JP2019059370A - 電気駆動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗器の電力消費量を精度よく制御することができる電気駆動車両を提供する。【解決手段】ダンプトラック１を停車させた状態でエンジン１０に負荷を与える試験を行うときは、エンジン１０を駆動した状態で、主発電機１３で発電した電力を、電力消費装置２５の抵抗器２６で消費させる。このとき、システムコントローラ３１は、直流母線２３Ａ，２３Ｂと抵抗器２６との間に設けられたチョッパ２７を制御する。具体的には、システムコントローラ３１は、抵抗器２６が消費する電気エネルギの指令を、電力値の指令である指令電力値として取得する。システムコントローラ３１は、コンバータ２２で検出される電流値と電圧値とを実測電力値に変換する。システムコントローラ３１は、実測電力値と指令電力値とに基づいて、実測電力値が指令電力値となるようにチョッパ２７を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンと発電機を備えたダンプトラック等の電気駆動車両に関する。

鉱山のような作業現場では、砕石、土砂等の運搬物を運搬する車両（運搬車両）として、ダンプトラック等の電気駆動車両が使用されている。ここで、特許文献１の電気駆動車両は、エンジンに直結された発電機を備えている。発電機で発電された電力は、電力変換器（整流器）にて交流電力から直流電力に変換される。変換された直流電力は、インバータで交流電力に変換され、走行用モータとなる交流電動機に電流を流すことで、電気駆動車両は走行する。

電気駆動車両が減速するときは、交流電動機で発電された交流電力をインバータにて直流電力に変換し、スイッチ（電力消費スイッチ）を介して接続される抵抗器（ブレーキ抵抗器）に電流を流すことにより、抵抗器で電気エネルギを熱エネルギに変換する。即ち、減速時は、交流電動機で発電された電気エネルギを、スイッチを介して接続される抵抗器で熱エネルギに変換することにより消費する。一方、特許文献２には、抵抗器で電気エネルギを消費するシステムを応用した技術として、停車状態で電気駆動車両の加速性能の調整作業を自動化するシステムが記載されている。

特開２００６−１６６６８４号公報（特許第4585842号公報） 特開２０１１−１４０２４７号公報

特許文献２の技術は、抵抗器で電気エネルギを熱エネルギに変換することにより（即ち、抵抗器で電気エネルギを消費することにより）、電気駆動車両の走行を模擬する。しかし、特許文献２の技術は、電気駆動車両の出力特性を調整することを目的としており、エンジンと発電機と電力変換器（整流器）の性能を定量化するものではない。ここで、抵抗器で消費する電気エネルギの制御、即ち、抵抗器の接続、遮断を切換えるスイッチ（電力消費スイッチ）の制御について考える。この場合、抵抗器で消費する電気エネルギの指令として、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御の割合であるデューティ比（通流率）を指令とすることが考えられる。しかし、この場合、スイッチに対して同じデューティ比で指令をしても、そのときの電圧や電流、温度の相違に伴って、抵抗器で消費される電気エネルギの量（電力消費量）がばらつく可能性がある。即ち、デューティ比で指令する場合、抵抗器の電力消費量を正確に制御できない可能性がある。

本発明の目的は、抵抗器の電力消費量を精度よく制御することができる電気駆動車両を提供することにある。

本発明の電気駆動車両は、エンジンによって回転駆動され、交流電力を出力する発電機と、前記発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して直流母線に出力する交流直流変換器と、前記直流母線に接続され、前記交流直流変換器で変換された直流電力を消費する抵抗器と、前記直流母線と前記抵抗器との間に設けられ、これらの間を接続、遮断するスイッチと、前記スイッチの接続、遮断を制御するコントローラとを備えた電気駆動車両において、前記コントローラは、前記抵抗器が消費する電力の指令となる指令電力値を取得する指令電力取得セクションと、前記直流母線で検出される電流値と電圧値とを実測電力値に変換する電力変換セクションと、前記電力指令取得セクションで取得された指令電力値と前記電力変換セクションで変換された実測電力値とに基づいて、前記実測電力値が前記指令電力値となるように前記スイッチの接続、遮断を切換えるスイッチ切換セクションとを備えている。

本発明によれば、抵抗器の電力消費量を精度よく制御することができる。

実施の形態によるダンプトラックを示す正面図である。 ダンプトラックの走行駆動用システムを示す全体構成図である。 図２中のシステムコントローラによる制御内容を示す流れ図である。

以下、本発明の電気駆動車両の実施の形態を、ダンプトラックに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図３に示す流れ図の各ステップは、それぞれ「Ｓ」という表記を用いる（例えば、ステップ１＝「Ｓ１」とする）。

