JP4546752B2 - 駆動モータを搭載した車両の走行状態模擬装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源として駆動モータを搭載する車両の性能検査において、車両走行状態を模擬するために、指定された運転条件に応じて仮想的に制動トルクおよび走行抵抗トルクを発生させる負荷装置を制御する負荷装置制御システムに関する。

車両の性能試験を行う検査装置として、例えば特許文献１に開示された検査装置がある。特許文献１の装置では、エンジンとドライブトレーンとを結合した状態で、各々の性能試験を実施することができる。しかし、モータ・ジェネレータを駆動源として搭載した電気自動車やハイブリッド車の性能試験において、特許文献１に示すような、実際の車両に搭載されるブレーキシステムを搭載せずに、駆動輪などに直結した負荷吸収モータがエンジンやモータ・ジェネレータの駆動出力を吸収することで車両走行状態を模擬する検査装置では、次のような問題があった。

すなわち、駆動源として搭載されたモータ・ジェネレータは、駆動トルクを発生することはもちろんのこと、車両が制動状態のときは、回生トルクも発生する。しかし、従来の検査装置では、負荷吸収モータが車両の制動状態を模擬する際に、モータ・ジェネレータで発生する回生トルクを考慮せずに、ブレーキシステムで発生すべきメカブレーキトルクや走行抵抗トルクを模擬的に発生させていた。したがって、このような検査装置で実現される模擬的な車両走行状態において、モータ・ジェネレータで発生する回生トルク分の誤差が生じることがあった。

特開平１１−１２５５８３号公報 特開平０８−３３４４３９号公報 特開２０００−３５３８０号公報 特開２０００−９７８１１号公報

本発明は、車両の性能検査において、車両の駆動源から出力される駆動出力を吸収することで車両走行状態を模擬する負荷装置が、より実車両に近い車両走行状態を提供することを目的とする。

本発明に係る走行状態模擬装置は、駆動源として駆動モータを搭載した車両の性能試験を行うために、その駆動モータからの出力を伝える出力軸に連結した負荷装置を制御して、指定された運転条件に応じた負荷トルクをその出力軸に対して発生させ、前記車両の走行状態を模擬する走行状態模擬装置であって、前記駆動モータで発生させるべき目標発生トルクを、指定された運転条件に応じて算出する目標発生トルク算出手段と、算出した目標発生トルクの発生指示を示すトルク指令を、前記駆動モータを制御する駆動モータ制御装置に出力するトルク指令出力手段と、前記負荷装置に発生させる負荷トルクを指定された運転条件に応じて算出する負荷トルク算出手段と、算出された負荷トルクに基づいて前記負荷装置を制御する負荷制御手段と、を備え、前記負荷トルク算出手段は、前記トルク指令に示される目標発生トルクが回生トルクの場合、その回生トルク分を減算してその運転条件で発生させるべき負荷トルクを算出することを特徴とする。

本発明によれば、負荷トルク算出手段が、トルク指令出力手段により出力されるトルク指令に示される目標発生トルクが回生トルクを示す場合、その回生トルク分を減算してその運転条件で発生させるべき負荷トルクを算出する。これにより、例えば、実際の車両に搭載されるブレーキシステムを搭載せずに、各駆動輪に直結した負荷装置として各負荷吸収モータがエンジンやモータ・ジェネレータの駆動出力を吸収することで車両走行状態を模擬する検査装置において、車両の制動状態を模擬する場合、各負荷吸収モータを制御する負荷制御装置が、モータ・ジェネレータで発生する回生トルクを考慮して、負荷吸収モータで発生させるべき制動トルクを算出し、その算出した制動トルクを発生させるように負荷吸収モータを制御する。よって、従来の同種の検査装置にくらべ、より実車両に近い車両走行状態を提供することができる。

