专利名称：电动汽车或混合电动汽车用试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对搭载在电动汽车(EV)或混合电动汽车(HEV)等中的电机的动作性能等进行试验的试验系统。
背景技术：
作为对搭载在电动汽车(EV)或混合电动汽车(HEV)等中的电机的动作性能等进行试验的试验系统，如专利文献I所示，可以考虑将搭载在EV或HEV中的电机机械连接到作为动力吸收部的测功机上而测量电机所产生的转矩，并测定该电机的输出转矩等的设备。该试验系统中设有向测功机供给电力的发电机用电源、用于驱动电机的电机用电源。
另外，作为对搭载在EV或HEV的电池组进行充放电试验的电池组试验系统，如专利文献2所示，可以考虑根据电池组的温度、电压以及电流等电池组信息而计算电池容量(SOC =State of Charge)，基于该电池容量数据控制充放电装置，以将电池组的电池容量保持恒定的设备。该试验系统中设有用于使电池组充放电的电池组用电源。以往，当进行EV或HEV用电机试验和EV或HEV用电池组的充放电这两个操作时，需要使用电机试验用系统以及电池组充放电系统这两者。但是，如果使用电机试验用系统和电池组充放电系统这两者，如上所述，需要准备各系统专用的电源，这不仅导致设备的成本变高，而且其设置空间也变大。而且，在近年，模拟在EV或HEV上实际搭载电机和电池组这两者的状态，为了可以检查EV或HEV的整体性能，正在逐步设置电机试验系统和电池组充放电系统这两者。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2001-91410号公报专利文献2 :日本特开2002-90431号公报
发明内容
本发明主要想解决的问题是，通过一个系统可以针对搭载在EV或HEV的电机的进行试验和针对搭载在EV或HEV的电池组的进行充放电。S卩，本发明的电动汽车用试验系统，包含测功机，该测功机上连接有搭载于电动汽车或混合电动汽车的电机的输出轴；电源装置，用于向所述电机或所述测功机供给电力；电机试验用电路，将所述电源装置的电力供给到所述测功机和所述电机；电池组充放电用电路，该电池组充放电用电路上连接有搭载于电动汽车或混合电动汽车的电池组，用于向所述电池组供给所述电源装置的电力或用于所述电池组放电；电路切换部，用于切换所述电机试验用电路和所述电池组充放电用电路。根据这种结构，由于相对于电源装置可以切换电机试验用电路和电池组充放电用电路，因此通过导通电机试验用电路即可对电机的动作性能等进行试验。并且，通过导通电池组充放电用电路，可以进行电池组的充放电。如此，可以通过一个系统针对搭载在EV或HEV的电机进行试验和针对搭载在EV或HEV的电池组进行充放电。其结果，无需准备电池组充放电专用的电源装置，因此可以减少设备成本，同时可以节省设置空间。此外，通过电池组充放电用电路对电池组进行充放电，从而无需照原样地挪动达到所期望的电池容量的电池组，而是通过切换电路而连接到电机，从而可以进行使用该电池组的电机的试验。并且，电动汽车用试验系统包含通断开关，该通断开关设置在所述电池组充放电用电路上，用于导通或切断所述电池组充放电用电路；开关控制部，用于进行所述通断开关的通断控制，当所述电源装置的电压和所述电池组的电压之差在预定范围内时，所述开关控制部最好控制所述通断开关使其导通。在此，电源装置的电压是指电源装置的输出电压，电池组的电压是指端子间电压。这样，可以解决如下问题，即，电源装置的电压和电池组的电压不同而导致电池组充放电用电路中产生额定以上的大电流，由此使电池组等的例如保险丝等断路器断开而不能进行充放电。上述的电源装置的电压和电池组的电压之差最显著的时候为从电机试验用电路切换到电池组充放电用电路的时候。因此，在从所述电机试验用电路切换到所述电池组充放电用电路之前，所述开关控制部最好将所述通断开关断开，在从所述电机试验中电路切 换到所述电池组充放电用电路之后，当所述电源装置的电压与所述电池组的电压之差在预定范围内时，所述开关控制部最好将所述通断开关接通。优选地，通过将所述电机作为电动机进行驱动，从而将所述测功机作为发电机进行驱动，将由所述测功机发电的电力蓄存到所述电源装置的同时，通过将所述测功机作为电动机进行驱动，从而将所述电机作为发电机进行驱动，将由所述电机发电的电力蓄存到所述电源装置。这样，由于可以在电机试验用电路中循环能量，可以实现节能化。根据如此构成的本发明，通过一个系统可以针对搭载在EV或HEV的电机进行试验和针对搭载在EV或HEV的电池组进行充放电。
