(57)【要約】【課題】供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制しながら軸トルクを所定の目標軸トルクに制御できる試験システムのダイナモメータ制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】試験システムは、エンジンと連結軸を介して結合されたダイナモメータと、ダイナモメータに電力を供給するインバータと、連結軸に発生する軸トルクを検出する軸トルクメータと、軸トルクメータの軸トルク検出信号Ｔ１２に基づいてインバータへのトルク電流指令信号Ｔ２を生成するダイナモメータ制御装置６と、を備える。ダイナモメータ制御装置６は、軸トルク検出信号Ｔ１２と軸トルク指令信号Ｔ１２ｒｅｆとの差を積分する積分器６２と、積分器６２の出力信号を入力とし、供試体の粘性抵抗に依存する定数（ａ１，ｂ１）を用いた位相進み補償処理を行う位相進み補償器６３と、を備え、この位相進み補償器６３の出力信号を用いてトルク電流指令信号Ｔ２を生成する。【選択図】図４
2017198605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクを発生する供試体と連結軸を介して結合されたダイナモメータと、前記ダイナモメータに電力を供給するインバータと、前記連結軸に発生する軸トルクを検出する軸トルクメータと、を備えた試験システムにおいて、前記軸トルクメータの軸トルク検出信号に基づいて前記インバータへのトルク電流指令信号を生成する試験システムのダイナモメータ制御装置であって、
前記軸トルク検出信号と前記軸トルクに対する指令信号との差を積分する積分器と、
前記積分器の出力信号を入力とし、前記供試体の粘性抵抗に依存する１つ以上の定数を用いた位相進み補償処理を行う位相進み補償器と、を備え、
前記位相進み補償器の出力信号を用いて前記トルク電流指令信号を生成することを特徴とする試験システムのダイナモメータ制御装置。
【請求項２】
前記位相進み補償器の伝達関数Ｇ１（ｓ）は、前記供試体の粘性抵抗係数の値と前記供試体の慣性モーメントの値と前記ダイナモメータの慣性モーメントの値とに依存する２つの定数（ａ１，ｂ１）を用いて、下記式（１）で表されることを特徴とする請求項１に記載の試験システムのダイナモメータ制御装置。
【数１】
2017198605.tif 000017
ただし、ｂ１＞ａ１とする。
【請求項３】
前記積分器のゲイン定数Ｋｉ及び前記２つの定数（ａ１，ｂ１）は、前記粘性抵抗係数をＣ１とし、前記供試体の慣性モーメントをＪ１とし、前記ダイナモメータの慣性モーメントをＪ２とし、任意定数をωｐとした場合、下記式（２）で表されることを特徴とする請求項２に記載の試験システムのダイナモメータ制御装置。
【数２】
2017198605.tif 000018
【請求項４】
前記供試体は、エンジンを含み、
前記ダイナモメータ制御装置は、前記エンジンがアイドル運転状態であるときに前記位相進み補償器の出力信号を用いて前記トルク電流指令信号を生成することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の試験システムのダイナモメータ制御装置。
【請求項５】
トルクを発生する供試体と連結軸を介して結合されたダイナモメータと、前記ダイナモメータに電力を供給するインバータと、前記連結軸に発生する軸トルクを検出する軸トルクメータと、を備えた試験システムにおいて、前記軸トルクメータの軸トルク検出信号に基づいて前記インバータへのトルク電流指令信号を生成する試験システムのダイナモメータ制御装置であって、
前記軸トルク検出信号と前記軸トルクに対する指令信号との差を積分する積分器と、
前記軸トルク検出信号を入力とし、前記供試体の粘性抵抗に依存する１つ以上の定数を用いた位相遅れ補償処理を行う位相遅れ補償器と、を備え、
前記積分器の出力信号及び前記位相遅れ補償器の出力信号を用いて前記トルク電流指令信号を生成することを特徴とする試験システムのダイナモメータ制御装置。
【請求項６】
前記位相遅れ補償器の伝達関数Ｇ２（ｓ）は、前記供試体の粘性抵抗係数の値と前記供試体の慣性モーメントの値と前記ダイナモメータの慣性モーメントの値とに依存する２つの定数（ａ２，ｂ２）を用いて、下記式（３）で表されることを特徴とする請求項４に記載の試験システムのダイナモメータ制御装置。
【数３】
2017198605.tif 000019
ただし、ａ２＞ｂ２とする。
【請求項７】
前記積分器のゲイン定数及び前記２つの定数（ａ２，ｂ２）は、前記粘性抵抗係数をＣ１とし、前記供試体の慣性モーメントをＪ１とし、前記ダイナモメータの慣性モーメントをＪ２とし、任意定数をωｐとした場合、下記式（４）で表されることを特徴とする請求項６に記載の試験システムのダイナモメータ制御装置。
