JP5557273B2 - 複数の動力源を持つ車両の試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の試験装置に係り、特に、ハイブリッド車用の走行試験装置に関するものである。

エンジンの低燃費化を図るために、エンジンとモータジェネレータ（以下Ｍ／Ｇという）を駆動力源として搭載したハイブリッド車が市販されている。ハイブリッド車におけるＭ／Ｇは、電気エネルギーの供給にはモータとして機能し、回転駆動されたときにはジェネレータとして機能する。このＭ／Ｇは、エンジンと共に車両の駆動軸に連結され、力行時に、すなわちモータ機能時にはキャパシタ等を含む二次電池（以下バッテリーという）を電気エネルギー源として車両を駆動し、回生時には駆動軸により回転駆動されてジェネレータとなり、発生した電力でバッテリーを充電する。
また、バッテリーを電気エネルギー源とするものとしては電気自動車があり、この電気自動車はバッテリーのみをエネルギー源としている。

ハイブリッド車や電気自動車は、上述のように、バッテリーが電気エネルギー源として使用されることから、バッテリー性能の良し悪しが低燃費化や排ガス量に影響する。したがって、ハイブリッド車や電気自動車の車両性能評価を実行するためには、エンジンとＭ／Ｇの運転条件、或いは駆動用モータの運転条件を変化させたバッテリー性能・耐久試験が必要となる。
例えば、ハイブリッド車の試験装置としては、特許文献１が公知となっている。この文献には、実車両に搭載されるエアコン用のブロアモータやカーオーディオなどの電気負荷を仮想負荷とする電気負荷装置をバッテリーに接続し、走行模擬装置、及び電気負荷装置を介してバッテリーをオン・オフ制御することで、車両走行中の電気負荷変動による車両走行制御への影響を仮想的に検証試験することが記載されている。

特開２００６−１７０９５２

ハイブリッド車の動力出力方式には、シリーズ方式、パラレル方式、及びシリーズ・パラレル方式など種々の動力出力方式が存在する。また、電気自動車においても前輪及び後輪に駆動源が連結され、その駆動源は２つ以上存在する。このように動力出力方式の異なる各車種に対し、バッテリー性能・耐久試験を行うために、運転条件を種々変化させながらモード運転（例えばＪＣ０８等）評価を可能とするような試験装置が要望されている。また、試験装置としては、異なる動力出力方式に基づいてそのシステム構成も異なってくるが、その場合でも容易にシステム変更の可能なものが要望されている。

そこで、本発明が目的とするとこは、モード運転等での評価、及び動力出力方式に応じたハイブリッド車、又は電気自動車等に対応したシステムのレイアウト変更を容易に可能とする複数の動力源を持つ車両の試験装置を提供することにある。

本発明の第１は、車両の駆動源として２つ以上の駆動源を有し、少なくとも１つの駆動源はバッテリーを電気エネルギー源とするインバータで制御される車両であって、駆動源の回生時にはインバータを介して発生した電力をバッテリーに充電し、制御ユニットを用いて車両の試験を行うものにおいて、
前記各駆動源にそれぞれダイナモメータを連結し、連結された駆動源とダイナモメータ数を動力出力方式に応じて変更し、ダイナモメータの制御は被試験車両のシミュレーションモデル部を用いて実行するよう構成したことを特徴とするものである。

本発明の第２は、前記シミュレーションモデル部は、被試験車両をモデル化し、且つダイナモメータの検出された速度信号を入力して被試験車両の車速を演算し、ダイナモメータを統合的に制御するよう構成したことを特徴とするものである。

