JP5320827B2 - シャシーダイナモメータ - Google Patents

Description

本発明は、試験車両の駆動輪からダイナモメータに動力伝達し、試験車両の燃費・排ガスなどの各種試験を行うシャシーダイナモメータに係り、特にＭ／Ｔ車または２輪車のアクセル、シフトレバー、クラッチをドライブロボット（自動運転装置）で操作しながら走行試験を行うシャシーダイナモメータに関する。

シャシーダイナモメータのローラ上に自動車の駆動輪を載せて排気ガス・燃費計測試験を行うシステムでは、自動運転装置（ドライブロボット）のアクチュエータによってアクセルペダル、ブレーキペダルの踏込み操作や、Ｍ／Ｔ車ではシフトレバーの操作やクラッチの入り／切り操作を行う（例えば、特許文献１参照）。

図５は４輪用シャシーダイナモメータの構成図を示す。４輪の試験車両１の駆動輪（この場合は前輪）１Ａをローラ２に載せ、ローラ２には誘導機構成のダイナモメータ（図示省く）が軸結合され、インバータ３によってダイナモメータの速度、トルク、走行抵抗を制御し、コントローラ４はインバータ３の出力周波数と電圧制御によるダイナモメータの制御と共に、試験車両１のアクセル、シフトレバー、クラッチを操作するドライブロボット５の制御を行う。

図６は２輪用シャシーダイナモメータの構成図を示す。同図では２輪車６の駆動輪６Ａをローラ２に載せ、二輪用ドライブロボット７には２輪車６のスロットルアクチュエータとクラッチアクチュエータおよびシフトアクチュエータを操作機構を設け、これらをコントローラ４で制御する。

このようなドライブロボットを用いて車両のアクセル、シフトレバー、クラッチを自動操作しながら、１０−１５モードやＬＡ４モードの車両走行試験を実行し、排気ガス・燃費計測試験を行う場合には、ドライブロボットには人による運転操作に近い制御が要求されるが、何らかの理由によって人による運転とは異なる結果となる場合がある。

特許文献１では、人による運転操作に近い制御を得ようとするドライブロボットとして、演算器からの学習値（Ｐ）と教師値（Ｐ）との偏差をなくす学習機能を有してアクチュエータを制御している。
特開平０８−１２２２１７号公報

特許文献１では、ドライブロボットによるアクセル、シフトレバー、クラッチの操作に、人による運転操作に近い制御を得ようとする。しかし、マニュアルトランスミッション付きの車両をゼロ速度を含む走行パターンに従った試験を行うときに、以下の課題が残る。

（課題１）
Ｍ／Ｔ車または２輪車の試験において、トランスミッションを変速操作する方式として、ミッションのシフト位置を直接に選択する直接変速方式、車両速度Ｖにおける変速マップにより、ミッションのシフト位置を間接指定するＶ変速方式、車両速度Ｖとスロットル開度θにおける変速マップにより、ミッションのシフト位置を間接指定するＶ−θ変速方式がある。

上記のＶ変速方式またはＶ−θ変速方式は、トランスミッションがニュートラル（Ｎ）位置以外のシフトポジション（インギヤ状態）にあるときも変速が可能となっている。しかし、従来の試験では車両速度が停止（車両速度０ｋｍ／ｈ）状態など低速制御状態でもニュートラル位置以外のシフトポジション（インギヤ状態）が選択されているため、このままではエンスト（エンジン停止）を起こす。このエンスト防止対策としてオートクラッチ機能（強制クラッチ切り状態）が動作し、エンストを防止している。

このエンスト防止対策では、モード走行運転パターンを繰り返し運転する耐久試験では、エンスト寸前でオートクラッチ機能が動作する為、エンスト防止回転数設定が低すぎるとエンストしてしまい、連続的な運転ができない場合がある。

また、オートクラッチ機能が一旦動作すると、車両速度指令が一度は発進車両速度設定以下にならないと、次の発進処理に移行できないため、連続的な運転がでない場合がある。なお、発進処理とは、ミッションのシフト位置をＮ（ニュートラル）からインギヤ（ニュートラル以外のシフト位置）に入ることである。

