JP6481792B2 - 動力系の試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータやエンジン等の動力系の評価試験を行うための試験装置に関する。

従来より、モータやエンジン等の動力系の評価試験を行うための試験装置が知られている。このような試験装置では、例えば特許文献１に開示されるように、電動モータ等によって供試体であるトランスミッションを回転させることにより、該供試体の各種試験データを測定する。

ところで、上述のような動力系の試験装置では、供試体を回転させた際に、軸系にねじり振動が生じる。このねじり振動を抑制するために、特許文献１に開示されている構成では、電動モータと供試体との間に生じるトルクをトルク検出手段によって検出し、その検出値を微分して電動モータの指令値にフィードバックする。

詳しくは、前記特許文献１の構成は、微分器を有する第１の制御手段を備える。この第１の制御手段は、トルク検出手段によって検出されたトルクの検出値を微分器によって微分した後、指令信号に対して負帰還することにより、電動モータの制御信号を生成する。このように、トルク検出手段によって検出されたトルクの検出値を微分して、指令信号に対してフィードバックすることにより、試験装置の軸系で生じるねじり振動を抑制することができる。

特開２００７−２５２０３６号公報

ところで、前記特許文献１に開示される構成のように、トルク検出手段によってトルクを検出した場合、該トルク検出手段から出力されるトルクの信号にはノイズが含まれる。ノイズが含まれた出力信号を上述の特許文献１の構成のように微分すると、ノイズが増大され、生成される指令信号に大きく且つ不必要なノイズが含まれる。そうすると、電動モータで騒音や加熱が生じたり、試験装置の軸系に高次の振動が励起されたりする場合があり、試験装置の寿命低下などの問題を生じる可能性がある。

本発明では、トルク検出部から出力されるトルク信号に含まれるノイズの影響を受けることなく、軸系のねじり振動を効果的に抑制可能な動力系の試験装置の構成を得る。

本発明の一実施形態に係る動力系の試験装置は、動力系の供試体に対し、該供試体と一体で回転可能に連結される回転体と、前記供試体と前記回転体との間に設けられ、前記供試体と前記回転体との間に生じるトルクを検出してトルク信号として出力するトルク検出部と、トルク指令信号に応じて前記回転体の駆動を制御する制御部とを備える。前記制御部は、前記トルク信号における少なくとも一部の周波数帯の信号成分に対して所定の位相遅れを有する信号を生成し、該信号を用いて前記トルク指令信号を補正するトルク指令補正部を有する（第１の構成）。

上述のように、トルク検出部から出力されたトルク信号に基づいて所定の位相遅れを有する信号を生成し、該信号を用いてトルク指令信号を補正することにより、試験装置の軸系に生じるねじり振動を抑制することができる。すなわち、供試体と該供試体に対して回転力を与える回転体とを備えた試験装置の軸系では、回転体に作用する減衰力は、該回転体に作用するトルクの位相に対して遅れた位相を有する。上述のようにトルク信号に対して所定の位相遅れを有する信号の位相を、トルク指令信号に考慮することで、上述のような回転体に対する軸系の減衰力を模擬することができる。したがって、上述の構成により、試験装置の軸系のねじり振動を抑制することができる。

また、トルク検出部から出力されたトルク信号に対して微分を行わないので、トルク信号にノイズが含まれる場合でも、ノイズの影響を受けることなく、試験装置の軸系のねじり振動を抑制することができる。

前記第１の構成において、前記トルク指令補正部は、前記トルク指令信号に対し、前記生成した信号を正帰還する（第２の構成）。これにより、第１の構成を実現できる。

前記第１または第２の構成において、前記トルク指令補正部は、前記トルク信号における所定範囲の周波数帯の信号成分に対して所定の位相遅れを有する信号を生成する（第３の構成）。

これにより、例えばノイズ等が含まれる周波数帯を除いた所定範囲の周波数帯の信号成分に基づいて、トルク指令信号を補正するための信号を生成することが可能になる。したがって、ノイズ等の影響を受けることなく、より精度良くトルク指令信号を補正することが可能になり、試験装置の軸系のねじり振動をより効果的に抑制することができる。

前記第１から第３の構成のうちいずれか一つの構成において、前記トルク指令補正部は、前記トルク信号に基づいて前記所定の位相遅れを有する信号を生成するための位相遅れフィルタを有する（第４の構成）。

これにより、トルク検出部から出力されたトルク信号の位相に基づいて所定の位相遅れを有する信号を容易に生成することができる。

前記第４の構成において、前記位相遅れフィルタは、ローパスフィルタである（第５の構成）。これにより、所定の位相遅れを有する信号を、フィルタによって容易に得ることができる。

前記第４または第５の構成において、前記トルク指令補正部は、前記トルク信号に基づいて前記位相遅れフィルタによって求められる信号において所定の周波数帯の信号成分を除去するフィルタを有する（第６の構成）。

これにより、トルク信号から位相遅れフィルタによって求められた信号において、回転体の制御に不要な信号成分を、フィルタによって除去することが可能になる。よって、不要な信号成分がそのままトルク指令信号に加算されてトルク指令信号が増大するのを防止できる。すなわち、上述の構成により、所定の位相遅れを有する信号成分の位相のみを抽出して、トルク指令信号を補正することが可能になる。

