WO2019163936A1 - 電力演算装置および電力演算方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power calculation device for calculating a power value of power supplied via a power line based on a voltage value of a voltage applied to the power line and a current value of a current flowing through the power line, and The present invention relates to a power calculation method.
- the following patent document discloses a control drive device for an electric compressor for an automobile (an electric compressor constituting an air conditioner for an automobile).
- an electric vehicle in which this control drive device is mounted employs a configuration in which a traveling motor is driven by electric power stored in a battery to obtain traveling power.
- the electric power stored in the battery is consumed not only by the traveling motor but also by an electric compressor or the like. For this reason, in order to extend the distance that can be traveled by the electric power stored in the battery, it is necessary to suitably control the electric power consumption by the electric compressor.
- the power value of the power consumed by the electric compressor is calculated in an inverter (an example of a “control drive device”) that converts the direct current supplied from the battery into alternating current and supplies it to the electric compressor.
- an inverter an example of a “control drive device” that converts the direct current supplied from the battery into alternating current and supplies it to the electric compressor.
- the inverter uses a DC voltage and a DC current on the input side (voltage value and current value of the power line in a state where power is supplied from the battery to the inverter).
- DC voltage detecting means and DC current detecting means for detecting and outputting to the control unit are provided.
- the control unit calculates the power value of the power consumed with the operation of the electric compressor based on the voltage value and the current value detected by the detection means. At this time, the control unit performs control to reduce the rotational speed of the electric compressor when the calculated power value is equal to or greater than an allowable value. As a result, the power consumption associated with the operation of the electric compressor is reduced, and as a result, the travelable distance can be increased.
- the control drive device disclosed in the above patent document has the following problems to be solved. Specifically, in the control drive device disclosed in the above-mentioned patent document, the power value of the power consumed in association with the operation of the electric compressor of the air conditioner during actual use (when the automobile is used by the user) is set. The purpose is to control. For this reason, the voltage value and current value detection means used for calculating the power value, and the calculation unit for calculating the power value based on the detection result (voltage value and current value), Is provided in an inverter (control drive device) that supplies electric power to the electric compressor.
- the DC voltage detecting means and the DC current detecting means in the inverter are externally connected. It is necessary to measure a voltage value and a current value by connecting a voltage measuring device or a current measuring device as a device to a power line from the battery to the inverter. For this reason, since it will be necessary to prepare those measuring devices, the problem that the specific cost of an electric power value has risend exists.
- the present invention has been made in view of such problems to be solved, and provides a power calculation device and a power calculation method capable of specifying the power value of power supplied via a power line at low cost.
- the main purpose It is another object of the present invention to provide a power calculation device and a power calculation method capable of specifying a power value in a state similar to the operation state during actual use.
- the power calculation device periodically specifies the voltage value of the first voltage applied to the power line and the current value of the current flowing through the power line.
- a power calculation device comprising a processing unit for calculating a power value of power supplied via the power line based on the specified voltage value and current value, wherein a serial bus for CAN communication is provided.
- a reading unit that reads a CAN frame transmitted from the serial bus, and the reading unit is a voltage value data frame as the CAN frame that can specify the voltage value, and the CAN that can specify the current value.
- a current value data frame as a frame is read from the serial bus and output to the processing unit, and the processing unit is configured to output the voltage value data frame. Said voltage value which is specified on the basis, and calculates the power value based on the current value that is specified based on the current value data frames.
- the power calculation device periodically specifies the voltage value of the first voltage applied to the power line and the current value of the current flowing through the power line, and the specified voltage value.
- a power calculation device comprising a processing unit for calculating a power value of power supplied via the power line based on the current value, wherein the CAN frame is transmitted via a CAN communication serial bus. Read from the serial bus, and a current measurement unit that measures the current value and outputs current value data, the reading unit being voltage value data as the CAN frame that can identify the voltage value A frame is read from the serial bus and output to the processing unit.
- the processing unit is configured to specify the voltage value specified based on the voltage value data frame, and the current value. Computing the power value based on the current value specified based on the over data.
- the power calculation device is the power calculation device according to claim 2, wherein the current measurement unit is capable of measuring the current value in a non-contact manner with respect to a power supply conductor of the power line.
- a current sensor is provided.
- the power calculation device periodically specifies the voltage value of the first voltage applied to the power line and the current value of the current flowing through the power line, and the specified voltage value.
- a power calculation device comprising a processing unit for calculating a power value of power supplied via the power line based on the current value, wherein the CAN frame is transmitted via a CAN communication serial bus. Read from the serial bus, and a voltage measurement unit that measures the voltage value and outputs voltage value data, the reading unit being current value data as the CAN frame that can identify the current value A frame is read from the serial bus and output to the processing unit.
- the processing unit is configured to output the voltage value specified based on the voltage value data and the current value data frame. Computing the power value based on the current value specified based on the over arm.
- the power calculation device is the power calculation device according to claim 4, wherein the voltage measurement unit can measure the voltage value in a non-contact manner with respect to a power supply conductor of the power line.
- a voltage sensor is provided.
- the power calculation device is the power calculation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the reading unit is a plurality of the serial buses through which the CAN frame is relayed via a repeater.
- the CAN frame necessary for the calculation of the power value is read from the serial bus to which the CAN frame output device that outputs the CAN frame necessary for the calculation of the power value by the processing unit is connected.
- the power calculation device is the power calculation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the reading unit is applied to a frame transmission conductor of the serial bus during transmission of the CAN frame.
- a voltage detection unit having a non-contact type voltage sensor capable of detecting the voltage of 2 in a non-contact manner with respect to the frame transmission conductor, and a change in the voltage level of the second voltage detected by the voltage detection unit.
- a frame specifying unit for specifying the CAN frame transmitted through the serial bus.
- the power calculation device in the power calculation device according to claim 1, generates a power value data frame as the CAN frame capable of specifying the power value calculated by the processing unit. And a CAN frame output unit for outputting to the serial bus.
- the power calculation method periodically specifies the voltage value of the first voltage applied to the power line and the current value of the current flowing through the power line, and the specified voltage value.
- a power calculation method for calculating a power value of power supplied via the power line based on the current value wherein the voltage of the CAN frame transmitted via a CAN communication serial bus A voltage value data frame that can specify a value and a current value data frame that can specify the current value of the CAN frame are read from the serial bus, and the voltage specified based on the voltage value data frame The power value is calculated based on the value and the current value specified based on the current value data frame.
- the power calculation method periodically specifies the voltage value of the first voltage applied to the power line and the current value of the current flowing through the power line, and the specified voltage value.
- a power calculation method for calculating a power value of power supplied via the power line based on the current value wherein the voltage of the CAN frame transmitted via a CAN communication serial bus A voltage value data frame capable of specifying a value is read from the serial bus, the current value is measured, the voltage value specified based on the voltage value data frame, and the power based on the measured current value Calculate the value.
- the power calculation method periodically specifies the voltage value of the first voltage applied to the power line and the current value of the current flowing through the power line, and the specified voltage value. And a power calculation method for calculating a power value of power supplied via the power line based on the current value, wherein the voltage value is measured and transmitted via a serial bus for CAN communication.
- the current value data frame that can specify the current value of the CAN frame is read from the serial bus, the voltage value measured, and the power based on the current value specified based on the current value data frame Calculate the value.
- a power calculation method is the power calculation method according to any one of the ninth to eleventh aspects, wherein the power value of the plurality of serial buses to which the CAN frame is relayed via a repeater.
- the CAN frame required for the calculation of the power value is read from the serial bus connected to the CAN frame output device that outputs the CAN frame required for the calculation.
- the power calculation method according to claim 13 is the power calculation method according to any one of claims 9 to 12, wherein the second voltage applied to the frame transmission conductor of the serial bus during the transmission of the CAN frame
- the non-contact voltage sensor that can detect the frame transmission conductor in a non-contact manner is used to detect the second voltage, and based on the detected voltage level change of the second voltage, the serial bus The CAN frame transmitted via is identified.
- the power calculation method according to claim 14 is the power calculation method according to any one of claims 9 to 13, wherein a power value data frame is generated as the CAN frame capable of specifying the calculated power value, and the serial number is calculated. Output to the bus.
- the power calculation device according to claim 1 and the power calculation method according to claim 9, wherein the voltage value data frame as a CAN frame that can specify the voltage value of the first voltage applied to the power line, and the power line Current value data frames as CAN frames that can identify the current value of the current flowing through the CAN communication serial bus are read from the CAN communication serial bus, and the voltage value and current value data frame specified based on the voltage value data frame are read. Based on the current value specified based on the power value, the power value of the power supplied via the power line is calculated.
- the voltage value specified based on the voltage value data frame read from the serial bus and the current value read from the serial bus The voltage of the first voltage applied to the power supply conductor of the power line by calculating the power value of the power supplied via the power line based on the current value specified based on the data frame
- the power value can be calculated at low cost as much as the measuring device for measuring the value and the measuring device for measuring the current value of the current flowing through the power supply conductor of the power line are not necessary. .
- a voltage value data frame as a CAN frame capable of specifying the voltage value of the first voltage applied to the power line is used for CAN communication.
- the power calculation device based on the voltage value specified based on the voltage value data frame read from the serial bus and the measured current value, By calculating the power value of the power supplied via the power line, a measuring device for measuring the voltage value of the first voltage applied to the power supply conductor of the power line is not required. Only the power value can be calculated at low cost.
- the current value is measured by using a non-contact type current sensor capable of measuring a current value in a non-contact manner with respect to a power supply conductor of the power line.
- a current value data frame as a CAN frame capable of specifying a current value of a current flowing through the power line is obtained from a serial bus for CAN communication. Read and measure the voltage value of the first voltage applied to the power line, and supplied via the power line based on the measured voltage value and the current value specified based on the current value data frame The power value of the current power is calculated.
- the power calculation device according to claim 4 and the power calculation method according to claim 11, based on the measured voltage value and the current value specified based on the current value data frame read from the serial bus.
- the power required for measuring the current value of the current flowing through the power supply conductor of the power line becomes unnecessary. The value can be calculated at low cost.
- the voltage value is measured using the non-contact type voltage sensor capable of measuring the voltage value in a non-contact manner with respect to the power supply conductor of the power line.
- a CAN frame necessary for calculating a power value among a plurality of serial buses through which a CAN frame is relayed via a repeater is obtained.
- the power calculation device and the power calculation method according to claim 13, wherein the second voltage applied to the frame transmission conductor of the serial bus at the time of CAN frame transmission is contactless to the frame transmission conductor.
- the second voltage is detected using a non-contact voltage sensor that can be detected in step (1), and the CAN frame transmitted via the serial bus is specified based on the change in the voltage level of the detected second voltage. Therefore, according to the power calculation device according to claim 7 and the power calculation method according to claim 13, the CAN frame is read without removing the insulation covering the frame transmission conductor in each signal line of the serial bus. Therefore, it is possible to suitably avoid the state in which the insulation of the frame transmission conductor is lowered due to the calculation of the power value.
- the facility side to which the calculated power value is supplied can use the power value specified based on the output power value data frame without providing a configuration for calculating the power value.
- FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a recording apparatus 2.
- FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a repeater 3.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of 10 A of electric power measurement systems.
- 2 is a configuration diagram showing a configuration of a voltage detection unit 50.
- FIG. It is a block diagram which shows an example of a structure of the electric vehicle 100A and the electric power measurement system 10 (10A, 10B).
- the power calculation device and the power calculation method according to the present invention have a configuration in which power is supplied from a power source to a load via a power line, and the voltage value of the voltage applied to the power line (first voltage Voltage value) and the current value of the current flowing through the power line can be used in various facilities having a configuration in which a CAN frame is transmitted via a serial bus.
- first voltage Voltage value the voltage value of the voltage applied to the power line
- current value of the current flowing through the power line can be used in various facilities having a configuration in which a CAN frame is transmitted via a serial bus.
- the electric vehicle 100 includes a driving battery 101, an auxiliary battery 102, a battery control unit 103, a voltage control unit 104, a charging mechanism 105, an inverter unit 106, a motor 107, an air conditioning device control unit 108, an air conditioning device 109,
- a power control system 10 which is an example of a “power calculation device”, is detachably attached while including a main control unit 110 and a serial bus SB 1.
- a power control system 10 which is an example of a “power calculation device”
- the driving battery 101 is mainly composed of a secondary battery capable of storing electric power consumed by running of the electric vehicle 100.
- the auxiliary battery 102 supplies power necessary for the operation of the electronic device such as the battery control unit 103, the voltage control unit 104, the air conditioner control unit 108, the main control unit 110, and the repeater 3 of the power measurement system 10 described later. It consists of a secondary battery that can store electricity.
- the battery control unit 103 monitors the state of the driving battery 101 under the control of the main control unit 110 and controls the output of electric power from the driving battery 101.
- the voltage control unit 104 includes a DC / DC converter and is configured to be capable of converting a voltage value.
- the voltage control unit 104 is also configured to supply power supplied from a commercial AC via the power line L0, the charging mechanism 105, and the power line L1, A process for transmitting the power supplied from the power generation mechanism to the drive battery 101 via the power line L2 (a process for charging the drive battery 101), a power supplied from the drive battery 101, and a charging mechanism from commercial AC
- the main control unit performs processing for supplying power supplied via 105 and power supplied from a power generation mechanism (not shown) to the auxiliary battery 102 via the power line L3 (processing for charging the auxiliary battery 102). It can be executed under the control of 110.
- the voltage control unit 104 transmits power supplied from the drive battery 101 to the inverter unit 106 via the power line L4, and supplies power supplied from the drive battery 101 to the air conditioner control unit 108.
- the process transmitted via the line L6 can be executed under the control of the main control unit 110.
- the charging mechanism 105 performs AC / DC conversion on the power supplied from the commercial AC via the power line L0 and transmits the power to the voltage control unit 104 via the power line L1.
- the inverter unit 106 is configured to be able to execute a process of DC / AC converting the power supplied from the voltage control unit 104 and transmitting the power to the motor 107 via the power line L5 under the control of the main control unit 110.
- the motor 107 rotates the driving wheels of the electric vehicle 100 by the electric power supplied via the inverter unit 106 (runs the electric vehicle 100).
- the air conditioner control unit 108 controls the main control unit 110 to perform processing for DC / AC conversion of the power supplied from the voltage control unit 104 and transmitting the power to the air conditioner 109 (an electric compressor or a heat generator) via the power line L7. Configured to be executable below.
- the air conditioner 109 adjusts the interior temperature of the electric vehicle 100 by driving the electric compressor to generate cold air or generating warm air with a heat generator by the electric power supplied from the air conditioner control unit 108.
- the main control unit 110 comprehensively controls each electronic device of the electric vehicle 100.
- various processes are performed under the control of a detector (sensor unit and the like: not shown) for detecting the operation state of each part of the electric vehicle 100 and the main control unit 110.
- Electronic devices battery control unit 103, voltage control unit 104, inverter unit 106, air conditioning device control unit 108, etc.
- serial bus SB1 an example of an in-vehicle communication network corresponding to “CAN communication serial bus”
- signal lines (signal lines such as “CANH (CAN high)”, “CANL (CAN low)” and “SG”) constituting the serial bus SB1 and the serial bus SB2 in the power measurement system 10 described later are It is configured to include an insulation coated conductor (an example of a “frame transmission conductor”).
- the main control unit 110 outputs the CAN frame Fc output from the detector to the serial bus SB1 so that the detection result by the detector can be specified, or is output from the electronic device to the serial bus SB1 so that the operation state of the electronic device can be specified.
- the CAN frame Fc is acquired and the operation state of each part of the electric vehicle 100 is specified.
- the main control unit 110 outputs a CAN frame Fc that can specify a control command for controlling each electronic device to the serial bus SB1 in accordance with an operation program according to the specified operation state.
- a process defined in advance by each electronic device is executed. Note that since CAN communication (CAN frame transmission) by various nodes such as detectors and electronic devices connected to the serial bus SB1 (CAN communication network) is well known, detailed description thereof is omitted.
- the power measurement system 10 is an example of a “power calculation device” configured to be able to calculate a power value according to a “power calculation method”.
- a power calculation device configured to be able to calculate a power value according to a “power calculation method”.
- the power calculation device 1 is a device that can be attached to and detached from a power calculation target facility such as the electric vehicle 100 as an example, and as illustrated in FIG. 2, the voltage detection unit 11, the operation unit 12, and the display unit 13. , A signal output unit 14, a processing unit 15, and a storage unit 16.
- the voltage detection unit 11 corresponds to a “voltage detection unit”, and includes a clamp-type non-contact voltage sensor 11a that is an example of a “non-contact voltage sensor”.
- a reading unit that reads from the serial bus is configured. Specifically, the voltage detection unit 11 is applied to the frame transmission conductor of the serial bus SB1 when various CAN frames Fc are transmitted from various devices to the serial bus SB1, as will be described later, according to the control of the processing unit 15.
- a voltage (an example of a “second voltage”) is detected in a non-contact manner with respect to the frame transmission conductor via the non-contact voltage sensor 11a, and information that can specify the voltage level of the detected voltage is output to the processing unit 15. To do.
- the operation unit 12 includes a plurality of operation switches (not shown) capable of setting operation conditions (conditions relating to power calculation, calculation result notification and recording, etc.) of the power calculation device 1 according to the switch operation.
- the operation signal is output to the processing unit 15.
- the display unit 13 displays the operating state of the power calculation device 1 and the calculation result (calculated power value) by the processing unit 15 under the control of the processing unit 15.
- the signal output unit 14 constitutes a “CAN frame output unit” in combination with the processing unit 15 and the repeater 3, and as described later, a CAN frame generated by the processing unit 15 so that the calculated power value can be specified.
- the relay 3 is caused to relay the power value data frame Fcp to the serial bus SB1.
