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JP7697864B2 - Automotive Test Equipment - Google Patents
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Description

本発明は、自動車用試験装置に関し、より詳しくは、自動車(試験車)の操舵による旋回運動を想定してダイナモメータの負荷制御が可能なものに関するものである。 The present invention relates to an automobile testing device, and more specifically, to a device capable of controlling the load of a dynamometer by simulating the turning motion caused by steering of an automobile (test vehicle).

例えば、自動二輪車、乗用車やトラックといった自動車の排出ガスや燃費などの評価試験には、シャシダイナモが従来から利用されている。評価試験に際しては、試験室内でローラ上に設置された試験車に対し、ダイナモメータにより試験車が実路走行したときの同等の負荷(走行抵抗)を付与し、例えば、モード排出ガス量(g/km)や燃費値(km/L)が算出される(例えば、特許文献1,2参照)。このようなシャシダイナモは、試験車を旋回走行させることを想定していない機械装置である。このため、旋回走行を含む実路を想定したモード運転による評価試験を実施したいという近年の要請には対応できないものである。 For example, chassis dynamos have traditionally been used for evaluation tests of exhaust gases and fuel economy of automobiles such as motorcycles, passenger cars, and trucks. During evaluation tests, a dynamometer applies a load (running resistance) equivalent to that applied when the test vehicle is running on an actual road to a test vehicle placed on rollers in a test room, and, for example, modal exhaust gas amounts (g/km) and fuel economy values (km/L) are calculated (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Such chassis dynamos are mechanical devices that are not designed to run test vehicles in turns. For this reason, they cannot meet the recent demand for evaluation tests using mode driving that simulates actual roads, including turns.

一方、試験車のタイヤを取り外し、例えば、試験車の各車輪連結部としてのハブにダイナモメータを夫々連結し、ローラを介さず動力を付与する方式の自動車用試験装置が提案されている。このような自動車用試験装置の中には、試験車のハンドル操作により車輪の実舵角を変えられる方式のものも提案されている(特許文献3参照)。このものでは、旋回走行を含んだ運転時における試験車のエンジンやモータの原動機からハブまでの駆動力、回生エネルギやブレーキ操作時の減速エネルギの合計による排出ガスや燃費などの評価試験が可能になる。 Meanwhile, a vehicle testing device has been proposed that removes the tires of the test vehicle, connects a dynamometer to each of the hubs that serve as the wheel connectors of the test vehicle, and applies power without using rollers. Among such vehicle testing devices, a system has been proposed that allows the actual steering angle of the wheels to be changed by operating the steering wheel of the test vehicle (see Patent Document 3). This makes it possible to perform evaluation tests of exhaust gas emissions and fuel efficiency based on the total driving force from the engine or motor of the test vehicle's engine to the hub during driving, including cornering, regenerative energy, and deceleration energy during braking.

然し、実路走行時に操舵されると、試験車は様々な自立した運動を伴う(非特許文献1,2参照)。これに伴って試験車の各駆動輪や各従動輪に作用する走行抵抗のバランスも変化するものの、上記特許文献3では、このような走行抵抗のバランスを考慮できないという問題がある。つまり、旋回を含む実路を想定したモード走行、テストコースでの旋回を含む試験室内での評価試験におけるフロントローディングと呼ばれる前倒し試験、車両外部視界に代表される情報を模擬可能とした場合の先進運転支援システム(ADAS)や、自動運転(AD)時の運転のように、予め決められた車速などの設定値がない状態で評価試験を行うとき、旋回に対して予めダイナモメータに設定値(負荷)を付与する手段がなかった。 However, when the test vehicle is steered while traveling on an actual road, it undergoes various independent movements (see Non-Patent Documents 1 and 2). The balance of the running resistance acting on each drive wheel and each driven wheel of the test vehicle changes accordingly, but the above Patent Document 3 has a problem in that it is not possible to take such a balance of running resistance into consideration. In other words, when performing evaluation tests without predetermined set values such as vehicle speed, such as mode driving simulating an actual road including turns, a front-loading test called front loading in an evaluation test in a test room including turns on a test course, an advanced driver assistance system (ADAS) when it is possible to simulate information represented by the visibility outside the vehicle, and driving during automatic driving (AD), there was no means of applying a set value (load) to the dynamometer in advance for turns.

特開平1―173848号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-173848 米国特許公開2011/0303000号公報US Patent Publication No. 2011/0303000 特表2020-520457号公報Special Publication No. 2020-520457

安部正人著,「自動車の運動と制御」,第2版,東京電機大学出版局,2008年Masato Abe, "Automobile Dynamics and Control", 2nd Edition, Tokyo Denki University Press, 2008 清水康夫著,「先端自動車工学」,初版,東京電機大学出版局,2016年2月20日Yasuo Shimizu, "Advanced Automotive Engineering", First Edition, Tokyo Denki University Press, February 20, 2016

本発明は、旋回はハンドル操作によって行われる操舵角の変化によることに注目してダイナモメータに設定値を付与し、試験車の旋回走行時における駆動制動時の動力バランスを再現できるようにした自動車用試験装置を提供することをその課題とするものである。 The present invention focuses on the fact that turning is caused by changes in steering angle due to steering wheel operation, and aims to provide an automobile testing device that assigns a set value to a dynamometer and can reproduce the power balance during driving and braking when the test vehicle is turning.

上記課題を解決するために、本発明は、試験車の車輪連結部に夫々連結される各ダイナモメータと、各ダイナモメータの負荷制御をする制御ユニットと、ダイナモメータの回転数から車速を検出する車速検出手段とを備え、制御ユニットが、予め設定される試験車の諸元と試験車の車速とに対応させて試験車に作用する走行抵抗をモデル化した走行抵抗モデルと、車速検出手段で検出した車速に応じた走行抵抗モデルでの演算結果を基に各ダイナモメータに加える負荷を決定するバランス制御部とを備え、バランス制御部で決定される負荷に応じて各ダイナモメータが制御される自動車用試験装置であって、操舵される車輪連結部に連結されるダイナモメータが操舵に伴って操舵方向に可動であるものにおいて、試験車の操舵に伴う操舵角を検出する操舵角センサと、試験車の諸元及び車速と操舵角センサで検出される操舵角とに対応させて試験車が操舵されたときの旋回運動をモデル化した旋回運動モデルとを更に備え、バランス制御部に、走行抵抗モデルでの演算結果に加えて、旋回運動モデルでの演算結果としてのバランス指令値が入力され、このバランス指令値に基づくダイナモメータ相互のバランス制御を加味して負荷を夫々決定するように構成されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an automobile test vehicle comprising dynamometers each connected to a wheel coupling of a test vehicle, a control unit for controlling the load of each dynamometer, and a vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed from the number of revolutions of the dynamometer, the control unit comprising a running resistance model that models the running resistance acting on the test vehicle in correspondence with preset test vehicle specifications and the vehicle speed of the test vehicle, and a balance control unit that determines the load to be applied to each dynamometer based on the calculation results of the running resistance model corresponding to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means, and each dynamometer is controlled according to the load determined by the balance control unit. The device further comprises a steering angle sensor that detects the steering angle associated with steering of the test vehicle, and a turning motion model that models the turning motion when the test vehicle is steered in correspondence with the specifications and vehicle speed of the test vehicle and the steering angle detected by the steering angle sensor, and is characterized in that the balance control unit is configured to input a balance command value as a calculation result of the turning motion model in addition to the calculation result of the running resistance model, and to determine the loads of each of the dynamometers by taking into account the balance control between the dynamometers based on the balance command value.

