JP2014180101A - Performance testing device for inverter and operation method therefor - Google Patents
Performance testing device for inverter and operation method therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014180101A JP2014180101A JP2013051428A JP2013051428A JP2014180101A JP 2014180101 A JP2014180101 A JP 2014180101A JP 2013051428 A JP2013051428 A JP 2013051428A JP 2013051428 A JP2013051428 A JP 2013051428A JP 2014180101 A JP2014180101 A JP 2014180101A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inverter
- battery
- regenerative power
- power supply
- power source
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、バッテリーの電気的特性を模擬するバッテリー代用回生電源を用いるインバータの性能試験装置とその動作方法に関する。 The present invention relates to an inverter performance test apparatus using a battery substitute regenerative power source that simulates the electrical characteristics of a battery and an operation method thereof.
資源エネルギー枯渇への対応策として電気自動車(EV:Electric Vehicle)やハイブリッド車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)が提案されて久しいが、現在ではその実用化及び普及が加速的に進んでいる。電気自動車やハイブリッド車の主たる駆動動力源の一つは、車両に搭載されている直流モーター又は交流モーターである。 Electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) have been proposed as countermeasures against resource energy depletion, but their practical application and popularization have been accelerated at present. One of the main driving power sources of electric vehicles and hybrid vehicles is a DC motor or an AC motor mounted on the vehicle.
駆動動力源である直流モーター又は交流モーターを駆動する為に、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モーター駆動用電源として直流モーター又は交流モーターと共に車両に搭載される。また、そのモーター駆動用電源から直流モーター又は交流モーターに供給する電力を制御する為の制御装置も車両に搭載される。 In order to drive a direct current motor or an alternating current motor which is a driving power source, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery is mounted on the vehicle together with the direct current motor or the alternating current motor as a power source for driving the motor. A control device for controlling the power supplied from the motor driving power source to the DC motor or the AC motor is also mounted on the vehicle.
また、車載モーターが同期モーターや誘導モーター等の交流モーターの場合は、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車両に搭載される。従って、実車への搭載前に車載モーターの駆動試験を予め行う場合、車載二次電池と同様の二次電池を電源として、車載モーター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ーの負荷試験等を行われる。 When the in-vehicle motor is an AC motor such as a synchronous motor or an induction motor, a control device including an inverter or the like that converts the DC voltage of the in-vehicle secondary battery into an AC voltage is mounted on the vehicle. Therefore, when conducting a drive test of an in-vehicle motor in advance before mounting on an actual vehicle, a drive battery is supplied from a drive control device having a configuration corresponding to the type of the in-vehicle motor using a secondary battery similar to the in-vehicle secondary battery as a power source. In-vehicle motor load tests that simulate actual driving conditions are performed.
また、車載モーターは、エンジンによって駆動されるとともに、減速時等に回生電力源となる発電機として作用させることができる回生電力の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ーに電力を供給して車両の走行を模擬させて、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ーを駆動させて発電機として動作させ、発電機で発生した電力により、車載二次電池を充電する構成とする。また、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。 Further, the in-vehicle motor is generally driven by an engine and has a configuration of regenerative power that can act as a generator serving as a regenerative power source during deceleration or the like. Therefore, by supplying electric power from the in-vehicle secondary battery to the in-vehicle motor to simulate the running of the vehicle, when the charge amount of the in-vehicle secondary battery decreases, the motor is driven by the engine to operate as a generator, The vehicle-mounted secondary battery is charged with the power generated by the generator. In addition, means for calculating SOC (State of Charge) as one of the parameters representing the state of charge of the in-vehicle secondary battery has been proposed.
例えば下記特許文献1には、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。 For example, in Patent Document 1 below, when SOC = 100%, the secondary battery indicates a fully charged state, and when SOC = 0%, the secondary battery indicates a fully discharged state, and the open output voltage (E) of the secondary battery. Proposed SOC calculation method applied to in-vehicle secondary battery that calculates E = V + I × R based on the current (I) of the secondary battery and the internal resistance (R) that changes with the temperature of the secondary battery Has been.