本発明の第３は、車両の駆動源として２つ以上の駆動源を有し、少なくとも１つの駆動源はバッテリーを電気エネルギー源とするインバータで制御される車両であって、駆動源の力行時にはインバータを介して電力をバッテリーより放電し、駆動源の回生時にはインバータを介して発生した電力をバッテリーに充電し、制御ユニットを用いて車両の試験を行うものにおいて、
前記駆動源は、燃料の燃焼により駆動力を発生する第１の駆動源と、この第１の駆動源に連結された第２の駆動源を備え、
第２の駆動源に、被試験車両のシミュレーションモデル部およびトルク制御部を介して制御されるダイナモメータを連結し、
前記ダイナモメータのトルク制御部は、
前記シミュレーションモデル部からのトルク設定値とダイナモメータのトルク検出値に応じたトルク指令値でダイナモメータを制御し、
前記シミュレーションモデル部は、
入力された前記ダイナモメータの検出速度信号に応じてクラッチ若しくはトルクコンバータのトルク信号を生成する動力伝達モデル部、動力伝達モデル部からのトルク信号に基づいてギヤトルク値を算出するギヤモデル部、ギヤトルク値からブレーキトルクと走行抵抗値を差し引いて車速を算出する車体慣性部、算出された車速から回転数を求めて動力伝達モデル部に出力するギヤ比設定部、動力伝達モデル部で前記検出速度信号とギヤ比設定部からの回転数を基に前記トルク指令値を算出するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第４は、前記バッテリーに充放電装置を接続し、且つ前記駆動源は、第１のダイナモメータを連結した燃料の燃焼により駆動力を発生する第１の駆動源と、前記インバータを介してバッテリーに接続されてトルク制御される第２の駆動源を備え、
前記第１のダイナモメータのトルク制御部は、前記シミュレーションモデル部からのトルク設定値と第１のダイナモメータトルク検出値に応じたトルク指令値で第１のダイナモメータを制御し、前記第２の駆動源に連結される第２のダイナモメータのトルク制御部は、前記シミュレーションモデル部からのギヤの伝達トルク設定値と第２駆動源のトルク検出値に応じたトルク指令値で第２のダイナモメータを制御するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第５は、前記シミュレーションモデル部は、前記第１の駆動源に連結される発電機の制御部がモデル化され、前記制御ユニットからの電流指令に基づいて前記第１のダイナモメータのトルク制御部へトルク指令を出力する制御モデル部と、前記発電機特性がモデル化され、前記第１のダイナモメータの検出されたトルク値と速度信号に応じた充電指令を前記充放電装置へ充電指令として出力する充電モデル部と、前記第２のダイナモメータの速度検出信号を入力して伝達トルクを算出するギヤモデル部と、被試験車両のブレーキをモデル化したブレーキモデル部と、走行抵抗をモデル化した走行抵抗部と、前記伝達トルク値からブレーキトルクと走行抵抗値を差し引いて車速値を算出する車体慣性部、及びこの車速値を入力し、格納された運転パターンに基づく制御を実行するための信号を前記制御ユニットに出力する運転モデル部を備えたことを特徴としたものである。

本発明の第６は、前記駆動源は、燃料の燃焼により駆動力を発生する第１の駆動源と、前記インバータを介してバッテリーに接続されて速度制御される第２の駆動源と、前記第１の駆動源による動力が動力分割機構を介して伝達される第３の駆動源を備え、
前記シミュレーションモデル部は、前記動力分割機構を模擬した遊星ギヤモデル部を備えると共に、
前記第１の駆動源に連結された第１のダイナモメータのトルク制御部は、前記遊星ギヤモデル部で演算されたキャリヤトルク設定値と検出された第１のダイナモメータのトルク信号を基にトルク制御信号を算出し、
前記第２の駆動源に連結された速度制御部は、前記遊星ギヤモデル部で演算されたリングギヤ速度設定値と前記第２の駆動源に連結された第２のダイナモメータの検出速度信号を基に速度制御信号を算出するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第７は、前記遊星ギヤモデル部は、検出された前記第１のダイナモメータの速度信号、前記第３のダイナモメータの速度信号、及び前記シミュレーションモデル部によって算出されたトルク信号を入力して演算し、前記第３のダイナモメータの制御部へ出力されるサンギヤトルク信号、前記キャリヤトルク設定値、及び前記リングギヤ回転設定値を出力するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第８は、前記シミュレーションモデル部は、前記遊星ギヤモデル部と、車両ブレーキをモデル化したブレーキモデル部と、走行抵抗をモデル化した走行抵抗部、タイヤの軸剛性をモデル化した軸剛性部と、車両の車体慣性部、及びモード運転信号が格納される運転モデル部を備え、前記車体慣性部は、軸剛性部により算出されたトルク信号と第２のダイナモメータの検出トルク信号との和を求め、この和信号からブレーキモデル部で算出されたブレーキトルクと走行抵抗部による走行抵抗の負のトルクを差っ引いた信号から車速信号を求め、この速度信号を走行抵抗部、軸剛性部、及び運転モデル部へ出力するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第９は、車両の駆動源として２つ以上の駆動源を有し、少なくとも１つの駆動源はバッテリーを電気エネルギー源とするインバータで制御される車両であって、駆動源の力行時にはインバータを介して電力をバッテリーより放電し、駆動源の回生時にはインバータを介して発生した電力をバッテリーに充電し、制御ユニットを用いて車両の試験を行うものにおいて、
前記駆動源は、燃料の燃焼により駆動力を発生する第１の駆動源と、前記インバータを介してバッテリーに接続されてトルク制御される第２の駆動源を有し、前記第１の駆動源に、インバータを介して前記バッテリーに充電可能に制御される被試験車両のモータジェネレータを連結し、前記第２の駆動源にトルク制御されるダイナモメータを連結して試験装置を構成すると共に、この試験装置の制御は被試験車両のシミュレーションモデル部を用いて実行することを特徴としたものである。

本発明の第１０は、前記シミュレーションモデル部は、被試験車両の動力伝達用ギヤを模擬し、前記ダイナモメータの速度検出信号を入力して伝達トルクを算出するギヤモデル部と、被試験車両のブレーキをモデル化したブレーキモデル部と、走行抵抗をモデル化した走行抵抗部と、前記伝達トルク値からブレーキトルクと走行抵抗値を差し引いて車速値を算出する車体慣性部、及びこの車速値を入力し、格納された運転パターンに基づく制御を実行するための信号を前記制御ユニットに出力する運転モデル部を備え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、動力伝達のための駆動源が２つ以上ある場合でもシミュレーションモデル部を駆動源数に応じて変更することで、駆動源数に応じたシステム構成が簡単に変更できる。例えば、エンジンＥＧ、発電機Ｇ、及びＭ／Ｇの３個備えた場合でも、発電装置とシミュレーションモデルを用いることにより、被試験車両用のＥＣＵと連携しながらの試験が容易に可能となるものである。
また、試験がモード運転で可能となることから、実車を模擬したバッテリーの性能・耐久試験による評価が実現できるものである。

