JP2004361255A

JP2004361255A - Electric inertia control system of power measuring system

Info

Publication number: JP2004361255A
Application number: JP2003160207A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Maruki; 利光丸木
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP4321124B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To permit a stable power measurement, in which detection of acceleration for controlling electric inertia is not required, and in which the response property in controlling the electric inertia is enhanced. <P>SOLUTION: Absorption torque in which traveling resistance of a vehicle and the mechanical inertia part of the vehicle are electrically compensated is generated by a dynamometer DY. An axial torque meter for detecting the axial torque τ<SB>p</SB>generated in the power transmission shaft of the vehicle is provided. The dynamometer obtains an electric inertia torque setting value τ<SB>e</SB>at an element H1, by the calculation on τ<SB>e</SB>=(1-J<SB>2</SB>/J<SB>s</SB>)(τ<SB>p</SB>-τ<SB>2</SB>), from a detection value of the axial torque τ<SB>p</SB>, a torque setting value τ<SB>2</SB>for the traveling resistance part except for the mechanical inertia part, and mechanical inertia J<SB>2</SB>and setting inertia J<SB>s</SB>of the dynamometer, and controls the absorption torque by the sum of the electric inertia torque setting value τ<SB>e</SB>and the torque setting value τ<SB>2</SB>of the traveling resistance part. In the drive source of the vehicle, the driving torque is controlled, similar to the arithmetic expression. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力計測システムの負荷側または駆動側で、動力計測対象の機械慣性分を電気的に補償した試験をするための電気慣性制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイナモメータは、車両の動力伝達系やエンジン単体での性能試験や耐久試験を屋内で可能とするもので、動力伝達系の試験には、例えば、図３に示すシステム構成にされる。
【０００３】
エンジン１にクラッチ２および変速機３を一体にした組立て状態で、動力吸収手段としてのダイナモメータ４が結合される。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で、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はコントローラ７によって変速時および発進時に断から徐々に自動操作され、変速機３もコントローラ８によって変速時の変速比切換操作がなされる。
【０００４】
エンジン１の速度制御は、速度検出器９からの検出速度と設定速度Ｎ_Ｓ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θを指令し、コントローラ１０とアクチェータ１１によるスロットル開度制御を行う。
【０００５】
ここで、車両の走行抵抗は、タイヤ転がり抵抗と空気抵抗からなる平坦路定常走行抵抗に慣性抵抗を加えたもの、さらには登降坂抵抗を加えたものになり、この走行抵抗（制動抵抗）はダイナモメータでは各抵抗成分の係数変換によってトルクの単位で設定される。
【０００６】
上記の走行抵抗のうち、慣性抵抗は、実車と等価な慣性分を設定するフライホイールが使用されていたが、フライホイールは設置スペースが大きくなることや高価になることから、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制御方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。
【０００７】
特許文献１の電気慣性制御方法では、図４に示す等価ブロック構成にされる。図中、要素Ａ〜Ｅはエンジンの速度制御系を示し、Ａは速度コントローラ５がもつ比例積分要素、Ｂはスロットル速度制御系（１０、１１）がも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とダイナモメータ等がもつ慣性を合わせた試験装置の慣性要素であり、慣性Ｊは主にエンジン慣性Ｊ_Ｅとダイナモメータの機械慣性Ｊ_Ｄの和になる。Ｅは速度検出器９がもつ一次遅れ要素である。これら要素における各記号は次のとおりである。
【０００８】
Ｋ_ｅ：速度コントローラ５のゲイン、Ｔ_ｅ：速度コントローラ５の時定数、Ｋ_ｓ：開度制御系のゲイン、Ｔ_ｓ：開度制御系の時定数、Ｊ：試験装置の機械慣性、Ｋ_ｖ：速度検出器のゲイン、Ｔ_ｖ：速度検出器の時定数。
【０００９】
次に、要素Ｆ〜Ｉはダイナモメータ４のトルク制御系を示し、Ｆはトルク制御系がもつ比例積分要素、Ｇはトルク制御系のマイナループになる電流制御系がもつ電流制御遅れ要素、Ｈはダイナモメータの電動機の電流−トルク変換要素、Ｉはダイナモメータのトルク検出器がもつ一次遅れ要素である。これら要素における各記号は次のとおりである。
【００１０】
Ｋ_ｄ：トルク制御系のゲイン、Ｔ_ｄ：トルク制御系の時定数、Ｋ_ｃ：電流制御系のゲイン、Ｔ_ｃ：電流制御系の遅れ時定数、Ｋ_ｔ：電動機の電流−トルク変換係数、Ｋ_ｌ：トルク検出器のゲイン、Ｔ_ｌ：トルク検出器の遅れ時定数。
【００１１】
次に、要素Ｊ，Ｋ，Ｌは電気慣性補償演算のためのオブザーバ（破線ブロック）の構成要素であり、Ｊは速度検出器９またはダイナモメータ４側に設ける速度検出器がもつ一次遅れ要素、Ｋは要素Ｊの検出速度を微分して加速度を得る加速度演算要素、Ｌは電気慣性設定分Ｊｄから機械慣性分Ｊを減算して電気慣性補償分をトルクとして求める電気慣性分補償要素である。これら要素における各記号は次のとおりである。
【００１２】
Ｋ_ｖ：速度検出器のゲイン、Ｔ_ｖ：速度検出器の遅れ時定数、Ｋ：微分係数。
【００１３】
このような等価ブロックにおいて、オブザーバは要素Ｄの出力になる速度ｎの検出値から要素Ｋによる微分でトルクに比例した値を求め、これを要素Ｌの演算結果になる電気慣性補償分に乗算することで、電気慣性補償分のトルクＴ_ｃを求める。
【００１４】
【数５】
Ｔ_ｃ＝Ｋ（Ｊ_ｄ−Ｊ）（ｄｎ／ｄｔ）
このトルクＴ_ｃに対するダイナモメータ４の要素Ｆ〜Ｉによる出力トルクτが、要素Ｃのエンジン出力トルクτ_ｅから等価的に減算されて電気慣性補償がなされる。
【００１５】
【特許文献１】
特開平４−２７８４３４号公報
【００１６】
【特許文献２】
特開平１１−１０８８０２号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
動力計測システム、特にパワートレインテスタに代表されるシステムでは、動力計などがもつ機械慣性が比較的小さく、この機械慣性を除いて設定する電気慣性の割合が１対１０〜１対２０のように大きなものになる。このため、電気慣性制御の応答性が悪いと、車速に相当する動力計の回転が急上昇して、適切な試験データが収集できないという問題があった。
【００１８】
この対策として、特許文献１や２で提案されるオブザーバによる電気慣性制御方法を適用することで、上記の問題は改善される。
【００１９】
しかし、特許文献１、２では、電気慣性トルクＴ_ｃを設定するために、動力計の回転速度ｎを微分することで検出する加速度を利用している。このため、動力計にトルク変動が発生すると、回転速度にも僅かながら速度変動が発生し、この速度を微分して求める加速度検出では回転速度の僅かな変動分が増幅されて大きく現れ、これを基にした電気慣性トルク設定が大きく変動してしまい、結果的には動力計のトルク出力に大きな変動が現れるという不安定現象を起こす。
【００２０】
上記の変動分は、機械系によりそのレベルや周波数が異なるものであり、比較的小さなレベルで、高い周波数をもつ変動分は、電気慣性制御のための加速度検出要素Ｋに小型のフィルタを設けることにより除去できる。しかし、比較的大きなレベルで低い周波数をもつ変動分は、大型のフィルタでなければ除去できないし、このフィルタには大きな遅れ時間が発生して、電気慣性制御の応答性を低下させてしまう。
【００２１】
なお、エンジンと同等の出力特性をもたせたモータを駆動側とするトランジェント・ダイナモメータに従来の電気慣性制御方法を適用した場合にも同様の問題がある。
【００２２】
本発明の目的は、電気慣性制御のための加速度検出を不要にし、電気慣性制御の応答性を高めかつ安定化した動力計測ができる電気慣性制御方式を提供することにある。
【００２３】
【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、動力計の発生トルクを軸トルクメータで検出し、この軸トルクを基にダイナモメータ側または駆動源側の電気慣性トルクを制御する。以下、本発明を原理的に説明する。
【００２４】
図５は、動力計測システムにおける動力伝達系の模式図を示す。駆動側モータ（またはエンジン）ＰＭＤＹとダイナモメータＤＹの間が、変速機等の動力伝達装置（ドライブトレインシステム）ＤＳを介して機械結合され、ＰＭＤＹとＤＹがそれぞれ慣性Ｊ_１，Ｊ_２を有して、トルクτ_１，τ_２、角速度ω_１，ω_２で動力発生と吸収を行い、両者の結合軸には軸トルクτ_ｐが発生しているとすると、これらの間には以下の（１）式が成り立つ。
【００２５】
【数６】

