(57)【要約】【課題】実タイヤで発生するトルク脈動を高い精度で模擬した試験ができる。【解決手段】シミュレーション演算部１０の演算回路１２と１３は、パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生する脈動トルク成分を、車速（タイヤ回転数）別に周波数成分と振幅でマップ化しておき、このマップと車速から、実タイヤで発生する脈動トルク成分を模擬した脈動トルク成分を演算回路１４で求め、この脈動トルク成分を脈動トルク成分付加回路１５でダイナモメータのトルク指令値に加える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワートレインの出力軸（タイヤ）の負荷トルクをダイナモメータで発生してシミュレーション試験を行なうパワートレインの試験システムであって、
パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生する脈動トルク成分を、車速（タイヤ回転数）別に周波数成分と振幅でマップ化しておき、このマップと車速から、実タイヤで発生する脈動トルク成分を模擬した脈動トルク成分をダイナモメータのトルク指令値に加える脈動トルク成分付加手段を備えたことを特徴とするパワートレインの試験システム。
【請求項２】
前記脈動トルク成分付加手段は、左右タイヤに発生するトルク脈動を共通のマップから抽出し、左右タイヤに相当するダイナモメータに同じ脈動トルク成分を付加する構成を特徴とする請求項１に記載のパワートレインの試験システム。
【請求項３】
前記脈動トルク成分付加手段は、左右タイヤに発生するトルク脈動を個別のマップから抽出し、左右タイヤに相当するダイナモメータに個別に脈動トルク成分を付加する構成を特徴とする請求項１に記載のパワー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、パワートレインの出力軸（タイヤ）の負荷トルクをダイナモメータで発生してシミュレーション試験を行なう試験システムに係り、特に自動車のタイヤで発生するトルク脈動分も含めたシミュレーション試験に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワートレインの試験システムは、自動車のエンジン（動力源）からクラッチ、トランスミッション（変速機）、プロペラシャフト、デファレンシャル・ギア、ドライブシャフト、タイヤ（車輪）までの動力伝達系の屋内試験を可能とする。例えば、トランスミッションの耐久性試験では、トランスミッションをエンジンで駆動し、トランスミッションの変速出力をダイナモメータで吸収し、トランスミッションの耐久劣化テストを行う設備構成とする。
【０００３】
上記のエンジンを用いたトランスミッション試験を行うシステムに対し、ベンチ試験装置としては更に、エンジンの回転を擬似的に出力する駆動モータで構成したシミュレーション試験システムがある（例えば特許文献１参照）。この試験システムは、トランスミッションの入力軸側にエンジン相当の駆動力をもつモータが模擬エンジンとして接続され、出力軸側には負荷相当の吸収トルクを発生するダイナモメータが接続される。
【０００４】
しかし、エンジンをモータで模擬したシミュレーション試験では、実エンジンからトランスミッションへのエンジン入力には、平均トルクや爆発トルクなどの各種特性が影響していると考えられるものの、そうした特性を定性的には確認できるものの定量的に解析して模擬エンジンで発生させることはできない。そこで、エンジンをモータで模擬した試験装置として、駆動モータから出力される回転トルクに関し、複数のパラメータを任意に変化させるエンジンモデルを作成し、そのエンジンモデルに基づく制御データによって駆動モータを制御するようにしたものが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
この文献において、エンジンモデルは、スロットル開度とエンジン回転数によって求められる平均トルク、爆発トルク一次成分のみを考慮した正弦波で定義される爆発トルク、更にはトランスミッションの変速に伴うトルクダウンをパラメータとして、これらを任意に設定している。また、駆動モータによる爆発トルク発生手段として、モータのＯＮ／ＯＦＦを変化させることによって回転軸に振動を与える加振機とする場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３０４５３２８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０６８１号公報
