JPS5895995A

JPS5895995A - 定トルク制御装置

Info

Publication number: JPS5895995A
Application number: JP56192853A
Authority: JP
Inventors: Jiro Ito; 二郎伊藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1983-06-07
Also published as: JPH0125414B2

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】本発明は定トルク制御装置に係シ、特に、自動車の動力
伝達系等の試験機に用いられる電電機の制御に最適な定
トルク制御装置に関する。

自動車の動力伝達系（トランスアクスル、トランスミッ
ション等、以下、供試体と称する）の試゛作試験、耐久
試験等を単体で行なう試験機は第１図に示す如き構成を
とっている。エンジンに相当する動力源として直流電動
機（ＤＣＭ）１が用意され冬と共に、走行路による抵抗
発生に相当するものとして吸収直流電動＠２が用意され
る。直流電動機１と吸収直流電動機２との間に供試体３
が挿入接続され、直流電動機１を定速度で回転させ、吸
収直流電動＠２のトルク出力を可変しくすなわち動力吸
収を行なう）て種々の試験が行なわれる。

供試体３の入力側ＤＣＭＩはサイリスタレオナード等に
よる定速度制御、出力軸側の動力吸収は定トルク制御を
行なっている。これらは動力伝達を安定して行うために
必然的に決定される制御方式である。試験で計測される
項目は、供試体の油温。

振動、騒音、効率等であり、そのパラメータとなるのは
入力軸トルク値である。このだめに入力軸側に計測用ト
ルク検出器４が設けられ、このトルク検出値をトルク表
示器５に表示している。

従来より、供試体３の出力軸側に設けられている吸収直
流電動機２の定トルク制御としては２種類の方法が用い
られていた。第１の方法を装置で示しだのが第２図であ
シ、第２の方法を装置で示したのが第３図である。出力
軸トルクをトルク検出器で検出して、フィードバック信
号とする実トルク制御（以下ＡＴＲと称する）と、ＤＣ
Ｍの電機子′電流を検出して、フィードバック信号とす
る’ｄ制御（以下ＡＣＲとする）である。ＡＣＲはＤＣ
Ｍの界磁を一定とすれば、吸収直流′電動機２のトルク
が電機子電流に比例するという特性を有することから採
用されるものである。

吸収直流電動機（以下、ＡＤＣＭと称する）２は交流電
源１８に接続される順変換サイリスタ（以下、ＦＴＨＹ
と称する）７と逆変換サイリスタ（以下、ＲＴＨＹと称
する）８−により駆動される。ＦＴＨＹ７は順変換パル
ス位相器（以下、ＦＡＰＰＳと称する）１０により制御
され、ＦＴＨＹ８は逆変換パルス位相器（以下、ＲＡＰ
ＰＳと称する）１１によシ制御される。ＦＴＨＹ７およ
びＦＴＨＹ８の各々はアナログゲート（、ＦＧＴ）１２
、（ＲＧＴ）１３の各々によって駆動されると共に、ア
ナログゲー）１２，１３は順逆変換切替ロッジ（以下、
ＬＯＧと称する）１４およびマイナー電流制御アンプ（
以下、ＭＡＡＭＰと称する）１５によって制御される。

ＬＯＧ１４とＭＡＡＭＰｌ５は交流電源１８の電流を検
出する変流器（以下、ＣＴと称す）９の出力およびトル
ク制御アンプ（以下、ＡＴＡＭＰと称する）１６の出力
に基づいて制御され、また、ＡＴＡＭＰＩ　６は供試体
３の出力軸に装着されるトルク検出器６のトルク検出値
および吸収トルクを設定するだめのポテンショメータを
主体とするトルク設定器１７の出力に基づいて制御され
る。

第２図に示したような壌環逆逆サイリスタ方式では、Ｆ
ＴＨＹ７とＦＴＨＹ８とは切替で使用して、必ず一定の
みを通電させる。そのため、ＬＯＧ１４が設けられてお
り、ＬＯＧ１４の出力とＡＴＡＭＰｌ　６の信号極性出
力とＣＴ９にて検出する電流が零の条件のＡＮＤで、そ
の時のＡＴＡＭＰｌ６の出力慢性にしたがいＦＧＴ１２
ＦｔＧＴ１３が選択され、ＦＴＨＹ７又はＦＴＨＹ８が
通電する。しかし完全な電流零検出及びＡＴＡＭＰｌ　
６の信号極性の変化においても完全零点の検出はノイズ
等の問題で不可能であシ、ＬＯＧ１４は切替一般的に５
％位のデッドバンドが必要である。