前記第１から第３の構成のうちいずれか一つの構成において、前記トルク指令補正部は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを有する（第７の構成）。これにより、ローパスフィルタによって位相遅れを有する位相が得られるとともに、ハイパスフィルタによって、ローパスフィルタを通過した不要な低周波領域の信号を除去できる。したがって、トルク指令信号を増大させることなく、該トルク指令信号を補正することができる。

本発明の一実施形態に係る動力系の試験装置によれば、回転体と供試体との間に生じるトルクをトルク信号として出力するとともに、該トルク信号に基づいて所定の位相遅れを有する信号を生成する。そして、生成された信号を用いてトルク指令信号を補正する。これにより、前記トルク信号に含まれるノイズの影響を受けることなく、動力系の試験装置の軸系に生じるねじり振動を効果的に抑制することができる。

図１は、実施形態１に係る車両用試験装置の概略構成を示すブロック図である。 図２Ａは、ローパスフィルタのボード線図のうちゲイン特性を示す図である。 図２Ｂは、ローパスフィルタのボード線図のうち位相特性を示す図である。 図３Ａは、ハイパスフィルタのボード線図のうちゲイン特性を示す図である。 図３Ｂは、ハイパスフィルタのボード線図のうち位相特性を示す図である。 図４は、実施形態１に係る車両用試験装置のボード線図である。 図５は、図１に示す構成を二慣性モデルで表現した場合のブロック図である。 図６は、図１に示す構成を詳細な二慣性モデルで表現した場合のブロック図である。 図７は、パッシブ系の構成を詳細な二慣性モデルで表現した場合の図６相当図である。 図８は、トルク指令に帰還回路で生成した信号を正帰還しない場合のトルク波形である。 図９は、トルク指令に帰還回路で生成した信号を正帰還した場合のトルク波形である。 図１０は、実施形態２に係る車両用試験装置の概略構成を示す図１相当図である。 図１１は、実施形態３に係る車両用試験装置の概略構成を示す図１相当図である。 図１２は、実施形態４に係る車両用試験装置の概略構成を示す図１相当図である。 図１３は、実施形態５に係る車両用試験装置の概略構成を示す図１相当図である。 図１４は、実施形態６に係る車両用試験装置の概略構成を示す図１相当図である。 図１５は、実施形態６に係る車両用試験装置のボード線図である。 図１６は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタをそれぞれ二次遅れフィルタによって構成した場合の図４相当図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

＜実施形態１＞
（全体構成）
図１は、実施形態１に係る車両用試験装置１（動力系の試験装置）の概略構成を示すブロック図である。車両用試験装置１は、供試体であるモータやトランスミッション等を回転させた状態で該供試体の各種測定データを得るための試験装置である。そのため、車両用試験装置１は、供試モータ２（供試体）に駆動連結されるダイナモ１１（回転体）と、該ダイナモ１１を駆動制御するためのダイナモ制御装置２１（制御部）と、供試モータ２を駆動制御するためのモータ制御装置３１とを備える。なお、本実施形態では、動力系の試験装置として、車両用試験装置１の例を挙げているが、他の用途の試験装置であってもよい。

ダイナモ１１は、電動モータであり、入力電流に応じて回転数及び出力トルクが制御される。ダイナモ１１の構成は、一般的な電動モータと同様であるため、詳しい説明を省略する。ダイナモ１１には、図示しない回転子の回転速度を検出するための回転速度センサ１２が設けられている。

ダイナモ１１の回転子は、中間軸１３を介して供試モータ２の回転軸（図示省略）に接続されている。なお、ダイナモ１１の回転子と中間軸１３とは、両者にそれぞれ設けられたカップリング同士がボルトによって締結されることにより、駆動連結されている。また、中間軸１３と供試モータ２の回転軸も、同様に、カップリング同士がボルトによって締結されることにより、駆動連結されている。

中間軸１３には、ダイナモ１１と供試モータ２との間に生じるトルクを検出するためのトルク計１４（トルク検出部）が設けられている。このトルク計１４は、中間軸１３に生じるねじれ角の差を検出する。トルク計１４では、検出したねじれ角の差から中間軸１３に生じるトルクを求め、トルク信号として出力する。なお、トルク計１４からねじれ角の差に対応する信号を出力して、ダイナモ制御装置等の制御装置によってトルク値を算出してもよい。

ダイナモ制御装置２１は、速度指令Ｎｒｅｆに応じてダイナモ１１を駆動制御するように構成されている。具体的には、ダイナモ制御装置２１は、速度制御部２２（ＡＳＲ）と、指令変換部２３（Ｔ／Ｉ）と、電流制御部２４（ＡＣＲ）とを備える。

速度制御部２２には、ダイナモ１１に設けられた回転速度センサ１２から出力される速度検出信号を速度指令Ｎｒｅｆから減算した信号が、入力される。すなわち、速度制御部２２には、速度指令Ｎｒｅｆとダイナモ１１の回転速度との差が、信号として入力される。これにより、ダイナモ制御装置２１では、ダイナモ１１の回転速度のフィードバック制御が行われる。速度制御部２２では、入力された信号に応じて、トルク指令（トルク指令信号）を出力する。

指令変換部２３には、速度制御部２２から出力されたトルク指令に、後述する帰還回路２５で生成された信号を正帰還することにより得られる信号が、入力される。指令変換部２３は、入力された信号を電流指令に変換して出力する。

