JP6505414B2 - 電動車両用試験装置および方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電動車両用試験装置および方法に関する。
モータ、バッテリおよびモータ制御ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含む電動車両用駆動ユニットの検証において、モータ制御ＥＣＵの制御アルゴリズムや車両パラメータを変更した際に、電力消費量がどのように変化するかを把握したいという要求がある。一般に検証においては、駆動ユニットを車両に搭載し、シャシダイナモメータ上で評価を行っていたため、大規模なデバイスが必要となる。
シャシダイナモメータを用いずに、電動車両に搭載されるモータを試験する試験方法として、モータとダイナモメータとを直結した試験デバイスを用い、ダイナモメータ側から速度に応じた走行抵抗に相当するトルクを出力することにより、電動車両の走行と同等のトルクおよび回転数の負荷でモータを駆動する試験方法がある。また、別の試験方法として、実際のモータ制御ＥＣＵ（以下、実ＥＣＵともいう）を用いてモータを制御することにより、モータおよびＥＣＵを検証する方法がある。
特許第４７４２８２７号公報 特開２００５−３５１６４９号公報
しかし、上述の試験方法では、モータ制御ＥＣＵの制御アルゴリズムを用いずに、モータの速度を制御することによりモータ評価を実現しているため、バッテリ、モータを含めた電動駆動系の総合的な効率への影響を検証することができない。
また、上述の別の試験方法では、ユーザが操作盤から与えられる信号は、アクセル、シフト、ブレーキに関する信号であり、車両が走行する際の速度変化のパターンを想定した試験をすることができない。
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、実ＥＣＵに関する電費の影響をより簡易な装置で評価することができる電動車両用試験装置および方法を提供することを目的とする。
本実施形態に係る電動車両用試験装置は、信号生成部、第１トルク制御部、抵抗算出部、制動力算出部および第２トルク制御部を含む。信号生成部、第１トルク制御部、抵抗算出部、制動力算出部および第２トルク制御部を含む。信号生成部は、時系列に沿った目標車速の変化を示す目標車速パターンを含む試験条件に応じて、運転者のアクセルの操作量に対応する第１信号と、該運転者のブレーキの操作量に対応する第２信号とを生成する。第１トルク制御部は、前記第１信号に応じた第１指令値により、試験対象物に含まれる供試モータのトルクを制御する。抵抗算出部は、前記供試モータの回転数を用いて前記車両が走行する際に想定される走行抵抗を算出する。制動力算出部は、前記供試モータの回転数から得られる実車速と前記第２信号とを用いて制動力を算出する。第２トルク制御部は、前記走行抵抗と前記制動力とに応じた第２指令値により、前記供試モータに結合される負荷モータのトルクを制御する。
第１の実施形態に係る電動車両用試験システムを示すブロック図。 第１の実施形態に係る制御部の詳細を示すブロック図。 運転者信号生成部の運転者信号生成処理を示すフローチャート。 走行抵抗算出処理を示すフローチャート。 制動力算出部の詳細を示すブロック図。 ブレーキペダル操作信号と制動力との関係性を示す図。 車速と制動力との関係性を示す図。 第２の実施形態に係る電動車両用試験システムを示すブロック図。 第２の実施形態に係る制御部の詳細を示すブロック図。 試験結果出力ＩＦで出力される試験結果の出力例を示す図。 目標車速パターンと実車速とを比較した時系列データを示す図。 供試モータ出力トルクの時系列データを示す図。 供試モータ回転数の時系列データを示す図。 供試側バッテリのバッテリ電流の時系列データを示す図。 供試側バッテリのバッテリＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の時系列データを示す図。 供試モータの回転数および出力トルクの出現頻度を示す図。 第３の実施形態に係る電動車両用試験システムを示すブロック図。 第４の実施形態に係る電動車両用試験システムを示すブロック図。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る電動車両用試験装置および方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
また、以下の実施形態では、電気自動車に搭載されるモータ制御ＥＣＵの評価試験を想定しているが、これに限らず、自動二輪車など他の電動車両で用いられるモータ制御ＥＣＵについても同様に評価することができる。
