JP3049887B2 - ダイナモメータの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の変速機の過
渡性能等を試験するためのダイナモメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両用変速機の変速時の過渡
的な挙動を試験するには、変速機の駆動源になるエンジ
ンと同等の性能（応答性，トルク，慣性等）を持つダイ
ナモメータが要望される。

【０００３】このための従来のダイナモメータは、応答
性に優れる直流電動機を駆動用モータとして使用し、制
御装置には実際のエンジン特性を模擬したエンジン特性
ジェネレータからのトルク指令によって駆動用モータを
トルク制御するトルク制御装置が採用される。

【０００４】図４は従来のダイナモメータの装置構成図
を示す。供試変速機１はその駆動源として直流モータ２
が連結され、負荷として吸収用ダイナモメータ３が連結
される。この直流モータ２の制御装置は、エンジン特性
ジェネレータ４によって実際のエンジンが持つ回転数−
トルク特性に従ったトルク指令出力Ｔ＊を得る。このジ
ェネレータ４は、エンジンのスロットル開度指令θ（又
は吸気圧指令）をパラメータとして与えられ、現在の回
転数Ｎが与えられることでエンジンの出力に相当するト
ルク指令出力Ｔ＊を得る。回転数Ｎは直流モータ２の回
転数を検出するパルスピックアップ５の出力パルスを周
波数−電圧変換器６で電圧信号（又はディジタル値）に
変換することで得る。エンジン特性ジェネレータ４から
のトルク指令Ｔ＊はトルク−電流変換部１１によって直
流モータ２のトルク−電流特性に一致させた電流指令Ｉ
₁ に変換される。このトルク−電流変換部１１による変
換特性は直流モータ２を種々の電流Ｉで駆動するときの
軸トルクメータ８からの検出トルクＴを取込み、各電流
ＩとトルクＴとの関係を記憶又はテーブルデータとして
おくことで求められ、また検出トルクＴを校正用として
使用できる。

【０００５】トルク−電流変換部１１からの電流指令Ｉ
₁ は加減算部１２において直流モータ２の慣性分補正が
なされる。この補正は直流モータ２の慣性分の加減速ト
ルクを補償する電気慣性補正手段にされ、周波数−電圧
変換器６の検出速度Ｎを微分演算部１３によって微分す
ることで加減速度ｄＮ／ｄｔを求め、この加減速度から
慣性演算部１４によって直流モータ２の慣性分の加減速
に必要な加減速トルクをその補償電流値として求めるこ
とで加減算部１２に与える。直流モータ２の慣性分は慣
性設定部１５で設定される。

【０００６】加減算部１２を通した電流指令Ｉ₂ は割算
部１６に与えられ、直流モータ２の界磁特性発生部１７
からの係数Ｋによる割算によって界磁特性によるトルク
変化分補正がなされる。界磁特性発生部１７は直流モー
タ２の検出速度Ｎに対する出力トルクＴとの関係から基
底速度Ｎ_B を境にして一定トルクと指数関数的に低下す
るトルクになる界磁特性から係数Ｋを求める。

【０００７】割算部１６からの電流指令Ｉ＊は電流制御
部１８の電流指令にされ、直流モータ２の駆動電流Ｉの
検出信号とからフィードバック制御による電流制御で直
流モータ２を運転する。従って、供試変速機１のトルク
制御は、エンジン特性ジェネレータ４からのトルク指令
Ｔ＊に対して、トルク−電流変換部１１により電流指令
に変換し、直流モータ２の慣性分による補正及び界磁特
性による補正を行った電流指令Ｉ＊によって直流モータ
２を電流制御で駆動する。

【０００８】このような電流制御により、直流モータ２
は高速応答し、またトルク制御の精度も高い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現在のトルク−電流変
換方式では１００ｒｐｍ毎に実際に流れた電流とその時
の軸トルクメータの検出を実測し、エンジン特性ジェネ
レータのメモリの中に１Ｋｇｍピッチのデータとして持
っている。この方式では現在約１％の精度を有している
が、この精度をもっと高めることが求められている（倍
以上に）。現在の方式で誤差になっている要因としては
下記のものがある。

