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発明の名称 モータジェネレータ・システムの評価装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−129860(P2007−129860A)
公開日 平成19年5月24日(2007.5.24)
出願番号 特願2005−321673(P2005−321673)
出願日 平成17年11月7日(2005.11.7)
代理人 【識別番号】100075258
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二
発明者 菅沼 政美
要約 課題
従来よりも高いサンプリング速度でモータジェネレータ・システムから複数種のデータを安定的に取得できる評価装置を提供する。

解決手段
モータジェネレータ104に関するデータを取得するデータロガー10(又は、擬似制御部20,電力計30)と、測定用コンピュータ40とを備え、データロガー10(又は、擬似制御部20,電力計30)は、測定データを一時的に記憶させるバッファメモリ18(又は、バッファメモリ28,38)を備え、測定用コンピュータ40は、データロガー10(又は、擬似制御部20,電力計30)からバッファメモリ18(又は、バッファメモリ28,38)を介さずにリアルタイムに測定データを取得すると共に、バッファメモリ18(又は、バッファメモリ28,38)に記憶された測定データをオフタイムに取得する評価装置により上記課題を解決することができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
モータジェネレータの状態に関するデータを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部で取得された測定データを処理する測定用コンピュータと、
を備える評価装置であって、
前記データ取得部は、前記測定データを一時的に記憶させるバッファメモリを備え、前記測定用コンピュータは、リアルタイム測定時には前記データ取得部から前記バッファメモリを介さずにリアルタイムに前記測定データを取得すると共に、オフタイム測定時には前記バッファメモリに記憶された前記測定データをオフタイムに取得することを特徴とする評価装置。
【請求項2】
請求項1に記載の評価装置において、
前記データ取得部を複数備え、前記複数のデータ取得部は互いに異なる種類のデータをそれぞれ取得することを特徴とする評価装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の評価装置において、
前記データ取得部は、前記モータジェネレータの温度、電圧及び電流の少なくとも1つを取得するデータロガーであることを特徴とする評価装置。
【請求項4】
請求項1又は2に記載の評価装置において、
前記データ取得部は、前記モータジェネレータの回転数、前記モータジェネレータを制御するインバータ回路のスイッチング状態、及び、前記モータジェネレータのエラー状況を示すエラー信号、の少なくとも1つを取得する擬似制御部であることを特徴とする評価装置。
【請求項5】
請求項1又は2に記載の評価装置において、
前記データ取得部は、前記モータジェネレータで消費される電力又は前記モータジェネレータで生成される電力を取得する電力計であることを特徴とする評価装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータジェネレータ・システムを安定的に評価するための評価装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、燃料電池等の発電手段とモータジェネレータとを備えた電気自動車、さらにエンジンを備えたハイブリッド自動車等が用いられるようになっている。このようなシステムにおいてモータジェネレータでの力行・回生を制御するためのデータを取得したり、システムの開発・調整を行ったりするために、システムから様々なデータを取得する評価装置が用いられている。
【0003】
例えば、システムの温度、電圧、電流を測定するデータロガーやモータジェネレータの回転数、インバータ回路のスイッチング状態、エラー状態を測定する擬似制御ユニット等を用いてモータジェネレータ・システムをリアルタイムで測定する試みがなされている。
【0004】
【特許文献1】特開平11−89002号公報
【特許文献2】特開2004−136816号公報
【特許文献3】特開2005−140668号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、データロガーや擬似制御ユニット等を介して測定用コンピュータでモータジェネレータ・システムからデータを取得する場合において、測定データの種類が増加するにつれて、測定用コンピュータで測定データを測定者に呈示する処理と共に、測定データを電子ファイルとして出力する処理等を同時に行おうとすると、測定用コンピュータの処理負担が増加し、それぞれのデータを必要十分なサンプリング速度で安定的に取得できなくなる問題が発生する。
【0006】
