技術 シャシーダイナモメータの制御装置

0001

シャーシダイナモメータ上で実路を走行した場合と同様な状態を作り出し、車両から指定された出力トルク値を維持した状態で車両速度（車速）を制御して、車内の振動や騒音を測定するシャーシダイナモメータの制御装置に関する。

0002

従来から、シャーシダイナモメータを使用して実路を走行した場合と同様の状態を作り出し、自動車車両の種々な試験が行われている。特に車内の振動や騒音の測定は、実路に合せたプロペラシャフトトルク（以下、「ペラシャフトトルク」と略称する）などの出力トルク相当で車両を加減速して測定する必要がある。図１は、従来のシャーシダイナモメータの制御装置を示すものであって、シャーシダイナモメータ上で実路に合せてペラシャフトトルク相当で車両１を加減速するために、車両１のタイヤと接するローラ３に連結され駆動されるダイナモメータ２は車速設定Ｖｓに基づく車両速度制御部５による速度制御と、車両１のエンジンスロットルの開度はストローク設定Ｓｓに基づくストローク制御部６によるスロットルアクチェータ４のストローク制御とによって、指定のペラシャフトトルク値を得ることにより、車両１の振動や騒音の測定を行なっていた。すなわち、車両１の速度制御はタイヤと接するローラ３と連結され駆動されるダイナモメータ２の負帰還速度制御によって行ない、また、車両１のエンジンのスロットルの開度制御はスロットルアクチェータ４の負帰還ストローク制御をもってそれぞれ別個に行ない、ロードセル13により検出しストレインアンプ14を介して計測されたダイナモメータ２の反力と、車両１の加速度(dv/dt）を用いて加減速時における車両１相当の慣性分との負荷が、演算増幅器15によってローラ(３)面駆動力に変換され、更に、掛算器16においてｒ／ｉ比（ｒ：車両１のタイヤ半径ｉ：車両(１)のディファレンシャルの差動比）を掛算してペラシャフトトルクに換算されて表示される表示器９を見ながらそれぞれの制御を行ない指定されたペラシャフトトルク値を得て、振動や騒音の測定を行なっていた。

0003

車両の振動や騒音の測定は、車両から指定されたペラシャフトトルクあるいはタイヤ軸トルクなど指定された出力トルクを維持した状態で車両を加減速させることが必要であるから、従来の制御装置(図１)ではどうしても車両速度とスロットル開度との制御を別個に行わざるを得ないので、所定の出力トルクを維持した状態で車両速度を加減速させることは極めて困難であった。

0004

本発明は、シャーシダイナモメータ上で、車両から指定された出力トルクを維持した状態で車両速度の制御が容易に行なえるシャシーダイナモメータの制御装置を提供するものである。

0005

本発明は、上記課題（目的）を解決するために、
(１).ダイナモメータは、車両速度によって定まる走行抵抗値制御によりトルク制御部を制御して回転トルクを車両に負荷させる。

0006

(２).車両のエンジンスロットルの開度制御は、スロットル開度を制御するスロットルアクチェータのストローク制御のマイナー制御部に車両速度制御のメジャー制御部を付加して、車両速度を制御して管理する。

0007

(３).車両の出力トルク（ペラシャフトトルクあるいはタイヤ軸トルク）の計測は、ロードセルで検出しストレインアンプから得られるダイナモメータの反力と、車両加速度(dv/dt）から得られる加減速時における車両相当の慣性分との負荷からなるローラ面駆動力に、車両のタイヤ半径(ｒ)、デファレンシャルの差動比(ｉ)のｒ／ｉ比、あるいは車両のタイヤ半径(ｒ)のみを乗じた演算から得る。

0008

(４).車両の加減速時において、指定した出力トルクを得るために、設定したトルクリミッタ設定値と先に演算した車両の出力トルク値を比較し、その比較出力によって出力リミッタ付き車両速度制御部のリミッタ値を制御することによりストローク制御部のストロークを制御して、エンジンスロットル開度を制御する。

0009

(５).走行抵抗、車両速度の設定、出力トルクのリミッター設定値を各々プログラムにて独立して発生させることにより、指定の出力トルクで車両の加減速が簡単に行える。

0010

以下、車両から指定される出力トルクを「ペラシャフトトルク」とした実施例について、図面を参照して説明する。

0011

図２において、供試車両１は、ストロ−ク制御部６によって制御されるスロットルアクチェ−タ４によりスロットルワイヤ１８を介してスロットルの開度が制御され、その車速Ｖｒが制御される。ダイナモメ−タ２は、走行抵抗設定器１２から車速Ｖｒに応じた走行抵抗Ｒｌに基づく回転トルクをトルク制御部７の制御によってカップリング１７、ロ−ラ３を介して車両１に負荷するものであり、その負荷量に相当する反力がロ−ドセル１３及びストレインアンプ１４を介して検出される。

