專利名稱：電動汽車或混合電動汽車用試驗系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對搭載在電動汽車(EV)或混合電動汽車(HEV)等中的電機的動作性能等進行試驗的試驗系統。
背景技術：
作為對搭載在電動汽車(EV)或混合電動汽車(HEV)等中的電機的動作性能等進行試驗的試驗系統，如專利文獻I所示，可以考慮將搭載在EV或HEV中的電機機械連接到作為動力吸收部的測功機上而測量電機所產生的轉矩，并測定該電機的輸出轉矩等的設備。該試驗系統中設有向測功機供給電力的發(fā)電機用電源、用于驅動電機的電機用電源。
另外，作為對搭載在EV或HEV的電池組進行充放電試驗的電池組試驗系統，如專利文獻2所示，可以考慮根據電池組的溫度、電壓以及電流等電池組信息而計算電池容量(SOC =State of Charge)，基于該電池容量數據控制充放電裝置，以將電池組的電池容量保持恒定的設備。該試驗系統中設有用于使電池組充放電的電池組用電源。以往，當進行EV或HEV用電機試驗和EV或HEV用電池組的充放電這兩個操作時，需要使用電機試驗用系統以及電池組充放電系統這兩者。但是，如果使用電機試驗用系統和電池組充放電系統這兩者，如上所述，需要準備各系統專用的電源，這不僅導致設備的成本變高，而且其設置空間也變大。而且，在近年，模擬在EV或HEV上實際搭載電機和電池組這兩者的狀態(tài)，為了可以檢查EV或HEV的整體性能，正在逐步設置電機試驗系統和電池組充放電系統這兩者?，F有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2001-91410號公報專利文獻2 :日本特開2002-90431號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明主要想解決的問題是，通過一個系統可以針對搭載在EV或HEV的電機的進行試驗和針對搭載在EV或HEV的電池組的進行充放電。S卩，本發(fā)明的電動汽車用試驗系統，包含測功機，該測功機上連接有搭載于電動汽車或混合電動汽車的電機的輸出軸；電源裝置，用于向所述電機或所述測功機供給電力；電機試驗用電路，將所述電源裝置的電力供給到所述測功機和所述電機；電池組充放電用電路，該電池組充放電用電路上連接有搭載于電動汽車或混合電動汽車的電池組，用于向所述電池組供給所述電源裝置的電力或用于所述電池組放電；電路切換部，用于切換所述電機試驗用電路和所述電池組充放電用電路。根據這種結構，由于相對于電源裝置可以切換電機試驗用電路和電池組充放電用電路，因此通過導通電機試驗用電路即可對電機的動作性能等進行試驗。并且，通過導通電池組充放電用電路，可以進行電池組的充放電。如此，可以通過一個系統針對搭載在EV或HEV的電機進行試驗和針對搭載在EV或HEV的電池組進行充放電。其結果，無需準備電池組充放電專用的電源裝置，因此可以減少設備成本，同時可以節(jié)省設置空間。此外，通過電池組充放電用電路對電池組進行充放電，從而無需照原樣地挪動達到所期望的電池容量的電池組，而是通過切換電路而連接到電機，從而可以進行使用該電池組的電機的試驗。并且，電動汽車用試驗系統包含通斷開關，該通斷開關設置在所述電池組充放電用電路上，用于導通或切斷所述電池組充放電用電路；開關控制部，用于進行所述通斷開關的通斷控制，當所述電源裝置的電壓和所述電池組的電壓之差在預定范圍內時，所述開關控制部最好控制所述通斷開關使其導通。在此，電源裝置的電壓是指電源裝置的輸出電壓，電池組的電壓是指端子間電壓。這樣，可以解決如下問題，即，電源裝置的電壓和電池組的電壓不同而導致電池組充放電用電路中產生額定以上的大電流，由此使電池組等的例如保險絲等斷路器斷開而不能進行充放電。上述的電源裝置的電壓和電池組的電壓之差最顯著的時候為從電機試驗用電路切換到電池組充放電用電路的時候。因此，在從所述電機試驗用電路切換到所述電池組充放電用電路之前，所述開關控制部最好將所述通斷開關斷開，在從所述電機試驗中電路切 換到所述電池組充放電用電路之后，當所述電源裝置的電壓與所述電池組的電壓之差在預定范圍內時，所述開關控制部最好將所述通斷開關接通。優(yōu)選地，通過將所述電機作為電動機進行驅動，從而將所述測功機作為發(fā)電機進行驅動，將由所述測功機發(fā)電的電力蓄存到所述電源裝置的同時，通過將所述測功機作為電動機進行驅動，從而將所述電機作為發(fā)電機進行驅動，將由所述電機發(fā)電的電力蓄存到所述電源裝置。這樣，由于可以在電機試驗用電路中循環(huán)能量，可以實現節(jié)能化。根據如此構成的本發(fā)明，通過一個系統可以針對搭載在EV或HEV的電機進行試驗和針對搭載在EV或HEV的電池組進行充放電。


