JP6475294B1

JP6475294B1 - トランスミッション試験装置

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Publication number: JP6475294B1
Application number: JP2017156817A
Authority: JP
Inventors: 満春杉田
Original assignee: A&D Co Ltd
Current assignee: A&D Co Ltd
Priority date: 2017-08-15
Filing date: 2017-08-15
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2037-08-15
Also published as: EP3671172B1; CN111033210B; EP3671172A4; US20200200647A1; WO2019035310A1; JP2019035652A; US11150161B2; EP3671172A1; CN111033210A

Abstract

【課題】エンジン実機の挙動を高精度に再現できるトランスミッション試験装置を提供する。【解決手段】トランスミッション１１の入力軸１１ａに接続された駆動ダイナモメータＤＭ１と、トランスミッション１１の出力軸に接続された吸収ダイナモメータＤＭ２、ＤＭ３と、トランスミッション１１の入力軸１１ａに生じる軸トルク値を検出する軸トルク検出部１２と、駆動ダイナモメータＤＭ１を制御する制御部１３と、を有し、制御部１３は、軸トルク検出部１２により検出された軸トルク値を用いて、駆動ダイナモメータＤＭ１の軸トルク補正値を生成すると共に、エンジントルク入力値を受け付け、受け付けたエンジントルク入力値を用いて、駆動ダイナモメータＤＭ１のエンジントルク補正値を生成し、軸トルク補正値とエンジントルク補正値とから生成したトルク指令値に基づいて、駆動ダイナモメータＤＭ１を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、トランスミッションの性能試験を行う試験装置に関し、トランスミッションの入力側及び出力側の両方にダイナモメータを接続して、トランスミッションの性能試験を行うトランスミッション試験装置に関する。

トランスミッション試験装置としては、供試体となるトランスミッションの入力軸に駆動ダイナモメータを接続した試験装置が知られている。

例えば、特許文献１には、トランスミッション用台上試験機として、供試体であるトランスミッションの入力軸に駆動ダイナモメータを連結させたトランスミッション試験装置が開示されており、トランスミッションの性能試験が行われていた。

このように、エンジン実機の挙動を模擬させた駆動ダイナモメータを用いたトランスミッション試験装置においては、エンジン実機が有する慣性と駆動ダイナモメータが有する慣性とには違いが生じることから、同じ値のエンジントルク値を付与したとしても、トランスミッションに生じる軸トルク値が一致しないことはよく知られていた。そこで、両者の軸トルク値を一致させるには、駆動ダイナモメータに慣性補償を行う必要があった。慣性補償の方法の一つとして、駆動ダイナモメータが有する慣性とエンジン実機が有する慣性との差分値に、トランスミッションの入力軸に生じた回転数の変化をかけて指令値を生成し、慣性補償を行っていた。

特開２０１６−７０８９５号公報

しかしながら、当該慣性補償により生成した指令値は、微分を用いて算出していることにより、ノイズに弱く、特に高周波の帯域ではノイズが増幅されてしまい、高周波の帯域におけるエンジン実機の挙動を精度良く再現することは困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みて、エンジン実機の挙動を高精度に再現できるトランスミッション試験装置を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明のトランスミッション試験装置は、トランスミッションを供試体とするトランスミッション試験装置において、前記トランスミッションの入力軸に接続された駆動ダイナモメータと、前記トランスミッションの出力軸に接続された吸収ダイナモメータと、前記トランスミッションの入力軸に生じる軸トルク値を検出する軸トルク検出部と、前記駆動ダイナモメータを制御する制御部と、を有し、前記駆動ダイナモメータはエンジン実機の挙動を模擬するものであり、前記制御部は、軸トルクに対するエンジン実機単体の回転数応答と、軸トルクに対する駆動ダイナモメータ単体の回転数応答とを一致させる軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂを、前記軸トルク検出部により検出された軸トルク値に乗算して軸トルク補正値を生成すると共に、エンジントルクに対するエンジン実機単体の回転数応答と、エンジントルクに対する駆動ダイナモメータ単体の回転数応答とを一致させるエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆを、エンジントルク入力値に乗算してエンジントルク補正値を生成し、前記軸トルク補正値と前記エンジントルク補正値との和をトルク指令値として、前記トルク指令値に基づいて、前記駆動ダイナモメータを制御することを特徴とする。
この構成により、エンジン実機の挙動を高精度に再現することができることから、供試体であるトランスミッションの性能試験を正確に実施することができる。

