JP2001091410A - 電気自動車の動力系の性能試験装置および電気自動車用燃料電池の性能試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車の動力系を車両に実装した場合と
等価な運転を行わせることができる電気自動車の動力系
の性能試験装置を提供すること。 【解決手段】 電源装置２およびモータ制御部３ととも
に電気自動車の動力系１を構成するモータ４を動力吸収
部５と機械的に連結し、前記モータ４の発生トルクを計
測し、この発生トルクを車輪の駆動力に換算し、前記電
気自動車の慣性量および走行抵抗を用いてそのとき発生
する理論加速度を計算し、これを積分して得られる理論
速度相当の回転数が得られるように前記動力吸収部５を
制御するとともに、目標速度パターンに応じた回転数パ
ターンで前記モータを運転するようにした。

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、電気自動車の動
力系の性能試験装置および電気自動車用燃料電池の性能
試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の動力系は、エンジンの代わ
りに動力源として用いられるモータとこれを制御する制
御部および電源装置からなるが、従来、この動力系の性
能の試験を行う場合、電源装置と接続されたモータを動
力吸収部に機械的に接続し、定常状態で出力トルクや馬
力などを測定していた。つまり、モータを種々の速度で
運転するのであるが、常に一定速度となるように運転
し、負荷を種々変化させたときにおける出力トルクや馬
力等の種々のデータを採取するのが一般的であり、所謂
モード走行テストは行われてなかった。また、前記定常
状態の試験に変わるものとしては、車両に前記動力系を
搭載して電気自動車として完成し、この電気自動車をシ
ャシダイナモ上に搭載して所定のモード走行を行った
り、あるいは、前記電気自動車をテストコース上で所定
のモード走行を行うなどして、そのときのモータおよび
電源装置に対する負荷への挙動を測定するようにしてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の手法では、実車走行の状態を確認できないといった
不都合がある。また、上記後者の手法では、動力系の性
能は、車両に動力系を搭載しなければ最終的な性能を把
握できないといった不都合があるとともに、動力系の改
良を行ったような場合、その都度、動力系を車両から取
り外したり取り付けたりする必要があるなど作業的に大
変面倒であった。

【０００４】上述のような課題は、電気自動車用燃料電
池の性能を試験する場合においても同様に生じていると
ころである。

【０００５】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その第１目的は、電気自動車の動力系を車両
に実装した場合と等価な運転を行わせることができる電
気自動車の動力系の性能試験装置を提供することであ
り、第２目的は、電気自動車用燃料電池に電気自動車の
実走行状態と等価な電気的負荷を与えることができる電
気自動車用燃料電池の性能試験装置を提供することであ
る。

【０００６】上記第１目的を達成するため、この発明
（第１発明）の電気自動車の動力系の性能試験装置（以
下、動力系性能試験装置という）は、電源装置およびモ
ータ制御部とともに電気自動車の動力系を構成するモー
タを動力吸収部と機械的に連結し、前記モータの発生ト
ルクを計測し、この発生トルクを車輪の駆動力に換算
し、前記電気自動車の慣性量および走行抵抗を用いてそ
のとき発生する理論加速度を計算し、これを積分して得
られる理論車両速度相当の回転数が得られるように前記
動力吸収部を制御するとともに、目標速度パターンに応
じた回転数パターンで前記モータを運転するようにして
いる（請求項１）。

【０００７】また、上記第２目的を達成するため、この
発明（第２発明）の電気自動車用燃料電池の性能試験装
置（以下、燃料電池性能試験装置という）は、電気自動
車に搭載される燃料電池に補助バッテリおよびモータを
接続するとともに、このモータを動力吸収部と機械的に
連結し、前記モータの発生トルクを計測し、この発生ト
ルクを車輪の駆動力に換算し、前記電気自動車の慣性量
および走行抵抗を用いてそのとき発生する理論加速度を
計算し、これを積分して得られる理論車両速度相当の回
転数が得られるように前記動力吸収部を制御するととも
に、目標速度パターンに応じた回転数パターンで前記モ
ータを運転するようにしている（請求項２）。

