(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用エアコンを搭載した車両のタイヤをシャーシダイナモのローラ上に載せ、車速制御装置により車両の車速を制御し、シャーシダイナモにより吸収トルクを制御して前記エアコンの各種性能試験を行う車両用エアコンの試験システムであって、
前記車速制御装置は、
車速設定値と車速検出値との偏差から車速制御アンプにサーボアクチェータのストローク制御指令を得、前記サーボアクチェータの出力で車両のアクセルペダルのストローク操作を行ってエンジンのスロットルバルブの開度を制御する車速のフィードバック制御手段と、
前記車速設定値と車速検出値およびエンジンの速度検出値が安定したことを検出し、この検出で前記速度制御アンプの偏差入力を零に切替えかつゲインを下げると共に時定数を大きくし、前記車速設定値と車速検出値に偏差が発生したときに該偏差の比例積分演算結果をリミッタにより制限した補正信号を得、この補正信号で前記速度制御アンプの出力を加算補正する車速のオープンループ制御手段とを備えたことを特徴とする車両用エアコンの試験システム。
【請求項２】
前記車速設定値と車速検出値およびエンジンの速度検出値が安定したことの検出は、各設定値または検出値の微分を行ってその変化量をそれぞれ求め、各変化量が一定範囲内にあるか否かで判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用エアコンの試験システム。
【請求項３】
前記安定したことの検出は、各変化量が一定範囲内で一定時限継続したことで確認することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用エアコンの試験システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エアコンを搭載した実車をシャーシダイナモにより模擬運転してエアコンの各種性能試験を行う車両用エアコンの試験システムに係り、特に車速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のエアコン試験システムの例を図２に示す。車両１の駆動輪（タイヤ）２は、シャーシダイナモ３のローラに乗せ、エンジン４を車速制御装置５により速度制御し、シャーシダイナモ３をダイナモトルク制御装置６により吸収トルク制御することで、一般の市街地の走行状態を模擬した運転を可能にする。
【０００３】
試験対象となる車両用エアコン７は、エンジン４の運転でコンプレッサ８が駆動されて冷暖房・除湿運転される。エアコン試験装置９は、エアコン７に対する冷房温度等の運転条件の設定と、車両１の模擬走行状態制御のための車速制御装置５への速度指令およびダイナモトルク制御装置６へのトルク指令と、車両１の走行環境を調節する環境調節装置１０への温度や湿度および風速（車速）の指令を発生し、エアコン７による車内温度や湿度の計測データを収集する。
【０００４】
上記のようなシステム構成により、エアコン搭載の車両を一般の市街地の走行状態を模擬した運転状態にしたり、一定速度での運転状態で外部の環境を変化させたりして車両用エアコンの各種性能試験を行うようにしている。
【０００５】
図３は、従来の車速制御装置５の構成を示す。車速コントローラ１１は、速度センサ１２でパルス数として検出するダイナモメータ３の速度をＦ／Ｖ変換器１３で電圧信号に変換し、車速設定器１４で可変設定する速度指令と検出速度との偏差をＰＩアンプ１５で比例積分（ＰＩ）演算し、この演算結果をアクチェータ制御指令とする。
【０００６】
ＡＣサーボドライバ１６は、アクチェータ制御指令を目標値とし、交流モータ構成のＡＣアクチェータ１７の操作量を自動制御する。ＡＣアクチェータ１７は車両１のアクセルペダル１８をストローク操作し、アクセルペダル１８にワイヤー結合されるエンジン４のスロットルバルブ（ＴＨ）１９の開度を制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
エアコン試験における車両１の運転状態としては、一般の市街地走行状態とするには走行負荷が頻繁に変動することから高い応答での車速制御が要求され、一定速度の走行状態とするには走行負荷の変化が小さいことから車速とエンジン回転数の安定制御が要求される。
【０００８】
従来のＡＣアクチェータのサーボ制御は、直流モータ構成に代えて交流モータ構成とすることで、応答性を高めており、これにより車速制御系全体の応答性を向上させている。
【０００９】
このため、一定車速でのエアコン試験において、従来の車速制御系は、車速設定を一定とするも、車速を増減させるエンジン回転が速い周期でハンチング（脈動）を起し、実車の路上走行の再現ができないことがあった。
【００１０】
このハンチングの原因としては、アクセルペダル１８の操作がタイヤ２の速度変化として現れるまでの機械系に不感帯が存在するためと考えられる。この不感帯の原因としては、オートマチックトランスミッションによるものが大半で、他にアクセルペダル１８とスロットルバルブ１９間のワイヤーハーネスやエンジンも考えれらる。事実、エンジン回転数を約２００ｒｐｍ変化させても、実車速に変化が現れない場合があった。
【００１１】
上記の不感帯を持った車速制御系では、線形性をもつコントローラ１１を組み合わせると、制御応答が目標値をオーバーシュートしたり、アンダーシュートを発生し、その収束まで不安定な制御となる。特に、アクチェータのサーボ制御系が高応答となると、シュート量が大きく、周期の短いハンチングが発生し、不安定な制御となる。