そこで、本発明は、従来よりも高いサンプリング速度でモータジェネレータ・システムを安定的に評価することを可能とする評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、モータジェネレータの状態に関するデータを取得するデータ取得部と、前記データ取得部で取得された測定データを処理する測定用コンピュータと、を備える評価装置であって、前記データ取得部は、前記測定データを一時的に記憶させるバッファメモリを備え、前記測定用コンピュータは、リアルタイム測定時には前記データ取得部から前記バッファメモリを介さずにリアルタイムに前記測定データを取得すると共に、オフタイム測定時には前記バッファメモリに記憶された前記測定データをオフタイムに取得することを特徴とする。
【0008】
ここで、前記データ取得部は、リアルタイム測定時には取得したデータの少なくとも一部を前記測定用コンピュータへ出力すると共に、取得したデータの少なくとも一部を前記バッファメモリに格納することが好適である。
【0009】
このように、前記データ測定部において前記バッファメモリに測定データをバッファリングすることによって、リアルタイム測定時において前記測定用コンピュータでの処理負担を軽減することができる。したがって、モータジェネレータ・システムを安定的に評価することができる。
【0010】
前記データ取得部は、前記モータジェネレータの温度、電圧、電流を取得するデータロガーとすることができる。また、前記データ取得部は、前記モータジェネレータの回転数、前記モータジェネレータを制御するインバータ回路のスイッチング状態、前記モータジェネレータのエラー状況を示すエラー信号を取得する擬似制御部とすることができる。また、前記データ取得部は、前記モータジェネレータで消費される電力又は前記モータジェネレータで生成される電力を取得する電力計とすることもできる。
【0011】
ここで、本発明では、前記データ取得部として、前記データロガー、前記擬似制御部及び前記電力計のうちいずれか2つ以上を備えることが好適である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、従来よりも高いサンプリング速度でモータジェネレータ・システムから複数種のデータを安定的に取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本実施の形態におけるモータジェネレータ・システムの評価装置100は、図1に示すように、データロガー10、擬似制御部20、電力計30及び測定用コンピュータ40を含んで構成される。評価装置100は、モータジェネレータ104を制御するためのパワーコントロールユニット(PCU)102に接続され、PCU102が接続されるモータジェネレータ104の状態を示す様々なデータを取得して処理を行う。
【0014】
データロガー10は、図1に示すように、制御部12、マルチプレクサ14、アナログ/デジタル変換器16及びバッファメモリ18を含んで構成される。制御部12は、測定用コンピュータ40からの制御信号S1を受けて、制御信号S1に応じてデータロガー10でのデータの取得、データの格納及びデータの出力を制御する。マルチプレクサ14は、複数のスイッチ素子を含み、PCU102からデータロガー10へ入力される信号を制御部12からの切替制御信号A1に応じて順次切り替えてアナログ/デジタル変換器16へ出力する。アナログ/デジタル変換器16は、入力された信号をアナログからデジタルへ変換して出力する。アナログ/デジタル変換器16から出力された測定データは、測定用コンピュータ40へ直接出力されると共に、バッファメモリ18のデータバスに入力される。制御部12は、制御信号S1に応じてバッファメモリ18のアドレスバス及び制御バスに制御信号を出力することによって、アナログ/デジタル変換器16から出力される測定データをバッファメモリ18に一時的に格納及び保持させる。また、制御部12は、制御信号S1に応じて、バッファメモリ18に保持されている測定データを一括して読み出して測定用コンピュータ40へ出力する。
【0015】
より具体的には、マルチプレクサ14には、モータジェネレータ104に配置された温度センサから出力される温度に関する信号、モータジェネレータ104に設けられた電圧センサ、及び、電流センサから出力される電圧及び電流に関する信号が入力される。制御部12は、外部から制御部12に入力されるシステムクロックパルス等に同期させて、マルチプレクサ14へ入力される信号を順次切り替えてアナログ/デジタル変換器16へ出力させる。制御部12は、測定用コンピュータ40から受信した制御信号S1が“リアルタイム出力”を要求する信号である場合、アナログ/デジタル変換器16の出力を測定用コンピュータ40へ出力すると共に、バッファメモリ18に測定データの種類に対応付けて順次格納及び保持させる。一方、制御部12は、測定用コンピュータ40から受信した制御信号S1が“オフタイム出力”を要求する信号である場合、バッファメモリ18に測定データの種類に対応付けて格納されている過去の測定データを一括して測定用コンピュータ40へ出力させる。
【0016】