【０００８】上記第１発明に係る動力系性能試験装置に
よれば、動力系を車両に実装しなくても、シャシダイナ
モ上の走行または実際の道路走行と等価な負荷状態を動
力系に与えることができ、所望の性能試験を行うことが
できる。

【０００９】また、上記第２発明に係る燃料電池性能試
験装置によれば、燃料電池を車両に実装しなくても、電
気自動車の実走行状態と等価な電気的負荷を燃料電池に
与えることができ、所望の性能試験を行うことができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。まず、図１は、第１発明に係る
動力系性能試験装置の構成の一例を概略的に示すもの
で、この図において、１は電気自動車（図示していな
い）の動力系で、電源装置２、モータ制御部３およびモ
ータ４からなる。電源装置２は、例えば鉛電池または燃
料電池よりなる。モータ制御部３は、例えばベクトル制
御式のモータ駆動を行って、電源装置２からの電力をモ
ータ４に供給してモータ４においてトルクを発生させる
とともに、モータ４における回生電力を電源装置２に吸
収させる。モータ４は、例えばＡＣモータよりなり、所
定のトルクを発生したり、回生電力を発生する。

【００１１】そして、５はその駆動軸５ａがモータ４の
出力軸４ａとジョイント部材（図示していない）を介し
て機械的に分離自在に連結される動力吸収部で、例えば
交流式発電機よりなり、発電して吸収トルクを電気エネ
ルギーに変換する。６はこの動力吸収部５を制御する制
御部であり、動力吸収部５で発生した電力を電源７に回
生する装置である。この動力吸収部制御部６は、後述す
るエンジン速度変換部１１からの速度指令に応じて動力
吸収部５の速度を制御する。８はモータ４の出力軸４ａ
に設けられるトルクセンサで、その出力は負荷トルクと
して後述する車両速度演算部１０に入力される。９は動
力吸収部５の駆動軸５ａに設けられる速度センサで、そ
の出力は、エンジン実速度として動力吸収部制御部６に
入力される。

【００１２】また、１０は車両速度演算部で、トルクセ
ンサ８の出力信号を車輪の駆動力に換算し、この駆動力
と、別途入力される電気自動車の慣性量Ｉ_set および走
行抵抗ＲＬ（Ｒｏａｄ Ｌｏａｄ）とを用いて理論加速
度を演算し、さらにこれを積分して理論車両速度を演算
する。１１はエンジン速度変換部で、車両速度演算部１
０からの理論車両速度が入力され、この信号をエンジン
目標速度に変換し、このエンジン目標速度を動力吸収部
５に出力する。

【００１３】さらに、１２は運転パターン発生器で、例
えば１０．１５モードや１１モードなどの各時刻におけ
るモード走行の目標速度を出力する。１３は車速追従制
御部で、運転パターン発生器１２からの目標速度および
車両速度演算部１０からの理論車両速度に基づいて、理
論車両速度が目標速度に一致するようにアクセル操作量
またはブレーキ操作量を求め、これをトルク指令（加
速、減速）としてモータ制御部３に出力する。

【００１４】次に、上記構成の動力系性能試験装置の動
作について説明すると、モータ４を動力吸収部６と機械
的に連結する。そして、車速追従制御部１３から運転パ
ターン発生器１２の所定の目標速度パターンが得られる
ようトルク指令（アクセル、ブレーキ操作）をモータ制
御部３に発する。この指令に基づいてモータ制御部３が
モータ４を駆動制御し、モータ４が回転する。このとき
発生するトルクがトルクセンサ８によって負荷トルクと
して計測され、この負荷トルクと、予め設定してある電
気自動車の慣性量Ｉ_set および走行抵抗ＲＬとから、そ
のとき発生する理論加速度が計算される。そして、この
理論加速度を積分して得られる理論車両速度相当の回転
数が得られるように、動力吸収部制御部６が動力吸収部
５を制御する。同時に、運転パターン発生器１２からの
目標速度と前記理論車両速度とを比較し、その差がゼロ
となるようにトルク指令を制御することにより、目標速
度パターンに応じた回転数パターンでモータ４を運転す
る。

