JP2015004515A - ドライブトレインの試験システム - Google Patents

Abstract

【課題】デファレンシャルギアを備えない供試体を試験対象としたＩ型の試験システムであっても、左右両タイヤで異なった状態の路面を再現できる試験システムを提供する。【解決手段】タイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒを算出するタイヤ速度演算部６２Ｌ，６２Ｒと、車両速度値Ｖを算出する車両速度演算部６４と、タイヤと路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動トルク値Ｆｘｌ，Ｆｘｒを算出する車両駆動トルク演算部６３Ｌ，６３Ｒと、デファレンシャルギアの一対の出力軸に発生するデフトルク値Ｔｄｌ，Ｔｄｒを算出するデフトルク演算部６１と、タイヤ速度値に基づいて算出された速度指令値とエンコーダの検出値との偏差がなくなるようにトルク電流指令信号を出力する速度制御装置６５と、を備える。タイヤ速度演算部６２Ｌ，６２Ｒは、デフトルク値Ｔｄｌ，Ｔｄｒ及び車両駆動トルク値Ｆｘｌ，Ｆｘｒに基づいてタイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒを算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、ドライブトレインの試験システムに関する。

ドライブトレインとは、エンジンで発生したエネルギーを駆動輪に伝達するための複数の装置の総称をいい、エンジン、クラッチ、トランスミッション、ドライブシャフト、プロペラシャフト、デファレンシャルギア、及び駆動輪などで構成される。ドライブトレインの試験システムでは、実際にエンジンでトランスミッションを駆動するとともに、その出力軸に接続されたダイナモメータを電気慣性制御することにより、適切な負荷トルクを出力軸に付与しながら、ドライブトレインの耐久性能や品質などが評価される。

このような試験システムで採用されている電気慣性制御の多くは、例えば特許文献１に示されているように、車両慣性モーメントに相当する単一の慣性量のみが設定可能となっている。これは、実車両のタイヤがスリップせず常に路面にグリップして走行している状態を模擬していることに相当する。しかしながら、実際には雪面や氷面などタイヤが滑り易い路面が存在するが、特許文献１に示された試験システムでは、このような路面上でタイヤがスリップした状態を再現するのは困難である。

特許文献２には、ドライブトレインが搭載される車両の動特性モデルに基づいて負荷トルクを算出する技術が開示されている。この動特性モデルは、タイヤのスリップ率及び車両に作用する垂直荷重に基づいて車両に作用する前後力を算出するスリップモデルを含んでおり、これにより、タイヤのスリップ挙動を考慮した負荷トルクを動力計で発生させている。

特開２００９−７４８３４号公報 特開２００５−６１８８９号公報

ところで、以上のような試験システムは、試験対象に応じて様々な形式に分類される。例えば特許文献２の試験システムは、デファレンシャルギアまで備えた供試体を試験対象としたものであり、デファレンシャルギアの一対の出力軸に２つのダイナモメータを同軸に固定するため、その外観からＴ型と呼称される。このように２つのダイナモメータを備えたＴ型の試験システムでは、これらダイナモメータを独立して駆動することによって、左右両タイヤで異なった状態の路面を再現することができる。

このようなＴ型の試験システムの他、デファレンシャルギアを備えない供試体を試験対象としたＩ型と呼称される試験システムも知られている。Ｉ型の試験システムでは、プロペラシャフトと同軸にダイナモメータを固定するため、供試体のエンジン及びプロペラシャフト、並びにダイナモメータは直線状に配置される。ところがＩ型の試験システムでは、Ｔ型の試験システムとは異なり、１つのダイナモメータしか利用しないため、Ｔ型の試験システムである上記特許文献２の技術をそのまま適用して、左右両タイヤで異なった状態の路面を再現することができない。

本発明は、デファレンシャルギアを備えない供試体を試験対象とした所謂Ｉ型のドライブトレインの試験システムであっても、左右両タイヤで異なった状態の路面を再現できる試験システムを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するため本発明は、供試体の出力軸（例えば、後述のプロペラシャフトＳ）に連結された動力計（例えば、後述の動力計２）と、指令信号に応じた電力を前記動力計に供給するインバータ（例えば、後述のインバータ３）と、前記出力軸に作用する軸トルクを検出する軸トルク検出器（例えば、後述の軸トルクメータ５）と、前記動力計の回転速度を検出する速度検出器（例えば、後述のエンコーダ４）と、前記供試体の出力軸に連結される仮想的な差動装置の一対の出力軸それぞれに接続される第１タイヤの速度値（例えば、後述の左タイヤ速度値Ｖｗｌ）及び第２タイヤの速度値（例えば、後述の右タイヤ速度値Ｖｗｒ）を算出するタイヤ速度演算部（例えば、後述のタイヤ速度演算部６２Ｌ，６２Ｒ，６２ＬＢ，６２ＲＢ）と、前記第１、第２タイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の速度値（例えば、後述の車両速度値Ｖ）を算出する車両速度演算部（例えば、後述の車両速度演算部６４）と、前記第１、第２タイヤ速度値及び前記車両速度値に基づいて、前記第１タイヤと仮想的な第１路面との間の摩擦力によって発生する第１車両駆動トルク値（例えば、後述の左車両駆動トルク値Ｆｘｌ）並びに前記第２タイヤと仮想的な第２路面との間の摩擦力によって発生する第２車両駆動トルク値（例えば、後述の右車両駆動トルク値Ｆｘｒ）を算出する車両駆動トルク演算部（例えば、後述の車両駆動トルク演算部６３Ｌ，６３Ｒ）と、前記軸トルク検出器の検出値に基づいて前記差動装置の一対の出力軸それぞれに発生する第１デフトルク値（例えば、後述の左デフトルク値Ｔｄｌ）及び第２デフトルク値（例えば、後述の右デフトルク値Ｔｄｒ）を算出するデフトルク演算部（例えば、後述のデフトルク演算部６１，６１Ａ）と、前記第１及び第２タイヤ速度値に基づいて算出された速度指令値と前記速度検出器の検出値との偏差がなくなるように指令信号を出力する速度制御装置（例えば、後述の速度制御装置６５）と、を備え、前記タイヤ速度演算部は、前記第１デフトルク値及び前記第１車両駆動トルク値に基づいて前記第１タイヤ速度値を算出し、前記第２デフトルク値及び前記第２車両駆動トルク値に基づいて前記第２タイヤ速度値を算出することを特徴とするドライブトレインの試験システム（例えば、後述の試験システム１，１Ａ，１Ｂ）を提供する。