以上によれば、試験車の旋回走行時、操舵角を検出して各駆動輪のバランス制御の一例である差回転数や差トルクを加味した設定値(負荷)を各ダイナモメータに付与できるため、試験車の旋回走行時における駆動制動時の動力バランスを再現することができる。言い換えると、操舵角に対するダイナモメータへの設定値を自動的に付与するため、予め設定値が不明な状態でも評価試験が実施することができる。 As described above, when the test vehicle is turning, the steering angle can be detected and a set value (load) that takes into account the differential rotation speed and differential torque, which are an example of balance control for each drive wheel, can be applied to each dynamometer, making it possible to reproduce the power balance during driving and braking when the test vehicle is turning. In other words, because a set value for the steering angle is automatically applied to the dynamometer, evaluation tests can be carried out even when the set value is unknown in advance.

ここで、試験車の操舵による旋回時、旋回方向外側に位置する車輪は、その内側に位置する車輪と比較して早く回転する。このため、操舵角が大きくなると、コーナリングドラッグとよばれる減速トルクが負荷される。そこで、本発明においては、前記操舵角センサで検出される操舵角に応じて前記旋回運動モデルによりコーナリングドラッグを演算し、この演算結果を走行抵抗モデルに入力する構成を採用することができる。これにより、旋回引きずり抵抗であるコーナリングドラッグを加味した設定値(負荷)を各ダイナモメータに付与することができる。 Here, when the test vehicle is steered to make a turn, the wheels located on the outside of the turning direction rotate faster than the wheels located on the inside. For this reason, as the steering angle increases, a deceleration torque called cornering drag is applied. Therefore, in the present invention, a configuration can be adopted in which the cornering drag is calculated by the turning motion model according to the steering angle detected by the steering angle sensor, and the calculation result is input to the running resistance model. This makes it possible to assign a set value (load) that takes into account the cornering drag, which is the turning drag resistance, to each dynamometer.

本発明においては、前記旋回運動モデルは、旋回時における試験車の運動方程式をモデル化したものである構成を採用でき、また、前記バランス指令値は、車速追従平均回転数、走行距離差を基にした角度差及びトルク差のいずれか一つで付与することができる。更に、前記操舵角センサは、前記試験車の操舵されるすべての車輪に設けてもよく、また、操舵される車輪以外のものに連結されるダイナモメータとして、操舵方向に不動のハブ結合式のものまたはローラ式のものを使用することができる。更に、前記操舵角センサでの操舵角に代えて、試験車のハンドル角を用いることができる。本発明の自動車用試験装置で試験できる対象(試験車)は、2輪車、3輪車、4輪車、6輪車、8輪車またはトレーラを有する車両のいずれかであり、その一部またはすべての車輪を含む。なお、試験車が2輪車である場合において、キャンバ角を検出して旋回走行時のコーナリングドラッグを再現可能とすることができ、これにより、2輪車の旋回時の前後差回転(バランス)とコーナリングドラッグをダイナモメータに付加することができる。 In the present invention, the turning motion model can be a model of the equation of motion of the test vehicle during turning, and the balance command value can be given as one of the following: the average number of revolutions following the vehicle speed, the angle difference based on the difference in the distance traveled, and the torque difference. Furthermore, the steering angle sensor may be provided on all steered wheels of the test vehicle, and a hub-connected type or roller type that is immovable in the steering direction can be used as a dynamometer connected to something other than the steered wheels. Furthermore, the handle angle of the test vehicle can be used instead of the steering angle of the steering angle sensor. The subject (test vehicle) that can be tested with the automotive test device of the present invention is any of two-wheeled vehicles, three-wheeled vehicles, four-wheeled vehicles, six-wheeled vehicles, eight-wheeled vehicles, or vehicles with trailers, including some or all of their wheels. In addition, when the test vehicle is a two-wheeled vehicle, the camber angle can be detected to reproduce the cornering drag during turning, and thus the front-rear differential rotation (balance) and cornering drag during turning of the two-wheeled vehicle can be added to the dynamometer.

本実施形態の自動車試験装置の構成を説明する図。FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an automobile testing device according to an embodiment of the present invention. 旋回運動モデルでのバランス指令生成の演算方法の一例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of a calculation method for generating a balance command in a turning motion model. 旋回運動モデルでのコーナリングドラッグの演算方法の一例を示す。An example of a method for calculating cornering drag in a turning motion model will be described. 操舵される前輪タイヤの横すべり角とサイドフォース、コーナリングフォース、コーナリングドラッグとのモデルを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a model of the lateral slip angle of a steered front tire and the side force, cornering force, and cornering drag. 4輪車の等価的2輪車モデルを示す図。FIG. 2 is a diagram showing an equivalent two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle. 試験車の旋回半径とバランス制御の一例である車輪の左右回転数の差を説明する図。5A and 5B are diagrams for explaining the turning radius of a test vehicle and the difference in the left and right wheel rotation speeds as an example of balance control. 車両横すべり角モデル及びヨーモーメントモデルのブロック線図。FIG. 2 is a block diagram of a vehicle sideslip angle model and a yaw moment model. (a)は、車両横すべり角モデルを説明する図、(b)は、ヨーモーメントモデルを説明する図、(c)は、旋回半径モデルを説明する図。FIG. 4A is a diagram for explaining a vehicle sideslip angle model, FIG. 4B is a diagram for explaining a yaw moment model, and FIG. 4C is a diagram for explaining a turning radius model. 変形例に係る実施形態の自動車試験装置の構成を説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of an automobile testing device according to a modified embodiment. (a)及び(b)は、他の変形例に係る実施形態の3輪車用の自動車試験装置の構成を説明する図。13A and 13B are diagrams illustrating the configuration of an automobile testing device for a three-wheeled vehicle according to another modified embodiment. 他の変形例に係る実施形態の2輪車用の自動車試験装置の構成を説明する図であり、(a)は平面図、(b)は後面図。13A and 13B are diagrams illustrating the configuration of an automobile testing device for a two-wheeled vehicle according to another modified embodiment, in which FIG. 他の変形例に係る実施形態の6輪以上の車輪を持つ自動車用の動車試験装置の構成を説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of a moving vehicle testing device for an automobile having six or more wheels according to an embodiment of another modified example. 他の変形例に係る実施形態の4輪操舵式用の自動車試験装置の構成を説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of a four-wheel steering automobile testing device according to another modified embodiment. 更に他の変形例に係る実施形態の自動車試験装置の構成を説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of an automobile testing device according to a further modified embodiment. 更に他の変形例に係る実施形態の自動車試験装置の構成を説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of an automobile testing device according to a further modified embodiment.

以下、図面を参照し、4輪駆動及び前輪操舵方式の自動車を試験車Tcとし、本発明の自動車試験装置TMの実施形態を説明する。なお、各図面においては、特段の説明がない限り、同一の部材、要素や式につき同一符号や記号を用いるものとし、また、前、後、上、下といった方向を示す用語は、図1を基準とする。 Below, with reference to the drawings, an embodiment of the automobile testing device TM of the present invention will be described, using a four-wheel drive, front-wheel steering automobile as the test vehicle Tc. In each drawing, unless otherwise specified, the same symbols and symbols are used for the same members, elements, and formulas, and terms indicating directions such as front, rear, up, and down are based on Figure 1.

図1を参照して、本実施形態の自動車用試験装置TMは、試験車Tcの車輪連結部Wc1~Wc4に連結される各ダイナモメータDm1~Dm4と、各ダイナモメータDm1~Dm4の負荷制御をする制御ユニットCuとを備える。各ダイナモメータDm1~Dm4としては、試験車Tcの車両懸架装置の構造によって相違するものの、ブレーキディスクやホイールハブ等を含む部位である車輪連結部Wc1~Wc4に直接取り付けられる公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明は省略する。この場合、操舵される前輪の車輪連結部Wc1,Wc2に連結されるダイナモメータDm1,Dm2は、操舵(試験車Tcのハンドル操作)に伴って操舵方向に可動に構成されている。 Referring to FIG. 1, the automotive testing device TM of this embodiment includes dynamometers Dm1-Dm4 connected to the wheel couplings Wc1-Wc4 of the test vehicle Tc, and a control unit Cu that controls the load of each dynamometer Dm1-Dm4. Although the dynamometers Dm1-Dm4 differ depending on the structure of the vehicle suspension of the test vehicle Tc, known dynamometers that are directly attached to the wheel couplings Wc1-Wc4, which include the brake discs and wheel hubs, can be used, and detailed explanations are omitted here. In this case, the dynamometers Dm1 and Dm2 connected to the wheel couplings Wc1 and Wc2 of the steered front wheels are configured to move in the steering direction in response to steering (operation of the steering wheel of the test vehicle Tc).

