(57)【要約】【課題】種々の運転条件におけるバッテリ特性の測定を不要にして、実際のバッテリと同等の特性を模擬できる。【解決手段】模擬演算部２３は、バッテリ入出力電流、電圧の計測値からバッテリの充放電容量および充放電電力容量およびそれらの積算値を充放電履歴記憶部２５に記憶しておき、これら値とバッテリ特性から実際のバッテリが呈する電圧変化を模擬した補正値を求め、この補正値で出力電圧設定部２１による設定値を補正して電力変換器１０の出力電圧を制御する。さらに、模擬演算部は、条件設定部２４に設定されるバッテリの温度、充電状態、経年変化などに応じて、バッテリの出力電圧の変化、充放電容量の変化、充放電効率の変化などを模擬した補正制御をする。模擬演算部は、バッテリがもつ充電上限値などの動作範囲を逸脱したときに警報発生部２８から警報を発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを直流電源とする電力変換装置の試験に、バッテリに代えた電力変換器からバッテリを模擬した直流出力を前記電力変換装置に供給するバッテリシミュレータであって、
前記電力変換器の制御装置は、
電力変換器の入出力電流、電圧の計測値から該電力変換器の充放電容量および充放電電力を積算しておき、これらの積算値とバッテリ特性から実際のバッテリが呈する電圧変化を模擬した補正値を求め、この補正値で電力変換器の出力電圧設定値を補正して該電力変換器にバッテリを模擬した出力電圧を得る電圧制御手段を備えたことを特徴とするバッテリシミュレータ。
【請求項２】
前記制御装置は、バッテリの温度、充電状態、経年変化などの条件が設定され、この設定値に応じてバッテリの出力電圧の変化、充放電容量の変化、充放電効率の変化を模擬した補正値を求め、この補正値で前記電圧制御手段の補正値を補正する補正制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項３】
前記制御装置は、バッテリの充放電動作の制限事項について監視を行い、この動作範囲を逸脱したときに警報を発生させる警報制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項４】
前記電圧制御手段は、バッテリの充電と放電の切り替わり点（±０）でステップ的な電圧変化を模擬した充放電電流―電圧特性を基に前記補正値を求める演算手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項５】
前記電圧制御手段は、現在の充電容量に応じた電圧変化を模擬した充電容量―電圧特性を基に前記補正値を求める演算手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項６】
前記補正制御手段は、現在のバッテリ温度に対する充電容量を模擬した温度―充電容量特性を基に前記電圧制御手段の充電容量を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項７】
前記補正制御手段は、バッテリの経年による充電容量上限値を模擬した経年―充電容量上限値特性を基に前記電圧制御手段の充電容量を補正する演算手段、またはバッテリの経年による充電電力容量上限値を模擬した経年―充電電力容量上限値特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項８】
前記補正制御手段は、バッテリの運転時間による充電容量上限値を模擬した運転時間―充電容量上限値特性を基に前記電圧制御手段の充電容量を補正する演算手段、またはバッテリの運転時間による充電電力容量上限値を模擬した運転時間―充電電力容量上限値特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項９】
前記補正制御手段は、バッテリ温度による充放電効率を模擬した温度―充電容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電容量の積算係数を補正する演算手段、またはバッテリ温度による充電電力容量効率を模擬した温度―充電電力容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量の積算係数を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項１０】
前記補正制御手段は、現在のバッテリ充電容量による充放電効率を模擬した充電容量―充放電効率特性を基に前記電圧制御手段の充電容量の積算係数を補正する演算手段、またはバッテリ充電電力容量による充放電効率を模擬した充電電力容量―充放電効率特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量の積算係数を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項１１】