- the processing unit 15 generally controls the power calculation device 1. Specifically, the processing unit 15 functions as a “frame specifying unit” to change the “voltage level” of the voltage detected by the voltage detection unit 11 during transmission of the CAN frame Fc on the serial bus SB1 of the electric vehicle 100.
- the process of specifying the CAN frame Fc transmitted through the serial bus SB1 (the process of functioning as a “reading unit” and outputting the specified CAN frame Fc to the processing unit 15 itself as the “processing unit”: “Voltage An example of a process of “specifying a value and a current value periodically” is executed.
- the processing unit 15 functions as a “processing unit”, and the “voltage value” specified based on the voltage value data frame Fcv (an example of “voltage value data frame”) in the CAN frame Fc, and CAN Processing for calculating the power value of the power supplied through the power line based on the “current value” specified based on the current value data frame Fca (an example of “current value data frame”) in the frame Fc Execute. Further, the processing unit 15 generates a power value data frame Fcp that can specify the calculated power value, and outputs the generated power value data frame Fcp to the serial bus SB2 from the signal output unit 14, and records the recording device based on the power value data frame Fcp as will be described later.
- the power value data Dp generated in 2 is recorded in the recording device 2 and the power value data frame Fcp is output to the serial bus SB1 via the repeater 3.
- the processing unit 15 causes the display unit 13 to display the calculated power value.
- the storage unit 16 stores an operation program of the processing unit 15, frame specifying data for specifying the CAN frame Fc, and a calculation result (calculated power value) of the processing unit 15.
- the recording device 2 includes a recording medium 21, a data input / output unit 22, a processing unit 23, and a storage unit 24, and is connected to the serial bus SB2 together with the power calculation device 1 and the relay 3.
- the recording medium 21 is composed of a large-capacity recording medium such as an HDD or an SSD, and records various data (power value data Dp, which will be described later) under the control of the processing unit 23.
- the data input / output unit 22 transmits each data input from an external device (such as a portable electronic terminal) to the processing unit 23 to be recorded on the recording medium 21 or recorded on the recording medium 21 under the control of the processing unit 23. Output data to an external device (such as a portable electronic terminal).
- the processing unit 23 generally controls the recording device 2. Specifically, the processing unit 23 acquires the power value data frame Fcp output to the serial bus SB2 by the power calculation device 1 (signal output unit 14), and based on the acquired power value data frame Fcp, the power value Data Dp is generated and recorded on the recording medium 21. In addition, when various data are transmitted from the external device via the data input / output unit 22, the processing unit 23 records the data on the recording medium 21, and outputs the power value from the recording medium 21 according to a request from the external device. Data Dp and the like are read out and output to an external device via the data input / output unit 22.
- the storage unit 24 stores an operation program for the processing unit 23, frame specifying data for specifying the CAN frame Fc, and the like.
- the repeater 3 is a device that is permanently installed on the serial bus SB1 of the electric vehicle 100 (a device for outputting the CAN frame Fc output from a device other than the components of the electric vehicle 100 to the serial bus SB1).
- a voltage detection unit 31 As shown in FIG. 4, a voltage detection unit 31, a signal output unit 32, a processing unit 33, and a storage unit 34 are provided.
- the voltage detection unit 31 includes a clamp-type non-contact type voltage sensor 31a similar to the non-contact type voltage sensor 11a in the same manner as the voltage detection unit 11 in the power calculation device 1, and in combination with the processing unit 33,
- the [reading unit] is configured to read the CAN frame Fc from the serial bus SB2. Specifically, the voltage detection unit 31 is applied to the frame transmission conductor of the serial bus SB2 when the power value data frame Fcp is output from the power calculation device 1 to the serial bus SB2 according to the control of the processing unit 33. The voltage value of the voltage is measured in a non-contact manner with respect to the frame transmission conductor via the non-contact voltage sensor 31 a, and the measurement result is output to the processing unit 33.
- the signal output unit 32 is always connected to the serial bus SB1, and outputs the power value data frame Fcp to the serial bus SB1 under the control of the processing unit 33.
- the processing unit 33 controls the repeater 3 as a whole. Specifically, the processing unit 33 functions as a “frame specifying unit” in the same manner as the processing unit 15 of the power calculation device 1, and when the power value data frame Fcp is output from the power calculation device 1 to the serial bus SB2. Based on the change in the voltage value detected (measured) by the voltage detector 31, the process of specifying the power value data frame Fcp transmitted through the serial bus SB2 is executed.
- the processing unit 33 outputs the specified power value data frame Fcp to the signal output unit 32, thereby causing the signal output unit 32 to output the power value data frame Fcp to the serial bus SB1.
- the specific contents of the above-described processes by the processing unit 33 will be described in detail later.
- the storage unit 34 stores an operation program for the processing unit 33 and frame specifying data for specifying the CAN frame Fc.
- the repeater 3 is connected to the serial bus SB1 of the electric vehicle 100 (a state in which the electric vehicle 100 is permanently installed as one of the equipment of the electric vehicle 100). To do. Further, it is assumed that power storage of the driving battery 101 via the charging mechanism 105 or the like has already been completed.
- the power measurement system 10 specifies the power value of the power consumed by the operation of the air conditioner 109 in the electric vehicle 100, as shown in FIGS.
- the non-contact type voltage sensor 11a in the unit 11 is mounted on the serial bus SB1 of the electric vehicle 100 (the signal line of the serial bus SB1 is clamped by the non-contact type voltage sensor 11a), and the repeater connected to the serial bus SB1 3 is attached to the serial bus SB2 of the power measurement system 10 (the signal line of the serial bus SB2 is clamped by the non-contact voltage sensor 31a).
- the non-contact voltage sensor 11a on the serial bus SB1
- the signal line frame transmission conductor and the electrode of the non-contact voltage sensor 11a constituting the serial bus SB1 are insulated.
- the frame transmission conductor and the electrode are capacitively coupled.
- the signal line frame transmission conductor and the electrode of the non-contact voltage sensor 31a constituting the serial bus SB2 are interposed through the signal line insulation coating. The frame transmission conductor and the electrode are capacitively coupled to each other.
- the air conditioner control unit 108 is output to the serial bus SB1 by a temperature sensor (not shown) as an example.
- CAN frame Fc CAN frame Fc that can specify the outside air temperature and CAN frame Fc that can specify the room temperature
- CAN frame Fc that is output to the serial bus SB1 by the battery control unit 103 (specifies the remaining battery level, etc.)
- it is determined how to operate the air conditioner 109 to achieve the indicated room temperature In this case, as an example, it is determined to perform a process of operating the electric compressor of the air conditioner 109 to lower the room temperature.
- the air conditioner control unit 108 outputs a CAN frame Fc for requesting power supply for operating the air conditioner 109 (electric compressor) in an arbitrary operation state to the serial bus SB1. Further, the voltage control unit 104 sets the power supplied from the driving battery 101 via the power line L2 to a predetermined voltage value in accordance with the CAN frame Fc output from the air conditioner control unit 108 to the serial bus SB1.
- the voltage value of the voltage applied to the power supply conductor (hereinafter also simply referred to as “supply conductor”) of the power line L6 (“ A voltage value data frame Fcv that can specify an example of “voltage value”, and a current value data frame Fca that can specify a current value of an electric current flowing through the supply conductor of the power line L6 (an example of “current value”). Is output to the serial bus SB1.
- the air conditioner control unit 108 determines the power line according to the voltage value specified based on the voltage value data frame Fcv transmitted through the serial bus SB1 and the current value specified based on the current value data frame Fca.
- the electric power supplied via L6 is DC / AC converted and supplied to the air conditioner 109. Thereby, the electric compressor of the air conditioner 109 operates and the room temperature is lowered by the refrigeration circuit.
- the power measurement system 10 specifies the power value of the power consumed by the operation of the air conditioner 109 (power supplied from the voltage control unit 104 to the air conditioner control unit 108).
- the operation start is instructed by operating the operation unit 12 of the apparatus 1.
- the processing unit 15 first starts reading the CAN frame Fc (voltage value data frame Fcv, current value data frame Fca, etc.) transmitted via the serial bus SB1.
- the CAN frame Fc transmitted via the serial bus SB1 is applied to the frame transmission conductor of the signal line corresponding to “CANH” (the frame transmission conductor of the signal line corresponding to “SG”). Fluctuation in the potential of the frame transmission conductor of the signal line corresponding to “CANH” with respect to the potential of the signal, and the voltage applied to the frame transmission conductor of the signal line corresponding to “CANL” (signal line corresponding to “SG”) The signal is transmitted by the “two-wire differential voltage method” based on the fluctuation of the potential of the frame transmission conductor of the signal line corresponding to “CANL” with respect to the potential of the frame transmission conductor.
- the CAN frame Fc transmission method is well known and will not be described in detail. However, in order to facilitate understanding, the following mainly focuses on the voltage of the frame transmission conductor of the signal line corresponding to “CANH”. Reading of the CAN frame Fc (voltage value data frame Fcv and current value data frame Fca) will be described.
- the voltage of the signal line transmission conductor corresponding to “CANH” (hereinafter also simply referred to as “transmission conductor”) and the transmission of the signal line corresponding to “SG”
- transmission conductor When the potential difference from the voltage of the conductor (that is, the voltage of the reference potential in the voltage detector 11) is increasing, the current of the current signal that flows from the transmission conductor to the electrode of the non-contact voltage sensor 11a via capacitive coupling The amount increases. Further, during transmission of the CAN frame Fc, the potential difference between the voltage of the transmission conductor corresponding to “CANH” and the voltage of the transmission conductor corresponding to “SG” (the voltage of the reference potential in the voltage detection unit 11) decreases. In this case, the amount of current signal flowing from the transmission conductor to the electrode of the non-contact voltage sensor 11a via capacitive coupling is reduced.
- the voltage detector 11 has the above-described current in which the electrode of the non-contact voltage sensor 11a has the same potential as the transmission conductor of “CANH”.
- the voltage potential of the voltage applied to the transmission conductor of “CANH” is measured by performing feedback control of the electrode potential so that the value becomes “0” and measuring the electrode potential in that state.
- the process of specifying (measuring) is repeatedly executed at a predetermined cycle.
- the voltage detection unit 11 sequentially outputs voltage data indicating the specific result (voltage level) to the processing unit 15.
- the processing unit 15 specifies the content of the CAN frame Fc transmitted via the serial bus SB1 based on the voltage value indicated by the voltage data output from the voltage detection unit 11, and stores the storage unit 16 Remember me. Specifically, the voltage of the electrode capacitively coupled to the transmission conductor corresponding to “CANH” exceeds a predetermined voltage level, and the electrode capacitively coupled to the transmission conductor corresponding to “CANL” "0" of the digital signal is transmitted when the voltage of is less than the predefined voltage level (when the potential difference between "CANH” and "CANL” exceeds the predefined level) Is determined.
- the voltage of the electrode capacitively coupled to the transmission conductor corresponding to “CANH” is equal to or lower than a predetermined voltage level
- the voltage of the electrode capacitively coupled to the transmission conductor corresponding to “CANL” is When the voltage level is equal to or higher than a predetermined voltage level (when the potential difference between “CANH” and “CANL” is equal to or lower than a predetermined level), it is determined that “1” of the digital signal is transmitted.
- the non-contact voltage sensor 11a is mounted by sequentially determining which of the digital signals “0” and “1” is transmitted based on the voltage of the electrode in the non-contact voltage sensor 11a.
- the voltage value data frame Fcv and the current value data frame Fca transmitted through the serial bus SB1 are specified.
- various CAN frames Fc other than the voltage value data frame Fcv and the current value data frame Fca are output to the serial bus SB1, and the processing unit 15 performs the processing of the voltage value data frame Fcv and the current value.
- the processing unit 15 performs the processing of the voltage value data frame Fcv and the current value.
- the CAN frame Fc other than the data frame Fca is also specified, the following processing is performed using the voltage value data frame Fcv and the current value data frame Fca without using the CAN frame Fc unnecessary for the calculation of the power value. Execute.
- the processing unit 15 specifies a voltage value specified based on the specified voltage value data frame Fcv (“voltage value” of “first voltage” applied to the supply conductor of the power line L6), and current The current value specified based on the value data frame Fca (“current value” of “current” flowing through the supply conductor of the power line L6) is displayed on the display unit 13. Further, based on the specified voltage value and current value, the processing unit 15 supplies electric power (for the operation of the air conditioning device 109) supplied from the voltage control unit 104 of the electric vehicle 100 to the air conditioning device control unit 108 via the power line L6. And the calculated power value is displayed on the display unit 13.
- the processing unit 15 generates a power value data frame Fcp that can specify the calculated power value, and causes the signal output unit 14 to output the generated power value data frame Fcp to the serial bus SB2.
- the processing unit 23 acquires the power value data frame Fcp output to the serial bus SB2, and also indicates a power value indicating a power value specified based on the acquired power value data frame Fcp.
- Data Dp is generated and recorded on the recording medium 21.
- the power value calculated by the power calculation device 1 is recorded in the recording device 2 (recording medium 21).
- the repeater 3 in parallel with the calculation of the power value by the power calculation device 1 and the recording of the power value data Dp by the recording device 2, the repeater 3 passes through the serial bus SB2. A process of outputting (relaying) the transmitted CAN frame Fc (in this example, the power value data frame Fcp) to the serial bus SB1 is executed.
- the voltage of the transmission conductor corresponding to “CANH” on the serial bus SB2 is also transmitted when the CAN frame Fc is transmitted on the serial bus SB2.
- the potential difference with the voltage of the transmission conductor corresponding to “SG” that is, the voltage of the reference potential in the voltage detector 31
- the capacitance is transferred from the transmission conductor to the electrode of the non-contact voltage sensor 31a. The amount of current signal flowing through the coupling increases.
- the voltage of the transmission conductor corresponding to “CANH” and the voltage of the transmission conductor corresponding to “SG” the voltage of the reference potential in the voltage detection unit 31.
- the voltage detection unit 31 is the same as the voltage detection unit 11 in the power calculation device 1 described above, and the electrode of the non-contact type voltage sensor 31a is “CANH”.
- the electrode potential is measured in this state, thereby transmitting “CANH”.
- the process of specifying (measuring) the voltage value of the voltage applied to the conductor is repeatedly executed at a predetermined cycle.
- the voltage detection unit 31 sequentially outputs voltage data indicating the measurement result (voltage value) to the processing unit 33.
- the processing unit 33 based on the voltage value indicated by the voltage data output from the voltage detection unit 31, transmits the CAN frame Fc (in this example, the power calculation device 1) via the serial bus SB2.
- the content of the power value data frame Fcp) output from the signal output unit 14 is specified and output from the signal output unit 32 to the serial bus SB1.
- the power measurement system 10 outputs the power value data frame Fcp to the serial bus SB1 of the electric vehicle 100. Therefore, for example, the main control unit 110 acquires the power value data frame Fcp transmitted through the serial bus SB1, and is supplied with the power supplied through the power line L6 (consumed with the operation of the air conditioner 109). For example, a predetermined process in the test operation mode is executed.
- various CAN frames Fc other than the power value data frame Fcp output from the power calculation device 1 may be output to the serial bus SB2.
- the processing unit 33 identifies various CAN frames Fc, and only the CAN frame Fc defined in advance among the identified CAN frames Fc. Is output to the serial bus SB1.
- an arbitrary CAN frame Fc that can be used in the electric vehicle 100 is output to the serial bus SB1 via the repeater 3.
- the power calculation device 1, the recording device 2, and the repeater 3 perform the above processing until a series of processing of calculation, display, and recording of the power value is instructed by the operation of the operation unit 12 of the power calculation device 1. Run continuously and repeatedly.
- the constituent elements (the power calculation device 1, the recording device 2, and the relay device 3) are excluded.
- the serial bus SB2) is removed from the electric vehicle 100.
- the non-contact voltage sensor 11a of the voltage detector 11 in the power calculation device 1 is in a non-contact state with respect to the transmission conductor of the serial bus SB1 (the signal line is non-contact).
- a configuration is adopted in which a change in “voltage level” associated with transmission of the CAN frame Fc in a state clamped by the voltage sensor 11a) is adopted. Therefore, in a state where the non-contact voltage sensor 11a is removed from the serial bus SB1, a situation where the insulation of the transmission conductor is lowered from the state before the non-contact voltage sensor 11a is mounted is avoided.
- the relay device 3 that reads the CAN frame Fc (power value data frame Fcp) from the serial bus SB2 and outputs the CAN frame Fc to the serial bus SB1 is maintained in a state where it is attached to the electric vehicle 100 as a permanent device of the electric vehicle 100. Therefore, it is possible to avoid a situation where the insulation of the transmission conductor of the serial bus SB1 is lowered due to the presence of a component for outputting the CAN frame Fc to the serial bus SB1.
- the power value data Dp recorded in the recording device 2 (recording medium 21) by the above operation is recorded by connecting various information processing terminals as external devices to the data input / output unit 22 of the recording device 2.
- the information can be output from the device 2 to the information processing terminal.
- the power value data Dp can be analyzed by an information processing terminal as an external device, and arbitrary information about the power value can be displayed and printed.
- the voltage value data frame Fcv (CAN frame Fc) that can specify the “voltage value” of the “first voltage” applied to the power line L6.
- a current value data frame Fca (CAN frame Fc) that can specify the “current value” of the current flowing through the power line L6 is read from the CAN communication serial bus SB1 and specified based on the voltage value data frame Fcv Power supplied via the power line L6 based on the “voltage value” and the “current value” specified based on the current value data frame Fca (in this example, with the operation of the air conditioner 109)
- the “power value” of the power supplied from the voltage control unit 104 to the air conditioner control unit 108 is calculated.
- the “voltage value” specified based on the voltage value data frame Fcv read from the serial bus SB1 and the current value data frame Fca read from the serial bus SB1 are used.
