JPH0612311B2 - 電気動力計の電気的慣性補償装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は電気動力計の電気的慣性補償装置に関するもの
である。

（従来技術と問題点） 車両用エンジンは自動車の排出ガスが規制されて以来、
人間が実走行運転するのと等価な試験を行なつて、加減
速時の過渡特性や排出ガスの測定等を行なつていること
は周知の通りである。その際に負荷装置としては電気動
力計を使用し、車速に応じて負荷する所謂“走行抵抗制
御”を行なう。走行抵抗制御は電気動力計トルクを走行
速度の関数として制御し、車両用エンジンに走行時と等
価な負荷を与える制御方法で、例えばエンジン出力軸に
換算した自動車の路上走行抵抗トルクＴは一般に下式に
よつて与えられる。

上式中の慣性抵抗トルク を与える装置を慣性補償装置と称し、従来はフライホイ
ールを用いた機械的なものが使用されていたが、最近は
設備全体の小形化、高速回転時の安全性、慣性量変更の
容易さ、価格等の面で有利な電気的慣性補償装置が採用
されるようになつてきた。

第１図はこの電気的慣性補償装置を備えた走行抵抗制御
装置のブロツク結線図で、同図において１は供試エンジ
ン、２は電気動力計で前記供試エンジン１に直結されて
自動車の路上走行と等価な負荷を与える。３は回転速度
を検出するパルスピツクアツプ、４は回転速度を電圧信
号に変換するF／V変換回路、５，６および７は夫々(1)
式におけるA+BN+CN²+DWsinθ，即ち平坦路定常走行抵抗
定数Ａ，Ｂ，Ｃならびに登降坂抵抗D・W・sinθを設定す
る抵抗定数設定回路、dN／ｄｔの加速度を検出するため
の微分回路、および慣性抵抗定数 の設定回路を示し、８は加え合せ回路で、該加え合せ回
路の出力はトルク指令値となる。９は電気動力計２のト
ルクを検出するロードセル、１０はトルク検出信号を電
圧信号に変換する電圧変換回路、１１は比較回路、１２
はトルク制御用増巾器、１３はトルク制御用増巾器１２
の出力たる電流指令値と可変電源部１６の負荷電流に比
例した電圧信号に変換する検出器１７の出力である負荷
電流検出値とを比較する比較回路、１４は電流制御用増
巾器、１５はゲート信号を移相する位相制御回路、可変
電源部１６は電気動力計２の主回路電流域は励磁電流を
制御する。これら電流制御用増巾器１４，位相制御回路
１５，可変電源部１６および検出器１７とでマイナール
ープ回路を形成する。

今エンジン１を起動して回転速度をＮ１とすると、該回
転速度Ｎ１をパルスピツクアツプ３で検出し、F／V変換
器４により回転速度Ｎ１に比例した電圧信号に変換して
抵抗定数設定回路５と微分回路６に入力する。回転速度
がＮ１で一定のときは微分回路６の出力は零であるか
ら、抵抗定数設定回路５の出力は平坦路定常走行抵抗ト
ルクと登降坂抵抗トルクの和に比例した電圧信号でトル
ク指令値として比較回路１１に加えられる。その際に電
気動力計２は未だ動力を吸収していないからロードセル
９の出力、即ち電圧変換回路１０の出力は零で、抵抗定
数設定回路５の出力はそのまゝ走行抵抗トルク制御用増
巾器１２に入力される。該増巾器１２の出力は電流指令
値としてマイナーループ回路に与えられ、比較回路１３
で該電流指令値と電気動力計２の主回路電流検出器７の
検出値とを比較して得た偏差値を、電流制御用増巾器１
４により適当に増巾し、位相制御回路１５により可変電
源部１６のサイリスタ点弧位相を適宜移相し、電気動力
計２の主回路電流を制御して、エンジンの回転速度Ｎ１
に対応した自動車の走行抵抗トルクをエンジンに負荷す
る。電気動力計２がトルクを発生すればロードセル９の
出力は電圧変換回路１０を経て比較回路１１に加えら
れ、抵抗定数設定回路５の出力との偏差値が零となる様
に自動トルク制御がなされる。

エンジン１の回転速度Ｎ１からＮ２に変化させると微分
回路６、慣性定数設定回路７を経て、回転速度の変化に
より生じた慣性抵抗トルクに比例した電圧が加え合せ回
路８に加えられ、抵抗定数設定回路５の出力、即ちその
時時の回転速度に対応した平坦路定常走行抵抗トルクと
登降坂抵抗トルクとに比例した電圧との和が比較回路１
１にトルク指令値として加えられるから、電気動力計２
はトルク指令値に相当したトルクを発生してエンジン１
に負荷することゝなる。エンジン１の回転速度がＮ２と
なれば、微分回路６の出力は消滅し、回転速度が異なる
のみで回転速度Ｎ１の場合と同様に制御される。