前記補正制御手段は、バッテリの経年による充電容量効率を模擬した経年―充電容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電容量の積算係数を補正する演算手段、またはバッテリの経年による充電電力容量効率を模擬した経年―充電電力容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量の積算係数を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項１２】
前記補正制御手段は、バッテリの現在の充放電電流による充放電効率を模擬した充放電電流―充放電効率特性を基に前記電圧制御手段の充電容量の積算係数を補正する演算手段、またはバッテリの現在の充放電電流による充放電電力容量効率を模擬した充放電電流―充放電電力容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量の積算係数を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項１３】
前記警報制御手段は、バッテリの充電容量またはその積算値、または充電電力容量またはその積算値がそれぞれの上限値を超えたときに警報を発生する演算手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項１４】
前記警報制御手段は、バッテリ温度による許容充電容量またはその積算値を模擬した温度―許容充電容量特性を基に前記電圧制御手段の充電容量のまたはその積算値の上限値を補正する演算手段、またはバッテリ温度による許容充電電力容量またはその積算値を模擬した温度―許容充電電力容量特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量のまたはその積算値の上限値を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項１５】
前記警報制御手段は、バッテリの経年による許容充電容量またはその積算値を模擬した経年―許容充電容量特性を基に前記電圧制御手段の充電容量のまたはその積算値の上限値を補正する演算手段、またはバッテリの経年による許容充電電力容量またはその積算値を模擬した経年―許容充電電力容量特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量のまたはその積算値の上限値を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のバッテリシミュレータ。
【請求項１６】
前記警報制御手段は、バッテリの充放容量の積算値がバッテリに許容される発熱・過熱値を超過したときに警報を発生する演算手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のバッテリシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを直流電源とする電力変換装置の試験に、バッテリに代えた電力変換器からバッテリを模擬した直流出力を前記電力変換装置に供給するバッテリシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド電気自動車などにおいて、バッテリを電源としたインバータの開発、検証が行なわれている。
【０００３】
電気自動車などの実際の装置では、バッテリにてインバータに直流を供給するのであるが、インバータの開発・検証に際しては、以下の理由により、実際のバッテリを使用することには問題がある。
【０００４】
・検証開始時には、想定する状態になるようにバッテリを充放電させなければならないため、時間を要する。
【０００５】
・バッテリの特性は温度、経年変化、固体差によって特性が異なってくるため、試験の再現性に乏しい。また、バッテリの経年変化を想定した検証ができない。
【０００６】
上記などの理由により、実際のバッテリをインバータの開発・検証に使用するのは困難なため、バッテリを模擬する装置（バッテリシミュレータ）として、交流と直流の双方向に電力変換できる双方向電力変換装置が用いられている。
【０００７】
この装置は、交流電源から直流に電力を変換してインバータへ供給（駆動）、あるいはインバータの負荷（モータ）からの回生電力をインバータで直流に変換し、この直流電力を交流に変換して交流電源に戻す（回生）ことができる。これらの機能をもつ双方向電力変換装置は、バッテリの充放電特性などを模擬した制御を必要とする。
【０００８】
この模擬特性を得るため、例えば、バッテリがもつ垂下特性を実際のバッテリを充放電させることで自動測定し、この測定データを基に双方向電力変換装置の制御を行うバッテリシミュレータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、バッテリシミュレータの負荷の出力電圧からバッテリの出力電流に相当する値を算出し、この電流からバッテリの内部電圧降下値を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１４４３５５号公報