（２）この場合、前記デフトルク演算部は、前記差動装置のトルク分配機能を模して、前記軸トルク検出器の検出値に所定の第１トルク分配比（例えば、後述の左トルク分配比Ｒｌ）及び第２トルク分配比（例えば、後述の右トルク分配比Ｒｒ）を乗算することによって前記第１デフトルク値及び前記第２デフトルク値を算出することが好ましい。

（３）この場合、前記デフトルク演算部は、前記軸トルク検出器の検出値に前記第１トルク分配比及び前記差動装置の所定のギア比（例えば、後述のギア比Ｇｄ）を乗算することによって前記第１デフトルク値を算出し、前記軸トルク検出器の検出値に前記第２トルク分配比及び前記ギア比を乗算することによって前記第２デフトルク値を算出することが好ましい。

（４）この場合、前記速度制御装置は、前記第１タイヤ速度値及び前記第２タイヤ速度値の平均値に前記差動装置の所定のギア比を乗算して得られる値を速度指令値とすることが好ましい。

（５）この場合、前記試験システム（例えば、後述の試験システム１Ａ）は、前記供試体の出力軸の回転を減速させる制動装置（例えば、後述のブレーキ装置７Ａ）と、前記軸トルク検出器の検出値、前記速度検出器の検出値、及び前記インバータへの指令信号の値に基づいて、前記出力軸の減速トルク値（例えば、後述の減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑ）を算出する減速トルク演算部（例えば、後述の減速トルク演算部６７Ａ）と、をさらに備えることが好ましい。

（６）この場合、前記試験システムは、仮想的な制動装置によって前記差動装置の前記第１タイヤ側の出力軸に発生する第１ブレーキトルク値（例えば、後述の左ブレーキトルク値ＤＢｌ）を算出する第１ブレーキトルク演算部（例えば、後述の左ブレーキトルク演算部６８ＬＢ，６８ＬＣ）と、前記制動装置によって前記差動装置の前記第２タイヤ側の出力軸に発生する第２ブレーキトルク値（例えば、後述の右ブレーキトルク値ＤＢｒ）を算出する第２ブレーキトルク演算部（例えば、後述の右ブレーキトルク演算部６８ＲＢ）と、をさらに備え、前記タイヤ速度演算部は、前記第１デフトルク値から前記第１車両駆動トルク値及び前記第１ブレーキトルク値を減算して得られる値に基づいて前記第１タイヤ速度値を算出し、前記第２デフトルク値から前記第２車両駆動トルク値及び前記第２ブレーキトルク値を減算して得られる値に基づいて前記第２タイヤ速度値を算出し、前記第１ブレーキトルク演算部は、所定のブレーキトルク指令値（例えば、後述のブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆ）を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記第１タイヤ速度値が０になるように前記第１ブレーキトルク値を算出し、前記第２ブレーキトルク演算部は、所定のブレーキトルク指令値（例えば、後述のブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆ）を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記第２タイヤ速度値が０になるように前記第２ブレーキトルク値を算出することが好ましい。

（７）この場合、前記第１ブレーキトルク演算部は、前記ブレーキトルク指令値を所定の変化率以下に制限するとともに、当該制限された第１ブレーキトルク値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記第１タイヤ速度値が０になるように前記第１ブレーキトルク値を算出し、前記第２ブレーキトルク演算部は、前記ブレーキトルク指令値を所定の変化率以下に制限するとともに、当該制限された第２ブレーキトルク値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記第２タイヤ速度値が０になるように前記第２ブレーキトルク値を算出することが好ましい。

（１）本発明の試験システムでは、タイヤ速度演算部によって仮想的な差動装置を介して接続される仮想的な第１及び第２タイヤの速度値を算出し、これら第１及び第２タイヤ速度値に基づいて算出した指令値と動力計の回転速度とが一致するように速度制御装置によってインバータへの指令信号を決定する。また本発明では、仮想的な差動装置の機能を模擬すべくデフトルク演算部によって軸トルク検出器の検出値に基づいて、上記仮想的な差動装置の一対の出力軸それぞれに発生する第１デフトルク値及び第２デフトルク値を算出する。そして、単一の軸トルク検出器から得られた第１及び第２デフトルク値を入力として、タイヤ速度演算部による第１及び第２タイヤ速度値の演算と、車両速度演算部による仮想的な車両速度値の演算と、車両駆動トルク演算部による仮想的な第１及び第２車両駆動トルク値との３つの仮想的な物理量の演算を、第１タイヤ側と第２タイヤ側とで独立して連立させることによって、速度制御装置への指令値となる第１タイヤ速度値及び第２タイヤ速度値を算出する。これにより本発明では、差動装置を備えない供試体を試験対象とするＩ型の試験システムであっても、仮想的な第１タイヤと第２タイヤとで独立した演算を行い、左右両タイヤで異なった状態の路面を再現できる。

（２）本発明では、差動装置のトルク分配機能を模して、軸トルク検出器の検出値に第１及び第２トルク分配比を乗算することによって第１及び第２デフトルク値を算出する。これにより、仮想的な差動装置の機能をさらに詳細に模擬できる。