図１において、電気駆動車両としてのダンプトラック１は、大型の運搬車両をなし、車体２、ベッセル３、キャブ５、前輪８Ｌ，８Ｒ、後輪９Ｌ，９Ｒ等を備えている。車体２は、フレーム構造体を構成する。車体２の上側には、ホイストシリンダ４によって後部側を支点として傾転（起伏）可能なベッセル３（荷台）が搭載されている。ベッセル３は、キャブ５を上側から覆う庇部３Ａを有している。

キャブ５は、ベッセル３の前側に位置して車体２の前部上側に設けられている。キャブ５は、例えば車体２の左側に位置して平板状の床板となるデッキ部２Ａ上に配設されている。キャブ５は、ダンプトラック１の運転者（オペレータ）が乗降する運転室を形成している。キャブ５内には、運転席、エンジンスイッチ、シフトレバー、操舵ハンドル（いずれも図示せず）が設けられると共に、アクセルペダル６、リタードペダルとも呼ばれるブレーキペダル７、モニタ装置３２、タッチパネル３３（いずれも図２参照）が設けられている。

前輪８Ｌ，８Ｒは、車体２の前部下側に回転可能に設けられている。前輪８Ｌは車体２の左側に配置され、前輪８Ｒは車体２の右側に配置されている。これら左，右の前輪８Ｌ，８Ｒは、運転者によって操舵（ステアリング操作）される舵取り車輪を構成している。これらの前輪８Ｌ，８Ｒは、後輪９Ｌ，９Ｒと同様に、例えば２〜４ｍ程度のタイヤ径（外径寸法）をもって形成されている。

後輪９Ｌ，９Ｒは、車体２の後部側に回転可能に設けられている。後輪９Ｌは車体２の左側に配置され、後輪９Ｒは車体２の右側に配置されている。これら左，右の後輪９Ｌ，９Ｒは、ダンプトラック１の駆動輪を構成し、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒ（図２参照）により回転駆動される。ダンプトラック１は、左，右の後輪９Ｌ，９Ｒを回転駆動することにより走行する。

エンジン１０は、傾動可能なベッセル３（荷台）の下側に配置されている。具体的には、エンジン１０は、キャブ５の下側に位置して車体２内に設けられている。エンジン１０は、例えば大型のディーゼルエンジンによって構成されている。エンジン１０は、主発電機１３および副発電機１４（図２参照）を駆動する。また、エンジン１０は、油圧ポンプ（図示せず）等を回転駆動する。図２に示すように、エンジン１０には、エンジン回転速度を制御するエンジン制御装置１１が設けられている。これに加えて、エンジン１０には、エンジン回転速度を検出するエンジン速度検出器１２が設けられている。エンジン制御装置１１およびエンジン速度検出器１２は、システムコントローラ３１に接続されている。

主発電機１３および副発電機１４は、エンジン１０に機械的に接続されている。主発電機１３は、本発明の発電機に相当している。主発電機１３は、エンジン１０によって回転駆動され、３相交流電力を出力（発生）する。副発電機１４も、エンジン１０によって駆動される。このとき、副発電機１４の発電電力は、主発電機１３の発電電力よりも小さい。具体的には、副発電機１４の定格発電電力は、例えば主発電機１３の定格発電電力の１０％以下に設定されている。副発電機１４は、送風機２８等を駆動する駆動回路３０に接続され、送風機２８等に駆動電力を供給している。

走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒは、車体２にアクセルハウジング（図示せず）を介して設けられている。走行用モータ１５Ｌは、減速機構１６Ｌを介して左側の後輪９Ｌに機械的に接続され、後輪９Ｌを駆動する。走行用モータ１５Ｒは、減速機構１６Ｒを介して右側の後輪９Ｒに機械的に接続され、後輪９Ｒを駆動する。これらの走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒは、大型の電動モータにより構成され、主発電機１３からコントロールユニット２１を介して供給される電力によって回転駆動する。即ち、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒは、走行用の電動機に相当する。

各走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒは、コントロールユニット２１によって制御され、それぞれ独立して回転駆動する。コントロールユニット２１は、システムコントローラ３１からの制御信号に基づいて、車両の直進時に左，右の後輪９Ｌ，９Ｒの回転速度を同じにし、旋回時に旋回方向に応じて左，右の後輪９Ｌ，９Ｒの回転速度を異ならせる等の制御を行う。

次に、ダンプトラック１に搭載された走行駆動用システムについて、図２を参照して説明する。

コントロールユニット２１は、後述のシステムコントローラ３１と共に走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒの力行動作と回生動作とを制御する。コントロールユニット２１は、キャブ５の側方に位置して車体２のデッキ部２Ａ上に立設されたコントロールキャビネット２０（図１参照）に収容されている。コントロールユニット２１は、コンバータ２２およびインバータ２４を備えている。