（課題２）
Ｍ／Ｔ車または２輪車での試験において、発進時のクラッチ動作制御としてクラッチＡＳＲ（クラッチ車両速度）機能にて発進を行っている。各規格のモード走行運転パターンでは、クラッチＡＳＲ発進機能で発進する事により、車両速度の追従性が向上している。この時のドライブロボットによるスロットル開度操作は、スロットル発進開度指令が一定、もしくは一定の傾斜にて増加する為、車両速度指令の傾斜が急激に立ち上がるとクラッチ動作（クラッチ切り状態からクラッチ接続状態）が速くなり、エンストしてしまい、連続的な運転ができない場合がある。

なお、クラッチＡＳＲ発進機能とは、クラッチが設定された車両速度で接続状態になるように車両速度制御することである。

本発明の目的は、Ｍ／Ｔ車または２輪車のアクセル、シフトレバー、クラッチをドライブロボットで操作して走行試験を行うシャシーダイナモメータにおいて、ゼロ速度（停止状態）を含む試験にもエンストを確実に防止し、さらに発進時のエンストを確実に防止できるシャシーダイナモメータを提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、ドライブロボットによるトランスミッションの変速操作にＮ（ニュートラル）位置戻し機能を追加する。そして、Ｍ／Ｔ車または２輪車での発進処理の実行条件として、車両速度指令が加速指令出力（加速判別）、車両速度指令がニュートラル位置に戻し設定車両速度以上、車両速度指令が発進車両速度設定以上の何れかの場合とする。また、通常運転からクラッチの切りとトランスミッションのニュートラル位置戻しの実行条件として、Ｎ（ニュートラル）位置の選択指令があった場合、または車両速度指令が減速指令出力（減速判別）であり、かつ車両速度検出がニュートラル位置戻し設定車両速度以下であり、かつスロットル開度検出がゼロ％（全閉）の状態である場合とする。

以上のことから、本発明は、以下のシステムを特徴とする。

（１）Ｍ／Ｔまたは２輪の試験車両の駆動輪から動力が伝達されるダイナモメータと、前記試験車両のアクセル，トランスミッションのシフトレバー，クラッチを操作するドライブロボットと、前記試験車両の車両速度の試験パターンに従って前記ダイナモメータの速度，トルク並びに走行抵抗の制御と前記ドライブロボットの制御とを行うコントローラとを備えたシャシーダイナモメータにおいて、
前記コントローラは、
前記クラッチが切り状態で、前記トランスミッションをニュートラル位置以外にする指令があり、前記試験パターンに基づく車両速度指令が加速指令出力（加速判別）、車両速度指令がニュートラル位置戻し設定車両速度以上、車両速度指令が発進車両速度設定以上の何れかの場合に発進処理を実行する手段と、
通常運転状態で、前記トランスミッションをニュートラル位置にする指令があった場合、または前記車両速度指令が減速指令出力（減速判別）であり、かつ車両速度検出がニュートラル位置戻し設定車両速度以下であり、かつスロットル開度検出がゼロ％（全閉）の状態である場合に、前記クラッチの切りとトランスミッションのニュートラル位置戻しを実行する手段と、
を備えたことを特徴とする。

（２）前記コントローラは、
前記発進処理を実行する手段と前記クラッチの切りとトランスミッションのニュートラル位置戻しを実行する手段に代えて、
トランスミッションのニュートラル位置以外のシフト指令が成立し、車両速度指令が発進車両速度設定以上になると、発進処理を実行し、通常運転に入った後、ニュートラル位置指令を選択、またはエンジン回転数がエンスト防止回転数設定以下になると、強制的にクラッチ切り状態にするオートクラッチ手段に切り換える手段を備えたことを特徴とする。

（３）前記発進処理を実行する手段は、車両速度指令と車両速度検出値との車両速度偏差を比例積分演算し、この演算結果を発進時のスロットル開度設定に加算もしくは減算してスロットル開度指令とする手段を備えたことを特徴とする。

（４）前記試験パターンにおいて予め試験車両速度パターンが決められている場合に、現在車両速度よりも一定時間先の車両速度を前記車両速度パターンから読み出してそれを車両速度指令とする車両速度指令発生手段を備えたことを特徴とする。