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る電動車両用試験装置を含む電動車両用試験システムについて図１のブロック図を参照して説明する。
第１の実施形態に係る電動車両用試験システム１００は、電動車両用試験装置１１０および試験対象物１２０を含む。
電動車両用試験装置１１０は、負荷モータ１１１、負荷側インバータ１１２、負荷側バッテリ１１３および制御部１１４を含む。
試験対象物１２０は、供試モータ１２１、供試側インバータ１２２および供試側バッテリ１２３を含む。
負荷モータ１１１は、供試モータ１２１に負荷をかけるためのモータであり、負荷モータ１１１の出力軸と供試モータ１２１の出力軸とがカップリングなどで結合された構成とする。
負荷側インバータ１１２は、負荷モータ１１１および負荷側バッテリ１１３に接続され、負荷モータ１１１のトルクを設定する値である負荷モータトルク指令値を制御部１１４から受け取る。負荷側インバータ１１２は、負荷モータトルク指令値に基づいて電流を制御することで、負荷モータ１１１を駆動する。負荷側インバータ１１２は一般的な構成を用いればよいため、詳細な構造に関する説明は省略する。
負荷側バッテリ１１３は、充放電できるバッテリであり、負荷側インバータ１１２に接続され、負荷側インバータ１１２に電源を供給する。なお負荷側バッテリ１１３は、負荷側インバータ１１２からの回生電流を逃がすことができるような構成であれば直流電源装置または発電機などであってもよい。
供試モータ１２１は、試験対象となるモータであり、負荷モータ１１１と上述のようにカップリングなどで接続される。
供試側インバータ１２２は、試験対象となるインバータであり、供試モータ１２１および供試側バッテリ１２３に接続され、供試モータ１２１のトルクを設定する値である供試モータトルク指令値を制御部１１４から受け取る。供試側インバータ１２２は、供試モータトルク指令値に基づいて電流を制御することで、供試モータ１２１を駆動する。供試側インバータ１２２は一般的な構成を用いればよいため、詳細な構造に関する説明は省略する。
供試側バッテリ１２３は、試験対象となる車載用のバッテリであり、供試側インバータ１２２に接続され、供試側インバータ１２２に電源を供給する。
制御部１１４は、負荷側インバータ１１２から負荷モータ１１１の回転数を受け取り、負荷モータトルク指令値を生成し、供試側インバータ１２２から供試モータ１２１の回転数を受け取り、供試モータトルク指令値を生成する。なお、負荷モータ１１１の回転数および供試モータ１２１の回転数は、出力軸上に設けられたエンコーダまたはレゾルバなどの回転数検出素子によって検出され、供試側インバータ１２２および負荷側インバータ１１２を介して、制御部８１２に渡されるものとする。制御部１１４は、負荷モータトルク指令値を負荷側インバータ１１２に送ることで負荷モータ１１１を制御し、供試モータトルク指令値を供試側インバータ１２２に送ることで供試モータ１２１を制御する。制御部１１４の詳細については、図２から図５までを参照して後述する。
次に、制御部１１４の詳細について図２のブロック図を参照して説明する。
制御部１１４は、運転者信号生成部２０１、供試側トルク制御部２０２（第１トルク制御部ともいう）、走行抵抗算出部２０３、制動力算出部２０４および負荷側トルク制御部２０５（第２トルク制御部ともいう）を含む。
運転者信号生成部２０１は、目標車速パターンと実車速とから運転者信号を算出する。目標車速パターンは、ある区間の道路を走行することを想定した場合の、時系列に沿った目標車速の変化を示す。実車速は、供試モータ１２１の回転数、負荷モータ１１１の回転数、または、供試モータ１２１の回転数および負荷モータ１１１の回転数の平均値から算出される車速である。具体的には、実車速は式（１）を用いて算出すればよい。
Figure 0006505414
タイヤ半径は、想定する車両のタイヤ半径であり、ギア減速比も想定する車両のギア減速比である。タイヤ半径およびギア減速比は、車両諸元に含まれるものを用いればよい。
なお、実車速は、運転者信号生成部２０１で計算されてもよいし、運転者信号生成部２０１の前段、すなわち運転者信号生成部２０１と供試側インバータ１２２との間で計算されてもよい。以下では、前段で実車速が計算されるものとする。
運転者信号は、運転者の操作に対応する信号であり、本実施形態では、車両を駆動させる場合の運転者のアクセルペダルの操作量に対応するアクセル操作信号（第１信号という）、車両を制動させる場合の運転者のブレーキペダルの操作量に対応するブレーキ操作信号（第２信号ともいう）をいう。なお、変速機のある車両を想定する場合は、シフトレバー操作を想定したシフトレバー操作信号も運転者信号に含めればよい。
