JP6737363B1 - 動力計制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目的は、速度検出信号の遅れが顕著となる低回転域における動力計への制御入力の振動を抑制できる動力計制御装置を提供することを。【解決手段】入力側制御装置５は、エンジントルク指令信号Ｔｒｅｆと入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈとの偏差に基づいて第１入力信号を生成する第１入力信号生成部５１と、所定の重み信号ｗによって重み付けされた入力側速度検出信号ωに基づいて第２入力信号を生成する第２入力信号生成部５２と、第１及び第２入力信号に基づいてトルク指令信号を生成するトルク指令信号生成部５４と、を備える。第２入力信号生成部５２は、入力側速度検出信号ωフィルタ信号ω＿ｆの値が所定の閾値未満である場合には、フィルタ信号ω＿ｆの値が上記閾値以上である場合よりも重み信号ｗの値を小さくする。また入力側速度検出信号ωは入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈよりも０からの立ち上がりが遅い。【選択図】図４

Description

本発明は、動力計制御装置に関する。より詳しくは、例えば車両のドライブトレインのような入力軸と出力軸とを備える供試体と、この供試体の入力軸に連結された動力計とを備える試験システムにおいて電気慣性制御を行う動力計制御装置に関する。

ドライブトレインとは、エンジンで発生したエネルギーを駆動輪に伝達するための複数の装置の総称をいい、エンジン、クラッチ、トランスミッション、ドライブシャフト、プロペラシャフト、デファレンシャルギヤ、及び駆動輪等で構成される。ドライブトレインの試験システムでは、実際にエンジンでトランスミッションを駆動するとともに、その出力軸に接続された出力側動力計を電気慣性制御することにより、タイヤや車体の慣性を模した負荷トルクを出力軸に付与しながら、ドライブトレインの耐久性能や品質等が評価される（例えば、特許文献１参照）。また近年では、ドライブトレインの入力軸に入力する駆動トルクを、実エンジンの代わりに入力側動力計で発生させる試験システムも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、入力側動力計の実際の慣性モーメント（以下、「動力計慣性モーメント」ともいう）は、これによって模擬しようとする実際のエンジンの慣性モーメントと異なる。より具体的には、動力計慣性モーメントは、実際のエンジンの慣性モーメントよりも大きい。このため、試験の再現性を向上するためには、動力計慣性モーメントが、あたかもそれよりも小さな値に設定された設定慣性モーメントであるかのように入力側動力計を制御する低慣性化制御を併せて行う必要がある。特許文献３には、入力側動力計に対し低慣性化制御を行う動力計制御装置が示されている。

国際公開第２０１４／０１０４０９号公報 特開２０１３−２５７２３４号公報 特願２０１７−１７５３７８号

ところで特許文献３の動力計制御装置では、軸トルク検出器から送信される軸トルク検出信号と速度検出器から送信される速度検出信号とに基づいて上述のような低慣性化制御を行う。しかしながら一般的には、速度検出器から送信される速度検出信号は、軸トルク検出器から送信される軸トルク検出信号よりも、０からの立ち上がりが遅い。このため、速度検出信号の遅れに起因して、入力側動力計への制御入力であるトルク指令信号が振動してしまう場合がある。後に図８を参照して説明するように、このようなトルク指令信号の振動は、速度検出信号の遅れが特に大きい低回転域において顕著となる。

本発明は、軸トルク検出器の軸トルク検出信号及びこの軸トルク検出信号よりも遅れが大きい速度検出器の速度検出信号に基づいて動力計を制御する動力計制御装置であって、遅れが顕著となる低回転域における動力計への制御入力の振動を抑制できる動力計制御装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る動力計制御装置（例えば、後述の入力側制御装置５，５Ａ）は、入力軸（例えば、後述の入力軸ＳＩ）及び出力軸（例えば、後述の出力軸ＳＯ１，ＳＯ２）を備える供試体（例えば、後述の供試体Ｗ）の入力軸に連結された動力計（例えば、後述の入力側動力計２１）と、トルク指令信号（例えば、後述のトルク指令信号Ｔｒ）に応じた電力を前記動力計に供給するインバータ（例えば、後述の入力側インバータ２２）と、前記動力計の回転速度に応じた速度検出信号（例えば、後述の入力側速度検出信号ω）を発生する速度検出器（例えば、後述の入力側速度検出器２３）と、前記入力軸に作用する軸トルクに応じた軸トルク検出信号（例えば、後述の入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ）を発生する軸トルク検出器（例えば、後述の入力側軸トルク検出器２４）と、を備える試験システム（例えば、後述の試験システム１）を制御対象とし、前記トルク指令信号に対する上位指令信号（例えば、後述のエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆ）、前記速度検出信号、及び前記軸トルク検出信号を用いて前記トルク指令信号を生成する。前記動力計制御装置は、前記上位指令信号と前記軸トルク検出信号との偏差に基づいて第１入力信号を生成する第１入力信号生成部（例えば、後述の第１入力信号生成部５１）と、所定の重み信号（例えば、後述の重み信号ｗ）によって重み付けされた前記速度検出信号に基づいて第２入力信号を生成する第２入力信号生成部（例えば、後述の第２入力信号生成部５２，５２Ａ）と、前記第１及び第２入力信号に基づいて前記トルク指令信号を生成するトルク指令信号生成部（例えば、後述のトルク指令信号生成部５４）と、を備え、前記第２入力信号生成部は、前記速度検出信号の値又は前記速度検出信号を速度信号フィルタに通過させることによって得られるフィルタ信号の値が所定の閾値（例えば、後述の第１閾値ω１又は第２閾値ω２）未満である場合には、前記速度検出信号の値又は前記フィルタ信号の値が前記閾値以上である場合よりも前記重み信号の値を小さくし、前記速度検出信号は前記軸トルク検出信号よりも０からの立ち上がりが遅いことを特徴とする。

（２）この場合、前記速度検出器は、前記動力計の出力軸が回転するとその回転変位量に応じた周波数のパルス信号を前記速度検出信号として生成するインクリメンタルエンコーダであることが好ましい。

（３）この場合、前記速度信号フィルタは、前記速度検出信号から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させ、前記第２入力信号生成部（例えば、後述の第２入力信号生成部５２）は、前記速度信号フィルタ（例えば、後述の第２ローパスフィルタ５２１）と、前記速度信号フィルタの出力信号（例えば、後述のフィルタ信号ω＿ｆ）の値に応じた値の前記重み信号を出力する重み設定部（例えば、後述の重み設定部５２２）と、前記速度信号フィルタの出力信号に前記重み信号及び所定の設定慣性（例えば、後述の設定慣性Ｊｓｅｔ）を乗算することによって前記第２入力信号を生成する乗算部（例えば、後述の重み乗算部５２３及び設定慣性乗算部５２４）と、を備えることが好ましい。

（４）この場合、前記重み設定部は、前記速度信号フィルタの出力信号（例えば、後述のフィルタ信号ω＿ｆ）の値が０以上かつ第１閾値（例えば、後述の第１閾値ω１）未満である場合には前記重み信号の値を０とし、前記速度信号フィルタの出力信号の値が前記第１閾値よりも大きな第２閾値（例えば、後述の第２閾値ω２）以上である場合には前記重み信号の値を１とし、前記速度信号フィルタの出力信号の値が前記第１閾値以上かつ前記第２閾値未満である場合には前記重み信号の値を０から１の間で前記速度信号フィルタの出力信号の値に比例した値とすることが好ましい。

（５）この場合、前記速度信号フィルタは、前記速度検出信号から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させ、前記第２入力信号生成部（例えば、後述の第２入力信号生成部５１Ａ）は、前記速度信号フィルタ（例えば、後述の第２ローパスフィルタ５２１）と、前記速度検出信号の値に応じた値の前記重み信号を出力する重み設定部（例えば、後述の重み設定部５２２Ａ）と、前記重み信号から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させる重み信号フィルタ（例えば、後述の第３ローパスフィルタ５２５Ａ）と、前記速度信号フィルタの出力信号に前記重み信号フィルタの出力信号及び所定の設定慣性（例えば、後述の設定慣性Ｊｓｅｔ）を乗算することによって前記第２入力信号を生成する乗算部（例えば、後述の重み乗算部５２３及び設定慣性乗算部５２４）と、を備えることが好ましい。