コンバータ２２は、主発電機１３に接続され、主発電機１３の出力する電力を変換する変換器を構成している。具体的には、コンバータ２２は、主発電機１３が出力する交流電力（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流電力）を直流電力（ｐ相、ｎ相の直流電力）に変換する。コンバータ２２は、例えばダイオード、サイリスタ等の整流素子を用いて構成され交流電力を全波整流する整流器２２Ａと、整流器２２Ａの後段に接続され電力波形を平滑化する平滑コンデンサ２２Ｂとを備えている。コンバータ２２は、一対の直流母線２３Ａ，２３Ｂを用いてインバータ２４に接続されている。即ち、コンバータ２２（より具体的には、整流器２２Ａ）は、主発電機１３が出力する交流電力を直流電力に変換して直流母線２３Ａ，２３Ｂに出力する交流直流変換器を構成している。

コンバータ２２（より具体的には、整流器２２Ａ）には、例えば直流母線２３Ａ，２３Ｂに印加される電圧を検出する電圧検出器２２Ｃと、直流母線２３Ａ，２３Ｂに供給される電流を検出する電流検出器２２Ｄとが設けられている。電圧検出器２２Ｃは、システムコントローラ３１に接続され、検出した電圧（整流器電圧検出値）をシステムコントローラ３１に出力する。電流検出器２２Ｄも、システムコントローラ３１に接続され、検出した電流（整流器電流検出値）をシステムコントローラ３１に出力する。システムコントローラ３１は、電圧検出器２２Ｃで検出された電圧と電流検出器２２Ｄで検出された電流とに基づいて、主発電機１３によって発電された実測電力値（換言すれば、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒで消費される実測電力値、または、後述の抵抗器２６で消費される実測電力値）を取得することができる。

変換器としてのインバータ２４は、例えばトランジスタ、サイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いた複数のスイッチング素子（図示せず）を用いて構成されている。インバータ２４は、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒにそれぞれ接続して設けられ、システムコントローラ３１からの制御信号に基づいて動作する。

ダンプトラック１の走行時には、インバータ２４は、直流電力を可変周波数の３相交流電力に変換し、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒを力行動作させる。このため、インバータ２４は、スイッチング素子のオン／オフを制御することによって、コンバータ２２から出力された直流電力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流電力に変換し、この３相交流電力を走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒに供給する。このとき、インバータ２４は、直流交流変換器に相当する。

一方、ダンプトラック１の減速時には、インバータ２４は、３相交流電力を直流電力に変換し、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒを回生動作させる。このため、インバータ２４は、スイッチング素子のオン／オフを制御することによって、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒで回生された３相交流電力からなる起電力を直流電力に変換し、この直流電力を電力消費装置２５に向けて出力する。このとき、インバータ２４は、交流直流変換器に相当する。

電力消費装置２５は、インバータ２４に接続されており、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒで回生される起電力を消費する。また、電力消費装置２５は、コンバータ２２に接続されており、コンバータ２２によって変換された電力（直流電力）を消費する。電力消費装置２５は、直流母線２３Ａ，２３Ｂに接続され、抵抗器２６、チョッパ２７等を備えている。

抵抗器２６は、コンバータ２２およびインバータ２４の間の直流母線２３Ａ，２３Ｂに接続されている。具体的には、ダンプトラック１は、複数個の抵抗器２６を備えている。これら複数個の抵抗器２６は、直流母線２３Ａ，２３Ｂに互いに並列接続されている（図２では１個のみ図示）。これらの抵抗器２６は、インバータ２４から供給される直流電力に応じて発熱し、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒで回生される起電力を消費する。また、抵抗器２６は、例えば、ダンプトラック１を停車させた状態で性能検査を行うときに、コンバータ２２で変換された直流電力（発電電力）を消費する。

図２に示すように、抵抗器２６と直流母線２３Ａ，２３Ｂとの間には、スイッチ（電力消費スイッチ）としてのチョッパ２７が設けられている。チョッパ２７は、抵抗器２６と直流母線２３Ａ，２３Ｂとの間を接続、遮断する。チョッパ２７は、例えば半導体素子を用いた各種のスイッチング素子を用いて構成されている。ダンプトラック１の減速時（または、停車状態での検査時）には、チョッパ２７は、直流母線２３Ａ，２３Ｂに印加される直流電圧を、所定の電圧値以下まで低下させる。

即ち、チョッパ２７は、スイッチング素子のオン／オフを制御することによって、走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒによる回生電力を所定の電圧値以下まで低下させて、抵抗器２６に供給する。これにより、抵抗器２６に電流が流れて、抵抗器２６は、電気エネルギを熱エネルギに変換する。一方、ダンプトラック１の走行時には、チョッパ２７は、遮断状態となり、直流母線２３Ａ，２３Ｂと抵抗器２６との間を電気的に遮断する。

