JPS6153541A - 駆動試験機の制御装置 - Google Patents

駆動試験機の制御装置

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JPS6153541A
JPS6153541A JP59174083A JP17408384A JPS6153541A JP S6153541 A JPS6153541 A JP S6153541A JP 59174083 A JP59174083 A JP 59174083A JP 17408384 A JP17408384 A JP 17408384A JP S6153541 A JPS6153541 A JP S6153541A
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JP
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torque
engine
electric motor
inertia
dynamo
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JP59174083A
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Yoshio Sekiyama
喜郎 関山
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Hitachi Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/02Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/025Test-benches with rotational drive means and loading means; Load or drive simulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/16Rotary-absorption dynamometers, e.g. of brake type
    • G01L3/22Rotary-absorption dynamometers, e.g. of brake type electrically or magnetically actuated

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は駆動系の等価模擬試験を実施する駆動試験機の
制御装置に係シ、特に駆動源にエンジンを模擬した電動
機を用いて駆動系の性能試験を行なうに好適な駆動試験
機の制御装置に関する。
〔発明の背景〕
従来のこの種の駆動試験機の制御装置としては、たとえ
ば自動車等の試験機において駆動源に実物のエンジンを
用いて試験供試体のトランスミッションやディファレン
シャルギヤ等の性能試験ヲ行なってきた。しかし近年は
多種多様の試験供試体に対し駆動源のエンジン特性を七
旺々選定して試験を行なうことが技術的にも経済性から
も困難となってきた。このため実際のエンジンの替りに
直流電動機等の可変速電動機を用いて等価模擬試験を行
なうことが試みられている。しかしながら電動機はエン
ジンに比べて慣性量が非常に大きり、一般の電動機では
エンジンの10倍を越える程度の慣性量をもつ場合もあ
る。このため駆動源に電動機を用いた駆動試験機の制御
装置では駆動系の応答速度をエンジンの場合と同等に速
くすることができず、本来のエンジンの動きに合わせた
試験供試体の性能試験ができない状態にある。特に駆動
系の加速状態(FfA動トルク)または減速状態(吸収
トルク)の過渡期においては電動機とエンジンの慣性量
の差により出力軸トルクが不足(駆動時)または過大(
吸収時)となるため、等測的な駆動試験データが得られ
ないだけでなくトルク過大時には試験供試体やトルク検
出器等の装置を破損するなどの問題点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、駆
動豚にエンジンを模擬した電動機を用いる駆動試験機の
′−電動機エンジンの慣性量の差による加減速時の過渡
トルクを応答性よく補正して等価の円滑な軸トルク制御
特性の見られる駆動試験機の制御装置を提供するにある
〔発明の概要〕
本発明は、駆i+を源のエンジンに替る第1の電動機と
負荷(自動車の車体等)に替る第2の電動機とを駆動連
結軸(出力軸)により試験供試体(自動車のトランスミ
ッション等)を介在させて連結する試験機本体と、設定
された各トルク制御指令と上記出力軸のトルク検出信号
との偏差に応じた各電動機の電流制御信号によシ各電動
