JP4684853B2

JP4684853B2 - レンジ切替制御装置

Info

Publication number: JP4684853B2
Application number: JP2005320620A
Authority: JP
Inventors: 文明伊原; 芳久梶
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-11-04
Also published as: JP2007127527A

Description

本発明は、供給電流や供給電力の設定範囲を切替えて、広範囲にわたり連続性を維持して試験等を行う為のレンジ切替制御装置に関する。

各種の電気機器の特性試験を行う場合、その電気機器の少なくとも動作可能範囲について試験を行う場合が一般的であり、その動作可能範囲が広い場合、測定レンジを切替えて試験を行うことは周知である。このような測定レンジの切替手段として、発明者等は、図３に示すレンジ切替制御装置を考えた。同図に於いて、３１はプロセッサ（ＣＰＵ）、３２はレンジ切替回路、３３はＤＡコンバータ、３４−１〜３４−３は出力レンジ回路、３５は被試験装置を示す。出力レンジ回路３４−１〜３４−３は、被試験装置３５に供給する電流の範囲を、大中小とした構成を有し、レンジ切替回路３２からのＯＮ／ＯＦＦ制御信号に従って動作／非動作が制御され、ＤＡコンバータ３３により変換されたアナログの設定電流値に従った電流を被試験装置３５に供給する。

例えば、出力レンジ回路３４−１〜３４−３を、それぞれ０〜１００Ａ，０〜５０Ａ，０〜１０Ａの出力電流範囲の大中小レンジの構成とすると、プロセッサ３１は、試験プログラムを実行し、被試験装置３５に供給する電流値が、大中小レンジの何れに属するかを判定し、例えば、小レンジに属する場合、プロセッサ３１からレンジ切替回路３２を制御して、このレンジ切替回路３２から小レンジの出力レンジ回路３４−１にＯＮ制御信号を加えて動作状態とするように制御し、中レンジと大レンジとの出力レンジ回路３４−２，３４−３にはＯＦＦ制御信号を加えて動作停止状態とするように制御し、且つ小レンジに於ける電流値を示すディジタルの電流値データをプロセッサ３１からＤＡコンバータ３３に入力し、変換されたアナログの設定電流値を各出力レンジ回路３４−１〜３４−３に入力する。この場合、小レンジの出力レンジ回路３４−１のみが動作状態であり、ＤＡコンバータ３３からの０〜１０Ａの範囲内の設定電流値が入力されるので、被試験装置３５に対して、小レンジの出力回路３４−１から０〜１０Ａの精度による設定電流値に従った電流が供給される。

又プロセッサ３１は、被試験装置３５に８０Ａの電流を供給して試験する場合、この電流は大レンジに属するから、レンジ切替回路３２を制御して、大レンジの出力レンジ回路３４−３にＯＮ制御信号、中，小レンジの出力レンジ回路３４−２，３４−１にＯＦＦ制御信号を入力し、ＤＡコンバータ３３には、０〜１００Ａのレンジに於ける８０Ａを示すディジタルの電流値データを入力し、ＤＡコンバータ３３は、変換したアナログの８０Ａの設定電流値を出力レンジ回路３４−１〜３４−３に入力する。この場合、大レンジの出力レンジ回路３４−３が動作状態となり、この出力レンジ回路３４−３から被試験装置３５に対して８０Ａの設定電流が供給される。従って、それぞれのレンジの精度に対応して被試験装置３５に電流を供給して、被試験装置３５の試験を行うことができる。

図４は、図３に於ける出力レンジ回路の一例の説明図であり、４１は電圧制御回路、４２は内部電源、４３は制御回路、４４は電圧制御回路、４５は被試験装置、Ｑ１〜Ｑ５はトランジスタ、Ｄ２〜Ｄ５はダイオード、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は制御信号を示し、二次電池の充放電試験に於ける周知の構成を参考にしたもので、被試験装置４５は、図３に於ける被試験装置３５に対応するものである。又被試験装置４５がモータの場合、出力トルクと供給電流との関係の試験を行うことになり、又二次電池の場合、充電試験等の為の電流供給、又二次電池や一次電池等の場合に、更に放電試験等を行う機能を有することになる。

