(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジン，モータ，連結装置の各単体が分散した環境で、ハイブリッド車用試験装置を実現する。【解決手段】ダイナモにより負荷トルクが与えられる連結装置を介してエンジンとモータとが連結され、実車のモデルを内蔵した計測制御部より前記エンジン、前記モータ、前記ダイナモに試験のための走行情報が設定される試験装置において、エンジンと、これに負荷トルクを与えるダイナモと、エンジン用計測制御部とを具備するエンジン単体試験装置と、モータと、これに負荷トルクを与えるダイナモと、モータ用計測制御部とを具備するモータ単体試験装置と、連結装置とこの連結装置の連結腕に負荷トルクおよび駆動トルクを与える複数のダイナモと、連結装置用計測制御部とを具備する連結装置単体試験装置と、前記各単体試験装置内の計測制御部と通信し、これら計測制御部に試験のための走行情報を与える、実車のモデルを内蔵した統合計測制御部と、を備える。【選択図】図１
2011038929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナモにより負荷トルクが与えられる連結装置を介してエンジンとモータとが連結され、実車のモデルを内蔵した計測制御部より前記エンジン、前記モータ、前記ダイナモに試験のための走行情報が設定されるハイブリッド車用試験装置において、
前記エンジンと、これに負荷トルクを与えるダイナモと、エンジン用計測制御部とを具備するエンジン単体試験装置と、
前記モータと、これに負荷トルクを与えるダイナモと、モータ用計測制御部とを具備するモータ単体試験装置と、
前記連結装置とこの連結装置の連結腕に負荷トルクおよび駆動トルクを与える複数のダイナモと、連結装置用計測制御部とを具備する連結装置単体試験装置と、
前記各単体試験装置内の計測制御部と通信し、これら計測制御部に試験のための走行情報を与える、実車のモデルを内蔵した統合計測制御部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車用試験装置。
【請求項２】
前記各単体試験装置内の計測制御部及び前記統合計測制御部は、通信により時刻同期が可能な時計手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車用試験装置。
【請求項３】
前記統合計測制御部は、前記各単体試験装置内の計測制御部より、エンジン，モータ，連結装置のトルク及び角速度データを取得し、前記各単体試験装置内のダイナモが発生すべき負荷トルクおよび駆動トルクを計算し、前記各前記各単体試験装置内の計測制御部を介して前記各単体試験装置内のダイナモにトルク及び角速度を設定することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車用試験装置。
【請求項４】
発電機と、これに負荷トルクを与えるダイナモと、前記統合計測制御部と通信する発電機用計測制御部とを具備する発電機単体試験装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド車用試験装置。
【請求項５】
バッテリと、これを充放電する充放電試験機と、前記統合計測制御部と通信するバッテリ用計測制御部とを具備するバッテリ単体試験装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のハイブリッド車用試験装置。
【請求項６】
前記各単体試験装置の一つないし複数をソフトウェアで模擬するシミュレータを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のハイブリッド車用試験装置。
【請求項７】
前記統合計測制御部を、前記各単体試験装置内の何れかの計測制御部内に含めることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のハイブリッド車用試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナモにより負荷トルクが与えられる連結装置を介してエンジンとモータとが連結され、実車のモデルを内蔵した計測制御部より前記エンジン、前記モータ、前記ダイナモに試験のための走行情報が設定されるハイブリッド車用試験装置に関するもので、特に、モータとエンジンを組み合わせた試験を、完成車を用いずに行うためのものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、非特許文献１に「ハイブリッド車の開発支援設備としてのＶＲＳ」として開示されている従来のハイブリッド車試験装置の構成例を示す機能ブロック図である。ここでＶＲＳとは、Virtual and Real Simulatorである。
【０００３】
ＶＲＳのReal部分は、エンジン及びモータよりなるパワートレーンであり、実際のハイブリッド車に搭載されるものと同じ実機部品で構成される。Virtual部分は、ソフトウェアで構成された実車モデルを持つ計測制御部であり、この計測制御部よりモデルから取得される走行情報をパワートレーンに設定し、パワートレーンからの応答を計測する。
【０００４】
