特開 2023-60738 自動車用試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023060738

(43)【公開日】2023-04-28

(54)【発明の名称】自動車用試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/007 20060101AFI20230421BHJP

【ＦＩ】

G01M17/007 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021170499

(22)【出願日】2021-10-18

(71)【出願人】

【識別番号】000003115

【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 敏

(72)【発明者】

【氏名】中沢 拓未

(72)【発明者】

【氏名】舟木 勇太

(72)【発明者】

【氏名】北内 千浩

(57)【要約】

【課題】旋回はハンドル操作によって行われる操舵角の変化によることに注目してダイナモメータに設定値を付与し、試験車の旋回走行時における駆動制動時の動力バランスを再現できる自動車用試験装置を提供する。
【解決手段】試験車Ｔｃの車輪連結部Ｗｃ１～Ｗｃ４に連結されるダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４の負荷制御をする制御ユニットＣｕが、走行抵抗モデル１１とバランス制御部１３とを備える。操舵される車輪連結部に連結されるダイナモメータが操舵に伴って操舵方向に可動である。操舵角センサ２ａ，２ｂと、試験車の諸元Ｂｓ及び車速と操舵角δとに対応させて旋回運動をモデル化した旋回運動モデル１５とを備え、バランス制御部に、走行抵抗モデルでの演算結果に加えて、旋回運動モデルでの演算結果としてのバランス指令値が入力され、バランス指令値に基づくダイナモメータ相互のバランス制御を加味して負荷を夫々決定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験車の車輪連結部に夫々連結される各ダイナモメータと、各ダイナモメータの負荷制御をする制御ユニットと、ダイナモメータの回転数から車速を検出する車速検出手段とを備え、
制御ユニットが、予め設定される試験車の車両諸元と試験車の車速とに対応させて試験車に作用する走行抵抗をモデル化した走行抵抗モデルと、車速検出手段で検出した車速に応じた走行抵抗モデルでの演算結果を基に各ダイナモメータに加える負荷を決定するバランス制御部とを備え、バランス制御部で決定される負荷に応じて各ダイナモメータが制御される自動車用試験装置であって、
操舵される車輪連結部に連結されるダイナモメータが操舵に伴って操舵方向に可動であるものにおいて、
試験車の操舵に伴う操舵角を検出する操舵角センサと、試験車の車両諸元、車速及び操舵角センサで検出される操舵角に対応させて試験車が操舵されたときの旋回運動をモデル化した旋回運動モデルとを更に備え、
バランス制御部に、走行抵抗モデルでの演算結果に加えて、旋回運動モデルでの演算結果としてのバランス指令値が入力され、このバランス指令値に基づくダイナモメータ相互のバランス制御を加味して負荷を夫々決定するように構成されることを特徴とする自動車用試験装置。

【請求項2】

前記操舵角センサで検出される操舵角に応じて前記旋回運動モデルによりコーナリングドラッグを演算し、この演算結果を走行抵抗モデルに入力するように構成したことを特徴とする請求項１記載の自動車用試験装置。

【請求項3】

前記旋回運動モデルは、旋回時における試験車の運動方程式をモデル化したものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の自動車用試験装置。

【請求項4】

前記バランス指令値は、車速追従平均回転数、走行距離差を基にした角度差及びトルク差のいずれか一つで付与することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の自動車用試験装置。

【請求項5】

前記操舵角センサは、前記試験車の操舵されるすべての車輪に設けられることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の自動車用試験装置。

【請求項6】

前記操舵される車輪以外のものに連結されるダイナモメータとして、操舵方向に不動のハブ結合式のものまたはローラ式のものを使用することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の自動車用試験装置。

【請求項7】

前記操舵角センサでの操舵角に代えて、試験車のハンドル角を用いることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の自動車用試験装置。

【請求項8】

前記試験車は、２輪車、３輪車、４輪車、６輪車、８輪車またはトレーラを有する車両のいずれかであることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の自動車用試験装置。

【請求項9】

請求項２記載の自動車用試験装置であって、前記試験車が２輪車である場合において、キャンバ角を検出して旋回走行時のコーナリングドラッグを再現可能としたことを特徴とする自動車用試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車用試験装置に関し、より詳しくは、自動車（試験車）の操舵による旋回運動を想定してダイナモメータの負荷制御が可能なものに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、自動二輪車、乗用車やトラックといった自動車の排出ガスや燃費などの評価試験には、シャシダイナモが従来から利用されている。評価試験に際しては、試験室内でローラ上に設置された試験車に対し、ダイナモメータにより試験車が実路走行したときの同等の負荷（走行抵抗）を付与し、例えば、モード排出ガス量（g/km）や燃費値（km/L）が算出される（例えば、特許文献１，２参照）。このようなシャシダイナモは、試験車を旋回走行させることを想定していない機械装置である。このため、旋回走行を含む実路を想定したモード運転による評価試験を実施したいという近年の要請には対応できないものである。