（６）この場合、前記重み信号フィルタは前記速度信号フィルタよりも低い周波数成分を減衰させることが好ましい。

（７）この場合、前記重み設定部は、前記速度検出信号（例えば、後述の入力側速度検出信号ω）の値が０以上かつ第１閾値（例えば、後述の第１閾値ω１）未満である場合には前記重み信号の値を０とし、前記速度検出信号の値が前記第１閾値よりも大きな第２閾値（例えば、後述の第２閾値ω２）以上である場合には前記重み信号の値を１とし、前記速度検出信号の値が前記第１閾値以上かつ前記第２閾値未満である場合には前記重み信号の値を０から１の間で前記速度検出信号の値に比例した値とすることが好ましい。

（１）本発明に係る動力計制御装置において、第１入力信号生成部は、上位指令信号と軸トルク検出信号との偏差に基づいて第１入力信号を生成し、第２入力信号生成部は、所定の重み信号によって重み付けされた速度検出信号に基づいて第２入力信号を生成し、トルク指令信号生成部は、これら第１入力信号及び第２入力信号に基づいて動力計に対するトルク指令信号を生成する。ここで速度検出器から第２入力信号生成部に送信される速度検出信号は、軸トルク検出器から第１入力信号生成部に送信される軸トルク検出信号よりも０からの立ち上がりが遅い。このため後に図８を参照して説明するように、従来の動力計制御装置では、動力計が静止しておりかつ軸トルクも作用していない状態から、上位指令信号の値を０から変化させると、速度検出信号の値は、軸トルク検出信号の値が変化し始めてから所定時間遅れて急激に増加する場合がある。このため従来の動力計制御装置では、低回転域ではトルク指令信号が振動し、ひいては軸トルク検出信号も振動してしまう場合がある。これに対し本発明に係る動力計制御装置では、第２入力信号生成部は、速度検出信号の値又はそのフィルタ値が所定の閾値未満である場合（すなわち、低回転域である場合）、速度検出信号の値又はそのフィルタ値が閾値以上である場合（すなわち、高回転域である場合）よりも重み信号の値を小さくする。これにより低回転域において速度検出信号の値が急激に増加した場合であっても、トルク指令信号や軸トルク検出信号が振動するのを抑制できる。

（２）本発明に係る動力計制御装置では、動力計の回転速度を検出する速度検出器として、動力計の出力軸が回転するとその回転変位量に応じた周波数のパルス信号を速度検出信号として生成するインクリメンタルエンコーダを用いる。インクリメンタルエンコーダは、アブソリュートエンコーダやレゾルバ等の既知の速度検出器の中では安価であるという利点がある。しかしながらインクリメンタルエンコーダは、動力計の回転軸が静止した状態から回転し始めた直後は、パルス数が不足するため、０からの立ち上がり時における遅れが特に顕著になるという課題がある。これに対し本発明の動力計制御装置によれば、上述のように速度検出信号の値又はそのフィルタ値に応じて重み信号の値を変化させることにより、低回転域においてトルク指令信号や軸トルク検出信号が振動するのを抑制できるので、速度検出器としてインクリメンタルエンコーダを用いることによって生じるデメリットが顕在化することもない。

（３）本発明に係る動力計制御装置では、第２入力信号生成部は、速度検出信号をフィルタに通過させることによって得られるフィルタ値に応じて重み信号の値を設定するとともに、この速度検出信号のフィルタ値に重み信号の値と設定慣性とを乗算することによって第２入力信号を生成する。これにより、低回転域において速度検出信号の値が急激に増加した場合であっても、トルク指令信号や軸トルク検出信号が振動するのを抑制できる。

（４）本発明に係る動力計制御装置において重み設定部は、速度検出信号のフィルタ値が０以上かつ第１閾値未満である場合には重み信号の値を０とし、フィルタ値が第２閾値以上である場合には重み信号の値を１とし、フィルタ値が第１閾値以上かつ第２閾値未満である場合には重み信号の値を０から１の間でフィルタ値に比例した値とする。これにより、速度検出信号のフィルタ値が第２閾値未満である低回転域では、フィルタ値に応じて重み信号の値を適切に変化させることができるので、低回転域において速度検出信号の値が急激に増加した場合であっても、トルク指令信号や軸トルク検出信号が振動するのを抑制できる。

（５）本発明に係る動力計制御装置では、第２入力信号生成部は、速度検出信号の値に応じて重み信号の値を設定するとともに、速度検出信号を第１フィルタに通過させることによって得られるフィルタ値に、重み信号を第２フィルタに通過させることによって得られるフィルタ値と所定の設定慣性とを乗算することによって第２入力信号を生成する。これにより、低回転域において速度検出信号の値が急激に増加した場合であっても、トルク指令信号や軸トルク検出信号が振動するのを抑制できる。また本発明において、第２入力信号生成部は、第１フィルタと第２フィルタとの２つのローパスフィルタを用いることにより、動力計の回転速度が０から立ち上がる時における第２入力信号の変化度合を細かく調整できるので、トルク指令信号や軸トルク検出信号の振動を上記（３）の発明よりもさらに抑制できる。

（６）本発明に係る動力計制御装置において、第２フィルタは第１フィルタよりも低い周波数成分を減衰させる。これにより、動力計の回転速度が０から立ち上がる時におけるトルク指令信号や軸トルク検出信号の振動をさらに抑制できる。

（７）本発明に係る動力計制御装置において重み設定部は、速度検出信号の値が０以上かつ第１閾値未満である場合には重み信号の値を０とし、速度検出信号の値が第２閾値以上である場合には重み信号の値を１とし、速度検出信号の値が第１閾値以上かつ第２閾値未満である場合には重み信号の値を０から１の間で速度検出信号の値に比例した値とする。これにより、速度検出信号の値が第２閾値未満である低回転域では、速度検出信号の値に応じて重み信号の値を適切に変化させることができるので、低回転域において速度検出信号の値が急激に変化した場合であっても、トルク指令信号や軸トルク検出信号が振動するのを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る入力側制御装置が適用されたドライブトレインの試験システムの構成を示す図である。 出力側制御装置の制御回路の構成を示すブロック図である。 摩擦係数値を決定する制御マップの一例である。 入力側制御装置の制御回路の構成を示すブロック図である。 伝達関数Ｇｅ０（ｓ）を導出する際に用いられるコントローラの構成を示す図である。 入力側トルク指令信号から入力側軸トルク検出信号までの応答特性を示すボード線図である。 重み信号の値を決定する制御マップの一例である。 従来の入力側制御装置による回転立ち上がり時における制御例を示すタイムチャートである。 上記実施形態に係る入力側制御装置による回転立ち上がり時における制御例を示すタイムチャートである。 本発明の第２実施形態に係る入力側制御装置の制御回路の構成を示すブロック図である。 重み信号の値を決定する制御マップの一例である。 上記実施形態に係る入力側制御装置の制御回路の構成を示すブロック図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る入力側制御装置５が適用されたドライブトレインの試験システム１の構成を示す図である。なお図１には、ＦＦ駆動方式の車両のドライブトレインを供試体Ｗとした試験システム１の例を示すが、本発明はこれに限るものではない。供試体は、例えばＦＲ駆動方式の車両のドライブトレインとしてもよい。

供試体Ｗは、完成車に搭載した状態では図示しないエンジンが接続される入力軸ＳＩと、ドライブシャフトである左右の出力軸ＳＯ１，ＳＯ２と、クラッチ、トランスミッション、及びデファレンシャルギヤ等を組み合わせて構成され、入力軸ＳＩから入力された動力を出力軸ＳＯ１，ＳＯ２へ伝達する本体ＷＢと、を備える。

試験システム１は、入力側動力計２１と、入力側インバータ２２と、入力側速度検出器２３と、入力側軸トルク検出器２４と、第１出力側動力計３１と、第２出力側動力計３２と、第１出力側インバータ３３と、第２出力側インバータ３４と、第１出力側速度検出器３５と、第２出力側速度検出器３６と、第１出力側軸トルク検出器３７と、第２出力側軸トルク検出器３８と、入力側制御装置５と、出力側制御装置６と、を備える。

入力側動力計２１の出力軸は供試体Ｗの入力軸ＳＩに連結されている。入力側インバータ２２は、入力側制御装置５から後述の手順によって生成される入力側トルク指令信号Ｔｒが入力されると、この入力側トルク指令信号Ｔｒに応じた電力を入力側動力計２１に供給する。

入力側軸トルク検出器２４は、入力軸ＳＩに作用する軸トルクを、例えば軸のねじれ方向の歪み量から検出し、この軸トルクに応じた入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈを発生する。この入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈは、入力側制御装置５へ入力される。なお本実施形態では、入力側軸トルク検出器２４として、例えばひずみゲージを用いることによって軸トルクを検出する軸トルクセンサを用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

