(57)【要約】【課題】ダイナモメータシステムにおいて、電気慣性ループのダイナモメー単体でのステップ応答に関する評価方法、並びにその装置は存在してない。【解決手段】電気慣性設定要素からのトルクＴｃが０からステップ状に立ち上がった時点から、ダイナモメータの出力トルク検出が（駆動トルク指令）−（トルクＴｃ）の値と一致するまでの時間を「ダイナモメータ単体での電気慣性ループのステップ応答」と定義して、「電気慣性ループ応答」を評価する。その評価法を可能とするために、トルク制御系に一定入力の駆動トルク指令を出力するための駆動トルク指令出力要素と、電気慣性設定要素よりトルクＴｃを測定開始時点にステップ状に出力するための応答測定開始要素を設けたものである。【選択図】　図１
2004125719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナモメータのトルク制御系と、電気慣性補償分のトルクを演算してトルク制御系に出力するオブザーバを有するダイナモメータ単体を試験するものにおいて、
前記オブザーバより出力された電気慣性補償分トルクがステップ状に立ち上がった時点で測定を開始し、前記ダイナモメータの出力トルク検出が、前記トルク制御系に印加された駆動トルク指令より電気慣性補償分トルクを減算した値が略一致するまでの時間をダイナモメータ単体での電気慣性ループのステップ応答として電気慣性ループを評価することを特徴としたダイナモメータシステムにおける電気慣性ループ測定方法。
【請求項２】
前記電気慣性ループ測定は、車両の動力伝達系に結合され、車両の慣性抵抗をダイナモメータシステムの機械慣性分とダイナモメータの出力トルクにする電気慣性分の和として得るダイナモメータシステムより、前記動力伝達系を解離したダイナモメータにて行うことを特徴とした請求項１記載のダイナモメータシステムにおける電気慣性ループ測定方法。
【請求項３】
ダイナモメータのトルク制御系と、電気慣性補償分のトルクを演算してトルク制御系に出力するオブザーバを有するダイナモメータ単体を試験するものにおいて、
前記トルク制御系に所定入力の駆動トルク指令を印加する駆動トルク指令出力要素を設け、且つ、前記オブザーバの出力側に応答測定開始時点に電気慣性補償分トルクをステップ状に立ち上がらせて加算要素に出力するための応答測定開始要素を設け、加算要素にて電気慣性補償分トルクと前記駆動トルク指令との差算を行うよう構成したことを特徴としたダイナモメータシステムにおける電気慣性ループ測定装置。
【請求項４】
車両の動力伝達系に結合され、車両の慣性抵抗をダイナモメータシステムの機械慣性分とダイナモメータの出力トルクにする電気慣性分の和として得るダイナモメータシステムであって、前記ダイナモメータはトルク制御系と、電気慣性補償分のトルクを演算してトルク制御系に出力するオブザーバを有するものにおいて、
電気慣性測定時には、ダイナモメータシステムより前記車両の動力伝達系を解離したダイナモメータにて行うことを特徴とした請求項３記載のダイナモメータシステムにおける電気慣性ループ測定装置。
【請求項５】
前記オブザーバは、検出されたダイナモメータの検出速度の微分値に前記機械慣性分を乗算して機械慣性分のトルクを求め、ダイナモメータの検出速度と同じ遅れを持たせてダイナモメータの出力トルクを求め、この出力トルクを前記機械慣性分のトルクに加算して車両の動力源の出力トルク推定値τｅｅを求め、Ｇ＝１−（Ｊ／Ｊｄ）（但し、Ｊは機械慣性設定値、Ｊｄは電気慣性補償設定値）で設定するゲインＧを前記出力トルク推定値τｅｅに乗算して電気慣性補償分Ｔｃを得るよう構成されたことを特徴とした請求項１乃至４記載のダイナモメータシステムにおける電気慣性ループ測定方法とその装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイナモメータシステムにおける電気慣性補償装置に係わり、特に電気慣性ループのダイナモメータシステム単体でのステップ応答の測定方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４はダイナモメータのシステム構成図を示したもので、エンジン１とクラッチ２及び変速機３を一体的に組み立て、これに連結体を介してダイナモメータ４を連結している。