また、本発明のトランスミッション試験装置は、前記制御部は、下記（式１）で表される軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂを求める。

（式１）中、Ｈｅ１は軸トルクに対するエンジン単体の回転数応答を示し、Ｈｄ１は軸トルクに対するダイナモメータ単体の回転数応答を示し、Ｈｄ２はエンジントルクに対するダイナモメータ単体の回転数応答Ｈｄ２を示す。また、前記制御部は、前記（式１）で求められた軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂと前記軸トルク値とから、下記（式２）を用い、軸トルク補正値を求める。

前記制御部は、（式１）、（式２）を用いて前記軸トルク補正値を生成することを特徴とする。
この構成により、駆動ダイナモメータが軸トルクに対するエンジン実機の挙動を再現することができる。

また、本発明のトランスミッション試験装置は、前記制御部は、下記（式３）で表されるエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆを求める。

（式３）中、Ｈｅ２はエンジントルクに対するエンジン単体の回転数応答を示し、Ｈｄ２はエンジントルクに対するダイナモメータ単体の回転数応答を示す。また、前記制御部は、前記（式３）で求められたエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆと前記エンジントルク入力値とから、下記（式４）を用い、エンジントルク補正値を求める。

前記制御部は、（式３）、（式４）を用いて前記エンジントルク補正値を生成することを特徴とする。
この構成により、駆動ダイナモメータがエンジントルクに対するエンジン実機の挙動を再現することができる。

また、本発明のトランスミッション試験装置は、前記トルク指令値は、前記軸トルク補正値と前記エンジントルク補正値との和であることを特徴とする。
この構成により、駆動ダイナモメータが軸トルク補正伝達関数及びエンジントルク補正伝達関数の有効な周波数帯域でエンジン実機の挙動を高精度に再現することができる。

本発明によれば、エンジン実機の代わりに、駆動ダイナモメータを用いたトランスミッション試験装置において、エンジン実機の挙動を高精度に再現できることから、供試体であるトランスミッションの性能試験を正確に実施することができるトランスミッション試験装置を提供することができる。

本発明の実施形態のトランスミッション試験装置の全体構成を示した模式図である。本発明の実施形態のトランスミッション試験装置の制御部の機能構成を示した模式図である。

以下、本実施形態のトランスミッションの性能試験を行う車両用試験装置１０を図１に基づいて説明する。図１は、本発明に係る実施形態の車両用試験装置１０の全体構成を示した模式図である。

車両用試験装置１０は、トランスミッションを供試体とするトランスミッション試験装置であり、当該トランスミッションの各種測定データを取得することができる試験装置である。

車両用試験装置１０は、供試体であるトランスミッション１１の入力軸１１ａに接続された駆動ダイナモメータＤＭ１と、トランスミッション１１の１対の出力軸にデフ１４を介して接続された吸収ダイナモメータＤＭ２、ＤＭ３と、トランスミッション１１の入力軸１１ａに生じる軸トルク値を検出する軸トルク検出部１２と、駆動ダイナモメータＤＭ１を制御する制御部１３とを有し、制御部１３は、軸トルク検出部１２により検出された軸トルク値を用いて駆動ダイナモメータＤＭ１の軸トルク補正値を生成すると共に、エンジントルク入力値を受け付け、受け付けたエンジントルク入力値を用いて駆動ダイナモメータＤＭ１のエンジントルク補正値を生成し、軸トルク補正値とエンジントルク補正値とから生成したトルク指令値に基づいて、駆動ダイナモメータＤＭ１を制御する。

また、車両用試験装置１０は、制御部１３に制御されて駆動ダイナモメータＤＭ１を動作させるインバータ２１と、制御部１３に制御されて吸収ダイナモメータＤＭ２を動作させるインバータ２２と、制御部１３に制御されて吸収ダイナモメータＤＭ３を動作させるインバータ２３とを備える。

