値を第２タイヤの回転に寄与する第２タイヤ駆動トルク値と定義し、これに第２タイヤ慣性モーメントＪｔ２の逆数を乗算し、これに積分演算を施したものを第２タイヤ速度値Ｖｗ２とする（下記第２タイヤの運動方程式（１５）参照）。
ＳＨＴ＿ａｖ−Ｆｘ２＝Ｊｔ２・ｄＶｗ２／ｄｔ      （１５）
【００８０】
図１２は、本実施形態の試験システム１Ｂにおいて、第１軸トルクＳＨＴ１と第２軸トルクＳＨＴ２の間に定常的なトルク差が生じた場合における第１エンコーダの検出値と第２エンコーダの検出値の変化を示す図である。図１２と図１０とを比較して明らかなように、本実施形態によれば、第１タイヤ速度演算部６１１Ｂ及び第２タイヤ速度演算部６２１Ｂへは軸トルク平均値演算部６４Ｂによって算出された軸トルク平均値ＳＨＴ＿ａｖが入力されるため、結果として左右で回転数差は発生しない。すなわち、この軸トルク平均値演算部６４Ｂは、ドライバによる車両が直進するようなステアリング操作を疑似的に再現する機能を有する。
【００８１】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ｃについて、図面を参照しながら説明する。
【００８２】
図１３は、第４実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ｃの動力計制御回路６Ｃの構成を示すブロック図である。以下の試験システム１Ｃの説明において、第１実施形態の試験システム１と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態の動力計制御回路６Ｃは、第１制御回路６１Ｃ及び第２制御回路６２Ｃの構成が図２の動力計制御回路６と異なる。より具体的には、第１制御回路６１Ｃは、第１ブレーキトルク演算部６１６Ｃをさらに備える点と、第１タイヤ速度演算部６１１Ｃの構成が図２の動力計制御回路６と異なる。なお、第２制御回路６２Ｃの図２の動力計制御回路６からの変更点は上記第１制御回路６１Ｃの動力計制御回路６からの変更点と同じであるので、具体的な図示及び詳細な説明は省略する。
【００８３】
第１ブレーキトルク演算部６１６Ｃは、試験対象としての変速機Ｔの出力軸Ｓ１のうち第１動力計２１側に設けられる仮想的な第１ブレーキ装置（図１参照）が操作されることによって発生する第１ブレーキトルク値ＤＢ１を算出する。
【００８４】
第１ブレーキトルク演算部６１６Ｃは、第１ブレーキＡＳＲ６１７Ｃとブレーキトルクリミッタ６１８Ｃとを備え、以下の手順に従って第１ブレーキトルク値ＤＢ１を算出する。
第１ブレーキＡＳＲ６１７Ｃは、第１速度制御装置６１３と同じ機能を有し、所定の停止目標値（例えば、０）から第１タイヤ速度値Ｖｗ１を減算して得られる偏差入力値が０になるようなブレーキトルク値を算出する。
【００８５】
ブレーキトルクリミッタ６１８Ｃは、図示しない外部の入力装置から、上記仮想的な第１ブレーキ装置によって発生させるべきブレーキトルクに対する指令値となる正の第１ブレーキトルク指令値ＤＢ１＿ｃｍｄが入力されると、上記第１ブレーキＡＳＲ６１７Ｃのブレーキトルク値に比例した出力を、下限値を−ＤＢ１＿ｃｍｄとし上限値をＤＢ１＿ｃｍｄとした範囲内に制限する。なお、図１３に示すような組み合わせでは、偏差入力が正の場合の第１ブレーキＡＳＲ６１７Ｃの出力は負になるので、ブレーキトルクリミッタ６１８Ｃは、演算の便宜上、第１ブレーキＡＳＲ６１７Ｃの出力を−ＤＢ１＿ｃｍｄからＤＢ１＿ｃｍｄの範囲内に制限した値に−１を乗算したものを第１ブレーキトルク値ＤＢ１として出力する。
【００８６】
以上をまとめると、第１ブレーキトルク演算部６１６Ｃでは、外部から入力された第１ブレーキトルク指令値ＤＢ１＿ｃｍｄを上限値として扱い、この上限値より小さくかつ第１タイヤ速度値Ｖｗ１が停止目標値０になるように第１ブレーキＡＳＲ６１７Ｃによって第１ブレーキトルク値ＤＢ１を算出する。
【００８７】
第１タイヤ速度演算部６１１Ｃは、第１軸トルクメータの検出値ＳＨＴ１から第１車両駆動トルク値Ｆｘ１及び上記第１ブレーキトルク演算部６１６Ｃによって算出された第１ブレーキトルク値ＤＢ１を減算して得られる値をタイヤ駆動トルク値とし、これを入力として下記式（１６）に示す第１タイヤの運動方程式によって第１タイヤの速度値Ｖｗ１を算出する。
ＳＨＴ１−ＤＢ１−Ｆｘ１＝Ｊｔ１・ｄＶｗ１／ｄｔ      （１６）