電圧制御回路４１は、トランジスタＱ１を流れる電流を制御するものであり、電流検出手段は図示を省略している。又内部電源４２は、出力電圧を制御できるスイッチングコンバータ等により構成することが可能であり、その出力電圧は、電圧制御回路４４から制御する場合を示す。この電圧制御回路４４は、被試験装置４５に印加する電圧を検出し、且つ制御回路４３からの制御信号に従って内部電源４２を制御する。又制御回路４３は、図３を参照すると、レンジ切替回路３２からのＯＮ／ＯＦＦ制御信号と、ＤＡコンバータ３３からの設定電流値とが入力され、ＯＮ制御信号により各部を制御するものである。即ち、被試験装置４５に供給する電流値が指示された場合、制御回路４３は、トランジスタＱ２，Ｑ３に制御信号Ｓ１を入力し、電圧制御回路４１，４４を制御して、内部電源４２からの出力電圧を基にトランジスタＱ１により電流を制御し、内部電源４３からトランジスタＱ１，Ｑ２、ダイオードＤ２の経路と、ダイオードＤ３、トランジスタＱ３の経路により、被試験装置４５に電流を供給する。

又被試験装置４５が二次電池等の場合、前述の電流供給の場合と同様に、トランジスタＱ２，Ｑ３を制御信号Ｓ１によりオンとして充電特性を試験することができる。又トランジスタＱ４，Ｑ５をオンとし、又電圧制御回路４４からの制御によって、内部電源４２の出力電圧を零とし、トランジスタＱ１により流れる電流を制御することにより、放電特性を試験することができる。又電圧制御回路４４は、出力端子間の電圧を検出することにより、被試験装置４５に供給する電力又は二次電池等の場合の放電電力を、設定値に従って制御することも可能である。

又アナログ入力電圧を測定する測定レンジを切替える構成に於いて、レンジ切替判定用基準電圧と比較することにより、レンジ切替えを自動化する手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。又負荷に印加する電圧を、基準電圧を変化させることにより制御する電源回路に於いて、基準電圧の変化範囲に対する出力電圧の変化範囲を切替えるレンジ切替えの際に、出力電圧を一時的にホールドして、レンジ切替えによるサージ電圧発生を抑圧する手段が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２７１２０３号公報特開２００３−２１５１６５号公報

前述の図３に示すレンジ切替制御装置に於いて、例えば、被試験装置３５に対する供給電流を広範囲に変化させる場合、図示のような大中小レンジ対応の出力レンジ回路３４−１〜３４−３を、レンジ切替回路３２からＯＮ／ＯＦＦ制御信号を加えて切替制御を行うことになり、所定のレンジの出力レンジ回路が選択されて、被試験装置３５に対して設定電流が供給されることになる。このような構成に於けるＤＡコンバータ３３にプロセッサ３１から入力する電流値データのビット数は、大中小レンジに於いて同一とする場合が一般的である。それにより、同一ビットパターンであっても、大中小レンジに於ける設定電流値は異なるものとなる。その為に、出力レンジ回路３４−１〜３４−３の切替タイミングに於いて、被試験装置３５に対する供給電流の連続性が得られない問題が生じる。

例えば、図５の（ａ）に示すように、レンジ切替時のＯＮ／ＯＦＦ制御信号が変化し、その切替タイミングに於いて、例えば、図３に於ける大中小レンジの小レンジから中レンジに切替える場合、そのレンジ切替えに対応して、プロセッサ３１からの小レンジ対応の電流値データは、中レンジ対応の電流値データに切替えるものであるが、中レンジの出力レンジ回路３４−２が先に動作状態となると、この中レンジの出力レンジ回路３４−２は、ＤＡコンバータ３３からの小レンジ対応の設定電流値に従った電流を供給することになり、図５の（ｂ）の矢印で示すタイミングで、被試験装置３５に対する供給電流が一時的に小さくなる。例えば、０〜１０Ａの小レンジの出力レンジ回路３４−１から１０Ａ以下の電流を供給している時、電流値データを２０Ａとすると、レンジ切替えを行うことになり、この電流値データは、小レンジの出力レンジ回路３４−１に対しては、４Ａを示すことになり、中レンジの出力レンジ回路３４−２が動作開始状態でないことにより、被試験装置３５に供給する電流は、２０Ａの予定が４Ａに一時的に減少する。