送風機２８は、電動モータ２９によって構成されており、例えばインバータ等からなる駆動回路３０を介して副発電機１４に接続されている。送風機２８は、副発電機１４からの給電によって駆動する。送風機２８は、例えば抵抗器２６の発熱動作に応じて駆動し、抵抗器２６に向けて冷却風を供給する。

システムコントローラ３１は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、コントロールユニット２１と一緒にコントロールキャビネット２０に収容されている。システムコントローラ３１は、例えば、演算装置（ＣＰＵ）に加え、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなるメモリ３１Ａを有している。メモリ３１Ａには、例えば、後述の図３に示す処理フローを実行するための処理プログラム（即ち、検査時の電力消費装置２５の制御処理に用いる処理プログラム）が格納されている。

さらに、システムコントローラ３１のメモリ３１Ａには、例えば、後述の性能検査を行っているときに、エンジン１０、主発電機１３、コンバータ２２等の状態量が記憶される。具体的には、メモリ３１Ａは、ダンプトラック１を走行させずに性能検査を行っているときに、エンジン速度検出器１２で検出されたエンジン回転速度、電圧検出器２２Ｃで検出された電圧値、電流検出器２２Ｄで検出された電流値、後述の電力変換セクション３１Ｄで変換された実測電力値等を記憶（記録）する。即ち、システムコントローラ３１（のメモリ３１Ａ）は、電力変換セクション３１Ｄで変換された実測電力値を記憶する記憶装置（計測値記憶装置）を構成している。

システムコントローラ３１は、エンジン１０、コントロールユニット２１等に接続され、これらの動作を制御する。例えば、システムコントローラ３１は、エンジン回転速度の指令値をエンジン制御装置１１に出力する。エンジン制御装置１１は、エンジン回転速度が指令値となるように、エンジン１０を制御する。また、システムコントローラ３１は、電力消費装置２５によって消費する電力を制御する消費電力制御部３１Ｂを有している。

消費電力制御部３１Ｂは、電力消費装置２５によって消費する電力を制御する。具体的には、消費電力制御部３１Ｂは、電力消費装置２５のチョッパ２７に対して接続、遮断の制御信号を出力する。電力消費装置２５の抵抗器２６は、チョッパ２７の接続、遮断（の割合）に応じた電力を消費する。このとき、チョッパ２７の接続が増大（単位時間の接続の割合となるデューティ比が増大）するに従って、抵抗器２６が消費する電力は増大する。これとは逆に、チョッパ２７の接続が減少（デューティ比が低減）するに従って、抵抗器２６が消費する電力は減少する。このように、システムコントローラ３１（の消費電力制御部３１Ｂ）は、チョッパ２７の接続、遮断（の比率）を制御するコントローラを構成している。

システムコントローラ３１は、各種の情報を表示するモニタ装置３２に接続されている。モニタ装置３２は、例えば、キャブ５内のモード選択装置となるタッチパネル３３を備えている。オペレータは、タッチパネル３３を操作することによって、ダンプトラック１の走行等を行うための通常モードと、ダンプトラック１を停車させた状態でエンジン１０、主発電機１３等の性能検査を行うための試験モードとを切り換えることができる。

この場合、即ち、試験モードのときに、モニタ装置３２には、例えば、エンジン速度検出器１２で検出されたエンジン回転速度、電圧検出器２２Ｃで検出された電圧値、電流検出器２２Ｄで検出された電流値、後述の電力変換セクション３１Ｄで変換された実測電力値等が表示される。即ち、モニタ装置３２は、電力変換セクション３１Ｄで変換された実測電力値（換言すれば、実測整流器電力量、または、実測発電電力量）を表示する電力表示装置（発電量表示装置）を構成している。

また、タッチパネル３３は、試験モードのときに、電力消費装置２５（抵抗器２６）が消費する電力の指令となる指令電力値（換言すれば、電力指令値、発電指令値、整流器電力指令、整流器電力量、または、抵抗器消費電力量）を入力するための電力指令入力装置となるものである。オペレータは、タッチパネル３３を操作することによって、所望の指令電力値を入力することができる。なお、モード選択装置および電力指令入力装置は、タッチパネル３３に限らず、モニタ装置３２とは別個に設けられた選択スイッチ、設定スイッチ等であってもよい。

次に、通常モード選択時のシステムコントローラ３１の動作について説明する。通常モードは、オペレータによってダンプトラック１を走行させるとき、即ち、ダンプトラック１により運搬物を運搬するときに選択される。通常モードが選択されたときには、システムコントローラ３１は、アクセルペダル６の操作量に応じた加速指令とブレーキペダル７の操作量に応じた制動指令とに基づいて、車両を走行駆動させる。システムコントローラ３１は、ダンプトラック１の走行状態等に応じた制御信号をコントロールユニット２１に出力し、この制御信号によってインバータ２４のスイッチング素子を切り換え制御する。