制御ユニットCuは、予め設定される(演算パラメータとしての)試験車Tcの諸元及び試験車Tcに装着され得るタイヤの諸元(以下、これらを「車両諸元Bs」という)と試験車Tcの車速Vとに対応させて試験車Tcに作用する走行抵抗(転がり抵抗、空気抵抗、慣性抵抗)をモデル化した走行抵抗モデル11と、走行抵抗モデル11での演算結果を基に、各ダイナモメータDm1~Dm4に対する負荷配分及び試験車Tcの駆動制動方向をモデル化した駆動制動方向モデル12と、駆動制動方向モデル12の演算結果を基に各ダイナモメータDm1~Dm4に加える負荷を決定するバランス制御部13と、試験車Tcの車速を検出する車速検出手段14とを備える。駆動制動方向モデル12には、各ダイナモメータDm1~Dm4で計測した回転数やトルクが入力され、その演算結果が車速検出手段14に入力されて車速が演算される。そして、バランス制御部13で決定された負荷をトルク指令として各ダイナモメータDm1~Dm4に夫々付設される電力変換装置Pc1~Pc4に入力され、これに応じて各ダイナモメータDm1~Dm4が負荷制御される。なお、上記各構成要素としては公知のものが利用できるため、これ以上の詳細な説明は省略する。 The control unit Cu includes a running resistance model 11 that models the running resistance (rolling resistance, air resistance, inertial resistance) acting on the test vehicle Tc in correspondence with the specifications of the test vehicle Tc and the specifications of the tires that can be mounted on the test vehicle Tc (hereinafter referred to as "vehicle specifications Bs") that are set in advance (as calculation parameters) and the vehicle speed V of the test vehicle Tc, a driving and braking direction model 12 that models the load distribution to each dynamometer Dm1 to Dm4 and the driving and braking direction of the test vehicle Tc based on the calculation results of the running resistance model 11, a balance control unit 13 that determines the load to be applied to each dynamometer Dm1 to Dm4 based on the calculation results of the driving and braking direction model 12, and a vehicle speed detection means 14 that detects the vehicle speed of the test vehicle Tc. The driving and braking direction model 12 receives the rotation speed and torque measured by each dynamometer Dm1 to Dm4, and the calculation results are input to the vehicle speed detection means 14 to calculate the vehicle speed. The load determined by the balance control unit 13 is then input as a torque command to the power conversion devices Pc1 to Pc4 attached to each of the dynamometers Dm1 to Dm4, and the load of each of the dynamometers Dm1 to Dm4 is controlled accordingly. Note that since known components can be used for each of the above components, further detailed explanations will be omitted.

本実施形態の自動車用試験装置TMでは、試験車Tcの旋回走行時における駆動制動時の動力バランスを再現するために、試験車Tcの旋回がハンドル操作によって行われる操舵角の変化によることに注目して各ダイナモメータDm1~Dm4に負荷(設定値)を付与できるように構成されている。以降、これを詳細に説明する。操舵される前左輪及び前右輪の車輪連結部Wc1,Wc2に夫々連結されるダイナモメータDm1,Dm2には、試験車Tcの操舵に伴う操舵角δ1,δ2を検出する公知の操舵角センサ2a,2bが取り付けられている。この場合、操舵角δ1,δ2を検出するものであれば、操舵角センサ2a,2bの取付位置はこれに限定されるものではなく、また、操舵角センサ2a,2bでの操舵角δ1,δ2に代えて、試験車Tcのハンドル操作角を用いることもできる。 In the present embodiment, the vehicle testing device TM is configured to apply loads (set values) to the dynamometers Dm1 to Dm4, focusing on the fact that the turning of the test vehicle Tc is caused by changes in the steering angle due to steering operation, in order to reproduce the power balance during driving and braking when the test vehicle Tc is turning. This will be described in detail below. The dynamometers Dm1 and Dm2, which are respectively connected to the wheel connectors Wc1 and Wc2 of the steered front left and front right wheels, are fitted with known steering angle sensors 2a and 2b that detect the steering angles δ1 and δ2 associated with the steering of the test vehicle Tc. In this case, the mounting positions of the steering angle sensors 2a and 2b are not limited to this as long as they detect the steering angles δ1 and δ2, and the steering angle of the test vehicle Tc can be used instead of the steering angles δ1 and δ2 of the steering angle sensors 2a and 2b.

また、制御ユニットCuは、車両諸元Bs、車速V及び操舵角δ1,δ2に対応させて試験車Tcが操舵されたときの旋回運動をモデル化した旋回運動モデル15を更に備える。旋回運動モデル15には、車速検出手段14で演算された車速Vと各操舵角センサ2a,2bで検出された操舵角δ1,δ2とが入力され、旋回運動モデル15での演算結果がバランス指令としてバランス制御部13に入力されるようになっている。そして、バランス制御部13は、バランス指令に基づく各ダイナモメータDm1~Dm4相互のバランス制御(差回転数や差トルク)をも加味して負荷を夫々決定する。 The control unit Cu also includes a turning motion model 15 that models the turning motion of the test vehicle Tc when it is steered in accordance with the vehicle specifications Bs, vehicle speed V, and steering angles δ1, δ2. The vehicle speed V calculated by the vehicle speed detection means 14 and the steering angles δ1, δ2 detected by the steering angle sensors 2a, 2b are input to the turning motion model 15, and the calculation results of the turning motion model 15 are input to the balance control unit 13 as a balance command. The balance control unit 13 then determines the loads for each of the dynamometers Dm1 to Dm4, taking into account the balance control (differential rotation speed and differential torque) between them based on the balance command.

次に、図2を参照して、旋回走行時における試験車Tcの運動方程式を基にモデル化したものを例に旋回運動モデル15でのバランス指令生成の演算方法を説明する。ここで、旋回運動モデル15は、第1の旋回モデル15a、第2の旋回モデル15b及び係数演算部15cを有し、第1の旋回モデル15aでは、車速検出手段14で演算された状態量である車速Vと、前左輪の操舵角センサ2aで検出される操舵角δ1と前右輪の操舵角センサ2bで検出される操舵角δ2とから演算される平均操舵角δが入力される。また、車両諸元Bsとして、ホイールベースl、車両重心点から前輪までの長さlf、車両重心点から後輪までの長さlr、トレッドd、車両重量m、タイヤ半径rt、前輪のコーナリングパワーkf、後輪のコーナリングパワーkrが予め設定されると共に、これらから係数演算部15cによりスタビリティーファクターである係数Aを予め演算し、設定される。そして、旋回半径Rを係数A、車速V、ホイールベースl、平均操舵角δから演算し、旋回モデル15aで得られた平均操舵角δ、旋回半径R及び、車速V、トレッドd、タイヤ半径rtを第2の旋回モデル15bに入力し、試験車Tcの旋回運動に起因した前輪左右回転数差△Nfrl、後輪左右回転数差△Nrrl並びに前後輪回転数差△Nfrを演算し、これらの演算結果(△Nfrl,△Nrrl,△Nfr)をバランス指令としてバランス制御部13に出力する。 Next, referring to Figure 2, a calculation method for generating a balance command in the turning motion model 15 will be described using an example modeled based on the equation of motion of the test vehicle Tc during turning. Here, the turning motion model 15 has a first turning model 15a, a second turning model 15b, and a coefficient calculation unit 15c, and the first turning model 15a receives the vehicle speed V, which is a state quantity calculated by the vehicle speed detection means 14, and the average steering angle δ calculated from the steering angle δ1 detected by the steering angle sensor 2a of the front left wheel and the steering angle δ2 detected by the steering angle sensor 2b of the front right wheel. Further, as the vehicle specifications Bs, the wheelbase l, the length from the vehicle center of gravity to the front wheels lf, the length from the vehicle center of gravity to the rear wheels lr, the tread d, the vehicle weight m, the tire radius rt, the cornering power kf of the front wheels, and the cornering power kr of the rear wheels are set in advance, and from these, the coefficient calculation unit 15c calculates and sets a coefficient A, which is a stability factor, in advance. Then, the turning radius R is calculated from the coefficient A, vehicle speed V, wheelbase 1, and average steering angle δ, and the average steering angle δ, turning radius R, vehicle speed V, tread d, and tire radius rt obtained in the turning model 15a are input to the second turning model 15b, and the front left and right wheel rotation speed difference ΔNfrl, the rear left and right wheel rotation speed difference ΔNrrl, and the front and rear wheel rotation speed difference ΔNfr caused by the turning motion of the test vehicle Tc are calculated, and these calculation results (ΔNfrl, ΔNrrl, ΔNfr) are output to the balance control unit 13 as balance commands.