供試側トルク制御部２０２は、試験対象となるモータ制御ＥＣＵの制御アルゴリズムを格納しており、運転者信号生成部２０１からアクセル操作信号を受け取り、アクセル操作信号と車速との対応関係を予め定義したテーブルに基づいて供試モータトルク指令値を生成する。これにより、実ＥＣＵの制御に応じて供試モータ１２１のトルクを制御することができる。なお、駆動モータ制御ＥＣＵのソースコードが、供試側トルク制御部２０２を実現するソフトウェア上に実装されてもよいし、実ＥＣＵが供試側トルク制御部２０２の一部として組み込まれてもよい。
走行抵抗算出部２０３は、実車速を用いて、実車速で車両が走行する際に想定される走行抵抗を算出する。走行抵抗は、加速抵抗（慣性抵抗）、空気抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗の少なくとも１つを含む。走行抵抗算出部の処理については、運転者信号生成部２０１における走行抵抗算出処理と同様であるので、図４を参照して後述する。
制動力算出部２０４は、運転者信号生成部２０１からブレーキ操作信号を受け取り、実車速とブレーキ操作信号とに基づいて、車両の制動力を算出する。制動力算出部２０４の詳細については図５を参照して後述する。
負荷側トルク制御部２０５は、走行抵抗算出部２０３から走行抵抗を、制動力算出部２０４から制動力をそれぞれ受け取り、走行抵抗および制動力に基づいて負荷モータトルク指令値を生成する。負荷モータトルク指令値に応じて負荷モータ１１１を制御することにより、供試モータ１２１に対する走行抵抗などの負荷を模擬することができる。
なお、制御部１１４には、実ＥＣＵを評価するための試験条件（目標車速パターン、モータ制御ＥＣＵの制御アルゴリズム、モータ制御ＥＣＵの制御パラメータ、想定する車両の車両諸元など）が、予め設定されているものとする。
次に、運転者信号生成部２０１の運転者信号生成処理について図３のフローチャートを参照して説明する。運転者信号生成部２０１では、計算周期ごとに図３に示すフローチャートに示す処理を実行する。計算周期は、数ミリ秒から数秒の間で設定すればよい。
ステップＳ３０１では、目標車速に基づいて走行抵抗を算出する。走行抵抗の算出処理については、図４のフローチャートを用いて後述する。
ステップＳ３０２では、目標速度に到達するために必要な必要トルクを算出する。ステップＳ３０１で算出した走行抵抗に、想定する車両のタイヤ半径を乗算し、想定する車両の減速ギアの減速比で除算することにより、必要トルクを算出する。算出された必要トルクの値が正であれば駆動トルク、負であれば制動トルクとなる。なお、算出された必要トルクを減速ギアの効率でさらに除算してもよい。
ステップＳ３０３では、必要トルクが正であるかどうかを判定する。必要トルクが正である場合ステップＳ３０６に進み、必要トルクが負である場合ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４では、必要トルクから最大回生制動トルク（負の値）を減じた値が負であるかどうかを判定する。
電気自動車（ＥＶ）では、駆動モータ（供試モータ）から発生される回生制動力とディスクブレーキなどの機械ブレーキによる制動力を合わせた制動力が存在する。協調回生機構を有さない場合は、回生制動力はアクセルペダル操作に、機械ブレーキによる制動力はブレーキペダル操作にそれぞれ対応する。よって、現在の車速における最大回生制動トルクを必要トルクから減じ、それでもなお必要トルクの値が負の値であれば、機械ブレーキにより発生させる必要がある制動トルクであることがわかる。なお、車速と最大回生制動トルクとの関係は、予め定義されたルックアップテーブルを参照するなどの方法により求めればよい。
必要トルクから最大回生制動トルクを減じた値が負であればステップＳ３０５に進み、必要トルクから最大回生制動トルクを減じた値が負ではない、すなわちゼロ以上であれば、ステップＳ３０６に進む。
ステップＳ３０５では、アクセル操作による最大回生制動トルクでは制動力が不足する場合を示すので、ブレーキ操作信号を算出する。ブレーキ操作信号の算出は、例えば、予め定義された制動トルクをインデックスとしてブレーキペダルの操作量を求めるルックアップテーブルを参照することにより、ステップＳ３０４で算出された制動トルクに対応するブレーキペダルの操作量をブレーキ操作信号として算出すればよい。
ステップＳ３０６では、アクセル操作信号を算出する。例えば、予め定義された駆動トルクと車速とをインデックスとしてアクセルペダルの操作量を求めるルックアップテーブルを参照することにより、駆動トルクに対応するアクセルペダルの操作量をアクセル操作信号として算出すればよい。
