(57)【要約】【課題】直流電源に接続された機器の消費電力をより適正なものに補正すると共に直流電源を含むシステムのエネルギ収支の精度を向上させる。【解決手段】走行用モータ２６が停止している最中にＤＣ／ＤＣコンバータ３０を停止し、直流電源２０から出力される出力電圧と出力電流とを検出すると共にエアコンＥＣＵ４６からエアコンディショナー４０の消費電力とインバータ４２の効率ηと消費電力を計算する際の補正値Ｋとを取得する。そして、出力電圧と出力電流との積と消費電力を効率ηと補正値Ｋとの積で割った値との偏差を計算し、この偏差に基づいて補正値Ｋを修正すると共に修正した補正値ＫでエアコンＥＣＵ４６の補正値Ｋを更新する。この結果、エアコンディショナー４０の消費電力をより適正なものとすることができると共に電気自動車１０のエネルギ収支の精度を向上させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、該直流電源に第１の電力変換回路を介して接続された負荷と、前記直流電源に第２の電力変換回路を介して接続された対象機器とを備えるシステムにおける対象機器の消費電力を補正する消費電力補正装置であって、
前記直流電源の出力電流および出力電圧を検出する出力電流電圧検出手段と、
前記対象機器から該対象機器の消費電力を取得する消費電力取得手段と、
前記第１の電力変換回路による電力の変換が行なわれていないとき、前記出力電流電圧検出手段により検出された出力電流および出力電圧と前記消費電力取得手段により取得された消費電力とに基づいて前記対象機器の消費電力を補正する補正手段と、
を備える消費電力補正装置。
【請求項２】
請求項１記載の消費電力補正装置であって、
前記対象機器は、前記第２の電力変換回路に供給される供給電流および供給電圧を検出する供給電流電圧検出手段と、該検出された供給電流と供給電圧と前記第２の電力変換回路の効率との積により消費電力を演算する消費電力演算手段と、該演算された消費電力を記憶する消費電力記憶手段とを備え、
前記消費電力取得手段は、前記対象機器が備える前記消費電力記憶手段から前記機器消費電力を取得する手段である
消費電力補正装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記検出された出力電流と出力電圧との第１の積と前記取得した消費電力と前記第２の電力変換回路の効率の逆数との第２の積との偏差に基づいて前記対象機器の消費電力を補正する手段である請求項１または２記載の消費電力補正装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の消費電力補正装置であって、
前記システムは、前記直流電源に第３の電力変換回路を介して接続された補機を備え、
前記補正手段は、前記第２の電力変換回路による電力の変換が行なわれていないときに前記第３の電力変換回路による電力の変換を停止して前記対象機器の消費電力を補正する手段である
消費電力補正装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の消費電力補正装置であって、
前記システムは、車両に搭載される駆動システムであり、
前記負荷は、走行用の発電電動機であり、
前記直流電源は、二次電池，キャパシタ，燃料電池の少なくとも一つを含む電源であり、
前記対象機器は、車両の乗員室の空調機器である
消費電力補正装置。
【請求項６】
直流電源と、該直流電源に第１の電力変換回路を介して接続された負荷と、前記直流電源に第２の電力変換回路を介して接続された対象機器とを備えるシステムにおける対象機器の消費電力を補正する消費電力補正方法であって、
（ａ）前記第１の電力変換回路による電力の変換が行なわれていないときに、前記直流電源の出力電流および出力電圧を検出すると共に前記対象機器の消費電力を取得し、
（ｂ）前記検出した出力電流と出力電圧との積と前記取得した消費電力と前記第２の電力変換回路の効率の逆数との積との偏差に基づいて前記対象機器の消費電力を補正する
消費電力補正方法。
【請求項７】
請求項６記載の消費電力補正方法であって、
前記システムは、前記直流電源に第３の電力変換回路を介して接続された補機を備え、
前記ステップ（ａ）は、前記第３の電力変換回路による電力の変換を停止して前記直流電源の出力電流および出力電圧を検出するステップである
消費電力補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消費電力補正装置および消費電力補正方法に関し、詳しくは、直流電源とこの直流電源に第１の電力変換回路を介して接続された負荷と直流電源に第２の電力変換回路を介して接続された対象機器とを備えるシステムにおける対象機器の消費電力を補正する消費電力補正装置および消費電力補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の消費電力演算装置としては、直流電源にインバータを介して接続された電動コンプレッサの消費電力を演算するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、インバータに入力される電流を検出する電流センサとインバータに印加される電圧を検出する電圧センサとを備え、検出された電流と電圧との積を演算することにより電動コンプレッサの消費電力としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−７２１３５号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした消費電力演算装置では、得られる消費電力が適正であるかを検証したり、不適正であれば補正を行なうことはできない。直流電源に複数の負荷が接続されているときには、システムのエネルギ収支の管理をより適正に行なうために、直流電源に接続された機器のより正確な消費電力を求める必要がある。そして、演算される消費電力が不適正であれば、適正な値に補正する必要もある。
【０００５】