さらに、システムコントローラ３１は、必要に応じて電力消費装置２５を動作させ、直流母線２３Ａ，２３Ｂに供給される不要な電力を消費させる。具体的には、ダンプトラック１の減速時には、システムコントローラ３１は、チョッパ２７を駆動状態にして、抵抗器２６と直流母線２３Ａ，２３Ｂとの間を電気的に接続する。これにより、システムコントローラ３１は、抵抗器２６による電力消費を許可すると共に、送風機２８を駆動させて抵抗器２６に向けて冷却風を供給する。なお、ダンプトラック１の減速時に限らず、ダンプトラック１の加速時等に、システムコントローラ３１は、電力消費装置２５を動作させて、不要な電力を消費させてもよい。

次に、試験モード選択時のシステムコントローラ３１の動作について説明する。試験モードは、ダンプトラック１を停車させた状態で、エンジン１０、主発電機１３、コンバータ２２等の試験を行うときに選択される。この試験は、例えば、ダンプトラック１を停止した状態で、エンジン１０を駆動し、主発電機１３で発電した電力を、電力消費装置２５の抵抗器２６で消費させる。これにより、ダンプトラック１を停車させた状態で、エンジン１０には、主発電機１３を介して抵抗器２６で消費される電力に応じた負荷（セルフロード）が加わる。このとき、電力消費装置２５の抵抗器２６で消費させる電力値は、オペレータがタッチパネル３３を用いて入力（設定）することができる。システムコントローラ３１は、オペレータが入力した電力値（即ち、指令電力値）となるように、電力消費装置２５のチョッパ２７を制御する。

具体的には、システムコントローラ３１は、コンバータ２２で検出される電流値と電圧値とを実測電力値に変換すると共に、この実測電力値が指令電力値となるようにチョッパ２７を制御する。このとき、エンジン１０には、指令電力値（即ち、実測電力値）に応じた負荷が主発電機１３を介して加わる。このため、例えば、このときのエンジン１０の状態量の変化（例えば、回転速度の低下）、主発電機１３の状態量の変化、コンバータ２２の状態量の変化等を測定することにより、これらの性能測定、性能評価、不調判定、劣化判定等の検査（負荷試験）を行うことができる。

このような検査を行うための試験モード（エンジン負荷試験モード）が選択されたときに、システムコントローラ３１は、試験用の制御処理プログラムを実行する（図３参照）。このとき、システムコントローラ３１（より具体的には、消費電力制御部３１Ｂ）は、指令電力取得処理（図３のＳ１）と、電力変換処理（図３のＳ２）と、電力表示および記憶処理（図３のＳ３）と、スイッチ切換処理（図３のＳ４，５，６）とを行う。このために、図２に示すように、システムコントローラ３１は、指令電力取得処理を行う指令電力取得セクション３１Ｃと、電力変換処理を行う電力変換セクション３１Ｄと、電力表示および記憶処理を行う電力表示記憶処理セクション３１Ｅと、スイッチ切換処理を行うスイッチ切換セクション３１Ｆとを備えている。

指令電力取得セクション３１Ｃは、抵抗器２６が消費する電力の指令となる指令電力値を取得する。例えば、指令電力取得セクション３１Ｃは、オペレータによってタッチパネル３３から入力（設定）された指令電力値を取得する。電力変換セクション３１Ｄは、直流母線２３Ａ，２３Ｂ（より具体的には、コンバータ２２の直流側）で検出される電流値と電圧値とを実測電力値に変換する。例えば、電力変換セクション３１Ｄは、コンバータ２２の電圧検出器２２Ｃで検出された電圧値と電流検出器２２Ｄで検出された電流値とから実測電力値を算出する。電力表示記憶処理セクション３１Ｅは、電力変換セクション３１Ｄで変換された実測電力値を表示する指令を、モニタ装置３２に出力する。これと共に、電力表示記憶処理セクション３１Ｅは、実測電力値をメモリ３１Ａに記憶する。

スイッチ切換セクション３１Ｆは、指令電力取得セクション３１Ｃで取得された指令電力値と電力変換セクション３１Ｄで変換された実測電力値とに基づいて、この実測電力値が指令電力値となるようにチョッパ２７の接続、遮断を切換える（より具体的には、接続、遮断の比率を切換える）。この場合、スイッチ切換セクション３１Ｆは、「電力変換セクション３１Ｄで変換された実測電力値」が「指令電力取得セクション３１Ｃで取得された指令電力値」未満のときにチョッパ２７を接続する（ＯＮにする）。具体的には、スイッチ切換セクション３１Ｆは、実測電力値が指令電力値未満のときは、例えば、チョッパ２７のデューティ比を増大する。これにより、抵抗器２６の電力消費量が指令電力値に向けて増大する。

