WO2019159517A1 - ダイナモメータシステムの制御装置 - Google Patents

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WO2019159517A1
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command signal
driving force
dynamometer
speed
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PCT/JP2018/045495
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岳夫 秋山
智明 木村
Original Assignee
株式会社明電舎
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    • G01P11/00—Measuring average value of speed
    • G01P11/02—Measuring average speed of number of bodies, e.g. of vehicles for traffic control

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a dynamometer system. More specifically, the present invention relates to a controller for a chassis dynamometer system including a front wheel roller and a rear wheel roller on which a front wheel and a rear wheel of a vehicle are separately mounted.
  • the chassis dynamometer system includes a roller on which a wheel of a vehicle to be tested is placed and a dynamometer connected to the roller, and the vehicle is running on the roller, such as rolling resistance and inertial resistance. Conditions that are close to the actual driving conditions are reproduced by giving a running resistance that sometimes occurs using a dynamometer and a roller.
  • a front wheel roller and a rear wheel on which a front wheel of the vehicle is mounted are assumed to be used mainly in a so-called four-wheel drive vehicle that transmits power to front and rear wheels of a four-wheel vehicle.
  • the rear wheel roller on which is mounted is driven by separate dynamometers (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 2 proposes a technique for adjusting the synchronization control gain in the synchronization control based on the standard deviation of the speed difference in order to improve the synchronization control performance.
  • FIG. 4 is a diagram showing changes in the front wheel speed and the rear wheel speed (upper stage) and the speed difference between the front and rear wheels (lower stage) when synchronous control is performed by the method proposed in Patent Document 2. More specifically, in the example of FIG. 4, a vehicle that generates a driving force only for the front wheels is used, and the dynamometer on the rear wheel side is synchronously controlled to rotate at the same speed as the dynamometer on the front wheel side by the method of Patent Document 2. This shows the case where
  • the synchronous control method proposed in Patent Document 2 does not take into account the fixed moment of inertia of the chassis dynamometer system. For this reason, as shown in FIG. 4, the control response may be oscillatory. A certain difference between the front wheel speed and the rear wheel speed is allowed due to the control response. However, in a vehicle that travels on a road surface that is normally assumed, vibration does not occur in the speed difference between the front and rear wheels, and vibration that cannot occur on an actual road may be applied to the vehicle on the roller.
  • An object of the present invention is to provide a control device for a chassis dynamometer system capable of making each wheel constant speed without giving a vibrational behavior to the speed difference between the two wheels.
  • a dynamometer system (for example, a dynamometer system S described later) includes a first wheel (for example, a front wheel Wf described later) and a second wheel (for example, a rear wheel described later) of a vehicle (for example, a vehicle V described later). Wr) are respectively mounted, and follow a first driven member (for example, a front wheel roller 1f described later) and a second vehicle driven member (for example, a rear wheel roller 1r described later), and the first and first driven members.
  • a first driven member for example, a front wheel roller 1f described later
  • a second vehicle driven member for example, a rear wheel roller 1r described later
  • a first dynamometer for example, a front wheel dynamometer 2f described later
  • a second dynamometer for example, a rear wheel dynamometer 2r described later
  • a first speed sensor for example, a front wheel speed sensor 3f described later
  • a second speed sensor for example, a rear wheel speed sensor 3r described later
  • a control device (for example, a control device 6 described later) of the dynamometer system includes a driving force estimation unit (for example, a driving force observer 61 described later) for estimating the generated driving force of the vehicle, and the estimated generated driving force ( Fv) is used to generate a first torque command signal (Ff_bs) to the first dynamometer and a second torque command signal (Fr_bs) to the second dynamometer (for example, described later)
  • the speed difference (vf ⁇ vr) between the first speed (vf) detected by the electric inertia control unit 62) and the first speed sensor and the second speed (vr) detected by the second speed sensor is eliminated.
  • a synchronous correction signal for generating a first torque correction signal (-Fd) for the first torque command signal and a second torque correction signal (Fd) for the second torque command signal A generator (for example, a synchronization control unit 63 described later) and a first torque command correction unit (for example, a front wheel torque command signal generation unit 64f described later) that corrects the first torque command signal using the first torque correction signal.
  • a second torque command correction unit (for example, a rear wheel torque command signal generation unit 64r described later) that corrects the second torque command signal using the second torque correction signal, and the synchronization correction signal
  • the generating unit is characterized in that the poles of the denominator polynomial of the transfer function from the generated driving force to the speed difference are all determined to be negative real numbers.
  • the transfer function Gd (s) from the speed difference to the first torque correction signal and the second torque correction signal in the synchronization correction signal generation unit is the first synchronization control gain Kp and the second synchronization.
  • the first synchronous control gain Kp and the second synchronous control gain Ti are given by the following equation (1) using the control gain Ti, and the poles of the denominator polynomial of the transfer function from the generated driving force to the speed difference are It is preferable that all are determined to be negative real numbers.
  • the first synchronization control gain Kp and the second synchronization control gain Ti are the inertia Mf that combines the first driven member and the first dynamometer, the second driven member, and the second It is preferable to use the inertial Mr combined with the dynamometer and an arbitrary control response frequency ⁇ c to be given by the following equations (2-1) and (2-2).
  • the driving force estimation unit estimates the generated driving force of the vehicle, and the torque command signal generation unit uses the estimated generated driving force to first and second torque commands to the first and second dynamometers. Generate a signal.
  • the synchronization correction signal generation unit generates the first and second torque correction signals so that there is no speed difference between the first speed and the second speed, and the first and second torque command correction units perform the first and second torque command correction units.
  • the first and second torque command signals are corrected using the second torque correction signal.