【数４】
2017198605.tif 000020
【請求項８】
前記供試体は、エンジンを含み、
前記ダイナモメータ制御装置は、前記エンジンがアイドル運転状態であるときに前記積分器及び前記位相遅れ補償器の出力信号を用いて前記トルク電流指令信号を生成することを特徴とする請求項５から７の何れかに記載の試験システムのダイナモメータ制御装置。
【請求項９】
前記積分器のゲイン定数及び前記定数は、前記供試体の発生トルクに対する前記軸トルク検出信号の伝達関数の極の実部が負になるように設定されることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の試験システムのダイナモメータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試験システムのダイナモメータ制御装置に関する。より詳しくは、軸トルク検出信号に基づいてインバータへのトルク電流指令信号を生成する試験システムのダイナモメータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、ダイナモメータ１５０を用いたエンジン１６０の試験システム１００の構成を示す図である。
試験システム１００は、供試体であるエンジン１６０と連結軸１７０で連結されたダイナモメータ１５０と、エンジン１６０の出力を制御するスロットルアクチュエータ１１０及びエンジン制御装置１２０と、ダイナモメータ１５０の出力を制御するインバータ１３０及びダイナモメータ制御装置１４０と、を備える。試験システム１００では、エンジン制御装置１２０を用いてエンジン１６０のスロットル開度を制御しながら、ダイナモメータ制御装置１４０を用いてダイナモメータ１５０のトルクや速度を制御し、エンジン１６０で発生した動力をダイナモメータ１５０で吸収することによってエンジン１６０の耐久性、燃費、及び排気浄化性能等が評価される。
【０００３】
ところで上記のようにエンジン１６０とダイナモメータ１５０とを連結軸１７０で連結した機械系によって構成される試験システムでは、エンジン１６０において発生する脈動トルクによって共振現象が発生する場合がある。特許文献１には、このような機械的な共振を抑制しながら、軸トルクを所定の目標に制御するダイナモメータ制御装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３３７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のダイナモメータ制御装置は、上記機械系をモデル化した運動方程式を用いることによって、数１０Ｈｚ程度の共振周波数の共振を抑制する効果が得られるように導出される。しかしながら特許文献１では、エンジンの粘性抵抗については考慮されていない。このため、これらエンジンの粘性抵抗の影響が顕著に表れる低回転域（具体的には、例えばアイドル回転数）に制御されているエンジンに特許文献１に示されたダイナモメータ制御装置を適用すると、エンジン制御装置によるエンジン回転数制御とダイナモメータ制御装置による軸トルク制御とが干渉してしまい、結果として上記機械的な共振周波数よりも低い０．５Ｈｚ程度の低周波領域においてエンジン回転数や軸トルクに共振現象が発生する場合がある。このため、エンジン回転数の低い領域では精度の高い測定が困難になる場合がある。
【０００６】
本発明は、供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制しながら軸トルクを所定の目標軸トルクに制御できる試験システムのダイナモメータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）試験システム（例えば、後述の試験システム１）は、トルクを発生する供試体（例えば、後述のエンジンＥ）と連結軸（例えば、後述の連結軸Ｓ）を介して結合されたダイナモメータ（例えば、後述のダイナモメータＤ）と、前記ダイナモメータに電力を供給するインバータ（例えば、後述のインバータ３）と、前記連結軸に発生する軸トルクを検出する軸トルクメータ（例えば、後述の軸トルクメータ７）と、前記軸トルクメータの軸トルク検出信号（Ｔ１２）に基づいて前記インバータへのトルク電流指令信号（Ｔ２）を生成するダイナモメータ制御装置（例えば、後述のダイナモメータ制御装置６）と、を備える。前記ダイナモメータ制御装置は、前記軸トルク検出信号と前記軸トルクに対する指令信号との差を積分する積分器（例えば、後述の積分器６２）と、前記積分器の出力信号を入力とし、前記供試体の粘性抵抗に依存する１つ以上の定数（例えば、後述の定数（ａ１，ｂ１））を用いた位相進み補償処理を行う位相進み補償器（例えば、後述の位相進み補償器６３）と、を備え、前記位相進み補償器の出力信号を用いて前記トルク電流指令信号を生成する。