これに対して、スイッチ切換セクション３１Ｆは、「電力変換セクション３１Ｄで変換された実測電力値」が「指令電力取得セクション３１Ｃで取得された指令電力値」以上のときにチョッパ２７を遮断する（ＯＦＦにする）。具体的には、スイッチ切換セクション３１Ｆは、実測電力値が指令電力値以上のとき（または、指令電力値を超えたとき）は、例えば、チョッパ２７のデューティ比を低減する。これにより、抵抗器２６の電力消費量が指令電力値に向けて低減する。なお、実測電力値が指令電力値のときは、そのときのチョッパ２７のデューティ比を維持してもよい。

次に、試験モードが選択されているときに行われる、システムコントローラ３１による電力消費装置２５（チョッパ２７）の制御処理について、図３の流れ図を用いて説明する。なお、図３の処理は、例えば、試験モードが選択され、かつ、指令電力値が設定される毎に実行される。また、図３の処理は、指令電力値が０に設定されたとき、試験モードが終了したとき、または、停止指令（停止コマンド）が入力されたときに終了する。この場合には、システムコントローラ３１は、電力消費装置２５のチョッパ２７の接続を遮断する（チョッパ２７のデューティ比を０にする）。

試験モードが選択されることにより、図３の処理がスタートすると、Ｓ１では、システムコントローラ３１は、指令電力値を取得する。即ち、Ｓ１では、コンバータ２２の整流器２２Ａの発電量（電力）の指令に対応する指令電力値を取得する。指令電力値は、抵抗器２６が消費する電力の指令、換言すれば、主発電機１３の発電量に対応する。指令電力値は、例えば、オペレータ（検査作業者）がモニタ装置３２のタッチパネル３３を用いて手動操作で入力（設定）することができる。

Ｓ１では、このように入力された電力の指令を読込むことにより、指令電力値が手動で設定される。なお、指令電力値は、オペレータによって所望に設定することができる他、予め設定された自動試験項目の一つとして予め設定された指令電力値が自動的に設定されるようにしてもよい。また、指令電力値は、ダンプトラック１の種類、仕様、エンジン１０の型式、種類、排気量、主発電機１３の仕様、抵抗器２６の仕様等に応じて規定される発電可能（または、消費可能）な電力の範囲（例えば、０または最小発電電力値以上で最大発電電力値以下の間）で設定することができる。

Ｓ１で指令電力値が設定されると、Ｓ２に進む。Ｓ２では、コンバータ２２の整流器２２Ａの電流、電圧を検出し、電力に変換する。この場合、Ｓ２では、例えば、電圧検出器２２Ｃで検出された電圧値と電流検出器２２Ｄで検出された電流値とから実測電力値を算出する。Ｓ２に続くＳ３では、Ｓ２で変換された実測電力値をモニタ装置３２に出力すると共に、実測電力値をメモリ３１Ａに記憶する。Ｓ３に続くＳ４では、Ｓ２の電力が整流器２２Ａの発電量の指令に達したか否かを判定する。即ち、Ｓ４では、Ｓ２の電流値と電圧値とから得られた実測電力値がＳ１で設定された指令電力値に達したか否かを判定する。

Ｓ４で「ＮＯ」、即ち、Ｓ２の実測電力値がＳ１の指令電力値に達していないと判定された場合は、Ｓ６に進む。Ｓ６では、電力消費装置２５（チョッパ２７）をＯＮにする。例えば、チョッパ２７のデューティ比を所定量増大する。デューティ比を増大する量（所定量）は、例えば、Ｓ２の実測電力値がＳ１の指令電力値に達するように（オーバーシュートやハンチングをしないように）設定することができる。また、所定量は、Ｓ４の判定処理のときの実測電力値と指令電力値との差に応じて可変にしてもよい（増減するようにしてもよい）。Ｓ６でチョッパ２７をＯＮにしたら（デューティ比を所定量増大したら）、Ｓ２の前に戻り、Ｓ２以降の処理を繰り返す。

一方、Ｓ４で「ＹＥＳ」、即ち、Ｓ２の実測電力値がＳ１の指令電力値に達したと判定された場合は、Ｓ５に進む。Ｓ５では、電力消費装置２５（チョッパ２７）をＯＦＦにする。例えば、チョッパ２７のデューティ比を所定量減少する。デューティ比を減少する量（所定量）は、例えば、Ｓ２の実測電力値がＳ１の指令電力値に達するように（オーバーシュートやハンチングをしないように）設定することができる。また、所定量は、Ｓ４の判定処理のときの実測電力値と指令電力値との差に応じて可変にしてもよい（増減するようにしてもよい）。また、Ｓ２の実測電力値がＳ１の指令電力値と一致していた場合には、現在のＯＮまたはＯＦＦを維持するようにてもよい（現在のデューティ比を維持するようにしてもよい）。Ｓ５でチョッパ２７をＯＦＦにしたら（デューティ比を所定量減少したら、または、現在のデューティ比を維持したら）、Ｓ２の前に戻り、Ｓ２以降の処理を繰り返す。

