(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消費可能な最大電力が共通であり、かつ供給された電力を外部から個別に指定された抵抗値の負荷として消費する複数の電子負荷装置と、
前記複数の電子負荷装置について、負荷試験の対象である電力源がその負荷試験の過程で供給し得る負荷電流の総和の最大値と、その電力源が印加する負荷電圧との積と前記最大電力との比以上であり、かつ前記最大電力に対して前記電力源が供給可能な最大の電力がとる比未満であって、前記負荷試験に適用されるべき負荷の抵抗値の列に対して、その負荷を形成すべき電子負荷装置に外部から離散値として指定される抵抗値に含まれる誤差の総和が最小となる整数を求める算術演算手段と、
前記複数の電子負荷装置の内、前記算術演算手段によって求められた整数に等しい台数の電子負荷装置を並列に組み合わせて前記の電力源の負荷を形成する台数設定手段と
を備えたことを特徴とする負荷試験支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の負荷試験支援装置において、
前記複数の電子負荷装置の内、前記台数設定手段によって形成された負荷を構成する電子負荷装置の一部のみに対して抵抗値の指定を行う抵抗値指定手段を備えた
ことを特徴とする負荷試験支援装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の負荷試験支援装置において、
前記複数の電子負荷装置に前記電力源が印加する負荷電圧を計測し、その負荷電圧を前記算術演算手段に与える負荷電圧計測手段を備えた
ことを特徴とする負荷試験支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料である電力源に負荷として接続され、その電力源の負荷に対する応答の試験に供される負荷試験支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器や電力機器に電力を供給するバッテリや電源回路の負荷試験には、電子的に抵抗値やインピーダンスの可変が可能である半導体素子を負荷として構成され、その負荷としての特性の動的な設定が可能である電子負荷装置が多く適用されている。
【０００３】
しかし、このような電子機器や電力機器については、近年の著しい技術の進展と共に運用される形態や環境が多様化し、かつ要求される性能が高くなったために、上述した負荷試験についても高い精度が強く要求されている。
従来の負荷試験では、図６に示すように、試料である電力源５０（ここでは、簡単のため、起電力の公称値が５ボルトであり、かつ最大有能電力が３０キロワットである組電池であると仮定する。）に電子負荷装置５１-1〜５１-Nが並列に接続され、かつこれらの電子負荷装置５１-1〜５１-Nの台数Ｎが個々の電子負荷装置における消費が許容される最大の電力（以下、単に「最大電力」といい、ここでは、簡単のため、６００ワットであると仮定する。）に対する最大有能電力の比（＝５０＝３０×１０3／６００)以上の数Ｎに設定されてなる試験回路が適用される。
【０００４】
また、これらの電子負荷装置５１-1〜５１-Nは、何れも予め決められた負荷電圧（ここでは、簡単のため、上述した起電力の公称値に等しい５ボルトであると仮定する。）において負荷として消費可能な最大の電力が６ワット、６０ワットおよび６００ワットとなる３つの電力レンジを有し、かつこれらの電力レンジの内、ＧＰ−ＩＢ（General Purpose Interface Bus)を介して接続されたパソコン（図示されない。）によって共通に指定された電力レンジにおいて作動する。
【０００５】
さらに、電子負荷装置５１-1〜５１-Nは、このようにして指定された電力レンジ（ここでは、簡単のため、「６０ワット」であると仮定する。）については、同様にパソコンからＧＰ−ＩＢを介して与えられる「負荷としての抵抗値」を与える係数ｒが指定され、例えば、その係数ｒが
0≦ｒ≦(２12−１)
の不等式を満たす１２ビット長の純２進数で与えられた場合には、
Ｒ＝５2・(１／６０−ｒ(１／６０−１／６)／(２12−１))    ・・・(1)
の式で示される値Ｒに、負荷として内蔵された半導体素子の抵抗値を設定する。
【０００６】
このように従来例では、電子負荷装置５１-1〜５１-Nの電力レンジがパソコンによって所望の値に設定され、かつこのようなレンジにおける負荷抵抗の値が同様にしてパソコンの主導の下で動的に可変されるので、試料である電力源５０の負荷試験が円滑にかつ自動的に行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来例では、電子負荷装置５１-1〜５１-Nに共通に設定された電力レンジにおける最大の負荷電流は、６ワット、６０ワット、６００ワットの各電力レンジに対してそれぞれ６０アンペア、６００アンペア、６０００アンペアとなる。
【０００８】
しかし、試料である電力源５０が実際に電子負荷装置５１-1〜５１-Nに供給すべき電流の最大値は、一般に、電源線の電圧降下が小さく抑えられ、かつ電力効率が高く維持されることが要求されるために、数百アンペア程度の値となる。