【００２６】
ここで、図３と同様に、動力吸収側になるダイナモメータを電気慣性制御する場合で、そのときの制動トルク（τ_２＋τ_ｅ）、角速度ω_ｓ、設定慣性Ｊ_ｓとし、このときの加速度（ｄω／ｄｔ）を（ｄω_ｓ／ｄｔ）とすると、（１）式の左辺の項は、下記（２）式になる。
【００２７】
【数７】

【００２８】
ここで、（１）式の電気慣性制御時のＤＹ制動トルクτ_２を（τ_２＋τ_ｅ）と表し、ｄω_２／ｄｔをｄω_ｓ／ｄｔと置き換えると、（１）、（２）式の関係から、下記の（３）式の関係を得ることができる。
【００２９】
【数８】

【００３０】
この（３）式は、設定慣性Ｊｓに加速トルク（τ_ｐ−τ_２）を加えたときの角加速度（ｄω_ｓ／ｄｔ）と、固定慣性Ｊ_２に加速トルク（τ_ｐ−τ_２）を加えた場合に加速トルクから電気慣性補償トルクτ_ｅを差し引いた加速トルクを加えたときの角加速度（ｄω_ｓ／ｄｔ）が等しくなるよう、電気慣性補償トルクτ_ｅを設定すればよいことを示している。
【００３１】
上記の（３）式を変形して、電気慣性補償トルクτ_ｅを求めると、下記の（４）式になる。
【００３２】
【数９】

【００３３】
または、設定慣性Ｊｓから固定慣性Ｊ_２を差し引いたものを電気慣性Ｊｅとすると、下記の（５）式で表すことができる。
【００３４】
【数１０】

【００３５】
上記のことから、本発明は、ダイナモメータを電気慣性制御する場合には、上記の（４）式を基に、設定慣性分Ｊ_ｓ、ダイナモメータの機械慣性分Ｊ_２、軸トルクτ_ｐ、ダイナモメータの発生トルクτ_２から電気慣性トルクτ_ｅを設定する。これにより、従来の回転速度ｎを微分することで検出する加速度を利用した電気慣性制御による不都合を解消する。
【００３６】
以上までの説明は、ダイナモメータで電気慣性制御を行う場合であり、これに代えて、駆動側モータを電気慣性制御する場合も同様になり、これを以下に説明する。
【００３７】
図５の動力伝達系の模式図において、駆動側モータによる電気慣性制御時の駆動トルク（τ_１＋τ_ｅ）、角速度ω_ｓ、設定慣性Ｊ_Ｓとすると、前記（２）式と同様に、下記式が成り立つ。
【００３８】
【数１１】