【００１２】
本発明の目的は、エアコンを搭載した実車をダイナモメータにより模擬運転しながらエアコンの試験を行うにおいて、一般の市街地走行状態による試験には高い応答性を持たせた試験を可能とすると共に、一定車速制御には不感帯の介在および外乱発生にも安定した試験を可能にする車両用エアコンの試験システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、一般市街地走行によるエアコンの試験には、車速コントローラを高い応答性による車速のフィードバック制御をし、一定車速によるエアコン試験には車速設定と検出車速およびエンジン回転数が安定したことを確認して安定性を高めてオープンループ制御し、このオープンループ制御状態で外乱等により車速が変化する場合にその補正を行うようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１４】
（１）車両用エアコンを搭載した車両のタイヤをシャーシダイナモのローラ上に載せ、車速制御装置により車両の車速を制御し、シャーシダイナモにより吸収トルクを制御して前記エアコンの各種性能試験を行う車両用エアコンの試験システムであって、
前記車速制御装置は、
車速設定値と車速検出値との偏差から車速制御アンプにサーボアクチェータのストローク制御指令を得、前記サーボアクチェータの出力で車両のアクセルペダルのストローク操作を行ってエンジンのスロットルバルブの開度を制御する車速のフィードバック制御手段と、
前記車速設定値と車速検出値およびエンジンの速度検出値が安定したことを検出し、この検出で前記速度制御アンプの偏差入力を零に切替えかつゲインを下げると共に時定数を大きくし、前記車速設定値と車速検出値に偏差が発生したときに該偏差の比例積分演算結果をリミッタにより制限した補正信号を得、この補正信号で前記速度制御アンプの出力を加算補正する車速のオープンループ制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
（２）前記車速設定値と車速検出値およびエンジンの速度検出値が安定したことの検出は、各設定値または検出値の微分を行ってその変化量をそれぞれ求め、各変化量が一定範囲内にあるか否かで判定することを特徴とする。
【００１６】
（３）前記安定したことの検出は、各変化量が一定範囲内で一定時限継続したことで確認することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す車速コントローラの構成である。速度制御アンプ２１は、車速設定器２２の設定車速とＦ／Ｖ変換器２３からの検出車速との偏差入力と、零設定値を切替器２４で切替え可能にする。また、ＡＣサーボドライバ２５は、速度制御アンプ２１からのアクチェータ制御指令に、切替器２６を通した補正信号で補正可能にする。切替器２４、２６は通常時には図示の切替状態にしておくことで、従来のコントローラ１１と同等の構成になる。
【００１９】
微分器２７は、車速設定器２２の設定値を微分演算することで設定値の正負両極性での変化量を求める。ウインドウコンパレータ２８は微分器２７が求める車速設定値変化量が一定範囲（ウインドウ幅）以内にあるか否かを検出する。
【００２０】
同様に、微分器２９は，Ｆ／Ｖ変換器２３に得る車速検出値を微分演算することで検出車速の変化量を求める。ウインドウコンパレータ３０は微分器２９が求める車速変化量が一定範囲（ウインドウ幅）以内にあるか否かを検出する。
【００２１】
また、微分器３１は，エンジン速度検出値を微分演算することでエンジン速度の変化量を求める。ウインドウコンパレータ３２は微分器３１が求めるエンジン速度変化量が一定範囲（ウインドウ幅）以内にあるか否かを検出する。
【００２２】
論理積回路３３は、各コンパレータ２８、３０、３２がその入力変化量が一定範囲以内にあるときに論理「１」を判定出力として得る。タイマ３４は、論理積回路３３の判定出力が一定時限（例えば５秒）以上継続することでその確認を行う。
【００２３】
これら回路要素２７〜３４による演算は、車速制御の設定値と実車速及びエンジン速度の変化量が一定値以内、つまり車速制御状態が安定していることを判定する。
【００２４】
タイマ３４は、車速制御状態が安定した判定出力で切替器２４および２６を図示の状態から切り替える。切替器２４の切り替えにより、それまでの車速検出によるフィードバック制御から、オープンループ制御に切り替える。このとき、速度制御アンプ２１への偏差入力を零にし、アンプ２１の出力を切り替え直前の状態に保持させる。また、切替器２６の切り替えにより、速度制御アンプ２１の出力への加算を零から補正信号の加算に切り替える。
【００２５】
これら切り替えに並行して、論理積回路３３の論理「１」出力は切替器３５を図示の状態から切り替える。この切替器３５は、速度制御アンプ２１のゲインを切り替えるものであり、フィードバック制御される通常時にはゲインを高くしておくことでコントローラの応答性を高めておき、オープンループ制御に切り替えるときにはゲインを低くしてコントローラの安定性を高める。なお、ゲインの切り替えと並行して、速度制御アンプ２１の時定数を通常時には小さく、切り替え時には大きくするのが好ましい。
【００２６】