【００１５】上述のように、上記構成の動力系性能試験
装置においては、プログラムされた走行速度パターンで
モータ４および電源装置２を運転することにより、実車
で走行した場合と等価な負荷状態が実現できる。つま
り、第１発明の動力系性能試験装置によれば、動力系１
を車両に実装しなくても、シャシダイナモ上の走行また
は実際の道路走行と等価な負荷状態を動力系１に与える
ことができ、所望の走行時性能試験を行うことができ
る。

【００１６】なお、モータ４に個別に車輪に設けられて
いる場合、個別に動力吸収部５を設け、それぞれにおい
て計測されたトルクの合計を用いて車両の理論車両速度
を算出し、計算された理論車両速度相当の回転数を動力
吸収部５に指令すればよく、シャシダイナモを用いるこ
となく、走行性能の評価を行うことができる。

【００１７】また、上記動力系性能試験装置は、エンジ
ンとモータとを組み合わせた所謂ハイブリッド型の動力
系についても同様に適用することができる。

【００１８】次に、図２は、第２発明に係る燃料電池性
能試験装置の構成の一例を概略的に示すもので、図１に
示した第１発明の構成と大きく異なる点は、図１におけ
る電源装置２に代えて、燃料電池１４および回生電力を
吸収する補助バッテリ１５を設けたことである。このよ
うに構成された燃料電池性能試験装置の動作は、上述し
た動力系性能試験装置のそれと同様であるので、その説
明は省略する。

【００１９】そして、この燃料電池性能試験装置におい
ては、モータ４と補助バッテリ１５とを組み合わせるこ
とにより、実車と同様の構成が満足でき、モータ４に路
上走行と同様の負荷を与えることにより、補助バッテリ
１５の放電または充電の状態が路上走行またはシャシダ
イナモ上の走行における場合と等価になる。したがっ
て、燃料電池１４に対する電気負荷が路上走行等におけ
る場合と等価となり、実車に装備することなく、燃料電
池１４の性能評価を行うことができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、第１発明によれ
ば、動力系を車両に実装しなくても、シャシダイナモ上
の走行または実際の道路走行と等価な負荷状態を動力系
に与えることができ、所望の走行性能試験を行うことが
できる。

【００２１】また、第２発明によれば、燃料電池を車両
に実装しなくても、電気自動車の実走行状態と等価な電
気的負荷を燃料電池に与えることができ、所望の走行性
能試験を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明に係る動力系性能試験装置の構成の一
例を概略的に示す図である。

【図２】第２発明に係る燃料電池性能試験装置の構成の
一例を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１…動力系、２…電源装置、３…モータ制御部、４…モ
ータ、５…動力吸収部、１４…燃料電池、１５…補助バ
ッテリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源装置およびモータ制御部とともに電
   気自動車の動力系を構成するモータを動力吸収部と機械
   的に連結し、前記モータの発生トルクを計測し、この発
   生トルクを車輪の駆動力に換算し、前記電気自動車の慣
   性量および走行抵抗を用いてそのとき発生する理論加速
   度を計算し、これを積分して得られる理論車両速度相当
   の回転数が得られるように前記動力吸収部を制御すると
   ともに、目標速度パターンに応じた回転数パターンで前
   記モータを運転するようにしたことを特徴とする電気自
   動車の動力系の性能試験装置。
2. 【請求項２】 電気自動車に搭載される燃料電池に補助
   バッテリおよびモータを接続するとともに、このモータ
   を動力吸収部と機械的に連結し、前記モータの発生トル
   クを計測し、この発生トルクを車輪の駆動力に換算し、
   前記電気自動車の慣性量および走行抵抗を用いてそのと
   き発生する理論加速度を計算し、これを積分して得られ
   る理論車両速度相当の回転数が得られるように前記動力
   吸収部を制御するとともに、目標速度パターンに応じた
   回転数パターンで前記モータを運転するようにしたこと
   を特徴とする電気自動車用燃料電池の性能試験装置。