JP2022028530A - パワートレーン試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観測される固有周波数等が車両の周波数等と乖離を抑制でき、ドライバビリティの評価や低周波振動評価等の駆動系捩じり振動に起因する各種車両の振動現象を再現できるパワートレーン試験装置を得る。【解決手段】本パワートレーン試験装置１０では、Ｐ／Ｉ制御器１８の積分制御器２２に既知のタイヤモデルのばね定数が入力され、比例制御器２０の積分制御器２２に既知のタイヤモデルのダンパ係数が入力される。このため、ドライバビリティの評価や低周波振動評価等の駆動系捩じり振動に起因する各種車両の振動現象を再現できる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両のドライバビリティ評価、低周波振動評価等の駆動系捩じり振動に起因する振動現象の周波数、減衰特性等を試験するパワートレーン試験装置に関する。

下記特許文献１に開示されたパワートレーン試験装置では、動力計速度制御をＨ∞制御器やμ設計法を用いてタイヤモデルからの回転数指令に動力計の実回転数を近づけている。しかしながら、このパワートレーン試験装置では、回転数指令値に基づく回転の回転数が実回転数に一致することがなく、観測される固有周波数等、車両で観測される周波数等と異なる。

特開２０１０－０１９７１１号公報

本発明は、上記事実を考慮して、観測される固有周波数等が車両の周波数等と乖離を抑制でき、ドライバビリティの評価や低周波振動評価等の駆動系捩じり振動に起因する各種車両の振動現象を再現できるパワートレーン試験装置を得ることが目的である。

請求項１に記載のパワートレーン試験装置は、動力計へのトルク指令値が入力されて動力計回転指令値が演算される演算部と、駆動系の実機の諸元が入力されて回転指令値が演算される演算部と、既知のタイヤモデルのばね定数とダンパ係数が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記ばね定数が積分制御器に入力され、前記ダンパ係数が比例制御器に入力されるＰ／Ｉ制御器を有し、前記回転指令値に基づいてトルク指令値を出力する制御部と、を備えている。

請求項１に記載のパワートレーン試験装置では、演算部に車両・タイヤ諸元が入力される。この演算部では、回転指令値が演算される。一方、入力部に既知のタイヤモデルのばね定数とダンパ係数が入力される。入力部に入力されたばね定数は、制御部のＰ／Ｉ制御器の積分制御器に入力され、入力部に入力されたダンパ係数は、Ｐ／Ｉ制御器の比例制御器に入力される。さらに、制御部には、上記の回転指令値が入力され、Ｐ／Ｉ制御器の比例制御器及び積分制御器からの出力に基づいてトルク指令値が出力される。

ここで、入力部には、既知のタイヤモデルのばね定数とダンパ係数とが一定の定数として入力される。このため、回転数指令値と実回転数とが一致しなくても、車両と同等の特性を表現できる。これによって、ドライバビリティ評価、低周波振動評価等の駆動系捩じり振動に起因する振動現象を、周波数、減衰特性共に再現できる。

以上、説明したように、本発明に係るパワートレーン試験装置では、ドライバビリティの評価や低周波振動評価等の駆動系捩じり振動に起因する各種車両の振動現象を再現できる。

本発明の一実施の形態に係るパワートレーン試験装置のブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るパワートレーン試験装置のモデル図である。 時間に対するＤＳトルクの波形である。 入力をエンジントルク、出力をドライブシャフトトルクとした際の伝達関数の波形である。

次に、図１から図４を用いて本発明の各実施の形態について説明する。

図１に示されるように、本パワートレーン試験装置１０は、実機１２を備えている。実機１２は、エンジン等によって構成されており、実機１２からの出力は、エンジンの軸慣性Ｉ_ＥＧと、トルクコンバータのばね定数κ_ＤＰと、タイヤとデファレンシャルギヤとの間のばね係数κ_ＡＸＬＥと、によるばねモデルにエンジントルクＴＥが入力された際の値に基づいている。実機１２は、動力計２６に接続されている。演算部１４は、ダイナモ装置を含んで構成されており、図２に示されるように、ダイナモ装置の慣性Ｉ_Ｄｙｎｏは、車両のタイヤの慣性と同等とされている。

また、演算部１４には、制御部１６のＰ／Ｉ制御器１８が接続されている。Ｐ／Ｉ制御器１８は、比例制御器２０と積分制御器２２とを備えている。比例制御器２０は、操作量を制御量と目標値の偏差の一次関数として制御する。これに対して、積分制御器２２は、入力値（操作量）に対しても周囲の環境などによって出力値を変えなければならない場合、すなわち、残留偏差が存在する場合、残留偏差の時間積分に比例して入力値（操作量）を変化させる動作をする。比例制御器２０及び積分制御器２２は、動力計２６へ接続されており、演算部１４からの出力が比例制御器２０及び積分制御器２２に入力される。