【００３９】
この式と（１）式から、（３）式と同様に、下記式が成立する。
【００４０】
【数１２】

【００４１】
この（７）式は、設定慣性Ｊｓに加速トルク｛−（τ_ｐ−τ_１）｝を加えたときの角加速度（ｄω_ｓ／ｄｔ）と、固定慣性Ｊ_１に加速トルク｛−（τ_ｐ−τ_１）｝を加えた場合に加速トルクから電気慣性補償トルクτ_ｅを差し引いた加速トルクを加えたときの角加速度（ｄω_ｓ／ｄｔ）が等しくなるよう、電気慣性補償トルクτ_ｅを設定すればよいことを示している。
【００４２】
上記の（７）式を変形して、電気慣性補償トルクτ_ｅを求めると、下記の（８）式になる。
【００４３】
【数１３】

【００４４】
または、設定慣性Ｊｓから固定慣性Ｊ_１を差し引いたものを電気慣性Ｊｅとすると、下記の（９）式で表すことができる。
【００４５】
【数１４】

【００４６】
上記のことから、本発明は、駆動側モータを電気慣性制御する場合には、上記の（８）式を基に、設定慣性分Ｊ_ｓ、モータの機械慣性分Ｊ_１、軸トルクτ_ｐ、モータの発生トルクτ_１から電気慣性トルクτ_ｅを設定する。これにより、従来の回転速度ｎを微分することで検出する加速度を利用した電気慣性制御による不都合を解消する。
【００４７】
以上までのことから、本発明は以下の構成を特徴とする。
【００４８】
（１）動力計測対象となる車両の走行抵抗に相当する吸収トルクをダイナモメータで発生し、該ダイナモメータは車両がもつ機械慣性分を電気的に補償した吸収トルク制御をする電気慣性制御方式であって、
車両の動力伝達軸に発生する軸トルクτ_ｐを検出する軸トルクメータを設け、
前記ダイナモメータは、前記軸トルクτ_ｐの検出値と、前記機械慣性分を除いた走行抵抗分のトルク設定値τ_２と、ダイナモメータの機械慣性Ｊ_２および設定慣性Ｊ_ｓから、次式、
【００４９】
【数１５】

【００５０】
または、次式、
【００５１】
【数１６】

【００５２】
から電気慣性トルク設定値τ_ｅを求め、この電気慣性トルク設定値τ_ｅと前記走行抵抗分のトルク設定値τ_２との和で吸収トルクを制御する手段を備えたことを特徴とする。
【００５３】
（２）動力計測対象となる車両の走行抵抗から機械慣性分を除いた吸収トルクをダイナモメータで発生し、車両の駆動源は車両がもつ機械慣性分を電気的に補償した駆動トルク制御をする電気慣性制御方式であって、
車両の動力伝達軸に発生する軸トルクτ_ｐを検出する軸トルクメータを設け、
前記車両の駆動源は、前記軸トルクτ_ｐの検出値と、前記機械慣性分を除いた駆動トルク設定値τ_１と、駆動源の機械慣性Ｊ_１および設定慣性Ｊ_ｓから、次式、
【００５４】
【数１７】

