本發(fā)明涉及用于評(píng)價(jià)燃料電池車等而進(jìn)行測(cè)試的燃料電池車測(cè)試系統(tǒng)等，特別涉及適合用于燃料電池車的動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試的測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了確認(rèn)裝載到燃料電池車上的所述動(dòng)力系統(tǒng)的性能以及評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)中的動(dòng)力系統(tǒng)，已為公眾所知的有對(duì)所述動(dòng)力系統(tǒng)以單個(gè)的方式進(jìn)行測(cè)試的系統(tǒng)(例如專利文獻(xiàn)1)。在所述專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了，把燃料電池車的動(dòng)力系統(tǒng)(在此是電動(dòng)機(jī)及其控制裝置)與測(cè)功機(jī)連接，進(jìn)行所述動(dòng)力系統(tǒng)的評(píng)價(jià)測(cè)試。在該構(gòu)成中，電動(dòng)機(jī)上連接有用于供電或存儲(chǔ)再生電力的實(shí)際的燃料電池和輔助電池。

可是，在所述的系統(tǒng)中，因?yàn)槭褂脤?shí)際的燃料電池，所以需要高壓的氫容器等，會(huì)產(chǎn)生與操作等有關(guān)的安全性等問(wèn)題。因此，使周圍設(shè)備變得大型化，用于保證安全性的安排需要花費(fèi)很多勞力和時(shí)間。

此外，燃料電池受到溫度、濕度、氫壓力等的影響會(huì)改變狀態(tài)，因此例如難以在同一條件下重復(fù)測(cè)試，存在不能順利地進(jìn)行開(kāi)發(fā)和確定故障的問(wèn)題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2001-91410號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是，能夠更簡(jiǎn)單、更安全且以高可靠性以單個(gè)的方式實(shí)施燃料電池車的動(dòng)力系統(tǒng)的測(cè)試。

即，本發(fā)明提供一種燃料電池車測(cè)試系統(tǒng)，其包括：測(cè)功機(jī)，與裝載在燃料電池車上的電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，對(duì)所述電動(dòng)機(jī)施加模擬行駛負(fù)荷；以及供電模擬器，模擬裝載在所述燃料電池車上的燃料電池的動(dòng)作，向所述電動(dòng)機(jī)提供應(yīng)該從所述燃料電池向所述電動(dòng)機(jī)供給的電力。此外，本發(fā)明還提供一種燃料電池車測(cè)試方法，其包括：對(duì)裝載在燃料電池車上的電動(dòng)機(jī)施加模擬行駛負(fù)荷；以及模擬裝載在所述燃料電池車上的燃料電池的動(dòng)作，向所述電動(dòng)機(jī)提供應(yīng)該從所述燃料電池向所述電動(dòng)機(jī)供給的電力。

按照所述的構(gòu)成，當(dāng)進(jìn)行燃料電池車的動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，不需要燃料電池，伴隨與此也不需要高壓的氫容器等，因此能夠用簡(jiǎn)單的設(shè)備更安全地進(jìn)行測(cè)試。此外，因?yàn)槭褂媚M燃料電池，所以沒(méi)有實(shí)際的燃料電池那樣的意外的變動(dòng)因素，能夠進(jìn)行重復(fù)可靠性高的測(cè)試。

存在有在燃料電池車上裝載輔助燃料電池的輔助電池的情況。如果所述供電模擬器還具有模擬所述輔助電池的動(dòng)作的功能，則能夠更簡(jiǎn)單地進(jìn)行重復(fù)可靠性高的測(cè)試。

作為具體的實(shí)施方式，可以舉出下述方式：所述供電模擬器根據(jù)測(cè)試情況，在模擬燃料電池的動(dòng)作情況和模擬輔助電池的動(dòng)作情況之間進(jìn)行切換，進(jìn)一步優(yōu)選的是，根據(jù)測(cè)試情況，還能切換為同時(shí)模擬燃料電池和輔助電池雙方的動(dòng)作的情況。

例如為了能夠自由地安裝車輛廠家等用戶獨(dú)自具有的、針對(duì)燃料電池的控制順序，從而有助于開(kāi)發(fā)基于用戶的燃料電池車等，優(yōu)選的是，所述燃料電池車測(cè)試系統(tǒng)還包括主控制裝置，所述主控制裝置至少根據(jù)包括加速踏板開(kāi)度或制動(dòng)器踩下程度的行駛數(shù)據(jù)，控制燃料電池，并且用戶能重寫所述主控制裝置的控制順序數(shù)據(jù)。

按照所述的構(gòu)成，不僅能夠簡(jiǎn)單且安全地測(cè)試燃料電池車的動(dòng)力系統(tǒng)，而且能夠提高測(cè)試的重復(fù)可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池車測(cè)試系統(tǒng)的整體示意圖。

