JP2005083848A - パワートレインの台上試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パワートレインの台上試験装置において、実車の走行状態を高精度に再現可能とする。
【解決手段】 実車走行時の実測データに基づいてエンジン１２及び動力計１５に制御信号として指令値を出力すると共に、実測データと台上運転により得られる計測値との瞬時の偏差を算出すると共に、実測データと過去の運転サイクルとの偏差を算出し、この各偏差に基づいて指令値を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、計測対象となるエンジンやトランスミッションなどのパワートレインを車両に搭載し、このパワートレインを所定の運転パターンに対応して制御することで、台上運転試験を行うパワートレインの台上試験装置に関する。

車両に搭載されたエンジンやトランスミッションなどの運転状態を確認する場合、予め計測された車両走行時の運転データに基づいて台上試験装置を運転することで、実車の走行状態を忠実に再現し、このときの運転状態からエンジンやトランスミッションなどの不具合等を確認するようにしている。この場合、台上試験装置では、エンジン及びトランスミッションに動力計を接続すると共に、アクセルペダルに操作用のアクチュエータを接続し、制御装置が実車走行時の運転データに基づいて動力計及びアクチュエータを駆動制御することで、エンジン回転数やスロットル開度を制御し、実車の走行状態を台上試験装置で再現するようにしている。

このような試験装置としては、下記の特許文献１がある。この特許文献１に記載された「車両シミュレーションシステム」は、コンピュータがスロットルアクチュエータを介してエンジンのスロットルを操作し、ダイナモコントローラを介してダイナモメータの回転数やトルクを制御することで、エンジンを運転制御して車両をシミュレーションするものである。
特開２０００−３３８００７公報

上述した従来の台上試験装置では、制御装置が実車走行時の運転データに基づいて指令値を設定し、この指令値に応じて動力計及びアクチュエータを駆動制御してエンジン回転数やスロットル開度を実車の走行状態に合わせて再現している。ところが、制御装置が実測データに基づいて設定した指令値により動力計やアクチュエータを駆動制御しても、実測データとアクセル開度指令値とアクチュエータの制御量とアクセルペダルの作動量との間にはずれがあり、関数を用いて制御することが考えられるが、このような関数を用いた制御は複雑になるばかりでなく、高精度に実現することは困難である。なお、制御の精度を向上させるためにフィードバック制御を取り入れることが考えられるが、単に計測データをフィードバックするだけでは、十分に高精度な制御を行うことはできない。

また、特許文献１に記載された「車両シミュレーションシステム」は、コンピュータがダイナモメータを制御してシミュレーションを行うものであり、実測データに基づいて実車の走行状態を台上試験装置で再現するものではない。

本発明はこのような問題を解決するものであって、実車の走行状態を高精度に再現可能としたパワートレインの台上試験装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために請求項１の発明のパワートレインの台上試験装置は、計測対象パワートレインの出力部に接続された動力計と、該動力計と前記パワートレインを制御して該パワートレインを搭載した車両による所定の運転パターンに対応した台上運転を実行する制御手段とを具え、該制御手段は、予め計測された実車走行時の実測データに基づいて前記動力計及び前記パワートレインに制御信号を出力すると共に、前記パワートレインの台上運転により得られる計測データと前記実測データとの偏差を算出し、該偏差を減少させるように該偏差に基づいて前記制御信号を補正し、該補正に、瞬時の偏差と過去の運転サイクルでの偏差を反映させることを特徴とするものである。

請求項２の発明のパワートレインの台上試験装置では、前記過去の運転サイクルでの偏差は、前記瞬時に対応する１サイクル前の対応するタイミングでの偏差であることを特徴としている。

請求項１の発明のパワートレインの台上試験装置によれば、予め計測された実車走行時の実測データに基づいて動力計及びパワートレインに制御信号を出力すると共に、パワートレインの台上運転により得られる計測データと実測データとの偏差を算出し、この偏差を減少させるように偏差に基づいて制御信号を補正し、この補正に瞬時の偏差と過去の運転サイクルでの偏差を反映させるようにしたので、動力計及びパワートレインに出力する制御信号は、実測データと計測データとの瞬時の偏差と運転サイクルごとの偏差に基づいて補正されることとなり、運転サイクルを繰り返すごとにパワートレインをより実車に近い状態で運転することができ、実車の走行状態を高精度に再現することができる。