【０００８】
（２）この場合、前記位相進み補償器の伝達関数Ｇ１（ｓ）は、前記供試体の粘性抵抗係数（Ｃ１）の値と前記供試体の慣性モーメント（Ｊ１）の値と前記ダイナモメータの慣性モーメント（Ｊ２）の値とに依存する２つの定数（ａ１，ｂ１）を用いて、下記式（１）で表されることが好ましい。
【数１】
2017198605.tif 000003
ただし、ｂ１＞ａ１とする。
【０００９】
（３）この場合、前記積分器のゲイン定数Ｋｉ及び前記２つの定数（ａ１，ｂ１）は、前記粘性抵抗係数をＣ１とし、前記供試体の慣性モーメントをＪ１とし、前記ダイナモメータの慣性モーメントをＪ２とし、任意定数をωｐとした場合、下記式（２）で表されることが好ましい。
【数２】
2017198605.tif 000004
【００１０】
（４）この場合、前記供試体は、エンジン（例えば、後述のエンジンＥ）を含み、前記ダイナモメータ制御装置は、前記エンジンがアイドル運転状態であるときに前記位相進み補償器の出力信号を用いて前記トルク電流指令信号を生成することが好ましい。
【００１１】
（５）本発明のダイナモメータ制御装置（例えば、後述のダイナモメータ制御装置６Ａ）は、前記軸トルクメータの軸トルク検出信号（Ｔ１２）に基づいて前記インバータへのトルク電流指令信号（Ｔ２）を生成するものであって、前記軸トルク検出信号と前記軸トルクに対する指令信号との差を積分する積分器（例えば、後述の積分器６２Ａ）と、前記軸トルク検出信号を入力とし、前記供試体の粘性抵抗に依存する１つ以上の定数（例えば、後述の定数（ａ２，ｂ２））を用いた位相遅れ補償処理を行う位相遅れ補償器（例えば、後述の位相遅れ補償器６３Ａ）と、を備え、前記積分器の出力信号及び前記位相遅れ補償器の出力信号を用いて前記トルク電流指令信号を生成する。
【００１２】
（６）この場合、前記位相遅れ補償器の伝達関数Ｇ２（ｓ）は、前記供試体の粘性抵抗係数（Ｃ１）の値と前記供試体の慣性モーメント（Ｊ１）の値と前記ダイナモメータの慣性モーメント（Ｊ２）の値とに依存する２つの定数（ａ２，ｂ２）を用いて、下記式（３）で表されることが好ましい。
【数３】
2017198605.tif 000005
ただし、ａ２＞ｂ２とする。
【００１３】
（７）この場合、前記積分器のゲイン定数及び前記２つの定数（ａ２，ｂ２）は、前記粘性抵抗係数をＣ１とし、前記供試体の慣性モーメントをＪ１とし、前記ダイナモメータの慣性モーメントをＪ２とし、任意定数をωｐとした場合、下記式（４）で表されることが好ましい。
【数４】
2017198605.tif 000006
【００１４】
（８）この場合、前記供試体は、エンジンを含み、前記ダイナモメータ制御装置は、前記エンジンがアイドル運転状態であるときに前記積分器及び前記位相遅れ補償器の出力信号を用いて前記トルク電流指令信号を生成することが好ましい。
【００１５】
（９）この場合、前記積分器のゲイン定数（Ｋｉ）及び前記定数（（ａ１，ｂ１）又は（ａ２，ｂ２））は、前記供試体の発生トルク（Ｔ１）に対する前記軸トルク検出信号（Ｔ１２）の伝達関数の極の実部が負になるように設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
（１）本発明のダイナモメータ制御装置では、軸トルク検出信号と軸トルクに対する指令信号との差を積分する積分器を用いてトルク電流指令信号を生成することにより、軸トルク検出信号をその指令信号に追従させることができる。これに加えて本発明のダイナモメータ制御装置では、積分器の出力信号を入力とし、供試体の粘性抵抗に依存する１つ以上の定数を用いた位相進み補償処理を行う位相進み補償器の出力信号を用いてトルク電流指令信号を生成する。これにより、例えば上述のように供試体の回転数をその粘性抵抗が顕著に表れる低回転領域に制御している場合であっても、供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制しつつ軸トルク検出信号をその指令信号に追従させることができる。またこれにより、低回転領域においても精度の高い測定が可能となる。
【００１７】
