JP2006170944A - 駆動モータを搭載した車両の走行状態模擬装置および走行模擬試験システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の性能検査において、予め想定している道路条件をより正確に反映して車両走行の模擬を実現できる走行状態模擬装置を提供する。
【解決手段】実際の車両に搭載されるブレーキシステムを搭載せずに、ドライブシャフト４０に直結した負荷吸収モータ５０ａ,５０ｂがエンジン１０やモータ・ジェネレータ２０の駆動出力を吸収することで車両走行状態を模擬する試験システムにおいて、走行模擬装置６０が、運転条件に示されている勾配抵抗Ｒｇの値を車両の走行距離Ｄに応じて変化させ、その変化した運転条件に基づいて算出した負荷トルクを負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂに発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の性能検査において、指定された運転条件に応じて仮想的に制動トルクや走行抵抗トルクなどの負荷トルクを、車両の駆動源からの出力を伝える出力軸に連結された負荷装置に発生させることで、車両の走行状態を模擬する走行状態模擬装置及び走行模擬試験システムに関する。

車両の性能試験を行う走行模擬試験システムとして、例えば特許文献１に開示されたシステムがある。特許文献１に示すようなシステムでは、実際の車両に搭載されるブレーキシステムを搭載せずに、ドライブシャフトに直結した負荷吸収モータがドライブシャフトに負荷トルクを発生させることで駆動出力を吸収し車両走行状態を模擬し、各々の性能試験を実施する。

ここで、負荷吸収モータに発生させる負荷トルクは、車両重量などの各種車両諸元や車速の時間変化、勾配抵抗やスリップ率などの道路条件が示された運転条件に基づいて算出され、従来、車両の走行時間に応じて運転条件を変化させて試験を行っていた。

しかし、例えば、走行する道路条件を同一として、各種車両の性能比較試験などを行う場合、比較対象の各車両の車両諸元の違いなどにより、走行時間に対する走行距離にバラツキが生じる。よって、例えば、予め想定している地形に合わせた道路条件で模擬試験を行おうとしても、同一の走行時間で走行する距離にバラツキが生じ、予め想定している地形に対する各車両の正確な性能比較試験を行うのが困難な場合があった。

特開平１１−１２５５８３号公報 特開平０８−３３４４３９号公報 特開２０００−３５３８０号公報 特開２０００−９７８１１号公報

本発明は、車両の性能検査において、予め想定している道路条件をより正確に反映して車両走行の模擬を実現できる走行状態模擬装置を提供することを目的とする。

本発明に係る走行状態模擬装置は、車両の走行状態を模擬するために、前記車両の駆動源からの出力を伝える出力軸に連結され、その出力軸に負荷トルクを発生させる負荷装置に対して、指定された運転条件に応じた負荷トルク発生指令を出力する走行状態模擬装置であって、前記負荷装置に発生させる負荷トルクを指定された運転条件に応じて算出する負荷トルク算出手段と、算出された負荷トルクに基づく負荷トルク発生指令を出力する指令出力手段と、前記車両の所定位置からの走行距離を算出する走行距離算出手段と、前記走行距離算出手段で算出した走行距離に応じて道路条件を決定する道路条件決定手段と、決定した道路条件に応じて前記運転条件を更新する運転条件更新手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、運転条件更新手段が走行距離に応じて変化する道路条件により、車両の走行状態を模擬するために用いる運転条件を更新する。よって、予め想定している道路条件をより正確に反映して車両走行状態を模擬することができる。

本発明の実施の形態（以下、実施形態とする）について、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態におけるハイブリッド車用試験装置である。なお、本実施形態では、試験対象の車両として、ハイブリッド車を例に説明するが、一般的な内燃機関の車両の性能試験を行う場合にも適用可能である。