【００５５】
または、次式、
【００５６】
【数１８】

【００５７】
から電気慣性トルク設定値τ_ｅを求め、この電気慣性トルク設定値τ_ｅと前記駆動トルク設定値τ_１との和で駆動トルクを制御する手段を備えたことを特徴とする。
【００５８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態を示す電気慣性制御の等価ブロック図であり、ダイナモメータ側を電気慣性制御する場合である。
【００５９】
図中、ＰＭＤＹは駆動側のブロック構成であり、モータ（ＰＭ）を駆動手段とした速度制御系と電流制御系によりモータの速度制御を行う。ＤＹは吸収側のブロック構成であり、ダイナモメータによるトルク制御系と電流制御系により電気慣性制御したトルク制御を行う。ＤＳはＰＭＤＹとＤＹとの間を機械結合する変速機などの動力伝達系のブロック構成である。
【００６０】
ＰＭＤＹにおいて、Ａ１は駆動モータの速度指令Ｎ_Ｓと検出速度Ｎ_１との差分を比例積分演算した速度制御をする速度制御要素、Ｂ１は速度制御要素の出力になる電流指令Ｉ_Ｏに応じた電流制御を行う電流制御要素、Ｃ１は駆動モータの電流入力Ｉ_Ｏに応じた出力トルクＴ_Ｏを得る駆動モータの特性要素である。Ｄ１とＥ１は駆動モータの機械慣性Ｊ_１によってモータ速度（入力軸角速度ω_１）として現れる慣性要素であり、駆動モータのトルク出力τ_１のうち動力伝達系ＤＳへ伝達する軸トルクτ_Ｐ分を差し引いたトルクで、駆動モータがもつ機械慣性Ｊ_１によって加速度が変化し、この加速度の積分でモータ速度が変化する。Ｆ１は角速度ω_１を検出して速度Ｎ_１に変換する速度検出要素である。
【００６１】
ＤＹにおいて、Ｇ１はダイナモメータの出力軸検出速度Ｎ_２を基に走行抵抗（慣性分を除く）を求め、この走行抵抗分のトルク指令τ_２として発生する走行抵抗設定要素である。
【００６２】
Ｈ１は、前記の（４）式に従って、トルク指令τ_２と軸トルクτ_ｐとの差分に係数（１−Ｊ_２／Ｊ_Ｓ）を乗じて電気慣性トルク設定値τ_ｅｓを求める電気慣性トルク演算要素である。
【００６３】
Ｉ１は走行抵抗分のトルク指令τ_２と電気慣性トルクτ_ｅｓを加算したものをトルク指令とし、ダイナモメータの出力トルク（τ_２＋τ_ｅ）との差分を比例積分演算したトルク制御をするトルク制御要素、Ｊ１はトルク制御要素の出力になる電流指令に応じた電流制御を行う電流制御要素である。なお、電流制御指令として、要素Ｉ１からの電流指令に電気慣性トルク設定値τ_ｅｓを加算したものとし、応答性を高めるためのフィードフォワード制御を組み込む。
【００６４】
Ｋ１はダイナモメータの電流入力Ｉ_Ｏに応じた出力トルクＴ_Ｏを得るダイナモメータの特性要素である。Ｌ１とＭ１はダイナモメータの機械慣性Ｊ_２によってダイナモメータ速度（出力軸角速度ω_２）として現れる慣性要素であり、伝達軸ＤＳから加えられる軸トルクτ_Ｐからダイナモメータのトルク出力τ_２を差し引いたトルクで、ダイナモメータがもつ機械慣性Ｊ_２によって加速度が変化し、この加速度の積分でダイナモメータ速度が変化する。Ｎ１は角速度ω_２を検出して速度Ｎ_２に変換する速度検出要素である。
【００６５】
ＤＳにおいて、Ｏ１は機械結合軸に加えられる入力角速度ω_１と出力角速度ω_２との差分にバネ定数ｋを乗じて積分する積分要素、Ｐ１は該差分に結合軸がもつダンピング（減衰）係数Ｄ_ｍを乗じる係数要素であり、これらの出力を加算したものが伝達軸両端に発生する軸トルクτ_ｐとなる。
【００６６】
以上のように、本実施形態では、軸トルクメータで軸トルクτ_ｐを検出し、これを基に要素Ｈ１で電気慣性トルク設定値τ_ｅｓを求め、これを走行抵抗設定要素Ｇ１で設定する走行抵抗分のトルク設定値τ_２を加算することで、電流慣性制御が可能となる。
【００６７】
そして、従来のオブザーバにおける加速度検出による電気慣性制御に比べて、加速度検出の変動分を除去するための大型のローパスフィルタを不要にし、しかもその遅れがないために高速の電気慣性制御が可能となる。
【００６８】
また、軸トルクを直接検出して電気慣性制御するため、理論的にも遅れの最も小さい最速の制御が実現できる。例えば、駆動側の速度を変化させたとき、入力軸角速度ω_１が僅かに変化を始めて、ダイナモメータの出力軸角速度ω_２（これはまだ変化していない）との偏差で、軸トルクτ_ｐが発生する。この軸トルクτ_ｐを検出して電気慣性制御が開始され、これはダイナモメータの出力軸角速度ω_２が変化する前に行われる。これに対して、従来の電流慣性制御方法では、ダイナモメータの出力角速度ω_２（回転数ｎ）に変化が発生した時点からオブザーバで加速度検出するため、遅れを伴う。
【００６９】
なお、本実施形態は、前記の（５）式に従って電気慣性トルク設定値τ_ｅを設定した制御ができる。
【００７０】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態を示す電気慣性制御の等価ブロック図であり、駆動側モータを電気慣性制御する場合であり、図１と同等の要素は同一符号で示す。
【００７１】
図２において、ダイナモメータ側は、走行抵抗設定要素Ｇ１で設定する走行抵抗分トルクをそのままトルク制御要素Ｉ１のトルク指令とし、ダイナモメータの吸収トルクτ_２を発生する。
【００７２】
駆動モータ側では、エンジンの出力トルクを模擬したエンジン特性要素Ｑ１によってトルク設定値τ_１ｓを発生する。電気慣性トルク設定要素Ｈ１は、前記の（８）式に従って、軸トルクメータで検出する軸トルクτ_ｐとエンジン出力トルク設定値τ_１ｓとの差分に係数（１−Ｊ_１／Ｊ_Ｓ）を乗じて電気慣性トルク設定値τ_ｅｓを求め、これをトルク設定値τ_１ｓに加算し、電流制御要素Ｂ１の電流指令とする。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、軸トルクメータで軸トルクτ_ｐを検出し、これとエンジン特性要素Ｑ１で設定するエンジン出力トルク設定値τ_１ｓとの差分を基に電気慣性トルク設定値τ_ｅｓを求め、これにエンジン出力トルク設定値τ_１ｓを加算することで、モータの出力トルクには電流指令に電気慣性分を含めたトルク出力（τ_１＋τ_ｅ）を得ることが可能となる。このときには、実施形態１と同様に、トルク制御（ＰＩ演算）ループを構成してもよい。
【００７４】
本実施形態においても、実施形態１と同様に、従来のオブザーバにおける加速度検出による電気慣性制御に比べて、加速度検出の変動分を除去するための大型のローパスフィルタを不要にし、しかもその遅れがないために高速の電気慣性制御が可能となる。また、軸トルクを直接検出して電気慣性制御するため、理論的にも遅れの最も小さい最速の制御が実現できる。
【００７５】
なお、本実施形態は、前記の（９）式に従って電気慣性トルク設定値τ_ｅを設定した制御ができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、動力計の発生トルクを軸トルクメータで検出し、この軸トルクを基にダイナモメータ側または駆動源側の電気慣性トルクを制御するようにしたため、電気慣性制御のための加速度検出を不要にし、電気慣性制御の応答性を高めかつ安定化した動力計測ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示す動力計測システムの等価ブロック図。
【図２】本発明の実施形態２を示す動力計測システムの等価ブロック図。
【図３】ダイナモメータシステムの構成図。
【図４】従来の電気慣性ブロック図。
【図５】動力計測システムの模式図。
【符号の説明】
１…エンジン
４…ダイナモメータ
５〜７…コントローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric inertia control method for performing a test in which a mechanical inertia component of a power measurement target is electrically compensated on a load side or a drive side of a power measurement system.
[0002]
[Prior art]
The dynamometer enables a performance test and an endurance test of a power transmission system of a vehicle or an engine alone to be performed indoors. For the test of the power transmission system, for example, a system configuration shown in FIG. 3 is used.
[0003]
In an assembled state where the clutch 2 and the transmission 3 are integrated with the engine 1, a dynamometer 4 as a power absorbing means is connected. The speed of the engine 1 is controlled by a speed controller 5, and the dynamometer 4 is subjected to running resistance control by a torque controller 6, so that the transmission 3 is loaded with inertia equivalent to that of a real vehicle, and a transmission test simulating real vehicle running is performed. Is performed. The clutch 2 is automatically operated gradually by the controller 7 from the disengagement at the time of shifting and starting, and the transmission 8 is also operated by the controller 8 to change the gear ratio during shifting.
[0004]
Speed control of the engine 1, by comparison with the detected speed from the speed detector 9 and the set speed N _S, the throttle opening θ and the command to the throttle controller 10 performs throttle opening control by the controller 10 and the actuator 11.