- the “second voltage” applied to the frame transmission conductor of the serial bus SB1 at the time of transmission of the CAN frame Fc is contactless to the frame transmission conductor.
- a non-contact voltage sensor 11a that can be detected detects the “second voltage” and is transmitted via the serial bus SB1 based on a change in the “voltage level” of the detected “second voltage”.
- the CAN frame Fc is specified. Therefore, according to the power measurement system 10 and the power calculation method, the CAN frame Fc can be read without removing the insulation covering the frame transmission conductor in each signal line of the serial bus SB1. It can be suitably avoided that the insulation property of the frame transmission conductor is lowered due to the calculation.
- a power value data frame Fcp (CAN frame Fc) that can specify the calculated “power value” is generated and output from the repeater 3 to the serial bus SB1.
- the power value specified based on the power value data frame Fcp output from the power measurement system 10 without providing a configuration for calculating the power value on the facility side to which the calculated power value is supplied Can be used.
- a power measurement system 10A illustrated in FIG. 5 is another example of a “power calculation device” configured to be able to calculate a power value in accordance with a “power calculation method”, and includes a power calculation device 1 in the power measurement system 10 described above. Instead, a power calculation device 1A is provided, and a recording device 2, a repeater 3 (all not shown), and a serial bus SB2 are provided.
- the power calculation device 1 ⁇ / b> A is a device that can be attached to and detached from a power calculation target facility such as the electric vehicle 100, and includes a voltage detection unit 11, an operation unit 12, a display unit 13, and a signal output.
- the unit 14, the processing unit 15, and the storage unit 16 are provided, and a current measurement unit 17 is provided.
- the current measurement unit 17 corresponds to a “current measurement unit”, and includes a clamp-type non-contact current sensor 17a that is an example of a “non-contact current sensor”.
- the current measuring unit 17 is a current value (“current”) flowing through the supply conductor of the power line L6 in a state where power is supplied from the voltage control unit 104 to the air conditioning equipment control unit 108 via the power line L6.
- An example of “value”) is measured in a non-contact manner with respect to the supply conductor via the non-contact current sensor 17a, and current value data Da (an example of “current value data”) indicating the measurement result is output to the processing unit 15. To do.
- the non-contact voltage sensor 11a of the voltage detection unit 11 is mounted on the serial bus SB1 of the electric vehicle 100 ( The signal line of the serial bus SB1 is clamped by the non-contact voltage sensor 11a), and the non-contact voltage sensor 31a in the voltage detector 31 of the repeater 3 connected to the serial bus SB1 is used as the serial bus of the power measurement system 10A. It is mounted on SB2 (the signal line of serial bus SB2 is clamped by non-contact voltage sensor 31a), and further, non-contact current sensor 17a is mounted on power line L6 of electric vehicle 100 (power line L6 is non-contact type). Clamped by the current sensor 17a).
- the non-contact current sensor 17a is attached to the power line L6, so that the supply conductor of the power line L6 and the detection coil of the non-contact current sensor 17a are insulated from the electric wire and the non-contact current sensor 17a. It will be in the state which adjoined through the casing of this.
- the start of processing is instructed by operating the operation unit 12 of the power calculation device 1A.
- the processing unit 15 first starts reading the CAN frame Fc (voltage value data frame Fcv and the like) transmitted via the serial bus SB1.
- the specification of the CAN frame Fc by the voltage detection unit 11 is the same as the above-described processing in the power calculation device 1, and thus detailed description thereof is omitted.
- the voltage value data frame Fcv that can specify the “voltage value” of the “first voltage” applied to the supply conductor of the power line L6 is specified.
- the processing unit 15 controls the current measuring unit 17 to start measurement of “current value” in parallel with the reading of the voltage value data frame Fcv.
- the current measurement unit 17 measures the current value of the current flowing through the supply conductor of the power line L6 to generate current value data Da, and outputs the generated current value data Da to the processing unit 15.
- the processing unit 15 is based on the voltage value (“voltage value” of the “first voltage” applied to the power line L6) specified based on the voltage value data frame Fcv and the current value data Da.
- the specified current value (“current value” flowing through the power line L6) is displayed on the display unit 13.
- the processing unit 15 supplies electric power (for the operation of the air conditioning device 109) supplied from the voltage control unit 104 of the electric vehicle 100 to the air conditioning device control unit 108 via the power line L6. And the calculated power value is displayed on the display unit 13.
- the processing unit 15 generates a power value data frame Fcp that can specify the calculated power value, and causes the signal output unit 14 to output the generated power value data frame Fcp to the serial bus SB2.
- the power value data Dp indicating the power value specified based on the power value data frame Fcp output from the power calculation device 1A is recorded in the recording device 2.
- the power value data frame Fcp is output to the serial bus SB1 via the repeater 3.
- the voltage value data frame Fcv (CAN frame Fc) that can specify the “voltage value” of the “first voltage” applied to the power line L6.
- the “current value” of the current flowing through the power line L6 is measured, the “voltage value” specified based on the voltage value data frame Fcv, and the measured “current” Based on the “value”, the “power value” of the power supplied through the power line L6 (in this example, the power supplied from the voltage control unit 104 to the air conditioning device control unit 108 in accordance with the operation of the air conditioning device 109). Is calculated.
- the “voltage value” specified based on the voltage value data frame Fcv read from the serial bus SB1 and the “current value” measured by the current measurement unit 17 are used. Based on this, by calculating the “power value” of the power supplied through the power line L6, the “voltage value” of the “first voltage” applied to the power supply conductor of the power line L6 is measured. Therefore, the “power value” can be calculated at a low cost as much as the measuring device for performing the operation is unnecessary.
- the non-contact type current sensor 17a capable of measuring the “current value” in a non-contact manner with respect to the power supply conductor of the power line L6 is used.
- the “current value” it is possible to measure the “current value” of the current flowing through the power supply conductor without removing the insulating coating covering the power supply conductor of the power line L6.
- the value it is possible to preferably avoid the state where the insulation of the power supply conductor is lowered, and to set the “power value” in the same state as the operation state at the time of actual use of the electric vehicle 100. Can be identified.
- a power measurement system 10B illustrated in FIG. 6 is still another example of a “power calculation device” configured to be able to calculate a power value according to a “power calculation method”, and the power calculation device 1 in the power measurement system 10 described above.
- the power measurement system 10A includes a power calculation device 1B instead of the power calculation device 1A, and includes a recording device 2, a repeater 3 (all not shown), and a serial bus SB2.
- the power calculation device 1 ⁇ / b> B is a device that can be attached to and detached from a power calculation target facility such as the electric vehicle 100, and includes a voltage detection unit 11, an operation unit 12, a display unit 13, and signal output.
- the unit 14, the processing unit 15, and the storage unit 16 are provided, and the voltage measurement unit 18 is provided.
- the voltage measurement unit 18 corresponds to a “voltage measurement unit”, and includes a clamp-type non-contact voltage sensor 18 a that is an example of a “non-contact voltage sensor”.
- the voltage measuring unit 18 is a voltage value ("" of the voltage applied to the supply conductor of the power line L6 in a state where power is supplied from the voltage control unit 104 to the air conditioner control unit 108 via the power line L6.
- An example of “voltage value” of “first voltage” is measured in a non-contact manner with respect to the supply conductor via the non-contact voltage sensor 18a, and voltage value data Dv (of “voltage value data”) indicating the measurement result is measured.
- An example is output to the processing unit 15.
- the non-contact voltage sensor 11a of the voltage detector 11 is mounted on the serial bus SB1 of the electric vehicle 100 as shown in FIG.
- the signal line of the serial bus SB1 is clamped by the non-contact voltage sensor 11a), and the non-contact voltage sensor 31a in the voltage detector 31 of the repeater 3 connected to the serial bus SB1 is used as the serial bus of the power measurement system 10B.
- It is mounted on SB2 (the signal line of serial bus SB2 is clamped by non-contact voltage sensor 31a), and further, non-contact voltage sensor 18a is mounted on power line L6 of electric vehicle 100 (power line L6 is non-contact type). Clamped by the voltage sensor 18a).
- the supply conductor of the power line L6 and the electrode of the non-contact voltage sensor 18a are brought close to each other through the insulation of the electric wire.
- the conductor and the electrode are capacitively coupled.
- the start of processing is instructed by operating the operation unit 12 of the power calculation device 1B.
- the processing unit 15 first starts reading the CAN frame Fc (current value data frame Fca and the like) transmitted via the serial bus SB1.
- the specification of the CAN frame Fc by the voltage detection unit 11 is the same as the above-described processing in the power calculation devices 1 and 1A, and thus detailed description thereof is omitted.
- the current value data frame Fca that can specify the “current value” of the current flowing through the supply conductor of the power line L6 is specified.
- the processing unit 15 controls the voltage measurement unit 18 to start measurement of the “voltage value” in parallel with the reading of the current value data frame Fca.
- the voltage measuring unit 18 measures the voltage value of the voltage applied to the supply conductor of the power line L6 to generate the voltage value data Dv, and the generated voltage value data Dv to the processing unit 15. Output.
- the measurement of the “voltage value” via the non-contact voltage sensor 18 a by the voltage measurement unit 18 is the same as the measurement of the “voltage value” by the voltage detection unit 11 via the non-contact voltage sensor 11 a. Detailed explanation is omitted for the principle.
- the processing unit 15 is based on the voltage value specified based on the voltage value data Dv (“voltage value” of the “first voltage” applied to the power line L6) and the current value data frame Fca.
- the specified current value (“current value” flowing through the power line L6) is displayed on the display unit 13.
- the processing unit 15 supplies electric power (for the operation of the air conditioning device 109) supplied from the voltage control unit 104 of the electric vehicle 100 to the air conditioning device control unit 108 via the power line L6. And the calculated power value is displayed on the display unit 13.
- the processing unit 15 generates a power value data frame Fcp that can specify the calculated power value, and causes the signal output unit 14 to output the generated power value data frame Fcp to the serial bus SB2. Accordingly, the power value data Dp indicating the power value specified based on the power value data frame Fcp output from the power calculation device 1B is recorded in the same manner as in the series of processing by the power measurement systems 10 and 10A described above. While being recorded on the recording medium 21 of the apparatus 2, the power value data frame Fcp is output to the serial bus SB 1 via the relay 3.
- the current value data frame Fca (CAN frame Fc) that can specify the “current value” of the current flowing through the power line L6 is serialized for CAN communication. While reading from the bus SB1, the “voltage value” of the “first voltage” applied to the power line L6 is measured, and the “current” specified based on the measured “voltage value” and the current value data frame Fca Based on the “value”, the “power value” of the power supplied through the power line L6 (in this example, the power supplied from the voltage control unit 104 to the air conditioning device control unit 108 in accordance with the operation of the air conditioning device 109). Is calculated.
- a measurement device for measuring the “current value” of the current flowing through the power supply conductor of the power line L6 by calculating the “power value” of the power supplied via the power line L6 Therefore, the “power value” can be calculated at a low cost as much as is unnecessary.
- the non-contact type voltage sensor 18a capable of measuring the “voltage value” in a non-contact manner with respect to the power supply conductor of the power line L6 is used.
- the “voltage value” of the “first voltage” applied to the power supply conductor is measured without removing the insulating coating covering the power supply conductor of the power line L6. Therefore, it is possible to preferably avoid a state in which the insulation of the power supply conductor is lowered due to the calculation of the power value, and a state similar to the operation state during actual use of the electric vehicle 100
- the “power value” can be specified with.
- the configuration of the “power calculation device” and the procedure of the “power calculation method” are not limited to the configuration of the power measurement systems 10, 10A, and 10B and the example of the procedure of the “power calculation method”.
- the CAN frame Fc is read from the serial bus SB1 of the electric vehicle 100 via the non-contact voltage sensor 11a
- the voltage of the signal line frame transmission conductor corresponding to “CANH” and “CANL” are supported.
- the voltage of the frame transmission conductor of the signal line to be detected is detected by the voltage detection unit 11, and the processing unit 15 is transmitted via the serial bus SB1 based on the detected voltage difference between the two frame transmission conductors.
- the following configuration may be employed.
- the processing unit 15 can read the CAN frame Fc (specify the contents) accurately and easily.
- the voltage detection unit 50 includes amplifiers 51h and 51l, a differential circuit (for example, a transformer) 52, an amplifier 53, and an A / D converter 54.
- the frame transmission conductor (hereinafter also referred to as “CANH transmission conductor”) corresponding to “CANH” and the non-contact voltage sensor
- the voltage corresponding to the current flowing according to the potential of the transmission conductor of “CANH” is amplified by the amplifier 51h via the capacitive coupling with the detection electrode of 11a, and the signal line corresponding to “CANL” Frame transmission conductor (hereinafter also referred to as “CANL” transmission conductor ”) and the potential of the“ CANL ”transmission conductor via capacitive coupling between the detection electrodes of the non-contact voltage sensor 11a.
- a voltage corresponding to the current flowing in response to is amplified by the amplifier 51l.
- a voltage corresponding to the difference between the output voltage from the amplifier 51h and the output voltage from the amplifier 51l is output from the difference circuit 52, and this output voltage is amplified by the amplifier 53 and A / D converted by the A / D converter 54. Then, it is output to the processing unit 15 as voltage value data.
- the processing unit 15 determines that “0” of the digital signal is transmitted when the value of the voltage value data output from the A / D converter 54 is equal to or higher than a predetermined voltage value level. Further, the processing unit 15 determines that “1” of the digital signal is transmitted when the value of the voltage value data output from the A / D converter 54 is lower than a predetermined voltage value level. To do.
- the content of the CAN frame Fc transmitted through the serial bus SB1 is specified in the same way as when the CAN frame Fc is read by the power calculation devices 1, 1A, 1B including the voltage detection unit 11 described above.
- the “second voltage” is detected via the non-contact voltage sensor 11a in a non-contact manner with respect to the frame transmission conductor.
- the example of the power measurement systems 10, 10A, and 10B having the “reading unit” that identifies the CAN frame Fc based on the change of the “level” has been described.
- direct contact (direct connection) with the frame transmission conductor of the serial bus SB1 The “power calculation device” can also be configured by including a “reading unit” that reads the CAN frame Fc from the serial bus SB1 via the signal line.
- the “power calculation device” includes a “current measurement unit” that directly measures the “current value” by contacting the power supply conductor of the power line L6. Can also be configured (not shown). Furthermore, when measuring the “voltage value” of the “first voltage” applied to the power line L6 of the electric vehicle 100, the “voltage” is contacted to the power supply conductor via the contactless voltage sensor 18a.
- the configuration for recording the “power value data” Since it is not an essential component for the “power calculation device”, a configuration in which “power value data” is not recorded can also be adopted.
- the power measurement system 10, 10A, 10B configured to output the calculated power value data frame Fcp from the repeater 3 to the serial bus SB1 has been described as an example. Since the configuration that outputs “power value data frame” to “power calculation device” is not an essential component, the configuration that does not output “power value data frame” can also be adopted.
- the battery control unit 103, the voltage control unit 104, the inverter unit 106, the air conditioner control unit 108, the main control unit 110, and the like are targeted for the power line L6 of the electric vehicle 100 connected to one serial bus SB1.
- the “CAN frame” is relayed via the “repeater” in an apparatus or system in which the “power line” for calculating the “power value” is provided. Some have a plurality of “serial buses”.
- an electric vehicle 100A shown in FIG. 8 has a plurality of (two in this example) serial buses SB1m and SB1s connected via a repeater 130 instead of the serial bus SB1 in the electric vehicle 100 described above.
- the configuration is the same as that of the electric vehicle 100 except for the point provided.
- symbol is attached
- illustration of the power lines L3, L6, L7, the auxiliary battery 102, the air conditioner control unit 108, and the air conditioner 109 is omitted.
- the repeater 130 is an example of a “repeater”, and together with the serial buses SB1m and SB1s, constitutes a CAN frame FC transmission path (communication network) in the electric vehicle 100A. Specifically, the repeater 130 relays various CAN frames Fc between the serial buses SB1m and SB1s (between a device connected to the serial bus SB1m and a device connected to the serial bus SB1s).
- the serial buses SB1m and SB1s correspond to “a plurality of serial buses through which CAN frames are relayed via a repeater”. As an example, both serial buses SB1m and SB1s have various CAN frames Fc according to the same CAN protocol. Can be transmitted.
- the inverter unit 106 DC / AC converts the power supplied from the voltage control unit 104 via the power line L4 and transmits it to the motor 107.
- the motor 107 is rotated, whereby the driving wheels of the electric vehicle 100A are rotated. Therefore, based on the voltage value of the voltage applied to the power line L4 and the current value of the current flowing through the power line L4, the power consumed by the traveling of the electric vehicle 100A (hereinafter also referred to as “power consumption during traveling”).
- the “power value” can be specified.
- a voltage control unit 104 (“CAN frame output”) that outputs a CAN frame FC such as a voltage value data frame Fcv and a current value data frame Fca required for calculation of “power value” of power consumption during driving.
- a device such as a voltage value data frame Fcv and a current value data frame Fca required for calculation of “power value” of power consumption during driving.
- An example of “device”) and main devices such as the main control unit 110 are connected to the serial bus SB1m, and devices supplementing the main device are connected to the serial bus SB1s.
- the repeater 130 relays a CAN frame Fc defined in advance among various CAN frames Fc transmitted via the serial bus SB1m to the serial bus SB1s.
- a configuration is adopted in which a predetermined CAN frame Fc among various CAN frames Fc transmitted via the serial bus SB1s is relayed to the serial bus SB1m.
- a connection connector 140 (Data Link Connector) that can be connected to a diagnostic machine for diagnosing the state of each part of the electric vehicle 100A during maintenance work of the electric vehicle 100A is a serial bus.
