JP2010217123A - 車両の試験装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】前後輪用に分離して前後輪の同期制御を実行する試験装置では、統計的手法に基づいて等速性・同期性の評価を実行すると、負荷分配が設計値と異なる現象が発生する。
【解決手段】試験装置の前後輪用の速度信号をそれぞれ入力し、予め設定された速度差が所定値以内では出力を阻止するデッドバンド設定部と、このデッドバンド設定部による信号の有無を判定するデッドバンド判定部を設ける。前後輪速度差が予め設定されたデッドバンド幅以上となるまで前後輪同期制御部による同期制御を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の試験装置に係り、特に、実路と試験装置上とのトルク−速度特性誤差を抑制した試験装置に関するものである。

前後輪分離制御される試験装置として、４ＷＤ車両（4輪駆動車両）用などがあり、その４輪駆動方式は種々存在する。各方式の４ＷＤ車両用の試験装置の１つであるシャシーダイナモメータとしては、特許文献１で知られているように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輪のダイナモメータが発生する走行抵抗を制御している。

図６はその構成例で、前後輪用それぞれ左右１対のローラ１Ｆ_L，１Ｆ_R、１Ｒ_L，１Ｒ_Rに被試験車両のタイヤが搭載される。この試験装置は、前後輪の速度検出器４，５により検出された速度信号をそれぞれ前後平均速度演算部８、電気慣性制御部9、及び前後輪同期制御部１０に入力する。前後平均速度演算部８は前後タイヤの速度平均値を求め、その速度平均信号を走行抵抗指令発生部１１とメカロス指令発生部１２に出力する。走行抵抗指令発生部１１は、速度平均信号に基づいて走行抵抗値を求め、また、メカロス指令発生部１２は速度平均信号から機械設備が発生するメカロスを算出する。

電気慣性制御部9は、前後輪車速と車体重量データから被試験車両の慣性分を求め、ダイナモメータ２，３が発生する電気慣性とする。この電気慣性信号は、加算部１３において走行抵抗値とメカロス値との差信号と加算されてトルク指令とされ、負荷分配器１４，１５に入力される。負荷分配器１４，１５はデファレンシャルギヤ相当と仮定したもので、前後輪の負荷配分比が、例えば５０％ずつと予め設定されて加算部１３からのトルク指令とそれぞれ乗算され、加算部１６と減算部１７に出力される。前後輪同期制御部１０は、前後輪の検出速度の差分と極性（正負）を検出して補償信号を算出し、この差分を加算部１６と減算部１７に出力してトルク指令に加算／減算し、前後輪の差速度がゼロになるよう制御する。１８は前輪トルク制御部、１９は後輪トルク制御部で、それぞれのトルク制御部１８，１９では、入力されたトルク指令とロードセル６，７で検出したトルクからダイナモメータ２，３で吸収するトルクを求め、これをそれぞれインバータＩＮＶの電流制御信号とし、各インバータを介してダイナモメータ２，３を電流制御する。

特開２００１−９１４１１

４ＷＤ車両の試験装置では、図７で示すように前後輪に分離した4ＷＤ用シャシーダイナモメータとなって前後輪のローラが等速となるよう同期制御が実行され、また、制御的には前後左右の各輪を同期制御することで、機械的に直結した場合と同様に、車両が実路を走行する路面のシミュレーションを実行している。すなわち、車両の４輪を同期回しながら排ガス・燃費・動力性能などの計測を実路走行と同様な状態で行っている。

ところで、４ＷＤ車両は構造により前後輪の駆動方式が種々存在し、且つＡＴ，ＭＴなどで変速装置も多種多様となっており、また、試験時における運転モードも、１０−１５モードやＬＡモードなどが存在していること等の理由により、試験装置の制御回路内に負荷分配器を設置して一意的に負荷分配し、速度差ゼロとなるような制御を実行しても、統計的手法に基づいて等速性・同期性の評価を実行すると、負荷分配が設計値と異なる現象が発生し、実路走行に忠実となるより高精度な計測が困難となっていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこは、高精度な計測を可能とする車両の試験装置とその制御方法を提供することにある。

本発明は、前後輪用に分離して制御を実行する試験装置であって、前後輪同期制御部により求められた信号でトルク指令を補正し、前後輪の同期制御を行うものにおいて、
前記試験装置の前後輪用の速度信号をそれぞれ入力し、予め設定された速度差が所定値以内では出力を阻止するデッドバンド設定部と、このデッドバンド設定部による信号の有無を判定するデッドバンド判定部を設け、このデッドバンド判定部により前記速度差が所定値以上となるまで前記前後輪同期制御部からの出力信号を阻止するよう構成したことを特徴としたものである。

