JP6738011B2 - パワートレイン試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン等の原動機を模擬する原動機模擬ダイナモによって、供試体であるトランスミッション等のパワートレインを駆動してシミュレーション試験を行うパワートレイン試験装置に関するものである。

従来より、エンジンやモータ等の駆動源の出力が伝達されるトランスミッションやディファレンシャルギヤ等のパワートレイン（駆動源出力伝達体、動力伝達系）に、駆動源でエンジンやモータ等の原動機を模擬した模擬ダイナモの出力を付与して駆動させることによって、パワートレインの性能や特性を試験する装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

同特許文献１には、種々の運転状態、特に過渡運転時におけるエンジンの出力（トルク）を精度よく推定し再現する必要があるとの課題に着目し、模擬されるエンジンに実際に使用されるエンジン制御用コンピュータを接続して、同コンピュータの出力結果であるエンジンの点火時期、燃料噴射時期及び燃料噴射量、及び目標スロットル開度を入力し、これら出力決定パラメータに基づいて、エンジンが発生するであろう推定エンジントルクを推定し、エンジンを模擬するモータのトルクが推定エンジントルクとなるようにモータを制御し、モータのトルクを試験対象であるトランスミッションに付与して、トランスミッションの試験を行う構成が開示されている。

また、上記特許文献２には、制御手段からの制御データによって駆動モータが回転を出力してトランスミッションの性能試験を行う装置において、制御手段として、所定の条件を入力することにより駆動モータから出力される回転のトルクに関し、複数のパラメータを任意に変化させるエンジンモデルを作成し、駆動源を模擬する駆動モータを、エンジンモデルに基づく制御データによって制御するようにした構成が開示されている。

特開２００３−９４５８２号公報 特開２００６−１７０６８１号公報

ここで、例えばパワートレインＰＴとしてトランスミッションに適用した場合のパワートレイン試験装置の構成例を図９に示す。図９におけるエンジン模擬ダイナモＭ１は、爆発トルクを含むエンジンの挙動を模擬するダイナモである。したがって、エンジン模擬ダイナモＭ１からトランスミッションＰＴに作用するトルクを実エンジンの挙動に合わせて模擬させることが本試験装置において肝要である。図１０に、エンジン模擬ダイナモの慣性モーメントをＪ_Ｄとし、トランスミッションのうち入力軸側に配置されるトルクコンバータ等の慣性モーメントをＪ_Ｍとした２慣性モデルのブロック線図を示し、図１１に、伝達関数及びダイナモ発生トルクＴ_Ｄに対するトルク計検出トルクＴの伝達関数を示す。なお、慣性モーメントＪ_Ｍは、オートマティックトランスミッション（略称「ＡＴ」）の場合、ロックアップクラッチのダンパーより入力軸側に配置される慣性モーメントであり、トルクコンバータが主な要素となる。マニュアルトランスミッション（略称「ＭＴ」）の場合はクラッチのダンパーより入力軸側に配置される慣性モーメントであり、フライホイールが主な要素となる。図１１に示す伝達関数及び式（５）から把握できるように、トルク計検出トルクであってダイナモからトランスミッションに作用するトルクＴは、ダイナモの慣性モーメントＪ_Ｄに影響される。したがって、ダイナモからトランスミッションに作用するトルクＴの挙動を実エンジンの挙動に模擬させるためには、ダイナモの慣性モーメントＪ_Ｄを考慮したトルク指令に基づいて、パワートレインに対するダイナモのトルク制御を行う必要がある。

しかしながら、上述の特許文献開示の構成も含めた従来のパワートレイン試験装置は、図９に示すように、模擬する対象であるエンジンやモータ等の原動機の慣性モーメントに作用するトルクＴ_Ｅ、すなわち、スロットル開度やエンジン回転数等に基づいて原動機内部で発生するトルクＴ_Ｅをそのままトルク指令とするものであり、しかも、模擬したいトルクをオープンループで制御している構成であるため、トルク指令に、ダイナモの慣性モーメントＪ_Ｄが反映されることは一切なく、このような点に着目すれば、ダイナモからトランスミッション等のパワートレインに作用するトルクの挙動を、パワートレインに対する原動機の出力（模擬対象である原動機の挙動）に正確に模擬させている構成ではなかったといえる。

そこで、本出願人は、図１２に示す構成を備えたパワートレイン試験装置を案出し、既に特許出願している（特願２０１４−２０８９０９）。具体的に、図１２に示すパワートレイン試験装置は、原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ｒｅａｌの合成トルクと、原動機の慣性モーメントＪ_Ｅとに基づいて原動機の回転速度ω_Ｅを求め、当該回転速度ω_Ｅと速度検出部ＳＭで検出したパワートレインＰＴの回転速度ω_Ｍとの差速度と、パワートレインＰＴと原動機との間に存在することになるバネ要素のねじり剛性Ｋ_ＥＴとに基づいてパワートレインＰＴに入力されるべき軸トルク指令Ｔを求め、この軸トルク指令Ｔに実トルクＴ_ｒｅａｌを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄに作用する内部トルク指令を操作し、パワートレインＰＴに対するトルク制御を行うように構成されたものである。

このような構成を採用することで、エンジン等の原動機を模擬する原動機模擬ダイナモからトランスミッション等のパワートレイン（供試体）に作用するトルクを、パワートレインに対する原動機の出力に高精度に模擬させることが可能なパワートレイン試験装置を実現できる。

しかしながら、図１２に示すパワートレイン試験装置は、パワートレインの回転速度を検出するための速度検出部を、供試体であるパワートレインに関連付けて設ける構成が必須とされる。特に、パワートレインの回転速度を高精度に検出するためには、供試体の入力軸側の慣性モーメントの回転速度を検出することが重要であることから、供試体に速度検出部を直接取り付ける処理が要求されることになる。そして、速度検出部の取付処理に伴いコストも増加する。加えて、供試体によってサイズが異なることが多いため、試験対象である供試体を入れ替えるたびに、供試体に対する速度検出部の取付作業が必要となり、手間及びコストの面で改善の余地があると推察される。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、供試体であるパワートレインの回転速度を検出する処理を要することなく、エンジン等の原動機を模擬する原動機模擬ダイナモからトランスミッション等のパワートレインに作用するトルクを、パワートレインに対する原動機の出力に高精度に模擬させることが可能なパワートレイン試験装置を提供することにある。

すなわち本発明は、負荷が接続されている供試体であるトランスミッション等のパワートレインを、模擬対象である原動機を模擬する原動機模擬ダイナモによって駆動してシミュレーション試験を行うパワートレイン試験装置に関するものである。ここで、本発明における原動機は、実際に存在する原動機（実原動機）に限らず、存在はしないがトランスミッション等のパワートレインを試験する上で想定した仮想原動機（例えば、開発中のエンジン等）も包含する概念である。そして、本発明に係るパワートレイン試験装置は、原動機模擬ダイナモとパワートレインとを接続するシャフトに関連付けて設けられるトルク計と、入力を受けた原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクと原動機の慣性モーメントＪ_Ｅとに基づいて原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモの目標回転速度ω_Ｅを求めて出力する速度演算部と、速度演算部から出力された原動機模擬ダイナモの目標回転速度ω_Ｅに原動機模擬ダイナモの実回転速度ωを一致させるような原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄを制御して出力する速度制御部と、速度制御部からの出力（原動機模擬ダイナモへのトルク指令）が直接又は間接的に入力され、当該入力に基づいてパワートレインに対する原動機模擬ダイナモのトルク制御を行うインバータとを備えていることを特徴としている（なお、上記説明及び以下の説明における符号は図１中の符号を参照）。

このようなパワートレイン試験装置であれば、速度演算部において、入力を受けた原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクと、原動機の慣性モーメントＪ_Ｅとに基づいて原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモの目標回転速度ω_Ｅを求め、速度制御部において、速度演算部から出力された原動機模擬ダイナモの目標回転速度ω_Ｅに原動機模擬ダイナモの実回転速度ωを一致させるような原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄを制御して出力し、インバータにおいて、速度制御部からの出力である原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄに基づいてパワートレインに対する原動機模擬ダイナモのトルク制御を行うように構成している。このように、原動機模擬ダイナモの慣性モーメントＪ_Ｄに作用する前記合成トルクから演算した目標回転速度ω_Ｅ通りに原動機模擬ダイナモの回転速度ωを制御することによって、原動機模擬ダイナモの慣性モーメントＪ_Ｄが見掛け上、原動機の慣性モーメントＪ_Ｅのごとく振る舞うことになり、原動機模擬ダイナモからパワートレインに作用するトルク（原動機模擬ダイナモの出力軸、つまりパワートレインの入力軸）を原動機の挙動に合わせて高精度に模擬させることができる。

しかも、原動機模擬ダイナモの実回転速度ωは、原動機模擬ダイナモに必ず設けられている速度センサ或いは回転角センサ等によって直接または間接的に検出することができる。したがって、供試体を入れ替えるたびに、供試体に対する速度検出部の取付作業が要求されることもなく、手間及びコストの面で有利である。なお、原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄは、原動機模擬ダイナモの慣性モーメントＪ_Ｄに作用するトルク指令である。