擬似制御部20は、図1に示すように、制御部22、マルチプレクサ24、アナログ/デジタル変換器26及びバッファメモリ28を含んで構成される。制御部22は、測定用コンピュータ40からの制御信号S2を受けて、制御信号S2に応じて擬似制御部20でのデータの取得、データの格納及びデータの出力を制御する。また、制御部22は、測定用コンピュータ40から入力される制御信号S2に含まれるトルク制御信号をCAN形式の命令に変換し、PCU102にトルク指令として出力する。これによって、PCU102及びモータジェネレータ104において実際に電気自動車やハイブリッド車に搭載された場合と同様の状況をシミュレーションさせる。マルチプレクサ24は、複数のスイッチ素子を含み、PCU102に含まれるモータジェネレータ電子制御ユニット(MGECU:Moter Generator Electric Controll Unit)から入力される信号を制御部22からの切替制御信号A2に応じて順次切り替えてアナログ/デジタル変換器26へ出力する。アナログ/デジタル変換器26は、入力された信号をアナログからデジタルへ変換して出力する。アナログ/デジタル変換器26から出力された測定データは、測定用コンピュータ40へ直接出力されると共に、バッファメモリ28のデータバスに入力される。制御部22は、制御信号S2に応じてバッファメモリ28のアドレスバス及び制御バスに制御信号を出力することによって、アナログ/デジタル変換器26から出力される測定データをバッファメモリ28に一時的に格納及び保持させる。また、制御部22は、制御信号S2に応じて、バッファメモリ28に保持されている測定データを一括して読み出して測定用コンピュータ40へ出力する。
【0017】
より具体的には、マルチプレクサ24には、モータジェネレータ104の回転軸に取り付けられたレゾルバから出力される回転速度、回転角等に関する信号、モータジェネレータ104との電力のやり取りを制御するインバータ回路に含まれるスイッチのオン・オフ状態に関する信号、モータジェネレータ104の回転異常やインバータ回路の動作異常等を示すエラーに関する信号が入力される。制御部22は、外部から制御部22に入力されるシステムクロックパルス等に同期させて、マルチプレクサ24へ入力される信号を順次切り替えてアナログ/デジタル変換器26へ出力させる。制御部22は、測定用コンピュータ40から受信した制御信号S2が“リアルタイム出力”を要求する信号である場合、アナログ/デジタル変換器26の出力を測定用コンピュータ40へ出力すると共に、バッファメモリ28に測定データの種類に対応付けて順次格納及び保持させる。一方、制御部22は、測定用コンピュータ40から受信した制御信号S2が“オフタイム出力”を要求する信号である場合、バッファメモリ28に測定データの種類に対応付けて格納されている過去の測定データを一括して測定用コンピュータ40へ出力させる。
【0018】
電力計30は、図1に示すように、制御部32、アナログ/デジタル変換器36及びバッファメモリ38を含んで構成される。制御部32は、測定用コンピュータ40からの制御信号S3を受けて、制御信号S3に応じて電力計30でのデータの取得、データの格納及びデータの出力を制御する。アナログ/デジタル変換器36は、モータジェネレータ104の電力ラインに設置された電力センサから入力された信号をアナログからデジタルへ変換して出力する。アナログ/デジタル変換器36から出力された測定データは、測定用コンピュータ40へ直接出力されると共に、バッファメモリ38のデータバスに入力される。制御部32は、制御信号S3に応じてバッファメモリ38のアドレスバス及び制御バスに制御信号を出力することによって、アナログ/デジタル変換器36から出力される測定データをバッファメモリ38に一時的に格納及び保持させる。また、制御部32は、制御信号S3に応じて、バッファメモリ38に保持されている測定データを一括して読み出して測定用コンピュータ40へ出力する。
【0019】
より具体的には、制御部32は、測定用コンピュータ40から受信した制御信号S3が“リアルタイム出力”を要求する信号である場合、アナログ/デジタル変換器36の出力を測定用コンピュータ40へ出力すると共に、バッファメモリ38に測定データの種類に対応付けて順次格納及び保持させる。一方、制御部32は、測定用コンピュータ40から受信した制御信号S3が“オフタイム出力”を要求する信号である場合、バッファメモリ38に測定データの種類に対応付けて格納されている過去の測定データを一括して測定用コンピュータ40へ出力させる。
【0020】
測定用コンピュータ40は、制御部42、入出力インターフェース44、表示部46及びデータ出力部48を含んで構成される。制御部42は、CPU(Contral Processing Unit)であり、内蔵されたメモリに格納された制御プログラムを実行することによって測定用コンピュータ40の各部を制御する。入出力インターフェース44は、データロガー10、擬似制御部20及び電力計30と接続されて情報を伝達可能とする。すなわち、測定用コンピュータ40は、データロガー10、擬似制御部20及び電力計30にそれぞれ制御信号S1,S2,S3を出力すると共に、データロガー10、擬似制御部20及び電力計30からモータジェネレータ104の制御に関する様々な測定データを取得する。表示部46は、ディスプレイを含んで構成され、リアルタイム計測時及びオフタイム計測時において入出力インターフェース44を介して取得された測定データを測定者に対して測定データを呈示する。データ出力部48は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置及びハードディスク装置の少なくとも1つを含み、オフタイム計測時において入出力インターフェース44を介して取得された測定データを一括して電子ファイルとして格納及び保持する。
