JP7175689B2 - 測定器 - Google Patents

Description

本開示は、測定器に関する。

従来、電源が負荷に供給する正の電力量と、負荷から電源に供給される負の電力量とを別々に測定する測定器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－２８８２１８号公報

電源と負荷とを含むシステムを改善するために、ユーザが負荷の状態を精度よく把握できることが求められる。

本開示は、ユーザが負荷の状態を精度よく把握できる測定器を提供することを目的とする。

幾つかの実施形態に係る測定器は、所定期間内に取得した、電源が負荷に対して出力する電流と電圧とに基づいて、前記電源が出力する正の電力量と負の電力量とをそれぞれ分けて算出する電力量算出部と、前記所定期間内に取得した前記負荷に関するパラメータを、正の値と負の値とに分けて算出するパラメータ算出部とを備える。このように、負荷に関するパラメータが正の値と負の値とに分けて積算されることによって、ユーザが負荷の状態を精度よく把握できる。その結果、システムの効率の向上が容易になる。

一実施形態に係る測定器は、前記電力量算出部と前記パラメータ算出部とを同期させる制御部をさらに備え、前記制御部は、前記電力量算出部から、前記正の電力量と前記負の電力量とを取得し、前記パラメータ算出部から、前記正の値の積算値と前記負の値の積算値とを取得し、前記正の電力量と前記正の値の積算値とに基づく負荷効率、及び、前記負の電力量と前記負の値の積算値とに基づく負荷効率のうち、少なくとも一方を算出してよい。このようにすることで、測定器は、負荷効率を精度よく算出できる。その結果、システムの効率の向上が容易になる。

一実施形態に係る測定器において、前記負荷は、モータを含み、前記負荷に関するパラメータは、前記モータのトルクと回転数とを含んでよい。このようにすることで、モータを含むシステムの効率の向上が容易になる。

一実施形態に係る測定器において、前記パラメータ算出部は、前記モータのトルクと回転数との積を計算することによって、前記モータの機械出力を算出し、前記モータの機械出力を正の機械出力と負の機械出力とに分けて積算してよい。このようにすることで、モータを含むシステムの効率の向上が容易になる。

一実施形態に係る測定器は、前記電力量算出部における算出結果と、前記パラメータ算出部における算出結果とを表示する表示部をさらに備えてもよい。このようにすることで、ユーザは、パラメータを容易に比較できる。

一実施形態に係る測定器において、前記表示部は、前記電力量算出部における算出結果と、前記パラメータ算出部における算出結果とをそれぞれ同一の時間軸に対応づけたグラフを表示してもよい。このようにすることで、ユーザは、パラメータを容易に比較できる。

本開示によれば、ユーザが負荷の状態を精度よく把握できる測定器が提供される。

一実施形態に係る測定器の構成例を示すブロック図である。 電流・電圧取得部の構成例を示すブロック図である。 電力量算出部の構成例を示すブロック図である。 パラメータ取得部の構成例を示すブロック図である。 パラメータ算出部の構成例を示すブロック図である。 表示部及び操作部の構成例を示す図である。

従来、電源２（図１参照）が負荷４（図１参照）に供給する正の電力量と、負荷４から電源２に供給される負の電力量とを別々に測定する装置が知られている。電源２と負荷４とを備えるシステムにおいて、システム全体としての効率を向上させるために、ユーザが負荷４の状態を精度よく把握できることが求められる。また、負荷４の効率が精度よく測定されることが求められる。負荷４の効率は、電源２が負荷４に供給する正の電力量に対する、負荷４が出力するエネルギーの比として算出されてよいし、負荷４に入力されるエネルギーに対する、負荷４から電源２に供給される負の電力量の比として算出されてもよい。