本発明におけるインバータは、少なくとも速度制御部からの出力が直接入力され、当該入力に基づいてパワートレインに対する原動機模擬ダイナモのトルク制御を行うものであてもよいし、少なくとも速度制御部からの出力が直接ではなく間接的に入力され、当該入力に基づいてパワートレインに対する原動機模擬ダイナモのトルク制御を行うものであってもよい。すなわち、本発明においてインバータに入力される原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモに最終的に入力するトルク指令Ｔ_Ｄ）は、速度制御部からの出力そのものであってもよいし、速度制御部からの出力が加算または合成されたもの（速度制御部からの出力が含まれるもの）であればよい。

また、上述の同様の作用効果を奏し、且つ上述の本発明に係る構成よりも高応答にエンジン等の原動機の挙動を模擬させることが可能なパワートレイン試験装置として、本発明者は、図２に示す構成のパワートレイン試験装置を発明した。すなわち、このパワートレイン試験装置は、パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、伝達特性記憶部に記憶された複数の伝達特性のうち変速コントローラの制御内容に応じて選択した伝達特性を少なくとも利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモの慣性モーメントに作用する内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、インバータには、速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成した原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモに最終的に入力するトルク指令）が入力されるパワートレイン試験装置である（なお、上記説明及び以下の説明における符号は図２中の符号を参照）。ここで、伝達特性は、入力に対してトルク計に現れる伝達特性である。そして、変速コントローラの状態、具体的には変速ポジションやクラッチの開閉状態に応じたエンジン等の原動機の伝達特性を予め用意し、変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性に切り替えて、その伝達特性を少なくとも利用して軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを操作して出力するトルク制御を実行し、速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成した原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモに最終的に入力するトルク指令Ｔ_Ｄ）がインバータに入力される構成を採用することによって、原動機の急峻な変動も模擬させることができる。

伝達特性記憶部に予め記憶させておく伝達特性の数を最小限にしつつ、原動機の急峻な変動も模擬させることが可能なパワートレイン試験装置にするには、パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、軸トルク指令の交流成分だけを抽出可能な交流成分抽出フィルタと、伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令に交流成分抽出フィルタを通して抽出される軸トルク指令の交流成分に、実トルクに交流成分抽出フィルタと同特性の交流成分抽出フィルタを通して抽出される実トルクの交流成分を一致させるような内部トルク指令を制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、インバータには、速度制御部からの出力とトルク制御部からの出力とを合成したトルク指令が入力されるように構成することが好ましい（図３参照）。ここで、本発明における「交流成分抽出フィルタ」としては、例えば図３に示すようにハイパスフィルタを挙げることができる。また、複数種類のフィルタの組み合わせによって、軸トルク指令の交流成分だけを抽出可能なフィルタを構成することも可能である。

また、図４に示すように、図１の構成の変形例として、パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと、速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲとを合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるようなトルク指令Ｔ_Ｄを制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、インバータには、トルク制御部が出力したトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモに最終的に入力するトルク指令Ｔ_Ｄ）のみが入力されるように構成したパワートレイン試験装置にすることもできる。

このような構成であれば、トルク制御部が直流成分も考慮して軸トルクを制御していることにより、トルク制御のゲインを高めることができ、より一層の高応答化及び高精度化を図ることができる。

また、図５に示すように、図１の構成の変形例として、パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと、速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲとを合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、インバータには、速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲと、トルク制御部からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成した原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモに最終的に入力するトルク指令Ｔ_Ｄ）が入力されるように構成したパワートレイン試験装置を採用することもできる。

このような構成であれば、速度制御部の速度制御処理による原動機の慣性モーメントを模擬する機能の応答性を高めることができる。

さらに、本発明では、図６に示すように、図１の構成の変形例として、速度制御部を、相対的に応答性が高い高応答速度制御部と、相対的に応答性が低い低応答速度制御部とを用いて構成し、パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと、低応答速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲＬとを合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、インバータには、高応答速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲＨとトルク制御部からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成した原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモに最終的に入力するトルク指令Ｔ_Ｄ）が入力されるように構成したパワートレイン試験装置にすることもできる。

このような構成であれば、高応答速度制御部による速度制御処理によって原動機の慣性モーメントを模擬させ、低応答速度制御部による速度制御処理によって軸トルク指令の直流成分及び低周波成分を模擬させることができ、それぞれの応答を別々にチューニングすることが可能である。このため、軸トルクのトルク制御の応答性及び精度を高めることができるとともに、原動機の慣性モーメントを模擬する速度制御の応答性も高めることができる。

さらに、本発明では、図７に示すように、図１の構成の変形例として、パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、トルク指令の直流成分及び低周波成分だけを抽出可能なフィルタと、伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと、速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲにフィルタを通して抽出されるトルク指令の直流成分及び低周波成分Ｔ_{ＡＳＲＬＦ}とを合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、インバータには、速度制御部からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成した原動機模擬ダイナモへのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモに最終的に入力するトルク指令Ｔ_Ｄ）が入力されるように構成したパワートレイン試験装置にすることもできる。ここで、本発明における「トルク指令の直流成分及び低周波成分だけを抽出可能なフィルタ」としては、図７に示すようにローパスフィルタを挙げることができる。また、複数種類のフィルタの組み合わせによって、トルク指令の直流成分及び低周波成分だけを抽出可能なフィルタを構成することも可能である。

このような構成であっても、速度制御部による速度制御処理によって原動機の慣性モーメントを模擬させ、フィルタによって軸トルク指令の直流成分及び低周波成分を模擬させているため、軸トルクのトルク制御の応答性及び精度を高めることができるとともに、原動機の慣性モーメントを模擬する速度制御の応答性も高めることができる。

本発明では、図３乃至図７に示す構成を採用した場合、単一の伝達特性が記憶されている伝達特性記憶部を適用することができる。

さらに、本発明に係るパワートレイン試験装置において、速度演算部が、入力を受けた原動機の慣性モーメントに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクと、原動機の慣性モーメントＪ_Ｅと、原動機の減衰係数Ｄ_Ｅとに基づいて原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモの目標回転速度ω_Ｅを求めて出力するものであれば、原動機のメカロスを考慮して、トルク指令Ｔ_Ｅと実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクから原動機の速度に相当する原動機模擬ダイナモの目標速度を求めることができる。

また、本発明では、図１４に示すように、図１の構成の変形例として、速度制御部からの出力である軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモの慣性モーメントに作用するトルク指令Ｔ_Ｄを制御して出力するトルク制御部をさらに備え、インバータには、トルク制御部が出力したトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモに最終的に入力するトルク指令Ｔ_Ｄ）のみが入力されるように構成したパワートレイン試験装置にすることもできる。

本発明者は、パワートレインから原動機模擬ダイナモまでの部分を１つの剛体と見做すことができる構成であるという第１条件と、高いゲイン調整が可能な速度制御部を使用するという第２条件の両方を満たせば、図１４に示すパワートレイン試験装置を実現できることを見出した。このようなパワートレイン試験装置であれば、「パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性」を考慮する必要がなく、伝達特性が記憶された伝達特性記憶部が不要になり、速度制御部を用いて模擬可能なシンプルな構成を実現することができる。

本発明によれば、原動機の慣性モーメントに作用するトルクＴ_Ｅと軸トルクＴの合成トルクＴ_Ｅ−Ｔが原動機の慣性モーメントに作用して、原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモの目標回転速度ω_Ｅが決まり、この速度ω_Ｅを指令として、原動機模擬ダイナモの速度ωを速度制御することによって、原動機の挙動を原動機模擬ダイナモに模擬させることができ、供試体であるパワートレインの回転速度を検出する処理を行わなくても、エンジン等の原動機を模擬する原動機模擬ダイナモからトランスミッション等のパワートレインに作用するトルクを、パワートレインに対する原動機の出力に高精度に模擬させることが可能なパワートレイン試験装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明の第２実施形態に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明の第３実施形態に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明の第４実施形態に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明の第５実施形態に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明の第６実施形態に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明の第７実施形態に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明のパワートレイン試験装置の一変形例を図１に対応して示す図。 従来のパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 ２慣性モデルのブロック線図。 図１０のブロック線図における伝達関数の説明図。 本発明者が過去に発明したパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明の一参考例に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 本発明の第８実施形態に係るパワートレイン試験装置の概略構成を示す図。 同実施形態に係るパワートレイン試験装置を原動機模擬ダイナモに着目して示すブロック線図。 同実施形態に係るパワートレイン装置の原理説明図。 本発明の第８実施形態に係るパワートレイン試験装置の一変形例を図１４に対応させて示す図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

