二次電池代替電源装置及び二次電池代替電源制御方法
【課題】車載モータを試験する二次電池代替電源装置及び二次電池代替試験制御方法に関し、コストダウンを図る。
【解決手段】交流電源５からの交流電圧を全波整流回路１１により直流電圧に変換し、この直流電圧を基に、試験用の車載モータ４の種別対応の電圧として出力する電源部１と、この電源部１から車載モータ４に供給する電流を検出する検出部３と、車載二次電池の種別対応の特性データを保持するテーブル２２と、このテーブル２２から読出した車載二次電池の特性データと検出部３による検出電流値と車載モータの回転速度情報とを基に、電源部１からの出力電圧を制御する制御データを生成する制御処理部２１と、この制御処理部２１からの制御データに基づいて電源部１の出力制御を行う出力制御部２３とを含む出力制御回路２とを備え、車載モータ４の種別対応且つ車載二次電池の種別対応に従って試験を実行する。
【解決手段】交流電源５からの交流電圧を全波整流回路１１により直流電圧に変換し、この直流電圧を基に、試験用の車載モータ４の種別対応の電圧として出力する電源部１と、この電源部１から車載モータ４に供給する電流を検出する検出部３と、車載二次電池の種別対応の特性データを保持するテーブル２２と、このテーブル２２から読出した車載二次電池の特性データと検出部３による検出電流値と車載モータの回転速度情報とを基に、電源部１からの出力電圧を制御する制御データを生成する制御処理部２１と、この制御処理部２１からの制御データに基づいて電源部１の出力制御を行う出力制御部２３とを含む出力制御回路２とを備え、車載モータ４の種別対応且つ車載二次電池の種別対応に従って試験を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車等の走行駆動源の車載モータの各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源装置によって実行する二次電池代替電源装置及び二次電池代替電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保護の観点から電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やハイブリッド車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が実用化され、その普及が進んでいる。この電気自動車やハイブリッド車の駆動動力源として、直流モータ又は交流モータが搭載されており、この車載モータを駆動する為に、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が駆動用電源として車載モータと共に搭載され、その駆動用電源から車載モータに供給する電力を制御する為の制御装置も搭載されている。又車載モータが同期モータや誘導モータ等の交流モータの場合は、車載二次電池の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ等を含む制御装置が搭載されている。従って、車載モータの駆動試験を行う場合、車載二次電池と同様の二次電池を電源として、車載モータの種別対応の構成の駆動制御装置から駆動電力を供給して、実際の駆動状態を模擬する車載モータの負荷試験等を行っている。
【０００３】
又車載モータは、エンジンによって駆動することにより発電機として作用させることができる構成が一般的である。そこで、車載二次電池から車載モータに電力を供給して車両を走行させ、その車載二次電池の充電量が少なくなった時に、エンジンによってモータを駆動して発電機として動作させ、発生した電力により、車載二次電池を充電する構成とし、その車載二次電池の充電状態を表すパラメータの一つとしてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する手段が提案されている。この場合、ＳＯＣ＝１００％で、二次電池は満充電状態を表し、ＳＯＣ＝０％で、二次電池の完全放電状態を表し、二次電池の開放出力電圧Ｅを、二次電池の電流Ｉと、二次電池の温度により変化する内部抵抗ｒとを基に、Ｅ＝Ｖ＋Ｉ×ｒとして算出する車載二次電池に適用するＳＯＣ演算方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
又図６に示すように、第１の車載モータ１０１と第２の車載モータ１０２との回転軸をカップリングにより結合或はフライホイールを設けて結合し、第１の車載モータ１０１に第１のインバータ１０３の出力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を接続し、第２の車載モータ１０２に第２のインバータ１０４の出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を接続し、二次電池等の直流電源（ＤＣ）１０５に第１インバータ１０３の入力端子Ｐ１，Ｎ１と第２インバータ１０４の入力端子Ｐ２，Ｎ２とを接続した構成とし、直流電源１０５からの直流電圧を第１のインバータ１０３により交流電圧に変換して第１の車載モータ１０１に供給し、第１の車載モータ１０１の回転により、第２の車載モータ１０２を発電機として動作させ、この第２の車載モータ１０２の発生交流電圧を第２のインバータ１０４により直流電圧に変換して、直流電源１０５と第１のインバータ１０３とに帰還し、或は、直流電源１０５からの直流電圧を第２のインバータ１０４により交流電圧に変換して第２の車載モータ１０２に供給し、第２の車載モータ１０２の回転により、第１の車載モータ１０１を発電機として動作させ、この第１の車載モータ１０１の発生交流電圧を第１のインバータ１０３により直流電圧に変換し、直流電源１０５と第２のインバータ１０４とに帰還する試験手段が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
又図７に示すように、車載モータとして適用可能の三相交流モータ２０１と直流発電機２０２との回転軸を結合し、交流電源２０７からの３相交流電圧を、制御部によりトランジスタを制御する回生電源回路２０６により全波整流して、その出力の直流電圧をインバータ２０３に入力し、駆動出力制御回路２０５により制御されるインバータ２０３によって３相交流電圧に変換し、その３相交流電圧をモータ２０１に供給し、モータ２０１の回転速度等の検出情報をインバータ２０３の制御部に入力し、この制御部によりトランジスタを制御して、駆動出力制御回路２０５により指示された条件に従って、モータ２０１を駆動する為の３相交流電圧を出力する。このモータ２０１に機械的に結合された発電機２０２の発生電力を、昇圧コンバータ２０４に入力し、駆動出力制御回路２０５からの制御に従って昇圧して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ２０３の入力側へ帰還する。この帰還電力が大きい場合、回生電源回路２０６により交流電圧に変換して、交流電源２０７側へ帰還することもできる。従って、モータ２０１の試験のランニングコストを低減する試験手段も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５８５１３号公報
【特許文献２】特開２００４−８８８３２号公報