トランスミッション１１は、例えば、入力軸１１ａと、クラッチと、複数のギアから構成される変速機構と、出力軸とを備える。また、トランスミッション１１は、駆動ダイナモメータＤＭ１から付与されるトルクを、入力軸１１ａで受け付け、クラッチ、及び変速機構を介して、出力軸へ伝達する。さらに、出力軸から出力されたトルクはデフ１４を介して、吸収ダイナモメータＤＭ２、ＤＭ３により吸収される。トランスミッション１１は、例えばマニュアルトランスミッション、オートマチックトランスミッション、又はセミオートマチックトランスミッション等である。

駆動ダイナモメータＤＭ１及び吸収ダイナモメータＤＭ２、ＤＭ３は、制御部１３により制御される。また、駆動ダイナモメータＤＭ１及び吸収ダイナモメータＤＭ２、ＤＭ３の内部構成は、一般的なダイナモメータと同様な構成であるため、詳細な説明は省略する。

駆動ダイナモメータＤＭ１は、エンジン実機の代替品として、エンジン実機の挙動を模擬する。また、駆動ダイナモメータＤＭ１は、トランスミッション１１の入力軸１１ａに接続されている。なお、駆動ダイナモメータＤＭ１は、レシプロエンジンや、ロータリーエンジンといったエンジン実機を代替可能である。

吸収ダイナモメータＤＭ２、ＤＭ３は、仮想車体として、トランスミッション１１の出力軸から出力されたトルクを吸収する。吸収ダイナモメータＤＭ２、ＤＭ３は、デフ１４を介して、トランスミッション１１の出力軸に接続されている。

軸トルク検出部１２は、トランスミッション１１の入力軸１１ａに配置され、トランスミッション１１の入力軸１１ａに生じた軸トルク値を検出する。そして、軸トルク検出部１２は、検出した軸トルク値を制御部１３へ送信する。

制御部１３は、軸トルク検出部１２から送信された軸トルク値を受け付ける。また、制御部１３は、情報処理装置（図示しない）から入力されたエンジントルク入力値を受け付ける。

さらに、制御部１３は、軸トルク検出部１２により検出された軸トルク値に基づいて、後述する軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂを用いて、軸トルク補正値を生成する。また、制御部１３は、受け付けたエンジントルク入力値に基づいて、後述するエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆを用いて、エンジントルク補正値を生成する。

そして、制御部１３は、軸トルク補正値とエンジントルク補正値とから生成したトルク指令値に基づいて、駆動ダイナモメータＤＭ１を制御する。

ここで、制御部１３による駆動ダイナモメータＤＭ１の制御について、図２に基づいて説明する。図２は、車両用試験装置１０の制御部１３の機能構成を示した模式図である。図２に示された、Ｘはエンジントルク入力値を、Ｙは軸トルクを、Ｚは駆動ダイナモメータＤＭ１の回転数を示す。

制御部１３は、駆動ダイナモメータＤＭ１にエンジン実機の挙動を再現させるために、駆動ダイナモメータＤＭ１に対して、トルク指令値を生成し、生成したトルク指令値をインバータ２１に出力する。そして、インバータ２１は、トルク指令値に基づいて、駆動ダイナモメータＤＭ１に電力を供給し、駆動ダイナモメータＤＭ１の動作を制御する。

本実施形態では、制御部１３は、駆動ダイナモメータＤＭ１に対し、図２に示された制御を実施する。

先ず、制御部１３は、駆動ダイナモメータＤＭ１に対し、軸トルクＹの不足分を補償する。具体的には、制御部１３は、軸トルク検出部１２により検出された軸トルク値を受け付け、（式１）で示される軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂを用いて、軸トルク補正値を算出する。

（式１）の、Ｈｅ１は軸トルクに対するエンジン単体の回転数応答を示し、Ｈｄ１は軸トルクに対するダイナモメータ単体の回転数応答を示し、Ｈｄ２はエンジントルクに対するダイナモメータ単体の回転数応答を示す。ここで、Ｈｅ１は、駆動ダイナモメータＤＭ１の対象となるエンジン実機の慣性や、剛性等のエンジン実機の各種仕様やデータから求められる。具体的には、対象となるエンジン実機の設計値から算出され、図示しない記憶部に予め記憶されている。また、Ｈｄ１及びＨｄ２は、駆動ダイナモメータＤＭ１の慣性や、剛性等のダイナモメータの各種仕様やデータから求められる。具体的には、駆動ダイナモメータＤＭ１の設計値から算出され、図示しない記憶部に予め記憶されている。また、トランスミッション１１の各種評価試験を実施する前に、車両用試験装置１０を構成する駆動ダイナモメータＤＭ１を計測したデータから同定して求めてもよい。