- Various CAN frames Fc that are arranged in the SB1s and transmitted via the serial bus SB1s are read by a device connected to the connection connector 140, or various devices are connected to the serial bus SB1s from the device connected to the connection connector 140. It is possible to output a CAN frame Fc.
- illustration and description of the nodes connected to the serial bus SB1s are omitted.
- serial bus SB1m which is an example of a “serial bus connected to a CAN frame output device that outputs a CAN frame necessary for value calculation”, and a voltage value data frame Fcv or current value data It is preferable to read the frame Fca and the like from the serial bus SB1m.
- the CAN frame Fc having a high output frequency such as the voltage value data frame Fcv and the current value data frame Fca output from the voltage control unit 104 to the serial bus SB1m, or the electric vehicle 100A when deterioration or tampering occurs.
- CAN frame Fc whose safety may be impaired
- a configuration for transmission to the bus SB1s is employed. For this reason, it is difficult to accurately calculate the “power value” by the power measurement systems 10, 10A, and 10B only with the CAN frame Fc that can be read from the serial bus SB1m.
- the CAN frame Fc necessary for the calculation of the “power value” of the power consumption during traveling among the CAN frames Fc that are not relayed from the serial bus SB1m to the serial bus SB1s is relayed from the serial bus SB1m to the serial bus SB1s.
- the “power value” can be calculated based on the CAN frame Fc read from the serial bus SB1s by transmitting a control command to the repeater 130 and relaying all necessary CAN frames Fc.
- the relay is relayed from the serial bus SB1m to the serial bus SB1s.
- With an increase in the CAN frame Fc there is a possibility that transmission of the CAN frame Fc that should be transmitted through the serial bus SB1s under normal conditions may be hindered.
- the voltage control unit 104 that outputs the CAN frame Fc necessary for calculating the “power value” of the power consumption during traveling among the plurality of serial buses SB1m and SB1s through which the CAN frame Fc is relayed via the repeater 130 is provided.
- the calculation of the “power value” is performed without outputting to the repeater 130 a control command instructing the relay of the CAN frame Fc. Since the CAN frame Fc necessary for calculating the “power value” is avoided from being relayed from the serial bus SB1m to the serial bus SB1s, the serial bus SB1s can be avoided.
- "Power value” is calculated without hindering transmission of CAN frame Fc in Door can be.
- the procedure for calculating the “power value” of the power consumption during traveling based on the voltage value of the voltage applied to the power line L4 and the current value of the current flowing through the power line L4 is as follows. Based on the voltage value of the voltage applied to the line L6 and the current value of the current flowing through the power line L6, power consumed by the operation of the air conditioner 109 (air conditioning from the voltage control unit 104 via the power line L6) This is the same as the procedure for calculating the power value of the power supplied to the device control unit 108, and thus detailed description thereof is omitted.
- the non-contact current sensor 17a is attached to the power line L4 to supply the power line L4.
- the current value of the current flowing through the conductor is measured without contact with the supply conductor.
- the non-contact voltage sensor 18a is attached to the power line L4 to supply the power line L4.
- the voltage value of the voltage applied to the conductor is measured without contact with the supply conductor.
- the “power value” is calculated for the electric vehicle 100A in which the serial buses SB1m and SB1s capable of transmitting various CAN frames Fc according to the same CAN protocol are connected by the repeater 130 has been described.
- the calculation targets of “value” a plurality of serial buses each capable of transmitting various CAN frames according to different CAN protocols are arranged, that is, a CAN frame is transferred from one serial bus to another serial bus.
- Some relays need to perform protocol conversion in a “relay (gateway)”.
- a serial bus other than the serial bus to which the CAN frame output device is connected (a serial bus in which the CAN frame is transmitted with a CAN protocol different from the CAN protocol of the serial bus to which the CAN frame output device is connected).
- a serial bus in which the CAN frame is transmitted with a CAN protocol different from the CAN protocol of the serial bus to which the CAN frame output device is connected To read the CAN frame necessary for the calculation of the “power value”, it takes a long time for the protocol conversion process in the “repeater”, and it is difficult to specify the voltage value and the current value necessary for the calculation in real time. There is a risk. Further, when the processing capability of the “relay (gateway)” is low, it becomes difficult to relay (protocol conversion) all of the CAN frames necessary for calculating the “power value”. Therefore, as in the above example, it is preferable to read the necessary CAN frame from the serial bus to which the “CAN frame output device” is connected.
- connection connector 140 when the connection connector 140 is disposed on the serial bus SB1s as in the electric vehicle 100A of this example, the connection connector 140 is replaced with the non-contact voltage sensor 11a in the power measurement systems 10, 10A, 10B.
- a connectable connection connector (not shown) is connected to the power calculation devices 1, 1 ⁇ / b> A, 1 ⁇ / b> B, and the serial bus is connected via a signal line that is in direct contact (direct connection) with the frame transmission conductor of the serial bus SB ⁇ b> 1 b.
- the CAN frame Fc can also be read from SB1s.
- the connection connector 140 When all of the CAN frame Fc (CAN frame Fc output from the voltage control unit 104) necessary for calculating the “power value” cannot be relayed from the serial bus SB1m to the serial bus SB1s, the connection connector 140 The “power value” cannot be calculated only by the read CAN frame Fc. Therefore, it is necessary to read the CAN frame Fc necessary for the calculation of the “power value” from the serial bus SB1m.
- the “reading unit” provided with the non-contact voltage sensor 11a in the power measurement systems 10, 10A, 10B is provided. When not provided, the voltage signal corresponding to the CAN frame must be read from the frame transmission conductor by removing the insulation covering the frame transmission conductor in each signal line of the serial bus SB1m.
- the power measurement systems 10, 10A, and 10B are configured to be able to read the CAN frame Fc without contact with the frame transmission conductor via the non-contact voltage sensor 11a. Regardless of whether or not all of the CAN frames Fc necessary for the calculation of the “power value” can be relayed to the serial bus SB1s and whether the connection connector 140 is provided on the serial bus SB1s, The CAN frame Fc necessary for calculating the “power value” can be reliably read without damaging the signal line.
- the CAN bus Fc can be read in a non-contact manner with respect to the frame transmission conductor via the non-contact voltage sensor 11a as in the power measurement systems 10, 10A, and 10B described above, so that the serial bus SB1m, It is preferable that the “power value” can be calculated without damaging the insulation coating of the frame transmission conductor in SB1s.
- the frame transmission conductor via the non-contact voltage sensor 11a as in the power measurement systems 10, 10A, 10B described above. It is preferable that the CAN frame Fc can be read without contact.
- the example of calculating the “power value” of the power has been described, but the “power value” calculated based on the “voltage value” and the “current value” by the “power calculation device” and the “power calculation method” is the DC power If the transmission rate of the “CAN frame” in the “serial bus” is not limited to “power value” and is within a range that does not cause acquisition failure of the “voltage value data frame” or “current value data frame”, the AC power The “power value” can be calculated by the “power calculation device” and the “power calculation method”.
- the inventor if the current “CAN” standard is AC power of 100 Hz or less (or AC power of 10 Hz or less depending on the congestion state of the “CAN frame” in the “serial bus”), it has been confirmed that the “power value” can be suitably calculated by the configuration and method in the same manner as the measurement systems 10, 10A, and 10B.
- the power value of the power supplied via the “power lines (in this example, power lines L6 and L4)” of the electric vehicles 100 and 100A is used as the serial bus SB1 of the electric vehicle 100 and the serial bus SB1m of the electric vehicle 100A.
- the CAN frame Fc voltage value data frame Fcv and / or current value data frame Fca
- Arbitrary “power value” in a field is calculated by the same configuration and method as the “power calculation method” by the power measurement systems 10, 10A, 10B, etc. be able to.
- the “voltage value data frame” and / or “current value data frame” read from the “serial bus” is not limited to the “CAN frame” such as the CAN frame Fc, but is “CAN FD”, “FlexRay (registered trademark)”. ) ”And“ LIN ”(digital data) that conforms to various communication standards, and frames (digital data) that conform to various communication standards that enable small-amplitude low-power communication using“ LVDS ”. Can be employed.
- the power supplied through the power line based on the voltage value or current value specified based on the CAN frame such as the voltage value data frame or current value data frame read from the serial bus.
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Abstract