图I为表示本实施方式的电动汽车用试验系统的构成的图。图2为表示同一个实施方式的电池组充放电用电路的构成的图。符号说明100 :电动汽车用试验系统200:电机201 :输出轴300 电池组2 :测功机3 电源装置4:电路切换部LI 电机试验用电路L2 电池组充放电用电路71 :切换器件控制部72 :开关控制部9:通断开关
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的电动汽车用试验系统100的一实施方式。本实施方式的电动汽车用试验系统100是用于对搭载在电动汽车(EV)或混合电动汽车(HEV)的电机200进行动作性能试验、以及对搭载在EV或HEV的电池组300进行充放电的系统。具体结构如图I所示，包含连接了作为实验对象的电机200的输出轴的测功机2 ;给电机200和测功机2供给电力的电源装置3 ;将该电源装置3的电力供给到测功机2和电机200的电机试验用电路LI ;连接有作为试验对象的电池组300，并将电源装置3的电力供给到电池组300或释放电池组300的电力的电池组充放电用电路L2 ;将电池组300连接到电机200的电池组-电机连接电路L3 ;对电机试验用电路LI、电池组充放电用电路L2以及电池组-电机连接电路L3进行切换的电路切换部4 ;对电机200的动作性能试验进行控制的电机试验用控制器5 ;对电池组300的充放电进行控制的电池组充放电用控制器6 ； 对整个系统进行控制的上位控制器7。电池组300是例如将铅蓄电池等多个单电池串联或并联连接而构成的电池组。在此，图I和图2中示出的各控制器等通过信号线(用虚线表示)连接，通过各信号线连接的控制器等相互进行信号交换。在此，各控制器等也可以通过无线方式相互进行信号交换。测功机2为其驱动轴21通过连接部件(未图示)机械地、可自由分离地连接于电机200的输出轴201的装置，例如有交流式发电机。该测功机2通过其驱动轴21依靠电机200进行旋转，不仅起到作为产生电力的发电机的功能，而且还通过由电源装置供给电力来旋转驱动轴21，从而还起到使连接于该驱动轴21的电机200作为发电机的电动机的功能。该测功机2通过电机试验用控制器5进行驱动控制。在此，连接于该测功机2的驱动轴21的电机200的输出轴201上设有转矩传感器8，由该转矩传感器8得到的转矩检测信号输出至电机试验用控制器5中。电源装置3包含AC/DC转换器31，用于将从电力系统接收的交流电转换为直流电；DC/AC逆变器32，用于将通过该AC/DC转换器31转换的直流电转换为交流电而输出至测功机2 ;蓄电部33，利用由前述AC/DC转换器31转换的直流电力进行充电，例如有电容器等；DC/DC转换器34，用于将被充到该蓄电部33的直流电力或由前述AC/DC转换器31转换的直流电力转换为所期望的电压值；电源用控制器35，用于对前述那些部件进行控制。电源用控制器35通过控制DC/DC转换器34，从而对从电源装置3输出至电机200或电池组300的直流电压进行调整。具体来讲，电源用控制器35在电机试验模式(通过后述的电路切换部4导通电机试验用电路LI的情况)下，对输出至电机200 (电机用逆变器210)的电源装置3的直流电压值进行调整，在电池组充放电模式(通过后述的电路切换部4导通电池组充放电用电路L2的情况)下，调整对应电池组300的所期望的电池容量(S0C(State of Charge))而输出的电源装置3的直流电压值。该电源用控制器35为具有CPU、存储器、输入/输出接口等的专用或普通的计算机，根据存储在前述存储器的电源用控制程序使CPU或周边设备协作，由此控制DC/DC转换器34等。电机试验用电路LI包含将电源装置3的AC/DC转换器31与测功机2导通的发电机用供电电路LI I、将电源装置3的DC/DC转换器34与电机200以及电机用逆变器210导通的电机用供电电路L12。