【0003】

一方、試験車のタイヤを取り外し、例えば、試験車の各車輪連結部としてのハブにダイナモメータを夫々連結し、ローラを介さず動力を付与する方式の自動車用試験装置が提案されている。このような自動車用試験装置の中には、試験車のハンドル操作により車輪の実舵角を変えられる方式のものも提案されている（特許文献３参照）。このものでは、旋回走行を含んだ運転時における試験車のエンジンやモータの原動機からハブまでの駆動力、回生エネルギやブレーキ操作時の減速エネルギの合計による排出ガスや燃費などの評価試験が可能になる。

【0004】

然し、実路走行時に操舵されると、試験車は様々な自立した運動を伴う（非特許文献１，２参照）。これに伴って試験車の各駆動輪や各従動輪に作用する走行抵抗のバランスも変化するものの、上記特許文献３では、このような走行抵抗のバランスを考慮できないという問題がある。つまり、旋回を含む実路を想定したモード走行、テストコースでの旋回を含む試験室内での評価試験におけるフロントローディングと呼ばれる前倒し試験、車両外部視界に代表される情報を模擬可能とした場合の先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）や、自動運転（ＡＤ）時の運転のように、予め決められた車速などの設定値がない状態で評価試験を行うとき、旋回に対して予めダイナモメータに設定値（負荷）を付与する手段がなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１―１７３８４８号公報

【特許文献2】米国特許公開２０１１／０３０３０００号公報

【特許文献3】特表２０２０－５２０４５７号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】安部正人著，「自動車の運動と制御」，第２版，東京電機大学出版局，2008年

【非特許文献2】清水康夫著，「先端自動車工学」，初版，東京電機大学出版局，2016年2月20日

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、旋回はハンドル操作によって行われる操舵角の変化によることに注目してダイナモメータに設定値を付与し、試験車の旋回走行時における駆動制動時の動力バランスを再現できるようにした自動車用試験装置を提供することをその課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、試験車の車輪連結部に夫々連結される各ダイナモメータと、各ダイナモメータの負荷制御をする制御ユニットと、ダイナモメータの回転数から車速を検出する車速検出手段とを備え、制御ユニットが、予め設定される試験車の諸元と試験車の車速とに対応させて試験車に作用する走行抵抗をモデル化した走行抵抗モデルと、車速検出手段で検出した車速に応じた走行抵抗モデルでの演算結果を基に各ダイナモメータに加える負荷を決定するバランス制御部とを備え、バランス制御部で決定される負荷に応じて各ダイナモメータが制御される自動車用試験装置であって、操舵される車輪連結部に連結されるダイナモメータが操舵に伴って操舵方向に可動であるものにおいて、試験車の操舵に伴う操舵角を検出する操舵角センサと、試験車の諸元及び車速と操舵角センサで検出される操舵角とに対応させて試験車が操舵されたときの旋回運動をモデル化した旋回運動モデルとを更に備え、バランス制御部に、走行抵抗モデルでの演算結果に加えて、旋回運動モデルでの演算結果としてのバランス指令値が入力され、このバランス指令値に基づくダイナモメータ相互のバランス制御を加味して負荷を夫々決定するように構成されることを特徴とする。

【0009】

以上によれば、試験車の旋回走行時、操舵角を検出して各駆動輪のバランス制御の一例である差回転数や差トルクを加味した設定値（負荷）を各ダイナモメータに付与できるため、試験車の旋回走行時における駆動制動時の動力バランスを再現することができる。言い換えると、操舵角に対するダイナモメータへの設定値を自動的に付与するため、予め設定値が不明な状態でも評価試験が実施することができる。

【0010】

ここで、試験車の操舵による旋回時、旋回方向外側に位置する車輪は、その内側に位置する車輪と比較して早く回転する。このため、操舵角が大きくなると、コーナリングドラッグとよばれる減速トルクが負荷される。そこで、本発明においては、前記操舵角センサで検出される操舵角に応じて前記旋回運動モデルによりコーナリングドラッグを演算し、この演算結果を走行抵抗モデルに入力する構成を採用することができる。これにより、旋回引きずり抵抗であるコーナリングドラッグを加味した設定値（負荷）を各ダイナモメータに付与することができる。

