JPH026009B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微少トルク制御方式に係り、特に自
動車の動力伝達系等の試験機用動力吸収直流電動
機の制御に好適なものであつて、0.5〜１％程度
のトルク変動も制御可能な微少トルク制御方式に
関する。

従来の自動車の動力伝達系（トランスアクス
ル、トランスミツシヨン等、以下供試体とする）
の試験機の概要を第１図に示す。この試験機は、
供試体３の入力軸側に駆動力を与え、出力軸側で
動力を吸収して種々の試験を行うものであつて、
供試体３に駆動力を与える駆動直流電動機（以下
DCMMとする）１はサイリスターレオナードで
もつて、DCMMの回転検出用歯車の回転を回転
電磁ピツクアツプ５で検出したフイードバツク信
号を号ケーブル７より得て、定速度制御が行われ
ており出力側の吸収直流電動機（DCMAとする）
２も同様に、トルクメータ（以下Ｔ／Ｑとする）
４で検出したフイードバツク信号を信号ケーブル
８より得て、定トルク制御が行われている。これ
らの制御方式は、動力伝達を安定に行うために必
然的に要求されるものである。

第２図は、上記DCMA２の定トルク制御に用
いられている従来方式の制御ブロツク図を示した
ものである。第２図に於いて、従来の制御方式を
説明すると、Ｔ／Ｑ４で検出したトルクフイード
バツク信号と、トルク設定ポテンシヨメータ（以
下TP／Ｔとする）１９の設定値を突合せ、その
偏差をトルク制御アンプ１７で増幅し、その偏差
信号極性を判断し、例えば順方向選択であれば、
以下マイナー電流制御アンプ１６、順変換側アナ
ログゲート１４、順変換側パルス位相器１２を通
して順変換サイリスター（以下FTHYとする）
９の点弧角を制御し、逆変換側アナログゲート１
５、逆変換側パルス位相器１３を通して逆変換サ
イリスター（以下RTHYとする）１０の点弧角
を制御し、DCMA２を定トルク運転するように
している。尚、２１は直流電動機界磁巻線用直流
電源で、２２は直流電動機界磁巻線（FLD）で
ある。

このような無循環逆並列サイリスター方式で
は、サイリスター用交流電源２０よりの主回路電
流が断続するとその制御特性が著しく劣化し、
又、順逆サイリスターの切替デツトバンドが存在
し、デツトバンド以下の電流では制御不能となる
欠点があつた。即ち、サイリスター整流装置は、
交流電源波形を制御点弧角に応じてカツトし、直
流電圧（平均値）に変換するものであるから、制
御点弧角が進みカツト量が大きくなると、ある値
以下（回路のリヤクタンスで決まるが一般的には
10％以下）で直流電流は非連続通電となり断続す
るようになる。この断続領域では、回路抵抗が見
掛け上増大したと同じになり、マイナー電流制御
アンプ１６をプリアンプとして構成されている自
動制御ループの応答が著しく劣化する。従つて、
トルク制御アンプ（以下ATAMPとする）１７
をプリアンプとして構成しているトルク制御系が
不安定となつてしまう。

更に、無循環逆並サイリスター方式では、
FTHY９とRTHY１０は切替え使用して、必ず
一方のみを通電させるために、順逆変換切替ロジ
ツク（以下LOGという）１８が設けられている。
LOG１８にて、ATAMP１７の出力信号（マイ
ナー電流制御の電流指令信号）極性と主回路電流
検出変流器１１で検出する主回路電流が零である
ことの両者のANDで、その時のATAMP１７の
出力信号極性に従い、順変換側アナログゲート１
４、又は逆変換側アナログゲート１５が選択さ
れ、サイリスターはFTHY９又はRTHY１０が
通電するようになつている。このような構成で
は、ATAMP１７の出力信号の極性判別及び電
流の零点検出が問題となる。即ち、両者とも、完
全な零点の検出はノイズ、ドリフト等の問題で不
可能であり、LOG１８には実績値として定格電
流値の５％位のデツトバンドが必要である。それ
故、主回路電流及びATAMP１７の出力が５％
以下では、順逆両者のサイリスターとも通電しな
いことになり、制御不能になつてしまうという問
題が生じる。