【特許文献３】特開２００７−２４４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車載モータの試験は、車載二次電池を電源として、各種の走行状態を模擬して行うことにより、実車試験と同様な試験が可能である。その場合の車載二次電池は、前述のように、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等が適用されており、車載モータの試験時にもこのような二次電池を用いることが好適である。その場合、端子電圧や供給電流の積算値等を基に二次電池の放電状態を監視し、放電終了と見做す状態となると、再充電を行い、充電完了により、再度車載モータの試験を行うことになる。このような試験手段に於いては、連続的な車載モータの試験ができない問題がある。この場合、２個の車載二次電池を用意して、一方の車載二次電池を試験用として使用中に、他方の車載二次電池を充電し、一方の車載二次電池の放電完了により、他方の車載二次電池に切替えて、車載モータの試験を継続することが考えられる。しかし、車載モータの試験に２個の車載二次電池を用意する必要があり、コスト的に問題がある。
【０００８】
又車載二次電池の端子電圧は、車載モータの構成等に対応して選択する必要があり、直列接続数や並列接続数を選択可能の構成が考えられる。従って、各種の端子電圧の二次電池や各種の電流容量の二次電池を用意する必要がある。又二次電池は、充放電サイクル数や過放電及び過充電の状態に応じた使用可能の寿命があり、且つ、車載モータの駆動試験は、各種の荷重試験等を含むから、通常の車載用二次電池の使用状況よりも過酷な条件で試験する場合を多く、従って、一般の二次電池の寿命に比較して、試験用電源としての二次電池の寿命は短いものとなる場合が一般的である。このように、試験用電源として使用できなくなった二次電池は、新品と交換しなければならなくなる。車載用二次電池は、従来の鉛蓄電池とは相違して比較的高価であり、それをしばしば交換することは、車載モータの試験装置の運用コストが上昇する問題がある。しかし、このような問題点については、前述の先行技術文献にも何らの提案もなく、且つ解決手段も提起されていない。
【０００９】
本発明は、前述の従来例の問題点を解決することを目的とし、車載二次電池を模擬できる電源装置を車載モータの試験用電源として継続使用を可能とし、車載モータの試験の操作性の改善と共にコストダウンを図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の二次電池代替電源装置は、車載モータの各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源装置によって実行する二次電池代替電源装置であって、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を基に、被試験用車載モータの種別対応の電圧に変換して出力する電源部と、この電源部から被試験車載モータに供給する電流を検出する検出部と、車載二次電池の種別対応の特性データを保持するテーブルと、このテーブルから読出した車載二次電池の特性データと前記検出部による検出電流値と前記車載モータの回転速度情報とを基に、前記電源部からの出力電圧を制御する制御データを生成する制御処理部と、この制御処理部からの制御データに基づいて前記電源部の出力制御を行う出力制御部とを含む制御部とを備えている。
【００１１】
又前記電源部は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、この整流回路からの直流電圧を被試験用車載モータに交流電圧を印加するインバータとを含む構成を有し、前記制御部は、被試験用車載モータに供給する電流の検出値と回転数検出値とを基に、前記テーブルからの車載二次電池の特性データと被試験用車載モータの特性データとに従って、前記インバータから被試験用車載モータに印加する電圧及び周波数を制御する構成を備えている。
【００１２】
又本発明の二次電池代替電源制御方法は、車載モータの各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源装置によって実行する二次電池代替電源制御方法であって、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を基に被試験用車載モータに供給する電圧を出力する電源部と、車載二次電池の種別対応の特性データを格納したテーブルと、このテーブルに格納した内容に従って前記電源部を制御する制御部とを含み、被試験用車載モータについての試験データと試験用の車載二次電池の特性データとを基に、制御部により電源部を制御し、この電源部から被試験用車載モータに電力を供給して試験を行う過程を含むものである。
【発明の効果】
【００１３】
各種の車載モータを試験する場合に、実際の車載二次電池を使用することなく、車載二次電池の充放電特性を模擬できるように出力制御を行う電源部を用いるものであるから、車載二次電池の充電処理や寿命による交換等の必要がなくなり、且つ回生制御等により電力消費の軽減を図ることが可能となるから、車載モータの種別対応の各種試験を経済的に且つ迅速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２の説明図である。
【図４】本発明の実施例３の説明図である。
【図５】本発明の実施例３の電源部の双方向コンバータの動作説明図である。
【図６】従来例の車載モータとインバータとを含む試験手段の説明図である。
【図７】従来例の負荷試験装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の二次電池代替電源装置は、図１を参照して説明すると、車載モータ４の各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源部１によって実行する二次電池代替電源装置であって、交流電源５からの交流電圧を全波整流回路１１により直流電圧に変換し、この直流電圧を基に、被試験用車載モータ４の種別対応の電圧、即ち、交流車載モータには交流電圧とし、直流車載モータには直流電圧として出力する電源部１と、この電源部１から被試験用車載モータ４に供給する電流を検出する検出部３と、車載二次電池の種別対応の特性データを保持するテーブル２２と、このテーブル２２から読出した車載二次電池の特性データと前記検出部３による検出電流値と被試験用車載モータの回転速度情報とを基に、電源部１からの出力電圧を制御する制御データを生成する制御処理部２１と、この制御処理部２１からの制御データに基づいて電源部１の出力制御を行う出力制御部２３とを含む出力制御回路２とを備えている。
【００１６】
又本発明の二次電池代替電源制御方法は、車載モータ４の各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源部１によって実行する二次電池代替電源制御方法であって、交流電源５からの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を基に被試験用車載モータ４に供給する電圧を出力する電源部１と、車載二次電池の種別対応の特性データを格納したテーブル２２と、このテーブル２２に格納した内容に従って前記電源部１を制御する出力制御回路２とを含み、被試験用車載モータ４についての試験データと試験用の車載二次電池の特性データとを基に、出力制御回路２によって電源部１を制御し、この電源部１から被試験用車載モータの構成に従った電力を供給して試験を行う過程を含むものである。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は電源部、２は出力制御回路、３は検出部、４は被試験用の車載モータ、５は商用交流電源（ＡＣ）、１１は整流部、１２はインバータ、１３は制御部、２１は制御処理部、２２は車載二次電池の特性データ等を格納したテーブル、２３は出力制御部を示す。電源部１は、商用交流電源５からの１００Ｖや２００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換する全波整流回路やコンデンサを含む整流部１１と、直流を交流に変換するインバータ１２と、このインバータ１２の出力交流電圧や周波数を制御する制御部１３とを含む場合を示す。又被試験用車載モータ４は、誘導モータや同期モータ等の交流モータを使用する場合が多いから、電源部１は、インバータ１２により、被試験用車載モータ４に供給する交流電圧や周波数を、制御部１３により制御する構成を備えている。なお、被試験用車載モータ４として直流モータを適用する場合は、直流出力電圧及び直流出力電流を制御部１３により制御可能の構成を設けるものであるが、図示を省略している。