例えば負荷４がモータ４ａ（図４参照）を含む場合、負荷４の効率の測定精度を向上させるために、モータ４ａの機械出力の測定精度の向上が求められる。モータ４ａの機械出力は、モータ４ａの回転速度とトルクとの積によって表される。負荷４に関するパラメータは、例えば、モータ４ａの機械出力、回転速度又はトルク等を含む。モータ４ａの回転方向とトルクの方向とが同じ向きである場合における機械出力の極性は、正であるとする。つまり、モータ４ａに対してその回転速度を大きくさせる方向にトルクがかかる場合における機械出力の極性は正である。一方、モータ４ａの回転方向とトルクの方向とが逆向きである場合における機械出力の極性は、負であるとする。つまり、モータ４ａに対してその回転速度を小さくさせる方向にトルクがかかる場合における機械出力の極性は負である。

モータ４ａの機械出力の極性が変化する場合において、正の極性の機械出力と負の極性の機械出力とがまとめて積算される場合、正の極性の機械出力と負の極性の機械出力とが相殺（キャンセル）される。この場合、モータ４ａの機械出力があるにもかかわらず、機械出力の積算値がゼロとして算出されることがある。つまり、負荷４が出力するエネルギー又は負荷４に入力されるエネルギーがゼロとして算出されることがある。その結果、実際には負荷４に対してエネルギーが入出力されているにもかかわらず、算出された機械出力の積算値では、エネルギーの入出力がされていないという算出結果となることがある。このように、算出された機械出力の積算値は、実際に負荷４に対して入出力されるエネルギーから乖離することがある。算出された機械出力の積算値が実際に負荷４に対して入出力されるエネルギーから乖離することによって、負荷４の効率の測定精度が低下することがある。以下、これらの課題を解決可能な本開示に係る測定器について説明する。

図１に例示されている本開示の一実施形態に係る測定器１は、電源２が供給する正の電力量と負の電力量とをそれぞれ分けて算出しつつ、負荷４に関するパラメータを、正の値と負の値とに分けて積算する。負荷４がモータ４ａ（図４参照）を含む場合、負荷４に関するパラメータは、モータ４ａの機械出力を含む。このような構成を有する測定器１は、負荷４に関するパラメータのうち正の値の積算値を正の電力量に対応づけることができるとともに、負荷４に関するパラメータのうち負の値の積算値を負の電力量に対応づけることができる。このようにすることで、測定器１は、電力量と負荷４に関するパラメータとを精度よく対応づけることができる。その結果、ユーザが負荷４の状態を精度よく把握できる。また、測定器１は、負荷４の効率を精度よく算出できる。ユーザは、負荷４の状態を精度よく把握することによって、負荷４を含むシステムを改善しやすくなる。

一実施形態に係る測定器１は、制御部１０と、電流・電圧取得部２０と、電力量算出部３０と、パラメータ取得部４０と、パラメータ算出部５０とを備える。測定器１は、電源２と負荷４とを備えるシステムに接続されている。システムは、インバータ３をさらに備えてよい。電源２が直流電源である場合、インバータ３は、電源２から出力される直流電力を単相又は三相の交流電力に変換する。電源２が交流電源である場合、インバータ３は、電源２から出力される交流電力の電圧を変換したり、電源２から出力される単相の交流電力を三相の交流電力に変換したりする。電流・電圧取得部２０は、電源２とインバータ３との間に接続され、電源２がインバータ３に出力する電流と電圧とを取得する。電流・電圧取得部２０は、インバータ３と負荷４との間に接続されてもよい。電流・電圧取得部２０は、インバータ３が負荷４に出力する電流と電圧とを取得してもよい。電力量算出部３０は、電源２の電流と電圧とに基づいて、正の電力量と負の電力量とを別々に算出する。パラメータ取得部４０は、負荷４に関するパラメータを取得する。パラメータ算出部５０は、負荷４に関するパラメータを積算する。

測定器１は、表示部１２と、操作部１４と、記憶部１６とをさらに備えてよい。測定器１は、制御部１０と他の構成部との間でデータを入出力するためのバス１８をさらに備えてよい。制御部１０は、バス１８を介して、電力量算出部３０及びパラメータ算出部５０それぞれからデータを取得してよい。制御部１０は、バス１８を介して、表示部１２、操作部１４及び記憶部１６それぞれにデータを出力してよいし、表示部１２、操作部１４及び記憶部１６それぞれからデータを取得してよい。

