JP2008286613A - 電気慣性制御応答の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】、シャシーダイナモメータシステムやドライブトレインシステムにおいては、電気慣性制御の動特性である周波数応答の評価が不可能である。
【解決手段】シャシーダイナモメータシステムでは、ローラに対する車両駆動力を計測して入力信号とし、計測されたローラ回転数を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することで電気慣性制御応答とする。また、ドライブトレインシステムの場合は、電気慣性制御部に駆動トルク設定を入力信号として入力し、計測された動力計回転数検出を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動力計測システムにおける電気慣性制御応答の評価方法に関するものである。

動力計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成分を電気的に補償するために電気慣性制御方式が採られている。この電気慣性制御においては、その電気慣性制御がどのくらい機械慣性の応答に近いかを評価することが重要となっており、その評価方法としては特許文献１が公知となっている。
この特許文献１のものは、電気慣性設定要素からのトルクＴｃが０からステップ状に立ち上がった時点から、動力計の出力トルク検出が（駆動トルク指令）−（トルクＴｃ）の値と一致するまでの時間を電気慣性ループ応答としたものである。
特開２００４−１２５７１９

特許文献１を初めとした従来の電気慣性制御応答の評価方法は、ステップ応答時の時系列波形に基づくもので、電気慣性制御は、あるモータの機械的な慣性モーメント（固定慣性モーメント）を制御的に別の慣性モーメントに模擬する制御である。一般に制御システムの応答を評価する場合、ステップ応答に代表される時系応答での評価方法と、ボード線図に代表される周波数応答での評価方法があるが、動力計測システムでの電気慣性制御応答の評価はステップ応答に基づくもので、ボード線図による周波数応答での評価方法は存在してなく、このため図９で示すように、時刻ｔ１でトルク指令が立ち上がったとき、遅れて出力される時刻ｔ２までの出力トルクの応答が何Ｈｚかの電気慣性制御の周波数応答を評価することが不可能であった。

そこで、本発明が目的とするとこは、電気慣性制御の周波数応答評価を可能とした評価方法を提供することにある。

本発明の請求項１は、動力計にシャフトを介してローラを連結し、動力計から出力される動力計回転数信号や動力計の軸トルク信号を含む計測信号を電気慣性制御部に入力してトルク電流指令値を生成し、このトルク電流指令値に基づいてインバータを介して動力計を制御するものにおいて、
前記ローラに対する車両駆動力を計測して入力信号とし、計測されたローラ回転数を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することで電気慣性制御応答とすることを特徴としたものである。

本発明の請求項２は、請求項１において、ローラに対する車両駆動力を計測して入力信号とし、動力計の計測された動力計回転数を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することで電気慣性制御応答とすることを特徴としたものである。

本発明の請求項３は、動力計にシャフトを介してローラを連結し、動力計から出力される動力計回転数信号や動力計の軸トルク信号を含む計測信号を電気慣性制御部に入力してトルク電流指令値を生成し、このトルク電流指令値に基づいてインバータを介して動力計を制御するものにおいて、
動力計システムにおける計測信号から車両駆動信号を入力信号とし、ローラ回転数を出力として持つ動力計システムのモデルを同定してインバータの入力側に電気慣性制御部を接続し、このモデルの車両駆動信号からローラの伝達関数を求めてボード線図を算出すると共に、前記電気慣性制御部の出力側にトルク電流指令重畳成分を重畳し、このトルク電流指令重畳成分を入力信号、動力計システムより検出された信号を出力信号とするボード線図を求め、比較することで電気慣性制御応答とすることを特徴としたものである。

本発明の請求項４は、請求項３において、同定される動力計システムは、動力計システムにおける計測信号から車両駆動信号を入力信号とし、動力計回転数を出力として持つ動力計システムであって、前記車両駆動信号から動力計回転数の伝達関数を求めてボード線図を算出することを特徴としたものである。

本発明の請求項５は、動力計に変速機を連結し、動力計から出力される動力計回転数信号や動力計の軸トルク信号を含む計測信号を電気慣性制御部に入力してトルク電流指令値を生成し、このトルク電流指令値に基づいてインバータを介して動力計を制御するものにおいて、
前記電気慣性制御部に駆動トルク設定を入力信号として入力し、計測された動力計回転数検出を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することで電気慣性制御応答とすることを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、電気慣性制御が適用される動力計システムでの電気慣性制御の動特性である周波数応答の評価が可能となり、より高精度な電気慣性制御が可能となるものである。また、シャシーダイナモメータシステムにおいて、ローラに印加される車両駆動力の検出や、ローラ回転数検出が出来ない場合、及びドライブトレインシステムにおいても動特性である周波数応答の評価が可能となるものである。