入力側速度検出器２３は、入力側動力計２１の出力軸の回転速度（軸の単位時間当たりの回転数）を検出し、この回転速度に応じた入力側速度検出信号ωを発生する。この入力側速度検出信号ωは、入力側制御装置５へ入力される。なお後に図８を参照して説明するように、入力側速度検出器２３から出力される入力側速度検出信号ωは、上述の入力側軸トルク検出器２４から出力される入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈよりも０からの立ち上がりが遅い。

本実施形態では、入力側速度検出器２３として、入力側動力計２１の出力軸が回転するとその回転変位量に応じた周波数のパルス信号を入力側速度検出信号ωとして生成するインクリメンタルエンコーダを用いた場合について説明する。インクリメンタルエンコーダにおいて生成されるパルス信号は、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相を含む。Ａ相とは、基準出力であり、出力軸の１回転で分解能の数だけパルスを発生する。Ｂ相とは、Ａ相に対し所定の位相差（例えば、９０°）でＡ相と同じ数のパルスを発生する。これらＡ相とＢ相のパルス信号を用いることにより、入力側動力計２１の出力軸の回転方向を検出することができる。またＺ相とは、原点基準出力となるものであり、出力軸が予め定められた基準位置になるとパルスを発生する。入力側速度検出器２３としてインクリメンタルエンコーダを用いると、上述のような０からの立ち上がり時における遅れが顕著になる。なお本実施形態では、入力側速度検出器２３としてインクリメンタルエンコーダを用いる場合について説明するが、本発明はこれに限らない。入力側速度検出器２３は、上述のように入力側速度検出信号ωが入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈよりも０からの立ち上がりが遅れるものであればよく、アブソリュートエンコーダやレゾルバ等を用いてもよい。

第１出力側動力計３１の出力軸は供試体Ｗの出力軸ＳＯ１に連結されている。第１出力側インバータ３３は、出力側制御装置６から後述の手順によって生成される第１出力側トルク指令信号Ｔｒ１が入力されると、この第１出力側トルク指令信号Ｔｒ１に応じた電力を第１出力側動力計３１に供給する。第１出力側速度検出器３５は、第１出力側動力計３１の出力軸の回転速度を検出し、この回転速度に応じた第１出力側速度検出信号ω１を発生する。この第１出力側速度検出信号ω１は、出力側制御装置６へ入力される。第１出力側軸トルク検出器３７は、出力軸ＳＯ１に作用する軸トルクを、例えば軸のねじれ方向の歪み量から検出し、この軸トルクに応じた第１出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１を発生する。この第１出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１は、出力側制御装置６へ入力される。

第２出力側動力計３２の出力軸は供試体Ｗの出力軸ＳＯ２に連結されている。第２出力側インバータ３４は、出力側制御装置６から後述の手順によって生成される第２出力側トルク指令信号Ｔｒ２が入力されると、この第２出力側トルク指令信号Ｔｒ２に応じた電力を第２出力側動力計３２に供給する。第２出力側速度検出器３６は、第２出力側動力計３２の出力軸の回転速度を検出し、この回転速度に応じた第２出力側速度検出信号ω２を発生する。この第２出力側速度検出信号ω２は、出力側制御装置６へ入力される。第２出力側軸トルク検出器３８は、出力軸ＳＯ２に作用する軸トルクを、例えば軸のねじれ方向の歪み量から検出し、この軸トルクに応じた第２出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ２を発生する。この第２出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ２は、出力側制御装置６へ入力される。

入力側制御装置５は、入力側速度検出信号ωや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ等の入力信号を用いることにより、後に図４等を参照して説明する手順に従って入力側トルク指令信号Ｔｒを生成し、これを入力側インバータ２２へ入力する。これにより入力側制御装置５は、供試体Ｗが搭載される完成車におけるエンジンを模擬した駆動トルクを入力側動力計２１に発生させ、供試体Ｗの入力軸ＳＩを駆動する。

出力側制御装置６は、第１及び第２出力側速度検出信号ω１，ω２や第１及び第２出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１，Ｔｓｈ２等の入力信号を用いることにより、後に図２〜図３等を参照して説明する手順に従って第１及び第２出力側トルク指令信号Ｔｒ１，Ｔｒ２を生成し、これらを第１及び第２出力側インバータ３３，３４へ入力する。これにより出力側制御装置６は、供試体Ｗが搭載される完成車におけるタイヤ慣性や車体慣性を模擬した負荷を供試体Ｗの出力軸ＳＯ１，ＳＯ２に付与する。

試験システム１では、入力側制御装置５によって供試体Ｗの入力軸ＳＩを駆動すると同時に、出力側制御装置６によって供試体Ｗの出力軸ＳＯ１，ＳＯ２にタイヤ慣性や車体慣性を模擬した負荷を付与することにより、実車の走行状態に近い状態の下で供試体Ｗの耐久性能や品質等を評価する。

図２は、出力側制御装置６の制御回路の構成を示すブロック図である。
出力側制御装置６は、第１出力側速度検出信号ω１及び第１出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１に基づいて第１出力側トルク指令信号Ｔｒ１を生成する第１制御回路６１と、第２出力側速度検出信号ω２及び第２出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ２に基づいて第２出力側トルク指令信号Ｔｒ２を生成する第２制御回路６２と、供試体Ｗを搭載した仮想的な車両の速度を算出する車両速度演算部６３と、を備える。

第１制御回路６１は、第１タイヤ速度演算部６１１と、第１車両駆動トルク演算部６１２と、第１速度制御装置６１３と、第１フィードフォワード入力演算部６１４と、第１軸トルク入力セレクタ６１５と、第１合成部６１６と、を備える。第２制御回路６２は、第２タイヤ速度演算部６２１と、第２車両駆動トルク演算部６２２と、第２速度制御装置６２３と、第２フィードフォワード入力演算部６２４と、第２軸トルク入力セレクタ６２５と、第２合成部６２６と、を備える。

車両速度演算部６３は、仮想的な第１タイヤと仮想的な第１路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する後述の第１車両駆動トルク信号Ｆｘ１と、仮想的な第２タイヤと仮想的な第２路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する後述の第２車両駆動トルク信号Ｆｘ２とを入力とし、上記第１、第２タイヤを駆動輪として走行する仮想的な車両の慣性モーメントＪｖで特徴付けられる車両の運動方程式（下記式（１）参照）によって、車両の速度に相当する車両速度信号Ｖを生成する。

車両速度演算部６３は、より具体的には、第１車両駆動トルク演算部６１２によって生成される第１車両駆動トルク信号Ｆｘ１と第２車両駆動トルク演算部６２２によって生成される第２車両駆動トルク信号Ｆｘ２とを合算した信号に、車両慣性モーメントＪｖの逆数を乗算し、これに積分演算を施すことにより車両速度信号Ｖを生成する。

第１軸トルク入力セレクタ６１５は、第１タイヤ速度演算部６１１への入力を第１出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１と値０の信号とで選択的に切替える。第１軸トルク入力セレクタ６１５は、第１タイヤ速度演算部６１１への入力を、通常は第１出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１とし、ストール試験を行う場合は値０の信号とする。

第１タイヤ速度演算部６１１は、第１出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１及び第１車両駆動トルク信号Ｆｘ１を入力として、第１タイヤの慣性モーメントＪｔ１で特徴付けられる第１タイヤの運動方程式（下記式（２）参照）によって、第１タイヤの回転速度に相当する第１タイヤ速度信号Ｖｗ１を生成する。

第１タイヤ速度演算部６１１は、より具体的には、第１出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１から第１車両駆動トルク信号Ｆｘ１を減算して得られる信号を第１タイヤの回転に寄与する第１タイヤ駆動トルク信号と定義し、これに第１タイヤ慣性モーメントＪｔ１の逆数を乗算し、これに積分演算を施すことにより第１タイヤ速度信号Ｖｗ１を生成する。

第２軸トルク入力セレクタ６２５は、第２タイヤ速度演算部６２１への入力を第２出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ２と値０の信号とで選択的に切替える。第２軸トルク入力セレクタ６２５は、第２タイヤ速度演算部６２１への入力を、通常は第２出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ２とし、ストール試験を場合は値０の信号とする。

第２タイヤ速度演算部６２１は、第２出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ２及び第２車両駆動トルク信号Ｆｘ２を入力として、第２タイヤの慣性モーメントＪｔ２で特徴付けられる第２タイヤの運動方程式（下記式（３）参照）によって、第２タイヤの回転速度に相当する第２タイヤ速度信号Ｖｗ２を生成する。第２タイヤ速度信号Ｖｗ２を算出する具体的な手順は、第１タイヤ速度信号Ｖｗ１を算出する手順と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

