特開 2024-17535 電気慣性制御装置及び車両試験装置

(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】P2024017535

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】電気慣性制御装置及び車両試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/007 20060101AFI20240201BHJP

   G01M 13/025 20190101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

G01M17/007 A

G01M13/025

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022120233

(22)【出願日】2022-07-28

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142022

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 一晃

(72)【発明者】

【氏名】東山 勇志

【テーマコード（参考）】

2G024

【Ｆターム（参考）】

2G024AB01

2G024AB15

2G024AD16

2G024BA11

2G024CA09

2G024CA12

2G024DA05

2G024EA13

(57)【要約】

【課題】供試体にトルクを付与するダイナモメータに対して電気慣性制御を行う電気慣性制御装置において、応答性を向上可能な構成を得る。
【解決手段】電気慣性制御装置２は、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と予想速度ｖ２の速度差からダイナモメータ１の予想トルクＴｅを算出して、ダイナモメータ１に作用する外乱トルクを打ち消すための電気慣性トルクＴａｉｒを求める電気慣性トルク算出部４と、実回転速度ｖ１の微分値を用いて算出されるダイナモメータ１のトルク変化量に電気慣性トルクＴａｉｒを加算した値を、予想トルクＴｅに加算する微分補正部６と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

供試体にトルクを付与するダイナモメータに対して電気慣性制御を行う電気慣性制御装置であって、
前記ダイナモメータの実回転速度と予想速度との速度差から前記ダイナモメータの予想トルクを算出して、前記ダイナモメータに作用する外乱トルクを打ち消すための電気慣性トルクを求める電気慣性トルク算出部と、
前記実回転速度の微分値を用いて算出される前記ダイナモメータのトルク変化量に前記電気慣性トルクを加算した値を、前記予想トルクに加算する微分補正部と、
を有する、
電気慣性制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電気慣性制御装置において、
前記電気慣性トルクと前記予想トルクとの差に基づいて、前記予想速度を算出する予想速度算出部をさらに有する、
電気慣性制御装置。

【請求項3】

変速機を含む駆動機構の試験を行うための車両試験装置であって、
請求項１または２に記載の電気慣性制御装置と、
前記ダイナモメータと、
を備え、
前記供試体は、変速機である、
車両試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、供試体にトルクを付与するダイナモメータに対して電気慣性制御を行う電気慣性制御装置、及びそれを備えた車両試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

供試体にトルクを付与するダイナモメータに対して電気慣性制御を行う電気慣性制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、入力軸と出力軸とを備える供試体と、前記入力軸又は前記出力軸の何れかと連結軸を介して接続されたダイナモメータと、トルク電流指令信号に応じて前記ダイナモメータに電力を供給するインバータと、前記連結軸に発生する軸トルクに応じた軸トルク検出信号を発生する軸トルクセンサと、前記ダイナモメータの角速度に応じた角速度検出信号を発生する角速度センサと、を備える電気慣性制御装置が開示されている。

【0003】

具体的には、前記特許文献１の前記電気慣性制御装置は、前記ダイナモメータによって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬する。また、前記電気慣性制御装置は、外乱補償トルク信号を生成する外乱オブザーバと、トルク信号と前記外乱補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とを合算することによって慣性補償トルク信号を生成する慣性補償器と、を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６４９７４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記特許文献１のような電気慣性制御装置は、上述のように供試体に接続されたダイナモメータのトルクを制御することにより、前記供試体に対して実機と同様の挙動を実現する。

【0006】

ところで、電気慣性制御装置は、ダイナモメータの予想速度と実回転速度との速度差に基づいて電気慣性制御を行う場合がある。このような電気慣性制御装置では、前記予想速度と前記実回転速度との速度差がなければ、電気慣性制御を精度良く行うことができない。よって、前記予想速度と前記実回転速度との速度差がない場合には、電気慣性制御の応答性が低下する。そのため、前記予想速度と前記実回転速度との速度差がなくても前記電気慣性制御を行うことができ、前記電気慣性制御の応答性を向上可能な電気慣性制御装置が求められている。

【0007】

本発明の目的は、供試体にトルクを付与するダイナモメータに対して電気慣性制御を行う電気慣性制御装置において、応答性を向上可能な構成を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態に係る電気慣性制御装置は、供試体にトルクを付与するダイナモメータに対して電気慣性制御を行う電気慣性制御装置である。この電気慣性制御装置は、前記ダイナモメータの実回転速度と予想速度との速度差から前記ダイナモメータの予想トルクを算出して、前記ダイナモメータに作用する外乱トルクを打ち消すための電気慣性トルクを求める電気慣性トルク算出部と、前記実回転速度の微分値を用いて算出される前記ダイナモメータのトルク変化量に前記電気慣性トルクを加算した値を、前記予想トルクに加算する微分補正部と、を有する（第１の構成）。