ステップＳ３０７では、目標車速と実車速との間の速度偏差を算出する。
ステップＳ３０８では、目標車速と実車速との間の速度偏差の積算値を更新する。
ステップＳ３０９では、アクセル操作信号を補正する。例えば、ステップＳ３０７で算出した速度偏差と予め定められた定数Ａとを乗算した値と、ステップＳ３０８で算出した速度偏差の積算値と予め定められた定数Ｂとを乗算した値との和を、アクセル操作信号に加算することによりアクセル操作信号を補正する。
ステップＳ３１１では、ブレーキ操作信号を補正する。例えば、ステップＳ３０７で算出した速度偏差と予め定められた定数Ｃとを乗算した値と、ステップＳ３０８で算出した速度偏差の積算値と予め定められた定数Ｄとを乗算した値との和を、ブレーキ操作信号に加算することによりブレーキ操作信号を補正する。
以上で運転者信号生成部２０１の運転者信号生成処理を終了する。
なお、図３に示す処理は、運転者信号生成部２０１の処理の一例であり、ステップＳ３０３からステップＳ３０６までの処理を省略し、ステップＳ３０１、およびステップＳ３０７からステップＳ３１１までの処理のみでアクセル操作信号およびブレーキ操作信号を算出してもよい。
次に、ステップＳ３０１の走行抵抗算出処理について図４のフローチャートを参照して説明する。計算周期は、数ミリ秒から数秒の間で設定すればよい。
ステップＳ４０１では、目標車速パターンにおける目標車速から目標加速度を算出する。目標加速度は、差分法や、差分法とローパスフィルタとを組み合わせた方法などの数値微分法を用いて目標車速から算出すればよい。
ステップＳ４０２では、加速抵抗を算出する。加速抵抗は、目標加速度に対し想定する車両の車重を乗算することにより算出すればよい。
ステップＳ４０３では、空気抵抗を算出する。空気抵抗は、目標車速から（２）式を用いて算出すればよい。
Figure 0006505414
ここで、空気抵抗係数および前面投影面積はそれぞれ、想定する車両の空気抵抗係数および前面投影面積であり、車両速度は、目標車速である。
ステップＳ４０４では、転がり抵抗を算出する。転がり抵抗は、転がり抵抗係数と想定する車両の車重と重力加速度と想定する路面の傾斜角度の余弦とを乗算することで算出すればよい。
ステップＳ４０５では、勾配抵抗を算出する。勾配抵抗は、車両諸元で与えられる車両の車重と重力加速度と想定する路面の角度の正弦とを乗算することで算出すればよい。ここで想定する路面の角度は、試験条件として予め設定した値を用い、一定値でもよいし、時間経過または総走行距離に応じて変化する値でもよい。
ステップＳ４０６では、ステップＳ４０２からステップＳ４０５でそれぞれ算出した抵抗を加算し、走行抵抗として算出する。
以上で走行抵抗算出処理を終了する。なお、図４では、各ステップで算出された加速抵抗、空気抵抗、転がり抵抗および勾配抵抗を全て加算することにより走行抵抗を得ているが、１つまたは複数のステップを省略してもよい。すなわち、図４のステップＳ４０２からステップＳ４０５のうちの少なくともいずれか１つのステップにより算出した抵抗を、走行抵抗として用いてもよい。
また、走行抵抗算出部２０３における走行抵抗算出処理は、図４のステップＳ４０１において、目標車速の代わりに実車速を用いて実加速度を算出し、実車速および実加速度を用いてステップＳ４０２以降の各ステップにおいて各抵抗を算出すればよい。
次に、制動力算出部２０４の詳細について図５のブロック図を参照して説明する。
制動力算出部２０４は、第１制動力算出部５０１、第２制動力算出部５０２、加算部５０３および制動力比較部５０４を含む。
第１制動力算出部５０１は、後述の図６に示す運転者信号生成部２０１からブレーキ操作信号を受け取り、予め定義されるブレーキペダルの操作量と制動力との関係を参照して、ブレーキ操作信号から第１制動力候補を算出する。
第２制動力算出部５０２は、後述の図７に示す予め定義される実車速と制動力との関係を参照して、第２制動力候補を算出する。
加算部５０３は、供試側トルク制御部２０２において、アクセル操作量がゼロでもトルクを出力する機能、いわゆるクリープトルクを出力する機能が設定されている場合、供試側トルク制御部２０２からのクリープトルクに対応する供試モータトルク指令値と第２制動力算出部５０２からの第２制動力候補とを加算する。
この理由は、車速がゼロの場合は、第２制動力算出部５０２の出力はゼロになるが、クリープトルクが設定されているため、通常クリープトルクを止める大きさに相当する制動力をブレーキから発生させて車両を停止させているためである。また、速度がゼロに近い状態の場合にもクリープトルクが発生するが、その際にも通常クリープトルクを上回る制動力をブレーキが発生させているため、第２制動力算出部５０２の出力に対して、クリープトルクに対応する供試モータトルク指令値の加算処理を行う。