（２）本発明では、位相進み補償器の伝達関数Ｇ１（ｓ）を、供試体の粘性抵抗係数の値と供試体の慣性モーメントの値とダイナモメータの慣性モーメントの値とに依存する２つの定数（ａ１，ｂ１）を用いて上記式（１）によって定義することにより、供試体の発生トルクに対する軸トルク検出信号の伝達関数の極の実部を負にすることができる。したがって本発明では、このような位相進み補償器を用いてトルク電流指令信号を生成することにより、供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制する効果をより確実に奏することができる。
【００１８】
（３）本発明では、積分器のゲイン定数及び位相進み補償器の定数（ａ１，ｂ１）を上記式（２）で表すことにより、供試体の発生トルクに対する軸トルク検出信号の伝達関数の極の実部を負にすることができるので、供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制する効果をより確実に奏することができる。
【００１９】
（４）上述のようにアイドル運転状態である場合、エンジンの粘性抵抗は他の運転状態と比較してより顕著になる。本発明では、エンジンがアイドル運転状態である場合に、上記のような機能を備える位相進み補償器を用いてトルク電流指令信号を生成することにより、エンジンの粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制できるので、特に効果的である。
【００２０】
（５）本発明のダイナモメータ制御装置では、軸トルク検出信号と軸トルクに対する指令信号との差を積分する積分器を用いてトルク電流指令信号を生成することにより、軸トルク検出信号をその指令信号に追従させることができる。これに加えて本発明のダイナモメータ制御装置では、軸トルク検出信号を入力とし、供試体の粘性抵抗に依存する１つ以上の定数を用いた位相遅れ補償処理を行う位相遅れ補償器の出力信号を用いてトルク電流指令信号を生成する。これにより、上記（１）の発明と同様に、供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制しつつ軸トルク検出信号をその指令信号に追従させることができる。
【００２１】
（６）位相遅れ補償器の伝達関数Ｇ２（ｓ）を、供試体の粘性抵抗係数の値と供試体の慣性モーメントの値とダイナモメータの慣性モーメントの値とに依存する２つの定数（ａ２，ｂ２）を用いて上記式（３）によって定義することにより、上記（２）の発明と同様に、供試体の発生トルクに対する軸トルク検出信号の伝達関数の極の実部を負にすることができる。したがって本発明では、このような位相遅れ補償器を用いてトルク電流指令信号を生成することにより、供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制する効果をより確実に奏することができる。
【００２２】
（７）本発明では、積分器のゲイン定数及び位相遅れ補償器の定数（ａ２，ｂ２）を上記式（４）で表すことにより、供試体の発生トルクに対する軸トルク検出信号の伝達関数の極の実部を負にすることができるので、供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制する効果をより確実に奏することができる。
【００２３】
（８）本発明では、エンジンがアイドル運転状態である場合に、上記のような機能を備える位相遅れ補償器を用いてトルク電流指令信号を生成することにより、上記（３）の発明と同様に、エンジンの粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制できるので、特に効果的である。
【００２４】
（９）本発明では、積分器のゲイン定数と、位相進み補償器又は位相遅れ補償器に含まれる定数を、供試体の発生トルクに対する軸トルク検出信号の伝達関数の極の実部が負になるように設定する。これにより本発明では、供試体の粘性抵抗に起因した低周波領域の共振を抑制する効果をより確実に奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る試験システムの構成を示す図である。
【図２】従来の試験システムにおいてエンジンをアイドル運転状態に制御したときにおけるエンジン回転数と所定の目標アイドル回転数との偏差及び軸トルクの挙動の一例を示す図である。
【図３】従来の試験システムにおけるエンジントルクに対するエンジン回転数のゲイン特性及びエンジントルクに対する軸トルクのゲイン特性を示す図である。
【図４】上記実施形態に係るダイナモメータ制御装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】エンジンがアイドル運転状態であるときに上記実施形態に係るダイナモメータ制御装置を用いてトルク電流指令信号を生成したときにおけるエンジン回転数と所定の目標アイドル回転数との偏差及び軸トルクの挙動の一例を示す図である。