図５において、パワートレーン１０は、実際のハイブリッド車に搭載されるものと同じ実機部品であり、エンジン１１、連結装置１３、モータ１４、エンジン制御部１２、モータ制御部１５、走行制御部１６から構成される。連結装置１３は、エンジン１１の駆動出力とモータ１４の駆動出力を合成して、負荷トルクを与えるダイナモ２０に接続される。
【０００５】
走行制御部１６は、計測制御部４０から設定されたアクセル開度、ブレーキ要求、電池残量等の制御情報を基に、エンジン１１とモータ１４の出力トルクを設定し、エンジン制御部１２、モータ制御部１５に出力する。エンジン制御部１２、モータ制御部１５は、夫々エンジン１１、モータ１４を制御して走行制御部１６から要求された出力トルクを発生させる。
【０００６】
ダイナモ２０は、パワートレーン１０の出力で駆動される発電機であり、パワートレーン１０に走行状態に応じた負荷トルクを与える。ダイナモ制御部30は、ダイナモ２０を制御して、計測制御部４０から要求された負荷トルクを発生させる。
【０００７】
計測制御部４０は、車両の動特性を模擬する実車モデル４０ａを内蔵し、設定された試験シナリオ（走行条件）にしたがって、アクセル開度、ブレーキ要求、電池残量、負荷トルク等をリアルタイムで計算して走行制御部１６及びダイナモ制御部３０に出力する。
【０００８】
操作・管理部５０は、計測制御部４０への各種試験パラメータの設定や、パワートレーン１０の動作状態の監視、試験データの収集、保存等を行う。
【０００９】
このように、従来技術によるＶＲＳベンチは、実際のパワートレーン１０を用いて試験を行うことにより、シミュレーション評価で必要なパワートトレーン部分の高精度なモデルを必要とせず、また、完成車ができる前の評価が可能となる。
【００１０】
図６は、特許文献１に開示されている、エンジン単体試験装置の構成例を示す機能ブロック図である。試験対象のエンジンと、負荷トルクを与えるダイナモと、コントローラからなる試験装置が示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】小嶋靖、他２名、「ハイブリッド車の開発支援設備としてのＶＲＳ」、TOYOTA Technical Review Vol.54 No.1 Aug.2005、ｐ．76-81
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−４８６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の試験装置の構成では、次のような問題がある。
（１）図５に示した従来技術では、試験対象となるパワートレーンとして実物を使用するため、パワートレーン全体が完成してからでないと試験ができない。
【００１４】
（２）パワートレーン全体を試験装置内で動作させる必要があり、かつ、パワートレーンの構成は車種によって大きく異なるため、試験対象となる車種のパワートレーンの最大構成に合わせて、ダイナモ、エンジン用の燃料供給、排ガス処理設備、モータ用電源等を用意する必要があり、試験装置の構築コストが高くなる。
【００１５】
（３）一方、図６に示すようなエンジン単体や、モータ単体での試験装置においては、エンジンとモータの両方を組み合わせた、ハイブリッド車特有の試験ができないという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、エンジン，モータ，連結装置の各単体が分散した環境で、ＶＲＳ試験装置を用いた場合と同等のエンジン，モータ，連結装置を組み合わせた試験を可能とするハイブリッド車用試験装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）ダイナモにより負荷トルクが与えられる連結装置を介してエンジンとモータとが連結され、実車のモデルを内蔵した計測制御部より前記エンジン、前記モータ、前記ダイナモに試験のための走行情報が設定されるハイブリッド車用試験装置において、
前記エンジンと、これに負荷トルクを与えるダイナモと、エンジン用計測制御部とを具備するエンジン単体試験装置と、
前記モータと、これに負荷トルクを与えるダイナモと、モータ用計測制御部とを具備するモータ単体試験装置と、
前記連結装置とこの連結装置の連結腕に負荷トルクおよび駆動トルクを与える複数のダイナモと、連結装置用計測制御部とを具備する連結装置単体試験装置と、
前記各単体試験装置内の計測制御部と通信し、これら計測制御部に試験のための走行情報を与える、実車のモデルを内蔵した統合計測制御部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車用試験装置。
【００１８】
（２）前記各単体試験装置内の計測制御部及び前記統合計測制御部は、通信により時刻同期が可能な時計手段を備えることを特徴とする（１）に記載のハイブリッド車用試験装置。
【００１９】
（３）前記統合計測制御部は、前記各単体試験装置内の計測制御部より、エンジン，モータ，連結装置のトルク及び角速度データを取得し、前記各単体試験装置内のダイナモが発生すべき負荷トルクおよび駆動トルクを計算し、前記各単体試験装置内の計測制御部を介して前記各前記各単体試験装置内のダイナモにトルク及び角速度を設定することを特徴とする（１）または（２）に記載のハイブリッド車用試験装置。
【００２０】
