JP2014174103A - 動力系の試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク検出部から出力されるトルク信号に含まれるノイズの影響を受けることなく、軸系のねじり振動を効果的に抑制可能な動力系の試験装置の構成を得る。
【解決手段】動力系の試験装置（１）は、トランスミッション（２）と駆動側ダイナモ（１１）と負荷側ダイナモ（１２）とを含む少なくとも３つの回転体と、前記各回転体に生じるトルクを検出するトルク検出部（２０）と、トルク指令に応じて駆動側ダイナモ（１１）及び負荷側ダイナモ（１２）の駆動を制御する制御装置（２１）とを備える。制御装置（２１）は、検出されたトルクに基づいて隣り合う回転体の回転角速度差を求める回転角速度差導出部と、前記回転角速度差に基づいて減衰トルク値を算出する減衰トルク算出部（６３，７３）と、前記減衰トルク値を用いて前記トルク指令を補正する減算器（３３）及び加算器（４３）とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランスミッション等の動力系の評価試験を行うための試験装置に関する。

従来より、トランスミッション等の動力系の評価試験を行うための試験装置が知られている。このような試験装置では、例えば特許文献１に開示されるように、電動モータ等によって供試体であるトランスミッションを回転させることにより、該供試体の各種試験データを測定する。

ところで、上述のような動力系の試験装置では、供試体を回転させた際に、軸系にねじり振動が生じる。このねじり振動を抑制するために、特許文献１に開示されている構成では、電動モータと供試体との間に生じるトルクをトルク検出手段によって検出し、その検出値を微分して電動モータの指令値にフィードバックする。

詳しくは、前記特許文献１の構成は、微分器を有する第１の制御手段を備える。この第１の制御手段は、トルク検出手段によって検出されたトルクの検出値を微分器によって微分した後、指令信号に対して負帰還することにより、電動モータの制御信号を生成する。このように、トルク検出手段によって検出されたトルクの検出値を微分して、指令信号に対してフィードバックすることにより、試験装置の軸系で生じるねじり振動を抑制することができる。

特開２００７−２５２０３６号公報

ところで、前記特許文献１に開示される構成のように、トルク検出手段によってトルクを検出した場合、該トルク検出手段から出力されるトルクの信号にはノイズが含まれる。ノイズが含まれた出力信号を上述の特許文献１の構成のように微分すると、ノイズが増大され、生成される指令信号に大きく且つ不必要なノイズが含まれる。そうすると、電動モータで騒音や加熱が生じたり、試験装置の軸系に高次の振動が励起されたりする場合があり、試験装置の寿命低下などの問題を生じる可能性がある。

本発明では、トルク検出部から出力されるトルク信号に含まれるノイズの影響を受けることなく、軸系のねじり振動を効果的に抑制可能な動力系の試験装置の構成を得る。

本発明の一実施形態に係る動力系の試験装置は、一体で回転可能に連結され、動力系の供試体を回転させる装置側回転体を含む少なくとも３つの回転体と、前記各回転体に生じるトルクを検出するトルク検出部と、トルク指令に応じて前記装置側回転体の駆動を制御する制御部とを備える。前記制御部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクに基づいて、前記回転体のうち隣り合う回転体の回転角速度差を求める回転角速度差導出部と、前記回転角速度差導出部によって算出された回転角速度差に基づいて減衰トルク値を算出する減衰トルク算出部と、前記減衰トルク算出部によって算出された減衰トルク値を用いて前記トルク指令を補正するトルク指令補正部とを有する（第１の構成）。

これにより、少なくとも３つの回転体が一体で回転可能に連結された試験装置の軸系において、各回転体に生じるトルクを用いて隣り合う回転体の回転角速度差を算出し、減衰トルクを求めることができる。この減衰トルクを用いてトルク指令を補正することにより、試験装置の軸系のねじり振動が増大するのを抑制することができる。すなわち、回転体同士の回転角速度差を求めることにより、軸系のねじり振動の増大を抑制するようにトルク指令を補正することが可能になる。

したがって、上述の構成では、従来の構成のようにトルク検出部から出力されるトルク信号に対して微分を行わないので、トルク信号のノイズが含まれる場合でも、ノイズの影響を受けることなく、試験装置の軸系のねじり振動を抑制することができる。

前記第１の構成において、前記トルク検出部は、前記供試体と前記装置側回転体との間に生じる軸トルクを検出するトルク検出器と、前記トルク検出器によって検出された前記軸トルクと、前記トルク指令とを用いて、前記装置側回転体に生じるトルクを求めるトルク算出部とを有する（第２の構成）。

これにより、装置側回転体で生じるトルクを容易に求めることができる。したがって、各回転体で生じるトルクを用いて、トルク指令を補正するための減衰トルク値を容易に求めることができる。

前記第１または第２の構成において、前記装置側回転体は、前記供試体の動力入力側に連結される入力側回転体と、前記供試体の動力出力側に連結される出力側回転体とを有する。前記制御部は、前記入力側回転体の駆動を制御する入力側制御部と、前記出力側回転体の駆動を制御する出力側制御部とをさらに有する。前記入力側制御部及び前記出力側制御部は、それぞれ、前記トルク指令補正部を有する（第３の構成）。

これにより、供試体の動力入力側に連結される入力側回転体、及び、該供試体の動力出力側に連結される出力側回転体に対し、それぞれ、減衰トルクを考慮してトルク指令を補正することができる。したがって、供試体の動力入力側及び動力出力側にそれぞれ装置側回転体が連結された試験装置の軸系において、ねじり振動の増大をより効果的に抑制することができる。

前記第３の構成において、前記供試体は、トランスミッションである。前記トルク検出部は、前記入力側回転体と前記トランスミッションとの間に設けられる入力側トルク検出器と、前記トランスミッションと前記出力側回転体との間に設けられる出力側トルク検出器と、前記入力側トルク検出器及び前記出力側トルク検出器でそれぞれ検出された軸トルクを、前記トランスミッションの変速比に応じて補正する変速比補正部と、前記変速比補正部によって補正された補正後軸トルクと、前記軸トルクとを用いて、前記トランスミッションに生じるトルクを求めるトランスミッショントルク算出部とを有する（第４の構成）。

このように、トランスミッションの入力側及び出力側に装置側回転体が連結された軸系において、トランスミッションの変速比に応じて検出した軸トルクを変速比補正部によって補正することにより、変速比に応じてトランスミッションで生じるトルクを精度良く求めることができる。したがって、トランスミッションを含む軸系でも、減衰トルクを精度良く求めることができ、ねじり振動の増大を効果的に抑制することができる。

前記第１から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記回転角速度差導出部は、前記トルク検出部によって検出された前記回転体のトルクと、該回転体の慣性モーメントとを用いて、該回転体の回転角加速度を求める回転角加速度算出部と、前記回転角加速度算出部によって算出された回転角加速度を用いて前記回転角速度差を算出する回転角速度差算出部とを有する（第５の構成）。

このように、回転体に生じたトルクと該回転体の慣性モーメントとを用いることにより、回転体の回転角加速度を容易に求めることができる。これにより、回転体同士の回転角速度差も容易に算出することが可能になる。

前記第５の構成において、前記回転角速度差算出部は、前記回転角加速度算出部によって算出された回転角加速度から回転角速度を求めるためのローパスフィルタを有する（第６の構成）。

これにより、ローパスフィルタを用いて、回転角加速度から回転角速度を容易に求めることができる。しかも、ローパスフィルタを用いることにより、トルク検出部によって検出されたトルクに含まれる定常偏差を小さくすることが可能になる。これにより、トルク指令に対する発生トルクの追従性を高めることができる。したがって、トルク制御の応答性を高めることができる。