制動力比較部５０４は、第１制動力算出部５０１から第１制動力候補を、加算部５０３から第２制動力候補をそれぞれ受け取り、第１制動力候補および第２制動力候補のうちの小さい方の制動力候補を、制動力として決定する。このように決定する理由は、ディスクブレーキなどの制動力は摩擦によって発生し、その制動力の大きさはディスクを押し付ける力とホイールの回転数との組み合わせで決定されるためである。
次に、第１制動力算出部５０１で参照されるブレーキペダル操作信号と制動力との関係について図６を参照して説明する。
図６に示すグラフは、横軸がブレーキペダル操作信号で表されるブレーキペダルの操作量であり、縦軸が制動力である。図６に示すように、ブレーキペダルの操作量が増加するのに比例して制動力も増加するので、ブレーキペダルの操作量が分かれば、制動力を決定することができる。
次に、第２制動力算出部５０２で参照される車速と制動力との関係について図７を参照して説明する。
図７に示すグラフは、横軸が車速であり、縦軸が制動力である。図７のような関係性を参照することにより、車速が分かれば制動力を決定することができる。
以上に示した第１の実施形態によれば、試験条件に応じた走行抵抗などを考慮して、アクセル操作信号およびブレーキ操作信号を含む運転者信号と制動力とを算出し、運転者信号および制動力を用いて試験対象となる供試モータと供試モータに結合される負荷モータとのトルクを制御することにより、実際の車両に組み込まずにより簡易に台上で実ＥＣＵの評価試験を行うことができる。
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、試験条件が予め設定されている場合を想定するが、第２の実施形態では、試験条件が入力される点および試験結果を出力する点が第１の実施形態と異なる。
第２の実施形態に係る電動車両用試験システムについて図８を参照して説明する。
図８に示す電動車両用試験システム８００は、電動車両用試験装置８１０および試験対象物１２０を含む。電動車両用試験装置８１０は、負荷モータ１１１、負荷側インバータ１１２、負荷側バッテリ１１３、試験条件入力インタフェース８１１（以下、試験条件入力ＩＦまたは入力部ともいう）、制御部８１２および試験結果出力インタフェース８１３（以下、試験結果出力ＩＦまたは出力部ともいう）を含む。
試験対象物１２０、負荷モータ１１１、負荷側インバータ１１２、負荷側バッテリ１１３の動作については、第１の実施形態と同様の動作を行うので、ここでの説明を省略する。
試験条件入力ＩＦ８１１は、試験条件（目標車速パターン、モータ制御ＥＣＵの制御アルゴリズム、実ＥＣＵの制御パラメータ、想定する車両の車両諸元など）を制御部８１２に入力する。入力される試験条件は、これらの要素に限られない。例えば、道路勾配など、車両諸元には含まれないものもある。また、複数の目標車速パターンおよび複数の制御パラメータに対して試験を行うことで、それぞれの目標車速パターン下および制御パラメータでの試験結果を得ることができる。
制御部８１２は、試験条件入力ＩＦ８１１から試験条件を受け取り、第１の実施形態と同様に、試験条件に基づいて、供試側インバータ１２２および負荷側インバータ１１２を介して供試モータ１２１および負荷モータ１１１をそれぞれ制御する。
試験結果出力ＩＦ８１３は、制御部８１２から入力された試験条件に基づいて試験を実行した結果である試験結果データを受け取り、ＧＵＩなどを用いて試験結果データをまとめた試験結果をディスプレイなどに出力する。
次に、第２の実施形態に係る制御部８１２の詳細について図９を参照して説明する。
図９は、図２に示す制御部１１４とほぼ同様の動作を行うが、試験条件として試験条件入力ＩＦ８１１に入力された試験条件を用いる点が異なる。具体的には、運転者信号生成部２０１は、目標加速度および走行抵抗を算出する際に、試験条件入力ＩＦ８１１に入力された目標車速パターンおよび車両諸元を用いる。同様に、走行抵抗算出部２０３は、試験条件入力ＩＦ８１１に入力された車両諸元を用いて走行抵抗を算出し、供試側トルク制御部２０２は、試験条件入力ＩＦ８１１に入力されたモータ制御ＥＣＵの制御アルゴリズムおよび制御パラメータを用いて、供試モータトルク指令値を生成する。
次に、試験結果出力ＩＦ８１３で出力される試験結果の出力例について図１０を参照して説明する。
図１０は、ディスプレイに出力される結果項目の一例であり、ここでは、バッテリ総出力１００１、総走行距離１００２および電力消費量率１００３を示す。
バッテリ総出力１００１（単位：ｋＷｈ）は、供試側インバータ１２２で検出される直流電流および直流電圧を掛け合わせた値を積分することにより、バッテリ総出力とする。