  • the first wheel and the second wheel of these vehicles are applied while applying an appropriate load according to the generated driving force of the vehicles to the vehicles placed on the first and second driven members. Can be synchronized at a constant speed.
  • the synchronization correction signal generation unit is configured so that the poles of the denominator polynomial of the transfer function from the generated driving force to the speed difference are all negative real numbers, that is, all the poles are non-vibrating.
  • the first and second torque correction signals are generated by using the synchronization correction signal generation unit set in this way, thereby generating in the vehicle mounted on the first and second driven members. As a control response to the generated driving force, it is possible to prevent vibrational behavior from occurring in the speed difference between the first speed and the second speed.
  • the first torque correction signal is input by inputting the speed difference to the transfer function Gd (s) defined by the above equation (1) using the two synchronous control gains Kp and Ti.
  • the second torque correction signal is generated, and the two synchronous control gains Kp and Ti are set so that the poles of the denominator polynomial of the transfer function from the generated driving force to the speed difference are all negative real numbers.
  • the two synchronous control gains Kp and Ti are measured using the equations (2-1) and (2) using the inertia Mf and Mr that can be measured in advance and the control response frequency ⁇ c that can be arbitrarily set.
  • These equations (2-1) and (2-2) are one of the solutions in which all the poles of the above denominator polynomial are negative real numbers. Therefore, according to the control device of the present invention, the speed difference between the first speed and the second speed can be set at a response speed corresponding to the control response frequency ⁇ c that can be arbitrarily set while preventing the vibration behavior from occurring in the speed difference. Can be eliminated.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a chassis dynamometer system S and its control device 5 according to the present embodiment.
  • the test target vehicle V of the chassis dynamometer system S is a four-wheel drive (4WD) vehicle that separates and transmits its power to the front wheels Wf and the rear wheels Wr, but the present invention is not limited to this.
  • the test target vehicle V may be a front wheel drive (FWD) vehicle or a rear wheel drive (RWD) vehicle.
  • the front wheel Wf and the rear wheel Wr of the vehicle V are respectively mounted, and the front wheel roller 1f and the rear wheel roller 1r that rotate according to the respective rotations are coaxially connected to the rollers 1f and 1r.
  • front wheel inverter 5f and rear wheel inverter 5r for supplying electric power to dynamometers 2f and 2r, and outputs of speed sensors 3f and 3r and torque sensors 4f and 4r, etc.
  • Comply with commands for torque generated by meters 2f and 2r Generating a front wheel and a rear wheel torque command signal comprises an inverter 5f, the control device 6 to input to 5r, a.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the control device 6.
  • the control device 6 includes a driving force observer 61, an electric inertia control unit 62, a synchronization control unit 63, a front wheel torque command signal generation unit 64f, and a rear wheel torque command signal generation unit 64r.
  • the driving force observer 61 includes a front wheel speed vf [m / s] and a rear wheel speed vr [m / s] detected by the front wheel and rear wheel speed sensors, and a front wheel dynamometer torque detected by the front wheel and rear wheel torque sensors. And the rear wheel dynamometer torque, the generated driving force Fv [N] of the vehicle corresponding to the driving force transmitted from the vehicle to the front wheel roller and the rear wheel roller is estimated. More specifically, the driving force observer 61 uses, for example, a vehicle system model that includes a roller on which a wheel is placed and a dynamometer connected to the roller via a shaft.
  • the front wheel driving force Fvf transmitted from the front wheel to the front wheel roller and the rear wheel driving force Fvr transmitted from the rear wheel of the vehicle to the rear wheel roller are estimated, and the front wheel driving force Fvf and the rear wheel driving force Fvr are added together.
  • the generated driving force Fv is estimated by
  • the electric inertia control unit 62 uses the generated driving force Fv of the vehicle estimated by the driving force observer 61 to calculate the electric inertia resistance Fin [N] given to the vehicle via the front wheels and the rear wheel rollers, and this electric inertia resistance
  • the rear wheel basic torque command signal Fr_bs [N] corresponding to is generated.
  • the electric inertia control unit 62 generates the generated driving force Fv and the front mechanical inertia Mf [, which combines the generated driving force Fv with the inertia [kg] of the front wheel dynamometer and the inertia [kg] of the front wheel roller. kg] and the inertia [kg] of the rear wheel dynamometer and the inertia [kg] of the rear wheel roller multiplied by the ratio of the sum of the rear mechanical inertia Mr [kg] and the vehicle inertia Mv [kg].
  • Fin (1 ⁇ (Mf + Mr) / Mv) ⁇ Fv.
  • the electric inertia control unit 62 divides this electric inertia resistance Fin by 2 to generate front and rear wheel basic torque command signals Ff_bs and Fr_bs.
  • Ff_bs and Fr_bs front and rear wheel basic torque command signals
  • the synchronization control unit 63 uses the front wheel speed vf and the rear wheel speed vr to eliminate the speed difference (vf ⁇ vr) so that the synchronization corresponding to the correction signal for the front wheel and rear wheel basic torque command signals Ff_bs and Fr_bs.
  • a control torque command signal Fd [N] is generated.
  • the synchronization control unit 63 calculates the deviation input ev by subtracting the speed difference (vf ⁇ vr) from a predetermined speed difference command dv.
  • the speed difference command dv corresponds to a command value for the speed difference (Vf ⁇ Vr) between the front wheel speed vf and the rear wheel speed vr.
  • the speed difference since the speed difference is controlled to 0, the case where the value of the speed difference command dv is 0 will be described, but the present invention is not limited to this.