機を制御し駆動または吸収トルクを発生させて上記出力
軸のトルクを制御する各電動機駆動制御装置とから構成
され、実際のエンジンと異なる慣性量をもつ上記第1の
電動機を用いて上記試験供試体の等価模擬試験を行なう
駆動試験機の制御装置において、上記出力軸トルクの加
減速時の過渡応答性を高めるべく上記出力軸の回転速度
の不完全微分信号と上記第1の電動機とエンジンの慣性
量の差の1ぎ号との積の信号を第1の電11!211機
のマイナ電流制御系にフォーシングトルク指令として与
え第1の電動機の上記電流制御信号を補正する手段と、
上記第1と第2の電動機の発生する相互トルクの変化時
に上記第1の電動機とエンジンの慣性量の差によシ生じ
る上記出力軸の過渡トルク*”jbを抑制するべく上記
第2の電動機のトルク制御指令の変化時には上記第2の
電動機のマイナ電流制御系の上記d流制御信号の不完全
微分信号と上記第1の電動様とエンジンの慣性量の差の
信号との積の信号を第1の′電動機のマイナ電流制御系
にフォーシング電流指令として与え第1の電動機の上記
電流制御信号を補正する手段とを備えたことを特徴とす
る1駆動試験機の制御装置である。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の一実施例を第1図ないし第4図によ!l
l説明する。
第1図は本発明による駆動試験機の制御装置の一実施例
を示す全体構成図である。第1図において、駆動試験機
の試%J供試体と試験機本体とその制御装置から全体構
成がなされており、1は駆動体である実物のエンジンを
模擬する試験機本体の電動機、2は負荷たとえば自動車
の車体を模擬する電動機、3.4はトルク検出器、5,
6は駆動連結軸(出力軸)、7.8は回転速度検出器、
9゜10はトルク指令設定器、11、2は試験機本体の
電動taf、2をそれぞれ制御する電動機駆動制御装置
、13は試験供試体たとえば自動車のトランスミッショ
ンである。上記のエンジンを模擬する電動機4は負荷(
自動車の車体等)を模擬する′、(1動機2に対して、
駆動連結+Ith (出力11M1+ ) s 。
6によシトルク検出器3.4および試験供試体((トラ
ンスミッション等)13を通して連結される。また電動
機1,2にはそれぞれ回転速度検出器7,8が設けてあ
り、当該電動機の回転速度をそれぞれ検出する。電動機
、駆動装置11、2はそれぞれサイリスタ等の可変制御
電源を含んでいて当該電動機1,2の電流をtti制御
しながら、それぞれトルク指令設定器9、0により設定
されたトルク制御指令値の信号とトルク検出器3.4の
トルク検出値のフィードバック信号により、回転速度検
出器7.8の回転速度検出値での出力軸トルクの一定制
御を行ない、これにより試験供試体13の7性能試験を
行なう。
いま上記構成の駆動試験機の、・、バ動系で、−動機1
の発生トルクT、1、慣性量I+al とし、電動機2
の発生トルクTm2、慣性量Im2 として、それぞれ
の、I駆動連結軸(出力l1llll)5.6の発生ト
ルクTI (トルク検出器3,4のトルク検出値)とす
れば、この1駆動試験機が回適加速度αで加変連中の関
係式は次式となる。
’J’s l −Tt ”’ Is I・α     
   ・・・・・・(1)Tt  Tm 2 =Iei
 2 ” α・・・・・・(2)ここで、いまこの駆動
系が慣性量工、をもつ実際のエンジンを慣性量I+ml
の電動機1で模擬しているとすると(I−+>I−)、 I−1=1. +(1,、t  1. )とおくことに
より(1)式は次式となる。
Tt=Tta IL・α−(1,1−1,)・α ・・
・・・・(3)この式は電動機1の加速時においては、
エンジンの場合に比べて同一の発生トルクに対しくエヤ
1−1.)・αの分だけ出力軸トルクTtが減少するこ
とを示す。またこの駆動試験機が回転減速度βで減速中
の関係式は、電動機1が減速時には′r[動機2によっ
て電動機1が、駆動される状態にちるから、(2)式の
慣性量T−zeT−tに慣性量−dをT、、2に置き替
えるとともに加速度αを減速度βに置き替えたと同じ関
係にあって、これより次式となる。
T(=T−H+L・β+(1,、s  1. )−β 
 ・・・・・・(4)この式は′IJ1動機1の減速時
においては、エンジンの場合に比べて(■、t−1,)
・Iの分だけ出力軸トルクTtが増加することを示す。
この(3)、 (4)式の関係から、駆動試験機の電動
機(慣性fI−+)1で実際の1m動体であるエンジン
(慣性1tI−>I−x)をfA擬して試験供試体13
の等価模擬試験を行なうさい、ル励系の加酸速時の過渡
期における出力軸トルクTtを等価にするためには、那
速時には電動機1にT1K時の発生トルクT+++1 