前記回転角速度差算出部は、前記回転角加速度算出部によって算出された回転角加速度から回転角速度を求めるための積分器を有するのが好ましい。これにより、積分器を用いて、回転角加速度から回転角速度を容易に求めることができる。

前記回転角速度差算出部は、前記回転角加速度算出部によって算出された回転角加速度のうち所定の周波数帯域の信号成分のみを通過させるハイパスフィルタを有するのが好ましい。

このように回転角度差算出部にハイパスフィルタを設けることにより、トルク検出部によって検出されたトルクに含まれる定常偏差を小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係る動力系の試験装置によれば、供試体を含む少なくとも３つの回転体が回転可能に連結された軸系において、各回転体に生じるトルクを用いて隣り合う回転体の回転角速度差を求め、各回転角速度差からトルク指令を補正するための減衰トルクを求める。これにより、少なくとも３つの回転体が連結された軸系において、トルク信号に含まれるノイズの影響を受けることなく、動力系の試験装置の軸系に生じるねじり振動を効果的に抑制することができる。

図１は、実施形態１に係る車両用試験装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す構成を三慣性モデルで表現した場合のブロック図である。 図３は、実施形態１に係る車両用試験装置の軸系の振動におけるボード線図である。 図４は、実施形態１の変形例１に係る車両用試験装置の図１相当図である。 図５は、実施形態１の変形例２に係る車両用試験装置の図１相当図である。 図６は、実施形態１の変形例３に係る車両用試験装置の図１相当図である。 図７は、実施形態２に係る車両用試験装置の図１相当図である。 図８Ａは、ローパスフィルタのボード線図のうちゲイン特性を示す図である。 図８Ｂは、ローパスフィルタのボード線図のうち位相特性を示す図である。 図９は、実施形態２の変形例１に係る車両用試験装置の図１相当図である。 図１０は、実施形態３に係る車両用試験装置の図１相当図である。 図１１は、実施形態３の変形例１に係る車両用試験装置の図１相当図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

＜実施形態１＞
（全体構成）
図１は、実施形態１に係る車両用試験装置１（動力系の試験装置）の概略構成を示すブロック図である。車両用試験装置１は、供試体であるトランスミッション等を回転させた状態で該供試体の各種測定データを得るための試験装置である。本実施形態では、車両用試験装置１は、トランスミッション２（回転体、動力系の供試体）に駆動連結される駆動側ダイナモ１１（回転体、入力側回転体）及び負荷側ダイナモ１２（回転体、出力側回転体）と、該駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２を駆動制御するための制御装置２１（制御部）とを備える。なお、本実施形態では、動力系の試験装置として、車両用試験装置１の例を挙げているが、動力伝達系の一部を構成する他の部品の試験装置や、他の用途の試験装置であってもよい。また、トランスミッション２は、内部にモータや発電機等を含んだ構成であってもよい。

駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２は、それぞれ、電動モータであり、入力電流に応じて回転数及び出力トルクが制御される。駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２の構成は、一般的な電動モータと同様であるため、詳しい説明を省略する。駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２には、それぞれ、図示しない回転子の回転速度を検出するための回転速度センサ１３，１４が設けられている。

駆動側ダイナモ１１の回転子は、中間軸１５を介してトランスミッション２の回転軸（図示省略）に接続されている。なお、駆動側ダイナモ１１の回転子と中間軸１５とは、両者にそれぞれ設けられたカップリング同士がボルトによって締結されることにより、駆動連結されている。また、中間軸１５とトランスミッション２の回転軸も、同様に、カップリング同士がボルトによって締結されることにより、駆動連結されている。

負荷側ダイナモ１２の回転子は、中間軸１６を介してトランスミッション２の回転軸（図示省略）に接続されている。なお、負荷側ダイナモ１２の回転子と中間軸１６とは、両者にそれぞれ設けられたカップリング同士がボルトによって締結されることにより、駆動連結されている。また、中間軸１６とトランスミッション２の回転軸も、同様に、カップリング同士がボルトによって締結されることにより、駆動連結されている。

中間軸１５には、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との間に生じるトルクを検出するためのトルク計１７（トルク検出器、入力側トルク検出器）が設けられている。中間軸１６には、負荷側ダイナモ１２とトランスミッション２との間に生じるトルクを検出するためのトルク計１８（トルク検出器、出力側トルク検出器）が設けられている。トルク計１７，１８は、それぞれ、中間軸１５，１６に生じるねじれ角の差を検出する。トルク計１７，１８では、検出したねじれ角の差から中間軸１５，１６に生じるトルクを求め、トルク信号Ｔ１２，Ｔ２３として出力する。なお、トルク計１７，１８からねじれ角の差に対応する信号を出力して、制御装置２１によってトルク値を算出してもよい。トルク計１７，１８の構成は、一般的なトルク計の構成と同様なので、詳しい説明を省略する。

車両用試験装置１は、トルク計１７，１８から出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３を用いて、駆動側ダイナモ１１、負荷側ダイナモ１２及びトランスミッション２に生じるトルクを求めるトルク検出部２０を有する。トルク検出部２０は、トルク計１７，１８と、該トルク計１７，１８から出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３に基づいて駆動側ダイナモ１１、負荷側ダイナモ１２及びトランスミッション２に生じるトルクを算出するトルク算出部５２とを有する。なお、トルク計１７，１８は、それぞれ、中間軸１５，１６上に設けられている。そのため、以下の説明において、駆動側ダイナモ１１で生じるトルクとは、駆動側ダイナモ１１に生じるトルクだけでなく、中間軸１５の一部で生じるトルクも含む。同様に、トランスミッション２に生じるトルクとは、トランスミッション２に生じるトルクだけでなく、中間軸１５，１６の一部で生じるトルクも含む。負荷側ダイナモ１２で生じるトルクとは、負荷側ダイナモ１２に生じるトルクだけでなく、中間軸１６の一部で生じるトルクも含む。本実施形態では、上述のように各慣性体で生じるトルクに中間軸で生じるトルクも含まれているが、各慣性体に生じるトルクを他の方法によって検出することにより、各慣性体のみに生じるトルクを求めるようにしてもよい。

トルク算出部５２は、トルク計１７，１８から出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３と後述する補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆ，Ｔ３ｒｅｆとを用いて、駆動側ダイナモ１１、負荷側ダイナモ１２及びトランスミッション２でそれぞれ生じるトルクを求める。具体的には、トルク算出部５２は、駆動側補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆとトルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２との差を求める減算器５２ａと、負荷側補正後トルク指令Ｔ３ｒｅｆとトルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３とを加算する加算器５２ｂと、トルク計１７，１８から出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３の差を求める減算器５２ｃとを備える。減算器５２ａによって、駆動側ダイナモ１１に生じるトルクを求めることができる。加算器５２ｂによって、負荷側ダイナモ１２に生じるトルクを求めることができる。減算器５２ｃによって、トランスミッション２に生じるトルクを求めることができる。

なお、トルク検出部２０の構成は、駆動側ダイナモ１１、負荷側ダイナモ１２及びトランスミッション２にそれぞれ生じるトルクを求めることが可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。また、トルク算出部５２は、後述する制御装置２１内に設けられていてもよい。

制御装置２１は、駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２を駆動制御するとともに、駆動側ダイナモ１１、負荷側ダイナモ１２及びトランスミッション２でそれぞれ生じるトルクから減衰トルクを求めて、駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２のトルク指令を補正する。具体的には、制御装置２１は、駆動側ダイナモ１１を駆動制御する駆動側制御部２２（入力側制御部）と、負荷側ダイナモ１２を駆動制御する負荷側制御部２３（出力側制御部）と、減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３を求める減衰トルク導出部２４とを有する。

