JP2010078384A - ４ｗｄ車用シャシーダイナモメータ - Google Patents

Abstract

【課題】実走行時と試験時の負荷配分のずれを少なくして精度を高めた試験ができる。
【解決手段】４ＷＤ車の前後輪の駆動力配分が設定される比率になるよう、走行抵抗の前後輪合計値が目標となる走行抵抗に一致させ、前後輪の負荷配分比率に従ってトルク制御を行い、かつ前後輪の速度を一致させる同期制御を行う４ＷＤ車用シャシーダイナモメータにおいて、負荷配分比率設定器３１は、シャシーダイナモメータの負荷配分デフォルト値を均等にした状態で、４ＷＤ車を加速・定速・減速の台形パターンに追従するように走行運転し、台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求め、この駆動力配分比で前輪と後輪の負荷配分を設定する。この設定で試験を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、４輪駆動車（４ＷＤ車）の走行運転によって燃費・排ガス・性能評価・耐久性能等を試験するための４ＷＤ車用シャシーダイナモメータに係り、特に走行状態によって前後輪の負荷配分が異なる比率になる４ＷＤ車の負荷配分制御に関する。

４輪駆動車（４ＷＤ車）の４輪駆動方式としては次の種類のものがある。

（１）パートタイム４ＷＤ：４輪駆動と、２輪駆動（前軸２輪、または後軸２輪）とを切り替える。４輪駆動時には、前後の駆動力配分は動的荷重配分に比例する。

（２）フルタイム４ＷＤ：常時４輪駆動を行うものであり、前後軸への駆動力配分方法により、次のように分けられる。

配分比率一定方式：前後軸の回転速度差により配分比率を変える方式。

走行状態や路面状況に応じ、電子制御により配分比率を変える方式。

（３）パッシブ４ＷＤ：車両前後輪に回転差が無いときは２ＷＤで走行し、差回転が生じたときに４ＷＤとする。

４ＷＤ車用シャシーダイナモメータとしては、試験台上の４ＷＤ車の前後輪の平均速度を求め、この平均速度を基に走行抵抗指令値を作成し、前後輪の負荷配分が設定比率になるように前後軸のダイナモメータが発生する走行抵抗を制御している（例えば、特許文献１参照）。

４ＷＤ車用シャシーダイナモメータの構成例を図３に示す。機構構成は、試験車両になる４ＷＤ車の前輪左右が載せられる一対のローラ１Ｌ，１Ｒに動力計（ダイナモメータ）２が機械結合され、さらに後輪左右が載せられる一対のローラ３Ｌ、３Ｒに動力計４が機械結合される。また、ローラ１Ｒ，３Ｒの回転速度（車速）を検出する速度検出器５，６を設け、駆動トルクを検出するロードセル７，８を設けている。

次に、制御装置を説明する。前後速度平均値演算部１１は速度検出器５，６で検出する前後輪速度の平均速度を求め、走行抵抗発生器１２は平均速度を基にして走行抵抗指令値を演算で求めるか、データシートから読み出す。メカロス発生器１３は平均速度を基に機械設備が発生するメカロスを演算で求めるか、データシートから読み出す。電気慣性制御部１４は前後輪速度と車体重量データから試験車両の慣性分を求め、これをダイナモメータ２，４が発生する電気慣性分とするためのトルク指令を得る。

走行抵抗発生器１２が発生するトルク指令から、メカロス発生器１３が発生するトルク分を減じ、これに電気慣性制御部１４で発生する電気慣性分を加えて前後輪を合わせた総トルク指令得る。乗算器１５，１６は、総トルク指令に前後輪の負荷配分比を乗じて前輪トルク分と後輪トルク分を求める。負荷配分設定器１７，１８は前後輪の負荷配分比を予め設定している。

前後同期制御部１９は、前後輪の検出速度の差分と極性（正負）を検出し、この差分を乗算器１５，１６の出力になるトルク指令に加算／減算し、前後輪の差速度が「０」になるよう制御する。前輪トルク制御部２０は、前後同期制御のための補償をした前輪トルク指令とロードセル７で検出するトルクからダイナモメータ２で吸収するトルクを求め、これをインバータ２１の電流制御信号とし、インバータ２１によりダイナモメータ２の電流を制御する。同様に、後輪トルク制御部２２は、前後同期制御のための補償をした後輪トルク指令とロードセル８で検出するトルクからダイナモメータ４で吸収するトルクを求め、これをインバータ２３の電流制御信号とし、インバータ２３によりダイナモメータ４の電流を制御する。

以上の構成になる４ＷＤ車用シャシーダイナモメータにおいて、設定器１７，１８を同じ値の「０．５」に設定することで、配分比率一定方式のフルタイム４ＷＤ車の試験を行う。このとき、車両側の駆動力前後配分比率が一定（１／２）のため、前後軸のダイナモメータ２，４の負荷吸収量も一定比率（１／２）で配分する。