【００１０】（１）電流検出の誤差（電流制御の誤差に
含まれる）。

【００１１】（２）直流モータの電流制御の誤差。

【００１２】（３）トルク−電流変換部のアナログ入力
（Ａ／Ｄ変換器）の誤差。

【００１３】（４）電流指令のアナログ出力（Ｄ／Ａ変
換器）の誤差。

【００１４】（５）軸トルクメータの検出誤差（検量に
より校正してキャンセルできる）。

【００１５】（６）メモリの中の１Ｋｇｍの間の補完計
算と実測との誤差。

【００１６】（７）機械装置のメカロスの変動。

【００１７】以上の項目について、各検出器、変換器は
現在あるものの中で精度の良いものを使用しているの
で、これ以上の精度を高めることは現在は困難な状況に
ある。

【００１８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、現在の装置のハードウェアを変更すること
なく高速応答、高精度のトルク−電流変換データが得ら
れるダイナモメータの駆動装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ダイナモメー
タに連結される直流モータのトルク制御を、駆動用エン
ジンのエンジン特性ジェネレータから得るトルク指令に
従って制御するダイナモメータの駆動装置において、前
記直流モータに軸トルクメータを介してダイナモメータ
を直結し、前記エンジン特性ジェネレータを、エンジン
のスロットル開度指令に応じて変化するとともに回転数
の変化に対してフラットとなるトルク指令データを出力
するエンジン特性シミュレータで構成し、前記トルク指
令を前記直流モータのトルク−電流特性に従って電流指
令に変換するトルク−電流変換手段であって、前記軸ト
ルクメータで検出された検出トルクおよび前記直流モー
タ の駆動電流が入力され、エンジンのスロットル開度指
令および各回転数毎に、前記エンジン特性シミュレータ
のトルク指令データに対応する直流モータの電流および
トルクを実測して求め、該求められた実測トルクデータ
と前記トルク指令データの偏差をとり、該偏差と前記実
測電流データに基づいて電流補正量を求め、該電流補正
量を前記電流指令値に加算して新電流指令値を求めるト
ルク−電流変換手段と、前記新電流指令値に従って前記
直流モータを電流制御する電流制御手段とを備え、前記
新電流指令値を求める演算および前記新電流指令値に従
った前記直流モータの電流制御を複数回繰り返し実行
し、該新電流指令値を順次更新することを特徴としてい
る。

【００２０】

【作用】前記直流モータはエンジン特性シミュレータの
トルク指令をトルク−電流変換手段によって電流指令値
に変換したデータにより制御される。前記エンジン特性
シミュレータのトルク指令値に対応する直流モータの電
流、トルクの実測値は各エンジンのスロットル開度指令
θ、各回転数Ｎ毎に求められる。この実測トルクデータ
と前記トルク指令データの偏差をとり、該偏差と前記実
測電流データに基づいて電流補正量ΔＩ求め、該電流補
正量ΔＩは前記トルク−電流変換手段の電流指令値に加
算されて新しい電流指令値が求められる。この新しい電
流指令値に従って直流モータを電流制御した後さらに前
述の演算をｎ回繰り返して電流指令値の更新を繰り返す
と、トルクの設定精度は著しく高くなる。

【００２１】

【実施例】以下図面を参照しながら本発明の一実施例を
説明する。図１において図４と同一部分は同一符号を以
て示しその説明は省略する。図１において図４と異なる
点は、供試変速機１を除去して吸収用ダイナモメータ３
を直結するとともに、エンジン特性ジェネレータ４の代
わりに回転数に対してフラットとなるトルク指令データ
を有するエンジン特性シミュレータ２１を設けたこと
と、直流モータ２の駆動電流Ｉをトルク−電流変換部１
１に取り込んで次のような演算を行う（マイコンのソフ
トウェア機能等による）ようにした点にあり、その他の
部分は図４と同一に構成されている。以下にその演算を
含めた動作を述べる。

【００２２】（１）エンジン特性シミュレータ２１の設
定を図２に示すようにフラットデータとする。ただしｉ
は１Ｋｇｍ毎のトルクによるパラメータ（１〜ｎ）、ｊ
は１００ｒｐｍ毎の回転によるパラメータ（１〜ｋ）で
ある。

