WO2018110353A1 - 車両性能評価システム、車両性能評価システム用情報処理装置、車両性能評価方法、及び車両性能評価システム用記録媒体 - Google Patents

車両性能評価システム、車両性能評価システム用情報処理装置、車両性能評価方法、及び車両性能評価システム用記録媒体 Download PDF

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vehicle performance
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峰之 駒田
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株式会社堀場製作所
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle performance evaluation system, an information processing device for a vehicle performance evaluation system, a vehicle performance evaluation method, and a recording medium for a vehicle performance evaluation system.
  • vehicle performance evaluation the ease of driving, including vehicle drivability and ride comfort, may be evaluated.
  • Such an evaluation item is a phenomenon that appears as a low frequency component when frequency analysis is performed on the torque applied to the axle or the rotational speed of the axle, and includes, for example, shaking during driving.
  • Patent Document 1 The system for testing a vehicle before completion, as shown in Patent Document 1, has a performance by connecting a dynamometer to an axle. This is because it is configured to be evaluated, and it has been considered difficult to quantitatively evaluate the above-described evaluation items in a state where the elastic body called the tire is removed.
  • the present invention has been made as a result of such earnest studies, and its main problem is to enable quantitative evaluation of discomfort appearing in a completed vehicle using a vehicle before completion.
  • a vehicle performance evaluation system for testing the performance of a vehicle or a part thereof, a dynamometer connected to the vehicle or a part of its rotating shaft, and a sensor for detecting torque applied to the rotating shaft or the number of rotations of the rotating shaft And a calculation unit that decomposes the torque or the number of rotations detected by the sensor into a plurality of frequency components, and an output unit that outputs an amplitude of a predetermined frequency component among the plurality of decomposed frequency components. It is characterized by this.
  • the vehicle performance evaluation system that can evaluate the performance of the vehicle before completion outputs the amplitude of the low-frequency component that appears due to the discomfort of the completed vehicle.
  • the discomfort that appears in the completed vehicle can be quantitatively evaluated using the previous vehicle.
  • the amplitude of the predetermined frequency component is an amplitude that appears due to discomfort of the completed vehicle.
  • the vehicle performance evaluation system is preferably a system for testing the performance of the vehicle before completion.
  • a threshold set in advance for the amplitude of the predetermined frequency component is displayed on the same screen together with the amplitude. It is preferable to display.
  • the amplitude of the low-frequency component that appears due to a bearing or the like varies greatly depending on the engine speed.
  • the amplitude of the low-frequency component that appears due to shaft torsion or the like varies little depending on the engine speed. Therefore, when the amplitude of a plurality of frequency components exceeds the threshold, the output unit sets the threshold according to the frequency component that remains above the threshold regardless of the engine speed and the engine speed. It is preferable to output a lower frequency component in a comparable manner. In this way, the amplitudes of the low-frequency components obtained according to the different engine speeds are displayed in a comparable manner. Therefore, by checking the fluctuations in the amplitude due to the difference in engine speed, The factor of the ingredient can be narrowed down.
  • control unit that controls the dynamometer using actual traveling data obtained by traveling the vehicle on the road.
  • a control unit that controls the dynamometer using actual traveling data obtained by traveling the vehicle on the road.
  • Specific embodiments include a mode in which the low frequency region is a frequency component of 20 Hz or less.
  • An information processing apparatus for a vehicle performance evaluation system includes a dynamometer connected to a vehicle or a part of a rotation shaft thereof, a sensor for detecting a torque applied to the rotation shaft or a rotation speed of the rotation shaft, and An information processing apparatus used in a vehicle performance evaluation system for testing the performance of the vehicle or a part of the vehicle, and a calculation unit that decomposes the torque or the rotational speed detected by the sensor into a plurality of frequency components; And an output unit that outputs an amplitude of a predetermined frequency component among the plurality of decomposed frequency components.
  • the vehicle performance evaluation method includes a vehicle performance evaluation system that tests the performance of the vehicle or a part thereof using a vehicle performance evaluation system including a dynamometer connected to the rotation shaft of the vehicle or a part thereof.
  • a recording medium for a vehicle performance evaluation system includes a dynamometer connected to a vehicle or a part of a rotation shaft thereof, a sensor for detecting a torque applied to the rotation shaft or a rotation speed of the rotation shaft, and And a calculation unit for decomposing time-series data of torque or rotational speed detected by the sensor into a plurality of frequency components in a recording medium used for a vehicle performance evaluation system for testing the performance of the vehicle or a part of the vehicle And a program that causes the computer to function as an output unit that displays the amplitude of the low frequency component that appears due to the discomfort of the completed vehicle among the plurality of decomposed frequency components is recorded. It is a program.
  • Such a vehicle performance evaluation system information processing apparatus, vehicle performance evaluation method, and vehicle performance evaluation system recording medium can exhibit the same effects as the vehicle performance evaluation system described above.
  • the discomfort appearing in the completed vehicle can be quantitatively evaluated using the vehicle before completion.
  • the functional block diagram which shows the function of the information processing apparatus of this embodiment. The reference diagram for demonstrating the frequency decomposition of this embodiment.
  • the figure which shows the display content by the output part of this embodiment. The figure which shows the display content by the output part of other embodiment.