又前述の場合と反対に、ＤＡコンバータ３３からの設定電流値の切替えが先で、その後に出力レンジ回路の切替えが行われた場合は、中レンジ対応の電流値データにより、動作中の小レンジの出力レンジ回路３４−１から、図５の（ｃ）の矢印で示すように、一時的に供給電流が大きくなる。即ち、レンジ切替えの過程に於いて、供給電流が不連続的に変化する問題がある。このような不連続変化を回避する為に、レンジ切替時に電流値データのオフ期間を設けることが考えられる。しかし、このオフ期間により、図５の（ｄ）の矢印で示すように、小レンジから中レンジへのレンジ切替過程に於いて、供給電流が零となる変化が含まれる。従って、被試験装置の特性等を、広範囲にわたり試験する場合、レンジ切替えに伴う不連続な特性となる問題がある。

又前述の特許文献２に示されているように、切替えの過程で出力を一時的にホールドして、出力の変動を抑圧する手段を適用する場合、複数の出力レンジ回路の出力側にそれぞれホールド回路とその制御回路とを設けなければならず、回路規模の増大とコストアップとを含む問題がある。

本発明は、前述の問題点を解決するもので、レンジ切替えにより、広範囲にわたる連続性を維持できるようにすることを目的とする。

本発明のレンジ切替制御装置は、それぞれの出力端子を被試験装置に対して並列的に接続し、それぞれ最大設定値が異なるレンジを有する複数の出力レンジ回路と、該複数の出力レンジ回路対応に設けたＤＡコンバータと、レンジ切替えの制御信号により前記複数の出力レンジ回路の中の単一又は複数を動作状態とするＯＮ制御信号を加えるレンジ切替回路と、該レンジ切替回路にレンジ切替えの制御信号を入力し、且つ前記ＤＡコンバータにそれぞれのレンジ対応の設定値データを入力するプロセッサとを備えている。

又前記被試験装置の試験範囲を最小レンジと最大レンジと単一又は複数の中間レンジとに分けて、レンジ対応に設けた複数の前記出力レンジ回路と、前記試験範囲が最小レンジの時に前記最小レンジ対応の単一の前記出力レンジ回路を動作状態とし、前記試験範囲が中間レンジの時に該中間レンジを含む前記最小レンジ迄の複数の前記出力レンジ回路を動作状態とし、前記最大レンジの時に該最大レンジ対応の前記出力レンジ回路を含む全出力レンジ回路を動作状態に制御する前記レンジ切替回路を備えている。

本発明は、出力レンジ回路を試験範囲のレンジ切替えにより動作状態を切替えるものではなく、試験範囲の最小レンジ対応の出力レンジ回路を動作状態として、その上のレンジ対応の出力レンジ回路を動作状態とするようにレンジ切替えを行うものであるから、被試験装置に対して連続特性で試験を行うことができる。