【0021】
パワーコントロールユニット(PCU)102は、MGECUを含んで構成され、擬似制御部20からのトルク指令やレゾルバからの回転速度等の信号を受けて、モータジェネレータ104を力行させる場合にはモータジェネレータ104に供給される電力を制御し、モータジェネレータ104を回生させる場合にはモータジェネレータ104から蓄電池等(図示しない)に回生される電力を制御する。これによって、モータジェネレータ104が実際に電気自動車やハイブリッド車に搭載された場合と同様の状態となるようにシミュレーションを行うことができる。
【0022】
次に、図2のタイミングチャートを参照しつつ、本実施の形態における評価装置100におけるリアルタイム測定について説明する。
【0023】
まず、測定用コンピュータ40からデータロガー10に対して“リアルタイム出力”を要求することを示す制御信号S1を出力する。例えば、制御信号S1が“R”である場合に“リアルタイム出力”が要求されているものとする。制御部12は、“R”である制御信号S1を受信すると、システムクロックに同期させて切替制御信号A1を出力する。切替制御信号A1のパルスが立ち上がる毎にマルチプレクサ14の入力が順次切り替えられて温度センサ、電圧センサ、電流センサの出力値がアナログ/デジタル変換器16へ順次入力される。測定値はアナログ/デジタル変換器16によってデジタル化され、それぞれ温度データD1、電圧データD2、電流データD3として測定用コンピュータ40へ出力される。測定用コンピュータ40は、入出力インターフェース44によりデータロガー10から測定データを受信し、表示部46等を用いて測定者へ受信した測定データを呈示する。また、制御部12は、アナログ/デジタル変換器16から出力される温度データD1、電圧データD2、電流データD3をデータの種類別にバッファメモリ18に格納及び保持させる。
【0024】
次に、測定用コンピュータ40から擬似制御部20に対して“リアルタイム出力”を要求することを示す制御信号S2を出力する。例えば、制御信号S2が“R”である場合に“リアルタイム出力”が要求されているものとする。制御部22は、“R”である制御信号S2を受信すると、システムクロックに同期させて切替制御信号A2を出力する。切替制御信号A2のパルスが立ち上がる毎にマルチプレクサ24の入力が順次切り替えられて、レゾルバから出力される回転速度、回転角等に関する信号、インバータ回路のスイッチの状態を示す信号、モータジェネレータ104の異常を示す信号がアナログ/デジタル変換器26へ順次入力される。測定値はアナログ/デジタル変換器26によってデジタル化され、それぞれ回転データD4、スイッチ状態データD5、エラーデータD6として測定用コンピュータ40へ出力される。測定用コンピュータ40は、入出力インターフェース44により擬似制御部20から測定データを受信し、表示部46等を用いて測定者へ受信した測定データを呈示する。また、制御部22は、アナログ/デジタル変換器26から出力される回転データD4、スイッチ状態データD5、エラーデータD6をデータの種類別にバッファメモリ28に格納及び保持させる。
【0025】
続いて、測定用コンピュータ40から電力計30に対して“リアルタイム出力”を要求することを示す制御信号S3を出力する。例えば、制御信号S3が“R”である場合に“リアルタイム出力”が要求されているものとする。制御部32は、“R”である制御信号S3を受信すると、モータジェネレータ104の力行電力又は回生電力を検出してアナログ/デジタル変換器36へ入力する。測定値はアナログ/デジタル変換器36によってデジタル化され、電力データD7として測定用コンピュータ40へ出力される。測定用コンピュータ40は、入出力インターフェース44により電力計30から測定データを受信し、表示部46等を用いて測定者へ受信した測定データを呈示する。また、制御部32は、アナログ/デジタル変換器36から出力される電力データD7をバッファメモリ38に格納及び保持させる。
【0026】
次に、図3のタイミングチャートを参照しつつ、本実施の形態における評価装置100におけるオフタイム測定について説明する。
【0027】
まず、測定用コンピュータ40からデータロガー10に対して“オフタイム出力”を要求することを示す制御信号S1を出力する。例えば、制御信号S1が“O”である場合に“オフタイム出力”が要求されているものとする。制御部12は、“O”である制御信号S1を受信すると、バッファメモリ18に蓄積されている過去の測定データを読み出し、測定用コンピュータ40へ出力する。このとき、測定データの種類毎に測定データを読み出して出力することが好ましい。例えば、所定のサンプリング時間毎に測定された複数の温度データD1を出力し、次に所定のサンプリング時間毎に測定された複数の電圧データD2、所定のサンプリング時間毎に測定された複数の電流データD3を測定用コンピュータ40へ出力する。