  • the figure which shows the display content by the output part of other embodiment. The functional block diagram which shows the function of the vehicle performance evaluation system of other embodiment.
  • the vehicle performance evaluation system 100 of this embodiment is for evaluating the performance of a part of the vehicle before the vehicle is completed.
  • a transmission TM manual, automatic or CVT
  • the engine 10 is connected to the input shaft of the power train PT (specifically, the input shaft TM1 of the transmission TM), but a driving dynamometer that simulates the behavior of the engine 10 is connected. It doesn't matter.
  • the vehicle performance evaluation system 100 includes a dynamometer 20 connected to each of the first output shaft PT1 and the second output shaft PT2 of the power train PT, and an information processing device 30 that controls the operation of the dynamometer 20 and the engine 10. It has.
  • the two output shafts PT1 and PT2 are shafts connected to each other by a differential gear DF, and are axles to which wheels are connected.
  • the first output shaft PT1 and the second output shaft PT2 are each provided with a torque sensor 40, and the detected torque is sent to the information processing device 30.
  • the dynamometer 20 acquires a control signal from the information processing device 30 and applies a load to the output shafts PT1 and PT2.
  • This load is calculated, for example, using parameters extracted from actual traveling data obtained by traveling the completed vehicle on the actual road surface. Specifically, the vehicle weight included in the actual traveling data, The load is calculated from the vehicle speed, road surface gradient, and the like.
  • the information processing apparatus 30 is a dedicated or general-purpose computer including a CPU, a memory, an AD converter, an input / output interface, an input unit such as a mouse or a keyboard, a display unit such as a display DP, and the CPU and its peripheral devices. As shown in FIG. 2, the functions of the actual running data storage unit 31, the torque acquisition unit 32, and the control unit 33 are exhibited. Hereinafter, each part will be described.
  • the actual traveling data storage unit 31 is formed in a predetermined area of the memory, and stores actual traveling data obtained by traveling the completed vehicle on the road.
  • This actual traveling data indicates the traveling state of the vehicle over time in actual traveling (hereinafter also referred to as a driving pattern).
  • the accelerator operation amount, the brake operation amount, the handle operation amount, the vehicle weight, the engine speed Examples include vehicle speed, vehicle acceleration, wheel rotation speed, torque, shaft angle, tire temperature, road surface temperature, road surface state (WET, DRY, ICE, asphalt, gravel, etc.), road surface gradient, traveling wind, and the like.
  • the actual travel data is not limited to data indicating the travel state of the vehicle over time in actual travel, but may also represent travel conditions created in advance by appropriately setting the various parameters described above by the user. I do not care.
  • the torque acquisition unit 32 acquires a torque signal indicating the detection value detected by the torque sensor 40 and transmits the torque signal to the control unit 33.
  • the control unit 33 controls the operation of the engine 10 and the dynamometer 20 based on the operation pattern obtained from the actual travel data.
  • control unit 33 acquires the engine speed from the actual travel data storage unit 31, and controls the engine speed based on the engine speed.
  • the control unit 33 receives a torque signal from the torque acquisition unit 32, and the load applied to the output shafts PT1 and PT2 based on the torque signal behaves in accordance with the operation pattern.
  • the dynamometer 20 is controlled. More specifically, the control unit 33 obtains the vehicle weight, the vehicle speed, the road surface gradient, and the like from the actual travel data storage unit 31 to calculate the load applied to the axle of the completed vehicle. Based on this, each dynamometer 20 is controlled independently.
  • the information processing apparatus 30 further exhibits functions as a calculation unit 34, an output unit 35, and a notification unit 36, as shown in FIG.
  • the calculation unit 34 receives the torque signal from the torque acquisition unit 32 described above, and acquires time-series data of the torque (detected value) detected by the torque sensor 40.
  • time series data corresponding to each of the two torque sensors 40 is acquired, but time series data of the average value of the torque detected by the two torque sensors 40 may be acquired. good.
  • the calculation unit 34 exhibits its function using a so-called FFT analyzer, and decomposes the time series data into a plurality of frequency components by FFT (Fast Fourier Transform) analysis.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the calculation unit 34 of the present embodiment is configured to be decomposed into a plurality of frequency components in a range set by the user, such as from 0 Hz to 20 Hz.
  • the above frequency setting may be changed as appropriate.
  • the time-series data decomposed into a plurality of frequency components by the calculation unit 34 is data in which the frequency and the amplitude are combined.
  • the output unit 35 outputs an amplitude of a predetermined frequency component among a plurality of frequency components decomposed by the calculation unit 34, and here, an amplitude that appears in a low frequency component due to discomfort of the completed vehicle. Is displayed on a display, for example. Note that the output unit 35 only needs to display at least the amplitude that appears in the low frequency component, so that the amplitude ranging from the low frequency component to the high frequency component may be displayed in a graph as shown in FIG. Then, the amplitude of only the low frequency component of interest may be displayed in a graph.
  • the discomfort of the completed vehicle is related to evaluation items such as drivability, riding comfort performance, stability, and controllability.
  • the items to be evaluated by the user are Not necessarily the same. Therefore, in the present embodiment, at least as described above, the discomfort that appears as the amplitude of the low-frequency component, for example, the discomfort caused by a powertrain malfunction such as shaft twist or bearing wear is an object of evaluation. .