圖I為表示本實施方式的電動汽車用試驗系統的構成的圖。圖2為表示同一個實施方式的電池組充放電用電路的構成的圖。符號說明100 :電動汽車用試驗系統200:電機201 :輸出軸300 電池組2 :測功機3 電源裝置4:電路切換部LI 電機試驗用電路L2 電池組充放電用電路71 :切換器件控制部72 :開關控制部9:通斷開關
具體實施例方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明的電動汽車用試驗系統100的一實施方式。本實施方式的電動汽車用試驗系統100是用于對搭載在電動汽車(EV)或混合電動汽車(HEV)的電機200進行動作性能試驗、以及對搭載在EV或HEV的電池組300進行充放電的系統。具體結構如圖I所示，包含連接了作為實驗對象的電機200的輸出軸的測功機2 ;給電機200和測功機2供給電力的電源裝置3 ;將該電源裝置3的電力供給到測功機2和電機200的電機試驗用電路LI ;連接有作為試驗對象的電池組300，并將電源裝置3的電力供給到電池組300或釋放電池組300的電力的電池組充放電用電路L2 ;將電池組300連接到電機200的電池組-電機連接電路L3 ;對電機試驗用電路LI、電池組充放電用電路L2以及電池組-電機連接電路L3進行切換的電路切換部4 ;對電機200的動作性能試驗進行控制的電機試驗用控制器5 ;對電池組300的充放電進行控制的電池組充放電用控制器6 ； 對整個系統進行控制的上位控制器7。電池組300是例如將鉛蓄電池等多個單電池串聯或并聯連接而構成的電池組。在此，圖I和圖2中示出的各控制器等通過信號線(用虛線表示)連接，通過各信號線連接的控制器等相互進行信號交換。在此，各控制器等也可以通過無線方式相互進行信號交換。測功機2為其驅動軸21通過連接部件(未圖示)機械地、可自由分離地連接于電機200的輸出軸201的裝置，例如有交流式發(fā)電機。該測功機2通過其驅動軸21依靠電機200進行旋轉，不僅起到作為產生電力的發(fā)電機的功能，而且還通過由電源裝置供給電力來旋轉驅動軸21，從而還起到使連接于該驅動軸21的電機200作為發(fā)電機的電動機的功能。該測功機2通過電機試驗用控制器5進行驅動控制。在此，連接于該測功機2的驅動軸21的電機200的輸出軸201上設有轉矩傳感器8，由該轉矩傳感器8得到的轉矩檢測信號輸出至電機試驗用控制器5中。電源裝置3包含AC/DC轉換器31，用于將從電力系統接收的交流電轉換為直流電；DC/AC逆變器32，用于將通過該AC/DC轉換器31轉換的直流電轉換為交流電而輸出至測功機2 ;蓄電部33，利用由前述AC/DC轉換器31轉換的直流電力進行充電，例如有電容器等；DC/DC轉換器34，用于將被充到該蓄電部33的直流電力或由前述AC/DC轉換器31轉換的直流電力轉換為所期望的電壓值；電源用控制器35，用于對前述那些部件進行控制。電源用控制器35通過控制DC/DC轉換器34，從而對從電源裝置3輸出至電機200或電池組300的直流電壓進行調整。具體來講，電源用控制器35在電機試驗模式(通過后述的電路切換部4導通電機試驗用電路LI的情況)下，對輸出至電機200 (電機用逆變器210)的電源裝置3的直流電壓值進行調整，在電池組充放電模式(通過后述的電路切換部4導通電池組充放電用電路L2的情況)下，調整對應電池組300的所期望的電池容量(S0C(State of Charge))而輸出的電源裝置3的直流電壓值。該電源用控制器35為具有CPU、存儲器、輸入/輸出接口等的專用或普通的計算機，根據存儲在前述存儲器的電源用控制程序使CPU或周邊設備協作，由此控制DC/DC轉換器34等。電機試驗用電路LI包含將電源裝置3的AC/DC轉換器31與測功機2導通的發(fā)電機用供電電路LI I、將電源裝置3的DC/DC轉換器34與電機200以及電機用逆變器210導通的電機用供電電路L12。