【0009】

これにより、ダイナモメータの実回転速度と予想速度との速度差がない状態でも、微分補正部によって、予想トルクを算出することができる。すなわち、電気慣性制御装置が前記微分補正部を有しない場合、応答性良く前記ダイナモメータの電気慣性制御を行うことができなかったが、上述の構成により、前記速度差が生じない状態でも、前記ダイナモメータの電気慣性制御を行うことができる。

【0010】

その結果、前記ダイナモメータの前記実回転速度を、目標とする回転速度に、速やかに近づけることができる。よって、供試体にトルクを付与するダイナモメータに対して電気慣性制御を行う電気慣性制御装置において、応答性を向上可能な構成が得られる。

【0011】

前記第１の構成において、前記電気慣性トルクと前記予想トルクとの差に基づいて、前記予想速度を算出する予想速度算出部をさらに有する（第２の構成）。

【0012】

これにより、電気慣性トルクを求めるための速度差を精度良く求めることができる。よって、前記電気慣性トルクをより精度良く求めることができる。

【0013】

本発明の一実施形態に係る車両試験装置は、変速機を含む駆動機構の試験を行うための車両試験装置である。この車両試験装置は、前記第１または第２の構成を有する電気慣性制御装置と、前記ダイナモメータと、を備える。前記供試体は、変速機である（第３の構成）。

【0014】

これにより、変速機に対してダイナモメータが駆動連結された車両試験装置において、前記変速機のトルクが急変した場合でも、前記ダイナモメータを応答性良く電気慣性制御することができる。よって、応答性の高い車両試験装置が実現される。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一実施形態に係る電気慣性制御装置によれば、電気慣性制御装置は、ダイナモメータの実回転速度と予想速度との速度差から前記ダイナモメータの予想トルクを算出して、前記ダイナモメータに作用する外乱トルクを打ち消すための電気慣性トルクを求める電気慣性トルク算出部と、前記実回転速度の微分値を用いて算出される前記ダイナモメータのトルク変化量に前記電気慣性トルクを加算した値を、前記予想トルクに加算する微分補正部と、を有する。これにより、応答性を向上可能な電気慣性制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、電気慣性制御装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図２は、電気慣性制御装置が微分補正部を有していない場合の回転速度及びトルクの一例を示す図である。

【図3】図３は、電気慣性制御装置が微分補正部を有する場合の回転速度及びトルクの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

【0018】

実施形態に係る車両試験装置１００は、自動車のような車両の動力伝達系の一部である供試体２００の性能試験を行う装置である。本実施形態では、供試体２００は、例えば変速機である。

【0019】

車両試験装置１００は、ダイナモメータ１及び電気慣性制御装置２を有する。図１は、電気慣性制御装置２の構成の一例を示す機能ブロック図である。

【0020】

図１に示すように、電気慣性制御装置２は、速度検出器３と、電気慣性トルク算出部４と、予想速度算出部５と、微分補正部６とを有する。

【0021】

速度検出器３は、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１を検出する。例えば、速度検出器３は、レゾルバ又はエンコーダのような回転速度を検知するセンサを含む。

【0022】

電気慣性トルク算出部４は、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と、後述する予想速度ｖ２との速度差Δｖからダイナモメータ１の予想トルクＴｅを算出する。さらに、電気慣性トルク算出部４は、予想トルクＴｅを用いて、ダイナモメータ１に作用する外乱トルクを打ち消すための電気慣性トルクＴａｉｒを求める。なお、「外乱トルク」とは、例えば、ダイナモメータ１及び供試体２００の軸系（動力伝達系）に対して、外乱として入力されるトルクである。

【0023】

詳しくは、電気慣性トルク算出部４は、時間差乗算器４１、第１加算器４２及び電気慣性トルク演算器４３を有する。

【0024】

時間差乗算器４１は、実回転速度ｖ１から後述する予想速度ｖ２を減算することによって得られる速度差Δｖに、所定の値を乗算する。

【0025】

第１加算器４２は、時間差乗算器４１によって得られた値と、後述する微分補正部６によって得られる値と、を加算して、予想トルクＴｅを算出する。

【0026】

電気慣性トルク演算器４３は、算出された予想トルクＴｅに、（Ｊｃ－Ｊｍ／Ｊｃ）を乗算することによって、電気慣性トルクＴａｉｒを算出する。なお、係数Ｊｃは、模擬する車体の慣性モーメントである。係数Ｊｍは、ダイナモメータ１の慣性モーメントである。

【0027】

予想速度算出部５は、予想トルクＴｅから電気慣性トルクＴａｉｒを減じた値に基づいてダイナモメータ１の予想速度ｖ２を算出する。例えば、予想速度ｖ２は、現在のダイナモメータ１の回転速度の予想値である。