【特許文献３】特開２００９−９７９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パワートレインの出力軸（タイヤ）の負荷トルクをダイナモメータで発生してシミュレーション試験を行なうシステムでは、タイヤは弾性体であり、走行する路面は必ず凹凸があるため、実タイヤで発生するトルク脈動を含めたシミュレーションができない。
【０００８】
これには、実タイヤに発生するトルク脈動をダイナモメータに結合した加振機で振動を加えることが考えられるが、実タイヤに発生するトルク分を加振機のＯＮ／ＯＦＦ変化で設定しておくのでは、実タイヤが発生するトルク脈動とはその振る舞いにズレが大きくなり、シミュレーション試験性能の向上が難しくなる。また、加振機をダイナモメータに結合するため、加振機の慣性分がダイナモメータに追加されることになり、シミュレーション精度が低下する。
【０００９】
実タイヤが発生するトルク脈動を発生する手法として、タイヤが載せられるローラ表面に凹凸部材（ラフロードブロック）を貼り付ける手法、またはローラ自体に凹凸表面を加工形成したラフロードローラを使用する手法、さらにはエンジンを模擬するモータに与える速度指令にラフロードの模擬特性に合わせた波形の速度パターンを加算する手法がある（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
これらラフロードの模擬特性を持たせた試験システムでは、模擬特性が一律なものになり易く、模擬特性の変更に柔軟に対応できないし、実タイヤで発生するトルク脈動に合わせた高い精度のシミュレーションが難しくなる。
【００１１】
本発明の目的は、パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生するトルク脈動も含ませてシミュレーション試験するシステムにおいて、実タイヤで発生するトルク脈動を高い精度で模擬した試験ができるパワートレインの試験システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記の課題を解決するため、パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生する脈動トルク成分を、車速（タイヤ回転数）別に周波数成分と振幅でマップ化しておき、このマップと車速から、実タイヤで発生する脈動トルク成分を模擬した脈動トルク成分をダイナモメータのトルク指令値に加えるようにしたものであり、以下の構成を特徴とする。
【００１３】
（１）パワートレインの出力軸（タイヤ）の負荷トルクをダイナモメータで発生してシミュレーション試験を行なうパワートレインの試験システムであって、
パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生する脈動トルク成分を、車速（タイヤ回転数）別に周波数成分と振幅でマップ化しておき、このマップと車速から、実タイヤで発生する脈動トルク成分を模擬した脈動トルク成分をダイナモメータのトルク指令値に加える脈動トルク成分付加手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
（２）前記脈動トルク成分付加手段は、左右タイヤに発生するトルク脈動を共通のマップから抽出し、左右タイヤに相当するダイナモメータに同じ脈動トルク成分を付加する構成を特徴とする。
【００１５】
（３）前記脈動トルク成分付加手段は、左右タイヤに発生するトルク脈動を個別のマップから抽出し、左右タイヤに相当するダイナモメータに個別に脈動トルク成分を付加する構成を特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明によれば、パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生する脈動トルク成分を、車速（タイヤ回転数）別に周波数成分と振幅でマップ化しておき、このマップと車速から、実タイヤで発生する脈動トルク成分を模擬したトルクをダイナモメータのトルク指令に加えるようにしたため、実タイヤで発生するトルク脈動を高い精度で模擬した試験ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１の試験システムの要部構成図。