0012

出力リミッタ付き車両速度制御部５は、車両１の車速設定値Ｖｓと車速検出値Ｖｒとの偏差値によって制御されるものであって、その出力リミッタ値Ｖｌはペラシャフトルク設定値Ｔｓと実効ペラシャフトトルク値Ｔｒとの偏差値により制御されるペラシャフトトルクリミッタ制御部８の出力（＊Ａ）により制御され、前記ストロ−ク制御部６の負帰還制御のストロ−ク設定値として与えるものである。

0013

表示器９は、前記走行抵抗Ｒｌに基づく負荷量に相当するダイナモメ−タ２の反力（Ｆ１）と、車両１の加減速時に負荷される車両相当の慣性分（Ｆ２，加速度dv/dtに比例）との演算増幅器１５での和演算で得られるロ−ラ面駆動力（Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２）、その駆動力（Ｆ）にｒ／ｉ比（ｒ；タイヤ半径ｉ；デファレンシャルの差動比）を乗算して得られる実効ペラシャフトトルクＴｒを表示するものである。

0014

パルスピックアップ（ｐｐ）１０は、ダイナモメ−タ２の回転速度すなわち車両１の車速を検出し、周波数-電圧変換回路１１を介して車速検出値Ｖｒとして、出力リミッタ付き車両速度制御部５に負帰還制御させるためのものである。すなわち、ストロ−ク制御６のマイナ−制御部に車両速度制御５のメジャ−制御部を付加してストローク制御によるエンジンスロットルの開度の制御により、車両１の車速を制御し管理するためのものである。

0015

なお、車両１のタイヤ軸トルクは、演算増幅器１５で得られるローラ面駆動力（Ｆ）にタイヤ半径ｒのみを掛算すれば簡単に得られるので、ペラシャフトトルク設定をタイヤ軸トルク設定とすることができる。

0016

次ぎに、図２におけるシャシーダイナモメータの制御装置の制御動作を図３によって説明する。

0017

Ａ.ペラシャフトトルクＴｒを所定値Ｔｓに維持した状態で車両１を加速させる制御 ［図３，（ｔ0 〜ｔ1）区間］
(１).時刻ｔ0 において、車両１の車速設定Ｖｓと指定する所定のペラシャフトトルク値Ｔｓを設定すると、ペラシャフトトルクリミッタ制御部８において、所定のペラシャフトトルク値Ｔｓと実効ペラシャフトトルク値Ｔｒとの偏差値による制御出力Ｖｌ（＊Ａ）が、出力リミッタ付き車両速度制御部５の出力リミッタの正負リミッタ値（±Ｖｌ）となる。このとき、出力リミッタ付き車両速度制御部５における車速設定値Ｖｓと車速検出値Ｖｔとの関係はＶｓ＞Ｖｔであるから、該出力リミッタ付き車両速度制御部５の制御出力は正リミッタ値（＋Ｖｌ）に制限されることになる。したがって、車両１は、出力リミッタ付き車両速度制御部５の正リミッタ値（＋Ｖｌ）に応じたストローク制御部６の制御によりスロットル開度が開かれて加速制御される。

0018

(２).その後、ペラシャフトトルクリミッタ制御部８の制御出力Ｖｌ値は、所定のペラシャフトトルク設定値Ｔｓに応じた値に固定される。すなわち、車両速度制御部５の出力リミッタ値は所定の出力ペラシャフトトルク設定値Ｔｓに応じた値（＋Ｖｌ）なる。

0019

(３).したがって、出力リミッタ付き車両速度制御部５における車速設定値Ｖｓと車速検出値Ｖｒとの比較出力は、常に，正リミッタ値（＋Ｖｌ）に制限されることになる。このことは、実効ペラシャフトトルクＴｒをその設定値Ｔｓに維持した状態で、前記出力リミッタ値（＋Ｖｌ）によるストローク制御によりスロットル開度の制御が行われ、車両１は設定車速Ｖｓになるまで加速されることになる。

0020

(４).よって、この区間(ｔ0 〜ｔ1）はトルクリミッタ値が制御されるトルクリミッタ制御期間となり、実効ペラシャフトトルクＴｒを所定値Ｔｓに一定制御すること、すなわち加速トルク一定の制御が行なわれる。

0021

(５).車速Ｖｒが設定速度Ｖｓに近づく（ｔ1時刻）と、車両速度制御部５の出力値が正リミッタ値（＋Ｖｌ）に比べ小さくなるので、ストローク制御部６によるエンジンスロットルの開度が絞られ、車両１の加速度(dv/dt）も零となり車速Ｖｒは設定速度Ｖｓで運転される。このとき、ペラシャフトトルクＴｒも車速Ｖｒを設定速度Ｖｓに維持するに必要な一定トルクとなる。［図３，(ｔ1〜ｔ2）区間］
(６).以上のごとく、車両１の加速時においては、所定ペラシャフトトルクＴｓを大きく設定すれば、設定速度Ｖｓに達する迄の時間（ｔ0 〜ｔ1 ）は短時間となり、小さく設定すれば長時間を要することになる。

