JPH0293334A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明はトルク検出装置、特に電気動力計を用いたトル
ク検出装置に関する。

（従来の技術） 米国では大型車に搭載されるエンジンに対してトランジ
ェントサイクルテストによる排カス規制を行っている。

トランジェントサイクルテストとはエンジンのトルクと
回転数を１秒毎に定めたパターンに沿うようにエンジン
および電気動力計を制御して定められた時間運転し、そ
の間の排カス量を測定するものである。この試験装置に
は機械的変速装置はなく、エンジン軸と電気動力計軸は
直結される。エンジントルクを制御するためにはトルク
検出装置が必要である。軸トルク訓をつけるのも一つの
方法であるが、軸の剛性を弱め共撮しやすくなるという
欠点がある。

これに対し、電気動力計の検出アームとロードセルによ
り検出される揺動トルクから電気動力計自身の加減速に
寄与するトルク分を引いてエンジントルクを求めること
ができる。ｈ■減速トルクはたとえば、回転数の変化率
と電気動力計自身の慣性モーメントとを乗算して求める
。電気動力計には揺動トルク検出装置が付属しているか
ら、軸トルク計を用いるより安価にシステムを構成する
ことができる。また揺動トルク検出精度は０．１パーセ
ント以下と高精度であり、電気動力計の慣性モーメント
も一定であるから、エンジントルクを高精度で検出する
ことができる。しかしこの方式にも問題がおる。揺動ト
ルクを検出するための検出アームとロードセルとの間に
はギャップがあり、トルク零付近で検出アームがロード
セルから離れて浮いている状態が存在する。トルクが急
峻に変化すると検出アームがロードセルを叩くことにな
り、トルク検出信号には検出アームの固有振動数の撮動
が乗ってしまう。したがってこれを用いて演算したエン
ジントルクにもその振動がそのまま現れる。トルク変化
が微小な場合には検出アームとロードセルとがついたり
離れたりを繰り返すこともある。この場合は撮動周波数
は固有撮動数よりも低くなってしまいさらに厄介である
。振動を除去するために検出信号にフィルタをかけると
トルク検出器の検出速度が遅くなってしまう。トルクの
定常値を測定するのであれば、振動が収まつてから測定
すればよいがトルク制御を行う場合検出が遅ければそれ
だけ制御も遅くなるので高速な検出が望まれる。

電気動力計に接続された装置のトルクは揺動トルクを用
いないで求めることもできる。たとえば電気動力計の入
出力電気量と回転数と電気動力計のモータ定数と慣性モ
ーメントから演算して求めることができる。この方法に
よれば揺動トルク検出系の影響で撮動が乗ることがない
。したがって揺動トルクを用いた場合のように大きなフ
ィルタをいれる必要がなく高速検出が可能である。しか
し演算にモータ定数を用いた一種のシミュレータである
ため、定数の誤差が検出精度に影響する。

モータ定数が温度などにより変動することもあり、この
方式で高精度を得るのは容易ではない。

（発明が解決しようとする課題〉 揺動トルクと加減速トルクとからトルクを求める方式は
精度は高いが、検出系の影響で振動が検出信号に乗って
しまう。また、電気演算による方式は高精度を１ｑるの
が容易でない。

本発明は高精度、高速で、しかも揺動トルク検出系の撮
動を含まない検出信号を出力できるトルク検出器を得る
ことを目的とする。

（発明の構成） （課題を解決するための手段） 本発明は、第１図に示すように構成され、揺動トルク検
出回路１の出力信号と加減速トルク検出回路２の出力信
号とこれらの差を取る減亦器３によって第１のトルク検
出信号下１が出力される。

また揺動トルクを用いず電気演算によりトルクを求める
トルク電気演算回路５から第２のトルク検出信号Ｔ２が
出力される。クロスオーバ回路７は一次遅れ回路８と一
次進み回路９とこの二つの回に設定されている。第１の
トルク検出信号４は一次遅れ回路８に入力され、第２の
トルク検出信号６は一次進み回路９に入力される。加亦
器１０から高精度、高速のトルク検出信号Ｔが出力され
る。

（作　用） 精度に優れた第１のトルク検出信号Ｔ１は一次遅れ回路
８によって高周波数域をカットされ揺動トルク検出系の
影響による振動が除去される。

方精度は劣るがｊ騒動を含まない第２のトルク検出信号
Ｔ２は一次進み回路９によって低周波数域をカットされ
、精度の劣る定常分が除去される。したがって加算結果
は高精度、高速のトルク検出信号Ｔとなり揺動トルク検
出系の影響は除去されている。

