JP2010071771A

JP2010071771A - ４ｗｄ車用シャシーダイナモメータおよび同期制御方法

Info

Publication number: JP2010071771A
Application number: JP2008238795A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Suzuki; 雅彦鈴木
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: JP5217830B2

Abstract

【課題】４ＷＤ車またはその動力伝達系の駆動輪の同期制御性能を高め、この同期制御により各種性能試験を適確にする。
【解決手段】４ＷＤ車で駆動される前後駆動輪の差速度を同期制御部１１によって等速にする４ＷＤ車用シャシーダイナモメータにおいて、４ＷＤ車を試験モードに従って運転したときの前後駆動輪の差速度ΔＶを差速度統計部１２で計測し、差速度評価部１３は差速度の３σ（σは標準偏差）の大きさで同期制御部の差速度制御感度を調整し、差速度の平均値ΔＶａｖｅの大小で同期制御部の制御突合せ量を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、４ＷＤ車またはその動力伝達系の各種試験を行うシャシーダイナモメータに係り、特に前後駆動輪または前後左右駆動輪を等速にする同期制御に関する。

４ＷＤ車は、前輪と後輪への動力伝達を分離させた前後分離方式、さらに前後左右分離方式がある。また、ドライブトレーン（動力伝達系）にはトランスミッションとディファレンシャルギヤを一体化したトランスアクスルやトランスミッションから伝達される動力を前後輪に分けて伝えるトランスファーなどがある。

これら種々の構造をもつ４ＷＤ車または動力伝達系の駆動方式の違いに適応できるシャシーダイナモメータを用意し、各種の性能試験を可能としている。例えば、前後分離した４ＷＤ車の燃費・排ガス・性能評価及び耐久性能試験、前後左右分離した４ＷＤ車の燃費・排ガス・性能評価及び耐久性能試験を可能とする。

また、動力伝達系の試験には、（ａ）エンジン駆動し、トランスアクスルなど、２台のモータを配置したドライブトレーン試験機、（ｂ）エンジン駆動し、トランスアクスル、トランスファーなど４台のモータを配置したドライブトレーン試験機、（ｃ）エンジンの代わりにモータ駆動し、トランスアクスルなど、２台のモータを配置したドライブトレーン試験機、（ｄ）エンジンの代わりにモータ駆動し、トランスアクスル、トランスファーなど４台のモータを配置したドライブトレーン試験機、などがある。

動力伝達を前後輪で分離した４ＷＤ車用シャシーダイナモでは、前後駆動輪が等速となるように、ローラ速度を同期制御している。さらには、シャシーダイナモメータは、制御的に前後左右駆動輪の４輪同期制御を行うことにより、機械的に直結した場合と同様に、車両が実路を走行しているように、路面のシミュレーションを行い、車両の排ガス・燃費・動力性能などの試験を可能にする（例えば、特許文献１参照）。
特許第３０１９４７８号公報

４ＷＤ車は、車両構造により前後の駆動力配分が様々に異なるものがある。また、Ａ／ＴやＭ／Ｔなど、変速装置も多種多様にある。さらに、走行試験時の運転モードも１０−１５モードやＬＡ４モードなど多種ある。これら構造および試験条件が多種多様のいずれの車両に対しても、実路走行を正確に模擬した試験には、前後ローラの等速性が重要である。

従来は前ローラ速度から後ローラ速度を差し引き、前後の差速度を時系列にモニターすることによって、同期制御および試験性能を評価している。

しかし、この方法による評価は、収集される差速度データの精度がサンプリングの量やノイズなどに影響を受け、定量的な評価をすることが困難であった。

また、試験車両の制御状態は、運転モードの違いや運転ドライバーのスキルによって変動することがあり、この場合には適正な評価ができない。また、定量的に差速度性能が把握できず、制御系の良否判断ができないため、制御性能がばらつく問題があった。

本発明の目的は、４ＷＤ車またはその動力伝達系の駆動輪の同期制御性能を高め、この同期制御により各種性能試験を適確にする４ＷＤ車用シャシーダイナモメータおよび駆動輪の同期制御方法を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、前後駆動輪または前後左右駆動輪の差速度を統計処理し、差速度の３σ（σは標準偏差）で同期制御における差速度制御感度を調整し、差速度の平均値ΔＶａｖｅの大小で同期制御における制御突合せ量を調整するもので、以下の装置および同期制御方法を特徴とする。