（５）前記車両速度指令発生手段は、前記読み出した車両速度の許容誤差の上限及び下限からファールしない範囲で、経時的な運転目標車両速度を作成し、この目標車両速度と位相を合わるようにした移動平均処理により得られた経時的に滑らかな運転目標車両速度を車両速度指令とすることを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、ドライブロボットによるトランスミッションの変速操作にＮ（ニュートラル）位置戻し機能を追加することにより、エンジンに負担なく、車両速度がゼロ速度（停止状態）になることが可能となるため、エンストをすることがなくなり、モード走行運転パターンを繰り返し運転する耐久試験では連続的な運転が可能になる。

また、Ｎ（ニュートラル）位置戻し機能の「有効・無効」の選択を設けることにより、従来の試験方法との互換性を持たせることが可能となる。

また、車両の発進時に、車両速度偏差を制御した出力を開度指令にすることにより、適度な発進開度になるためエンストをすることがなく、スムーズに発進できることが可能となり、車両速度制御の追従性能の向上が可能になる。

（実施形態１）
前記の図５に示す４輪用シャシーダイナモメータにおいて、試験車両１をＭ／Ｔ車とし、このアクセル、シフトレバー、クラッチを操作できるドライブロボット５を搭載する。コントローラ４は、コンピュータ資源とこれを使用したソフトウェア構成とし、インバータ３の出力周波数・電圧を制御すると共にドライブロボット５を通してアクセル開度を制御することで試験車両１の試験条件に合わせたトルク及び走行抵抗を制御した走行試験を行う。さらに、コントローラ４は、走行試験中に、ドライブロボット５を通してクラッチ制御とシフトレバーの制御を行う。

これら制御は、図６に示す２輪用シャシーダイナモメータにおけるダイナモメータの制御とドライブロボット７の制御による走行試験の場合も同様になる。

以上のシステム構成において、本実施形態では、従来のエンスト（エンジン停止）防止対策のオートクラッチ機能（強制クラッチ切り状態）に、Ｍ／Ｔ車でのシフトをＮ（ニュートラル）に戻すＮ戻し機能を追加し、ゼロ速度（停止状態）を含む試験にもエンストを確実に防止し、さらに発進時のエンストを確実に防止するものである。

図１は、発進処理を含む連続運転試験のためのコントローラの処理フローである。以下、機能別に詳細に説明する。

（１−１）試験の前処理
コントローラ４に試験内容に応じた車両速度制御パターンのセット、ドライブロボットのセット、Ｖ変速方式またはＶ−θ変速方式のセットを行う（Ｓ１〜Ｓ３）。次に、従来のエンスト（エンジン停止）防止対策のオートクラッチ機能（強制クラッチ切り状態）により試験を行うのか、Ｎ戻し機能により試験を行うのかを切り換える（Ｓ４）。

（１−２）オートクラッチ機能
オートクラッチ機能（Ｎ戻し無効）では、Ｎ（ニュートラル）以外のシフト指令（条件Ａ）が成立後、車両速度指令が発進車両速度設定以上（条件Ｄ）になると、発進処理を実行する（Ｓ５〜Ｓ８）。

この発進処理から通常運転に入った後、Ｎ（ニュートラル）指令を選択（条件Ｅ）、またはエンジン回転数がエンスト防止回転数設定以下（条件Ｉ）になると、オートクラッチ機能「強制的にクラッチ断（切り状態）」を実行する（Ｓ９〜Ｓ１２）。このとき、通常はニュートラル以外のシフトポジション（インギヤ状態）が選択されているため、オートクラッチ機能が動作する。

したがって、オートクラッチ機能は、オートクラッチ動作後の発進処理には、一度、車両速度指令が発進車両速度設定以下になり、その後、車両速度指令が発進車両速度設定以上（条件Ｄ）になることにより実行するため、前記のように、連続的な運転がでない場合がある。

（１−３）Ｎ（ニュートラル）位置戻し機能
（１−３ａ）＜Ｖ変速、Ｖ−θ変速時の車両の発進条件＞
（条件Ａ）：Ｎ（ニュートラル）以外の指令（インギヤ）⇒この状態ではクラッチ切り状態
（条件Ｂ）：車両速度指令が加速指令出力（加速判別）
（条件Ｃ）：車両速度指令がＮ戻し設定車両速度以上
（条件Ｄ）：車両速度指令が発進車両速度設定以上
以上の条件（Ａ）が成立後に、条件（Ｂ）または条件（Ｃ）または条件（Ｄ）が成立したとき、発進処理を実行する（Ｓ１３〜Ｓ１７）。