電力ラインを介して供給されている電力の電力値を低コストで特定可能とする。 電力ラインL6を介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算装置1を備えた電力測定システム10であって、電力演算装置1は、CAN通信用のシリアルバスSB1を介して伝送されるCANフレームFcをシリアルバスSB1から読み取る読取部を備え、読取部が、電力ラインL6に印加されている第1の電圧の電圧値を特定可能なCANフレームFcとしての電圧値データフレーム、および電力ラインL6を流れている電流の電流値を特定可能なCANフレームFcとしての電流値データフレームをシリアルバスSB1からそれぞれ読み取って処理部に出力し、処理部が、電圧値データフレームに基づいて特定される電圧値、および電流値データフレームに基づいて特定される電流値に基づいて電力値を演算する。
Description
本発明は、電力ラインに印加されている電圧の電圧値、および電力ラインを流れている電流の電流値に基づいて電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算装置および電力演算方法に関するものである。
例えば、下記の特許文献には、自動車用電動コンプレッサ(自動車の空調機器を構成する電動のコンプレッサ)の制御駆動装置が開示されている。この場合、この制御駆動装置が搭載される電気自動車では、バッテリに蓄電した電力によって走行用モータを駆動させて走行用の動力を得る構成が採用されている。また、バッテリに蓄電した電力は、走行用モータだけでなく、電動コンプレッサなどによっても消費される。このため、バッテリに蓄電されている電力によって走行可能な距離を伸ばすには、電動コンプレッサによる電力の消費量を好適に制御する必要がある。
そこで、この特許文献に開示の発明では、バッテリから供給される直流を交流に変換して電動コンプレッサに供給するインバータ(「制御駆動装置」の一例)において、電動コンプレッサによる消費電力の電力値を演算し、演算結果に基づいて電動コンプレッサの動作状態、すなわち、電動コンプレッサによる電力の消費量を調整する構成が採用されている。
具体的には、この特許文献に開示のインバータ(制御駆動装置)は、入力側の直流電圧および直流電流(バッテリからインバータに電力が供給されている状態における電力ラインの電圧値および電流値)をそれぞれ検出して制御部に出力する直流電圧検出手段および直流電流検出手段を備えている。また、このインバータでは、制御部が、上記の検出手段によって検出された電圧値および電流値に基づいて電動コンプレッサの動作に伴って消費される電力の電力値を演算する。この際に、制御部は、演算された電力値が許容値以上のときに、電動コンプレッサの回転数を下げる制御を行う。これにより、電動コンプレッサの動作に伴う電力の消費量が減少する結果、走行可能距離を伸ばすことが可能となる。
ところが、上記特許文献に開示の制御駆動装置には、以下のような解決すべき問題点が存在する。具体的には、上記特許文献に開示の制御駆動装置では、実使用時(利用者によって自動車が使用されるとき)に、空調機器の電動コンプレッサの動作に伴って消費される電力の電力値を制御することを目的としている。このため、電力値の演算に使用する電圧値および電流値の検出手段や、検出結果(電圧値および電流値)に基づいて電力値を演算する演算部が、自動車に常設の機器、具体的には、電動コンプレッサに対して電力を供給するインバータ(制御駆動装置)内に設けられている。
この場合、自動車の開発者(自動車製造メーカ)や、アフターパーツの製造者などは、実使用を想定した各種環境下で自動車を走行させて走行性能や機器の動作状態を評価する作業を繰り返し行っている。そのような評価の作業のなかには、任意の電動機や電子機器によって消費される電力の電力値を特定する必要があるものも存在する。しかしながら、上記特許文献に開示のインバータ(制御駆動装置)では、電力値の演算に必要な構成が自動車の常設機器(インバータ)として備わっているものの、演算された電力値や、電力値の演算に際して検出された電圧値および電流値を、自動車の常設機器以外の機器(外部装置)に出力することができない構成となっている。
したがって、例えば「空調機器の動作に伴って消費される電力値」をモニタする必要が生じたときには、インバータ(制御駆動装置)における上記の直流電圧検出手段および直流電流検出手段とは別個に、外部装置としての電圧測定器や電流測定器をバッテリからインバータへの電力ラインに接続して電圧値および電流値をそれぞれ測定する必要がある。このため、それらの測定器を用意する必要が生じることから、電力値の特定のコストが高騰しているという問題点が存在する。
また、自動車等の電力ラインのうち、空調機器用の電力ラインには、負荷に応じた大電流が流れる。このため、そのような電力ラインは、安全上の観点から、導体部が絶縁体で覆われている。したがって、そのような電力ラインに外部機器としての電圧測定器や電流測定器を接続すること自体が困難となっているという現状もある。また、そのような電力ラインに外部機器としての測定器を接続するには、絶縁被覆を剥がしたり保護カバーを外したりして導体部を露出させる必要が生じる。このため、電力ラインの絶縁性に関して実使用時と相違する状態となるため、正確な評価が困難となるおそれもある。
なお、自動車の分野における電力値の特定に拘わる問題点について例示したが、自動車以外の分野、例えば、工場内の機械設備の分野においても、電力値の特定に際して上記の問題と同様の問題が生じている。
本発明は、かかる解決すべき問題点に鑑みてなされたものであり、電力ラインを介して供給されている電力の電力値を低コストで特定し得る電力演算装置および電力演算方法を提供することを主目的とする。また、実使用時の運用状態と同様の状態で電力値を特定し得る電力演算装置および電力演算方法を提供することを他の目的とする。
上記目的を達成すべく、請求項1記載の電力演算装置は、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する処理部を備えた電力演算装置であって、CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームを当該シリアルバスから読み取る読取部を備え、前記読取部は、前記電圧値を特定可能な前記CANフレームとしての電圧値データフレーム、および前記電流値を特定可能な前記CANフレームとしての電流値データフレームを前記シリアルバスからそれぞれ読み取って前記処理部に出力し、前記処理部は、前記電圧値データフレームに基づいて特定される前記電圧値、および前記電流値データフレームに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する。
請求項2記載の電力演算装置は、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する処理部を備えた電力演算装置であって、CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームを当該シリアルバスから読み取る読取部と、前記電流値を測定して電流値データを出力する電流測定部とを備え、前記読取部は、前記電圧値を特定可能な前記CANフレームとしての電圧値データフレームを前記シリアルバスから読み取って前記処理部に出力し、前記処理部は、前記電圧値データフレームに基づいて特定される前記電圧値、および前記電流値データに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する。
請求項3記載の電力演算装置は、請求項2記載の電力演算装置において、前記電流測定部は、前記電力ラインの電力供給用導体に対して非接触で前記電流値を測定可能な非接触式電流センサを備えている。
請求項4記載の電力演算装置は、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する処理部を備えた電力演算装置であって、CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームを当該シリアルバスから読み取る読取部と、前記電圧値を測定して電圧値データを出力する電圧測定部とを備え、前記読取部は、前記電流値を特定可能な前記CANフレームとしての電流値データフレームを前記シリアルバスから読み取って前記処理部に出力し、前記処理部は、前記電圧値データに基づいて特定される前記電圧値、および前記電流値データフレームに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する。
請求項5記載の電力演算装置は、請求項4記載の電力演算装置において、前記電圧測定部は、前記電力ラインの電力供給用導体に対して非接触で前記電圧値を測定可能な非接触式電圧センサを備えている。
請求項6記載の電力演算装置は、請求項1から5のいずれかに記載の電力演算装置において、前記読取部は、中継器を介して前記CANフレームが中継される複数の前記シリアルバスのうちの前記処理部による前記電力値の演算に必要な当該CANフレームを出力するCANフレーム出力機器が接続された当該シリアルバスから当該電力値の演算に必要なCANフレームを読み取る。
請求項7記載の電力演算装置は、請求項1から6のいずれかに記載の電力演算装置において、前記読取部は、前記CANフレームの伝送時に前記シリアルバスのフレーム伝送用導体に印加される第2の電圧を当該フレーム伝送用導体に対して非接触で検出可能な非接触式電圧センサを有する電圧検出部と、当該電圧検出部によって検出された前記第2の電圧の電圧レベルの変化に基づいて前記シリアルバスを介して伝送された前記CANフレームを特定するフレーム特定部とを備えている。
請求項8記載の電力演算装置は、請求項1から7のいずれかに記載の電力演算装置において、前記処理部が演算した前記電力値を特定可能な前記CANフレームとしての電力値データフレームを生成して前記シリアルバスに出力するCANフレーム出力部を備えている。
請求項9記載の電力演算方法は、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算方法であって、CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームのうちの前記電圧値を特定可能な電圧値データフレーム、および当該CANフレームのうちの前記電流値を特定可能な電流値データフレームを前記シリアルバスからそれぞれ読み取ると共に、前記電圧値データフレームに基づいて特定される前記電圧値、および前記電流値データフレームに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する。
請求項10記載の電力演算方法は、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算方法であって、CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームのうちの前記電圧値を特定可能な電圧値データフレームを前記シリアルバスから読み取ると共に、前記電流値を測定し、前記電圧値データフレームに基づいて特定される前記電圧値、および測定した前記電流値に基づいて前記電力値を演算する。
請求項11記載の電力演算方法は、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算方法であって、前記電圧値を測定すると共に、CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームのうちの前記電流値を特定可能な電流値データフレームを前記シリアルバスから読み取り、測定した前記電圧値、および前記電流値データフレームに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する。
請求項12記載の電力演算方法は、請求項9から11のいずれかに記載の電力演算方法において、中継器を介して前記CANフレームが中継される複数の前記シリアルバスのうちの前記電力値の演算に必要な当該CANフレームを出力するCANフレーム出力機器が接続された当該シリアルバスから当該電力値の演算に必要なCANフレームを読み取る。
請求項13記載の電力演算方法は、請求項9から12のいずれかに記載の電力演算方法において、前記CANフレームの伝送時に前記シリアルバスのフレーム伝送用導体に印加される第2の電圧を当該フレーム伝送用導体に対して非接触で検出可能な非接触式電圧センサを使用して当該第2の電圧を検出すると共に、検出した前記第2の電圧の電圧レベルの変化に基づいて前記シリアルバスを介して伝送された前記CANフレームを特定する。
請求項14記載の電力演算方法は、請求項9から13のいずれかに記載の電力演算方法において、演算した前記電力値を特定可能な前記CANフレームとしての電力値データフレームを生成して前記シリアルバスに出力する。
請求項1記載の電力演算装置、および請求項9記載の電力演算方法では、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値を特定可能なCANフレームとしての電圧値データフレーム、および電力ラインを流れている電流の電流値を特定可能なCANフレームとしての電流値データフレームをCAN通信用のシリアルバスからそれぞれ読み取り、電圧値データフレームに基づいて特定される電圧値、および電流値データフレームに基づいて特定される電流値に基づき、電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する。
したがって、請求項1記載の電力演算装置、および請求項9記載の電力演算方法によれば、シリアルバスから読み取った電圧値データフレームに基づいて特定される電圧値、およびシリアルバスから読み取った電流値データフレームに基づいて特定される電流値に基づき、電力ラインを介して供給している電力の電力値を演算することで、電力ラインの電力供給用導体に印加されている第1の電圧の電圧値を測定するための測定装置や、電力ラインの電力供給用導体を流れている電流の電流値を測定するための測定装置が不要となる分だけ、電力値を低コストで演算することができる。
請求項2記載の電力演算装置、および請求項10記載の電力演算方法では、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値を特定可能なCANフレームとしての電圧値データフレームをCAN通信用のシリアルバスから読み取ると共に、電力ラインを流れている電流の電流値を測定し、電圧値データフレームに基づいて特定される電圧値、および測定した電流値に基づき、電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する。
したがって、請求項2記載の電力演算装置、および請求項10記載の電力演算方法によれば、シリアルバスから読み取った電圧値データフレームに基づいて特定される電圧値、および測定した電流値に基づき、電力ラインを介して供給している電力の電力値を演算することで、電力ラインの電力供給用導体に印加されている第1の電圧の電圧値を測定するための測定装置が不要となる分だけ、電力値を低コストで演算することができる。
請求項3記載の電力演算装置、およびその電力演算方法によれば、電力ラインの電力供給用導体に対して非接触で電流値を測定可能な非接触式電流センサを使用して電流値を測定することにより、電力ラインの電力供給用導体を覆っている絶縁被覆を剥がすことなく電力供給用導体を流れている電流の電流値を測定することができるため、電力値の演算のために電力供給用導体の絶縁性が低下した状態となるのを好適に回避することができると共に、実使用時の運用状態と同様の状態で電力値を特定することができる。
請求項4記載の電力演算装置、および請求項11記載の電力演算方法では、電力ラインを流れている電流の電流値を特定可能なCANフレームとしての電流値データフレームをCAN通信用のシリアルバスから読み取ると共に、電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値を測定し、測定した電圧値、および電流値データフレームに基づいて特定される電流値に基づき、電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する。
したがって、請求項4記載の電力演算装置、および請求項11記載の電力演算方法によれば、測定した電圧値と、シリアルバスから読み取った電流値データフレームに基づいて特定される電流値とに基づき、電力ラインを介して供給している電力の電力値を演算することで、電力ラインの電力供給用導体を流れている電流の電流値を測定するための測定装置が不要となる分だけ、電力値を低コストで演算することができる。
請求項5記載の電力演算装置、およびその電力演算方法によれば、電力ラインの電力供給用導体に対して非接触で電圧値を測定可能な非接触式電圧センサを使用して電圧値を測定することにより、電力ラインの電力供給用導体を覆っている絶縁被覆を剥がすことなく電力供給用導体に印加されている第1の電圧の電圧値を測定することができるため、電力値の演算のために電力供給用導体の絶縁性が低下した状態となるのを好適に回避することができると共に、実使用時の運用状態と同様の状態で電力値を特定することができる。
請求項6記載の電力演算装置、および請求項12記載の電力演算方法によれば、中継器を介してCANフレームが中継される複数のシリアルバスのうちの電力値の演算に必要なCANフレームを出力するCANフレーム出力機器が接続されたシリアルバスから電力値の演算に必要なCANフレームを読み取ることにより、CANフレームの中継を指示する制御コマンドを中継器に出力することなく、電力値の演算に必要なCANフレームを読み取ることができると共に、CANフレーム出力機器が接続されたシリアルバスから他のシリアルバスに、電力値の演算に必要な大量のCANフレームが中継される事態が回避されるため、他のシリアルバスにおけるCANフレームの伝送を阻害することなく、電力値を演算することができる。
請求項7記載の電力演算装置、および請求項13記載の電力演算方法では、CANフレームの伝送時にシリアルバスのフレーム伝送用導体に印加される第2の電圧をフレーム伝送用導体に対して非接触で検出可能な非接触式電圧センサを使用して第2の電圧を検出すると共に、検出した第2の電圧の電圧レベルの変化に基づいてシリアルバスを介して伝送されたCANフレームを特定する。したがって、請求項7記載の電力演算装置、および請求項13記載の電力演算方法によれば、シリアルバスの各信号線におけるフレーム伝送用導体を覆っている絶縁被覆を剥がすことなくCANフレームを読み出すことができるため、電力値の演算のためにフレーム伝送用導体の絶縁性が低下した状態となるのを好適に回避することができる。
請求項8記載の電力演算装置、および請求項14記載の電力演算方法によれば、演算した電力値を特定可能なCANフレームとしての電力値データフレームを生成してシリアルバスに出力することにより、演算した電力値が供給されている設備側で、電力値を演算するための構成を備えることなく、出力した電力値データフレームに基づいて特定される電力値を利用することができる。
以下、電力演算装置および電力演算方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
本件発明に係る電力演算装置および電力演算方法については、電源から負荷に電力ラインを介して電力が供給される構成を備え、かつ電力ラインに印加されている電圧の電圧値(第1の電圧の電圧値)や電力ラインを流れている電流の電流値についてのCANフレームがシリアルバスを介して伝送される構成を備えた各種の設備において使用することができる。以下、一例として、図1に示す電気自動車100において使用する例について説明する。
この場合、電気自動車100は、駆動用バッテリ101、補機用バッテリ102、バッテリ制御ユニット103、電圧制御部104、充電機構105、インバータユニット106、モータ107、空調機器制御部108、空調機器109、主制御部110およびシリアルバスSB1を備えると共に、「電力演算装置」の一例である電力測定システム10が取り外し可能に取り付けられている。なお、電気自動車100において、後述の電力測定システム10による電力値の特定に関連のない構成要素については、図示および詳細な説明を省略する。
駆動用バッテリ101は、主として電気自動車100の走行によって消費される電力を蓄電可能な二次電池で構成されている。補機用バッテリ102は、バッテリ制御ユニット103、電圧制御部104、空調機器制御部108および主制御部110や、後述する電力測定システム10の中継器3などの電子機器の動作に必要な電力を蓄電可能な二次電池で構成されている。バッテリ制御ユニット103は、主制御部110の制御下で駆動用バッテリ101の状態をモニタリングすると共に、駆動用バッテリ101からの電力の出力を制御する。
電圧制御部104は、DC/DCコンバータを備えて電圧値の変換が可能に構成されると共に、商用交流から、電力ラインL0、充電機構105および電力ラインL1を介して供給される電力や、図示しない発電機構から供給される電力を駆動用バッテリ101に電力ラインL2を介して伝送する処理(駆動用バッテリ101を充電する処理)、および駆動用バッテリ101から供給される電力、商用交流から充電機構105を介して供給される電力、および図示しない発電機構から供給される電力を補機用バッテリ102に電力ラインL3を介して供給する処理(補機用バッテリ102を充電する処理)を主制御部110の制御下で実行可能に構成されている。
また、電圧制御部104は、駆動用バッテリ101から供給される電力をインバータユニット106に電力ラインL4を介して伝送する処理、および駆動用バッテリ101から供給される電力を空調機器制御部108に電力ラインL6を介して伝送する処理を主制御部110の制御下で実行可能に構成されている。充電機構105は、商用交流から電力ラインL0を介して供給される電力をAC/DC変換して電圧制御部104に電力ラインL1を介して伝送する。
インバータユニット106は、電圧制御部104から供給される電力をDC/AC変換してモータ107に電力ラインL5を介して伝送する処理を主制御部110の制御下で実行可能に構成されている。モータ107は、インバータユニット106を介して供給される電力によって電気自動車100の駆動輪を回転させる(電気自動車100を走行させる)。
空調機器制御部108は、電圧制御部104から供給される電力をDC/AC変換して空調機器109(電動コンプレッサや発熱器)に電力ラインL7を介して伝送する処理を主制御部110の制御下で実行可能に構成されている。空調機器109は、空調機器制御部108から供給される電力により、電動コンプレッサを駆動させて冷気を生成したり発熱器によって暖気を生成したりして、電気自動車100の車内温度を調整する。