本発明の実施形態を示す試験装置のシステム構成図（シリーズ・パラレル式）。 本発明の他の実施形態を示す試験装置のシステム構成図（パラレル式）。 本発明の他の実施形態を示す試験装置のシステム構成図（シリーズ式）。 本発明のシリーズ・パラレル式動力駆動方式の制御フロー図。 本発明のパラレル式動力駆動方式の制御フロー図。 動作モード図。 本発明の他の実施形態を示す試験装置のシステム構成図（シリーズ式）。 本発明のシリーズ式動力駆動方式の制御フロー図（ＤＹ使用時）。 本発明のシリーズ式動力駆動方式の制御フロー図（Ｍ／Ｇ使用時）。 試験装置の構成比較図。 ハイブリッド車の動力伝達方式の概略説明図。

図１１は、ハイブリッド車の動力出力方式を示したものである。（ａ）図はシリーズ方式で、動力の駆動源としてエンジンＥＧ、発電機Ｇ、及びＭ／Ｇの３個備えており、第１の駆動源であるエンジンＥＧで第３の駆動源である発電機Ｇを駆動し、発電機Ｇで発生した電力でインバータＩＶを介してバッテリーＢを充電する。Ｍ／Ｇは第２の駆動源で、バッテリーＢ、或いは発電機Ｇが発生した電力を電気エネルギー源としてインバータＩＶを介し制御され、その回転力を駆動軸に伝達してタイヤＴを回転する。また、車両の減速時などでは、Ｍ／Ｇは発電機能となり、発生した電力はインバータＩＶを介してバッテリーＢに充電される。
この動力出力方式におけるエンジンＥＧの回転速度Ｎ_EGと、Ｍ／Ｇの回転速度Ｎ_MGは、Ｎ_EG≠Ｎ_MGの状態で運転される。

図１１（ｂ）はパラレル方式を示したもので、エンジンＥＧとＭ／Ｇとが直結され、Ｍ／Ｇの駆動力が車両の駆動軸に伝達してタイヤＴを回転する。この動力出力方式におけるエンジンＥＧの回転速度Ｎ_EGと、Ｍ／Ｇの回転速度Ｎ_MGは、Ｎ_EG＝Ｎ_MGの状態で運転される。

図１１（ｃ）はシリーズ・パラレル方式を示したものである。この方式のハイブリッド車には、動力の駆動源としてエンジンＥＧ、発電機Ｇ、及びＭ／Ｇの３個備えており、その動力伝達ルートの概略は次の通りである。
第１の駆動源であるエンジンＥＧの出力は遊星歯車機構よりなる動力分割部ＰＤにて分割され、その分割出力の一つで発電機Ｇ（第３の駆動源）を駆動すると共に、他の一つは減速機を介して駆動軸に伝達されタイヤＴを回転する。インバータから発電機Ｇに電力を供給することによりエンジン起動時のスターターの役割を行い、また、インバータＩＶを介してバッテリーＢの充電、若しくは第２の駆動源Ｍ／Ｇの駆動電力に利用される。インバータＩＶは、車両の発進時などでバッテリーＢを電源としてＭ／Ｇをモータ機能として駆動する。

図１１はハイブリッド車の動力出力方式を示したものであるが、この他、電気自動車の場合には、各車輪の駆動源としてのモータが連結されることで、駆動源は２個或いは4個となり、それぞれ動力伝達方式が異なってくる。

図１は動力出力方式がシリーズ・パラレル式の場合の試験装置のシステム構成図を示したものである。
図１において、ＰＣ１は被試験車側の中央制御部、ＰＣ２は試験装置側の中央制御部で、これらはパソコンなどが使用されて両者は信号線で接続され、中央制御
部ＰＣ１からＰＣ２へは遊星歯車機構などの車両機器の諸特性信号などが送信され、ＰＣ２からＰＣ１へは検出信号や速度指令などが送信される。

ＨＥＶＣは実車と同様にエンジン、モータの制御を行う制御ユニットで、被試験車用のハイブリッド車に搭載される各種機器を含む全体動作を制御するものであり、実車のＥＣＵ（Electric Control Unit）でもよい（以下ＨＥＶＣをＥＣＵという）。
ＤＹＣはダイナモメータのコントローラ、ＤＣ１，ＤＣ２，及びＤＣ３はそれぞれ動力計制御盤で、第１のダイナモメータＤＹ１、第２のダイナモメータＤＹ２、及び第３のダイナモメータＤＹ３を各別に制御する。

