JPH03212194A - 駆動用電動機を有する電気製品の性能模擬試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、電気自動車や巻き上げ機等、駆動用電動機
を有する電気製品の研究や開発等に用いる駆動用電動機
を有する電気製品の性能模擬試験装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えば電気自動車の研究や開発等において、その
性能模擬試験としての模擬走行試験は在来のエンジン自
動車と同様にシャーシ・ダイナモメータ等の装置によっ
て行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、シャーシ・ダイナモメータ等の装置は大がかり
で高価であるとともに、設定しつる模擬走行条件の範囲
が狭く、また、シャーシ・ダイナモメータ等を用いて模
擬走行試験を行なうには、電気自動車のシャーシ等を基
本的に構成することが必要であるので模擬走行試験に先
立つ準備作業も面倒である。

この発明は、このような事情に基づいてなされたもので
、高価な装置を用いず、性能模擬試験に先立つ準備作業
も簡単でありながら、模擬試験条件を広い範囲で設定し
つる。駆動用電動機を有する電気製品の性能模擬試験装
置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、この発明は、２つの電動機
群を備え、各電動機群にはそれぞれの回転速度を検出す
る速度検出手段を具備させ、これらの電動機群の間をト
ルクメータを介して連結し、一方の電動機群を負荷装置
とするとともに、他方の電動機群を電気製品の駆動用電
動機である駆動装置とし、これらの各電動機群の駆動条
件をそれぞれ変更可能に構成し、該他方の電動機群を電
気製品の適宜の駆動スケジュールに沿って駆動させると
ともに、前記一方の電動機群は前記駆動スケジュールに
よる負荷に沿って駆動させ、これらの各電動機群への電
気的入出力値、各速度検出手段の検出値および前記トル
クメータの検出値を演算して電気製品の模擬性能値を得
るものである。

（作用） この発明によれば、高価な装置を用いず、電動機が単体
に近い状態のまま性能模擬試験を行なうことができるの
で、性能模擬試験に先立つ準備作業が簡単である。

また、電気的入力値や速度検出手段の検出値およびトル
クメータの検出値から模擬性能値を演算して得るもので
あるので、負荷装置を構成する電動機群の駆動条件や駆
動装置を構成する電動機群の駆動条件を代えることによ
って、広い範囲での模擬性能試験を行なうことが容易で
ある。

（実施例） 以下、図面に示す、電気自動車の模擬走行試験装置の一
実施例によりこの発明を説明する。

第１図において、１は第１の電動機、２は第２の電動機
、３は第３の電動機である。

第１および第２の電動機１，２は直流電動機からなり、
第３の電動機３は交流電動機からなる。

これらの３つの電動機１．　２．　３はその出力軸を一
直線上に配列したもので、各電動機の出力軸の間は同一
長さの連結軸４．５を介して互いに連結されている。

したがって、これらの各電動機１．　２．　３の出力軸
は、一体的に回動するようになっている。

そして、第１の電動機１と第２の電動機２の間を連結す
る連結軸４には、トルクメータ６が装着されており、第
１の電動機１および第３の電動機３の他端側の出力軸上
にはそれぞれパルスジェネレータからなる速度検出手段
７，８が装着されている。

このように連結された各電動機１．　２．　３には、そ
れぞれ独立に構成されたモータ駆動装置１１゜１２．１
３が設けられており、これらのモータ駆動装置１１，１
２．１３を介して駆動電源１０が接続されている。

これらの駆動電源１０は、商用電源をコンバータで直流
化したものであり、第３の電動機３のモータ駆動装置１
３には、前記駆動電源ｌＯの他に蓄電池１０ａおよびイ
ンバータ１０ｂが設置され、蓄電池１０ａは前記駆動電
源１０と切り換え可能に構成されている。

そして、前記モータ駆動装置１１．　１２．　１３には
、各別に設けられた制御装置１４．　１５．　１６から
以下のごとき制御信号が供給され、各電動機１．　２．
　３はその制御信号にしたがって駆動される。

この試験装置Ｓは計測・制御システム２０を有する。

二の計測・制御システム２０は、マイクロコンピュータ
システム２１と、計測・制御インタフェース２２と、前
記電動機１．　２．　３に対応して各別に設置された制
御装置１４，１５．１６とを有する。