よυも(LI  L )・αの分たけ増加したトルクを
発生させるとともに、減速時には′11!動機1の発生
トルクTa+1で(I−t  I−)・βの分だけ減少
させる必要がある。そこで本発明によれば、かかる駆動
試験機の、駆動体(電動機1)のもつ慣性ffl’ I
 m 1 と模擬されるべき駆動体(エンジン)のもつ
慣性量1.とに差がある場合に、この差分の慣性量で消
費または放出される加速または減速時。発生、□を駆動
)2.、まだは吸収       j′トルクとして与
えて電動機1の′電流を補正制御することにより、出力
軸トルクを実際のエンジンの場合と等11LIIに制御
して、模擬される駆動体(エンジン)と同等の゛1jl
J御応答性を得るようにする。
第2図は第1図の駆動試験機の制御装置の等価1δ制御
ブロック図である。第2図において、1aは電動機1の
電動機駆動制御装置11のトルク制御演算増幅器、2a
は電流トルク系ブロック、3aはトルク回転速度系ブロ
ック、4aはトルクフィードバック系ブロック、5a、
6aは各等価慣性分配ブロックで、7aは′4!JJJ
機2の電動機駆動制御装置12のトルク制御演算増幅器
、8aは電流トルク系ブロック、9aはトルクフィード
バック系ブロック、10a、llaは各等価慣性分配ブ
ロックで、1bは本発明による付加部分(破線部分)1
4のフォーンング電流係故演算器、2bはけ不完全微分
演算増幅器、3bは乗算器、4bはフォーシングトルク
係数詞(算器、5bは不完全微分成算増幅器、6bは乗
算器、7bは慣性量設定演算器、8bは加算器である。
またブロック図中の記号VTI + Vr2は各電動機
1,2の電動機駆動制御装置11,1’2のトルク指令
設定器9゜10のトルク制御指令値、VTO11VTO
2は電動機の電流制御信号、T、 l、 T、zは電T
JJJJ機の発生トルク、Nは′a電動機出力軸)の回
転速度、ImL+Im2は電動機の慣性量、Iaは総合
慣性量(I−=I−t +1.2 )、I tは′電動
機の出力軸トルク(トルク検出器のトルク検出値) 、
F ATRI I FIIR2はトルク制御系伝達関数
、ζφ1.ζφ2は電動機のトルク係数、Fax 、F
czは電流制御系の電流検出利得、Tc1+ Ta2は
定電流制御系の時定数、KTl、1(Tzはトルク検出
利得、T1゜Tzはトルク検出遅れ時定数、■(■はフ
ォーシング電流指令値演算利得、TVは不完全微分遅れ
時定数、KNは回転速度演算利得、TNは回転速度演算
時定数、■、は模擬されるエンジンの慣性量、T1.は
フォーシング電流指令値、T1.はフォーシングトルク
指令値、Sはラグラス演算子を示す。
この構成で、電動機1の′i(f、動機駆動制御装置 
11にトルク指令設定器9からトルク指令値VTIを与
えることにより、トルク制御演算増幅器1aを通して電
動機1の電流制御信号VTOI  を出力して、電動機
1の一流トルク系ブロック2a全通し電動機1の出力ト
ルク(発生トルク)T、lが得られる。同様に電動機2
の電動機駆動制御装置12にトルク指南′設定器10か
らトルク指令値V〒2を与えることにより、トルク制御
演算増幅器7aを通して電動機2の電流制御信号Vto
z を出力して、電動機2の電流トルク系ブロック8a
を通し、電動機2の出力トルク(発生トルク)T1が得
られる。ここで電動機1,2の発生トルクT、I、T、
2によって得られる駆動連結軸(出力軸)5,6の出力
軸トルクTtはトルク検出器3゜4により検出され、そ
れぞれトルクフィードバック系ブロック4a、9a’に
通して電動機1.2のトルク制御系に負帰還される。な
お電動機1.2の発生トルクTm r g Txa 2
が出力軸5,6のトルク検出器3,4を通してそれぞれ
の電動機1゜2のトルク制御系に負帰還される比率は、
慣性分配ブロック5a、6a、10a、llaに示され
るようにそれぞれ1.z /I−、I−t/I−となる
が、この関係は上記(1)、’(2)式の関係から次の
ように導出できる。
ただし1、+I −2=I−(総合慣性iIi:)であ
る。
この式は電動機1,2が駆動連結軸(出力軸)5゜6で
連結された状態では、電′MJm 1 t 2の発生ト
ルクT ml I T+m2はそれぞれ・C動機2,1
の慣性 ・量の比I−2/1.、.t/1.で出力軸ト
ルクTIに分配されることを示す。
さらに本発明による付加部分(破線部分)14では、上
記した電動機1の慣性量111L と模擬されるエンジ
ンの慣性鍛工、の差に対する駆動系の加減速時の過渡期
における電動機1の発生トルクT、1の補正制御ループ
が2種類形成されておシ、電動機1.2(出力軸5,6
)の回転速度Nの変化ニ対するループでは電動機1,2
(出力軸5゜6)の回転速KNの1a号(回転速度検出
器7,80回転速度検出値)をフォーシングトルク係数