エンジン１は速度コントローラ５によって速度制御され、ダイナモメータ４はトルクコントローラ６によって走行抵抗制御が行われることにより変速機３に実車と等価な慣性を負荷し、実車走行を模擬した変速機試験が行われる。クラッチ２はクラッチコントローラ７によって変速時及び発進時におけるクラッチ断から接に自動操作され、また、変速機３はコントローラ８によって変速時の変速比切換操作がなされる。
【０００３】
エンジン１の速度制御は、速度検出器９からの検出信号と速度設定信号Ｎｓとの比較によりスロットルコントローラ１０にスロットル開度信号θを指令し、コントローラ１０とアクチュエータ１１を介してスロットル制御が行われる。
【０００４】
ところで、上記のような構成のダイナモメータシステムにおいて、走行抵抗のうちの慣性抵抗として、実車と等価な慣性に設定されるフライホイールに代えてダイナモメータ４の吸収トルク分として制御する電気慣性補償方法が採用されている。
【０００５】
図３は、例えば特許文献１によって公知となっている電気慣性補償のためのブロック図を示したものである。同図において、Ａは速度コントローラ５が持つ比例積分要素、Ｂはスロットル開度制御系（１０，１１）が持つ開度制御遅れ要素、Ｃはスロットル開度θに対するエンジン１の出力トルク特性、Ｄはエンジンと変速機、ダイナモメータ等が持つ慣性を合わせた試験装置の慣性要素、Ｅは速度検出器９が持つ一次遅れ要素で、これらＡ〜Ｅによってエンジンの速度制御系が構成される。
【０００６】
Ｆはトルク制御系が持つ比例積分要素、Ｇはトルク制御系のマイナループになる電流制御系が持つ電流制御遅れ要素、Ｈはダイナモメータの電流／トルク変換要素、Ｉはダイナモメータのトルク検出器が持つ一次遅れ要素で、これらＦ〜Ｉによってダイナモメータのトルク制御系が構成される。
【０００７】
Ｍは要素Ｄからの速度ｎに対して速度検出器が持つ一次遅れ要素、Ｎは要素Ｍからの速度信号を微分し、これに機械慣性Ｊｏを乗算して機械慣性によるトルク分を求める機械慣性／トルク変換要素、Ｏは要素Ｈの出力に速度検出器が持つ一次遅れを作用させる一次遅れ要素、Ｐは要素ＮとＯの加算値τｅｅに電気慣性ゲインを乗算して慣性分のトルクＴｃを得る電気慣性設定要素で、これらＭ〜Ｐによってオブザーバが構成される。
【０００８】
これら各要素における記号は次の通である。
Ｋｅ：速度コントローラのゲイン
Ｔｅ：速度コントローラの時定数
Ｋｓ：開度制御系のゲイン
Ｔｓ：開度制御系の時定数
Ｊｏ：試験装置の機械慣性
Ｋｖ：速度検出器のゲイン
Ｔｖ：速度検出器の時定数
Ｋｄ：トルク制御系のゲイン
Ｔｄ：トルク制御系の時定数
Ｋｃ：電流制御系のゲイン
Ｔｃ：電流制御系の遅れ時定数
Ｋｔ：電流／トルク変換係数
Ｋｌ：トルク検出器のゲイン
Ｔｌ：トルク検出器の遅れ時定数
図３は、車両の動力伝達系に結合された車両の慣性抵抗とダイナモメータシステムの機械慣性とダイナモメータの出力トルクにする電気慣性の和として得るダイナモメータシステムにおいて、車両の動力源の出力トルク推定値τｅｅを
Ｇ＝Ｊｄ／Ｊ
で設定するゲインＧをτｅｅに乗算してダイナモメータの電気慣性補償分のトルク指令Ｔｃとしたものである。