請求項２の発明のパワートレインの台上試験装置によれば、過去の運転サイクルでの偏差を瞬時に対応する１サイクル前の対応するタイミングでの偏差としたので、少ない運転サイクル、つまり、早く実車の走行状態を高精度に再現することができる。

本発明のパワートレインの台上試験装置を実施するための最良の形態は、実車走行時の実測データに基づいて動力計及びパワートレインに制御信号を出力するときこの制御信号を、実測データと計測データとの瞬時の偏差と、運転サイクルごとの偏差とに基づいて補正するようにしたものであり、以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

図１に本発明の一実施例に係るパワートレインの台上試験装置の概略構成、図２に本実施例のパワートレインの台上試験装置による制御の流れを表す制御ブロックを示す。

本実施例のパワートレインの台上試験装置において、図１に示すように、試験台１１上には、互いに組みつけられて構成されたパワートレインとしてのエンジン１２及びトランスミッション１３が搭載され、支持部材１４により支持されている。また、試験台１１上には、トランスミッション１３に対向して動力計１５が搭載され、移動不能に支持されている。そして、トランスミッションの回転軸１６と動力計１５の出力軸１７が継手１８を介して接続されている。

制御装置１９は、予め計測された実車走行時の実測データを記憶しており、この実測データに基づいて設定した動力計車速指令値ＤＹoutを動力計１５に出力すると共に、この動力計１５の動力計車速計測値ＤＹinが入力されるようになっている。なお、動力計車速指令値ＤＹoutは、エンジン回転数ベースで換算される指令値であり、また、動力計車速計測値ＤＹinは、動力計回転数ベースでの変換値であって実際に計測した値ではなく、デフのギヤ比やタイヤの径等を考慮して変換した値である。

また、エンジン１２には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が接続されており、このＥＣＵ２０によりエンジン１２の総合的な制御が実施される。即ち、このＥＣＵ２０には、アクセルポジションセンサ２１が検出したアクセル開度ＡＰＳ、スロットルポジションセンサ２２が検出したスロットル開度ＴＰＳの他、図示しないエアフローセンサが検出した吸入空気量ＡＦＳ、クランク角センサが検出したエンジン回転数Ｎｅ、体積効率ＥＶ、車速センサが検出した車速Ｖなどの計測値が入力される。そして、このＥＣＵ２０には表示装置２３が接続され、このアクセル開度ＡＰＳin、スロットル開度ＴＰＳin、吸入空気量ＡＦＳin、エンジン回転数Ｎｅin、体積効率ＥＶin、車速Ｖinを表示可能であると共に、制御装置１９に出力可能となっている。

更に、エンジン１２にはエンジン冷却水の温度を計測する水温センサ２４が設けられており、この水温センサ２４が計測した冷却水温Ｔinは制御装置１９に入力されるようになっている。

そして、制御装置１９は、前述した実測データに基づいて設定したアクセル開度指令値ＡＰＳoutと擬似冷却水温指令値ＴoutをＥＣＵ２０に出力すると共に、冷却水温の実測データＴorgを冷却水温度コントローラ２５に出力するようになっている。

本実施例では、制御装置１９が、前述したように、実車走行時の実測データに基づいてエンジン１２及び動力計１５に各種指令値（制御信号）を出力すると共に、実測データと各種計測値（計測データ）との偏差を算出し、この偏差を減少させるように、偏差に基づいて指令値を補正し、この指令値の補正に瞬時の偏差と過去の運転サイクルでの偏差を反映させるようにしている。

ここで、制御装置１９によるエンジン１２及び動力計１５への各種指令値の補正制御について説明する。なお、以下の説明では、制御装置１９からパワートレイン（エンジン１２及び動力計１５）に出力する指令値をＸ、パワートレインで計測されて制御手段にフィードバックされる計測値をＹで表し、また、ｍはサイクル数、ｎはデータ数であり、更に、実測データは記号の末尾にorgを付け、計測値は記号の末尾にinを付け、指令値は記号末尾にoutを付けて表す。