また、下記特許文献2においては、図6に示すように、第1の車載モーター6101と第2の車載モーター6102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の車載モーター6101に第1のインバータ6103の出力端子U1,V1,W1を接続し、第2の車載モーター6102に第2のインバータ6104の出力端子U2,V2,W2を接続し、二次電池等の直流電源(DC)6105に第1インバータ6103の入力端子P1,N1と第2インバータ6104の入力端子P2,N2とを並列接続した構成が開示されている。図6は、インバータ試験装置にインバータをセットしたときの構成態様を説明する特許文献2に開示されている従来のブロック図である。
In Patent Document 2 below, as shown in FIG. 6, the rotation shafts of the first in-
図6に示すように、直流電源(DC)6105からの直流電圧を第1のインバータ6103により交流電圧に変換して第1の車載モーター6101に供給し、第1の車載モーター6101の回転により、第2の車載モーター6102を発電機として動作させる。
As shown in FIG. 6, a DC voltage from a DC power source (DC) 6105 is converted into an AC voltage by a
また、この第2の車載モーター6102の発生交流電圧を第2のインバータ6104により直流電圧に変換して、直流電源6105と第1のインバータ6103とに回生する。または、直流電源6105からの直流電圧を第2のインバータ6104により交流電圧に変換して第2の車載モーター6102に供給し、第2の車載モーター6102の回転により、第1の車載モーター6101を発電機として動作させる。また、この第1の車載モーター6101の発生交流電圧を第1のインバータ6103により直流電圧に変換し、直流電源6105と第2のインバータ6104とに回生する試験手段が提案されている。
In addition, the AC voltage generated by the second vehicle-mounted
また、下記特許文献3には、図7に示すように、車載モーターとして適用可能な三相交流モーター7201と直流発電機7202との回転軸を結合し、交流電源7207からの三相交流電圧を、制御部によりトランジスタを制御する回生電源回路7206により全波整流して、その出力の直流電圧をインバータ7203に入力し、駆動出力制御回路7205により制御されるインバータ7203によって三相交流電圧に変換し、その三相交流電圧をモーター7201に供給し、モーター7201の回転速度等の検出情報をインバータ7203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7205により指示された条件に従って、モーター7201を駆動する為の三相交流電圧を出力する技術思想が開示されている。図7は、下記特許文献3に開示されている従来のモーター駆動装置の構成例を示す図である。
Further, in Patent Document 3 below, as shown in FIG. 7, the rotation shafts of a three-
図7に示すように、モーター7201に機械的に結合された発電機7202の発生電力を、昇圧コンバータ7204に入力し、駆動出力制御回路7205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7203の入力側へ回生する。この回生電力が大きい場合、回生電源回路7206により交流電圧に変換して、交流電源7207側へ回生することができる。このようにして、モーター7201の試験のランニングコストを低減する試験手段が下記特許文献2に提案されている。
As shown in FIG. 7, the electric power generated by a
図8は、バッテリーとインバータと三相モーターと発電機とを接続し、インバータと発電機とに動作駆動命令を指示することでインバータの性能試験が行われる従来のシステム構成概要を説明するブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram for explaining an outline of a conventional system configuration in which a battery, an inverter, a three-phase motor, and a generator are connected, and an inverter performance test is performed by instructing an operation drive command to the inverter and the generator. It is.
従来、インバータの性能試験を遂行する場合には、図8に示すようにバッテリーとインバータと三相モーターと発電機とを接続していた。そして、インバータと発電機とに動作駆動命令を指示することでインバータの性能試験が行われていた。 Conventionally, when performing an inverter performance test, a battery, an inverter, a three-phase motor, and a generator are connected as shown in FIG. And the performance test of the inverter was performed by instruct | indicating an operation drive command to an inverter and a generator.
このため、性能試験対象となるインバータの種類や特性に対応させて、インバータに接続するバッテリーの種類や特性も試験毎に異なるものを選別して別途に準備する必要があり、インバータに電力供給する電源としてバッテリーは汎用性がなかった。 For this reason, it is necessary to prepare different types of batteries that are connected to the inverter for different types and characteristics, depending on the type and characteristics of the performance test target. The battery as a power source was not versatile.
本発明は、上述した問題点に鑑み為された発明であって、性能試験対象となるインバータの種類や特性に対応させて、インバータに接続するバッテリーの種類や特性も異なるものとする必要がないように、種々のバッテリーの特性の電力を提供可能な回生電源を備えた試験システムを実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is not necessary that the type and characteristics of the battery connected to the inverter differ depending on the type and characteristics of the inverter to be performance tested. Thus, it aims at realizing the test system provided with the regenerative power supply which can provide the electric power of the characteristic of various batteries.
本発明のインバータの性能試験装置は、交流電源に電気的に接続された回生電源と、回生電源に電気的に接続されたインバータと、インバータに電気的に接続された三相モーターと、三相モーターに機械的に接続されたフライホイールと、を備え、回生電源は、予め設定された所望バッテリーの特性・性能を模擬した出力に調整されるバッテリー代用電源であることを特徴とする。 An inverter performance test apparatus according to the present invention includes a regenerative power source electrically connected to an AC power source, an inverter electrically connected to the regenerative power source, a three-phase motor electrically connected to the inverter, and a three-phase motor. And a flywheel mechanically connected to the motor, wherein the regenerative power source is a battery substitute power source that is adjusted to an output that simulates preset characteristics and performance of the desired battery.
また、本発明のインバータの性能試験装置の動作方法は、交流電源に電気的に接続された回生電源と、回生電源に電気的に接続されたインバータと、インバータに電気的に接続された三相モーターと、三相モーターに機械的に接続されたフライホイールと、を備え、回生電源は、予め設定された所望バッテリーの特性・性能を模擬した出力に調整されるバッテリー代用電源であり、回生電源の放電電流及び回生電流を測定する計測部を備え、回生電源の動作を制御する制御部を備え、制御部は、予め設定された初期充電率と、初期電圧と、初期電流と、充電率の変化に必要な電流容量と、少なくとも二つの充電率における電気的特性と、前記計測部で計測した電流に基づいて、算出したバッテリーの充電率に対応する出力となるように、回生電源を制御するインバータの性能試験装置において、予め設定された初期充電率と、初期電圧と、初期電流と、充電率の変化に必要な電流容量と、少なくとも二つの充電率における電気的特性とを、試験開始前に、取り込む工程と、計測部で計測した電流に基づいてバッテリーの充電率を、試験進行中に、算出する工程と、算出したバッテリーの充電率に対応する前記バッテリーの電気的特性で、回生電源が動作する工程と、を有することを特徴とする。 The operation method of the inverter performance test apparatus according to the present invention includes a regenerative power source electrically connected to an AC power source, an inverter electrically connected to the regenerative power source, and a three-phase electrically connected to the inverter. A regenerative power supply is a battery substitute power supply that is adjusted to an output that simulates the characteristics and performance of a desired battery set in advance, and is provided with a motor and a flywheel mechanically connected to a three-phase motor. And a control unit for controlling the operation of the regenerative power source. The control unit is configured to set a preset initial charging rate, an initial voltage, an initial current, and a charging rate. Based on the current capacity necessary for the change, the electrical characteristics at at least two charging rates, and the current measured by the measuring unit, the regeneration is performed so that the output corresponds to the calculated charging rate of the battery. In the inverter performance test apparatus for controlling the power source, the preset initial charging rate, initial voltage, initial current, current capacity necessary for changing the charging rate, and electrical characteristics at at least two charging rates are obtained. The step of taking in before the start of the test, the step of calculating the charging rate of the battery based on the current measured by the measuring unit during the test, and the electrical characteristics of the battery corresponding to the calculated charging rate of the battery And a step of operating the regenerative power source.