【特許文献２】特開平１１−６４４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のバッテリシミュレータは、実際のバッテリの直流電圧・電流を模擬した充放電制御、さらに垂下特性や内部電圧降下などを模擬した制御ができる。
【００１１】
しかし、インバータなどの電力変換装置の開発・検証には、前述したように、バッテリの温度、充電状態、経年変化などを含めた模擬特性をもつバッテリシミュレータが必要となるが、このような特性をもつものはなかった。
【００１２】
このような模擬特性をもつバッテリシミュレータとして、特許文献１や特許文献２のように、実際のバッテリを使ってその温度、充電状態、経年変化などの条件を変えて測定し、これを模擬特性のパラメータとして設定することが想定されるが、この測定と設定には、その都度想定されるバッテリの特性となるように、膨大な入出力電圧・電流を測定・設定することになり、その作業は煩雑・複雑なものとなる。
【００１３】
本発明の目的は、種々の運転条件におけるバッテリ特性の測定を不要にして、実際のバッテリと同等の特性を模擬できるバッテリシミュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記の課題を解決するため、バッテリの充放電容量および充放電電力容量を計測およびそれらの積算値を求め、充放電容量および電力の積算値とバッテリ特性から実際のバッテリが呈する電圧変化を模擬した補正値を求め、この補正値で電力変換器にバッテリを模擬した入出力電圧を得、この電圧制御にバッテリの温度、充電状態、経年変化などに応じて、バッテリの出力電圧の変化、充放電容量の変化、充放電効率の変化などを模擬した補正制御を行い、さらにバッテリがもつ充電上限値など、バッテリの充放電動作の制限事項について監視を行い、この動作範囲を逸脱したときに警報を発生させるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１５】
（１）バッテリを直流電源とする電力変換装置の試験に、バッテリに代えた電力変換器からバッテリを模擬した直流出力を前記電力変換装置に供給するバッテリシミュレータであって、
前記電力変換器の制御装置は、
電力変換器の入出力電流、電圧の計測値から該電力変換器の充放電容量および充放電電力を積算しておき、これらの積算値とバッテリ特性から実際のバッテリが呈する電圧変化を模擬した補正値を求め、この補正値で電力変換器の出力電圧設定値を補正して該電力変換器にバッテリを模擬した出力電圧を得る電圧制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
（２）前記制御装置は、バッテリの温度、充電状態、経年変化などの条件が設定され、この設定値に応じてバッテリの出力電圧の変化、充放電容量の変化、充放電効率の変化を模擬した補正値を求め、この補正値で前記電圧制御手段の補正値を補正する補正制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
（３）前記制御装置は、バッテリの充放電動作の制限事項について監視を行い、この動作範囲を逸脱したときに警報を発生させる警報制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
（４）前記電圧制御手段は、バッテリの充電と放電の切り替わり点（±０）でステップ的な電圧変化を模擬した充放電電流―電圧特性を基に前記補正値を求める演算手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
（５）前記電圧制御手段は、現在の充電容量に応じた電圧変化を模擬した充電容量―電圧特性を基に前記補正値を求める演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
（６）前記補正制御手段は、現在のバッテリ温度に対する充電容量を模擬した温度―充電容量特性を基に前記電圧制御手段の充電容量を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
（７）前記補正制御手段は、バッテリの経年による充電容量上限値を模擬した経年―充電容量上限値特性を基に前記電圧制御手段の充電容量を補正する演算手段、またはバッテリの経年による充電電力容量上限値を模擬した経年―充電電力容量上限値特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