【００２３】（２）上記のデータでトルク−電流変換を
して直流モータ２にＡＣＲの駆動指令を出して負荷側の
吸収用ダイナモメータ３をＡＳＲで一定速度を保持させ
る。

【００２４】（３）Ｎ₁の速度において、θ₁＝Ｔ₁の時
の電流Ｉ₁₁ ⁽¹⁾と軸トルクＴ₁₁ ⁽¹⁾を実測する。同様にθ
₂＝Ｔ₂の時の電流Ｉ₂₁ ⁽¹⁾と軸トルクＴ₂₁ ⁽¹⁾、θ_i＝Ｔ_i
の時の電流Ｉ_i1 ⁽¹⁾と軸トルクＴ_i1 ⁽¹⁾、θ_n＝Ｔ_nの時の
電流Ｉ_n1 ⁽¹⁾と軸トルクＴ_n1 ⁽¹⁾を実測する。またＮ_jの
速度において、θ₁＝Ｔ₁の時の電流Ｉ_1j ⁽¹⁾と軸トルク
Ｔ_1j ⁽¹⁾を実測する。同様にθ₂＝Ｔ₂の時の電流Ｉ_2j ⁽¹⁾
と軸トルクＴ_2j ⁽¹⁾、θ_i＝Ｔ_iの時の電流Ｉ_ij ⁽¹⁾と軸ト
ルクＴ_ij ⁽¹⁾、θ_n＝Ｔ_nの時の電流Ｉ_nj ⁽¹⁾と軸トルクＴ
_nj ⁽¹⁾を実測する。そしてｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｋの上
記のデータを全てエンジン特性シミュレータ２１のメモ
リに取り込み記憶させる。

【００２５】（４）前記の設定データと実測データを図
３のように比較する。尚図３の実線は実測トルクが設定
トルクと等しい場合のラインを示している。

【００２６】（５）図３から各データ毎に偏差を求め
る。ΔＴ_1j ⁽¹⁾＝Ｔ₁−Ｔ_1j ⁽¹⁾、ΔＴ_2j ⁽¹⁾＝Ｔ₂−Ｔ_2j
⁽¹⁾、ΔＴ_3j ⁽¹⁾＝Ｔ₃−Ｔ_3j ⁽¹⁾、……ΔＴ_ij ⁽¹⁾＝Ｔ_i−
Ｔ_ij ⁽¹⁾、ΔＴ_nj ⁽¹⁾＝Ｔ_n−Ｔ_nj ⁽¹⁾、（ｊ＝１〜ｋ）。

【００２７】（６）前記偏差データから電流補正量を求
める。ΔＩ_1j ⁽¹⁾＝Ｉ_1j ⁽¹⁾×ΔＴ_1j ⁽¹⁾／Ｔ_1j ⁽¹⁾、ΔＩ
_2j ⁽¹⁾＝Ｉ_2j ⁽¹⁾×ΔＴ_2j ⁽¹⁾／Ｔ_2j ⁽¹⁾、ΔＩ_3j ⁽¹⁾＝Ｉ
_3j ⁽¹⁾×ΔＴ_3j ⁽¹⁾／Ｔ_3j ⁽¹⁾、……ΔＩ_ij ⁽¹⁾＝Ｉ_ij ⁽¹⁾
×ΔＴ_ij ⁽¹⁾／Ｔ_ij ⁽¹⁾、……ΔＩ_nj ⁽¹⁾＝Ｉ_nj ⁽¹⁾×ΔＴ
_nj ⁽¹⁾／Ｔ_nj ⁽¹⁾、（ｊ＝１〜ｋ）。

【００２８】（７）新しい（２回目）トルク−電流変換
データを上記の電流補正量を用いて作る。つまりＴ₁〜
Ｔ_nに対してＩ_ij ⁽²⁾ _set＝Ｉ_ij ⁽¹⁾ _set＋ΔＩ_ij ⁽¹⁾、（ｉ
＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｋ）とした計算を行う。ただし、Ｉ
_ij ⁽¹⁾ _setは１回目の運転におけるＴｉ設定でＮｊ時の電
流指令、Ｉ_ij ⁽²⁾ _setは２回目の運転におけるＴｉ設定で
Ｎｊ時の電流指令である。