（３）本発明では、差動装置の減速機能を模して、軸トルク検出器の検出値に第１トルク分配比及びギア比を乗算することによって第１デフトルク値を算出し、軸トルク検出器の検出値に第２トルク分配比及びギア比を乗算することによって第２デフトルク値を算出する。これにより、仮想的な差動装置の機能をさらに詳細に模擬できる。

（４）本発明では、上述のようにそれぞれ独立して算出した第１タイヤ速度値及び第２タイヤ速度値の平均値を算出し、これに差動装置のギア比を乗算して得られる値を速度指令値として速度制御装置によって動力計の速度を制御する。これにより、単一の動力計しか備えないＩ型の試験システムであっても、左右両タイヤで異なった状態の路面を再現することができる。

（５）本発明は、供試体の出力軸の回転を減速させる制動装置を設けた上、この制動装置を作動させることによって発生する減速トルク値を、軸トルク検出器の検出値、速度検出器の検出値、及びインバータへの指令信号の値に基づいて推定する。これにより、制動装置を作動させたときにおける挙動も再現できるので、試験の再現性をさらに向上できる。

（６）本発明によれば、第１及び第２ブレーキトルク演算部は、仮想的な制動装置が操作されることによって仮想的な差動装置の一対の軸それぞれに発生する第１及び第２ブレーキトルク値を算出する。タイヤ速度演算部は、デフトルク値から車両駆動トルク値及びブレーキトルク値を減算して得られる値に基づいてタイヤ速度値を算出する。これにより、上記（５）の発明と異なり、供試体に機械的なブレーキが設けられていなくても、ブレーキを操作したときの挙動を再現できる。また本発明では、ブレーキトルク演算部は、所定のブレーキトルク指令値をそのままタイヤ速度演算部に入力せず、これを上限値として扱う。すなわち、ブレーキトルク演算部は、ブレーキトルク指令値を上限値とし、この上限値より小さくかつタイヤ速度演算部によって算出されるタイヤ速度値が０になるようにブレーキトルク値を算出する。これにより、ブレーキトルク指令値を大きくしたり小さくしたりすることにより、ブレーキを強く作動させた場合や弱く作動させた場合における仮想的な走行中の車両が停止するまでの挙動を、Ｉ型の試験システムであっても精度良く再現できる。換言すれば、走行中の車両において、強くブレーキを作動させることにより短時間で車両を停止させた場合の挙動や、弱くブレーキを作動させることにより長時間で車両を停止させた場合の挙動を再現できる。

（７）本発明によれば、ブレーキトルク演算部は、ブレーキトルク指令値を所定の変化率以下に制限する。そして、制限されたブレーキトルク値を上限値として、この上限値より小さくかつタイヤ速度値が０になるようにブレーキトルク値を算出する。これにより、変化率を大きくしたり小さくしたりすることにより、制動装置を急激に強く作動させた場合や緩やかに作動させた場合における仮想的な走行中の車両が停止するまでの挙動を精度良く再現できる。

本発明の第１実施形態に係るドライブトレインの試験システムの構成を示す模式図である。 上記実施形態に係る動力計制御回路の構成を示すブロック図である。 タイヤ−路面間の摩擦係数値を決定する制御マップの一例を示す図である。 車両速度値、左タイヤ速度値、右タイヤ速度値、及びプロペラシャフトの速度値の変化の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るドライブトレインの試験システムの構成を示す模式図である。 上記実施形態に係る動力計制御回路の構成を示すブロック図である。 減速トルク演算部の演算手順を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るドライブトレインの試験システムの構成を示す模式図である。 左ブレーキトルク演算部における具体的な演算手順を示すブロック図である。 上記実施形態の変形例に係る左ブレーキトルク演算部における具体的な演算手順を示すブロック図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るドライブトレインの試験システム１について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の試験システム１の構成を示す模式図である。試験システム１は、図１に示すように、エンジンＥ、変速機Ｔ及びプロペラシャフトＳからなり、デファレンシャルギア（差動装置）を備えないドライブトレインを供試体Ｗとした、所謂Ｉ型のシステムである。

試験システム１は、プロペラシャフトＳに同軸に連結された動力計２と、この動力計２に電力を供給するインバータ３と、この動力計２の回転速度を検出するエンコーダ４と、プロペラシャフトＳの軸トルクを検出する軸トルクメータ５と、これらエンコーダ４及び軸トルクメータ５の出力信号等に基づいて動力計２を制御する動力計制御回路６と、エンジンＥを制御する図示しないエンジン制御装置と、を備える。この試験システム１では、エンジンＥでプロペラシャフトＳを回転駆動するとともに、このプロペラシャフトＳに連結された動力計２を動力計制御回路６によって電気慣性制御することにより、適切な負荷トルクをプロペラシャフトＳに付与しながら、供試体Ｗの耐久性能や品質などを評価する。

インバータ３は、動力計制御回路６から出力されるトルク電流指令信号に応じた電力を動力計２に供給する。エンコーダ４は、動力計２の回転速度を検出し、検出値に略比例した信号を動力計制御回路６に送信する。軸トルクメータ５は、プロペラシャフトＳのうち動力計２側に作用する軸トルクを、例えば軸のねじれ方向の歪み量から検出し、検出値に略比例した信号を動力計制御回路６に送信する。

図２は、動力計制御回路６の構成を示すブロック図である。
動力計制御回路６は、デフトルク演算部６１と、左タイヤ速度演算部６２Ｌと、右タイヤ速度演算部６２Ｒと、左車両駆動トルク演算部６３Ｌと、右車両駆動トルク演算部６３Ｒと、車両速度演算部６４と、速度制御装置６５と、フィードフォワード入力演算部６６と、を備える。