（１−３ｂ）＜Ｖ変速、Ｖ−θ変速時のシフトＮ（ニュートラル）戻し条件＞
（条件Ｅ）：Ｎ（ニュートラル）指令を選択
（条件Ｆ）：車両速度指令が減速指令出力（減速判別）
（条件Ｇ）：車両速度検出がＮ戻し設定車両速度以下
（条件Ｈ）：スロットル開度検出がゼロ％（全閉）の状態
発進処理後の通常運転状態で、以上の条件（Ｅ）が成立したとき、または条件（Ｆ・Ｇ・Ｈ）の全ての条件が成立したとき、クラッチ断（切り）を行い、シフトＮ（ニュートラル）戻しを実行する（Ｓ１８〜Ｓ２４）。

なお、条件（Ｅ）は、条件（Ｆ・Ｇ・Ｈ）に関わらず、単独で条件（Ｅ）が成立にて、Ｎ戻し処理を実行するためのものである。

（１−３ｃ）＜Ｖ変速、Ｖ−θ変速時のＮ戻し後の発進条件＞
再度（１−３ａ）＜Ｖ変速、Ｖ−θ変速時の車両の発進条件＞から実行する。

したがって、Ｎ位置戻し機能を設けることにより、車両速度指令が減速状態で、かつ車両速度がＮ戻し設定車両速度以下で、かつスロットル開度検出がゼロ％（全閉）の状態になるときにはクラッチの「切り」と共に、ミッションのシフト位置をＮ（ニュートラル）位置に戻すことになり、車両速度がゼロ速度（停止状態）になっても試験車両のエンジンから負荷が切り離され、エンジンに負担（トルク負荷）を与えることなく、エンストを防止できる。

これに伴って、モード走行運転パターンを繰り返し運転する耐久試験では連続的な運転が可能になる。また、Ｎ（ニュートラル）戻し機能の「有効・無効」の選択を設けることにより、従来のオートクラッチ機能による試験方法との互換性を持たせることができる。

なお、コントローラ４による車両速度制御方式として、モード走行運転パターンなど、予め試験車両速度パターンが決められている場合には、現在車両速度よりも一定時間先の車両速度を読み出してそれを車両速度指令とすることにより、制御のレスポンス遅れや機構のガタ、ヒステリシスの影響による車両速度追従性の低下を補償することができる（例えば、特開２００５−２９７８７２号公報参照）。

さらに、この先出し車速による速度指令の発生において、先出しの車速からファールしない範囲で、できるだけ長期の運転目標車速を作成し、目標車速と位相を合わせるようにした移動平均処理を用いた滑らかな運転目標車速を車両速度指令とすることができる。この場合、先出しの車速指令から、車両速度指令の加速判別（条件Ｂ）、減速判別（条件Ｆ）をする。先出しの車速指令がない場合は、目標車速と位相をあわせるようにした移動平均処理を用いた車両速度指令にて加速判別（条件Ｂ）、減速判別（条件Ｆ）をする。

この手法は、図２に車速指令の生成説明図で示すように、現時点ＡからＰ秒先のＢ点の速度を目標速度としてその間の移動平均処理で運転目標とすると、許容誤差下限を下回る速度（ファール）になる場合がある。これを避けるため、Ｃ点の速度を目標速度としてその間の移動平均処理を行う。

（実施形態２）
本実施形態は、コントローラ４による発進時のアクセル開度制御方式を提案するものである。

従来の発進処理では、スロットル開度指令が一定、もしくは一定の傾斜で増加していた。これに対し、本実施形態では、図３にアクセル開度の発進処理回路を示すように、車両速度指令Ｖｓｅｔと車両速度検出値Ｖｄｅｔとの車両速度偏差を少なくするために比例積分（ＰＩ）制御アンプを設け、この演算結果ＯＵＴを発進時のスロットル開度設定に加算もしくは減算してスロットル開度指令とすることで、エンスト防止を図る。