ダイナモメータＤＹ２は回転軸がＭ／Ｇと連結され、Ｍ／Ｇは力行時にはバッテリーＢを電源としてインバータＩＶを介して駆動され、また、回生状態時にはインバータＩＶを介してバッテリーＢを充電する。したがって、インバータＩＶは順逆双方向の電力変換機能を有する主回路と、この主回路を構成するスイッチング素子を制御するための制御回路を備えている。また、図１では１個のインバータで表現しているが、発電機ＧとＭ／Ｇを各別に制御することで、共通のコンバータを直流電源とした２台のインバータを備えている
ＥＧは、その出力軸がダイナモメータＤＹ１に連結された被試験車種のエンジン、ＡＣＴはアクチュエータで、車両におけるアクセル機能を有する。発電機Ｇはスターター機能を有するもので、第３のダイナモメータＤＹ３に連結される。
なお、図１において、細い矢印線は各機器・部品間の制御信号の授受経路を示し、太い線はパワーの授受ルートを示したものである。

図１で示す試験装置による走行試験で、バッテリー性能・耐久試験を行うときには図４で示すシミュレーションモデル部を用いてダイナモメータの統合的な制御を実行する。
図４において、ハイブリッド車用の電子制御ユニットであるＥＣＵ１は、エンジンＥＧに対してはアクセルの踏み込み量に対応したスロットル開度信号θを出力し、また、インバータＩＶに対しては制御信号Ａを出力する。インバータＩＶは、ＥＣＵ１からの制御信号Ａに基づきバッテリーＢの充放電制御を実行すると共に、発電機Ｇ、及びダイナモメータＤＹ２に連結されたＭ／Ｇを制御する。発電機Ｇは、ダイナモメータＤＹ３と連結されてスターター及びバッテリーへの充電機能模擬を実行する。例えば、スターターとして動作するときには、インバータＩＶは発電機Ｇをモータ機能として駆動し、バッテリーを充電する場合には、発電機Ｇが発生した電力でバッテリーＢを充電する。

ダイナモメータＤＹ３のトルク制御部１０には、遊星ギヤモデル部４にて演算されたサンギヤのトルク指令Ｔｓsetが入力される。また、ダイナモメータＤＹ３には速度検出器が取り付けられており、その検出信号は遊星ギヤモデル部４にサンギヤ回転速度の検出値Ｎｓとして入力する。
なお、インバータＩＶによって充放電制御されるバッテリーＢの現在の蓄電状態の把握は、バッテリーＢに流出入する電流の積算値が、満充電時に対する比率で表現されて図示省略の監視部へ出力されると共に、充電状態はＥＣＵ１にもフィードバックされる。
また、図４では発電機ＧとダイナモメータＤＹ３を使用しているが、これらに代えて発電機モデルを使用してもよい。その際、後述するようなコントロールモデル、充電モデル、及び充放電装置が必要となる。

２はトルク制御部で、このトルク制御部２はダイナモメータＤＹ１の回転軸に取り付けられたトルクメータの検出トルクＴｃdetと、遊星ギヤモデル部４での演算によって求められたトルク設定値Ｔｃsetを入力してトルク指令を算出し、この指令値に基づいてダイナモメータＤＹ１を制御する。また、ダイナモメータＤＹ１には速度検出器が取り付けられおり、その検出器によって検出された速度信号は、遊星ギヤモデル部４にキャリヤの速度検出値Ｎｃとして入力される。
３は速度制御部で、この速度制御部３は速度検出器により検出されたダイナモメータＤＹ２の速度Ｎ_Rdetと、遊星ギヤモデル部４で算出された速度設定値Ｎ_Rsetを入力して速度指令を演算し、この指令値に基づいてダイナモメータＤＹ２の速度制御を実行する。

破線で囲んだ４〜９の部分はシミュレーションモデル部で、遊星ギヤモデル部４は、実車における動力分割部ＰＤを構成する遊星歯車機構を模擬するもので、次ぎの拘束条件を基にモデル化されて各信号を演算する。
Ｐｃ＋Ｐｓ＋Ｐｒ＝０
Ｔｃ＋Ｔｓ＋Ｔｒ＝０
Ｎｓ＝（１＋ａ）Ｎｃ−ａ×Ｎｒ
ａ＝Ｚｒ／Ｚｓ
ここで、Ｐｃ；キャリヤパワー、Ｐｓ；サンギヤパワー、Ｐｒ；リングギヤパワー、Ｔｃ；キャリヤトルク、Ｔｓ；サンギヤトルク、Ｔｒ；リングギヤトルク、Ｎｓ；サンギヤ速度、Ｎｃ；Ｎｒ；リングギヤ速度、ａ；リングギヤとサンギヤとのギヤ比。
ギヤモデルとしては、Ｔｃ，Ｔｓ，Ｔｒ，Ｎｓ，Ｎｃ，Ｎｒの６パラメータによる連立方程式を解くことで、設定値Ｔｃset、Ｎ_Rset、及び発電機Ｇ用のトルク制御部１０へのトルク設定Ｔ_Ssetを算出する。