【図６】上記実施形態に係る試験システムにおけるエンジントルクに対するエンジン回転数のゲイン特性及びエンジントルクに対する軸トルクのゲイン特性を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るダイナモメータ制御装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】エンジンがアイドル運転状態であるときに上記実施形態に係るダイナモメータ制御装置を用いてトルク電流指令信号を生成したときにおけるエンジン回転数と所定の目標アイドル回転数との偏差及び軸トルクの挙動の一例を示す図である。
【図９】上記実施形態に係る試験システムにおけるエンジントルクに対するエンジン回転数のゲイン特性及びエンジントルクに対する軸トルクのゲイン特性を示す図である。
【図１０】従来の試験システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る試験システム１の構成を示す図である。
【００２７】
試験システム１は、トルクを発生する供試体としてのエンジンＥ、このエンジンＥの出力端であるクランクシャフトと連結軸Ｓを介して結合されたダイナモメータＤと、スロットルアクチュエータ２を介してエンジンＥの出力を制御するエンジン制御装置５と、ダイナモメータＤに電力を供給するインバータ３と、連結軸Ｓに発生する捩れトルク（以下、「軸トルク」という）を検出する軸トルクメータ７と、ダイナモメータＤの出力軸の回転数（以下、「ダイナモ回転数」という）を検出するエンコーダ８と、を備える。試験システム１は、エンジンＥを試験対象とした所謂エンジンベンチシステムと呼称されるものである。
【００２８】
連結軸Ｓは、例えば、クラッチＣ、変速機ＴＭ、及びプロペラシャフトＰＳ等を組み合わせて構成されるが、本発明はこれに限らない。試験システム１では、エンジン制御装置５を用いてエンジンＥのスロットル開度を制御しながら、ダイナモメータ制御装置６を用いてエンジンＥで発生する動力を吸収することにより、エンジンＥの耐久性、燃費、及び排気浄化性能を評価する試験が行われる。
【００２９】
エンジン制御装置５は、所定のタイミングでエンジンＥを始動したり、予め定められた態様でスロットルアクチュエータ２を介してエンジンＥの出力を制御したりする。
【００３０】
ダイナモメータ制御装置６は、軸トルクメータ７の出力である軸トルク検出信号と、この軸トルク検出信号に対する指令信号である軸トルク指令信号と、エンコーダ８の出力信号とを用いることによって、トルク電流指令信号を生成し、これをインバータ３に入力する。インバータ３は、ダイナモメータ制御装置６によって生成されたトルク電流指令信号に基づいてダイナモメータＤに電力を供給することにより、このトルク電流指令信号に応じたトルクをダイナモメータＤで発生させる。
【００３１】
ここで従来の試験システムの課題とその原因について検討する。以下において従来の試験システムとは、本願出願人による特開２００９−１３３７１４号公報に記載されたダイナモメータ制御装置を用いて軸トルクを制御するものをいう。
【００３２】
図２は、従来の試験システムにおいてエンジンをアイドル運転状態に制御したときにおけるエンジン回転数と所定の目標アイドル回転数との偏差（上段）及び軸トルク（下段）の挙動の一例を示す図である。より具体的には、図２の例では、エンジン制御装置によってエンジン回転数を所定の目標アイドル回転数に維持するエンジン回転数制御を行いながら、特開２００９−１３３７１４号公報に記載のダイナモメータ制御装置を用いて軸トルクを０にする軸トルク制御を行った。
【００３３】
図２に示すように、従来の試験システムでは、エンジンをアイドル運転状態に制御すると、エンジン回転数と軸トルクの両方において２秒程度の周期の低周波振動が発生する場合がある。この低周波振動は、主に供試体であるエンジンの粘性抵抗に起因するものと考えられる。すなわち特開２００９−１３３７１４号公報に記載されたダイナモメータ制御装置は、エンジンとダイナモメータとを連結軸で結合して構成される機械系に固有の１０Ｈｚ程度の周波数の機械系共振が抑制されるように、上記機械系のモデルの運動方程式に基づいて構成されたものであるが、この運動方程式ではエンジンの粘性抵抗は考慮されていない。またエンジンの粘性抵抗は、エンジン回転数が低くなるほど顕著になることから、エンジン回転数を目標アイドル回転数に維持するエンジン回転数制御と特開２００９−１３３７１４号公報に記載のダイナモメータ制御装置による軸トルク制御とが干渉する場合があり、結果として図２に示すような低周波振動が発生すると考えられる。
【００３４】