駆動側制御部２２は、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆに応じて駆動側ダイナモ１１を駆動制御するように構成されている。具体的には、駆動側制御部２２は、指令変換部３１（Ｔ／Ｉ）と、電流制御部３２（ＡＣＲ）と、減算器３３（トルク指令補正部）とを備える。

指令変換部３１には、駆動側制御部２２に入力される駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆと、後述する減衰トルク導出部２４で生成された減衰トルク信号ＴＤ１との差分合成値（駆動側補正後トルク指令）が、入力される。指令変換部３１は、入力された信号を電流指令に変換して出力する。

なお、差分合成とは、回転方向を考慮した物理量を合成することを意味する。また、差分合成値とは、回転方向を考慮した物理量を合成することで取得される物理量である。なお、回転方向の設定については、任意である。回転方向に応じて、トルク値等の加減算処理の極性を適宜変更することにより、ねじり振動に対する減衰効果を得ることができる。

例えば、駆動側トルク指令を「正」、負荷側トルク指令を「負」とした場合、減衰トルク信号が「正」となるように極性を定義している。このため、減衰トルク信号の極性を逆に定義した場合、それに応じて、動力系の試験装置の加減算処理等の極性を適宜変更すればよい。減衰トルク信号の極性を逆に定義した場合であっても、当然、ねじり振動に対する減衰効果を同様に高めることができる。

電流制御部３２は、指令変換部３１から出力される電流指令に応じて、駆動側ダイナモ１１に対して入力電流を供給する。

減算器３３は、駆動制御部２２に入力される駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆと後述する減衰トルク信号ＴＤ１との差を、駆動側補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆとして出力する。すなわち、この減算器３３によって、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆと減衰トルク信号ＴＤ１との差分合成値が求められる。

負荷側制御部２３も、駆動側制御部２２と同様、指令変換部４１（Ｔ／Ｉ）と、電流制御部４２（ＡＣＲ）と、加算器４３（トルク指令補正部）とを備える。指令変換部４１及び電流制御部４２は、駆動側制御部２２の指令変換部３１及び電流制御部３２と同様の構成なので、詳しい説明を省略する。

加算器４３は、負荷側制御部２３に入力される負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆに、後述の減衰トルク信号ＴＤ３を加算して、負荷側補正後トルク指令として出力する。すなわち、この加算器４３によって、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆと減衰トルク信号ＴＤ３との差分合成値が求められる。

減衰トルク導出部２４は、駆動側ダイナモ１１、負荷側ダイナモ１２及びトランスミッション２でそれぞれ生じるトルクから、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との回転角加速度差及びトランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との回転角加速度差を求めて、駆動側トルク指令及び負荷側トルク指令を補正する減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３を求める。具体的には、減衰トルク導出部２４は、角加速度差演算部５１と、駆動側減衰トルク演算部６１と、負荷側減衰トルク算出部７１とを有する。

角加速度差算出部５１は、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との回転角加速度差、及び、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との回転角加速度差を、それぞれ算出する。詳しくは、角加速度差演算部５１は、角加速度算出部５３（回転角加速度算出部）と角加速度差算出部５４とを有する。

角加速度算出部５３は、トルク算出部５２で算出されたトルクから、駆動側ダイナモ１１、負荷側ダイナモ１２及びトランスミッション２の各加速度をそれぞれ求める。詳しくは、角加速度算出部５３は、駆動側ダイナモ角加速度算出部５３ａと、負荷側ダイナモ角加速度算出部５３ｂと、トランスミッション角加速度算出部５３ｃとを有する。

駆動側ダイナモ角加速度算出部５３ａは、減算器５２ａから出力された駆動側ダイナモ１１のトルク値を、該駆動側ダイナモ１１の慣性モーメントＪ１（中間軸１５の一部の慣性モーメントも含む。以下、同じ）で除すことにより、回転角加速度信号α１を得る。負荷側ダイナモ角加速度算出部５３ｂは、加算器５２ｂから出力された負荷側ダイナモ１２のトルク値を、該負荷側ダイナモ１２の慣性モーメントＪ３（中間軸１６の一部の慣性モーメントも含む。以下、同じ）で除すことにより、回転角加速度信号α３を得る。トランスミッション角加速度算出部５３ｃは、減算器５２ｃから出力されたトランスミッション２のトルク値を、該トランスミッション２の慣性モーメントＪ２（中間軸１５，１６の一部の慣性モーメントも含む。以下、同じ）で除すことにより、回転角加速度信号α２を得る。

角加速度差算出部５４は、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との回転角加速度差、及び、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との回転角加速度差を算出する。詳しくは、角加速度差算出部５４は、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との回転角加速度差Δα１２を求める減算器５４ａと、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との回転角加速度差Δα２３を求める減算器５４ｂとを備える。

駆動側減衰トルク演算部６１は、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との回転角加速度差Δα１２から回転角速度差Δω１２を求めて、該Δω１２を用いて減衰トルク信号ＴＤ１を求める。詳しくは、駆動側減衰トルク演算部６１は、回転角加速度差Δα１２から回転角速度差Δω１２を求める積分器６２と、回転角速度差Δω１２に所定の減衰係数Ｄ１２を乗じて減衰トルク信号ＴＤ１を求める減衰トルク算出部６３とを備える。

負荷側減衰トルク演算部７１は、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との回転角加速度差Δα２３から回転角速度差Δω２３を求めて、該Δω２３を用いて減衰トルク信号ＴＤ３を求める。詳しくは、負荷側減衰トルク演算部７１は、回転角加速度差Δα２３から回転角速度差Δω２３を求める積分器７２と、回転角速度差Δω２３に所定の減衰係数Ｄ２３を乗じて減衰トルク信号ＴＤ３を求める減衰トルク算出部７３とを備える。

駆動側減衰トルク演算部６１で算出された減衰トルク信号ＴＤ１は、駆動側制御部２２の駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆに帰還される。負荷側減衰トルク演算部７１で算出された減衰トルク信号ＴＤ３は、負荷側制御部２３の負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆに帰還される。

なお、本実施形態では、角加速度算出部５３、角加速度差算出部５４及び積分器６２，７２によって、回転角速度差導出部が構成される。また、角加速度差算出部５４及び積分器６２，７２によって、回転角速度差算出部が構成される。

（車両用試験装置の動作）
まず、３慣性体（本実施形態では駆動側ダイナモ１１、トランスミッション２、負荷側ダイナモ１２）の軸系で生じるトルクを、図２に示すブロック線図を用いて説明する。なお、図２において、各符号の意味は以下のとおりである。
Ｔ１：駆動側ダイナモ１１の駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆに対応するトルク
Ｔ３：負荷側ダイナモ１２の負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆに対応するトルク
Ｔ１２：駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との間に生じる軸トルク
Ｔ２３：トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との間に生じる軸トルク
Ｊ１：駆動側ダイナモ１１の慣性モーメント
Ｊ２：トランスミッション２の慣性モーメント
Ｊ３：負荷側ダイナモ１２の慣性モーメント
Ｋ１２：駆動側ダイナモ１１及びトランスミッション２のバネ定数
Ｋ２３：トランスミッション２及び負荷側ダイナモ１２のバネ定数
Ｄ１２：駆動側ダイナモ１１及びトランスミッション２の減衰係数
Ｄ２３：トランスミッション２及び負荷側ダイナモ１２の減衰係数
α１：駆動側ダイナモ１１の回転角加速度
α２：トランスミッション２の回転角加速度
α３：負荷側ダイナモ１２の回転角加速度
ω１：駆動側ダイナモ１１の回転角速度
ω２：トランスミッション２の回転角速度
ω３：負荷側ダイナモ１２の回転角速度
Δω１２：駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との回転角速度差
Δω２３：トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との回転角速度差
Δθ１２：駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２とのねじれ角
Δθ２３：トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２とのねじれ角