（４）発電機と、これに負荷トルクを与えるダイナモと、前記統合計測制御部と通信する発電機用計測制御部とを具備する発電機単体試験装置を設けたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のハイブリッド車用試験装置。
【００２１】
（５）バッテリと、これを充放電する充放電試験機と、前記統合計測制御部と通信するバッテリ用計測制御部とを具備するバッテリ単体試験装置を設けたことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のハイブリッド車用試験装置。
【００２２】
（６）前記各単体試験装置をソフトウェアで模擬するシミュレータを備えることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載のハイブリッド車用試験装置。
【００２３】
（７）前記統合計測制御部を、前記各単体試験装置内の何れかの計測制御部内に含めることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載のハイブリッド車用試験装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）エンジン単体試験装置、モータ単体試験装置、及び連結装置単体試験装置をネットワークで接続することで、ＶＲＳ試験装置を用いた場合と同等の、エンジン，モータ，連結装置を組み合わせた試験を行うことができる。
【００２５】
（２）組み合わせ試験を行わない場合は、各試験装置を単体試験用に用いることができるため、試験設備を有効に利用することができる。
【００２６】
（３）パワートレーンの構成により、組み合わせる単体試験装置の種類や数を変えることにより、さまざまな構成のハイブリッドシステムに対応することができる。
【００２７】
（４）パワートレーンの構成要素の一部が未完成の場合でも、その部分をシミュレータで置き換えることにより、残りの構成要素を組み合わせた試験が実施可能である。そのため、パワートレーン全体が完成する前に、試験を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用したハイブリッド車試験装置の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明を適用したハイブリッド車試験装置の他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明を適用したハイブリッド車試験装置の更に他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明を適用したハイブリッド車試験装置の更に他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図５】従来のハイブリッド車試験装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】エンジン単体試験装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したハイブリッド車試験装置の一実施例を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
本発明の構成上の特徴部は、パワートレーンを構成するエンジン、モータ、及び連結装置夫々の試験環境は、基本的には図６で示した従来の単体試験装置と同一構成をとる点にある。
【００３１】
エンジン単体試験装置１００は、試験対象のエンジン１１と、エンジン出力に接続されるダイナモ２０Ａと、エンジン制御部１２と、ダイナモ制御部３０Ａと、エンジン用計測制御部４０Ａと、操作・管理部５０Ａからなる。エンジン用計測制御部４０Ａには、通信により時刻同期が可能な時計６０Ａが内蔵されている。
【００３２】
モータ単体試験装置２００は、試験対象のモータ１４と、モータ出力に接続されるダイナモ２０Ｂと、モータ制御部１５と、ダイナモ制御部３０Ｂと、モータ用計測制御部４０Ｂと、操作・管理部５０Ｂからなる。モータ用計測制御部４０Ｂには、通信により時刻同期が可能な時計６０Ｂが内蔵されている。
【００３３】
結合装置単体試験装置３００は、試験対象の結合装置１３と、エンジンに相当するダイナモ２０Ｃと、それを制御するためのダイナモ制御部３０Ｃと、モータに相当するダイナモ２０Ｄと、それを制御するためのダイナモ制御部３０Ｄと、負荷トルクを与えるためのダイナモ２０Ｅと、それを制御するためのダイナモ制御部３０Ｅと、結合装置用計測制御部４０Ｃと、操作・管理部５０Ｃからなる。結合装置用計測制御部４０Ｃには、通信により時刻同期が可能な時計６０Ｃが内蔵されている。
【００３４】
各単体試験装置の計測制御部４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃは、通信ネットワークにより統合制御部４００に接続される。通信ネットワークとしては、Gbit Ethernet（登録商標）等の高速ＬＡＮが使用可能である。統合制御部４００にも、通信により時刻同期が可能な時計４０１が内蔵されている。また、統合制御部４００は通信により走行制御部１６に接続される。
【００３５】