（実施例） 第２図に本発明の１実施例を示す。第２図において２０
はエンジン、２１は直流電動機の電気動力計であり、こ
れらの軸は図のように直結されている。

エンジン２０はスロットル開度θにより、電気動力計２
１は電機子電流Ｉにより出力が制御され、エンジン２１
のトルク、回転数が所望値に制御される。

２４は電気動力計のトルク検出用アーム、２５はロード
セルである。電気動力計２１に流れる電機子電流Ｉによ
り電気動力計２１が発生するトルクが検出アーム２４に
よりロードセル２５にかかり、揺動トルク検出回路２６
により検出される。２７は速度検出回路であり、２８は
加減速トルク検出回路である。加減速トルク検出回路２
８は電気動力計２１の速度ωの変化率と電気動力計２１
自身の慣性モーメントＪを乗締して電気動力計２１の加
減速トルク（Ｊ−ｄω／ｄｔ）を求める。２９は減算器
であり、揺動トルクから加減速トルクを減算し、第１の
トルク検出信号１１を得る。３０はホールＣＴ、３１は
電流検出回路であり、電気動力計２１に流れる電機子電
流Ｉを検出する。３２は電気動力計２１の端子電圧Ｖを
検出する電圧検出回路である。３３は直流電ｆＪ１機の
電機子電流Ｉ、端子電圧Ｖ、速度ωを入力し、直流電動
機の電機子電流を加減速トルクに奇与する電流と、負荷
に対抗して発生するトルクに奇与する負荷トルク分電流
とに分離し、負荷トルク分電流ＩＬを出力する加減速電
流除去回路である。この場合、電気動力計からみると負
荷がエンジンなのでエンジントルクに対する負荷トルク
分電流を出力する。加減速電流除去回路３３は内部でト
ルク係数を演算しているので、ここではトルク係数φＴ
をも出力させる。乗算器３４にて負荷トルク分電流ＩＬ
とトルク係数φ丁とを乗算し、第２のトルク検出信号Ｔ
２を得る。加減速電流除去回路３３内で用いる慣性モー
メントを電気動力計のみの値とすれば、トルク検出信号
として第１のトルク検出信号Ｔ１と等価なエンジンの加
減速トルクを含んだエンジントルクが求められる。第１
のトルク検出信号Ｔ１と第２のトルク検出信号Ｔ２が第
１図と同じクロスオーバ回路７に入力され最終のエンジ
ントルク検出信号下がクロスオーバ回路から出力される
。　揺動トルクから加減速トルクを減算して求めた第１
のトルク検出信号Ｔ１は高精度であるが、トルク急変時
に検出アームが撮動するとその振動をも含んで検出して
しまう。加減速電流除去回路３３と乗算器３４で求めた
第２のトルク検出信号Ｔ２は揺動トルクを用いていない
ので検出アームの撮動は検出信号に現れない。しかし高
精度を期待することはできない。加減速電流除去回路３
３は特公昭６０−８７５２、特公昭６１−４７３８４な
どで公知であるように電気動力計（直流電動機）のモー
タ定数や慣性モーメントを演算に用いており、それらが
実機と必っていなければ検出値に誤差を生じるからであ
る。これら二つのトルク検出信号をクロスオーバ回路７
に入力し、第１のトルク検出信号Ｔ１の高周波数域をカ
ットし、第２のトルク検出信号Ｔ２の低周波数域をカッ
トしてそれらを加締した信号Ｔが、最終的なエンジント
ルク検出信号として出力される。

第１の１〜ルク検出信号Ｔ１の高周波数域をカットする
ことにより、検出アームの振動が除去され、第２の１〜
ルク検出信号丁２の低周波数域をカットすることにより
精度の劣る定常分が除去される。

この二つを加締すると高速で高精度のエンジントルク検
出信号Ｔが得られる。

（発明の効果） 本発明によれば、クロスオーバ回路のクロスオーバ周波
数を検出アームの振動周波数より低くして、この二つの
検出信号を合成することにより、検出アームの撮動が除
去され、揺動トルクから加減速トルクを減算して求めた
トルクの精度の高さは保たれる。また、検出速度は電気
演算で求めたトルクの検出速度で定まり、高精度、高速
のトルク検出信号が１ｑられる。したがってこの検出装
置の出力をフィードバックしてトルク制御を行えば、高
速な制御を行うことができ、検出アームに起因する撮動
がトルク制御の外乱としてはいることもない。また、精
度が揺動トルクから加減速トルクを減算して求めたトル
クにより定まることから、電気演算側にはそれほどの精
度が要求されなくなり調整が容易となる。

これまでエンジントルクの検出を例として述べでてたが
、検出アームの撮動は電気動力計を用いたトルク測定の
場合、必ず生じているであり、本発明は電気動力計を用
いたトルク測定全般に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す基本構成図、第２図は本発
明の一実施例の構成図である。 １：揺動トルク検出回路 ２：加減速トルク検出回路 減算器　　　　　５：トルク電気演算回路クロスオーバ
回路 一次遅れ回路　　９ニー次進み回路９ 加算器　　　　　２０：エンジン 電気動力計　　　２４：トルク検出用アームロードセル
　　　２６：揺動トルク検出回路速度検出回路 加減速トルク検出回路 減算器　　　　　３０：ホールＣＴ 電流検出回路　　３２：電圧検出回路 加減速電流検出回路 乗算器 ：第１のトルク検出信号 ：第２のトルク検出信号 トルク検出信号 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 揺動トルクから電気動力計の加減速トルク分を差し引い
   て電気動力計に結合された装置が出力するトルクを求め
   る第一のトルク検出回路と、揺動トルクを用いず電気演
   算により電気動力計に結合された装置が出力するトルク
   を求める第二のトルク検出回路と、前記第一のトルク検
   出回路の出力信号は一次遅れ回路を介し、前記第二のト
   ルク検出手段の出力信号は前記一次遅れ回路と時定数の
   等しい一次進み回路を介して加算して出力するクロスオ
   ーバ回路を設けたことを特徴とするトルク検出装置。