総走行距離１００２（単位：ｋｍ）は、制御部８１２において実車速を積分することにより算出する。
電力消費量率１００３（単位：ｋｍ／ｋＷｈ）は、総走行距離１００２をバッテリ総出力１００１で除算した値である。図１０のように、試験条件に沿って評価試験が行われることにより、実ＥＣＵを含む電力系統の評価を行うことができる。
また、試験結果の別の評価項目例について図１１から図１５を参照して説明する。
図１１は、目標車速の時系列データ（目標車速パターン）と実車速とを比較した図である。横軸が経過時間であり、縦軸が車速である。目標車速と実車速とは、運転者信号生成部２０１で得られる値を用いればよい。
図１２は、供試モータ出力トルクの時系列データである。横軸が経過時間であり、縦軸が供試モータ出力トルクである。供試モータ出力トルクは、供試側インバータ１２２に設けられた電流センサによって算出されたモータ駆動電流から算出される。供試モータ出力トルクは、制御部８１２でモータ駆動電流から算出されてもよいし、トルク算出部（図示せず）で供試モータ出力トルクが算出され、制御部８１２に渡されてもよい。
図１３は、供試モータ回転数の時系列データである。横軸が経過時間であり、縦軸が供試モータ回転数である。供試モータ回転数は、上述の回転数検出素子で検出された値を用いればよい。
図１４は、供試側バッテリ１２３のバッテリ電流の時系列データである。横軸が経過時間であり、縦軸がバッテリ電流である。バッテリ電流は、供試側バッテリ１２３に設けられた電流センサによって算出される。
図１５は、供試側バッテリ１２３のバッテリＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の時系列データである。横軸が経過時間であり、縦軸がＳＯＣである。ＳＯＣは、供試側バッテリ１２３に設けられたセンサ（例えば、第３の実施形態で説明するバッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ））によって算出される。
次に、目標車速パターンで運行した際の供試モータ１２１の回転数および対応する供試モータ１２１の出力トルクのサンプリング点をプロットした図を図１６に示す。
横軸は供試モータ回転数であり、縦軸は供試モータ出力トルクである。図１６に示すように、予め測定したモータのトルクと回転数との関係から得られる効率を等値線図などで表した図上に出現頻度をプロットすることにより、供試モータの効率に関する出現頻度を表現することができる。これにより、試験条件下で、供試モータ１２１が効率の良いトルクおよび回転数で使用されているかを評価することができる。等値線で示された効率の高い領域にサンプリング点が集まっていれば、効率がよく損失の少ない条件でモータを使用できている、すなわち走行時の消費電力を抑制できているといえる。
なお、試験条件入力ＩＦ８１１に複数の目標車速パターン、複数の制御アルゴリズムまたは複数の制御パラメータなど試験条件として複数の要素が入力される場合、複数の試験条件のうち指定された組み合わせで試験を順次実行してもよい。試験が順次実行されたのち、試験結果出力ＩＦ８１３が、組み合わせごとの試験結果を出力する。試験結果出力ＩＦ８１３が、組み合わせごとの試験結果を一覧として出力してもよい。
以上に示した第２の実施形態によれば、実際の車両に組み込まずとも台上でモータ制御ＥＣＵの制御アルゴリズム変更や車両諸元変更による実電費への影響が評価できる。モータの効率に関する出現頻度をグラフ化することで、容易に様々な試験条件下でのモータの効率を判定することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、バッテリを制御するバッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ）を有する点が上述の実施形態と異なる。
第３の実施形態に係る電動車両用試験装置を含む電動車両用試験システムについて図１７のブロック図を参照して説明する。
第３の実施形態に係る電動車両用試験システム１７００は、電動車両用試験装置１７１０および試験対象物１７２０を含む。電動車両用試験装置１７１０は、負荷モータ１１１、負荷側インバータ１１２、負荷側バッテリ１１３および制御部１１４を含む。試験対象物１７２０は、供試モータ１２１、供試側インバータ１２２、供試側バッテリ１２３およびＢＭＵ１７２１を含む。
供試モータ１２１、供試側インバータ１２２、供試側バッテリ１２３、負荷モータ１１１、負荷側インバータ１１２、負荷側バッテリ１１３の動作については、第１の実施形態と同様の動作を行うので、ここでの説明を省略する。
ＢＭＵ１７１１は、供試側バッテリ１２３を制御し、バッテリ出力電流、ＳＯＣなどを含む状態信号を生成する。