統合制御部４００は、車両の動特性を模擬する実車モデルを内蔵し、設定された試験シナリオ（走行条件）に従って、アクセル開度、ブレーキ要求、電池残量をリアルタイムで計算して走行制御部１６に出力する。
【００３６】
そして、走行制御部１６が計算したエンジン及びモータの出力トルク要求値を、通信を介して取得し、エンジン単体試験装置１００、モータ単体試験装置２００の計測制御部４０Ａ,４０Ｂを通して、エンジン制御部１２、モータ制御部１５に出力トルク要求値を設定する。
【００３７】
同時に、各単体試験装置の計測制御部４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃから、各単体試験装置で測定したエンジン，モータ，連結装置の出力トルク、角速度等のデータを取得して、各単体装置のダイナモ２０Ａ〜２０Ｅが発生すべき負荷トルクおよび駆動トルクを計算し、各単体試験装置の計測制御部４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃを通じて各ダイナモ制御部３０Ａ〜３０Ｅに設定する。
【００３８】
統合操作・管理部５００は、統合制御部４００への各種試験パラメータの設定や、動作状態の監視、試験データの収集、保存等を行う。また、各単体試験装置の操作・管理部５０Ａ,５０Ｂ,５０Ｃと通信ネットワークにより接続され、各単体試験装置への各種試験パラメータの設定、各単体試験装置の動作状況の確認、および各単体試験装置で測定したデータの収集を行う。
【００３９】
このような実施形態により、エンジン，モータ，連結装置を組み合わせた試験を行う場合の具体的な動作を説明する。まず、統合制御部４００と各単体試験装置の計測制御部４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃに内蔵された時計４０１,６０Ａ,６０Ｂ,６０Ｃは、通信ネットワークを介して時刻情報を交換し、時刻を合わせる。時刻情報を交換する通信手順（プロトコル）としては、例えばIEEE 1588 Precision Time Protocolを使用することができる。
【００４０】
試験中、統合制御部４００と各単体試験装置の計測制御部４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃは、時計４０１,６０Ａ,６０Ｂ,６０Ｃに同期して、あらかじめ決められた制御周期ΔT毎に、ダイナモ制御部３０Ａ〜３０Ｅの制御値の更新を行う。制御周期ΔTは、エンジン制御部１２及びモータ制御部１５の制御周期の数分の１以下に設定する。また、ダイナモ２０Ａ〜２０Ｅの応答時間は、制御周期ΔTよりも小さいものとする。
【００４１】
試験を開始すると、統合制御部４００と各単体試験装置の計測制御部４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃは、内蔵した時計４０１,６０Ａ,６０Ｂ,６０Ｃに従って、制御周期ΔT毎に以下の手順（１）〜（６）を繰り返す。
【００４２】
時計４０１,６０Ａ,６０Ｂ,６０Ｃの時刻は同期しているため、以下の動作は、統合制御部４００と各単体試験装置の計測制御部４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃで同時に行われるとみなすことができる。
【００４３】
（１）各単体試験装置の計測制御部４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃは、ダイナモ２０Ａ〜２０Ｅで測定したエンジン出力、モータ出力、連結装置１３のエンジン側入力、連結装置のモータ側入力、連結装置１３の出力軸のトルクと角速度を統合制御部４００に送る。
【００４４】
（２）統合制御部４００は、受け取ったエンジン出力とモータ出力のトルク、角速度を連結装置単体試験装置３００の結合装置用計測制御部４０Ｃに送る。同時に、連結装置のエンジン側入力のトルクと角速度を、エンジン単体試験装置１００のエンジン用計測制御部４０Ａに、連結装置１３のモータ側入力のトルクと角速度を、モータ単体試験装置２００のモータ用計測制御部４０Ｂに送る。
【００４５】
（３）エンジン単体試験装置１００のエンジン用計測制御部４０Ａは、受け取った連結装置のエンジン側入力のトルク、角速度をダイナモ制御部３０Ａに設定し、ダイナモ２０Ａが連結装置１３と同じトルク、角速度で回転するように制御する。
【００４６】
（４）モータ単体試験装置２００のモータ用計測制御部４０Ｂは、受け取った連結装置のモータ側入力のトルク、角速度をダイナモ制御部３０Ｂに設定し、ダイナモ２０Ｂが連結装置１３と同じトルク、角速度で回転するように制御する。
【００４７】
（５）連結装置単体試験装置３００の連結装置用計測制御部４０Ｃは、先の制御周期で受け取った負荷トルク、角速度をダイナモ制御部３０Ｅに設定し、ダイナモ２０Ｅが設定されたトルク、角速度で回転するように制御する。
【００４８】
同時に、受け取ったエンジン出力のトルク、角速度をダイナモ制御部３０Ｃに設定し、ダイナモ２０Ｃがエンジン出力と同じトルク、角速度で回転するように制御し、受け取ったモータ出力のトルク、角速度をダイナモ制御部３０Ｄに設定し、ダイナモ２０Ｄがモータ出力と同じトルク、角速度で回転するように制御する。
【００４９】