このように、従来の制御方式では、主回路電流
が断続（約10％以下）すると制御特性が著しく劣
化し、切替デツトバンド（約５％以下）に入ると
制御不能となる欠点を有しており、これは又、直
流電動機の発生するトルク値においても、トルク
が主回路電流に比例することから、同様の欠点を
有していた。

自動車の試験機においては、近年益々自動車に
対する性能アツプ（省エネ、低騒音等）要求を反
映し、動力伝達系の微少トルク（0.5〜Kg．ｍ以
下、自動車試験機の必要定格トルクは100Kg．ｍ
前後であるから0.5〜１％相当トルク。100Kg．ｍ
前後の定格トルクの必要性はローギア時に高トル
ク得るためのもの）時においても、効率、騒音特
性を高精度での評価が必要となつており、又、試
験機の設備費用の面からも、１台で広範囲のトル
ク制御を可能とすることが極めて有利であること
から、従来技術の欠点を解決することは重要な課
題となつていた。

本発明の目的は上述の従来技術の欠点を解消
し、トルク制御における最少安定制御可能トルク
値を大巾に改善した微少トルク制御方式を提供す
ることにある。

本発明は上記目的を達成するために、従来の制
御方式に、トルク設定に対応して直流電動機の界
磁電流を自動的に変化させる手段を付加すること
を特徴とする。即ち、直流電動機が発生するトル
クは、界磁々束と主回路電流の積によつて決まる
から、微少トルク範囲の設定においては、界磁電
流を減少させ、同一トルクを発生させる主回路電
流の割合を増加させて、主回路電流値が微少トル
ク設定時においても切替デツトバンド及び断続電
流限界値を越えるようにしたことを特徴としてい
るものである。

以下、本発明の一実施例を第３図及び第４図に
基づいて説明する。

第３図は、本発明の実施例による制御ブロツク
図を示したもので、図において、イのブロツク部
分は第２図に示す従来の自動トルク制御ブロツク
と同一構成よりなり、第２図のロ以降と同一であ
る。又、第１図及び第２図と同じ符号で示したも
のは夫々同一物を示す。

本発明による実施例の構成は、従来の自動トル
ク制御方式に対して、直流電動機界磁巻線（以下
FLDとする）２２と、界磁用サイリスター（以
下FLTHYとする）２３と、FLTHY２３に点弧
パルスを与える界磁用パルス位相器（以下
FLAPPSとする）２４と、FLAPPS２４に位相
制御信号を与える界磁電流制御アンプ（以下
FLAMPとする）２５と、トルク設定信号を界磁
電流指令値に変換する関数発信器（以下FGとす
る）２６と、界磁用サイリスター用交流電源２７
と、界磁電流検出変流器（以下CTFとする）か
らなる制御ブロツクを付加したものである。

次に、上記本発明の実施例の構成に基づいて、
その動作を説明する。

まず、直流電動機のトルクと主回路電流（電機
子電流）、界磁磁束との関係式は次式によつて与
えられる。

TM＝Ｋ・I_a・Φ ……(1) こゝで、TM；トルク I_a；主回路電流 Φ；界磁々束 Ｋ；定数 (1)式から、直流電動機の発生トルクは界磁々束
と主回路電流の積によつて示されることが判か
る。尚、界磁々束は界磁電流に比例することが明
らかであるから、直流電動機の発生トルクは界磁
電流と主回路電流との積で表わされることにな
る。

第３図において、TP／Ｔ１９で設定された設
定トルク（(1)式のTMに相当する）は、FG２６
で界磁電流指令値に変換される。次にFG２６で
変換された界磁電流指令値とCTF２８で検出さ
れた界磁電流フイードバツク信号を突合せ、その
偏差信号をFLAMP２５で増巾してFLAPPS２
４に与え、FG２６の出力値に等しい界磁電流が
流れるようにFLTHY２３を制御するようにして
いる。即ち、TP／Ｔ１９の設定トルクに応じ、
FG２６の関数で界磁電流が変化するようにして
いる。