デフトルク演算部６１は、仮想的なデファレンシャルギアの減速機能及びトルク分配機能を模擬することによって、単一の軸トルクメータの検出値ＳＨＴに基づいてデファレンシャルギアの一対の出力軸それぞれに発生する左デフトルク値Ｔｄｌ及び右デフトルク値Ｔｄｒを算出する。

左デフトルク値Ｔｄｌは、軸トルクメータの検出値ＳＨＴに所定のギア比Ｇｄと所定の左トルク分配比Ｒｌとを乗算することによって算出される（下記式（１）参照）。また、右デフトルク値Ｔｄｒは、軸トルクメータの検出値ＳＨＴにギア比Ｇｄと所定の右トルク分配比Ｒｒとを乗算することによって算出される（下記式（２）参照）。ここで、左トルク分配比Ｒｌ及び右トルク分配比Ｒｒの値は、それぞれ０から１／２の範囲内に設定される。以下では、Ｒｌ＝Ｒｒ＝１／２とする。
Ｔｄｌ＝ＳＨＴ×Ｇｄ×Ｒｌ （１）
Ｔｄｒ＝ＳＨＴ×Ｇｄ×Ｒｒ （２）

車両速度演算部６４は、上記デファレンシャルギアの一方の出力軸に連結される仮想的な左タイヤと仮想的な左側路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する後述の左車両駆動トルク値Ｆｘｌと、デファレンシャルギアの他方の出力軸に連結される仮想的な右タイヤと仮想的な右側路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する後述の右車両駆動トルク値Ｆｘｒとを入力とし、上記仮想的な左右のタイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の慣性モーメントＪｖで特徴付けられる車両の運動方程式（下記式（３）参照）によって、車両の速度に相当する車両速度値Ｖを算出する。
Ｆｘｌ＋Ｆｘｒ＝Ｊｖ・ｄＶ／ｄｔ （３）

左タイヤ速度演算部６２Ｌは、上述のデフトルク演算部６１によって算出された左デフトルク値Ｔｄｌ及び左車両駆動トルク値Ｆｘｌを入力として、左タイヤの慣性モーメントＪｔｌで特付けられる左タイヤの運動方程式（下記式（４）参照）によって、左タイヤの回転速度に相当する左タイヤ速度値Ｖｗｌを算出する。
Ｔｄｌ−Ｆｘｌ＝Ｊｔｌ・ｄＶｗｌ／ｄｔ （４）

左タイヤ速度演算部６２Ｌは、より具体的には、左デフトルク値Ｔｄｌから左車両駆動トルク値Ｆｘｌを減算して得られる値を左タイヤの回転に寄与する左タイヤ駆動トルク値と定義し、これに左タイヤ慣性モーメントＪｔｌの逆数を乗算し、これに積分演算を施したものを左タイヤ速度値Ｖｗｌとする。

右タイヤ速度演算部６２Ｒは、上述のデフトルク演算部６１によって算出された右デフトルク値Ｔｄｒ及び右車両駆動トルク値Ｆｘｒを入力として、右タイヤの慣性モーメントＪｔｒで特徴付けられる右タイヤの運動方程式（下記式（５）参照）によって、右タイヤの回転速度に相当する右タイヤ速度値Ｖｗｒを算出する。右タイヤ速度値Ｖｗｒを算出する具体的な手順は、左タイヤ速度値Ｖｗｌを算出する手順と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
Ｔｄｒ−Ｆｘｒ＝Ｊｔｒ・ｄＶｗｒ／ｄｔ （５）

左車両駆動トルク演算部６３Ｌは、左タイヤ速度値Ｖｗｌと車両速度値Ｖとの差に基づいて、左タイヤと仮想的に設定された左側路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する左車両駆動トルク値Ｆｘｌを算出する。以下、その手順について具体的に説明する。

左車両駆動トルク演算部６３Ｌは、先ず、速度差（Ｖｗｌ−Ｖ）並びに速度値Ｖｗｌ及びＶの何れか大きい方に基づいて、左タイヤの左側路面上における左スリップ率λｌを下記式（６）に基づいて算出する。次に、左車両駆動トルク演算部６３Ｌは、算出した左スリップ率λｌを引数として、図３に示すような制御マップｆｌに基づいて左タイヤ−左側路面間の左摩擦係数値μｌを決定する（下記式（７）参照）。なお、この摩擦係数値を決定する制御マップは、左側路面の状態（雪面、乾燥路面等）に応じて適宜選択可能となっている。次に、左車両駆動トルク演算部６３Ｌは、左タイヤが左側路面から受ける左垂直抗力値Ｎｚｌに、左摩擦係数値μｌを乗算することにより、左車両駆動トルク値Ｆｘｌを算出する（下記式（８）参照）。この左垂直抗力値Ｎｚｌは、予め定められた定数又は車両速度値Ｖなどに応じて推定された値が用いられる。
λｌ＝（Ｖｗｌ−Ｖ）／ｍａｘ（Ｖｗｌ，Ｖ） （６）
μｌ＝ｆｌ（λｌ） （７）
Ｆｘｌ＝Ｎｚｌ・μｌ （８）

右車両駆動トルク演算部６３Ｒは、右タイヤ速度値Ｖｗｒと車両速度値Ｖとを入力として、下記式（９）〜（１１）に基づいて、右タイヤと右側路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する右車両駆動トルク値Ｆｘｒを算出する。右車両駆動トルク値Ｆｘｒを算出する具体的な手順は、右車両駆動トルク値Ｆｘｒを算出する手順と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
λｒ＝（Ｖｗｒ−Ｖ）／ｍａｘ（Ｖｗｒ，Ｖ） （９）
μｒ＝ｆｒ（λｒ） （１０）
Ｆｘｒ＝Ｎｚｒ・μｒ （１１）