主制御部110は、電気自動車100の各電子機器を総括的に制御する。この場合、本例の電気自動車100では、電気自動車100の各部の動作状態を検出するための検出器(センサユニット等:図示せず)や、主制御部110の制御下で各種の処理を実行する電子機器(バッテリ制御ユニット103、電圧制御部104、インバータユニット106および空調機器制御部108など)がシリアルバスSB1(「CAN通信用のシリアルバス」に相当する車両内通信ネットワークの一例)に接続されている。この場合、シリアルバスSB1や、後述の電力測定システム10におけるシリアルバスSB2を構成する信号線(「CANH(CAN high)」、「CANL(CAN low )」および「SG」などの信号線)は、絶縁被覆された導線(「フレーム伝送用導体」の一例)を備えて構成されている。
また、主制御部110は、検出器による検出結果を特定可能に検出器からシリアルバスSB1に出力されるCANフレームFcや、電子機器の動作状態を特定可能に電子機器からシリアルバスSB1に出力されるCANフレームFcを取得して電気自動車100の各部の動作状態を特定する。さらに、主制御部110は、特定した動作状態に応じて、動作プログラムに従い、各電子器機器を制御するための制御コマンドを特定可能なCANフレームFcをシリアルバスSB1に出力する。これにより、CANフレームFcに基づいて特定される制御コマンドに応じて、各電子機器によって予め規定された処理が実行される。なお、シリアルバスSB1(CAN通信用の通信網)に接続された検出器および電子機器などの各種ノードによるCAN通信(CANフレームの伝送)については公知のため、詳細な説明を省略する。
一方、電力測定システム10は、「電力演算方法」に従って電力値を演算可能に構成された「電力演算装置」の一例であって、図1,2に示すように、電力演算装置1、記録装置2、中継器3およびシリアルバスSB2を備えて構成されている。また、電力演算装置1は、一例として、電気自動車100等の電力演算対象設備に対して着脱可能な装置であって、図2に示すように、電圧検出部11、操作部12、表示部13、信号出力部14、処理部15および記憶部16を備えている。
電圧検出部11は、「電圧検出部」に相当し、「非接触式電圧センサ」の一例であるクランプ型の非接触式電圧センサ11aを備えて処理部15と相俟って「CANフレームをシリアルバスから読み取る読取部」を構成する。具体的には、電圧検出部11は、処理部15の制御に従い、後述するように各種機器からのシリアルバスSB1への各種CANフレームFcの伝送時にシリアルバスSB1のフレーム伝送用導体に印加される電圧(「第2の電圧」の一例)を非接触式電圧センサ11aを介してフレーム伝送用導体に対して非接触で検出し、検出した電圧の電圧レベルを特定可能情報を処理部15に出力する。
操作部12は、電力演算装置1の動作条件(電力の演算や、演算結果の報知および記録等に関する条件)の設定操作が可能な複数の操作スイッチを備え(図示せず)、スイッチ操作に応じた操作信号を処理部15に出力する。表示部13は、電力演算装置1の動作状態や、処理部15による演算結果(演算された電力値)等を処理部15の制御下で表示する。信号出力部14は、処理部15および中継器3と相俟って「CANフレーム出力部」を構成し、後述するように、演算した電力値を特定可能に処理部15によって生成されるCANフレームFcとしての電力値データフレームFcpをシリアルバスSB2に出力することで中継器3に対して電力値データフレームFcpをシリアルバスSB1に中継させる処理を実行する。
処理部15は、電力演算装置1を総括的に制御する。具体的には、処理部15は、「フレーム特定部」として機能して、電気自動車100のシリアルバスSB1におけるCANフレームFcの伝送時に電圧検出部11によって検出される電圧の「電圧レベル」の変化に基づき、シリアルバスSB1を伝送されているCANフレームFcを特定する処理(「読取部」として機能して「処理部」としての処理部15自身に特定したCANフレームFcを出力する処理:「電圧値および電流値を周期的に特定する」との処理の一例)を実行する。
また、処理部15は、「処理部」として機能して、CANフレームFcのうちの電圧値データフレームFcv(「電圧値データフレーム」の一例)に基づいて特定される「電圧値」、およびCANフレームFcのうちの電流値データフレームFca(「電流値データフレーム」の一例)に基づいて特定される「電流値」に基づき、電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する処理を実行する。さらに、処理部15は、演算した電力値を特定可能な電力値データフレームFcpを生成して信号出力部14からシリアルバスSB2に出力させ、後述するように電力値データフレームFcpに基づいて記録装置2において生成される電力値データDpを記録装置2に記録させると共に、中継器3を介して電力値データフレームFcpをシリアルバスSB1に出力させる。また、処理部15は、演算した電力値を表示部13に表示させる。なお、処理部15による上記の各処理の具体的な内容については、後に詳細に説明する。
記憶部16は、処理部15の動作プログラム、およびCANフレームFcを特定するためのフレーム特定用データや、処理部15の演算結果(演算された電力値)を記憶する。
記録装置2は、図3に示すように、記録媒体21、データ入出力部22、処理部23および記憶部24を備え、電力演算装置1や中継器3と共にシリアルバスSB2に接続されている。記録媒体21は、HDDやSSD等の大容量記録媒体で構成され、処理部23の制御下で各種のデータ(後述の電力値データDp等)を記録する。データ入出力部22は、処理部23の制御に従い、外部装置(携帯型電子端末等)から入力された各データを処理部23に伝送して記録媒体21に記録させたり、記録媒体21に記録されているデータを外部装置(携帯型電子端末等)に出力したりする。
処理部23は、記録装置2を総括的に制御する。具体的には、処理部23は、電力演算装置1(信号出力部14)によってシリアルバスSB2に出力された電力値データフレームFcpを取得すると共に、取得した電力値データフレームFcpに基づいて電力値データDpを生成して記録媒体21に記録させる。また、処理部23は、外部装置からデータ入出力部22を介して各種データが伝送されたときに、そのデータを記録媒体21に記録させると共に、外部装置からの要求に従って記録媒体21から電力値データDp等を読み出してデータ入出力部22を介して外部装置に出力する。記憶部24は、処理部23の動作プログラムや、CANフレームFcを特定するためのフレーム特定用データなどを記憶する。
中継器3は、一例として、電気自動車100のシリアルバスSB1に常設される機器(電気自動車100の構成要素以外の機器から出力されたCANフレームFcをシリアルバスSB1に出力するための機器)であって、図4に示すように、電圧検出部31、信号出力部32、処理部33および記憶部34を備えている。
電圧検出部31は、電力演算装置1における電圧検出部11と同様にして、非接触式電圧センサ11aと同様のクランプ型の非接触式電圧センサ31aを備え、処理部33と相俟って「シリアルバスSB2からCANフレームFcを読み取る[読取部]」を構成する。具体的には、電圧検出部31は、処理部33の制御に従い、電力演算装置1からシリアルバスSB2に電力値データフレームFcpが出力されたときにシリアルバスSB2のフレーム伝送用導体に印加される電圧の電圧値を非接触式電圧センサ31aを介してフレーム伝送用導体に対して非接触で測定し、測定結果を処理部33に出力する。
信号出力部32は、シリアルバスSB1に常時接続されており、処理部33の制御下で電力値データフレームFcpをシリアルバスSB1に出力する。処理部33は、中継器3を総括的に制御する。具体的には、処理部33は、電力演算装置1の処理部15と同様に「フレーム特定部」として機能して、電力演算装置1からシリアルバスSB2に電力値データフレームFcpが出力されたときに電圧検出部31によって検出される(測定される)電圧値の変化に基づき、シリアルバスSB2を伝送されている電力値データフレームFcpを特定する処理を実行する。
また、処理部33は、特定した電力値データフレームFcpを信号出力部32に出力することで信号出力部32からシリアルバスSB1に電力値データフレームFcpを出力させる。なお、処理部33による上記の各処理の具体的な内容については、後に詳細に説明する。記憶部34は、処理部33の動作プログラムや、CANフレームFcを特定するためのフレーム特定用データを記憶する。
次に、電力測定システム10による電力値の特定や、特定した電力値の表示および記録の各処理の一例について説明する。なお、上記したように、中継器3については、電気自動車100のシリアルバスSB1に接続された状態(電気自動車100の装備の1つとして電気自動車100に常設された状態)となっているものとする。また、充電機構105等を介しての駆動用バッテリ101の蓄電については既に完了しているものとする。
一例として、電気自動車100において空調機器109の動作に伴って消費される電力の電力値を電力測定システム10によって特定する際には、図1,2に示すように、電力演算装置1の電圧検出部11における非接触式電圧センサ11aを電気自動車100のシリアルバスSB1に装着する(シリアルバスSB1の信号線を非接触式電圧センサ11aによってクランプする)と共に、シリアルバスSB1に接続されている中継器3の電圧検出部31における非接触式電圧センサ31aを電力測定システム10のシリアルバスSB2に装着する(シリアルバスSB2の信号線を非接触式電圧センサ31aによってクランプする)。
なお、図1などでは、シリアルバスSB1に対して1つの非接触式電圧センサ11aを装着し、かつシリアルバスSB2に対して1つの非接触式電圧センサ31aを装着した状態を図示しているが、実際には、シリアルバスSB1における「CANH」および「CANL」毎の電圧値を検出するために両信号線毎に別個の非接触式電圧センサ11aを装着すると共に、シリアルバスSB2における「CANH」および「CANL」毎の電圧値を検出するために両信号線毎に別個の非接触式電圧センサ31aを装着する。以下、電力測定システム10の動作原理についての理解を容易とするために、「CANH」および「CANL」を区別することなく各部の動作について説明する。
この際には、シリアルバスSB1に対する非接触式電圧センサ11aの装着により、シリアルバスSB1を構成する上記の信号線のフレーム伝送用導体と非接触式電圧センサ11aの電極とが信号線の絶縁被覆を介して近接した状態となり、フレーム伝送用導体と電極とが容量結合した状態となる。また、シリアルバスSB2に対する非接触式電圧センサ31aの装着により、シリアルバスSB2を構成する上記の信号線のフレーム伝送用導体と非接触式電圧センサ31aの電極とが信号線の絶縁被覆を介して近接した状態となり、フレーム伝送用導体と電極とが容量結合した状態となる。
一方、電気自動車100では、図示しない操作パネルに対する操作によって任意の室温への空調を行うよう指示されたときに、空調機器制御部108が、一例として、図示しない温度センサによってシリアルバスSB1に出力されているCANフレームFc(外気温を特定可能なCANフレームFcおよび室温を特定可能なCANフレームFc)、およびバッテリ制御ユニット103によってシリアルバスSB1に出力されているCANフレームFc(バッテリ残量等を特定可能なCANフレームFcなど)に基づき、指示された室温とするために空調機器109をどのように動作させるかを決定する。この際には、一例として、空調機器109の電動コンプレッサを動作させて室温を低下させる処理を行うよう決定される。
次いで、空調機器制御部108は、空調機器109(電動コンプレッサ)を任意の動作状態で動作させるための電力の供給を要求するCANフレームFcをシリアルバスSB1に出力する。また、電圧制御部104は、空調機器制御部108からシリアルバスSB1に出力されたCANフレームFcに応じて駆動用バッテリ101から電力ラインL2を介して供給される電力を予め規定された電圧値に変換して電力ラインL6を介して空調機器制御部108に供給すると共に、電力ラインL6の電力供給用導体(以下、単に「供給用導体」ともいう)に印加している電圧の電圧値(「電圧値」の一例)を特定可能な電圧値データフレームFcvと、電力ラインL6の供給用導体を流れている電流の電流値(「電流値」の一例)を特定可能な電流値データフレームFcaとをシリアルバスSB1に出力する。
また、空調機器制御部108は、シリアルバスSB1を伝送された電圧値データフレームFcvに基づいて特定される電圧値、および電流値データフレームFcaに基づいて特定される電流値に応じて、電力ラインL6を介して供給される電力をDC/AC変換して空調機器109に供給する。これにより、空調機器109の電動コンプレッサが動作して冷凍回路によって室温が低下させられる。
この状態において、空調機器109の動作に伴って消費される電力(電圧制御部104から空調機器制御部108に供給される電力)の電力値を電力測定システム10によって特定する際には、電力演算装置1の操作部12を操作することで処理開始を指示する。この際に、処理部15は、まず、シリアルバスSB1を介して伝送されているCANフレームFc(電圧値データフレームFcvおよび電流値データフレームFca等)の読取りを開始する。
この場合、シリアルバスSB1を介して伝送されているCANフレームFcは、「CANH」に対応する信号線のフレーム伝送用導体に印加される電圧(「SG」に対応する信号線のフレーム伝送用導体の電位に対する「CANH」に対応する信号線のフレーム伝送用導体の電位)の変動、および「CANL」に対応する信号線のフレーム伝送用導体に印加される電圧(「SG」に対応する信号線のフレーム伝送用導体の電位に対する「CANL」に対応する信号線のフレーム伝送用導体の電位)の変動に基づく「2線差動電圧方式」で伝送される。このCANフレームFcの伝送方式については公知のため詳細な説明を省略するが、以下、理解を容易とするために、主として「CANH」に対応する信号線のフレーム伝送用導体の電圧に着目してCANフレームFc(電圧値データフレームFcvおよび電流値データフレームFca)の読取りについて説明する。
この場合、CANフレームFcの伝送時に、「CANH」に対応する信号線のフレーム伝送用導体(以下、単に「伝送用導体」ともいう)の電圧と、「SG」に対応する信号線の伝送用導体の電圧(すなわち、電圧検出部11内の基準電位の電圧)との電位差が増加しているときには、伝送用導体から非接触式電圧センサ11aの電極に容量結合を介して流れ込む電流信号の電流量が増加する。また、CANフレームFcの伝送時に、「CANH」に対応する伝送用導体の電圧と、「SG」に対応する伝送用導体の電圧(電圧検出部11内の基準電位の電圧)との電位差が減少しているときには、伝送用導体から非接触式電圧センサ11aの電極に容量結合を介して流れ込む電流信号の電流量が減少する。
したがって、本例の電力測定システム10における電力演算装置1では、一例として、電圧検出部11が、非接触式電圧センサ11aの電極が「CANH」の伝送用導体と同電位となって上記の電流値が「0」となるように、電極の電位をフィードバック制御する処理を行い、その状態において電極の電位を測定することで、「CANH」の伝送用導体に印加されている電圧の「電圧レベル」を特定(測定)する処理を予め規定された周期で繰り返し実行する。また、電圧検出部11は、特定結果(電圧レベル)示す電圧データを処理部15に順次出力する。
これに応じて、処理部15は、電圧検出部11から出力される電圧データによって示される電圧値に基づき、シリアルバスSB1を介して伝送されているCANフレームFcの内容を特定して記憶部16に記憶させる。具体的には、「CANH」に対応する伝送用導体に容量結合している電極の電圧が予め規定された電圧レベルを超え、かつ「CANL」に対応する伝送用導体に容量結合している電極の電圧が予め規定された電圧レベルを下回っているとき(「CANH」と「CANL」との電位差が予め規定されたレベルを超えているとき)に、デジタル信号の「0」が伝送されていると判別する。また、「CANH」に対応する伝送用導体に容量結合している電極の電圧が予め規定された電圧レベル以下で、かつ「CANL」に対応する伝送用導体に容量結合している電極の電圧が予め規定された電圧レベル以上のとき(「CANH」と「CANL」との電位差が予め規定されたレベル以下のとき)に、デジタル信号の「1」が伝送されていると判別する。
このように、非接触式電圧センサ11aにおける電極の電圧に基づいてデジタル信号の「0」および「1」のいずれが伝送されているかを逐次判定することにより、非接触式電圧センサ11aが装着されているシリアルバスSB1を介して伝送されている電圧値データフレームFcvおよび電流値データフレームFcaを特定する。なお、空調機器109の動作時には、電圧値データフレームFcvおよび電流値データフレームFca以外の各種のCANフレームFcがシリアルバスSB1に出力されており、処理部15は、電圧値データフレームFcvおよび電流値データフレームFca以外のCANフレームFcについても特定するが、電力値の演算には不要なCANフレームFcについては使用せずに、電圧値データフレームFcvおよび電流値データフレームFcaを使用して以下の処理を実行する。
また、処理部15は、特定した電圧値データフレームFcvに基づいて特定される電圧値(電力ラインL6の供給用導体に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」)、および電流値データフレームFcaに基づいて特定される電流値(電力ラインL6の供給用導体を流れている「電流」の「電流値」)を表示部13に表示させる。さらに、処理部15は、特定した電圧値および電流値に基づき、電気自動車100の電圧制御部104から空調機器制御部108に電力ラインL6を介して供給されている電力(空調機器109の動作に伴って消費されている電力)の電力値を演算すると共に、演算した電力値を表示部13に表示させる。
また、処理部15は、演算した電力値を特定可能な電力値データフレームFcpを生成すると共に、生成した電力値データフレームFcpを信号出力部14からシリアルバスSB2に出力させる。この際に、記録装置2では、処理部23が、シリアルバスSB2に出力された電力値データフレームFcpを取得すると共に、取得した電力値データフレームFcpに基づいて特定される電力値を示す電力値データDpを生成して記録媒体21に記録させる。これにより、電力演算装置1によって演算された電力値が記録装置2(記録媒体21)に記録される。
一方、本例の電力測定システム10では、電力演算装置1による電力値の演算や、記録装置2による電力値データDpの記録の処理と並行して、中継器3では、シリアルバスSB2を介して伝送されているCANフレームFc(本例では、電力値データフレームFcp)をシリアルバスSB1に出力する(中継する)処理が実行される。
この場合、前述したシリアルバスSB1でのCANフレームFcの伝送時と同様にして、シリアルバスSB2でのCANフレームFcの伝送時にも、シリアルバスSB2における「CANH」に対応する伝送用導体の電圧と、「SG」に対応する伝送用導体の電圧(すなわち、電圧検出部31内の基準電位の電圧)との電位差が増加しているときには、伝送用導体から非接触式電圧センサ31aの電極に容量結合を介して流れ込む電流信号の電流量が増加する。また、シリアルバスSB2でのCANフレームFcの伝送時に、「CANH」に対応する伝送用導体の電圧と、「SG」に対応する伝送用導体の電圧(電圧検出部31内の基準電位の電圧)との電位差が減少しているときには、伝送用導体から非接触式電圧センサ31aの電極に容量結合を介して流れ込む電流信号の電流量が減少する。
したがって、本例の電力測定システム10における中継器3では、前述した電力演算装置1における電圧検出部11と同様にして、電圧検出部31が、非接触式電圧センサ31aの電極が「CANH」の伝送用導体と同電位となって上記の電流値が「0」となるように、電極の電位をフィードバック制御する処理を行い、その状態において電極の電位を測定することで、「CANH」の伝送用導体に印加されている電圧の電圧値を特定(測定)する処理を予め規定された周期で繰り返し実行する。また、電圧検出部31は、測定結果(電圧値)示す電圧データを処理部33に順次出力する。
これに応じて、処理部33は、電圧検出部31から出力される電圧データによって示される電圧値に基づき、シリアルバスSB2を介して伝送されているCANフレームFc(本例では、電力演算装置1の信号出力部14から出力された電力値データフレームFcp)の内容を特定して信号出力部32からシリアルバスSB1に出力させる。これにより、電力測定システム10から電気自動車100のシリアルバスSB1に対して電力値データフレームFcpの出力が出力される。したがって、例えば、主制御部110が、シリアルバスSB1を介して伝送される電力値データフレームFcpを取得し、電力ラインL6を介して供給されている電力(空調機器109の動作に伴って消費されている電力)の電力を把握して、例えばテスト動作モード時の予め規定された処理を実行する。
なお、詳細な説明を省略するが、シリアルバスSB2には、電力演算装置1から出力された電力値データフレームFcp以外の各種のCANフレームFcが出力されることがある。この際に、本例の電力測定システム10(中継器3)では、一例として、処理部33が、各種CANフレームFcを特定し、特定したCANフレームFcのうちの予め規定されたCANフレームFcだけをシリアルバスSB1に出力する。これにより、電気自動車100において利用可能な任意のCANフレームFcが中継器3を介してシリアルバスSB1に出力される。
この後、電力演算装置1の操作部12の操作によって電力値の演算、表示および記録の一連の処理が指示されるまで、電力演算装置1、記録装置2および中継器3は、上記の処理を継続的に繰り返し実行する。
一方、上記のような処理を完了し、電力測定システム10による電力値の演算、表示および記録を継続する必要がなくなったときには、中継器3を除く構成要素(電力演算装置1、記録装置2およびシリアルバスSB2)を電気自動車100から取り外す。
この際に、本例の電力測定システム10では、電力演算装置1における電圧検出部11の非接触式電圧センサ11aをシリアルバスSB1の伝送用導体に対して非接触の状態(信号線を非接触式電圧センサ11aによってクランプした状態)でCANフレームFcの伝送に伴う「電圧レベル」の変化を特定する構成を採用している。したがって、シリアルバスSB1から非接触式電圧センサ11aを取り外した状態において、非接触式電圧センサ11aの装着前の状態から伝送用導体の絶縁性が低下する事態が回避される。
また、シリアルバスSB2からCANフレームFc(電力値データフレームFcp)を読み取ってシリアルバスSB1に出力する中継器3については、電気自動車100の常設機器として電気自動車100に装着した状態が維持される。したがって、シリアルバスSB1にCANフレームFcを出力するための構成要素の存在によってシリアルバスSB1の伝送用導体の絶縁性が低下する事態も回避される。