（８）前記補正制御手段は、バッテリの運転時間による充電容量上限値を模擬した運転時間―充電容量上限値特性を基に前記電圧制御手段の充電容量を補正する演算手段、またはバッテリの運転時間による充電電力容量上限値を模擬した運転時間―充電電力容量上限値特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
（９）前記補正制御手段は、バッテリ温度による充放電効率を模擬した温度―充電容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電容量の積算係数を補正する演算手段、またはバッテリ温度による充電電力容量効率を模擬した温度―充電電力容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量の積算係数を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２４】
（１０）前記補正制御手段は、現在のバッテリ充電容量による充放電効率を模擬した充電容量―充放電効率特性を基に前記電圧制御手段の充電容量の積算係数を補正する演算手段、またはバッテリ充電電力容量による充放電効率を模擬した充電電力容量―充放電効率特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量の積算係数を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２５】
（１１）前記補正制御手段は、バッテリの経年による充電容量効率を模擬した経年―充電容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電容量の積算係数を補正する演算手段、またはバッテリの経年による充電電力容量効率を模擬した経年―充電電力容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量の積算係数を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
（１２）前記補正制御手段は、バッテリの現在の充放電電流による充放電効率を模擬した充放電電流―充放電効率特性を基に前記電圧制御手段の充電容量の積算係数を補正する演算手段、またはバッテリの現在の充放電電流による充放電電力容量効率を模擬した充放電電流―充放電電力容量効率特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量の積算係数を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
（１３）前記警報制御手段は、バッテリの充電容量またはその積算値、または充電電力容量またはその積算値がそれぞれの上限値を超えたときに警報を発生する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
（１４）前記警報制御手段は、バッテリ温度による許容充電容量またはその積算値を模擬した温度―許容充電容量特性を基に前記電圧制御手段の充電容量のまたはその積算値の上限値を補正する演算手段、またはバッテリ温度による許容充電電力容量またはその積算値を模擬した温度―許容充電電力容量特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量のまたはその積算値の上限値を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
（１５）前記警報制御手段は、バッテリの経年による許容充電容量またはその積算値を模擬した経年―許容充電容量特性を基に前記電圧制御手段の充電容量のまたはその積算値の上限値を補正する演算手段、またはバッテリの経年による許容充電電力容量またはその積算値を模擬した経年―許容充電電力容量特性を基に前記電圧制御手段の充電電力容量のまたはその積算値の上限値を補正する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００３０】
（１６）前記警報制御手段は、バッテリの充放容量の積算値がバッテリに許容される発熱・過熱値を超過したときに警報を発生する演算手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
以上のとおり、本発明によれば、バッテリの充放電容量および充放電電力容量を計測およびそれらの積算値を求め、充放電容量および電力の積算値とバッテリ特性から実際のバッテリが呈する電圧変化を模擬した補正値を求め、この補正値で電力変換器にバッテリを模擬した入出力電圧を得、この電圧制御にバッテリの温度、充電状態、経年変化などに応じて、バッテリの出力電圧の変化、充放電容量の変化、充放電効率の変化などを模擬した補正制御をするため、種々の運転条件におけるバッテリ特性の測定を不要にして、実際のバッテリと同等の特性を模擬できる。
【００３２】