電流制御部２４は、指令変換部２３から出力される電流指令に応じて、ダイナモ１１に対して入力電流を供給する。

ダイナモ制御装置２１は、トルク計１４によって検出されたトルクに応じて、トルク指令を補正する。具体的には、ダイナモ制御装置２１は、トルク計１４から出力されるトルクの信号（トルク信号）に基づいて所定の位相遅れを有する信号を生成し、該信号をトルク指令に対して正帰還する帰還回路２５（トルク指令補正部）を有する。この帰還回路２５は、ローパスフィルタ２６（ＬＰＦ）と、ハイパスフィルタ２７（ＨＰＦ）とを有する。

ローパスフィルタ２６（位相遅れフィルタ）は、トルク計１４から出力されるトルクの信号において、高周波領域の信号成分を除去するとともに、通過する低周波領域の信号成分の位相を遅らせる。ローパスフィルタ２６のゲイン特性の一例を図２Ａに示す。また、ローパスフィルタ２６の位相特性の一例を図２Ｂに示す。これらの図から分かるように、ローパスフィルタ２６は、低い周波数（図２Ａの例では約１０Ｈｚ以下）の信号成分は通過させる一方、高い周波数の信号成分は通過させない。また、ローパスフィルタ２６は、通過する信号の周波数に応じて、０度から９０度の範囲で信号の位相を遅らせる。

よって、ローパスフィルタ２６を通過した信号は、高周波数の信号成分がカットされるとともに、トルク計１４から出力されたトルクの信号に対して遅れた位相を有する。

なお、ローパスフィルタ２６の時定数は、車両用試験装置１の時定数ｔの逆数が２πｆ（ｆはねじり共振周波数）となるように、設定されるのが好ましい。すなわち、ローパスフィルタ２６の時定数をｔ₁、それ以外の車両用試験装置１での制御遅れ（トルク計の時定数、電流制御の遅れ、制御演算の遅れ、信号処理の遅れなど）をｔ₂とした場合に、車両用試験装置１の時定数ｔ＝ｔ₁＋ｔ₂の逆数は、２πｆ、２πｆに近い値、または２πｆよりも小さい値が好ましい。ローパスフィルタ２６の時定数を上述の値に設定することで、車両用試験装置１の軸系のねじり振動をより効果的に減衰することができる。

ハイパスフィルタ２７は、低周波領域の信号成分を除去する。すなわち、ハイパスフィルタ２７は、定常的なトルクの信号成分は除去しつつ、ねじり振動が生じているときの信号成分のみを通過するように構成されている。ハイパスフィルタ２７のゲイン特性の一例を図３Ａに示す。また、ハイパスフィルタ２７の位相特性の一例を図３Ｂに示す。これらの図から分かるように、ハイパスフィルタ２７は、高い周波数（図３Ａの例では約１０Ｈｚ以上）の信号成分は通過させる一方、低い周波数の信号成分は通過させない。なお、ハイパスフィルタ２７では、通過する信号の周波数に応じて、０度から９０度の範囲で信号の位相を進める。

帰還回路２５では、上述のようなローパスフィルタ２６とハイパスフィルタ２７とを直列に設けることにより、信号の位相をローパスフィルタ２６によって遅らせるとともに、定常的な信号の振幅自体はハイパスフィルタ２７によって大幅にカットすることができる。すなわち、本実施形態の帰還回路２５では、トルク計１４から出力されるトルクの信号に基づいて、ねじり振動が生じた場合の振動成分のみを、該トルクの信号に対して所定の位相遅れを有する信号として出力する。

上述のように帰還回路２５で生成された信号は、速度制御部２２から出力されるトルク指令に対して加算される。すなわち、帰還回路２５で生成された信号は、トルク指令に対して正帰還される。

これにより、トルク指令は補正されるため、ダイナモ１１の駆動制御によって、車両用試験装置１の軸系に減衰要素を付加することができる。本実施形態の構成を適用した場合のトルク指令に対するボード線図を図４に示す。図４に示すように、単にダイナモ１１の速度制御のみを行った場合（図中のねじり共振抑制制御なし、図中の破線）には、特定の周波数で大きく共振が生じる。これに対し、本実施形態の構成を適用した場合（図中のねじり共振抑制制御あり、図中の実線）には、特定の周波数（１００Ｈｚ以下の周波数）での共振の発生を抑制することができる。したがって、本実施形態の構成によって、軸系のねじり振動を効果的に抑制できることが分かる。なお、トルク指令を帰還回路２５によって補正することにより、軸系のねじり振動の減衰効果が得られる点については後述する。

本実施形態では、帰還回路２５がローパスフィルタ２６及びハイパスフィルタ２７を備えているため、トルク計１４から出力されるトルクの信号のうち、一部の周波数帯の信号成分に対して所定の位相遅れを有する信号が帰還回路２５で生成される。しかしながら、トルク計１４から出力されるトルクの信号の全周波数帯の信号成分に対して所定の位相遅れを有する信号を生成するように帰還回路を構成してもよい。

なお、トルク計１４から出力されるトルクの信号のノイズ成分を除去するためには、本実施形態のように、フィルタ等によって、所定範囲の周波数帯の信号成分に対して所定の位相遅れを有する信号を生成するのが好ましい。

モータ制御装置３１は、入力されるトルク指令Ｔ_refに応じて供試モータ２の駆動を制御する。具体的には、モータ制御装置３１は、指令変換部３２と、電流制御部３３とを有する。指令変換部３２は、入力されたトルク指令Ｔ_refを電流指令に変換して出力する。電流制御部３３は、指令変換部３２から出力された電流指令に応じて供試モータ２に対して入力電流を供給する。