すなわち、従来例では、電子負荷装置５１-1〜５１-Nの台数Ｎが電力源５０によって供給可能な最大の電力に基づいて決定されていたために、最大の電力レンジが実際の負荷試験には適応しない場合が多かった。さらに、このような小さな電力レンジが適用された場合には、電子負荷装置５１-1〜５１-Nの台数Ｎが大きいほど上述した係数に応じて可変される負荷抵抗の最小の幅が大きな値となるために、負荷試験の精度が十分には確保できない場合が多かった。
【０００９】
本発明は、負荷試験が行われるべき実際の負荷電流の値に適応すると共に、個々の電力レンジにおいて可変できる負荷抵抗の最小の幅を小さく設定できる負荷試験支援装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明および本発明に関連する技術の原理ブロック図である。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、複数の電子負荷装置は、消費可能な最大電力が共通であり、かつ供給された電力を外部から個別に指定された抵抗値の負荷として消費する。算術演算手段は、前記複数の電子負荷装置について、負荷試験の対象である電力源がその負荷試験の過程で供給し得る負荷電流の総和の最大値と、その電力源が印加する負荷電圧との積と前記最大電力との比以上であり、かつ前記最大電力に対して前記電力源が供給可能な最大の電力がとる比未満であって、前記負荷試験に適用されるべき負荷の抵抗値の列に対して、その負荷を形成すべき電子負荷装置に外部から離散値として指定される抵抗値に含まれる誤差の総和が最小となる整数を求める。台数設定手段は、前記複数の電子負荷装置の内、前記算術演算手段によって求められた整数に等しい台数の電子負荷装置を並列に組み合わせて前記の電力源の負荷を形成する。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の負荷試験支援装置において、抵抗値指定手段は、前記複数の電子負荷装置の内、前記台数設定手段によって形成された負荷を構成する電子負荷装置の一部のみに対して抵抗値の指定を行う。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の負荷試験支援装置において、負荷電圧計測手段は、前記複数の電子負荷装置に前記電力源が印加する負荷電圧を計測し、その負荷電圧を前記算術演算手段に与える。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態および本発明に関連する技術（以下、「関連技術」という。）について詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施形態および関連技術の構成を示す図である。
図において、図６に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ符号を付与して示し、ここではその説明を省略する。
【００２１】
図２に示す構成と図６に示す従来例との構成の相違点は、マイクロプロセッサ４１が備えられ、電子負荷装置５１-1〜５１-Nが個別に有する外部制御端子にそのマイクロプロセッサ４１の対応する出力ポートがそれぞれ接続され、かつマイクロプロセッサ４１については、電子負荷装置５１-1〜５１-Nと同様にＧＰ−ＩＢを介して図示されないパソコンに接続されると共に、内蔵されたＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４２の入力に電力源５０に至る電源線が接続された点にある。
【００２２】
なお、図２に示す構成と図１に示すブロック図との対応関係については、電子負荷装置５１-1〜５１-Nは電子負荷装置１１-1〜１１-Nに対応し、電力源５０は電力源１２に対応し、マイクロプロセッサ４１は算術演算手段１３および台数設定手段１４に対応し、図示されないパソコンは抵抗値指定手段２１に対応し、マイクロプロセッサ４１およびＡ／Ｄ変換器４２は負荷電圧計測手段３１に対応する。
【００２３】
図３は、本発明に関連する技術の動作フローチャートである。
以下、図２および図３を参照して上述した関連技術の動作を説明する。
まず、本関連技術において負荷試験の対象となる電力源５０は、
(a) 並列に接続された１０個の電池からなる組電池、
(b) 並列に接続された１０個の電池からなる組電池が直列に５組接続されてなる電力源、
(c) 並列に接続された１０個の電池からなる組電池が直列に１０組接続されてなる電力源、
(d) 直列に接続された１０個の電池からなる組電池、
(e) 直列に接続された１０個の電池からなる組電池が並列に５組接続されてなる電力源、
(f) 直列に接続された１０個の電池からなる組電池が並列に１０組接続されてなる電力源
の何れかに適宜設定される。
【００２４】
マイクロプロセッサ４１は、電子負荷装置５１-1〜５１-Nが共通に有する最大の電力レンジの値Ｍ（＝６００ワット）が予め与えられ、かつＧＰ−ＩＢを介してパソコンと所定の手順に基づいて連係することにより、そのパソコンから「試料である電力源５０の態様が上述した(a)〜(f)の何れかに設定（あるいは更新）された旨の通知」と、その態様において負荷試験が行われるべき負荷電流の最大値ｍ（図４(1))とが与えられると、Ａ／Ｄ変換器４２を介してその電力源５０の起電力Ｖ（図４(2))を計測する（図３(1))。