本発明に係る走行状態模擬装置の一つの態様によれば、トルク測定装置が測定した前記駆動モータで発生した実行回生トルクを取得する実行回生トルク取得手段と、取得した実行回生トルクと、前記トルク測定装置が実行回生トルクを測定した際の目標発生トルクとの差分を算出する差分算出手段と、算出した差分を、前記トルク測定装置が実行回生トルクを測定した際に指定されていた運転条件と関連づけて記憶する差分記憶手段と、を備え、前記目標発生トルク算出手段は、トルク指令に示される目標発生トルクが回生トルクの場合、目標発生トルクを算出する際に指定された運転条件と同一の運転条件で関連づけて登録された差分を前記差分記憶手段から取得して、指定された運転条件に応じて算出する目標発生トルクの補正をその差分に基づき行うことを特徴とする。

本発明によれば、トルク指令に示される目標発生トルクが回生トルクの場合、目標発生トルク算出手段が、目標発生トルクを算出する際に指定された運転条件と同一の運転条件で関連づけて登録された差分を差分記憶手段から取得して、指定された運転条件に応じて算出する目標発生トルクの補正をその差分に基づき行う。これにより、駆動モータで発生した実行回生トルクと実際に発生させたい目標発生トルクとの間で生じる誤差を補正することができ、車両のより正確な走行状態の模擬を実現することができる。

本発明の実施の形態（以下、実施形態とする）について、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態におけるハイブリッド車用試験装置である。ハイブリッド車用試験装置では、試供体として、エンジン１０、モータ・ジェネレータ２０、動力分配機構３０、ドライブシャフト４０が接続されている。そして、ＥＣＵ９０の制御のもと、エンジン１０やモータ・ジェネレータ２０から出力された駆動出力は、動力分配機構３０を介してドライブシャフト４０に伝えられる。さらに、ドライブシャフト４０の両端には負荷装置として負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂが接続されている。負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂは、車両走行状態を模擬するために、ドライブシャフト４０に対して仮想的に制動トルクや走行抵抗トルクを発生させる負荷装置である。このように、負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂにおいて、仮想的に制動トルクや走行抵抗トルクを発生させることで、実際に車両を走らせることなく、さらに、実際の車両に搭載されるブレーキシステムを搭載することなく、模擬的に車両走行状態を作り出し、車両の各種性能試験を行うことができる。

走行模擬装置６０は、指定された運転条件に基づいて、仮想的に発生させる制動トルクや走行抵抗トルクといった負荷トルクの値を算出し、その負荷トルクを負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂに発生させるように制御する装置である。さらに、走行模擬装置６０は、指定された運転条件に応じた動作を各試供体がするように、ＥＣＵ９０に対して制御指令を出力する。ＥＣＵ９０は、この制御指令に基づいて、エンジン１０やモータ・ジェネレータ２０を制御して駆動トルクを発生させたり、モータ・ジェネレータ２０を制御して回生トルクを発生させる。

本実施形態において特徴的なことは、モータ・ジェネレータ２０で発生する回生トルクの値を考慮して、走行模擬装置６０が負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂで発生させる負荷トルクの値を算出することである。これにより、従来の同種の試験装置にくらべ、より実車両に近い車両走行状態を提供することができる。詳しくは、後述する。

センサ７０ａ，７０ｂは、ホイール端面の回転数とトルクを測定する検出器である。センサ７０ａ，７０ｂで測定された測定値は、走行模擬装置６０へ出力される。走行模擬装置６０は、センサ７０ａ，７０ｂで測定された値をもとに、指定された運転条件に応じて試供体が動作しているか否かを判定して、必要に応じて、負荷吸収モータを補正制御したり、ＥＣＵ９０に対して補正制御指令を出力する。ＥＣＵ９０はこの補正制御指令を受けて、エンジン１０やモータ・ジェネレータ２０を補正制御する。

操作端末８０は、車両の性能検査の検査項目に応じて運転条件を指定して、その指定した運転条件を、走行模擬装置６０に提供する装置である。ここで、運転条件とは、車速の時間的変化を定めたもので、大きく分けて、加速状態・定速状態・減速状態・アイドリング状態とがある。