ハイブリッド車用試験装置では、試供体として、エンジン１０、モータ・ジェネレータ２０、動力分配機構３０、ドライブシャフト４０が接続されている。そして、ＥＣＵ９０の制御のもと、エンジン１０やモータ・ジェネレータ２０から出力された駆動出力は、動力分配機構３０を介してドライブシャフト４０に伝えられる。さらに、ドライブシャフト４０の両端には負荷装置として負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂが接続されている。負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂは、車両走行状態を模擬するために、ドライブシャフト４０に対して仮想的に制動トルクや走行抵抗トルクを発生させる負荷装置である。このように、負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂにおいて、仮想的に制動トルクや走行抵抗トルクを発生させることで、実際に車両を走らせることなく、さらに、実際の車両に搭載されるブレーキシステムを搭載することなく、模擬的に車両走行状態を作り出し、車両の各種性能試験を行うことができる。

走行模擬装置６０は、指定された運転条件に基づいて、仮想的に発生させる制動トルクや走行抵抗トルクといった負荷トルクの値を算出し、その負荷トルクを負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂに発生させるように制御する装置である。さらに、走行模擬装置６０は、指定された運転条件に応じた動作を各試供体がするように、ＥＣＵ９０に対して制御指令を出力する。ＥＣＵ９０は、この制御指令に基づいて、エンジン１０やモータ・ジェネレータ２０を制御して駆動トルクを発生させたり、モータ・ジェネレータ２０を制御して回生トルクを発生させる。

センサ７０ａ，７０ｂは、それぞれドライブシャフト４０の片端の回転数とトルクを測定する検出器である。センサ７０ａ，７０ｂで測定された測定値は、走行模擬装置６０へ出力される。走行模擬装置６０は、センサ７０ａ，７０ｂで測定された値をもとに、指定された運転条件に応じて試供体が動作しているか否かを判定して、必要に応じて、負荷吸収モータを補正制御したり、ＥＣＵ９０に対して補正制御指令を出力する。ＥＣＵ９０はこの補正制御指令を受けて、エンジン１０やモータ・ジェネレータ２０を補正制御する。操作端末８０は、車両の性能検査の検査項目に応じて運転条件を指定して、その指定した運転条件を走行模擬装置６０に提供する装置である。本実施形態において、運転条件とは、車速の時間変化またはアクセル開度とブレーキ開度の時間変化、路面摩擦係数や勾配抵抗などの道路条件、車両重量などの車両諸元、ころがり抵抗などの各種走行抵抗などである。

本実施形態では、このように構成されたハイブリッド車用試験装置において、指定された運転条件に含まれる勾配抵抗が、走行時間（試験時間）に対して変化するのではなく、走行距離に対して変化する。

ここで、走行距離Ｄの算出方法の例を説明する。なお、下記に示す走行距離Ｄの算出方法は一例であり、他の方法で算出しても構わない。

まず、車両前後力Ｆｄ、車体重量Ｍとした場合、車両速度Ｖは、式１により算出することができる。
Ｖ＝∫(Ｆｄ／Ｍ)dt ・・・ （１）

よって、走行距離Ｄは、式２により算出することができる。
Ｄ＝∫Ｖdt ・・・ （２）

そして、図２に示すような走行距離Ｄと勾配抵抗Ｒｇとの関係を示すマップを参照することで、この走行距離Ｄに応じた勾配抵抗Ｒｇを選択し、運転条件に示されている勾配抵抗Ｒｇの値を変化させる。このように、運転条件に示されている勾配抵抗Ｒｇの値を車両の走行距離Ｄに応じて変化させることで、予め想定している地形に基づく道路条件をより正確に反映して車両走行状態を模擬することができる。

ここで、上記式１における車両前後力Ｆｄは、サスペンション前後力Ｆｓ、走行抵抗Ｆｒ、粘性抵抗係数Ｃｆとを用いて、式３により算出することができる。

Ｆｄ＝Ｆｓ−Ｆｒ−Ｃｆ×Ｖ ・・・（３）

また、サスペンション前後力Ｆｓは、前輪駆動車の場合、式４に示すとおり、タイヤスリップ率λの関数である摩擦係数μ(λ)と前輪荷重Ｗｆとの積で求めることができる。

Ｆs＝Ｗｆ×μ(λ) ・・・（４）

さらに、前輪荷重Ｗｆは、静止時前輪荷重Ｗ、車両加速度α、重力加速度ｇ、車両重心高さｈ、車両ホイールベースＬとして、式５−１により算出することができる。また、前輪荷重Ｗｆは、道路勾配θとした場合、式５−２により算出することができる。