圖2是同實(shí)施方式的供電模擬器的等價(jià)電路。

圖3是同實(shí)施方式的主控制裝置的功能框圖。

圖4是燃料電池的iv特性圖的一個(gè)例子。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100…燃料電池車測(cè)試系統(tǒng)

m…電動(dòng)機(jī)

1…測(cè)功機(jī)

3…供電模擬器

4…主控制裝置

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。

如圖1所示，本實(shí)施方式的燃料電池車測(cè)試系統(tǒng)100，以單個(gè)的方式對(duì)燃料電池車的動(dòng)力系統(tǒng)pu進(jìn)行測(cè)試，具有測(cè)功機(jī)1、行駛數(shù)據(jù)提供裝置2、主控制裝置4以及供電模擬器3。

在此，所謂的動(dòng)力系統(tǒng)pu，是裝載在燃料電池車上的行駛用電動(dòng)機(jī)m(以下也簡(jiǎn)稱為電動(dòng)機(jī)m)、對(duì)該電動(dòng)機(jī)m進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的逆變器式電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置inv(以下，也簡(jiǎn)稱為電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置inv)。

接著，說(shuō)明所述燃料電池車測(cè)試系統(tǒng)100的各部分。

所述測(cè)功機(jī)1模擬在路上行駛中作用的負(fù)荷或驅(qū)動(dòng)力并將其向所述電動(dòng)機(jī)m的輸出軸提供。具體地說(shuō)，雖然未進(jìn)行圖示，但是測(cè)功機(jī)1具備：飛輪，再現(xiàn)因車體的重量等產(chǎn)生的慣性力；以及電動(dòng)機(jī)及其控制裝置，用于再現(xiàn)路上行駛中的阻力等，在此，測(cè)功機(jī)1例如使用與用于發(fā)動(dòng)機(jī)車輛的裝置相同的裝置。

行駛數(shù)據(jù)提供裝置2例如是具有cpu、存儲(chǔ)器、通信端口等的信息處理裝置(計(jì)算機(jī))。該信息處理裝置存儲(chǔ)有在測(cè)試中使用的幾個(gè)駕駛模式，例如如果由操作者決定了測(cè)試中的駕駛模式，則行駛數(shù)據(jù)提供裝置2將所述駕駛模式下的加速踏板開(kāi)度數(shù)據(jù)、制動(dòng)器踩下程度數(shù)據(jù)等行駛數(shù)據(jù)向所述主控制裝置4發(fā)送。

主控制裝置4例如是具有cpu、存儲(chǔ)器、通信端口等的信息處理裝置(計(jì)算機(jī))，在功能上如圖3所示，包括：主控制部4a，用于根據(jù)各種參數(shù)控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置inv、燃料電池或者輔助電池等；參數(shù)接收部4b，接收所述的參數(shù)；以及控制順序數(shù)據(jù)接收部4c，接收所述主控制部4a的控制順序數(shù)據(jù)。

所述參數(shù)接收部4b接收的參數(shù)是所述行駛數(shù)據(jù)；從電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置inv發(fā)送來(lái)的電機(jī)電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速等電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)；或者從燃料電池取得的發(fā)電量、燃料(氫)剩余量等燃料電池狀態(tài)數(shù)據(jù)；從輔助電池取得的發(fā)電/充電量、剩余電量等輔助電池狀態(tài)數(shù)據(jù)；等等。

所述主控制部4a根據(jù)所述行駛數(shù)據(jù)、所述電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)、燃料電池?cái)?shù)據(jù)、輔助電池?cái)?shù)據(jù)等，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置inv、燃料電池和輔助電池。針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置inv，例如進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率的設(shè)定等，針對(duì)燃料電池和輔助電池，根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的控制順序數(shù)據(jù)，例如進(jìn)行氫供給量的控制和與切換使用哪個(gè)電池等有關(guān)的控制等。

如上所述，所述控制順序數(shù)據(jù)接收部4c接收控制順序數(shù)據(jù)。所述控制順序數(shù)據(jù)從通信或存儲(chǔ)卡等取得并能重寫。設(shè)置所述控制順序數(shù)據(jù)接收部4c是因?yàn)楦鱾€(gè)用戶(例如車輛廠家)的、與行駛狀態(tài)和燃料電池狀態(tài)等對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制及燃料電池控制各不相同，并且這些控制大多為核心技術(shù)，通過(guò)設(shè)置所述控制順序數(shù)據(jù)接收部4c，使得能夠由用戶自身自由地決定、修正控制順序數(shù)據(jù)，并將其安裝到所述主控制裝置4上。另外，在本實(shí)施方式中，預(yù)先設(shè)定作為默認(rèn)的控制順序數(shù)據(jù)。