性能試験対象となるインバータの種類や特性に対応させて、インバータに接続するバッテリーの種類や特性も異なるものとする必要がないように、種々のバッテリーの特性を提供可能な回生電源を備えた試験システムを実現できる。 A test with a regenerative power supply that can provide various battery characteristics so that the type and characteristics of the battery connected to the inverter do not have to be different according to the type and characteristics of the inverter to be performance tested. A system can be realized.
従来のインバータ性能試験では試験対象となるインバータの種類によって使用されるバッテリーの種類が異なる為、インバータに応じて種々多様なバッテリーを予め用意する必要があり、手間や工数がかかっていた。従って、本実施形態では、インバータの性能試験に使用する所望のバッテリーの動作を回生電源の動作に反映させることで、当該バッテリーの性能を回生電源で代用させる試験システムに関する技術思想を提案する。 In the conventional inverter performance test, since the type of battery used differs depending on the type of inverter to be tested, it is necessary to prepare various batteries in advance according to the inverter, which takes time and effort. Therefore, the present embodiment proposes a technical concept relating to a test system in which the operation of a desired battery used for the performance test of the inverter is reflected in the operation of the regenerative power supply so that the performance of the battery is substituted by the regenerative power supply.
これにより、図1に示すように、試験対象となるインバータの種類に応じたバッテリーを現実に用いることなく、所望のバッテリーを用いた場合と同等のインバータ性能試験を可能とする。図1は、本実施形態のバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム構成概要を説明するブロック図である。 As a result, as shown in FIG. 1, an inverter performance test equivalent to that using a desired battery can be performed without actually using a battery corresponding to the type of inverter to be tested. FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a system configuration of a regenerative power source that simulates battery characteristics and performance of the present embodiment.
図1から理解できるように、所望のバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム1000は、回生電源200と、回生電源200の動作を制御する回生電源動作制御ソフト100と、回生電源200の各部の電流・電圧等の制御及びモニターに必要な値を計測する計測器300とを備える。
As can be understood from FIG. 1, a regenerative
回生電源動作制御ソフト100は、コンピュータ等にインストールされて実行される。また、回生電源200には、例えば200Vの商用電源等の交流電源(AC)700が接続されている。
The regenerative power supply
また、バッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム1000は、回生電源200に電気的に接続されたインバータ400と、インバータ400に電気的に接続された三相モーター500と、三相モーター500に機械的に接続されたフライホイール600とを備える。
A regenerative
また、インバータ400は、インバータ400の動作駆動を制御する駆動制御部800により制御される。フライホイール600は所望の慣性モーメントを有し、車両の車輪にかかる種々のモーメントを模擬することが可能であるが、既に公知であるのでここでは詳述をしない。フライホイール600の回転により、三相モーター500において回生電力が生じたり逆に電力を消費したりすることができる。
The
図1に示すように、バッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム1000は、インバータ400に従来電気的に接続されていたバッテリーを備えることなく、回生電源200が電気的に接続されてバッテリーの代用として用いられる。
As shown in FIG. 1, a regenerative
また、回生電源200は、回生電源動作制御ソフト100を利用して予め入力された初期電圧値(V)、出力電流値(A)、内部抵抗(R)、電流容量(Ah)と充電率との関係とに基づいて、現実の所望のバッテリーと同等の特性・性能の電源となるように調整された出力とされる。
In addition, the
すなわち、回生電源200は、試験対象となるインバータ400の特性に適合する適切なバッテリーと同等の電気的特性を有する汎用性のある電源として機能する。
In other words, the
インバータ400からの電流供給要請に対して、回生電源200は、従来用いられていたバッテリーのその時点における特性に対応する特性に基づいて、インバータ400に電流等を供給する。
In response to the current supply request from the
従来、バッテリーは充放電の量や自然放電等の時間経過に対応してその充電率等の電気的特性が時事刻々と変化する。従って、インバータ400の性能試験をする場合におけるバッテリーの電圧・電流をはじめとした電源電池としての電気的な特性が時事刻々と変化することになるが、本実施形態における回生電源200は、バッテリーの上述の特性変化を模擬した電流等を供給することができる。
Conventionally, electrical characteristics such as a charge rate of a battery change with time according to the amount of charge and discharge and the passage of time such as spontaneous discharge. Therefore, the electrical characteristics of the power source battery including the battery voltage and current in the performance test of the
このため、回生電源動作制御ソフト100には、予め入力されるパラメータとして、代用したいバッテリーの性能を示す初期充電率と、充電率ごとの電圧と、初期充電率から任意の充電率への変化に必要な電流容量と、が少なくとも試験遂行前に入力されることが好ましい。
For this reason, the regenerative power supply