  • a speed difference may be intentionally provided between the front wheel speed and the rear wheel speed (or the left wheel speed and the right wheel speed). Therefore, when the speed difference is intentionally provided as described above, the value of the speed difference command dv is set to a value other than zero.
  • the synchronization control unit 63 obtains the deviation input ev by inputting it to the transfer function Gd (s) defined by the following equation (3) using a predetermined first synchronization control gain Kp and second synchronization control gain Ti. This output is referred to as a synchronous control torque command signal Fd.
  • the first and second synchronization control gains Kp and Ti are determined so that all the poles of the denominator polynomial of the transfer function from the generated driving force Fv to the speed difference (vf ⁇ vr) are negative real numbers. More specifically, the values of the first and second synchronous control gains Kp and Ti are expressed by the following equation (4) using an arbitrary control response frequency ⁇ c [rad], the front mechanical inertia Mf, and the rear mechanical inertia Mr. The values calculated by (-1) and (4-2) are used. As will be verified later, the first and second synchronous control gains Kp and Ti set in accordance with the following equations (4-1) and (4-2) are the solutions of making all the poles of the denominator polynomial negative negative numbers. It is one.
  • the control response frequency ⁇ c is set to an arbitrary positive real value by the operator.
  • the front wheel command correction unit 64f corrects the front wheel basic torque command signal Ff_bs using the synchronous control torque command signal Fd to generate a front wheel torque command signal Ff. More specifically, the front wheel command correction unit 64f sets the front wheel torque command signal Ff by subtracting the synchronous control torque command signal Fd from the front wheel basic torque command signal Ff_bs.
  • the rear wheel command correction unit 64r corrects the rear wheel basic torque command signal Fr_bs using the synchronous control torque command signal Fd and generates a rear wheel torque command signal Fr. More specifically, the rear wheel command correction unit 64r uses the rear wheel basic torque command signal Fr_bs added to the synchronous control torque command signal Fd as the rear wheel torque command signal Fr.
  • the front wheel torque command signal Ff and the rear wheel torque command signal Fr have a first-order lag characterized by a predetermined time constant Tf that is a positive real number in the electric inertia control unit 62. They are represented by the following formulas (6-1) and (6-2), respectively.
  • Tf is a positive real number on the right side of the denominator polynomial (8)
  • the term “Tf ⁇ s + 1” is non-oscillating because it gives a negative real pole.
  • the control device 6 according to the present embodiment has the following effects.
  • the driving force observer 61 estimates the generated driving force Fv of the vehicle, and the electric inertia control unit 62 generates front wheel and rear wheel basic torque command signals Ff_bs, Fr_bs using the generated driving force Fv. Further, the synchronization control unit 63 generates the synchronization control torque command signal Fd so that the speed difference (vf ⁇ vr) is eliminated, and the front wheel and rear wheel torque command signal generation units 64f and 64r use the synchronization control torque command signal Fd. The front wheel and rear wheel basic torque command signals Ff_bs, Fr_bs are corrected to generate front wheel and rear wheel torque command signals Ff, Fr.
  • an appropriate load corresponding to the generated driving force Fv of the vehicle is applied to the vehicle V placed on the front wheels and the rear wheel rollers 1f and 1r, while these vehicles V
  • the front wheel Wf and the rear wheel Wr can be synchronized at a constant speed.
  • FIG. 3 is a diagram showing changes in front wheel speed, rear wheel speed (upper stage), and speed difference (lower stage) when synchronous control is performed by the control device 6 of the present embodiment. Similar to FIG. 4 described above, in the example of FIG. 3, a vehicle that generates a driving force only for the front wheels is used, and the rear wheel dynamometer is controlled by the control device 6 so as to rotate at the same speed as the front wheel dynamometer. Indicates.
  • the synchronization control unit 63 makes all the poles of the denominator polynomial (8) of the transfer function from the generated driving force Fv to the speed difference (vf ⁇ vr) become negative real numbers, that is, all the poles become non-vibrating. Is set as follows.
  • the front wheel and rear wheel torque command signals Ff and Fr are generated by using the synchronous control unit 63 set in this way, and these are generated by the inverter 5f of the front wheel and rear wheel dynamometers 2f and 2r. , 5r.
  • the synchronous control torque is obtained by inputting the speed difference to the transfer function Gd (s) defined by the above equation (3) using the two synchronous control gains Kp and Ti. While generating the command signal Fd, these two synchronous control gains Kp, Ti are set so that all the poles of the denominator polynomial (8) of the transfer function from the generated driving force to the speed difference are negative real numbers.
  • the speed difference (vf ⁇ ) can be prevented while preventing a vibrational behavior from occurring in the speed difference (vf ⁇ vr) with respect to the generated driving force Fv input from the vehicle V to the front and rear wheel rollers 1f and 1r. vr) can be quickly eliminated.
  • the two synchronous control gains Kp and Ti are measured using the front mechanical inertia Mf and the rear mechanical inertia Mr that can be measured in advance, and the control response frequency ⁇ c that can be arbitrarily set. It is set by equations (4-1) and (4-2). As described above, these equations (4-1) and (4-2) are one of solutions in which all the poles of the above denominator polynomial (8) are negative real numbers. Therefore, according to the control device 6 of the present embodiment, it is possible to eliminate the speed difference at a response speed corresponding to the control response frequency ⁇ c that can be arbitrarily set while preventing the vibrational behavior from occurring in the speed difference.
  • the first wheel is the front wheel Wf and the second wheel is the rear wheel Wr so that no vibrational behavior occurs in the speed difference between the front wheel Wf and the rear wheel Wr.
  • the present invention is not limited to this.