５はブレーキモデル部で、ブレーキストローク・回転数からブレーキトルクＴｂを算出するもので、そのブレーキトルクＴｂは、ブレーキストロークをマップによりブレーキ面で発生するトルクの割合に変換し、その値にブレーキゲインを掛けることで求める。なお、ブレーキトルクＴｂはタイヤの回転を妨げるトルクのため、タイヤの回転方向によって極性が変わる。６は走行抵抗発生部で、車体慣性部８により算出された車速Ｖを入力して速度に対する抵抗値を算出し、走行抵抗Ｔｖを出力する。７はタイヤ軸の軸剛性部で、遊星ギヤモデル部４により算出されたリングギヤの速度設定Ｎ_Rsetと車速Ｖの差信号を入力してリングギヤトルク指令Ｔｒを求め、遊星ギヤモデル部４へ出力する。

車体慣性部８は、ファイナルギヤからの伝達トルク，ブレーキトルク，走行抵抗を入力して車速を算出する。そのために、タイヤ軸の軸剛性部７によるリングギヤトルクＴｒとＭ／Ｇ検出トルクＴ_Mとの和を求め、この和信号からブレーキトルクＴｂと走行抵抗Ｔｖのトルクを差し引いた信号から車速Ｖを求めている。９は運転モデル部でモード運転などのパターンが記憶されている。なお、運転モデル部９からの車速指令は、記憶されたパターン指令と検出された車速Ｖとの差分が零になるようＥＣＵ１を介してインバータにたいする制御信号Ａ、エンジンＥＧに対する開度指令θを制御することで運転パターンに追従した速度制御が実行されるが、急激な減速指令などの場合でＥＣＵ１から出力される追従信号では減速が間に合わない場合が生じる。そのような場合、運転モデル部９から直接ブレーキモデル部５に対し減速信号を出力してＥＣＵ１からの追従指令による遅れをカバーする。

図６は試験時における動作モードの一例を示したもので、この動作モードを含むＪＣ０８などのモード運転指令は運転モデル部９に格納される。ＥＣＵ１は格納されたモード運転指令に基づいて各機器や機能部位に対して制御指令を出力する。例えば、図６におけるＥＶ（電気車）モード時には、ＥＣＵ１はインバータＩＶに対してＭ／Ｇをモータ機能（力行）として駆動すべく制御信号Ａを出力する。この信号に基づきインバータＩＶはインバータ動作を開始し、バッテリーＢを電源としてＭ／Ｇへ電力を供給しながら徐々に周波数を上げてモータの回転速度を上昇させる。モータの回転により回転軸を介して連結されたダイナモメータＤＹ２も回動するが、ダイナモメータＤＹ２は、速度制御部３により予め設定された回転数に応じて制御される。この時点でのエンジンＥＧ、発電機Ｇ、モータ（Ｍ／Ｇ）、及びバッテリーＢの動作はＥＶモード欄の状態となっている。

次に、急加速のようなＨＶ（ハイブリッド）加速モード時には、エンジンＥＧはＥＣＵ１の指令θに対応した速度で回転している。また、ダイナモメータＤＹ３は、実車における動力分割機構によって分割されたと等価なトルクで制御されており、回転軸がそのダイナモメータＤＹ３と連結された発電機Ｇは、発電機の機能状態となっている。Ｍ／ＧとバッテリーはＥＶモードと同様な状態となっている。

次に、回生制動モードになると、ＥＣＵ１からの指令によりエンジンＥＧは停止し、発電機Ｇは空転状態となる。回生制動モードになったことでＭ／Ｇは発電機能として電力を発生し、インバータＩＶを介し発生電力をバッテリーＢに充電する。
これら各運転モードによるバッテリーの充放電状態や、速度信号などの計測結果を中央制御部に収集し、モード運転時での評価を実施する。

したがって、この実施例によれば、動力出力方式がシリーズ・パラレル式において、運転モデル部９に格納されたモード運転などの運転パターンに基づいた試験が可能となるものである。

図２はパラレル式試験装置のシステム構成図を示したもので、図１との同一部分、若しくは相当する部分に同一符号を付している。
この実施例における試験装置の制御フローを図５で示している。図５において、ハイブリッド車用の電子制御ユニットであるＥＣＵ１は、エンジンＥＧに対してはアクセルの踏み込み量に対応したスロットル開度信号θを出力し、また、インバータＩＶに対しては制御信号Ａを出力する。動力出力方式がパラレル方式の場合、エンジンＥＧの回転速度Ｎ_EGと、Ｍ／Ｇの回転速度Ｎ_MGはＮ_EG＝Ｎ_MGの状態で運転される。

シミュレーションモデル部における１１は動力伝達モデル部で、ＭＴ車におけるクラッチ、若しくはＡＴ車におけるトルクコンバータが模擬されている。１２はギヤモデル部で、車両のトルクコンバータからファイナルギヤまでの動力伝達用のギヤを模擬したものである。１３はギヤ比設定部である。