【００１８】
又出力制御回路２は、制御処理部２１と車載二次電池の出力特性データ等を格納したテーブル２２と出力制御部２３とを含む構成を備え、検出部３による被試験用車載モータ４に対する電源部１から供給する電圧と電流とを含む検出値と、被試験用車載モータ４の回転数データとを制御処理部２１に入力する。この制御処理部２１は、デーブル２２を参照して、車載二次電池の出力特性に対応した出力電圧を、被試験用車載モータ４に印加できるように、出力制御部２３を介して電源部１の制御部１３に制御情報を加える。テーブル２２には、車載二次電池の種別対応に、出力電圧特性、出力電流特性、出力容量等の出力特性データを格納すると共に、被試験用車載モータ４の種別対応の試験処理データ等を格納する。
【００１９】
被試験用車載モータ４に対する試験開始前に、出力制御回路２に対して、被試験用車載モータ４の種別情報と、車載二次電池の種別情報とを入力する。それにより、出力制御回路２は、テーブル２２から被試験用車載モータ４の種別対応の印加電圧や電流等のデータと、車載二次電池の種別対応の出力電圧や出力電圧等のデータとを含む試験データを読出して、出力制御部２３から電源部１の制御部１３に制御情報を入力する。電源部１の制御部１３は、被試験用車載モータ４に印加する電圧や周波数を、試験データに従ってインバータ１２を制御し、検出部３を介して被試験用車載モータ４に、インバータ１２から交流電圧を供給する。被試験用車載モータ４に対する試験としては、負荷試験等を含むものであるから、従来例と同様に、被試験用車載モータ４に発電機等を負荷として結合し、その発電機の出力電力を疑似負荷等により消費させる制御等により、被試験用車載モータ４の負荷の制御等を行うことができる。
【００２０】
又被試験用車載モータ４の試験開始からの経過時間と負荷の大きさ等に対応して、車載二次電池の端子電圧は低下すると共に、出力可能の電流値も変化するものであり、出力制御回路２のテーブル２２には、このような車載二次電池の出力特性データも含むものであり、それによって、被試験用車載モータ４の試験経過時間と負荷状態とに対応して、通常の車載二次電池の場合は、出力電圧の低下等の特性を有するものであるから、その特性に対応した電源部１の制御により、被試験用車載モータ４に印加する電圧等を、車載二次電池を用いる場合と同様の制御を行うことができる。又車載二次電池は温度により特性が僅かではあるが変化するから、このような車載二次電池の種別対応の温度特性データもテーブル２２に格納し、被試験用車載モータ４の試験時に、テーブル２２から読出したデータに従って電源部１から被試験用車載モータ４に印加する電圧等を制御することもできる。
【００２１】
図２は、本発明の実施例１のフローチャートを示すもので、被試験用車載モータに対する試験開始前に、出力制御回路２のテーブル２２から、車載二次電池の充電率、充放電のサイクル数、内部抵抗値、解放電圧値、周囲温度等の環境条件に関するデータを制御処理部２１により読込み（ａ１）、車載二次電池としての初期端子電圧を算出し（ａ２）、出力制御部２３を介して、電源部１の制御部１３へ制御データを入力し、インバータ１２の端子電圧制御を開始する（ａ３）。そして、被試験用車載モータの試験モードの中の回生動作と力行動作との何れかの試験モードの選択を行い（ａ４）、回生動作の場合（ａ５）は、被試験用車載モータ４を発電機として動作させ、発生した電力を電源部１側へ帰還して消費させる動作であり、例えば、図１のインバータ１２を制御して、交流電源５側へ帰還させることにより、回生動作を行わせることができる。又力行動作の場合（ａ６）は、被試験用車載モータ４に図示を省略した負荷を接続して動作させる。そして、検出部３により電流を測定し（ａ７）、制御処理部２１により電流値の積算処理を行い（ａ８）、電流容量値を算出し（ａ９）、車載二次電池の充電量を示すＳＯＣを更新し（ａ１０）、車載二次電池のＳＯＣ対応の端子電圧を算出し（ａ１１）、算出した端子電圧となるように、電源部１の制御部１３を介してインバータ１２を制御する（ａ１２）。そして、試験を継続するか否かを判定し（ａ１３）、継続する場合は、ステップ（ａ４）へ移行して、前述の制御動作を繰り返して、被試験用車載モータに対する試験を、電源部１からの電力供給により実行する。従って、車載二次電池を実際に使用することなく、車載二次電池と等価な特性の電源部１によって、被試験用車載モータの試験を連続的に実行することができる。又周囲温度による車載二次電池の特性を模擬する為に、端子電圧算出過程に於いて、温度情報を選択的に入力し、その温度情報に従った端子電圧制御を含ませることも可能である。
【実施例２】
【００２２】
図３は、本発明の実施例２の説明図であり、３１は被試験用車載モータ、３２はインバータ、３３は全波整流回路、３４は交流電源、３５は出力制御回路、３６は電流検出部、３７は回転位置及び回転速度の検出部を示す。被試験用車載モータ３１を、例えば、永久磁石界磁型の回転子を有する３相同期モータとした場合について説明する。又検出部３７は、被試験用車載モータ３１の回転子に結合した回転速度センサ３７ａと回転位置検出センサ３７ｂとを含む構成を有する場合を示し、被試験用車載モータ３１の回転子の回転速度と回転位置とを検出するものである。又全波整流回路３３は、交流電源３４からの３相交流電圧を全波整流して、コンデンサにより平滑化する構成を有し、前述の図１に於ける整流部１１に相当する。又インバータ３２は、スイッチングトランジスタとスイッチング制御部とを含む構成を有し、前述の図１に於けるインバータ１２に相当する。又出力制御回路３５は、制御処理部４１とテーブル４２と出力制御部４３と共に、速度制御部４４、分配処理部４５、加算部４６、乗算部４７，４８、加算部４９，５０とを含む構成を有し、前述の図１に於ける出力制御回路２に相当する。又電流検出部３６は、被試験用車載モータ３１に供給する電流を検出して、出力制御回路３５に入力するもので、前述の図１に於ける検出部３に相当する。
【００２３】
又出力制御回路３５のテーブル４２は、車載二次電池の種別対応に、出力電圧特性、出力電流特性、出力容量等の出力特性データを格納すると共に、被試験用車載モータ３１の種別対応の試験処理データ等を格納し、制御処理部４１に対して、図示を省略した設定入力部から、被試験用車載モータ３１の種別と試験項目と車載二次電池種別とを含む試験要求データを入力する。制御処理部４１は、試験要求データに従ってテーブル４２から、指定された車載二次電池の種別対応の出力電圧、出力電流設定入力内容に対応したデータをテーブル４２から読出し、インバータ３２を制御して、被試験用車載モータ３１に供給する交流電圧、周波数等を制御し、回転速度センサ３７ａにより検出した回転速度が、試験処理データの回転速度となるように、速度処理部４４と分配処理部４５とを含む制御機能によりインバータ３２の出力交流周波数を制御する。なお、回転位置検出センサ３７ｂは、被試験用車載モータ３１の回転子の所定の磁極の位置を検出して、分配処理部４５を含む制御経路により、インバータ３２から被試験用車載モータ３１に供給する交流電圧の位相を制御する。なお、出力制御回路３５は、加算器や乗算器を含む構成とし、インバータ３２の各トランジスタの制御タイミングを制御するものであるが、加算器や乗算器の機能をプロセッサによる演算機能によって実現する構成とし、被試験用車載モータの種別対応及び車載二次電池の種別対応に、テーブル４２に試験用の各種データを格納し、車載二次電池の特性に従った被試験用車載モータの各種試験を、プログラムに従って制御動作させることも可能である。