  • such unpleasantness includes a vibration that appears as a low frequency component of about 0.2 to 2 Hz and a vibration that appears as a low frequency component of about 5 to 10 Hz.
  • the output unit 35 of the present embodiment extracts a plurality of frequency components included in a predetermined frequency range (hereinafter also referred to as an evaluation frequency range) out of the low frequency components, and the amplitude of these frequency components. Is configured to display.
  • a predetermined frequency range hereinafter also referred to as an evaluation frequency range
  • the output unit 35 of the present embodiment exhibits its function using a so-called equalizer.
  • a plurality of evaluation frequency ranges for example, 0 to 2 Hz, 2-4 Hz, 4-6 Hz, 6-8 Hz, 8-10 Hz, etc.
  • the maximum or average value of the amplitude of the frequency component included in each evaluation frequency range is displayed in real time.
  • the output unit 35 displays the upper limit value (threshold value) of the amplitude set in advance for each evaluation frequency range together with the amplitude displayed in real time on the same screen.
  • the notification unit 36 determines whether or not the amplitude of the displayed low frequency component exceeds the threshold value, and if it exceeds, outputs a notification signal for notifying the user of this. .
  • the notification signal is output to the output unit to indicate that the amplitude of the display exceeds a threshold, or a sound or light is emitted from a speaker or LED (not shown). Or a mode that can be used.
  • the threshold value set in advance for the amplitude of the low frequency component is displayed on the same screen together with the amplitude, it is easy to evaluate whether the discomfort being evaluated is within the allowable range. Can do.
  • control unit 33 controls the operation of the engine 10 and the dynamometer 20 based on the driving pattern obtained from the actual driving data, the completed vehicle of the same or similar type as the vehicle to be completed is used. Actual driving data can be obtained, and the discomfort that appears when the vehicle is actually driven after completion of the vehicle can be evaluated to some extent before completion.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the performance evaluation based on the torque applied to the axle has been described, but the performance evaluation may be performed based on the rotational speed of the axle. That is, the rotational speed of the axle is detected with time using an electromagnetic or photoelectric tachometer, and the time-series data of the detected rotational speed is frequency-decomposed. Then, the discomfort to be evaluated may be quantitatively evaluated by displaying the amplitude of the low frequency component that appears due to the discomfort of the completed vehicle among the plurality of decomposed frequency components.
  • the torque acquisition unit 32, the calculation unit 34, and the output unit 35 may be provided in a computer different from the information processing apparatus 30. That is, a computer that controls the dynamometer 20 and the like (the information processing apparatus 30 of the embodiment) and a computer that performs FFT (Fast Fourier Transform) analysis of time series data of torque detected by the torque sensor 40 are separate. Also good.
  • a computer that controls the dynamometer 20 and the like the information processing apparatus 30 of the embodiment
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the amplitude of the low-frequency component that appears due to a bearing or the like varies greatly depending on the engine speed.
  • the amplitude of the low-frequency component that appears due to shaft torsion or the like varies little depending on the engine speed. Therefore, in the vehicle performance evaluation system 100 according to the present invention, as shown in FIG. 5, when the amplitude of a plurality of frequency components exceeds a preset threshold value, the output unit 35 depends on the engine speed. First, the frequency component that remains above the threshold value and the frequency component that falls below the threshold value according to the engine speed are output so as to be comparable.
  • the torque acquisition unit 32 acquires the torque detected by the torque sensor 40 over time. These torques are respectively decomposed into a plurality of frequency components by the FFT analysis by the calculation unit 34, and these analysis results are temporarily stored, for example. Note that an internal memory or an external memory for storing analysis results may be provided separately from the calculation unit 34. Then, as shown in FIG. 5, the output unit 35 exceeds the threshold value in the plurality of analysis results stored according to the different rotational speeds of the engine 10, for example, among the amplitudes of the low frequency components regardless of the engine rotational speed.
  • a frequency component that remains unchanged and a frequency component that falls below a threshold value are displayed so as to be comparable.
  • a threshold value in this case, for example, around 8 Hz
  • the amplitudes of the low frequency components obtained in accordance with the different engine speeds are displayed in a comparable manner, so that it appears by checking the fluctuations in the amplitude due to the difference in engine speed. It is possible to narrow down the factors of the low frequency components.
  • the output unit 35 may display a plurality of different low frequency components superimposed on a graph in which one axis is time and the other axis is amplitude.
  • a low frequency component of about 0.2 to 2 Hz and a low frequency component of about 5 to 10 Hz are displayed on the same graph together with a predetermined threshold.
  • the output unit 35 may output the display contents shown in FIG. 6 so as to be switchable with the display contents shown in FIGS. 4 and 5, for example.
  • the output unit 35 may display various test data such as the engine speed obtained from the specimen and the control unit 33 together with the low frequency component described above on the graph shown in FIG. This makes it easy for the user to analyze the cause of the fluctuation that appears as the amplitude of the low frequency component.
  • the vehicle performance evaluation system of the above embodiment is for evaluating the performance of the powertrain PT mounted on the FR (front engine / rear drive type) vehicle. Format) and 4WD (four-wheel drive) vehicles, or the performance of a part of the powertrain PT may be evaluated.