演算器4bを通し不完全微分演算増幅器5bに加えるこ
とによシ回伝加速度αまたは減速度βの出力信号が得ら
れ、この加速度α−または減速度βの信号と慣性量設定
演算器7bの電動機1とエンジンの慣性蓋の差(1,l
−1,)の信号とが乗算器6bで掛は合わされて、その
出力が電動機1のフォーシングトルク指令値T + m
として加算器8bを通し電動機1のマイナー流制御系に
与えられ、電動機1の電流制御信号VTOIから減算さ
れる。もう1つの電動機2のトルク制御指令値V T 
2の変化による電動機2の電流制御信号V?0!の変化
に対するループでは電動機2の′眠流制御信号V丁02
をフォーシング電流係数演算器1bを通し不完全微分演
算増幅器2bに加えることにより電流制御信号V丁oz
 の不完全微分出力信号が得られ、この出力信号と慣性
量設定演算器7bの慣性量の差(I−+   I−)の
信号とが乗算器3bで掛は合わされて、その出力が電動
機1のトルクのフォーシング電流指令値T1.とじて加
算器8bを通し上記のフォーシングトルク指令値T’+
aと加算されて電動機1のマイナ電流制御系に与えられ
、電動機1の電流制御信号VTOIと演算される。
上記のように電動機1とエンジンの慣性量の差に対する
過渡トルクの補正制御ループは、各ループの入力が過渡
的に変化している期間のみ出力を生じて補正制御信号を
与え、これにより駆動系の加減速時の過渡期における出
力軸トルクの変化に対し慣性量に赤のある、駆@源の電
動機1と模擬されるエンジンとが等価となるように、電
動機1自身の発生トルクTutの過渡トルク補正制御が
行なわれる。特にこの過渡トルク補正制御では過渡期の
トルク変化に対してトル゛り検出器3のトルク検出遅れ
時定数TIに関係なく応答を速くできるとともに、回転
速度変化の応答遅れをトルク指令変化による補正回路で
補うことができる。
第3図は第2図の駆動試験機の制御装置の等価制御ブロ
ック図の本発明による付加部分(破線部分)14の実施
例の回路構成図である。第3図において、第2図と同一
符号は同一部分を示し、んは不完全微分増幅器、A2は
増幅器、A3は不完全微力増幅器、A4は増幅器、vR
,tは電動機1の慣性量1mlの設定器、vR2は模擬
されるエンジンの慣性量1.の設定器、R1,%R1G
は抵抗器、C,、C2はコンデンサである。
電動機1(出力軸5.6)の回転速度Nの信号はフォー
シング電流係数演算器4bおよび不完〜 全微分演算増
幅器5bの不完全微分増幅器A3に入力され、コンデン
サC2および抵抗器几。、山により増幅および不完全微
分されて乗算器6bに出力される。慣性量演算設定器7
bでは設定器V Rtで設定された電動機1の慣性量1
ml と設定器V R2で設定されたエンジンの慣性t
1.が増幅器A2で減算されて電動機1とエンジンの慣
性量の差(1−+   I−)の信号を出力する。乗算
器6bは上記の不完全微分増幅器ksと増幅器A2の出
力を掛は算してフォーシングトルク指令値T−1の出力
を得る。一方の電動機2の電流制御信号Vtozはフォ
ーシング電流係数演算器1bおよび不完全微分成算増幅
器2bの不完全微分増幅器A1に入力され、コンデンサ
CIおよび抵抗器R1+几2により増幅および不完全微
分されて乗算器3bに出力される。乗算器3bは該不完
全微分増幅器At と土肥増幅器人2の出力を掛は算し
てフォーシング電流指令値Tteの出力を得る。
上記のフォーシングトルク指令値TI、とフォーシング
電流指令値T + eの出力は加算器8bの増幅器A4
に入力され、抵抗器us 、 Be 、 R+IQによ
り加算され合成フォーシングトルク指令値(T+、+T
+−)として出力されて′電動機1のマイナを流制御系
に与えられる。このように比較的簡単な回路構成によシ
過渡トルクの補正制御ループが形成できる。
第4図は第1図ないし第3図のトルク制御の過渡状態で
の各部動作波形を例示する動作特性図である。第4図に
おいて、(a)は電動機2のトルク制       j
御指合成Vt z 、(b)は電動機2の電流制御信号
vtoz、(e)はフォーシング電流指令値T+ 、 
、(d)は1に動機(駆動連結軸)の回転速度N、(e
)はフォーシングトルク指令値T+、、(f)は合成フ
ォーシングトルク指令値(T+ 、 +Tt −)、(
g)は出力軸トルクTtの各動作波形を例示する。第4
図(a)は負荷側の電動機2のトルク制御指令値Vr2
の大きさをある時刻から時間tl後に変化させた場合を
示している。この場合に(b)の′α動機2の電流制御
信号Vtozすなわちトルク制御演算増幅器7bの出力
の変化はトルク制御時定数t2があるため制御目標の電
流制御指令値になるまでに時間t2の遅れを生じる。(
C)のフォーシング電流指令値TI。
は上記電流制御信号Vrozが変化する過渡期(時間t
