JP5145830B2

JP5145830B2 - ダイナモメータの制御装置

Info

Publication number: JP5145830B2
Application number: JP2007236074A
Authority: JP
Inventors: 利光丸木
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: JP2009068928A

Description

本発明はダイナモメータの制御装置係り、特に速度変動時の検出信号を補正する制御装置に関するものである。

ＲＶ車や高出力車を中心に４輪駆動車（４ＷＤ車）が広く普及し、駆動機構や制御が更に複雑化してきている。４ＷＤ車を評価する場合、２ＷＤへの機構改造や制御システム変更が困難なことから、従来の２ＷＤシャシーダイナモメータでの評価から、４ＷＤシャシーダイナモメータでの評価が求められている。また、路上での走行状態を考えると、車両やエンジンの運転性能や燃費、及び排ガスの計測は４輪走行状態で実行することが良いとも考えられる。

燃費性能評価などに用いられるダイナモメータでは、より忠実に、被試験体の性能計測を実行するには回転速度を正確に検出する必要がある。通常、回転速度を検出する手段としてはパルスピックアップを用いるが、このパルスピックアップはモータシャフトの中心位置に正確に取り付ける必要がある。その際、機械的精度の問題、取付け方法によっては中心位置より外れ、結果として検出速度誤差が発生する。この検出誤差は回転周期に同期した周波数の正弦波状の速度リップルとなって現れる。このような速度リップルを抑制するものとしては特許文献１が公知となっている。特許文献１では、速度検出器から出力された速度リップルとは逆位相の正弦波成分を演算する速度リップル補正演算部を設け、この演算部から出力を検出速度信号に加算するとき、逆位相信号の位相と振幅を調整して補正するものである。
特開２００１−４５７８０

検出誤差の基となる検出速度信号の変動要素としては、上記パルスピックアップの取付け位置の他に、パルスピックアップの機能に起因するものもある。一般に、パルスピックアップに用いられるインクリメンタルエンコーダや、アブソリュートエンコーダを用いて速度検出を行うと、その速度リップルの中にはエンコーダそのものの信号ばらつきによる変動分が存在する。この変動分は特許文献１
では補正することが出来ない。

例えば、シャシーダイナモメータで車両の運転性能などを計測する場合、エンコーダによる変動分は計測精度に影響してくる。
図５は、従来におけるシャシーダイナモメータ惰行時の速度検出信号の変動状態を示したもので、この例は、車速８０ｋｍ／ｈ付近の変動を計測したものである。シャシーダイナモメータにおいては、車両が載置されるローラは大きな慣性モーメントを有していることからシャシーダイナモメータの制御をオフにして惰行させた場合、実際の速度はメカロスの変動分などの影響は殆んど受けることなく、線アで示すように滑らかに減速する。一方この時の速度検出は、線イで示すように回転一次以外の変動成分も持つ検出信号になって現れる。

図６は速度変動特性を示したもので、速度検出器としてアブソリュートエンコーダを用いて同様にして惰行データを収録し、回転機械角と平均速度、検出車速と平均車速の差を３次元で表現したものである。ここで、Ｘ軸は回転機械角、Ｙ軸は平均車速、Ｚ軸は検出車速と平均車速の差で、波状となって大きく変動していることが判る。

本発明が目的とするとこは、図６で示すような変動を補正するための速度制御装置を提供することにある。

本発明は、ダイナモメータシステムにおける回転体回転数を回転検出器を介して検出し、この検出信号をフィードバックして回転体の制御指令とするものにおいて、
前記回転検出器による検出信号を入力して信号補正する速度検出補正部を設け、この速度検出補正部に、予め前記回転体をある回転速度から惰行させたときにおける回転機械角信号、平均速度信号から作成した速度変動特性マップを記憶させ、前記回転体制御時に、前記回転検出器の検出速度信号と速度変動特性マップにより補正された速度変動補正信号との差を補正速度信号として速度検出補正部から出力するよう構成したことを特徴としたものである。

また、本発明における速度検出補正部は、４輪駆動車用シャシーダイナモメータの制御装置に設けたことを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、速度変動特性マップを用いて検出速度信号を補正したことにより、速度による変動抑制が可能となる。この速度変動の少ない速度信号を用いることにより、速度制御時のトルク変動や電気慣性制御時のトルク変動を小さくすることができるものである。

本発明は、モータ、ダイナモメータ、シャシーダイナモメータなどの回転体の速度を検出して速度制御を実施するとき、予め、回転機械角と変動成分のある検出信号から平均速度と速度変動を演算し、回転機械角、平均速度、速度変動から速度変動特性マップを作成して車速検出補正部に収納する。制御運転時には、検出された速度信号の速度変動分を算出し、この速度変動分を補正信号として使用し、元の変動成分のある速度信号から差し引くことで補正された速度検出信号とするものである。以下図に基づいて本発明を説明する。