例えば、いわゆる燃費測定モードとして定義されている１０・１５モードに基づいて、車両の性能検査を行う場合は、図２Ａ、図２Ｂに示すような運転条件で行う。図２Ａにおいて、運転モード１の運転条件は、アイドリング状態であり、駆動装置を無負荷運転している状態を２０秒間継続するという条件である。また、運転モード２の運転条件は、加速状態であり、発進してから７秒間で２０ｋｍ／ｈまで加速するという条件である。また、運転モード３の運転条件は、定速状態であり、１５秒間速度２０ｋｍ／ｈを保つという条件である。さらに、運転モード４の運転条件は、減速状態であり、速度２０ｋｍ／ｈから７秒で停止するという条件である。このように定義された各運転モードを、図３のように時間的に変化させ、１０・１５モードにおける車両の性能検査を行う。例えば、第１運転パターンであれば、運転モード１から順に運転モード１０まで、順次各運転モードに定義された運転条件を実行すれば実現できる。

操作端末８０は、所望の運転パターンに応じて運転モードを並べた運転モード群を走行模擬装置６０へ出力する。そして、走行模擬装置６０は、入力された運転モード群の中から順番に運転モードを選択し、その運転モードに応じた運転条件で試供体が動作するように、負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂの出力トルクを制御する。また、走行模擬装置６０は、運転条件に応じた制御指令をＥＣＵ９０に出力し、ＥＣＵ９０はその制御指令に応じてエンジン１０やモータ・ジェネレータ２０、動力分配機構３０を制御する。

続いて、走行模擬装置６０が操作端末８０から入力された運転モード群に基づいて、負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂを制御する動作フローについて、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、走行模擬装置６０は、操作端末８０から運転モード群（１〜Ｎ）を取得する（Ｓ１０１）。運転モード群（１〜Ｎ）とは、運転モードの集合であり、運転モード１から運転モードＮまで、順番に各運転モードに応じた運転条件で車両を動作させるための情報が示されているデータのことをいう。運転モード群は例えば、図２Ａや図２Ｂに示すような情報が示されており、運転モードごとにそれぞれ運転条件が定義されている。走行模擬装置６０は、運転モード群（１〜Ｎ）を取得すると、カウンタｎを初期化し「１」にする（Ｓ１０２）。続いて、運転モード群の中から運転モードｎ（つまり、最初は、運転モード１）の運転条件を選択し（Ｓ１０３）、選択した運転条件に基づいて、走行抵抗トルクを算出する（Ｓ１０４）。さらに、走行模擬装置６０は、選択した運転条件が、減速状態の運転条件か否かを判定する（Ｓ１０５）。

そして、Ｓ１０５での判定の結果、減速状態でなければ、つまり、選択した運転条件が、加速状態・定速状態・アイドリング状態の場合には、走行模擬装置６０は、負荷吸収モータの負荷トルクとして、さきほど算出した走行抵抗トルクを割り当てる（Ｓ１０６）。さらに、走行模擬装置６０は、選択した運転条件に基づきアクセル開度を算出する（Ｓ１０７）。そして、算出したアクセル開度を示した制御指令をＥＣＵ９０へ出力するとともに、算出した負荷トルクとなるように負荷吸収モータ５０ａ、５０ｂを制御する（Ｓ１０８）。ＥＣＵ９０はこの制御指令を受けて、エンジン１０やモータ・ジェネレータ２０、動力分配機構３０を制御して、運転条件に応じて加速状態・定速状態・アイドリング状態を実現する。

一方、Ｓ１０５での判定の結果、減速状態であれば、走行模擬装置６０は、選択した運転条件に基づいて、目標制動トルクおよび回生トルクを算出する（Ｓ１０９）。そして、算出した目標制御トルクと先ほど算出した走行抵抗トルクとを加算し、さらにその加算値から回生トルクを減算した値を負荷吸収モータの負荷トルクとして割り当てる（Ｓ１１０）。そして、算出した回生トルクの値を示した制御指令をＥＣＵ９０へ出力するとともに、算出した負荷トルクとなるように負荷吸収モータ５０ａ、５０ｂを制御する（Ｓ１１１）。ＥＣＵ９０はこの制御指令を受けて、その制御指令が示す回生トルクを発生させるようにモータ・ジェネレータ２０を制御する。

