(57)【要約】      （修正有）【課題】動力計によるトルク検出の際に、回転子が高速で回転すると振動が搖動子を経由して加速度センサーを振動させ、検出トルクに変動分が重畳することを防止する。【解決手段】トルク演算部３に振動除去用のフィルタ部３１を設ける。トルク演算部３で算出されたトルク指令値とロードセルにより検出された検出トルク値との差分をフィルタ部３１に入力する。フィルタ部よりの出力とトルク指令値との差分をダイナモメータの出力信号とする。【選択図】図１
2013148485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク電流指令値に基づきインバータを介して搖動形動力計を制御し、ロードセルを用いてトルクを検出するトルク検出装置において、
前記トルク電流指令値を入力してダイナモメータのトルク指令値を演算するトルク演算部を設けると共に、トルク演算部にフィルタ部を設け、このフィルタ部より出力された信号ＴLc＾と前記トルク指令値との差分Ｔdy＾と、前記ロードセルにより検出された検出トルク値ＴLcとの差分をフィルタ部に入力し、フィルタ部より出力された信号と前記トルク指令値との差分をダイナモメータの出力信号とするよう構成したことを特徴とした動力計のトルク検出装置。
【請求項２】
前記フィルタ部は、１／Ｔk・ｓの積分器で構成したことを特徴とした請求項１記載の動力計のトルク検出装置。
ただし、Ｔkはフィルタ定数、ｓはラプラス演算子
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力計のトルク検出装置に係わり、特に加速度ゼンサーを不要としたトルク検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンダイナモシステムやシャシダイナモメータなどに使用する搖動機構を持つダイナモメータ（動力計）の場合、トルク検出に用いられるロードセルには、実際にダイナモメータが検出したトルクの他に、ダイナモメータの搖動子の固有振動によるトルク変動が加算されて出力する。この搖動子の固有振動によるトルク変動は本来トルク検出には不要なものであり、この変動分を除去する手法として特許文献１や特許文献２が公知となっている。
【０００３】
すなわち、特許文献１や特許文献２では搖動子に加速度ゼンサーを取り付けて加速度信号を検出し、この検出信号とロードセルの検出信号とを加算することで搖動子の固有振動を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−９０１３５
【特許文献２】実開平１−１４８８３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２の方法は、シャシダイナモメータのように比較的低速回転で使用する場合の変動分除去対策としては十分であるが、高速回転まで使用するエンジンベンチシステムではダイナモメータの回転子が高速で回転し、その回転による振動が搖動子を経由して加速度センサーを振動させる。この振動のうち、搖動方向はロードセルの出力信号とキャンセルされるが、軸方向や水平方向波形の振動が含まれるため従来の手法では高速回転でのトルク検出に上記振動が入り込み、
折角対策を施した高速応答での搖動子による変動成分の少ないトルク検出をスポイルしている。このため、従来では使用する回転周波数に応じたフィルタを追加して高速回転に伴うトルク変動を取り除く方法が採用されており、追加部品点数を多くしている。
【０００６】
そこで、本発明が目的とするとこは、加速度センサーや追加部品を不要とする
動力計のトルク検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、トルク電流指令値に基づきインバータを介して搖動形動力計を制御し、ロードセルを用いてトルクを検出するトルク検出装置において、