例えば、充電率80%の場合と、充電率90%の場合とでは、現実のバッテリーの電圧値や電流値等の電気的特性には差異が生じる。このため、各々の充電率に対応する電気的特性を、回生電源動作制御ソフト100に予めインプットする。
For example, when the charging rate is 80% and when the charging rate is 90%, there are differences in electrical characteristics such as the voltage value and current value of an actual battery. For this reason, electrical characteristics corresponding to each charging rate are input to the regenerative power source
また、充電率を80%から90%へと変化させるのに必要な電流容量も予めインプットすることで、試験の進捗に伴い、流れる電流の積算量に対応して時事刻々と変化する充電率を回生電源動作制御ソフト100が算出し、算出された充電率に対応する電気的特性を回生電源200が出力することが可能となる。
In addition, by inputting the current capacity necessary to change the charging rate from 80% to 90% in advance, the charging rate that changes with time according to the integrated amount of flowing current as the test progresses. The regenerative power source
さらに、回生電源動作制御ソフト100は、予め与えられた複数の充電率に対応する電圧と電流と内部抵抗と充電率の変化に必要な電流容量とに基づいて、回生電源200が現実の所望バッテリーと同等の特性を保持できるように制御する。
Further, the regenerative power supply
このため、計測器300は、温度検知を可能な熱電対等を含んでもよく、回生電源動作制御ソフト100は、環境温度を回生電源200の特性に反映させるように制御してもよい。
Therefore, the measuring
また、バッテリーは、いわゆる新品の場合と、複数回の充放電動作を遂行された後のいわゆる使用中または経年使用済みの場合と、等を典型例とする使用状態に応じて、電圧等の電気的特性が異なることが知られている。このため、現実の試験において所望バッテリーの使用状態に対応させた初期パラメータを回生電源動作制御ソフト100に設定することが好ましい。
In addition, the battery has a voltage, etc., depending on the state of use, such as a so-called new product and a so-called in-use or aged product after multiple charge / discharge operations. It is known that the physical characteristics are different. For this reason, it is preferable to set the initial parameter corresponding to the usage state of the desired battery in the regenerative power supply
回生電源動作制御ソフト100が、より精緻なバッテリー代替制御を遂行するためには、予め入力される充電率と当該充電率に対応する電流値・電圧値等と、充電率の変化に必要な電流容量とは、可能な限り細かく多点で入力されることが好ましい。
In order for the regenerative power supply
例えば、充電率を80%から90%の間を、1%ずつ変化した場合のバッテリーの電気的特性を回生電源動作制御ソフト100に予め入力しておくことにより、より正確な回生電源200の動作制御を実現可能とする。しかし、例えば充電率を80%と90%の2点におけるバッテリーの電気特性のみが予め入力されていた場合には、回生電源動作制御ソフト100は、その間で特性がリニアに変化すると仮定して、特性制御を遂行することも可能である。
For example, more accurate operation of the
図2は、本実施形態のフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム2000の構成を説明する回路図である。図2において、回生インバータ2100の入力には、三相の交流電力2200が電気的に接続される。また、回生インバータ2100の出力は、インバータ2300を介してモーター2400に電気的に接続される。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the configuration of a regenerative
また、モーター2400の監視出力は、インバータ2300の対応する制御端子に接続される。モーター2400の回転軸は、フライホイール2500に機械的に連結される。また、インバータ2300の制御端子には、駆動制御部2600の対応する出力が接続される。
The monitoring output of the
回生インバータ2100は、制御部2110と、その制御部2110の配下で三相全波整流回路として稼働する六つのトランジスタと、コンデンサ2120とを備える。また、回生インバータ2100は、六つのトランジスタの各々のコレクタ−エミッタ間に対応して六つのダイオードが備えられる。すなわち、図2に示すように、六つのダイオードのカソードおよびアノードは、それぞれ六つのトランジスタの個々のコレクタとエミッタとに接続される。
Regenerative inverter 2100 includes
また、図2から理解できるように、回生インバータ2100の陽極出力は、インバータ2300の紙面上方三つのトランジスタのコレクタが接続される。また、回生インバータ2100の陰極出力は、インバータ2300の紙面下方三つのトランジスタのエミッタが接続される。また、これらの六つのトランジスタのベースには、インバータ2300の制御部2310の対応する出力が接続される。
As can be understood from FIG. 2, the anode output of the regenerative inverter 2100 is connected to the collectors of the three transistors above the page of the
また、図2においてインバータ2300の紙面最左列の二つのトランジスタのエミッタおよびコレクタ接続ノードは、モーター2400の第一の入力端子に接続される。また、図2においてインバータ2300の紙面中央列の二つのトランジスタのエミッタおよびコレクタ接続ノードは、モーター2400の第二の入力端子に接続される。また、図2においてインバータ2300の紙面最右列の二つのトランジスタのエミッタおよびコレクタ接続ノードは、モーター2400の第三の入力端子に接続される。また、モーター2400の監視出力は、上述した制御部2310の制御入力に接続される。
In FIG. 2, the emitter and collector connection nodes of the two transistors in the leftmost column of the
また、モーター2400にはフライホイール2500が機械的に接続されて、モーター2400から供給された回転力によりフライホイール2500が回転したり、フライホイール2500の慣性モーメントによりモーター2400に回生起電力を生じさせたりする。
Further, the