マイクロコンピュータシステム２１は、本体２１ａと、
キーボード等の入力手段２１ｂと、ＣＲＴデイスプレィ
等の表示手段２１ｃとを有するものである。

このマイクロコンピュータシステム２１においては、入
力手段２１ｂから電気自動車の走行スケジュール（走行
速度または設定駆動トルク）および車両定数を入力する
ことによって、これから回転数またはトルクを算出し、
駆動装置側となる電動機の制御装置に回転数指令値また
は駆動トルク指令値を出力する。

また、負荷装置側となる電動機の制御装置には、走行ス
ケジュール（設定回転数）および車両定数あるいは実回
転数および車両定数から、走行状態に相当する走行抵抗
（トルク）を算出して指令する。

さらに、このマイクロコンピュータシステム２１は、各
種計測値を表示手段２１ｃに表示するとともに、電動機
効率やＫＷＨ当りの走行距離等の走行値を算出して、表
示手段２１ｃに表示する。

すなわち、この実施例において用いるマイクロコンピュ
ータシステム２１の制御用プログラムによれば、以下の
６つの動作が行なわれる。

（１）運転モードの選択は、前記３つの電動機１，２゜
３から、任意の電動機を選択して駆動装置および負荷装
置を構成することができる。

（２）制菌モードの選択は、駆動装置として選択された
電動機について、速度制御、トルク制御、あるいは速度
およびトルク制御の３つの方式から制御方式を選択する
ことができる。

負荷装置として選択された電動機については、前記駆動
装置を構成する電動機の設定速度あるいは実速度から負
荷抵抗を演算して負荷装置の電動機にトルク信号として
与え、駆動状態に対応し走行状態を模擬した負荷を生じ
させることができる。

（３）ギヤチェンジおよび走路状態の模擬については、
入力手段２１ｂからワンタッチで入力することができ、
ギヤ比定数、ころがり抵抗係数や坂道勾配定数等を容易
に入力し、また模擬走行試験中に適宜変更可能となって
いるので、現実に直面する走行状態の模擬が可能である
。

（４）模擬走行試験中においては、電動機の回転速度。

駆動トルク、駆動装置および負荷装置を構成する各電動
機の電圧、電流、電力効率等の電気的入出力値等をリア
ルタイムで表示装置２１ｃに表示するとともに、記録が
可能である。

（５）また、模擬走行試験中において、各電動機の回転
速度−トルクあるいは回転速度−出力等の各種特性曲線
をリアルタイムで表示装置に表示させるとともに、それ
らの記録が可能となっている。

（６）さらに、模擬走行試験後においては、走行中に記
憶された走行距離や走行にともなう消費電力あるいは回
生電力等によって、単位エネルギ（ＫＷｈ）当りの走行
距離等の走行性能値（この発明でいう模擬性能値に該当
する）計算することが可能である。

計測・制御インタフェース２２は、前記マイクロコンピ
ュータシステム２１からの指令値に対応する信号を各制
御装置１４，１５．１６に伝達するとともに、各種の計
測値をマイクロコンピュータシステム２１に伝達するも
のである。

制御装置１４，１５．１６は、前記計測・制御インタフ
ェース２２からの回転数やトルクの指令信号を受け、対
応する電動機のモータ駆動装置１１．１２．１３に各電
動機の制御信号を与えるものである。

制御装置１４，１５．１６からの制御信号を受けた各モ
ータ駆動装置１１，１２．１３は、電源から供給される
電動機の駆動電圧値および駆動電流値を制御し、負荷装
置を構成する電動機および駆動装置を構成する電動機を
前記マイクロコンピュータシステム２１の指令に沿って
駆動する。

このように構成された模擬走行試験装置Ｓは、例えば、
次のように作動する。

今、第１の電動機１を駆動側（電動機が単一であるが、
この発明でいう他方の電動機群に該当する）とし、第２
および第３の電動機２．３を負荷側（この発明の一方の
電動機群に該当する）とする。

なお、この場合に第３の電動機３ 電源を投入せず、単にダミーウェイ 機能させることとする。

自動車の走行抵抗Ｔは、 ことができる。

Ｔ＝Ａ＋Ｂ十Ｃ 公知の次式で算出する については、 トとしてのみ ころがり抵抗、登降坂抵抗Ｃ そして、模擬走行試験の条件として、セダン型普通乗用
車を第２図に示す走行スケジュールにしたがって敷石舗
装路を平地走行する場合とすると、既知の試験値は以下
の通りである。