また、バッテリがもつ充電上限値など、バッテリの充放電動作の制限事項について監視を行い、この動作範囲を逸脱したときに警報を発生させるため、実際のバッテリの振る舞いを模擬した監視ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の実施形態を示すバッテリシミュレータの構成図である。双方向電力変換器１０は、交流電源ＡＣを電源として実際のバッテリを模擬した直流入出力を得、開発、検証対象となるインバータＩＮＶへの電力供給とインバータＩＮＶからの回生電力を吸収する。なお、インバータＩＮＶからの回生電力は、モータＭの制動運転により発生するもので、電力変換器１０の逆変換で交流電源ＡＣに回生する。
【００３４】
電力変換器１０の制御装置は、出力（定格）電圧設定部２１、係数演算部２２、模擬演算部２３、条件設定部２４、充放電履歴記憶部２５、電流検出部２６、電圧検出部２７および警報発生部２８で構成し、電力変換器１０に実際のバッテリを模擬した入出力電流、電圧特性になるよう制御する。この制御装置は、ディジタル処理するコンピュータ構成にされ、演算部２２，２３はコンピュータ資源を利用したソフトウェアで構成される。
【００３５】
制御装置は、基本的には、電流検出部２６、電圧検出部２７によるバッテリ入出力電流、電圧の計測値を模擬演算部２３に取り込んでバッテリの充放電容量および充放電電力容量およびそれらの積算値を充放電履歴記憶部２５に現在値として記憶しておき、模擬演算部２３が充放電容量および電力容量とそれらの積算値とバッテリ特性から実際のバッテリが呈する電圧変化を模擬した補正値を求め、この補正値で出力電圧設定部２１による設定値を補正して電力変換器１０の出力電圧にバッテリを模擬した入出力電圧を得る。さらに、模擬演算部２３は、条件設定部２４に設定されるバッテリの温度、充電状態、経年変化などに応じて、バッテリの出力電圧の変化、充放電容量の変化、充放電効率の変化などを模擬した補正制御をする。さらにまた、模擬演算部２３は、バッテリがもつ充電上限値など、バッテリの充放電動作の制限事項について監視を行い、この動作範囲を逸脱したときに警報発生部２８から警報を発生させる。
【００３６】
以下、バッテリの状態を模擬した演算および制御を詳細に説明する。なお、電力変換器１０は以下ではＢＴＳ１０と呼ぶ。
【００３７】
（１）充放電容量の積算
模擬演算部２３は、充放電の電流・電圧を積算することにより、バッテリを模擬する電力変換器１０で充放電した容量（充電される電気量）を積算しておき、この積算値は模擬するバッテリの現在の充放電容量（現在値容量）として利用する。
【００３８】
この演算は、図２の（ａ），（ｂ）に示す演算部３１Ａ、３１Ｂで行う。演算部３１Ａは、電流のみを容量として積算する場合であり、電流検出部６で検出する検出値Ｉを積算した充電電流容量Ａｈを求める。演算部３１Ｂは、電力を容量として積算する場合であり、電流検出部６で検出する検出値Ｉと電圧検出部２７で検出する検出値Ｖの積（Ｉ×Ｖ）を積算した充電電力容量Ｗｈを求める。
【００３９】
なお、電流はバッテリを模擬しているため、ＢＴＳ１０に流れ込む方向を充電電流としてプラス、ＢＴＳから流れ出す方向を放電電流としてマイナスで扱うこととする。以下同様に扱う。
【００４０】
（２）現在値からの充放電容量の積算
模擬演算部２３は、試験開始時のバッテリの初期充電状態を設定し、この状態からの充放電容量の積算を行う。この初期充電状態の設定は充放電履歴記憶部２５で記憶する前記の現在値容量が設定され、この現在値に充放電容量を加減算して、模擬バッテリの充電容量（充電されている電気量）を求める。
【００４１】
この演算は、図３の（ａ），（ｂ）に示す演算部３２Ａ、３２Ｂと現在値設定部３３Ａ、３３Ｂで行う。現在値設定部３３Ａ、３３Ｂは、前記の演算部３１Ａ、３１Ｂで求めた容量値Ａｈ１、Ｗｈ１を現在値として設定することで、前回試験までのバッテリの現在の充電状態とする。演算部３２Ａ、３２Ｂは、現在値Ａｈ１，Ｗｈ１と、電流検出値Ｉ，電圧検出値Ｖの積算値から充放電容量を求める。
【００４２】
（３）充放電の切り替わり点の出力電圧制御
バッテリは充電時、放電時それぞれに、電流によって電圧が変化する。バッテリの充放電電流―電圧の特性は、バッテリが化学反応によって充放電を行なうため、内部抵抗を模擬した電流による線形的な充放電電流―電圧の特性で模擬するのでは不十分であり、充電と放電の切り替わり点（±０）でステップ的な電圧変化を伴う。
【００４３】
これを模擬するため、図４に示すように、模擬演算部２３にもつ演算部３４は、ステップ的な電圧変化を模擬した充放電電流―電圧特性のテーブルデータを作成しておき、このデータを基に現在の充放電電流に応じた補正係数を係数演算部２２に与え、この補正係数を出力電圧設定値に乗じて出力電圧を制御する。
【００４４】
なお、上記のテーブルデータに代えて、関数演算機能を使用して同等の補正係数を求めることでもよい。同様に、以降の説明で記載するテーブルデータに代えて関数演算機能を使用することでもよい。
【００４５】
（４）充電容量による出力電圧制御