【実施例３】
【００２４】
図４は、本発明の実施例３の説明図であり、５１は電源部、５２は出力制御回路、５３は検出部、５４は被試験用の車載モータ、５５は商用交流電源を示す。電源部５１は、全波整流回路６１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電界効果トランジスタ等のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、リアクトルＬ１と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む構成を有し、出力制御部５２は、アンドゲート回路Ｇ１，Ｇ２と、ゲート回路Ｇ３と、インバータＧ４と、デッドタイム設定部ＤＴ１，ＤＴ２と、パルス幅制御部ＰＷＣと、鋸歯状波発生部ＳＷＧと、差動増幅器ＤＦＡと、可変抵抗ＲＶと、基準電圧ＶＲＥＦ１，ＶＲＥＦ２とを含む構成を有し、検出部５３は、電流検出用抵抗ＩＲと、電流検出用の差動増幅器ＤＦとを含む構成を備えている。なお、車載二次電池の特性データ等の各種データや、試験プログラム等を格納した構成及びそれらを基に電源出力制御を行う構成は図示を省略している。
【００２５】
被試験用車載モータ５４は、直流モータの場合を示すもので、自動車等の負荷に相当する構成は図示を省略しており、車両走行中に相当する力行動作時は、電源部５１から被試験用車載モータ５４に直流電流を供給し、車両のブレーキ動作時等に相当する回生動作時は、被試験用車載モータ５４に発生した直流電圧による直流電流を電源部５１に帰還するもので、電源部５１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフ制御による双方向コンバータの機能を備えており、相互に逆極性の基準電圧ＶＲＥＦ１，ＶＲＥＦ２を印加する可変抵抗ＲＶは、差動増幅器ＤＦＡに入力する基準電圧の極性と電圧値とを制御するものであり、中点位置では０Ｖであるが、他の位置では、中点位置からの移動位置に応じた極性及び電圧値となる。従って、被試験用車載モータ５４の各種の力行動作の電力供給や、回生動作時の回生電力の吸収動作を模擬することができる。なお、可変抵抗ＲＶの制御は手動設定も可能であるが、図示を省略した車載二次電池の特性を加味した試験プログラムに従って制御することができる。
【００２６】
又出力制御部５２の差動増幅器ＤＦＡは、検出部５３の電流検出用抵抗ＩＲの両端位置の電圧を差動増幅器ＤＦにより求めて電流方向に対応した極性且つ電流値に対応した値の電流検出信号を、出力制御回路５２の差動増幅器ＤＦＡに入力し、可変抵抗ＶＲ１により調整した基準電圧と比較し、その比較出力信号をパルス幅制御部ＰＷＣに入力し、鋸歯状波発生部ＳＷＧからの鋸歯状波信号と比較し、差分に相当する出力信号をゲート回路Ｇ３とインバータＧ４とに入力する。又デッドタイム設定部ＤＴ１，ＤＴ２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時的にオンとなることを防止する為のものであり、一方のデッドタイム設定部ＤＴ１は、パルス幅制御部ＰＷＣの出力信号の立上りタイミングでトリガされて予め設定した時間、出力信号をローレベルとする。又デッドタイム設定部ＤＴ２は、パルス幅制御部ＰＷＣの出力信号の立下りタイミングでトリガされて予め設定した時間、出力信号をローレベルとする。それによって、アンドゲート回路Ｇ１，Ｇ２の出力信号により制御される一方のスイッチング素子がオフとなった後、設定時間後に他方のスイッチング素子がオンとなる。それによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の同時オンによる電源部６１に対するショート状態の発生を回避することができる。
【００２７】
図５は、電源部の双方向コンバータの動作説明図であり、（Ａ）はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフ動作の一例を示し、（Ｂ）は基準電圧と電流との関係を示す。同図の（Ａ）に於いて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフの１周期をＴとし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間をＴ１，Ｔ３とし、前述のデッドタイム設定部ＤＴ１，ＤＴ２により形成される同時オフ期間Ｔ２，Ｔ４との合計が１周期Ｔとなる。又（Ｂ）に示すように、差動増幅器ＤＦＡに入力する可変抵抗ＲＶによる基準電圧ＶＲＥＦが０Ｖの時に、流れる電流Ｉが０Ａとすると、基準電圧ＶＲＥＦを０Ｖから＋方向に上昇させると、電流Ｉは、＋方向に上昇する。又基準電圧ＶＲＥＦを−方向に降下させると、電流Ｉは−方向に降下する。従って、被試験用車載モータの各種の負荷を駆動する力行動作時の試験及び負荷側から駆動される回生動作時の試験を行うことができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ 電源部
２ 出力制御回路
３ 検出部
４ 車載モータ
１１ 整流回路
１２ インバータ
１３ 制御部
２１ 制御処理部
２２ テーブル
２３ 出力制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車等の走行駆動源の車載モータの各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源装置によって実行する二次電池代替電源装置及び二次電池代替電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保護の観点から電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やハイブリッド車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が実用化され、その普及が進んでいる。この電気自動車やハイブリッド車の駆動動力源として、直流モータ又は交流モータが搭載されており、この車載モータを駆動する為に、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が駆動用電源として車載モータと共に搭載され、その駆動用電源から車載モータに供給する電力を制御する為の制御装置も搭載されている。又車載モータが同期モータや誘導モータ等の交流モータの場合は、車載二次電池の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ等を含む制御装置が搭載されている。従って、車載モータの駆動試験を行う場合、車載二次電池と同様の二次電池を電源として、車載モータの種別対応の構成の駆動制御装置から駆動電力を供給して、実際の駆動状態を模擬する車載モータの負荷試験等を行っている。
【０００３】
