(57)【要約】【課題】性能試験対象となるインバータの種類や特性に対応させて、インバータに接続するバッテリーの種類や特性も異なるものとする必要がないように、種々のバッテリーの特性の電力を提供可能な回生電源を備えた試験システムを実現することを目的とする。【解決手段】交流電源に電気的に接続された回生電源と、回生電源に電気的に接続されたインバータと、インバータに電気的に接続された三相モーターと、三相モーターに機械的に接続されたフライホイールと、を備え、回生電源は、予め設定された所望バッテリーの特性・性能を模擬した出力に調整されるバッテリー代用電源であるインバータの性能試験装置とする。【選択図】図１
2014180101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に電気的に接続された回生電源と、
前記回生電源に電気的に接続されたインバータと、
前記インバータに電気的に接続された三相モーターと、
前記三相モーターに機械的に接続されたフライホイールと、を備え、
前記回生電源は、予め設定された所望バッテリーの特性・性能を模擬した出力に調整されるバッテリー代用電源である
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインバータの性能試験装置において、
前記回生電源の放電電流及び回生電流を測定する計測部を備える
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインバータの性能試験装置において、
前記回生電源の動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、予め設定された初期充電率と、初期電圧と、初期電流と、充電率の変化に必要な電流容量と、少なくとも二つの充電率における電気的特性と、前記計測部で計測した電流に基づいて、算出したバッテリーの充電率に対応する出力となるように、前記回生電源を制御する
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のインバータの性能試験装置において、
前記回生電源は、バッテリー代用電源であり別途のバッテリーを備えない
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のインバータの性能試験装置において、
前記三相モーターは、前記フライホイールの慣性モーメントを調整することで、負荷が調整される
ことを特徴とするインバータの性能試験装置。
【請求項６】
請求項３に記載のインバータの性能試験装置の動作方法において、
予め設定された初期充電率と、初期電圧と、初期電流と、充電率の変化に必要な電流容量と、少なくとも二つの充電率における電気的特性とを、試験開始前に、取り込む工程と、
前記計測部で計測した電流に基づいてバッテリーの充電率を、試験進行中に、算出する工程と、
前記算出したバッテリーの充電率に対応する前記バッテリーの電気的特性で、前記回生電源が動作する工程と、を有する
ことを特徴とするインバータの性能試験装置の動作方法。
【請求項７】
請求項６に記載のインバータの性能試験装置の動作方法の各工程を、インバータの性能試験装置の制御部またはインバータの性能試験装置を制御するコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記憶した制御部またはコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーの電気的特性を模擬するバッテリー代用回生電源を用いるインバータの性能試験装置とその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
資源エネルギー枯渇への対応策として電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やハイブリッド車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が提案されて久しいが、現在ではその実用化及び普及が加速的に進んでいる。電気自動車やハイブリッド車の主たる駆動動力源の一つは、車両に搭載されている直流モーター又は交流モーターである。
【０００３】
駆動動力源である直流モーター又は交流モーターを駆動する為に、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池がモーター駆動用電源として直流モーター又は交流モーターと共に車両に搭載される。また、そのモーター駆動用電源から直流モーター又は交流モーターに供給する電力を制御する為の制御装置も車両に搭載される。