以上の走行抵抗制御装置においては、微分回路６と慣性
抵抗定数設定回路７とで電気的慣性補償装置を構成して
おり、先にも記した如く機械的慣性補償装置に比し多く
の利点を有するとはいうものの以下に述べる如き欠点を
有している。

パルスピツクアツプ３から微分回路６に至る回路に雑音
が混入すると、混入した雑音によつて微分回路６から出
力される信号が変化して、慣性定数設定回路７に入り、
該設定回路７で設定された大きな等価慣性量により、大
きな慣性抵抗トルクに比例した電圧が出力される。この
ためエンジン１の回転速度とは無関係にエンジン１の負
荷トルクが大きく動揺し、走行抵抗制御装置としての機
能を果すことができなくなつてしまうから、微分回路６
中には雑音除去のために強力な波器が組込まれてい
る。従つてその波器による制御遅れが大きいために、
制御ループゲインは制限されて余り大きくすることはで
きない。然るに制御ループゲインは等価慣性量である に比例して大きくなるために が大きくなると不安定になる。例えば貨物車用エンジン
の等価試験時に、空車条件の場合には安定な走行抵抗制
御ができていたにもかゝわらず、貨物満載条件では不安
定になつてしまうとか、或は変速機を切換えて車速をＫ
倍に増速したと等価な試験をする場合、等価慣性量はK²
倍となるために制御系が不安定になり試験を継続するこ
とができなくなつてしまう。

走行抵抗制御装置はエンジン１の回転速度の変化に遅れ
なく追従して電気動力計２にエンジン１の負荷である走
行抵抗トルクを発生させなければならない。即ち制御系
の応答特性は良くしなければならないが、そのためには
トルク制御増巾器12のゲインをできるだけ大きくする必
要がある。然るにトルク検出回路は図示を省略した電気
動力計２の揺動子、ロードセル９、電圧変換回路１０と
遅れ要素が多いために制約を受け、トルク制御増巾器１
２のゲインを大きくすることができない。

又トルク指令回路即ちパルスピツクアツプ３、F／V変換
回路４、抵抗定数設定回路５、微分回路６、慣性抵抗定
数設定回路７からなる回路のゲインとトルク制御増巾器
１２のゲインとの積である制御ループゲインは、回転速
度が変化する過渡時、特に等価慣性量が大きい場合には
トルク指令回路の内の微分回路６と慣性抵抗定数設定回
路７からなる慣性補償回路ゲインが大きくなるから大き
くなり、先にも記した如く不安定になり易い。

不安定になつた制御系を安定ならしめるためには、トル
ク制御増巾器１２のゲインを小さくしなければならない
が、同増巾器のゲインを小さくするに従つて制御系全体
の応当特性が悪くなり、エンジンの回転速度変化に対す
る走行抵抗の変化即ちエンジン負荷の追従が遅れ、精度
の良い制御ができなくなることは勿論のこと、遂には走
行抵抗制御とは言えない状態になつてしまう。

（発明の目的） 本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであつて、
等価慣性量が大きくても安定な走行抵抗制御をすること
ができる電気的慣性補償装置を提供することを目的とし
ている。

（発明の概要） 本発明は慣性補償を従来前記(1)式における に基づいて行なつていたものを回転運動方程式 から回転速度 を得て、この(3)式に基づいて慣性補償を行ない速度制
御手段によつて上記の目的を達成するものである。

なお上式でτはトルク、Ｈは定数を示す。

（発明の実施例） 第２図は本発明の一実施例を示すブロック結線図で、同
図において第１図と同一部分には同一符号を付して説明
を省略する。

同図において１８，１９，２０は夫々比較回路、２１は
電気動力計２の回転部慣性定数設定回路、２２は積分回
路、２３はエンジン出力軸に換算した自動車の慣性抵抗
定数設定回路、２４は速度制御用増巾器を示す。抵抗定
数設定回路５は従来同様(1)式のA+BN+CN²+DWsinθ即ち
定常走行抵抗トルクに比例した信号を出力し、また微分
回路６と慣性定数設定回路２１で供試エンジン１の回転
速度が変化したときに電気動力計２の回転部が発生する
トルク即ち 〔但し は電気動力計２の回転部慣性量〕に比例した信号を出力
する。これら５，６，２１とで電気動力計２の回転部が
供試エンジン１の回転速度変化によつて発生するトルク
補償を含む走行抵抗設定回路２５を構成している。積分
回路22と自動車の慣性抵抗定数設定回路２３は(3)式を
演算して回転速度に比例した信号を出力する。なお第２
図中の符号２，３，４，２０，２４，１３，１４，１
５，１６で速度制御回路を構成し、符号９，１０，２
５，１８，１９，２２，２３で速度指令回路を構成す
る。