又車載モータは、エンジンによって駆動することにより発電機として作用させることができる構成が一般的である。そこで、車載二次電池から車載モータに電力を供給して車両を走行させ、その車載二次電池の充電量が少なくなった時に、エンジンによってモータを駆動して発電機として動作させ、発生した電力により、車載二次電池を充電する構成とし、その車載二次電池の充電状態を表すパラメータの一つとしてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する手段が提案されている。この場合、ＳＯＣ＝１００％で、二次電池は満充電状態を表し、ＳＯＣ＝０％で、二次電池の完全放電状態を表し、二次電池の開放出力電圧Ｅを、二次電池の電流Ｉと、二次電池の温度により変化する内部抵抗ｒとを基に、Ｅ＝Ｖ＋Ｉ×ｒとして算出する車載二次電池に適用するＳＯＣ演算方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
又図６に示すように、第１の車載モータ１０１と第２の車載モータ１０２との回転軸をカップリングにより結合或はフライホイールを設けて結合し、第１の車載モータ１０１に第１のインバータ１０３の出力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を接続し、第２の車載モータ１０２に第２のインバータ１０４の出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を接続し、二次電池等の直流電源（ＤＣ）１０５に第１インバータ１０３の入力端子Ｐ１，Ｎ１と第２インバータ１０４の入力端子Ｐ２，Ｎ２とを接続した構成とし、直流電源１０５からの直流電圧を第１のインバータ１０３により交流電圧に変換して第１の車載モータ１０１に供給し、第１の車載モータ１０１の回転により、第２の車載モータ１０２を発電機として動作させ、この第２の車載モータ１０２の発生交流電圧を第２のインバータ１０４により直流電圧に変換して、直流電源１０５と第１のインバータ１０３とに帰還し、或は、直流電源１０５からの直流電圧を第２のインバータ１０４により交流電圧に変換して第２の車載モータ１０２に供給し、第２の車載モータ１０２の回転により、第１の車載モータ１０１を発電機として動作させ、この第１の車載モータ１０１の発生交流電圧を第１のインバータ１０３により直流電圧に変換し、直流電源１０５と第２のインバータ１０４とに帰還する試験手段が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
又図７に示すように、車載モータとして適用可能の三相交流モータ２０１と直流発電機２０２との回転軸を結合し、交流電源２０７からの３相交流電圧を、制御部によりトランジスタを制御する回生電源回路２０６により全波整流して、その出力の直流電圧をインバータ２０３に入力し、駆動出力制御回路２０５により制御されるインバータ２０３によって３相交流電圧に変換し、その３相交流電圧をモータ２０１に供給し、モータ２０１の回転速度等の検出情報をインバータ２０３の制御部に入力し、この制御部によりトランジスタを制御して、駆動出力制御回路２０５により指示された条件に従って、モータ２０１を駆動する為の３相交流電圧を出力する。このモータ２０１に機械的に結合された発電機２０２の発生電力を、昇圧コンバータ２０４に入力し、駆動出力制御回路２０５からの制御に従って昇圧して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ２０３の入力側へ帰還する。この帰還電力が大きい場合、回生電源回路２０６により交流電圧に変換して、交流電源２０７側へ帰還することもできる。従って、モータ２０１の試験のランニングコストを低減する試験手段も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５８５１３号公報
【特許文献２】特開２００４−８８８３２号公報
【特許文献３】特開２００７−２４４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車載モータの試験は、車載二次電池を電源として、各種の走行状態を模擬して行うことにより、実車試験と同様な試験が可能である。その場合の車載二次電池は、前述のように、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等が適用されており、車載モータの試験時にもこのような二次電池を用いることが好適である。その場合、端子電圧や供給電流の積算値等を基に二次電池の放電状態を監視し、放電終了と見做す状態となると、再充電を行い、充電完了により、再度車載モータの試験を行うことになる。このような試験手段に於いては、連続的な車載モータの試験ができない問題がある。この場合、２個の車載二次電池を用意して、一方の車載二次電池を試験用として使用中に、他方の車載二次電池を充電し、一方の車載二次電池の放電完了により、他方の車載二次電池に切替えて、車載モータの試験を継続することが考えられる。しかし、車載モータの試験に２個の車載二次電池を用意する必要があり、コスト的に問題がある。
【０００８】
又車載二次電池の端子電圧は、車載モータの構成等に対応して選択する必要があり、直列接続数や並列接続数を選択可能の構成が考えられる。従って、各種の端子電圧の二次電池や各種の電流容量の二次電池を用意する必要がある。又二次電池は、充放電サイクル数や過放電及び過充電の状態に応じた使用可能の寿命があり、且つ、車載モータの駆動試験は、各種の荷重試験等を含むから、通常の車載用二次電池の使用状況よりも過酷な条件で試験する場合を多く、従って、一般の二次電池の寿命に比較して、試験用電源としての二次電池の寿命は短いものとなる場合が一般的である。このように、試験用電源として使用できなくなった二次電池は、新品と交換しなければならなくなる。車載用二次電池は、従来の鉛蓄電池とは相違して比較的高価であり、それをしばしば交換することは、車載モータの試験装置の運用コストが上昇する問題がある。しかし、このような問題点については、前述の先行技術文献にも何らの提案もなく、且つ解決手段も提起されていない。
【０００９】
本発明は、前述の従来例の問題点を解決することを目的とし、車載二次電池を模擬できる電源装置を車載モータの試験用電源として継続使用を可能とし、車載モータの試験の操作性の改善と共にコストダウンを図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の二次電池代替電源装置は、車載モータの各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源装置によって実行する二次電池代替電源装置であって、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を基に、被試験用車載モータの種別対応の電圧に変換して出力する電源部と、この電源部から被試験車載モータに供給する電流を検出する検出部と、車載二次電池の種別対応の特性データを保持するテーブルと、このテーブルから読出した車載二次電池の特性データと前記検出部による検出電流値と前記車載モータの回転速度情報とを基に、前記電源部からの出力電圧を制御する制御データを生成する制御処理部と、この制御処理部からの制御データに基づいて前記電源部の出力制御を行う出力制御部とを含む制御部とを備えている。
【００１１】
又前記電源部は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、この整流回路からの直流電圧を被試験用車載モータに交流電圧を印加するインバータとを含む構成を有し、前記制御部は、被試験用車載モータに供給する電流の検出値と回転数検出値とを基に、前記テーブルからの車載二次電池の特性データと被試験用車載モータの特性データとに従って、前記インバータから被試験用車載モータに印加する電圧及び周波数を制御する構成を備えている。
【００１２】