次に、図3を参照して、旋回走行時における試験車Tcの運動方程式を基にモデル化したものを例に旋回運動モデル15でのコーナリングドラッグの演算方法を説明する。旋回運動モデル15はまた、第3の旋回モデル15dと第4の旋回モデル15eとを備える。係数演算部15cでは、車両諸元Bsの各パラメータから予め演算し、係数Aに加えて係数Bが設定される。第3の旋回モデル15dに、車速V、前左輪の操舵角センサ2aで検出される操舵角δ1と前右輪の操舵角センサ2bで検出される操舵角δ2とから演算される平均操舵角δ、ホイールベースl、車両重心点から前輪までの長さlf、車両重心点から後輪までの長さlr、係数A,Bを入力し、車両横すべり角β、車両ヨーモーメントγが演算され、更には、前輪横すべり角βf及び後輪横すべり角βrが演算される。そして、前輪横すべり角βf及び後輪横すべり角βrをコーナリングドラッグ演算部としての第4の旋回モデル15eのタイヤ横すべり特性151に入力し、演算結果としてのコーナリングドラッグRcを走行抵抗モデル11に入力する。 Next, referring to FIG. 3, a method of calculating cornering drag in the turning motion model 15 will be described using an example modeled based on the equation of motion of the test vehicle Tc during turning. The turning motion model 15 also includes a third turning model 15d and a fourth turning model 15e. In the coefficient calculation unit 15c, the vehicle speed V, the average steering angle δ calculated from the steering angle δ1 detected by the steering angle sensor 2a of the front left wheel and the steering angle δ2 detected by the steering angle sensor 2b of the front right wheel, the wheelbase l, the length lf from the center of gravity of the vehicle to the front wheels, the length lr from the center of gravity of the vehicle to the rear wheels, and the coefficients A and B are input to the third turning model 15d, and the vehicle side slip angle β and the vehicle yaw moment γ are calculated, and further the front wheel side slip angle βf and the rear wheel side slip angle βr are calculated. Then, the front wheel side slip angle βf and the rear wheel side slip angle βr are input to the tire side slip characteristic 151 of the fourth turning model 15e, which serves as a cornering drag calculation unit, and the cornering drag Rc as the calculation result is input to the running resistance model 11.

ここで、操舵される前輪の横すべり角βfとサイドフォースFs、コーナリングフォースFc、コーナリングドラッグRcのモデルを示す図4から、サイドフォースFsをベクトル分解すると、コーナリングフォースFcとコーナリングドラッグRcとになる。このため、図3中のタイヤ横すべり特性151は、前輪横すべり角βf(または後輪横すべり角βr)に応じたサイドフォースFs、コーナリングフォースFcを出力するXY特性である。この特性関数は、予め実験的に求めた前輪横すべり角βfとサイドフォースFsとコーナリングフォースFcとの関係をタイヤ特性関数としてプリセットし、その入力した前輪横すべり角βfに応じて測定点間を補正してサイドフォースFfsとコーナリングフォースFfcを出力するものである。一般の市販車では、タイヤのローテーションによってタイヤの減りを均等にするため、同じタイヤを用いることがある。このため、タイヤ特性関数は、1種類用意すればよいが、前後輪で異なるタイヤを装着する場合や、タイヤの磨耗などの特性変化を考慮してモデル化する場合は、この関数を2種類用意すればよい。 Here, from FIG. 4 showing a model of the steered front wheel side slip angle βf, side force Fs, cornering force Fc, and cornering drag Rc, the side force Fs is vector-decomposed into cornering force Fc and cornering drag Rc. Therefore, the tire side slip characteristic 151 in FIG. 3 is an XY characteristic that outputs the side force Fs and cornering force Fc according to the front wheel side slip angle βf (or rear wheel side slip angle βr). This characteristic function presets the relationship between the front wheel side slip angle βf, side force Fs, and cornering force Fc experimentally obtained in advance as a tire characteristic function, and outputs the side force Ffs and cornering force Ffc by correcting the measurement points according to the input front wheel side slip angle βf. In general commercial vehicles, the same tires are sometimes used to make the wear of the tires even by rotating them. For this reason, it is sufficient to prepare one type of tire characteristic function, but if different tires are used on the front and rear wheels, or if modeling is required to take into account changes in characteristics such as tire wear, it is sufficient to prepare two types of this function.

また、後輪に関しては、後輪タイヤの横すべり角βrに応じて測定点間を補正してサイドフォースFrsとコーナリングフォースFrcを出力すればよい。前輪のサイドフォースFfsとコーナリングフォースFfcから、前輪のコーナリングドラッグRfcを演算し、同様に後輪のコーナリングドラッグRrcを演算する。車両全体にかかるコーナリングドラッグRcは上記2値から4輪全てにおいて計算して、求めることができる。なお、車両全体については、走行抵抗モデル11で行っているので、ここに入力する。一般に、操舵角δ1,δ2が小さい場合、前輪横すべり角βfも小さくなり、サイドフォースFsとコーナリングフォースFcはほぼ同じなのでコーナリングドラッグRcはほぼゼロになる。そして、操舵角δ1,δ2が大きくなると、これに従いサイドフォースFsが増加していくのに対し、コーナリングフォースFcは減少し、コーナリングドラッグRcは増えていくことになり、駆動制動系試験において影響が出てくる。なお、「コーナリングドラッグ」は上記操舵角に対するタイヤ特性による走行抵抗の増加として記述されることが多い。一方、風損についても旋回時は車両の投影断面積とCD値は変化するので、走行抵抗の増加に影響する。この場合も車両横すべり角βを元に斜め方向からの風に対する走行抵抗の増加としてダイナモメータに与えればよい。この風損の増加も広義の意味でコーナリングドラッグと捉えることができる。但し、このモデルを実装するには数少ない風洞試験装置によって特性値を入手する必要があるがあまりデータとして多くは存在しないので、実用上はそのデータの有無に左右される。 For the rear wheels, the side force Frs and cornering force Frc are output by correcting the distance between the measurement points according to the rear tire side slip angle βr. The cornering drag Rfc of the front wheels is calculated from the side force Ffs and cornering force Ffc of the front wheels, and the cornering drag Rrc of the rear wheels is calculated in the same manner. The cornering drag Rc applied to the entire vehicle can be calculated for all four wheels from the above two values. Note that the entire vehicle is calculated using the running resistance model 11, so it is input here. In general, when the steering angles δ1 and δ2 are small, the front wheel side slip angle βf also becomes small, and since the side force Fs and the cornering force Fc are almost the same, the cornering drag Rc becomes almost zero. And when the steering angles δ1 and δ2 become large, the side force Fs increases accordingly, while the cornering force Fc decreases and the cornering drag Rc increases, which affects the drive and braking system test. Incidentally, "cornering drag" is often described as an increase in rolling resistance due to tire characteristics relative to the above steering angle. Meanwhile, windage loss also affects the increase in rolling resistance, as the projected cross-sectional area and CD value of the vehicle change when turning. In this case too, it is sufficient to input this to the dynamometer as an increase in rolling resistance due to wind from an oblique direction based on the vehicle sideslip angle β. This increase in wind loss can also be considered cornering drag in a broad sense. However, to implement this model, it is necessary to obtain characteristic values using a limited number of wind tunnel test devices, but as there is not much data available, practical use depends on the availability of such data.

