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JP2000035380A - ハイブリッド電気自動車用試験装置 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車用試験装置

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Publication number
JP2000035380A
JP2000035380A JP10200919A JP20091998A JP2000035380A JP 2000035380 A JP2000035380 A JP 2000035380A JP 10200919 A JP10200919 A JP 10200919A JP 20091998 A JP20091998 A JP 20091998A JP 2000035380 A JP2000035380 A JP 2000035380A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
motor
hybrid electric
electric vehicle
engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10200919A
Other languages
English (en)
Inventor
Fuminori Saito
文則 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Co Ltd filed Critical Shinko Electric Co Ltd
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド電気自動車に搭載される動力用
モーターの運転試験を高効率に行うことのできるハイブ
リッド電気自動車用試験装置を提供すること。 【解決手段】 低慣性モーター駆動制御部３は、正弦波
電源回生コンバータ部１から直流電力を入力し、加振制
御しながら低慣性モーター２を駆動制御する。低慣性モ
ーター２は、実車のエンジンの出力軸と同等の低慣性を
有する出力軸を有し、このエンジンの運転状態を模擬す
る。ＥＶ用モーター駆動制御部４は、正弦波電源回生コ
ンバータ部１から直流電力を入力し、所定のバッテリー
特性を反映させて試験対象としてのＥＶ用モーター１０
０を駆動制御する。負荷発生部６は、連結装置５を介し
て低慣性モーター２またはＥＶ用モーター１００の各出
力軸に対し所定の負荷を与えると共に、この負荷に応じ
た回生電流を生成して低慣性モーター駆動制御部３また
はＥＶ用モーター駆動制御部４に与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ハイブリッド電
気自動車に搭載される動力用モーターの運転試験を行う
ためのハイブリッド電気自動車用試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、いわゆるハイブリッド電気自動車
は、ガソリンや軽油を燃料とするエンジンとバッテリー
駆動によるＥＶ（Electric Vehicle）用モーターとの組
み合わせを駆動源（動力機）として備えるものが主流と
なっている。このＥＶ用モーターは、ハイブリッド電気
自動車に搭載される前に、ハイブリッド電気自動車用試
験装置によりテストベンチで運転試験が行われる。
【０００３】図３に、従来技術にかかるハイブリッド電
気自動車用試験装置の構成例を示す。同図に示すよう
に、この試験装置は、実車に搭載されるエンジンを模擬
するための模擬用エンジン１１０を備え、この模擬用エ
ンジン１１０の出力軸は、連結装置１１１を介して試験
対象であるＥＶ用モーター１００の出力軸（ローター）
に連結される。
【０００４】また、模擬用エンジン１１０およびＥＶ用
モーター１００の出力軸は、連結装置１１１を介してＡ
Ｃダイナモ１１４の入力軸（ローター）に連結され、こ
のＡＣダイナモ１１４の出力端子はダイナモ用インバー
タ１１５を介してＡＣ受電電源１１６に接続される。さ
らに、この試験装置は、模擬用エンジン１１０を維持管
理するための維持管理設備１１７を備える。
【０００５】この従来技術にかかる試験装置によりＥＶ
用モーター１００及び駆動用インバータの運転試験を行
う場合、ＥＶ用インバータ１１３によりバッテリー電源
１１２の直流電力を交流電力に変換してＥＶ用モーター
１００に入力し、このＥＶ用モーター１００を運転す
る。エンジン１１０とＥＶ用モーター１００との運転状
態は、試験内容に応じて制御される。
【０００６】ＡＣダイナモ１１４は、連結装置１１１を