又本発明の二次電池代替電源制御方法は、車載モータの各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源装置によって実行する二次電池代替電源制御方法であって、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を基に被試験用車載モータに供給する電圧を出力する電源部と、車載二次電池の種別対応の特性データを格納したテーブルと、このテーブルに格納した内容に従って前記電源部を制御する制御部とを含み、被試験用車載モータについての試験データと試験用の車載二次電池の特性データとを基に、制御部により電源部を制御し、この電源部から被試験用車載モータに電力を供給して試験を行う過程を含むものである。
【発明の効果】
【００１３】
各種の車載モータを試験する場合に、実際の車載二次電池を使用することなく、車載二次電池の充放電特性を模擬できるように出力制御を行う電源部を用いるものであるから、車載二次電池の充電処理や寿命による交換等の必要がなくなり、且つ回生制御等により電力消費の軽減を図ることが可能となるから、車載モータの種別対応の各種試験を経済的に且つ迅速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２の説明図である。
【図４】本発明の実施例３の説明図である。
【図５】本発明の実施例３の電源部の双方向コンバータの動作説明図である。
【図６】従来例の車載モータとインバータとを含む試験手段の説明図である。
【図７】従来例の負荷試験装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の二次電池代替電源装置は、図１を参照して説明すると、車載モータ４の各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源部１によって実行する二次電池代替電源装置であって、交流電源５からの交流電圧を全波整流回路１１により直流電圧に変換し、この直流電圧を基に、被試験用車載モータ４の種別対応の電圧、即ち、交流車載モータには交流電圧とし、直流車載モータには直流電圧として出力する電源部１と、この電源部１から被試験用車載モータ４に供給する電流を検出する検出部３と、車載二次電池の種別対応の特性データを保持するテーブル２２と、このテーブル２２から読出した車載二次電池の特性データと前記検出部３による検出電流値と被試験用車載モータの回転速度情報とを基に、電源部１からの出力電圧を制御する制御データを生成する制御処理部２１と、この制御処理部２１からの制御データに基づいて電源部１の出力制御を行う出力制御部２３とを含む出力制御回路２とを備えている。
【００１６】
又本発明の二次電池代替電源制御方法は、車載モータ４の各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源部１によって実行する二次電池代替電源制御方法であって、交流電源５からの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を基に被試験用車載モータ４に供給する電圧を出力する電源部１と、車載二次電池の種別対応の特性データを格納したテーブル２２と、このテーブル２２に格納した内容に従って前記電源部１を制御する出力制御回路２とを含み、被試験用車載モータ４についての試験データと試験用の車載二次電池の特性データとを基に、出力制御回路２によって電源部１を制御し、この電源部１から被試験用車載モータの構成に従った電力を供給して試験を行う過程を含むものである。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は電源部、２は出力制御回路、３は検出部、４は被試験用の車載モータ、５は商用交流電源（ＡＣ）、１１は整流部、１２はインバータ、１３は制御部、２１は制御処理部、２２は車載二次電池の特性データ等を格納したテーブル、２３は出力制御部を示す。電源部１は、商用交流電源５からの１００Ｖや２００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換する全波整流回路やコンデンサを含む整流部１１と、直流を交流に変換するインバータ１２と、このインバータ１２の出力交流電圧や周波数を制御する制御部１３とを含む場合を示す。又被試験用車載モータ４は、誘導モータや同期モータ等の交流モータを使用する場合が多いから、電源部１は、インバータ１２により、被試験用車載モータ４に供給する交流電圧や周波数を、制御部１３により制御する構成を備えている。なお、被試験用車載モータ４として直流モータを適用する場合は、直流出力電圧及び直流出力電流を制御部１３により制御可能の構成を設けるものであるが、図示を省略している。
【００１８】
又出力制御回路２は、制御処理部２１と車載二次電池の出力特性データ等を格納したテーブル２２と出力制御部２３とを含む構成を備え、検出部３による被試験用車載モータ４に対する電源部１から供給する電圧と電流とを含む検出値と、被試験用車載モータ４の回転数データとを制御処理部２１に入力する。この制御処理部２１は、デーブル２２を参照して、車載二次電池の出力特性に対応した出力電圧を、被試験用車載モータ４に印加できるように、出力制御部２３を介して電源部１の制御部１３に制御情報を加える。テーブル２２には、車載二次電池の種別対応に、出力電圧特性、出力電流特性、出力容量等の出力特性データを格納すると共に、被試験用車載モータ４の種別対応の試験処理データ等を格納する。
【００１９】
被試験用車載モータ４に対する試験開始前に、出力制御回路２に対して、被試験用車載モータ４の種別情報と、車載二次電池の種別情報とを入力する。それにより、出力制御回路２は、テーブル２２から被試験用車載モータ４の種別対応の印加電圧や電流等のデータと、車載二次電池の種別対応の出力電圧や出力電圧等のデータとを含む試験データを読出して、出力制御部２３から電源部１の制御部１３に制御情報を入力する。電源部１の制御部１３は、被試験用車載モータ４に印加する電圧や周波数を、試験データに従ってインバータ１２を制御し、検出部３を介して被試験用車載モータ４に、インバータ１２から交流電圧を供給する。被試験用車載モータ４に対する試験としては、負荷試験等を含むものであるから、従来例と同様に、被試験用車載モータ４に発電機等を負荷として結合し、その発電機の出力電力を疑似負荷等により消費させる制御等により、被試験用車載モータ４の負荷の制御等を行うことができる。
【００２０】
又被試験用車載モータ４の試験開始からの経過時間と負荷の大きさ等に対応して、車載二次電池の端子電圧は低下すると共に、出力可能の電流値も変化するものであり、出力制御回路２のテーブル２２には、このような車載二次電池の出力特性データも含むものであり、それによって、被試験用車載モータ４の試験経過時間と負荷状態とに対応して、通常の車載二次電池の場合は、出力電圧の低下等の特性を有するものであるから、その特性に対応した電源部１の制御により、被試験用車載モータ４に印加する電圧等を、車載二次電池を用いる場合と同様の制御を行うことができる。又車載二次電池は温度により特性が僅かではあるが変化するから、このような車載二次電池の種別対応の温度特性データもテーブル２２に格納し、被試験用車載モータ４の試験時に、テーブル２２から読出したデータに従って電源部１から被試験用車載モータ４に印加する電圧等を制御することもできる。
【００２１】