運転モードｎでの模擬走行が終了したのち、走行模擬装置６０は、カウンタｎをインクリメントし（Ｓ１１２）、カウンタｎがＮと一致するか否かを判定する（Ｓ１１３）。これにより、取得した運転モード群に含まれるすべての運転モードに基づいて、試供体を動作させて、所望の性能検査を行ったか否かを判定する。そして、Ｓ１１３での判定の結果、「ｎ＝Ｎ」でなければ、まだ実行していない運転モードが存在すると判断して、Ｓ１０３以降の動作を繰り返し実行する。また、「ｎ＝Ｎ」の場合は、取得した運転モード群に含まれるすべての運転モードに基づいて、試供体を動作させて、所望の性能検査を行ったものと判断して、試験を終了する。

なお、Ｓ１０８やＳ１１１において負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂで発生させるトルク配分の比率は、５０：５０でよいが、検査項目に応じてトルク配分の比率を変更してもよい。

また、ＥＣＵ９０に制御されてモータ・ジェネレータ２０が実際に発生させた実行回生トルクは、実際にモータ・ジェネレータ２０に発生させたい目標回生トルクとの間で誤差が生じることがある。そこで、図４のＳ１０９において走行模擬装置６０が回生トルクを算出する場合に、次のようにその誤差を補正してもよい。

すなわち、ＥＣＵ９０が、モータ・ジェネレータ２０で実際に発生した実行回生トルクを測定する。そして、走行模擬装置６０が、その測定した実行回生トルクを取得して、その実行回生トルクとその時の運転条件で出力した制御指令に示された回生トルクとの差分を求める。走行模擬装置６０は内蔵したメモリにその差分を運転条件と関連づけて登録する。そして、Ｓ１０９において回生トルクを算出する際に走行模擬装置６０は、選択した運転条件に関連づけられて記憶された差分をメモリから取り出し、その差分により回生トルクを補正して、制御指令に示される回生トルクを算出する。例えば、目標の回生トルクよりも実行回生トルクが小さければ、走行模擬装置６０はその差分だけ値を増加する補正をして回生トルクを算出し、その補正した回生トルクを制御指令に示してＥＣＵ９０に出力する。これにより、各運転条件に基づいてモータ・ジェネレータ２０に発生させたい目標となる回生トルクと、実際に発生した実行回生トルクとの誤差を補正することができる。

以上、本実施形態によれば、実際の車両に搭載されるブレーキシステムを搭載せずに、ドライブシャフトに直結した負荷吸収モータがエンジンやモータ・ジェネレータの駆動出力を吸収することで車両走行状態を模擬する試験システムにおいて、車両の制動状態を模擬する場合、負荷吸収モータを制御する車両負荷制御装置が、モータ・ジェネレータで発生する回生トルクを考慮して、負荷吸収モータで発生させるべき負荷トルクを算出し、その算出した負荷トルクを発生させるように負荷吸収モータを制御する。よって、従来の同種の試験装置にくらべ、より実車両に近い車両走行状態を提供することができる。

なお、本実施形態では、試供体としてハイブリッド車両を例に説明したが、制動状態において、回生トルクが発生する車両、例えば電気自動車などにも適用可能である。

本実施形態におけるハイブリッド車用試験装置のシステム構成を示す図である。 本実施形態において実行される運転パターンの一例である。 本実施形態において実行される運転パターンの一例である。 本実施形態において実行される運転パターンの一例として、横軸を時間（ｓ）・縦軸を車速（ｋｍ／ｈ）として表現した図である。 本実施形態における走行模擬装置６０が負荷吸収モータ５０ａ，５０ｂを制御する動作フローを示すフローチャート図である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ モータ・ジェネレータ、３０ 動力分配機構、４０ ドライブシャフト、５０ａ，５０ｂ 負荷吸収モータ、６０ 走行模擬装置、７０ａ，７０ｂ センサ、８０ 操作端末、９０ ＥＣＵ。