（１）４ＷＤ車またはその動力伝達系で駆動される前後駆動輪の差速度を等速にする同期制御手段または前後左右駆動輪の差速度を等速にする同期制御手段を備えた４ＷＤ車用シャシーダイナモメータであって、
４ＷＤ車またはその動力伝達系を試験モードに従って運転したときの前後駆動輪または前後左右駆動輪の差速度の３σ（σは標準偏差）の大きさで前記同期制御手段における差速度制御感度を調整する手段と、
前記差速度の平均値ΔＶａｖｅの大小で前記同期制御手段における制御突合せ量を調整する手段と、を備えたことを特徴とする。

（２）４ＷＤ車またはその動力伝達系で駆動される前後駆動輪の差速度を等速にする同期制御手段または前後左右駆動輪の差速度を等速にする同期制御手段を備えた４ＷＤ車用シャシーダイナモメータの同期制御方法であって、
４ＷＤ車またはその動力伝達系を試験モードに従って運転したときの前後駆動輪または前後左右駆動輪の差速度の３σ（σは標準偏差）の大きさで前記同期制御手段における差速度制御感度を調整するステップと、
前記差速度の平均値ΔＶａｖｅの大小で前記同期制御手段における制御突合せ量を調整するステップと、を有することを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、前後駆動輪または前後左右駆動輪の差速度を統計処理し、差速度の３σ（σは標準偏差）で同期制御における差速度制御感度を調整し、差速度の平均値ΔＶａｖｅの大小で同期制御における制御突合せ量を調整するため、４ＷＤ車またはその動力伝達系の駆動輪の同期制御性能を高めることができ、この同期制御により各種性能試験も適確になる。

図１は、本発明の実施形態を示す４ＷＤ車用シャシーダイナモメータの構成図である。

試験車両１は、動力伝達を前後輪分離した４ＷＤ車であり、その前後輪１Ｆ，１Ｒを夫々ローラ２Ｆ，２Ｒに乗せ、ローラ２Ｆ，２Ｒには夫々動力発生手段としてのダイナモメータ３Ｆ，３Ｒ（試験車両１の慣性分も電気慣性制御で行う）を結合し、ダイナモメータ３Ｆ，３Ｒのトルクや速度をインバータ（電力変換器）４Ｆ，４Ｒで制御する。

自動運転装置５は、ロボットまたは運転ドライバーにより、１０−１５モードやＬＡ４モードなどの試験パターンに従った車両速度Ｖａｖｅ^*の制御、及び変速機とクラッチの操作をする。

ダイナモメータ３Ｆ，３Ｒのトルクと速度制御は、試験車両１の走行抵抗値や制動速度に相当する電流指令をインバータ４Ｆ，４Ｒに与え、それらの出力電流制御で行われる。これら制御を行う制御装置は、以下のセンサと演算ブロックで構成される。

速度センサ６Ｆ，６Ｒはダイナモメータ３Ｆ、３Ｒの回転数から前後ローラの速度（駆動輪速度）を検出する。トルクセンサ（トルクメータ）７Ｆ、７Ｒは、ダイナモメータ３Ｆ、３Ｒが発生するトルクを検出する。

速度演算部８は、速度センサ６Ｆ，６Ｒで検出する前後ローラの速度Ｖｆ，Ｖｒの平均値（（Ｖｆ＋Ｖｒ）／２）演算により試験車両の前後速度平均値Ｖａｖｅを求める。走行抵抗指令演算部９は、試験車両の前後速度平均値Ｖａｖｅにおける走行抵抗Ｒを求める。この走行抵抗Ｒは、ころがり抵抗と勾配抵抗と空気抵抗及び慣性抵抗からなり、次式に基づいた演算で求める。

Ｒ＝Ａ＋Ｗｓｉｎθ＋ＢＶ²＋Ｃ・ｄＶ／ｄｔ
但し、Ａ，Ｂ，Ｃは自動車の構造で決まる定数、Ｗは車重、θは道路勾配角度、Ｖは速度（Ｖａｖｅ）、ｄＶ／ｄｔは加速度である。

トルク制御部１０は、走行抵抗Ｒを基にしたトルク指令と、前後駆動輪の検出トルクの合計値をフィードバック値として、これらトルク指令とトルク検出値の偏差から自動トルク制御演算を行い、演算結果をインバータ４Ｆ、４Ｒに同じ値の電流指令として与える。

前後輪同期制御部１１は、速度センサ６Ｆ，６Ｒで検出する前後ローラの速度Ｖｆ，Ｖｒの差速度とその極性（正負）に応じて、インバータ４Ｆ、４Ｒに与える電流指令を補正し、前後輪を等速にする同期制御を行う。