図２に示すように、駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２にそれぞれトルクＴ１，Ｔ３が生じると、駆動側ダイナモ１１、トランスミッション２及び負荷側ダイナモ１２にはそれぞれ回転角加速度α１，α２，α３が生じる。駆動側ダイナモ１１の回転角加速度α１とトランスミッション２の回転角加速度α２との差Δα１２を積分することで、回転角速度差Δω１２が得られる。この回転角速度差Δω１２によって、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との間に減衰係数Ｄ１２に応じて減衰トルクが生じる。

一方、回転角速度差Δω１２をさらに積分することによって、ねじれ角Δθ１２が得られる。このねじれ角Δθ１２によって、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との間にバネ定数Ｋ１２に起因するトルクが生じる。

したがって、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との間には、減衰係数Ｄ１２に応じた減衰トルクとバネ定数Ｋ１２に起因するトルクとの和が軸トルクＴ１２として生じる。

同様に、トランスミッション２の回転角加速度α２と負荷側ダイナモ１２の回転角加速度α３との差Δα２３を積分することで、回転角速度差Δω２３が得られる。この回転角速度差Δω２３によって、トランスミッション２と負荷側ダイナモ２３との間に減衰係数Ｄ２３に応じて減衰トルクが生じる。

一方、回転角速度差Δω２３をさらに積分することによって、ねじれ角Δθ２３が得られる。このねじれ角Δθ２３によって、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との間にバネ定数Ｋ２３に起因するトルクが生じる。

したがって、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との間にも、減衰係数Ｄ２３に応じた減衰トルクとバネ定数Ｋ２３に起因するトルクとの和が軸トルクＴ２３として生じる。

このように、軸トルクＴ１２，Ｔ２３は、バネ定数Ｋ１２，Ｋ２３に起因するトルクだけでなく、減衰要素による減衰トルクも含まれる。

なお、減衰係数Ｄ１２，Ｄ２３は、ねじり振動の共振倍率に対して反比例の関係にある。そのため、減衰係数Ｄ１２，Ｄ２３の値を大きくすることにより、ねじり振動の共振倍率を低く抑えることができ、ねじり振動の増大を抑制できる。

ところで、実際の車両等であれば、振動に対する減衰要素としてタイヤなどがあるが、車両用試験装置には、ねじり振動に対する機械的な減衰要素が非常に少ない。そのため、車両用試験装置では、本実施形態のねじり共振周波数が振動と一致した場合にねじり共振が発生しやすい。特に、本実施形態のように、供試体としてトランスミッションを用いる場合には、減衰要素となる部品がほとんどないため、さらにねじり共振が生じやすくなる。

これに対し、本実施形態では、車両用試験装置１の軸系に対して制御的に減衰トルクを付与することにより、共振時のねじり振動の増大を抑制する。すなわち、本実施形態では、図２において減衰係数Ｄ１２，Ｄ２３に応じて得られる減衰トルクの代わりに、トルク指令を減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３によって補正することにより、駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２で生じるトルクを制御する。

すなわち、本実施形態の車両用試験装置１では、駆動側制御部２２によって駆動側ダイナモ１１の駆動を制御し、負荷側制御部２３によって負荷側ダイナモ１２の駆動を制御する際に、駆動側ダイナモ１１、トランスミッション２及び負荷側ダイナモ１２にそれぞれ生じるトルクを用いて、減衰トルク導出部２４が減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３を算出する。そして、車両用試験装置１では、算出された減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３を用いて、それぞれ、駆動側制御部２２の駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及び負荷側制御部２３の負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆを補正する。

減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３を算出する減衰トルク導出部２４の動作について、以下で詳しく説明する。

減衰トルク導出部２４では、角加速度差演算部５１が、駆動側ダイナモ１１、トランスミッション２及び負荷側ダイナモ１２でそれぞれ生じるトルクを用いて、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との回転角加速度差、及び、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との回転角加速度差を算出する。

詳しくは、トルク算出部５２に対して、駆動側補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆ、トルク計１７，１８から出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３、負荷側補正後トルク指令Ｔ３ｒｅｆが入力される。そうすると、トルク算出部５２では、減算器５２ａによって、駆動側補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆとトルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２との差、すなわち、駆動側ダイナモ１１に生じるトルクを求める。また、トルク算出部５２では、減算器５２ｃによって、トルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２とトルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３との差、すなわち、トランスミッション２に生じるトルクを求める。さらに、トルク算出部５２では、加算器５２ｂによって、トルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３と負荷側補正後トルク指令Ｔ３ｒｅｆとの和、すなわち、負荷側ダイナモ１２に生じるトルクを求める。

トルク算出部５２でそれぞれ求められたトルクを用いて、角加速度差演算部５１の角加速度算出部５３で回転角加速度が算出される。具体的には、角加速度算出部５３の駆動側ダイナモ角加速度算出部５３ａでは、駆動側ダイナモ１１で生じたトルクの値を該駆動側ダイナモ１１の慣性モーメントＪ１で除して、駆動側ダイナモ１１の回転角加速度α１を算出する。角加速度差演算部５１の負荷側ダイナモ角加速度算出部５３ｂでは、負荷側ダイナモ１２で生じたトルクの値を該負荷側ダイナモ１２の慣性モーメントＪ３で除して、負荷側ダイナモ１２の回転角加速度α３を算出する。角加速度差演算部５１のトランスミッション角加速度算出部５３ｃでは、トランスミッション２で生じたトルクの値を該トランスミッション２の慣性モーメントＪ２で除して、トランスミッション２の回転角加速度α２を算出する。

角加速度差演算部５１で算出された回転角加速度α１，α２，α３を用いて、角加速度差算出部５４によって、駆動側ダイナモ１１とトランスミッション２との回転角加速度差Δα１２、及び、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２との回転角加速度差Δα２３がそれぞれ算出される。具体的には、角加速度差算出部５４の減算器５４ａによって、駆動側ダイナモ１１の回転角加速度α１とトランスミッション２の回転角加速度α２との差Δα１２が算出される。角加速度差算出部５４の減算器５４ｂによって、トランスミッション２の回転角加速度α２と負荷側ダイナモ１２の回転角加速度α３との差Δα２３が算出される。

角加速度差算出部５４で算出された回転角加速度差Δα１２，Δα２３を用いて、駆動側減衰トルク演算部６１及び負荷側減衰トルク演算部７１によって、減衰トルクＴＤ１，ＴＤ３が算出される。具体的には、駆動側減衰トルク演算部６１の積分器６２によって、回転角加速度差Δα１２を積分することにより、回転角速度差Δω１２が算出される。減衰トルク算出部６３によって、算出された回転角速度差Δω１２に減衰係数を乗じることにより、減衰トルク信号ＴＤ１を得る。なお、負荷側減衰トルク演算部７１も同様の演算によって、回転角加速度差Δα２３から減衰トルク信号ＴＤ３を得る。

減衰トルク導出部２４で得られた減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３は、それぞれ、駆動側制御部２２の減算器３３及び負荷側制御部２３の加算器４３に入力される。これにより、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆは、減衰トルク信号ＴＤ１によって補正されて、駆動側補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆとなり、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆは、減衰トルク信号ＴＤ３によって補正されて、負荷側補正後トルク指令Ｔ３ｒｅｆとなる。