【0028】

詳しくは、予想速度算出部５は、積分器５１を有する。積分器５１は、予想トルクＴｅから電気慣性トルクＴａｉｒを減算した値を係数Ｊｍで除算し、除算で得られた値を積分演算する。これらの演算を行うことにより、予想速度算出部５は、ダイナモメータ１の予想速度ｖ２を求めている。

【0029】

微分補正部６は、実回転速度ｖ１の微分値を用いて、ダイナモメータ１のトルク変化量を算出する。このトルク変化量は、ダイナモメータ１及び供試体２００に加わる外乱によって変化したトルクの変化量である。さらに、微分補正部６は、算出したトルク変化量に電気慣性トルクＴａｉｒを加算した値を、予想トルクＴｅに加算する。

【0030】

詳しくは、微分補正部６は、微分器６１、乗算器６２、第２加算器６３を有する。

【0031】

微分器６１は、速度検出器３の出力信号から得られる実回転速度ｖ１を微分演算する。乗算器６２は、微分器６１によって算出された値に、係数Ｊｍを乗算する。

【0032】

第２加算器６３は、乗算器６２によって得られたダイナモメータ１のトルク変化量に、電気慣性トルクＴａｉｒを加算する。そして、微分補正部６は、第２加算器６３によって処理された値を、電気慣性トルク算出部４の第１加算器４２に入力する。

【0033】

このように、微分補正部６は、実回転速度ｖ１の微分値を用いて算出されるダイナモメータ１のトルク変化量と電気慣性トルクＴａｉｒとを加算した値を、予想トルクＴｅに加算する。

【0034】

微分補正部６を有していない場合、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と予想速度ｖ２との速度差がない状態では、予想トルクＴｅの値が抑制され、応答性良くダイナモメータ１の電気慣性制御を行うことができない。

【0035】

しかし、電気慣性制御装置２は、微分補正部６を有するので、実回転速度ｖ１の微分値に基づいて予想トルクＴｅを算出することができる。例えば、ダイナモメータ１の回転開始当初のように、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と予想速度ｖ２との速度差が生じない状態でも、応答性良くダイナモメータ１の電気慣性制御を行うことができる。よって、ダイナモメータ１に対する電気慣性制御の応答性を向上することができる。

【0036】

図示しないコントローラーから入力されるトルク指令値Ｔｒｅｆから電気慣性トルクＴａｉｒを減算した値に基づいて、図示しない駆動制御部がダイナモメータ１に供給する電力を制御する。このような電力制御によって、ダイナモメータ１は、外乱の影響が打ち消されるように補正されたトルクを出力する。

【0037】

次に、図２及び図３のグラフを用いて、電気慣性制御装置２が微分補正部６を有する場合の作用効果について説明する。

【0038】

まず、図２及び図３のグラフにおいて、「外乱トルク」は、ダイナモメータ及び供試体の軸系（動力伝達系）に対して、外乱として入力されるトルクの大きさの一例を示す。「電気慣性トルク」は、外乱の影響を打ち消すために算出されるダイナモメータ１のトルクの補正量の一例を示す。また、「理想速度」は、ダイナモメータ１の理想的な回転速度の一例を示す。「実回転速度」は、ダイナモメータ１の実際の回転速度の一例を示す。

【0039】

そして、図２は、電気慣性制御装置が微分補正部を有さない場合のダイナモメータ１のトルク及び回転速度の時間変化の一例を示す。

【0040】

図２に示すように、ダイナモメータ１の回転初期では、ダイナモメータ１の電気慣性制御の反応の遅れによって、回転速度の傾きが一定になるまで、時間が必要である。これは、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と予想速度ｖ２との速度差Δｖが十分に大きな値になるまで、ダイナモメータ１の電気慣性制御の応答に遅れがあることが一因である。

【0041】

これに対し、本実施形態では、電気慣性制御装置２が微分補正部６を有することにより、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と予想速度ｖ２との速度差がない状態でも、微分補正部６によって、予想トルクＴｅを算出することができる。すなわち、速度差が生じない状態でも、ダイナモメータ１の電気慣性制御を行うことができる。

【0042】

図３は、本実施形態に係る電気慣性制御装置２（微分補正部６を有する場合）によってダイナモメータ１を電気慣性制御した場合のダイナモメータ１のトルク及び回転速度の時間変化の一例を示す。

【0043】

図３に示すように、ダイナモメータ１の開始直後から、実回転速度ｖ１の傾きと理想速度の傾きとのずれが少ない。しかも、理想速度と実回転速度ｖ１との差が抑制されている。図３は、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と予想速度ｖ２との速度差Δｖが十分に大きな値になるまで待つことなく、ダイナモメータ１の開始直後から、ダイナモメータ１の電気慣性制御が、応答性良く、且つ効果的に行われていることを示している。