Claims (4)

1. 駆動源として駆動モータを搭載した車両の性能試験を行うために、その駆動モータからの出力を伝える出力軸に連結した負荷装置を制御して、指定された運転条件に応じた負荷トルクをその出力軸に対して発生させ、前記車両の走行状態を模擬する走行状態模擬装置であって、
   前記駆動モータで発生させるべき目標発生トルクを、指定された運転条件に応じて算出する目標発生トルク算出手段と、
   算出した目標発生トルクの発生指示を示すトルク指令を、前記駆動モータを制御する駆動モータ制御装置に出力するトルク指令出力手段と、
   前記負荷装置に発生させる負荷トルクを指定された運転条件に応じて算出する負荷トルク算出手段と、
   算出された負荷トルクに基づいて前記負荷装置を制御する負荷制御手段と、
   を備え、
   前記負荷トルク算出手段は、
   前記トルク指令に示される目標発生トルクが回生トルクの場合、その回生トルク分を減算してその運転条件で発生させるべき負荷トルクを算出することを特徴とする走行状態模擬装置。
2. 請求項１に記載の走行状態模擬装置において、
   トルク測定装置が測定した前記駆動モータで発生した実行回生トルクを取得する実行回生トルク取得手段と、
   取得した実行回生トルクと、前記トルク測定装置が実行回生トルクを測定した際の目標発生トルクとの差分を算出する差分算出手段と、
   算出した差分を、前記トルク測定装置が実行回生トルクを測定した際に指定されていた運転条件と関連づけて記憶する差分記憶手段と、
   を備え、
   前記目標発生トルク算出手段は、
   トルク指令に示される目標発生トルクが回生トルクの場合、目標発生トルクを算出する際に指定された運転条件と同一の運転条件で関連づけて登録された差分を前記差分記憶手段から取得して、指定された運転条件に応じて算出する目標発生トルクの補正をその差分に基づき行うことを特徴とする走行状態模擬装置。
3. 駆動源として駆動モータを搭載した車両の性能試験を行うために、その駆動モータからの出力を伝える出力軸に連結した負荷装置を制御して、指定された運転条件に応じた負荷トルクをその出力軸に対して発生させ、前記電気自動車の走行状態を模擬する走行状態模擬方法であって、
   駆動トルクもしくは回生トルクの発生指示を示すトルク指令に基づいて前記駆動モータを制御する駆動モータ制御装置に、指定された運転条件に応じたトルク指令を出力するトルク指令出力工程と、
   指定された運転条件に応じて、前記負荷装置に発生させる負荷トルクを算出する負荷トルク算出工程と、
   算出された負荷トルクに基づいて前記負荷装置を制御する負荷制御工程と、
   を含み、
   前記負荷トルク算出工程では、
   前記トルク指令出力工程で出力されるトルク指令が回生トルクを示す場合、その回生トルク分を減算してその運転条件で発生させるべき負荷トルクを算出することを特徴とする走行状態模擬方法。
4. 請求項３に記載の走行状態模擬方法において、
   トルク測定装置が測定した前記駆動モータで発生した実行回生トルクを取得する実行回生トルク取得工程と、
   取得した実行回生トルクと、前記トルク測定装置が実行回生トルクを測定した際の目標発生トルクとの差分を算出する差分算出工程と、
   算出した差分を、前記トルク測定装置が実行回生トルクを測定した際に指定されていた運転条件と関連づけて差分記憶装置に登録する差分登録工程と、
   を含み、
   前記目標発生トルク算出工程は、
   トルク指令に示される目標発生トルクが回生トルクの場合、目標発生トルクを算出する際に指定された運転条件と同一の運転条件で関連づけて登録された差分を前記差分記憶装置から取得して、指定された運転条件に応じて算出する目標発生トルクの補正をその差分に基づき行うことを特徴とする走行状態模擬方法。

Images