上述した図2に示すフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム2000の構成では、制御部2110は、上述した三相の交流電力に同期して、回生インバータ2100の3列に記載された3対のトランジスタの電流導通角を互いに120度ずつ異なる角度に設定する。したがって、回生インバータ2100の3列に記載された3対のトランジスタは、三相全波整流回路として機能する。このような三相全波整流によって得られた直流電力は、コンデンサ2120によって平滑化されて、インバータ2300に供給される。
In the configuration of the regenerative
また、インバータ2300において、制御部2310は、モーター2400に内蔵された不図示のレゾルバによって検出されたそのモーター2400の回転角を監視する。さらに、制御部2310は、駆動制御部2600によって与えられる指示と、監視しているモーター2400の回転角とに基づいて、モーター2400が交流モーターとして回転し続けるために好適なインバータ2300の2つのトランジスタからなる一対のトランジスタのみを順次選択してオン状態に設定する。また、駆動制御部2600によって与えられる指示には、例えば、モーター2400の回転数や過負荷の程度等が含まれる。
In
フライホイール2500は、上述のようにインバータ2300によってモーター2400が駆動されることによって、車両に装着された車輪のように回転し、減速時にはその慣性モーメントによりモーター2400に回生起電力を生じさせる。
また、駆動制御部2600は、上述の指示を出力しつつモーター2400が制動される期間を識別する。さらに、駆動制御部2600は、モーター2400の回転数が維持され、あるいはより高い値に変更される期間、すなわち非回生期間(車両加速時に対応)には、論理値が例えば「1」である制御信号を出力する。
Further, the
また、モーター2400の回転数がより小さな値に変更される期間、すなわち回生期間(車両減速時に対応)には、駆動制御部2600は、上述した制御信号の論理値を例えば「0」に設定する。また、フライホイール2500によってモーター2400で生成された交流電力(回生電力)を上述の三相の交流電力の供給に用いられる電源2200と、回生インバータ2100の出力との双方または一方に対して回生する。
Further, during a period in which the number of revolutions of the
また、回生インバータ2100の出力に対するこの交流電力の回生は、例えば、その回線交流電力の位相に応じて、回生インバータ2100のダイオードの何れか2つを介してコンデンサ2120との間に形成される電流の経路によって実現される。
Further, the regeneration of the AC power with respect to the output of the regenerative inverter 2100 is, for example, a current formed between the
すなわち、上述したフライホイール2500を接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム2000の構成では、モーター2400は、非回生期間において、駆動制御部2600の配下で回生インバータ2100およびインバータ2300を介して駆動される。さらに、回生期間には、フライホイール2500の慣性回転により生じたモーター2400の余剰の回転エネルギーは、既述の回生交流電力に変換されて回生される。
That is, in the configuration of the regenerative
したがって、モーター2400の駆動が効率的に行われ、そのモーター2400だけではなく、インバータ2300やモーター2400の負荷試験のコストを低く抑えられる。また、回生インバータ2100は、回生インバータ動作制御ソフト・計測部2700により、その動作が現実のバッテリーと同等に制御されるため、多種多様なバッテリーを用いなくてもよい。
Therefore, the
また、本発明によるインバータの動作試験に必要な手順は、使用するバッテリーの性能(初期充電率、充電率毎の電圧、充電率の変化に必要な電流容量)を回生電源動作制御ソフトに入力し、回生電源とインバータの接続を行い、その後インバータの試験を開始するのみであり、種々のバッテリーを準備する必要はない。 In addition, the procedure required for the operation test of the inverter according to the present invention is to input the performance of the battery to be used (initial charge rate, voltage for each charge rate, current capacity required for changing the charge rate) to the regenerative power supply operation control software. The regenerative power source and the inverter are connected, and then the inverter test is started, and it is not necessary to prepare various batteries.
インバータが作動すると回生電源動作制御ソフトに入力された初期充電率に対応した電圧、電流を回生電源の動作に反映させる。試験中は回生電源に流れる実電流を例えば10ミリ秒のサンプリングで計測し、例えば100ミリ秒毎にその間の電流容量を計算する事で充電率を算出して更新する。 When the inverter is activated, the voltage and current corresponding to the initial charging rate input to the regenerative power supply operation control software are reflected in the operation of the regenerative power supply. During the test, the actual current flowing through the regenerative power source is measured, for example, by sampling for 10 milliseconds, and the charging rate is calculated and updated by calculating the current capacity during that period, for example, every 100 milliseconds.
インバータの動作試験が終了するまで、回生電源動作制御ソフトは充電率の変化と変化後の充電率に対応した値を回生電源の動作に反映させる事を繰り返す。このため、回生電源は試験期間中常に更新された充電率に基づく電気的特性を出力することが可能となり、現実のバッテリーを用いた場合と同等の試験が可能となる。 Until the inverter operation test is completed, the regenerative power supply operation control software repeatedly reflects the change in the charging rate and the value corresponding to the changed charging rate in the operation of the regenerative power supply. For this reason, the regenerative power source can output electrical characteristics based on the updated charging rate at all times during the test period, and a test equivalent to that using an actual battery is possible.