【０００４】
また、車載モーターが同期モーターや誘導モーター等の交流モーターの場合は、車載二次電池の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ等を含む制御装置が車両に搭載される。従って、実車への搭載前に車載モーターの駆動試験を予め行う場合、車載二次電池と同様の二次電池を電源として、車載モーターの種別対応の構成の駆動制御装置から駆動電力を供給して、実際の駆動状態を模擬する車載モーターの負荷試験等を行われる。
【０００５】
また、車載モーターは、エンジンによって駆動されるとともに、減速時等に回生電力源となる発電機として作用させることができる回生電力の構成が一般的である。そこで、車載二次電池から車載モーターに電力を供給して車両の走行を模擬させて、その車載二次電池の充電量が少なくなった時に、エンジンによってモーターを駆動させて発電機として動作させ、発電機で発生した電力により、車載二次電池を充電する構成とする。また、その車載二次電池の充電状態を表すパラメータの一つとしてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を算出する手段が提案されている。
【０００６】
例えば下記特許文献１には、ＳＯＣ＝１００％で、二次電池は満充電状態を表し、ＳＯＣ＝０％で、二次電池の完全放電状態を表し、二次電池の開放出力電圧（Ｅ）を、二次電池の電流（Ｉ）と、二次電池の温度により変化する内部抵抗（Ｒ）とを基に、Ｅ＝Ｖ＋Ｉ×Ｒとして算出する車載二次電池に適用するＳＯＣ演算方法が提案されている。
【０００７】
また、下記特許文献２においては、図６に示すように、第１の車載モーター６１０１と第２の車載モーター６１０２との回転軸をカップリングにより結合或はフライホイールを設けて結合し、第１の車載モーター６１０１に第１のインバータ６１０３の出力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を接続し、第２の車載モーター６１０２に第２のインバータ６１０４の出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を接続し、二次電池等の直流電源（ＤＣ）６１０５に第１インバータ６１０３の入力端子Ｐ１，Ｎ１と第２インバータ６１０４の入力端子Ｐ２，Ｎ２とを並列接続した構成が開示されている。図６は、インバータ試験装置にインバータをセットしたときの構成態様を説明する特許文献２に開示されている従来のブロック図である。
【０００８】
図６に示すように、直流電源（ＤＣ）６１０５からの直流電圧を第１のインバータ６１０３により交流電圧に変換して第１の車載モーター６１０１に供給し、第１の車載モーター６１０１の回転により、第２の車載モーター６１０２を発電機として動作させる。
【０００９】
また、この第２の車載モーター６１０２の発生交流電圧を第２のインバータ６１０４により直流電圧に変換して、直流電源６１０５と第１のインバータ６１０３とに回生する。または、直流電源６１０５からの直流電圧を第２のインバータ６１０４により交流電圧に変換して第２の車載モーター６１０２に供給し、第２の車載モーター６１０２の回転により、第１の車載モーター６１０１を発電機として動作させる。また、この第１の車載モーター６１０１の発生交流電圧を第１のインバータ６１０３により直流電圧に変換し、直流電源６１０５と第２のインバータ６１０４とに回生する試験手段が提案されている。
【００１０】
また、下記特許文献３には、図７に示すように、車載モーターとして適用可能な三相交流モーター７２０１と直流発電機７２０２との回転軸を結合し、交流電源７２０７からの三相交流電圧を、制御部によりトランジスタを制御する回生電源回路７２０６により全波整流して、その出力の直流電圧をインバータ７２０３に入力し、駆動出力制御回路７２０５により制御されるインバータ７２０３によって三相交流電圧に変換し、その三相交流電圧をモーター７２０１に供給し、モーター７２０１の回転速度等の検出情報をインバータ７２０３の制御部に入力し、この制御部によりトランジスタを制御して、駆動出力制御回路７２０５により指示された条件に従って、モーター７２０１を駆動する為の三相交流電圧を出力する技術思想が開示されている。図７は、下記特許文献３に開示されている従来のモーター駆動装置の構成例を示す図である。
【００１１】