以上により、電力測定システム10による電力値の演算等に関する一連の作業が終了する。また、上記の作業によって記録装置2(記録媒体21)に記録された電力値データDpについては、記録装置2のデータ入出力部22に外部装置としての各種情報処理端末を接続することにより、記録装置2から情報処理端末に出力させることができる。これにより、外部装置としての情報処理端末によって電力値データDpを解析したり、電力値についての任意の情報を表示・印刷したりすることが可能となる。
このように、この電力測定システム10、およびその電力演算方法では、電力ラインL6に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」を特定可能な電圧値データフレームFcv(CANフレームFc)、および電力ラインL6を流れている電流の「電流値」を特定可能な電流値データフレームFca(CANフレームFc)をCAN通信用のシリアルバスSB1からそれぞれ読み取り、電圧値データフレームFcvに基づいて特定される「電圧値」、および電流値データフレームFcaに基づいて特定される「電流値」に基づき、電力ラインL6を介して供給されている電力(本例では、空調機器109の動作に伴って電圧制御部104から空調機器制御部108に供給されている電力)の「電力値」を演算する。
したがって、この電力測定システム10および電力演算方法によれば、シリアルバスSB1から読み取った電圧値データフレームFcvに基づいて特定される「電圧値」、およびシリアルバスSB1から読み取った電流値データフレームFcaに基づいて特定される「電流値」に基づき、電力ラインL6を介して供給している電力の「電力値」を演算することで、電力ラインL6の電力供給用導体に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」を測定するための測定装置や、電力ラインL6の電力供給用導体を流れている電流の「電流値」を測定するための測定装置が不要となる分だけ、「電力値」を低コストで演算することができる。
また、この電力測定システム10、およびその電力演算方法では、CANフレームFcの伝送時にシリアルバスSB1のフレーム伝送用導体に印加される「第2の電圧」をフレーム伝送用導体に対して非接触で検出可能な非接触式電圧センサ11aを使用して「第2の電圧」を検出すると共に、検出した「第2の電圧」の「電圧レベル」の変化に基づいてシリアルバスSB1を介して伝送されたCANフレームFcを特定する。したがって、この電力測定システム10および電力演算方法によれば、シリアルバスSB1の各信号線におけるフレーム伝送用導体を覆っている絶縁被覆を剥がすことなくCANフレームFcを読み出すことができるため、電力値の演算のためにフレーム伝送用導体の絶縁性が低下した状態となるのを好適に回避することができる。
さらに、この電力測定システム10、およびその電力演算方法によれば、演算した「電力値」を特定可能な電力値データフレームFcp(CANフレームFc)を生成して中継器3からシリアルバスSB1に出力することにより、演算した電力値が供給されている設備側で、電力値を演算するための構成を備えることなく、電力測定システム10から出力した電力値データフレームFcpに基づいて特定される電力値を利用することができる。
次に、「電力演算装置」および「電力演算方法」の他の実施の形態について添付図面を参照して説明する。なお、上記の電力測定システム10と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図5に示す電力測定システム10Aは、「電力演算方法」に従って電力値を演算可能に構成された「電力演算装置」の他の一例であって、前述の電力測定システム10における電力演算装置1に代えて電力演算装置1Aを備えると共に、記録装置2、中継器3(いずれも図示せず)およびシリアルバスSB2を備えて構成されている。また、電力演算装置1Aは、電力演算装置1と同様に電気自動車100等の電力演算対象設備に対して着脱可能な装置であって、電圧検出部11、操作部12、表示部13、信号出力部14、処理部15および記憶部16を備えると共に、電流測定部17を備えて構成されている。
電流測定部17は、「電流測定部」に相当し、「非接触式電流センサ」の一例であるクランプ型の非接触式電流センサ17aを備えている。この電流測定部17は、電圧制御部104から空調機器制御部108に電力ラインL6を介して電力が供給されている状態において電力ラインL6の供給用導体を流れている電流の電流値(「電流値」の一例)を非接触式電流センサ17aを介して供給用導体に対して非接触で測定し、測定結果を示す電流値データDa(「電流値データ」の一例)を処理部15に出力する。
この電力測定システム10Aによる電力値の演算(測定)、表示および記録に際しては、図5に示すように、電圧検出部11の非接触式電圧センサ11aを電気自動車100のシリアルバスSB1に装着する(シリアルバスSB1の信号線を非接触式電圧センサ11aによってクランプする)と共に、シリアルバスSB1に接続されている中継器3の電圧検出部31における非接触式電圧センサ31aを電力測定システム10AのシリアルバスSB2に装着し(シリアルバスSB2の信号線を非接触式電圧センサ31aによってクランプし)、さらに、電気自動車100の電力ラインL6に非接触式電流センサ17aを装着する(電力ラインL6を非接触式電流センサ17aによってクランプする)。この際には、電力ラインL6に対する非接触式電流センサ17aの装着により、電力ラインL6の供給用導体と非接触式電流センサ17aの検出用コイルとが電線の絶縁被覆および非接触式電流センサ17aのケーシング等を介して近接した状態となる。
次いで、電圧制御部104から空調機器制御部108に電力ラインL6を介して電力が供給されている状態において、電力演算装置1Aの操作部12を操作することで処理開始を指示する。この際に、処理部15は、まず、シリアルバスSB1を介して伝送されているCANフレームFc(電圧値データフレームFcv等)の読取りを開始させる。なお、電圧検出部11によるCANフレームFcの特定については、電力演算装置1における上記の処理と同様のため、詳細な説明を省略する。これにより、電力ラインL6の供給用導体に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」を特定可能な電圧値データフレームFcvが特定される。
また、処理部15は、電圧値データフレームFcvの読み取りと並行して、電流測定部17を制御して「電流値」の測定を開始させる。これに応じて、電流測定部17は、電力ラインL6の供給用導体を流れている電流の電流値を測定して電流値データDaを生成し、生成した電流値データDaを処理部15に出力する。また、処理部15は、電圧値データフレームFcvに基づいて特定される電圧値(電力ラインL6に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」)、および電流値データDaに基づいて特定される電流値(電力ラインL6を流れている「電流値」)を表示部13に表示させる。さらに、処理部15は、特定した電圧値および電流値に基づき、電気自動車100の電圧制御部104から空調機器制御部108に電力ラインL6を介して供給されている電力(空調機器109の動作に伴って消費されている電力)の電力値を演算すると共に、演算した電力値を表示部13に表示させる。
また、処理部15は、演算した電力値を特定可能な電力値データフレームFcpを生成すると共に、生成した電力値データフレームFcpを信号出力部14からシリアルバスSB2に出力させる。これにより、前述した電力測定システム10による一連の処理時と同様にして、電力演算装置1Aから出力された電力値データフレームFcpに基づいて特定される電力値を示す電力値データDpが記録装置2の記録媒体21に記録されると共に、中継器3を介してシリアルバスSB1に電力値データフレームFcpが出力される。
このように、この電力測定システム10A、およびその電力演算方法では、電力ラインL6に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」を特定可能な電圧値データフレームFcv(CANフレームFc)をCAN通信用のシリアルバスSB1から読み取ると共に、電力ラインL6を流れている電流の「電流値」を測定し、電圧値データフレームFcvに基づいて特定される「電圧値」、および測定した「電流値」に基づき、電力ラインL6を介して供給されている電力(本例では、空調機器109の動作に伴って電圧制御部104から空調機器制御部108に供給されている電力)の「電力値」を演算する。
したがって、この電力測定システム10Aおよび電力演算方法によれば、シリアルバスSB1から読み取った電圧値データフレームFcvに基づいて特定される「電圧値」と、電流測定部17によって測定した「電流値」に基づき、電力ラインL6を介して供給している電力の「電力値」を演算することで、電力ラインL6の電力供給用導体に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」を測定するための測定装置が不要となる分だけ、「電力値」を低コストで演算することができる。
また、この電力測定システム10A、およびその電力演算方法によれば、電力ラインL6の電力供給用導体に対して非接触で「電流値」を測定可能な非接触式電流センサ17aを使用して「電流値」を測定することにより、電力ラインL6の電力供給用導体を覆っている絶縁被覆を剥がすことなく電力供給用導体を流れている電流の「電流値」を測定することができるため、電力値の演算のために電力供給用導体の絶縁性が低下した状態となるのを好適に回避することができると共に、電気自動車100の実使用時の運用状態と同様の状態で「電力値」を特定することができる。
次いで、「電力演算装置」および「電力演算方法」のさらに他の実施の形態について添付図面を参照して説明する。なお、上記の電力測定システム10,10Aと同様の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図6に示す電力測定システム10Bは、「電力演算方法」に従って電力値を演算可能に構成された「電力演算装置」のさらに他の一例であって、前述の電力測定システム10における電力演算装置1や電力測定システム10Aにおける電力演算装置1Aに代えて電力演算装置1Bを備えると共に、記録装置2、中継器3(いずれも図示せず)およびシリアルバスSB2を備えて構成されている。また、電力演算装置1Bは、電力演算装置1と同様に電気自動車100等の電力演算対象設備に対して着脱可能な装置であって、電圧検出部11、操作部12、表示部13、信号出力部14、処理部15および記憶部16を備えると共に、電圧測定部18を備えて構成されている。
電圧測定部18は、「電圧測定部」に相当し、「非接触式電圧センサ」の一例であるクランプ型の非接触式電圧センサ18aを備えている。この電圧測定部18は、電圧制御部104から空調機器制御部108に電力ラインL6を介して電力が供給されている状態において電力ラインL6の供給用導体に印加されている電圧の電圧値(「第1の電圧」の「電圧値」の一例)を非接触式電圧センサ18aを介して供給用導体に対して非接触で測定し、測定結果を示す電圧値データDv(「電圧値データ」の一例)を処理部15に出力する。
この電力測定システム10Bによる電力値の演算(測定)、表示および記録に際しては、図6に示すように、電圧検出部11の非接触式電圧センサ11aを電気自動車100のシリアルバスSB1に装着する(シリアルバスSB1の信号線を非接触式電圧センサ11aによってクランプする)と共に、シリアルバスSB1に接続されている中継器3の電圧検出部31における非接触式電圧センサ31aを電力測定システム10BのシリアルバスSB2に装着し(シリアルバスSB2の信号線を非接触式電圧センサ31aによってクランプし)、さらに、電気自動車100の電力ラインL6に非接触式電圧センサ18aを装着する(電力ラインL6を非接触式電圧センサ18aによってクランプする)。この際には、電力ラインL6に対する非接触式電圧センサ18aの装着により、電力ラインL6の供給用導体と非接触式電圧センサ18aの電極とが電線の絶縁被覆を介して近接した状態となり、供給用導体と電極とが容量結合した状態となる。
次いで、電圧制御部104から空調機器制御部108に電力ラインL6を介して電力が供給されている状態において、電力演算装置1Bの操作部12を操作することで処理開始を指示する。この際に、処理部15は、まず、シリアルバスSB1を介して伝送されているCANフレームFc(電流値データフレームFca等)の読取りを開始させる。なお、電圧検出部11によるCANフレームFcの特定については、電力演算装置1,1Aにおける上記の処理と同様のため、詳細な説明を省略する。これにより、電力ラインL6の供給用導体を流れている電流の「電流値」を特定可能な電流値データフレームFcaが特定される。
また、処理部15は、電流値データフレームFcaの読み取りと並行して、電圧測定部18を制御して「電圧値」の測定を開始させる。これに応じて、電圧測定部18は、電力ラインL6の供給用導体に印加されている電圧の電圧値を測定して電圧値データDvを生成し、生成した電圧値データDvを処理部15に出力する。なお、電圧測定部18による非接触式電圧センサ18aを介しての「電圧値」の測定は、電圧検出部11による非接触式電圧センサ11aを介しての「電圧値」の測定等の同様の原理のため、詳細な説明を省略する。
また、処理部15は、電圧値データDvに基づいて特定される電圧値(電力ラインL6に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」)、および電流値データフレームFcaに基づいて特定される電流値(電力ラインL6を流れている「電流値」)を表示部13に表示させる。さらに、処理部15は、特定した電圧値および電流値に基づき、電気自動車100の電圧制御部104から空調機器制御部108に電力ラインL6を介して供給されている電力(空調機器109の動作に伴って消費されている電力)の電力値を演算すると共に、演算した電力値を表示部13に表示させる。
また、処理部15は、演算した電力値を特定可能な電力値データフレームFcpを生成すると共に、生成した電力値データフレームFcpを信号出力部14からシリアルバスSB2に出力させる。これにより、前述した電力測定システム10,10Aによる一連の処理時と同様にして、電力演算装置1Bから出力された電力値データフレームFcpに基づいて特定される電力値を示す電力値データDpが記録装置2の記録媒体21に記録されると共に、中継器3を介してシリアルバスSB1に電力値データフレームFcpが出力される。
このように、この電力測定システム10B、およびその電力演算方法では、電力ラインL6を流れている電流の「電流値」を特定可能な電流値データフレームFca(CANフレームFc)をCAN通信用のシリアルバスSB1から読み取ると共に、電力ラインL6に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」を測定し、測定した「電圧値」、および電流値データフレームFcaに基づいて特定される「電流値」に基づき、電力ラインL6を介して供給されている電力(本例では、空調機器109の動作に伴って電圧制御部104から空調機器制御部108に供給されている電力)の「電力値」を演算する。
したがって、この電力測定システム10Bおよび電力演算方法によれば、電圧測定部18によって測定した「電圧値」と、シリアルバスSB1から読み取った電流値データフレームFcaに基づいて特定される「電流値」とに基づき、電力ラインL6を介して供給している電力の「電力値」を演算することで、電力ラインL6の電力供給用導体を流れている電流の「電流値」を測定するための測定装置が不要となる分だけ、「電力値」を低コストで演算することができる。
また、この電力測定システム10B、およびその電力演算方法によれば、電力ラインL6の電力供給用導体に対して非接触で「電圧値」を測定可能な非接触式電圧センサ18aを使用して「電圧値」を測定することにより、電力ラインL6の電力供給用導体を覆っている絶縁被覆を剥がすことなく電力供給用導体に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」を測定することができるため、電力値の演算のために電力供給用導体の絶縁性が低下した状態となるのを好適に回避することができると共に、電気自動車100の実使用時の運用状態と同様の状態で「電力値」を特定することができる。
なお、「電力演算装置」の構成、および「電力演算方法」の手順は、上記の電力測定システム10,10A,10Bの構成、およびその「電力演算方法」の手順の例に限定されない。例えば、電気自動車100のシリアルバスSB1からの非接触式電圧センサ11aを介してのCANフレームFcの読み取りに際して、「CANH」に対応する信号線のフレーム伝送用導体の電圧、および「CANL」に対応する信号線のフレーム伝送用導体の電圧を電圧検出部11によってそれぞれ検出し、処理部15が、検出された両フレーム伝送用導体の電圧の差に基づいて、シリアルバスSB1を介して伝送されているCANフレームFcの内容を特定する構成・方法の例について説明したが、次の構成を採用することもできる。
具体的には、「2線差動電圧方式」で伝送されるCANフレームFcの読み取りに際しては、前述の例の電力演算装置1,1A,1Bにおける電圧検出部11に代えて、図7に示す電圧検出部50を備えて「電力演算装置」を構成することにより、処理部15によるCANフレームFcの読み取り(内容の特定)を正確かつ容易に行うことが可能となる。この電圧検出部50は、同図に示すように、増幅器51h,51l、差分回路(一例として、トランス)52、増幅器53およびA/D変換器54を備えて構成されている。
前述の電圧検出部11に代えて上記の電圧検出部50を備えた電力演算装置1,1A,1BによってシリアルバスSB1からCANフレームFcを読み取る際には、「CANH」に対応する信号線、および「CANL」に対応する信号線に非接触式電圧センサ11aをそれぞれ装着する。この状態においてシリアルバスSB1にCANフレームFcが伝送されたときには、「CANH」に対応する信号線のフレーム伝送用導体(以下、「「CANH」の伝送用導体」ともいう)と非接触式電圧センサ11aの検出用電極との間の容量結合を介して、「CANH」の伝送用導体の電位に応じて流れる電流に応じた電圧が増幅器51hによって増幅されると共に、「CANL」に対応する信号線のフレーム伝送用導体(以下、「「CANL」の伝送用導体」ともいう)と非接触式電圧センサ11aの検出用電極との間の容量結合を介して、「CANL」の伝送用導体の電位に応じて流れる電流に応じた電圧が増幅器51lによって増幅される。
また、増幅器51hからの出力電圧と増幅器51lからの出力電圧の差分に対応する電圧が差分回路52から出力され、この出力電圧が増幅器53によって増幅されてA/D変換器54によってA/D変換されて電圧値データとして処理部15に出力される。一方、処理部15は、A/D変換器54から出力された電圧値データの値が予め規定された電圧値レベル以上のときに、デジタル信号の「0」が伝送されていると判別する。また、処理部15は、A/D変換器54から出力された電圧値データの値が予め規定された電圧値レベルを下回っているときに、デジタル信号の「1」が伝送されていると判別する。これにより、前述した電圧検出部11を備えた電力演算装置1,1A,1BにおけるCANフレームFcの読み取り時と同様にして、シリアルバスSB1を伝送されているCANフレームFcの内容が特定される。
また、電気自動車100のシリアルバスSB1からのCANフレームFcの読み取りに際して、フレーム伝送用導体に対して非接触で非接触式電圧センサ11aを介して「第2の電圧」を検出し、その「電圧レベル」の変化に基づいてCANフレームFcを特定する「読取部」を有する電力測定システム10,10A,10Bの例について説明したが、シリアルバスSB1のフレーム伝送用導体に対して直接接触(直接接続)した信号線を介してシリアルバスSB1からCANフレームFcを読み取る「読取部」を備えて「電力演算装置」を構成することもできる(図示せず)。
また、電気自動車100の電力ラインL6を流れている電流の「電流値」の測定に際して、電力供給用導体に対して非接触で非接触式電流センサ17aを介して「電流値」を測定する電流測定部17を有する電力測定システム10Aの例について説明したが、電力ラインL6の電力供給用導体に対して直接接触して「電流値」を測定する「電流測定部」を備えて「電力演算装置」を構成することもできる(図示せず)。さらに、電気自動車100の電力ラインL6に印加されている「第1の電圧」の「電圧値」の測定に際して、電力供給用導体に対して非接触で非接触式電圧センサ18aを介して「電圧値」を測定する電圧測定部18を有する電力測定システム10Bの例について説明したが、電力ラインL6の電力供給用導体に対して直接接触して「電圧値」を測定する「電圧測定部」を備えて「電力演算装置」を構成することもできる(図示せず)。
また、演算した「電力値」を特定可能な電力値データDpを記録する記録装置2を備えた電力測定システム10,10A,10Bの例について説明したが、「電力値データ」を記録する構成は「電力演算装置」に必須の構成要素ではないため、「電力値データ」を記録しない構成を採用することもできる。さらに、演算した「電力値」を特定可能な電力値データフレームFcpを中継器3からシリアルバスSB1に出力する構成の電力測定システム10,10A,10Bを例に挙げて説明したが、「シリアルバス」に「電力値データフレーム」を出力する構成は「電力演算装置」に必須の構成要素ではないため、「電力値データフレーム」を出力しない構成を採用することもできる。
また、バッテリ制御ユニット103、電圧制御部104、インバータユニット106、空調機器制御部108および主制御部110などが1つのシリアルバスSB1に接続されている電気自動車100の電力ラインL6を対象として「電力値」を演算する例について説明したが、「電力値」を演算する対象の「電力ライン」が配設された装置やシステムのなかには、「中継器」を介して「CANフレーム」が中継される複数の「シリアルバス」が配設されているものも存在する。
一例として、図8に示す電気自動車100Aは、前述した電気自動車100におけるシリアルバスSB1に代えて、中継器130を介して接続された複数の(本例では、2つの)シリアルバスSB1m,SB1sを備えている点を除き、電気自動車100と同様に構成されている。なお、電気自動車100Aにおいて電気自動車100と同様の機能を有する構成要素や、電力測定システム10,10A,10Bの各構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、同図では、電力ラインL3,L6,L7や、補機用バッテリ102、空調機器制御部108および空調機器109の図示を省略している。
中継器130は、「中継器」の一例であって、シリアルバスSB1m,SB1sと相俟って電気自動車100AにおけるCANフレームFCの伝送路(通信ネットワーク)を構成する。具体的には、中継器130は、シリアルバスSB1m,SB1sの間(シリアルバスSB1mに接続された機器と、シリアルバスSB1sに接続された機器との間)で各種のCANフレームFcを中継する。また、シリアルバスSB1m,SB1sは、「中継器を介してCANフレームが中継される複数のシリアルバス」に相当し、一例として、両シリアルバスSB1m,SB1sが同一のCANプロトコルに従って各種のCANフレームFcを伝送可能に構成されている。