駆動側制御部２２は、駆動側補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆによって、駆動側ダイナモ１１の駆動を制御する。負荷側制御部２３は、負荷側補正後トルク指令Ｔ３ｒｅｆによって、負荷側ダイナモ１２の駆動を制御する。

本実施形態では、駆動側ダイナモ１１、トランスミッション２（供試体）及び負荷側ダイナモ１２の３つの慣性体を含む軸系を備えた車両用試験装置１において、各慣性体で生じるトルクから回転角速度差Δω１２，Δω２３を求める。そして、該各速度差Δω１２，Δω２３を用いて算出した減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３によって、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及び負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆを補正する。これにより、車両用試験装置１の軸系に対して制御的に減衰トルクを付与することができるため、ねじり共振によってねじり振動が増大するのを効果的に抑制することができる。

図３に、本実施形態の構成を適用した場合の車両用試験装置１において、トルク指令に対するボード線図を示す。図３に示すように、単にダイナモ１１の速度制御のみを行った場合（図中のねじり共振抑制制御なし、図中の破線）には、特定の周波数で大きく共振が生じる。これに対し、本実施形態の構成を適用した場合（図中のねじり共振抑制制御あり、図中の実線）には、特定の周波数（１００Ｈｚ以下の周波数）での共振の発生を抑制することができる。したがって、本実施形態の構成によって、軸系のねじり振動を効果的に抑制できることが分かる。

また、本実施形態では、減衰トルク導出部２４の角加速度差演算部５１によって、各慣性体で生じるトルクと各慣性体の慣性モーメントとを用いて、各慣性体の回転角加速度を求め、慣性体同士の回転角加速度差を算出する。これにより、慣性体同士の回転角加速度差を容易に且つ精度良く算出することができる。

さらに、本実施形態では、慣性体同士の回転角加速度差を積分器６２，７２によって積分することにより、回転角速度差Δω１２，Δω２３を算出する。これにより、各速度差を容易に且つ精度良く算出することができる。

（実施形態１の変形例１）
図４に、実施形態１の変形例１に係る車両用試験装置８０の構成を示す。この車両用試験装置８０は、トルク算出部５２に入力される信号が駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及び負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆである点で、実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図４に示すように、トルク算出部５２の減算器５２ａには、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及びトルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２が入力される。トルク算出部５２の加算器５２ｂには、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆ及びトルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３が入力される。これにより、減算器５２ａは、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆとトルク信号Ｔ１２との差を、駆動側ダイナモ１１で生じたトルクの値として出力する。また、加算器５２ｂは、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆとトルク信号Ｔ２３との和を、負荷側ダイナモ１２で生じたトルクの値として出力する。

なお、上述以外の構成は、実施形態１の車両用試験装置１の構成と同様である。

図４に示すような構成でも、車両用試験装置８０の軸系に対して減衰トルクを付与することができ、ねじり振動の増大を抑制することができる。

（実施形態１の変形例２）
図５に、実施形態１の変形例２に係る車両用試験装置９０の構成を示す。この車両用試験装置９０は、減衰トルク導出部９２の積分器６２，７２と減算器５４ａ，５４ｂとの間にハイパスフィルタ９３，９４（ＨＰＦ）を設けた点で、実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図５に示すように、減衰トルク導出部９２は、積分器６２と減算器５４ａとの間に設けられたハイパスフィルタ９３を有する。また、減衰トルク導出部９２は、積分器７２と減算器５４ｂとの間に設けられたハイパスフィルタ９４を有する。ハイパスフィルタ９３には、減算器５４ａから出力される回転角加速度差Δα１２が入力される。ハイパスフィルタ９４には、減算器５４ｂから出力される回転角加速度差Δα２３が入力される。

ハイパスフィルタ９３，９４は、所定の周波数成分（所定の周波数帯域の信号成分））を通過させる周波数特性を有する。すなわち、ハイパスフィルタ９３，９４は、直流成分を低減させる周波数特性を有する。したがって、ハイパスフィルタ９３，９４は、入力される回転角加速度差Δα１２，Δα２３に含まれる直流成分を低減して、積分器６２，７２に対して出力する。

なお、上述の構成以外は、実施形態１の車両用試験装置１の構成と同様である。

図５に示すように、ハイパスフィルタ９３，９４によって回転角加速度差Δα１２，Δα２３に含まれる直流成分を低減することにより、該回転角加速度差Δα１２，Δα２３に含まれる定常偏差を除去することが可能になる。したがって、上述の構成により、軸系のねじり振動の増大を効果的に抑制可能な減衰トルク信号を得ることができる。

なお、角加速度算出部５３、角加速度差算出部５４、ハイパスフィルタ９３，９４及び積分器６２，７２によって、回転角速度差導出部が構成される。また、角加速度差算出部５４、ハイパスフィルタ９３，９４及び積分器６２，７２によって、回転角速度差算出部が構成される。

（実施形態１の変形例３）
図６に、実施形態１の変形例３に係る車両用試験装置１００の構成を示す。この車両用試験装置１００は、トルク算出部５２に入力される信号が駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及び負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆである点で、実施形態１の変形例２の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態１の変形例２と同一の構成には同一の符号を付し、実施形態１の変形例２と異なる構成についてのみ説明する。

図６に示すように、実施形態１の変形例１と同様、トルク算出部５２の減算器５２ａには、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及びトルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２が入力される。トルク算出部５２の加算器５２ｂには、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆ及びトルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３が入力される。

なお、上述以外の構成は、実施形態１の変形例２の車両用試験装置９０の構成と同様である。

図６に示すような構成でも、車両用試験装置１００の軸系に対して減衰トルクを付与することができ、ねじり振動の増大を抑制することができる。

＜実施形態２＞
図７に、実施形態２に係る車両用試験装置１１０の構成を示す。この車両用試験装置１１０は、制御装置１１１（制御部）の減衰トルク導出部１１２において、積分器の代わりにローパスフィルタ１１５，１１７を用いるとともに、減衰トルク算出部１１６，１１８ではゲインを用いて減衰トルク信号を算出する点で、実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図７に示すように、減衰トルク導出部１１２の駆動側減衰トルク演算部１１３は、ローパスフィルタ１１５（ＬＰＦ１）及び減衰トルク算出部１１６を有する。また、減衰トルク導出部１１２の負荷側減衰トルク演算部１１４も、ローパスフィルタ１１７（ＬＰＦ３）及び減衰トルク算出部１１８を有する。

ローパスフィルタ１１５には、減算器５４ａから出力される回転角加速度差Δα１２が入力される。ローパスフィルタ１１７には、減算器５４ｂから出力される回転角加速度差Δα２３が入力される。

ローパスフィルタ１１５，１１７は、一次遅れフィルタによって実現される。ローパスフィルタ１１５，１１７の伝達特性を示すボード線図の一例を図８Ａ及び図８Ｂに示す。

一次遅れフィルタの伝達関数Ｇ（ｓ）は、τをフィルタの時定数、ｓをラプラス変換の変数（ｓ＝ｊω）とすると、
Ｇ（ｓ）＝１／（１＋τｓ）
で表される。

ここで、τが１に比べて十分大きい場合には、Ｇ（ｓ）は１／τｓとなるため、１次遅れフィルタは積分要素（１／ｓ）と同様の機能を果たす。すなわち、一次遅れフィルタは、カットオフ周波数よりも高い周波数範囲であれば、積分と同様の機能を果たす。

よって、本実施形態のように、ローパスフィルタ１１５，１１７に対して回転角加速度差Δα１２，Δα２３を入力することにより、カットオフ周波数よりも高い周波数領域では、積分器と同様の機能を果たして、回転角速度差Δω１２，Δω２３を出力する。