（位相遅れによる減衰効果）
図５に、図１に示す構成を、ダイナモ１１及び供試モータ２の２慣性モデルで考えた場合のブロック図を示す。図５において、Ｔ_Dはダイナモ１１における発生トルクを、Ｔ_Mは供試モータ２における発生トルクを、Ｔはトルク計１４で検出されるトルクを、それぞれ示す。また、Ｊ_Dはダイナモ１１の慣性モーメントを、Ｊ_Mは供試モータ２の慣性モーメントをそれぞれ示す。さらに、ｋは軸系のバネ定数を、ｃは減衰定数をそれぞれ示す。

図５のモデルにおいて、ダイナモ１１における発生トルクＴ_Dに対し、トルク計１４で検出されるトルクＴの伝達関数は、下式のとおりである。

ここで、ωｎ及びζは、それぞれ下式によって表される。

これらの式に示すように、ωｎは図５に示すモデルの軸系の固有値を示しており、ζは減衰要素に関する値である。ζにおいて、Ｊ_D、Ｊ_M、ωｎはいずれも固定値なので、減衰定数ｃを変えることにより、軸系の減衰要素の減衰効果をコントロールすることができる。本実施形態に記載の帰還回路２５では、ローパスフィルタ２６の時定数やゲインを変えることにより、軸系に付与される減衰力を調整することができる。

一方、図１に示す構成を、より詳細な２慣性モデルのブロック図で表すと、図６に示すブロック図となる。図６において、Ｋ_T1はダイナモ１１のモータトルク定数であり、Ｋ_T2は供試モータ２のモータトルク定数である。また、Ｔ_C1はダイナモ１１に対するトルク指令を、Ｔ_C2は供試モータ２に対するトルク指令を、Ｔａはダイナモ１１の慣性モーメントＪ_Dに作用するトルクを、Ｔｋはねじりトルクを、Ｔｃは減衰トルクを、Ｔ_fbはトルク指令に対してフィードバックされるトルク値を、それぞれ示す。ａ_fbは帰還回路２５のフィードバックゲインであり、ｔ₁はローパスフィルタ２６の時定数である。その他、図５に示す符号と同一の符号は、図５と同様の物理量等を意味するため、説明を省略する。

図６に示すように、ダイナモ１１の慣性モーメントＪ_Dに作用するトルクＴａを、ダイナモ１１の慣性モーメントＪ_Dで除すことにより、回転角加速度ω’が得られ、ω’を積分することにより回転角速度ωが得られる。このようにω’を積分する際に、信号の位相は９０度（π／２）遅れる。回転角速度ωを積分することにより、回転角度θが得られる。この際にも、信号の位相はさらに９０度（π／２）遅れる。ここで、ダイナモ１１と供試モータ２との回転角度θの差が、トルク計ＴＱによって検出される。そのため、トルク計ＴＱで検出される信号の位相は、トルクＴａの位相に対して１８０度（π）遅れている。

ここで、検出したトルクをフィードバックしないパッシブ系の２慣性モデルを考えると、図７に示すようなブロック図で表される。図７に示すように、減衰トルクＴｃは、ダイナモ１１と供試モータ２との回転角速度ωの差によって決まる。そのため、減衰トルクＴｃの位相は、トルクＴａの位相に対して９０度（π／２）遅れている。しかも、図７の例では、減衰トルクＴｃはダイナモ１１に入力されるトルクに対して負帰還されるため、位相はさらに１８０度（π）遅れる。よって、パッシブ系の２慣性モデルでは、減衰トルクＴｃは、ダイナモ１１のトルクＴａに対して位相が２７０度遅れている（図７における破線矢印の経路での位相差が２７０度）。

図６に示すモデルでも、図７に示すパッシブ系のモデルと同様、ダイナモ１１のトルクＴａに対して２７０度位相が遅れた減衰トルクＴｃを生成することにより、図７に示すパッシブ系のシステムと同様の減衰効果が得られる。上述のとおり、図６に示すモデルでは、トルク計ＴＱで検出された信号はトルクＴａの位相に対して１８０度遅れている。よって、ローパスフィルタ２６の時定数ｔ₁を９０度（π／２）遅れるように設定すれば、図６の破線矢印の経路での位相差は図７と同じ２７０度となり、最も高い減衰効果が得られる。

なお、ローパスフィルタ２６による信号の位相遅れ（所定の位相遅れ）は、少しでも位相遅れが生じればよい。前記位相遅れは、トルク計１４から出力されるトルクの信号の位相に対して、９０度により近い４５度から１３５度が好ましく、９０度が最も好ましい。前記位相遅れが９０度に近いほど、車両用試験装置１の軸系のねじり振動をより効果的に低減できる。

本実施形態の以上の構成によって、以下のような作用効果が得られる。

以上の構成により、図４に示すように、ねじり共振抑制制御を行わない場合（図中の破線）に比べて、車両用試験装置１の軸系の共振を抑制できる。したがって、車両用試験装置１の軸系のねじり振動を効果的に低減することができる。

本実施形態の構成による効果を、図８及び図９を用いて説明する。図８は、本実施形態のようなねじり共振抑制制御を行わない場合に、トルク指令としてステップ状の信号（図中の太線）をモータ制御装置３１に入力した際にトルク計１４で検出されるトルク値を示す。図９は、本実施形態の構成を適用した場合に、トルク指令としてステップ状の信号（図中の太線）をモータ制御装置３１に入力した際にトルク計１４で検出されるトルク値を示す。