図７に示すように、モーター７２０１に機械的に結合された発電機７２０２の発生電力を、昇圧コンバータ７２０４に入力し、駆動出力制御回路７２０５からの制御に従って昇圧して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ７２０３の入力側へ回生する。この回生電力が大きい場合、回生電源回路７２０６により交流電圧に変換して、交流電源７２０７側へ回生することができる。このようにして、モーター７２０１の試験のランニングコストを低減する試験手段が下記特許文献２に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２５８５１３号公報
【特許文献２】特開２００４−０８８８３２号公報
【特許文献３】特開２００７−２４４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図８は、バッテリーとインバータと三相モーターと発電機とを接続し、インバータと発電機とに動作駆動命令を指示することでインバータの性能試験が行われる従来のシステム構成概要を説明するブロック図である。
【００１４】
従来、インバータの性能試験を遂行する場合には、図８に示すようにバッテリーとインバータと三相モーターと発電機とを接続していた。そして、インバータと発電機とに動作駆動命令を指示することでインバータの性能試験が行われていた。
【００１５】
このため、性能試験対象となるインバータの種類や特性に対応させて、インバータに接続するバッテリーの種類や特性も試験毎に異なるものを選別して別途に準備する必要があり、インバータに電力供給する電源としてバッテリーは汎用性がなかった。
【００１６】
本発明は、上述した問題点に鑑み為された発明であって、性能試験対象となるインバータの種類や特性に対応させて、インバータに接続するバッテリーの種類や特性も異なるものとする必要がないように、種々のバッテリーの特性の電力を提供可能な回生電源を備えた試験システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のインバータの性能試験装置は、交流電源に電気的に接続された回生電源と、回生電源に電気的に接続されたインバータと、インバータに電気的に接続された三相モーターと、三相モーターに機械的に接続されたフライホイールと、を備え、回生電源は、予め設定された所望バッテリーの特性・性能を模擬した出力に調整されるバッテリー代用電源であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のインバータの性能試験装置の動作方法は、交流電源に電気的に接続された回生電源と、回生電源に電気的に接続されたインバータと、インバータに電気的に接続された三相モーターと、三相モーターに機械的に接続されたフライホイールと、を備え、回生電源は、予め設定された所望バッテリーの特性・性能を模擬した出力に調整されるバッテリー代用電源であり、回生電源の放電電流及び回生電流を測定する計測部を備え、回生電源の動作を制御する制御部を備え、制御部は、予め設定された初期充電率と、初期電圧と、初期電流と、充電率の変化に必要な電流容量と、少なくとも二つの充電率における電気的特性と、前記計測部で計測した電流に基づいて、算出したバッテリーの充電率に対応する出力となるように、回生電源を制御するインバータの性能試験装置において、予め設定された初期充電率と、初期電圧と、初期電流と、充電率の変化に必要な電流容量と、少なくとも二つの充電率における電気的特性とを、試験開始前に、取り込む工程と、計測部で計測した電流に基づいてバッテリーの充電率を、試験進行中に、算出する工程と、算出したバッテリーの充電率に対応する前記バッテリーの電気的特性で、回生電源が動作する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
性能試験対象となるインバータの種類や特性に対応させて、インバータに接続するバッテリーの種類や特性も異なるものとする必要がないように、種々のバッテリーの特性を提供可能な回生電源を備えた試験システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム構成概要を説明するブロック図である。
【図２】本実施形態のフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム構成を説明する回路図である。
【図３】（ａ）は本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステムを用いたインバータの動作試験に必要な開始手順を説明するフロー図であり、（ｂ）は本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステムを用いた回生電源動作制御ソフトへの入力パラメータに対する動作例を説明する図である。