【図２】車速−周波数マップと車速−振幅マップの例。
【図３】実施形態２の試験システムの要部構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施形態１）
図１は、本実施形態を示す試験システムの要部構成図であり、波線ブロックにはタイヤで発生するトルク脈動成分も含めて負荷トルクを模擬するダイナモメータのシミュレーション演算部の構成を示す。このシミュレーション演算部１０は、実タイヤで発生するトルク脈動の周波数を求めるための「車速−周波数マップ」と振幅を求めるための「車速−振幅マップ」を用いて脈動トルク成分を求め、この脈動トルク成分を走行抵抗から求めた負荷トルクに加え、実タイヤで発生するトルク脈動も含めたシミュレーション試験を行なうものである。
【００１９】
なお、本実施形態では、左右タイヤに発生するトルク脈動を共通のマップから抽出し、左右タイヤに相当するダイナモメータに同じ脈動トルク成分を付加する場合であり、この場合の構成、動作の詳細を以下に説明する。
【００２０】
シミュレーション演算部１０は、コンピュータ資源を利用したソフトウェア構成で各演算機能が構成され、シミュレーション結果として得るトルク指令をインバータ２０Ｒ、２０Ｌに与え、これらのインバータ２０Ｒ、２０Ｌによって左右の駆動タイヤが発生するトルクの模擬トルク発生手段になるダイナモメータ（試験対象の出力軸に結合される負荷）３０Ｒ、３０Ｌを駆動する。
【００２１】
車速演算回路４０は、ダイナモメータ３０Ｒ、３０Ｌの回転数を左右の駆動タイヤ回転数として取り込み、その平均演算とタイヤ径から現在の車速を求める。
【００２２】
シミュレーション演算部１０のうち、走行抵抗演算回路１１は、車速演算回路４０で求めた車速を変数とする転がり抵抗などを演算して走行抵抗に相当する走行トルクを求め、この走行トルクをタイヤに発生する負荷トルク分として換算する。
【００２３】
トルク脈動周波数演算回路１２は、実タイヤで発生するトルク脈動の「車速−周波数マップ」を搭載しておき、車速演算回路４０から入力される車速に対するトルク脈動（交流分）の周波数を求める。「車速−周波数マップ」は、図２の（ａ）に例を示すように、０車速から最高車速までの範囲で、実タイヤで発生するトルク脈動を計測し、このトルク脈動がもつ各周波数成分を抽出したものであり、同図では基本周波数成分のみを示すが、二次周波数成分，３次周波数成分などまで拡張した各周波数成分をマッピングしておく。
【００２４】
トルク脈動振幅演算回路１３は、実タイヤで発生するトルク脈動の「車速−振幅マップ」を搭載しておき、車速演算回路４０から入力される車速に対するトルク脈動（交流分）の振幅を求める。「車速−振幅マップ」は、図２の（ｂ）に例を示すように、０車速から最高車速までの範囲で、実タイヤで発生するトルク脈動を計測し、このトルク脈動がもつ各周波数成分別の振幅を抽出したものであり、同図では基本周波数における振幅成分のみを示すが、二次周波数成分における振幅，３次周波数成分における振幅などまで拡張した各周波数成分別の振幅をマッピングしておく。
【００２５】
脈動トルク成分演算回路１４は、演算回路１２で求めた車速毎のトルク脈動の周波数成分と、演算回路１３で求めた各周波数成分毎のトルク脈動の振幅から、現在車速で実タイヤが発生する脈動トルク成分として合成する。
【００２６】
脈動トルク成分付加スイッチ１５は、演算回路１４で求めた脈動トルク成分を、走行抵抗演算回路１１で求めた負荷トルク分に加算するか否かを決定する。このスイッチ１５で付加したトルク指令はインバータ２０Ｒ、２０Ｌの共通入力とする。
【００２７】
なお、図２に示す「車速−周波数マップ」および「車速−振幅マップ」は、車両と路面のモデルを用いてシミュレーションによって求める場合と、六分力計やホイールトルクメータを装備した実車で実際の路面を走行し集めたデータから算出する方法とすることができる。さらに、過去に計測したマップの平均値や一部の周波数成分についてのみ抽出するなど、適宜設計変更できる。
【００２８】