〈第１実施形態〉

第１実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、図１に示すように、負荷が接続されている供試体であるパワートレインＰＴを、模擬対象となる原動機を模擬する原動機模擬ダイナモＭ１によって駆動してシミュレーション試験を行う装置である。本実施形態では、パワートレインＰＴとしてトランスミッションを適用している。また、負荷としては、ドライブシャフトＤＳやタイヤ（車輪）、或いは負荷相当の吸収トルクを発生するダイナモ（吸収ダイナモ）を挙げることができる。本実施形態では、トランスミッションにドライブシャフトＤＳを接続し、このドライブシャフトＤＳの両端にそれぞれトルク計ＴＭ２を介して模擬タイヤとしての吸収ダイナモＭ２を接続している。すなわち、本実施形態における負荷は、ドライブシャフトＤＳと吸収ダイナモＭ２である。本実施形態における「模擬対象」は、実際に存在する原動機に限らず、存在はしないがトランスミッション等のパワートレインを試験する上で想定した仮想原動機（例えば、開発中のエンジン）であってもよい。以下では、実際に存在する原動機（実原動機）を模擬対象として説明する。

本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、実原動機としてエンジンを想定し、原動機模擬ダイナモＭ１は、この想定しているエンジンを模擬するダイナモである。原動機模擬ダイナモＭ１には、原動機模擬ダイナモＭ１の回転速度ωを検出する図示しない速度検出部が既設されている。速度検出部の具体例としては、速度センサ或いは回転角センサを挙げることができる。なお、ダイナモ（発電機）には、一般的に回転角センサが付いており、その回転角センサの検出信号を速度値に変換することで、ダイナモの速度を検出することができる。

また、本実施形態のパワートレイン試験装置Ｘは、原動機模擬ダイナモＭ１及びパワートレインＰＴを相互に接続するシャフトに関連付けて設けたトルク計ＴＭ１と、速度演算部１と、速度制御部２と、インバータＩＶとを備えている。

トルク計ＴＭ１は、相互に接続される原動機模擬ダイナモＭ１の出力軸とパワートレインＰＴの入力軸（これら出力軸及び入力軸が本発明におけるシャフトに相当）との間に設けられている。

速度演算部１は、入力を受けた実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクと、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅとに基づいて、実原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅを求めて出力するものである。ここで、トルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬは、原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクであって、供試体ＰＴに対して実際に入力されるトルクである。後述する第２実施形態で述べる伝達特性は、この実トルクＴ_ＲＥＡＬを「Ｔ」として表記した場合に、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅと実トルクＴ_ＲＥＡＬとの相対関係を「Ｔ／Ｔ_Ｅ」として示すことが可能な伝達特性である。

具体的に、この速度演算部１では、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅの入力を受けるトルク指令入力処理と、入力を受けたトルク指令Ｔ_Ｅとトルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬとの合成トルクを求める合成トルク算出処理と、求めた合成トルクと実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅとに基づいて原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅを求める速度算出処理とを実行する。

トルク指令入力処理において入力を受ける実原動機のトルク指令Ｔ_Ｅは、最初のトルク指令であり、例えばスロットル開度やエンジン回転数等に基づくマップで決まるものである。また、合成トルク算出処理は、トルク指令Ｔ_Ｅと、パワートレインＰＴの入力軸から受ける反作用トルク（この反作用トルクはトルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの正負の符号を反転させた値と一致）との合成トルクを求める処理であり、この処理で求めた合成トルクは、入力を受けたトルク指令Ｔ_Ｅを加速するトルクである場合もあれば、減速するトルクである場合もある。

速度算出処理は、トルク指令入力処理で求めた合成トルクを実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅで除した値を積分することで、実原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅを算出する処理である。

速度制御部２は、速度演算部１から出力された原動機模擬ダイナモの目標回転速度ω_Ｅに原動機模擬ダイナモＭ１の実回転速度ωを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１へのトルク指令を制御して出力するものである。すなわち、この速度制御部２は、フィードバック制御を使用したものである。

具体的に、この速度制御部２では、速度演算部１で算出した原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅが速度指令として入力され、この速度指令に対応する原動機模擬ダイナモＭ１の回転速度ω_Ｅと、原動機模擬ダイナモＭ１の速度検出部から出力される原動機模擬ダイナモＭ１の実回転速度ωとに基づいて、速度指令に対応する原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅと原動機模擬ダイナモＭ１の実回転速度ωとの差分値に対応するトルクを求める処理を実行する。速度制御部２は、このような処理で求められるトルクを指令として出力するものである。本実施形態では、速度制御部２からの出力がそのまま原動機模擬ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）としてインバータＩＶに入力される。この速度制御部２からの出力は、原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄに作用するトルク指令でもある。以下では、原動機模擬ダイナモＭ１を「ダイナモＭ１」と略称する場合がある。

速度制御部２は、自動速度調整器（ＡＳＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）を用いて構成することが可能なものである。本実施形態では、速度演算部１で求めた原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅと、原動機模擬ダイナモＭ１の実回転速度ωが速度制御部２に入力されるように設定している。

インバータＩＶは、速度制御部２から入力されたダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄに基づいてパワートレインＰＴに対する原動機模擬ダイナモＭ１の出力トルクを制御するものである。

そして、本実施形態のパワートレイン試験装置Ｘは、上述のインバータＩＶによるトルク制御に基づいて原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御する環境下で、パワートレインＰＴの特性や性能を試験することができる。

次に、本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘを用いたパワートレインＰＴの試験手順及び試験中の処理動作について説明する。

試験を実施する前に、試験対象であるトランスミッション等のパワートレインＰＴの入力軸を原動機模擬ダイナモＭ１の出力軸にトルク計ＴＭ１を介して接続し、この接続処理前または処理後にパワートレインＰＴに負荷を接続する。このような接続状態を維持して試験を実施する。

本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、先ず、速度演算部１によって、原動機模擬ダイナモＭ１の回転速度ω_Ｅを求める。具体的には、速度演算部１において、上述のトルク指令入力処理、合成トルク算出処理、速度算出処理をこの順に実行することで、原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅを求める。次いで、本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、速度演算部１から出力される原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅを指令として、速度制御部２により、その速度指令に原動機模擬ダイナモＭ１の実回転速度ωを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄに作用するダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄを制御してインバータＩＶに出力する。続いて、本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、インバータＩＶによって、速度制御部２から入力されたダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄに基づき、パワートレインＰＴに対して原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクの制御を行うことで、原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御しながらパワートレインＰＴを駆動させて、パワートレインＰＴの特性や性能に関する試験を実施する。

このように、本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、速度演算部１において、入力を受けた実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクと、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅとに基づいて実原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅを求め、速度制御部２において、速度演算部１からの出力である原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅを指令として、原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅに原動機模擬ダイナモＭ１の実回転速度ωを一致させるようなダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄを操作して出力し、インバータＩＶにおいて、速度制御部２から入力されたダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅに原動機模擬ダイナモＭ１の実回転速度ωを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄに作用するトルク指令）に基づいてパワートレインＰＴに対する原動機模擬ダイナモＭ１のトルク制御を行うように構成している。このため、原動機模擬ダイナモＭ１の出力が、原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄを反映させたものになるとともに、このような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄを反映させた原動機模擬ダイナモＭ１の出力を、トルク計ＴＭ１で検出する実トルクＴ_ＲＥＡＬとしてフィードバック制御しているため、原動機模擬ダイナモＭ１からパワートレインＰＴに作用するトルク（原動機模擬ダイナモＭ１の出力軸、つまりパワートレインＰＴの入力軸）を実原動機の挙動に合わせて高精度に模擬させることができる。

すなわち、本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、パワートレインＰＴの入力軸に作用している実トルクＴ_ＲＥＡＬをリアルタイムで検出し、入力を受けた実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクから演算した速度ω_Ｅ通りに、原動機模擬ダイナモＭ１の速度ωを制御している。このような構成は、原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄが見掛け上、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅのごとく振る舞えば、実原動機を模擬したことになるとの技術的思想に基づくものである。このような構成を採用することによって、原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄを実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに合わせずとも、原動機模擬ダイナモＭ１からパワートレインＰＴに出力するトルクの挙動（原動機模擬ダイナモＭ１の出力軸から出力されるトルクの挙動、つまり、パワートレインＰＴの入力軸に入力されるトルクの挙動）を実原動機の挙動に合わせて高精度に模擬させることができる。

ここで、実原動機が例えばエンジンである場合に、エンジンの慣性モーメントＪ_Ｅには、ピストンからクランクシャフトに作用するトルクＴ_Ｅとトランスミッションからクランクシャフトに作用する軸トルク（実トルクＴ_ＲＥＡＬ）の合成トルク「Ｔ_Ｅ−Ｔ_ＲＥＡＬ」が作用する。この合成トルク「Ｔ_Ｅ−Ｔ_ＲＥＡＬ」がクランクシャフトを主成分とするエンジンの慣性モーメントＪ_Ｅに作用して速度ω_Ｅが決まる。そして、本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、この速度ω_Ｅを指令として、エンジン模擬ダイナモＭ１の速度ωを速度制御するという構成を採用していることによって、供試体であるパワートレインＰＴの回転速度を検出するための専用機器が不要である。このような本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘであれば、エンジン挙動、つまり実原動機の挙動を模擬ダイナモＭ１に模擬させることができるとともに、供試体を入れ替えるたびに、供試体に対する速度検出部の取付作業が要求されることもなく、手間及びコストの面で有利である。