図２に示すように、まず、実測データの出力に対する計測値を瞬時にフィードバックし、両者の偏差に基づいて指令値を補正する場合には、１回前の実測データＸ_n-1と、そのときの計測値Ｙ_m，_n-1とを比較（減算）して両者の差に重み付け定数Ｋ₁を乗算して求める。一方、実測データの出力に対する計測値を過去の運転サイクルごとにフィードバックし、両者の偏差に基づいて指令値を補正する場合には、今回の実測データＸ_nと、前回のサイクルの計測値Ｙ_m-1，_nとを比較（減算）して両者の差に重み付け定数Ｋ₂を乗算したものを積算して求める。従って、補正された計測値Ｘ_m，_nは、Ｘ_nと、Ｋ₁×（［Ｘ_n-1］−［Ｙ_m，_n-1］）をデータ数ｎについて積算した値と、Ｋ₂×（［Ｘ_n］−［Ｙ_m-1，_n］）をサイクル数ｍについて積算した値とを加算ことで求めることができる。即ち、下記数式（１）となる。

このように実測データに対する計測値をフィードバックし、この実測データに対する瞬時のフィードバック値の偏差と、運転サイクルごとのフィードバック値に基づいて実測データ及び指令値を順次補正し、補正した指令値によりパワートレインを制御することを繰り返すことで、実測データにより近似したパワートレインの運転状態を忠実に再現することができる。

上述したような補正制御を具体的に説明すると、動力計１５の回転数制御は以下の数式（２）により指令値ＤＹoutを求めることができる。

また、スロットル開度制御は、エンジンの出力に関わる可能性のある各種計測値ＴＰＳ，ＡＦＳ，ＥＶを数種類合せて以下の数式（３）により指令値ＡＰＳoutを求めることができる。

更に、制御装置１９は、冷却水温の実測データＴorgを冷却水温度コントローラ２５に出力するものの、この実測データＴorgに基づいて設定した擬似冷却水温指令値ＴoutをＥＣＵ２０に出力している。これによりＥＣＵ２０は、実車走行時と同様の冷却水温度補正を実行させることができる。

このように本実施例のパワートレインの台上試験装置にあっては、実車走行時の実測データに基づいてエンジン１２及び動力計１５に制御信号として指令値を出力すると共に、実測データと台上運転により得られる計測値との瞬時の偏差を算出すると共に、実測データと過去の運転サイクルとの偏差を算出し、この各偏差に基づいて指令値を補正するようにしている。

従って、エンジン１２及び動力計１５への指令値は、実測データと計測値との瞬時の偏差と運転サイクルごとの偏差に基づいて細かく補正されることとなり、エンジン１２やトランスミッション１３をより実車に近い状態で運転することで、実車の走行状態を高精度に再現することができる。その結果、台上試験運転でなかなか発生しなかった現象を再現することが可能となり、エンジン１２及びトランスミッション１３などの不具合の原因究明、並びに対策を早期に且つ適正に実施することができる。

本発明に係るパワートレインの台上試験装置は、実車走行時の実測データに基づいてエンジンを再現運転するとき、実測データと台上運転により得られる計測値との瞬時の偏差と、実測データと過去の運転サイクルとの偏差とに基づいて、動力計を制御する指令値を補正することで、高精度な再現性を確保するものであり、パワートレインとしてエンジンやトランスミッション、あるいはたの動力計にも本発明の装置を適用することができる。

本発明の一実施例に係るパワートレインの台上試験装置の概略構成図である。 本実施例のパワートレインの台上試験装置による制御の流れを表す制御ブロック図である。

符号の説明

１１ 試験台
１２ エンジン（パワートレイン）
１３ トランスミッション（パワートレイン）
１５ 動力計
１９ 制御装置
２０ 電子コントロールユニット、ＥＣＵ

Claims (2)

1. 計測対象パワートレインの出力部に接続された動力計と、該動力計と前記パワートレインを制御して該パワートレインを搭載した車両による所定の運転パターンに対応した台上運転を実行する制御手段とを具え、該制御手段は、予め計測された実車走行時の実測データに基づいて前記動力計及び前記パワートレインに制御信号を出力すると共に、前記パワートレインの台上運転により得られる計測データと前記実測データとの偏差を算出し、該偏差を減少させるように該偏差に基づいて前記制御信号を補正し、該補正に、瞬時の偏差と過去の運転サイクルでの偏差を反映させることを特徴とするパワートレインの台上試験装置。
2. 請求項１記載のパワートレインの台上試験装置において、前記過去の運転サイクルでの偏差は、前記瞬時に対応する１サイクル前の対応するタイミングでの偏差であることを特徴とするパワートレインの台上試験装置。
   

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