制御部１０は、各構成部から情報を取得したり、各構成部を制御したりする。制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んでよい。制御部１０は、所定のプログラムを実行することによって、測定器１の種々の機能を実現してよい。

表示部１２は、制御部１０からの制御情報に基づく内容を表示してよい。表示部１２は、例えば、制御部１０が取得したデータを表示してよいし、制御部１０の演算結果を表示してよい。表示部１２は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ又は無機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスを含んでよいが、これらに限られず、他の表示デバイスを含んでもよい。

操作部１４は、例えば物理キー、又は、タッチパネル等の入力デバイスを含んでよい。制御部１０は、ユーザが操作部１４に入力した内容に基づいて、測定器１の各構成部を制御してよい。

記憶部１６は、測定器１の動作に用いられる各種情報、又は、測定器１の機能を実現するためのプログラム等を格納してよい。記憶部１６は、制御部１０のワークメモリとして機能してよい。記憶部１６は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。

図２に示されるように、電流・電圧取得部２０は、分圧抵抗２１ａ及び２１ｂと、オペアンプ２２と、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２３とを備える。分圧抵抗２１ａ及び２１ｂは、電源２とインバータ３とを接続する導線に並列に接続する。オペアンプ２２は、分圧抵抗２１ｂの両端の電圧を所定の倍率で増幅する。オペアンプ２２は、バッファとして機能してもよい。ＡＤＣ２３は、オペアンプ２２が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、端子８１に出力する。ＡＤＣ２３が出力するデジタル信号は、電源２が出力する電圧に対応する信号である。電源２が出力する電圧に対応する信号は、電圧信号ともいう。

電流・電圧取得部２０は、抵抗２５と、オペアンプ２６と、ＡＤＣ２７とを備える。抵抗２５は、電源２とインバータ３とを接続する導線に直列に接続する。オペアンプ２６は、抵抗２５の両端の電圧を所定の倍率で増幅する。オペアンプ２６は、抵抗２５の両端の電圧を所定の倍率で増幅する。オペアンプ２６は、バッファとして機能してもよい。ＡＤＣ２７は、オペアンプ２６が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、端子８２に出力する。ＡＤＣ２７が出力するデジタル信号は、電源２が出力する電流に対応する信号である。電源２が出力する電流に対応する信号は、電流信号ともいう。

図３に示されるように、電力量算出部３０は、電力算出部３１と、電力極性判別部３２と、電流極性判別部３３とを備える。電力算出部３１は、端子８１から電圧信号を取得するとともに、端子８２から電流信号を取得する。電力算出部３１は、所定のサンプリングレートで、電圧信号及び電流信号を取得してよい。電力算出部３１は、電圧信号と電流信号とに基づいて電源２が出力する電力を算出し、電源２が出力する電力に対応する信号を出力する。電源２が出力する電力に対応する信号は、電力信号ともいう。電源２が出力する電力は、電源２が出力する電圧と電流との積によって算出される。

電力極性判別部３２は、電力算出部３１から電力信号を取得する。電力極性判別部３２は、所定のサンプリングレートで、電力信号を取得してよい。電力極性判別部３２は、電力信号に基づいて、電源２が出力する電力の極性を判別する。本実施形態において、電力極性判別部３２は、電源２からインバータ３に出力される電力の極性を正の極性と判別し、インバータ３から電源２に出力される電力の極性を負の極性と判別するとする。他の実施形態において、電力極性判別部３２は、電力の極性を正負逆に判別してもよい。

電流極性判別部３３は、端子８２から電流信号を取得する。電流極性判別部３３は、所定のサンプリングレートで、電流信号を取得してよい。電流極性判別部３３は、電流信号に基づいて、電源２が出力する電流の極性を判別する。本実施形態において、電流極性判別部３３は、電源２からインバータ３に向かって流れる電流の極性を正の極性と判別し、インバータ３から電源２に向かって流れる電流の極性を負の極性と判別するとする。他の実施形態において、電流極性判別部３３は、電流の極性を正負逆に判別してもよい。