減衰トルク算出部１１６，１１８は、ローパスフィルタ１１５，１１７から出力される回転角速度差Δω１２，Δω２３に対して所定のゲインを乗じることにより、減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３を出力する。

なお、ローパスフィルタ１１５，１１７の時定数τ１は以下のように設定するのが好ましい。

車両用試験装置１１０の制御遅れ（トルク計１７，１８でのトルク検出遅れ、駆動用ダイナモ１１または負荷用ダイナモ１２の電流制御で発生する遅れ、制御部１１１での処理演算の遅れ、装置内の信号処理の遅れ等）の時定数をτ２とし、τ１＋τ２により算出される合計時定数をτａとすると、１／τａは、２πｆ、２πｆに近い値（例えば、０．５×２πｆから２×２πｆの範囲）、または２πｆよりも小さい値が好ましい。なお、ｆは、車両用試験装置１１０の軸系のねじり共振周波数である。よって、ローパスフィルタ１１５，１１７の時定数τ１は、上述の関係を満たすような値に設定するのが好ましい。ローパスフィルタ１１５，１１７の時定数τ１を、上述の関係を満たす値に設定することで、車両用試験装置１１０の軸系のねじり振動をより効果的に抑制することができる。

なお、トルク計１７，１８や駆動用ダイナモ１１及び負荷用ダイナモ１２の電流制御の応答周波数を、軸系のねじり共振周波数に対して十分高く設定できない場合には、ローパスフィルタ１１５，１１７のカットオフ周波数をねじり共振周波数付近に設定すればよい。これにより、ねじり振動に対する高い減衰効果を得つつ、トルク制御の応答性を高めることができる。

本実施形態では、減衰トルクを算出する減衰トルク導出部１１２において、積分器の代わりに、ローパスフィルタ１１５，１１７を用いる。これにより、ローパスフィルタ１１５，１１７のカットオフ周波数よりも高い周波数領域では、実施形態１の積分器と同様、回転角加速度差Δα１２，Δα２３から回転角速度差Δω１２，Δω２３を求めることができる。

また、ローパスフィルタ１１５，１１７の時定数τ１を、該時定数τ１を含む合計時定数τａの逆数１／τａが２πｆ、２πｆに近い値、または２πｆよりも小さい値となるように設定することで、装置の軸系のねじり振動を効果的に抑制することができる。しかも、ローパスフィルタ１１５，１１７の時定数τ１は、装置のそれ外の時定数τ２に応じて設定されるため、合計時定数τａが上述の関係を満たしていれば、ローパスフィルタ１１５，１１７の時定数τ１を時定数τ２の変化に応じて最適な値に設定することができる。

さらに、トルク計１７，１８や、駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２の電流制御の応答周波数が機械のねじり共振周波数に対して十分高くないと、回転角速度差Δω１２，Δω２３に定常偏差が発生する。この場合、例えば、ローパスフィルタ１１５，１１７において、ローパスフィルタのカットオフ周波数をねじり共振周波数よりも低く設定すれば、ねじり共振周波数に対しては積分要素となり、ねじり共振を抑制できるとともに、定常偏差が発生してもゼロに収束させる効果がある。この収束スピードは、ＬＰＦのカットオフ周波数をねじり共振周波数に近づけるほど速くなる。したがって、トルク計１７，１８や、駆動側ダイナモ１１及び負荷側ダイナモ１２の電流制御の応答周波数が機械のねじり共振周波数に対して十分高く設計できない場合には、ＬＰＦのカットオフ周波数をねじり共振周波数の付近に設定するのが好ましい。これにより、車両用試験装置１１０において、高い減衰効果を維持したまま、定常偏差を抑制し、トルク指令に対する発生トルクの追従性を高めることができる。

なお、本実施形態では、角加速度算出部５３、角加速度差算出部５４及びローパスフィルタ１１５，１１７によって、回転角速度差導出部が構成される。また、角加速度差算出部５４及びローパスフィルタ１１５，１１７によって、回転角速度差算出部が構成される。

（実施形態２の変形例１）
図９に、実施形態２の変形例１に係る車両用試験装置１２０の構成を示す。この車両用試験装置１２０は、トルク算出部５２に入力される信号が駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及び負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆである点で、実施形態２の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態２と同一の構成には同一の符号を付し、実施形態２と異なる構成についてのみ説明する。

図９に示すように、トルク算出部５２の減算器５２ａには、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及びトルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２が入力される。トルク算出部５２の加算器５２ｂには、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆ及びトルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３が入力される。これにより、減算器５２ａは、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆとトルク信号Ｔ１２との差を、駆動側ダイナモ１１で生じたトルクの値として出力する。また、加算器５２ｂは、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆとトルク信号Ｔ２３との和を、負荷側ダイナモ１２で生じたトルクの値として出力する。

なお、上述以外の構成は、実施形態２の車両用試験装置１１０の構成と同様である。

図９に示すような構成でも、車両用試験装置１２０の軸系に対して減衰トルクを付与することができ、ねじり振動の増大を抑制することができる。

＜実施形態３＞
図１０に、実施形態３に係る車両用試験装置１３０の構成を示す。この車両用試験装置１３０は、トルク計１７，１８から出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３を、トランスミッション２の変速比に応じて変換する点で、実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図１０に示すように、車両用試験装置１３０のトルク検出部１３１は、トルク変換部１３２（変速比補正部）を備える。トルク変換部１３２は、トルク計１７，１８からそれぞれ出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３を、トランスミッション２の変速比に応じて変換する。すなわち、トルク変換部１３２は、トランスミッション２で生じるトルクを算出する際に、該トランスミッション２の変速比に応じてトルク計１７，１８からそれぞれ出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３を変換する。

ここで、トランスミッション２は、入力側に連結された駆動側ダイナモ１１の回転数を変速比に応じて所定の回転数に変換して、負荷側ダイナモ１２を該所定の回転数で回転させる。そのため、トランスミッション２の入力側に連結された駆動側ダイナモ１１と、トランスミッション２の出力側に連結された負荷側ダイナモ１２とでは、発生するトルクが異なる。一般的に、車両のトランスミッションでは、トランスミッションの入力側に比べて出力側の回転数は低く、トルクは高い。よって、中間軸１５，１６に設けられたトルク計１７，１８からそれぞれ出力されるトルク信号をそのまま用いてトランスミッション２に生じるトルクを算出すると、実際にトランスミッション２に生じているトルクとは異なる値が算出される。

本実施形態では、トルク変換部１３２は、トランスミッション２の出力側に位置するトルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３を変速比で除す一方、トランスミッション２の入力側に位置するトルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２に変速比を乗じる。これにより、トルク計１７，１８から出力されるトルク信号において、トランスミッション２の変速比による影響をなくすことができる。

具体的には、トルク変換部１３２は、変速比出力部１３３と除算器１３４と乗算器１３５とを備える。変速比出力部１３３は、トランスミッション２の変速比を検出して変速比信号として出力する。除算器１３４は、変速比信号に応じて、トランスミッション２の出力側に位置するトルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３を除して、補正後トルク信号Ｔ２３´を得る。乗算器１３５は、変速比信号に応じて、トランスミッション２の入力側に位置するトルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２を乗じて、補正後トルク信号Ｔ１２´を得る。

このようにトルク変換部１３２で算出された補正後トルク信号Ｔ１２´，Ｔ２３´は、後述のトルク算出部１３６の減算器１３６ｂ，１３６ｃに出力される。

トルク算出部１３６は、駆動側ダイナモ１１に生じるトルクを算出するための減算器１３６ａと、トランスミッション２に生じるトルクを算出するための減算器１３６ｂ，１３６ｃ（トランスミッショントルク算出部）と、負荷側ダイナモ１２に生じるトルクを算出するための加算器１３６ｄとを有する。