以上のように、動力計制御回路６では、仮想的なデファレンシャルギアを介してその一対の出力軸の両端側に接続される左タイヤ及び右タイヤと、これらタイヤを駆動輪として左側路面及び右側路面上を走行する車両とを仮想的に設定し、これらを独立した慣性モーメントＪｔｌ，Ｊｔｒ，Ｊｖを有する物体とした上、それぞれに対する運動方程式（３）〜（１１）を連立させることにより、車両速度値Ｖ、左タイヤ速度値Ｖｗｌ、及び右タイヤ速度値Ｖｗｒを算出する。また、動力計制御回路６では、仮想的なデファレンシャルギアの機能を模擬することによって軸トルクメータの検出値から左右のデフトルク値Ｔｄｌ，Ｔｄｒを算出し（式（１）〜（２）参照）、これらデフトルク値Ｔｄｌ，Ｔｄｒを左右のタイヤ速度演算部６２Ｌ，６２Ｒに入力することによって左右のタイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒを算出する。

速度制御装置６５は、左右のタイヤ速度演算部６２Ｌ，６２Ｒによって算出された左タイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒの平均値にデファレンシャルギアのギア比Ｇｄを乗算して得られる仮想的なタイヤ速度値を速度指令値とし、エンコーダの検出値がこの速度指令値になるようにトルク電流指令信号を出力する。

フィードフォワード入力演算部６６は、デフトルク値Ｔｄｌ，Ｔｄｒと車両駆動トルク値Ｆｘｌ、Ｆｘｒとの差に比例した信号を速度制御装置６５から出力されるトルク電流指令信号に合成し、このトルク電流指令信号を補正する。より具体的には、フィードフォワード入力演算部６６は、図２に示すように、左デフトルク値Ｔｄｌと左車両駆動トルク値Ｆｘｌとの差に左タイヤの慣性モーメントＪｔｌの逆数を乗算して得られる値と、右デフトルク値Ｔｄｒと右車両駆動トルクＦｘｒとの差に右タイヤの慣性モーメントＪｔｒの逆数を乗算して得られる値との平均値を算出する。さらにフィードフォワード入力演算部６６は、この平均値にギア比Ｇｄと動力計の慣性モーメントＪｄｙを乗算し、これを速度制御装置６５から出力されるトルク電流指令信号に合成する。このようなフィードフォワード入力演算部６６の機能により、タイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒの変化に対する応答性を高めることができる。

図４は、車両速度値Ｖ、左タイヤ速度値Ｖｗｌ、右タイヤ速度値Ｖｗｒ、及びプロペラシャフトの速度値（エンコーダの検出値に相当）の変化の一例を示す図である。図４では、車両が停止した状態から、時刻ｔ１においてアクセルペダルを深く踏み込みエンジンＥを急加速させ、その後時刻ｔ２においてアクセルペダルの踏み込みを弱めたときにおけるこれら速度値の変化の一例を示す。なお、図４に示す結果では、仮想的な路面の設定について、左側路面は右側路面よりも滑りやすくなるように設定した。すなわち、左車両駆動トルク演算部６３Ｌにおいて用いられる制御マップｆｌは、右車両駆動トルク演算部６３Ｒにおいて用いられる制御マップｆｒよりも摩擦係数値が大きくなるようにした。

図４に示すように、時刻ｔ１においてエンジンＥを急加速させると、左タイヤ速度値（細破線）は車両速度値（太破線）に比べて著しく上昇するのに対し、右タイヤ速度値（細実線）は車両速度値とほぼ同じ変化を示す。また、時刻ｔ２においてアクセルペダルの踏み込みを弱めると、車両速度値は上昇しながら左タイヤ速度値は減少する。そして時刻ｔ３では、左タイヤ速度値と右タイヤ速度値と車両速度値とがほぼ等しくなる。以上のように、本実施形態の試験システムによれば、軸トルクメータの検出値に基づいて左デフトルク値Ｔｄｌと右デフトルク値Ｔｄｒとを算出し、左タイヤ速度値Ｖｗｌと右タイヤ速度値Ｖｗｒとを別々に算出することにより、Ｉ型の試験システムであっても、左右両タイヤで異なった状態の路面上での発進及び走行動作を模擬することができる。

本実施形態の試験システムによれば、以下の効果（Ａ）〜（Ｃ）を奏する。
（Ａ）試験システム１では、仮想的なデファレンシャルギアの機能を模擬すべくデフトルク演算部６１によって軸トルクメータの検出値ＳＨＴに基づいて、仮想的なデファレンシャルギアの一対の出力軸それぞれに発生する左右のデフトルク値Ｔｄｌ，Ｔｄｒを算出する。そして、単一の軸トルクメータから得られた左右のデフトルク値Ｔｄｌ、Ｔｄｒを入力として、タイヤ速度演算部６２Ｌ，６２Ｒによる左右のタイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒの演算と、車両速度演算部６４による仮想的な車両速度値Ｖの演算と、車両駆動トルク演算部６３Ｌ，６３Ｒによる仮想的な左右の車両駆動トルク値Ｆｘｌ，Ｆｘｒとの３つの仮想的な物理量の演算を、左タイヤ側と右タイヤ側とで独立して連立させることによって、速度制御装置６５への指令値となる左右のタイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒを算出する。これにより試験システム１では、左右両タイヤで異なった状態の路面上での発進及び走行動作を模擬することができる。

（Ｂ）試験システム１では、デファレンシャルギアのトルク分配機能及び減速機能を模して、軸トルクメータの検出値ＳＨＴに左トルク分配比Ｒｌ及びギア比Ｇｄを乗算したものを左デフトルク値Ｔｄｌとし、軸トルクメータの検出値ＳＨＴに右トルク分配比Ｒｒ及びギア比Ｇｄを乗算したものを右デフトルク値Ｔｄｒとする。これにより、仮想的なデファレンシャルギアの機能をさらに詳細に模擬できる。