電力量算出部３０は、正方向電力積算部３４と、負方向電力積算部３５とをさらに備える。正方向電力積算部３４は、所定期間内に、電力極性判別部３２から正の極性を有する電力に対応する信号を取得する。正方向電力積算部３４は、所定期間内に取得した正の極性を有する電力を積算することによって、所定期間内における正の電力量を算出し、バス１８に出力する。正の電力量は、電源２からインバータ３に出力される電力量に対応する。負方向電力積算部３５は、所定期間内に、電力極性判別部３２から負の極性を有する電力に対応する信号を取得する。負方向電力積算部３５は、所定期間内に取得した負の極性を有する電力を積算することによって、所定期間内における負の電力量を算出し、バス１８に出力する。負の電力量は、インバータ３から電源２に出力される電力量に対応する。

電力量算出部３０は、正方向電流積算部３６と、負方向電流積算部３７とをさらに備える。正方向電流積算部３６は、所定期間内に、電流極性判別部３３から正の極性を有する電流に対応する信号を取得する。正方向電流積算部３６は、所定期間内に取得した正の極性を有する電流を積算することによって、所定期間内における正の電荷量を算出し、バス１８に出力する。正の電荷量は、電源２からインバータ３に出力される電荷量に対応する。負方向電流積算部３７は、所定期間内に、電流極性判別部３３から負の極性を有する電流に対応する信号を取得する。負方向電流積算部３７は、所定期間内に取得した負の極性を有する電流を積算することによって、所定期間内における負の電荷量を算出し、バス１８に出力する。負の電荷量は、インバータ３から電源２に出力される電荷量に対応する。

制御部１０は、所定期間内の電圧信号及び電流信号に基づいて算出された正の電力量と負の電力量と正の電流量と負の電流量とを、電力量算出部３０からバス１８を通じて取得する。本実施形態において、データを積算する単位となる所定期間は、アップデートレートと称される。制御部１０は、アップデートレートが開始するタイミング又は終了するタイミングを電力量算出部３０に出力してよい。

電力量算出部３０は、電圧信号、電流信号及び電力信号それぞれの瞬時値を制御部１０に出力してもよい。電力量算出部３０は、電圧信号、電流信号及び電力信号それぞれについて、アップデートレート内で取得した複数の瞬時値を平均化等によって統計的に処理した値を制御部１０に出力してもよい。

電力量算出部３０は、電流信号及び電圧信号それぞれの瞬時値を、電流・電圧取得部２０から取得する。電力量算出部３０は、瞬時値を逐次取得してよい。電力量算出部３０は、取得した瞬時値をアップデートレート毎のグループに分けてよい。電力量算出部３０は、電流信号及び電圧信号それぞれの瞬時値に基づいて電力の瞬時値を算出し、算出した電力の瞬時値を、アップデートレート毎のグループに分けてよい。電力量算出部３０は、アップデートレート毎に分けた瞬時値のグループについて、平均値を算出したり、実効値を算出したりしてよい。電力量算出部３０は、瞬時値をアップデートレート毎にまとめて取得してもよい。電力量算出部３０は、まとめて取得した瞬時値について、電力の瞬時値を算出したり、平均値を算出したり、実効値を算出したりしてよい。

端子８１及び８２は、便宜上設けられているものであり、省略されてよい。ＡＤＣ２３と電力算出部３１とは端子８１を介さずに接続されてよい。ＡＤＣ２７と電力算出部３１及び電流極性判別部３３とは端子８２を介さずに接続されてよい。

本実施形態において、負荷４は、モータ４ａとモータ負荷４ｂとを含むとする。モータ４ａは、電源２から供給される電力によって、モータ負荷４ｂを駆動できる。モータ４ａは、モータ負荷４ｂからのエネルギー回生によって、電源２に電力を供給できる。