  • the engine performance may be evaluated.
  • a completed vehicle may be an evaluation target.
  • the test data acquisition part 37 which acquires the test data output from may be provided. More specifically, the information processing apparatus 30 includes, for example, engine speed, engine torque, and various information acquired from the powertrain PT (for example, transmission gear ratio, shaft speed, shaft torque, etc.).
  • a test data storage unit 38 that stores data in time series is provided, and the test data acquisition unit 37 acquires test data from the test data storage unit 38.
  • the test data acquisition unit 37 preferably acquires test data over a predetermined period before and after the amplitude of the low frequency component exceeds the threshold value.
  • the test data acquisition unit 37 may be provided in a computer or the like different from the information processing apparatus 30 or may be provided in the information processing apparatus 30. If it is such a structure, it will become possible to analyze the cause of the discomfort which appears as an amplitude of a low frequency component by analyzing the test data acquired by the test data acquisition part 37.
  • FIG. 1 A block diagram illustrating an exemplary computing environment in accordance with the present disclosure.
  • the vehicle performance evaluation system 100 may be configured to reproduce the vibration that appears as the amplitude of the low frequency component.
  • the information processing device 30 serves as a shake reproduction unit 39 that outputs a shake signal for reproducing a shake that appears as an amplitude of a low frequency component based on the calculation result of the calculation unit 34.
  • the swing reproduction unit 39 outputs a swing signal to a swing generation mechanism X such as a motor that swings the seat S where the user is seated.
  • a swing generation mechanism X such as a motor that swings the seat S where the user is seated.
  • the low frequency component calculated by the calculation unit 34 and the amplitude of the low frequency component are output.
  • the seat S is shaken at the same frequency and amplitude.
  • the seat S is provided, for example, in a control room different from the test room in which the specimen is arranged, and in the vicinity of the seat S, a handle operation amount input unit that simulates the shapes of the handle, the accelerator, and the brake. It is preferable that an accelerator operation amount input unit and a brake operation amount input unit are provided. With such a configuration, it is possible to perform a performance test by applying a load calculated from each operation amount input by the user to each operation amount input unit to the specimen, and appear as an amplitude of a low frequency component at the time of the input. Since the shaking is generated in the seat, the user can operate each operation amount input unit with a sense of reality close to actual driving.