【0011】

本発明においては、前記旋回運動モデルは、旋回時における試験車の運動方程式をモデル化したものである構成を採用でき、また、前記バランス指令値は、車速追従平均回転数、走行距離差を基にした角度差及びトルク差のいずれか一つで付与することができる。更に、前記操舵角センサは、前記試験車の操舵されるすべての車輪に設けてもよく、また、操舵される車輪以外のものに連結されるダイナモメータとして、操舵方向に不動のハブ結合式のものまたはローラ式のものを使用することができる。更に、前記操舵角センサでの操舵角に代えて、試験車のハンドル角を用いることができる。本発明の自動車用試験装置で試験できる対象（試験車）は、２輪車、３輪車、４輪車、６輪車、８輪車またはトレーラを有する車両のいずれかであり、その一部またはすべての車輪を含む。なお、試験車が２輪車である場合において、キャンバ角を検出して旋回走行時のコーナリングドラッグを再現可能とすることができ、これにより、２輪車の旋回時の前後差回転（バランス）とコーナリングドラッグをダイナモメータに付加することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態の自動車試験装置の構成を説明する図。

【図2】旋回運動モデルでのバランス指令生成の演算方法の一例を示す図。

【図3】旋回運動モデルでのコーナリングドラッグの演算方法の一例を示す。

【図4】操舵される前輪タイヤの横すべり角とサイドフォース、コーナリングフォース、コーナリングドラッグとのモデルを示す図。

【図5】４輪車の等価的２輪車モデルを示す図。

【図6】試験車の旋回半径とバランス制御の一例である車輪の左右回転数の差を説明する図。

【図7】車両横すべり角モデル及びヨーモーメントモデルのブロック線図。

【図8】（ａ）は、車両横すべり角モデルを説明する図、（ｂ）は、ヨーモーメントモデルを説明する図、（ｃ）は、旋回半径モデルを説明する図。

【図9】変形例に係る実施形態の自動車試験装置の構成を説明する図。

【図10】（ａ）及び（ｂ）は、他の変形例に係る実施形態の３輪車用の自動車試験装置の構成を説明する図。

【図11】他の変形例に係る実施形態の２輪車用の自動車試験装置の構成を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は後面図。

【図12】他の変形例に係る実施形態の６輪以上の車輪を持つ自動車用の動車試験装置の構成を説明する図。

【図13】他の変形例に係る実施形態の４輪操舵式用の自動車試験装置の構成を説明する図。

【図14】更に他の変形例に係る実施形態の自動車試験装置の構成を説明する図。

【図15】更に他の変形例に係る実施形態の自動車試験装置の構成を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照し、４輪駆動及び前輪操舵方式の自動車を試験車Ｔｃとし、本発明の自動車試験装置ＴＭの実施形態を説明する。なお、各図面においては、特段の説明がない限り、同一の部材、要素や式につき同一符号や記号を用いるものとし、また、前、後、上、下といった方向を示す用語は、図１を基準とする。

【0014】

図１を参照して、本実施形態の自動車用試験装置ＴＭは、試験車Ｔｃの車輪連結部Ｗｃ１～Ｗｃ４に連結される各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４と、各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４の負荷制御をする制御ユニットＣｕとを備える。各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４としては、試験車Ｔｃの車両懸架装置の構造によって相違するものの、ブレーキディスクやホイールハブ等を含む部位である車輪連結部Ｗｃ１～Ｗｃ４に直接取り付けられる公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明は省略する。この場合、操舵される前輪の車輪連結部Ｗｃ１，Ｗｃ２に連結されるダイナモメータＤｍ１，Ｄｍ２は、操舵（試験車Ｔｃのハンドル操作）に伴って操舵方向に可動に構成されている。