第１車両駆動トルク演算部６１２は、第１タイヤ速度信号Ｖｗ１と車両速度信号Ｖとの差に基づいて、第１タイヤと仮想的に設定された第１路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する第１車両駆動トルク信号Ｆｘ１を生成する。以下、その手順について具体的に説明する。

第１車両駆動トルク演算部６１２は、先ず、速度差（Ｖｗ１−Ｖ）並びに速度信号Ｖｗ１及びＶの何れか大きい方に基づいて、第１タイヤの第１路面上における第１スリップ率λ１を下記式（４−１）に基づいて算出する。次に、第１車両駆動トルク演算部６１２は、算出した第１スリップ率λ１を引数として、図３に示すような制御マップｆ１に基づいて第１タイヤ−第１路面間の第１摩擦係数値μ１を決定する（下記式（４−２）参照）。なお、この摩擦係数値を決定する制御マップは、第１路面の状態（雪面、乾燥路面等）に応じて適宜選択可能となっている。次に、第１車両駆動トルク演算部６１２は、第１タイヤが第１路面から受ける第１垂直抗力値Ｎｚ１に、第１摩擦係数値μ１を乗算することにより、第１車両駆動トルク信号Ｆｘ１を生成する（下記式（４−３）参照）。この第１垂直抗力値Ｎｚ１は、予め定められた定数又は車両速度信号Ｖ等に応じて推定された値が用いられる。

第２車両駆動トルク演算部６２２は、第２タイヤ速度信号Ｖｗ２と車両速度信号Ｖとを入力として、下記式（５−１）〜（５−３）に基づいて、第２タイヤと第２路面との間の摩擦力によって発生する車両駆動力に相当する第２車両駆動トルク信号Ｆｘ２を生成する。第２車両駆動トルク信号Ｆｘ２を生成する具体的な手順は、第１車両駆動トルク信号Ｆｘ１を生成する手順と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

以上のように、第１制御回路６１及び第２制御回路６２では、供試体Ｗの出力軸ＳＯ１，ＳＯ２に接続される第１タイヤ及び第２タイヤと、これらタイヤを駆動輪として第１路面及び第２路面上を走行する車両とを仮想的に設定し、これらを独立した慣性モーメントＪｔ１，Ｊｔ２，Ｊｖを有する物体とした上、それぞれに対する運動方程式（１）、（２）、（３）、（４−１）〜（４−３）、（５−１）〜（５−３）を連立させることにより、車両速度信号Ｖ、第１タイヤ速度信号Ｖｗ１、及び第２タイヤ速度信号Ｖｗ２を生成する。

第１速度制御装置６１３は、第１タイヤ速度信号Ｖｗ１と第１出力側速度検出信号ω１との偏差が無くなるように第１フィードバック制御入力信号を生成する。第２速度制御装置６２３は、第２タイヤ速度信号Ｖｗ２と第２出力側速度検出信号ω２との偏差が無くなるように第２フィードバック制御入力信号を生成する。

第１フィードフォワード入力演算部６１４は、第１出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ１と第１車両駆動トルク信号Ｆｘ１との差に、第１出力側動力計３１の慣性モーメントＪｄｙ１を第１タイヤの慣性モーメントＪｔ１で除算して得られる係数を乗算することにより、第１フィードフォワード制御入力信号を生成する。第１合成部６１６は、第１速度制御装置６１３によって生成される第１フィードバック制御入力信号と第１フィードフォワード入力演算部６１４によって生成される第１フィードフォワード制御入力信号とを足し合わせることによって、第１出力側トルク指令信号Ｔｒ１を生成する。

第２フィードフォワード入力演算部６２４は、第２出力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ２と第２車両駆動トルク信号Ｆｘ２との差に、第２出力側動力計３２の慣性モーメントＪｄｙ２を第２タイヤの慣性モーメントＪｔ２で除算して得られる係数を乗算することにより、第２フィードフォワード制御入力信号を生成する。第２合成部６２６は、第２速度制御装置６２３によって生成される第２フィードバック制御入力信号と第２フィードフォワード入力演算部６２４によって生成される第２フィードフォワード制御入力信号とを足し合わせることによって、第２出力側トルク指令信号Ｔｒ２を生成する。

図４は、入力側制御装置５の制御回路の構成を示すブロック図である。図４には、入力側制御装置５に構成される制御回路のうち、特に入力側動力計の電気慣性制御を担う部分を示す。

入力側制御装置５は、第１入力信号生成部５１と、第２入力信号生成部５２と、第３入力信号生成部５３と、トルク指令信号生成部５４と、を備え、これらを用いることによって入力側トルク指令信号Ｔｒを生成する。

第１入力信号生成部５１は、入力側トルク指令信号Ｔｒに対する上位指令信号であるエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆと入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈとの偏差に基づいて、後述の手順に従って第１入力信号を生成する。第２入力信号生成部５２は、入力側速度検出信号ωに基づいて、後述の手順に従って第２入力信号を生成する。第３入力信号生成部５３は、エンジントルク指令信号Ｔｒｅｆと入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈとの偏差に基づいて、後述の手順に従って第３入力信号を生成する。トルク指令信号生成部５４は、これら入力信号生成部５１〜５３によって生成される第１〜第３入力信号に基づいて、後述の手順に従って入力側トルク指令信号Ｔｒを生成し、これを入力側インバータ２２へ入力する。

第１入力信号生成部５１は、第１ローパスフィルタ５１１と、偏差演算部５１２と、積分演算部５１３と、を備える。

第１ローパスフィルタ５１１は、エンジントルク指令信号Ｔｒｅｆから高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させる。以下では、第１ローパスフィルタ５１１の出力信号、すなわちエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆを第１ローパスフィルタ５１１に通過させ、高周波数成分を減衰させることによって得られるフィルタ信号をＴｒｅｆ＿ｆと表記する。エンジントルク指令信号Ｔｒｅｆのフィルタ信号Ｔｒｅｆ＿ｆは、偏差演算部５１２に入力される。第１ローパスフィルタ５１１の伝達関数ＧＬＰＦ（ｓ）は、下記式（６）に示すように、２つのフィルタ係数ａ１，ａ２によって特徴付けられる。下記式（６）に示すように、第１ローパスフィルタ５１１の伝達関数ＧＬＰＦ１（ｓ）の分母多項式の次数は２であり、分子多項式の次数は０である。なお、第１ローパスフィルタ５１１の入出力特性を特徴づける２つのフィルタ係数ａ１，ａ２の値を設定する手順については、後に詳細に説明する。

偏差演算部５１２は、エンジントルク指令信号Ｔｒｅｆのフィルタ信号Ｔｒｅｆ＿ｆから入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈを減算することによって偏差を算出し、この偏差を積分演算部５１３及び第３入力信号生成部５３へ入力する。

積分演算部５１３は、偏差演算部５１２によって算出された偏差を積分することによって第１入力信号を生成し、この第１入力信号をトルク指令信号生成部５４へ入力する。

第３入力信号生成部５３は、偏差演算部５１２によって算出された偏差に伝達関数Ｇｅ０（ｓ）を用いた非積分演算を施すことによって第３入力信号を生成し、この第３入力信号をトルク指令信号生成部５４へ入力する。ここで第３入力信号生成部５３の伝達関数Ｇｅ０（ｓ）を設計する手順について説明する。

図５は、伝達関数Ｇｅ０（ｓ）を導出する際に用いられるコントローラＣの構成を示す図である。図５のコントローラＣは、入力側軸トルク検出信号とエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆが入力されるとその偏差（Ｔｒｅｆ−Ｔｓｈ、以下単にトルク偏差ともいう）が無くなるような入力側トルク指令信号Ｔｒを生成する軸トルク制御機能を備える。第３入力信号生成部５３の伝達関数Ｇｅ０（ｓ）は、図５に示す２自由度のコントローラＣに基づいて設計される。またこのような軸トルク制御機能を備える２自由度のコントローラＣ及びこれを構成する伝達関数Ｇｅ（ｓ）及びＧｙ（ｓ）は、例えば本願出願人による特許第３７７５２８４号の図６の実施形態に示されたコントローラが用いられる。なお、軸トルク制御機能を備えるコントローラＣ及び伝達関数Ｇｅ（ｓ）及びＧｙ（ｓ）を設計する方法としては、例えば特許第３７７５２８４号に示されたμ設計法に基づくものに限らない。例えば、μ設計法の他、Ｈ∞制御設計法等の他のロバスト制御設計方法に基づいて設計されたものを用いてもよい。

図４に戻り、第３入力信号生成部５３の伝達関数Ｇｅ０（ｓ）は、上記のように軸トルク制御機能を有する伝達関数Ｇｅ（ｓ）から、下記式（７）に示すように積分ゲインＫｉの積分器を分離することによって得られるものが用いられる。