電池組充放電用電路L2是將電源裝置3的DC/DC轉換器34與電池組300導通的電路。電池組-電機連接電路L3是將通過充放電而達到所期望的SOC的電池組300連接于電機200的電路。電路切換部4包含對電機試驗用電路LI和電池組充放電用電路L2進行切換的開關41、對電池組-電機連接電路L3的通斷進行切換的開關42。開關41設置在電機試驗用電路LI中的電機用供電電路L12與電池組充放電用電路L2之間，通過前述上位控制器7中設定的切換器件控制部71進行控制。并且，開關42設置在電機試驗用電路LI中的電機用供電電路L12與電池組-電機連接電路L3之間，通過前述上位控制器7中設定的切換器件控制部71進行控制。該切換器件控制部71例如獲得用戶輸入的輸入信號，可以切換導通電力的電路 L1、L2、L3。另外，也可以在電池組充放電電路L2中設置的供電連接器(未圖示)中設置用于檢測電池組300連接狀態(tài)的傳感器(未圖示)，并通過獲得該傳感器的檢測信號而切換導通的電路LI、L2。并且，切換器件控制部71通過后述的電池組用控制器310檢測電池組300達到所期望的SOC的情況，使開關41處于沒有連接到電路LI、L2中的任意一個的狀態(tài)，同時接通開關42，使電池組-電機連接電路L3被接通。電機試驗用控制器5是對電動汽車用試驗系統100中的整個電機試驗進行控制的裝置，是包含CPU、存儲器、輸入/輸出接口等的專用或普通的計算機，根據存儲在前述存儲器中的電機試驗用控制程序來使CPU或周邊設備聯動，從而控制測功機2和電機200等。具體來講，電機試驗用控制器5按照如下方式控制應該進行電機試驗的測功機2和電機200。S卩，電機試驗用控制器5基于預先輸入的運行圖案(例如10. 15模式或11模式等的行駛模式)求出加速器操作量和制動器操作量，算出轉矩指令(加速、減速)，基于該轉矩指令驅動控制電機200。并且，通過轉矩傳感器8檢測此時發(fā)生的負荷轉矩，根據預先設定的電動汽車的慣性量和行駛阻力算出此時發(fā)生的理論加速度。并且，將測功器2控制為，得到相當于通過對該理論加速度進行積分而獲得的理論車輛速度的轉速。同時，將運行圖案中包含的目標速度與前述理論車輛速度進行比較，控制轉矩指令值以使其差值為零，由此以對應于目標速度圖案的旋轉圖案旋轉電機200。電池組充放電用控制器6是控制電動汽車用試驗系統100中的電池組的充放電的裝置，是包含CPU、存儲器、輸入/輸出接口等的專用或普通的計算機，根據存儲在前述存儲器中的電池組充放電用控制程序來使CPU或周邊設備聯動，從而控制電源裝置3和電池組300 等。具體來講，電池組充放電用控制器6基于從電池組300中設置的電池組用控制器310獲得的電池組信息，根據上位控制器7的指示控制電源裝置3，以使該電池組300達到所期望的電池容量(SOC)。S卩，為了使電池組300達到所期望的電池容量，上位控制器7將電源裝置3應該輸出的電壓和電流經由電池組充放電用控制器6輸出至電源用控制器35。獲得了該電壓數據的電源用控制器35基于該電壓和電流數據控制電源裝置3的DC/DC轉換器34。在此，電池組用控制器(BQJ :Battery Control Unit) 310是包含CPU、存儲器、輸入/輸出接口等的專用或普通的計算機，根據存儲在前述存儲器中的電池組用控制程序來使CPU或周邊設備協作，從而檢測電池組300的電流、電壓以及溫度的同時，基于這些數值算出電池容量(SOC)。上位控制器7為使用電動汽車用試驗系統100對進行電機試驗的電機試驗模式和進行電池組的充放電的電池組充放電模式進行切換的裝置，是包含CPU、存儲器、輸入/輸出接口等的專用或普通的計算機，根據存儲在前述存儲器中的電機試驗用控制程序來使CPU或周邊設備協作，從而管理電機試驗用控制器5和電池組充放電用控制器6的同時，起到作為控制前述電路切換部4的切換器件控制部71的功能。在此，上位控制器7和電機試驗用控制器5以及電池組充放電用控制器6構成為可以通過有線或無線方式進行通信。具體來講，上位控制器7通過切換器件控制器71向開關41輸出用于切換電路切換部4的開關41的控制信號，由此切換電機試驗模式和電池組充放電模式。在電機試驗模式中，電機試驗用電路LI (具體來講，電機用供電電路L12)被導通，在電池組充放電模式中，電池組充放電用電路L2被導通。