図２は、本発明の実施例１のフローチャートを示すもので、被試験用車載モータに対する試験開始前に、出力制御回路２のテーブル２２から、車載二次電池の充電率、充放電のサイクル数、内部抵抗値、解放電圧値、周囲温度等の環境条件に関するデータを制御処理部２１により読込み（ａ１）、車載二次電池としての初期端子電圧を算出し（ａ２）、出力制御部２３を介して、電源部１の制御部１３へ制御データを入力し、インバータ１２の端子電圧制御を開始する（ａ３）。そして、被試験用車載モータの試験モードの中の回生動作と力行動作との何れかの試験モードの選択を行い（ａ４）、回生動作の場合（ａ５）は、被試験用車載モータ４を発電機として動作させ、発生した電力を電源部１側へ帰還して消費させる動作であり、例えば、図１のインバータ１２を制御して、交流電源５側へ帰還させることにより、回生動作を行わせることができる。又力行動作の場合（ａ６）は、被試験用車載モータ４に図示を省略した負荷を接続して動作させる。そして、検出部３により電流を測定し（ａ７）、制御処理部２１により電流値の積算処理を行い（ａ８）、電流容量値を算出し（ａ９）、車載二次電池の充電量を示すＳＯＣを更新し（ａ１０）、車載二次電池のＳＯＣ対応の端子電圧を算出し（ａ１１）、算出した端子電圧となるように、電源部１の制御部１３を介してインバータ１２を制御する（ａ１２）。そして、試験を継続するか否かを判定し（ａ１３）、継続する場合は、ステップ（ａ４）へ移行して、前述の制御動作を繰り返して、被試験用車載モータに対する試験を、電源部１からの電力供給により実行する。従って、車載二次電池を実際に使用することなく、車載二次電池と等価な特性の電源部１によって、被試験用車載モータの試験を連続的に実行することができる。又周囲温度による車載二次電池の特性を模擬する為に、端子電圧算出過程に於いて、温度情報を選択的に入力し、その温度情報に従った端子電圧制御を含ませることも可能である。
【実施例２】
【００２２】
図３は、本発明の実施例２の説明図であり、３１は被試験用車載モータ、３２はインバータ、３３は全波整流回路、３４は交流電源、３５は出力制御回路、３６は電流検出部、３７は回転位置及び回転速度の検出部を示す。被試験用車載モータ３１を、例えば、永久磁石界磁型の回転子を有する３相同期モータとした場合について説明する。又検出部３７は、被試験用車載モータ３１の回転子に結合した回転速度センサ３７ａと回転位置検出センサ３７ｂとを含む構成を有する場合を示し、被試験用車載モータ３１の回転子の回転速度と回転位置とを検出するものである。又全波整流回路３３は、交流電源３４からの３相交流電圧を全波整流して、コンデンサにより平滑化する構成を有し、前述の図１に於ける整流部１１に相当する。又インバータ３２は、スイッチングトランジスタとスイッチング制御部とを含む構成を有し、前述の図１に於けるインバータ１２に相当する。又出力制御回路３５は、制御処理部４１とテーブル４２と出力制御部４３と共に、速度制御部４４、分配処理部４５、加算部４６、乗算部４７，４８、加算部４９，５０とを含む構成を有し、前述の図１に於ける出力制御回路２に相当する。又電流検出部３６は、被試験用車載モータ３１に供給する電流を検出して、出力制御回路３５に入力するもので、前述の図１に於ける検出部３に相当する。
【００２３】
又出力制御回路３５のテーブル４２は、車載二次電池の種別対応に、出力電圧特性、出力電流特性、出力容量等の出力特性データを格納すると共に、被試験用車載モータ３１の種別対応の試験処理データ等を格納し、制御処理部４１に対して、図示を省略した設定入力部から、被試験用車載モータ３１の種別と試験項目と車載二次電池種別とを含む試験要求データを入力する。制御処理部４１は、試験要求データに従ってテーブル４２から、指定された車載二次電池の種別対応の出力電圧、出力電流設定入力内容に対応したデータをテーブル４２から読出し、インバータ３２を制御して、被試験用車載モータ３１に供給する交流電圧、周波数等を制御し、回転速度センサ３７ａにより検出した回転速度が、試験処理データの回転速度となるように、速度処理部４４と分配処理部４５とを含む制御機能によりインバータ３２の出力交流周波数を制御する。なお、回転位置検出センサ３７ｂは、被試験用車載モータ３１の回転子の所定の磁極の位置を検出して、分配処理部４５を含む制御経路により、インバータ３２から被試験用車載モータ３１に供給する交流電圧の位相を制御する。なお、出力制御回路３５は、加算器や乗算器を含む構成とし、インバータ３２の各トランジスタの制御タイミングを制御するものであるが、加算器や乗算器の機能をプロセッサによる演算機能によって実現する構成とし、被試験用車載モータの種別対応及び車載二次電池の種別対応に、テーブル４２に試験用の各種データを格納し、車載二次電池の特性に従った被試験用車載モータの各種試験を、プログラムに従って制御動作させることも可能である。
【実施例３】
【００２４】
図４は、本発明の実施例３の説明図であり、５１は電源部、５２は出力制御回路、５３は検出部、５４は被試験用の車載モータ、５５は商用交流電源を示す。電源部５１は、全波整流回路６１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電界効果トランジスタ等のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、リアクトルＬ１と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む構成を有し、出力制御部５２は、アンドゲート回路Ｇ１，Ｇ２と、ゲート回路Ｇ３と、インバータＧ４と、デッドタイム設定部ＤＴ１，ＤＴ２と、パルス幅制御部ＰＷＣと、鋸歯状波発生部ＳＷＧと、差動増幅器ＤＦＡと、可変抵抗ＲＶと、基準電圧ＶＲＥＦ１，ＶＲＥＦ２とを含む構成を有し、検出部５３は、電流検出用抵抗ＩＲと、電流検出用の差動増幅器ＤＦとを含む構成を備えている。なお、車載二次電池の特性データ等の各種データや、試験プログラム等を格納した構成及びそれらを基に電源出力制御を行う構成は図示を省略している。
【００２５】
被試験用車載モータ５４は、直流モータの場合を示すもので、自動車等の負荷に相当する構成は図示を省略しており、車両走行中に相当する力行動作時は、電源部５１から被試験用車載モータ５４に直流電流を供給し、車両のブレーキ動作時等に相当する回生動作時は、被試験用車載モータ５４に発生した直流電圧による直流電流を電源部５１に帰還するもので、電源部５１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフ制御による双方向コンバータの機能を備えており、相互に逆極性の基準電圧ＶＲＥＦ１，ＶＲＥＦ２を印加する可変抵抗ＲＶは、差動増幅器ＤＦＡに入力する基準電圧の極性と電圧値とを制御するものであり、中点位置では０Ｖであるが、他の位置では、中点位置からの移動位置に応じた極性及び電圧値となる。従って、被試験用車載モータ５４の各種の力行動作の電力供給や、回生動作時の回生電力の吸収動作を模擬することができる。なお、可変抵抗ＲＶの制御は手動設定も可能であるが、図示を省略した車載二次電池の特性を加味した試験プログラムに従って制御することができる。
【００２６】
又出力制御部５２の差動増幅器ＤＦＡは、検出部５３の電流検出用抵抗ＩＲの両端位置の電圧を差動増幅器ＤＦにより求めて電流方向に対応した極性且つ電流値に対応した値の電流検出信号を、出力制御回路５２の差動増幅器ＤＦＡに入力し、可変抵抗ＶＲ１により調整した基準電圧と比較し、その比較出力信号をパルス幅制御部ＰＷＣに入力し、鋸歯状波発生部ＳＷＧからの鋸歯状波信号と比較し、差分に相当する出力信号をゲート回路Ｇ３とインバータＧ４とに入力する。又デッドタイム設定部ＤＴ１，ＤＴ２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時的にオンとなることを防止する為のものであり、一方のデッドタイム設定部ＤＴ１は、パルス幅制御部ＰＷＣの出力信号の立上りタイミングでトリガされて予め設定した時間、出力信号をローレベルとする。又デッドタイム設定部ＤＴ２は、パルス幅制御部ＰＷＣの出力信号の立下りタイミングでトリガされて予め設定した時間、出力信号をローレベルとする。それによって、アンドゲート回路Ｇ１，Ｇ２の出力信号により制御される一方のスイッチング素子がオフとなった後、設定時間後に他方のスイッチング素子がオンとなる。それによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の同時オンによる電源部６１に対するショート状態の発生を回避することができる。