図８に示すように、本実施形態のようなねじり共振抑制制御を行わない場合には、トルク計１４で検出されるトルクは大きく変動する。一方、図９に示すように、本実施形態の構成を適用した場合には、図８の場合に比べてトルク計１４で検出されるトルクの変動は小さくなる。したがって、図８及び図９から、本実施形態の構成によって、ねじり振動を効果的に抑制できることが分かる。

また、従来構成のようにトルク計１４の出力を微分しないため、該トルク計１４から出力されるトルクの信号に含まれるノイズは増大されない。しかも、帰還回路２５は、ローパスフィルタ２６を備えているため、ノイズ等の高い周波数成分を減衰させることができる。よって、本実施形態の構成では、トルク計１４から出力されるトルクの信号に含まれるノイズの影響を受けることなく、軸系のねじり振動を抑制することができる。

本実施形態の構成では、ローパスフィルタ２６とハイパスフィルタ２７とを組み合わせることにより、トルク計１４によって検出されたトルクに対して所定の位相遅れを有する信号をトルク指令に帰還することができる。したがって、簡単な構成によって、軸系のねじり振動を抑制することができる。

＜実施形態２＞
図１０は、実施形態２に係る車両用試験装置４１の概略構成を示すブロック図である。この実施形態２の構成は、ダイナモ１１を制御するダイナモ制御装置４２ではなく、供試モータ２を制御するモータ制御装置４３が、速度制御部２２を有する点で、実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図１０に示すように、ダイナモ１１を制御するダイナモ制御装置４２（制御部）は、指令変換部２３、電流制御部２４、ローパスフィルタ２６、ハイパスフィルタ２７を有する。ダイナモ制御装置４２には、トルク指令Ｔ_refが入力される。これにより、トルク指令Ｔ_refに基づいて指令変換部２３で電流指令を生成し、電流制御部２４によってダイナモ１１に対して入力電流を供給する。ローパスフィルタ２６及びハイパスフィルタ２７によって構成される帰還回路２５は、実施形態１と同様、トルク計１４から出力されるトルクの信号（トルク信号）に対して所定の位相遅れを有する信号を生成して、トルク指令（トルク指令信号）に正帰還する。

本実施形態では、供試モータ２にも、ダイナモ１１と同様、図示しない回転子の回転速度を検出するための回転速度センサ１２が設けられている。

供試モータ２を制御するモータ制御装置４３は、速度制御部２２、指令変換部３２、電流制御部３３を有する。モータ制御装置４３には、速度指令Ｎｒｅｆが入力される。

速度制御部２２には、供試モータ２に設けられた回転速度センサ１２から出力される速度検出信号を速度指令Ｎｒｅｆから減算した信号が、入力される。すなわち、速度制御部２２には、速度指令Ｎｒｅｆと供試モータ２の回転速度との差が、信号として入力される。これにより、モータ制御装置４３では、供試モータ２の回転速度のフィードバック制御が行われる。速度制御部２２では、入力された信号に応じて、トルク指令を出力する。

指令変換部３２及び電流制御部３３は、実施形態１と同様の構成及び機能を有するため、詳しい説明を省略する。

以上の構成においても、ダイナモ制御装置４２が帰還回路２５を有するため、実施形態１と同様、トルク計１４から出力されるトルク信号に対して所定の位相遅れを有する信号をトルク指令に正帰還することができる。したがって、上述の構成でも、車両用試験装置４１の軸系のねじり振動を抑制することができる。

＜実施形態３＞
図１１は、実施形態３に係る車両用試験装置５１の概略構成を示すブロック図である。この実施形態３の構成は、供試モータ２の代わりにトランスミッション３及びエンジン４を用いるとともに、ダイナモ制御装置５２が走行抵抗を演算してトルク指令を出力する走行抵抗演算部５３を有する点で、実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図１１に示すように、ダイナモ１１には、中間軸１３を介してトランスミッション３が連結されている。このトランスミッション３は、エンジン４にも連結されている。これにより、トランスミッション３は、エンジン４の駆動力を、中間軸１３を介してダイナモ１１に伝達することができる。なお、本実施形態では、トランスミッション３及びエンジン４の少なくとも一方が供試体である。

ダイナモ１１を制御するダイナモ制御装置５２（制御部）は、車両の走行抵抗をダイナモ１１によって再現するように、該ダイナモ１１の駆動を制御する。具体的には、ダイナモ制御装置５２は、走行抵抗演算部５３、指令変換部２３、電流制御部２４、ローパスフィルタ２６、ハイパスフィルタ２７を有する。

走行抵抗演算部５３は、車両の走行抵抗を演算してダイナモ１１に対するトルク指令（トルク指令信号）を出力する。詳しくは、走行抵抗演算部５３は、予め設定された道路環境（路面とタイヤとの摩擦、風力、道路の勾配など）に応じた車両の転がり抵抗、空気抵抗、加速抵抗、登坂抵抗などを含む走行抵抗を、車速や加速度、走行距離に応じて演算する。走行抵抗演算部５３において、実際の車両の走行抵抗を演算するとともに該走行抵抗をダイナモ１１に対するトルク指令として出力することにより、ダイナモ１１による実際の車両の走行抵抗の再現が可能になる。

走行抵抗演算部５３から出力されたトルク指令は、実施形態１と同様、帰還回路２５から出力される信号が正帰還された後、指令変換部２３によって電流指令に変換される。指令変換部２３から出力された電流指令に応じて、電流制御部２４はダイナモ１１に入力電流を供給する。