前記トルク電流指令値を入力してダイナモメータのトルク指令値を演算するトルク演算部を設けると共に、トルク演算部にフィルタ部を設け、このフィルタ部より出力された信号ＴLc＾と前記トルク指令値Ｔdyとの差分Ｔdy＾と前記ロードセルにより検出された検出トルク値ＴLcとの差分をフィルタ部に入力し、フィルタ部より出力された信号と前記トルク指令値との差分をダイナモメータの出力信号とするよう構成したことを特徴としたものである。
【０００８】
前記本発明に使用されるフィルタ部は、１／Ｔk・ｓの積分器で構成したことを特徴としたものである。
【０００９】
ただし、Ｔkはフィルタ定数、ｓはラプラス演算子
【発明の効果】
【００１０】
以上のとおり、本発明によれば、トルク検出装置としてロードセルによるトルク検出の他に、ダイナモメータを制御するインバータのトルク電流指令値を使用するだけでよいので、従来のように搖動子に加速度センサーを取付けることなく固有振動が除去でき、トルク検出の部品点数の削減が可能となる。また、加速度センサーを使用しないので、高速回転時における回転振動のないトルク検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示すトルク検出装置の構成図。
【図２】説明のための波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施例を示す回路構成図で、１はトルク指令部、２はインバータと動力計本体などで構成される計測部、３はトルク演算部である。トルク指令部１はダイナモメータを制御するインバータの制御回路の一部であって、インバータ盤内に収納されて設定値やフィードバックされたトルク検出値などに基づいた値を用いて演算し、その制御回路におけるトルク電流指令生成部１０からトルク電流指令Ｉsが出力される。トルク電流指令Ｉsは計測部２とトルク演算部３に出力される。
【００１３】
計測部２は、トルク電流指令Ｉsに基づいてダイナモメータをトルク制御するためのインバータ２０、インバータ２０の出力によって制御される動力計部２１、ダイナモメータ搖動子に連結されたロードセルによってトルクを検出するロードセルトルク検出部２２、及びトルクアンプ２３を有している。
ダイナモメータの軸出力である動力計部２１のトルクＴdには、搖動子の固有振動などの外乱Ｔdisの和となってロードセル検出部２２の検出信号ＴLc0として出力され、トルクアンプ２３で所定値に増幅されてロードセル検出信号ＴLcとなり、トルク演算部３に入力される。
【００１４】
トルク演算部３は、インバータとダイナモメータをモデル化したモデル部３０とフィルタ３１を有し、入力されたトルク電流指令Ｉsはこのモデル部３０において軸トルクＴdyに変換される。なお、算出された軸トルクＴdyは、図示省略されたインバータの制御回路においてトルク電流指令Ｉsに基づいたトルク指令値が使用されるが、ここでは、判りやすくするためにモデル部３０を用いた場合で説明する。すなわち、ダイナモメータが発生するトルクは、基本的にインバータがベクトル制御を行うトルク電流指令Ｉsに略一致する。そこで、モデル部３０はＩs／Ｔdy変換の制御モデルに構成され、トルク電流指令Ｉsに比例した軸トルクＴdyとして減算部３３に出力される。
【００１５】
減算部３３にはフィルタ部３１を通過した出力ＴLc＾が入力されており、この減算部３３で軸トルクＴdyと出力ＴLc＾との差演算が実行されてダイナモメータの出力信号Ｔdy＾となる。ダイナモメータの出力信号Ｔdy＾は、減算部３４においてロードセル検出信号ＴLcとの差演算が実行され、その偏差信号がフィルタ部３１に入力される。ここで、フィルタ部３１におけるＴkはフィルタ係数、ｓはラプラス演算子である。
【００１６】
次に本発明の動作について説明する。
定常状態時では、モデル部３０の出力Ｔdyは振動除去用のフィルタ部３１を通るループで減算部３３においてマイナス加算されることで、フィルタ出力のロードセル検出トルク（３１の出力）ＴLc＾と、モデル演算上のダイナモメータトルクとフィルタ出力の演算結果のダイナモメータトルク（３３の出力）Ｔdy＾は（１）〜（３）式から求とまる。
ＴLc＾＝（Ｔdy＾−ＴLc）×（１／Ｔk・ｓ）                        …（１）