ところで、一般的な速度制御では数十Ｈｚ程度に応答限界があり、例えばエンジンの燃焼爆発などによる急峻な速度変動やトルク変動に対応することが困難な場合がある。また、変動成分が高周波成分になるほど、速度変動の振幅は変動周波数に反比例して小さくなるため、小さな指令（速度変動）から大きな操作（トルク変動）をしなければならず、速度制御が困難になる。

このような課題を解決可能な本発明の一実施形態（第２実施形態）に係るパワートレイン試験装置Ｘを図２に基づいて説明する。

〈第２実施形態〉

第２実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、図２に示すように、上述のトルク計ＴＭ１、速度演算部１、速度制御部２及びインバータＩＶに加えて、伝達特性記憶部３と、トルク制御部４とをさらに備えた構成を有する。

伝達特性記憶部３には、パワートレインＰＴの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が予め記憶されている。ここで、伝達特性は、入力Ｔ_Ｅに対してトルク計ＴＭ１に現れる伝達特性であり、上述の通り、実トルクＴ_ＲＥＡＬを「Ｔ」とした場合に、「Ｔ／Ｔ_Ｅ」として示すことが可能なものである。実原動機としてエンジンを想定した場合、入力されるトルクＴ_Ｅから軸トルク（実トルクＴ_ＲＥＡＬ）までのエンジンの伝達特性が、トランスミッションの変速ポジション（ニュートラル、１速、２速、３速、バック等）やクラッチの開／閉によって変わる。したがって、第２実施形態では、変速ポジションやクラッチの開閉状態等の変速コントローラの状態に応じたエンジン等の実原動機の伝達特性（Ｔ／Ｔ_Ｅ）を予め用意し、これら複数種類の伝達特性を伝達特性記憶部３に記憶させておく。

トルク制御部４は、伝達特性記憶部３に記憶された複数の伝達特性のうち変速コントローラの制御内容に応じて選択した伝達特性を少なくとも利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄに作用する内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するものである。トルク制御部４は、自動トルク調整器（ＡＴＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｒｑｕｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）を用いて構成することが可能なものである。このトルク制御部４には、軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦ及び実トルクＴ_ＲＥＡＬが入力される。

軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦは、入力を受けた実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ（前述のトルク指令入力処理で入力されるトルク指令Ｔ_Ｅと同じトルク指令）と、伝達記憶特性記憶部３に予め記憶されている伝達特性とを利用して求められるものである。具体的には、変速ポジションやクラッチの状態に応じて選択した伝達特性に切り替えてトルクＴ_Ｅから実トルクＴ_ＲＥＡＬに相当する軸トルクを計算し、その軸トルクを指令としてトルク制御部４に出力されるものが軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦである。以上より、本実施形態のパワートレイン試験装置Ｘは、トルク制御部４によるトルク制御処理を実施する前に、トルク指令Ｔ_Ｅと伝達特性を利用してパワートレインＰＴに入力されるべき軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦを求める軸トルク指令算出処理を実行するように構成している。

そして、第２実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したトルク指令Ｔ_ＤがインバータＩＶに入力されるように構成している。速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲは、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する速度制御部２の操作量であり、ダイナモＭ１へのトルク指令である。また、トルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯは、軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄに作用する内部トルク指令である。第２実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、このような速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄ（ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）がインバータＩＶに入力される。そして、第２実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、当該ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄに基づき、インバータＩＶによって、パワートレインＰＴに対して原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクの制御を行うことで、原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御しながらパワートレインＰＴを駆動させて、パワートレインＰＴの特性や性能に関する試験を実施することができる。

このようなパワートレイン試験装置Ｘによれば、図１に示す構成と同様の作用効果を奏することに加えて、入力されるトルクＴ_Ｅから実トルクＴ_ＲＥＡＬとして現れる軸トルクまでの実原動機の伝達特性を利用して軸トルクを計算し、このトルクを指令Ｔ_ＲＥＦとして軸トルクをトルク制御することによって、エンジン挙動の急峻な変動も模擬させることができる。このように、本実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、例えばエンジンの急峻なトルク変動から検出可能な制御量である軸トルクの指令値をダイレクトに計算してフィードバック制御する構成を採用したことによって、図１に示す構成よりも実原動機の挙動を高応答に模擬させることが可能である。

ところで、図２に示す構成は、変速ポジションやクラッチの状態に応じた実原動機の伝達特性を複数用意して設定する必要がある。また、図２に示す構成では、変速ポジションやクラッチの状態が変化するタイミングで伝達特性を切り替える必要があるが、この切り替えタイミングと供試体の実タイミングが合わない場合には、軸トルクが正しく計算されない時間が存在することになる。そのような時間が僅かであっても、実原動機の挙動を正確に模擬させるためには別途対策が必要となる。

このような観点に基づく本発明の一実施形態（第３実施形態）に係るパワートレイン試験装置Ｘを以下に説明する。

〈第３実施形態〉

第３実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、図３に示すように、図２の構成と比較して、軸トルク指令の交流成分だけを抽出可能な交流成分抽出フィルタ（本実施形態ではハイパスフィルタを適用している）をさらに備えている点、トルク制御部４が、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに交流成分抽出フィルタ（以下では「ハイパスフィルタ」であるとして説明）を通して抽出される軸トルク指令の交流成分Ｔ_ＲＥＦＨに、実トルクＴ_ＲＥＡＬに前記ハイパスフィルタと同特性のハイパスフィルタを通して抽出される実トルクの交流成分Ｔ_{ＲＥＡＬＨ}を一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するものである点のみが異なる。ここで、第３実施形態では、交流成分抽出フィルタとして、直流成分をカットして交流成分のみを抽出するハイパスフィルタを用いている。

エンジンの燃焼爆発やピストンの往復運動によってエンジン内部で非常に大きなトルク脈動が発生する。しかしながら、このような大きなトルク脈動は、耐久性向上の観点から、通常、トランスミッションのギヤＡＳＳＹにダイレクトに伝わらないように設計されている。具体的には、トランスミッションの入力部にフライホイール要素（オートマティックトランスミッションの場合、ドライブプレートやトルクコンバータのケース、ポンプインペラ等）とバネ要素（オートマティックトランスミッションの場合、ロックアップクラッチのスプリングダンパ）を設け、所定値以上の大きなトルク脈動を吸収している。このトルク脈動の下限周波数はエンジンのアイドリング時に発生し、例えば、６気筒のエンジンでアイドリング回転数が６００ｒｐｍの場合、３０Ｈｚとなる。この周波数以上のトルク脈動については、トランスミッションの入力部、つまり、クラッチのスプリングダンバーによって縁切りされ、それ以降のギヤＡＳＳＹに伝達されないように設計されている。このため、このトルク脈動（所定周波数以上のトルク脈動）に関するトルクＴ_Ｅから、供試体に実際に入力される軸トルクまでの伝達特性はスプリングダンパよりエンジン側の機械構成によって決まるので、変速ポジションに影響されない。また、クラッチの開／閉によって、スプリングダンパよりエンジン側のクラッチディスクが付くか付かないかの相違はあるが、伝達特性への影響は小さい。

そこで、軸トルクを制御する周波数帯域をトルク脈動の交流成分に限定することで、予め用意して設定する伝達特性の種類を低減できる点に着目した結果、図３に示す構成が適切であると判断された。

ここで、伝達特性は例えばトランスミッションの変速ポジションによって変わるが、所定周波数以上の伝達特性は変速ポジションに影響されないことに着目すれば、変速ポジションの影響を受けるのは所定周波数以下の伝達特性であることが分かる。例えば、図１０のダイナモ慣性モーメントＪ_Ｄを原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに置き換えて、変速ポジションがニュートラルである場合の伝達関数を求めると、図１１中の式（５）は、以下の式（６）になる。

Ｔ／Ｔ_Ｅ＝Ｊ_Ｍ／（Ｊ_Ｅ＋Ｊ_Ｍ）・（２ζωnｓ＋ωn＾２）／（ｓ＾２＋２ζωnｓ＋ωn＾２） ・・・式（６）

上記式（６）において直流成分について考察すると、伝達特性は、「Ｔ／Ｔ_Ｅ＝Ｊ_Ｍ／（Ｊ_Ｅ＋Ｊ_Ｍ）」となる。そして、変速ポジションが１速、２速、３速、…と増えていくにしたがい、Ｊ_Ｍ（トルクコンバータ慣性モーメント）に連結される慣性モーメントが段々と増大し、「Ｔ／Ｔ_Ｅ」は１に近付く。したがって、直流成分が最も小さいニュートラルの状態の伝達特性のみを予め用意して伝達特性記憶部３に記憶させておく構成を採用することで対処できる。

ここで、上記Ｊ_Ｍに連結される慣性モーメントは、クラッチのスプリングダンバーによって連結されているため、所定周波数以上では縁切りされて、連結されていない状態と略等価になる。そこで、第３実施形態では、「所定周波数以上」のトルクをフィードバック制御する手段として交流成分抽出フィルタ（一例としてハイパスフィルタ）を採用している。なお、所定周波数未満の制御については速度制御部２による速度制御に担当させている。

なお、予め用意して伝達特性記憶部３に記憶させておく「単一の伝達特性」はニュートラルに限定する必要は無く、例えば３速にして、差分を速度制御部２による速度制御処理により補正することも可能である。