0022

Ｂ.ペラシャフトトルクＴｒを所定値Ｔｓに維持した状態で車両１を所定の速度から減速させる制御［図３,（ｔ2〜ｔ3）区間］
(１).時刻ｔ2 において、車両１の車速設定Ｖs'と指定する所定のペラシャフトトルク値Ｔｓを設定すると、ペラシャフトトルクリミッタ制御部８において、所定のペラシャフトトルク値Ｔｓと実効ペラシャフトトルク値Ｔｒとの偏差値による制御出力Ｖｌ（＊Ａ）が、出力リミッタ付き車両速度制御部５の出力リミッタの正負リミッタ値（±Ｖｌ）となる。このとき、出力リミッタ付き車両速度制御部５における車速設定値Ｖs'と車速検出値Ｖｔとの関係はＶs'＜Ｖｔであるから、該出力リミッタ付き車両速度制御部５の制御出力は負リミッタ値（−Ｖｌ）に制限されることになる。したがって、車両１は、出力リミッタ付き車両速度制御部５の負リミッタ値（−Ｖｌ）に応じたストローク制御部６の制御によりスロットル開度が絞られて減速制御される。

0023

(２).その後、ペラシャフトトルクリミッタ制御部８の制御出力Ｖｌ値は、所定のペラシャフトトルク設定値Ｔｓに応じた値に固定される。すなわち、車両速度制御部５の出力リミッタ値は所定の出力ペラシャフトトルク設定値Ｔｓに応じた値（−Ｖｌ）なる。

0024

(３).したがって、出力リミッタ付き車両速度制御部５における車速設定値Ｖｓと車速検出値Ｖｒとの比較出力は、常に，正リミッタ値（−Ｖｌ）に制限されることになる。このことは、実効ペラシャフトトルクＴｒをその設定値Ｔｓに維持した状態で、前記出力リミッタ値（−Ｖｌ）によるストローク制御によりスロットル開度の制御が行われ、車両１は設定車速Ｖs'になるまで減速されることになる。

0025

(４).よって、この区間(ｔ2 〜ｔ3）はトルクリミッタ値が制御されるトルクリミッタ制御期間となり、実効ペラシャフトトルクＴｒを所定値Ｔｓに一定制御すること、すなわち減速トルク一定の制御が行なわれる。

0026

(５).車速Ｖｒが設定速度Ｖs'に近づく（ｔ3時刻）と、車両速度制御部５の出力値が負リミッタ値（−Ｖｌ）に比べ小さくなるので、ストローク制御部６によるエンジンスロットルの開度が徐々に開かれ、車両１の減速度(dv/dt）も零となり車速Ｖｒは設定速度Ｖs'で運転される。このとき、ペラシャフトトルクＴｒも車速Ｖｒを設定速度Ｖs'に維持するに必要な一定トルクとなる。［図３，(ｔ2〜ｔ3）区間］
(６).以上のごとく、車両１の減速時においては、所定ペラシャフトトルクＴｓを大きく設定すれば、設定速度Ｖs'に達する迄の時間（ｔ2 〜ｔ3 ）は短時間となり、小さく設定すれば長時間を要することになる。

0027

以上のように、本発明によれば、次のような効果を奏するものである。

0028

(１).供試車両から指定される出力トルクである加速トルク、減速トルク、及び一定車速維持値が、それらの設定器によって任意に独立して設定することができる。

0029

(２).極めて実路に近い走行シミュレーションが繰り返し可能となり、車両の車内振動、騒音が再現性よく測定することができる。

0030

(３).ダイナモメータの出力トルク制御、及びスロットル開度制御による速度制御は、加速中、一定車速維持中、減速中のいずれにおいても制御切換えをすることなく任意に独立して行なうことができるので、制御切換えなどのショックを供試車両に与えることがない。

0031

図１従来のシャーシダイナモメータの制御装置
図２本発明のシャーシダイナモメータの制御装置
図３本発明のシャーシダイナモメータの制御装置を説明するための車速-時間特性及び出力トルク-時間特性

0032

１供試車両
２ダイナモメータ
３ローラ
４スロットルアクチェータ
５出力リミッタ付き車両速度制御部
６ストローク制御部
７トルク制御部
８ペラシャフトトルクリミッタ制御部
９トルク表示部
10速度検出器（パルスピックアップ）
11周波数-電圧変換器
12走行抵抗設定器
13ロードセル
14ストレインアンプ
15演算増幅器
16掛算器
17 カップリング