又、サイリスタ装置は、交流電源波形を制御角に応じて
カットして、直流電圧（平均値）に変換するものである
。このため、制御角が進みカット量が大きくなると、回
路リアクタンスで決まる電流値以下（一般的には１０％
以下）では、直流電圧と電流は非連続となり断続する。

この断続領域では回路推抗が見掛は上増大したと等しく
なり、ＭＡＡＭＰｌ　５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。この結
果、ＡＴＡＭＰ　１６で構成されるトルク制御系が不安
定となる。

このようにＡＴＲによる制御では、実トルクそのものを
制御するものであるから、メカロス等の影醤を受けず高
い精度を得ることが可能である。

しかし出力軸側にトルク検出器が必要となる。係るトル
ク検出器は機械的機構（テンションバー等のねじれ）を
有するものであり、軸間へ挿入しなければならないとい
う物理的スペース条件を要すする。又、高価なものであ
ると共に構造的に破損しやすいものである。従って、試
験設備としては入力側の計１１１に必然的に必要なトル
ク検出器以外は省かれることが望まれるものである。さ
らに前述の如く、マイナー電流制御系の制御特性の劣化
によりメインのトルク制御系が不安定となるほかサイリ
スタ装置における切替デッドバンドのだめに、この領域
内での制御が不能になるという欠点がある。

次に、ＡＣＲ制御の構成は第３図に示す如くである。第
３図においては、第２図に示したと同一機能を示す部材
については同一符号を付している。

ＡＣＲ制御においては第３図に示すように、ＬＯＧ１４
の制御は電流設定ポテンショメータ（ＡＰ／Ｔ）２０お
よびＣｒ２の出力信号に基づいて切替極性信号を出力す
る。ＦＧＴ１２．ＲＧＴ１３に対しては、電流制御アン
プ（以下、ＡＣＡＭＰと称する）１９によって行ない、
該ＡＣＡＭＰ１９の制御はＡＰ／Ｔ２０の出力とＣｒ２
の出力、との加減算値によって行なう。第３図の如き構
成ではトルク検出信号がパルス移相器順逆変換切替えに
関与しないために、ＡＰ／Ｔ２０によって一義的にＦＴ
ＨＹ７またはＦＬＴＨＹ８０の一方に固定して使用され
る。従って、ＬＯＧ１４の切替デッドバンドはノイズマ
ージンを考慮して幅を持たせる必要が無いために、ノイ
ズマージンを低くとることかでき、その分ＬＯＧＩ　４
の切替プツトバンドをＡＴＲの場合より大巾（ＡＴＲの
１／１゜位）に下げることが可能である。又、電流断続
に対してもＡＣＡＭＰ１９で構成される１つの制御ルー
プのみであるので、応答は劣化しても、不安定にはなり
にくいという特長を有している。しかしながら、ＡＣＲ
は単にｔ様子電流を一定としているものであるから、Ｄ
ＣＭ、伝達軸等の機械損を補償しえないので、長い時間
トルクを一定に維持することは困難である。又前記した
如＜ＦＴＨＹＩＯｌＲＴＨＹＩＩはＡＰ／Ｔ２０の極性
で常に固定して使用されるため、加減速時の加減速トル
ク等の大きいトルク外乱を補償しえないものである。こ
のためスイープ運転等で入力回転を加減させるような場
合、大きなトルク変動が生じる結果となり、スイープ運
転等のある場合及び長い時間定トルク維持を必要とする
試験設備には使用できないという大きな欠点を有してい
る。

以上、従来技専の欠点について述べたが、更に微少トル
ク党制御を行うに対し、解決されなければならない問題
について説明する。

近年の自動車に対する省エネルギーの要求は社会的なも
のとなっているのは周知の通シである。

そのため自動車試験機においても、動力伝達系の微少ト
ルクの時の効率、特性の高精度での評価が必要となって
いる。そのため従来要求されなかったそれ相応の定格を
有する試験設備で微少トルク（５％以下）制御を可能と
し、かつすべての場合に、定トルク特性を維持する制御
方式が要求されているものである。しかし前述の如くサ
イリスタｆＩ＠循環方式では電流断続の問題があり、１
０％以下の微少トルク制御は非常に困難である。循環方
式にすれば可能であるがコスト面で無理がある。