次に、図5には、試験車Tcの車両運動モデルを説明するために、4輪車の等価的2輪車モデルを示し、旋回に関する諸量を導き出すことができる。図5中、タイヤ特性として、βfは前輪横すべり角、βrは後輪横すべり角、Ffは前輪のコーナリングフォース、Frは後輪のコーナリングフォースである。また、車体運動として、δは操舵角、βは車両横すべり角、γは車両ヨーモーメント、Vは車速である。車両諸元として、lはホイールベース、lfは車両重心点Gと前車輪軸間の距離、lrは車両重心点Gと後車輪軸間の距離、mは車両重量、Jは車両ヨー慣性モーメントである。なお、旋回について解く場合、旋回時のロール方向についても遠心力とキャンバスラストが関係するが、本実施形態においては、車両旋回時の車両運動モデルそのものは既知であるため、4輪でのキャンバに関しては省略し、車両ヨー方向での運動から解いた時の一例についてのみ記載する。 Next, in order to explain the vehicle motion model of the test vehicle Tc, FIG. 5 shows an equivalent two-wheeled vehicle model of a four-wheeled vehicle, and various quantities related to turning can be derived. In FIG. 5, as tire characteristics, βf is the front wheel side slip angle, βr is the rear wheel side slip angle, Ff is the front wheel cornering force, and Fr is the rear wheel cornering force. In addition, as vehicle body motion, δ is the steering angle, β is the vehicle side slip angle, γ is the vehicle yaw moment, and V is the vehicle speed. As vehicle specifications, l is the wheelbase, lf is the distance between the vehicle center of gravity G and the front wheel axis, lr is the distance between the vehicle center of gravity G and the rear wheel axis, m is the vehicle weight, and J is the vehicle yaw moment of inertia. When solving for turning, centrifugal force and camber thrust are also related to the roll direction during turning, but in this embodiment, since the vehicle motion model itself during turning is known, the camber of the four wheels is omitted, and only an example when solving from the motion in the vehicle yaw direction is described.

以上の諸元と状態量から運動方程式は以下となる。即ち、車両重心点Gにおけるヨーモーメントγは式1から、車両重心点Gにおける車両横軸方向の方程式は式2から、操舵角δ、車両横すべり角βと前輪横すべり角βf、後輪横すべり角βrの関係は式3で算出される。 The equations of motion are given below from the above specifications and state quantities. That is, the yaw moment γ at the vehicle's center of gravity G is calculated from Equation 1, the equation for the vehicle's lateral axis direction at the vehicle's center of gravity G is calculated from Equation 2, and the relationship between the steering angle δ, vehicle side slip angle β, front wheel side slip angle βf, and rear wheel side slip angle βr is calculated from Equation 3.

式1Formula 1

Figure 0007697864000001
Figure 0007697864000001

式2Formula 2

Figure 0007697864000002
Figure 0007697864000002

式3Formula 3

Figure 0007697864000003
Figure 0007697864000003

上記を諸元にあたるパラメータから求められる係数A及び係数Bを先にまとめると、式4となる。なお、係数Aは、一般にスタビリティーファクターSfと呼ばれているパラメータである。 If we first summarise the coefficients A and B found from the parameters corresponding to the above specifications, we get Equation 4. Coefficient A is a parameter generally known as the stability factor Sf.

式4Formula 4

Figure 0007697864000004
Figure 0007697864000004

以上より、dV/dt=0,dβ/dt=0,dγ/dt=0の定常状態に対して、車両横すべり角βと車両ヨーモーメントγを求めると、次の式5となる。 From the above, when calculating the vehicle side slip angle β and vehicle yaw moment γ for the steady state of dV/dt=0, dβ/dt=0, dγ/dt=0, we obtain the following Equation 5.

式5Formula 5

Figure 0007697864000005
Figure 0007697864000005

上記式5から旋回半径Rは、次の式6となる。 From the above formula 5, the turning radius R is given by the following formula 6.

式6Formula 6

Figure 0007697864000006
Figure 0007697864000006

次に、図6を参照して、図3中の第4の旋回モデル15eを説明するために、試験車Tcの旋回半径とバランス制御の一例である車輪の左右回転数の差について説明する。図6中、Rは旋回半径、R’は内輪旋回半径、dは車両トレッド、θは旋回角度、L1は内輪走行距離、L2は外輪走行距離、△Lは内外輪走行距離差、Vは速度、△Vは内外輪速度差、V-△V/2は内輪速度、V+△V/2は外輪速度、ωは角速度とする。また、タイヤ半径をrtとする。そして、△Lの走行差がつくまでの時間を△tとし、次の式7から内外輪速度差△Vが求められる。 Next, referring to FIG. 6, in order to explain the fourth turning model 15e in FIG. 3, the turning radius of the test vehicle Tc and the difference in the left and right wheel rotation speeds, which is an example of balance control, will be explained. In FIG. 6, R is the turning radius, R' is the inner wheel turning radius, d is the vehicle tread, θ is the turning angle, L1 is the inner wheel travel distance, L2 is the outer wheel travel distance, △L is the inner and outer wheel travel distance difference, V is the speed, △V is the inner and outer wheel speed difference, V-△V/2 is the inner wheel speed, V+△V/2 is the outer wheel speed, and ω is the angular velocity. Also, rt is the tire radius. Then, △t is the time until the travel difference of △L occurs, and the inner and outer wheel speed difference △V can be calculated from the following equation 7.

式7Formula 7

Figure 0007697864000007
Figure 0007697864000007

内外輪速度差△Vの左右回転数差△Nrlへの変換は、次の式8が用いられる。なお、前左右輪と後左右輪で旋回半径差は同等となるため、左右回転数差△Nrlも同じとなる。 The following formula 8 is used to convert the inner/outer wheel speed difference ΔV into the left/right rotation speed difference ΔNrl. Note that since the turning radius difference is the same for the front/left/right wheels and the rear/left/right wheels, the left/right rotation speed difference ΔNrl is also the same.

式8Formula 8

Figure 0007697864000008
Figure 0007697864000008

前後輪の回転数差△Nfrは、同様に旋回半径差から幾何学的に以下の近似式9となる。 Similarly, the difference in rotation speed between the front and rear wheels, ΔNfr, can be geometrically approximated as follows using the difference in turning radius:

式9Formula 9

Figure 0007697864000009
Figure 0007697864000009

ここで、上記において、dV/dt=0,dβ/dt=0,dγ/dt=0の定常状態に対して車両横すべり角βと車両ヨーモーメントγを算出したが、演算器でリアルタイムに演算して過渡も含めて求めることができる。そして、前輪横すべり角βf、後輪横すべり角βrを上述の前輪のコーナリングフォースFf、後輪のコーナリングフォースFrに代入し、これを上記式1、式2に代入し、全項を積分すると、式10、式11が得られる。 Here, in the above, the vehicle side slip angle β and vehicle yaw moment γ were calculated for the steady state of dV/dt=0, dβ/dt=0, dγ/dt=0, but it is possible to calculate in real time using a calculator to determine the transients as well. Then, by substituting the front wheel side slip angle βf and the rear wheel side slip angle βr for the front wheel cornering force Ff and the rear wheel cornering force Fr described above and substituting these into the above formulas 1 and 2 and integrating all the terms, formulas 10 and 11 are obtained.