  • by making the first wheel the left wheel of the vehicle and the second wheel the right wheel of the vehicle it is possible to prevent vibrational behavior from occurring in the speed difference between the left wheel and the right wheel.
  • the front wheel Wf and the rear wheel Wr are respectively mounted, and the front wheel roller and the rear wheel roller are used as the first driven member and the second driven member that are driven by the respective rotations.
  • the present invention is not limited to this.
  • these first and second driven members for example, a front-wheel flat belt and a rear-wheel flat belt that rotate according to the rotation of the front wheel Wf and the rear wheel Wr may be used.

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Abstract

目的は、前後輪の速度差に振動的な挙動を与えずに前後輪を等速にできるシャシダイナモメータシステムの制御装置を提供すること。　ダイナモメータシステムの制御装置６は、車両の発生駆動力Ｆｖを推定する駆動力オブザーバ６１と、駆動力Ｆｖを用いて、前輪基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓ及び後輪基本トルク指令信号Ｆｒ＿ｂｓを生成する電気慣性制御部６２と、速度差（ｖｆ－ｖｒ）が無くなるように基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓ及び基本トルク指令信号Ｆｒ＿ｂｓに対する同期制御トルク指令信号Ｆｄを生成する同期制御部６３と、同期制御トルク指令信号Ｆｄを用いて基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓ及び基本トルク指令信号Ｆｒ＿ｂｓを補正するトルク指令信号生成部６４ｆ，６４ｒと、を備える。同期制御部６３は、駆動力Ｆｖから速度差（ｖｆ－ｖｒ）までの伝達関数の分母多項式の極が全て負の実数になるように定められる。

Description

ダイナモメータシステムの制御装置
　本発明は、ダイナモメータシステムの制御装置に関する。より詳しくは、車両の前輪と後輪がそれぞれ別々に載置される前輪ローラと後輪ローラとを備えたシャシダイナモメータシステムの制御装置に関する。
　耐久試験、排気浄化性能評価試験、及び燃費計測試験等の車両試験では、シャシダイナモメータシステムが用いられる。シャシダイナモメータシステムは、試験対象となる車両の車輪が載置されるローラとこのローラに連結されたダイナモメータとを備え、ローラ上で走行する車両に対してころがり抵抗や慣性抵抗等の実走行時に発生する走行抵抗をダイナモメータ及びローラを用いて与えることにより、実走行条件に近い条件を再現する。
　このようなシャシダイナモメータシステムには、主として四輪車両の前後の車輪に動力を伝達する所謂四輪駆動車両に用いられることを想定して、車両の前輪が載置される前輪ローラと後輪が載置される後輪ローラとをそれぞれ別々のダイナモメータで駆動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　実際の路面上を四輪車両が非スリップ状態で走行している場合、前輪と後輪の速度は等しい。しかしながら上述のような四輪駆動車両用のシャシダイナモメータシステムでは、前輪ローラと後輪ローラとを機械的に連結せずに独立して駆動していることから、前輪ローラの速度と後輪ローラの速度とで差が生じる場合がある。このため、四輪駆動車両用のシャシダイナモメータシステムでは、前輪ローラと後輪ローラとを等速にするような同期制御が行われる（例えば、特許文献２参照）。
　特許文献２の四輪駆動車両用のシャシダイナモメータシステムでは、前後輪ローラの速度差とその極性に応じて各ローラに連結された前後輪ダイナモメータのインバータに供給する電流指令信号を補正することによって前後輪ローラを等速にする同期制御が行われる。また特許文献２には、この同期制御性能を高めるため、同期制御における同期制御ゲインを、速度差の標準偏差の大きさによって調整する技術が提案されている。
特開２００７－２８５９０３号公報 特開２０１０－７１７７１号公報
　図４は、特許文献２に提案されている方法によって同期制御を行った場合における前輪速度及び後輪速度（上段）、並びにこれら前後輪の速度差（下段）の変化を示す図である。より具体的には図４の例では、前輪のみ駆動力を発生する車両を用い、後輪側のダイナモメータは特許文献２の方法によって前輪側のダイナモメータと同速度で回転するように同期制御を行った場合を示す。
　特許文献２に提案されている同期制御方法は、シャシダイナモメータシステムの固定慣性モーメントを考慮したものになっていない。このため、図４に示すように制御応答が振動的になる場合がある。制御応答によって前輪速度と後輪速度にある程度の差が生じることは許容される。しかしながら、通常想定される路面上を走行する車両では前後輪の速度差に振動が生じることは無いため、ローラ上の車両に対して実路では生じ得ない振動を与えかねない。