ただし、Ｊは機械慣性設定値、Ｊｄは電気慣性補償設定値である。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３１５８４６１号公報（図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図３で示す発明の優れた点は、ゲインＧは式から１＞Ｇとなるので、電気慣性設定値がどんなに大きくなっても、電気慣性ループゲインへの影響がほとんどなく、そのために周波数応答はＪｄの増減に無関係に一定で系も安定する利点を有している。
【００１１】
しかし、「電気慣性ループのダイナモメータシステム単体でのステップ応答」（応答遅れのない動力伝達系と接続したときので電気慣性ループのステップ応答）については考慮されてない。このため、動力伝達系から見た電気慣性ループのステップ応答についての推定は不可能であると考察される。
以下その理由を説明する。
【００１２】
電気慣性ループのステップ応答とは、図３で示す要素Ｃから出力するトルク　τｅをステップ入力した直後から、要素Ｐの出力である電気慣性補償分のトルクＴｃに、要素Ｈの出力であるダイナモメータの出力トルク検出が一致するまでの時間である。しかし、現実には要素Ｃの出力τｅをステップ入力することは非常に困難である。
【００１３】
本発明が目的とするところは、電気慣性ループの実モデル応答を推測し、シミュレートできる測定方法とその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、ダイナモメータのトルク制御系と、電気慣性補償分のトルクを演算してトルク制御系に出力するオブザーバを有するダイナモメータ単体を試験するものにおいて、
前記オブザーバより出力された電気慣性補償分トルクがステップ状に立ち上がった時点で測定を開始し、前記ダイナモメータの出力トルク検出が、前記トルク制御系に印加された駆動トルク指令より電気慣性補償分トルクを減算した値が略一致するまでの時間をダイナモメータ単体での電気慣性ループのステップ応答として電気慣性ループを評価することを特徴としたものである。
【００１５】
本発明の第２は、前記電気慣性ループ測定は、車両の動力伝達系に結合され、車両の慣性抵抗をダイナモメータシステムの機械慣性分とダイナモメータの出力トルクにする電気慣性分の和として得るダイナモメータシステムより、前記動力伝達系を解離したダイナモメータにて行うことを特徴としたものである。
【００１６】
本発明の第３は、ダイナモメータのトルク制御系と、電気慣性補償分のトルクを演算してトルク制御系に出力するオブザーバを有するダイナモメータ単体を試験するものにおいて、
前記トルク制御系に所定入力の駆動トルク指令を印加する駆動トルク指令出力要素を設け、且つ、前記オブザーバの出力側に応答測定開始時点に電気慣性補償分トルクをステップ状に立ち上がらせて加算要素に出力するための応答測定開始要素を設け、加算要素にて電気慣性補償分トルクと前記駆動トルク指令との差算を行うよう構成したことを特徴としたものである。
【００１７】
本発明の第４は、車両の動力伝達系に結合され、車両の慣性抵抗をダイナモメータシステムの機械慣性分とダイナモメータの出力トルクにする電気慣性分の和として得るダイナモメータシステムであって、前記ダイナモメータはトルク制御系と、電気慣性補償分のトルクを演算してトルク制御系に出力するオブザーバを有するものにおいて、
電気慣性測定時には、ダイナモメータシステムより前記車両の動力伝達系を解離したダイナモメータにて行うことを特徴としたものである。
【００１８】
本発明の第５は、前記オブザーバは、検出されたダイナモメータの検出速度の微分値に前記機械慣性分を乗算して機械慣性分のトルクを求め、ダイナモメータの検出速度と同じ遅れを持たせてダイナモメータの出力トルクを求め、この出力トルクを前記機械慣性分のトルクに加算して車両の動力源の出力トルク推定値τｅｅを求め、Ｇ＝１−（Ｊ／Ｊｄ）（但し、Ｊは機械慣性設定値、Ｊｄは電気慣性補償設定値）で設定するゲインＧを前記出力トルク推定値τｅｅに乗算して電気慣性補償分Ｔｃを得るよう構成されたことを特徴としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す構成図で、図３と同一部分もしくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。