さらに、（式１）のＨｅ１−Ｈｄ１は、トランスミッション１１の入力軸１１ａにおける回転数の不足分伝達関数を示す。また、１／Ｈｄ２は回転数再現に必要なトルク伝達関数を示す。本実施形態の制御部１３は、図示しない記憶部に記憶されているＨｅ１、Ｈｄ１、及びＨｄ２を抽出して、（式１）を実行する。

このように、（式１）により算出された軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂは、軸トルク値に対するエンジン単体の回転数応答と、軸トルク補正値に対するダイナモメータ単体の回転数応答とを一致させる補正伝達関数である。

そして、制御部１３は、（式２）を用いて、（式１）により算出された軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂと、軸トルク検出部１２により検出された軸トルク値とを乗算することにより、軸トルク補正値を生成することができる。このように生成された軸トルク補正値に応じて、制御部１３が、駆動ダイナモメータＤＭ１を制御することにより、軸トルクに対するエンジン実機の挙動を再現することができる。なお、制御部１３は、（式１）及び（式２）による軸トルク補正値の計算処理をリアルタイムで実施することができる。

なお、（式１）、（式２）は、例えば、図示しない記憶部に予め記憶されている。

次に、駆動ダイナモメータＤＭ１に対し、エンジントルク入力値Ｘの不足分を補償する。具体的には、制御部１３は、エンジントルク入力値Ｘを受け付け、（式３）で示されるエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆにより、駆動ダイナモメータＤＭ１に対するエンジントルク補正値を算出する。

ここで、（式３）の、Ｈｅ２はエンジントルクに対するエンジン単体の回転数応答を示し、また１／Ｈｄ２は回転数再現に必要なトルク伝達関数を示す。ここで、Ｈｅ２は、駆動ダイナモメータＤＭ１の対象となるエンジン実機の慣性や、剛性等のエンジン実機の各種仕様やデータから求められる。具体的には、対象となるエンジン実機の設計値から算出され、図示しない記憶部に記憶されている。本実施形態の制御部１３は、図示しない記憶部に記憶されているＨｅ２及びＨｄ２を抽出して、（式３）を実行する。

（式３）により算出されたエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆは、エンジントルク入力値に対するエンジン単体の回転数応答と、エンジントルク補正値に対するダイナモメータ単体の回転数応答とを一致させる補正伝達関数である。

そして、制御部１３は、（式４）を用いて、（式３）により算出されたエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆと、エンジントルク入力値Ｘとを乗算することにより、エンジントルク補正値を生成することができる。このように生成されたエンジントルク補正値に応じて、制御部１３が、駆動ダイナモメータＤＭ１を制御することにより、エンジントルクに対するエンジン実機の挙動を再現することができる。なお、制御部１３は、（式３）及び（式４）によるエンジントルク補正値の計算処理をリアルタイムで実施することができる。

なお、（式３）、（式４）は、例えば、図示しない記憶部に予め記憶されている。

（式１）〜（式４）から算出された軸トルク補正値とエンジントルク補正値とに基づいて、制御部１３は、駆動ダイナモメータＤＭ１を制御する。具体的には、軸トルク補正値とエンジントルク補正値とを加算した加算値をトルク指令値として、インバータ２１に出力し、駆動ダイナモメータＤＭ１へ出力する。そして、インバータ２１は、トルク指令値に基づいて、駆動ダイナモメータＤＭ１に電力を供給し、駆動ダイナモメータＤＭ１の動作を制御する。