　本発明は、２つの車輪の速度差に振動的な挙動を与えずに各車輪を等速にできるシャシダイナモメータシステムの制御装置を提供することを目的とする。
　（１）ダイナモメータシステム（例えば、後述のダイナモメータシステムＳ）は、車両（例えば、後述の車両Ｖ）の第１車輪（例えば、後述の前輪Ｗｆ）及び第２車輪（例えば、後述の後輪Ｗｒ）がそれぞれ載置され、各々の回転に従動する第１従動部材（例えば、後述の前輪ローラ１ｆ）及び第２車従動部材（例えば、後述の後輪ローラ１ｒ）と、前記第１及び第２従動部材にそれぞれ連結された第１ダイナモメータ（例えば、後述の前輪ダイナモメータ２ｆ）及び第２ダイナモメータ（例えば、後述の後輪ダイナモメータ２ｒ）と、前記第１及び第２ダイナモメータのそれぞれの速度を検出する第１速度センサ（例えば、後述の前輪速度センサ３ｆ）及び第２速度センサ（例えば、後述の後輪速度センサ３ｒ）と、を備える。ダイナモメータシステムの制御装置（例えば、後述の制御装置６）は、前記車両の発生駆動力を推定する駆動力推定部（例えば、後述の駆動力オブザーバ６１）と、前記推定された発生駆動力（Ｆｖ）を用いて、前記第１ダイナモメータへの第１トルク指令信号（Ｆｆ＿ｂｓ）及び前記第２ダイナモメータへの第２トルク指令信号（Ｆｒ＿ｂｓ）を生成するトルク指令信号生成部（例えば、後述の電気慣性制御部６２）と、前記第１速度センサによって検出される第１速度（ｖｆ）と前記第２速度センサによって検出される第２速度（ｖｒ）との速度差（ｖｆ－ｖｒ）が無くなるように前記第１トルク指令信号に対する第１トルク補正信号（－Ｆｄ）及び前記第２トルク指令信号に対する第２トルク補正信号（Ｆｄ）を生成する同期補正信号生成部（例えば、後述の同期制御部６３）と、前記第１トルク補正信号を用いて前記第１トルク指令信号を補正する第１トルク指令補正部（例えば、後述の前輪トルク指令信号生成部６４ｆ）と、前記第２トルク補正信号を用いて前記第２トルク指令信号を補正する第２トルク指令補正部（例えば、後述の後輪トルク指令信号生成部６４ｒ）と、を備え、前記同期補正信号生成部は、前記発生駆動力から前記速度差までの伝達関数の分母多項式の極が全て負の実数になるように定められることを特徴とする。
　（２）この場合、前記同期補正信号生成部における前記速度差から前記第１トルク補正信号及び前記第２トルク補正信号までの伝達関数Ｇｄ（ｓ）は、第１同期制御ゲインＫｐ及び第２同期制御ゲインＴｉを用いて下記式（１）によって与えられ、前記第１同期制御ゲインＫｐ及び前記第２同期制御ゲインＴｉは、前記発生駆動力から前記速度差までの伝達関数の分母多項式の極が全て負の実数になるように定められることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　（３）この場合、前記第１同期制御ゲインＫｐ及び前記第２同期制御ゲインＴｉは、前記第１従動部材及び前記第１ダイナモメータを合わせた慣性Ｍｆと、前記第２従動部材及び前記第２ダイナモメータを合わせた慣性Ｍｒと、任意の制御応答周波数ωｃと、を用いて下記式（２－１）及び（２－２）によって与えられることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　（１）駆動力推定部は、車両の発生駆動力を推定し、トルク指令信号生成部は、推定された発生駆動力を用いて第１及び第２ダイナモメータへの第１及び第２トルク指令信号を生成する。また同期補正信号生成部は、第１速度と第２速度との速度差が無くなるように第１及び第２トルク補正信号を生成し、第１及び第２トルク指令補正部は、これら第１及び第２トルク補正信号を用いて第１及び第２トルク指令信号を補正する。これにより本発明の制御装置によれば、車両の発生駆動力に応じた適切な負荷を第１及び第２従動部材に載置された車両に与えつつ、これら車両の第１車輪と第２車輪を等速に同期することができる。また本発明の制御装置によれば、同期補正信号生成部は、発生駆動力から速度差までの伝達関数の分母多項式の極が全て負の実数になるように、すなわち全ての極が非振動的になるように設定される。本発明の制御装置では、このように設定された同期補正信号生成部を用いて第１及び第２トルク補正信号を生成することにより、第１及び第２従動部材に載置された車両で発生する発生駆動力に対する制御応答として、第１速度と第２速度の速度差に振動的な挙動が生じるのを防ぐことができる。
　（２）本発明の制御装置では、２つの同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉを用いた上記式（１）によって規定される伝達関数Ｇｄ（ｓ）に、速度差を入力することによって第１トルク補正信号及び第２トルク補正信号を生成するとともに、これら２つの同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉは発生駆動力から速度差までの伝達関数の分母多項式の極が全て負の実数になるように設定する。これにより、車両から第１及び第２従動部材に入力される発生駆動力に対し、第１速度と第２速度の速度差に振動的な挙動が生じるのを防止しながら、速度差を速やかに無くすことができる。
　（３）本発明の制御装置では、２つの同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉを、予め測定できる慣性Ｍｆ，Ｍｒと、任意に設定できる制御応答周波数ωｃとを用いて上記式（２－１）及び（２－２）によって設定する。これら式（２－１）及び（２－２）は、上述の分母多項式の極の全てを負の実数とする解の１つとなっている。したがって本発明の制御装置によれば、速度差に振動的な挙動が生じるのを防止しながら、任意に設定できる制御応答周波数ωｃに応じた応答速度で第１速度と第２速度との速度差を無くすことができる。