補正制御アンプ３６は、設定器２２の設定車速とＦ／Ｖ変換器２３に得る検出車速との偏差を比例積分（ＰＩ）演算し、この演算結果をリミッタ回路３７で制限して切替器２６を介してアンプ２１からの制御指令の補正信号とする。このアンプ３６およびリミッタ回路３７は、オープンループ制御時の不感帯の存在および外乱による速度偏差が大きくなるのをスロットルバルブの開度制御で補正するためのものであり、そのゲインは比較的小さく（例えばアンプ２１の１／１０）、リミッタ値はアクセル開度の±１％程度にするのが好ましい。また、時定数を比較的大きくし、安定性を高めた補正ができるようにする。
【００２７】
以上の構成によれば、走行負荷が頻繁に変動する一般の市街地走行状態としたエアコン試験には、設定車速や検出速度、さらにはエンジン速度が頻繁に大きく変化することから、切替器２４、２６、３５は図示の状態にされ、コントローラは高い応答性を有して車速のフィードバック制御を行うことができる。
【００２８】
そして、一定車速でのエアコン試験には、設定車速に達するまではコントローラは高い応答性を有して設定車速まで加速または減速制御し、設定車速と実車速およびエンジン速度の変化量が小さくなった安定した制御状態ではまず切替器３５を図示の状態から切替え、次いでタイマ３４の時限だけ遅れて切替器２４、２６を図示の状態から切り替える。
【００２９】
これにより、速度制御アンプ２１では車速偏差が零にされると共にゲインが下げられ、さらには時定数が大きくされ、安定性を高めて車速のオープンループ制御を行い、スロットルバルブの開度は切替え直前の状態に保持され、エンジンからタイヤまでの機械系に不感帯等が存在するも制御応答にオーバーシュートやアンダーシュートが発生するのを抑制し、またエンジン回転にハンチング現象が発生するのを抑制した試験を可能にする。
【００３０】
なお、オープンループ制御でのＡＣサーボドライバ２５に対する制御指令は、オープンループ制御切替え直前のフィードバック制御の値に一致し、切替えに際してスロットルバルブの開度が急変することはない。
【００３１】
また、一定車速でのエアコンのオン・オフ切替えなどによりエンジンの負荷が急変したとき、この外乱により車速が変化しようとする。また、機械系の不感帯の存在により、エンジン回転数を高速から低速に制御するようスロットルバルブ開度を絞る場合と、低速から高速に制御するようスロットルバルブ開度を高める場合とでは同じ速度に制御するもスロットルバルブ開度に差が発生、つまり外乱が発生する。これら外乱の発生に対しては、設定車速と検出車速の偏差として検出し、補正制御アンプ３６とリミッタ３７により一定車速に戻す補正を行うことができる。
【００３２】
この補正量としては、大きくなり過ぎると、ハンチングを誘発するため、補正信号としてはスロットルバルブの開度を最大で±１％程度補正するよう、リミッタ３７の値を調整する。また、補正の応答性は補正制御アンプ３６のゲインや時定数で調整する。なお、補正信号で補正しきれない大きな外乱または速度の急速変化には、検出車速またはエンジン速度の変化量が大きくなり、切替器２４等を復帰させた通常のフィードバック制御により設定車速へ速やかに戻すことができる。
【００３３】
本実施形態に基づいた車速試験として、従来システムと対比させて、設定車速４０ｋｍ／ｈでの車速とエンジン回転数とスロットルバルブ開度について、下記表の結果を得た。
【００３４】
【表１】
0004019648.tif 000002
【００３５】
この表において、エンジン速度は、不感帯のため１１００ｒｐｍで安定する場合と、１３００ｒｐｍで安定する場合の２ポイントあり、車速を上昇させながら４０ｋｍ／ｈに設定した場合は１３００ｒｐｍで安定し、車速を下降させながら設定した場合は１１００ｒｐｍで安定したことを示す。
【００３６】
上記の実験結果からも明らかなように、本実施形態では、オープンループ制御にも実車速は従来と同等の性能をもち、エンジン速度においては従来システムでは、不感帯の存在でその変動幅が大きくなっているのに対して、本実施形態では変動幅が小さくなって安定化させることができた。また、スロットルバルブの開度は本実施形態では殆ど変化していない。
【００３７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、高い応答性をもつ車速コントローラにより一般市街地走行によるエアコン試験を可能にし、一定車速によるエアコン試験には車速設定と検出車速およびエンジン回転数が安定したことを確認して安定性を高めてオープンループ制御し、このオープンループ制御状態で外乱等により車速が変化する場合にその補正を行うようにしたため、不感帯の介在および外乱発生にも安定した一定車速によるエアコン試験が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す車速コントローラの構成図。
【図２】エアコン運転試験システムの構成例。
【図３】従来の車速制御装置の構成図。
【符号の説明】
１…車両
２…タイヤ
３…シャージダイナモ
４…エンジン
５…車速制御装置
７…エアコン
９…エアコン試験装置
２１…速度制御アンプ
２２…車速設定器
２４、２６、３５…切替器
２５…ＡＣサーボドライバ
２７、２９、３１…微分器
２８、３０、３２…ウインドウコンパレータ
３６…補正制御アンプ
３７…リミッタ
【図１】
0004019648.tif 000003
【図２】
0004019648.tif 000004
【図３】
0004019648.tif 000005