Ｗｆ＝Ｗ−Ｍ×（α／ｇ）×（ｈ／Ｌ） ・・・（５−１）
Ｗｆ＝Ｗ×cosθ−Ｍ×sinθ×（ｈ／Ｌ）・・・（５−２）

スリップ率λと摩擦係数μとは、例えば図３に示すような関係をもち、運転条件に応じて、摩擦係数μを設定する。

また、スリップ率λは、式６に基づき算出することができる。

λ＝（Ｖ−Ｖｗ）／Ｖｗ （駆動時） ・・・（６−１）
＝（Ｖ−Ｖｗ）／Ｖ （制動時） ・・・（６−２）

ここで、式６で必要な車輪速度Ｖｗは、ドライブシャフトトルクＴｄｓ、タイヤグリップトルクＴｔ、ブレーキトルクＴｂｋ、ホイール慣性モーメントＪｗを用いて、式７により算出することができる。

Ｖｗ＝∫[（Ｔｄｓ−Ｔｔ＋Ｔｂｋ）／Ｊｗ]ｄｔ ・・・（７）

なお、ドライブシャフトトルクＴｄｓは、センサ７０ａ，７０ｂで測定した測定値、タイヤグリップトルクＴｔは、サスペンション前後力Ｆｓの左駆動輪および右駆動輪発生分、ブレーキトルクＴｂｋは、運転条件で指定された車速指令値やブレーキ開度（指令値）から求めることができる演算値、ホイール慣性モーメントＪｗは、初期設定値を使用し、左右輪ごとに車輪速度Ｖｗを算出する。

続いて、図４に示すフローチャートを用いて、走行模擬装置６０の処理プロセスについて説明する。

走行模擬装置６０が、指定された運転条件において算出された負荷トルクに基づいて負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂを制御中に、まず、上記式を用いて、所定位置（例えば、試験開始時点における仮想的な車両位置）からの走行距離Ｄを算出する（Ｓ１０１）。続いて、走行距離Ｄと勾配抵抗Ｒｇとの関係を示すマップを参照することで、算出した走行距離Ｄに対する勾配抵抗Ｒｇｎを決定する（Ｓ１０２）。さらに、現在指定されている運転条件に示されている勾配抵抗Ｒｇｒと、Ｓ１０２で決定した勾配抵抗Ｒｇｎとを比較して、異なる値かどうかを判定する（Ｓ１０３）。

Ｓ１０３での判定の結果、勾配抵抗Ｒｇｒと勾配抵抗Ｒｇｎとが異なる値の場合には、指定されている運転条件に示されている勾配抵抗Ｒｇｒを勾配抵抗Ｒｇｎに変更し（Ｓ１０４）、変更した運転条件に基づいて負荷トルクを改めて算出する（Ｓ１０５）。そして、算出した負荷トルクに基づき負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂを制御する（Ｓ１０６）。

一方、Ｓ１０３での判定の結果、勾配抵抗Ｒｇｒと勾配抵抗Ｒｇｎと同一の値の場合には、そのまま現在指定されている運転条件において算出された負荷トルクに基づいて負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂを制御する（Ｓ１０７）。

以上、本実施形態によれば、運転条件に示されている勾配抵抗Ｒｇの値を車両の走行距離Ｄに応じて変化させることで、車両諸元に依存することなく、予め想定している地形に基づく道路条件をより正確に反映した車両走行状態を模擬することができる。