以上のような技術的思想に基づく図３に示す本発明の第３実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと、軸トルクＴのフィードバック値である実トルクＴ_ＲＥＡＬに同特性のハイパスフィルタを別々に通すことで、軸トルク指令の交流成分Ｔ_ＲＥＦＨと、実トルクの交流成分Ｔ_{ＲＥＡＬＨ}とを抽出し、これら抽出した軸トルク指令の交流成分Ｔ_ＲＥＦＨ及び軸トルクＴ（実トルク）の交流成分Ｔ_{ＲＥＡＬＨ}をトルク制御部４に入力する。そして、トルク制御部４が、ハイパスフィルタを通して抽出した軸トルク指令の交流成分Ｔ_ＲＥＦＨに、ハイパスフィルタを通して抽出した実トルクの交流成分Ｔ_{ＲＥＡＬＨ}を一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力する。すると、インバータＩＶには、トルク制御部４からの出力である内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯと、速度制御部２からの出力であるダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_ＡＳＲとが入力される。第３実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、このような速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄ（ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）がインバータＩＶに入力される。そして、第３実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、当該ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄに基づき、インバータＩＶによって、パワートレインＰＴに対して原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクの制御を行うことで、原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御しながらパワートレインＰＴを駆動させて、パワートレインＰＴの特性や性能に関する試験を実施することができる。

そして、図３に示す本発明の第３実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、トルク制御部４のフィードバック信号に相当する実トルクＴ_ＲＥＡＬも、軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと同一特性のハイパスフィルタを通して直流成分をカットして、実トルクＴ_ＲＥＡＬ及び軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦの交流成分Ｔ_ＲＥＦＨ，Ｔ_{ＲＥＡＬＨ}をそれぞれ抽出する構成を採用している。これにより、１種類の伝達特性によって軸トルクを制御する構成を構築することが可能である。また、第３実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘによれば、軸トルクの指令Ｔ_ＲＥＦとフィードバックである実トルクＴ_ＲＥＡＬにそれぞれ同一特性のハイパスフィルタを通過させることによって、トルク制御部４の役割を軸トルクの交流成分の制御に専念させることができる。したがって、速度制御部２とトルク制御部４の周波数帯域の役割をそれぞれ分担できる。

このような構成であれば、伝達特性記憶部３には１種類の伝達特性だけを予め記憶させておけばよく、伝達特性を切り替える処理が不要になり、変速ポジションの切替タイミングに軸トルクを正しく計算できないという不具合も解消することができる。

ところで、パワートレイン試験装置を用いて試験を実施する際、供試体が、走行用モータを内在するハイブリッド式のトランスミッションであれば、エンジンを停止して走行するモード（エンジン停止走行モード）がある。このようなエンジン停止走行モード時では、エンジンのトルク指令Ｔ_Ｅはゼロとなり、軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦの交流成分もゼロとなる。エンジンと供試体であるトランスミッションを結ぶ軸トルクである実トルクＴ_ＲＥＡＬは、トランスミッションの入力軸が一定の回転速度ならばゼロ（もしくはダイナモのメカロスに相当する微少なトルクが発生）であるが、加減速する場合は原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントを加減速するトルクが発生する。つまり、実トルクＴ_ＲＥＡＬの交流成分には何らかのトルクが発生する。

ハイパスフィルタは直流成分をカットして出力しないものであるが、ソフトウエアで構築するデジタルフィルタで構成しても入力が不連続に変化する場合、量子化誤差により微少な直流成分の誤差が発生することがある。また、トルク計ＴＭ１によって実トルクＴ_ＲＥＡＬを検出する場合、通常、ひずみゲージを軸に貼り付け、軸のねじれによる僅かな歪みをゲージの伸縮による抵抗変化によってアナログ的に計測するが、これをデジタル値に変換する過程でもノイズなどによる不必要なリップルが発生し、直流誤差の要因となる。

このような直流誤差に起因して、トルク制御部４に内在する比例積分要素などのゲインが増幅し、例えばエンジンを想定した実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する速度制御部２の操作量の幅（操作幅）を狭めるという不具合が生じ得る。特にトルク制御部４によるトルク制御の応答性や精度を高めようとすると、ゲインを高くする必要があり、その場合に上記不具合が顕在化するおそれがある。

このような不具合を解決可能な本発明の一実施形態（第４実施形態）に係るパワートレイン試験装置Ｘを図４に基づいて説明する。

〈第４実施形態〉

第４実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、図４に示すように、図３の構成と比較して、トルク制御部４が、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとを合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるようなトルク指令Ｔ_Ｄを制御して出力するものである点、及び、インバータＩＶには、トルク制御部４が出力したトルク指令Ｔ_Ｄのみが入力される点、以上の点が異なる。

本発明者は、図３に示す構成であれば生じ得る上述の不具合が、トルク制御部４によって軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦの直流成分を制御していないことに起因するものであることを見出し、図４に示すように、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦ（伝達特性記憶部３から出力する軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦ）に、軸トルクの直流成分が含まれている速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲ（速度制御部２の操作量）を加算し、交流成分抽出フィルタを介さずに軸トルク（実トルクＴ_ＲＥＡＬ）をフィードバックする構成を着想するに至った。

ここで、伝達特性は、上述したように、前記式（６）において直流成分について考察すれば、「Ｔ／Ｔ_Ｅ＝Ｊ_Ｍ／（Ｊ_Ｅ＋Ｊ_Ｍ）」となり、変速ポジションが１速、２速、３速、…と増えていくにしたがい、「Ｔ／Ｔ_Ｅ」は１に近付くことから、直流成分が最も小さいニュートラルの状態の伝達特性のみを予め用意して伝達特性記憶部３に記憶させておく構成を採用することで対処できる。なお、上述したように、予め用意して伝達特性記憶部３に記憶させておく「単一の伝達特性」はニュートラルに限定する必要は無く、例えば３速にして、差分を速度制御部２による速度制御処理により補正することも可能である。

また、伝達特性記憶部３に「単一の伝達特性」を記憶させておく構成を採用した本実施形態において、変速ポジションによる不足分は、速度制御部２からトルク制御部４に入力される指令Ｔ_ＡＴＲＩに加わる図４に示すＴ_ＡＳＲに補わせることができる。すなわち、速度制御部２は、原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬するために不足している軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦを補う軸トルク指令Ｔ_ＡＳＲを操作するように原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅをフィードバック制御する。伝達特性の数を一つにしたことにより、所定周波数以下の軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦは変速ポジションによって本来の軸トルク指令と相違することになるが、この相違量を速度制御部２の操作量である軸トルク指令Ｔ_ＡＳＲによって補うことにより、本来の軸トルク指令（トルク制御部４に入力される指令Ｔ_ＡＴＲＩ）を生成して軸トルクをフィードバック制御することができる。このような技術的思想に基づき、本発明に係る後述の第５実施形態乃至第７実施形態においても、伝達特性記憶部３に「単一の伝達特性」を記憶させておく構成を採用している。

供試体であるトランスミッションＰＴの入力軸が一定の回転速度の場合、軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦの直流成分に関する原動機模擬ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄと軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦは、原動機模擬ダイナモＭ１のメカロスに相当する微少なトルクを除けば等しい関係にある。したがって、速度制御部２の操作量Ｔ_ＡＳＲには軸トルク（実トルクＴ_ＲＥＡＬ）の直流成分が含まれていることになる。

そこで、第４実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、速度制御部２の操作量Ｔ_ＡＳＲを、トルク制御部４に入力される指令、つまり軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに加算することで、交流成分のみならず直流成分も含む軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩをトルク制御部４に入力し、トルク制御部４において、交流成分及び直流成分を含む軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるようなトルク指令Ｔ_Ｄを制御して出力する構成を採用している。

そして、トルク制御部４により制御して出力したトルク指令Ｔ_Ｄ（ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）がインバータＩＶに入力される。そして、第４施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、当該ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_ＤがインバータＩＶに入力されると、このトルク指令Ｔ_Ｄに基づき、インバータＩＶによって、パワートレインＰＴに対して原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクの制御を行うことで、原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御しながらパワートレインＰＴを駆動させて、パワートレインＰＴの特性や性能に関する試験を実施することができる。

このような構成を有するパワートレイン試験装置Ｘによれば、トルク制御部４が交流成分のみならず直流成分も考慮して軸トルクを制御していることによって、図３に示す構成よりもトルク制御部４のゲインを高めることができ、より一層の高応答化及び高精度化を図ることができる。加えて、トルク制御部４によるトルク制御の応答を速度制御部２による速度制御の応答に対して十分に高くして、速度制御部２による速度制御のマイナーループにトルク制御部４を配置することにより、制御構成をシンプルにすることができる。