すなわち、本発明は、オブザーバにおける要素Ｏの入力側に加算要素Ｔを設け、要素Ｈの出力と駆動トルク指令出力要素Ｒよりのトルク指令との差信号を要素Ｏに入力する。また、要素Ｇの出力側には応答測定開始要素Ｓを設け、もともと動力伝達系のない測定装置とするか、若しくは図４のシステムにおいて、動力伝達系（図３で示すエンジンの速度制御系Ａ〜Ｃ，Ｅ）を取り外して試験を行うものである。
【００２０】
本発明の説明に先立って、ダイナモメータ単体での電気慣性ループのステップ応答を評価するために、システムより動力伝達系を解離させ、且つ、応答測定開始要素Ｓが付加されてない場合について説明する。
すなわち、電気慣性ループのダイナモメータシステム単体でのステップ応答を求め、それを評価するために単に図１の要素Ｓを除いた構成とする。その場合、
（１）ダイナモメータに一定のトルクをステップ入力するために、速度制御系を装置より切り外し、ダイナモメータには一定の駆動トルクがかかるように要素Ｒよりトルク制御系（Ｆ〜Ｉ）を介してステップ信号を出力する。このステップ信号を基にして発生した速度の微分値を要素Ｎで検出し、要素Ｐにて電気慣性補償分のトルク指令Ｔｃを演算する。
【００２１】
（２）要素Ｒよりステップ指令をダイナモメータに入力した直後から、要素Ｉの出力であるダイナモメータの出力トルク検出が、トルク指令Ｔｃと一致するまでの時間を電気慣性ループのダイナモメータ単体の電気慣性ループのステップ応答として評価する。
このような手法では次の理由により電気慣性ループの応答を評価するものとしては不適当となっている。
【００２２】
図５は上記方法によるトルク指令Ｔｃと出力トルク検出との変化を示したもので、縦軸は出力、横軸は時間である。
（ａ）．要素Ｒから駆動トルク指令が入力された直後では、要素Ｐの出力であるトルク指令Ｔｃは０であるから、ダイナモメータのトルク指令（（Ｒの出力）−Ｔｃ）は、要素Ｒよりのステップ波形そのものである（図５の時点ａ）。
（ｂ）．ダイナモメータは最初、時点ａの指令に対して応答しようとして駆動し始めるが、その時、加速度が発生して要素Ｎの出力が０でなくなり、要素Ｈの出力も０でなくなる。したがって、ダイナモメータへのトルク指令は、図５の時点ｂで示すようにＴｃ分だけ時点ａより下回る。
（ｃ）．時点ｃでは要素Ｉの出力であるダイナモメータの出力トルク検出は、時点ｂの状態で、たいていの場合時点ａのトルク指令値にまでは上がりきっていはいない。
（ｄ）．駆動トルクは一定であることから、時点ｄではＴｃも一定値に収束し、要素Ｉの出力であるダイナモメータの出力トルク検出も（（駆動トルク）−Ｔｃ）の値に収束する。
【００２３】
図５で示す波形が、（ａ）〜（ｄ）の過程によって出力するトルク検出の波形であるが、実際に動力伝達系（速度制御系）の要素Ｃの出力であるτｅを受ける場合には、ダイナモメータへのトルク指令は、電気慣性補償分のトルク指令Ｔｃのみとなるので、（ａ）〜（ｄ）の過程は存在しない。それゆえ、この評価方法で得たステップ応答からは動力伝達系から見た電気慣性ループのステップ応答は推定不可能と考察される。
【００２４】
そこで、本発明では図１で示した応答測定開始要素Ｓを要素Ｐの出力側に設けたものである。この要素Ｓは、測定開始前は開路状態を維持しており、要素Ｒからの駆動トルク指令と、要素Ｉよりのダイナモメータの出力トルク検出とが一致し、信号が変化しなくなったときに回路が閉路されるよう構成されている。
【００２５】
先ず、本発明においても加算要素Ｑの入力を０にするために動力駆動系をダイナモメータから切り離す。