本発明のレンジ切替制御装置は、図１を参照して説明すると、出力端子を被試験装置５に対して並列的に接続し、それぞれ最大設定値が異なるレンジを有する複数の出力レンジ回路４−１〜４−ｎと、これらの出力レンジ回路４−１〜４−ｎ対応に設けたＤＡコンバータ３−１〜３−ｎと、レンジ切替えの制御信号により、複数の出力レンジ回路４−１〜４−ｎの中の単一又は複数を動作状態とするＯＮ制御信号を加えるレンジ切替回路２と、このレンジ切替回路２にレンジ切替えの制御信号を入力し、且つＤＡコンバータ３−１〜３−ｎにそれぞれのレンジ対応の設定値データを入力するプロセッサ１（ＣＰＵ）とを備えている。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１はプロセッサ（ＣＰＵ）、２はレンジ切替回路、３−１〜３−ｎはＤＡコンバータ、４−１〜４−ｎは出力レンジ回路、５は被試験装置を示す。ＤＡコンバータ３−１〜３−ｎは、出力レンジ回路４−１〜４−ｎ対応に設けており、プロセッサ１は、被試験装置５の試験範囲を最小レンジと最大レンジと単一又は複数の中間レンジとに分けて、レンジ対応の電流値等の設定値データを、それぞれレンジ対応のＤＡコンバータ３−１〜３−ｎに入力すると共に、レンジ切替回路２に対して、その設定値データを含む範囲内の出力レンジ回路を動作状態とする為の制御信号を入力する。レンジ切替回路２は、その制御信号に従って、単一又は複数の出力レンジ回路にＯＮ／ＯＦＦ制御信号のＯＮ制御信号を加えて、設定データを含む範囲内の出力レンジ回路を動作状態とする。この場合、最小レンジであると、最小レンジ対応の単一の出力レンジ回路、例えば、４−１のみを動作状態とし、中間レンジの場合は、その中間レンジ対応の例えば、出力レンジ回路４−２と、最小レンジ対応の出力レンジ回路４−１とを動作状態とし、最大レンジの場合は、最大レンジ対応の出力レンジ回路４−ｎを含む全出力レンジ回路を動作状態とする。

又出力レンジ回路４−１〜４−ｎは、前述の図３に示す従来例と同様に、最小レンジから最大レンジ間での複数のレンジ対応の構成を有するものであり、又それぞれ図４に示すように、被試験装置５の試験項目に対応した設定電流、設定電圧、設定電力の供給機能と設定電流の負荷機能との何れか一つ又は複数の機能を備えており、従って、被試験装置５の試験項目に対応した機能を動作状態とするように、プロセッサ１から制御し、且つ試験プログラムに従ってレンジ切替えの制御を行うものである。

例えば、被試験装置５に時間の経過に従って変化する電流を供給して試験する場合に、出力レンジ回路４−１を最小レンジの０〜１０Ａ、出力レンジ回路４−２を中間レンジの０〜２０Ａ、出力レンジ回路４−３（図示を省略）を中間レンジの０〜３０Ａ、出力レンジ回路４−４（図示を省略）を中間レンジの０〜４０Ａ、出力レンジ回路４−５（図示を省略）を最大レンジの０〜５０Ａの出力電流レンジを有する構成とし、時間の経過に従って電流を０〜５０Ａに上昇させた後、順次０Ａに減少させる場合、０〜１０Ａの最小レンジに於いては、レンジ切替回路２から出力レンジ回路４−１にのみＯＮ制御信号、他のレンジの出力レンジ回路４−２〜４−５にＯＦＦ制御信号を入力し、プロセッサ１からレンジ対応の電流値データをそれぞれＤＡコンバータ３−１〜３−５に入力し、変換された設定電流値を出力レンジ回路４−１〜４−５に入力する。この場合、最小レンジの出力レンジ回路４−１のみが動作状態となり、ＤＡコンバータ３−１により変換された設定電流値に従った電流を、被試験装置５に供給する。又電流値データが１０Ａを超えて、２０Ａ以下の中間レンジを示す時は、レンジ切替回路２から、最小レンジの出力レンジ回路４−１と中間レンジの出力レンジ回路４−２とにＯＮ制御信号を入力し、ＤＡコンバータ３−１，３−２により変換された設定電流値に従った電流を、被試験装置５に供給する。