【００８８】
図１４及び１５を参照して、第４実施形態の効果について説明する。第４実施形態では、変速機にブレーキ装置が設けられていない場合であっても、ブレーキトルク指令値を大きくしたり小さくしたりすることにより、ブレーキを強く作動させた場合や弱く作動させた場合における車両の挙動を再現することができる。
【００８９】
図１４は、ブレーキトルク指令値を比較的強い１０００［Ｎｍ］とした場合における試験結果を示し、図１５は、ブレーキトルク指令値を比較的弱い５００［Ｎｍ］とした場合における試験結果を示す図である。図１４及び１５の上段は、ブレーキトルク演算部において算出されたブレーキトルク値であり、中段は、軸トルクメータの検出値であり、下段は、車両速度演算部によって算出された車両速度値及びタイヤ速度演算部によって算出されたタイヤ速度値である。なお、下段のタイヤ速度値については、第１タイヤ速度値と第２タイヤ速度値とは同じであるので、第１タイヤ速度値のみ図示する。また、図１４の例では、時刻６［ｓｅｃ］以降からブレーキトルク指令値を１０００［Ｎｍ］とし、図１５の例では、時刻６［ｓｅｃ］以降からブレーキトルク指令値を５００［Ｎｍ］とした。
【００９０】
図１４及び１５の上段に示すように、時刻６［ｓｅｃ］において０でないブレーキトルク指令値を入力すると、ブレーキトルク演算部は、このブレーキトルク指令値を上限値とし、かつタイヤ速度値が０になるようなブレーキトルク値を算出する。図１４に示す例では、ブレーキをオンにした時刻６［ｓｅｃ］から、タイヤ速度値がほぼ０になる時刻７．２５［ｓｅｃ］までの間、ブレーキトルク演算部は、上限値（１０００［Ｎｍ］）をブレーキトルク値として出力する。また、タイヤ速度値が０に近くなると、ブレーキＡＳＲの機能によってタイヤ速度値が０になるように定められた上限値以下の値がブレーキトルク値として出力される。また、図１５に示す例では、ブレーキをオンにした時刻６［ｓｅｃ］から、タイヤ速度値がほぼ０になる時刻８．５［ｓｅｃ］までの間、ブレーキトルク演算部は、上限値（５００［Ｎｍ］）をブレーキトルク値として出力する。そして、タイヤ速度値が０に近くなると、ブレーキＡＳＲの機能によってタイヤ速度値が０になるように定められた上限値以下の値がブレーキトルク値として出力される。これにより、図１４及び１５に示すように、車両速度値が０より大きな走行状態からブレーキ装置が操作され、その後減速し、車両速度値が０になるまでの挙動を再現できる。また、図１４と１５を比較して明らかなように、ブレーキトルク指令値を小さくすると、走行状態の車両が停止するまでにかかる時間も長くなる。したがって、本実施形態によれば、ブレーキトルク指令値を大きくしたり小さくしたりすることにより、仮想的なブレーキ装置の強弱を再現できることが検証された。
【００９１】
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ｄについて、図面を参照しながら説明する。
【００９２】
図１６は、第５実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ｄの動力計制御回路６Ｄの構成を示すブロック図である。以下の試験システム１Ｄの説明において、第４実施形態の試験システム１Ｃと同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態の動力計制御回路６Ｄは、第１制御回路６１Ｄ及び第２制御回路６２Ｄの構成が図１３の動力計制御回路６Ｃと異なる。より具体的には、第１制御回路６１Ｄは第１変化率制限部６１９Ｄをさらに備える点が図１３の動力計制御回路６Ｃと異なる。なお、第２制御回路６２Ｄの図１３の動力計制御回路６Ｃからの変更点は、上記第１制御回路６１Ｄの動力計制御回路６Ｃからの変更点と同じであるので、具体的な図示及び詳細な説明は省略する。
【００９３】
第１変化率制限部６１９Ｄは、外部の入力装置から入力された第１ブレーキトルク指令値ＤＢ１＿ｃｍｄを所定の変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］以下に制限する。すなわち、第１ブレーキトルク指令値ＤＢ１＿ｃｍｄがステップ状に変化した場合には、これを予め定められた変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］以下で変化させる。以下では、このブレーキトルク指令値に対する変化率を、ブレーキトルク印加速度［Ｎｍ／ｓ］という。