【００２７】
図５は、電源部の双方向コンバータの動作説明図であり、（Ａ）はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフ動作の一例を示し、（Ｂ）は基準電圧と電流との関係を示す。同図の（Ａ）に於いて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフの１周期をＴとし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間をＴ１，Ｔ３とし、前述のデッドタイム設定部ＤＴ１，ＤＴ２により形成される同時オフ期間Ｔ２，Ｔ４との合計が１周期Ｔとなる。又（Ｂ）に示すように、差動増幅器ＤＦＡに入力する可変抵抗ＲＶによる基準電圧ＶＲＥＦが０Ｖの時に、流れる電流Ｉが０Ａとすると、基準電圧ＶＲＥＦを０Ｖから＋方向に上昇させると、電流Ｉは、＋方向に上昇する。又基準電圧ＶＲＥＦを−方向に降下させると、電流Ｉは−方向に降下する。従って、被試験用車載モータの各種の負荷を駆動する力行動作時の試験及び負荷側から駆動される回生動作時の試験を行うことができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ 電源部
２ 出力制御回路
３ 検出部
４ 車載モータ
１１ 整流回路
１２ インバータ
１３ 制御部
２１ 制御処理部
２２ テーブル
２３ 出力制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載二次電池と同等の充放電特性に制御する二次電池代替電源装置に於いて、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を試験用の車載モータの種別対応の電圧に変換して出力する電源部と、
該電源部から前記試験用の車載モータに供給する電流を検出する検出部と、
車載二次電池の種別対応の充放電特性を含む特性データを保持したテーブルと、該テーブルから読出した車載二次電池の種別対応の特性データと前記検出部により検出した電流値と前記車載モータの回転速度情報とを基に前記電源装置からの出力電圧を制御する制御データを生成する制御処理部と、該制御処理部からの制御データに基づいて前記電源部の出力制御を行う出力制御部とを含む出力制御回路と
を備えたことを特徴とする二次電池代替電源装置。
【請求項２】
前記電源部は、前記交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、該整流回路からの直流電圧を前記試験用の車載モータに供給する交流電圧に変換するインバータとを含む構成を有し、前記制御部は、前記試験用の車載モータに供給する電流の検出値と回転数検出値とを基に、前記テーブルから読出した前記車載二次電池の種別対応の充放電特性を含む特性データと前記試験用の車載モータの特性データとに従って、前記インバータから前記試験用の車載モータに印加する電圧及び周波数を制御する構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の二次電池代替電源装置。
【請求項３】
車載モータの各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源装置によって実行する二次電池代替電源制御方法であって、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を基に試験用の車載モータに供給する電圧を出力する電源部と、車載二次電池の種別対応の充放電特性を含む特性データを格納したテーブルと、該テーブルから読出したデータに基づいて前記電源部を制御する出力制御回路とを含み、前記試験用の車載モータについての試験データと前記車載二次電池の特性データとを基に、前記制御部により前記電源部を制御して、該電源部から前記試験用の車載モータに電力を供給して試験を行う過程を含むことを特徴とする二次電池代替電源制御方法。
【請求項１】
車載二次電池と同等の充放電特性に制御する二次電池代替電源装置に於いて、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を試験用の車載モータの種別対応の電圧に変換して出力する電源部と、
該電源部から前記試験用の車載モータに供給する電流を検出する検出部と、
車載二次電池の種別対応の充放電特性を含む特性データを保持したテーブルと、該テーブルから読出した車載二次電池の種別対応の特性データと前記検出部により検出した電流値と前記車載モータの回転速度情報とを基に前記電源装置からの出力電圧を制御する制御データを生成する制御処理部と、該制御処理部からの制御データに基づいて前記電源部の出力制御を行う出力制御部とを含む出力制御回路と
を備えたことを特徴とする二次電池代替電源装置。
【請求項２】
前記電源部は、前記交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、該整流回路からの直流電圧を前記試験用の車載モータに供給する交流電圧に変換するインバータとを含む構成を有し、前記制御部は、前記試験用の車載モータに供給する電流の検出値と回転数検出値とを基に、前記テーブルから読出した前記車載二次電池の種別対応の充放電特性を含む特性データと前記試験用の車載モータの特性データとに従って、前記インバータから前記試験用の車載モータに印加する電圧及び周波数を制御する構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の二次電池代替電源装置。
【請求項３】
車載モータの各種試験を、車載二次電池と同等の特性に制御する電源装置によって実行する二次電池代替電源制御方法であって、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を基に試験用の車載モータに供給する電圧を出力する電源部と、車載二次電池の種別対応の充放電特性を含む特性データを格納したテーブルと、該テーブルから読出したデータに基づいて前記電源部を制御する出力制御回路とを含み、前記試験用の車載モータについての試験データと前記車載二次電池の特性データとを基に、前記制御部により前記電源部を制御して、該電源部から前記試験用の車載モータに電力を供給して試験を行う過程を含むことを特徴とする二次電池代替電源制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５９６０２（Ｐ２０１１−２５９６０２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３１６２９（Ｐ２０１０−１３１６２９）
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００２３７６６２）富士通テレコムネットワークス株式会社 (682)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００２３７６６２）富士通テレコムネットワークス株式会社 (682)
【Ｆターム（参考）】
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