介して模擬用エンジン１１０またはＥＶ用モーター１０
０の出力軸に負荷を与える。このとき、ＡＣダイナモ１
１４は、この負荷に応じた回生電流を発生し、これをダ
イナモ用インバータ１１５を介してＡＣ受電電源１１６
に戻す。ＡＣダイナモ１１４が発生する負荷は、実車に
搭載されたＥＶ用モーターが受ける負荷と等価となるよ
うに設定され、実車での運転状態が再現される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の試験装置は、実車のエンジンを備える。このため、
従来のエンジンダイナモと同様に給油・排気・防災のた
めの維持管理設備１１７を必要とし、試験装置の維持管
理が煩雑な上、試験環境をクリーンに維持することが困
難なものとなっている。しかも、充電器を要する上に維
持管理の煩雑なバッテリー電源１１２を使用するため、
いっそう試験装置の維持管理が煩雑なものとなってい
る。
【０００８】また、この従来の試験装置では、ＥＶ用イ
ンバータ１１３の電源とダイナモ用インバータ１１５の
電源は個別に設置されており、エンジン１１０とＥＶ用
モーター１００が発生する駆動エネルギーは、ＡＣダイ
ナモ１１４で吸収されて受電電源１１６に放出されるも
のとなっている。
【０００９】このため、模擬用エンジン１１０に供給さ
れるエネルギーや、ＥＶ用モーターに供給されるエネル
ギー（バッテリー電源１１２が供給するエネルギー）は
すべて消費され、試験に要するエネルギーの消費量が多
いという問題もある。さらに、エネルギー量が有限なバ
ッテリー電源１１２を用いてＥＶ用モーター１００を駆
動しているために、耐久テストなどの長時間にわたる連
続運転試験を行うことができないという問題もある。
【００１０】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、模擬用エンジンやバッテリーなどの維持管理が煩
雑な装置を要することなく動力用のＥＶモーターの運転
試験を行うことができると共に、試験に要するエネルギ
ーを最小限に抑えることができ、しかも連続運転試験を
行うことができるハイブリッド電気自動車用試験装置を
提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決達成する
ため、この発明は以下の構成を有する。すなわち、この
発明は、エンジンと共に動力機としてハイブリッド電気
自動車に搭載される動力用モーターの運転試験を行うた
めのハイブリッド電気自動車用試験装置であって、所定
の交流電力を直流電力に変換する電源変換部と、前記エ
ンジンの出力軸と同等の低慣性を有する出力軸を有し、
前記エンジンの運転状態を模擬するための模擬用モータ
ーと、前記電源変換部から直流電力を入力し、加振制御
しながら前記模擬用モーターを駆動制御する第１の駆動
制御部と、前記電源変換部から直流電力を入力し、所定
のバッテリー特性を反映させて試験対象としての前記動
力用モーターを駆動制御する第２の駆動制御部と、前記
模擬用モーターの出力軸と前記動力用モーターの出力軸
とを連結する連結装置と、前記連結装置を介して前記模
擬用モーターまたは動力用モーターの各出力軸に対し所
定の負荷を発生する負荷発生部と、を備えたことを特徴
とする。
【００１２】また、前記負荷発生部は、前記負荷に応じ
た回生電流を生成して前記第１または第２の駆動制御部
に与えることを特徴とする。さらに、前記第１の駆動制
御部は、前記エンジンの気筒数に応じた脈動を反映させ
て前記模擬用モーターを加振制御することを特徴とす
る。
【００１３】さらにまた、前記第２の駆動制御部は、前
記電源変換部から直流電力を入力して前記所定のバッテ
リー特性が反映された直流電力を生成する電源シミュレ
ータと、前記電源シミュレータにより生成された直流電
力を交流電力に変換し、これを前記動力用モーターに与
えるインバータと、を備えたことを特徴とする。さらに
また、前記電源変換部は、電流回生機能を備えた正弦波
コンバータからなることを特徴とする。
【００１４】さらにまた、前記電源シミュレータは、前
記所定のバッテリー特性として、少なくとも前記ハイブ
リッド電気自動車に動力用モーターの電源として搭載さ
れるバッテリーの充電率対端子電圧特性と、前記バッテ
リーの使用温度対端子電圧特性とを反映させて、前記所
定のバッテリー特性が反映された直流電力を生成するこ
とを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら説明する。なお、各図におい
て、共通する要素には同一符号を付し、その説明を適宜
省略する。
【００１６】図１に、この実施の形態にかかるハイブリ
ッド電気自動車用試験装置の構成を示す。同図におい
て、ＥＶ用モーター１００及びＥＶ用インバータは、こ
の装置の試験対象物である。電源スイッチＳＷは、外部