トルク指令信号生成部５４は、減算部５４１と、制御ゲイン乗算部５４２と、合算部５４３と、を備える。

減算部５４１は、第１入力信号生成部５１によって生成された第１入力信号から第２入力信号生成部５２によって生成された第２入力信号を減算することによって得られる信号を制御ゲイン乗算部５４２へ入力する。制御ゲイン乗算部５４２は、減算部５４１の出力信号に所定の積分ゲインＫｉを乗算することによって得られる信号を合算部５４３へ入力する。合算部５４３は、制御ゲイン乗算部５４２の出力信号と第３入力信号生成部５３によって生成された第３入力信号とを合算することによって入力側トルク指令信号Ｔｒを生成し、これを入力側インバータ２２へ入力する。

以上のようにトルク指令信号生成部５４は、第１入力信号生成部５１によって生成された第１入力信号と、第２入力信号生成部５２によって生成された第２入力信号と、第３入力信号生成部５３によって生成された第３入力信号と、に基づいて入力側トルク指令信号Ｔｒを生成する。

ここで第３入力信号に基づいて入力側トルク指令信号Ｔｒを生成することによる効果を説明する。

図６は、入力側トルク指令信号Ｔｒから入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈまでの応答特性を示すボード線図である。図６には、出力側動力計３１，３２で発生する負荷の大きさを小、中、大の３段階に分けて変化させた場合について、線種を変えて示す。図６に示すように、供試体Ｗの入力軸ＳＩに入力側動力計２１を接続し、供試体Ｗの出力軸ＳＯ１，ＳＯ２に出力側動力計３１，３２を接続した試験システム１では、比較的低周波数側（ｆｌ＝数Ｈｚ〜数十Ｈｚ）で発生する共振と、比較的高周波数側（ｆｈ＝４００Ｈｚ程度）で発生する共振との２種類の共振点が存在する。比較的低周波数側の共振周波数ｆｌで発生する共振は、供試体Ｗ固有の現象であり、比較的高周波数側の共振周波数ｆｈで発生する共振は比較的高剛性の入力軸ＳＩのねじり振動に起因して発生する現象である。以上のように構成された入力側制御装置５は、第３入力信号生成部５３で生成した第３入力信号を用いて入力側トルク指令信号Ｔｒを生成することにより、上記のような複数の共振点のうち、比較的高周波数側の共振周波数ｆｈで現れる共振を抑制する共振抑制機能を備える。

図４に戻り、第２入力信号生成部５２は、第２ローパスフィルタ５２１と、重み設定部５２２と、重み乗算部５２３と、設定慣性乗算部５２４と、を備える。

第２ローパスフィルタ５２１は、入力側速度検出信号ωから高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させる。以下では、第２ローパスフィルタ５２１の出力信号、すなわち入力側速度検出信号ωを第２ローパスフィルタ５２１に通過させ、高周波数成分を減衰することによって得られるフィルタ信号をω＿ｆと表記する。入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆは、重み設定部５２２及び重み乗算部５２３に入力される。第２ローパスフィルタ５２１の伝達関数ＧＬＰＦ２（ｓ）は、下記式（８）に示すように、３つのフィルタ係数ａ１，ａ２，ｂ１によって特徴付けられる。下記式（８）に示すように、第２ローパスフィルタ５２１の伝達関数ＧＬＰＦ２（ｓ）の分母多項式の次数は２であり、またその関数形は第１ローパスフィルタ５１１の伝達関数ＧＬＰＦ１（ｓ）の分母多項式と同じである。また第２ローパスフィルタ５２１の伝達関数ＧＬＰＦ２（ｓ）の分子多項式の次数は１である。すなわち、第２ローパスフィルタ５２１の伝達関数ＧＬＰＦ２（ｓ）の分子多項式の次数は、第１ローパスフィルタ５１１の伝達関数ＧＬＰＦ１（ｓ）の分子多項式の次数よりも大きい。なお、第２ローパスフィルタ５２１の入出力特性を特徴付ける３つのフィルタ係数ａ１，ａ２，ｂ１の値を設定する手順については、後に詳細に説明する。

重み設定部５２２は、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆに応じて０から１の間の値に設定した重み信号ｗを生成し、重み乗算部５２３に出力する。より具体的には、重み設定部５２２は、フィルタ信号ω＿ｆの値と重み信号ｗの値とを関連付ける制御マップを備えており、フィルタ信号ω＿ｆの値に基づいてこの制御マップを検索することによって重み信号ｗの値を設定する。

図７は、重み信号ｗの値を決定する制御マップの一例である。図７に示すように、重み設定部５２２では、フィルタ信号ω＿ｆの値が０以上かつ所定の第１閾値ω１未満である場合には重み信号ｗの値を最小値である０とし、フィルタ信号ω＿ｆの値が第１閾値ω１よりも大きな第２閾値ω２以上である場合には重み信号ｗの値を最大値である１とし、フィルタ信号ω＿ｆの値が第１閾値ω１以上かつ第２閾値ω２未満である場合には重み信号ｗの値を、０から１の間でフィルタ信号ω＿ｆの値に比例した値とする。換言すれば、重み設定部５２２では、フィルタ信号ω＿ｆの値が第１閾値ω１未満である場合には、フィルタ信号ω＿ｆの値が第１閾値ω１以上である場合よりも重み信号ｗの値を小さくする。また重み設定部５２２は、フィルタ信号ω＿ｆの値が第２閾値ω２未満である場合には、フィルタ信号ω＿ｆの値が第２閾値ω２以上である場合よりも重み信号ｗの値を小さくする。なおこれら第１閾値ω１及び第２閾値ω２の具体的な設定例については、後に重み信号ｗで重み付けすることによる効果の説明と併せて説明する。

なお本実施形態では、上述のように重み信号ｗの値をフィルタ信号ω＿ｆの値に基づいて設定する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。重み信号ｗの値は、入力側動力計２１の出力軸の回転速度に比例したパラメータに基づいて設定すればよく、例えば第２ローパスフィルタ５２１を通過する前の入力側速度検出信号ωの値に基づいて設定してもよい。

重み乗算部５２３は、フィルタ信号ω＿ｆに重み信号ｗを乗算したものを設定慣性乗算部５２４に出力する。設定慣性乗算部５２４は、重み乗算部５２３の出力信号に所定の設定慣性Ｊｓｅｔを乗算することによって第２入力信号を生成し、この第２入力信号をトルク指令信号生成部５４に入力する。この設定慣性Ｊｓｅｔは、電気慣性制御によって入力側動力計２１で実現しようとする慣性モーメントであり、完成車に搭載した状態では供試体Ｗの入力軸ＳＩに接続されるエンジンの慣性モーメントに設定される。この設定慣性Ｊｓｅｔは、例えば入力側動力計２１の実際の慣性モーメントよりも小さな値に設定される。

以上のように第２入力信号生成部５２では、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆに０から１の間の値に設定された重み信号ｗ及び設定慣性Ｊｓｅｔによって重み付けすることによって第２入力信号を生成する。

このように第２入力信号生成部５２では、重み信号ｗは、入力側動力計２１の出力軸の回転速度に比例したパラメータである入力側速度検出信号ω又はそのフィルタ信号ω＿ｆと、電気慣性制御によって入力側動力計２１で実現しようとする慣性モーメントである設定慣性Ｊｓｅｔと、に乗算される。このため、入力側速度検出信号ω又はそのフィルタ信号ω＿ｆに応じて重み信号ｗの値を変化させることは、入力側速度検出信号ω又はそのフィルタ信号ω＿ｆに応じて設定慣性Ｊｓｅｔの値を変化させることと等価である。従って図７を参照して説明した手順に従って重み信号ｗの値を設定することは、入力側速度検出信号ω又はそのフィルタ信号ω＿ｆが小さくなるほど設定慣性Ｊｓｅｔの値を小さくすること、換言すれば入力側速度検出器２３の遅れが大きくなるほど電気慣性制御によって入力側動力計２１で実現しようとする慣性モーメントを軽くすることと等価である。このため第２入力信号生成部５２では、上述のような重み信号ｗを定義せず、例えば入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆに設定慣性Ｊｓｅｔのみを乗算することによって第２入力信号を生成するとともに、この設定慣性Ｊｓｅｔをフィルタ信号ω＿ｆ（又は入力側速度検出信号ω）の値で変化させても同じ効果を奏する。