この状態で要素Ｒから、一定入力のステップ状の駆動トルク指令をダイナモメータのトルク制御系を介して要素Ｑに出力する。ダイナモメータは、駆動トルク指令に応動して駆動し始め、加速度が発生して要素Ｎより出力が発生して要素ＰにてトルクＴｃが演算されるが、しかし、要素Ｓが開路状態となっているので、そのＴｃの出力は０となっている。
【００２６】
所定時間が経過し、要素Ｉの出力であるダイナモメータの出力トルク検出が、要素Ｒからの駆動トルク指令と一致，若しくは略一致して変化がなくなったときに要素Ｓを切換えて回路を閉路状態とする。
これによって、電気慣性補償分のトルクＴｃは、０からステップ状に変化する。
【００２７】
本発明では、トルクＴｃがステップ状に変化した直後から、ダイナモメータの出力トルク検出が、（駆動トルク指令）−（トルクＴｃ）の値が一致するまでの時間を「ダイナモメータ単体での電気慣性ループのステップ応答」と定義して、「電気慣性ループ応答」を評価するものとする。
【００２８】
図２は、上記評価方法を実行した際の（駆動トルク指令）−（トルクＴｃ）と、ダイナモメータの出力トルクの変化を示したものである。同図において、時点ａ’，ｂ’では要素Ｒより駆動トルク指令を与え、且つ、要素Ｓを開路状態としている時点である。
時点ｃ’は要素Ｉの出力であるダイナモメータの出力トルク検出が、要素Ｒよりの駆動トルク指令と一致した後に要素Ｓを投入した時点で、ダイナモメータへのトルク指令が５０００Ｎから２５００Ｎに変化している。
【００２９】
図２で明らかなように、ダイナモメータの出力トルクはトルクＴｃの変化のみに追従しており、図５で示す従来の問題点は改善され、実際に動力伝達系から図３で示す要素Ｃからτｅを受けた場合を精度よく推定することが可能となった。また、電気慣性ループの応答は、電気慣性補償設定Ｊｄの値によらず一定であるので、要素ＰのゲインＧを変化させて応答の評価をする必要がない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、電気慣性設定要素ＰからのトルクＴｃが０からステップ状に立ち上がった時点から、ダイナモメータの出力トルク検出が（駆動トルク指令）−（トルクＴｃ）の値と一致するまでの時間を「ダイナモメータ単体での電気慣性ループのステップ応答」と定義して、「電気慣性ループ応答」を評価するものであり、その評価法を可能とするために、ダイナモメータのトルク制御系に一定入力の駆動トルク指令を出力するための駆動トルク指令出力要素と、オブザーバの電気慣性設定要素ＰよりトルクＴｃを測定開始時点にステップ状に出力するための応答測定開始要素Ｓを設けたものである。
【００３１】
これによって、本発明は、電気慣性ループの実モデルの応答を推測し、シミュレートすることが可能となると共に、このシミュレートから電気慣性ループがどのくらいの機械慣性の応答に近いかが評価できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明におけるトルク指令と出力トルク検出の変化図。
【図３】ダイナモメータシステムの電気慣性ループの構成図。
【図４】ダイナモメータシステムの構成図。
【図５】説明のためのトルク指令と出力トルク検出の変化図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…クラッチ
３…変速機
４…ダイナモメータ
５…速度コントローラ
６…トルクコントローラ
Ｆ〜Ｉ…ダイナモメータのトルク制御系
Ｍ〜Ｐ…オブザーバ
Ｒ…駆動トルク指令出力要素
Ｓ…応答測定開始要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004125719.tif 000006
【図５】
2004125719.tif 000007