本発明の消費電力補正装置および消費電力補正方法は、直流電源に接続された機器の消費電力をより適正なものに補正することを目的の一つとする。また、本発明の消費電力補正装置および消費電力補正方法は、直流電源を含むシステムのエネルギ収支の精度を向上させることを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の消費電力補正装置および消費電力補正方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の消費電力補正装置は、
直流電源と、該直流電源に第１の電力変換回路を介して接続された負荷と、前記直流電源に第２の電力変換回路を介して接続された対象機器とを備えるシステムにおける対象機器の消費電力を補正する消費電力補正装置であって、
前記直流電源の出力電流および出力電圧を検出する出力電流電圧検出手段と、
前記対象機器から該対象機器の消費電力を取得する消費電力取得手段と、
前記第１の電力変換回路による電力の変換が行なわれていないとき、前記出力電流電圧検出手段により検出された出力電流および出力電圧と前記消費電力取得手段により取得された消費電力とに基づいて前記対象機器の消費電力を補正する補正手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の消費電力補正装置では、直流電源と負荷とに介在する第１の電力変換回路による電力の変換が行なわれていないときに、直流電源からの出力電流および出力電圧を検出すると共に直流電源に第２の電力変換回路を介して接続された対象機器からその消費電力を取得し、この検出された出力電流および出力電圧と取得した消費電力とに基づいてこの対象機器の消費電力を補正する。即ち、対象機器の消費電力を、この対象機器に電力を供給する側の物理量（出力電流と出力電圧）を用いて補正するのである。この結果、対象機器の消費電力をより適正なものに補正することができる。したがって、システムのエネルギ収支の精度を向上させることができる。
【０００９】
こうした本発明の消費電力補正装置において、前記対象機器は、前記第２の電力変換回路に供給される供給電流および供給電圧を検出する供給電流電圧検出手段と、該検出された供給電流と供給電圧と前記第２の電力変換回路の効率との積により消費電力を演算する消費電力演算手段と、該演算された消費電力を記憶する消費電力記憶手段とを備え、前記消費電力取得手段は前記対象機器が備える前記消費電力記憶手段から前記機器消費電力を取得する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の消費電力補正装置において、前記補正手段は、前記検出された出力電流と出力電圧との第１の積と前記取得した消費電力と前記第２の電力変換回路の効率の逆数との第２の積との偏差に基づいて前記対象機器の消費電力を補正する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明の消費電力補正装置において、前記システムは前記直流電源に第３の電力変換回路を介して接続された補機を備え、前記補正手段は前記第２の電力変換回路による電力の変換が行なわれていないときに前記第３の電力変換回路による電力の変換を停止して前記対象機器の消費電力を補正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、複数の機器が直流電源に接続されたシステムであっても、対象機器の消費電力をより適正なものに補正する機会を得ることができる。この結果、システムのエネルギ収支の精度を向上させることができる。
【００１２】
本発明の消費電力補正装置において、前記システムは車両に搭載される駆動システムであり、前記負荷は走行用の発電電動機であり、前記直流電源は二次電池，キャパシタ，燃料電池の少なくとも一つを含む電源であり、前記対象機器は車両の乗員室の空調機器であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の消費電力補正方法は、
直流電源と、該直流電源に第１の電力変換回路を介して接続された負荷と、前記直流電源に第２の電力変換回路を介して接続された対象機器とを備えるシステムにおける対象機器の消費電力を補正する消費電力補正方法であって、
（ａ）前記第１の電力変換回路による電力の変換が行なわれていないときに、前記直流電源の出力電流および出力電圧を検出すると共に前記対象機器の消費電力を取得し、
（ｂ）前記検出した出力電流と出力電圧との積と前記取得した消費電力と前記第２の電力変換回路の効率の逆数との積との偏差に基づいて前記対象機器の消費電力を補正する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明の消費電力補正方法によれば、直流電源と負荷とに介在する第１の電力変換回路による電力の変換が行なわれていないときに、直流電源からの出力電流および出力電圧を検出すると共に直流電源に第２の電力変換回路を介して接続された対象機器の消費電力を取得し、この検出された出力電流および出力電圧と取得した消費電力とに基づいてこの対象機器の消費電力を補正するから、即ち、対象機器の消費電力を、この対象機器に電力を供給する側の物理量（出力電流と出力電圧）を用いて補正するから、対象機器の消費電力をより適正なものに補正することができる。したがって、システムのエネルギ収支の精度を向上させることができる。
【００１５】