なお、Ｓ２からＳ６の処理を繰り返しているときに、先のＳ１の処理で設定された指令電力値とは異なる新たな指令電力値が設定された場合は、この新たな指令電力値をＳ１で設定された指令電力値とし、Ｓ２からＳ６の処理を繰り返す。また、Ｓ２からＳ６の処理を繰り返しているときに、指令電力値が０に設定された場合、試験モードが終了した場合、または、停止指令（停止コマンド）が入力された場合は、Ｓ２からＳ６の処理を終了する。このとき、システムコントローラ３１は、電力消費装置２５のチョッパ２７の接続を遮断する（チョッパ２７のデューティ比を０にする）。

以上のように、実施の形態では、システムコントローラ３１（コントローラ）は、直流母線２３Ａ，２３Ｂと抵抗器２６との間に設けられたチョッパ２７（スイッチ）の接続、遮断を制御する。この場合、システムコントローラ３１は、抵抗器２６が消費する電気エネルギの指令を、電力値の指令である指令電力値として取得する（指令電力取得セクション３１Ｃ）。また、システムコントローラ３１は、直流母線２３Ａ，２３Ｂで検出される電圧値と電流値（より具体的には、交流直流変換器としてのコンバータ２２で検出される電流値と電圧値）とを実測電力値に変換する（電力変換セクション３１Ｄ）。そして、システムコントローラ３１は、実測電力値と指令電力値とに基づいて、実測電力値が指令電力値となるようにチョッパ２７の接続、遮断（の比率）を切換える（スイッチ切換セクション３１Ｆ）。

このように、システムコントローラ３１は、「指令電力値」と「直流母線２３Ａ，２３Ｂ（コンバータ２２）の電流値と電圧値とから変換された実測電力値」とに基づいて、直流母線２３Ａ，２３Ｂ（コンバータ２２）の実測電力値が指令電力値となるように、チョッパ２７の接続、遮断（の比率）を切換える。換言すれば、システムコントローラ３１は、抵抗器２６の電力消費量を調整（増減）するチョッパ２７の指令として、直流母線２３Ａ，２３Ｂ（コンバータ２２）の電力量を指令値（指令電力値）として取得する。そして、システムコントローラ３１は、直流母線２３Ａ，２３Ｂ（コンバータ２２）を流れる電流と電圧の検出値（より具体的には、検出値から変換された実測電力値）をフィードバック値としてチョッパ２７を制御する。

このため、抵抗器２６は、直流母線２３Ａ，２３Ｂ（コンバータ２２）の電流値と電圧値とから得られる実測電力値（即ち、指令電力値）で電力を消費することができる。これにより、抵抗器２６の温度変化に伴う抵抗値の変化、主発電機１３の出力変動、エンジン１０の出力変動等に拘わらず、抵抗器２６で消費される電力消費量を精度よく制御することができる。この結果、例えば、ダンプトラック１（電気駆動車両）の性能検査を行うときに、抵抗器２６で消費される電力消費量を指令電力値に制御することができる。即ち、ダンプトラック１を停車させた状態で、主発電機１３には、抵抗器２６で消費される電力（指定電力値）に基づく一定の負荷を付与することができる。逆に言えば、主発電機１３は、発電量の指令（指令電力値）で精度よく発電することができる。これにより、ダンプトラック１を停車させた状態で、エンジン１０、主発電機１３、コンバータ２２等の各種搭載機器の性能検査、性能の定量化を精度よく行うことができる。

実施の形態によれば、システムコントローラ３１は、直流母線２３Ａ，２３Ｂ（コンバータ２２）で検出された電流値と電圧値とから変換された実測電力値が指令電力値未満のときにチョッパ２７のデューティ比を増大し、直流母線２３Ａ，２３Ｂ（コンバータ２２）で検出された電流値と電圧値とから変換された実測電力値が指令電力値未満のときにチョッパ２７のデューティ比を低減する。このため、抵抗器２６で消費される電力消費量を指令電力値に精度よく調整することができる。これにより、ダンプトラック１を停車させた状態で、主発電機１３に一定の負荷を精度よく付与することができ、主発電機１３を指令電力値で精度よく発電することができる。この結果、ダンプトラック１を停車させた状態で（ダンプトラック１を走行させることなく）、エンジン１０、主発電機１３、コンバータ２２等の各種搭載機器の性能検査、性能の定量化を精度よく行うことができる。