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Abstract

完成前の車両を用いて完成車両に現れる不快性を定量的に評価できるようにすべく、車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータ(20)と、回転軸に加わるトルク又は回転軸の回転数を検出するセンサ(40)と、センサ(40)により検出されたトルク又は回転数を複数の周波数成分に分解する演算部と、分解された複数の周波数成分のうち、所定の周波数成分の振幅を出力する出力部とを具備するようにした。

Description

車両性能評価システム、車両性能評価システム用情報処理装置、車両性能評価方法、及び車両性能評価システム用記録媒体
 本発明は、車両性能評価システム、車両性能評価システム用情報処理装置、車両性能評価方法、及び車両性能評価システム用記録媒体に関するものである。
 車両の性能評価には、車両のドライバビリティや乗り心地性能などを含めた運転のしやすさを評価することがある。
 近年、このような評価を車両が完成する前に先取りして行うことが求められてはいるものの、評価項目の中には車両が完成した後にしか評価できないと考えられているものがある。このような評価項目としては、車軸に加わるトルクや車軸の回転数を周波数解析した場合に低周波数成分として現れる現象で、例えば運転中の揺れが挙げられる。
 このような評価項目が車両の完成前に評価することができないとされていたのは、完成前の車両を試験するシステムは、特許文献1に示すように、車軸にダイナモメータを接続して性能評価するように構成されているので、タイヤという弾性体が取り外された状態で上述した評価項目を定量的に評価することは難しいと考えられていたからである。
特開2015-127651号公報
 このような中で、本願発明者が鋭意検討した結果、上述した低周波数領域に現れる完成車両の不快性は、ベアリングやシャフトなどの駆動系に原因があることをつきとめた。
 本願発明は、こうした鋭意検討の結果なされたものであり、完成前の車両を用いて完成車両に現れる不快性を定量的に評価できるようにすることをその主たる課題とするものである。
 車両又はその一部の性能を試験する車両性能評価システムにおいて、前記車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータと、前記回転軸に加わるトルク又は前記回転軸の回転数を検出するセンサと、前記センサにより検出されたトルク又は回転数を複数の周波数成分に分解する演算部と、分解された前記複数の周波数成分のうち、所定の周波数成分の振幅を出力する出力部とを具備することを特徴とするものである。
 このような車両性能評価システムであれば、完成前の車両の性能を評価することができる車両性能評価システムにおいて、完成車両の不快性に起因して現れる低周波成分の振幅を出力するので、完成前の車両を用いて完成車両に現れる不快性を定量的に評価することができる。
 前記所定の周波数成分の振幅としては、完成車両の不快性に起因して現われる振幅であることが好ましい。
 本発明の効果を顕著に発揮させるためには、車両性能評価システムが、完成前の車両の性能を試験するシステムであることが好ましい。
 評価対象となっている不快性が許容範囲内であるかを簡単に評価できるようにするためには、前記所定の周波数成分の振幅に対して予め設定した閾値を、前記振幅とともに同一画面上に表示することが好ましい。
 例えばベアリング等に起因して表れる低周波成分の振幅はエンジンの回転数に応じて変動が大きい。一方、シャフトの捩れ等に起因して表れる低周波成分の振幅はエンジンの回転数に応じて変動が小さい。
 そこで、複数の周波数成分の振幅が前記閾値を超えている場合において、前記出力部が、エンジン回転数によらず前記閾値を超えたままとなる周波数成分と、エンジン回転数に応じて前記閾値を下回る周波数成分とを比較可能に出力することが好ましい。
 このようにすれば、エンジンの異なる回転数に応じて得られる低周波数成分の振幅それぞれを比較可能に表示するので、エンジン回転数の違いによる振幅の変動を確認することで、現われている低周波成分の要因を絞ることができる。
 車両を路上で走行させて得られる実走行データを用いて前記ダイナモメータを制御する制御部を具備することが好ましい。
 このようにすることで、完成させようとする車両と同じ或いは似たタイプの完成車両を用いて実走行データを得ることで、車両の完成後に実走行させた際に現れる不快性を、完成前にある程度評価することができる。
 具体的な実施態様としては、前記低周波数領域が20Hz以下の周波数成分である態様が挙げられる。
 また、本発明に係る車両性能評価システム用情報処理装置は、車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータと、前記回転軸に加わるトルク又は前記回転軸の回転数を検出するセンサとを具備し、前記車両又はその一部の性能を試験する車両性能評価システムに用いられる情報処理装置であって、前記センサにより検出されたトルク又は回転数を複数の周波数成分に分解する演算部と、分解された前記複数の周波数成分のうち、所定の周波数成分の振幅を出力する出力部とを具備することを特徴とするものである。
 さらに、本発明に係る車両性能評価方法は、車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータを備えた車両性能評価システムを用いて前記車両又はその一部の性能を試験する車両性能評価方法であって、前記回転軸に加わるトルク又は前記回転軸の回転数を検出し、検出されたトルク又は回転数を複数の周波数成分に分解し、分解された前記複数の周波数成分のうち、所定の周波数成分の振幅を表示することを特徴とする方法である。
 加えて、本発明に係る車両性能評価システム用記録媒体は、車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータと、前記回転軸に加わるトルク又は前記回転軸の回転数を検出するセンサとを具備し、前記車両又はその一部の性能を試験する車両性能評価システムに用いられる記録媒体において、前記センサにより検出されたトルク又は回転数の時系列データを複数の周波数成分に分解する演算部と、分解された前記複数の周波数成分のうち、完成車両の不快性に起因して現れる低周波数成分の振幅を表示する出力部としての機能をコンピュータに発揮させるプログラムが記録されていることを特徴とするプログラムである。