こうした本発明の消費電力補正方法において、前記システムは前記直流電源に第３の電力変換回路を介して接続された補機を備え、前記ステップ（ａ）は前記第３の電力変換回路による電力の変換を停止して前記直流電源の出力電流および出力電圧を検出するステップであるものとすることもできる。こうすれば、複数の機器が直流電源に接続されたシステムであっても、対象機器の消費電力をより適正なものに補正する機会を得ることができる。この結果、システムのエネルギ収支の精度を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である消費電力補正装置を搭載する電気自動車１０のシステム構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車１０は、燃料電池や二次電池などの直流電源２０と、この直流電源２０にシステムメインリレー２２とインバータ２４とを介して接続された走行用モータ２６と、同じく直流電源２０にシステムメインリレー２２とＤＣ／ＤＣコンバータ３０とを介して接続された補機３４およびバッテリ３２と、直流電源２０からの電力により駆動する車両の乗員室の空調機器としてのエアコンディショナー４０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０とを備える。
【００１７】
走行用モータ２６は、例えば周知の同期発電電動機として構成されており、図示しない駆動輪に取り付けられた車軸に走行用の動力を出力可能に接続されている。走行用モータ２６は、インバータ２４の各スイッチング素子をオンオフ制御することによって直流電源２０からの直流電力を変換して得られる擬似的な三相交流電力が印加されることにより動力を出力する。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、直流電源２０の直流電力を電圧の低い直流電力に変換して補機３４やバッテリ３２に供給する電圧変換回路として構成されており、補機３４の駆動状態やバッテリ３２の残容量（ＳＯＣ）などに基づいて制御される。補機３４は、例えば直流電源２０が燃料電池であるときには燃料供給用のポンプなどが相当する。バッテリ３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を一時的に停止したときに補機３４に電力を供給できる程度の容量の二次電池（例えば、鉛電池）として構成されいる。
【００１９】
エアコンディショナー４０は、直流電源２０からの直流電力を三相交流電力に変換するインバータ４２と、このインバータ４２からの三相交流電力により駆動するコンプレッサ４４と、乗員室に設置された図示しない操作パネルの操作に基づいてインバータ４２のスイッチング素子をオンオフ制御することによりコンプレッサ４４を駆動制御するエアコン用電子制御ユニット（以下、エアコンＥＣＵという）４６とを備える。エアコンＥＣＵ４６には、インバータ４２に供給される電圧を検出する電圧センサ４７からの供給電圧Ｖｉｎｖやインバータ４２に供給される電流を検出する電流センサ４８からの供給電流Ｉｉｎｖが図示しない入力ポートを介して入力されており、エアコンＥＣＵ４６は、この入力した供給電圧Ｖｉｎｖと供給電流Ｉｉｎｖとの積にインバータ４２の効率ηと補正値Ｋとを乗じてエアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒを計算して、図示しない記憶領域に記憶している。なお、インバータ４２の効率ηや補正値Ｋも図示しない記憶領域に記憶されており、必要に応じて取り出して用いられる。
【００２０】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ５４やデータを一時的に記憶するＲＡＭ５６，図示しない入出力ポート，同じく図示しない通信ポートを備える。電子制御ユニット５０には、走行用モータ２６に取り付けられた図示しない位置検出センサからの回転子の位置やインバータ２４に取り付けられた走行用モータ２６に印加する電流を検出する電流センサからの相電流，直流電源２０の出力端子に取り付けられた電圧センサ６０からの出力電圧Ｖｂ，同じく直流電源２０の出力端子に取り付けられた電流センサ６２からの出力電流Ｉｂなどが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット５０からは、システムメインリレー２２への駆動信号やインバータ２４へのスイッチング制御信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ３０への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、電子制御ユニット５０は、通信ポートを介してエアコンディショナー４０のエアコンＥＣＵ４６と接続されており、この通信ポートを介して、必要に応じてエアコンＥＣＵ４６からデータを受信すると共にエアコンＥＣＵ４６にデータを送信する。
【００２１】
こうして構成された実施例の電気自動車１０では、電圧センサ６０と電流センサ６２と電子制御ユニット５０がエアコンディショナー４０の消費電力を補正する消費電力補正装置として機能する。以下、この消費電力補正装置として機能する電子制御ユニット５０におけるエアコンディショナー４０の消費電力を補正する処理について説明する。
【００２２】
図２は、電子制御ユニット５０により実行される消費電力補正処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。消費電力補正処理が実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、走行用モータ２６が停止しているか否かを判定する（ステップＳ１００）。この判定は、インバータ２４へ出力しているスイッチング制御信号により行なうことができる。走行用モータ２６が駆動しているときには、消費電力の補正は行なうことができないと判断して、この処理を終了する。
【００２３】
走行用モータ２６が停止しているときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を停止して（ステップＳ１１０）、電圧センサ６０からの出力電圧Ｖｂと電流センサ６２からの出力電流Ｉｂとを読み込むと共に（ステップＳ１２０）、エアコンディショナー４０のエアコンＥＣＵ４６から通信によりインバータ４２の効率ηとエアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒと補正値Ｋとを入力する（ステップＳ１３０）。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を通常駆動に戻して（ステップＳ１４０）、次式（１）により偏差ΔＰを計算する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）中、右辺第１項は直流電源２０からの供給電力であり、右辺第２項はエアコンＥＣＵ４６で演算される消費電力Ｐａｉｒを供給電力側に換算した電力であるから、補正値Ｋが適正であれば偏差ΔＰが値０となることが解る。