バッテリは充電されている容量（現在の充電容量）によって出力電圧が変化する。これを模擬するため、図５に示すように、模擬演算部２３にもつ演算部３５は、現在の充電容量に応じた電圧変化を模擬した充電容量―電圧特性のテーブルデータを作成しておき、このデータを基に充電容量に応じた補正係数を係数演算部２２に与え、この補正係数で出力電圧設定値を制御する。充電容量設定部３６はバッテリの現在の充電容量を求めて演算部３５に入力するもので、この充電容量設定値は前記の演算部３２Ａ、３２Ｂで求めたもの、もしくは初期設定された値とする。
【００４６】
（５）充電容量と温度設定による出力電圧の補正制御
ある容量に充電された状態のバッテリは、化学反応により充放電が行なわれるため、充放電しなくても、バッテリの温度が変化するのみで、充電された容量（充放電可能な電力量）が異なってくる。充電された容量の変化は充放電する際の、バッテリの電圧の上昇・低下となって現れる。
【００４７】
これを模擬するため、図６に示すように、模擬演算部２３にもつ演算部３７は温度による充電容量の変化を補正する。図６は、図５の構成に演算部３７とバッテリ温度設定部３８を追加するもので、演算部３７には現在のバッテリ温度に対する充電容量を模擬した温度―充電容量補正係数のテーブルデータを作成しておき、条件設定部２４に設けるバッテリ温度設定部３８によるバッテリ温度設定に応じて、充電容量補正係数を求め、この補正係数で充電容量設定部３６の設定値を補正する。
【００４８】
（６）充電容量と温度計測による出力電圧の補正制御
前記の図６の補正制御では、バッテリ温度の設定値に応じて充電容量を補正するため、設定値と実際のバッテリ温度との差が大きいと精度が低下する場合がある。そこで、図７に示すように、バッテリ温度設定部３８に代えてバッテリ温度検出器３９を設け、現在のバッテリ温度検出値を基に演算部３７で充電容量補正を行う。
【００４９】
バッテリ温度検出器３９は、ＢＴＳ１０の外部（例えば、実際のバッテリを設置する環境）での温度を検出する。
【００５０】
（７）充電容量上限値の補正制御
バッテリは充電可能な充電容量上限値があり、その容量以上に充電しても漏れ電流が増加し、充電できない。この場合、前記の図３に示す充電容量積算や図５〜図７における充電容量設定部３６の設定値が実際の値と異なり、模擬特性に誤差を生じさせる。
【００５１】
この充電容量上限値による充電容量の変化を補正するため、図８に示すように、図３における演算部３２Ａ、３２Ｂに代えて、充電容量制限値で制限した演算部４０Ａ、４０Ｂを設ける。これら演算部４０Ａ、４０Ｂによる制限は、積算値が上限値Ａｈｍａｘ、Ｗｈｍａｘ以上になるときに設定値（一定値）Ａｈ１，Ｗｈ１に制限する。
【００５２】
同様に、図５〜図７における充電容量設定部３６での設定値を充電容量上限値により制限した特性のものとする。
【００５３】
また、バッテリの充電可能な充電容量上限値は、経年によって変化する。この経年による充電容量上限値の変化を補正した模擬をするため、図８の（ａ）における演算部４０Ａに設定する充電電流容量上限値Ａｈｍａｘを経年に応じて補正する。この補正演算は、図９に示すように、演算部４１Ａにはバッテリの経年―充電電流容量上限値補正係数のテーブルデータを作成しておき、経年設定部４２Ａによるバッテリ経年設定に応じて、上限値補正係数を求め、この補正係数で充電電流容量上限設定部４３Ａの設定値を補正する。
【００５４】
同様に、図８の（ｂ）における演算部４０Ｂに設定する充電電流容量上限値Ｗｈｍａｘを経年に応じて補正するため、図１０に示すように、演算部４１Ｂにはバッテリの経年―充電電力容量上限値補正係数のテーブルデータを作成しておき、経年設定部４２Ｂによるバッテリ経年設定に応じて、上限値補正係数を求め、この補正係数で充電電力容量上限設定部４３Ｂの設定値を補正する。
【００５５】
（８）運転時間による充電容量上限値の補正制御
前記の経年による充電容量上限値の補正に代えて、図９または図１０における充電容量上限値をバッテリの運転時間に応じて補正する。
【００５６】
このときの運転時間は、電力変換器１０の運転時間を実測したものとすることができる。さらに、図１１に示すように、実際の運転時間計測値に、加速度係数を乗じた加速時間での制御も可能とする。
【００５７】
（９）温度−充放電効率による充放電容量／電力容量の補正制御
バッテリは温度により充放電効率が異なり、さらに充電時と放電時によっても充放電効率が異なることがある。この充放電効率は前記のバッテリの充放電容量の積算に誤差を発生させる。
【００５８】
この充放電効率の変化に応じて充放電容量の変化を補正するため、図１２に示すように、図３の（ａ）における演算部３２Ａに代えて、充電電流効率Ｋを含めた演算で充電電流容量を求める演算部４４Ａとし、この充電電流効率Ｋをバッテリ温度に応じて補正する演算部４５Ａを設ける。
【００５９】