このように従来においては、微少トルクの制御を行なう
ことは困難であった。

本発明の目的は、微少トルク制御を行なうことのできる
定トルク制御装置を提供するにある。

本発明は、電流制御を主体とし、これに実トルク制御の
機能を付加したものであり、具体的には、入力軸のトル
ク設定値を記憶して基準値とし、この値と実際のトルク
値との偏差に基づいて出力軸側の吸収直流電動機の電流
指令値を補償することにより定トルク制御を行なうよう
にしたものである。以下、本発、明の実施例を図面に基
づいて説明する。

第４図は本発明の実施例を示すブロック図である。

第４図において破線で囲った場合はＡＣＲ制御部１００
であシ、第２図に示した電流制御装置の構成をそのまま
流用したものであり、その内容については特に説明しな
い。また、第１図または第２図に示したと同一機能を有
する部材については、第３図においても同一符号を付し
ている。実トルク制御系として付加されるものは、計測
用トルク検出器４の出力を記憶するアナログメモリ２２
と、該アナログメモリ２２の出力（以下で述べるタイミ
ングでセットされた初期トルク値）とトルク検出器４の
現在トルク値を加減算し両者の偏差値を出力する加減算
器２９と、偏差値を積分出力する積分器２３と、ＡＰ／
Ｔ２０の変化を検出するパターン微分器２６と、ＭＥ２
２のセット時間調整用タイマー２４よりの構成要素から
成る制御ブロックを設けているものである。

つぎに本発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず
トルクの設定は、ＡＰ／Ｔ２０で、トル・り表示器５の
表示トルク値が目的値になるよう、吸収直流電動機３に
ＡＣＲ制御部１００によって電流を流し、その電流値を
維持する。ＡＰ／Ｔ２０の設定替え及び初期設定におい
てはその認識はパターン微分器２６で検出されアナログ
メモリ２２はリセットされる。アナログメモリ２２はリ
セット及びセットのフリップフロップ機構を有している
。トルク設定完了は論理反転素子２５を通してタイマー
２４がタイムアツプで認識され、タイムアツプ信号でア
ナログメモリ２２はトルク検出器４のトルク値を記憶す
る。その記憶した初期トルク値と、以後のトルク検出器
４の現在のトルク値との間に差が生じれば積分器２３は
、その偏差が零となるようにＡＰ／Ｔ２０の電流指令値
を加減算器３６を通して補償する。

以上のようにして、００Ｍ２の機械損及び界磁の変化に
より入力軸トルクを変化すれば、初期トルク値との間に
偏差が生じ、又、その偏差が零となるように積分器２３
が電流指令を補償して、００Ｍ２に流れる電流がその分
だけ変化して、入力軸トルクは常に初期トルク値を維持
することとなる。トルク設定替え等でＡＰ／Ｔ２０を操
作すればパターン微分器２６がただちに認識してアナロ
グメモリ２２をリセットし、設定替え後のトルク値が新
たにアナログメモリ２２に記憶され、それが以後の初期
トルク基準値となることは説明するまでもないことであ
る。

また、機械損、界磁の変化は主に周囲温度の影響による
もので、短時間で急変する性質のものではない。したが
って、積分器２３の積分時間は数分オーダーの大きい値
としている。このことは、短時間内のトルク変化が関与
しないので電流制御系１００に対しては、前記の補償ル
ープはオーブンルーズに等しいものとして機能すること
を意味する。したがって微少トルク制御時の電流制御の
劣化によシ前記補償ループが不安定となることはない。

また、積分器３の積分時定数は大きくとられているだめ
、ノイズフィルタ二としての効果が大きくその出力は単
なる電流補正指令値と見なし得るものとなり、ＬＯＧ１
４の切替デッドバンドは従来の電流制御と同等に非常に
小さくすることができることとなる。即ち、従来の電流
制御において、サイリスターの順逆変換切替デッドバン
ドを小さくできる利点をそのまま生かすことができるも
のである。

次に加減速時の動作について説明する。加減時において
は、まずＤＣＭＩに設けられた速度検出器２１この検出
器２１は従来より設けられている駆動電動機１の安速度
制御用に設けられているものを流用するものである）で
検出する速度変化を速度微分器２７で検出して加減速を
認識する。加減速中は積分器２３の積分時定数を切替る
積分時間切替器２８が動作して積分器２３の時定数を減
少させる。