尚、本実施例において、界磁電流変化に対応す
る主回路電流の変化は、第２図（第３図のイ部）
の従来方式の制御ブロツクに前述の本実施例の制
御ブロツクを付加することにより自動的に生じる
ものである。第３図において、DCMA２の軸ト
ルクをＴ／Ｑ４より検出したフイードバツク信号
とTP／Ｔ１９のトルク設定値を突合せて、前述
の従来方式と同様に自動トルク制御を行つてい
る。それ故、主回路電流は設定トルク値を維持す
るように制御され自動的に流れるようになる。
TP／Ｔ１９の設定値を微少トルクTMとして、
本実施例の制御ブロツクで界磁電流を減少せしめ
られれば、DCMA２の発生トルクはあくまでも、
TMを維持するよう上記制御ブロツクが作用し、
(1)式の関係で主回路電流は変化するようになる。

第４図は、本実施例による主回路電流及び界磁
電流の関係を示したもので、FG２６の関数の詳
細を説明するためのものである。トルク設定に対
して界磁電流指令をABCで変化させると、この
変化に応じて、前述した制御によつて界磁電流も
同様にABCで変化することになる。この変化の
範囲は微少トルク（10％以下）の範囲で行い、そ
れ以上ではCDのように一定としている。界磁電
流の変化ABCに対応する同一トルク設定を基準
とした主回路電流は、第４図に示されるように、
FGHとなる。このことは(1)式において、TM一
定における主回路電流と界磁々束即ち界磁電流の
関係から明らかに説明される。更に、従来の制御
方式で、界磁々束一定とした場合のECDに対応
する主回路電流がJHIとなることも明らかであ
る。

従つて、本実施例においては、微少トルク設定
の範囲では界磁電流を減少せしめ、同一トルクを
得るのに主回路電流の割合を増加させるようにし
ており、断続限界電流値がNPであるとすれば、
主回路電流がNDを越えるように界磁電流の変化
BCを決定するようにしている。

以上のことから、従来方式におけるトルク制御
最小安定値がＬの範囲であるのに対し、本発明に
よる方式においてはＭの範囲に改善されることが
明らかである。この改善可能範囲は最小設定可能
界磁電流値によつて決まるものである。そしてこ
の改善は、直流電動機の特性（電機子反作用、整
流等）上から制約を受けるが、約1/20位までは実
用可能とすることができる。

以上述べたように、本発明によれば、従来の制
御方式の最小安定制御可能トルク値を約1/20位に
小さくできき、微少トルク制御に大きな効果を有
するものである。

尚、本発明の実施例においては、界磁用サイリ
スター整流装置を新しく付加する場合について述
べたが、一般に試験機の直流電動機は定出力特性
のために界磁用サイリスター整流装置を有してい
る場合が多い。従つて、このような場合には、そ
の界磁用サイリスター整流装置を流用することに
よつて、コストアツプの低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は動力伝達系の試験機の概要図、第２図
は従来のサイリスターレオナードによるトルク制
御ブロツク図、第３図は本発明の一実施例による
制御ブロツク図、第４図は本発明による主回路電
流と界磁電流との関係を示す特性図である。 ２…吸収直流電動機（DCMA）、１９…トルク
設定ポテンシヨメータ（TP／Ｔ）、２２…直流電
動機界磁巻線（FLD）、２３…界磁用サイリスタ
ー（FLTHY）、２４…界磁用パルス位相器
（FLAPPS）、２５…界磁電流制御アンプ
（FLAMP）、２６…関数発信器（FG）、２７…界
磁用サイリスター用交流電源、２８…界磁電流検
出変流器（CTF）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動車の動力伝達系試験機における動力吸収
   直流電動機と、該直流電動機のトルク設定信号を
   出力するトルク設定手段と、前記直流電動機の発
   生トルクを検出するトルク検出手段と、前記トル
   ク設定信号と前記トルク検出手段で検出したトル
   ク検出信号との偏差に応じて前記直流電動機の電
   機子電流を制御する電流制御手段と、前記トルク
   設定信号を入力して、微少トルク設定範囲におい
   ては前記トルク設定信号に比例して増加し、前記
   微少トルク設定範囲以上では一定の界磁電流制御
   信号を出力する関数発生手段と、前記界磁電流制
   御信号に応じて前記直流電動機の界磁電流を制御
   する界磁制御手段とを具備し、前記微少トルク設
   定範囲においては前記電機子電流が断続限界電流
   値よりも大きな一定値に制御されるようにしたこ
   とを特徴とする微少トルク制御方式。