以上までの構成は、従来のシャシーダイナモメータを構成する機構および制御装置である。本実施形態では、各種性能試験の前処理として、４ＷＤ車またはその動力伝達系を試験モードに従って運転を行い、このときの前後輪同期制御部１１における差速度制御感度と制御突合せ量を調整し、この調整によって前後駆動輪の同期制御性能を高める。これら感度と突合せ量の調整は、統計的な手法を差速度に適用することで、差速度量を定量的に把握し、同期制御系の良否を判断し、同期制御系を最適にチューニングするものである。

差速度統計部１２は、モード走行、例えば１０−１５モード走行を前後輪同期制御状態で実施したときの前後駆動輪（前後ローラ）差速度をサンプリングして時系列データとして収集し、その統計をとる。この統計結果は、前ローラ速度Ｖｆ、後ローラ速度Ｖｒ、前後ローラ差速度ΔＶ＝Ｖｆ−Ｖｒとすると、正規分布を呈する。図２の（ａ）と（ｂ）は前後輪差速度の分布例を示す。

差速度評価部１３は、前後ローラ差速度ΔＶについて３σ（σは標準偏差）で同期制御性能を評価する。３σは差速度ΔＶが±３σの中に殆ど全ての値が入るということを意味し、数学的には全サンプルのうち約９９．７％が±３σの中に入るため、性能を代表する数値になる。この評価において、３σ（バラツキ度）が一定値Ｂより大きい場合は前後同期制御部１１の制御感度Ｇを初期設定する低い値から逐次高める。すなわち、ルール「ｉｆ３σ＞ＢｔｈｅｎＧ＋ΔＧ」により前後同期制御部１１の制御感度を逐次高めていく。これにより、前後同期制御のチューニングを行い、同期制御性能を高める。

また、差速度評価部１３は、前後ローラ差速度ΔＶの平均値ΔＶａｖｅで同期制御におけるオフセットなどの設定からのずれ量を評価する。すなわち、ルール「ｉｆ ΔＶａｖｅ＞ＡｔｈｅｎＦ＋ΔＦ」、ルール「ｉｆ ΔＶａｖｅ＜ＡｔｈｅｎＦ−ΔＦ」により、ΔＶａｖｅが設定値Ａより高いか低いかによって前後同期制御部１１の制御突合せ量Ｆを調整する。これにより、前後同期制御のオフセット分を一定量に維持し、同期制御性能を高める。

なお、実施形態では、４ＷＤ車の前後輪同期制御での走行試験に適用する場合を示すが、前後左右輪同期制御での走行試験に適用することができる。この場合、互いに独立した４つのローラに４輪を載せ、各ローラを４台のダイナモメータに結合してトルクと速度制御を行う制御装置を用意する。

また、実施形態の構成において、４ＷＤ車の動力伝達系のドライブトレーン試験に適用して、同等の作用効果を得ることができる。

本発明の実施形態を示す４ＷＤ車用シャシーダイナモメータの構成図。前後輪差速度の分布例。

符号の説明

１試験車両
２Ｆ，２Ｒローラ
３Ｆ，３Ｒダイナモメータ
４Ｆ，４Ｒインバータ
５自動運転装置
１１前後同期制御部
１２差速度統計部
１３差速度評価部

Claims

４ＷＤ車またはその動力伝達系で駆動される前後駆動輪の差速度を等速にする同期制御手段または前後左右駆動輪の差速度を等速にする同期制御手段を備えた４ＷＤ車用シャシーダイナモメータであって、
４ＷＤ車またはその動力伝達系を試験モードに従って運転したときの前後駆動輪または前後左右駆動輪の差速度の３σ（σは標準偏差）の大きさで前記同期制御手段における差速度制御感度を調整する手段と、
前記差速度の平均値ΔＶａｖｅの大小で前記同期制御手段における制御突合せ量を調整する手段と、を備えたことを特徴とする４ＷＤ車用シャシーダイナモメータ。
４ＷＤ車またはその動力伝達系で駆動される前後駆動輪の差速度を等速にする同期制御手段または前後左右駆動輪の差速度を等速にする同期制御手段を備えた４ＷＤ車用シャシーダイナモメータの同期制御方法であって、
４ＷＤ車またはその動力伝達系を試験モードに従って運転したときの前後駆動輪または前後左右駆動輪の差速度の３σ（σは標準偏差）の大きさで前記同期制御手段における差速度制御感度を調整するステップと、
前記差速度の平均値ΔＶａｖｅの大小で前記同期制御手段における制御突合せ量を調整するステップと、を有することを特徴とする４ＷＤ車用シャシーダイナモメータの同期制御方法。