図２は、レンジ切替えと供給電流との一例を示すものであり、電流を曲線Ａに示すように変化させる場合のレンジ１〜５の切替えを示し、例えば、前述のように、レンジ１〜５対応に、０〜１０Ａ，０〜２０Ａ，０〜３０Ａ，０〜４０Ａ，０〜５０Ａとし、プロセッサ１からレンジ切替回路２を介して、電流値データが示すレンジ対応に、出力レンジ回路４−１〜４−５にＯＮ制御信号を入力するものであり、その場合に、例えば、０〜１０Ａの最小レンジに於いては、出力レンジ回路４−１のみにＯＮ制御信号を入力して動作状態とし、この出力レンジ回路４−１から被試験装置５に電流を供給する。又０〜２０Ａの中間レンジの場合、出力レンジ回路４−１，４−２にＯＮ制御信号を入力して動作状態とする。即ち、指定された中間レンジとそれ以下の最小レンジまでの出力レンジ回路を動作状態とする。

従って、図２に示す曲線Ａのように、被試験装置５に供給する電流を連続的に変化させる場合、レンジ１〜５のように、最大電流供給時は、レンジ１〜５に対応する出力レンジ回路４−１〜４ー５が動作状態となり、最小電流供給時は、レンジ１の出力レンジ回路４−１のみが動作状態となる。このレンジ切替過程に於ける供給電流の一時的な増加や減少等の急変状態を含まないものとなり、供給電流は円滑な変化特性を示すことができる。又レンジ１〜５対応の出力レンジ回路４−１〜４−５の被試験装置５に対する供給電流の分担制御は、例えば、上位レンジの出力レンジ回路が分担するように相互間の制御信号の送受信により行う構成とすることも可能であり、例えば、電源装置の並列運転に於ける電流分担制御手段を適用することも可能である。又出力レンジ回路が並列運転状態となり、供給電流の逆流が生じる場合、ダイオードを出力端子に接続することにより、その逆流を阻止することができる。

又被試験装置５に対する電流供給による試験の場合を説明しているが、被試験装置５が二次電池等の電源装置の場合の電流負荷試験を行う場合、出力レンジ回路４−１〜４−ｎを、図４に示す構成を適用すると、トランジスタＱ１，Ｑ４，Ｑ５を制御して、電子負荷装置の構成とすることにより、電流負荷試験を行うことができ、その場合も、試験電流範囲を最小レンジと単一又は複数の中間レンジと最大レンジとに対応した構成とし、ＤＡコンバータもそれぞれ対応して設けて、最小レンジ側のレンジにより設定値の精度を高くして試験し、且つ最大レンジ側のレンジも使用することにより、広範囲にわたり、不連続的な点を含まない試験が可能となる。

本発明の実施例１の説明図である。本発明の実施例１の動作説明図である。従来例の説明図である。出力レンジ回路の一例の説明図である。従来例のレンジ切替過程の説明図である。

符号の説明

１プロセッサ（ＣＰＵ）
２レンジ切替回路
３−１〜３−ｎＤＡコンバータ
４−１〜４−ｎ出力レンジ回路
５被試験装置

Claims

それぞれの出力端子を被試験装置に対して並列的に接続し、それぞれ最大設定値が異なるレンジを有する複数の出力レンジ回路と、
該複数の出力レンジ回路対応に設けたＤＡコンバータと、
レンジ切替えの制御信号により前記複数の出力レンジ回路の中の単一又は複数を動作状態とするＯＮ制御信号を加えるレンジ切替回路と、
該レンジ切替回路にレンジ切替えの制御信号を入力し、且つ前記ＤＡコンバータにそれぞれのレンジ対応の設定値データを入力するプロセッサと
を備えたことを特徴とするレンジ切替制御装置。
前記被試験装置の試験範囲を最小レンジと最大レンジと単一又は複数の中間レンジとに分けて、レンジ対応に設けた複数の前記出力レンジ回路と、前記試験範囲が最小レンジの時に前記最小レンジ対応の単一の前記出力レンジ回路を動作状態とし、前記試験範囲が中間レンジの時に該中間レンジを含む前記最小レンジ迄の複数の前記出力レンジ回路を動作状態とし、前記最大レンジの時に該最大レンジ対応の前記出力レンジ回路を含む全出力レンジ回路を動作状態に制御する前記レンジ切替回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のレンジ切替制御装置。