からこの試験装置内部にＡＣ受電電源（所定の交流電
力）を供給して、この装置を起動するためのものであ
る。正弦波電源回生コンバータ部１（電源変換部）は、
ＡＣ受電電源を直流電力に変換するものであり、後述す
る図２に示すように、必要に応じて設けられるトランス
１２と、系統連系用コイル１３と、コンバータ１４とか
らなる。
【００１７】ここで、コンバータ１４はエネルギーの双
方向の授受が可能な例えばＩＧＢＴ可逆ブリッジを用い
て構成され、これにより正弦波電源回生コンバータ部１
は回生機能を有するものとして構成される。ただし、エ
ネルギー方向が一方向の例えばダイオードコンバータを
用いて、電流回生機能を省いてもよい。
【００１８】低慣性モーター２は（模擬用モーター）
は、実車に搭載されるエンジンに代わって、このエンジ
ンの運転状態をテストベンチ上で模擬するためのもので
あり、この低慣性モーター２のローター（出力軸）は、
実車に搭載されるエンジンの出力軸と同等の低慣性を有
する。
【００１９】低慣性モーター駆動制御部３（第１の駆動
制御部）は、低慣性モーター２を駆動制御するためのも
のであり、正弦波電源回生コンバータ部１からの直流電
力を入力して低慣性モーター２を駆動するための交流電
力に変換する低慣性用インバータ３１と、この低慣性用
インバータ３１により得られる交流電力の波形を制御す
ることにより低慣性モーター２を高応答に加振制御する
加振コントローラ３２とからなる。
【００２０】ＥＶ用モーター駆動制御部４（第２の駆動
制御部）は、正弦波電源回生コンバータ部１から直流電
力を入力し、実車が搭載するＥＶ用モーターを駆動する
ためのバッテリーの特性（所定のバッテリー特性）を反
映させて、ＥＶ用モーター１００を駆動制御するための
ものであり、そのバッテリー特性が反映された直流電力
を生成するバッテリーシミュレータ４１（電源シミュレ
ータ）と、このバッテリーシミュレータ４１の出力電力
をＥＶ用モーター１００を駆動するための交流電力に変
換するＥＶ用インバータ４２とからなる。
【００２１】バッテリーシミュレータ４１は、実車に搭
載されるバッテリーの特性として、例えば充電率対端子
電圧特性や、使用温度対端子電圧特性などを模擬するた
めのものであり、これら各特性を反映させて直流電力を
生成する。いずれの特性を反映させるかは、試験内容に
応じて選択される。例えば、耐久テスト（連続運転試
験）を行う場合には、バッテリーが無限の容量を有する
ものとし、放電による電圧降下が生じないものとする。
【００２２】連結装置５は、低慣性モーター２の出力軸
と試験対象のＥＶ用モーター１００の出力軸とを連結す
るものであり、実車での連結装置と等価に構成される。
負荷発生部６は、低慣性モーター２またはＥＶ用モータ
ー１００に対して負荷を与えると共に、この負荷に応じ
た回生電流を生成するものである。
【００２３】具体的には、負荷発生部６は、低慣性モー
ター２またはＥＶ用モーター１００に駆動されて回生交
流電流を発生するＡＣダイナモ６１と、このＡＣダイナ
モ６１からの回生電流を直流電流に変換してＤＣライン
９０を介して低慣性用インバータ３１およびバッテリー
シミュレータ４１に与えるＡＣダイナモ用インバータ６
２とからなり、このＡＣダイナモ用インバータ６２とし
てＤＣ受電タイプのものが用いられる。
【００２４】以下、この実施の形態の動作について、ま
ず低慣性モーター２とＥＶ用モーター１００を共に駆動
状態とする試験モードにより、ＥＶ用モーター１００の
運転試験を行う場合を説明する。この場合、低慣性モー
ター駆動制御部３は、正弦波電源回生コンバータ部１か
らの直流電力を交流電力に変換して低慣性モーター２に
与え、これを駆動する。このとき、加振コントローラ３
２は、例えば低慣性用インバータ３１から出力される交
流電力の位相を調整して低慣性モーター２の回転を制御
し、実車に搭載されたエンジンの脈動を再現する。この
脈動は、例えばエンジンの気筒数に応じて再現される。
【００２５】一方、ＥＶ用モーター駆動制御部４は、Ｅ
Ｖ用モーター１００を駆動制御する。具体的には、バッ
テリーシミュレータ４１は、正弦波電源回生コンバータ
部１から直流電力を入力し、ＥＶ用モーターの電源とし
て使用される実車のバッテリーの特性が反映された直流
電力を生成する。ＥＶ用インバータ４２は、バッテリー
シミュレータ４１からの直流電力を交流電力に変換して
ＥＶ用モーター１００を駆動する。このとき、低慣性モ
ーター２とＥＶ用モーター１００の出力軸には、連結器
５を介してＡＣダイナモ６により実車と同様の負荷が与
えられ、試験対象としてのＥＶ用モーター１００が実車
と同様の運転状態に置かれる。
【００２６】ここで、図２を参照して、エネルギー（パ
ワー）の流れに着目して、この試験モードでの動作を説