減算器１３６ａ及び加算器１３６ｄの構成は、それぞれ、実施形態１におけるトルク算出部５２の減算器５２ａ及び加算器５２ｂと同様であるため、詳しい説明を省略する。

減算器１３６ｂは、トランスミッション２の入力側に位置するトルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２と、トルク変換部１３２で算出された補正後トルク信号Ｔ２３´との差を求める。すなわち、減算器１３６ｂは、トランスミッション２の入力側に生じるトルクと該トランスミッション２の変速比を考慮した出力側のトルクとの差を求めることにより、トランスミッション２に実際に生じているトルクを求める。

減算器１３６ｂで算出されたトランスミッション２で生じるトルクは、トルク信号として後述の角加速度算出部１３７のトランスミッション角加速度算出部１３７ｂに出力される。

減算器１３６ｃは、トルク変換部１３２で算出された補正後トルク信号Ｔ１２´と、トランスミッション２の出力側に位置するトルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３との差を求める。すなわち、減算器１３６ｃは、トランスミッション２の変速比を考慮した入力側のトルクと該トランスミッション２の出力側に生じるトルクとの差を求めることにより、トランスミッション２に実際に生じているトルクを求める。

減算器１３６ｃで算出されたトランスミッション２で生じるトルクは、トルク信号として後述の角加速度算出部１３７のトランスミッション角加速度算出部１３７ｃに出力される。

制御装置１３９の角加速度算出部１３７は、駆動側ダイナモ角加速度算出部１３７ａと、トランスミッション角加速度算出部１３７ｂと、トランスミッション角加速度算出部１３７ｃと、負荷側ダイナモ角加速度算出部１３７ｄとを有する。

駆動側ダイナモ角加速度算出部１３７ａ及び負荷側ダイナモ角加速度算出部１３７ｄの構成は、それぞれ、実施形態１における角加速度算出部５３の駆動側ダイナモ角加速度算出部５３ａ及び負荷側ダイナモ角加速度算出部５３ｂと同様であるため、詳しい説明を省略する。

トランスミッション角加速度算出部１３７ｂは、トルク算出部１３６の減算器１３６ｂから出力されたトルク信号を、トランスミッション２の慣性モーメントＪ２で除すことにより、該トランスミッション２の回転角加速度α２を求める。トランスミッション角加速度算出部１３７ｂで算出された回転角加速度α２は、角加速度差算出部５４の減算器５４ａに出力される。

トランスミッション角加速度算出部１３７ｃは、トルク算出部１３６の減算器１３６ｃから出力されたトルク信号を、トランスミッション２の慣性モーメントＪ２で除すことにより、該トランスミッション２の回転角加速度α２を求める。トランスミッション角加速度算出部１３７ｃで算出された回転角加速度α２は、角加速度差算出部５３の減算器５４ｂに出力される。

なお、トランスミッション２の変速比が１以外の場合、トランスミッション角加速度算出部１３７ｂで用いられる慣性モーメントＪ２と、トランスミッション角加速度算出部１３７ｃで用いられる慣性モーメントＪ２とは、異なる値になる。すなわち、トランスミッション角加速度算出部１３７ｂで用いられる慣性モーメントＪ２は、中間軸１５を含むトランスミッション２の軸系の慣性モーメントであり、トランスミッション角加速度算出部１３７ｃで用いられる慣性モーメントＪ２は、中間軸１６を含むトランスミッション２の軸系の慣性モーメントである。そのため、トランスミッション２の変速比が１以外になると、それに合わせて、トランスミッション角加速度算出部１３７ｂ及びトランスミッション角加速度算出部１３７ｃで用いる慣性モーメントＪ２の値は変更される。

上記以外の構成は、実施形態１の車両用試験装置１と同様の構成を有する。

本実施形態では、トランスミッション２の入力側及び出力側にそれぞれ位置するトルク計１７，１８から出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３を、トランスミッション２の変速比を考慮してトルク変換部１３２によって変換する。これにより、トランスミッション２に実際に生じるトルクを求めることが可能になる。したがって、トランスミッション２と駆動側ダイナモ１１の回転角速度差Δω１２、及び、トランスミッション２と負荷側ダイナモ１２の回転角速度差Δω２３をそれぞれ精度良く求めることができる。

（実施形態３の変形例１）
図１１に、実施形態３の変形例１に係る車両用試験装置１４０の構成を示す。この車両用試験装置１４０は、制御装置１４１（制御部）の減衰トルク導出部１４２において、積分器の代わりにローパスフィルタ１１５，１１７を用いるとともに、減衰トルク算出部１１６，１１８ではゲインを用いて減衰トルク信号を算出する点で、実施形態３の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態３と同一の構成には同一の符号を付し、実施形態３と異なる構成についてのみ説明する。

図１１に示すように、減衰トルク導出部１４２の駆動側減衰トルク演算部１４３は、ローパスフィルタ１１５及び減衰トルク算出部１１６を有する。また、減衰トルク導出部１４２の負荷側減衰トルク演算部１４４も、ローパスフィルタ１１７及び減衰トルク算出部１１８を有する。

ローパスフィルタ１１５及びローパスフィルタ１１７は、実施形態２のローパスフィルタ１１５，１１７と同様の構成を有する。したがって、本実施形態のローパスフィルタ１１５，１１７も、一次遅れフィルタによって構成されている。なお、ローパスフィルタ１１５，１１７の時定数τ１も、実施形態２と同様、該時定数τ１を含む装置の合計時定数τａの逆数１／τａが２πｆ、２πｆに近い値、または２πｆよりも小さい値となるように設定するのが好ましい。これにより、装置の軸系のねじり振動を効果的に抑制することができる。

減衰トルク算出部１１６，１１８も、実施形態２の減衰トルク算出部１１６，１１８と同様の構成を有する。したがって、減衰トルク算出部１１６，１１８は、ローパスフィルタ１１５，１１７から出力される回転角速度差Δω１２，Δω２３に対して所定のゲインを乗じることにより、減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３を出力する。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記各実施形態では、車両用試験装置１，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０の供試体としてトランスミッション２のユニットを用いている。しかしながら、トランスミッションを構成する一部の部品の組立体（ギヤ組立体、ＣＶＴベルト及びプーリーの組立体、クラッチ、トルクコンバータなど）、または、動力系を構成するプロペラシャフトやデファレンシャルギヤ、ドライブシャフトなどを供試体として、車両用試験装置によって評価試験を行ってもよい。

前記各実施形態では、車両用試験装置１，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０は、駆動側ダイナモ１１、トランスミッション２及び負荷側ダイナモ１２の３つの慣性体を連結した軸系を有する。しかしながら、車両用試験装置を構成する慣性体の数は４つ以上であってもよい。この場合でも、各慣性体で生じるトルクから回転角加速度を求め、該回転角加速度から隣り合う慣性体の回転角速度差を求めることにより、減衰トルクを得ればよい。

前記各実施形態では、制御装置２１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３９，１４１は、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆ及び負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆの両方に対して減衰トルク信号ＴＤ１，ＴＤ３で補正を行う。しかしながら、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆまたは負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆのいずれか一方のみを減衰トルク信号によって補正してもよい。