また、例えば、走行する道路条件を同一として、各種車両の性能比較試験などを行う場合、比較対象の各車両の車両諸元の違いなどにより、走行時間に対する走行距離にバラツキが生じる。しかし、本実施形態によれば、運転条件に示されている勾配抵抗Ｒｇの値を車両の走行距離Ｄに応じて変化させるため、各車両の車両諸元に依存することなく、予め想定している地形に対する各車両の性能比較試験をより正確に行うことができる。さらに、一台の車両の性能試験において、路面摩擦係数等の道路条件を試験ごとに変化させて行う場合に、スリップの発生有無や勾配抵抗の違い等により走行時間に対する走行距離にバラツキが生じても、走行距離に応じて道路条件を変化させるため、予め想定している地形に対する車両の性能試験をより正確に行うことができる。

なお、本実施形態では、車両の走行距離に応じて変化する条件として、勾配抵抗を例に説明したが、路面摩擦係数等、走行距離に応じて変化する他の道路条件の場合にも、適用可能である。

本実施形態におけるハイブリッド車用試験装置のシステム構成を示す図である。 走行距離Ｄと勾配抵抗Ｒｇとの関係を示すマップの一例を示す図である。 摩擦係数μとスリップ率λとの関係を示す図である。 本実施形態における走行模擬装置の処理プロセスを示すフローチャート図である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ モータ・ジェネレータ、３０ 動力分配機構、４０ ドライブシャフト、５０ａ，５０ｂ 負荷吸収モータ、６０ 走行模擬装置、７０ａ，７０ｂ センサ、８０ 操作端末、９０ ＥＣＵ。

Claims (4)

1. 車両の走行状態を模擬するために、前記車両の駆動源からの出力を伝える出力軸に連結され、その出力軸に負荷トルクを発生させる負荷装置に対して、指定された運転条件に応じた負荷トルク発生指令を出力する走行状態模擬装置において、
   前記負荷装置に発生させる負荷トルクを指定された運転条件に応じて算出する負荷トルク算出手段と、
   算出された負荷トルクに基づく負荷トルク発生指令を出力する指令出力手段と、
   前記車両の所定位置からの走行距離を算出する走行距離算出手段と、
   前記走行距離算出手段で算出した走行距離に応じて道路条件を決定する道路条件決定手段と、
   決定した道路条件に応じて前記運転条件を更新する運転条件更新手段と、
   を備えることを特徴とする走行状態模擬装置。
2. 請求項１に記載の走行状態模擬装置において、
   前記道路条件決定手段は、前記車両の所定位置からの走行距離とその走行距離に対する道路条件とを示す道路条件マップを参照することで、前記走行距離算出手段で算出した走行距離に応じた道路条件を決定することを特徴とする走行状態模擬装置。
3. 請求項１または２に記載の走行状態模擬装置において、
   前記道路条件は、勾配抵抗であることを特徴とする走行状態模擬装置。
4. 駆動源と、前記駆動源を制御する制御装置と、前記駆動源からの出力を伝える出力軸と、前記出力軸に連結され、その出力軸に負荷トルクを発生させる負荷装置と、指定された運転条件に応じた負荷トルク発生指令を前記負荷装置に出力するとともに、指定された運転条件に応じた駆動制御指令を前記制御装置に出力する走行状態模擬装置とを備え、前記負荷装置が指定された運転条件に応じた負荷トルクを前記出力軸に発生させることで車両の走行状態を模擬し、車両の性能検査を行う走行模擬試験システムにおいて、
   前記走行状態模擬装置が、
   前記負荷装置に発生させる負荷トルクを指定された運転条件に応じて算出する負荷トルク算出手段と、
   算出された負荷トルクに基づく負荷トルク発生指令を出力する指令出力手段と、
   前記車両の所定位置からの走行距離を算出する走行距離算出手段と、
   前記走行距離算出手段で算出した走行距離に応じて道路条件を決定する道路条件決定手段と、
   決定した道路条件に応じて前記運転条件を更新する運転条件更新手段と、
   を備えることを特徴とする走行模擬試験システム。
   
   

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