車両速度偏差を少なくするためのＰＩ制御回路の構成を図４に示す。同図中、比例要素ＡＭＰ１のＫｐは車両速度偏差に乗算する比例ゲイン、積分要素ＡＭＰ２のＴｉは積分の時定数であり、車両速度偏差に比例ゲインＫｐを乗算し、その出力信号を時定数Ｔｉを有して積分し、両出力信号を加算した信号ＯＵＴを発進開度設定に加算する。

したがって、本実施形態では、車両が発進制御時に、車両速度偏差を制御した出力を開度指令にすることにより、適度な発進開度を得ることができ、エンストをすることがなく、スムーズに発進できることが可能となり、車両速度制御の追従性能の向上が可能になる。

なお、本実施形態におけるアクセル開度の設定は、車速指令を基に求められることから、実施形態１と同様に、先出しの車速を基にアクセル開度を求めることで、追従性を高めることができる。

本発明の実施形態を示すコントローラの処理フロー。 車速指令の生成説明図。 アクセル開度の発進処理回路。 ＰＩ制御回路の構成図。 ４輪用シャシーダイナモメータの構成図。 ２輪用シャシーダイナモメータの構成図。

符号の説明

１ 試験車両（４輪車）
１Ａ 駆動輪
２ ローラ
３ インバータ
４ コントローラ
５ ４輪用ドライブロボット
６ 試験車両（２輪車）
７ ２輪用ドライブロボット

Claims (5)

1. Ｍ／Ｔまたは２輪の試験車両の駆動輪から動力が伝達されるダイナモメータと、
   前記試験車両のアクセル，トランスミッションのシフトレバー，クラッチを操作するドライブロボットと、
   前記試験車両の車両速度の試験パターンに従って前記ダイナモメータの速度，トルク並びに走行抵抗の制御と前記ドライブロボットの制御とを行うコントローラと
   を備えたシャシーダイナモメータにおいて、
   前記コントローラは、
   前記クラッチが切り状態で、前記トランスミッションをニュートラル位置以外にする指令があり、前記試験パターンに基づく車両速度指令が加速指令出力（加速判別）、車両速度指令がニュートラル位置戻し設定車両速度以上、車両速度指令が発進車両速度設定以上の何れかの場合に発進処理を実行する手段と、
   通常運転状態で、前記トランスミッションをニュートラル位置にする指令があった場合、または前記車両速度指令が減速指令出力（減速判別）であり、かつ車両速度検出がニュートラル位置戻し設定車両速度以下であり、かつスロットル開度検出がゼロ％（全閉）の状態である場合に、前記クラッチの切りとトランスミッションのニュートラル位置戻しを実行する手段と、
   を備えたことを特徴とするシャシーダイナモメータ。
2. 前記コントローラは、
   前記発進処理を実行する手段と前記クラッチの切りとトランスミッションのニュートラル位置戻しを実行する手段に代えて、
   トランスミッションのニュートラル位置以外のシフト指令が成立し、車両速度指令が発進車両速度設定以上になると、発進処理を実行し、通常運転に入った後、ニュートラル位置指令を選択、またはエンジン回転数がエンスト防止回転数設定以下になると、強制的にクラッチ切り状態にするオートクラッチ手段に切り換える手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシャシーダイナモメータ。
3. 前記発進処理を実行する手段は、前記車両速度指令と車両速度検出値との車両速度偏差を比例積分演算し、この演算結果を発進時のスロットル開度設定に加算もしくは減算してスロットル開度指令とする手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシャシーダイナモメータ。
4. 前記試験パターンにおいて予め試験車両速度パターンが決められている場合に、現在車両速度よりも一定時間先の車両速度を前記車両速度パターンから読み出してそれを車両速度指令とする車両速度指令発生手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシャシーダイナモメータ。
5. 前記車両速度指令発生手段は、前記読み出した車両速度の許容誤差の上限及び下限からファールしない範囲で、経時的な運転目標車両速度を作成し、この目標車両速度と位相を合わるようにした移動平均処理により得られた経時的に滑らかな運転目標車両速度を車両速度指令とすることを特徴とする請求項４に記載のシャシーダイナモメータ。

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