式10Formula 10

Figure 0007697864000010
Figure 0007697864000010

式11Formula 11

Figure 0007697864000011
Figure 0007697864000011

上式10,11において、sはラプラス演算子であり、1/sは積分記号と同じ意味となる。そして、上記をブロック線図で表すと、全体が図7になり、上記式10が車両横すべり角モデル、式11がヨーモーメントモデルとなる。また、車両横すべり角モデルを式10に従い詳細を記載すると、図8(a)のように、また、ヨーモーメントモデルを式11に従い詳細を記載すると、図8(b)のようになる。更に、旋回半径モデルは、図8(c)のようになる。これにより、第1の旋回モデル15aを図7及び図8(a)~(c)の動的車両旋回モデルに置換すれば、動的な前輪横すべり角βf、後輪横すべり角βr、旋回半径R、車両横すべり角β及び車両ヨーモーメントγが夫々求められる。 In the above equations 10 and 11, s is the Laplace operator, and 1/s has the same meaning as the integral symbol. If the above is expressed as a block diagram, the whole is shown in FIG. 7, with the above equation 10 being the vehicle side slip angle model, and equation 11 being the yaw moment model. If the vehicle side slip angle model is described in detail according to equation 10, it becomes as shown in FIG. 8(a), and if the yaw moment model is described in detail according to equation 11, it becomes as shown in FIG. 8(b). Furthermore, the turning radius model becomes as shown in FIG. 8(c). As a result, if the first turning model 15a is replaced with the dynamic vehicle turning model of FIG. 7 and FIG. 8(a) to (c), the dynamic front wheel side slip angle βf, rear wheel side slip angle βr, turning radius R, vehicle side slip angle β, and vehicle yaw moment γ can each be obtained.

以上の実施形態によれば、試験車Tcの旋回走行時、操舵角δを検出して各車輪のバランス制御の一例である差回転数や差トルクを加味した設定値(負荷)を各ダイナモメータDm1~Dm4に付与できる。従って、試験車Tcの旋回走行時における駆動・制動時の動力バランスを再現することができる。言い換えると、操舵角δに対するダイナモメータDm1~Dm4への設定値を自動的に付与できるため、予め設定値が不明な状態でも評価試験を実施することができる。 According to the above embodiment, when the test vehicle Tc is making a turn, the steering angle δ is detected and a set value (load) that takes into account the differential rotation speed and differential torque, which is an example of balance control for each wheel, can be applied to each dynamometer Dm1 to Dm4. Therefore, the power balance during driving and braking when the test vehicle Tc is making a turn can be reproduced. In other words, since the set value for the steering angle δ can be automatically applied to the dynamometers Dm1 to Dm4, an evaluation test can be performed even if the set value is unknown in advance.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、バランス制御の設定値が試験車Tcのパッシブなディファレンシャルギヤを想定し、代表的状態量として差回転数設定とその動力計制御系のバランス制御で説明したが、これに限定されるものではない。例えば、差異として差動機構の差異やアクティブ車両制御の有無が関係するが、この場合でも操舵時の操舵角δから求まる各車輪の走行距離差および差回転数は変化しないので、送信側であるバランス設定はそのまま出力し、受信側のバランス制御側で車両差異を実走行と同じになるように制御系を対応させれば良い。 Although the embodiment of the present invention has been described above, various modifications are possible without departing from the scope of the technical concept of the present invention. In the above embodiment, the setting value of the balance control is assumed to be the passive differential gear of the test vehicle Tc, and the representative state quantity is the difference rotation speed setting and the balance control of the dynamometer control system, but this is not limited to this. For example, the difference may be related to the difference in the differential mechanism or the presence or absence of active vehicle control, but even in this case, the travel distance difference and difference rotation speed of each wheel calculated from the steering angle δ during steering do not change, so the balance setting on the transmitting side can be output as is, and the control system on the receiving side balance control can be adapted so that the vehicle difference is the same as the actual travel.

また、上記実施形態では、4輪駆動及び前輪操舵方式の自動車を試験車Tcとしたものを例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、2輪駆動の自動車に対しても本発明は適用することができ、近年の自動車が車両安定装置の予防安全技術として標準採用されるABS(アンチロック・ブレーキシステム)、TRC(トラクションコントロール)、ESC(横すべり防止装置)などのブレーキの制御を行う場合にも本発明は適用することができる。駆動される車輪を駆動輪、駆動されない車輪を従輪とし、試験車(実車)の実路での走行時、従輪もまた路面と接しているので回転する。この場合、本発明の自動車用試験装置TMを用いて評価試験する場合には路面がないので、従輪を駆動輪と同等の車速となるように回転させないと、車両安定装置が空転と異常判断して運転できない。このような場合、図9に示すように、従輪連結部に連結したダイナモメータDm3,Dm4もまた、駆動輪と同等の車速となるように回転数制御され、車両安定装置が異常と判断せずに運転ができるようにしている。このようなダイナモメータDm3,Dm4の制御機能を「車速追従制御部」と称する。但し、車両安定装置を無効にして試験を行い所望の評価が得られるのであれば、駆動輪(前輪駆動2輪、あるいは後輪駆動2輪)だけにダイナモメータを用意すればよい。なお、制御系も2輪駆動用に負荷配分を切り換えて行えばよい。これらの制御機能は、上記負荷配分及びタイヤ駆動制御方向モデルの負荷配分部に設ければよい。 In the above embodiment, the test vehicle Tc is a four-wheel drive and front-wheel steering vehicle, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to two-wheel drive vehicles, and the present invention can be applied to cases where recent vehicles control brakes such as ABS (antilock braking system), TRC (traction control), and ESC (electronic stability control), which are standard preventive safety technologies for vehicle stability devices. The driven wheels are the driving wheels, and the non-driven wheels are the trailing wheels. When the test vehicle (actual vehicle) runs on the actual road, the trailing wheels also rotate because they are in contact with the road surface. In this case, when the evaluation test is performed using the vehicle test device TM of the present invention, there is no road surface, so the trailing wheels must be rotated so that the vehicle stability device judges the vehicle to be spinning and abnormal, and the vehicle cannot be driven. In such a case, as shown in FIG. 9, the dynamometers Dm3 and Dm4 connected to the trailing wheel coupling are also controlled in rotation speed so that the vehicle speed is the same as the driving wheels, so that the vehicle stability device can drive without judging the vehicle to be abnormal. The control function of these dynamometers Dm3 and Dm4 is called the "vehicle speed tracking control unit." However, if the vehicle stabilization device is disabled and testing is performed to obtain the desired evaluation, then dynamometers can be provided only for the drive wheels (two front-wheel drive wheels, or two rear-wheel drive wheels). The control system can also be configured to switch the load distribution for two-wheel drive. These control functions can be provided in the load distribution unit of the load distribution and tire drive control direction model described above.

更に、上記実施形態では、バランス指令の一例として、前輪左右回転数差△Nfrl、後輪左右回転数差△Nrrl及び前後輪回転数差△Nfrを例に説明した。これは車両の差動機構がディファレンシャルギアの場合を想定しており車両側が制御を行わない場合に一般的に行われる。ディファレンシャルギア以外の差動機構や車両側がアクティブヨー制御等の各輪のバランス制御を行う場合は、バランス指令は回転数とは限らず、走行距離差を基にした角度差、あるいはトルク差のモデルを与える。あるいはバランス制御を無効にし、タイヤの駆動・制動方向のモデル中のスリップモデルのみで評価試験を行うようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the front left/right wheel rotation speed difference ΔNfrl, the rear left/right wheel rotation speed difference ΔNrrl, and the front/rear wheel rotation speed difference ΔNfr are described as examples of balance commands. This assumes that the vehicle's differential mechanism is a differential gear, and is generally performed when the vehicle side does not perform control. In the case of a differential mechanism other than a differential gear or when the vehicle side performs balance control for each wheel such as active yaw control, the balance command is not limited to the rotation speed, but rather gives a model of the angle difference or torque difference based on the difference in travel distance. Alternatively, the balance control may be disabled, and the evaluation test may be performed using only the slip model in the model of the tire's driving/braking direction.