一以上のようにして、駆動電動機１が加減速を開始すれ
ば、積分器２３の時定数は加−速度に十分に追盗できる
値に減少する。その結果、供試体３の入力軸に生じる加
減速トルクは、アナログメモリ２２の初期トルク値との
偏差となって現われるが、積分器２３はそれを補償しえ
る十分な応答を有することとなり、ただちにＡＰ／Ｔ２
０の電流指令を補正され、吸収直流電動機３の電流が加
減速度に応じて変化し、加減速中でも定トルク特性が維
持されることになる。加減速が完了すれば、速度微分器
２７の出力は零となり、積分時間切替器２８は動作を停
止して、アナログメモリ２３の時定数は以前の値に戻シ
、アナログメモリ２３は前記の機械損等の補正動作を以
後も続行し定トルクを維持する。

また、本発明においては、入力軸側のトルク検出器が結
果的にはフィードバック点となるので、入力軸トルクを
一定にするととも併せて行なうことができる。本来自動
車のエンジン等は定トルク特性であり一人カトルク一定
のもとに動力伝達系の試験は実施されるぺ門で、入力ト
ルクに対する出力トルクの減少によって伝達の効率等を
評価するものであるから、入力トルク一定はより一層良
好といえる。

以上詳述したように本発明の実施例によれば、従来の実
トルク制御に比して、微少トルク制御はその約１／１０
以下まで行なうことが可能となるとともに、従来の電流
制御において不可能であった機械損、加減速トルク外乱
の補正も可能となり、すべての場合において定トルク特
性の維持が可能である。又、出力岸側にトルク検出器を
省くことができその分の設備コスト、スペースの低減を
可能し、動力伝達系の試験機として、本来の目的である
入力軸トルク一定制御も合せて実現することができる。

なお、アナログメモリ２２に対するセット、リセットは
タイマー−２４、論理反転素子２５およびパターン微分
器２６により自動的に行なうものを例示したが、これら
を除去し、手動によシセット、リセットを行なうことも
可能である。

本発明によれば、微少トルク制御の可能な定トルク制御
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車の動力伝達光用試験器の構成図、第２図
は従来の実トルク制御装置の構成を示すブロック図、第
３図は従来の電流制御装置の構成を示すブロック図、第
４図は本発明の実施例を示すブロック図である。１・・・駆動直流電動機（ＤＣＭ）、２・・・吸収直流
電動機、３・・・供試体、４・・・計測用トルク検出器
、５・・・トルク表示器、６・・・トルク検出器、７・
・・順変換サイリスター（ＦＴＨＹ）、８・・・逆変換
サイリスター（ＲＴＨＹ）、９・・・電流検出変流器（
ＣＴ）、１０・・・順変換パルス位相器（ＦＡＰＰＳ）
、１１・・・逆変換パルス位相器（ＲＡＰＰＳ）、１２
・・・順変換アナロクゲー）　（ＦＧＴ）、１３・・・
逆変換アナロクゲー’ト（ＲＧ’ｌ’）、１４・・・順
逆変換切替ロジック（ＬＯＧ）、１５・・・マイナー電
流制御アンプ（ＭＡＡＭＰ）、１６・・・トルク制御ア
ンプ（ＡＴＡＭＰ）、１７・・・トルク設定ポテンショ
メータ、１８・・・交流電源、１９・・・電流制御アン
フ責ＡＣＡＭＰ）、２０・・・電流設定ポテンショメー
タ（ＡＰ／Ｔ）、２１・・・速度検出器、２２・・・ア
ナログメモリ、２３・・・積分器、２４・・・タイマー
、２５・・・論理反転素子、２６・・・パターン微分器
、２７・・・速度微分器、２８・・・積分時間切替器、
２９．３０・・・加減＝４７５

Claims

【特許請求の範囲】１、供試体の入力軸を第１の電動機によって定速度で駆
動すると共に前記供試体の出力軸の動力吸収を第２の電
動機により行ない所要の試験を行なう試験機の定トルク
制御装置において、電流設定値および電機子電流検出値
に基づいて電流制御を行なう電流制御部と、設定時のト
ルクを記憶し当該記憶値を基準トルク値とするメモリ部
と、前記入力軸のトルク値を検出するトルク検出器と、
該トルク検出器による実際のトルク値と前記メモリ部の
基準トルク値との偏差を積分出力する積分器と、該積分
器の出力を前記電流設定値に対し加減算する加減算器と
を具備することを特徴とする定トルク制御装置。２、前記第１の電動機の回転速度検出値を微分し、その
微分値に応じて前記積分器の積分時間を切替えることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の定トルク制御装
置。３、前記電流設定値を微分して設定変更を検知し、該検
知信号に基づいて前記メモリ部の記憶内容をリセットす
ると共に前記検知信号の発生より一定時間後に前記メモ
リ部をセットすることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の定トルク制御装置。