明する。図２は、図１に示す各要素のうち、エネルギー
の授受に関連する要素を抽出して示した図であり、エネ
ルギーの流れを説明するための図である。
【００２７】同図において、電源スイッチＳＷを投入す
ると、ＡＣ受電電源からの交流電力は、正弦波電源回生
コンバータ部１により直流電力に変換される。この直流
電力は、低慣性用インバータ３１を介して低慣性用モー
ター２に供給されると共に、バッテリーシミュレータ４
１およびＥＶ用インバータ４２を介してＥＶ用モーター
１００に供給され、これらを運転状態とする。このとき
に低慣性モーター２とＥＶ用モーター１００が発生する
各軸トルクは、連結装置５で加算される。
【００２８】連結装置５で加算された軸トルクは、ＡＣ
ダイナモ６１が負荷として発生するトルクと拮抗し、軸
トルクの吸収機として動作するＡＣダイナモ６１により
回生交流電流（電気エネルギー）に変換される。この回
生交流電流は、ＡＣダイナモ用インバータ６２により回
生直流電流に変換されてＤＣライン９０に出力され、こ
のＤＣライン９０の直流電圧を上昇させようとする。
【００２９】このＤＣライン９０には、低慣性用インバ
ータ３とバッテリシミュレータ４１とが接続されてお
り、ＡＣダイナモ用インバータ６２からの回生直流電流
は、ＤＣライン９０を介して低慣性用インバータ３とＥ
Ｖ用インバータ４２との両インバータに流れ込み、エネ
ルギーの授受（回生）が行われる。
【００３０】ここで、説明を図１に戻す。次に、低慣性
モーター２を駆動状態とすると共にＥＶ用モータ１００
を吸収状態とする試験モードにより、ＥＶ用モーター１
００の運転試験を行う場合について説明する。この場
合、低慣性モーター駆動制御部３により低慣性モーター
２のみが駆動状態とされ、ＥＶ用モーター１００は、Ａ
Ｃダイナモ６１と同様に吸収機として動作する。
【００３１】このとき、図２において、低慣性モーター
２が発生する軸トルクは、ＥＶ用モーター１００および
ＡＣダイナモ６１が負荷として発生するトルクと拮抗
し、これらＥＶ用モーター１００およびＡＣダイナモ６
１が回生交流電流をそれぞれ発生する。これら回生電流
は、ＤＣライン９０を経由して低慣性用インバータ３１
に戻され、再びその駆動エネルギーとされる。
【００３２】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、実車に搭載されるエンジンを模擬するためのエン
ジンやバッテリーを要することなく、ＥＶ用モーター及
びＥＶ用インバータの運転環境を実車と同様に設定する
ことができる。また、いずれの試験モードにおいても、
駆動状態にあるモーターに供給された電気エネルギーは
回生されるので、ＡＣ受電電源からは、各構成部におけ
るロス分の電気エネルギーのみを供給すればよい。
【００３３】以上、この発明の一実施形態を説明した
が、この発明は、この実施の形態に限られるものではな
く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で設計変更等が
可能である。例えば、バッテリーシミュレータ４は、充
電率対端子電圧特性と、使用温度対端子電圧特性を再現
するものとしたが、これに限定されることなく、試験内
容に応じて設定することが可能である。また、加振コン
トローラ３２は、実車に搭載されるエンジンの脈動を再
現するものとしたが、これも試験内容に応じて設定する
ことが可能である。
【００３４】
【発明の効果】これまでに説明したように、この発明に
よれば、以下のような効果を得ることができる。すなわ
ち、実車のエンジンの運転状態を模擬用モーターで模擬
し、電源シミュレータにより実車のバッテリー特性を反
映させて試験対象の動力用モーターを駆動制御するよう
にしたので、模擬用のエンジンや実際のバッテリーを用
いることなく動力用モーターの運転試験を行うことがで
きる。したがって、従来の給油、排煙、防災設備などを
備えたテストベンチは不要となると共に、エンジンやバ
ッテリーの維持管理が不要となる。しかも、試験内容に
応じて必要とされるバッテリー特性を選択して設定する
ことにより、耐久テストなどの長時間にわたる連続運転
試験が可能となる。
【００３５】また、模擬用モーターまたは動力用モータ
ーの出力から回生電流を生成して、駆動状態にあるモー
ターの駆動エネルギーとして再利用するようにしたの
で、この試験装置で真に消費される電気エネルギーは、
各モーターやインバータでのロス分のみとなり、試験に
要するエネルギーを最小限に抑えることができる。した
がって、システム全体として高効率のハイブリッド電気
自動車用試験装置を構築することが可能となる。
【００３６】さらに、実車に搭載されるエンジンの気筒
数に応じた脈動を反映させて模擬用モーターを加振制御
するようにしたので、エンジンの気筒数に応じた運転環