制御部１１４は、図２に示す構成と同様であるが、供試側トルク制御部２０２がバッテリの状態に応じたモータ制御アルゴリズムを含んでいる場合にも、評価可能となる。例えば、供試側トルク制御部２０２が、状態信号を用いて供試モータトルク指令値を算出し、試験結果出力ＩＦ８１３が、状態信号に基づく試験結果を出力する。
例えば、図１０、図１４、図１５などの出力結果を表示するために用いるバッテリ出力電流、ＳＯＣなどの情報をＢＭＵから取得することができるので、正確に消費電力を求めることができる。第３の実施形態では、図１０に示すバッテリ総出力はＢＭＵから取得したバッテリ電流および電圧を掛け合わせて積分することにより消費電力を算出すればよい。
以上に示した第３の実施形態によれば、ＢＭＵを用いることで、より正確な電力消費を算出することができ、評価の精度を高めることができる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、負荷モータおよび供試モータにトルク検出部を接続する点が上述の実施形態と異なる。
第４の実施形態に係る電動車両用試験装置を含む電動車両用試験システムについて図１８のブロック図を参照して説明する。
第８の実施形態に係る電動車両用試験システム１８００は、電動車両用試験装置１８１０および試験対象物１２０を含む。
電動車両用試験装置１８１０は、負荷モータ１１１、負荷側インバータ１１２、負荷側バッテリ１１３、制御部１１４およびトルク検出部１８１１を含む。
試験対象物１２０、負荷モータ１１１、負荷側インバータ１１２、負荷側バッテリ１１３の動作については、第１の実施形態と同様の動作を行うので、ここでの説明を省略する。
トルク検出部１８１１は、供試モータ１２１と負荷モータ１１１との出力軸が互いに結合された軸上に配置され、供試モータ１２１および負荷モータ１１１の出力トルクのそれぞれを検出し、トルク値を得る。
制御部１１４は、トルク検出部１８１１からトルク値を算出する。
以上に示した第４の実施形態によれば、インバータ出力電流からモータ出力トルクを換算する方式よりも、正確な出力トルクを算出することができ、評価の精度を高めることができる。
上述の実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した電動車両用試験装置による効果と同様な効果を得ることも可能である。上述の実施形態で記述された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の電動車両用試験装置と同様な動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合又は読み込む場合はネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。
また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。
さらに、本実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。
また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本実施形態における記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
なお、本実施形態におけるコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。
また、本実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１００，８００，１７００，１８００・・・電動車両用試験システム、１１０，８１０，７１０，１８１０・・・電動車両用試験装置、１１１・・・負荷モータ、１１２・・・負荷側インバータ、１１３・・・負荷側バッテリ、１１４，８１２・・・制御部、１２０，１７２０・・・試験対象物、１２１・・・供試モータ、１２２・・・供試側インバータ、１２３・・・供試側バッテリ、２０１・・・運転者信号生成部、２０２・・・供試側トルク制御部、２０３・・・走行抵抗算出部、２０４・・・制動力算出部、２０５・・・負荷側トルク制御部、５０１・・・第１制動力算出部、５０２・・・第２制動力算出部、５０３・・・加算部、５０４・・・制動力比較部、８１１・・・試験条件入力インタフェース（ＩＦ）、８１２・・・制御部、８１３・・・試験結果出力インタフェース（ＩＦ）、１００１・・・バッテリ総出力、１００２・・・総走行距離、１００３・・・電力消費量率、１７２１・・・ＢＭＵ、１８１１・・・トルク検出部。

Claims (11)