【0044】

以上より、本実施形態の電気慣性制御装置２は、供試体２００にトルクを付与するダイナモメータ１に対して電気慣性制御を行う。電気慣性制御装置２は、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と予想速度ｖ２との速度差Δｖからダイナモメータ１の予想トルクＴｅを算出して、ダイナモメータ１に作用する外乱トルクを打ち消すための電気慣性トルクＴａｉｒを求める電気慣性トルク算出部４と、実回転速度ｖ１の微分値を用いて算出されるダイナモメータ１のトルク変化量に電気慣性トルクＴａｉｒを加算した値を、前記予想トルクＴｅに加算する微分補正部６と、を有する。

【0045】

これにより、ダイナモメータ１の実回転速度ｖ１と予想速度ｖ２との速度差がない状態でも、微分補正部６によって、予想トルクＴｅを算出することができる。すなわち、電気慣性制御装置２が前記微分補正部６を有しない場合、前記速度差が生じるまで前記ダイナモメータ１の電気慣性制御を行うことができなかったが、上述の構成により、前記速度差が生じない状態でも、ダイナモメータ１の電気慣性制御を行うことができる。よって、前記ダイナモメータ１に対する電気慣性制御の応答性を向上することができる。

【0046】

電気慣性制御装置２は、電気慣性トルクＴａｉｒと予想トルクＴｅとの差に基づいて、予想速度ｖ２を算出する予想速度算出部５をさらに有する。

【0047】

これにより、電気慣性トルクＴａｉｒを求めるための速度差Δｖを精度良く求めることができる。よって、電気慣性トルクＴａｉｒをより精度良く求めることができる。

【0048】

また、本実施形態の車両試験装置１００は、変速機を含む駆動機構の試験を行う。車両試験装置１００は、上述の電気慣性制御装置２と、ダイナモメータ１と、を備える。供試体２００は、変速機である。

【0049】

これにより、変速機に対してダイナモメータ１が駆動連結された車両試験装置１００において、前記変速機のトルクが急変した場合でも、ダイナモメータ１を応答性良く電気慣性制御することができる。よって、応答性の高い車両試験装置１００が実現される。

【0050】

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0051】

前記実施形態では、予想速度算出部５は、電気慣性トルクＴａｉｒと予想トルクＴｅとの差に基づいて、ダイナモメータ１の予想速度ｖ２を算出する。しかし、予想速度算出部は、電気慣性トルクと予想トルクとの差以外の値に基づいて、ダイナモメータの予想速度を算出してもよい。また、電気慣性制御装置は、予想速度算出部を有していなくてもよい。この場合には、電気慣性制御装置は、本実施形態以外の方法によって得た予想速度を用いて、予想トルクを算出してもよい。

【0052】

前記実施形態では、車両試験装置１００が、自動車の構成の一部を試験する例を説明した。しかしながら、車両試験装置は、二輪車、三輪車のような自動車以外の車両を試験する装置であってもよい。また、車両試験装置は、無限軌道車両のようなタイヤを有さない車両を試験する装置であってもよい。

【0053】

前記実施形態では、供試体２００が変速機である例を説明した。しかしながら、供試体は、クラッチ、トランスミッション、ドライブシャフト、デファレンシャルギヤ等、変速機以外の動力伝達系の一部であってもよい。ダイナモメータは、供試体の入力軸に接続されてもよいし、出力軸に接続されてもよい。

【0054】

前記実施形態では、車両試験装置１００が１つのダイナモメータ１及び１つの電気慣性制御装置２を含む例を説明した。しかしながら、車両試験装置は、複数のダイナモメータ及び複数の電気慣性制御装置を有してもよい。

【0055】

前記実施形態では、速度検出器３がレゾルバ又はエンコーダを含む例を説明した。しかしながら、速度検出器は、レゾルバ及びエンコーダ以外のダイナモメータの回転速度を検知可能なセンサを含んでいてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明は、供試体にトルクを付与するダイナモメータに対して電気慣性制御を行う電気慣性制御装置及び該電気慣性制御装置を有する車両試験装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0057】

１ ダイナモメータ
２ 電気慣性制御装置
３ 速度検出器
４ 電気慣性トルク算出部
４１ 時間差乗算器
４２ 第１加算器
４３ 電気慣性トルク演算器
５ 予想速度算出部
５１ 積分器
６ 微分補正部
６１ 微分器
６２ 乗算器
６３ 第２加算器
１００ 車両試験装置
２００ 供試体
Ｊｃ 係数
Ｊｍ 係数
Ｔａｉｒ 電気慣性トルク
Ｔｅ 予想トルク
Ｔｒｅｆ 指令値
ｖ１ 回転速度
ｖ２ 予想速度
Δｖ 速度差

【図1】

【図2】

【図3】