次に、第１ローパスフィルタ５１１及び第２ローパスフィルタ５２１の入出力特性を特徴付けるフィルタ係数ａ１，ａ２，ｂ１を設定する手順について説明する。

これら３つのフィルタ係数ａ１，ａ２，ｂ１は、３つの入力信号生成部５１，５２，５３及びトルク指令信号生成部５４によって構成される制御回路の閉ループ伝達関数の特性多項式が、所定の応答周波数ｆｃ及び所定の係数ｃ１，ｃ２，ｃ３によって特徴付けられる下記多項式Ｐｃ（ｓ）になるように設定される。ここで応答周波数ｆｃは、上記入力軸ＳＩの共振周波数ｆｈよりも十分に低くなるように定められる。より具体的には、共振周波数ｆｈを約４００Ｈｚとした場合、応答周波数ｆｃは例えば１００Ｈｚ程度に設定される。また係数ｃ１，ｃ２，ｃ３の具体的な値は、図４の制御回路によって安定した電気慣性制御が実現されるように設定される。これにより入力側制御装置５による電気慣性制御の応答を、応答周波数ｆｃ程度まで高めることができる。

下記式（１０−１）〜（１０−３）には、本実施形態の入力側制御装置５におけるフィルタ係数ａ１，ａ２，ｂ１の具体的な設定例を示す。下記式（１０−１）〜（１０−３）において、Ｊ１は入力側動力計２１から入力側軸トルク検出器２４までの慣性モーメントであり、Ｊ２は供試体Ｗの慣性モーメントであり、それぞれ設計値が用いられる。

また上記式（１０−１）〜（１０−３）を導出するにあたり、入力側トルク指令信号Ｔｒから入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈまでの制御対象特性（Ｔｓｈ／Ｔｒ）及び入力側トルク指令信号Ｔｒから入力側速度検出信号ωまでの制御対象特性（ω／Ｔｒ）を下記式（１１−１）及び（１１−２）に示すように近似した。下記式（１１−１）及び（１１−２）は、慣性モーメントＪ１で特徴付けられる慣性体と慣性モーメントＪ２で特徴付けられる慣性体とを軸で連結して得られる２慣性系の運動方程式において、軸剛性を無限大とした場合に導出される。上述のように電気慣性制御の応答周波数ｆｃを入力軸ＳＩの共振周波数ｆｈよりも十分に低いと仮定した場合、この近似は妥当である。

また上記式（１０−１）〜（１０−３）を導出するにあたり、第３入力信号生成部５３の伝達関数Ｇｅ０（ｓ）は０と近似し、重み信号ｗの値は１とした。上述のように伝達関数Ｇｅ０（ｓ）は入力軸ＳＩの共振周波数ｆｈにおける共振を抑制する共振抑制効果があることから、そのゲインは、共振周波数ｆｈよりも低周波数側では低下するバンドパス特性がある。このため、上記式（１０−１）〜（１０−３）を導出するにあたって、伝達関数Ｇｅ０（ｓ）を０とする近似は妥当である。

次に、第２入力信号生成部５２において、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆを重み信号ｗによって重み付けすることによって第２入力信号を生成することによる効果について、図８及び図９を参照しながら説明する。

図８は、従来の入力側制御装置による回転立ち上がり時における制御例を示すタイムチャートである。ここで従来の入力側制御装置とは、重み設定部５２２及び重み乗算部５２３を備えない点において図４の入力側制御装置５と異なる。すなわち従来の入力側制御装置とは、図４の入力側制御装置５において重み信号ｗの値を常に１とし続けた場合に相当する。

また図８及び後述の図９には、時刻ｔ０において入力側動力計２１が静止しておりかつ軸トルクも作用していない状態から、時刻ｔ１においてエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆの値を０から所定の正の値までステップ状に変化させた場合におけるエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆと（図４の最上段）、入力側トルク指令信号Ｔｒと（図４の上から２段目）、入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈと（図４の上から３段目）、入力側速度検出信号ωと（図４の最下段）、の変化を示す。また図８及び図９の最下段には、入力側動力計２１の出力軸の実際の回転速度を参考のため破線で示す。

図８に示すように、時刻ｔ１においてエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆの値をステップ状に増加させると、従来の入力側制御装置は、このエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆの増加に追従するようにトルク指令信号Ｔｒの値を０から増加させる。またこのようにトルク指令信号Ｔｒの値を０から増加させることにより、入力側動力計２１の出力軸の回転速度も増加し始め、ひいては入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの値も増加し始める。

しかしながら上述のように入力側速度検出器２３から出力される入力側速度検出信号ωは、入力側軸トルク検出器２４から出力される入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈよりも０からの立ち上がりが遅い。このため図８に示すように、入力側速度検出信号ωの値は、時刻ｔ１の直後において入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈや入力側動力計２１の実際の回転速度が０から増加し始めた後もなお略０を示す。またこの入力側速度検出信号ωの値は、時刻ｔ１の直後において実際の回転速度が０から増加し始めてから、所定の遅れ時間ｄｔが経過した後、時刻ｔ２において０から所定の立ち上がり幅ｄωだけステップ状に増加する。

なお回転立ち上がり時における入力側速度検出信号ωの遅れ時間ｄｔや立ち上がり幅ｄωは、入力側速度検出器２３としてインクリメンタルエンコーダを採用した場合、このインクリメンタルエンコーダの解像度や入力側動力計２１の回転立ち上がり時の回転速度等によって変化する。すなわち遅れ時間ｄｔや立ち上がり幅ｄωは、インクリメンタルエンコーダの解像度が低くなるほど大きくなり、また入力側動力計２１の回転立ち上がり時の回転速度が遅くなるほど大きくなる傾向がある。

このように時刻ｔ２では入力側速度検出信号ωの値が急激に増加するため、図８に示すように従来の入力側制御装置では、第２入力信号の値が０から正の所定値へ急激に増加し、ひいてはトルク指令信号Ｔｒの値及び入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの値は負の所定値へ急激に減少する。このように従来の入力側制御装置では、入力側速度検出信号ωが入力軸トルク検出信号Ｔｓｈに遅れて急激に０から立ち上がることに起因して、トルク指令信号Ｔｒ、入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈ、及び入力側速度検出信号ωは、図８に示すように振動する。

図９は、本実施形態に係る入力側制御装置５による回転立ち上がり時における制御例を示すタイムチャートである。なお図９の制御例では、第１閾値ω１は、立ち上がり幅ｄωとして想定される値のうち最も大きな値よりも大きな値に設定した。また第２閾値ω２は、第１閾値ω１よりも大きくかつ供試体Ｗが搭載される完成車におけるエンジンのアイドル回転数よりも低い値に設定した。

図９に示すように入力側速度検出信号ωの値は、時刻ｔ１の直後において実際の回転速度が０から増加し始めてから、遅れ時間ｄｔが経過した後、時刻ｔ２において０から立ち上がり幅ｄωだけステップ状に増加する。このように時刻ｔ２までの振る舞いは図８に示す従来の入力側制御装置による制御例とほぼ同じである。しかしながら本実施形態に係る入力側制御装置５では、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆを重み信号ｗで重み付けすることによって第２入力信号を生成する。また図７に示すように、フィルタ信号ω＿ｆの値が上述のように立ち上がり幅ｄωよりも大きな値に設定された第１閾値ω１未満である間は、重み信号ｗの値は０に設定される。このため時刻ｔ２において入力側速度検出信号ωの値が立ち上がり幅ｄωだけステップ状に増加しても、第２入力信号の値は０に維持される。このため図９に示すように、時刻ｔ２において入力側速度検出信号ωの値が急激に増加しても入力側トルク指令信号Ｔｒの値及び入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの値は一定に維持される。

また図９に示すように時刻ｔ３においてフィルタ信号ω＿ｆの値が第１閾値ω１以上になったことに応じて、時刻ｔ３以降では、重み信号ｗの値は、０から増加し始める。このため時刻ｔ３以降では、第２入力信号の値も０から増加し始め、これにより図９に示すように入力側トルク指令信号Ｔｒの値及び入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの値は、図９に示すようにわずかに振動する。しかしながら本実施形態では、図７に示すように重み信号ｗの値を０から徐々に増加させることから、入力側トルク指令信号Ｔｒ及び入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの振動の振幅は、図８に示す従来の入力側制御装置による制御例と比較して十分に小さく抑制される。

本実施形態に係る入力側制御装置５によれば、以下の効果を奏する。
（１）入力側制御装置５では、第２入力信号生成部５２は、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆの値が第１閾値ω１又は第２閾値ω２未満である場合（すなわち、アイドル回転数以下の低回転域である場合）、フィルタ信号ω＿ｆの値が閾値ω１又はω２以上である場合（すなわち、高回転域である場合）よりも重み信号ｗの値を小さくする。これにより低回転域において入力側速度検出信号ωの値が急激に増加した場合であっても、入力側トルク指令信号Ｔｒや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈが振動するのを抑制できる。