[0005]
Here, the running resistance of the vehicle is obtained by adding an inertial resistance to a steady running resistance on a flat road composed of a tire rolling resistance and an air resistance, and further adding an uphill-downhill resistance. In the dynamometer, it is set in units of torque by coefficient conversion of each resistance component.
[0006]
Among the above-mentioned running resistances, the flywheel that sets the inertia equivalent to that of the actual vehicle has been used as the inertial resistance. However, the flywheel has a large installation space and is expensive. An electric inertia control method for controlling torque has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0007]
In the electric inertia control method of Patent Document 1, an equivalent block configuration shown in FIG. 4 is used. In the figure, elements A to E indicate an engine speed control system, A is a proportional integral element of the speed controller 5, B is an opening control delay element of the throttle speed control system (10, 11), and C is a throttle opening. output torque characteristic of the engine 1 with respect to degree theta, D is the inertia element of the testing apparatus combined inertia with the engine and the transmission and dynamometer or the like, the inertia J is primarily engine inertia J _E and dynamometer machine inertia J _D. E is a primary delay element of the speed detector 9. The symbols in these elements are as follows.
[0008]
K _e: gain of the speed controller 5, _{T e:} constant of the speed controller 5, _{K s:} gain of opening control system, _{T s:} time constant of opening control system, J: Mechanical inertia of the test device, _{K v} : Gain of the speed detector, T _v : time constant of the speed detector.
[0009]
Next, elements F to I show a torque control system of the dynamometer 4, F is a proportional integral element of the torque control system, G is a current control delay element of the current control system that forms a minor loop of the torque control system, and H is A current-torque conversion element I of the motor of the dynamometer, and I is a first-order lag element included in the torque detector of the dynamometer. The symbols in these elements are as follows.
[0010]
K _d : gain of torque control system, T _d : time constant of torque control system, K _c : gain of current control system, T _c : delay time constant of current control system, K _t : current-torque conversion coefficient of electric motor, K _l : gain of torque detector, T _l : delay time constant of torque detector.
[0011]
Next, elements J, K, and L are constituent elements of an observer (broken line block) for the electric inertia compensation calculation. J is a first-order delay element of the speed detector 9 or the speed detector provided on the dynamometer 4 side. K is an acceleration calculation element that obtains acceleration by differentiating the detection speed of the element J, and L is an electric inertia compensation element that subtracts the mechanical inertia J from the electric inertia set Jd to obtain the electric inertia compensation as torque. The symbols in these elements are as follows.
[0012]
K _v: gain of the speed detector, _{T v:} delay time constant of the speed detector, K: derivative.
[0013]
In such an equivalent block, the observer obtains a value proportional to the torque by the differentiation by the element K from the detected value of the speed n which becomes the output of the element D, and multiplies this value by the electric inertia compensation amount which is the calculation result of the element L. Thus, the torque _Tc for the electric inertia compensation is obtained.
[0014]
(Equation 5)
_{_{T c = K (J d -J}} ) (dn / dt)
The output torque tau by elements F~I dynamometer 4 for the torque T _c, equivalently subtracted electrically inertia compensation from the engine output torque tau _e element C is made.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-4-278434
[Patent Document 2]
JP-A-11-108802
[Problems to be solved by the invention]
In a power measurement system, particularly a system represented by a power train tester, the mechanical inertia of a dynamometer or the like is relatively small, and the ratio of the electric inertia set excluding the mechanical inertia is 1 to 10 to 1 to 20. It will be big. Therefore, if the response of the electric inertia control is poor, the rotation of the dynamometer corresponding to the vehicle speed rises rapidly, and there is a problem that appropriate test data cannot be collected.
[0018]
As a countermeasure against this, the above problem is improved by applying an electric inertia control method using an observer proposed in