尚、制御部１３を備えた制御装置のハードウェア構成について特に限定しないが、当該制御装置は、例えば、ＣＰＵ、補助記憶装置、主記憶装置、ネットワークインターフェース及び入出力インターフェースを備えるコンピュータ（１台或いは複数台のコンピュータ）により構成することができる。この場合、入出力インターフェースには、軸トルク検出部１２と、エンジントルク入力値Ｘを送信してくる情報処理装置（図示せず）とが接続されている。また、補助記憶装置には、上述した各部（軸トルク検出部１２、制御部１３）の機能を実現するためのプログラム（コンピュータプログラム）が記憶されている（例えば、（式１）〜（式４））。そして、上述した各部（軸トルク検出部１２、制御部１３）の機能は、ＣＰＵが上記プログラムを主記憶装置にロードして実行することにより実現される。

車両用試験装置１０は、軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂとエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆとにより算出した軸トルク補正値、及びエンジントルク補正値に基づいて、駆動ダイナモメータＤＭ１の動作を制御することにより、軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂ及びエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆの有効な周波数帯域でエンジン実機の挙動を精度良く再現することができる。すなわち、車両用試験装置１０は、エンジン実機を用いることなく、トランスミッション１１の性能試験を正確に行うことができ、トランスミッション１１の各種測定データを取得することができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含み、下記の変形例等も包含する。

本実施形態の車両用試験装置１０は、制御部１３が駆動ダイナモメータＤＭ１を制御するものであるが、吸収ダイナモメータＤＭ２、３に対しても、同様に制御することができる。

本実施形態の車両用試験装置１０に係る制御部１３は、ローパスフィルタ等のフィルタを介して、軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂ、又はエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆを求めても良い。車両用試験装置１０の発振等による影響を防止することができる。

１０…車両用試験装置
１１…トランスミッション
１１ａ…入力軸
１２…軸トルク検出部
１３…制御部
１４…デフ
２１、２２、２３…インバータ
ＤＭ１…駆動ダイナモメータ
ＤＭ２、ＤＭ３…吸収ダイナモメータ
Ｈｆｂ…軸トルク補正伝達関数
Ｈｆｆ…エンジントルク補正伝達関数

Claims

トランスミッションを供試体とするトランスミッション試験装置において、
前記トランスミッションの入力軸に接続された駆動ダイナモメータと、
前記トランスミッションの出力軸に接続された吸収ダイナモメータと、
前記トランスミッションの入力軸に生じる軸トルク値を検出する軸トルク検出部と、
前記駆動ダイナモメータを制御する制御部と、を有し、
前記駆動ダイナモメータはエンジン実機の挙動を模擬するものであり、
前記制御部は、
軸トルクに対するエンジン実機単体の回転数応答と、軸トルクに対する駆動ダイナモメータ単体の回転数応答とを一致させる軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂを、前記軸トルク検出部により検出された軸トルク値に乗算して軸トルク補正値を生成すると共に、エンジントルクに対するエンジン実機単体の回転数応答と、エンジントルクに対する駆動ダイナモメータ単体の回転数応答とを一致させるエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆを、エンジントルク入力値に乗算してエンジントルク補正値を生成し、
前記軸トルク補正値と前記エンジントルク補正値との和をトルク指令値として、前記トルク指令値に基づいて、前記駆動ダイナモメータを制御することを特徴とするトランスミッション試験装置。
前記制御部は、
下記（式１）で表される軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂを求め、

（（式１）中、Ｈｅ１は軸トルクに対するエンジン単体の回転数応答を示し、Ｈｄ１は軸トルクに対するダイナモメータ単体の回転数応答を示し、Ｈｄ２はエンジントルクに対するダイナモメータ単体の回転数応答Ｈｄ２を示す。）
また、前記制御部は、前記（式１）で求められた軸トルク補正伝達関数Ｈｆｂと前記軸トルク値とから、下記（式２）を用いて、

前記軸トルク補正値を生成することを特徴とする請求項１に記載のトランスミッション試験装置。
前記制御部は、
下記（式３）で表されるエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆを求め、

（（式３）中、Ｈｅ２はエンジントルクに対するエンジン単体の回転数応答を示し、Ｈｄ２はエンジントルクに対するダイナモメータ単体の回転数応答を示す。）
また、前記制御部は、前記（式３）で求められたエンジントルク補正伝達関数Ｈｆｆと前記エンジントルク入力値とから、下記（式４）を用いて、

前記エンジントルク補正値を生成することを特徴とする請求項１、又は２に記載のトランスミッション試験装置。