ところで、エンジン停止走行モード時では、エンジンのトルク指令Ｔ_Ｅ、及び軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦはゼロとなり、速度制御部２の操作量Ｔ_ＡＳＲに原動機模擬ダイナモＭ１へのトルク指令も含まれていることは上述の通りである。図４の構成では、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲに含まれる原動機模擬ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_ＡＴＲＩを、トルク制御部４に入力し、インバータＩＶには、トルク制御部４からの出力Ｔ_Ｄのみが入力される。したがって、図４の構成では、原動機模擬ダイナモＭ１のトルクを制御するインバータＩＶにダイナモＭ１へのトルク指令を間接的に与えていることになる。速度制御部２は実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する機能を有しており、この応答の要求仕様に対し、トルク制御部４によるトルク制御の応答が十分に高ければ問題はないが、トルク制御部４によるトルク制御の応答が十分に高くない場合は、別途対策が必要となる。

このような観点に基づく本発明の一実施形態（第５実施形態）に係るパワートレイン試験装置Ｘを以下に説明する。

〈第５実施形態〉

第５実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、図５に示すように、図４の構成と比較して、トルク制御部４が、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとを合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するものである点、インバータＩＶには、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したトルク指令Ｔ_Ｄが入力されるように構成している点、以上の点が異なる。

本発明者は、速度制御部２からの出力であるダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_ＡＳＲを、トルク制御部４を経由させるパス（経路）と、トルク制御部４を経由させることなくインバータＩＶに与えるパス（経路）とを備えた構成を着想するに至った。

速度制御部２からの出力であるダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_ＡＳＲを、トルク制御部４を経由させるパスでは、速度制御部２からの出力であるダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_ＡＳＲと、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦとを合成し、その合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩをトルク制御部４に出力する。トルク制御部４は、入力された軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力する。

そして、第５実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したトルク指令Ｔ_ＤがインバータＩＶに入力されるように構成している。速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲは、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する速度制御部２の操作量であるダイナモＭ１へのトルク指令である。また、トルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯは、上述の軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントに作用する内部トルク指令である。第５実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、このような速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したトルク指令Ｔ_Ｄ（ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）がインバータＩＶに入力される。そして、第５実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、当該ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄに基づき、インバータＩＶによって、パワートレインＰＴに対して原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクの制御を行うことで、原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御しながらパワートレインＰＴを駆動させて、パワートレインＰＴの特性や性能に関する試験を実施することができる。

このようなパワートレイン試験装置Ｘによれば、速度制御部２からの出力であるダイナモＭ１へのトルク指令をインバータＩＶに直接与えるパスを設けているため、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する機能を有する速度制御部２の操作量Ｔ_ＡＳＲを、トルク制御部４からの出力である内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯに付加して合成したトルク指令Ｔ_ＤをインバータＩＶに入力する構成になり、図４の構成よりも速度制御部２の速度制御処理による実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する機能の応答を高めることができる。したがって、トルク制御部４によるトルク制御の応答が十分に高くない場合であっても、その応答の要求仕様に対して好適に対処することが可能である。このような作用効果は、軸トルク指令の直流成分の模擬を速度制御部２による速度制御や伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦ（伝達特性記憶部３から出力する軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦ）に担当させ、軸トルク指令の交流成分の模擬をトルク制御部４によるトルク制御に担当させる構成を採用したことによって得られるものである。

ところで、供試体であるトランスミッションＰＴの入力軸が一定回転速度の場合、ダイナモＭ１へのトルク指令の直流成分及び軸トルク指令の直流成分については、原動機模擬ダイナモＭ１のメカロスに相当する微少なトルクを除けば同じである。そして、ダイナモＭ１へのトルク指令の直流成分及び軸トルク指令の直流成分は、低周波成分であれば所定帯域まで同じであるが、周波数が高くなるほど乖離していく。図５の構成では、乖離した周波数帯域のトルク指令が速度制御部２から軸トルクＴ（実トルクＴ_{ＡＲＥＡＬ}）に加わる事態が生じ得る。このような事態を回避可能な構成として、例えば速度制御部２による速度制御の応答を下げて、高い周波数帯域の操作量が速度制御部２から出力されないように設定する構成も考えられる。

しかしながら、このような構成を採用した場合、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する速度制御部２による速度制御の応答を高めることができないという問題が起こり得る。

このような問題を解決可能な本発明の一実施形態（第６実施形態）に係るパワートレイン試験装置Ｘを図６に基づいて説明する。

〈第６実施形態〉

第６実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、図６に示すように、図５の構成と比較して、単一の速度制御部２に代えて、相対的に速度制御の応答性が高い高応答速度制御部２Ｈと、相対的に速度制御応答性が低い低応答速度制御部２Ｌとを備えている点、トルク制御部４が、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと、低応答速度制御部２Ｌからの出力Ｔ_ＡＳＲＬとを合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するものである点、インバータＩＶには、高応答速度制御部２Ｈからの出力Ｔ_ＡＳＲＨとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄが入力される点、以上の点が異なる。

本発明者は、図５に示す構成であれば生じ得る上述の不具合を解消すべく、速度制御部として、相対的に高応答の速度制御部２Ｈと相対的に低応答の速度制御部２Ｌの２種類を用意し、高応答速度制御部２Ｈによって実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬させるとともに、低応答速度制御部２Ｌによって軸トルクの直流成分及び低周波成分を模擬させる構成を着想するに至った。

高応答速度制御部２Ｈ及び低応答速度制御部２Ｌによる速度制御処理は、上述の各実施形態における速度制御部２による速度制御処理と同じである。ここで、速度指令ω_Ｅは実原動機（例えばエンジン）の速度であるため、速度制御部による速度制御の操作量は実原動機を模擬するダイナモＭ１のトルク指令が望ましい。一方、軸トルクを制御するトルク制御部４から出力される指令に直流成分を付与する必要があるが、この軸トルクは実原動機の出力トルクとイコールであり、必ずしもダイナモＭ１のトルク指令を操作するトルク制御部４からの出力と最適値が一致するとは限らない。そこで、ダイナモＭ１へのトルク指令を操作する速度制御処理と軸トルク指令を操作する速度制御処理を分けることによって、それぞれの速度制御処理を実施する速度制御部の構造やゲインをそれぞれ最適な操作量となるように個別に最適化することができる。第６実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、このような技術的思想に基づくものである。

そして、本実施形態のパワートレイン試験装置Ｘは、低応答速度制御部２Ｌからの出力である軸トルク指令の直流成分及び低周波交流成分Ｔ_ＡＳＲＬと、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦとを合成し、その合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩをトルク制御部４に出力する。トルク制御部４は、入力された軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力する。

そして、第６実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、高応答速度制御部２Ｈからの出力Ｔ_ＡＳＲＨとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_ＤがインバータＩＶに入力されるように構成している。高応答速度制御部２Ｈからの出力Ｔ_ＡＳＲＨは、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する速度制御の操作量であるダイナモＭ１へのトルク指令である（図６中の「ダイナモトルク指令」は「ダイナモＭ１へのトルク指令」のことである）。この高応答速度制御部２Ｈからの出力Ｔ_ＡＳＲＨは、特にダイナモＭ１へのトルク指令の直流成分と低周波交流成分を模擬するものである。また、トルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯは、トルク制御部４に入力された軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントに作用する内部トルク指令である。

第６実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、このような高応答速度制御部２Ｈからの出力Ｔ_ＡＳＲＨとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄ（ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）がインバータＩＶに入力される。そして、第６実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、当該ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄに基づき、インバータＩＶによって、パワートレインＰＴに対して原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクの制御を行うことで、原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御しながらパワートレインＰＴを駆動させて、パワートレインＰＴの特性や性能に関する試験を実施することができる。

このような第６実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘによれば、図５に示す構成と同様の作用効果を奏することに加えて、高応答速度制御部２Ｈによって実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬させるとともに、低応答速度制御部２Ｌによって軸トルク指令の直流成分及び低周波成分を模擬させているため、各速度制御部２Ｈ，２Ｌによる速度制御の応答を別々にチューニングすることができる。その結果、図５に示す構成と比較して、トルク制御部４による軸トルク制御の応答及び精度を高めることと、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する速度制御部による速度制御の応答を高めることの両立を実現できる。

次に、第６実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘと同様に、第５実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘであれば生じ得る不具合を解消可能な本発明の第７実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘを図７に基づいて説明する。

〈第７実施形態〉

第７実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、図７に示すように、図６の構成と比較して、単一の速度制御部２を備えている点、トルク指令の直流成分及び低周波成分だけを抽出可能なフィルタ（図示例ではローパスフィルタ）とを備えている点、トルク制御部４が、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦと、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲにフィルタ（以下では「ローパスフィルタ」であるとして説明）を通して抽出される軸トルク指令の直流成分および低周波成分Ｔ_{ＡＳＲＬＦ}とを合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力するものである点、インバータＩＶには、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄが入力される点、以上の点が異なる。

そして、本実施形態のパワートレイン試験装置Ｘは、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲにローパスフィルタを通して抽出される軸トルク指令の直流成分および低周波成分Ｔ_{ＡＳＲＬＦ}と、伝達特性記憶部３に記憶された単一の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦとを合成し、その合成した軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩをトルク制御部４に出力する。トルク制御部４は、入力された軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような内部トルク指令Ｔ_ＡＴＲＯを制御して出力する。