演算部４５Ａには、温度設定部４６Ａによりバッテリ温度が設定または実測値が入力され、バッテリ温度に対する温度―充電効率補正係数をテーブルデータとして作成しておき、この係数で充電電流効率設定部４７Ａの設定値を補正する。なお、充電時と放電時で係数が異なる場合はそれぞれの補正係数テーブルを使用する。
【００６０】
図１３は、図３の（ｂ）における演算部３２Ｂに代えて、充電電流効率Ｋを含めた演算で充電電力容量を求める演算部４４Ｂとし、この充電電流効率Ｋをバッテリ温度に対する温度―充電効率補正係数応じて補正する演算部４５Ｂを設け、バッテリ温度に応じて充電電力効率設定値を補正する。
【００６１】
（１０）充電容量−充放電効率による充放電容量／電力容量の補正制御
バッテリは、現在の充電容量によって充放電効率が異なる。例えば、定格容量に充電されている状態（満充電）で、さらに充電電流を流しても、この電流は漏れ電流となり、充電容量に積算されないで、発熱となる。
【００６２】
この充放電効率の変化に応じて充放電容量の変化を補正するため、図１４に示すように、図３の（ａ）における演算部３２Ａに代えて、充電電流効率Ｋ（Ａｈ）を含めた演算で充電電流容量を求める演算部４８Ａとし、この充電電流効率Ｋ（Ａｈ）を現在の充電容量に応じて補正する演算部４９Ａを設ける。
【００６３】
演算部４９Ａには、演算部４８Ａから現在の充電容量が入力され、この充電容量に応じた充電電流効率補正係数をテーブルデータとして作成しておき、この係数で充電電流効率設定部４７Ａの設定値を補正する。なお、充電時と放電時で係数が異なる場合はそれぞれの補正係数テーブルを使用する。
【００６４】
図１５は、図３の（ｂ）における演算部３２Ｂに代えて、充電電流効率Ｋ（Ｗｈ）を含めた演算で充電電力容量を求める演算部４８Ｂとし、この充電電流効率Ｋ（Ｗｈ）を充電容量に応じて補正する演算部４９Ｂを設け、充電容量に応じて充電電力効率設定値を補正する。
【００６５】
（１１）経年−充放電効率による充放電容量／電力容量の補正制御
バッテリは経年によって充放電効率が異なる。この充放電効率は前記のバッテリの充放電容量の積算に誤差を発生させる。
【００６６】
この充放電効率の変化に応じて充放電容量の変化を補正するため、図１６に示すように、図３の（ａ）における演算部３２Ａに代えて、充電電流効率Ｋを含めた演算で充電電流容量を求める演算部５０Ａとし、この充電電流効率Ｋをバッテリの経年に応じて補正する演算部５１Ａを設ける。
【００６７】
演算部５１Ａには、経年設定部５２Ａから現在までの経年が入力され、この経年に応じた充電電流効率補正係数をテーブルデータとして作成しておき、この係数で充電電流効率設定部４７Ａの設定値を補正する。
【００６８】
図１７は、図３における演算部３２Ｂに代えて、充電電流効率Ｋを含めた演算で充電電力容量を求める演算部５０Ｂとし、この充電電流効率Ｋをバッテリの経年に応じて補正する演算部５１Ｂを設け、経年に応じて充電電力効率設定値を補正する。
【００６９】
（１２）充放電電流−充放電効率による充放電容量／電力容量の補正制御
バッテリは現在の充放電電流によって充放電効率が異なり、さらに充電時と放電時によっても充放電効率が異なる。この充放電効率は前記のバッテリの充放電容量の積算に誤差を発生させる。
【００７０】
この充放電効率の変化に応じて充放電容量の変化を補正するため、図１８に示すように、図３の（ａ）における演算部３２Ａに代えて、充電電流効率Ｋ（Ｉ）を含めた演算で充電電流容量を求める演算部５３Ａとし、この充電電流効率Ｋ（Ｉ）を現在の充放電電流に応じて補正する演算部５４Ａを設ける。
【００７１】
演算部５４Ａには、演算部５３Ａで使用する現在の充放電電流Ｉが入力され、この電流Ｉに応じた充電電流効率補正係数をテーブルデータとして作成しておき、この係数で充電電流効率設定部４７Ａの設定値を補正する。
【００７２】
なお、図３の（ｂ）における充電電力容量Ｗｈの演算にも同様のものを設けることができる。
【００７３】
（１３）充電容量／電力容量超過の警報制御
バッテリは定格容量に充電された状態に、さらに充電電流を流すと、この電流は漏れ電流となり、発熱・過熱して危険な状態となる。しかし、ＢＴＳ１０では回生電力を電源ＡＣ側に無限に回生させるため、実際のバッテリのように発熱することは無い。
【００７４】
この充電容量超過の保護対策として、前記の図２、図３の演算部３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂには、図１９に示すように、充電容量／電力容量またはそれらの積算値について監視しておき、これらの値が許容される上限値を超過した場合に警報発生部２８から警報を発生させる。
【００７５】
（１４）温度による充電容量／電力容量の警報制御
バッテリに許容される充電容量／電力容量はその温度によって変化する。このため、前記の演算部３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂでの超過判定基準を固定のものとすると、実際のバッテリに許容される充電容量／電力容量との間に誤差が生じる。