 このような車両性能評価システム用情報処理装置や車両性能評価方法や車両性能評価システム用記録媒体であれば、上述した車両性能評価システムと同様の作用効果を発揮させることができる。
 このように構成した本発明によれば、完成前の車両を用いて完成車両に現れる不快性を定量的に評価することができる。
本実施形態の車両性能評価システムの全体構成を示す模式図。 本実施形態の情報処理装置の機能を示す機能ブロック図。 本実施形態の周波数分解を説明するための参考図。 本実施形態の出力部による表示内容を示す図。 その他の実施形態の出力部による表示内容を示す図。 その他の実施形態の出力部による表示内容を示す図。 その他の実施形態の車両性能評価システムの機能を示す機能ブロック図。 その他の実施形態の情報処理装置の機能を示す機能ブロック図。
100・・・車両性能評価システム
10 ・・・エンジン
20 ・・・ダイナモメータ
30 ・・・情報処理装置
34 ・・・演算部
35 ・・・出力部
40 ・・・トルクセンサ
 以下に本発明に係る車両性能評価システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
 本実施形態の車両性能評価システム100は、車両の完成前に車両の一部の性能を評価するためのものであり、ここでは図1に示すように、トランスミッションTM(マニュアル、オートマチック又はCVT)、プロペラシャフトPS、ディファレンシャルギアDF、ドライブシャフトDS等から構成されるパワートレインPT(ドライブラインともいう。)の性能評価を行うものである。
 なお、本実施形態では、パワートレインPTの入力軸(具体的にはトランスミッションTMの入力軸TM1)にエンジン10を接続しているが、エンジン10の挙動を模擬する駆動用ダイナモメータを接続しても構わない。
 この車両性能評価システム100は、パワートレインPTの第1出力軸PT1及び第2出力軸PT2それぞれに接続されたダイナモメータ20と、ダイナモメータ20及びエンジン10の動作を制御する情報処理装置30とを具備している。
 2つの出力軸PT1、PT2は、ディファレンシャルギアDFにより、互いに連結された軸であり、車輪が接続される車軸である。第1出力軸PT1及び第2出力軸PT2には、それぞれトルクセンサ40が設けられており、検出されたトルクは情報処理装置30に送られる。
 ダイナモメータ20は、情報処理装置30からの制御信号を取得して出力軸PT1、PT2に負荷を与えるものである。この負荷は、例えば完成車両を実際の路面で走行させることにより得られる実走行データから抽出されたパラメータを用いて算出するようにしてあり、具体的には、実走行データに含まれる車両重量、車両速度、路面の勾配などから負荷を算出される。
 情報処理装置30は、CPU、メモリ、AD変換器、入出力インターフェイス、マウス又はキーボード等の入力手段、ディスプレイDP等の表示手段等を備えた専用乃至汎用のコンピュータであり、前記CPUやその周辺機器が協働することにより、図2に示すように、実走行データ格納部31、トルク取得部32、制御部33としての機能を発揮するものである。
 以下、各部について説明する。
 実走行データ格納部31は、前記メモリの所定領域に形成されており、完成車両を路上で走行させることにより得られる実走行データを格納している。
 この実走行データは、実走行における車両の経時的な走行状態(以下、運転パターンともいう)を示すものであり、例えばアクセル操作量、ブレーキ操作量、ハンドル操作量、車両重量、エンジン回転数、車両速度、車両加速度、ホイール回転数、トルク、シャフトアングル、タイヤ温度、路面温度、路面状態(WET、DRY、ICE、アスファルト、砂利等)、路面の勾配、走行風等が挙げられる。なお、実走行データとしては、実走行における車両の経時的な走行状態を示すものに限らず、ユーザが上述した種々のパラメータを適宜設定することで予め作成した走行状態を示すものであっても構わない。
 トルク取得部32は、トルクセンサ40により検出された検出値を示すトルク信号として取得し、このトルク信号を制御部33に送信する。
 制御部33は、実走行データから得られた運転パターンに基づいてエンジン10及びダイナモメータ20の動作を制御する。
 エンジン10の動作制御に関して、前記制御部33は、実走行データ格納部31からエンジン回転数を取得し、このエンジン回転数に基づいてエンジンの回転数を制御する。
 また、ダイナモメータ20の制御に関して、前記制御部33は、トルク取得部32からトルク信号を受け取り、このトルク信号に基づいて出力軸PT1、PT2に与えられる負荷が前記運転パターンに対応した挙動となるようにダイナモメータ20を制御する。
 より具体的に説明すると、前記制御部33は、実走行データ格納部31から車両重量、車両速度、路面の勾配などを取得して完成車両の車軸に加わる負荷を算出し、算出された負荷に基づいて、各ダイナモメータ20を独立して制御する。
 しかして、本実施形態の情報処理装置30は、図2に示すように、演算部34、出力部35、及び報知部36としての機能をさらに発揮する。
 演算部34は、上述したトルク取得部32からトルク信号を受け取り、トルクセンサ40により検出されたトルク(検出値)の時系列データを取得する。本実施形態では、2つのトルクセンサ40それぞれに対応する時系列データを取得するようにしているが、2つのトルクセンサ40により検出されたトルクの平均値の時系列データを取得するようにしても良い。
 そして、この演算部34は、いわゆるFFTアナライザを利用してその機能を発揮するものであり、前記時系列データをFFT(高速フーリエ変換)解析により複数の周波数成分に分解する。
 具体的に本実施形態の演算部34は、0Hz~20Hzまでなどユーザにより設定された範囲において複数の周波数成分に分解するように構成されている。なお、周波数の上記設定は適宜変更して構わない。
 演算部34により複数の周波数成分に分解された時系列データは、周波数と振幅とが結びついたデータであり、一例として図3に示されるグラフ、すなわち一方の軸を周波数、他方の軸を振幅に設定したグラフに表される。