第７実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄ（ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）がインバータＩＶに入力されるように構成している。速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲは、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する速度制御の操作量であるダイナモＭ１へのトルク指令である。この速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲは、特にダイナモＭ１へのトルク指令の直流成分と低周波交流成分を模擬するものである。また、トルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯは、トルク制御部４に入力された軸トルク指令Ｔ_ＡＴＲＩに、実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントに作用する内部トルク指令である。

第７実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、このような速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲとトルク制御部４からの出力Ｔ_ＡＴＲＯとを合成したダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄ（ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）がインバータＩＶに入力される。そして、第７実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、当該ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄに基づき、インバータＩＶによって、パワートレインＰＴに対して原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクの制御を行うことで、原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御しながらパワートレインＰＴを駆動させて、パワートレインＰＴの特性や性能に関する試験を実施することができる。

このような第７実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘによれば、速度制御部２によって実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬させるとともに、ローパスフィルタによって軸トルク指令の直流成分及び低周波成分を模擬させているため、図５に示す構成と比較して、トルク制御部４による軸トルク制御の応答及び精度を高めることと、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅを模擬する速度制御の応答を高めることの両立を実現できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、速度演算部１が、入力を受けた実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクと、実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅと、実原動機の減衰係数Ｄ_Ｅ（Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ））とに基づいて実原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモの目標回転速度ω_Ｅを求めて出力するものであってもよい。このような構成を採用することで、実原動機のメカロスを考慮して、トルク指令Ｔ_Ｅと実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルクから実原動機の速度に相当する原動機模擬ダイナモＭ１の目標速度ω_Ｅを求めることができる。

図８に示す速度演算部１では、原動機模擬ダイナモＭ１の目標速度ω_Ｅに実原動機の減衰係数Ｄ_Ｅ（Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ））を乗算した値を、入力を受けた実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅ及びトルク計ＴＭ１で検出された実トルクＴ_ＲＥＡＬの合成トルク（上述のトルク指令入力処理で求めた合成トルク）から減算し、その減算値を実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅで除した値を積分することで、実原動機の回転速度に相当する原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅを算出する処理を実行するように設定している。このような図８の速度演算部１の構成は、第１実施形態のみならず、第２乃至第７実施形態の速度演算部にも採用することができる。

本発明における「トルク指令の直流成分及び低周波成分だけを抽出可能なフィルタ」は、図７に示すように、ローパスフィルタによって構成することも可能であるが、複数種類のフィルタの組み合わせによって構成することも可能である。

また、第３実施形態乃至第７実施形態として示す各構成（図３乃至図７参照）において、クラッチの開／閉による差異を正確に模擬したい場合には、クラッチディスクが付く場合と付かない場合の２種類の伝達特性を伝達特性記憶部３に予め記憶させておくことで対応することができる。このような構成であっても、図２に示す構成と比較して、伝達特性記憶部３に予め記憶させておく伝達特性の種類数を格段に低減することができる。２種類の伝達特性を伝達特性記憶部３に予め記憶させておく場合、図２に示す変速コントローラからの信号線に準じたクラッチ開／閉信号の線が必要になる。

また、第４実施形態乃至第７実施形態として示す各構成（図４乃至図７参照）において、軸トルク指令の交流成分だけを抽出可能なフィルタ（交流成分抽出用フィルタ）を設け、速度制御部２又は低応答速度制御部２Ｌからトルク制御部４に入力される指令Ｔ_ＡＴＲＩに、伝達特性記憶部３に記憶された単一又は複数（例えば上述のクラッチ開／閉の２種類）の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに交流成分抽出用フィルタを通して抽出される軸トルク指令の交流成分を含ませることも可能である。すなわち、速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲ（図４、図５）、又は低応答速度制御部２Ｌからの出力Ｔ_ＡＳＲＬ（図６）、或いは速度制御部２からの出力Ｔ_ＡＳＲに交流成分抽出用フィルタを通して抽出されるトルク指令の直流成分及び低周波成分Ｔ_{ＡＳＲＬＦ}（図７）、これらＴ_ＡＳＲ，Ｔ_ＡＳＲＬ，Ｔ_{ＡＳＲＬＦ}の何れかと、伝達特性記憶部に記憶された単一又は複数（例えば上述のクラッチ開／閉の２種類）の伝達特性を利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに交流成分抽出用フィルタを通して抽出される軸トルク指令の交流成分とを合成したもの（図４乃至図７中の符号「Ｔ_ＡＴＲＩ」に相当）をトルク制御部４に入力するように構成してもよい。ここで、「交流成分抽出用フィルタ」としては、例えばハイパスフィルタを挙げることができる。また、複数種類のフィルタの組み合わせによって、交流成分抽出用フィルタを構成することも可能である。

また、本発明に係るパワートレイン試験装置の一参考例を図１３に示す。図１３に示す本参考例のパワートレイン試験装置Ｘは、上述の第２実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘ（図２の構成）と比較して、速度演算部１及び速度制御部２を備えていない点、及び、インバータＩＶには、トルク制御部４が出力したトルク指令Ｔ_Ｄのみが入力される点、以上の点が異なる。図１３に示すパワートレイン試験装置Ｘでは、入力を受けた実原動機の慣性モーメントＪ_Ｅに作用するトルク指令Ｔ_Ｅと、伝達特性記憶部３に記憶された複数の伝達特性のうち変速コントローラの制御内容に応じて選択した伝達特性とを少なくとも利用して算出した軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦ及び実トルクＴ_ＲＥＡＬがトルク制御部４に入力される。そして、トルク制御部４が、軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントに作用するトルク指令Ｔ_Ｄを制御して出力する。以上より、本参考例のパワートレイン試験装置Ｘでは、トルク制御部４によるトルク制御処理を実施する前に、トルク指令Ｔ_Ｅと伝達特性を利用してパワートレインＰＴに入力されるべき軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦを求める軸トルク指令算出処理を実行するように構成している。

そして、本参考例に係るパワートレイン試験装置Ｘでは、トルク制御部４により制御して出力したトルク指令Ｔ_Ｄ（ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令）がインバータＩＶに入力され、このトルク指令Ｔ_Ｄに基づき、インバータＩＶによって、パワートレインＰＴに対して原動機模擬ダイナモＭ１から出力するトルクの制御を行うことで、原動機模擬ダイナモＭ１の挙動を制御しながらパワートレインＰＴを駆動させて、パワートレインＰＴの特性や性能に関する試験を実施することができる。

このようなパワートレイン試験装置Ｘによれば、入力されるトルクＴ_Ｅから実トルクＴ_ＲＥＡＬとして現れる軸トルクまでの実原動機の伝達特性を利用して軸トルクを計算し、このトルクを指令Ｔ_ＲＥＦとして軸トルクをトルク制御することによって、エンジン挙動の急峻な変動も模擬させることができる。このように、本参考例に係るパワートレイン試験装置Ｘは、例えばエンジンの急峻なトルク変動から検出可能な制御量である軸トルクの指令値をダイレクトに計算してフィードバック制御する構成を採用したことによって、実原動機の挙動を高応答に模擬させることが可能である。さらに、このようなパワートレイン試験装置Ｘによれば、ダイナモＭ１の速度ωを検出する必要がない点で上述の各実施形態に係る試験装置よりも有利である。

また、例えば上述の第４実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘにおいて、伝達特性「Ｔ／Ｔ_Ｅ」のフィードフォワード項は、速度制御部ＡＳＲが追従できない周波数帯でエンジン（原動機）が発生するトルク脈動を模擬するために必要であった。しかしながら、図１４に示すパワートレイン試験装置Ｘ（図４に示す第４実施形態の一変形例に係るパワートレイン試験装置Ｘであり、以下、「第８実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘ」）であれば、伝達特性「Ｔ／Ｔ_Ｅ」のフィードフォワード項を省略したシンプルな構成になる。

第８実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘは、速度演算部１から出力された原動機模擬ダイナモＭ１の目標回転速度ω_Ｅに原動機模擬ダイナモＭ１の実回転速度ωを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１への軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦを制御して出力する速度制御部２と、速度制御部２からの出力である軸トルク指令Ｔ_ＲＥＦに実トルクＴ_ＲＥＡＬを一致させるような原動機模擬ダイナモＭ１の慣性モーメントＪ_Ｄに作用するトルク指令Ｔ_Ｄを制御して出力するトルク制御部４とを備え、トルク制御部４が出力したトルク指令Ｔ_Ｄに対応する原動機模擬ダイナモＭ１へのトルク指令Ｔ_Ｄ（原動機模擬ダイナモＭ１に最終的に入力するトルク指令Ｔ_Ｄ）のみがインバータＩＶに入力されるように構成したものであり、図４に示す第４実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘと比較して、伝達特性が記憶された伝達特性記憶部が不要である点で大きく異なる。

ここで、図１４に示す第８実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘの構成を、原動機模擬ダイナモ（エンジン模擬ダイナモ）に着目したブロック線図を図１５に示す。そして、図１５において、原動機模擬ダイナモ（エンジン模擬ダイナモ）の出力軸を「Ｔ_ＲＥＦ＝Ｔ」と制御することができ、且つ機械系が剛体、つまり、パワートレインＰＴから原動機模擬ダイナモＭ１までの部分を１つの剛体（原動機模擬ダイナモの慣性モーメントＪ_Ｄとトルクコンバータ慣性モーメントＪ_Ｍがねじれない状態にある）と見做すことができる周波数帯では、図１６に示すブロック線図に近似できる。すなわち、２慣性モデルにする必要がなく、図１５における機械系の「Ｋ／ｓ」及び「１／（Ｊ_Ｄ・ｓ）」を考慮しなくてもよい構成になる。なお、図１５及び図１６における「ω_Ｍ」は、トランスミッション（パワートレイン）の入力軸の回転速度である。