（Ｃ）試験システム１では、上述のようにそれぞれ独立して算出した左右のタイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒの平均値を算出し、これにデファレンシャルギアのギア比Ｇｄを乗算して得られる値を速度指令値として速度制御装置６５によって動力計の速度を制御する。これにより、単一の動力計しか備えないＩ型の試験システム１であっても、左右両タイヤで異なった状態の路面上での発進及び走行動作を模擬することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ａについて、図面を参照しながら説明する。
図５は、本実施形態の試験システム１Ａの構成を示す模式図である。以下の試験システム１Ａの説明において、第１実施形態の試験システム１と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。試験システム１Ａは、プロペラシャフトＳの回転を減速させるブレーキ装置７Ａをさらに備える点と、動力計制御回路６Ａの構成が第１実施形態の試験システム１と異なる。
ブレーキ装置７Ａは、プロペラシャフトＳのうち動力計２側に設けられたブレーキロータを図示しないブレーキキャリパで挟持することにより、プロペラシャフトＳの回転を減速させる。

図６は、動力計制御回路６Ａの構成を示すブロック図である。
動力計制御回路６Ａは、減速トルク演算部６７Ａをさらに備える点、及びデフトルク演算部６１Ａの構成が、第１実施形態の試験システム１と異なる。

図７は、減速トルク演算部６７Ａの演算手順を示すブロック図である。
減速トルク演算部６７Ａは、軸トルクメータの検出値ＳＨＴ、エンコーダの検出値ＤＹｗ、及びトルク電流指令信号ＤＹＴに基づいて、プロペラシャフトＳのうち動力計側に設けられたブレーキ装置による減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑを算出する。より具体的には、減速トルク演算部６７Ａは、値ＳＨＴ，ＤＹｗ、ＤＹＴを入力として、慣性モーメントＪｄｙを有する動力計の運動方程式（下記式（１２）参照）に基づいて、減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑを算出する。
Ｊｄｙ・ｄＤＹｗ／ｄｔ＝ＳＨＴ＋ＤＹＴ−ＤＢ＿Ｔｒｑ （１２）

図６に戻って、デフトルク演算部６１Ａは、軸トルクメータの検出値ＳＨＴからブレーキ装置による減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑを減算することによって得られた値に、ギア比Ｇｄ及び左トルク分配比Ｒｌを乗算することによって左デフトルク値Ｔｄｌを算出する（下記式（１３）参照）。また、デフトルク演算部６１Ａは、軸トルクメータの検出値ＳＨＴからブレーキ装置による減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑを減算することによって得られた値に、ギア比Ｇｄ及び右トルク分配比Ｒｒを乗算することによって右デフトルク値Ｔｄｒを算出する（下記式（１４）参照）。
Ｔｄｌ＝（ＳＨＴ−ＤＢ＿Ｔｒｑ）×Ｇｄ×Ｒｌ （１３）
Ｔｄｒ＝（ＳＨＴ−ＤＢ＿Ｔｒｑ）×Ｇｄ×Ｒｒ （１４）

本実施形態の試験システム１Ａによれば、上記効果（Ａ）〜（Ｃ）に加えて、以下の効果（Ｄ）を奏する。
（Ｄ）試験システム１Ａでは、供試体ＷのプロペラシャフトＳの回転を減速させるブレーキ装置７Ａを設けた上、このブレーキ装置７Ａを作動させることによって発生する減速トルク値ＤＢ＿Ｔｒｑを、軸トルクメータの検出値ＳＨＴ、エンコーダの検出値ＤＹｗ、及びインバータへのトルク電流指令信号ＤＹＴに基づいて推定する。これにより、走行中にブレーキ装置７Ａを作動させたときにおける挙動も再現できるので、試験の再現性をさらに向上できる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るドライブトレインの試験システム１Ｂについて、図面を参照しながら説明する。
図８は、試験システム１Ｂの動力計制御回路６Ｂの構成を示すブロック図である。以下の試験システム１Ｂの説明において、第１実施形態の試験システム１と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。動力計制御回路６Ｂは、左ブレーキトルク演算部６８ＬＢ及び右ブレーキトルク演算部６８ＲＢをさらに備える点と、左タイヤ速度演算部６２ＬＢ及び右タイヤ速度演算部６２ＲＢの構成が図２の動力計制御回路６と異なる。

左ブレーキトルク演算部６８ＬＢは、供試体の仮想的なデファレンシャルギアの一対の出力軸のうち、左タイヤが設けられた方に設けられる仮想的な左ブレーキ装置が操作されることによって発生する左ブレーキトルク値ＤＢｌを算出する。

図９は、左ブレーキトルク演算部６８ＬＢにおける具体的な演算手順を示すブロック図である。
左ブレーキトルク演算部６８ＬＢは、ブレーキＡＳＲ６８１とブレーキトルクリミッタ６８２とを備え、以下の手順に従って左ブレーキトルク値ＤＢｌを算出する。
ブレーキＡＳＲ６８１は、速度制御装置６５のＡＳＲと同じ機能を有し、所定の停止目標値（例えば、０）から左タイヤ速度値Ｖｗｌを減算して得られる偏差入力値が０になるようなブレーキトルク値を算出する。