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1 and 2.
[0019]
However, in

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1 and 2, the acceleration detected by differentiating the rotational speed n of the dynamometer is used to set the electric inertia torque _Tc . For this reason, when a torque fluctuation occurs in the dynamometer, a slight speed fluctuation also occurs in the rotation speed, and in the acceleration detection obtained by differentiating this speed, a slight fluctuation in the rotation speed is amplified and greatly appears. The electric inertia torque setting based on the fluctuation greatly fluctuates, and as a result, an unstable phenomenon occurs in which a large fluctuation appears in the torque output of the dynamometer.
[0020]
The above-mentioned fluctuations have different levels and frequencies depending on the mechanical system. For fluctuations having a relatively low level and a high frequency, a small filter is provided for the acceleration detection element K for electric inertia control. Can be removed. However, a fluctuation having a relatively large level and a low frequency cannot be removed unless a large filter is used, and a large delay time is generated in this filter, thereby deteriorating the responsiveness of the electric inertia control.
[0021]
A similar problem occurs when a conventional electric inertia control method is applied to a transient dynamometer in which a motor having an output characteristic equivalent to that of an engine is used as a driving side.
[0022]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric inertia control method which eliminates the need for acceleration detection for electric inertia control, improves the responsiveness of electric inertia control, and enables stable power measurement.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a torque generated by a dynamometer is detected by a shaft torque meter, and an electric inertia torque on a dynamometer side or a drive source side is controlled based on the shaft torque. Hereinafter, the present invention will be described in principle.
[0024]
FIG. 5 is a schematic diagram of a power transmission system in the power measurement system. The drive side motor (or engine) PMDY and the dynamometer DY are mechanically connected via a power transmission device (drive train system) DS such as a transmission, and PMDY and DY have inertia J ₁ and J ₂ , respectively. Assuming that power is generated and absorbed at torques τ ₁ , τ ₂ and angular velocities ω ₁ , ω ₂ , and that a shaft torque τ _p is generated on the joint shaft of both, the following (1) ) Formula holds.
[0025]
(Equation 6)

[0026]
Here, similarly to FIG. 3, in the case where the dynamometer on the power absorption side is subjected to the electric inertia control, the braking torque (τ ₂ + τ _e ) at that time, the angular velocity ω _s , and the set inertia J _s are set, and the acceleration at this time Assuming that (dω / dt) is (dω _s / dt), the term on the left side of the equation (1) becomes the following equation (2).
[0027]
(Equation 7)

[0028]
Here, when the DY braking torque τ ₂ at the time of the electric inertia control of the equation (1) is expressed as (τ ₂ + τ _e ), and dω ₂ / dt is replaced with dω _s / dt, the equations (1) and (2) From the relation, the following equation (3) can be obtained.
[0029]
(Equation 8)

[0030]
The equation (3), the angular acceleration (d [omega _s / dt) when the acceleration torque (tau _p-tau ₂₎ was added to the set inertia Js, acceleration torque to a fixed inertial _{J 2} a (tau _p-tau ₂₎ This shows that the electric inertia compensation torque τ _e may be set so that the angular acceleration (dω _s / dt) when the acceleration torque obtained by subtracting the electric inertia compensation torque τ _e from the acceleration torque is added when the acceleration torque is added. ing.
[0031]
When the electric inertia compensation torque τ _e is obtained by modifying the above equation (3), the following equation (4) is obtained.
[0032]
(Equation 9)

[0033]
Alternatively, minus the fixed inertia J ₂ from the setting of inertia Js When electrical inertia Je, can be expressed by equation (5) below.
[0034]
(Equation 10)

[0035]
From the above, according to the present invention, when the dynamometer is controlled by the electric inertia, the set inertia J _s , the mechanical inertia J ₂ of the dynamometer, the shaft torque τ _p , based on the above equation (4), The electric inertia torque τ _e is set from the generated torque τ ₂ of the dynamometer. This eliminates the inconvenience of the conventional electric inertia control using the acceleration detected by differentiating the rotation speed n.
[0036]
The above description relates to the case where the electric inertia control is performed by the dynamometer. Instead, the same applies to the case where the electric inertia control is performed on the driving motor, which will be described below.
[0037]
In the schematic diagram of the power transmission system in FIG. 5, _assuming that the driving torque (τ ₁ + τ _e ), the angular velocity ω _s , and the set inertia _JS during the electric inertia control by the driving motor are the same as in the above equation (2), The formula holds.
[0038]
(Equation 11)

[0039]
From this equation and equation (1), the following equation is established as in equation (3).
[0040]
(Equation 12)

[0041]
The equation (7), the acceleration torque setting inertia Js - and {(tau _p-tau _1)} angular acceleration when the plus (d [omega _s / dt), the acceleration torque {the fixed inertial _{J 1} - (tau _p −τ ₁ )｝, the electric inertia compensation torque τ _e is set so that the angular acceleration (dω _s / dt) when the acceleration torque obtained by subtracting the electric inertia compensation torque τ _e from the acceleration torque is added becomes equal. It indicates that we should do it.
[0042]
When the electric inertia compensation torque τ _e is obtained by modifying the above equation (7), the following equation (8) is obtained.
[0043]
(Equation 13)