【0015】

制御ユニットＣｕは、予め設定される（演算パラメータとしての）試験車Ｔｃの諸元及び試験車Ｔｃに装着され得るタイヤの諸元（以下、これらを「車両諸元Ｂｓ」という）と試験車Ｔｃの車速Ｖとに対応させて試験車Ｔｃに作用する走行抵抗（転がり抵抗、空気抵抗、慣性抵抗）をモデル化した走行抵抗モデル１１と、走行抵抗モデル１１での演算結果を基に、各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４に対する負荷配分及び試験車Ｔｃの駆動制動方向をモデル化した駆動制動方向モデル１２と、駆動制動方向モデル１２の演算結果を基に各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４に加える負荷を決定するバランス制御部１３と、試験車Ｔｃの車速を検出する車速検出手段１４とを備える。駆動制動方向モデル１２には、各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４で計測した回転数やトルクが入力され、その演算結果が車速検出手段１４に入力されて車速が演算される。そして、バランス制御部１３で決定された負荷をトルク指令として各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４に夫々付設される電力変換装置Ｐｃ１～Ｐｃ４に入力され、これに応じて各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４が負荷制御される。なお、上記各構成要素としては公知のものが利用できるため、これ以上の詳細な説明は省略する。

【0016】

本実施形態の自動車用試験装置ＴＭでは、試験車Ｔｃの旋回走行時における駆動制動時の動力バランスを再現するために、試験車Ｔｃの旋回がハンドル操作によって行われる操舵角の変化によることに注目して各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４に負荷（設定値）を付与できるように構成されている。以降、これを詳細に説明する。操舵される前左輪及び前右輪の車輪連結部Ｗｃ１，Ｗｃ２に夫々連結されるダイナモメータＤｍ１，Ｄｍ２には、試験車Ｔｃの操舵に伴う操舵角δ１，δ２を検出する公知の操舵角センサ２ａ，２ｂが取り付けられている。この場合、操舵角δ１，δ２を検出するものであれば、操舵角センサ２ａ，２ｂの取付位置はこれに限定されるものではなく、また、操舵角センサ２ａ，２ｂでの操舵角δ１，δ２に代えて、試験車Ｔｃのハンドル操作角を用いることもできる。

【0017】

また、制御ユニットＣｕは、車両諸元Ｂｓ、車速Ｖ及び操舵角δ１，δ２に対応させて試験車Ｔｃが操舵されたときの旋回運動をモデル化した旋回運動モデル１５を更に備える。旋回運動モデル１５には、車速検出手段１４で演算された車速Ｖと各操舵角センサ２ａ，２ｂで検出された操舵角δ１，δ２とが入力され、旋回運動モデル１５での演算結果がバランス指令としてバランス制御部１３に入力されるようになっている。そして、バランス制御部１３は、バランス指令に基づく各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４相互のバランス制御（差回転数や差トルク）をも加味して負荷を夫々決定する。

【0018】

次に、図２を参照して、旋回走行時における試験車Ｔｃの運動方程式を基にモデル化したものを例に旋回運動モデル１５でのバランス指令生成の演算方法を説明する。ここで、旋回運動モデル１５は、第１の旋回モデル１５ａ、第２の旋回モデル１５ｂ及び係数演算部１５ｃを有し、第１の旋回モデル１５ａでは、車速検出手段１４で演算された状態量である車速Ｖと、前左輪の操舵角センサ２ａで検出される操舵角δ１と前右輪の操舵角センサ２ｂで検出される操舵角δ２とから演算される平均操舵角δが入力される。また、車両諸元Ｂｓとして、ホイールベースｌ、車両重心点から前輪までの長さｌｆ、車両重心点から後輪までの長さｌｒ、トレッドｄ、車両重量ｍ、タイヤ半径ｒｔ、前輪のコーナリングパワーｋｆ、後輪のコーナリングパワーｋｒが予め設定されると共に、これらから係数演算部１５ｃによりスタビリティーファクターである係数Ａを予め演算し、設定される。そして、旋回半径Ｒを係数Ａ、車速Ｖ、ホイールベースｌ、平均操舵角δから演算し、旋回モデル１５ａで得られた平均操舵角δ、旋回半径Ｒ及び、車速Ｖ、トレッドｄ、タイヤ半径ｒｔを第２の旋回モデル１５ｂに入力し、試験車Ｔｃの旋回運動に起因した前輪左右回転数差△Ｎｆｒｌ、後輪左右回転数差△Ｎｒｒｌ並びに前後輪回転数差△Ｎｆｒを演算し、これらの演算結果（△Ｎｆｒｌ，△Ｎｒｒｌ，△Ｎｆｒ）をバランス指令としてバランス制御部１３に出力する。