上述のように、本実施形態ではインバータの性能試験に使用するバッテリーを回生電源で代用することが可能となる。また、回生電源の性能(電流、電圧)範囲内であれば、入力値を自由にかつ柔軟に変化させることが可能であるため、代用するバッテリーの性能が多岐に亘っても広範に対応可能であり汎用性が高く、また、インバータの性能に応じたバッテリーの準備、据付け、バッテリーの消耗による新規購入等の費用と手間を省くことが可能である。 As described above, in this embodiment, the battery used for the inverter performance test can be substituted with the regenerative power source. In addition, the input value can be changed freely and flexibly within the performance (current, voltage) range of the regenerative power supply, so that the performance of the substitute battery can be used in a wide range. Yes, it is highly versatile, and it can save the expense and labor of battery preparation, installation and new purchase due to battery consumption according to the performance of the inverter.
また、従来の発電機に替えて、フライホイールを使用する事でモーターに掛かる負荷をオペレータが制御する必要が無くなる。また、モーターへの負荷の調節はフライホイールの慣性モーメントを変更する事で調節することが可能であり、フライホイールの慣性モーメントを変更すれば、軽自動車からトラックやバス等に至るまで種々多様な車両を模擬したインバータ試験が可能となる。 Moreover, it is not necessary for the operator to control the load applied to the motor by using a flywheel instead of the conventional generator. In addition, the load on the motor can be adjusted by changing the moment of inertia of the flywheel. If the moment of inertia of the flywheel is changed, there are a variety of things from light cars to trucks and buses. An inverter test simulating a vehicle is possible.
図3(a)は本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム2000を用いたインバータの動作試験に必要な開始手順を説明するフロー図であり、図3(b)は本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム2000を用いた回生電源動作制御ソフトへの入力パラメータに対する動作例を説明する図である。
FIG. 3A is a flowchart for explaining a starting procedure necessary for an operation test of an inverter using a
図3(a)に示すように、本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステムを用いたインバータの動作試験に必要な開始手順は、極めて容易かつ迅速であり、複雑な多種多様なバッテリーの選択や準備を要しない。そこで、図1及び図3(a)を参照しながら各ステップごとに以下にインバータ試験開始手順について説明する。 As shown in FIG. 3A, the starting procedure required for the operation test of the inverter using the system of the regenerative power source that simulates the battery characteristics / performance connected to the flywheel according to the present embodiment is extremely easy and quick. It does not require the selection and preparation of a wide variety of complex batteries. Therefore, an inverter test start procedure will be described below for each step with reference to FIG. 1 and FIG.
(ステップS3100)
回生電源動作制御ソフト100に回生電源の所望動作を入力する。すなわち、オペレータが、回生電源動作制御ソフト100に初期電圧値(V)、出力電流値(A)、内部抵抗(R)、電流容量(Ah)と充電率との関係等を入力する。入力されるパラメータは、代用したいバッテリーの性能を示す初期充電率と、充電率ごとの電圧と、初期充電率から所望の充電率の変化に必要な電流容量等、バッテリーの充放電に起因して経時的に変動するバッテリーの特性を算出するために必要な値である。なお、計測器300は、放電電流量や回生電流量など、試験遂行に伴い経時的に変動するバッテリーの特性を算出するために必要な値を計測する。
(Step S3100)
A desired operation of the regenerative power supply is input to the regenerative power supply
(ステップS3200)
オペレータは、回生電源200とインバータ400とを電気的に接続する。
(Step S3200)
The operator electrically connects the
(ステップS3300)
オペレータは、不図示の駆動スイッチをオンにする等にしてインバータ400を作動させる。
(Step S3300)
The operator operates the
また、図3(b)に示すように、充電率が80%のA点と充電率が90%のB点との間でバッテリーを模擬した回生電源200を用いる場合には、例えば充電率が1%刻みで各充電率における所望バッテリーの電気的特性をパラメータとして予め入力しておくことが好ましい。これにより、図3(b)に例えば実線で示すように現実のバッテリーをより正確に再現した動作を回生電源200が遂行できることとなる。
Further, as shown in FIG. 3B, when using a
しかし、充電率が80%のA点と充電率が90%のB点との2点のみのバッテリーの電気的特性がパラメータとして予め与えられ入力された場合には、図3(b)に一点鎖線で示すように、A点とB点との間でリニアに電気的特性(例えば電圧値等)が変化するものと仮定して、回生電源動作制御ソフト100が回生電源200を動作させることができる。
However, when the electrical characteristics of only two points, that is, point A with a charging rate of 80% and point B with a charging rate of 90%, are given in advance as parameters, one point is shown in FIG. As indicated by the chain line, the regenerative power supply
また、図4は、回生電源動作制御ソフト100に入力される回生電源200に所望動作を遂行させるために、予め入力されて設定されるパラメータの典型例を説明する図である。図4においては、SOC(充電率)が50%乃至100%について10%毎に、電圧(V)と内部抵抗(R)と電流容量(Ah)との値を各々設定する例を示しているが、図4に示す例に限定されるものではない。なお、図4においては、具体的なパラメータ数値については模擬する所望のバッテリーにより種々異なるので記載を省略した。
FIG. 4 is a diagram illustrating a typical example of parameters that are input and set in advance so that the