図１は、本発明の第１の実施例を示す構成図で、シャシーダイナモメータシステムに適用した場合の例である。１は動力計、２は動力計１とはシャフトを介して連結されるローラで被試験車両のタイヤが搭載される。３はインバータ、４は電気慣性制御部で、シャシーダイナモメータの電気慣性制御では、動力計１から出力される動力計回転数や軸トルク等の各種計測信号を電気慣性制御部４にフィードバックして電気慣性分を演算し、トルク電流指令値としてインバータ３に出力する。

この実施例は、図示省略した６分力計などのトルクメータを使用して計測したローラ上の車両駆動力を入力信号とし、エンコータなどで計測したローラ回転数の検出信号を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することにより電気慣性応答を評価するものである。図２は電気慣性応答（駆動力→加減速度）評価のためのボード線図で、線Ａは固定慣性＝設定慣性とした理想状態、ＢとＣは固定慣性＋電気慣性の場合を示し、比較のために両者の電気慣性制御方式を異にしたものであって周波数による応答差が明確になって現れている。
なお、この実施例は、吸収側動力計に一般的に適用なことから、ドライブトレンベンチの、吸収側動力計の電気慣性制御にも適用できることは勿論である。

第１の実施例によれば、動力計システムにおける電気慣性制御応答の周波数特性評価が可能となり、より高精度な電気慣性制御が可能となる。

図３は第２の実施例を示し、この実施例もシャシーダイナモメータシステムに適用した場合の例である。図１で示す第１の実施例と異なる部分は、車両駆動力に対する応答を検出する出力信号を動力計回転数としたことである。動力計回転数は、動力計１に取り付けられたエンコーダなどによって検出される。

一般に、シャシーダイナモメータの車両駆動力を入力信号として、ローラ回転数を出力信号とする伝達関数Ａと動力計回転数を出力信号とする伝達関数Ｂの周波数特性は、０Ｈｚから、ローラ慣性モーメント、動力計慣性モーメント、ローラと動力計の結合シャフトのばね剛性の３要素によって決まるある周波数ωｒまでは同じ周波数になる。第２の実施例によれば、電気慣性制御の応答を評価したい周波数特性がωｒ未満の場合には、ローラ２に回転数検出がない場合においても動力計回転数でローラ回転数を代替えすることにより、図２で示すように周波数特性評価による電気慣性制御の応答評価が可能となる。

図４は第３の実施例で、この実施例は６分力計などの車両駆動力計がないシャシーダイナモメータシステムに適用する場合を示したものである。車両駆動力計がない場合には、先ず、図５で示すシャシーダイナモメータシステで計測可能な信号、すなわち、トルク電流指令、動力計回転数、及び軸トルクから、車両駆動力を入力信号、ローラ回転数を出力信号として持つ図６に示す伝達関数モデルを同定する。次に作成した車両駆動力を入力信号として持つ図６のモデルに電気慣性制御部４を接続した図４のモデルとする。図４で示すモデルの車両駆動力からローラ回転数の伝達関数を求め、そのボード線図を計算することで電気慣性制御の応答を評価する。

この実施例の場合、第１，２の実施例のように電気慣性制御応答を定義する車両駆動力とローラ回転数の計測信号ではないが、応答評価結果が実際の応答とどの程度一致しているかの判定は、図４で示したように、電気慣性制御部４の出力側でトルク電流指令に「トルク電流指令重畳成分」としてランダム信号などを重畳し、トルク電流指令重畳成分を入力信号、実際に検出することが可能な動力計回転数や軸トルク信号などを出力信号とする伝達関数のボード線図を計算と実測によりそれぞれ求めて比較することで評価が可能となる。

したがって、この実施例によれば、６分力計などの車両駆動力計を備えていないシャシーダイナモメータシステムにおいても、電気慣性制御の周波数応答を評価することが可能となる。

図７は第４の実施例で、ローラ２に印加される車両駆動力が計測できない場合のシャシーダイナモメータシステでの電気慣性制御応答の評価方法を示したものである。この実施例は、第３の実施例と同様に、図５で示す計測可能な動力計回転数や軸トルク信号などから図６で示すモデルを作成し、次に、車両駆動信号を入力として持つ図６のモデルに電気慣性制御部４を接続した図７のモデルを構成する。このモデルの車両駆動力から動力計回転数の伝達関数を求め、そのボード線図を計算することにより電気慣性応答を評価する。

この実施例の場合も電気慣性制御を定義する車両駆動力とローラ回転数の計測信号ではないが、応答評価結果が実際の応答とどの程度一致しているかの判定は、図７で示したように、電気慣性制御部４の出力側でトルク電流指令に「トルク電流指令重畳成分」としてランダム信号などを重畳し、トルク電流指令重畳成分を入力信号、実際に検出することが可能な動力計回転数や軸トルク信号などを出力信号とする伝達関数のボード線図を計算と実測によりそれぞれ求めて比較することで評価が可能となる。