なお、ローパスフィルタ２６及びハイパスフィルタ２７によって構成される帰還回路２５は、実施形態１と同様なので、詳しい説明を省略する。

トランスミッション３に連結されたエンジン４は、エンジン制御装置５５によって駆動制御される。エンジン制御装置５５は、スロットル制御部５６を有する。スロットル制御部５６は、エンジン４の吸気の流入量を調整するためのスロットルバルブの開度を制御する。スロットル制御部５６にはスロットル開度指令θｒｅｆが入力される。スロットル制御部５６は、入力されたスロットル開度指令θｒｅｆに応じて開度信号をエンジンのスロットルバルブに供給する。これにより、エンジン４の出力を制御することができる。

以上の構成により、供試体としてトランスミッション３及びエンジン４を用いた場合でも、車両用試験装置５１の軸系のねじり振動を低減することができる。すなわち、本実施形態の軸系でも、軸振動に対する減衰要素がほとんどないが、トルク計１４から出力されるトルクの信号に基づいて所定の位相遅れを有する信号を生成してトルク指令に正帰還することにより、軸系に減衰要素を付加することができる。

また、ダイナモ制御装置５２が走行抵抗演算部５３を有するため、ダイナモ１１の駆動によって実際の車両の走行抵抗を模擬することが可能になる。よって、車両の実際の走行条件に近い状態でトランスミッション３及びエンジン４の少なくとも一方の評価試験を行うことができる。

＜実施形態４＞
図１２は、実施形態４に係る車両用試験装置６１の概略構成を示すブロック図である。この実施形態４の構成は、供試体としてモータの代わりにトランスミッション３を用いるとともに、トランスミッション３の入出力側にそれぞれダイナモを連結する点で実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

図１２に示すように、トランスミッション３の入力側には駆動ダイナモ６２（回転体）が中間軸１３を介して連結されている一方、トランスミッション３の出力側には吸収ダイナモ６３（回転体）が中間軸１５を介して連結されている。これにより、駆動ダイナモ６２の出力は、トランスミッション３によって所定の変速比で変換されて吸収ダイナモ６３に伝達される。すなわち、本実施形態の車両用試験装置６１では、トランスミッション３による変速性能の評価試験を行うことができる。

駆動ダイナモ６２とトランスミッション３とを連結する中間軸１３、及び、吸収ダイナモ６３とトランスミッション３とを連結する中間軸１５には、それぞれ、トルクを検出するためのトルク計１４，１６が設けられている。また、駆動ダイナモ６２及び吸収ダイナモ６３には、それぞれ、図示しない回転子の回転速度を検出するための回転速度センサ１２が設けられている。

駆動ダイナモ６２の駆動を制御する駆動ダイナモ制御装置６４（制御部）は、トルク指令Ｔ１_ref（トルク指令信号）に応じて駆動ダイナモ６２の駆動を制御するように構成されている。具体的には、駆動ダイナモ制御装置６４は、指令変換部２３と、電流制御部２４と、ローパスフィルタ２６と、ハイパスフィルタ２７とを有する。ローパスフィルタ２６及びハイパスフィルタ２７は、駆動ダイナモ６２とトランスミッション３とを連結する中間軸１３に設けられたトルク計１４から出力されるトルクの信号に基づいて生成される信号をトルク指令Ｔ１_refに対して正帰還する帰還回路２５を構成する。駆動ダイナモ制御装置６４の各構成は、実施形態１と同様なので詳しい説明を省略する。

吸収ダイナモ６３の駆動を制御する吸収ダイナモ制御装置６５も、駆動ダイナモ制御装置６４と同様、トルク指令Ｔ２_refに応じて吸収ダイナモ６３の駆動を制御するように構成されている。具体的には、吸収ダイナモ制御装置６５は、指令変換部３２と、電流制御部３３とを有する。吸収ダイナモ制御装置６５の各構成は、実施形態１と同様なので詳しい説明を省略する。

この実施形態の構成においても、駆動ダイナモ６２とトランスミッション３との間に生じるトルクを検出し、該トルクの信号に対して所定の位相遅れを有する信号を生成してトルク指令に正帰還することにより、車両用試験装置６１の軸系のねじり振動を抑制することができる。

＜実施形態５＞
図１３は、実施形態５に係る車両用試験装置７１の概略構成を示すブロック図である。この実施形態５の構成は、吸収ダイナモ制御装置７３が帰還回路２５を有する点で実施形態４の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態４と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態４と異なる構成についてのみ説明する。

図１３に示すように、車両用試験装置７１は、駆動ダイナモ制御装置７２と、吸収ダイナモ制御装置７３（制御部）とを備える。駆動ダイナモ制御装置７２は、駆動ダイナモ６２の駆動を制御する。駆動ダイナモ制御装置７２は、指令変換部２３と、電流制御部２４とを有する。これらの指令変換部２３及び電流制御部２４の構成及び機能は、実施形態１と同様である。この実施形態では、実施形態４とは異なり、駆動ダイナモ制御装置７２には、帰還回路２５が設けられていない。