前記各実施形態では、制御装置２１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３９，１４１は、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆまたは駆動側補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆと、トルク計１７から出力されるトルク信号Ｔ１２との差から、駆動側ダイナモ１１に生じるトルクを求めている。また、制御装置２１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３９，１４１は、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆまたは負荷側補正後トルク指令Ｔ３ｒｅｆと、トルク計１８から出力されるトルク信号Ｔ２３とに基づいて、負荷側ダイナモ１２に生じるトルクを求めている。さらに、制御装置２１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３９，１４１は、トルク計１７、１８から出力されるトルク信号Ｔ１２，Ｔ２３に基づいて、トランスミッション２に生じるトルクを求めている。しかしながら、制御装置は、駆動側ダイナモ１１、トランスミッション２及び負荷側ダイナモ１２でそれぞれ生じるトルクを求めることが可能な構成であれば、他の構成でもよい。

前記各実施形態では、駆動側減衰トルク演算部６１，１１３，１４３と負荷側減衰トルク演算部７１，１１４，１４４とは、同様の構成を有する。しかしながら、駆動側減衰トルク演算部と負荷側減衰トルク演算部とが異なる構成を有していてもよい。すなわち、例えば、駆動側減衰トルク演算部が積分器またはローパスフィルタの一方を備えていて、負荷側減衰トルク演算部が積分器またはローパスフィルタの他方を備えていてもよい。特に、トルク制御の精度の観点から、駆動側減衰トルク演算部が積分器を備えていて、負荷側減衰トルクがローパスフィルタを備えている構成が好ましい。

前記各実施形態では、制御装置２１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３９，１４１は、駆動側ダイナモ１１、トランスミッション２及び負荷側ダイナモ１２での回転角加速度をそれぞれ求めた後、回転角加速度差を求めて、回転角速度差を算出する。しかしながら、制御装置は、例えば各慣性体の回転角加速度から回転角速度を算出した後、慣性体同士の回転角速度差を算出するなど、回転角速度差を算出可能な構成であればどのような構成であってもよい。

前記各実施形態における制御装置２１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３９，１４１を、集積回路や回路基板上に構成してもよい。また、制御装置２１，８１，１０１，１１１，１３９，１４１の機能をソフトウェア等によって実現してもよい。また、制御装置２１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３９，１４１を、複数の装置や回路に分割してもよい。

前記実施形態２、３において、積分器６２，７２またはローパスフィルタ１１５，１１７と、減算器５４ａ，５４ｂとの間に、実施形態１の変形例２と同様のハイパスフィルタを設けてもよい。

前記実施形態３において、トルク算出部１３６の減算器１３６ａに、駆動側補正後トルク指令Ｔ１ｒｅｆの代わりに、駆動側トルク指令Ｔ０１ｒｅｆを入力してもよい。また、トルク算出部１３６の加算器１３６ｄに、負荷側補正後トルク指令Ｔ３ｒｅｆの代わりに、負荷側トルク指令Ｔ０３ｒｅｆを入力してもよい。

前記実施形態２及び実施形態３の変形例１では、ローパスフィルタ１１５，１１７は、一次遅れフィルタである。しかしながら、ローパスフィルタ１１５，１１７は、二次以上の遅れフィルタであってもよい。

前記実施形態２及び実施形態３の変形例１では、制御装置１１１，１４１のローパスフィルタ１１５，１１７を用いている。ローパスフィルタの時定数は変速比に関係なく一定でもよいし、車両用試験装置の軸系のねじり共振周波数がトランスミッション２の変速比に応じて変化するため、ローパスフィルタの時定数を変速比に応じて変更してもよい。例えば、トランスミッション２の変速比に応じて最適なローパスフィルタの時定数をメモリ等に予め記憶しておき、トランスミッション２の変速比に応じてローパスフィルタの時定数を変更してもよい。これにより、トランスミッション２を含む軸系において、より効果的にねじり振動を減衰することができる。

本発明による動力系の試験装置は、ダイナモや供試体を含む３つ以上の慣性体が駆動連結された軸系を備えた構成に利用可能である。

１，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０ 車両用試験装置（動力系の試験装置）
２ トランスミッション（供試体）
１１ 駆動側ダイナモ（装置側回転体、入力側回転体）
１２ 負荷側ダイナモ（装置側回転体、出力側回転体）
１７ トルク計（トルク検出器、入力側トルク検出器）
１８ トルク計（トルク検出器、出力側トルク検出器）
２１，８１，１０１，１１１，１３９，１４１ 制御装置（制御部）
２２ 駆動側制御部（入力側制御部）
２３ 負荷側制御部（出力側制御部）
３３ 加算器（トルク指令補正部）
４３ 減算器（トルク指令補正部）
５３ 角加速度算出部（回転角加速度算出部）
６２、７２ 積分器
６３、７３、１１６、１１８ 減衰トルク算出部
１１５、１１７ ローパスフィルタ
１３２ トルク変換部（変速比補正部）
１３６ｂ 減算器（トランスミッショントルク算出部）
１３６ｃ 減算器（トランスミッショントルク算出部）

Claims (6)

1. 一体で回転可能に連結され、動力系の供試体を回転させる装置側回転体を含む少なくとも３つの回転体と、
   前記各回転体に生じるトルクを検出するトルク検出部と、
   トルク指令に応じて前記装置側回転体の駆動を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記トルク検出部によって検出されたトルクに基づいて、前記回転体のうち隣り合う回転体の回転角速度差を求める回転角速度差導出部と、
   前記回転角速度差導出部によって算出された回転角速度差に基づいて減衰トルク値を算出する減衰トルク算出部と、
   前記減衰トルク算出部によって算出された減衰トルク値を用いて前記トルク指令を補正するトルク指令補正部とを有する、動力系の試験装置。
2. 請求項１に記載の動力系の試験装置において、
   前記トルク検出部は、
   前記供試体と前記装置側回転体との間に生じる軸トルクを検出するトルク検出器と、
   前記トルク検出器によって検出された前記軸トルクと、前記トルク指令とを用いて、前記装置側回転体に生じるトルクを求めるトルク算出部とを有する、動力系の試験装置。
3. 請求項１または２に記載の動力系の試験装置において、
   前記装置側回転体は、
   前記供試体の動力入力側に連結される入力側回転体と、
   前記供試体の動力出力側に連結される出力側回転体とを有し、
   前記制御部は、
   前記入力側回転体の駆動を制御する入力側制御部と、
   前記出力側回転体の駆動を制御する出力側制御部とをさらに有し、
   前記入力側制御部及び前記出力側制御部は、それぞれ、前記トルク指令補正部を有する、動力系の試験装置。
4. 請求項３に記載の動力系の試験装置において、
   前記供試体は、トランスミッションであり、
   前記トルク検出部は、
   前記入力側回転体と前記トランスミッションとの間に設けられる入力側トルク検出器と、
   前記トランスミッションと前記出力側回転体との間に設けられる出力側トルク検出器と、
   前記入力側トルク検出器及び前記出力側トルク検出器でそれぞれ検出された軸トルクを、前記トランスミッションの変速比に応じて補正する変速比補正部と、
   前記変速比補正部によって補正された補正後軸トルクと、前記軸トルクとを用いて、前記トランスミッションに生じるトルクを求めるトランスミッショントルク算出部とを有する、動力系の試験装置。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の動力系の試験装置において、
   前記回転角速度差導出部は、
   前記トルク検出部によって検出された前記回転体のトルクと、該回転体の慣性モーメントとを用いて、該回転体の回転角加速度を求める回転角加速度算出部と、
   前記回転角加速度算出部によって算出された回転角加速度を用いて前記回転角速度差を算出する回転角速度差算出部とを有する、動力系の試験装置。
6. 請求項５に記載の動力系の試験装置において、
   前記回転角速度差算出部は、前記回転角加速度算出部によって算出された回転角加速度から回転角速度を求めるためのローパスフィルタを有する、動力系の試験装置。

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