したがって、この実施例によれば、実施例２の効果も併せ持つことが可能で、
車両駆動力を測定する装置がなく、且つローラ回転数を測定する装置もない場合にも電気慣性制御の周波数応答を評価することが可能となる。

図８は第５の実施例を示したもので、ドライブトレンベンチシステムの駆動側動力計（エンジン代替の動力計）の電気慣性制御応答の評価方法である。ドライブトレンベンチの駆動側動力計の電気慣性制御では、動力計から出力される動力計回転数や動力計の軸トルクを電気慣性制御部４にフィードバックすると同時に、エンジン発生トルクに相当する駆動トルク設定を電気慣性制御部４へ入力する。そして、電気慣性制御部４はインバータ３へトルク電流指令を出力する。この実施例では、その際の電気慣性制御応答を、駆動トルク設定を入力信号、エンコーダなどで計測した動力計回転数検出を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することにより評価するものである。

ドライブトレンベンチシステムにおける電気慣性制御の目的は、動力計慣性モーメントを電気慣性制御によりエンジン相当の慣性モーメントに模擬することである。一般に、エンジンが発生するトルクは様々な周波数成分を含んでいるので、ドライブトレンベンチシステムにおいては電気慣性制御の周波数応答の評価が重要な評価指標のひとつとなる。しかし、従来では電気慣性制御の応答を時系列波形に基づいて評価しているため、その周波数応答を測定することは困難となっていた。

この実施例によれば、実施例１と同様に、ドライブトレンベンチシステムなどの駆動側の電気慣性制御の周波数応答を評価することが可能となる。

本発明の実施形態を示す構成図。 電気慣性制御の周波数応答の測定図。 本発明の他の実施形態を示す構成図。 本発明の他の実施形態を示す構成図。 説明のための動力計システム図。 周波数応答測定のために作成された動力計システムのモデル。 本発明の他の実施形態を示す構成図。 本発明の他の実施形態を示す構成図。 説明のための波形図。

符号の説明

１… 動力計
２… ローラ
３… インバータ
４… 電気慣性制御部

Claims (5)

1. 動力計にシャフトを介してローラを連結し、動力計から出力される動力計回転数信号や動力計の軸トルク信号を含む計測信号を電気慣性制御部に入力してトルク電流指令値を生成し、このトルク電流指令値に基づいてインバータを介して動力計を制御するものにおいて、
   前記ローラに対する車両駆動力を計測して入力信号とし、計測されたローラ回転数を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することで電気慣性制御応答とすることを特徴とした動力計システムにおける電気慣性制御応答の評価方法。
2. 前記ローラに対する車両駆動力を計測して入力信号とし、動力計の計測された動力計回転数を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することで電気慣性制御応答とすることを特徴とした請求項１記載の動力計システムにおける電気慣性制御応答の評価方法。
3. 動力計にシャフトを介してローラを連結し、動力計から出力される動力計回転数信号や動力計の軸トルク信号を含む計測信号を電気慣性制御部に入力してトルク電流指令値を生成し、このトルク電流指令値に基づいてインバータを介して動力計を制御するものにおいて、
   動力計システムにおける計測信号から車両駆動信号を入力信号とし、ローラ回転数を出力として持つ動力計システムのモデルを同定してインバータの入力側に電気慣性制御部を接続し、このモデルの車両駆動信号からローラの伝達関数を求めてボード線図を算出すると共に、前記電気慣性制御部の出力側にトルク電流指令重畳成分を重畳し、このトルク電流指令重畳成分を入力信号、動力計システムより検出された信号を出力信号とするボード線図を求め、比較することで電気慣性制御応答とすることを特徴とした動力計システムにおける電気慣性制御応答の評価方法。
4. 前記同定される動力計システムは、動力計システムにおける計測信号から車両駆動信号を入力信号とし、動力計回転数を出力として持つ動力計システムであって、前記車両駆動信号から動力計回転数の伝達関数を求めてボード線図を算出することを特徴とした請求項３記載の動力計システムにおける電気慣性制御応答の評価方法。
5. 動力計に変速機を連結し、動力計から出力される動力計回転数信号や動力計の軸トルク信号を含む計測信号を電気慣性制御部に入力してトルク電流指令値を生成し、このトルク電流指令値に基づいてインバータを介して動力計を制御するものにおいて、
   前記電気慣性制御部に駆動トルク設定を入力信号として入力し、計測された動力計回転数検出を出力信号とする伝達関数のボード線図を測定することで電気慣性制御応答とすることを特徴とした動力計システムにおける電気慣性制御応答の評価方法。

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