[0044]
Alternatively, minus the fixed inertia J ₁ from the setting of inertia Js When electrical inertia Je, can be represented by the following formula (9).
[0045]
[Equation 14]

[0046]
From the above, according to the present invention, when the drive-side motor is controlled by the electric inertia, the set inertia J _s , the mechanical inertia J _{1 of} the motor, the shaft torque τ _p , The electric inertia torque τ _e is set from the generated torque τ _{1 of the} motor. This eliminates the inconvenience of the conventional electric inertia control using the acceleration detected by differentiating the rotation speed n.
[0047]
From the above, the present invention is characterized by the following configuration.
[0048]
(1) A dynamometer generates an absorption torque corresponding to the running resistance of a vehicle whose power is to be measured, and the dynamometer is an electric inertia control system that performs absorption torque control by electrically compensating for mechanical inertia of the vehicle. So,
A shaft torque meter for detecting a shaft torque τ _p generated in a power transmission shaft of the vehicle is provided,
From the detected value of the shaft torque τ _p , the torque set value τ ₂ of the running resistance excluding the mechanical inertia component, and the mechanical inertia J ₂ and the set inertia J _{s of} the dynamometer,
[0049]
(Equation 15)

[0050]
Or:
[0051]
(Equation 16)

[0052]
Obtains electrical inertia torque setting tau _e from, characterized in that it comprises means for controlling the absorption torque as the sum of the torque setpoint tau ₂ of the running resistance of this electrical inertia torque setting tau _e.
[0053]
(2) A dynamometer generates an absorption torque obtained by removing a mechanical inertia component from a running resistance of a vehicle to be measured, and a drive source of the vehicle performs a drive torque control that electrically compensates for the mechanical inertia component of the vehicle. An electric inertia control system,
A shaft torque meter for detecting a shaft torque τ _p generated in a power transmission shaft of the vehicle is provided,
From the detected value of the shaft torque τ _p , the drive torque set value τ ₁ excluding the mechanical inertia component, and the mechanical inertia J ₁ and the set inertia J _{s of} the drive source, the following equation is used.
[0054]
[Equation 17]

[0055]
Or:
[0056]
(Equation 18)