电池组充放电用电路L2是将电源装置3的DC/DC转换器34与电池组300导通的电路。电池组-电机连接电路L3是将通过充放电而达到所期望的SOC的电池组300连接于电机200的电路。电路切换部4包含对电机试验用电路LI和电池组充放电用电路L2进行切换的开关41、对电池组-电机连接电路L3的通断进行切换的开关42。开关41设置在电机试验用电路LI中的电机用供电电路L12与电池组充放电用电路L2之间，通过前述上位控制器7中设定的切换器件控制部71进行控制。并且，开关42设置在电机试验用电路LI中的电机用供电电路L12与电池组-电机连接电路L3之间，通过前述上位控制器7中设定的切换器件控制部71进行控制。该切换器件控制部71例如获得用户输入的输入信号，可以切换导通电力的电路 L1、L2、L3。另外，也可以在电池组充放电电路L2中设置的供电连接器(未图示)中设置用于检测电池组300连接状态的传感器(未图示)，并通过获得该传感器的检测信号而切换导通的电路LI、L2。并且，切换器件控制部71通过后述的电池组用控制器310检测电池组300达到所期望的SOC的情况，使开关41处于没有连接到电路LI、L2中的任意一个的状态，同时接通开关42，使电池组-电机连接电路L3被接通。电机试验用控制器5是对电动汽车用试验系统100中的整个电机试验进行控制的装置，是包含CPU、存储器、输入/输出接口等的专用或普通的计算机，根据存储在前述存储器中的电机试验用控制程序来使CPU或周边设备联动，从而控制测功机2和电机200等。具体来讲，电机试验用控制器5按照如下方式控制应该进行电机试验的测功机2和电机200。S卩，电机试验用控制器5基于预先输入的运行图案(例如10. 15模式或11模式等的行驶模式)求出加速器操作量和制动器操作量，算出转矩指令(加速、减速)，基于该转矩指令驱动控制电机200。并且，通过转矩传感器8检测此时发生的负荷转矩，根据预先设定的电动汽车的惯性量和行驶阻力算出此时发生的理论加速度。并且，将测功器2控制为，得到相当于通过对该理论加速度进行积分而获得的理论车辆速度的转速。同时，将运行图案中包含的目标速度与前述理论车辆速度进行比较，控制转矩指令值以使其差值为零，由此以对应于目标速度图案的旋转图案旋转电机200。电池组充放电用控制器6是控制电动汽车用试验系统100中的电池组的充放电的装置，是包含CPU、存储器、输入/输出接口等的专用或普通的计算机，根据存储在前述存储器中的电池组充放电用控制程序来使CPU或周边设备联动，从而控制电源装置3和电池组300 等。具体来讲，电池组充放电用控制器6基于从电池组300中设置的电池组用控制器310获得的电池组信息，根据上位控制器7的指示控制电源装置3，以使该电池组300达到所期望的电池容量(SOC)。S卩，为了使电池组300达到所期望的电池容量，上位控制器7将电源装置3应该输出的电压和电流经由电池组充放电用控制器6输出至电源用控制器35。获得了该电压数据的电源用控制器35基于该电压和电流数据控制电源装置3的DC/DC转换器34。在此，电池组用控制器(BQJ :Battery Control Unit) 310是包含CPU、存储器、输入/输出接口等的专用或普通的计算机，根据存储在前述存储器中的电池组用控制程序来使CPU或周边设备协作，从而检测电池组300的电流、电压以及温度的同时，基于这些数值算出电池容量(SOC)。上位控制器7为使用电动汽车用试验系统100对进行电机试验的电机试验模式和进行电池组的充放电的电池组充放电模式进行切换的装置，是包含CPU、存储器、输入/输出接口等的专用或普通的计算机，根据存储在前述存储器中的电机试验用控制程序来使CPU或周边设备协作，从而管理电机试验用控制器5和电池组充放电用控制器6的同时，起到作为控制前述电路切换部4的切换器件控制部71的功能。在此，上位控制器7和电机试验用控制器5以及电池组充放电用控制器6构成为可以通过有线或无线方式进行通信。具体来讲，上位控制器7通过切换器件控制器71向开关41输出用于切换电路切换部4的开关41的控制信号，由此切换电机试验模式和电池组充放电模式。在电机试验模式中，电机试验用电路LI (具体来讲，电机用供电电路L12)被导通，在电池组充放电模式中，电池组充放电用电路L2被导通。