如圖1所示，所述供電模擬器3在物理上而言，例如是具備直流轉(zhuǎn)換器31和電力控制裝置32的電路，所述直流轉(zhuǎn)換器31把從商用交流電源ac輸出的交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流，電力控制裝置32通過(guò)控制所述直流轉(zhuǎn)換器31，將所述輸出電流和輸出電壓控制成所希望的值，所述供電模擬器3在功能上模擬裝載在燃料電池車上的燃料電池和輔助電池(能充電的例如鉛蓄電池和鋰離子電池等二次電池)的動(dòng)作。

以下具體地進(jìn)行說(shuō)明。

所述直流轉(zhuǎn)換器31是ac/dc轉(zhuǎn)換器(未圖示)或在ac/dc轉(zhuǎn)換器上附加有dc/dc轉(zhuǎn)換器(未圖示)的轉(zhuǎn)換器，例如通過(guò)開(kāi)關(guān)元件(未圖示)的時(shí)間控制(timingcontrol)等能夠調(diào)整輸出電壓和輸入輸出阻抗。

所述電力控制裝置32是具備cpu、存儲(chǔ)器、a/d轉(zhuǎn)換器、d/a轉(zhuǎn)換器、輸入輸出端口等的電子電路，通過(guò)根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的規(guī)定的程序控制所述直流轉(zhuǎn)換器31，使所述供電模擬器3發(fā)揮作為模擬燃料電池的動(dòng)作的燃料電池模擬部32a、模擬輔助電池的動(dòng)作的輔助電池模擬部32b等(圖2所示)的功能。

由于燃料電池通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成電力，所以本來(lái)所述燃料電池模擬部32a優(yōu)選的是基于所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行模擬。可是，如果采用所述的構(gòu)成，則計(jì)算會(huì)耗費(fèi)較多的時(shí)間，存在犧牲實(shí)時(shí)性的問(wèn)題。因此，在本實(shí)施方式中，重視計(jì)算的高速化，燃料電池模擬部32a如圖2所示，基于在內(nèi)部阻抗和響應(yīng)性方面與實(shí)際的燃料電池大體同等的等價(jià)電路計(jì)算燃料電池應(yīng)該輸出的電壓和電流，并以使所述直流轉(zhuǎn)換器31輸出所述電壓和電流的方式發(fā)送指令信號(hào)。所述等價(jià)電路預(yù)先存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中。

此外，如果燃料電池動(dòng)作，則會(huì)消耗作為燃料的氫，所述燃料電池模擬部32a通過(guò)計(jì)算也能求出氫消耗量，并能夠計(jì)算并輸出剩余燃料。氫消耗量例如通過(guò)輸出電流×?xí)r間×系數(shù)計(jì)算出來(lái)。

另外，除了利用所述等價(jià)電路的方式以外，例如也可以在存儲(chǔ)器預(yù)先存儲(chǔ)圖4所示的燃料電池的iv特性圖，根據(jù)該iv特性圖計(jì)算燃料電池的輸出(電流和/或電壓)。

與所述燃料電池模擬部32a同樣地，所述輔助電池模擬部32b基于在內(nèi)部阻抗和響應(yīng)性方面與實(shí)際的輔助電池大體同等的等價(jià)電路(圖2所示)，計(jì)算輔助電池應(yīng)該輸出的電壓和電流，并以使所述直流轉(zhuǎn)換器31輸出所述電壓和電流的方式發(fā)送指令信號(hào)。

另外，所述等價(jià)電路預(yù)先存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中。除了所述等價(jià)電路以外，例如也可以在存儲(chǔ)器中預(yù)先存儲(chǔ)輔助電池的iv特性圖(未圖示)，并根據(jù)該圖計(jì)算輔助電池的輸出和輸入。

此外，因?yàn)橐泊嬖诶脕?lái)自電動(dòng)機(jī)m的再生電力對(duì)輔助電池進(jìn)行充電的情況，所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)m作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行作用時(shí)，在此的輔助電池模擬部32b能夠以使從電動(dòng)機(jī)m通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置inv返回的電力成為基于所述等價(jià)電路計(jì)算出的電流、電壓的方式，控制所述供電模擬器3的例如輸入阻抗。此時(shí)的輔助電池模擬部32b，也計(jì)算出并輸出輔助電池的充電量。

接著，說(shuō)明所述結(jié)構(gòu)的燃料電池車測(cè)試系統(tǒng)100的動(dòng)作的一個(gè)例子。

在此，作為燃料電池車中的控制順序，說(shuō)明對(duì)電動(dòng)機(jī)m供電時(shí)使用燃料電池的情況，此外說(shuō)明儲(chǔ)存從電動(dòng)機(jī)m再生的電力或者作為在燃料電池的輸出降低時(shí)的輔助性電源使用輔助電池的情況。