トルク制御部２によりトルク制御されるダイナモメータＤＹ１は、その回転軸に取り付けられたトルクメータによって検出されたトルク値Ｔｃdetと、動力伝達モデル部１１により求められたトルク設定値Ｔｃsetを基にトルク制御信号を演算し、求めたトルク制御信号によりダイナモメータＤＹ１を制御する。ダイナモメータＤＹ１の回転速度は速度検出器により検出され、速度検出値Ｎｃとして動力伝達モデル部１１に入力される。動力伝達モデル部１１は、入力速度信号に対応したトルクコンバータのトルク信号をギヤモデル部１２へ出力する。ギヤモデル部１２は入力されたトルク信号から車両ギヤ部の伝達トルクＴｇを算出する。

車体慣性部８は、伝達トルクＴｇから、ブレーキトルクＴｂと走行抵抗Ｔｖのを差し引いて車速Ｖを求める。算出された車速Ｖはギヤ比設定部１３に入力され、このギヤ比設定部１３において車速Ｖから動力伝達モデル部の回転数Ｎｇを演算する。動力伝達モデル部１１では、入力された前記回転数Ｎｇと速度検出値Ｎｃからトルク設定値Ｔｃsetを算出してトルク制御部２へ出力する。
一方、車体慣性部８で算出された車速Ｖは運転モデル部９へも出力され、運転モデル部９、及びＥＣＵ１を介してモード運転などのパターンに追従した制御が実行される。

この実施例によれば、実施例１と同様にモード運転による試験が可能となると共に、シミュレーションモデル部をパラレル式ハイブリッド車のモデルに作成することで、試験装置を構成する既存の機器で試験が容易に可能となるものである。

図７はシリーズ式の場合で、エンジンＥＧにダイナモメータＤＹ１を連結し、且つ充放電装置３０を用いた場合の試験装置のシステム構成図である。充放電装置３０は、商用電源などよりバッテリーを充電するための専用の装置である。なお、図１、及び図２との同一部分、若しくは相当する部分には同一符号を付している。この実施例におけるシミュレーションモデル部は、図８のように構成される。

図８において、２点鎖線で囲んだ部分はシリーズ式でエンジンＥＧに連結される発電機Ｇをモデル化したもので、制御モデル部１４と充電モデル部１５を有している。制御モデル部１４は、発電機ＧがエンジンＥＧによって駆動された状態を模擬し、ＥＣＵ１からの電流指令に対応したトルク設定値Ｔを算出してトルク制御部２に出力する。トルク制御部２では、入力されたトルク設定値Ｔとトルクメータによって検出されたダイナモメータＤＹ１の検出トルクＴｃdetを用いてトルク指令を算出し、このトルク指令に基づいてダイナモメータＤＹ１のトルク制御を実行する。また、ダイナモメータＤＹ１の検出された速度信号Ｎとトルク信号Ｔは、シミュレーションモデル部の発電機Ｇの充電モデル部１５に入力される。充電モデル部１５は、発電機GがエンジンＥＧに連結されて発電機能で運転された場合の充電特性を模擬したもので、入力されたダイナモメータＤＹ１の検出速度信号Ｎとトルク信号Ｔを用いて充電指令を演算し、その充電指令に基づいて充放電装置ＣＤを制御する。

２０はダイナモメータＤＹ２用のトルク制御部で、ギヤモデル部12により算出されたトルク設定値ＴsetとＭ／Ｇの検出トルクＴ_Mとを入力してトルク指令値を演算し、この指令値に基づいてダイナモメータＤＹ２をトルク制御する。ダイナモメータＤＹ２の検出速度Ｎ_Rdetはギヤモデル部１２に入力されて車両ギヤ部の伝達トルクＴｇが算出される。車体慣性部８は、伝達トルクＴｇから、ブレーキトルクＴｂと走行抵抗Ｔｖのトルクを差し引いて車速Ｖを求め、その車速Ｖは走行抵抗６と運転モデル部９へ出力し、モード運転などのパターンに追従した統合的な制御が実行される。

この実施例によれば、実施例１と同様にモード運転による試験が可能となると共に、シリーズ方式で、専用の充放電装置を用いた場合でもシミュレーションモデル部を作成することで、試験装置を構成する既存の機器で容易に試験が可能となるものである。

図３は、シリーズ式の試験装置のシステム構成図を示したもので、図１、及び図２との同一部分、若しくは相当する部分には同一符号を付している。この実施例で図２と異なる部分は、エンジンＥＧには発電機Ｇが連結され、また、インバータＩＶ２により速度制御されるＭ／Ｇを直結したダイナモメータＤＹ２と、その動力制御盤ＤＣ２を設けたことである。また、動力出力方式がシリーズ式では、エンジンＥＧの回転速度Ｎ_EGとＭ／Ｇの回転速度Ｎ_MGがＮ_EG≠Ｎ_MGの状態で運転されるほか、他は同様でシミュレーションモデル部も図９のように構成される。