この場合、この電気自動車100Aでは、前述の電気自動車100と同様にして、インバータユニット106が、電圧制御部104から電力ラインL4を介して供給される電力をDC/AC変換してモータ107に伝送することでモータ107を回転させ、これにより、電気自動車100Aの駆動輪が回転させられる構成が採用されている。したがって、電力ラインL4に印加される電圧の電圧値、および電力ラインL4を流れる電流の電流値に基づき、電気自動車100Aの走行によって消費される電力(以下、「走行時消費電力」ともいう)の「電力値」を特定することができる。
また、この電気自動車100Aでは、走行時消費電力の「電力値」の演算に必要な電圧値データフレームFcvや電流値データフレームFca等のCANフレームFCを出力する電圧制御部104(「CANフレーム出力機器」の一例)や主制御部110等の主要機器がシリアルバスSB1mに接続されると共に、主要機器を補完する機器がシリアルバスSB1sに接続されている。また、本例の電気自動車100Aでは、一例として、中継器130が、シリアルバスSB1mを介して伝送される各種CANフレームFcのうちの予め規定されたCANフレームFcをシリアルバスSB1sに中継すると共に、シリアルバスSB1sを介して伝送される各種CANフレームFcのうちの予め規定されたCANフレームFcをシリアルバスSB1mに中継する構成が採用されている。
さらに、本例の電気自動車100Aでは、一例として、電気自動車100Aの整備作業時に電気自動車100Aの各所の状態を診断するための診断機を接続可能な接続用コネクタ140(Data Link Connector )がシリアルバスSB1sに配設されており、シリアルバスSB1sを介して伝送されている各種CANフレームFcを接続用コネクタ140に接続した機器によって読み取ったり、接続用コネクタ140に接続した機器からシリアルバスSB1sに各種のCANフレームFcを出力したりすることが可能となっている。なお、本例では、シリアルバスSB1sに接続されたノードの図示および説明を省略する。
一方、上記のような電気自動車100Aを対象として前述の電力測定システム10,10A,10Bによって走行時消費電力の「電力値」を演算する際には、両シリアルバスSB1m,SB1sのうちの「電力値の演算に必要なCANフレームを出力するCANフレーム出力機器が接続されたシリアルバス」の一例であるシリアルバスSB1mに非接触式電圧センサ11aを装着して、電圧値データフレームFcvや電流値データフレームFcaなどをシリアルバスSB1mから読み取るのが好ましい。
具体的には、「電力値」を演算する対象の電気自動車100Aでは、前述したように、シリアルバスSB1mを介して伝送される各種CANフレームFcのうちの一部が中継器130によってシリアルバスSB1sに中継されてシリアルバスSB1sを介して伝送される。しかしながら、電圧制御部104からシリアルバスSB1mに出力される電圧値データフレームFcvや電流値データフレームFcaのように、出力頻度が高いCANフレームFcや、劣化や改竄が生じたときに電気自動車100Aの安全性が損なわれるおそれのあるCANフレームFcについては、常態においてシリアルバスSB1mからシリアルバスSB1sに中継されない構成や、予め規定された数おきに1つのCANフレームFcが抽出されてシリアルバスSB1mからシリアルバスSB1sに伝送される構成が採用されている。このため、シリアルバスSB1mから読み取ることができるCANフレームFcだけでは、電力測定システム10,10A,10Bによって「電力値」を正確に演算するのが困難となっている。
また、シリアルバスSB1mからシリアルバスSB1sに中継されていないCANフレームFcのうちの走行時消費電力の「電力値」の演算に必要なCANフレームFcをシリアルバスSB1mからシリアルバスSB1sに中継させるように中継器130に対して制御コマンドを送信して、必要なCANフレームFcのすべてを中継させることにより、シリアルバスSB1sから読み取ったCANフレームFcに基づいて「電力値」を演算できる可能性がある。しかしながら、中継器130によるCANフレームFcの中継に要する時間に起因して、「電力値」の演算に必要なCANフレームFcの取得に遅延が生じたり、シリアルバスSB1mからシリアルバスSB1sに中継されるCANフレームFcの増加に伴って、常態においてシリアルバスSB1sを介して伝送されるべきCANフレームFcの伝送が妨げられたりするおそれがある。
したがって、中継器130を介してCANフレームFcが中継される複数のシリアルバスSB1m,SB1sのうちの走行時消費電力の「電力値」の演算に必要なCANフレームFcを出力する電圧制御部104が接続されたシリアルバスSB1mから「電力値」の演算に必要なCANフレームFcを読み取ることにより、CANフレームFcの中継を指示する制御コマンドを中継器130に出力することなく、「電力値」の演算に必要なCANフレームFcを読み取ることができると共に、シリアルバスSB1mからシリアルバスSB1sに、「電力値」の演算に必要な大量のCANフレームFcが中継される事態が回避されるため、シリアルバスSB1sにおけるCANフレームFcの伝送を阻害することなく、「電力値」を演算することができる。
なお、電力ラインL4に印加される電圧の電圧値、および電力ラインL4を流れる電流の電流値に基づいて走行時消費電力の「電力値」を演算する手順については、前述の電気自動車100における電力ラインL6に印加される電圧の電圧値、および電力ラインL6を流れる電流の電流値に基づいて、空調機器109の動作に伴って消費される電力(電圧制御部104から電力ラインL6を介して空調機器制御部108に供給される電力)の電力値を演算した手順と同様のため、詳細な説明を省略する。
この場合、電力測定システム10Aの電力演算装置1Aによって走行時消費電力の「電力値」を演算する際には、電力ラインL4に非接触式電流センサ17aを装着して、電力ラインL4の供給用導体を流れている電流の電流値を供給用導体に対して非接触で測定する。また、電力測定システム10B(電力演算装置1B)によって走行時消費電力の「電力値」を演算する際には、電力ラインL4に非接触式電圧センサ18aを装着して、電力ラインL4の供給用導体に印加されている電圧の電圧値(第1の電圧の電圧値)を供給用導体に対して非接触で測定する。
一方、同一のCANプロトコルに従って各種のCANフレームFcを伝送可能なシリアルバスSB1m,SB1sが中継器130によって接続された電気自動車100Aを対象として「電力値」を演算する例について説明したが、「電力値」の演算対象のなかには、互いに相違するCANプロトコルに従って各種のCANフレームを各々伝送可能な複数のシリアルバスが配設されたもの、すなわち、いずれかのシリアルバスから他のシリアルバスにCANフレームを中継する際に、「中継器(ゲートウェイ)」においてプロトコル変換を行う必要があるものも存在する。
このような環境下で、CANフレーム出力機器が接続されたシリアルバス以外のシリアルバス(CANフレーム出力機器が接続されたシリアルバスのCANプロトコルとは相違するCANプロトコルでCANフレームが伝送されるシリアルバス)から「電力値」の演算に必要なCANフレームを読み取るときには、「中継器」におけるプロトコル変換処理に長い時間を要するため、演算に必要な電圧値や電流値をリアルタイムに特定するのが困難となるおそれがある。また、「中継器(ゲートウェイ)」の処理能力が低いときには、「電力値」の演算に必要なCANフレームのすべてを中継(プロトコル変換)することが困難となる。したがって、上記の例のように、「CANフレーム出力機器」が接続されているシリアルバスから必要なCANフレームを読み取るのが好ましい。
また、本例の電気自動車100AのようにシリアルバスSB1sに接続用コネクタ140が配設されているときには、電力測定システム10,10A,10Bにおける非接触式電圧センサ11aに代えて接続用コネクタ140に接続可能な接続用コネクタ(図示せず)を電力演算装置1,1A,1Bに接続して、シリアルバスSB1bのフレーム伝送用導体に対して直接接触(直接接続)した信号線を介してシリアルバスSB1sからCANフレームFcを読み取ることもできる。
しかしながら、「電力値」の演算に必要なCANフレームFc(電圧制御部104から出力されたCANフレームFc)のすべてをシリアルバスSB1mからシリアルバスSB1sに中継させることができないときには、接続用コネクタ140から読み取ったCANフレームFcだけでは「電力値」を演算することができない。したがって、「電力値」の演算に必要なCANフレームFcをシリアルバスSB1mから読み取る必要が生じるが、上記の電力測定システム10,10A,10Bにおける非接触式電圧センサ11aを備えた「読取部」を備えていないときには、シリアルバスSB1mの各信号線におけるフレーム伝送用導体を覆っている絶縁被覆を剥がすなどして、フレーム伝送用導体からCANフレームに対応する電圧信号を読み取らなくてはならない。
これに対して、上記の電力測定システム10,10A,10Bでは、非接触式電圧センサ11aを介してフレーム伝送用導体に対して非接触でCANフレームFcを読取り可能に構成されているため、「電力値」の演算に必要なCANフレームFcのすべてをシリアルバスSB1sに中継可能であるか否かや、シリアルバスSB1sに接続用コネクタ140が配設されているか否かを問わず、また、いずれの信号線も傷付けることなく、「電力値」の演算に必要なCANフレームFcのすべてを確実に読み取ることができる。
この場合、例えば、新型車両の開発時には、シリアルバスSB1m,SB1sの耐ノイズ性に関して車両の出荷後の状態と同様の環境で「電力値」を演算するのが好ましい。このため、上記の電力測定システム10,10A,10Bのように非接触式電圧センサ11aを介してフレーム伝送用導体に対して非接触でCANフレームFcを読取り可能とすることにより、シリアルバスSB1m,SB1sにおけるフレーム伝送用導体の絶縁被覆を傷付ることなく「電力値」を演算可能とするのが好ましい。また、出荷後の車両の点検等に際して「電力値」の演算のためにフレーム伝送用導体の絶縁被覆を剥がしたときには、「電力値」の演算を完了した後に、剥がされている絶縁被覆を修復する必要が生じる。このため、出荷後の車両を対象として「電力値」を演算するときにも、上記の電力測定システム10,10A,10Bのように非接触式電圧センサ11aを介してフレーム伝送用導体に対して非接触でCANフレームFcを読取り可能とするのが好ましい。
また、電圧制御部104から空調機器制御部108に電力ラインL6を介して供給されている電力の「電力値」や、電圧制御部104からインバータユニット106に電力ラインL4を介して供給されている電力の「電力値」を演算する例について説明したが、「電力演算装置」および「電力演算方法」によって「電圧値」および「電流値」に基づいて演算する「電力値」は、直流電力の「電力値」に限定されず、「シリアルバス」における「CANフレーム」の伝送レートが、「電圧値データフレーム」や「電流値データフレーム」の取得漏れを生じさせない範囲内であれば、交流電力の「電力値」を「電力演算装置」および「電力演算方法」によって演算することができる。この場合、発明者は、現状の「CAN」の規格において、100Hz以下の交流電力(「シリアルバス」における「CANフレーム」の輻輳状態によっては、10Hz以下の交流電力)であれば、上記の電力測定システム10,10A,10Bと同様に構成・方法によって「電力値」を好適に演算することができるのを確認している。
また、電気自動車100,100Aの「電力ライン(本例では、電力ラインL6,L4)」を介して供給される電力の電力値を、電気自動車100のシリアルバスSB1や電気自動車100AのシリアルバスSB1mから読み出したCANフレームFc(電圧値データフレームFcv、および/または電流値データフレームFca)を読み取って演算する形態を例に挙げて説明したが、電気自動車100,100Aなどの車両以外の各種の分野(工場内設備用のネットワークや、耕作地内ネットワーク等の分野)における任意の「電力値」を上記の電力測定システム10,10A,10B等による「電力演算方法」と同様の構成・方法によって演算することができる。
加えて、「シリアルバス」から読み取る「電圧値データフレーム」および/または「電流値データフレーム」は、CANフレームFc等の「CANフレーム」に限定されず、「CAN FD」、「FlexRay(登録商標)」および「LIN」などの各種通信規格に準ずるフレーム(デジタルデータ)や、「LVDS」による小振幅低消費電力通信が可能な各種通信規格に準ずるフレーム(デジタルデータ)を利用して「電力値」を演算する構成・方法を採用することができる。
本願発明によれば、シリアルバスから読み取った電圧値データフレームや電流値データフレームなどのCANフレームに基づいて特定される電圧値や電流値などに基づいて、電力ラインを介して供給している電力の電力値を演算することにより、電力ラインの電力供給用導体に印加されている電圧の電圧値や、電力ラインの電力供給用導体を流れている電流の電流値などを測定するための測定装置が不要となる。このため、電力値を低コストで演算することができる結果、電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算装置および電力演算方法に広く適用することができる。
10,10A,10B 電力測定システム
1,1A,1B 電力演算装置
2 記録装置
3 中継器
11,31,50 電圧検出部
11a,31a 非接触式電圧センサ
12 操作部
13 表示部
14,32 信号出力部
15,23,33 処理部
16,24,34 記憶部
17 電流測定部
17a 非接触式電流センサ
18 電圧測定部
18a 非接触式電圧センサ
21 記録媒体
22 データ入出力部
51h,51l,53 増幅器
52 差分回路
54 A/D変換器
100,100A 電気自動車
104 電圧制御部
108 空調機器制御部
109 空調機器
130 中継器
140 接続用コネクタ
Da 電流値データ
Dp 電力値データ
Dv 電圧値データ
Fc CANフレーム
Fca 電流値データフレーム
Fcp 電力値データフレーム
Fcv 電圧値データフレーム
L6 電力ライン
SB1,SB1m,SB1s,SB2 シリアルバス
1,1A,1B 電力演算装置
2 記録装置
3 中継器
11,31,50 電圧検出部
11a,31a 非接触式電圧センサ
12 操作部
13 表示部
14,32 信号出力部
15,23,33 処理部
16,24,34 記憶部
17 電流測定部
17a 非接触式電流センサ
18 電圧測定部
18a 非接触式電圧センサ
21 記録媒体
22 データ入出力部
51h,51l,53 増幅器
52 差分回路
54 A/D変換器
100,100A 電気自動車
104 電圧制御部
108 空調機器制御部
109 空調機器
130 中継器
140 接続用コネクタ
Da 電流値データ
Dp 電力値データ
Dv 電圧値データ
Fc CANフレーム
Fca 電流値データフレーム
Fcp 電力値データフレーム
Fcv 電圧値データフレーム
L6 電力ライン
SB1,SB1m,SB1s,SB2 シリアルバス
Claims (14)
- 電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する処理部を備えた電力演算装置であって、
CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームを当該シリアルバスから読み取る読取部を備え、
前記読取部は、前記電圧値を特定可能な前記CANフレームとしての電圧値データフレーム、および前記電流値を特定可能な前記CANフレームとしての電流値データフレームを前記シリアルバスからそれぞれ読み取って前記処理部に出力し、
前記処理部は、前記電圧値データフレームに基づいて特定される前記電圧値、および前記電流値データフレームに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する電力演算装置。 - 電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する処理部を備えた電力演算装置であって、
CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームを当該シリアルバスから読み取る読取部と、
前記電流値を測定して電流値データを出力する電流測定部とを備え、
前記読取部は、前記電圧値を特定可能な前記CANフレームとしての電圧値データフレームを前記シリアルバスから読み取って前記処理部に出力し、
前記処理部は、前記電圧値データフレームに基づいて特定される前記電圧値、および前記電流値データに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する電力演算装置。 - 前記電流測定部は、前記電力ラインの電力供給用導体に対して非接触で前記電流値を測定可能な非接触式電流センサを備えている請求項2記載の電力演算装置。
- 電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する処理部を備えた電力演算装置であって、
CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームを当該シリアルバスから読み取る読取部と、
前記電圧値を測定して電圧値データを出力する電圧測定部とを備え、
前記読取部は、前記電流値を特定可能な前記CANフレームとしての電流値データフレームを前記シリアルバスから読み取って前記処理部に出力し、
前記処理部は、前記電圧値データに基づいて特定される前記電圧値、および前記電流値データフレームに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する電力演算装置。 - 前記電圧測定部は、前記電力ラインの電力供給用導体に対して非接触で前記電圧値を測定可能な非接触式電圧センサを備えている請求項4記載の電力演算装置。
- 前記読取部は、中継器を介して前記CANフレームが中継される複数の前記シリアルバスのうちの前記処理部による前記電力値の演算に必要な当該CANフレームを出力するCANフレーム出力機器が接続された当該シリアルバスから当該電力値の演算に必要なCANフレームを読み取る請求項1から5のいずれかに記載の電力演算装置。
- 前記読取部は、前記CANフレームの伝送時に前記シリアルバスのフレーム伝送用導体に印加される第2の電圧を当該フレーム伝送用導体に対して非接触で検出可能な非接触式電圧センサを有する電圧検出部と、当該電圧検出部によって検出された前記第2の電圧の電圧レベルの変化に基づいて前記シリアルバスを介して伝送された前記CANフレームを特定するフレーム特定部とを備えている請求項1から6のいずれかに記載の電力演算装置。
- 前記処理部が演算した前記電力値を特定可能な前記CANフレームとしての電力値データフレームを生成して前記シリアルバスに出力するCANフレーム出力部を備えている請求項1から7のいずれかに記載の電力演算装置。
- 電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算方法であって、
CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームのうちの前記電圧値を特定可能な電圧値データフレーム、および当該CANフレームのうちの前記電流値を特定可能な電流値データフレームを前記シリアルバスからそれぞれ読み取ると共に、前記電圧値データフレームに基づいて特定される前記電圧値、および前記電流値データフレームに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する電力演算方法。 - 電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算方法であって、
CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームのうちの前記電圧値を特定可能な電圧値データフレームを前記シリアルバスから読み取ると共に、前記電流値を測定し、前記電圧値データフレームに基づいて特定される前記電圧値、および測定した前記電流値に基づいて前記電力値を演算する電力演算方法。 - 電力ラインに印加されている第1の電圧の電圧値、および当該電力ラインを流れている電流の電流値を周期的に特定すると共に、特定した前記電圧値および前記電流値に基づいて前記電力ラインを介して供給されている電力の電力値を演算する電力演算方法であって、
前記電圧値を測定すると共に、CAN通信用のシリアルバスを介して伝送されるCANフレームのうちの前記電流値を特定可能な電流値データフレームを前記シリアルバスから読み取り、測定した前記電圧値、および前記電流値データフレームに基づいて特定される前記電流値に基づいて前記電力値を演算する電力演算方法。 - 中継器を介して前記CANフレームが中継される複数の前記シリアルバスのうちの前記電力値の演算に必要な当該CANフレームを出力するCANフレーム出力機器が接続された当該シリアルバスから当該電力値の演算に必要なCANフレームを読み取る請求項9から11のいずれかに記載の電力演算方法。
- 前記CANフレームの伝送時に前記シリアルバスのフレーム伝送用導体に印加される第2の電圧を当該フレーム伝送用導体に対して非接触で検出可能な非接触式電圧センサを使用して当該第2の電圧を検出すると共に、検出した前記第2の電圧の電圧レベルの変化に基づいて前記シリアルバスを介して伝送された前記CANフレームを特定する請求項9から12のいずれかに記載の電力演算方法。
- 演算した前記電力値を特定可能な前記CANフレームとしての電力値データフレームを生成して前記シリアルバスに出力する請求項9から13のいずれかに記載の電力演算方法。
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JP2020501056A JP7279009B2 (ja) | 2018-02-22 | 2019-02-22 | 電力演算装置および電力演算方法 |
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2019
- 2019-02-22 WO PCT/JP2019/006745 patent/WO2019163936A1/ja active Application Filing
- 2019-02-22 JP JP2020501056A patent/JP7279009B2/ja active Active
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