現在あまり台数は多くは無いが、試験車Tcが3輪車の場合でも4輪車同様に、ダイナモメータを必要な台数用意し、前輪に操舵角センサを用いれば評価試験ができる。このような自動車用試験装置につき、図10(a)には、前1輪、後2輪の場合の「試験車Tc1」に対する構成例を、図10(b)には、前2輪、後1輪の場合の「試験車Tc2」に対する構成例を示している。また、バイク等の2輪車(試験車Tc3)を操舵角によって旋回させる試験であれば、図11(a)に示すように、上記同様、必要な数のダイナモメータDm1,Dm3を用意すればよい。但し、図11(b)に示すように、車体を傾けて、キャンバ角と称される角度に応じたキャンバスラストと称されるコーナリングフォースによる旋回を本発明の自動車用試験装置で行うのであれば、これに利用されるダイナモメータDm2もキャンバ角に対応させて角度をつける必要がある。このような場合、キャンバ角センサを設け、その出力信号を旋回モデルに入力すれば、機能を具備させることができる。なお、車両の前後輪に差動機構がないため、その評価のためのバランス制御は不要である。また、4輪車と同様にABS異常検知防止させるのであれば、車速追従制御および前後輪バランス制御を付加し、コーナリングドラッグ負荷を与えて旋回時の駆動・制動の評価試験が行うことができる。 Although there are not many of them at present, even if the test vehicle Tc is a three-wheeled vehicle, evaluation tests can be performed by preparing the necessary number of dynamometers and using steering angle sensors on the front wheels, just like with four-wheeled vehicles. For such an automobile test device, FIG. 10(a) shows an example of the configuration for a "test vehicle Tc1" with one front wheel and two rear wheels, and FIG. 10(b) shows an example of the configuration for a "test vehicle Tc2" with two front wheels and one rear wheel. Also, if a test is performed in which a two-wheeled vehicle (test vehicle Tc3) such as a motorcycle is turned by the steering angle, as shown in FIG. 11(a), the necessary number of dynamometers Dm1 and Dm3 can be prepared as above. However, as shown in FIG. 11(b), if the vehicle body is tilted and cornering is performed by a cornering force called a camber force corresponding to an angle called a camber angle using the automobile test device of the present invention, the dynamometer Dm2 used for this also needs to be angled to correspond to the camber angle. In such cases, a camber angle sensor can be installed and its output signal can be input to the turning model to provide this functionality. Since the vehicle does not have a differential mechanism on the front and rear wheels, balance control is not required for evaluation. Furthermore, if ABS abnormality detection is to be prevented in the same way as in four-wheeled vehicles, vehicle speed tracking control and front and rear wheel balance control can be added, and a cornering drag load can be applied to perform evaluation tests of drive and braking during turns.

また、本発明は、バスやトラックなどの4輪商用車だけでなく、従輪の多い6輪以上のものにも適用することができる。但し、図12に示すように、駆動輪のあるトラクタ部分とトレーラ部分が連結装置を介してつながるトレーラの車種に対しては、トラクタ部分とトレーラ部分の車両横すべり角β1,β2は同じでは無いので、上記実施形態の「旋回モデル(図2、3参照)」をトレーラ用に書きかえれば成立する。4輪車における4輪操舵の機能を有する車両の場合、図13に示すように、後輪側にも操舵角センサ2c,2dを設けて、タイヤ横力モデル及び旋回運動モデル15に入力すれば、同様に評価試験ができる。車両運動モデルにおいては、前輪横すべり角βfの式の前輪操舵角δと同じように後輪横すべり角βrの式において後輪操舵角をδrとすると、次の式12で同様に旋回モデルを解くことができる。 The present invention can be applied not only to four-wheel commercial vehicles such as buses and trucks, but also to vehicles with six or more trailing wheels. However, as shown in FIG. 12, for trailer vehicles in which the tractor part with the driving wheels and the trailer part are connected via a coupling device, the vehicle side slip angles β1 and β2 of the tractor part and the trailer part are not the same, so the "turning model (see FIGS. 2 and 3)" of the above embodiment can be rewritten for trailers to be valid. In the case of a four-wheel vehicle with four-wheel steering function, as shown in FIG. 13, if steering angle sensors 2c and 2d are provided on the rear wheel side and input to the tire lateral force model and turning motion model 15, evaluation tests can be performed in the same way. In the vehicle motion model, if the rear wheel steering angle in the equation for the rear wheel side slip angle βr is set to δr in the same way as the front wheel steering angle δ in the equation for the front wheel side slip angle βf, the turning model can be solved in the same way using the following equation 12.

式12Formula 12

Figure 0007697864000012
Figure 0007697864000012

また、上記実施形態では、車輪連結部(ハブ)Wc1~Wc4に連結され、操舵に対し可動するダイナモメータDm1~Dm4について全ての車輪に対して同様に記載したが、操舵に対して可動する必要が無い車輪軸のダイナモメータについては、操舵に対して可動しないハブ結合式の動力計または左右独立のローラ式動力計を組み合わせても、各輪のバランス制御とコーナリングドラッグRcを与えることができる。また、左右独立ではないローラ式動力計を組み合わせた場合でも、左右のバランス制御は出来ないがコーナリングドラッグRcを与えることは可能である。また、駆動・制動力の評価ではなく、例えば負荷を与えずとも車輪が回転した状態で操舵した場合、例えば、車両安定装置のESCを除く動作の確認や、その他の電子制御機器の部分的な動作を確認するために使用するのであれば、そのための試験装置として機能する。 In the above embodiment, the dynamometers Dm1 to Dm4 connected to the wheel couplings (hubs) Wc1 to Wc4 and movable in response to steering are described in the same manner for all wheels. However, for the dynamometers of the wheel axles that do not need to be movable in response to steering, a hub-coupled dynamometer that does not move in response to steering or a roller-type dynamometer that is independent on the left and right can be combined to provide balance control and cornering drag Rc for each wheel. Even if a roller-type dynamometer that is not independent on the left and right is combined, it is possible to provide cornering drag Rc, although left and right balance control is not possible. In addition, if it is used not for evaluation of driving and braking forces, but for example, when steering with the wheels rotating without applying a load, for example, to check the operation of the vehicle stability system excluding the ESC, or to check the partial operation of other electronic control devices, it functions as a test device for that purpose.