慣性モーメント　　Ｊ　（Ｋｇ−ｍ２）　　０．０７車
体総重量　　　　Ｗ　（Ｋｇ）　　　７３０ギヤ比　　
　　　　ＧＲ６ タイヤ有効径　　　Ｄ　（ｍ）　　　　０．５５空気抵
抗係数　　　ＭＬ　　　　　　０．００２５前面投影面
積　　　Ｓ　（ｍ２）　　　１．５５ころがり抵抗係数
　Ｍ　Ｒ０，０２５ 電動機運転角速度　（１）　（ｒａｄ／ｓ）　　Ｏｏ−
３４５０ｒｐ相当坂道勾配　　　　　θ（ｒａｄ）　　
　　０したがって、これらの数値を上式に代入すること
によって、この場合の走行抵抗Ｔを算出することができ
る。

これらの数値を前記入力手段２１ｂからマイクロコンピ
ュータシステム２１に入力し、これらの数値と後述の走
行スケジュールから所定の演算を行う。

この演算結果である走行抵抗Ｔは、負荷トルクに該当す
るので、負荷トルク指令は計測・制御インタフェース２
２を経て、負荷装置である第２の電動機２の制御装置１
５に伝達され、モータ駆動装置１２を介して第２の電動
機２を発電運転することにより想定された走行条件と一
致した負荷を加えることができる。

一方、駆動装置を構成する第１の電動機１に関しては、
第２図に示す走行スケジュールＡを前記入力手段２１ｂ
から入力し、マイクロコンピュータシステム２１によっ
て、この走行スケジュールに沿った駆動回転数指令ある
いは駆動トルク指令を算出し、計測・制御インタフェー
ス２２を経て第１の電動機１に対応する制御装置１４に
供給すそして、モータ駆動装置１１を介して第１の電動
機１はこの指令信号に沿って駆動されることになる。

なお、この場合速度検出手段７の検出した速度信号を制
御装置１４にフィードバックさせ、前記走行スケジュー
ルからのずれを補正して走行スケジュールを遵守させる
ように構成している。

このようにして行なわれた模擬走行試験の結果は、第３
図から第５図に示すとおりであり、前記表示手段２１ｃ
や図示しないプロッタ等によって出力することができる
。

第３図は、第１の電動機１の回転数（速度）の経時的変
化の状態を示し、実線Ｂは実回転数を、破線Ｃは設定回
転数を示す。

この第３図から明らかなように、第１の電動機１は第２
の電動機２の負荷装置としての駆動および第３の電動機
３の付随にかかわらず、概ね第２図に示す走行スケジュ
ールに沿って駆動されていることが分かる。

第４図は第２の電動機２負荷設定トルクの経時的変動を
破線りで示すとともに、トルクメータ６で検出した第１
の電動機１に加わった実トルの経時的変動を実線Ｅで示
したものである。

これら両者の間においても、全体的には概ね同様のトル
ク変化を示している。

第５図は、第１の電動機１の出力軸上での出力の経時的
変動の状態Ｆを示すものである。

そして、この出力変動の状態は、電気自動車が前記走行
スケジュールにしたがって走行した場合の所要電力に対
応するものであるので、電気自動車の電源装置やその制
御システム等の研究や開発に有益な資料となる。

以上説明した実施例の作動説明においては、第１の電動
機１を駆動装置とし、第２の電動機２を負荷装置として
駆動するとともに、第３の電動機３をダミーウェイトと
して用いたが、本実は以下のように使用することもでき
、前記と同様に模擬走行試験を行なうことができる。

すなわち、第３の電動機３で駆動装置を構成させ、第１
の電動機１を用いて負荷装置を構成させると、交流電動
機を電気自動車の駆動装置として使用する場合の模擬走
行試験を行なうことができ、この場合、交流電動機の電
源を蓄電池１０ａ、インバータ１０ｂで構成して蓄電池
１０ａをもふくめた模擬走行試験をすることができる。

これとは逆に、第１の電動機１を前述と同様に駆動装置
とし、第３の電動機３として例えば交流電動機を用いた
負荷装置とすれば、直流電動機である前記第２の電動機
２とは異なった始動特性および運転特性によって、低速
時に高負荷とする等。