また、車両側の駆動力配分比率が運転中に変化する４ＷＤ車の試験には、設定器１７，１８の設定値をそのときの前後軸の回転速度差などに応じて演算した値、または実走行で収集した負荷配分データを使って、前後輪のトルク配分を動的に変更する。
特開２００１−９１４１１号公報

従来の試験方式は、前後輪の駆動力配分（負荷配分）が設定される比率になるよう、走行抵抗の前後輪合計値が目標となる走行抵抗に一致させ、前後輪の負荷配分比率に従ってトルク制御を行い、かつ前後輪の速度を一致させる同期制御を行う。

ここで、シャシーダイナモメータで発生する前後輪の駆動力配分（負荷配分）は、固定の値または前後軸の回転速度差などに応じて動的に変更されるが、これらの値は４ＷＤ車の実走行での負荷配分とはズレが発生し易い。

特に、加速と定速および減速の運転パターンに追従させた走行試験では、加速時の加速度の違いに応じて実車の前後輪の負荷配分も異なり、結果的に実走行との負荷配分のズレが大きくなり易く、この場合は試験精度が低下する。

本発明の目的は、実走行時と試験時の負荷配分のずれを少なくして精度を高めた試験ができる４ＷＤ車用シャシーダイナモメータ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、シャシーダイナモメータを負荷配分デフォルト値を均等にした状態で、４ＷＤ車を加速・定速・減速の台形パターンに追従するように走行運転し、台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求め、この駆動力配分比で前輪と後輪の負荷配分を制御装置に設定して試験を行うもので、以下の構成を特徴とする。

（１）走行状態によって前後輪の負荷配分が異なる比率になる４ＷＤ車を試験車両とし、前後輪の駆動力配分が設定される比率になるよう、走行抵抗の前後輪合計値が目標となる走行抵抗に一致させ、前後輪の負荷配分比率に従ってトルク制御を行い、かつ前後輪の速度を一致させる同期制御を行う４ＷＤ車用シャシーダイナモメータであって、
シャシーダイナモメータの負荷配分デフォルト値を均等にした状態で、４ＷＤ車を加速・定速・減速の台形パターンに追従するように走行運転する手段と、
前記台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求め、この駆動力配分比で前輪と後輪の負荷配分を制御装置に設定して試験を行う手段と、
を備えたことを特徴とする。

（２）前記前後輪の駆動力配分比は、前記台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求め、これら駆動力から前輪側と後輪側の仕事率を求め、そのうちの正仕事率の部分を積算した正仕事を求め、これら前輪側と後輪側の正仕事から求めることを特徴とする。

（３）前記前後輪の駆動力配分比は、加速と定速運転での前後ローラ表面力の計測値から求めることを特徴とする。

（４）前記台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求めるとき、加速運転での加速度を複数段階に変更して求め、これら各段階での平均値を前後輪駆動力とすることを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、シャシーダイナモメータを負荷配分デフォルト値を均等にした状態で、４ＷＤ車を加速・定速・減速の台形パターンに追従するように走行運転し、台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求め、この駆動力配分比で前輪と後輪の負荷配分を制御装置に設定して試験を行うようにしたため、実走行時と試験時の負荷配分のずれを少なくして精度を高めた試験ができる。

また、４ＷＤシャシーダイナモメータによる燃費・排ガス試験において、負担配分が車両相当となるため、前後同期性が高応答で再現できる。従来は、一度発進してから同期制御がかかるまでの応答遅れがあり、発進時に走行抵抗や慣性配分を応答良く再現できなかった。

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。同図が図３と異なる部分は、設定器１７，１８に代えて、負荷配分比率設定器３１を設けた点にある。

負荷配分比率設定器３１は、新規車両の試験を行う前に、１０−１５モードなどの運転モードで運転ドライバーが事前運転し、この運転で前後駆動力を計測しておき、この前後駆動力を配分学習データとして保存しておき、シャシーダイナモメータでの駆動力配分を行った試験に際して走行抵抗デフォルトの負荷配分比率を係数として乗算器１５，１６に印加する。

事前運転による駆動力配分決定法を説明する。まず、シャシーダイナモメータ側の負荷配分デフォルト係数を０．５：０．５にしておく。この設定後、図２に示すように、試験車両を加速・定速・減速の台形パターンで走行運転する。シャシーダイナモメータの制御は走行抵抗制御で前後輪同期制御を実施し、運転ドライバが台形モードに追従するように走行運転する。なお、加速度を複数段階、例えば３段階（１ｍ／ｓ²、２ｍ／ｓ²、３ｍ／ｓ²）に変更した台形パターンで運転する。