[0057]
Obtains electrical inertia torque setting tau _e from, characterized in that it comprises means for controlling the driving torque by the sum of this electric inertia torque setting tau _e and the drive torque setting tau _1.
[0058]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an equivalent block diagram of the electric inertia control showing the embodiment of the present invention, in which the dynamometer is controlled by the electric inertia.
[0059]
In the drawing, PMDY is a block configuration on the drive side, and controls the speed of the motor by a speed control system using a motor (PM) as a drive unit and a current control system. DY is a block configuration on the absorption side, and performs torque control with electric inertia control using a torque control system using a dynamometer and a current control system. DS is a block configuration of a power transmission system such as a transmission that mechanically couples PMDY and DY.
[0060]
In PMDY, A1 is the speed control element to a proportional integral operation with speed control the difference between the detected speed N ₁ and the speed command N _S of the drive motor, B1 is in accordance with the current command I _O comprising the output of the speed control element current A current control element C1 for controlling the drive motor is a characteristic element of the drive motor that obtains an output torque T _O according to the current input _IO of the drive motor. D1 and E1 are inertial elements appearing as a motor speed (input shaft angular speed ω ₁ ) due to the mechanical inertia J ₁ of the drive motor, and represent the shaft torque τ _P transmitted to the power transmission system DS in the torque output τ ₁ of the drive motor. in subtracted torque, acceleration is changed by mechanical inertia J ₁ the drive motor has a motor speed varies with the integral of the acceleration. F1 is a speed detection element for converting the speed N ₁ detects the angular velocity omega _1.
[0061]
In DY, G1 obtains a running resistance based on an output shaft detected speed N ₂ of the dynamometer (excluding inertial component), a running resistance setting element for generating a torque command tau ₂ of the running resistance component.
[0062]
H1 is an electric inertia torque calculation for obtaining an electric inertia torque set value τ _es by multiplying a difference between the torque command τ ₂ and the shaft torque τ _p by a coefficient (1−J ₂ / J _S ) according to the above equation (4). Element.
[0063]
I1 is the one obtained by adding the torque command tau ₂ and electrical inertia torque tau _es running resistance component torque command, the torque control of a proportional integral calculation torque control a difference between the output torque of the dynamometer (τ _{2 +} τ _e) An element J1 is a current control element that performs current control according to a current command that is output from the torque control element. The current control command is obtained by adding the electric inertia torque set value τ _es to the current command from the element I1, and incorporates feedforward control for improving responsiveness.
[0064]
K1 is the characteristic element of the dynamometer to obtain an output torque T _O corresponding to the current input I _O of the dynamometer. L1 and M1 are inertia elements that appear as a dynamometer speed (output shaft angular velocity omega ₂₎ by mechanical inertia J ₂ of the dynamometer, by subtracting the torque output tau ₂ of the dynamometer from the shaft torque tau _P applied from the transmission shaft DS torque, acceleration is changed by mechanical inertia J ₂ with the dynamometer, the dynamometer speed changes in the integral of the acceleration. N1 is a speed detection element for converting the speed N ₂ detects the angular velocity omega _2.
[0065]
In DS, the integral element O1 integrates by multiplying the spring constant k to the difference between the input angular velocity omega ₁ applied to coupling shaft and the output angular velocity omega _2, damping P1 is held by the coupling shaft to said difference (damping) coefficient D _A coefficient element multiplied by _m , and the sum of these outputs is the shaft torque τ _p generated at both ends of the transmission shaft.
[0066]
As described above, in the present embodiment, the shaft torque τ _p is detected by the shaft torque meter, the electric inertia torque setting value τ _es is obtained by the element H1 based on the shaft torque τ _p , and the traveling is set by the traveling resistance setting element G1. by adding the resistance of the torque setting tau _2, thereby enabling the current inertia control.
[0067]
Compared with the conventional electric inertia control based on acceleration detection in an observer, a large-sized low-pass filter for removing a variation in acceleration detection is not required, and high-speed electric inertia control is possible because there is no delay. .
[0068]
In addition, since the electric inertia control is performed by directly detecting the shaft torque, the fastest control with the smallest delay can be realized theoretically. For example, when changing the speed of the drive side, started to slightly change the input shaft angular velocity omega _1, in deviation between the output shaft angular velocity omega ₂ of the dynamometer _(which has not yet changed), shaft torque tau _p Occurs. The detected axial torque tau _p electrical inertia control is initiated, this is done before the output shaft angular velocity omega ₂ of the dynamometer is changed. On the other hand, in the conventional current inertial control method, the acceleration is detected by the observer from the time when a change occurs in the output angular velocity ω ₂ (rotation speed n) of the dynamometer, so that a delay is involved.
[0069]
In the present embodiment, control can be performed by setting the electric inertia torque set value τ _e in accordance with the above equation (5).
[0070]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is an equivalent block diagram of the electric inertia control according to the embodiment of the present invention, in which the drive side motor is subjected to the electric inertia control, and the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0071]
2, dynamometer side, a running resistance corresponding torque to be set at a running resistance setting element G1 is directly a torque command of the torque control element I1, generates absorption torque tau ₂ of the dynamometer.
[0072]
On the drive motor side, a torque set value τ _1s is generated by an engine characteristic element Q1 simulating the output torque of the engine. The electric inertia torque setting element H1 multiplies the difference between the shaft torque τ _p detected by the shaft torque meter and the engine output torque set value τ _1s by a coefficient (1−J ₁ / J _S ) according to the above equation (8). To obtain the electric inertia torque setting value τ _es , and add this to the torque setting value τ _{1 s} to obtain a current command for the current control element B1.
[0073]
As described above, in the present embodiment, the shaft torque meter detects the shaft torque τ _p , and based on the difference between the shaft torque τ _p and the engine output torque set value τ _1s set by the engine characteristic element Q1, sets the electric inertia torque set value τ _p By obtaining _es and adding the engine output torque set value τ _{1 s} to the _es , it is possible to obtain a torque output (τ ₁ + τ _e ) including the electric command and the electric inertia component in the motor output torque. At this time, a torque control (PI calculation) loop may be configured as in the first embodiment.
[0074]
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, a large-sized low-pass filter for removing a variation in acceleration detection is not required, and there is no delay as compared with the conventional electric inertia control using acceleration detection in an observer. Therefore, high-speed electric inertia control becomes possible. In addition, since the electric inertia control is performed by directly detecting the shaft torque, the fastest control with the smallest delay can be realized theoretically.
[0075]
In this embodiment, control can be performed by setting the electric inertia torque set value τ _e in accordance with the above equation (9).
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the torque generated by the dynamometer is detected by the shaft torque meter, and the electric inertia torque on the dynamometer side or the drive source side is controlled based on the shaft torque. This eliminates the need for acceleration detection, thereby increasing the responsiveness of the electric inertia control and stabilizing power measurement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent block diagram of a power measurement system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent block diagram of a power measurement system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a dynamometer system.
FIG. 4 is a conventional electric inertia block diagram.
FIG. 5 is a schematic diagram of a power measurement system.
[Explanation of symbols]
1: Engine 4: Dynamometers 5-7: Controller

Claims

The dynamometer generates an absorption torque corresponding to the running resistance of the vehicle to be measured for power, and the dynamometer is an electric inertia control system that performs absorption torque control that electrically compensates for a mechanical inertia component of the vehicle.
A shaft torque meter for detecting a shaft torque τ _p generated in a power transmission shaft of the vehicle is provided,
From the detected value of the shaft torque τ _p , the torque set value τ ₂ of the running resistance excluding the mechanical inertia component, and the mechanical inertia J ₂ and the set inertia J _{s of} the dynamometer,

Or:

Obtains electrical inertia torque setting tau _e from power measurements characterized by comprising means for controlling the absorption torque as the sum of the torque setpoint tau ₂ of the running resistance of this electrical inertia torque setting tau _e Electric inertia control system of the system.

Electric inertia control that generates absorption torque by subtracting the mechanical inertia component from the running resistance of the vehicle whose power is to be measured using a dynamometer, and the drive source of the vehicle is drive inertia control that electrically compensates for the mechanical inertia component of the vehicle Method,
A shaft torque meter for detecting a shaft torque τ _p generated in a power transmission shaft of the vehicle is provided,
From the detected value of the shaft torque τ _p , the drive torque set value τ ₁ excluding the mechanical inertia component, and the mechanical inertia J ₁ and the set inertia J _{s of} the drive source, the following equation is used.

Or:

Obtains electrical inertia torque setting tau _e from electrical power measuring system characterized by comprising means for controlling the driving torque by the sum of this electric inertia torque setting tau _e and the drive torque setting tau ₁ Inertial control method.