但是，本實施方式的電動汽車用試驗系統100，如圖2所示，還包含設置在電池組充放電用電路L2的通斷開關9和對該通斷開關9進行通斷控制的開關控制部72。通斷開關9相比于設置在DC/DC轉換器34的輸出側的由LC濾波器構成的輸出濾波器341更靠近電池組一側，在本實施方式中，通斷開關9通過分別在連接于電池組300的正極端子一側的線L21以及連接于負極端子一側的線L22上設置開關91、92而構成。開關控制部72被設定于前述的上位控制器7，在從電機試驗用電路LI切換到電池組充放電用電路L2之前，將通斷開關9斷開，在從電機試驗用電路LI切換到電池組充放電用電路L2之后，當電源裝置3的輸出電壓與電池組300的端子間電壓相同或其差值在預定范圍內時，將通斷開關9接通。該開關控制部72獲得相比于通斷開關9更接近電源裝置一側的電壓，即從用于檢測電源裝置3的DC/DC轉換器34的輸出電壓的電壓傳感器10獲得電壓檢測信號，同時獲得相比于通斷開關9更接近電池組一側的電壓，即從內置于電池組300的B⑶310獲得表示端子間電壓的電壓信號。然后，判斷這些獲得的電源裝置3的輸出電壓和電池組300的端子間電壓是否相同或其差值是否在預定范圍內。在此，所謂的預定范圍內是指，不至于使內置于電池組300中的斷路器(例如保險絲)320斷開電池組300中的電路的電流值的電壓差。當不在預定范圍內時，上位控制器7向電池組充放電用控制器6輸出控制信號，電池組充放電用控制器6向用于控制電源裝置3的輸出電壓的電源用控制器35輸出控制信號，使電源裝置3的輸出電壓變?yōu)殡姵亟M300的端子間電壓?；蛘?，上位控制器7向用于控制電池組的端子間電壓的BCU310輸出控制信號，使電池組300的端子間電壓變?yōu)殡娫囱b置3的輸出電壓。具體來講，上位控制器7經由HCU接通圖2中示出的開關SI、S3，并斷開開關S2，同時斷開開關91、92。這樣，從電池組中的電池330向電容器供給電力，根據該電容器340的容量蓄存電荷而生成電壓(例如300V)。然后，上位控制器7在電容器340中蓄存電荷之后，經由HCU斷開開關SI、接通開關S2、S3的同時，接通開關92、斷開開關91，由此對DC/DC轉換器34進行電壓控制，以使DC/DC轉換器34的輸出電壓(轉換器34的輸出端子間電壓)變?yōu)殡娙萜?40的電壓(例如300V)。然后，在DC/DC轉換器34的輸出電壓與電容器340的電壓變?yōu)橄嗤碾妷褐?，接通開關91。在此，由于在接通開關92、斷開開關91的情況下對DC/DC轉換器34的輸出電壓進行控制，因此可以使電容器340的基準電壓與DC/DC轉換器34的基準電壓相同，容易對照電容器340的電壓與DC/DC轉換器34的輸出電壓。并且，通過設置在電池組300內的開關SI S3、斷路器320、電容器340等，可以防止向電池300中的突入電流。并且，就本實施方式的電動汽車用實驗系統100而言，在電機試驗模式中通過將電機200作為電動機進行驅動，從而將測功機2作為發(fā)電機進行驅動，據此將由測功機2發(fā)電的再生電力蓄存到電源裝置3內的蓄電部33中(圖I的箭頭B)。同樣，在電機試驗模式中，通過將測功機2作為電動機進行驅動，從而將電機200作為發(fā)電機進行驅動，據此將由電機200發(fā)電的再生電力蓄存到電源裝置3內的蓄電部33中(圖I的箭頭A)。如此，由于可以將在電機試驗模式中產生的再生電力蓄存到蓄電部33，因此可以在電機試驗用電路LI中循環(huán)能量，可以實現節(jié)能化。根據如此構成的本實施方式的電動汽車用試驗系統100，通過電路切換部4來導 通電機試驗用電路LI，從而可以對電機200的動作性能等進行試驗。并且，通過電路切換部4導通電池組充放電用電路L2，從而可以進行電池組300的充放電，可以調整到所期望的電池容量(S0C)。這樣，通過一個系統即可針對搭載在EV或HEV的電機200進行試驗和針對搭載在EV或HEV的電池組300進行充放電。因此，無需準備電池組充放電專用的電源裝置，可以減少設備成本的同時，可以節(jié)省設置空間。此外，通過電池組充放電用電路L2對電池組300進行充放電，從而無需照原樣地挪動達到所期望的電池容量(SOC)的電池組300，而是通過切換到電池組-電機連接電路L3而連接電池組300與電機200，從而可以進行使用該電池組300的電機200的試驗。