吸収ダイナモ制御装置７３は、吸収ダイナモ６３の駆動を制御する。吸収ダイナモ制御装置７３は、指令変換部３２と、電流制御部３３と、ローパスフィルタ２６と、ハイパスフィルタ２７とを有する。指令変換部３２及び電流制御部３３の構成及び機能は、実施形態１と同様である。ローパスフィルタ２６及びハイパスフィルタ２７は、トランスミッション３と吸収ダイナモ６３とを連結する中間軸１５に設けられたトルク計１６から出力されたトルクの信号に基づいて、所定の位相遅れを有する信号を生成する。ローパスフィルタ２６及びハイパスフィルタ２７で生成された信号は、トルク指令Ｔ２_ref（トルク指令信号）に正帰還される。よって、ローパスフィルタ２６及びハイパスフィルタ２７によって、帰還回路２５が構成される。

以上の構成でも、トルク計１６から出力されたトルクの信号に対して所定の位相遅れを有する信号を生成して、吸収ダイナモ６３のトルク指令Ｔ２_refに正帰還することができる。したがって、実施形態４と同様、車両用試験装置７１の軸系のねじり振動を抑制することができる。

＜実施形態６＞
図１４は、実施形態６に係る車両用試験装置８１の概略構成を示すブロック図である。この実施形態６の構成は、駆動ダイナモ制御装置６４及び吸収ダイナモ制御装置７３の両方が帰還回路２５，８２を有する点で実施形態４、５の構成とは異なる。以下の説明では、実施形態４、５の構成と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態４、５と異なる構成についてのみ説明する。

図１４に示すように、車両用試験装置８１は、駆動ダイナモ制御装置６４（制御部）と、吸収ダイナモ制御装置７３（制御部）とを備える。駆動ダイナモ制御装置６４及び吸収ダイナモ制御装置７３は、それぞれ、指令変換部２３，３２と、電流制御部２４，３３と、ローパスフィルタ２６，８３（位相遅れフィルタ）と、ハイパスフィルタ２７，８４とを有する。すなわち、駆動ダイナモ制御装置６４及び吸収ダイナモ制御装置７３は、それぞれ、ローパスフィルタ２６，８３及びハイパスフィルタ２７，８４によって構成される帰還回路２５，８２（トルク指令補正部）を有する。

駆動ダイナモ制御装置６４の帰還回路２５は、駆動ダイナモ６２とトランスミッション３とを連結する中間軸１３に設けられたトルク計１４から出力されるトルクの信号（トルク信号）に基づいて、該信号に対して所定の位相遅れを有する信号を生成する。帰還回路２５は、生成された信号を、駆動ダイナモ６２に対するトルク指令Ｔ１_ref（トルク指令信号）に正帰還する。

吸収ダイナモ制御装置７３の帰還回路８２は、吸収ダイナモ６３とトランスミッション３とを連結する中間軸１５に設けられたトルク計１６から出力されるトルクの信号（トルク信号）に基づいて、該信号に対して所定の位相遅れを有する信号を生成する。帰還回路８２は、生成された信号を、吸収ダイナモ６３に対するトルク指令Ｔ２_ref（トルク指令信号）に正帰還する。

以上の構成により、駆動ダイナモ６２及び吸収ダイナモ６３に対するトルク指令に、それぞれ、トルク計１４，１６から出力されるトルクの信号に対して所定の位相遅れを有する信号を正帰還することができる。これにより、車両用試験装置８１の軸系のねじり振動をより効果的に且つ迅速に減衰することができる。したがって、軸系の共振によるねじり振動の増大をより効果的に抑制することができる。

図１５に、本実施形態の構成を適用した場合のボード線図を示す。図１５に示すように、本実施形態のようなねじり共振抑制制御を適用しなかった場合（図中の破線）には、特定の周波数で共振しているが、本実施形態のねじり共振抑制制御を適用した場合（図中の実線）には、特定の周波数での共振を抑制することができる。よって、本実施形態の構成により、ねじり振動を抑制することができる。

ここで、車両用試験装置８１の軸系において、トランスミッション３よりも駆動ダイナモ側の軸系（以下、駆動軸系という）及びトランスミッション３よりも吸収ダイナモ側の軸系（以下、吸収軸系という）のうち、ねじり剛性の高い軸系のダイナモを制御する制御装置のローパスフィルタに、車両用試験装置８１の軸系の１次共振周波数に対応した時定数を設定するのが好ましい。これにより、車両用試験装置８１の軸系の１次共振周波数の振動だけでなく、２次以上の共振周波数の振動も減衰することができる。

また、車両用試験装置８１の軸系は、トランスミッション３の変速比によって、駆動軸系及び吸収軸系のうちねじり剛性の高い軸系が入れ替わる可能性がある。そのため、駆動ダイナモ制御装置６４及び吸収ダイナモ制御装置７３のそれぞれのローパスフィルタ２６，８２に、車両用試験装置８１の軸系の１次共振周波数に対応した時定数を設定してもよい。これにより、トランスミッション３の変速比が変わっても、車両用試験装置８１の軸系の１次共振周波数の振動及び２次以上の共振周波数の振動を減衰することができる。

さらに、駆動ダイナモ制御装置６４のローパスフィルタ２６及び吸収ダイナモ制御装置７３のローパスフィルタ８３のうち、一方のローパスフィルタに車両用試験装置８１の軸系の１次共振周波数に対応した時定数を設定し、他方のローパスフィルタに２次以上の共振周波数に対応した時定数を設定してもよい。これにより、車両用試験装置８１の軸系の１次共振周波数の振動だけでなく、２次以上の共振周波数の振動も減衰することができる。具体的には、駆動軸系及び吸収軸系のうちねじり剛性の高い軸系のダイナモを制御する制御装置のローパスフィルタに２次共振周波数に対応した時定数を設定する一方、ねじり剛性の低い軸系のダイナモを制御する制御装置のローパスフィルタに１次共振周波数に対応した時定数を設定すればよい。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記各実施形態では、帰還回路２５，８２は、トルク計１４，１６の出力側からローパスフィルタ２６，８３及びハイパスフィルタ２７，８４の順に設けられている。しかしながら、ローパスフィルタ２６，８３とハイパスフィルタ２７，８４との順番が逆であってもよい。また、帰還回路は、ハイパスフィルタを備えていなくてもよい。