【図４】回生電源動作制御ソフトに入力される回生電源に所望動作を遂行させるために、予め入力されて設定されるパラメータの典型例を説明する図である。
【図５】本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステムを用いたインバータの動作試験の手順を説明するフロー図である。
【図６】インバータ試験装置にインバータをセットしたときの構成態様を説明する特許文献２に開示されている従来のブロック図である。
【図７】特許文献３に開示されている従来のモーター駆動装置の構成例を示す図である。
【図８】バッテリーとインバータと三相モーターと発電機とを接続し、インバータと発電機とに動作駆動命令を指示することでインバータの性能試験が行われる従来のシステム構成概要を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
従来のインバータ性能試験では試験対象となるインバータの種類によって使用されるバッテリーの種類が異なる為、インバータに応じて種々多様なバッテリーを予め用意する必要があり、手間や工数がかかっていた。従って、本実施形態では、インバータの性能試験に使用する所望のバッテリーの動作を回生電源の動作に反映させることで、当該バッテリーの性能を回生電源で代用させる試験システムに関する技術思想を提案する。
【００２２】
これにより、図１に示すように、試験対象となるインバータの種類に応じたバッテリーを現実に用いることなく、所望のバッテリーを用いた場合と同等のインバータ性能試験を可能とする。図１は、本実施形態のバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム構成概要を説明するブロック図である。
【００２３】
図１から理解できるように、所望のバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム１０００は、回生電源２００と、回生電源２００の動作を制御する回生電源動作制御ソフト１００と、回生電源２００の各部の電流・電圧等の制御及びモニターに必要な値を計測する計測器３００とを備える。
【００２４】
回生電源動作制御ソフト１００は、コンピュータ等にインストールされて実行される。また、回生電源２００には、例えば２００Ｖの商用電源等の交流電源（ＡＣ）７００が接続されている。
【００２５】
また、バッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム１０００は、回生電源２００に電気的に接続されたインバータ４００と、インバータ４００に電気的に接続された三相モーター５００と、三相モーター５００に機械的に接続されたフライホイール６００とを備える。
【００２６】
また、インバータ４００は、インバータ４００の動作駆動を制御する駆動制御部８００により制御される。フライホイール６００は所望の慣性モーメントを有し、車両の車輪にかかる種々のモーメントを模擬することが可能であるが、既に公知であるのでここでは詳述をしない。フライホイール６００の回転により、三相モーター５００において回生電力が生じたり逆に電力を消費したりすることができる。
【００２７】
図１に示すように、バッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム１０００は、インバータ４００に従来電気的に接続されていたバッテリーを備えることなく、回生電源２００が電気的に接続されてバッテリーの代用として用いられる。
【００２８】
また、回生電源２００は、回生電源動作制御ソフト１００を利用して予め入力された初期電圧値（Ｖ）、出力電流値（Ａ）、内部抵抗（Ｒ）、電流容量（Ａｈ）と充電率との関係とに基づいて、現実の所望のバッテリーと同等の特性・性能の電源となるように調整された出力とされる。
【００２９】
すなわち、回生電源２００は、試験対象となるインバータ４００の特性に適合する適切なバッテリーと同等の電気的特性を有する汎用性のある電源として機能する。
【００３０】
インバータ４００からの電流供給要請に対して、回生電源２００は、従来用いられていたバッテリーのその時点における特性に対応する特性に基づいて、インバータ４００に電流等を供給する。
【００３１】
従来、バッテリーは充放電の量や自然放電等の時間経過に対応してその充電率等の電気的特性が時事刻々と変化する。従って、インバータ４００の性能試験をする場合におけるバッテリーの電圧・電流をはじめとした電源電池としての電気的な特性が時事刻々と変化することになるが、本実施形態における回生電源２００は、バッテリーの上述の特性変化を模擬した電流等を供給することができる。
【００３２】