在此，本發(fā)明并不限定于上述實施方式。例如，可以在電源用控制器的存儲器中存儲表示實際的電池組的變化規(guī)律的變化規(guī)律程序，在電機試驗裝置中，可以使對電機進行供電的電源裝置起到作為電池組模擬裝置的功能。在此，變化規(guī)律程序由使用對電池組進行模型化的數據構成。電源用控制器基于該變化規(guī)律程序，控制DC/DC轉換器等。并且，雖然上述實施方式的電源裝置在測功機和電機中使用共同的電源裝置，但也可以分別使用不同的電源裝置。此時，用于電池組的充放電的電源可以使用其中的一個。此外，雖然在上述實施方式中由切換器件控制部控制開關，但也可以使電路切換部具有機械式開關，并由用戶手動切換該機械式開關。此外，在上述實施方式的電動汽車用試驗系統中，也可以構成為能夠進行電池組的充放電特性試驗、循環(huán)壽命試驗等。具體來講，在電池組充放電用控制器中存儲充放電特性試驗程序或循環(huán)壽命試驗程序，并根據這些程序使CPU或周邊設備協作，從而進行試驗。并且，就上述實施方式的各控制器而言，可以針對每個功能在物理上各自分體形成后，通過有線或無線方式進行通信，也可以使上位控制器和電機試驗用控制器或電池組充放電用控制器物理上構成為一體。并且，可以在其他的控制器發(fā)揮各控制器所發(fā)揮的功倉泛。另外，毋庸置疑，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在不脫離其思想的范圍內，可以進行各種變更。
權利要求
1.一種電動汽車用試驗系統,其特征在于,包含 測功機，該測功機上連接有搭載于電動汽車或混合電動汽車的電機的輸出軸； 電源裝置，用于向所述電機或所述測功機供給電力； 電機試驗用電路，將所述電源裝置的電力供給到所述測功機和所述電機； 電池組充放電用電路，該電池組充放電用電路上連接有搭載于電動汽車或混合電動汽車的電池組，用于向所述電池組供給所述電源裝置的電力或用于所述電池組放電； 電路切換部，用于切換所述電機試驗用電路和所述電池組充放電用電路。
2.根據權利要求I所述的電動汽車用試驗系統，其特征在于，包含 通斷開關，該通斷開關設置在所述電池組充放電用電路上，用于導通或切斷所述電池組充放電用電路； 開關控制部，用于進行所述通斷開關的通斷控制， 當所述電源裝置的電壓和所述電池組的電壓之差在預定范圍內時，所述開關控制部控制所述通斷開關使其導通。
3.根據權利要求2所述的電動汽車用試驗系統，其特征在于，在從所述電機試驗用電路切換到所述電池組充放電用電路之前，所述開關控制部控制所述通斷開關使其斷開，在從所述電機試驗用電路切換到所述電池組充放電用電路之后，當所述電源裝置的電壓與所述電池組電壓之差達到預定范圍內時，所述開關控制部控制所述通斷開關使其導通。
4.根據權利要求I至3中的任意一項所述的電動汽車用試驗系統，其特征在于，通過將所述電機作為電動機進行驅動，從而使所述測功機作為發(fā)電機進行驅動，將由所述測功機發(fā)電的電力蓄存到所述電源裝置， 同時，通過將所述測功機作為電動機進行驅動，從而使所述電機作為發(fā)電機進行驅動，將由所述電機發(fā)電的電力蓄存到所述電源裝置。
全文摘要
本發(fā)明通過一個系統進行針對搭載在EV或HEV(HV)的電機的實驗和針對搭載在EV或HEV(HV)的電池組的充放電。電動汽車用試驗系統，包含測功機(2)，連接有搭載于EV或HEV(HV)的電機(200)的輸出軸(201)；電源裝置(3)，用于向電機(200)或測功機(2)供給電力；電機試驗用電路(L1)，將電源裝置(3)的電力供給到測功機(2)和電機(200)；電池組充放電用電路(L2)，連接有搭載于EV或HEV(HV)的電池組(300)，用于向電池組(300)供給電源裝置(3)的電力或用于電池組(300)放電；電路切換部(4)，用于切換電機試驗用電路(L1)和電池組充放電用電路(L2)。
文檔編號G01M17/007GK102829979SQ20121020519
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權日2011年6月16日
發(fā)明者八尾正弘, 笹原一久, 駒田峰之, 理查德·魯默, 史蒂夫·威特 申請人:株式會社堀場制作所, 堀場儀器株式會社