前記各実施形態では、ローパスフィルタ２６，８３によって、トルク計１４，１６から出力されたトルクの信号に基づいて所定の位相遅れを有する信号が生成される。しかしながら、トルク計１４，１６から出力されたトルクの信号に基づいて所定の位相遅れを有する信号を生成可能な構成であれば、ローパスフィルタ以外の構成であってもよい。

前記各実施形態では、ローパスフィルタ２６，８３は、一次遅れフィルタである。しかしながら、ローパスフィルタ２６，８３は、二次以上の遅れフィルタであってもよい。これにより、ねじり共振周波数付近の周波数帯域以外の振動成分を、より低減することができる。よって、図１６に示すように、二次遅れフィルタの場合（図中のねじり共振抑制制御あり（二次）の場合）は、一次遅れフィルタの場合（図中のねじり共振抑制制御あり（一次）の場合）よりも低周波の振動成分を効果的に低減することができる。なお、図１６は、実施形態５の図１４に示す軸系の場合のボード線図である。また、図１６におけるねじり共振抑制制御あり（一次）は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタのいずれも一次遅れフィルタの場合のボード線図であり、図１６におけるねじり共振抑制制御あり（二次）は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタのいずれも二次遅れフィルタの場合のボード線図である。

前記実施形態３〜６では、ダイナモ制御装置５２、駆動ダイナモ制御装置６４及び吸収ダイナモ制御装置７３のローパスフィルタ２６，８３は、トランスミッション３の変速比に関係なく一定である。車両用試験装置の軸系のねじり共振周波数は、トランスミッション３の変速比に応じて変化する。そのため、ローパスフィルタの時定数を変速比に応じて変更してもよい。例えば、トランスミッション３の変速比に応じて最適なローパスフィルタの時定数をメモリ等に予め記憶しておき、トランスミッション３の変速比に応じてローパスフィルタの時定数を変更してもよい。これにより、トランスミッション３を含む軸系において、より効果的にねじり振動を減衰することができる。

本発明による動力系の試験装置は、トルク指令に応じて駆動制御されるダイナモと、供試体とが駆動連結された構成に利用可能である。

１、４１、５１、６１、７１、８１ 車両用試験装置
２ 供試モータ（供試体）
３ トランスミッション（供試体）
１１ ダイナモ（回転体）
１２ 回転速度センサ
１３、１５ 中間軸
１４、１６ トルク計（トルク検出部）
２１、４２、５２ ダイナモ制御装置（制御部）
２２ 速度制御部
２３、３２ 指令変換部
２４、３３ 電流制御部
２５、８２ 帰還回路（トルク指令補正部）
２６、８３ ローパスフィルタ（位相遅れフィルタ）
２７、８４ ハイパスフィルタ
３１、４３ モータ制御装置
５３ 走行抵抗演算部
５５ エンジン制御装置
５６ スロットル制御部
６２ 駆動ダイナモ（回転体）
６３ 吸収ダイナモ（回転体）
６４ 駆動ダイナモ制御装置（制御部）
７２ 駆動ダイナモ制御装置
６５ 吸収ダイナモ制御装置
７３ 吸収ダイナモ制御装置（制御部）

Claims (5)

1. 動力系の供試体に対し、該供試体と一体で回転可能に連結される回転体と、
   前記供試体と前記回転体との間に設けられ、前記供試体と前記回転体との間に生じるトルクを検出してトルク信号として出力するトルク検出部と、
   トルク指令信号に応じて前記回転体の駆動を制御する制御部とを備え、
   前記供試体は、トランスミッションであり、
   前記制御部は、前記トルク信号における少なくとも一部の周波数帯の信号成分に対して位相遅れ要素により所定の位相遅れを有する信号を生成し、該信号を用いて前記トルク指令信号を補正するトルク指令補正部を有し、
   前記位相遅れ要素の時定数は、前記トランスミッションの変速比に応じて変更される、動力系の試験装置。
2. 請求項１に記載の動力系の試験装置において、
   車両の走行抵抗を演算し、該走行抵抗を前記トルク指令信号として出力する走行抵抗演算部をさらに備える、動力系の試験装置。
3. 請求項１または２に記載の動力系の試験装置において、
   前記回転体の回転速度を速度検出信号として出力する回転速度検出部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記速度検出信号を速度指令から減算した値に応じて、前記トルク指令信号を出力する速度制御部と、
   前記トルク指令補正部によって補正された前記トルク指令信号を、電流指令に変換する指令変換部と、
   前記電流指令に応じて、前記回転体に入力電流を供給する電流制御部とを有する、動力系の試験装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の動力系の試験装置において、
   前記トルク指令補正部は、前記トルク検出部から出力された前記トルク信号を微分することなく、前記トルク指令信号に対して正帰還する、動力系の試験装置。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の動力系の試験装置において、
   前記トルク指令補正部は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを有し、
   前記位相遅れ要素は、前記ローパスフィルタである、動力系の試験装置。
   

Images