実施の形態によれば、システムコントローラ３１は、直流母線２３Ａ，２３Ｂ（コンバータ２２）で検出された電流値と電圧値とから変換された実測電力値を記憶する記憶装置としてのメモリ３１Ａを備えている。このため、例えば、ダンプトラック１を停車させた状態で性能検査、性能の定量化を行うときの状態量（測定値）の一つとして、メモリ３１Ａに実測電力値（主発電機１３の発電量、抵抗器２６の電力消費量）を記録することができる。

なお、実施の形態では、直流母線２３Ａ，２３Ｂで検出される電流値と電圧値として、コンバータ２２の整流器２２Ａに設けた電圧検出器２２Ｃと電流検出器２２Ｄの検出値を用いる構成とした場合を例に挙げて説明した。即ち、実施の形態では、直流母線２３Ａ，２３Ｂで検出される電流値と電圧値として、コンバータ２２（整流器２２Ａ）の直流側で検出される電流値と電圧値（換言すれば、直流母線２３Ａ，２３Ｂのコンバータ２２側で検出される電流値と電圧値）を用いる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、直流母線で検出される電流値または電圧値として、例えば、直流母線の間に設けた電圧検出器の検出値、または、直流母線からスイッチに向けて分岐する分岐線に設けた電流検出器の検出値を用いる構成としてもよい。換言すれば、抵抗器に供給される電力の電圧値と電流値とを検出する構成とし、この検出された電圧値と電流値を、直流母線で検出される電流値と電圧値とすることができる。また、検出した電圧値と電流値は、コントローラのソフトウエアの処理により実測電力値に変換（算出）してもよいし、コントローラとは別に設けられたハードウエア（電力検出器）により実測電力値に変換してもよい。

実施の形態では、発電量（実測電力値）を表示する発電量表示装置をダンプトラック１のキャブ５内に設けられたモニタ装置３２とし、かつ、指令電力値を入力する電力指令入力装置もキャブ５内に設けられたタッチパネル３３とした場合を例に挙げて説明した。また、実測電力値を記憶する記憶装置を、ダンプトラック１に設けられたシステムコントローラ３１のメモリ３１Ａとした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、発電量表示装置、電力指令入力装置、および、記憶装置は、例えば、電気駆動車両の試験を行うときに電気駆動車両のコントローラに接続するパーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ等の情報端末、携帯端末を用いてもよい。

実施の形態では、電気駆動車両としてダンプトラック１を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、電気自動車、電気運搬車両等の各種の電気駆動車両、より具体的には、交流直流変換器で変換された直流電力を消費する抵抗器を備えた各種の電気駆動車両に適用することができる。

１ ダンプトラック
１０ エンジン
１３ 主発電機（発電機）
２２ コンバータ（交流直流変換器）
２３Ａ，２３Ｂ 直流母線
２６ 抵抗器
２７ チョッパ（スイッチ）
３１ システムコントローラ（コントローラ）
３１Ａ メモリ（記憶装置）
３１Ｃ 指令電力取得セクション
３１Ｄ 電力変換セクション
３１Ｆ スイッチ切換セクション

Claims (3)

1. エンジンによって回転駆動され、交流電力を出力する発電機と、
   前記発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して直流母線に出力する交流直流変換器と、
   前記直流母線に接続され、前記交流直流変換器で変換された直流電力を消費する抵抗器と、
   前記直流母線と前記抵抗器との間に設けられ、これらの間を接続、遮断するスイッチと、
   前記スイッチの接続、遮断を制御するコントローラとを備えた電気駆動車両において、
   前記コントローラは、
   前記抵抗器が消費する電力の指令となる指令電力値を取得する指令電力取得セクションと、
   前記直流母線で検出される電流値と電圧値とを実測電力値に変換する電力変換セクションと、
   前記電力指令取得セクションで取得された指令電力値と前記電力変換セクションで変換された実測電力値とに基づいて、前記実測電力値が前記指令電力値となるように前記スイッチの接続、遮断を切換えるスイッチ切換セクションとを備えることを特徴とする電気駆動車両。
2. 前記スイッチ切換セクションは、
   前記電力変換セクションで変換された実測電力値が前記電力指令取得セクションで取得された指令電力値未満のときに前記スイッチのデューティ比を増大し、
   前記電力変換セクションで変換された実測電力値が前記電力指令取得セクションで取得された指令電力値以上のときに前記スイッチのデューティ比を低減することを特徴とする請求項１に記載の電気駆動車両。
3. 前記コントローラは、前記電力変換セクションで変換された実測電力値を記憶する記憶装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気駆動車両。

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