負荷特性に変化を与えることができ、模擬走行試験条件
の幅が拡大される利点がある。

また、第１の電動機１および第２の電動機２の両者を用
いて駆動装置を構成させ、第３の電動機３のみで負荷装
置を構成させると、例えば電気自動車の前輪と後輪の２
軸間での負荷分担の状態を把握することができる。

この場合、前記連結軸５にも連結軸４と同様にトルクメ
ータ６を設置する。

さらに、これとは逆に、第３の電動機３のみで駆動装置
を構成させ、第１および第２の電動機１゜２の両者で負
荷装置を構成すると、負荷変動の変化の自由度が高まり
、種々な走行スケジュールによる模擬走行試験を行なう
ことができる。

なお、必要に応じて、設置されている各電動機１、　２
．　３を出力の大きさや形式の異なる適宜の電動機と交
換して模擬走行試験を行なうこととすることも可能であ
る。

そして、さきに説明した実施例においては、原寸モデル
の自動車が走行試験を行なう場合を想定して試験を行な
った場合であるが、この模擬走行試験装置においては、
具体的に自動車に関するものとしては前記入力装置２１
ｂから入力された数値のみであるので、この入力する数
値を適宜選択することによって種々の形式の自動車や各
種の大きさの自動車について模擬走行試験を行なうこと
ができ、また、一定の係数による縮小モデルでの模擬走
行試験も自由に行なうことができる。

さらに、さきに説明した作動説明においては、走行スケ
ジュールを速度で設定して駆動装置を構成する第１の電
動機１を速度制御し、負荷装置を構成する第２の電動機
２をトルク制御することとしたが、この実施例はこれに
限らず、駆動装置側の電動機をもトルク制御することと
しても良く、また、駆動側の電動機を例えば１５００ｒ
ｐｍまでの加速時をトルク制御とし、この回転数以上と
なった場合に、速度制御に切り換えることとしても良い
。

以上説明したように、この発明の模擬走行試験装置は、
比較的安価な装置で構成することができ、経済的かつ効
率よく電気自動車の電源装置や駆動系の試験あるいは走
行性能試験を繰り返し精度良く行なうことができる。

また、試験に際しては車両定数や走行スケジュールを入
力手段によって入力するだけで良いので、各種の車両モ
デルおよび走行スケジュールについて簡単かつ容易に試
験評価を行なうことができる。

以上説明した実施例は、電気製品としての電気自動車に
ついて、模擬性能試験としての模擬走行試験を行なう場
合についてであるが、この発明はこれに限らず、巻き上
げ機等のその他の電気製品についての模擬性能試験にも
同様に実施することができるのはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、高価な装置を
用いず、電動機が単体に近い状態のまま性能模擬試験を
行なうことができるので、性能模擬試験に先立つ準備作
業が簡単である。

また、電気的入力値や速度検出手段の検出値およびトル
クメータの検出値から模擬性能値を演算して得るもので
あるので、負荷装置を構成する電動機群の駆動条件や駆
動装置を構成する電動機群の駆動条件を代えることによ
って、広い範囲での模擬性能試験を行なうことが容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である。電気自動車の模擬走
行試験装置の全体説明図、第２図は走行スケジュール、
第３図は駆動側電動機の出力軸の回転数変化の状態を示
すグラフ、第４図は駆動側および負荷側の電動機のトル
ク変動の状態を示すグラフ、第５図は駆動側電動機の出
力の変動を示すグラフである。 模擬走行試験装置、 第１の電動機、 第２の電動機、 第３の電動機、 トルグメータ、 ８；速度検出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２つの電動機群を備え、各電動機群にはそれぞれの回転
   速度を検出する速度検出手段を具備させ、これらの電動
   機群の間をトルクメータを介して連結し、 一方の電動機群を負荷装置とするとともに、他方の電動
   機群を電気製品の駆動用電動機である駆動装置とし、こ
   れらの各電動機群の駆動条件をそれぞれ変更可能に構成
   し、 該他方の電動機群を電気製品の適宜の駆動スケジュール
   に沿って駆動させるとともに、前記一方の電動機群は前
   記駆動スケジュールによる負荷に沿つて駆動させ、 これらの各電動機群への電気的入出力値、各速度検出手
   段の検出値および前記トルクメータの検出値を演算して
   電気製品の模擬性能値を得ることを特徴とする駆動用電
   動機を有する電気製品の性能模擬試験装置。