境を再現して、動力用モーターを運転試験することが可
能となる。
【００３７】さらにまた、電源シミュレータを用いて所
定のバッテリー特性が反映された直流電力を生成し、イ
ンバータによりこれを交流電力に変換して動力用モータ
ーに与えるようにしたので、所定のバッテリー特性を反
映させて試験対象としての動力用モーターを駆動制御す
ることが可能となる。
【００３８】さらにまた、電源シミュレータにより、所
定のバッテリー特性として充電率対端子電圧特性と使用
温度対端子電圧特性とを再現するようにしたので、充電
率と使用温度とを反映させて実使用環境におけるバッテ
リーの端子電圧を模擬することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるハイブリッド電
気自動車用試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかるハイブリッド電
気自動車用試験装置におけるエネルギーの流れを説明す
るための図である。
【図３】従来技術にかかるハイブリッド電気自動車用試
験装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…正弦波電源回生コンバータ部、２…低慣性モータ
ー、３…低慣性モーター駆動制御部、４…ＥＶ用モータ
ー駆動制御部、５…連結装置、６…負荷発生部、３１…
低慣性用インバータ、３２…加振コントローラ、４１…
バッテリーシミュレータ、４２…ＥＶ用インバータ、６
１…ＡＣダイナモ、６２…ＡＣダイナモ用インバータ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンと共に動力機としてハイブリッ
    ド電気自動車に搭載される動力用モーターの運転試験を
    行うためのハイブリッド電気自動車用試験装置であっ
    て、 所定の交流電力を直流電力に変換する電源変換部と、 前記エンジンの出力軸と同等の低慣性を有する出力軸を
    有し、前記エンジンの運転状態を模擬するための模擬用
    モーターと、 前記電源変換部から直流電力を入力し、加振制御しなが
    ら前記模擬用モーターを駆動制御する第１の駆動制御部
    と、 前記電源変換部から直流電力を入力し、所定のバッテリ
    ー特性を反映させて試験対象としての前記動力用モータ
    ーを駆動制御する第２の駆動制御部と、 前記模擬用モーターの出力軸と前記動力用モーターの出
    力軸とを連結する連結装置と、 前記連結装置を介して前記模擬用モーターまたは動力用
    モーターの各出力軸に対し所定の負荷を発生する負荷発
    生部と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド電気自動車用試
    験装置。
  2. 【請求項２】 前記負荷発生部は、前記負荷に応じた回
    生電流を生成して前記第１または第２の駆動制御部に与
    えることを特徴とする請求項１に記載されたハイブリッ
    ド電気自動車用試験装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の駆動制御部は、前記エンジン
    の気筒数に応じた脈動を反映させて前記模擬用モーター
    を加振制御することを特徴とする請求項１に記載された
    ハイブリッド電気自動車用試験装置。
  4. 【請求項４】 前記第２の駆動制御部は、 前記電源変換部から直流電力を入力して前記所定のバッ
    テリー特性が反映された直流電力を生成する電源シミュ
    レータと、 前記電源シミュレータにより生成された直流電力を交流
    電力に変換し、これを前記動力用モーターに与えるイン
    バータと、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載されたハイブ
    リッド電気自動車用試験装置。
  5. 【請求項５】 前記電源変換部は、電流回生機能を備え
    た正弦波コンバータからなることを特徴とする請求項１
    に記載されたハイブリッド電気自動車用試験装置。
  6. 【請求項６】 前記電源シミュレータは、前記所定のバ
    ッテリー特性として、少なくとも前記ハイブリッド電気
    自動車に動力用モーターの電源として搭載されるバッテ
    リーの充電率対端子電圧特性と、前記バッテリーの使用
    温度対端子電圧特性とを反映させて、前記所定のバッテ
    リー特性が反映された直流電力を生成することを特徴と
    する請求項４に記載されたハイブリッド電気自動車用試
    験装置。
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