図１は、４ＷＤ車のシャシーダイナモメータシステムに適用した場合の実施例を示したもので、１（１ａ，１ｂ）はシャシーダイナモメータで、１ａは前輪用、１ｂは後輪用である。なお、このシャシーダイナモメータには計測時では車両は載置されない。２（２ａ，２ｂ）は電流制御部で、電流制御部２ａは入力されたトルク電流指令に基づいて前輪用シャシーダイナモメータ１ａを制御し、また、電流制御部２ｂは入力されたトルク電流指令に基づいて前輪用シャシーダイナモメータ１ｂを制御する。３は前後輪シャシーダイナモメータの同期制御回路で、速度（車速）検出補正部４（４ａ，４ｂ）、位置検出部５（５ａ，５ｂ）、位相差検出部６、車速差検出部７、位相制御部８、差動制御部９、及び同期設定部１０を有している。

１１は走行抵抗部、１２は電気慣性部、１３はトルク指令演算部で、このトルク指令演算部１３は、走行抵抗部１１が車速検出信号に基づいて出力した走行抵抗と、電気慣性部１２からの電気慣性信号の和、及び検出トルク合計部１４からのトルク検出信号に基づいてトルク制御信号を演算する。１５（１５ａ，１５ｂ）は速度検出器で、ここではアブソリュートエンコーダが用いられ、１５ａ，１５ｂによる検出信号は車速検出補正部４ａ，４ｂ、及び位置検出部５ａ，５ｂにそれぞれ出力される。１６（１６ａ，１６ｂ）はロードセルで、検出された荷重信号はトルクアンプ１７ａ，１７ｂに入力されて処理された後に両者は加算され、検出トルク合計部１４に入力される。

以上のように構成された本発明において、その動作を説明する。
速度検出器１５は、図６で示すような変動特性を持っている。この変動特性を補正するために、車両試験に先立って車速検出補正部４に速度変動特性マップを収録する。その際、シャシーダイナモメータを駆動してある速度まで加速させた後に惰行させ、その時の惰行データから図６で示すような速度変動特性がマップとして車速検出補正部４に収録される。

図２は車速検出補正部４での速度検出補正説明図である。被試験体の特性測定時には、シャシーダイナモメータの回転速度を速度検出器１５により検出して車速検出補正部４に出力する。速度検出器１５によって検出された速度信号は図６で示すような変動特性を有した信号として車速検出補正部４に入力される。車速検出補正部４には、入力された平均速度信号と機械角信号から速度変動特性マップを参照して速度変動補正信号を生成し、減算部において検出された速度信号との差演算が実行され、この差信号が補正された速度検出信号として車速検出補正部４から出力される。補正された速度検出信号は、走行抵抗部１１、電気慣性部１２に出力されて走行抵抗や電気慣性指令として使用されると共に、差動制御信号を生成するために使用される。

図３は、本発明により、速度検出器１５によって検出された速度信号を補正したときの惰行データである。このデータは、シャシーダイナモメータを加速した後にオフ状態として惰行させ、そのときにおける車速８０ｋｍ／ｈ近辺でのもので、図５で示す補正前のデータと比較して変動成分が縮小されていることが判る。また、図４は回転機械角と平均速度、及び検出車速と平均車速の差を３次元で表現したもので、水平状となって図６で示す補正前と比較して大幅に改善している。
具体的に、車速８０ｋｍ／ｈ近辺での速度変動は補正前では０．１ｋｍ／ｈｐ−ｐであったものが、補正後では０．０１ｋｍ／ｈｐ−ｐ程度に改善されていた。
この改善度合いは速度変動特性マップをどの程度の分解能で作成するかにより変化するが、より大きな改善を希望する場合にはきめ細かな分解能で作成することで可能となる。

以上のように、本発明によれば、速度検出器の機能に基づく速度変動分を抑制すること可能となり、計測と制御部を一体化して高精度、高安定化を図ることができる。

本発明の実施形態を示す制御回路の構成図速度検出変動補正の説明図補正後の車速惰行時の測定データ補正後の車速変動特性図補正前の車速惰行時の測定データ補正前の車速変動特性図

符号の説明

１… シャシーダイナモメータ
２… 電流制御部
３… 同期制御回路
４… 速度検出補正部
１１… 走行抵抗部
１２… 電気慣性部
１３… トルク電流演算部
１５… 回転検出器

Claims

ダイナモメータシステムにおける回転体回転数を回転検出器を介して検出し、この検出信号をフィードバックして回転体の制御指令とするものにおいて、
前記回転検出器による検出信号を入力して信号補正する速度検出補正部を設け、この速度検出補正部に、予め前記回転体をある回転速度から惰行させたときにおける回転機械角信号、平均速度信号から作成した速度変動特性マップを記憶させ、前記回転体制御時に、前記回転検出器の検出速度信号と速度変動特性マップにより補正された速度変動補正信号との差を補正速度信号として速度検出補正部から出力するよう構成したことを特徴としたダイナモメータの制御装置。
前記速度検出補正部は、４輪駆動車用シャシーダイナモメータの制御装置に設けたことを特徴とした請求項１記載のダイナモメータの制御装置。