  1. 時系列に沿った目標車速の変化を示す目標車速パターンを含む試験条件に応じて、運転者のアクセルの操作量に対応する第１信号と、該運転者のブレーキの操作量に対応する第２信号とを生成する信号生成部と、
    前記第１信号に応じた第１指令値により、試験対象物に含まれる供試モータのトルクを制御する第１トルク制御部と、
    前記供試モータの回転数を用いて前記車両が走行する際に想定される走行抵抗を算出する抵抗算出部と、
    前記第２信号に対応する第１制動力候補と、前記供試モータの回転数から得られる実車速に対応する第２制動力候補および前記車両のクリープトルクに対応する第１指令値の和とのうちの小さい方を制動力として算出する制動力算出部と、
    前記走行抵抗と前記制動力とに応じた第２指令値により、前記供試モータに結合される負荷モータのトルクを制御する第２トルク制御部と、を具備する電動車両用試験装置。
  2. 前記負荷モータと、
    前記第２指令値に応じて前記負荷モータの回転を制御する負荷側インバータと、
    前記インバータに電源を供給する負荷側バッテリと、をさらに具備し、
    前記試験対象物は、前記第１指令値に応じて前記供試モータの回転を制御する供試側インバータと、該供試側インバータに電源を供給する供試側バッテリと、をさらに含み、
    前記負荷モータの出力軸と前記供試モータの出力軸とが結合される請求項１に記載の電動車両用試験装置。
  3. 前記第１トルク制御部は、実ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）で用いられる制御アルゴリズムを含む請求項１または請求項２に記載の電動車両用試験装置。
  4. 前記試験条件に基づいて試験を実行した試験結果を出力する出力部をさらに具備する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両用試験装置。
  5. 前記目標車速パターン、実ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）で用いられる制御アルゴリズム、制御パラメータおよび車両諸元の少なくとも１つを前記試験条件として入力する入力部をさらに具備する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動車両用試験装置。
  6. 前記出力部は、前記目標車速パターンの時系列に沿った前記供試モータの回転数と対応する該供試モータの出力トルクとのサンプリング点を、前記供試モータの効率を表す等値線図にプロットした結果を出力する請求項５に記載の電動車両用試験装置。
  7. 前記試験対象物が、前記第１指令値に応じて前記供試モータの回転を制御する供試側インバータと、該供試側インバータに電源を供給する供試側バッテリと、前記供試側バッテリの状態を示す状態信号を生成するバッテリマネジメントユニットとを含む場合、
    前記第１トルク制御部は、前記状態信号を用いて前記第１指令値を算出する請求項５または請求項６に記載の電動車両用試験装置。
  8. 前記供試モータおよび前記負荷モータのそれぞれの出力トルクを検出するトルク検出部をさらに具備する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電動車両用試験装置。
  9. 前記入力部に複数の前記試験条件が入力される場合、複数の前記試験条件のうち指定された組み合わせで試験を順次実行する請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の電動車両用試験装置。
  10. 前記出力部は、前記組み合わせごとの試験結果を出力する請求項９に記載の電動車両用試験装置。
  11. 時系列に沿った目標車速の変化を示す目標車速パターンを含む試験条件に応じて、運転者のアクセルの操作量に対応する第１信号と、該運転者のブレーキの操作量に対応する第２信号とを生成し、
    前記第１信号に応じた第１指令値により、試験対象物に含まれる供試モータのトルクを制御し、
    前記供試モータの回転数を用いて前記車両が走行する際に想定される走行抵抗を算出し、
    前記第２信号に対応する第１制動力候補と、前記供試モータの回転数から得られる実車速に対応する第２制動力候補および前記車両のクリープトルクに対応する第１指令値の和とのうちの小さい方を制動力として算出し、
    前記走行抵抗と前記制動力とに応じた第２指令値により、前記供試モータに結合される負荷モータのトルクを制御する電動車両用試験方法。
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