但是，本实施方式的电动汽车用试验系统100，如图2所示，还包含设置在电池组充放电用电路L2的通断开关9和对该通断开关9进行通断控制的开关控制部72。通断开关9相比于设置在DC/DC转换器34的输出侧的由LC滤波器构成的输出滤波器341更靠近电池组一侧，在本实施方式中，通断开关9通过分别在连接于电池组300的正极端子一侧的线L21以及连接于负极端子一侧的线L22上设置开关91、92而构成。开关控制部72被设定于前述的上位控制器7，在从电机试验用电路LI切换到电池组充放电用电路L2之前，将通断开关9断开，在从电机试验用电路LI切换到电池组充放电用电路L2之后，当电源装置3的输出电压与电池组300的端子间电压相同或其差值在预定范围内时，将通断开关9接通。该开关控制部72获得相比于通断开关9更接近电源装置一侧的电压，即从用于检测电源装置3的DC/DC转换器34的输出电压的电压传感器10获得电压检测信号，同时获得相比于通断开关9更接近电池组一侧的电压，即从内置于电池组300的B⑶310获得表示端子间电压的电压信号。然后，判断这些获得的电源装置3的输出电压和电池组300的端子间电压是否相同或其差值是否在预定范围内。在此，所谓的预定范围内是指，不至于使内置于电池组300中的断路器(例如保险丝)320断开电池组300中的电路的电流值的电压差。当不在预定范围内时，上位控制器7向电池组充放电用控制器6输出控制信号，电池组充放电用控制器6向用于控制电源装置3的输出电压的电源用控制器35输出控制信号，使电源装置3的输出电压变为电池组300的端子间电压。或者，上位控制器7向用于控制电池组的端子间电压的BCU310输出控制信号，使电池组300的端子间电压变为电源装置3的输出电压。具体来讲，上位控制器7经由HCU接通图2中示出的开关SI、S3，并断开开关S2，同时断开开关91、92。这样，从电池组中的电池330向电容器供给电力，根据该电容器340的容量蓄存电荷而生成电压(例如300V)。然后，上位控制器7在电容器340中蓄存电荷之后，经由HCU断开开关SI、接通开关S2、S3的同时，接通开关92、断开开关91，由此对DC/DC转换器34进行电压控制，以使DC/DC转换器34的输出电压(转换器34的输出端子间电压)变为电容器340的电压(例如300V)。然后，在DC/DC转换器34的输出电压与电容器340的电压变为相同的电压之后，接通开关91。在此，由于在接通开关92、断开开关91的情况下对DC/DC转换器34的输出电压进行控制，因此可以使电容器340的基准电压与DC/DC转换器34的基准电压相同，容易对照电容器340的电压与DC/DC转换器34的输出电压。并且，通过设置在电池组300内的开关SI S3、断路器320、电容器340等，可以防止向电池300中的突入电流。并且，就本实施方式的电动汽车用实验系统100而言，在电机试验模式中通过将电机200作为电动机进行驱动，从而将测功机2作为发电机进行驱动，据此将由测功机2发电的再生电力蓄存到电源装置3内的蓄电部33中(图I的箭头B)。同样，在电机试验模式中，通过将测功机2作为电动机进行驱动，从而将电机200作为发电机进行驱动，据此将由电机200发电的再生电力蓄存到电源装置3内的蓄电部33中(图I的箭头A)。如此，由于可以将在电机试验模式中产生的再生电力蓄存到蓄电部33，因此可以在电机试验用电路LI中循环能量，可以实现节能化。根据如此构成的本实施方式的电动汽车用试验系统100，通过电路切换部4来导 通电机试验用电路LI，从而可以对电机200的动作性能等进行试验。并且，通过电路切换部4导通电池组充放电用电路L2，从而可以进行电池组300的充放电，可以调整到所期望的电池容量(S0C)。这样，通过一个系统即可针对搭载在EV或HEV的电机200进行试验和针对搭载在EV或HEV的电池组300进行充放电。因此，无需准备电池组充放电专用的电源装置，可以减少设备成本的同时，可以节省设置空间。此外，通过电池组充放电用电路L2对电池组300进行充放电，从而无需照原样地挪动达到所期望的电池容量(SOC)的电池组300，而是通过切换到电池组-电机连接电路L3而连接电池组300与电机200，从而可以进行使用该电池组300的电机200的试验。