図９はシリーズ式の他の実施例を示したもので、図８と異なる部分は、エンジンＥＧに連結する機器をダイナモメータＤＹ１に代えて、車両に搭載される実機の発電機Ｇとし、ダイナモメータＤＹ１の制御回路や充放電装置を省いたことである。
すなわち、図９において、ＥＣＵ１は、エンジンＥＧに対してはアクセルの踏み込み量に対応したスロットル開度信号θを出力し、また、インバータＩＶに対しては制御信号Ａを出力する。インバータＩＶは、ＥＣＵ１からの制御信号Ａに基づきバッテリーＢの充放電制御を実行すると共に、発電機Ｇ、及びダイナモメータＤＹ２に連結されたＭ／Ｇを制御する。発電機Ｇの発電電力をバッテリーへの充電機能を模擬するもので、インバータＩＶを介して発生した電力でバッテリーＢを充電する。他は図８の動作と同様であるので、その説明は省略する。

この実施例によれば、実施例１と同様にモード運転による試験が可能となると共に、シリーズ方式でシミュレーションモデル部を作成することで、試験装置を構成する既存の機器で容易に試験が可能となるものである。

図１０は試験装置のシステム比較図を示したもので、（ａ）はハイブリッド車の動力出力方式がシリーズ・パラレル式、（ｂ）はパラレル式で、ハイブリッド車の試験装置の場合、試験設備としては駆動源が最も多い３個用のダイナモメータとＭ／Ｇ、及び動力計制御盤を用意する。したがって、駆動源が３個の場合には、全設備の機器を用いて試験システムを構成するが、図１０（ｂ）で示すように、パラレル式の場合には、ダイナモメータＤＹ２，ＤＹ３とその関連機器を取り除いたシステム構成となる。
すなわち、本発明によれば、異なる動力出力方式でも当該車種のシミュレーションモデル部を用意することにより、試験システムの接続変えのみで容易に試験が可能となる。また、その試験時には、被試験車両用のＥＣＵと連携しながらの試験が可能となるものである。
更に、その試験がモード運転で可能となることから、実車を模擬したバッテリーの性能・耐久試験が実現できるものである。

１… ＥＣＵ（ＨＥＶＣ）
２、２０… トルク制御部
３… 速度制御部
４… 遊星ギヤモデル部
５… ブレーキモデル部
６… 走行抵抗部
７… 軸剛性部
８… 車体慣性部
９… 運転モデル部
１１…動力伝達モデル部
１２…ギヤモデル部
１３…ギヤ比設定部
１４…制御モデル部
１５…充電モデル部
３０…充放電装置

Claims (10)