図３は、従来の試験システムにおけるエンジントルク（より具体的には、エンジンの燃焼圧により発生するトルク）に対するエンジン回転数のゲイン特性（上段）及びエンジントルクに対する軸トルクのゲイン特性（下段）を示す図である。
【００３５】
図３のゲイン特性からも明らかなように、従来の試験システムでは、上述の１０Ｈｚ程度の機械系共振点よりも低い０．５Ｈｚ程度の低周波領域において共振の特性となっている。このため従来の試験システムでは、エンジントルクの微小な脈動が増幅され、図２に示すような０．５Ｈｚ程度の低周波領域で共振現象が発生する。
【００３６】
以下では、従来の試験システムで発生する場合があるエンジンの粘性抵抗に起因する低周波領域の共振が抑制されるように構成された本実施形態に係るダイナモメータ制御装置６の制御回路の構成について、図４を参照しながら説明する。
【００３７】
図４は、ダイナモメータ制御装置６の制御回路の構成を示すブロック図である。
ダイナモメータ制御装置６は、減算器６１と、積分器６２と、位相進み補償器６３と、を備える。減算器６１は、軸トルク指令信号Ｔ１２ｒｅｆ［Ｎｍ］から軸トルク検出信号Ｔ１２［Ｎｍ］を減算することによって軸トルク誤差信号を生成し、これを積分器６２に入力する。積分器６２は、所定のゲイン定数Ｋｉの下で軸トルク誤差信号を積分することによって積分誤差信号を生成し、これを位相進み補償器６３に入力する。
【００３８】
位相進み補償器６３は、エンジンの粘性抵抗に起因して軸トルク及びエンジン回転数に発生する共振現象を抑制するために挿入される補償器であり、その伝達関数Ｇ１（ｓ）は、例えば、エンジンの粘性抵抗に依存する２つの定数（ａ１，ｂ１）を用いて定義された下記式（５）によって表される。ただし、下記式（５）において、定数ｂ１はａ１より大きい（ｂ１＞ａ１）。位相進み補償器６３は、積分器６２によって得られた積分誤差信号に、下記式（５）に示す位相進み処理を行うことによって得られた信号をトルク電流指令信号Ｔ２とし、これをインバータに入力する。
【数５】
2017198605.tif 000007
【００３９】
以上のように構成されたダイナモメータ制御装置６において、積分器６２におけるゲイン定数Ｋｉの値及び位相進み補償器６３における２つの定数（ａ１，ｂ１）の値は、上述のような低周波領域の共振を抑制する機能が達成されるよう、エンジントルクＴ１から軸トルク検出信号Ｔ１２までの伝達関数の極の実部が全て負になるように設定される。より具体的には、これらゲイン定数Ｋｉ及び定数（ａ１，ｂ１）の値は、例えば、予め測定されたエンジンの粘性抵抗係数Ｃ１［Ｎｍｓ／ｒａｄ］の値と、エンジンの慣性モーメントＪ１［ｋｇｍ２］の値と、ダイナモメータの慣性モーメントＪ２［ｋｇｍ２］の値と、制御応答を決定するための任意のパラメータωｐの値と、を用いて定義された下記式（６）によって算出された値が用いられる。なお本実施形態では、パラメータωｐの値は、例えば１〜５程度に設定される。
【数６】
2017198605.tif 000008
【００４０】
次に、以上のようなダイナモメータ制御装置６による共振抑制効果について検証する。先ず、エンジンには、粘性抵抗係数Ｃ１で表される粘性抵抗が存在することを考慮すると、エンジンとダイナモメータとを連結軸で結合して構成される機械系の運動方程式は下記式（７−１）、（７−２）及び（７−３）によって表される。下記式（７−１）〜（７−３）において、“ｗ１”はエンジンの角速度（以下、「エンジン回転数」ともいう）［ｒａｄ／ｓ］であり、“Ｔ１”はエンジンで発生するトルク（以下、「エンジントルク」ともいう）［Ｎｍ］であり、“Ｔ１２”は連結軸で発生する軸トルク［Ｎｍ］であり、“Ｔ２”はダイナモメータで発生するトルク（以下、「ダイナモメータトルク」ともいう）［Ｎｍ］であり、“Ｋ１２”は連結軸の軸剛性［Ｎｍ／ｒａｄ］であり、“ｗ２”はダイナモ回転数［ｒａｄ／ｓ］である。
【数７】
2017198605.tif 000009
【００４１】
また図４に示すダイナモメータ制御装置６によって生成されるトルク電流指令信号とダイナモメータトルクＴ２とが等しいとすると、ダイナモメータトルクＴ２は下記式（８）によって表される。
【数８】
2017198605.tif 000010
【００４２】
次に、脈動トルクが発生し得るエンジントルクＴ１に対する軸トルクＴ１２の伝達関数は、これら式（７−１）〜（７−３）及び式（８）を用いると、下記式（９）のようになる。なお、下記式（９）を導出するにあたり、軸トルク指令信号Ｔ１２ｒｅｆの値は０とし、また軸剛性Ｋ１２は無限大とすることによって軸剛性Ｋ１２の逆数に比例した項は０とした。なお、この軸剛性Ｋ１２を無限大とする極限、すなわち連結軸を剛体とみなすことは、エンジン制御装置によるエンジンのアイドル回転数制御の制御応答周波数が、エンジンとダイナモメータとを連結軸で結合して構成される機械系の機械系共振点の周波数より十分に低いものとするとの仮定の下では、妥当である。また、下記式（９）において“Ｄ（ｓ）”は特性多項式である。