供試エンジン１を起動するとパルスピツクアツプ３、F
／V変換回路４を経て回転速度に比例した電圧が比較回
路２０に加えられる。自動車の慣性抵抗定数設定回路２
３の出力、即ち速度指令値が起動した時点でなお零であ
るとすると、速度制御回路は回転速度を零に抑えるよう
に働くから、電気動力計２はエンジン１の回転速度を零
とするためのトルクを発生する。該トルクはロードセル
９、電圧変換回路１０を経て、検出トルクに比例した電
圧信号に変換されて比例回路１８に入る。一方抵抗定数
設定回路５と微分回路６にもF／V変換回路４の出力が供
給されているから、平坦路定常走行抵抗トルクと登降坂
抵抗トルクとの和に比例した電圧信号が抵抗定数設定回
路５から出力され、前記電圧変換回路１０の出力と比較
回路１８において比較され、更に起動の際の回転速度変
化が、微分値として微分回路６から出力されて、電気動
力計２の回転部の慣性定数設定回路２１を経た電圧と比
較回路１９で比較される。比較回路18１９を経たトルク
偏差に比例する電圧は積分回路２２で積分され、自動車
の慣性抵抗定数設定回路２３を経て速度指令値として比
較回路２０に入り、前記F／V変換回路４の出力との偏差
を零とする。即ち電気動力計２の回転部速度を前記速度
指令値に合せるべく電気動力計２の主回路電流或は励磁
電流が制御される。然るに回転速度は別途に制御されて
いるエンジン１の回転速度であるから、前記速度指令値
とF／V変換回路４の出力との偏差を零とすべく、電気動
力計２の主回路電流或は励磁電流が制御されたとしても
エンジン１の回転速度は変化せず、エンジン１に対する
負荷トルクが変化する。例えばエンジン１の回転速度を
Ｎ１に保つと、速度指令回路の出力とF／V変換回路４の
出力との偏差を零とするように電気動力計２が制御さ
れ、エンジン１に対して回転速度Ｎ１に対応した車速で
走行したときと等価な走行抵抗トルクを負荷することに
なる。

以上ではエンジンの走行抵抗制御装置として述べたが、
シヤーシーダイナモメーターの機械的慣性補償装置を電
気的慣性補償装置に置換する場合にも適用し得ることは
勿論である。

（発明の効果） 速度を検出する回路は、電気動力計２の回転部に設けら
れたパルスピツクアツプ３、F／V変換回路４のみである
から遅れ要素が少く、速度制御増巾器２４のゲインを充
分大きくすることができる。又速度指令回路には従来例
と同様に微分回路６が含まれているが、慣性定数設定回
路２１で設定される電気動力計２の慣性定数は、エンジ
ン１の出力軸に換算した自動車の慣性抵抗定数に比し格
段に小さく、制御系を不安定にする程の大きな影響力は
ない。２３で設定される自動車の慣性抵抗定数は(3)式
から明らかなように、ゲインが等価慣性量 に反比例するから、速度制御回路が安定であれば速度指
令回路の信号が加わつても不安定になるようなことはな
い。

本発明は電気動力計の電気的慣性補償を、設定走行抵抗
トルクと電気動力計の発生トルクとの偏差を積分して速
度指令値とし、速度制御回路によつて走行抵抗制御をす
ることによつて行なうようにしたから、等価慣性量が大
きい場合にも安定且つ応答特性の良い走行抵抗制御がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気的慣性補償装置を備えた走行抵抗制
御装置を示すブロツク結線図、第２図は本発明の一実施
例を示す電気的慣性補償装置を備えた走行抵抗制御装置
のブロツク結線図である。 １は供試エンジン、２は電気動力計、３はパルスピツク
アツプ、４はF／V変換回路、５は抵抗定数設定回路、９
はロードセル、１０は電圧変換回路、13,18,19,20は比
較回路、１４は電流制御用増巾器、１５は位相制御回
路、１６は可変電源部、２２は積分回路、２３は慣性抵
抗定数設定回路、２４は速度制御増巾器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気動力計の速度制御回路において、前記
   電気動力計の回転速度に比例した速度信号を取り出し
   て、前記速度制御回路の帰還信号とすると共に、前記速
   度信号を入力とする抵抗定数設定回路を設け、更に前記
   電気動力計の発生トルクに比例したトルク信号を取り出
   して該トルク信号と前記抵抗定数設定回路の出力とを比
   較し、その偏差を積分すると共に、該積分された出力を
   慣性抵抗定数設定回路を介して前記速度制御回路の速度
   指令信号としたことを特徴とする電気動力計の電気的慣
   性補償装置。