【００２５】
つぎに、マイクロプロセッサ４１は、上述した起電力Ｖ、最大の電力レンジの値Ｍおよび負荷電流の最大値ｍに対して
ｋ＝Ｖ・ｍ／Ｍ
の式で示される値ｋを算出し（図３(2))、かつこのような値ｋが整数である場合にはその整数の値を示し、反対で整数でない場合にはその値ｋを上回る最小の整数値を示す整数Ｋを求める（図３(3)、(4))。
【００２６】
さらに、マイクロプロセッサ４１は、電子負荷装置５１-1〜５１-Nの内、上述した整数Ｋに等しい台数の電子負荷装置の稼働を許容するが、残りの全ての電子負荷装置については稼働を規制する（図３(5))。
このように本関連技術によれば、個々の態様の電力源５０について、供給可能な最大の電力の如何にかかわらず、負荷試験が行われるべき負荷電流の最大値ｍが小さいほど小さく、かつ並行して稼働すべき電子負荷装置の台数Ｋがその最大値ｍと上述した起電力Ｖとの積に等しい電力の消費を可能とする最小の値に設定される。
【００２７】
すなわち、稼働すべき電子負荷装置の台数Ｋが小さいほど、ＧＰ−ＩＢを介してパソコンによって与えられた係数ｒに応じて設定されるべき抵抗値Ｒの最小の可変幅が小さな値となるので、負荷試験の精度が高められる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態と既述の関連技術との相違点は並行して稼働すべき電子負荷装置の台数Ｋが後述する手順に基づいて設定される点にあり、ハードウエアの構成については、関連技術と同様であるから、ここではその説明を省略する。
図５は、本発明の一実施形態の動作フローチャートである。
【００２８】
図において、図３に示す処理と同じ処理については、簡単のため同じ番号(1) 〜(5) を付与して示す。
以下、図２および図５を参照して本発明の一実施形態の動作を説明する。
マイクロプロセッサ４１は、負荷試験の過程で適用されるべき負荷抵抗の値の順列が予め与えられ、先ず電子負荷装置５１-1〜５１-Nの内、並行して稼働すべき電子負荷装置の台数Ｋを既述の関連技術と同様にして求める（図５(1)〜(4)) 。
【００２９】
さらに、マイクロプロセッサ４１は、既述のＫ以上であって予め決められた上限値Ｕ以下である電子負荷装置（電子負荷装置５１-1〜５１-Nの内、実際に並行して稼働すべきもの）の台数Ｔの個々について、ＧＰ−ＩＢを介してパソコンから与えられる係数ｒに応じてＴ台の電子負荷装置が個別に負荷としてとる負荷抵抗の値の内、上述した順列に含まれる個々の値に対する誤差が最小である値の列を選択する（図５(6))と共に、その選択された値の列に対応する誤差を求める（図５(7))。
【００３０】
また、マイクロプロセッサ４１は、上述した個々の台数Ｔ（Ｋ≦Ｔ≦Ｕ）について対応する誤差の総和を求め（図５(8))、これらの台数Ｔの内、対応する総和が最小である台数ｔを並行して稼働すべき電子負荷装置の台数として設定し（図５(9))、かつその台数ｔの電子負荷装置の稼働を許容すると共に、残りの電子負荷装置の稼働を規制する（図５(5))。
【００３１】
このように本実施形態によれば、負荷抵抗の値の列として与えられる負荷試験の条件に最も適合した最小の台数の電子負荷装置が並行して稼働することによりその負荷試験が行われるので、既述の関連技術に比べて多様な負荷抵抗における負荷試験が精度よく行われる。
なお、本実施形態では、上述した上限値Ｕの設定の基準が何ら示されていないが、例えば、「負荷試験の対象となるべき全ての態様の電力源５０から供給され得る最大の電力の値」と、「単一の電子負荷装置で消費され得る最大の電力の値」との比として与えられてもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、負荷試験の条件である「負荷抵抗の値の列」に含まれるべき負荷抵抗の値の数が複数となっているが、このような数は「１」であってもよい。
さらに、本実施形態では、「上述した誤差の総和が最小であること」が「並行して稼働すべき電子負荷装置の台数ｔの選定の基準」となっているが、その基準は同様の誤差に対する最小二乗法の適用によって与えられてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、パソコンによって電子負荷装置５１-1〜５１-Nに共通の係数ｒが与えられているが、何れの電子負荷装置も定格を超える電力を消費せざるを得ない状態に陥らないならば、例えば、並行して稼働する電子負荷装置の一部のみに対してその係数ｒの更新が行われたり、同様に並行して稼働する電子負荷装置の一部もしくは全てに対して異なる係数ｒの設定が行われることにより、負荷抵抗が可変されるべき最小の幅が所望の値に設定されてもよい。
【００３４】
さらに、本実施形態では、電子負荷装置５１-1〜５１-Nの電力レンジが規定される負荷電圧の値が５ボルトとなっているが、抵抗値が可変可能な疑似負荷としてこれらの電子負荷装置に適用された半導体素子の性能や特性と、負荷試験が行われるべき最小の負荷電圧とに適応するならば、その値は如何なる値であってもよい。