また、本発明は、前後輪用に分離した試験装置であって、前後輪同期制御部により求められた信号でトルク指令を補正し、前後輪の同期制御を行うものにおいて、
前記前後輪用の速度差を求め、この速度差が予め設定された速度差以上となるまで前記前後輪同期制御部による同期制御を停止することを特徴としたものである。

さらに本発明は、速度差を、試験装置で前後輪の速度差ー差トルク特性から求め、求めた速度差までトルク差が発生しても前記前後輪同期制御部による同期制御を停止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、差速度△Ｎ−差トルク△Ｔデッドバンド特性から、例えば±０．５ｋｍ／ｈまで△Ｖが発生してもシャシーダイナモメータの前後輪等速性制御をオフ状態とすることで、デファレンシャルギヤのフリクションロスが発生しても、実路上と同様なシミュレーションが実施できる。これにより、より高精度な計測が可能となるものである。

図１は、本発明の実施例を示す構成図で、図７との相違点はデッドバンド設定部２０とデッドバンド判定部２１を設けたことで、他は同様である。デッドバンド設定部２０は、予めある範囲のトルク指令△Ｔ変化しても、回転の差分△Ｎが出力しないようにバンド幅が設定される。デッドバンド判定部２１は、回転差分△Ｎの発生の有無を判断し、差分発生時に前後輪同期制御部１０に対して制御開始信号を発生する。したがって、前後輪同期制御部１０は、回転差△Ｎ以上となるまで、前輪トルク制御部１８、及び後輪トルク制御部１９に対して補正信号は出力しない。

次に、デッドバンド設定部２０を設けた理由について説明する。
図２は被試験車両におけるエンジンＥＧからの駆動力伝達経路を示したもので、（ａ）は実路上、（ｂ）はシャシーダイナモメータ上である。（ａ）で示す実路の場合、走行抵抗や慣性負荷の授受は路面間で実施されることから、前後輪の路面等速性は物理的に実現され、等速性に対する補正力は存在せず路面速度差はゼロに規定される。したがって、デファレンシャルギヤ（分配器）を介しての前後輪間での力の授受は負荷トルクのみとなるため、トルク差△Ｔは、
△Ｔ＝Ｔｆ−Ｔｒ＝０（ただし、前後輪負荷分配比を５０：５０に仮定）
となり、前後輪等速などを修正するトルクを発生せずに速度差△Ｖ＝０となる。

一方、図２（ｂ）で示すシャシーダイナモメータ上では、走行抵抗や慣性負荷、及び前後輪用ローラの等速性はダイナモメータのトルクにより補償している。また、走行抵抗や慣性負荷については、負荷分配器１４，１５で示すように目標値の５０％ずつを補償すべく前後輪に設定し、等速性については、前後輪速度差がゼロとなるよう同期制御部１０により制御することで、前後輪への加減算による補正を行っている。このときの前後のトルク差△Ｔchは、
△Ｔch＝Ｔchｆ−Ｔchｒ＝２Ｔθ
となり、等速補正量は前後の差トルクとなっている。

上記のことから、シャシーダイナモメータ上で負荷分配が設計値と異なる現象発生を推定すると、車両前後のデファレンシャルギヤ実績から推定しても負荷分配器はデッドバンドを有し、このデッドバンドはデファレンシャルギヤのピニオンギヤが作動するまでのフリクションロスと判断され、フリクションは駆動力の大きさに比例する。この結果、トルク差△Ｔが或る範囲で存在しても差動が起こらず、前後での回転差ΔＶは発生しない。

一方、ダイナモメータ側で前後輪同期制御を実施しても、デッドバンド範囲では回転変化が物理的に発生せず（車両側で規制される）、デッドバンドを超えてから回転変化が生じる。シャシーダイナモメータの同期制御では、回転変化が生じ、その方向性を確認して制御を止めているが、デッドバンド範囲では回転変化が生じないために制御が進行し、デッドバンド端で制御が停止する。これにより、負荷バランスが崩れることで差速度−差トルク特性に設計値とは異なる変化が生じるものと推定される。

図３、及び図４は、上記観点から４ＷＤシャシーダイナモメータ上で速度差△Ｖートルク差△Ｔの関係を把握するために求めた△Ｖー△Ｔ特性結果図で、横軸に速度差ΔＶを、縦軸にトルク差ΔＴをとったものである。この特性図は、次のようにして求めたものである。
図３は、実路を走行して求めた車両データを基に、４ＷＤシャシーダイナモメータ上で定常オン状態としたときの、１０−１５運転モードで前後輪同期制御あり、
トルク差が発生している。また、図４は定常オフ状態としたときの△Ｖー△Ｔ特性結果図で、４ＷＤシャシーダイナモメータ上で定常オフ状態としても、速度差が０．４〜０．５ｋｍ／ｈ近傍まで発生している。