【００２９】（８）前記（１）項と同じエンジン特性シ
ミュレータのデータ（図２のもの）にて（２）項と同じ
運転を行う。

【００３０】（９）前記（３）項と同様に電流と軸トル
クを実測する。ただしサフィックスは⁽¹⁾→⁽²⁾となる。
つまりθ_i＝Ｔ_iの時の電流Ｉ_ij ⁽²⁾と軸トルクＴ_ij ⁽²⁾を
測定し、ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｋ（Ｎ_j＝Ｎ₁〜Ｎ_k）の
データを全てメモリする。

【００３１】（１０）前記（４）、（５）項のように設
定データと実測データを比較し、偏差を求める。ΔＴ_ij
⁽²⁾＝Ｔ_i−Ｔ_ij ⁽²⁾、（ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｋ）。

【００３２】（１１）前記（６）項と同様に電流補正量
を求める。ΔＩ_ij ⁽²⁾＝Ｉ_ij ⁽²⁾×ΔＴ_ij ⁽²⁾／Ｔ_ij ⁽²⁾、
（ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｋ）。

【００３３】（１２）前記（７）項と同様に新しい（３
回目）トルク−電流変換データを作る。Ｉ_ij ⁽³⁾ｓｅｔ
＝Ｉ_ij ⁽²⁾ｓｅｔ＋ΔＩ_ij ⁽²⁾、（ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜
ｋ）。

【００３４】（１３）以下前記（１）〜（７）項と同様
にしてＰ回目のトルク−電流変換データを作り運転を行
うと、目標とするトルクの設定精度が得られる。最初
（１回目）のトルク−電流変換データでは約１％である
が３〜４回目で０．５〜０．２％まで可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、トランジ
ェントダイナモメータにてトルク−電流変換を行うこと
により必要なトルクを高速応答で得られるというメリッ
トを生かしつつ、従来の装置のハードウエアを変更する
ことなく一桁高い精度のトルク設定を行い運転すること
ができる。また直流モータに軸トルクメータを介してダ
イナモメータを直結したので、正確な実測トルクデータ
および実測電流データを収集することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】エンジン特性シミュレータの設定データを示す
特性図。

【図３】実測トルクと設定トルクの関係を示す特性図。

【図４】従来のダイナモメータの構成図。

【符号の説明】

１…供試変速機、２…直流モータ、３…吸収用ダイナモ
メータ、４…エンジン特性ジェネレータ、８…軸トルク
メータ、１１…トルク−電流変換部、１２…加減算部、
１３…微分演算部、１４…慣性演算部、１５…慣性設定
部、１６…割算部、１７…界磁特性発生部、１８…電流
制御部、２１…エンジン特性シミュレータ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイナモメータに連結される直流モータ
   のトルク制御を、駆動用エンジンのエンジン特性ジェネ
   レータから得るトルク指令に従って制御するダイナモメ
   ータの駆動装置において、 前記直流モータに軸トルクメータを介してダイナモメー
   タを直結し、 前記エンジン特性ジェネレータを、エンジンのスロット
   ル開度指令に応じて変化するとともに回転数の変化に対
   してフラットとなるトルク指令データを出力するエンジ
   ン特性シミュレータで構成し、 前記トルク指令を前記直流モータのトルク−電流特性に
   従って電流指令に変換するトルク−電流変換手段であっ
   て、 前記軸トルクメータで検出された検出トルクおよび前記
   直流モータの駆動電流が入力され、 エンジンのスロットル開度指令および各回転数毎に、前
   記エンジン特性シミュレータのトルク指令データに対応
   する直流モータの電流およびトルクを実測して求め、該
   求められた実測トルクデータと前記トルク指令データの
   偏差をとり、該偏差と前記実測電流データに基づいて電
   流補正量を求め、該電流補正量を前記電流指令値に加算
   して新電流指令値を求めるトルク−電流変換手段と、 前記新電流指令値に従って前記直流モータを電流制御す
   る電流制御手段とを備え、 前記新電流指令値を求める演算および前記新電流指令値
   に従った前記直流モータの電流制御を複数回繰り返し実
   行し、該新電流指令値を順次更新する ことを特徴とする
   ダイナモメータの駆動装置。