（２）入力側制御装置５では、入力側動力計２１の回転速度を検出する入力側速度検出器２３として、出力軸が回転するとその回転変位量に応じた周波数のパルス信号を入力側速度検出信号ωとして生成するインクリメンタルエンコーダを用いる。インクリメンタルエンコーダは、アブソリュートエンコーダやレゾルバ等の既知の速度検出器の中では安価であるという利点がある。しかしながらインクリメンタルエンコーダは、回転軸が静止した状態から回転し始めた直後は、パルス数が不足するため、０からの立ち上がり時における遅れが特に顕著になるという課題がある。これに対し入力側制御装置５によれば、上述のように入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆの値に応じて重み信号ｗの値を変化させることにより、低回転域において入力側トルク指令信号Ｔｒや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈが振動するのを抑制できるので、入力側速度検出器２３としてインクリメンタルエンコーダを用いることによって生じるデメリットが顕在化することもない。

（３）入力側制御装置５では、第２入力信号生成部５２は、入力側速度検出信号ωを第２ローパスフィルタ５２１に通過させることによって得られるフィルタ信号ω＿ｆの値に応じて重み信号ｗの値を設定するとともに、このフィルタ信号ω＿ｆの値に重み信号ｗの値と設定慣性Ｊｓｅｔとを乗算することによって第２入力信号を生成する。これにより、低回転域において入力側速度検出信号ωの値が急激に増加した場合であっても、入力側トルク指令信号Ｔｒや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈが振動するのを抑制できる。

（４）入力側制御装置５において重み設定部５２２は、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆの値が０以上かつ第１閾値ω１未満である場合には重み信号ｗの値を０とし、フィルタ信号ω＿ｆの値が第２閾値ω２以上である場合には重み信号ｗの値を１とし、フィルタ信号ω＿ｆの値が第１閾値ω１以上かつ第２閾値ω２未満である場合には重み信号ｗの値を０から１の間でフィルタ信号ω＿ｆの値に比例した値とする。これにより、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆの値が第２閾値ω２未満である低回転域では、フィルタ信号ω＿ｆの値に応じて重み信号ｗの値を適切に変化させることができるので、低回転域において入力側速度検出信号ωの値が急激に増加した場合であっても、入力側トルク指令信号Ｔｒや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈが振動するのを抑制できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１０は、本実施形態に係る入力側制御装置５Ａの制御回路の構成を示すブロック図である。図１０には、入力側制御装置５Ａに構成される制御回路のうち、特に入力側動力計の電気慣性制御を担う部分を示す。図１０に示すように、入力側制御装置５Ａは、第２入力信号生成部５２Ａの構成が図４に示す入力側制御装置５と異なる。以下の入力側制御装置５Ａの説明では、図４に示す入力側制御装置５と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

第２入力信号生成部５２Ａは、第２ローパスフィルタ５２１と、重み設定部５２２Ａと、重み乗算部５２３と、設定慣性乗算部５２４と、第３ローパスフィルタ５２５Ａと、を備える。

重み設定部５２２Ａは、入力側速度検出信号ωに応じて０から１の間の値に設定した重み信号ｗを生成し、第３ローパスフィルタ５２５Ａに出力する。より具体的には、重み設定部５２２Ａは、入力側速度検出信号ωの値と重み信号ｗの値とを関連付ける制御マップを備えており、入力側速度検出信号ωの値に基づいてこの制御マップを検索することによって重み信号ｗの値を設定する。

図１１は、重み信号ｗの値を決定する制御マップの一例である。図１１に示すように、重み設定部５２２Ａでは、入力側速度検出信号ωの値が０以上かつ第１閾値ω１未満である場合には重み信号ｗの値を最小値である０とし、入力側速度検出信号ωの値が第２閾値ω２以上である場合には重み信号ｗの値を最大値である１とし、入力側速度検出信号ωの値が第１閾値ω１以上かつ第２閾値ω２未満である場合には重み信号ｗの値を、０から１の間で入力側速度検出信号ωの値に比例した値とする。換言すれば、重み設定部５２２Ａでは、入力側速度検出信号ωの値が第１閾値ω１未満である場合には、入力側速度検出信号ωの値が第１閾値ω１以上である場合よりも重み信号ｗの値を小さくする。また重み設定部５２２Ａは、入力側速度検出信号ωの値が第２閾値ω２未満である場合には、入力側速度検出信号ωの値が第２閾値ω２以上である場合よりも重み信号ｗの値を小さくする。なお、第１閾値ω１は、第１実施形態と同様に立ち上がり幅ｄωとして想定される値のうち最も大きな値よりも大きな値に設定される。第２閾値ω２もまた第１実施形態と同様に、第１閾値ω１よりも大きくかつ供試体Ｗが搭載される完成車におけるエンジンのアイドル回転数よりも低い値に設定される。

なお本実施形態では、上述のように重み信号ｗの値を入力側速度検出信号ωの値に基づいて設定する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。重み信号ｗの値は、入力側動力計２１の出力軸の回転速度に比例したパラメータに基づいて設定すればよく、例えば入力側速度検出信号ωを第２ローパスフィルタ５２１に通過させることで得られるフィルタ信号ω＿ｆの値に基づいて設定してもよい。

第３ローパスフィルタ５２５Ａは、重み信号ｗから高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させる。以下では、第３ローパスフィルタ５２５Ａの出力信号、すなわち重み信号ｗを第３ローパスフィルタ５２５Ａに通過させ、高周波数成分を減衰することによって得られるフィルタ信号をｗ＿ｆと表記する。重み信号ｗのフィルタ信号ｗ＿ｆは、重み乗算部５２３に入力される。第３ローパスフィルタ５２５Ａの伝達関数ＧＬＰＦ３（ｓ）は、下記式（１２）に示すように、重み信号ｗからカットオフ周波数１／Ｔｆよりも高い高周波数成分を減衰させるとともにカットオフ周波数１／Ｔｆよりも低い低周波数成分を通過させる１次のローパスフィルタである。なお第３ローパスフィルタ５２５Ａは第２ローパスフィルタ５２１よりも低い周波数成分を減衰させるように、第３ローパスフィルタ５２５Ａのカットオフ周波数１／Ｔｆは、第２ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数よりも低く設定される。

重み乗算部５２３は、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆに、重み信号ｗのフィルタ信号ｗ＿ｆを乗算したものを設定慣性乗算部５２４に出力する。設定慣性乗算部５２４は、重み乗算部５２３の出力信号に設定慣性Ｊｓｅｔを乗算することによって第２入力信号を生成し、この第２入力信号をトルク指令信号生成部５４に入力する。

以上のように第２入力信号生成部５２Ａでは、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆを、重み信号ｗのフィルタ信号ｗ＿ｆ及び設定慣性Ｊｓｅｔによって重み付けすることによって第２入力信号を生成する。

次に、第２入力信号生成部５２Ａにおいて、重み信号ｗのフィルタ信号ｗ＿ｆによって重み付けすることによる効果について、図９及び図１２を参照しながら説明する。

図１２は、本実施形態に係る入力側制御装置５Ａによる回転立ち上がり時における制御例を示すタイムチャートである。なお図１２には、上述の図８及び図９に示す例と同じ手順によってエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆの値をステップ状に変化させた場合におけるエンジントルク指令信号Ｔｒｅｆと（図１２の最上段）、入力側トルク指令信号Ｔｒと（図１２の上から２段目）、入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈと（図１２の上から３段目）、入力側速度検出信号ωと（図１２の最下段）、の変化を示す。

図１２に示すように、入力側速度検出信号ωの値は、時刻ｔ１の直後において実際の回転速度が０から増加し始めてから、遅れ時間ｄｔが経過した後、時刻ｔ２において０から立ち上がり幅ｄωだけステップ状に増加し、その後時刻ｔ３において第１閾値ω１以上になる。このように時刻ｔ３までの振る舞いは、図９に示す第１実施形態に係る入力側制御装置５による制御例とほぼ同じである。

ここで図９を参照して説明したように、第１実施形態に係る入力側制御装置５では、時刻ｔ３以降においてトルク指令信号Ｔｒ及び入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの値がわずかに振動する。これは第３ローパスフィルタ５２５Ａを備えない入力側制御装置５において、重み信号ｗは時刻ｔ３以降、電気慣性制御の応答周波数ｆｃ程度の周波数で変動し始めることに起因する。