このため、回生電源動作制御ソフト１００には、予め入力されるパラメータとして、代用したいバッテリーの性能を示す初期充電率と、充電率ごとの電圧と、初期充電率から任意の充電率への変化に必要な電流容量と、が少なくとも試験遂行前に入力されることが好ましい。
【００３３】
例えば、充電率８０％の場合と、充電率９０％の場合とでは、現実のバッテリーの電圧値や電流値等の電気的特性には差異が生じる。このため、各々の充電率に対応する電気的特性を、回生電源動作制御ソフト１００に予めインプットする。
【００３４】
また、充電率を８０％から９０％へと変化させるのに必要な電流容量も予めインプットすることで、試験の進捗に伴い、流れる電流の積算量に対応して時事刻々と変化する充電率を回生電源動作制御ソフト１００が算出し、算出された充電率に対応する電気的特性を回生電源２００が出力することが可能となる。
【００３５】
さらに、回生電源動作制御ソフト１００は、予め与えられた複数の充電率に対応する電圧と電流と内部抵抗と充電率の変化に必要な電流容量とに基づいて、回生電源２００が現実の所望バッテリーと同等の特性を保持できるように制御する。
【００３６】
このため、計測器３００は、温度検知を可能な熱電対等を含んでもよく、回生電源動作制御ソフト１００は、環境温度を回生電源２００の特性に反映させるように制御してもよい。
【００３７】
また、バッテリーは、いわゆる新品の場合と、複数回の充放電動作を遂行された後のいわゆる使用中または経年使用済みの場合と、等を典型例とする使用状態に応じて、電圧等の電気的特性が異なることが知られている。このため、現実の試験において所望バッテリーの使用状態に対応させた初期パラメータを回生電源動作制御ソフト１００に設定することが好ましい。
【００３８】
回生電源動作制御ソフト１００が、より精緻なバッテリー代替制御を遂行するためには、予め入力される充電率と当該充電率に対応する電流値・電圧値等と、充電率の変化に必要な電流容量とは、可能な限り細かく多点で入力されることが好ましい。
【００３９】
例えば、充電率を８０％から９０％の間を、１％ずつ変化した場合のバッテリーの電気的特性を回生電源動作制御ソフト１００に予め入力しておくことにより、より正確な回生電源２００の動作制御を実現可能とする。しかし、例えば充電率を８０％と９０％の２点におけるバッテリーの電気特性のみが予め入力されていた場合には、回生電源動作制御ソフト１００は、その間で特性がリニアに変化すると仮定して、特性制御を遂行することも可能である。
【００４０】
図２は、本実施形態のフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム２０００の構成を説明する回路図である。図２において、回生インバータ２１００の入力には、三相の交流電力２２００が電気的に接続される。また、回生インバータ２１００の出力は、インバータ２３００を介してモーター２４００に電気的に接続される。
【００４１】
また、モーター２４００の監視出力は、インバータ２３００の対応する制御端子に接続される。モーター２４００の回転軸は、フライホイール２５００に機械的に連結される。また、インバータ２３００の制御端子には、駆動制御部２６００の対応する出力が接続される。
【００４２】
回生インバータ２１００は、制御部２１１０と、その制御部２１１０の配下で三相全波整流回路として稼働する六つのトランジスタと、コンデンサ２１２０とを備える。また、回生インバータ２１００は、六つのトランジスタの各々のコレクタ−エミッタ間に対応して六つのダイオードが備えられる。すなわち、図２に示すように、六つのダイオードのカソードおよびアノードは、それぞれ六つのトランジスタの個々のコレクタとエミッタとに接続される。
【００４３】
また、図２から理解できるように、回生インバータ２１００の陽極出力は、インバータ２３００の紙面上方三つのトランジスタのコレクタが接続される。また、回生インバータ２１００の陰極出力は、インバータ２３００の紙面下方三つのトランジスタのエミッタが接続される。また、これらの六つのトランジスタのベースには、インバータ２３００の制御部２３１０の対応する出力が接続される。
【００４４】
また、図２においてインバータ２３００の紙面最左列の二つのトランジスタのエミッタおよびコレクタ接続ノードは、モーター２４００の第一の入力端子に接続される。また、図２においてインバータ２３００の紙面中央列の二つのトランジスタのエミッタおよびコレクタ接続ノードは、モーター２４００の第二の入力端子に接続される。また、図２においてインバータ２３００の紙面最右列の二つのトランジスタのエミッタおよびコレクタ接続ノードは、モーター２４００の第三の入力端子に接続される。また、モーター２４００の監視出力は、上述した制御部２３１０の制御入力に接続される。