本発明の一実施形態に係るダイナモメータシステム及びその制御装置の構成を示す図である。 上記実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る制御装置を用いて同期制御を行った場合における前輪速度及び後輪速度（上段）、並びにこれらの速度差（下段）の変化を示す図である。 従来の制御装置を用いて同期制御を行った場合における前輪速度及び後輪速度（上段）、並びにこれらの速度差（下段）の変化を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
　図１は、本実施形態に係るシャシダイナモメータシステムＳ及びその制御装置５の構成を示す図である。シャシダイナモメータシステムＳの試験対象車両Ｖは、その動力を前輪Ｗｆ及び後輪Ｗｒへ分離して伝達する四輪駆動（４ＷＤ）車両であるが、本発明はこれに限らない。試験対象車両Ｖは、前輪駆動（ＦＷＤ）車両や後輪駆動（ＲＷＤ）車両としてもよい。
　シャシダイナモメータシステムＳは、車両Ｖの前輪Ｗｆ及び後輪Ｗｒがそれぞれ載置され、各々の回転に従って回転する前輪ローラ１ｆ及び後輪ローラ１ｒと、これらローラ１ｆ，１ｒにそれぞれ同軸で連結された前輪ダイナモメータ２ｆ及び後輪ダイナモメータ２ｒと、ダイナモメータ２ｆ，２ｒの回転速度をそれぞれ検出する前輪速度センサ３ｆ及び後輪速度センサ３ｒと、ダイナモメータ２ｆ，２ｒのトルクをそれぞれ検出する前輪トルクセンサ４ｆ及び後輪トルクセンサ４ｒと、ダイナモメータ２ｆ，２ｒのそれぞれに電力を供給する前輪インバータ５ｆ及び後輪インバータ５ｒと、速度センサ３ｆ，３ｒ及びトルクセンサ４ｆ，４ｒの出力等を用いることによってダイナモメータ２ｆ，２ｒで発生させるトルクに対する指令に相当する前輪及び後輪トルク指令信号を生成し、インバータ５ｆ，５ｒへ入力する制御装置６と、を備える。
　図２は、制御装置６の構成を示す図である。制御装置６は、駆動力オブザーバ６１と、電気慣性制御部６２と、同期制御部６３と、前輪トルク指令信号生成部６４ｆと、後輪トルク指令信号生成部６４ｒと、を備える。
　駆動力オブザーバ６１は、前輪及び後輪速度センサによって検出される前輪速度ｖｆ［ｍ／ｓ］及び後輪速度ｖｒ［ｍ／ｓ］と、前輪及び後輪トルクセンサによって検出される前輪ダイナモメータトルク及び後輪ダイナモメータトルクと、を用いることによって、車両から前輪ローラ及び後輪ローラに伝達する駆動力に相当する車両の発生駆動力Ｆｖ［Ｎ］を推定する。より具体的には、駆動力オブザーバ６１は、例えば、車輪が載置されるローラと、このローラと軸を介して連結されるダイナモメータとによって構成される機械系のモデルを用いることによって、車両の前輪から前輪ローラに伝達する前輪駆動力Ｆｖｆと車両の後輪から後輪ローラに伝達する後輪駆動力Ｆｖｒとを推定し、これら前輪駆動力Ｆｖｆと後輪駆動力Ｆｖｒとを合算することによって発生駆動力Ｆｖを推定する。
　電気慣性制御部６２は、駆動力オブザーバ６１によって推定された車両の発生駆動力Ｆｖを用いて前輪及び後輪ローラを介して車両に与える電気慣性抵抗Ｆｉｎ［Ｎ］を算出し、この電気慣性抵抗を用いて前輪ダイナモメータへの前輪トルク指令信号Ｆｆ［Ｎ］に対する基本値に相当する前輪基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓ［Ｎ］及び後輪ダイナモメータへの後輪トルク指令信号Ｆｒ［Ｎ］に対する基本値に相当する後輪基本トルク指令信号Ｆｒ＿ｂｓ［Ｎ］を生成する。より具体的には、電気慣性制御部６２は、発生駆動力Ｆｖと、この発生駆動力Ｆｖに、前輪ダイナモメータの慣性［ｋｇ］及び前輪ローラの慣性［ｋｇ］を合わせた前側機械慣性Ｍｆ［ｋｇ］及び後輪ダイナモメータの慣性［ｋｇ］及び後輪ローラの慣性［ｋｇ］を合わせた後側機械慣性Ｍｒ［ｋｇ］の和と車両慣性Ｍｖ［ｋｇ］との比を乗算したものとの差を電気慣性抵抗Ｆｉｎとする。すなわち、Ｆｉｎ＝（１－（Ｍｆ＋Ｍｒ）／Ｍｖ）×Ｆｖ、とする。また電気慣性制御部６２は、この電気慣性抵抗Ｆｉｎを２で割ることによって前輪及び後輪基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓ，Ｆｒ＿ｂｓを生成する。ここで、車両慣性Ｍｖ、前側機械慣性Ｍｆ、及び後側機械慣性Ｍｒの具体的な値は、それぞれ予め試験を行うことによって特定された値が用いられる。
　同期制御部６３は、前輪速度ｖｆ及び後輪速度ｖｒを用いることによって、これらの速度差（ｖｆ－ｖｒ）を無くすような前輪及び後輪基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓ，Ｆｒ＿ｂｓに対する補正信号に相当する同期制御トルク指令信号Ｆｄ［Ｎ］を生成する。
　より具体的には、同期制御部６３は、所定の速度差指令ｄｖから速度差（ｖｆ－ｖｒ）を減算することによって偏差入力ｅｖを算出する。ここで、速度差指令ｄｖとは、前輪速度ｖｆと後輪速度ｖｒの速度差（Ｖｆ－Ｖｒ）に対する指令値に相当する。以下では、この速度差を０にする制御を行うため、速度差指令ｄｖの値は０とする場合について説明するが、本発明はこれに限らない。例えばクラッチの試験や、ディファレンシャルギアの試験等を行う場合には、前輪速度と後輪速度（又は左輪速度と右輪速度）に意図的に速度差を設ける場合がある。そこでこのように意図的に速度差を設ける場合には、この速度差指令ｄｖの値を０以外の値に設定する。