これに対し本実施形態に係る入力側制御装置５Ａでは、入力側速度検出信号ωに基づいて重み信号ｗを生成し、さらにこの重み信号ｗを第３ローパスフィルタ５２５Ａに通過させることによって得られるフィルタ信号ｗ＿ｆによって入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆを重み付けする。上述のように第３ローパスフィルタ５２５Ａのカットオフ周波数１／Ｔｆは第２ローパスフィルタ５２１のカットオフ周波数よりも低くなるように設定される。このため入力側制御装置５Ａでは、時刻ｔ３以降、重み信号ｗのフィルタ信号ｗ＿ｆの変動を電気慣性制御の応答周波数ｆｃよりも低いカットオフ周波数１／Ｔｆ以下に抑制できるので、図１２に示すように時刻ｔ３以降におけるトルク指令信号Ｔｒ及び入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの振動も抑制できる。

本実施形態に係る入力側制御装置５Ａによれば、上記（１）〜（２）の効果に加えて以下の効果を奏する。

（５）入力側制御装置５Ａでは、第２入力信号生成部５２Ａは、入力側速度検出信号ωの値に応じて重み信号ｗの値を設定するとともに、入力側速度検出信号ωを第２ローパスフィルタ５２１に通過させることによって得られるフィルタ信号ω＿ｆの値に、重み信号ｗを第３ローパスフィルタ５２５Ａに通過させることによって得られるフィルタ信号ｗ＿ｆの値と設定慣性Ｊｓｅｔとを乗算することによって第２入力信号を生成する。これにより、低回転域において入力側速度検出信号ωの値が急激に増加した場合であっても、入力側トルク指令信号Ｔｒや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈが振動するのを抑制できる。また第２入力信号生成部５２Ａは、第２ローパスフィルタ５２１と第３ローパスフィルタ５２５Ａとの２つのローパスフィルタを用いることにより、入力側動力計２１の回転速度が０から立ち上がる時における第２入力信号の変化度合を細かく調整できるので、入力側トルク指令信号Ｔｒや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの振動を、第１実施形態に係る入力側制御装置５よりもさらに抑制できる。

（６）入力側制御装置５Ａにおいて、第３ローパスフィルタ５２５Ａは第２ローパスフィルタ５２１よりも低い周波数成分を減衰させる。これにより、入力側動力計２１の回転速度が０から立ち上がる時における入力側トルク指令信号Ｔｒや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈの振動をさらに抑制できる。

（７）入力側制御装置５Ａにおいて重み設定部５２２Ａは、入力側速度検出信号ωの値が０以上かつ第１閾値ω１未満である場合には重み信号ｗの値を０とし、入力側速度検出信号ωの値が第２閾値ω２以上である場合には重み信号ｗの値を１とし、入力側速度検出信号ωの値が第１閾値ω１以上かつ第２閾値ω２未満である場合には重み信号ｗの値を０から１の間で入力側速度検出信号ωの値に比例した値とする。これにより、入力側速度検出信号ωの値が第２閾値ω２未満である低回転域では、入力側速度検出信号ωの値に応じて重み信号ｗの値を適切に変化させることができるので、低回転域において入力側速度検出信号ωの値が急激に変化した場合であっても、入力側トルク指令信号Ｔｒや入力側軸トルク検出信号Ｔｓｈが振動するのを抑制できる。

以上、本発明の第１、第２実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
例えば上記第１実施形態（又は第２実施形態）において、第２入力信号生成部５２（又は第２入力信号生成部５２Ａ）では、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆに重み信号ｗ（又はフィルタ信号ｗ＿ｆ）と設定慣性Ｊｓｅｔを乗算するとともに、設定慣性Ｊｓｅｔを一定値で固定し、重み信号ｗ（又はフィルタ信号ｗ＿ｆ）の値をフィルタ信号ω＿ｆ（又は入力側速度検出信号ω）の値で変化させる場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、入力側速度検出信号ωのフィルタ信号ω＿ｆに設定慣性Ｊｓｅｔのみを乗算し、この設定慣性Ｊｓｅｔをフィルタ信号ω＿ｆ（又は入力側速度検出信号ω）の値で変化させても同様の効果を奏する。

１…試験システム
２１…入力側動力計（動力計）
２２…入力側インバータ（インバータ）
２３…入力側速度検出器（速度検出器）
２４…入力側軸トルク検出器（軸トルク検出器）
５，５Ａ…入力側制御装置（動力計制御装置）
５１…第１入力信号生成部
５２，５２Ａ…第２入力信号生成部
５２１…第２ローパスフィルタ（フィルタ、第１フィルタ）
５２２，５２２Ａ…重み設定部
５２３…重み乗算部（乗算部）
５２４…設定慣性乗算部（乗算部）
５２５Ａ…第３ローパスフィルタ（第２フィルタ）
５３…第３入力信号生成部
５４…トルク指令信号生成部
Ｗ…供試体
ＳＩ…入力軸
ＳＯ１，ＳＯ２…出力軸

Claims (7)

1. 入力軸及び出力軸を備える供試体の入力軸に連結された動力計と、
   トルク指令信号に応じた電力を前記動力計に供給するインバータと、
   前記動力計の回転速度に応じた速度検出信号を発生する速度検出器と、
   前記入力軸に作用する軸トルクに応じた軸トルク検出信号を発生する軸トルク検出器と、を備える試験システムにおいて、前記トルク指令信号に対する上位指令信号、前記速度検出信号、及び前記軸トルク検出信号を用いて前記トルク指令信号を生成する動力計制御装置であって、
   前記上位指令信号と前記軸トルク検出信号との偏差に基づいて第１入力信号を生成する第１入力信号生成部と、
   所定の重み信号によって重み付けされた前記速度検出信号に基づいて第２入力信号を生成する第２入力信号生成部と、
   前記第１及び第２入力信号に基づいて前記トルク指令信号を生成するトルク指令信号生成部と、を備え、
   前記第２入力信号生成部は、前記速度検出信号の値又は前記速度検出信号を速度信号フィルタに通過させることによって得られるフィルタ信号の値が所定の閾値未満である場合には、前記速度検出信号の値又は前記フィルタ信号の値が前記閾値以上である場合よりも前記重み信号の値を小さくし、
   前記速度検出信号は前記軸トルク検出信号よりも０からの立ち上がりが遅いことを特徴とする動力計制御装置。
2. 前記速度検出器は、前記動力計の出力軸が回転するとその回転変位量に応じた周波数のパルス信号を前記速度検出信号として生成するインクリメンタルエンコーダであることを特徴とする請求項１に記載の動力計制御装置。
3. 前記速度信号フィルタは、前記速度検出信号から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させ、
   前記第２入力信号生成部は、
   前記速度信号フィルタと、
   前記速度信号フィルタの出力信号の値に応じた値の前記重み信号を出力する重み設定部と、
   前記速度信号フィルタの出力信号に前記重み信号及び所定の設定慣性を乗算することによって前記第２入力信号を生成する乗算部と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力計制御装置。
4. 前記重み設定部は、前記速度信号フィルタの出力信号の値が０以上かつ第１閾値未満である場合には前記重み信号の値を０とし、前記速度信号フィルタの出力信号の値が前記第１閾値よりも大きな第２閾値以上である場合には前記重み信号の値を１とし、前記速度信号フィルタの出力信号の値が前記第１閾値以上かつ前記第２閾値未満である場合には前記重み信号の値を０から１の間で前記速度信号フィルタの出力信号の値に比例した値とすることを特徴とする請求項３に記載の動力計制御装置。
5. 前記速度信号フィルタは、前記速度検出信号から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させ、
   前記第２入力信号生成部は、
   前記速度信号フィルタと、
   前記速度検出信号の値に応じた値の前記重み信号を出力する重み設定部と、
   前記重み信号から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させる重み信号フィルタと、
   前記速度信号フィルタの出力信号に前記重み信号フィルタの出力信号及び所定の設定慣性を乗算することによって前記第２入力信号を生成する乗算部と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力計制御装置。
6. 前記重み信号フィルタは前記速度信号フィルタよりも低い周波数成分を減衰させることを特徴とする請求項５に記載の動力計制御装置。
7. 前記重み設定部は、前記速度検出信号の値が０以上かつ第１閾値未満である場合には前記重み信号の値を０とし、前記速度検出信号の値が前記第１閾値よりも大きな第２閾値以上である場合には前記重み信号の値を１とし、前記速度検出信号の値が前記第１閾値以上かつ前記第２閾値未満である場合には前記重み信号の値を０から１の間で前記速度検出信号の値に比例した値とすることを特徴とする請求項５又は６に記載の動力計制御装置。