【0019】

次に、図３を参照して、旋回走行時における試験車Ｔｃの運動方程式を基にモデル化したものを例に旋回運動モデル１５でのコーナリングドラッグの演算方法を説明する。旋回運動モデル１５はまた、第３の旋回モデル１５ｄと第４の旋回モデル１５ｅとを備える。係数演算部１５ｃでは、車両諸元Ｂｓの各パラメータから予め演算し、係数Ａに加えて係数Ｂが設定される。第３の旋回モデル１５ｄに、車速Ｖ、前左輪の操舵角センサ２ａで検出される操舵角δ１と前右輪の操舵角センサ２ｂで検出される操舵角δ２とから演算される平均操舵角δ、ホイールベースｌ、車両重心点から前輪までの長さｌｆ、車両重心点から後輪までの長さｌｒ、係数Ａ，Ｂを入力し、車両横すべり角β、車両ヨーモーメントγが演算され、更には、前輪横すべり角βｆ及び後輪横すべり角βｒが演算される。そして、前輪横すべり角βｆ及び後輪横すべり角βｒをコーナリングドラッグ演算部としての第４の旋回モデル１５ｅのタイヤ横すべり特性１５１に入力し、演算結果としてのコーナリングドラッグＲｃを走行抵抗モデル１１に入力する。

【0020】

ここで、操舵される前輪の横すべり角βｆとサイドフォースＦｓ、コーナリングフォースＦｃ、コーナリングドラッグＲｃのモデルを示す図４から、サイドフォースＦｓをベクトル分解すると、コーナリングフォースＦｃとコーナリングドラッグＲｃとになる。このため、図３中のタイヤ横すべり特性１５１は、前輪横すべり角βｆ（または後輪横すべり角βｒ）に応じたサイドフォースＦｓ、コーナリングフォースＦｃを出力するＸＹ特性である。この特性関数は、予め実験的に求めた前輪横すべり角βｆとサイドフォースＦｓとコーナリングフォースＦｃとの関係をタイヤ特性関数としてプリセットし、その入力した前輪横すべり角βｆに応じて測定点間を補正してサイドフォースＦｆｓとコーナリングフォースＦｆｃを出力するものである。一般の市販車では、タイヤのローテーションによってタイヤの減りを均等にするため、同じタイヤを用いることがある。このため、タイヤ特性関数は、１種類用意すればよいが、前後輪で異なるタイヤを装着する場合や、タイヤの磨耗などの特性変化を考慮してモデル化する場合は、この関数を２種類用意すればよい。

【0021】

また、後輪に関しては、後輪タイヤの横すべり角βｒに応じて測定点間を補正してサイドフォースＦｒｓとコーナリングフォースＦｒｃを出力すればよい。前輪のサイドフォースＦｆｓとコーナリングフォースＦｆｃから、前輪のコーナリングドラッグＲｆｃを演算し、同様に後輪のコーナリングドラッグＲｒｃを演算する。車両全体にかかるコーナリングドラッグＲｃは上記２値から４輪全てにおいて計算して、求めることができる。なお、車両全体については、走行抵抗モデル１１で行っているので、ここに入力する。一般に、操舵角δ１，δ２が小さい場合、前輪横すべり角βｆも小さくなり、サイドフォースＦｓとコーナリングフォースＦｃはほぼ同じなのでコーナリングドラッグＲｃはほぼゼロになる。そして、操舵角δ１，δ２が大きくなると、これに従いサイドフォースＦｓが増加していくのに対し、コーナリングフォースＦｃは減少し、コーナリングドラッグＲｃは増えていくことになり、駆動制動系試験において影響が出てくる。なお、「コーナリングドラッグ」は上記操舵角に対するタイヤ特性による走行抵抗の増加として記述されることが多い。一方、風損についても旋回時は車両の投影断面積とＣＤ値は変化するので、走行抵抗の増加に影響する。この場合も車両横すべり角βを元に斜め方向からの風に対する走行抵抗の増加としてダイナモメータに与えればよい。この風損の増加も広義の意味でコーナリングドラッグと捉えることができる。但し、このモデルを実装するには数少ない風洞試験装置によって特性値を入手する必要があるがあまりデータとして多くは存在しないので、実用上はそのデータの有無に左右される。

【0022】

次に、図５には、試験車Ｔｃの車両運動モデルを説明するために、４輪車の等価的２輪車モデルを示し、旋回に関する諸量を導き出すことができる。図５中、タイヤ特性として、βｆは前輪横すべり角、βｒは後輪横すべり角、Ｆｆは前輪のコーナリングフォース、Ｆｒは後輪のコーナリングフォースである。また、車体運動として、δは操舵角、βは車両横すべり角、γは車両ヨーモーメント、Ｖは車速である。車両諸元として、ｌはホイールベース、ｌｆは車両重心点Ｇと前車輪軸間の距離、ｌｒは車両重心点Ｇと後車輪軸間の距離、ｍは車両重量、Ｊは車両ヨー慣性モーメントである。なお、旋回について解く場合、旋回時のロール方向についても遠心力とキャンバスラストが関係するが、本実施形態においては、車両旋回時の車両運動モデルそのものは既知であるため、４輪でのキャンバに関しては省略し、車両ヨー方向での運動から解いた時の一例についてのみ記載する。