【0028】
次に、測定用コンピュータ40から擬似制御部20に対して“オフタイム出力”を要求することを示す制御信号S2を出力する。例えば、制御信号S2が“O”である場合に“オフタイム出力”が要求されているものとする。制御部22は、“O”である制御信号S2を受信すると、バッファメモリ28に蓄積されている過去の測定データを読み出し、測定用コンピュータ40へ出力する。このとき、データロガー10と同様に測定データの種類毎に測定データを読み出して出力することが好ましい。例えば、所定のサンプリング時間毎に測定された複数の回転データD4を出力し、次に所定のサンプリング時間毎に測定された複数のスイッチング状態データD5、所定のサンプリング時間毎に測定された複数のエラーデータD6を測定用コンピュータ40へ出力する。
【0029】
続いて、測定用コンピュータ40から電力計30に対して“オフタイム出力”を要求することを示す制御信号S3を出力する。例えば、制御信号S3が“O”である場合に“オフタイム出力”が要求されているものとする。制御部32は、“O”である制御信号S2を受信すると、バッファメモリ38に蓄積されている過去の電力データD7を読み出し、測定用コンピュータ40へ出力する。
【0030】
以上のように、本実施の形態では、リアルタイム測定においてはデータロガー10、擬似制御部20、電力計30のそれぞれにおいて測定データをバッファメモリ18,28,38に蓄積する。また、リアルタイム測定が終了した後にオフタイム測定において各データ取得部で取得された過去の測定データを纏めて測定用コンピュータ40へ転送することかできる。すなわち、測定データをバッファリングする処理をデータロガー10、擬似制御部20、電力計30のそれぞれに分散させているので、測定用コンピュータ40では測定データを電子ファイルとして出力する処理や過去の測定データに対する統計的な計算処理等の高負荷の処理をリアルタイム測定時に行う必要がなくなり、高いサンプリング速度でモータジェネレータ・システムのリアルタイム計測を行うことができる。例えば、データロガー10では各測定データを10ms間隔、擬似制御部20では各測定データを0.1ms間隔、電力計30では電力データを50ms間隔で測定することができる。
【0031】
また、データロガー10や電力計30ではモータジェネレータ104の制御に直接関係しないデータを取得して処理し、擬似制御部20ではモータジェネレータ104をハイブリッド自動車等に実装した場合に制御に直接関係するデータを取得して処理させることが好適である。このように、制御に直接関係するデータと直接関係しないデータとを分類して各データ取得部(データロガー10、擬似制御部20、電力計30)に振り分けて測定を行うことによって、他のデータ取得部における測定データの取得状況に無関係に擬似制御部20の制御部22において制御に関係するデータに基づいてモータジェネレータ104を制御しつつ、リアルタイム計測を行うことが可能となる。
【0032】
なお、本実施の形態では、システムクロックのパルスの立ち上がり毎に切替制御信号A1,A2のパルスを出力するものとしたが、これに限定されるものではなく、システムクロックに同期させて切替制御信号A1,A2のパルスを生成するものであればよい。例えば、測定データの種類毎にサンプリング時間を変更してもよい。
【0033】
また、本実施の形態では、データロガー10、擬似制御部20及び電力計30からの出力を時分割して測定用コンピュータ40へシリアル転送する態様としたが、測定用コンピュータ40が複数の測定データを同時に受信できる構成を有する場合にはパラレル転送する態様とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の実施の形態における評価装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態における評価装置におけるリアルタイム計測を説明するタイミングチャートである。
【図3】本発明の実施の形態における評価装置におけるオフタイム計測を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【0035】
10 データロガー、12 制御部、14 マルチプレクサ、16 アナログ/デジタル変換器、18 バッファメモリ、20 擬似制御部、22 制御部、24 マルチプレクサ、26 アナログ/デジタル変換器、28 バッファメモリ、30 電力計、32 制御部、36 アナログ/デジタル変換器、38 バッファメモリ、40 測定用コンピュータ、42 制御部、44 入出力インターフェース、46 表示部、48 データ出力部、100 評価装置、102 パワーコントロールユニット、104 モータジェネレータ。




 

 


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