當(dāng)所述主控制裝置4根據(jù)所述行駛數(shù)據(jù)和電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)等判斷為例如處于加速時(shí)等如果是實(shí)際的車輛則從燃料電池向電動(dòng)機(jī)m供電的測(cè)試情況時(shí)，所述主控制裝置4向所述供電模擬器3發(fā)送使燃料電池輸出規(guī)定的電力的控制信號(hào)。

于是，所述燃料電池模擬部32a接收所述控制信號(hào)，并基于燃料電池的等價(jià)電路等計(jì)算出應(yīng)該輸出的電壓和電流，使直流轉(zhuǎn)換器31輸出所述電壓和電流。此時(shí)由于實(shí)際上消耗作為燃料的氫，所以所述燃料電池模擬部32a通過(guò)計(jì)算求出所述氫消耗量，也計(jì)算出并存儲(chǔ)剩余燃料并且將其向主控制裝置4發(fā)送。

此外，在同測(cè)試中，當(dāng)所述主控制裝置4根據(jù)所述行駛數(shù)據(jù)和電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)等，判斷為例如處于松開(kāi)加速踏板時(shí)的慣性行駛、下坡行駛等如果是實(shí)際的車輛則處于電動(dòng)機(jī)m作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮功能并對(duì)輔助電池充電的情況時(shí)，所述主控制裝置4生成使燃料電池的輸出停止并且對(duì)輔助電池充電的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)向供電模擬器3發(fā)送。

于是，所述燃料電池模擬部32a停止其功能，另一方面所述輔助電池模擬部32b根據(jù)輔助電池的等價(jià)電路等，計(jì)算出應(yīng)該對(duì)輔助電池充電的電壓和電流，并控制所述供電模擬器3的例如輸入阻抗，使得成為所述的計(jì)算出的電流和電壓。

另一方面，在同測(cè)試中，例如當(dāng)所述主控制裝置4根據(jù)燃料電池狀態(tài)數(shù)據(jù)等，判斷為處于由燃料電池模擬部32a計(jì)算出的剩余存氫量正在減少、如果是實(shí)際的車輛則處于來(lái)自燃料電池的輸出停止并僅由輔助電池驅(qū)動(dòng)車輛的情況時(shí)，所述主控制裝置4生成使燃料電池的輸出停止并且使電力從輔助電池向電動(dòng)機(jī)供給的控制信號(hào)并將該控制信號(hào)向供電模擬器3發(fā)送。

于是，燃料電池模擬部32a停止其動(dòng)作，并且所述輔助電池模擬部32b向電動(dòng)機(jī)m輸出基于輔助電池的等價(jià)電路等計(jì)算出的電流和電壓，或者從電動(dòng)機(jī)m輸入電流和電壓。

按照這種構(gòu)成，當(dāng)進(jìn)行燃料電池車的動(dòng)力系統(tǒng)pu的測(cè)試時(shí)，由于不需要準(zhǔn)備燃料電池，伴隨與此不需要高壓的氫容器等，所以能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)備更安全地進(jìn)行測(cè)試。

此外，由于使用模擬燃料電池和模擬輔助電池，所以沒(méi)有實(shí)際的燃料電池和輔助電池那樣的意外的變動(dòng)因素，能夠進(jìn)行重復(fù)可靠性高的測(cè)試，能夠?qū)s短動(dòng)力系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間以及解決故障做出很好的貢獻(xiàn)。

另外，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式。

例如，供電模擬器無(wú)需一定具備輔助電池模擬部，可以使用實(shí)際的輔助電池。

此外，在所述供電模擬器中，根據(jù)測(cè)試情況，選擇性地使燃料電池模擬部和輔助電池模擬部中的任意一方發(fā)揮功能，但是也可以根據(jù)實(shí)際的車輛的系統(tǒng)，使雙方同時(shí)動(dòng)作。

行駛數(shù)據(jù)提供裝置、主控制裝置和供電模擬器的電力控制裝置，在物理上無(wú)需分別獨(dú)立構(gòu)成，也可以使一個(gè)計(jì)算機(jī)承擔(dān)全部的功能，還可以將各功能進(jìn)一步細(xì)分化，使功能單位與所述實(shí)施方式不同，使以可通信的方式構(gòu)成的多個(gè)計(jì)算機(jī)承擔(dān)所述的功能。

此外，本發(fā)明在不違反本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以實(shí)施各種變形和組合。

可以相互組合本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式(實(shí)施例)中所記載的技術(shù)特征形成新的技術(shù)方案。