【0023】

以上の諸元と状態量から運動方程式は以下となる。即ち、車両重心点Ｇにおけるヨーモーメントγは式１から、車両重心点Ｇにおける車両横軸方向の方程式は式２から、操舵角δ、車両横すべり角βと前輪横すべり角βｆ、後輪横すべり角βｒの関係は式３で算出される。

【式１】

【0024】

【式２】

【0025】

【式３】

【0026】

【0027】

上記を諸元にあたるパラメータから求められる係数Ａ及び係数Ｂを先にまとめると、式４となる。なお、係数Ａは、一般にスタビリティーファクターＳｆと呼ばれているパラメータである。

【式４】

【0028】

【0029】

以上より、dV/dt=0,dβ/dt=0,dγ/dt=0の定常状態に対して、車両横すべり角βと車両ヨーモーメントγを求めると、次の式５となる。

【式５】

【0030】

【0031】

上記式５から旋回半径Ｒは、次の式６となる。

【式６】

【0032】

【0033】

次に、図６を参照して、図３中の第４の旋回モデル１５ｅを説明するために、試験車Ｔｃの旋回半径とバランス制御の一例である車輪の左右回転数の差について説明する。図６中、Ｒは旋回半径、Ｒ’は内輪旋回半径、ｄは車両トレッド、θは旋回角度、Ｌ１は内輪走行距離、Ｌ２は外輪走行距離、△Ｌは内外輪走行距離差、Ｖは速度、△Ｖは内外輪速度差、Ｖ－△Ｖ／２は内輪速度、Ｖ＋△Ｖ／２は外輪速度、ωは角速度とする。また、タイヤ半径をｒｔとする。そして、△Ｌの走行差がつくまでの時間を△ｔとし、次の式７から内外輪速度差△Ｖが求められる。

【式７】

【0034】

【0035】

内外輪速度差△Ｖの左右回転数差△Ｎｒｌへの変換は、次の式８が用いられる。なお、前左右輪と後左右輪で旋回半径差は同等となるため、左右回転数差△Ｎｒｌも同じとなる。

【式８】

【0036】

【0037】

前後輪の回転数差△Ｎｆｒは、同様に旋回半径差から幾何学的に以下の近似式９となる。

【式９】

【0038】

【0039】

ここで、上記において、dV/dt=0,dβ/dt=0,dγ/dt=0の定常状態に対して車両横すべり角βと車両ヨーモーメントγを算出したが、演算器でリアルタイムに演算して過渡も含めて求めることができる。そして、前輪横すべり角βｆ、後輪横すべり角βｒを上述の前輪のコーナリングフォースＦｆ、後輪のコーナリングフォースＦｒに代入し、これを上記式１、式２に代入し、全項を積分すると、式１０、式１１が得られる。

【式１０】

【0040】

【式１１】

【0041】

【0042】

上式１０，１１において、ｓはラプラス演算子であり、１/ｓは積分記号と同じ意味となる。そして、上記をブロック線図で表すと、全体が図７になり、上記式１０が車両横すべり角モデル、式１１がヨーモーメントモデルとなる。また、車両横すべり角モデルを式１０に従い詳細を記載すると、図８（ａ）のように、また、ヨーモーメントモデルを式１１に従い詳細を記載すると、図８（ｂ）のようになる。更に、旋回半径モデルは、図８（ｃ）のようになる。これにより、第１の旋回モデル１５ａを図７及び図８（ａ）～（ｃ）の動的車両旋回モデルに置換すれば、動的な前輪横すべり角βｆ、後輪横すべり角βｒ、旋回半径Ｒ、車両横すべり角β及び車両ヨーモーメントγが夫々求められる。

【0043】

以上の実施形態によれば、試験車Ｔｃの旋回走行時、操舵角δを検出して各車輪のバランス制御の一例である差回転数や差トルクを加味した設定値（負荷）を各ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４に付与できる。従って、試験車Ｔｃの旋回走行時における駆動・制動時の動力バランスを再現することができる。言い換えると、操舵角δに対するダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４への設定値を自動的に付与できるため、予め設定値が不明な状態でも評価試験を実施することができる。