【００９４】
第１ブレーキトルク演算部６１６Ｃは、この第１変化率制限部６１９Ｄによって制限されたブレーキトルク指令値ＤＢ１＿ｃｍｄ＿ｒを上限値とし、上記第４実施形態と同様にこの上限値より小さくかつ第１タイヤ速度値Ｖｗ１が０になるようにブレーキトルク値ＤＢ１を算出する。
【００９５】
図１７及び１８を参照して、第５実施形態の効果について説明する。第５実施形態では、変速機にブレーキ装置が設けられていない場合であっても、ブレーキトルク印加速度を大きくしたり小さくしたりすることにより、ブレーキを急激に作動させた場合や緩やかに作動させた場合における車両の挙動を再現することができる。
【００９６】
図１７は、ブレーキトルク印加速度を比較的緩やかな４０００［Ｎｍ／ｓ］とした場合における試験結果を示し、図１８は、ブレーキトルク印加速度を比較的急な４００００［Ｎｍ／ｓ］とした場合における試験結果を示す図である。なお、図１７及び１８の試験では、タイヤ−路面間の摩擦係数値μの最大値は第１及び第２ともに１．２とした（図３参照）。
【００９７】
図１７に示すように、時刻６［ｓｅｃ］から印加速度４０００［Ｎｍ／ｓ］でブレーキの操作を開始すると、ブレーキトルク演算部によって算出されるブレーキトルク値はその後徐々に上昇し、時刻６．３［ｓｅｃ］付近で１７００［Ｎｍ］まで上昇し、タイヤがロックする。すなわち、図１７の下段に示すように、時刻６．３［ｓｅｃ］付近では、車両速度値が低下するよりも早くタイヤ速度値が０まで低下する。これは、タイヤがロックされた状態で車両が滑りながら走行した状態に相当する。
【００９８】
一方、図１８に示すように、時刻６［ｓｅｃ］から印加速度４００００［Ｎｍ／ｓ］でブレーキの操作を開始すると、ブレーキトルク演算部によって算出されるブレーキトルク値は、図１７の例よりも急激に上昇し、時刻６．１［ｓｅｃ］付近で２０００［Ｎｍ］まで上昇し、タイヤがロックする。すなわち、ブレーキトルク印加速度を大きくすると、図１７の例よりも速やかにタイヤがロックする。また、このロック後の挙動について図１７と１８を比較して明らかな通り、ブレーキトルクの印加速度が大きいほど、トルクメータの出力値の振動、すなわちドライブシャフトに発生する振動が大きくなる。したがって、本実施形態によれば、ブレーキトルク印加速度を大きくしたり小さくしたりすることにより、仮想的なブレーキ装置の緩急を再現できることが検証された。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ、１Ｃ，１Ｄ…試験システム
Ｔ…変速機（ワーク）
Ｅ…エンジン
２１，２２…第１、第２動力計
３１，３２…第１、第２インバータ
４１，４２…第１、第２エンコーダ（第１、第２速度検出器）
５１，５２…第１軸トルクメータ（第１、第２軸トルク検出器）
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ…動力計制御回路
６１１，６１１Ａ，６１１Ｂ，６１２Ｃ…第１タイヤ速度演算部
６１６Ｃ…第１ブレーキトルク演算部（ブレーキトルク演算部）
６１７Ｃ…第１ブレーキＡＳＲ
６１８Ｃ…ブレーキトルクリミッタ
６１９Ｄ…第１変化率制限部（変化率制限部）
６２１，６２１Ａ，６２１Ｂ…第２タイヤ速度演算部
６１２，６２２…第１、第２車両駆動トルク演算部
６１３，６２３…第１、第２速度制御装置
６１４，６２４…第１、第２フィードフォワード入力演算部
６１５，６２５…第１、第２軸トルク入力セレクタ
６１５Ａ，６２５Ａ…第１、第２減速トルク演算部
６３…車両速度演算部
６４Ｂ…軸トルク平均値演算部
７１Ａ，７２Ａ…第１、第２ブレーキ装置（制動装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014010409.tif 000018
【図１７】
2014010409.tif 000019
【図１８】
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【国際調査報告】
2014010409.tif 000021
2014010409.tif 000022
2014010409.tif 000023