Ｔdy＾＝Ｔdy−ＴLc＾＝Ｔdy−（Ｔdy＾−ＴLc）×（１／Ｔk・ｓ）    …（２）
これを展開して
Ｔdy＾＝Ｔdy−Ｔdy＾×（１／Ｔk・ｓ）＋ＴLc×（１／Ｔk・ｓ）      …（３）
また、（これをＴdy＾でまとめるために左辺に移行する）
Ｔdy＾＋Ｔdy＾×（１／Ｔk・ｓ）＝Ｔdy＋ＴLc×（１／Ｔk・ｓ）    …（４）
（これをＴdy＾でまとめて）
Ｔdy＾｛１＋（１／Ｔk・ｓ）｝＝Ｔdy＋ＴLc×（１／Ｔk・ｓ）        …（５）
の関係にある。よって、ダイナモメータの出力信号Ｔdy＾は、
【００１７】
【数１】
2013148485.tif 000003
【００１８】
又は、（分子分母を（１／Ｔk・ｓ）で割ると）
【００１９】
【数２】
2013148485.tif 000004
【００２０】
となり、（６−１），（６−２）式が評価式となる。
【００２１】
すなわち、（６−１）において、（１／Ｔk・ｓ）≒０とすると、ｔ＝０時の
Ｔdy＾になって、
【００２２】
【数３】
2013148485.tif 000005
【００２３】
となり、出力はＴdy＾＝Ｔdyとなる。
【００２４】
また、（６−２）式において、ｔ＝∞時には、１／Ｔk・ｓ＝∞であり、
【００２５】
【数４】
2013148485.tif 000006
【００２６】
となるので、
【００２７】
【数５】
2013148485.tif 000007
【００２８】
となり、出力はＴdy＾＝ＴLcとなる。
【００２９】
図２は、上記の関係を示した波形図である。モデル部３０よりトルク指令Ｔdyの出力は、フィルタ部３１の時定数により減算部３３の出力Ｔdy＾は図２（ａ）で示すように徐々に低下してある時刻ｔ時には０となる（ただし、ＴLc＝０）。
一方、計測部２による検出トルクＴLcは、振動除去用のフィルタ３１を通るループによってフィルタリングされることで、最終的には図２（ｂ）で示すように
検出トルクＴLc≒出力トルクＴdy＾となる（ただし、Ｔdy＝０）。したがって、減算部３３の出力であるダイナモメータ出力信号Ｔdy＾は、図２（ｃ）で示すように減算部３３では（ａ）図と（ｂ）図の和の信号出力信号Ｔdy＾となり、搖動子の固有振動トルクやロードセルの検出ノイズ成分の除去されたダイナモメータ出力信号Ｔdy＾となる。
【００３０】
なお、過渡状態でのモデル部３０の出力Ｔdyは、フィルタ３１を通るループでマイナス加算されないので、その変化分ΔＴdy＾は、変化前のフィルタリングされた検出トルクＴLc＾（≒ダイナモメータトルクＴｄ）に加算されて変化後のダイナモメータトルクＴｄに略一致する。すなわち、Ｔdy＝ΔＴdy＾＋ＴLc≒Ｔｄ
となる。したがって、過渡状態では出力信号Ｔdy＾にはフィルタリングによる検出遅れのないダイナモメータトルクＴｄが高速応答で検出可能となる。
【００３１】
以上本発明によれば、トルク検出装置としてロードセルによるトルク検出の他に、ダイナモメータを制御するインバータのトルク指令値を使用するだけでよいので、高速回転などに伴うトルク変動を取り除くために、搖動子に従来のような
加速度センサーなどの部品取付けは不要となるものである。
また、フィルタ部によって、搖動子の固有振動によるトルク変動やロードセルによるトルク検出のノイズ成分が除去でき、定常状態でのロードセルによるトルク検出精度が確保できるものである。
さらに、過度状態においても、トルク電流制御による高速なトルク検出が可能となり、高速回転時での回転振動など変動のないトルク検出ができ、且つフィルタリングによる検出遅れのない高応答のトルク検出が可能となるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１…  トルク指令部
２…  計測部
３…  トルク演算部
１０…  トルク電流指令生成部
２０…  インバータ
２１…  動力計部
２２…  ロードセル
３０…  モデル部
３１…  フィルタ部
【図１】
2013148485.tif 000008
【図２】
2013148485.tif 000009