1. 車両の駆動源として２つ以上の駆動源を有し、少なくとも１つの駆動源はバッテリーを電気エネルギー源とするインバータで制御される車両であって、駆動源の力行時にはインバータを介して電力をバッテリーより放電し、駆動源の回生時にはインバータを介して発生した電力をバッテリーに充電し、制御ユニットを用いて車両の試験を行うものにおいて、
   前記各駆動源にそれぞれダイナモメータを連結し、連結された駆動源とダイナモメータ数を動力出力方式に応じて変更し、ダイナモメータの制御は被試験車両のシミュレーションモデル部を用いて実行するよう構成したことを特徴とする複数の動力源を持つ車両の試験装置。
2. 前記シミュレーションモデル部は、被試験車両をモデル化し、且つダイナモメータの検出された速度信号を入力して被試験車両の車速を演算し、ダイナモメータを統合的に制御するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の複数の動力源を持つ車両の試験装置。
3. 車両の駆動源として２つ以上の駆動源を有し、少なくとも１つの駆動源はバッテリーを電気エネルギー源とするインバータで制御される車両であって、駆動源の力行時にはインバータを介して電力をバッテリーより放電し、駆動源の回生時にはインバータを介して発生した電力をバッテリーに充電し、制御ユニットを用いて車両の試験を行うものにおいて、
   前記駆動源は、燃料の燃焼により駆動力を発生する第１の駆動源と、この第１の駆動源に連結された第２の駆動源を備え、
   第２の駆動源に、被試験車両のシミュレーションモデル部およびトルク制御部を介して制御されるダイナモメータを連結し、
   前記ダイナモメータのトルク制御部は、
   前記シミュレーションモデル部からのトルク設定値とダイナモメータのトルク検出値に応じたトルク指令値でダイナモメータを制御し、
   前記シミュレーションモデル部は、
   入力された前記ダイナモメータの検出速度信号に応じてクラッチ若しくはトルクコンバータのトルク信号を生成する動力伝達モデル部、動力伝達モデル部からのトルク信号に基づいてギヤトルク値を算出するギヤモデル部、ギヤトルク値からブレーキトルクと走行抵抗値を差し引いて車速を算出する車体慣性部、算出された車速から回転数を求めて動力伝達モデル部に出力するギヤ比設定部、動力伝達モデル部で前記検出速度信号とギヤ比設定部からの回転数を基に前記トルク指令値を算出するよう構成した
   複数の動力源を持つ車両の試験装置。
4. 前記バッテリーに充放電装置を接続し、且つ前記駆動源は、第１のダイナモメータを連結した燃料の燃焼により駆動力を発生する第１の駆動源と、前記インバータを介してバッテリーに接続されてトルク制御される第２の駆動源を備え、
   前記第１のダイナモメータのトルク制御部は、前記シミュレーションモデル部からのトルク設定値と第１のダイナモメータトルク検出値に応じたトルク指令値で第１のダイナモメータを制御し、前記第２の駆動源に連結される第２のダイナモメータのトルク制御部は、前記シミュレーションモデル部からのギヤの伝達トルク設定値と第２駆動源のトルク検出値に応じたトルク指令値で第２のダイナモメータを制御するよう構成したことを特徴とした請求項１又は２記載の複数の動力源を持つ車両の試験装置。
5. 前記シミュレーションモデル部は、前記第１の駆動源に連結される発電機の制御部がモデル化され、前記制御ユニットからの電流指令に基づいて前記第１のダイナモメータのトルク制御部へトルク指令を出力する制御モデル部と、前記発電機の充電部がモデル化され、前記第１のダイナモメータの検出されたトルク値と速度信号に応じた充電指令を前記充放電装置へ充電指令として出力する充電モデル部と、前記第２のダイナモメータの速度検出信号を入力して伝達トルクを算出するギヤモデル部と、被試験車両のブレーキをモデル化したブレーキモデル部と、走行抵抗をモデル化した走行抵抗部と、前記伝達トルク値からブレーキトルクと走行抵抗値を差し引いて車速値を算出する車体慣性部、及びこの車速値を入力し、格納された運転パターンに基づく制御を実行するための信号を前記制御ユニットに出力する運転モデル部を備えたことを特徴とする請求項４記載の複数の動力源を持つ車両の試験装置。
6. 前記駆動源は、燃料の燃焼により駆動力を発生する第１の駆動源と、前記インバータを介してバッテリーに接続されて速度制御される第２の駆動源と、前記第１の駆動源による動力が動力分割機構を介して伝達される第３の駆動源を備え、
   前記シミュレーションモデル部は、前記動力分割機構を模擬した遊星ギヤモデル部を備えると共に、
   前記第１の駆動源に連結された第１のダイナモメータのトルク制御部は、前記遊星ギヤモデル部で演算されたキャリヤトルク設定値と検出された第１のダイナモメータのトルク信号を基にトルク制御信号を算出し、
   前記第２の駆動源に連結された速度制御部は、前記遊星ギヤモデル部で演算されたリングギヤ速度設定値と前記第２の駆動源に連結された第２のダイナモメータの検出速度信号を基に速度制御信号を算出するよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の複数の動力源を持つ車両の試験装置。
7. 前記遊星ギヤモデル部は、検出された前記第１のダイナモメータの速度信号、前記第３のダイナモメータの速度信号、及び前記シミュレーションモデル部によって算出されたトルク信号を入力して演算し、前記第３のダイナモメータの制御部へ出力されるサンギヤトルク信号、前記キャリヤトルク設定値、及び前記リングギヤ回転設定値を出力するよう構成したことを特徴とする請求項６記載の複数の動力源を持つ車両の試験装置。
8. 前記シミュレーションモデル部は、前記遊星ギヤモデル部と、車両ブレーキをモデル化したブレーキモデル部と、走行抵抗をモデル化した走行抵抗部、タイヤの軸剛性をモデル化した軸剛性部と、車両の車体慣性部、及びモード運転信号が格納される運転モデル部を備え、前記車体慣性部は、軸剛性部により算出されたトルク信号と第２のダイナモメータの検出トルク信号との和を求め、この和信号からブレーキモデル部で算出されたブレーキトルクと走行抵抗部による走行抵抗の負のトルクを差っ引いた信号から車速信号を求め、この速度信号を走行抵抗部、軸剛性部、及び運転モデル部へ出力するよう構成したことを特徴とする請求項６又は７記載の複数の動力源を持つ車両の試験装置。
9. 車両の駆動源として２つ以上の駆動源を有し、少なくとも１つの駆動源はバッテリーを電気エネルギー源とするインバータで制御される車両であって、駆動源の力行時にはインバータを介して電力をバッテリーより放電し、駆動源の回生時にはインバータを介して発生した電力をバッテリーに充電し、制御ユニットを用いて車両の試験を行うものにおいて、
   前記駆動源は、燃料の燃焼により駆動力を発生する第１の駆動源と、前記インバータを介してバッテリーに接続されてトルク制御される第２の駆動源を有し、前記第１の駆動源に、被試験車両の発電機を連結し、前記第２の駆動源にトルク制御されるダイナモメータを連結して試験装置を構成すると共に、この試験装置の制御は被試験車両のシミュレーションモデル部を用いて実行することを特徴とする複数の動力源を持つ車両の試験装置。
10. 前記シミュレーションモデル部は、被試験車両を模擬し、前記ダイナモメータの速度検出信号を入力して伝達トルクを算出するギヤモデル部と、被試験車両のブレーキをモデル化したブレーキモデル部と、走行抵抗をモデル化した走行抵抗部と、前記伝達トルク値からブレーキトルクと走行抵抗値を差し引いて車速値を算出する車体慣性部、及びこの車速値を入力し、格納された運転パターンに基づく制御を実行するための信号を前記制御ユニットに出力する運転モデル部を備えたことを特徴とする請求項９記載の複数の動力源を持つ車両の試験装置。

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