 前記出力部35は、演算部34により分解された複数の周波数成分のうち、所定の周波数成分の振幅を出力するものであり、ここでは完成車両の不快性に起因して低周波数成分に現れる振幅を例えばディスプレイ等に表示する。なお、出力部35は、少なくとも低周波数成分に現される振幅を表示するものであれば良いので、図3に示すように低周波数成分から高周波数成分に亘った振幅をグラフ表示しても良いし、着目する低周波成分のみの振幅をグラフ表示しても良い。
 ここで、完成車両の不快性は、ドライバビリティ、乗り心地性能、安定性、制御性などの評価項目に関し、完成車両を運転したドライバによる官能評価の結果によるところ、ユーザによって評価対象とする項目は必ずしも同じではない。
 そこで、本実施形態では、少なくとも上述したように低周波数成分の振幅として現れる不快性であり、例えばシャフトの捩れやベアリングの磨耗など、パワートレインの不具合に起因して生じる不快性を評価対象としている。具体的にこうした不快性としては、図3に示すように、0.2~2Hz程度の低周波数成分として現れる揺れや、5~10Hz程度の低周波数成分として現れる揺れなどが挙げられる。
 すなわち、本実施形態の出力部35は、低周波数成分のうち予め定められた周波数の範囲(以下、評価周波数範囲ともいう)に含まれる複数の周波数成分を抽出して、これらの周波数成分の振幅を表示するように構成されている。
 表示内容について詳述すると、本実施形態の出力部35は、いわゆるイコライザを利用してその機能を発揮するものであり、図4に示すように、複数の評価周波数範囲(例えば、0~2Hz、2~4Hz、4~6Hz、6~8Hz、8~10Hzなど)それぞれにおいて、各評価周波数範囲に含まれる周波数成分の振幅の最大値又は平均値をリアルタイムに表示する。さらに、この出力部35は、各評価周波数範囲に対して予め設定された振幅の上限値(閾値)を、リアルタイム表示される振幅とともに同一画面上に表示する。
 報知部36は、表示される低周波数成分の振幅が前記閾値を超えているか否かを判断し、越えている場合には、そのことをユーザに報知するための報知信号を出力するものである。
 報知部36の具体的な実施態様としては、前記報知信号を出力部に出力してディスプレイの振幅が閾値を超えていることを表示させる態様や、図示しないスピーカやLED等から音や光を発したりする態様が挙げられる。
 このように構成された本実施形態に係る車両性能評価システム100によれば、パワートレインPTの性能を評価する車両性能評価システム100を用いて、完成車両の不快性に起因して現れる低周波成分の振幅を表示するので、完成前の車両を用いて完成車両に現れる不快性を定量的に評価することができる。
 また、低周波成分の振幅に対して予め設定した閾値を、その振幅とともに同一画面上に表示しているので、評価対象となっている不快性が許容範囲内であるかを簡単に評価することができる。
 さらに、制御部33が、実走行データから得られた運転パターンに基づいてエンジン10及びダイナモメータ20の動作を制御するので、完成させようとする車両と同じ或いは似たタイプの完成車両を用いて実走行データを得ることができ、車両の完成後に実走行させた際に現れる不快性を、完成前にある程度評価することができる。
 なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
 例えば、前記実施形態では、車軸に加わるトルクに基づく性能評価について説明したが、車軸の回転数に基づいて性能評価しても良い。
 すなわち、電磁式や光電式等の回転計を用いて車軸の回転数を経時的に検出し、検出された回転数の時系列データを周波数分解する。そして、分解された複数の周波数成分のうち、完成車両の不快性に起因して現れる低周波数成分の振幅を表示することで、評価対象とする不快性を定量的に評価しても良い。
 また、トルク取得部32や演算部34や出力部35は、情報処理装置30とは別のコンピュータに備えさても良い。すなわち、ダイナモメータ20などを制御するコンピュータ(前記実施形態の情報処理装置30)と、トルクセンサ40により検出されたトルクの時系列データをFFT(高速フーリエ変換)解析するコンピュータとは別であっても良い。
 ところで、例えばベアリング等に起因して表れる低周波成分の振幅はエンジンの回転数に応じて変動が大きい。一方、シャフトの捩れ等に起因して表れる低周波成分の振幅はエンジンの回転数に応じて変動が小さい。
 そこで、本発明に係る車両性能評価システム100としては、図5に示すように、複数の周波数成分の振幅が予め設定された閾値を超えている場合において、出力部35が、エンジン回転数によらず閾値を超えたままとなる周波数成分と、エンジン回転数に応じて閾値を下回る周波数成分とを比較可能に出力する。
 より具体的に説明すると、例えば制御部33がエンジン10を互いに異なる回転数で稼動させた場合それぞれにおいて、トルク取得部32がトルクセンサ40により経時的に検出されたトルクを取得する。
 これらのトルクを演算部34がそれぞれFFT解析により複数の周波数成分に分解して、これらの解析結果を例えば一時的に記憶するようにしておく。なお、演算部34とは別に解析結果を記憶する内部メモリ又は外部メモリを設けても良い。
 そして、出力部35が、図5に示すように、エンジン10の異なる回転数に応じて記憶された複数の解析結果において、例えば低周波成分の振幅のうち、エンジン回転数によらず閾値を超えたままとなる周波数成分と、エンジン回転数に応じて閾値を下回る周波数成分(この場合は例えば8Hz付近)とを比較可能に表示する。
 このような構成であれば、エンジン10の異なる回転数に応じて得られる低周波数成分の振幅それぞれを比較可能に表示するので、エンジン回転数の違いによる振幅の変動を確認することで、現われている低周波成分の要因を絞ることができる。
 さらに、出力部35は、図6に示すように、一方の軸を時間、他方の軸を振幅としたグラフに互いに異なる複数の低周波数成分を重ねて表示しても良い。ここでは、0.2~2Hz程度の低周波数成分と、5~10Hz程度の低周波数成分が、所定の閾値とともに同じグラフ上に表示されている。これにより、どの時刻にどの低周波成分の振幅が閾値を超えたかを容易に知ることができる。なお、出力部35は、図6に示す表示内容を、例えば図4や図5に示す表示内容と切替可能に出力するものであっても良い。
 さらに、出力部35は、図6に示すグラフに、供試体や制御部33から取得される例えばエンジン回転数などの種々の試験データを上述した低周波成分とともに表示しても良い。
 これにより、ユーザは低周波成分の振幅として現れる揺れの原因を解析しやすくなる。