そして、図１６に示すブロック線図において、「Ｔ_Ｌ＝０」として伝達関数「ω_Ｍ／Ｔ_Ｅ」を求め、「Ｔ_Ｅ＝０」として伝達関数「ω_Ｍ／Ｔ_Ｌ」を求めると、同図中の式になる。当該式は、速度制御部ＡＳＲのゲイン（Ｇ_ＡＳＲ）を上げて、一次遅れの時定数τを十分小さくすることによって、伝達特性「Ｔ／Ｔ_Ｅ」のフィードフォワード項を省略した構成でありながら、慣性Ｊ_Ｅでモデル化したエンジン（原動機）の挙動を模擬することが可能であることを示している。

すなわち、図１４に示す第８実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘによれば、速度制御部２（ＡＳＲ）のゲイン（Ｇ_ＡＳＲ）を高くして応答を早くすることで、図１６中の式におけるτは０となる。ここで、「Ｔ_Ｌ」は、負荷側（タイヤ側）からトランスミッション等のパワートレインの慣性（具体的には、クラッチのスプリングダンパよりエンジン側の慣性）に作用するトルクである。

このように、本発明者は、パワートレインＰＴから原動機模擬ダイナモＭ１までの部分を１つの剛体と見做すことができる構成であるという第１条件と、高いゲイン調整が可能な速度制御部２（ＡＳＲ）を使用するという第２条件の両方を満たせば、第８実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘを実現できることを見出した。

そして、第８実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘによれば、「パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性」を考慮する必要がなく、伝達特性が記憶された伝達特性記憶部が不要になり、速度制御部２（ＡＳＲ）を用いて模擬可能なシンプルな構成を実現することができる。

ここで、エンジンが発生するトルク脈動は１次が主成分であり、この１次周波数は、例えば、６気筒の場合、レットゾーン手前の６０００ｒｐｍで３００Ｈｚである。一方、エンジンのねじり固有周波数は、例えば、６気筒クラスで６００Ｈｚ程度である。試験用途によっては、主成分である１次周波数成分のトルク脈動を供試体に印加できれば十分に目的を果たせることがある。この場合、主成分である１次周波数成分のトルク脈動がエンジンのねじり固有周波数より十分に低い周波数帯域となるため、剛体と見做すことができる。このような用途では伝達特性「Ｔ／Ｔ_Ｅ」を定めることなく、設定パラメータを最小限にとどめたシンプルな構成が運用面において非常に使い易いという利点がある。

また、第８実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘのさらなる変形例として、図１７に示すパワートレイン試験装置Ｘを挙げることができる。図１７に示すパワートレイン試験装置Ｘは、第８実施形態に係るパワートレイン試験装置Ｘと比較して、速度演算部１における速度演算処理において、エンジン等の模擬対象である原動機のフリクションｆ_Ｅを考慮する点のみが異なるものである。

また、本発明の試験装置の供試体であるパワートレインは、トランスミッションに限られず、原動機からの動力を伝達する部品や機構であれば特に限定されず、また車両のパワートレインの他、飛行機や船舶のパワートレインであっても構わない。

原動機模擬ダイナモの模擬対象となる実原動機としては、エンジンの他に、モータ（電動機）を挙げることができる。また、本発明では、原動機模擬ダイナモの模擬対象となる原動機として、実原動機ではなく、仮想原動機（例えば、開発中のエンジンやモータ等）を採用することもできる。

さらに、負荷として、車輪やプロペラ（船舶であればスクリュープロペラ）等、適宜のものを採用することが可能である。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…速度演算部
２…速度制御部
２Ｈ…高応答速度制御部
２Ｌ…低応答速度制御部
３…伝達特性記憶部
４…トルク制御部
ＩＶ…インバータ
Ｍ１…原動機模擬ダイナモ
ＴＭ１…トルク計
ＰＴ…パワートレイン
Ｘ…パワートレイン試験装置

Claims (8)

1. 負荷が接続されている供試体であるトランスミッション等のパワートレインを、模擬対象となる原動機を模擬する原動機模擬ダイナモによって駆動してシミュレーション試験を行うパワートレイン試験装置であり、
   前記原動機模擬ダイナモと前記パワートレインとを接続するシャフトに関連付けて設けられるトルク計と、
   入力を受けた前記原動機の慣性モーメントに作用するトルク指令及び前記トルク計で検出された実トルクの合成トルクと、前記原動機の慣性モーメントとに基づいて、前記原動機の回転速度に相当する前記原動機模擬ダイナモの目標回転速度を求めて出力する速度演算部と、
   前記速度演算部から出力された前記原動機模擬ダイナモの目標回転速度に前記原動機模擬ダイナモの実回転速度を一致させるような前記原動機模擬ダイナモへのトルク指令を制御して出力する速度制御部と、
   少なくとも前記速度制御部からの出力が直接又は間接的に入力され、当該入力に基づいて前記パワートレインに対する前記原動機模擬ダイナモのトルク制御を行うインバータとを備えていることを特徴とするパワートレイン試験装置。
2. 前記パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた、入力を受けた前記原動機の慣性モーメントに作用するトルク指令に対して前記トルク計に現れる伝達特性が記憶された伝達特性記憶部を備え、
   さらに、入力を受けた前記原動機の慣性モーメントに作用するトルク指令と、前記伝達特性記憶部に記憶された複数の伝達特性のうち前記変速コントローラの制御内容に応じて選択した前記伝達特性とを少なくとも利用して算出した軸トルク指令に前記実トルクを一致させるような原動機模擬ダイナモの慣性モーメントに作用する内部トルク指令を制御して出力するトルク制御部を備え、
   前記インバータには、前記速度制御部からの出力と前記トルク制御部からの出力とを合成したトルク指令が入力される請求項１に記載のパワートレイン試験装置。
3. 前記パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、
   軸トルク指令の交流成分だけを抽出可能な交流成分抽出フィルタと、
   前記伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令に前記交流成分抽出フィルタを通して抽出される軸トルク指令の交流成分に、前記実トルクに前記交流成分抽出フィルタと同特性の交流成分抽出フィルタを通して抽出される実トルクの交流成分を一致させるような内部トルク指令を制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、
   前記インバータには、前記速度制御部からの出力と前記トルク制御部からの出力とを合成したトルク指令が入力される請求項１に記載のパワートレイン試験装置。
4. 前記パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、
   前記伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令と前記速度制御部からの出力とを合成した軸トルク指令に、前記実トルクを一致させるようなトルク指令を制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、
   前記インバータには、前記トルク制御部が出力した前記トルク指令のみが入力される請求項１に記載のパワートレイン試験装置。
5. 前記パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、
   前記伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令と前記速度制御部からの出力とを合成した軸トルク指令に、前記実トルクを一致させるような内部トルク指令を制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、
   前記インバータには、前記速度制御部からの出力と、前記トルク制御部からの出力とを合成したトルク指令が入力される請求項１に記載のパワートレイン試験装置。
6. 前記速度制御部を、高応答速度制御部と、前記高応答速度制御部よりも応答性が低い低応答速度制御部とを用いて構成し、
   前記パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、
   前記伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令と、前記低応答速度制御部からの出力とを合成した軸トルク指令に、前記実トルクを一致させるような内部トルク指令を制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、
   前記インバータには、前記高応答速度制御部からの出力と前記トルク制御部からの出力とを合成したトルク指令が入力される請求項１に記載のパワートレイン試験装置。
7. 前記パワートレインの駆動系に設けられた変速機の変速制御を行う変速コントローラの制御内容に応じた伝達特性が記憶された伝達特性記憶部と、
   トルク指令の直流成分及び低周波成分だけを抽出可能なフィルタと、
   前記伝達特性記憶部に記憶された伝達特性を利用して算出した軸トルク指令と、前記速度制御部からの出力に前記フィルタを通して抽出されるトルク指令の直流成分及び低周波成分とを合成した軸トルク指令に、前記実トルクを一致させるような内部トルク指令を制御して出力するトルク制御部とをさらに備え、
   前記インバータには、前記速度制御部からの出力と前記トルク制御部からの出力とを合成したトルク指令が入力される請求項１に記載のパワートレイン試験装置。
8. 前記速度制御部からの出力である軸トルク指令に実トルクを一致させるような原動機模擬ダイナモの慣性モーメントに作用するトルク指令を制御して出力するトルク制御部をさらに備え、
   前記パワートレインから前記原動機模擬ダイナモまでの部分を１つの剛体と見做すことができる周波数帯域であって、且つ前記速度制御部は高いゲイン調整が可能である場合、前記インバータには、前記トルク制御部が出力した前記トルク指令のみが入力される請求項１に記載のパワートレイン試験装置。

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