【００４５】
また、モーター２４００にはフライホイール２５００が機械的に接続されて、モーター２４００から供給された回転力によりフライホイール２５００が回転したり、フライホイール２５００の慣性モーメントによりモーター２４００に回生起電力を生じさせたりする。
【００４６】
上述した図２に示すフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム２０００の構成では、制御部２１１０は、上述した三相の交流電力に同期して、回生インバータ２１００の３列に記載された３対のトランジスタの電流導通角を互いに１２０度ずつ異なる角度に設定する。したがって、回生インバータ２１００の３列に記載された３対のトランジスタは、三相全波整流回路として機能する。このような三相全波整流によって得られた直流電力は、コンデンサ２１２０によって平滑化されて、インバータ２３００に供給される。
【００４７】
また、インバータ２３００において、制御部２３１０は、モーター２４００に内蔵された不図示のレゾルバによって検出されたそのモーター２４００の回転角を監視する。さらに、制御部２３１０は、駆動制御部２６００によって与えられる指示と、監視しているモーター２４００の回転角とに基づいて、モーター２４００が交流モーターとして回転し続けるために好適なインバータ２３００の２つのトランジスタからなる一対のトランジスタのみを順次選択してオン状態に設定する。また、駆動制御部２６００によって与えられる指示には、例えば、モーター２４００の回転数や過負荷の程度等が含まれる。
【００４８】
フライホイール２５００は、上述のようにインバータ２３００によってモーター２４００が駆動されることによって、車両に装着された車輪のように回転し、減速時にはその慣性モーメントによりモーター２４００に回生起電力を生じさせる。
【００４９】
また、駆動制御部２６００は、上述の指示を出力しつつモーター２４００が制動される期間を識別する。さらに、駆動制御部２６００は、モーター２４００の回転数が維持され、あるいはより高い値に変更される期間、すなわち非回生期間（車両加速時に対応）には、論理値が例えば「１」である制御信号を出力する。
【００５０】
また、モーター２４００の回転数がより小さな値に変更される期間、すなわち回生期間（車両減速時に対応）には、駆動制御部２６００は、上述した制御信号の論理値を例えば「０」に設定する。また、フライホイール２５００によってモーター２４００で生成された交流電力（回生電力）を上述の三相の交流電力の供給に用いられる電源２２００と、回生インバータ２１００の出力との双方または一方に対して回生する。
【００５１】
また、回生インバータ２１００の出力に対するこの交流電力の回生は、例えば、その回線交流電力の位相に応じて、回生インバータ２１００のダイオードの何れか２つを介してコンデンサ２１２０との間に形成される電流の経路によって実現される。
【００５２】
すなわち、上述したフライホイール２５００を接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム２０００の構成では、モーター２４００は、非回生期間において、駆動制御部２６００の配下で回生インバータ２１００およびインバータ２３００を介して駆動される。さらに、回生期間には、フライホイール２５００の慣性回転により生じたモーター２４００の余剰の回転エネルギーは、既述の回生交流電力に変換されて回生される。
【００５３】
したがって、モーター２４００の駆動が効率的に行われ、そのモーター２４００だけではなく、インバータ２３００やモーター２４００の負荷試験のコストを低く抑えられる。また、回生インバータ２１００は、回生インバータ動作制御ソフト・計測部２７００により、その動作が現実のバッテリーと同等に制御されるため、多種多様なバッテリーを用いなくてもよい。
【００５４】
また、本発明によるインバータの動作試験に必要な手順は、使用するバッテリーの性能（初期充電率、充電率毎の電圧、充電率の変化に必要な電流容量）を回生電源動作制御ソフトに入力し、回生電源とインバータの接続を行い、その後インバータの試験を開始するのみであり、種々のバッテリーを準備する必要はない。
【００５５】
インバータが作動すると回生電源動作制御ソフトに入力された初期充電率に対応した電圧、電流を回生電源の動作に反映させる。試験中は回生電源に流れる実電流を例えば１０ミリ秒のサンプリングで計測し、例えば１００ミリ秒毎にその間の電流容量を計算する事で充電率を算出して更新する。
【００５６】