【００２４】
【数１】
ΔＰ＝Ｉｂ・Ｖｂ−Ｐａｉｒ／（Ｋ・η）    （１）
【００２５】
そして、次式（２）により偏差ΔＰに基づいて補正値Ｋを修正し（ステップＳ１６０）、修正した補正値Ｋをエアコンディショナー４０のエアコンＥＣＵ４６に送信して（ステップＳ１７０）、消費電力補正処理を終了する。実施例では、式（２）に示すように、それまで用いていた補正値Ｋに偏差ΔＰを引数として得られる関数値を加えることにより補正値Ｋを修正するものとし、関数は、偏差ΔＰが正の値のときには補正値Ｋが小さく修正され、偏差ΔＰは負の値のときには補正値Ｋが大きく修正されるよう調整されている。修正された補正値Ｋを受信したエアコンディショナー４０のエアコンＥＣＵ４６は、図示しない記憶領域の補正値Ｋを修正された補正値Ｋに更新する。したがって、エアコンＥＣＵ４６は、それ以降の消費電力Ｐａｉｒの計算に対しては更新した補正値Ｋを用いることになる。
【００２６】
Ｋ←Ｋ＋ｆ（ΔＰ）    （２）
【００２７】
以上説明した実施例の電気自動車１０では、エアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒを演算する際に用いる補正値Ｋを、このエアコンディショナー４０に電力を供給する側の物理量（出力電圧Ｖｂ、出力電流Ｉｂ）を用いて修正することができる。しかも、走行用モータ２６が停止しているときにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を停止して補正値Ｋの修正を行なうから、補正値Ｋの修正頻度を多くすることができる。この結果、エアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒをより適正なものとすることができると共に電気自動車１０のエネルギ収支の精度を向上させることができる。
【００２８】
実施例の電気自動車１０では、エアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒを演算する際に用いる補正値Ｋを修正することによりエアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒを補正するものとしたが、インバータ４２の効率ηを修正することによりエアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒを補正するものとしたり、演算された消費電力Ｐａｉｒに偏差ΔＰを増減することにより消費電力Ｐａｉｒを補正するものとしてもよい。
【００２９】
実施例の電気自動車１０では、走行用モータ２６が停止しているときにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を停止して補正値Ｋの修正を行なうものとしたが、バッテリ３２や補機３４を備えない構成の場合、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ３０を備えない構成の場合には、走行用モータ２６が停止しているときに直ちに補正値Ｋを修正するものとしてもよい。
【００３０】
実施例の電気自動車１０では、直流電源２０として燃料電池や二次電池を用いることができるものとしたが、燃料電池とキャパシタとを並列接続したものなど、直流電源であれば如何なる電源であっても用いることができる。
【００３１】
実施例の電気自動車１０では、乗員室の空調を行なうエアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒを補正するものとしたが、電気自動車１０に搭載される他の機器の消費電力を補正するものとしてもよい。
【００３２】
実施例では、電気自動車１０に搭載されたシステムを例として説明したが、電気自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載されるシステムに適用するものとしてもよい。
【００３３】
実施例では、電子制御ユニット５０と電圧センサ６０と電流センサ６２とによる消費電力補正装置としての形態について説明したが、エアコンディショナー４０の消費電力Ｐａｉｒを補正する方法などのようにシステムにおける機器の消費電力を補正する方法の形態としてもよい。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である消費電力補正装置を搭載する電気自動車１０のシステム構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット５０により実行される消費電力補正処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  電気自動車、２０  直流電源、２２  システムメインリレー、２４  インバータ、２６  走行用モータ、３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、３２  バッテリ、３４  補機、４０  エアコンディショナー、４２  インバータ、４４  コンプレッサ、４６  エアコンＥＣＵ、４７  電圧センサ、４８  電流センサ、５０  電子制御ユニット、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、６０  電圧センサ、６２  電流センサ。
【図１】
2004249814.tif 000003
【図２】
2004249814.tif 000004