【0044】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、バランス制御の設定値が試験車Ｔｃのパッシブなディファレンシャルギヤを想定し、代表的状態量として差回転数設定とその動力計制御系のバランス制御で説明したが、これに限定されるものではない。例えば、差異として差動機構の差異やアクティブ車両制御の有無が関係するが、この場合でも操舵時の操舵角δから求まる各車輪の走行距離差および差回転数は変化しないので、送信側であるバランス設定はそのまま出力し、受信側のバランス制御側で車両差異を実走行と同じになるように制御系を対応させれば良い。

【0045】

また、上記実施形態では、４輪駆動及び前輪操舵方式の自動車を試験車Ｔｃとしたものを例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２輪駆動の自動車に対しても本発明は適用することができ、近年の自動車が車両安定装置の予防安全技術として標準採用されるＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）、ＴＲＣ（トラクションコントロール）、ＥＳＣ（横すべり防止装置）などのブレーキの制御を行う場合にも本発明は適用することができる。駆動される車輪を駆動輪、駆動されない車輪を従輪とし、試験車（実車）の実路での走行時、従輪もまた路面と接しているので回転する。この場合、本発明の自動車用試験装置ＴＭを用いて評価試験する場合には路面がないので、従輪を駆動輪と同等の車速となるように回転させないと、車両安定装置が空転と異常判断して運転できない。このような場合、図９に示すように、従輪連結部に連結したダイナモメータＤｍ３，Ｄｍ４もまた、駆動輪と同等の車速となるように回転数制御され、車両安定装置が異常と判断せずに運転ができるようにしている。このようなダイナモメータＤｍ３，Ｄｍ４の制御機能を「車速追従制御部」と称する。但し、車両安定装置を無効にして試験を行い所望の評価が得られるのであれば、駆動輪（前輪駆動２輪、あるいは後輪駆動２輪）だけにダイナモメータを用意すればよい。なお、制御系も２輪駆動用に負荷配分を切り換えて行えばよい。これらの制御機能は、上記負荷配分及びタイヤ駆動制御方向モデルの負荷配分部に設ければよい。

【0046】

更に、上記実施形態では、バランス指令の一例として、前輪左右回転数差△Ｎｆｒｌ、後輪左右回転数差△Ｎｒｒｌ及び前後輪回転数差△Ｎｆｒを例に説明した。これは車両の差動機構がディファレンシャルギアの場合を想定しており車両側が制御を行わない場合に一般的に行われる。ディファレンシャルギア以外の差動機構や車両側がアクティブヨー制御等の各輪のバランス制御を行う場合は、バランス指令は回転数とは限らず、走行距離差を基にした角度差、あるいはトルク差のモデルを与える。あるいはバランス制御を無効にし、タイヤの駆動・制動方向のモデル中のスリップモデルのみで評価試験を行うようにしてもよい。

【0047】

現在あまり台数は多くは無いが、試験車Ｔｃが３輪車の場合でも４輪車同様に、ダイナモメータを必要な台数用意し、前輪に操舵角センサを用いれば評価試験ができる。このような自動車用試験装置につき、図１０（ａ）には、前１輪、後２輪の場合の「試験車Ｔｃ１」に対する構成例を、図１０（ｂ）には、前２輪、後１輪の場合の「試験車Ｔｃ２」に対する構成例を示している。また、バイク等の２輪車（試験車Ｔｃ３）を操舵角によって旋回させる試験であれば、図１１（ａ）に示すように、上記同様、必要な数のダイナモメータＤｍ１，Ｄｍ３を用意すればよい。但し、図１１（ｂ）に示すように、車体を傾けて、キャンバ角と称される角度に応じたキャンバスラストと称されるコーナリングフォースによる旋回を本発明の自動車用試験装置で行うのであれば、これに利用されるダイナモメータＤｍ２もキャンバ角に対応させて角度をつける必要がある。このような場合、キャンバ角センサを設け、その出力信号を旋回モデルに入力すれば、機能を具備させることができる。なお、車両の前後輪に差動機構がないため、その評価のためのバランス制御は不要である。また、４輪車と同様にＡＢＳ異常検知防止させるのであれば、車速追従制御および前後輪バランス制御を付加し、コーナリングドラッグ負荷を与えて旋回時の駆動・制動の評価試験が行うことができる。