ブレーキトルクリミッタ６８２は、図示しない外部の入力装置から、上記仮想的な左ブレーキ装置によって発生させるべきブレーキトルクに対する指令値となる正のブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆが入力されると、ブレーキＡＳＲ６８１のブレーキトルク値に比例した出力を、下限値を−ＤＢ＿ｒｅｆとし上限値をＤＢ＿ｒｅｆとした範囲内に制限する。なお、図９に示す組み合わせでは、偏差入力が正の場合のブレーキＡＳＲ６８１の出力は負になる。そこでブレーキトルクリミッタ６８２は、演算の便宜上、ブレーキＡＳＲ６８１の出力を−ＤＢ＿ｒｅｆからＤＢ＿ｒｅｆの範囲内に制限した値に−１を乗算したものを、左ブレーキトルク値ＤＢｌとする。

図８に戻って、左ブレーキトルク演算部６８ＬＢでは、外部から入力されたブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆを上限値として扱い、この上限値より小さくかつ左タイヤ速度値Ｖｗｌが停止目標値０になるようにブレーキＡＳＲ６８１（図９参照）によって左ブレーキトルク値ＤＢｌを算出する。右ブレーキトルク演算部６８ＲＢは、外部から入力されたブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆを上限値として扱い、この上限値より小さくかつ右タイヤ速度値Ｖｗｒが停止目標値０になるようにブレーキＡＳＲ（図示せず）によって右ブレーキトルク値ＤＢｒを算出する。なお、右ブレーキトルク演算部６８ＲＢにおける具体的な演算手順は、左ブレーキトルク演算部６８ＬＢとほぼ同じであるので、これ以上詳細な説明を省略する。

左タイヤ速度演算部６２ＬＢは、左デフトルク値Ｔｄｌから左車両駆動トルク値Ｆｘｌ及び左ブレーキトルク値ＤＢｌを減算して得られる値をタイヤ駆動トルク値とし、これを入力として下記式（１５）に示す左タイヤの運動方程式によって左タイヤ速度値Ｖｗｌを算出する。
Ｔｄｌ−ＤＢｌ−Ｆｘｌ＝Ｊｔｌ・ｄＶｗｌ／ｄｔ （１５）

右タイヤ速度演算部６２ＲＢは、右デフトルク値Ｔｄｒから右車両駆動トルク値Ｆｘｒ及び右ブレーキトルク値ＤＢｒを減算して得られる値をタイヤ駆動トルク値とし、これを入力として下記式（１６）に示す右タイヤの運動方程式によって右タイヤ速度値Ｖｗｒを算出する。
Ｔｄｒ−ＤＢｒ−Ｆｘｒ＝Ｊｔｒ・ｄＶｗｒ／ｄｔ （１６）

本実施形態の試験システム１Ｂによれば、上記効果（Ａ）〜（Ｃ）に加えて、以下の効果（Ｅ）を奏する。
（Ｅ）左右のブレーキトルク演算部６８ＬＢ，６８ＲＢは、仮想的なブレーキ装置が操作されることによって仮想的なデファレンシャルギアの一対の出力軸それぞれに発生する左右のブレーキトルク値ＤＢｌ，ＤＢｒを算出する。タイヤ速度演算部６２ＬＢ，６２ＲＢは、デフトルク値Ｔｄｌ，Ｔｄｒから車両駆動トルク値Ｆｘｌ，Ｆｘｒ及びブレーキトルク値ＤＢｌ，ＤＢｒを減算して得られる値に基づいてタイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒを算出する。これにより、上記第２実施形態の試験システム１Ａ（図５参照）と異なり、供試体Ｗに機械的なブレーキ装置７Ａが設けられていなくても、ブレーキを操作したときの挙動を再現できる。また試験システム１Ｂでは、ブレーキトルク演算部６８ＬＢ，６８ＲＢは、所定のブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆをそのままタイヤ速度演算部６２ＬＢ，６２ＲＢに入力せず、これを上限値として扱う。すなわち、ブレーキトルク演算部６８ＬＢ，６８ＲＢは、ブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆを上限値とし、この上限値より小さくかつ左右のタイヤ速度値Ｖｗｌ，Ｖｗｒが０になるようにブレーキトルク値ＤＢｌ，ＤＢｒを算出する。これにより、ブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆを大きくしたり小さくしたりすることにより、ブレーキを強く作動させた場合や弱く作動させた場合における仮想的な走行中の車両が停止するまでの挙動を、Ｉ型の試験システム１Ｂであっても精度良く再現できる。換言すれば、走行中の車両において、強くブレーキを作動させることにより短時間で車両を停止させた場合の挙動や、弱くブレーキを作動させることにより長時間で車両を停止させた場合の挙動を再現できる。

以上、本発明の第３実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば、左ブレーキトルク演算部６８ＬＢ及び右ブレーキトルク演算部６８ＲＢにおける演算は、図１０に示すような手順に置き換えてもよい。
図１０は、第３実施形態の変形例に係る左ブレーキトルク演算部６８ＬＣにおける具体的な演算手順を示すブロック図である。

左ブレーキトルク演算部６８ＬＣは、ブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆの変化率を制限する変化率制限部６８３をさらに備える点で、図９に示す左ブレーキトルク演算部６８ＬＢと異なる。変化率制限部６８３は、外部の入力装置から入力されたブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆを所定の変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］以下に制限する。すなわち、ブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆがステップ状に変化した場合には、これを予め定められた変化率以下で変化させる。

左ブレーキトルク演算部６８ＬＣは、この変化率制限部６８３によって制限されたブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆ＿ｒを上限値とし、図９を参照して説明したのと同様に、この上限値より小さくかつ左タイヤ速度値Ｖｗｌが０になるように左ブレーキトルク値ＤＢｌを算出する。