【数９】
2017198605.tif 000011
【００４３】
ここで、ゲイン定数Ｋｉ、及び２つの定数（ａ１，ｂ１）を上記式（６）に示すように定義すると、特性多項式Ｄ（ｓ）及び伝達関数Ｔ１２／Ｔ１は下記式（１０−１）及び（１０−２）のようになる。すなわち、図４に示すダイナモメータ制御装置６は、上記式（６）に示すようなパラメータの設定の下では、伝達関数Ｔ１２／Ｔ１の極の実部を全て負にし、非振動的な安定した制御を実現できる。
【数１０】
2017198605.tif 000012
【００４４】
次に、本実施形態に係る試験システム１の効果について説明する。
図５は、エンジンがアイドル運転状態であるときに上述のような位相進み補償器６３を備えたダイナモメータ制御装置６を用いてトルク電流指令信号を生成したときにおけるエンジン回転数と所定の目標アイドル回転数との偏差（上段）及び軸トルク（下段）の挙動の一例を示す図である。なお、図５の試験結果を得るにあたり、エンジン回転数制御は図２の結果を得るために用いたものと同じものによって行い、また図２と同様に軸トルク指令信号の値は０とした。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態に係る試験システム１によれば、式（６）に示すようなパラメータの設定の下で、式（５）に示すようなエンジンの粘性抵抗に依存した定数（ａ１，ｂ１）を用いた位相進み補償器を用いてトルク電流指令信号を生成することにより、エンジンの粘性抵抗に起因する０．５Ｈｚ程度の低周波振動は、図２の従来の試験システムと比較して有意に抑制される。
【００４６】
図６は、本実施形態に係る試験システム１おけるエンジントルクに対するエンジン回転数のゲイン特性（上段）及びエンジントルクに対する軸トルクのゲイン特性（下段）を示す図である。なお図６には、比較のため図３に示す従来の試験システムにおけるゲイン特性を破線で示す。この図６に示すように、本実施形態に係る試験システム１によれば、従来の試験システムにおいて表れていた０．５Ｈｚ程度の低周波領域における共振特性が解消されている。このため、上記低周波領域におけるエンジントルクの微小な脈動が増幅されることもないので、図５に示すように低周波振動が抑制され、ひいては低回転領域でも精度の高い測定が可能となる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
図７は、本実施形態に係る試験システム１Ａのダイナモメータ制御装置６Ａの制御回路の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る試験システム１Ａは、図１の第１実施形態に係る試験システム１とダイナモメータ制御装置の構成が異なり、他の構成は同じである。以下では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４９】
ダイナモメータ制御装置６Ａは、減算器６１と、積分器６２Ａと、位相遅れ補償器６３Ａと、減算器６４Ａと、を備える。位相遅れ補償器６３Ａは、エンジンの粘性抵抗に起因して軸トルク及びエンジン回転数に発生する共振現象を抑制するために挿入される補償器であり、その伝達関数Ｇ２（ｓ）は、例えば、エンジンの粘性抵抗に依存する２つの定数（ａ２，ｂ２）を用いて定義された下記式（１１）によって表される。ただし、下記式（１１）において定数ａ２はｂ２より大きい（ａ２＞ｂ２）。位相遅れ補償器６３Ａは、軸トルク検出信号Ｔ１２に、下記式（１１）に示す位相遅れ処理を行うことによって得られた補償信号を減算器６４Ａに入力する。
【数１１】
2017198605.tif 000013
【００５０】
減算器６４Ａは、積分器６２Ａによって得られた積分誤差信号から位相遅れ補償器６３Ａによって得られた補償信号を減算することによって得られた信号をトルク電流指令信号Ｔ２とし、これをインバータに入力する。
【００５１】
以上のように構成されたダイナモメータ制御装置６Ａにおいて、積分器６２Ａにおけるゲイン定数Ｋｉの値及び位相遅れ補償器６３Ａにおける２つの定数（ａ２，ｂ２）の値は、図２及び図３を参照して説明した低周波領域の共振を抑制する機能が達成されるよう、エンジントルクＴ１から軸トルク検出信号Ｔ１２までの伝達関数の極の実部が全て負になるように設定される。より具体的には、これらゲイン定数Ｋｉ及び定数（ａ２，ｂ２）の値は、例えば、エンジンの粘性抵抗係数Ｃ１の値と、エンジンの慣性モーメントＪ１の値と、ダイナモメータの慣性モーメントＪ２の値と、制御応答を決定するための任意のパラメータωｐの値と、を用いて定義された下記式（１２）によって算出された値が用いられる。なお本実施形態では、パラメータωｐの値は、例えば１０〜５０程度に設定される。