また、図５、図６は△Ｖー△Ｔ特性把握過程の1例で、４ＷＤシャシーダイナモメータの定常運転で前後輪同期制御を行った時の合計トルクＡＴと差トルクΔＴの特性図である。線アは前輪車速、線イは合計トルクＡＴで２０区間の移動平均、線ウは差トルクΔＴの２０区間の移動平均で、シャシーダイナモメータを走行抵抗制御で２ｋｍ／ｈまでを前後輪同期制御をオフとし、その後オンとして車両から１０ｋｍ／ｈのピッチで階段状に速度上昇したときの各データである。
図６は同様にして求めた前後差速度ΔＶ（線エ）で、図５、図６で求めた各データよりシャシーダイナモメータの前後差速度−前後差トルクを求めたものが図３の△Ｖー△Ｔ特性である。

上記したデファレンシャルギヤの振舞いに基づく不都合を除去するために、本発明ではデッドバンド設定部２０を設けたものである。図３、図５、及び図６は定常運転で前後輪同期制御をオンとした場合のデータであるが、１０−１５運転モードで前後輪同期制御オン、或いはオフ（図４）とした各データを求め、差速度△Ｎ−差トルク△Ｔの関係を把握してデッドバンド設定部２０でのデッドバンド範囲が決められる。デッドバンド幅は、例えば差速度幅が±０．５ｋｍ／ｈ以内の場合、前後同期制御部１０から補正信号が出力されないよう設定される等、その幅は把握された特性図の結果から適時設定される。

また、前記実施例では４ＷＤ用シャシーダイナモメータについて説明してきたが、本発明が適用できる前後輪分離制御される試験装置としては、エンジン駆動し、トランスアクセルなど2台のモータを配置したドライブトレーン試験装置、エンジン駆動し、トランスアクセル、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装置、エンジンの代わりにモータ駆動し、トランスアクセルなど2台のモータを配置したドライブトレーン試験装置、エンジンの代わりにモータ駆動し、トランスアクセルなど４台のモータを配置したドライブトレーン試験装置などに適用できるものである。

以上のように、本発明によれば、差速度△Ｎ−差トルク△Ｔデッドバンド特性から、例えば±０．５ｋｍ／ｈまで△Ｖが発生してもシャシーダイナモメータの前後輪等速性制御をオフ状態とすることで、デファレンシャルギヤのフリクションロスが発生しても、実路上と同様なシミュレーションが実施できる。これにより、より高精度な計測が可能となるものである。

本発明の実施形態を示す構成図。 等速性・同期性評価の差異発生説明図で、（ａ）は実路上、（ｂ）はシャシーダイナモ上。 オン時の△Ｖ−△Ｔ特性図。 オフ時の△Ｖ−△Ｔ特性図。 定常運転時の前後同期制御における合計トルクと差トルク図。 定常運転時の前後同期制御における前後差速度図。 従来のシャシーダイナモメータの制御構成図。

１… ローラ
２，３… ダイナモメータ
４，５… 速度検出器
６，７… ロードセル
８… 前後平均速度演算部８
９… 電気慣性制御部
１０… 前後輪同期制御部
１１… 走行抵抗指令発生部
１２… メカロス指令発生部
１４，１５… 負荷分配部
２０… デッドバンド設定部
２１… デッドバンド判定部

Claims (3)

1. 前後輪用に分離して制御を実行する試験装置であって、前後輪同期制御部により求められた信号でトルク指令を補正し、前後輪の同期制御を行うものにおいて、
   前記試験装置の前後輪用の速度信号をそれぞれ入力し、予め設定された速度差が所定値以内では出力を阻止するデッドバンド設定部と、このデッドバンド設定部による信号の有無を判定するデッドバンド判定部を設け、このデッドバンド判定部により前記速度差が所定値以上となるまで前記前後輪同期制御部からの出力信号を阻止するよう構成したことを特徴とした車両の試験装置。
2. 前後輪用に分離した試験装置であって、前後輪同期制御部により求められた信号でトルク指令を補正し、前後輪の同期制御を行うものにおいて、
   前記前後輪用の速度差を求め、この速度差が予め設定された速度差以上となるまで前記前後輪同期制御部による同期制御を停止することを特徴とした車両の試験方法。
3. 前記速度差を、試験装置で前後輪の速度差ー差トルク特性から求め、求めた速度差までトルク差が発生しても前記前後輪同期制御部による同期制御を停止することを特徴とした請求項２記載の車両の試験方法。

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