在此，本发明并不限定于上述实施方式。例如，可以在电源用控制器的存储器中存储表示实际的电池组的变化规律的变化规律程序，在电机试验装置中，可以使对电机进行供电的电源装置起到作为电池组模拟装置的功能。在此，变化规律程序由使用对电池组进行模型化的数据构成。电源用控制器基于该变化规律程序，控制DC/DC转换器等。并且，虽然上述实施方式的电源装置在测功机和电机中使用共同的电源装置，但也可以分别使用不同的电源装置。此时，用于电池组的充放电的电源可以使用其中的一个。此外，虽然在上述实施方式中由切换器件控制部控制开关，但也可以使电路切换部具有机械式开关，并由用户手动切换该机械式开关。此外，在上述实施方式的电动汽车用试验系统中，也可以构成为能够进行电池组的充放电特性试验、循环寿命试验等。具体来讲，在电池组充放电用控制器中存储充放电特性试验程序或循环寿命试验程序，并根据这些程序使CPU或周边设备协作，从而进行试验。并且，就上述实施方式的各控制器而言，可以针对每个功能在物理上各自分体形成后，通过有线或无线方式进行通信，也可以使上位控制器和电机试验用控制器或电池组充放电用控制器物理上构成为一体。并且，可以在其他的控制器发挥各控制器所发挥的功倉泛。另外，毋庸置疑，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其思想的范围内，可以进行各种变更。
权利要求
1.一种电动汽车用试验系统,其特征在于,包含 测功机，该测功机上连接有搭载于电动汽车或混合电动汽车的电机的输出轴； 电源装置，用于向所述电机或所述测功机供给电力； 电机试验用电路，将所述电源装置的电力供给到所述测功机和所述电机； 电池组充放电用电路，该电池组充放电用电路上连接有搭载于电动汽车或混合电动汽车的电池组，用于向所述电池组供给所述电源装置的电力或用于所述电池组放电； 电路切换部，用于切换所述电机试验用电路和所述电池组充放电用电路。
2.根据权利要求I所述的电动汽车用试验系统，其特征在于，包含 通断开关，该通断开关设置在所述电池组充放电用电路上，用于导通或切断所述电池组充放电用电路； 开关控制部，用于进行所述通断开关的通断控制， 当所述电源装置的电压和所述电池组的电压之差在预定范围内时，所述开关控制部控制所述通断开关使其导通。
3.根据权利要求2所述的电动汽车用试验系统，其特征在于，在从所述电机试验用电路切换到所述电池组充放电用电路之前，所述开关控制部控制所述通断开关使其断开，在从所述电机试验用电路切换到所述电池组充放电用电路之后，当所述电源装置的电压与所述电池组电压之差达到预定范围内时，所述开关控制部控制所述通断开关使其导通。
4.根据权利要求I至3中的任意一项所述的电动汽车用试验系统，其特征在于，通过将所述电机作为电动机进行驱动，从而使所述测功机作为发电机进行驱动，将由所述测功机发电的电力蓄存到所述电源装置， 同时，通过将所述测功机作为电动机进行驱动，从而使所述电机作为发电机进行驱动，将由所述电机发电的电力蓄存到所述电源装置。
全文摘要
本发明通过一个系统进行针对搭载在EV或HEV(HV)的电机的实验和针对搭载在EV或HEV(HV)的电池组的充放电。电动汽车用试验系统，包含测功机(2)，连接有搭载于EV或HEV(HV)的电机(200)的输出轴(201)；电源装置(3)，用于向电机(200)或测功机(2)供给电力；电机试验用电路(L1)，将电源装置(3)的电力供给到测功机(2)和电机(200)；电池组充放电用电路(L2)，连接有搭载于EV或HEV(HV)的电池组(300)，用于向电池组(300)供给电源装置(3)的电力或用于电池组(300)放电；电路切换部(4)，用于切换电机试验用电路(L1)和电池组充放电用电路(L2)。
文档编号G01M17/007GK102829979SQ20121020519
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月18日 优先权日2011年6月16日
发明者八尾正弘, 笹原一久, 驹田峰之, 理查德·鲁默, 史蒂夫·威特 申请人:株式会社堀场制作所, 堀场仪器株式会社