一方、本パワートレーン試験装置１０は、入力部２４を備えている。入力部２４には、タイヤモデルのばね定数κ_ＴＩＲＥ（図２参照）とダンパ係数δ_ＴＩＲＥ（図２参照）とが入力される。これらのタイヤモデルのばね定数κ_ＴＩＲＥとダンパ係数δ_ＴＩＲＥとは、予め、他のタイヤ試験等で得られ、蓄積された値とされている。入力部２４は、制御部１６のＰ／Ｉ制御器１８に接続されており、入力部２４に入力されたタイヤモデルのばね定数κ_ＴＩＲＥは、演算部１４を介してＰ／Ｉ制御器１８の比例制御器２０に入力される。これに対して、入力部２４から出力されたタイヤモデルのダンパ係数δ_ＴＩＲＥは、Ｐ／Ｉ制御器１８の積分制御器２２に入力される。また、Ｐ／Ｉ制御器１８の積分制御器２２は、別途、演算部１４に接続されており、タイヤ諸元のデータが演算部１４から積分制御器２２に入力される。

これらのＰ／Ｉ制御器１８の比例制御器２０及び積分制御器２２での演算結果は、トルク指令値として出力される。Ｐ／Ｉ制御器１８から出力されたトルク指令値は、動力計２６に入力されると共に、演算部１４にフィードバックされ、演算部１４から出力される回転指令値に供される。動力計２６は、動力計回転計測部２８へ電気的に接続されており、動力計回転計測部２８では、動力計２６の実回転数を計測し、動力計回転計測部２８から出力されたデータは、入力部２４の回転指令値とタイヤモデルのばね定数κ_ＴＩＲＥ及びダンパ係数δ_ＴＩＲＥとの補正に用いられる。

図２に示されるη_ＴＩＲＥは、タイヤモデルにおいてばね定数κ_ＴＩＲＥ及びダンパ係数δ_ＴＩＲＥ、タイヤの慣性に変わるダイナモ装置の慣性Ｉ_Ｄｙｎｏを除した部分に相当する。

次に、本パワートレーン試験装置１０を用いて時速約３０ｋｍからアクセル１００パーセントで加速した際のショック波形を示す。

先ず、既知の一般のタイヤモデルからばね定数κ_ＴＩＲＥ＝３５０００Ｎｍ／ｒａｄと、ダンパ係数δ_ＴＩＲＥ＝３５Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ）とが得られ、これらのばね定数κ_ＴＩＲＥ＝３５０００Ｎｍ／ｒａｄと、ダンパ係数δ_ＴＩＲＥ＝３５Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ）とが入力部２４に入力される。

入力部２４に入力されたばね定数κ_ＴＩＲＥ＝３５０００Ｎｍ／ｒａｄと、ダンパ係数δ_ＴＩＲＥ＝３５Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ）とは、演算部１４を介してＰ／Ｉ制御器１８の比例制御器２０及び積分制御器２２にそれぞれ入力される。これによって得られたＰ／Ｉ制御器１８の比例制御器２０での演算結果であるＰ値と、Ｐ／Ｉ制御器１８の積分制御器２２での演算結果であるＩ値とが得られ、トルク指令値としてＰ／Ｉ制御器１８から出力される。

Ｐ／Ｉ制御器１８から出力されたトルク指令値は、動力計２６に入力されると共に、演算部１４へフィードバックされる。動力計回転計測部２８では、動力計２６の実回転数を計測される。

このようにして、得られた取得波形（図３参照）では、本実施の形態を適用した実線波形は、これまでの従来手法を適用した点線波形に比べて実車の振動特性（一点鎖線の波形）に周波数、減衰共によく再現する。また、同様に、図４（Ａ）、（Ｂ）での入力をエンジントルク、出力をドライブシャフトトルクで示す実車と本実施の形態との車両伝達特性のグラフに示されるように、車両のドライバビリティの評価で必要な２０Ｈｚ以下の周波数帯で実車（実線）をよく再現している。

また、タイヤモデルのばね定数κ_ＴＩＲＥ及びダンパ係数δ_ＴＩＲＥとは、既知の一般のタイヤモデルを適用している。このため、モデルに対して軸のトルクの計測値を利用する従来の手法に比べて、応答性の低下を抑制でき、むだな時間が生じることを抑制できる。これにより、フレーム系車両に代表される大型車であっても、Ｐ／Ｉ制御器１８でのゲインを確保できる。さらに、トルク指令値に計測値を用いないことから、ノイズ対策も不要である。

１０ パワートレーン試験装置
１２ 実機
１４ 演算部
１６ 制御部
１８ Ｐ／Ｉ制御器
２０ 比例制御器
２２ 積分制御器
２４ 入力部

Claims (1)

1. 車両の諸元が入力されて回転指令値が演算される演算部と、
   既知のタイヤモデルのばね定数とダンパ係数が入力される入力部と、
   前記入力部に入力された前記ばね定数が比例制御器に入力され、前記ダンパ係数が積分制御器に入力されるＰ／Ｉ制御器を有し、前記回転指令値に基づいてトルク指令値を出力する制御部と、
   を備えるパワートレーン試験装置。

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