　同期制御部６３は、偏差入力ｅｖを、所定の第１同期制御ゲインＫｐ及び第２同期制御ゲインＴｉを用いて下記式（３）によって定義される伝達関数Ｇｄ（ｓ）に入力することによって得られる出力を同期制御トルク指令信号Ｆｄとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、第１及び第２同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉは、発生駆動力Ｆｖから速度差（ｖｆ－ｖｒ）までの伝達関数の分母多項式の極が全て負の実数になるように定められる。より具体的には、これら第１及び第２同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉの値は、任意の制御応答周波数ωｃ［ｒａｄ］、前側機械慣性Ｍｆ、及び後側機械慣性Ｍｒを用いて下記式（４－１）及び（４－２）によって算出される値が用いられる。後に検証するように、下記式（４－１）及び（４－２）に従って設定される第１及び第２同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉは、上記分母多項式の極を全て負の実数にする解の１つとなっている。ここで制御応答周波数ωｃは、作業者によって任意の正の実数値に設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　前輪指令補正部６４ｆは、同期制御トルク指令信号Ｆｄを用いて前輪基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓを補正し、前輪トルク指令信号Ｆｆを生成する。より具体的には、前輪指令補正部６４ｆは、前輪基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓから同期制御トルク指令信号Ｆｄを減算したものを前輪トルク指令信号Ｆｆとする。
　後輪指令補正部６４ｒは、同期制御トルク指令信号Ｆｄを用いて後輪基本トルク指令信号Ｆｒ＿ｂｓを補正し、後輪トルク指令信号Ｆｒを生成する。より具体的には、後輪指令補正部６４ｒは、後輪基本トルク指令信号Ｆｒ＿ｂｓに同期制御トルク指令信号Ｆｄを加算したものを後輪トルク指令信号Ｆｒとする。
　次に、以上のように構成されたシャシダイナモメータシステムＳ及びその制御装置６によれば、上記式（４－１）及び（４－２）に従って設定される第１及び第２同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉは、上記分母多項式の極を全て負の実数にする解の１つになっていることについて検証する。
　始めに、発生駆動力Ｆｖの前後分配比をｋとすると（すなわち、前輪：後輪＝ｋ：１－ｋ）、前側機械慣性Ｍｆを有する前側システムの運動方程式及び後側機械慣性Ｍｒを有する前側システムの運動方程式は、それぞれ、下記式（５－１）及び（５－２）によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　また、制御装置６において、前輪トルク指令信号Ｆｆ及び後輪トルク指令信号Ｆｒは、電気慣性制御部６２に正の実数である所定の時定数Ｔｆで特徴付けられる１次遅れが存在すると仮定すると、それぞれ下記式（６－１）及び（６－２）によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また速度差指令ｄｖの値を０とすると、同期制御トルク指令信号Ｆｄは、下記式（７）によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　これら５つの式を用いると、発生駆動力Ｆｖに対する速度差（ｖｆ－ｖｒ）の伝達関数（（ｖｆ－ｖｒ）／Ｆｖ）の分母多項式Ｄ（ｓ）に対する下記式（８）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　分母多項式（８）の右辺において、Ｔｆは正の実数であるので、“Ｔｆ・ｓ＋１”の項は、負の実数の極を与えるため、非振動的である。また第１及び第２同期制御ゲインＫｐ．Ｔｉを上記式（４－１）及び（４－２）に従って設定すると、分母多項式（８）の右辺において、“Ｔｆ・ｓ＋１”以外の項は、（ｓ／ωｃ＋１）２となる。したがって、上記制御装置６において、第１及び第２同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉを例えば上記式（４－１）及び（４－２）に従って設定することにより、発生駆動力Ｆｖから速度差（ｖｆ－ｖｒ）までの伝達関数における分母多項式（８）の極は全て負の実数になるように定められることが検証された。
　本実施形態に係る制御装置６によれば、以下の効果を奏する。
　（１）駆動力オブザーバ６１は、車両の発生駆動力Ｆｖを推定し、電気慣性制御部６２は、発生駆動力Ｆｖを用いて前輪及び後輪基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓ，Ｆｒ＿ｂｓを生成する。また同期制御部６３は、速度差（ｖｆ－ｖｒ）が無くなるように同期制御トルク指令信号Ｆｄを生成し、前輪及び後輪トルク指令信号生成部６４ｆ、６４ｒは、同期制御トルク指令信号Ｆｄを用いて前輪及び後輪基本トルク指令信号Ｆｆ＿ｂｓ，Ｆｒ＿ｂｓを補正し、前輪及び後輪トルク指令信号Ｆｆ，Ｆｒを生成する。これにより制御装置６及びシャシダイナモメータシステムＳによれば、車両の発生駆動力Ｆｖに応じた適切な負荷を前輪及び後輪ローラ１ｆ、１ｒに載置された車両Ｖに与えつつ、これら車両Ｖの前輪Ｗｆと後輪Ｗｒを等速に同期することができる。
　図３は、本実施形態の制御装置６によって同期制御を行った場合における前輪速度及び後輪速度（上段）、並びに速度差（下段）の変化を示す図である。上述の図４と同様、図３の例では、前輪のみ駆動力を発生する車両を用い、後輪ダイナモメータは制御装置６によって前輪ダイナモメータと同速度で回転するように同期制御を行った場合を示す。
　同期制御部６３は、発生駆動力Ｆｖから速度差（ｖｆ－ｖｒ）までの伝達関数の分母多項式（８）の極が全て負の実数になるように、すなわち全ての極が非振動的になるように設定される。本実施形態の制御装置６では、このように設定された同期制御部６３を用いて前輪及び後輪トルク指令信号Ｆｆ，Ｆｒを生成し、これらを前輪及び後輪ダイナモメータ２ｆ，２ｒのインバータ５ｆ，５ｒへ入力する。これにより、図３と図４とを比較して明らかな通り、車両の前輪で発生する発生駆動力に対する制御応答として、前輪速度と後輪速度の速度差に振動的な挙動が生じるのを防ぐことができる。