 また、前記実施形態の車両性能評価システムは、FR(フロントエンジン・リアドライブ形式)の車両に搭載されるパワートレインPTの性能を評価するためのものであったが、FF(フロントエンジン・フロントドライブ形式)の車両や4WD(四輪駆動)の車両に搭載されるパワートレインの性能を評価するものであっても良いし、パワートレインPTの一部の性能を評価するものであっても良いし、エンジンの性能を評価するものであっても良い。なお、完成車両を評価対象としても良い。
 さらに、車両性能評価システム100は、図6に示すように、演算部34により算出された低周波数成分の振幅が所定の閾値を超えた場合に、そのことを契機として、供試体や制御部33から出力される試験データを取得する試験データ取得部37を備えていても良い。
 具体的には、情報処理装置30が、例えばエンジン回転数、エンジントルク、パワートレインPTから取得される種々の情報(例えば変速機の変速比、シャフトの回転数、シャフトのトルクなど)を含む試験データを時系列で格納する試験データ格納部38を備えており、この試験データ格納部38から試験データ取得部37が試験データを取得する態様が挙げられる。この試験データ取得部37は、低周波成分の振幅が閾値を超える前後の所定期間に亘る試験データを取得することが好ましい。
 なお、試験データ取得部37は、情報処理装置30とは別のコンピュータ等に備えさせても良いし、情報処理装置30に備えさせても良い。
 このような構成であれば、試験データ取得部37により取得された試験データを解析することで、低周波数成分の振幅として現れる不快性の原因を解析することが可能となる。
 そのうえ、車両性能評価システム100としては、低周波数成分の振幅として現れる揺れを再現できるように構成されていても良い。
 具体的には図8に示すように、情報処理装置30が、演算部34の演算結果に基づいて低周波数成分の振幅として現れる揺れを再現するための揺れ信号を出力する揺れ再現部39としての機能を備えている構成が挙げられる。この揺れ再現部39は、例えばユーザが着席する座席Sを揺らすモータ等の揺れ発生機構Xに揺れ信号を出力するものであり、例えば演算部34が演算した低周波成分及びこの低周波数成分の振幅と同じ周波数及び振幅で座席Sを揺らすように構成されている。ただし、振幅は適宜増幅又は減衰させても良い。
 なお、座席Sは、例えば供試体が配置される試験室とは別の制御室に設けられており、この座席Sの近傍にはハンドル、アクセル、及びブレーキの形状を模擬したハンドル操作量入力部、アクセル操作量入力部、及びブレーキ操作量入力部が設けられていることが好ましい。
 このような構成であれば、ユーザが各操作量入力部に入力した各操作量から算出される負荷を供試体に与えて性能試験をすることができ、その入力時に低周波数成分の振幅として現れる揺れを座席に発生させるので、ユーザは実走行に近い臨場感を持って各操作量入力部を操作することができる。
 その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
 本発明によれば、完成前の車両を用いて完成車両に現れる不快性を定量的に評価することができる。

Claims (10)

  1.  車両又はその一部の性能を試験する車両性能評価システムにおいて、
     前記車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータと、
     前記回転軸に加わるトルク又は前記回転軸の回転数を検出するセンサと、
     前記センサにより検出されたトルク又は回転数を複数の周波数成分に分解する演算部と、
     分解された前記複数の周波数成分のうち、所定の周波数成分の振幅を出力する出力部とを具備する車両性能評価システム。
  2.  前記所定の周波数成分の振幅が、完成車両の不快性に起因して現われる振幅である請求項1記載の車両性能評価システム。
  3.  完成前の車両の性能を試験する請求項1又は2記載の車両性能評価システム。
  4.  前記所定の周波数成分の振幅に対して予め設定した閾値を、前記振幅とともに同一画面上に表示する請求項1乃至3のうち何れか一項に記載の車両性能評価システム。
  5.  複数の周波数成分の振幅が前記閾値を超えている場合において、前記出力部が、エンジン回転数によらず前記閾値を超えたままとなる周波数成分と、エンジン回転数に応じて前記閾値を下回る周波数成分とを比較可能に出力する請求項4記載の車両性能評価システム。
  6.  車両を路上で走行させて得られる実走行データを用いて前記ダイナモメータを制御する制御部を具備する請求項1乃至5のうち何れか一項に記載の車両性能評価システム。
  7.  前記所定の周波数成分が、20Hz以下の周波数成分である請求項1乃至6のうち何れか一項に記載の車両性能評価システム。
  8.  車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータと、前記回転軸に加わるトルク又は前記回転軸の回転数を検出するセンサとを具備し、前記車両又はその一部の性能を試験する車両性能評価システムに用いられる情報処理装置であって、
     前記センサにより検出されたトルク又は回転数を複数の周波数成分に分解する演算部と、
     分解された前記複数の周波数成分のうち、所定の周波数成分の振幅を出力する出力部とを具備する車両性能評価システム用情報処理装置。
  9.  車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータを備えた車両性能評価システムを用いて前記車両又はその一部の性能を試験する車両性能評価方法であって、
     前記回転軸に加わるトルク又は前記回転軸の回転数を検出し、
     検出されたトルク又は回転数を複数の周波数成分に分解し、
     分解された前記複数の周波数成分のうち、所定の周波数成分の振幅を表示する車両性能評価方法。
  10.  車両又はその一部の回転軸に接続されるダイナモメータと、前記回転軸に加わるトルク又は前記回転軸の回転数を検出するセンサとを具備し、前記車両又はその一部の性能を試験する車両性能評価システムに用いられる記録媒体において、
     前記センサにより検出されたトルク又は回転数の時系列データを複数の周波数成分に分解する演算部と、
     分解された前記複数の周波数成分のうち、完成車両の不快性に起因して現れる低周波数成分の振幅を表示する出力部としての機能をコンピュータに発揮させるプログラムが記録されている車両性能評価システム用記録媒体。
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