また、図5は、本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム1000を用いたインバータの動作試験の手順を説明するフロー図である。図5においては、本実施形態の特徴的部分であるバッテリー代用の回生電源200の動作に関連する箇所のみを記載している。そこで、以下図5に示す各ステップに基づいて動作を説明する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the procedure of the inverter operation test using the
(ステップS5100)
回生電源動作制御ソフト100は、オペレータにより予め設定された初期充電率を読み込む。
(Step S5100)
The regenerative power supply
(ステップS5200)
読み込んだ(初期)充電率に対応した電圧を回生電源200が発生させる。充電率と電圧との関係は、試験で使用する所望のバッテリー特性と同一となるように、オペレータから予め回生電源動作制御ソフト100にパラメータとして設定されている。予め設定された充電率のなかに対応する値がない場合には、当該値の前後でリニアに変化するものとして、回生電源動作制御ソフト100が特性を算出する。
(Step S5200)
The
(ステップS5300)
計測器300は、10ミリ秒のサンプリングタイムで回生電源200の実電流を測定する。測定した値は、随時、回生電源動作制御ソフト100に取り込まれる。なお、回生電源動作制御ソフト100はコンピュータ等にインストールされて実行されるので、当該コンピュータに取り込まれることとなる。
(Step S5300)
Measuring
(ステップS5400)
回生電源動作制御ソフト100は、100ミリ秒が経過したか否かを判断する。100ミリ秒が経過すればステップS5500へと進み、100ミリ秒が経過していなければステップS5200へと戻る。現実には、回生電源動作制御ソフト100が実行されているコンピュータが100ミリ秒が経過したか否かを判断する。
(Step S5400)
The regenerative power supply
(ステップS5500)
回生電源動作制御ソフト100は、当該100ミリ秒の間の電流容量を算出する。なお、回生電源動作制御ソフト100を実行する回生電源200の制御部(例えば、所望のCPUを備えるコンピュータ等)がこれを遂行することができる。
(Step S5500)
The regenerative power supply
(ステップS5600)
回生電源動作制御ソフト100は、初期充電率から当該100ミリ秒間に充電または放電された電流容量に基づいて、現時点のバッテリーの充電率を算出する。初期充電率と電流容量とバッテリーの充電率との対応関係は、オペレータにより予め付与されているものとする。例えば、初期充電率が95%において、充電量として電流容量100Ahが充電されると、充電率が99%となる等のバッテリーの電気的特性が、オペレータにより回生電源動作制御ソフト100に予め与えられているものとする。
(Step S5600)
The regenerative power supply
(ステップS5700)
インバータの試験を終了する場合にはこのフローを終了し、インバータの試験を終了しない場合には、ステップS5200へと戻る。
(Step S5700)
If the inverter test is terminated, this flow is terminated. If the inverter test is not terminated, the flow returns to step S5200.
上述した実施例においては、種々のバッテリーの特性・性能を模擬した出力の回生電源となるので、従来、試験遂行時に使用していたバッテリーの動作や性能を反映した回生電源を容易に構成することが可能となる。すなわち、バッテリーを回生電源で代用させることができる。 In the above-described embodiment, the regenerative power source is an output that simulates the characteristics and performance of various batteries. Therefore, it is easy to configure a regenerative power source that reflects the operation and performance of the battery that has been used in the past. Is possible. That is, the battery can be replaced with a regenerative power source.
これにより、オペレータは、インバータの試験遂行の際に、インバータの種類に応じたバッテリーを準備する必要がないだけではなく、モーターに負荷をかけるために発電機を制御する必要がなくなるとの効果が生じる。 This not only eliminates the need for the operator to prepare a battery according to the type of inverter when performing the inverter test, but also eliminates the need to control the generator to load the motor. Arise.
上述の各実施形態で例示したバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム1000等は、実施形態での説明に限定されるものではなく、実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び動作方法等を変更することができる。また、説明の便宜上実施形態においては個別に説明しているが、実施形態の構成を適宜組み合わせて適用し、またその動作も適宜組み合わせてアレンジしてもよい。
The
本発明のバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステムは、各種インバータの試験装置の構成として広く適用できる。 The regenerative power supply system for simulating the battery characteristics and performance of the present invention can be widely applied as a configuration of a test apparatus for various inverters.
100・・回生電源動作制御ソフト、200・・回生電源、300・・計測器、400・・インバータ、500・・三相モーター、600・・フライホイール、700・・交流電源(AC)、800・・駆動制御部、1000・・バッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム。 100 ·· Regenerative power supply operation control software, 200 ·· Regenerative power supply, 300 ·· Instrument, 400 ·· Inverter, 500 ·· Three-phase motor, 600 ·· Flywheel, 700 ·· AC power supply (AC), 800 · -Drive control unit, 1000-Regenerative power supply system that simulates battery characteristics and performance.
Claims (8)
前記回生電源に電気的に接続されたインバータと、
前記インバータに電気的に接続された三相モーターと、
前記三相モーターに機械的に接続されたフライホイールと、を備え、
前記回生電源は、予め設定された所望バッテリーの特性・性能を模擬した出力に調整されるバッテリー代用電源である
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。 A regenerative power source electrically connected to an AC power source;
An inverter electrically connected to the regenerative power source;
A three-phase motor electrically connected to the inverter;
A flywheel mechanically connected to the three-phase motor,
The inverter regenerative power supply is a battery substitute power supply that is adjusted to an output that simulates preset characteristics and performance of a desired battery.