　（２）本実施形態の制御装置６では、２つの同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉを用いた上記式（３）によって規定される伝達関数Ｇｄ（ｓ）に、速度差を入力することによって同期制御トルク指令信号Ｆｄを生成するとともに、これら２つの同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉは発生駆動力から速度差までの伝達関数の分母多項式（８）の極が全て負の実数になるように設定する。これにより、車両Ｖから前輪及び後輪ローラ１ｆ，１ｒに入力される発生駆動力Ｆｖに対し、速度差（ｖｆ－ｖｒ）に振動的な挙動が生じるのを防止しながら、速度差（ｖｆ－ｖｒ）を速やかに無くすことができる。
　（３）本実施形態の制御装置６では、２つの同期制御ゲインＫｐ，Ｔｉを、予め測定できる前側機械慣性Ｍｆ及び後側機械慣性Ｍｒと、任意に設定できる制御応答周波数ωｃとを用いて上記式（４－１）及び（４－２）によって設定する。上述のように、これら式（４－１）及び（４－２）は、上述の分母多項式（８）の極の全てを負の実数とする解の１つとなっている。したがって本実施形態の制御装置６によれば、速度差に振動的な挙動が生じるのを防止しながら、任意に設定できる制御応答周波数ωｃに応じた応答速度で速度差を無くすことができる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
　例えば上記実施形態のシャシダイナモメータシステムでは、第１車輪を前輪Ｗｆとし、第２車輪を後輪Ｗｒとすることにより、これら前輪Ｗｆ及び後輪Ｗｒの速度差に振動的な挙動が生じないようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば第１車輪を車両の左輪とし、第２車輪を車両の右輪とすることにより、これら左輪及び右輪の速度差に振動的な挙動が生じないようにすることもできる。
　また上記実施形態のシャシダイナモメータシステムでは、前輪Ｗｆ及び後輪Ｗｒがそれぞれ載置され、各々の回転に従動する第１従動部材及び第２従動部材として前輪ローラ及び後輪ローラを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。これら第１及び第２従動部材としては、例えば、前輪Ｗｆ及び後輪Ｗｒの回転に従って回転する前輪フラットベルト及び後輪フラットベルトを用いてもよい。
　Ｓ…シャシダイナモメータシステム
　Ｖ…車両
　Ｗｆ…前輪（第１車輪）
　Ｗｒ…後輪（第２車輪）
　１ｆ…前輪ローラ（第１従動部材）
　１ｒ…後輪ローラ（第２従動部材）
　２ｆ…前輪ダイナモメータ（第１ダイナモメータ）
　２ｒ…後輪ダイナモメータ（第２ダイナモメータ）
　３ｆ…前輪速度センサ（第１速度センサ）
　３ｒ…後輪速度センサ（第２速度センサ）
　６…制御装置
　６１…駆動力オブザーバ（駆動力推定部）
　６２…電気慣性制御部（トルク指令信号生成部）
　６３…同期制御部（同期補正信号生成部）
　６４ｆ…前輪トルク指令信号生成部（第１トルク指令補正部）
　６４ｒ…後輪トルク指令信号生成部（第２トルク指令補正部）
 

Claims (3)

  1. 　車両の第１車輪及び第２車輪がそれぞれ載置され、各々の回転に従動する第１従動部材及び第２車従動部材と、前記第１及び第２従動部材にそれぞれ連結された第１ダイナモメータ及び第２ダイナモメータと、前記第１及び第２ダイナモメータのそれぞれの速度を検出する第１速度センサ及び第２速度センサと、を備えるダイナモメータシステムの制御装置であって、
    　前記車両の発生駆動力を推定する駆動力推定部と、
    　前記推定された発生駆動力を用いて、前記第１ダイナモメータへの第１トルク指令信号及び前記第２ダイナモメータへの第２トルク指令信号を生成するトルク指令信号生成部と、
    　前記第１速度センサによって検出される第１速度と前記第２速度センサによって検出される第２速度との速度差が無くなるように前記第１トルク指令信号に対する第１トルク補正信号及び前記第２トルク指令信号に対する第２トルク補正信号を生成する同期補正信号生成部と、
    　前記第１トルク補正信号を用いて前記第１トルク指令信号を補正する第１トルク指令補正部と、
    　前記第２トルク補正信号を用いて前記第２トルク指令信号を補正する第２トルク指令補正部と、を備え、
    　前記同期補正信号生成部は、前記発生駆動力から前記速度差までの伝達関数の分母多項式の極が全て負の実数になるように定められることを特徴とするダイナモメータシステムの制御装置。
  2. 　前記同期補正信号生成部における前記速度差から前記第１トルク補正信号及び前記第２トルク補正信号までの伝達関数Ｇｄ（ｓ）は、第１同期制御ゲインＫｐ及び第２同期制御ゲインＴｉを用いて下記式（１）によって与えられ、
    　前記第１同期制御ゲインＫｐ及び前記第２同期制御ゲインＴｉは、前記発生駆動力から前記速度差までの伝達関数の分母多項式の極が全て負の実数になるように定められることを特徴とする請求項１に記載のダイナモメータシステムの制御装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  3. 　前記第１同期制御ゲインＫｐ及び前記第２同期制御ゲインＴｉは、前記第１従動部材及び前記第１ダイナモメータを合わせた慣性Ｍｆと、前記第２従動部材及び前記第２ダイナモメータを合わせた慣性Ｍｒと、任意の制御応答周波数ωｃと、を用いて下記式（２－１）及び（２－２）によって与えられることを特徴とする請求項２に記載のダイナモメータシステムの制御装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
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