この変形例によれば、上記（Ａ）〜（Ｃ）及び（Ｅ）の効果に加えて、以下の効果（Ｆ）を奏する
（Ｆ）ブレーキトルク演算部６８ＬＣは、ブレーキトルク指令値ＤＢ＿ｒｅｆを所定の変化率以下に制限する。そして、制限されたブレーキトルク値を上限値として、この上限値より小さくかつタイヤ速度値Ｖｗｌが０になるようにブレーキトルク値を算出する。これにより、変化率を大きくしたり小さくしたりすることにより、ブレーキ装置を急激に強く作動させた場合や緩やかに作動させた場合における仮想的な走行中の車両が停止するまでの挙動を精度良く再現できる。

１，１Ａ，１Ｂ…試験システム
２…動力計
３…インバータ
４…エンコーダ（速度検出器）
５…軸トルクメータ（軸トルク検出器）
６１，６１Ａ…デフトルク演算部
６２Ｌ，６２Ｒ，６２ＬＢ，６２ＲＢ…タイヤ速度演算部
６３Ｌ，６３Ｒ…車両駆動トルク演算部
６４…車両速度演算部
６５…速度制御装置
６７Ａ…減速トルク演算部
６８ＬＢ，６８ＬＣ…左ブレーキトルク演算部（第１ブレーキトルク演算部）
６８ＲＢ…右ブレーキトルク演算部（第２ブレーキトルク演算部）
７Ａ…ブレーキ装置（制動装置）

Claims (7)

1. 供試体の出力軸に連結された動力計と、
   指令信号に応じた電力を前記動力計に供給するインバータと、
   前記出力軸に作用する軸トルクを検出する軸トルク検出器と、
   前記動力計の回転速度を検出する速度検出器と、を備えたドライブトレインの試験システムであって、
   前記供試体の出力軸に連結される仮想的な差動装置の一対の出力軸それぞれに接続される第１タイヤの速度値及び第２タイヤの速度値を算出するタイヤ速度演算部と、
   前記第１、第２タイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の速度値を算出する車両速度演算部と、
   前記第１、第２タイヤ速度値及び前記車両速度値に基づいて、前記第１タイヤと仮想的な第１路面との間の摩擦力によって発生する第１車両駆動トルク値並びに前記第２タイヤと仮想的な第２路面との間の摩擦力によって発生する第２車両駆動トルク値を算出する車両駆動トルク演算部と、
   前記軸トルク検出器の検出値に基づいて前記差動装置の一対の出力軸それぞれに発生する第１デフトルク値及び第２デフトルク値を算出するデフトルク演算部と、
   前記第１及び第２タイヤ速度値に基づいて算出された速度指令値と前記速度検出器の検出値との偏差がなくなるように指令信号を出力する速度制御装置と、を備え、
   前記タイヤ速度演算部は、前記第１デフトルク値及び前記第１車両駆動トルク値に基づいて前記第１タイヤ速度値を算出し、前記第２デフトルク値及び前記第２車両駆動トルク値に基づいて前記第２タイヤ速度値を算出することを特徴とするドライブトレインの試験システム。
2. 前記デフトルク演算部は、前記差動装置のトルク分配機能を模して、前記軸トルク検出器の検出値に所定の第１トルク分配比及び第２トルク分配比を乗算することによって前記第１デフトルク値及び前記第２デフトルク値を算出することを特徴とする請求項１に記載のドライブトレインの試験システム。
3. 前記デフトルク演算部は、前記軸トルク検出器の検出値に前記第１トルク分配比及び前記差動装置の所定のギア比を乗算することによって前記第１デフトルク値を算出し、前記軸トルク検出器の検出値に前記第２トルク分配比及び前記ギア比を乗算することによって前記第２デフトルク値を算出することを特徴とする請求項２に記載のドライブトレインの試験システム。
4. 前記速度制御装置は、前記第１タイヤ速度値及び前記第２タイヤ速度値の平均値に前記差動装置の所定のギア比を乗算して得られる値を速度指令値とすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のドライブトレインの試験システム。
5. 前記供試体の出力軸の回転を減速させる制動装置と、
   前記軸トルク検出器の検出値、前記速度検出器の検出値、及び前記インバータへの指令信号の値に基づいて、前記出力軸の減速トルク値を算出する減速トルク演算部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のドライブトレインの試験システム。
6. 仮想的な制動装置によって前記差動装置の前記第１タイヤ側の出力軸に発生する第１ブレーキトルク値を算出する第１ブレーキトルク演算部と、
   前記制動装置によって前記差動装置の前記第２タイヤ側の出力軸に発生する第２ブレーキトルク値を算出する第２ブレーキトルク演算部と、をさらに備え、
   前記タイヤ速度演算部は、前記第１デフトルク値から前記第１車両駆動トルク値及び前記第１ブレーキトルク値を減算して得られる値に基づいて前記第１タイヤ速度値を算出し、前記第２デフトルク値から前記第２車両駆動トルク値及び前記第２ブレーキトルク値を減算して得られる値に基づいて前記第２タイヤ速度値を算出し、
   前記第１ブレーキトルク演算部は、所定のブレーキトルク指令値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記第１タイヤ速度値が０になるように前記第１ブレーキトルク値を算出し、
   前記第２ブレーキトルク演算部は、所定のブレーキトルク指令値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記第２タイヤ速度値が０になるように前記第２ブレーキトルク値を算出することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のドライブトレインの試験システム。
7. 前記第１ブレーキトルク演算部は、前記ブレーキトルク指令値を所定の変化率以下に制限するとともに、当該制限された第１ブレーキトルク値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記第１タイヤ速度値が０になるように前記第１ブレーキトルク値を算出し、
   前記第２ブレーキトルク演算部は、前記ブレーキトルク指令値を所定の変化率以下に制限するとともに、当該制限された第２ブレーキトルク値を上限値とし、当該上限値より小さくかつ前記第２タイヤ速度値が０になるように前記第２ブレーキトルク値を算出することを特徴とする請求項５に記載のドライブトレインの試験システム。

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