また、周波数成分のうち、ダイナモメータと試験対象機器との間で形成される機械的共振点はマップから除くものとする。また、機械共振点域での脈動トルク成分付加は、共振倍率を考慮して振幅値を減衰させる特性とすることもできる。
【００２９】
本実施形態によれば、パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生する脈動トルク成分を、タイヤ回転数（周波数）と振幅でマップ化しておき、このマップと車速から、実タイヤで発生する脈動トルクを模擬したトルクをダイナモメータのトルク指令に加えるため、実タイヤで発生するトルク脈動を高い精度で模擬した試験ができる。
【００３０】
（実施形態２）
図３は、本実施形態を示す試験システムの要部構成図であり、図１と同等のものは同一符号で示す。図３が図１と異なる部分は、シミュレーション演算部１０では左右タイヤに発生するトルク脈動を個別のマップから抽出し、左右タイヤに相当するダイナモメータに個別に脈動トルク成分を付加する点にある。
【００３１】
シミュレーション演算部１０のうち、トルク脈動周波数演算回路１２Ｒ，１２Ｌは、図１のトルク脈動周波数演算回路１２と同様に、実タイヤで発生するトルク脈動の「車速−周波数マップ」を搭載しておき、車速演算回路４０から入力される車速に対するトルク脈動（交流分）の周波数を求める。「車速−周波数マップ」は、図２の（ａ）に例を示すものと同等になる。
【００３２】
トルク脈動振幅演算回路１３Ｒ、１３Ｌは、図１のトルク脈動振幅演算回路１３と同様に、実タイヤで発生するトルク脈動の「車速−振幅マップ」を搭載しておき、車速演算回路４０から入力される車速に対するトルク脈動（交流分）の振幅を求める。「車速−振幅マップ」は、図２の（ｂ）に例を示すものと同等になる。
【００３３】
脈動トルク成分演算回路１４Ｒ、１４Ｌは、図１の脈動トルク成分演算回路１４と同様に、演算回路１２Ｒ、１２Ｌで求めた車速毎のトルク脈動の周波数成分と、演算回路１３Ｒ、１３Ｌで求めた各周波数成分毎のトルク脈動の振幅から、現在車速で実タイヤが発生する脈動トルク成分として合成する。
【００３４】
脈動トルク成分付加スイッチ１５Ｒ、１５Ｌは、図１の脈動トルク成分付加スイッチ１５と同様に、演算回路１４Ｒ、１４Ｌで求めた脈動トルク成分を、走行抵抗演算回路１１で求めた負荷トルク分に加算するか否かを決定する。このスイッチ１５Ｒ、１５Ｌで付加したトルク指令はインバータ２０Ｒ、２０Ｌの個別入力とする。
【００３５】
本実施形態においても、パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生する脈動トルク成分を、タイヤ回転数（周波数）と振幅でマップ化しておき、このマップと車速から、実タイヤで発生する脈動トルクを模擬したトルクをダイナモメータのトルク指令に加えるため、実タイヤで発生するトルク脈動を高い精度で模擬した試験ができる。
【００３６】
なお、実施形態１，２では、パワートレインの出力軸（タイヤ）で発生するトルク脈動成分をマップを基に抽出し、実タイヤで発生する脈動トルクを模擬したトルクをダイナモメータのトルク指令に加える試験システムを提案しているが、パワートレインの入力軸を駆動するエンジンに代えてモータとしたシミュレーション試験でのエンジンで発生するトルク脈動を加えた試験システムに適用することができる。この場合、例えば、実エンジンで発生するトルク脈動の周波数成分と振幅を図１の演算回路１２，１３で抽出し、これらを演算回路１４で合成して脈動トルク成分を求め、この脈動トルク成分をエンジンを模擬するモータを駆動するインバータのトルク指令に加える構成とする。そして、パワートレインの出力軸（タイヤ）側は実施形態１，２で示す脈動トルク成分演算し、これをダイナモメータのトルク指令に付加するシステム構成とする。
【符号の説明】
【００３７】
１０  シミュレーション演算部
２０、２０Ｒ、２０Ｌ  インバータ
３０、３０Ｒ、３０Ｌ  ダイナモメータ
１１  走行抵抗演算回路
１２、１２Ｒ、１２Ｌ  トルク脈動周波数演算回路
１３、１３Ｒ、１３Ｌ  トルク脈動振幅演算回路
１４、１４Ｒ、１４Ｌ  脈動トルク成分演算回路
１５、１５Ｒ、１５Ｌ  脈動トルク成分付加回路
【図１】
2011107051.tif 000003
【図２】
2011107051.tif 000004
【図３】
2011107051.tif 000005