z )にこの変化量を示す不完全微分値と設定慣性量(
I−+   I−)を乗じた信号として図示のような変
化を示す。(d)の出力軸(駆動連結軸)の回転速度N
は上記のトルク制御指令値V〒2の変化によるトルク変
動にともない図示のようにトルク制御指令値Vy2の変
化時点よシ時間t3だけ遅れた時点で立下り遅れ時間t
4で立下ったのち、トルク制御指令値VT2の戻υ時点
より時間t3だけ遅れた時点で立上り遅れ時間t4で戻
る変化を示す。(e)のフォーシングトルク指令値T 
+ −は上記回転速度Nの加減速時の過渡期(時間t4
)にこの変化量を示す不完全微分値(回転加速度αおよ
び減速度β)と設定慣性量(1,al−■、)を乗じた
信号として図示のような変化を示す。(f)の合成フォ
ーシングトルク指令値(T + −+T+ −)は上記
フォーシング電流指令値T1.とフォーシングトルク指
令値T’+mを加算合成した信号の変化を示し、この合
成フォーシングトルク指令値(T+ 、 +T+ −)
の信号が電動機1のマイナ寛流制御系に与えられて、を
電動機1の電流制御信号Vtotに対して減算される。
この合成フォーシングトルク指令値(T+ −+T+ 
−) の信号がprg、動機1   −と実際のエンジ
ンの慣性量の差C1,11,)による加減速時の過渡期
における出力軸トルクTtの変動を補正するための電動
機1の発生トルクTm1の過渡補正トルクを発生する。
(g)の出力軸トルクTtは上記の合成フォーシングト
ルク指     ・合成(T+ −+T+ −)の信号
により過渡トルクが補正制御されてほぼ一定の値を示す
。なお、もし本発明のたとえば(C)のフォーシング電
流指令値T1゜の信号により過渡トルクの補正制御が行
なわれない場合には、(g)の8+線で示すようなトル
ク変化分子+’が発生するため、電動機2のトルク変化
の過渡期において出力軸トルクTtが大きく変動してオ
ーバトルクまたはアンダトルクとなり、軸トルク制御が
不安定となって試験供試体13の安定した性能試験が不
可能になるばかりか、過大な変動の場合には試験供試体
や装置の破損をまねく。
本実施例によれば上記の不具合いを解決して、駆動試験
機のトルク制御の過渡状態において円滑な軸トルク制御
特性が得られる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、駆動試験機の駆動源にエ
ンジンの替りに電動機を用い等測的に模擬して供試体の
性能試験を経済的に広範囲に実施可能となるとともに、
加減速時の過渡トルク変動をなくして安定した円滑かつ
応答性のよい軸トルク制御特性が確保できるうえ過大ト
ルクの発生を防止して安全な装置を提供できる。
、歯面の簡単な説明 第1図は本発明による。駆動試験機の制御装置の一実施
例を示す全体溝成図、第2図は第1図の制御ブロック側
口、第3図は第2図の部分回路側口、第4図は動作特性
側口である。
1・・・エンジン模擬電動機、2・・・負荷模擬電動機
、3.4・・・トルク検出器、5,6・・・駆動連結軸
(出力軸)、7.8・・・回転速匿検出器、9、0・・
・トルク指令設定器、11、2・・・電動機駆動制御装
置、13・・・試験供試体、la、7a・・・トルク制
御演算増幅器、2b、5b・・・不完全体分6「t、算
増幅器、7b・・・慣性量設定6X算器、3b、6b・
・・乗算器、V Tot 、 Vtoz・・・電動機電
流制御信号、T、、・・・フォーシング電流指令(値)
、TI 、・・・フォーシングトルク指令(値)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、駆動エンジンを模擬する第1の電動機と負荷を模擬
    する第2の電動機とを駆動軸により試験供試体を介して
    連結するとともに、設定された各トルク指令と上記駆動
    軸のトルク検出信号との偏差に応じた各電流制御信号に
    より上記各電動機をそれぞれトルク制御して上記試験供
    試体の試験を行なう駆動試験機の制御装置において、上
    記駆動軸の回転速度検出信号の微分信号および上記第2
    の電動機の上記電流制御信号の微分信号の各々と上記第
    1の電動機およびエンジンの慣性量の差の信号との積に
    応じた信号により上記第1の電動機の上記通流制御信号
    を補正する手段を備えたことを特徴とする駆動試験機の
    制御装置。
JP59174083A 1984-08-23 1984-08-23 駆動試験機の制御装置 Pending JPS6153541A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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