【数１２】
2017198605.tif 000014
【００５２】
次に、以上のようなダイナモメータ制御装置６Ａによる共振抑制効果について検証する。先ず、図７に示すダイナモメータ制御装置６Ａによれば、ダイナモメータトルクＴ２は下記式（１３）によって表される。
【数１３】
2017198605.tif 000015
【００５３】
次に、ゲイン定数Ｋｉ、及び２つの定数（ａ２，ｂ２）を上記式（１２）に示すように定義し、さらに第１実施形態と同様の手順によって近似すると、エンジントルクＴ１に対する軸トルクＴ１２の伝達関数Ｔ１２／Ｔ１について下記式（１４）が導出される。すなわち、図７に示すダイナモメータ制御装置６Ａは、上記式（１２）に示すようなパラメータの設定の下では、伝達関数Ｔ１２／Ｔ１の極の実部を全て負にし、非振動的な安定した制御を実現できる。
【数１４】
2017198605.tif 000016
【００５４】
次に、本実施形態に係る試験システム１Ａの効果について説明する。
図８は、エンジンがアイドル運転状態であるときに上述のような位相遅れ補償器６３Ａを備えたダイナモメータ制御装置６Ａを用いてトルク電流指令信号を生成したときにおけるエンジン回転数と所定の目標アイドル回転数との偏差（上段）及び軸トルク（下段）の挙動の一例を示す図である。なお、図８の試験結果を得るにあたり、エンジン回転数制御は図２の結果を得るために用いたものと同じものによって行い、また図２と同様に軸トルク指令信号の値は０とした。
【００５５】
図８に示すように、本実施形態に係る試験システム１Ａによれば、式（１２）に示すようなパラメータの設定の下で、式（１１）に示すようなエンジンの粘性抵抗に依存した定数（ａ２，ｂ２）を用いた位相遅れ補償器を用いてトルク電流指令信号を生成することにより、第１実施形態の試験システム１と同様に、エンジンの粘性抵抗に起因する０．５Ｈｚ程度の低周波振動は、図２の従来の試験システムと比較して有意に抑制される。
【００５６】
図９は、本実施形態に係る試験システム１Ａおけるエンジントルクに対するエンジン回転数のゲイン特性（上段）及びエンジントルクに対する軸トルクのゲイン特性（下段）を示す図である。なお図９には、比較のため図３に示す従来の試験システムにおけるゲイン特性を破線で示す。この図９に示すように、本実施形態に係る試験システム１Ａによれば、従来の試験システムにおいて表れていた０．５Ｈｚ程度の低周波領域における共振特性が解消されている。このため、上記低周波領域におけるエンジントルクの微小な脈動が増幅されることもないので、図８に示すように低周波振動が抑制され、ひいては低回転領域でも精度の高い測定が可能となる。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１，１Ａ…試験システム
３…インバータ
６，６Ａ…ダイナモメータ制御装置
６２，６２Ａ…積分器
６３…位相進み補償器
６３Ａ…位相遅れ補償器
７…軸トルクメータ
Ｅ…エンジン（供試体）
Ｓ…連結軸
Ｄ…ダイナモメータ
【図１】
2017198605.tif 000021
【図２】
2017198605.tif 000022
【図３】
2017198605.tif 000023
【図４】
2017198605.tif 000024
【図５】
2017198605.tif 000025
【図６】
2017198605.tif 000026
【図７】
2017198605.tif 000027
【図８】
2017198605.tif 000028
【図９】
2017198605.tif 000029
【図１０】
2017198605.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月14日(2017.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記位相遅れ補償器の伝達関数Ｇ２（ｓ）は、前記供試体の粘性抵抗係数の値と前記供試体の慣性モーメントの値と前記ダイナモメータの慣性モーメントの値とに依存する２つの定数（ａ２，ｂ２）を用いて、下記式（３）で表されることを特徴とする請求項５に記載の試験システムのダイナモメータ制御装置。
【数３】
2017198605.tif 000031
ただし、ａ２＞ｂ２とする。