これら加速と定速運転での前後輪駆動力を各計測値から求め、前後輪の駆動力配分比を求める。なお、減速時はブレーキを使用するため、前後輪の駆動力配分比を同率とする。

上記の前後輪駆動力は、以下の計測値から求めることができる。

前輪駆動力Ｆ_vmf＝Ｆ_dyf＋Ｌｖ／２＋Ｌ_chdyf＋Ｍｖ_chdyf×（ｄＶ_chdyf／ｄｔ）
後輪駆動力Ｆ_vmr＝Ｆ_dyr＋Ｌｖ／２＋Ｌ_chdyr＋Ｍｖ_chdyr×（ｄＶ_chdyr／ｄｔ）
ただし、Ｆ_dyf／Ｆ_dyrは前輪側／後輪側のダイナモメータ出力、Ｌｖは走行抵抗、Ｌ_chdyf／Ｌ_chdyrは前輪側／後輪側のシャシーダイナモの機械損失、Ｍｖ_chdyf／Ｍｖ_chdyrは前輪側／後輪側のシャシーダイナモの慣性分、Ｖ_chdyf／Ｖ_chdyrは前輪側／後輪側のローラ回転速度である。

上記Ｆ_vmfとＦ_vmrから前輪側と後輪側の仕事率を求め、正仕事率の部分を積算した正仕事から駆動力配分比を求める。なお、正仕事率とは、仕事率のうち正（プラス）仕事率部分のみを意味し、下記の式には正仕事率のみを示す。

前輪仕事率Ｗｓ_vmf＝Ｆ_vmf×Ｖ_chdyf
前輪正仕事率Ｗｓ_vmfp＝Ｆ_vmf×Ｖ_chdyf（＞０の部分）
前輪正仕事Ｗ_vmfp＝∫（Ｗｓ_vmfp）ｄｔ
後輪仕事率Ｗｓ_vmr＝Ｆ_vmr×Ｖ_chdyr
後輪正仕事率Ｗｓ_vmrp＝Ｆ_vmr×Ｖ_chdyr（＞０の部分）
後輪正仕事Ｗ_vmrp＝∫（Ｗｓ_vmrp）ｄｔ
前輪分配比係数Ｋ_f＝Ｗｓ_vmfp÷（Ｗｓ_vmfp＋Ｗｓ_vmrp）
後輪分配比係数Ｋ_r＝Ｗｓ_vmrp÷（Ｗｓ_vmfp＋Ｗｓ_vmrp）
係数Ｋ_fと係数Ｋ_rを３つの加速度（１ｍ／ｓ²、２ｍ／ｓ²、３ｍ／ｓ²）について計算し、平均した係数Ｋ_fave、Ｋ_raveを求める。そして、当初の係数Ｋ_fave＝Ｋ_rave＝０．５の数値から、得られた平均係数Ｋ_fave、Ｋ_raveに修正する。

上記の平均係数Ｋ_fave、Ｋ_raveに置き換えることにより、車両に合った負荷配分比でのシステムを構築できる。なお、前後輪の駆動力配分は前後ローラ表面力から求めてもよい。

このようにして負荷配分を決めることにより、実走行での前後輪の負荷配分に対して、シャシーダイナモメータの前後出力配分を同等のものにした制御ができ、負荷配分のずれを少なくした精度良い走行試験ができる。また、前後輪の差回転数の発生量が少なくなり、安定制御に達するまでの時間も速くなる。

実施形態の４ＷＤ車用シャシーダイナモメータの構成図。 前後輪のトルク配分と仕事の波形図。 従来の４ＷＤ車用シャシーダイナモメータの構成図。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ 前輪側ローラ
２ 前輪側ダイナモメータ
３Ｌ、３Ｒ 後輪側ローラ
４ 後輪側ダイナモメータ
５、６ 速度検出器
７、８ ロードセル
１２ 走行抵抗発生器
１３ 走行抵抗発生器
１５，１６ 乗算器
１７，１８ 負荷配分設定器
１９ 前後同期制御部
２０．２２ トルク制御部
２１，２３ インバータ
３１ 負荷配分比率設定器

Claims (4)

1. 走行状態によって前後輪の負荷配分が異なる比率になる４ＷＤ車を試験車両とし、前後輪の駆動力配分が設定される比率になるよう、走行抵抗の前後輪合計値が目標となる走行抵抗に一致させ、前後輪の負荷配分比率に従ってトルク制御を行い、かつ前後輪の速度を一致させる同期制御を行う４ＷＤ車用シャシーダイナモメータであって、
   シャシーダイナモメータの負荷配分デフォルト値を均等にした状態で、４ＷＤ車を加速・定速・減速の台形パターンに追従するように走行運転する手段と、
   前記台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求め、この駆動力配分比で前輪と後輪の負荷配分を制御装置に設定して試験を行う手段と、
   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。
2. 前記前後輪の駆動力配分比は、前記台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求め、これら駆動力から前輪側と後輪側の仕事率を求め、そのうちの正仕事率の部分を積算した正仕事を求め、これら前輪側と後輪側の正仕事から求めることを特徴とする請求項１に記載の４ＷＤ車用シャシーダイナモメータ。
3. 前記前後輪の駆動力配分比は、加速と定速運転での前後ローラ表面力の計測値から求めることを特徴とする請求項１に記載の４ＷＤ車用シャシーダイナモメータ。
4. 前記台形パターンの加速と定速運転での前後輪駆動力を求めるとき、加速運転での加速度を複数段階に変更して求め、これら各段階での平均値を前後輪駆動力とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の４ＷＤ車用シャシーダイナモメータ。

Images