【００７６】
この温度による許容充電容量／電力容量超過の変化を補正するため、図２０に許容充電容量の場合を示すように、演算部５５には、バッテリ温度設定部５６から現在のバッテリ温度が入力され、このバッテリ温度に対する温度−許容充電容量補正係数をテーブルデータとして作成しておき、この係数で許容充電容量警報出力基本設定部５７の設定値を補正し、許容充電容量警報出力設定値とする。
【００７７】
なお、バッテリ温度は設定部５６による設定に代えて、バッテリの設置位置での温度を計測値とすることもできる。
【００７８】
（１５）経年変化による充電容量／電力容量の警報制御
バッテリに許容される充電容量／電力容量は経年変化によって変化する。このため、前記の演算部３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂでの充電容量／電力容量超過判定基準を固定のものとすると、実際のバッテリに許容される充電容量／電力容量との間に誤差が生じる。
【００７９】
この温度による許容充電容量／電力容量超過の変化を補正するため、図２１に許容充電容量の場合を示すように、演算部５８には、経年設定部５９から現在までの経年数が入力され、この経年に応じた経年−許容充電容量補正係数をテーブルデータとして作成しておき、この係数で許容充電容量警報出力基本設定部５７の設定値を補正し、許容充電容量警報出力設定値とする。
【００８０】
このときの経年数は、電力変換器１０の運転時間を実測したものとすることができる。さらに、図２２に示すように、実際の運転時間計測値に、加速度係数を乗じた加速時間での制御も可能とする。
【００８１】
（１６）発熱・過熱による警報制御
バッテリは充放電により発熱する。一般には充電は吸熱反応、放電は発熱反応となるが、合計すると発熱となる。実際のバッテリでは頻繁に充放電を繰り返すと発熱・過熱して危険な状態となる。しかし、ＢＴＳ１０では、交流電源ＡＣ側に回生制御されるため、バッテリと同様の発熱・過熱とはならない。
【００８２】
このバッテリの発熱・過熱の保護対策として、充放電電流検出値を積算しておき、この値がバッテリに許容される発熱・過熱値を超過したときに警報発生部２８から警報を出力させる。
【００８３】
図２３の演算部６０は、バッテリがもつ発熱係数Ｃ（Ｉ）を係数とする充放電電流Ｉの積分で決まる発熱量係数Ｃｈを求める充放電電流―発熱のテーブルを作成しておき、検出した充放電電流Ｉの積分値から発熱量を求める。発熱判定部６１は、演算部６０で求めた発熱量が設定値Ｃｍａｘを超過した場合に警報を発する。
【００８４】
（１７）複合制御
前記までの補正制御または警告制御は、複数の制御を複合した制御とする。例えば、図４に示す充放電時の出力電圧の補正制御と、図５に示す充電容量による出力電圧の補正制御を組み合わせる。
【００８５】
この例を図２４に示し、演算部６２は、出力電流Ｉとこれを積算した充電電流容量Ａｈを基にバッテリ電圧を模擬する出力電圧補正係数テーブルを作成しておき、この補正係数によって出力電圧設定値を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態を示すバッテリシミュレータの構成図。
【図２】充放電容量／電力容量の演算。
【図３】充放電容量／電力容量の積算演算。
【図４】充放電の切り替わり点の出力電圧制御。
【図５】充電容量による出力電圧制御。
【図６】充電容量と温度設定による出力電圧の補正制御。
【図７】充電容量と温度計測による出力電圧の補正制御。
【図８】充電容量／電力容量上限値の補正制御。
【図９】経年による充電容量上限値の補正制御。
【図１０】経年による電力容量上限値の補正制御。
【図１１】運転時間による充電容量上限値の補正制御。
【図１２】温度−充放電効率による充電容量の補正制御。
【図１３】温度−充放電効率による電力容量の補正制御。
【図１４】充電容量−充放電効率による充電容量の補正制御。
【図１５】充電容量−充放電効率による電力容量の補正制御。
【図１６】経年−充放電効率による充電容量の補正制御。
【図１７】経年−充放電効率による電力容量の補正制御。
【図１８】充放電電流−充放電効率による充電容量の補正制御。
【図１９】充電容量超過の警報制御。
【図２０】温度による許容充電容量の警報制御。
【図２１】経年変化による許容充電容量の警報制御。
【図２２】経年変化による許容電力容量の警報制御。
【図２３】発熱・過熱による警報制御。
【図２４】複合制御。
【符号の説明】
【００８７】
１０  双方向電力変換器（ＢＴＳ）
２１  出力電圧設定部
２２  係数演算部
２３  模擬演算部
２４  条件設定部
２５  充放電履歴記憶部
２６  電流検出部
２７  電圧検出部
２８  警報発生部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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