更に、上記実施形態では、操舵角が操舵方向に可動するダイナモメータDm1~Dm4から出力している(即ち、ダイナモメータDm1~Dm4に操舵角センサ2a,2bを設けている)が、実舵角と呼ばれる車輪部の操舵角を検出するようにしてもよい。操舵は操舵ハンドルにより行われるので、ハンドル操舵角を操舵角として旋回時の動力バランス及びコーナリングドラッグRcを再現することもできる。なお、操舵は運転者の筋力を補助するパワーアシストと呼ばれるステアリングシステムが多く用いられる。例えば、図14に示す電気式のものであれば、操舵ハンドルHs、モータ、減速ギアとラックアンドピニオン、操舵軸の機構により車両連結部Wc1,Wc2に操舵力が伝達されるため、ハンドル操作角θと実舵角δの比率は、ステアリングシステム内の遊び角を除けば概ね一定の減速比Gとなる。また、試験車Tcには操舵ハンドルHsの角度を検出する角度センサ(図示省略)が組み込まれており、角度センサはECUと称される車両制御装置に接続され、試験車Tc内のCANと称されるECU間の通信系統で接続され、操舵ハンドルHsの角度データが割り当てられ、その一部がOBDと称される車載式故障診断装置を車両外部に接続され、OBDポートを介してダイナモメータDm1,Dm2(その制御部)とECUとを接続することによりハンドル操作角θを得るようにしてもよい。そして、第1の旋回モデル15a内でハンドル操作角θを実操舵角δとの減速比Gで徐すれば実操舵角δとして、その後段の旋回モデル15bに入力して、旋回時のダイナモメータDm1,Dm2を制御することができる。また、ハンドル操作角θとして試験車Tcの制御装置が有するデータを用いる方法以外に、図15にその一例を示すように、車両のECUに接続しないで、操舵角度計などの測定器を取り付けてハンドル操作角θを検出して信号として出力し、旋回運動モデル15に接続するようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the steering angle is output from the dynamometers Dm1 to Dm4 that move in the steering direction (i.e., the steering angle sensors 2a and 2b are provided on the dynamometers Dm1 to Dm4), but the steering angle of the wheel part, called the actual steering angle, may be detected. Since the steering is performed by the steering wheel, the power balance during turning and the cornering drag Rc can also be reproduced by using the steering wheel steering angle as the steering angle. Note that steering is often performed using a steering system called a power assist, which assists the driver's muscle power. For example, in the case of the electric type shown in FIG. 14, the steering force is transmitted to the vehicle coupling parts Wc1 and Wc2 by the steering wheel Hs, motor, reduction gear, rack and pinion, and steering shaft mechanism, so that the ratio of the steering wheel operation angle θ to the actual steering angle δ is a roughly constant reduction ratio G, excluding the play angle in the steering system. The test vehicle Tc is also provided with an angle sensor (not shown) for detecting the angle of the steering wheel Hs, which is connected to a vehicle control device called an ECU, which is connected to a communication system between ECUs called a CAN in the test vehicle Tc, and angle data of the steering wheel Hs is assigned to the vehicle, a part of which is connected to an on-board fault diagnosis device called an OBD external to the vehicle, and the steering wheel angle θ may be obtained by connecting dynamometers Dm1, Dm2 (their control units) and the ECU via the OBD port. Then, the steering wheel angle θ is divided by the reduction ratio G with respect to the actual steering angle δ in the first turning model 15a to obtain the actual steering angle δ, which is input to the subsequent turning model 15b, thereby controlling the dynamometers Dm1, Dm2 during turning. In addition to using data held by the control device of the test vehicle Tc as the steering angle θ, as an example shown in FIG. 15, a measuring device such as a steering angle meter may be attached to detect the steering angle θ without connecting to the vehicle's ECU, output the signal, and connect it to the turning motion model 15.

TM…自動車用試験装置、Tc…試験車、Wc1~Wc4…車輪連結部、Dm1~Dm4…ダイナモメータ、Cu…制御ユニット、11…走行抵抗モデル、Bs…車両諸元、V…車速、13…バランス制御部、δ…操舵角、2a,2b…操舵角センサ、15…旋回運動モデル、θ…ハンドル操作角(ハンドル角)。

TM... automobile test device, Tc... test vehicle, Wc1 to Wc4... wheel coupling parts, Dm1 to Dm4... dynamometers, Cu... control unit, 11... running resistance model, Bs... vehicle specifications, V... vehicle speed, 13... balance control part, δ... steering angle, 2a, 2b... steering angle sensor, 15... turning motion model, θ... steering wheel operation angle (steering wheel angle).

Claims (7)

試験車の車輪連結部に夫々連結される各ダイナモメータと、各ダイナモメータの負荷制御をする制御ユニットと、ダイナモメータの回転数から車速を検出する車速検出手段とを備え、
制御ユニットが、予め設定される試験車の車両諸元と試験車の車速とに対応させて試験車に作用する走行抵抗をモデル化した走行抵抗モデルと、車速検出手段で検出した車速に応じた走行抵抗モデルでの演算結果を基に各ダイナモメータに加える負荷を決定するバランス制御部とを備え、バランス制御部で決定される負荷に応じて各ダイナモメータが制御される自動車用試験装置であって、
操舵される車輪連結部に連結されるダイナモメータが操舵に伴って操舵方向に可動であるものにおいて、
試験車の操舵に伴う操舵角を検出する操舵角センサと、試験車の車両諸元、車速及び操舵角センサで検出される操舵角に対応させて試験車が操舵されたときの旋回運動をモデル化した旋回運動モデルとを更に備え、
バランス制御部に、走行抵抗モデルでの演算結果に加えて、旋回運動モデルでの演算結果としてのバランス指令値が入力され、このバランス指令値に基づくダイナモメータ相互のバランス制御を加味して負荷を夫々決定するように構成され、前記操舵角センサで検出される操舵角に応じて前記旋回運動モデルによりコーナリングドラッグを演算し、この演算結果を走行抵抗モデルに入力するように構成したことを特徴とする自動車用試験装置。
The test vehicle is provided with dynamometers each connected to a wheel coupling portion of the test vehicle, a control unit for controlling the load of each dynamometer, and a vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed from the number of revolutions of the dynamometer,
A vehicle testing device, comprising: a control unit, which is provided with a running resistance model that models the running resistance acting on a test vehicle in correspondence with preset vehicle specifications and a vehicle speed of the test vehicle; and a balance control unit that determines a load to be applied to each dynamometer based on a calculation result of the running resistance model corresponding to a vehicle speed detected by a vehicle speed detection means, and in which each dynamometer is controlled in accordance with the load determined by the balance control unit,
In a vehicle in which a dynamometer connected to a steered wheel coupling is movable in a steering direction in response to steering,
The vehicle further includes a steering angle sensor that detects a steering angle associated with steering of the test vehicle, and a turning motion model that models turning motion when the test vehicle is steered in accordance with vehicle specifications, vehicle speed, and the steering angle detected by the steering angle sensor of the test vehicle,
a balance command value as a result of calculation in a cornering motion model is input to a balance control unit, in addition to the result of calculation in a running resistance model, and the load is determined by taking into account balance control between dynamometers based on this balance command value ; a cornering drag is calculated by the cornering motion model in accordance with the steering angle detected by the steering angle sensor, and the result of this calculation is input to the running resistance model .
前記旋回運動モデルは、旋回時における試験車の運動方程式をモデル化したものであることを特徴とする請求項1記載の自動車用試験装置。 2. The vehicle testing device according to claim 1 , wherein the cornering motion model is a model of an equation of motion of the test vehicle when cornering. 前記操舵角センサは、前記試験車の操舵されるすべての車輪に設けられることを特徴とする請求項1または請求項2記載の自動車用試験装置。 3. The vehicle testing device according to claim 1, wherein the steering angle sensor is provided for each of the wheels of the test vehicle which are steered. 前記操舵される車輪以外のものに連結されるダイナモメータとして、操舵方向に不動のハブ結合式のものまたはローラ式のものを使用することを特徴とする請求項1または請求項2記載の自動車用試験装置。 3. An automobile testing apparatus according to claim 1 , wherein the dynamometer connected to something other than the steered wheels is of a hub-connected type or roller type which is immovable in the steering direction. 前記操舵角センサでの操舵角に代えて、試験車のハンドル角を用いることを特徴とする請求項1~請求項のいずれか1項に記載の自動車用試験装置。 5. The automobile testing device according to claim 1 , wherein a steering wheel angle of a test vehicle is used instead of the steering angle detected by the steering angle sensor. 前記試験車は、2輪車、3輪車、4輪車、6輪車、8輪車またはトレーラを有する車両のいずれかであることを特徴とする請求項1~請求項のいずれか1項に記載の自動車用試験装置。 5. The automobile testing device according to claim 1 , wherein the test vehicle is any one of a two-wheeled vehicle, a three-wheeled vehicle, a four-wheeled vehicle, a six-wheeled vehicle, an eight-wheeled vehicle, and a vehicle having a trailer. 請求項記載の自動車用試験装置であって、前記試験車が2輪車である場合において、キャンバ角を検出して旋回走行時のコーナリングドラッグを再現可能としたことを特徴とする自動車用試験装置。 2. An automobile testing apparatus according to claim 1 , wherein, when the test vehicle is a two-wheeled vehicle, the automobile testing apparatus is capable of detecting a camber angle and reproducing cornering drag during cornering.
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