【００３５】
また、本実施形態では、負荷電流の最大値ｍとして電力源５０が供給可能な負荷電流の最大値が適用されているが、このような負荷電流の最大値ｍについては、負荷試験が行われるべき最大値であってもよい。
さらに、本実施形態では、電池もしくは組電池の組み合わせが負荷試験の対象の電力源５０となっているが、このような電力源５０については、インバータ、スイッチングレギュレータその他を構成する電源回路であったり、予め形成され配電系や電源線であってもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、電子負荷装置５１-1〜５１-Nは何れも６ワット、６０ワットおよび６００ワットの電力レンジを有するが、このような電力レンジおよびその数については、如何なるものであってもよく、かつ異なってもよい。
さらに、本実施形態では、負荷試験が行われるべき最大の負荷電流の値がパソコンによって与えられているが、このような負荷電流の最大値は、マイクロプロセッサ４１に付加された専用の操作部を介して操作者によって与えられてもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、電力源５０の起電力ＶがＡ／Ｄ変換器４２を介して計測されているが、このような起電力Ｖについては、上述した最大の付加電流の値と同様にしてパソコンや専用の操作部を介して与えられてもよい。
さらに、本実施形態では、マイクロプロセッサ４１がＧＰ−ＩＢを介してパソコンに接続されているが、両者の間で負荷試験に必要な情報や事象の伝達が確実に行えるならば、このようなＧＰ−ＩＢに代えて如何なる伝送方式や通信手順に基づく通信リンクが適用されてもよい。
【００３８】
また、本実施形態では、電子負荷装置５１-1〜５１-Nの内、並行して稼働すべき電子負荷装置について、数の決定とその稼働の制御とがマイクロプロセッサ４１の主導の下で行われる蓄積プログラム制御方式に基づいて達成されているが、このようなマイクロプロセッサ４１の一部または全ては如何なる構成のハードウエアと置換されてもよい。
【００３９】
さらに、本実施形態では、電子負荷装置５１-1〜５１-Nの内、並行して稼働すべき電子負荷装置が負荷として有する抵抗値より電力源５０の内部抵抗の値が十分小さいと見なされ得ることを前提とすることにより、上述した台数が既述の起電力Ｖに基づいて算出されているが、このような前提が成立しない場合には、その起電力Ｖに代えて実効的に負荷として印加される負荷電圧が適用されてもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、電子負荷装置５１-1〜５１-Nは、何れも電力源５０に予め接続され、かつ個別に稼働の可否が電子的に設定される（例えば、内蔵された半導体素子の動作点を可変する）ことにより負荷としての電力レンジが設定されているが、例えば、何れも定常的に稼働状態に保たれ、かつその電力源５０との間に形成される電力の供給路が断続されてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
上述したように本発明では、電子負荷装置が負荷として有する負荷抵抗の値の設定は従来例に比べて小さな可変幅で行われ、かつ所望の負荷抵抗による負荷試験が確度高く行われる。
【００４２】
また、本発明では、負荷試験が行われるべき負荷の抵抗の値が柔軟に高い精度で設定される。
さらに、本発明では、負荷試験の対象となる電力源の起電力が一定でない場合であっても、その負荷試験の効率および精度が高められる。
したがって、これらの発明の適用の下で負荷試験が行われた電力源は、その負荷試験の基準を確度高く満たして低廉化され、かつ性能および信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明および本発明に関連する技術の原理ブロック図である。
【図２】  本発明の一実施形態および関連技術の構成を示す図である。
【図３】  本発明に関連する技術の動作フローチャートである。
【図４】電力源の各態様に適応した電子負荷装置の台数を示す図である。
【図５】  本発明の一実施形態の動作フローチャートである。
【図６】従来の負荷試験の試験回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１，５１  電子負荷装置
１２，５０  電力源
１３  算術演算手段
１４  台数設定手段
２１  抵抗値指定手段
３１  負荷電圧計測手段
４１  マイクロプロセッサ
４２  Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）
【図１】
0003707710.tif 000002
【図２】
0003707710.tif 000003
【図３】
0003707710.tif 000004
【図４】
0003707710.tif 000005
【図５】
0003707710.tif 000006
【図６】
0003707710.tif 000007