インバータの動作試験が終了するまで、回生電源動作制御ソフトは充電率の変化と変化後の充電率に対応した値を回生電源の動作に反映させる事を繰り返す。このため、回生電源は試験期間中常に更新された充電率に基づく電気的特性を出力することが可能となり、現実のバッテリーを用いた場合と同等の試験が可能となる。
【００５７】
上述のように、本実施形態ではインバータの性能試験に使用するバッテリーを回生電源で代用することが可能となる。また、回生電源の性能（電流、電圧）範囲内であれば、入力値を自由にかつ柔軟に変化させることが可能であるため、代用するバッテリーの性能が多岐に亘っても広範に対応可能であり汎用性が高く、また、インバータの性能に応じたバッテリーの準備、据付け、バッテリーの消耗による新規購入等の費用と手間を省くことが可能である。
【００５８】
また、従来の発電機に替えて、フライホイールを使用する事でモーターに掛かる負荷をオペレータが制御する必要が無くなる。また、モーターへの負荷の調節はフライホイールの慣性モーメントを変更する事で調節することが可能であり、フライホイールの慣性モーメントを変更すれば、軽自動車からトラックやバス等に至るまで種々多様な車両を模擬したインバータ試験が可能となる。
【００５９】
図３（ａ）は本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム２０００を用いたインバータの動作試験に必要な開始手順を説明するフロー図であり、図３（ｂ）は本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム２０００を用いた回生電源動作制御ソフトへの入力パラメータに対する動作例を説明する図である。
【００６０】
図３（ａ）に示すように、本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステムを用いたインバータの動作試験に必要な開始手順は、極めて容易かつ迅速であり、複雑な多種多様なバッテリーの選択や準備を要しない。そこで、図１及び図３（ａ）を参照しながら各ステップごとに以下にインバータ試験開始手順について説明する。
【００６１】
（ステップＳ３１００）
回生電源動作制御ソフト１００に回生電源の所望動作を入力する。すなわち、オペレータが、回生電源動作制御ソフト１００に初期電圧値（Ｖ）、出力電流値（Ａ）、内部抵抗（Ｒ）、電流容量（Ａｈ）と充電率との関係等を入力する。入力されるパラメータは、代用したいバッテリーの性能を示す初期充電率と、充電率ごとの電圧と、初期充電率から所望の充電率の変化に必要な電流容量等、バッテリーの充放電に起因して経時的に変動するバッテリーの特性を算出するために必要な値である。なお、計測器３００は、放電電流量や回生電流量など、試験遂行に伴い経時的に変動するバッテリーの特性を算出するために必要な値を計測する。
【００６２】
（ステップＳ３２００）
オペレータは、回生電源２００とインバータ４００とを電気的に接続する。
【００６３】
（ステップＳ３３００）
オペレータは、不図示の駆動スイッチをオンにする等にしてインバータ４００を作動させる。
【００６４】
また、図３（ｂ）に示すように、充電率が８０％のＡ点と充電率が９０％のＢ点との間でバッテリーを模擬した回生電源２００を用いる場合には、例えば充電率が１％刻みで各充電率における所望バッテリーの電気的特性をパラメータとして予め入力しておくことが好ましい。これにより、図３（ｂ）に例えば実線で示すように現実のバッテリーをより正確に再現した動作を回生電源２００が遂行できることとなる。
【００６５】
しかし、充電率が８０％のＡ点と充電率が９０％のＢ点との２点のみのバッテリーの電気的特性がパラメータとして予め与えられ入力された場合には、図３（ｂ）に一点鎖線で示すように、Ａ点とＢ点との間でリニアに電気的特性（例えば電圧値等）が変化するものと仮定して、回生電源動作制御ソフト１００が回生電源２００を動作させることができる。
【００６６】
また、図４は、回生電源動作制御ソフト１００に入力される回生電源２００に所望動作を遂行させるために、予め入力されて設定されるパラメータの典型例を説明する図である。図４においては、ＳＯＣ（充電率）が５０％乃至１００％について１０％毎に、電圧（Ｖ）と内部抵抗（Ｒ）と電流容量（Ａｈ）との値を各々設定する例を示しているが、図４に示す例に限定されるものではない。なお、図４においては、具体的なパラメータ数値については模擬する所望のバッテリーにより種々異なるので記載を省略した。
【００６７】