（６）統合制御部４００は、受け取った連結装置１３の出力軸のトルク、角速度を、内蔵する車両の動特性を模擬する実車モデルに入力し、制御周期ΔT後の負荷トルクを計算して、連結装置単体試験装置３００の連結装置用計測制御部４０Ｃに送る。
【００５０】
また、統合制御部４００は、上記の動作と並行して、走行制御部１６の制御周期毎に、設定された試験シナリオ（走行条件）にしたがって、アクセル開度、ブレーキ要求、電池残量等を計算して走行制御部１６に送る。走行制御部１６は、エンジン１１とモータ１４の出力トルクを計算し、統合制御部４００に返す。
【００５１】
統合制御部４００は、エンジン単体試験装置１００のエンジン用計測制御部４０Ａを介してエンジン制御部１２に走行制御部１６から受け取ったエンジン１１の出力トルクを設定する。また、モータ単体試験装置２００のモータ用計測制御部４０Ｂを介してモータ制御部１５に走行制御部１６から受け取ったモータ１４の出力トルクを設定する。
【００５２】
上記（１）〜（５）に示した手順により、統合制御装置４００は、エンジン１１の出力軸と連結装置１３のエンジン側入力軸が同じトルク、角速度で回転するようにダイナモ２０Ａと２０Ｃを制御する。また、モータ１４の出力軸と連結装置１３のモータ側入力軸が同じトルク、角速度で回転するようにダイナモ２０Ｂと２０Ｄを制御する。そのため、あたかもエンジン１１、モータ１４、連結装置１３が機械的に接続されているかのように動作し、従来技術で示したＶＲＳ試験装置と同等の試験を行うことができる。
【００５３】
図１の実施例では、各単体試験装置の計測制御部及び統合制御部に内蔵された時計の時刻同期手法として、通信を用いたIEEE 1588を例示したが、時刻同期の精度が制御周期ΔTよりも十分小さければ、他の時刻同期手法を用いてもよい。例えば、各単体試験装置にＧＰＳ(Global Positioning System)受信機を接続し、ＧＰＳの時刻信号に各単体試験装置に内蔵された時計を同期させることもできる。
【００５４】
図１の実施例では、統合制御部と各単体試験装置の計測制御部を接続する通信ネットワークと、操作・管理部間を接続する通信ネットワークとを分離して示したが、十分な通信容量があれば、同一の通信ネットワークを使用しても良い。
【００５５】
図１の実施例では、エンジン、モータを連結装置で接続したパラレル型ハイブリッド車のパワートレーンの試験を例としたが、他の構成のハイブリッド車についても単体試験装置の組み合わせを変えることで対応可能である。
【００５６】
図２は、本発明を適用したハイブリッド車試験装置の他の実施例を示す機能ブロック図である。エンジン、モータ、発電機を組み合わせたシリーズ・パラレル型ハイブリッド車のパワートレーンを試験する場合、図１の実施例で示したエンジン単体試験装置１００、モータ単体試験装置２００、連結装置単体試験装置３００に対して、発電機単体試験装置６００（モータ単体試験装置１００を同じ構成）をネットワークに追加接続すればよい。
【００５７】
図３は、本発明を適用したハイブリッド車試験装置の更に他の実施例を示す機能ブロック図である。図１の実施例では、エンジン、モータ、連結装置に実機を使用したが、この中の一部をシミュレータで置き換えることもできる。
【００５８】
例えば、連結装置単体試験装置３００の要素を、連結装置シミュレータ７００で置き換え、実機の出力を測定する代わりに、連結装置のシミュレーションモデルを用いてリアルタイムで出力値を計算するようにしてもよい。
【００５９】
図４は、本発明を適用したハイブリッド車試験装置の更に他の実施例を示す機能ブロック図である。図１の実施例では、統合制御部４００と、この統合制御部に付随する操作・管理部を各単体試験装置とは別に用意したが、統合制御部の機能を各単体試験装置の何れかの計測制御部内に含めることもできる。
【００６０】
例えば、モータ単体試験装置２００のモータ用計測制御部４０Ｂ内に、統合制御部の機能を持たせ、モータ単体試験装置２００の操作・管理部５０Ｂに、統合・管理部５００機能を持たせることにより、操作・管理部等の構成要素の数を減らし、試験装置のコストを下げることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１１  エンジン
１２  エンジン制御部
１３  連結装置
１４  モータ
１５  モータ制御部
１６  走行制御部
２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ  ダイナモ
３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ  ダイナモ制御部
４０Ａ  エンジン用計測制御部
４０Ｂ  モータ用計測制御部
４０Ｃ  連結装置用計測制御部
５０Ａ、５０Ｂ，５０Ｃ  操作・管理部
６０Ａ、６０Ｂ，６０Ｃ  時計
１００  エンジン単体試験装置
２００  モータ単体試験装置
３００  連結装置単体試験装置
４００  統合制御部
４０１  時計
４００ａ  実車モデル
５００  統合操作・管理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011038929.tif 000005
【図４】
2011038929.tif 000006
【図５】
2011038929.tif 000007
【図６】
2011038929.tif 000008