【0048】

また、本発明は、バスやトラックなどの４輪商用車だけでなく、従輪の多い６輪以上のものにも適用することができる。但し、図１２に示すように、駆動輪のあるトラクタ部分とトレーラ部分が連結装置を介してつながるトレーラの車種に対しては、トラクタ部分とトレーラ部分の車両横すべり角β１，β２は同じでは無いので、上記実施形態の「旋回モデル（図２、３参照）」をトレーラ用に書きかえれば成立する。４輪車における４輪操舵の機能を有する車両の場合、図１３に示すように、後輪側にも操舵角センサ２ｃ，２ｄを設けて、タイヤ横力モデル及び旋回運動モデル１５に入力すれば、同様に評価試験ができる。車両運動モデルにおいては、前輪横すべり角βｆの式の前輪操舵角δと同じように後輪横すべり角βｒの式において後輪操舵角をδｒとすると、次の式１２で同様に旋回モデルを解くことができる。

【式１２】

【0049】

【0050】

また、上記実施形態では、車輪連結部（ハブ）Ｗｃ１～Ｗｃ４に連結され、操舵に対し可動するダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４について全ての車輪に対して同様に記載したが、操舵に対して可動する必要が無い車輪軸のダイナモメータについては、操舵に対して可動しないハブ結合式の動力計または左右独立のローラ式動力計を組み合わせても、各輪のバランス制御とコーナリングドラッグＲｃを与えることができる。また、左右独立ではないローラ式動力計を組み合わせた場合でも、左右のバランス制御は出来ないがコーナリングドラッグＲｃを与えることは可能である。また、駆動・制動力の評価ではなく、例えば負荷を与えずとも車輪が回転した状態で操舵した場合、例えば、車両安定装置のＥＳＣを除く動作の確認や、その他の電子制御機器の部分的な動作を確認するために使用するのであれば、そのための試験装置として機能する。

【0051】

更に、上記実施形態では、操舵角が操舵方向に可動するダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４から出力している（即ち、ダイナモメータＤｍ１～Ｄｍ４に操舵角センサ２ａ，２ｂを設けている）が、実舵角と呼ばれる車輪部の操舵角を検出するようにしてもよい。操舵は操舵ハンドルにより行われるので、ハンドル操舵角を操舵角として旋回時の動力バランス及びコーナリングドラッグＲｃを再現することもできる。なお、操舵は運転者の筋力を補助するパワーアシストと呼ばれるステアリングシステムが多く用いられる。例えば、図１４に示す電気式のものであれば、操舵ハンドルＨｓ、モータ、減速ギアとラックアンドピニオン、操舵軸の機構により車両連結部Ｗｃ１，Ｗｃ２に操舵力が伝達されるため、ハンドル操作角θと実舵角δの比率は、ステアリングシステム内の遊び角を除けば概ね一定の減速比Ｇとなる。また、試験車Ｔｃには操舵ハンドルＨｓの角度を検出する角度センサ（図示省略）が組み込まれており、角度センサはＥＣＵと称される車両制御装置に接続され、試験車Ｔｃ内のＣＡＮと称されるＥＣＵ間の通信系統で接続され、操舵ハンドルＨｓの角度データが割り当てられ、その一部がＯＢＤと称される車載式故障診断装置を車両外部に接続され、ＯＢＤポートを介してダイナモメータＤｍ１，Ｄｍ２（その制御部）とＥＣＵとを接続することによりハンドル操作角θを得るようにしてもよい。そして、第１の旋回モデル１５ａ内でハンドル操作角θを実操舵角δとの減速比Ｇで徐すれば実操舵角δとして、その後段の旋回モデル１５ｂに入力して、旋回時のダイナモメータＤｍ１，Ｄｍ２を制御することができる。また、ハンドル操作角θとして試験車Ｔｃの制御装置が有するデータを用いる方法以外に、図１５にその一例を示すように、車両のＥＣＵに接続しないで、操舵角度計などの測定器を取り付けてハンドル操作角θを検出して信号として出力し、旋回運動モデル１５に接続するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0052】

ＴＭ…自動車用試験装置、Ｔｃ…試験車、Ｗｃ１～Ｗｃ４…車輪連結部、Ｄｍ１～Ｄｍ４…ダイナモメータ、Ｃｕ…制御ユニット、１１…走行抵抗モデル、Ｂｓ…車両諸元、Ｖ…車速、１３…バランス制御部、δ…操舵角、２ａ，２ｂ…操舵角センサ、１５…旋回運動モデル、θ…ハンドル操作角（ハンドル角）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】