また、図５は、本実施形態にかかるフライホイールを接続されたバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム１０００を用いたインバータの動作試験の手順を説明するフロー図である。図５においては、本実施形態の特徴的部分であるバッテリー代用の回生電源２００の動作に関連する箇所のみを記載している。そこで、以下図５に示す各ステップに基づいて動作を説明する。
【００６８】
（ステップＳ５１００）
回生電源動作制御ソフト１００は、オペレータにより予め設定された初期充電率を読み込む。
【００６９】
（ステップＳ５２００）
読み込んだ（初期）充電率に対応した電圧を回生電源２００が発生させる。充電率と電圧との関係は、試験で使用する所望のバッテリー特性と同一となるように、オペレータから予め回生電源動作制御ソフト１００にパラメータとして設定されている。予め設定された充電率のなかに対応する値がない場合には、当該値の前後でリニアに変化するものとして、回生電源動作制御ソフト１００が特性を算出する。
【００７０】
（ステップＳ５３００）
計測器３００は、１０ミリ秒のサンプリングタイムで回生電源２００の実電流を測定する。測定した値は、随時、回生電源動作制御ソフト１００に取り込まれる。なお、回生電源動作制御ソフト１００はコンピュータ等にインストールされて実行されるので、当該コンピュータに取り込まれることとなる。
【００７１】
（ステップＳ５４００）
回生電源動作制御ソフト１００は、１００ミリ秒が経過したか否かを判断する。１００ミリ秒が経過すればステップＳ５５００へと進み、１００ミリ秒が経過していなければステップＳ５２００へと戻る。現実には、回生電源動作制御ソフト１００が実行されているコンピュータが１００ミリ秒が経過したか否かを判断する。
【００７２】
（ステップＳ５５００）
回生電源動作制御ソフト１００は、当該１００ミリ秒の間の電流容量を算出する。なお、回生電源動作制御ソフト１００を実行する回生電源２００の制御部（例えば、所望のＣＰＵを備えるコンピュータ等）がこれを遂行することができる。
【００７３】
（ステップＳ５６００）
回生電源動作制御ソフト１００は、初期充電率から当該１００ミリ秒間に充電または放電された電流容量に基づいて、現時点のバッテリーの充電率を算出する。初期充電率と電流容量とバッテリーの充電率との対応関係は、オペレータにより予め付与されているものとする。例えば、初期充電率が９５％において、充電量として電流容量１００Ａｈが充電されると、充電率が９９％となる等のバッテリーの電気的特性が、オペレータにより回生電源動作制御ソフト１００に予め与えられているものとする。
【００７４】
（ステップＳ５７００）
インバータの試験を終了する場合にはこのフローを終了し、インバータの試験を終了しない場合には、ステップＳ５２００へと戻る。
【００７５】
上述した実施例においては、種々のバッテリーの特性・性能を模擬した出力の回生電源となるので、従来、試験遂行時に使用していたバッテリーの動作や性能を反映した回生電源を容易に構成することが可能となる。すなわち、バッテリーを回生電源で代用させることができる。
【００７６】
これにより、オペレータは、インバータの試験遂行の際に、インバータの種類に応じたバッテリーを準備する必要がないだけではなく、モーターに負荷をかけるために発電機を制御する必要がなくなるとの効果が生じる。
【００７７】
上述の各実施形態で例示したバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム１０００等は、実施形態での説明に限定されるものではなく、実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び動作方法等を変更することができる。また、説明の便宜上実施形態においては個別に説明しているが、実施形態の構成を適宜組み合わせて適用し、またその動作も適宜組み合わせてアレンジしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明のバッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステムは、各種インバータの試験装置の構成として広く適用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１００・・回生電源動作制御ソフト、２００・・回生電源、３００・・計測器、４００・・インバータ、５００・・三相モーター、６００・・フライホイール、７００・・交流電源（ＡＣ）、８００・・駆動制御部、１０００・・バッテリー特性・性能を模擬する回生電源のシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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