前記回生電源の放電電流及び回生電流を測定する計測部を備える
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。 In the inverter performance test apparatus according to claim 1,
An inverter performance test apparatus comprising: a measuring unit that measures a discharge current and a regenerative current of the regenerative power source.
前記回生電源の動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、予め設定された初期充電率と、初期電圧と、初期電流と、充電率の変化に必要な電流容量と、少なくとも二つの充電率における電気的特性と、前記計測部で計測した電流に基づいて、算出したバッテリーの充電率に対応する出力となるように、前記回生電源を制御する
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。 The inverter performance test apparatus according to claim 2,
A control unit for controlling the operation of the regenerative power source;
The control unit measures the preset initial charging rate, initial voltage, initial current, current capacity necessary for changing the charging rate, electrical characteristics at at least two charging rates, and the measuring unit. The inverter performance test apparatus, wherein the regenerative power source is controlled so as to obtain an output corresponding to the calculated charging rate of the battery based on the current.
前記回生電源は、バッテリー代用電源であり別途のバッテリーを備えない
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。 In the inverter performance test apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The regenerative power supply is a battery substitute power supply and does not include a separate battery.
前記三相モーターは、前記フライホイールの慣性モーメントを調整することで、負荷が調整される
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。 In the inverter performance test apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The three-phase motor has a load adjusted by adjusting a moment of inertia of the flywheel.
予め設定された初期充電率と、初期電圧と、初期電流と、充電率の変化に必要な電流容量と、少なくとも二つの充電率における電気的特性とを、試験開始前に、取り込む工程と、
前記計測部で計測した電流に基づいてバッテリーの充電率を、試験進行中に、算出する工程と、
前記算出したバッテリーの充電率に対応する前記バッテリーの電気的特性で、前記回生電源が動作する工程と、を有する
ことを特徴とするインバータの性能試験装置の動作方法。 The operation method of the inverter performance test apparatus according to claim 3,
Capturing a pre-set initial charging rate, initial voltage, initial current, current capacity necessary for changing the charging rate, and electrical characteristics at at least two charging rates before starting the test;
A step of calculating the charge rate of the battery based on the current measured by the measurement unit while the test is in progress;
And a step of operating the regenerative power source with the electrical characteristics of the battery corresponding to the calculated charging rate of the battery.
A control unit or a computer-readable storage medium storing the program according to claim 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013051428A JP2014180101A (en) | 2013-03-14 | 2013-03-14 | Performance testing device for inverter and operation method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013051428A JP2014180101A (en) | 2013-03-14 | 2013-03-14 | Performance testing device for inverter and operation method therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014180101A true JP2014180101A (en) | 2014-09-25 |
Family
ID=51699476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013051428A Pending JP2014180101A (en) | 2013-03-14 | 2013-03-14 | Performance testing device for inverter and operation method therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014180101A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019122251A (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-22 | 財團法人船舶▲曁▼▲海▼洋▲産▼▲業▼研發中心 | Battery charge/discharge simulation system and operation method therefor |
-
2013
- 2013-03-14 JP JP2013051428A patent/JP2014180101A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019122251A (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-22 | 財團法人船舶▲曁▼▲海▼洋▲産▼▲業▼研發中心 | Battery charge/discharge simulation system and operation method therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101935975B1 (en) | Test systems for electric vehicle and hybrid electric vehicle | |
US20190229541A1 (en) | Battery system | |
JP3780979B2 (en) | Charge / discharge control apparatus and method | |
CN108845254B (en) | IBSG (intermediate bulk switchgear) starting integrated motor system rack and testing method and device | |
JP2008099538A (en) | Vehicle battery managing system | |
EP2712759A2 (en) | Voltage discharging device of vehicle and voltage discharging method thereof | |
EP3944399B1 (en) | Battery management device, battery management method, and electric power storage system | |
CN103765758B (en) | Control device of electric motor | |
JP5811107B2 (en) | Hybrid vehicle control device, hybrid vehicle including the same, and hybrid vehicle control method | |
CN103079897A (en) | Control device for vehicle and control method for vehicle | |
CN104300595A (en) | Battery overcharge monitoring system and method | |
CN108128168B (en) | Average power consumption calculation method and device for electric automobile | |
JP7215397B2 (en) | Estimation system and method | |
KR101838470B1 (en) | Battery test system | |
JP5073699B2 (en) | Secondary battery charge / discharge test apparatus and secondary battery charge / discharge test method | |
JP2010139423A (en) | Diagnostic device for deteriorated state of secondary cell | |
JP2020064823A (en) | Vehicle, and secondary battery deterioration evaluation device and deterioration evaluation method | |
JP2017037734A (en) | Secondary battery system | |
JP2011259602A (en) | Substitute power supply device for secondary battery and control method of substitute power supply for secondary battery | |
JP2014180101A (en) | Performance testing device for inverter and operation method therefor | |
JP5741189B2 (en) | VEHICLE CHARGE CONTROL DEVICE AND CHARGE CONTROL METHOD | |
KR20090042367A (en) | Method for battery performance improvement and soc reset of hev | |
CN114577488B (en) | Hybrid power assembly test bench based on model driving | |
JP3141779B2 (en) | Battery remaining capacity measurement device | |
KR101834176B1 (en) | Alternator management system simulation apparatus for a vehicle |