図４に示されるように、パラメータ取得部４０は、分圧抵抗４１ａ及び４１ｂと、オペアンプ４２と、ＡＤＣ４３とを備える。分圧抵抗４１ａ及び４１ｂは、モータ４ａのトルクを検出するトルクセンサ４７に接続されている。トルクセンサ４７は、モータ４ａのトルクに基づく電圧信号を、分圧抵抗４１ａ及び４１ｂに出力する。オペアンプ４２は、分圧抵抗４１ｂの両端の電圧を所定の倍率で増幅する。オペアンプ４２は、バッファとして機能してもよい。ＡＤＣ４３は、オペアンプ４２が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、端子８３に出力する。ＡＤＣ４３が出力するデジタル信号は、モータ４ａのトルクに対応する信号である。モータ４ａのトルクに対応する信号は、トルク信号ともいう。

パラメータ取得部４０は、分圧抵抗４４ａ及び４４ｂと、オペアンプ４５と、周波数検出部４６とを備える。分圧抵抗４４ａ及び４４ｂは、モータ４ａの回転数を検出する回転数センサ４８に接続されている。回転数センサ４８は、モータ４ａの回転数に基づく周波数の電圧パルス信号を、分圧抵抗４４ａ及び４４ｂに出力する。回転数センサ４８は、ロータリーエンコーダであってよい。オペアンプ４５は、分圧抵抗４４ｂの両端の電圧を所定の倍率で増幅する。オペアンプ４５は、バッファとして機能してもよい。周波数検出部４６は、オペアンプ４５が出力する電圧パルス信号のパルス数をカウントし、パルス数に基づくデジタル信号を端子８４に出力する。周波数検出部４６が出力するデジタル信号は、モータ４ａの回転数に対応する信号である。モータ４ａの回転数に対応する信号は、回転数信号ともいう。

回転数信号は、モータ４ａの回転方向を表す極性を有する。本実施形態において、モータ４ａの軸が軸周りに時計回りの方向に回転している場合、モータ４ａの回転方向の極性は正の極性であるとする。モータ４ａの軸が軸周りに反時計回りの方向に回転している場合、モータ４ａの回転方向の極性は負の極性であるとする。回転数センサ４８がインクリメンタル方式のロータリーエンコーダである場合、回転数センサ４８が出力するパルス信号は、Ａ相のパルスとＢ相のパルスとを含んでよい。周波数検出部４６は、Ａ相のパルスとＢ相のパルスとの間の位相差に基づいて、モータ４ａの回転方向を判別し、回転数信号に極性を付与してよい。

図５に示されるように、パラメータ算出部５０は、機械出力算出部５１と、トルク極性判別部５２と、機械出力極性判別部５３とを備える。機械出力算出部５１は、端子８３からトルク信号を取得するとともに、端子８４から回転数信号を取得する。機械出力算出部５１は、所定のサンプリングレートで、トルク信号及び回転数信号を取得してよい。機械出力算出部５１は、トルク信号と回転数信号とに基づいてモータ４ａの機械出力を算出し、モータ４ａの機械出力に対応する信号を出力する。モータ４ａの機械出力に対応する信号は、機械出力信号ともいう。モータ４ａの機械出力は、モータ４ａのトルクと回転数との積を計算することによって算出される。

トルク極性判別部５２は、端子８３からトルク信号を取得する。トルク極性判別部５２は、所定のサンプリングレートで、トルク信号を取得してよい。トルク極性判別部５２は、トルク信号に基づいて、モータ４ａのトルクの極性を判別する。本実施形態において、トルク極性判別部５２は、モータ４ａの軸に対して時計回りの方向にかかるトルクの極性を正の極性と判別し、モータ４ａの軸に対して反時計回りの方向にかかるトルクの極性を負の極性と判別するとする。他の実施形態において、トルク極性判別部５２は、トルクの極性を正負逆に判別してもよい。

機械出力極性判別部５３は、機械出力算出部５１から機械出力信号を取得する。機械出力極性判別部５３は、所定のサンプリングレートで、機械出力信号を取得してよい。機械出力極性判別部５３は、機械出力信号に基づいて、モータ４ａの機械出力の極性を判別する。本実施形態において、機械出力極性判別部５３は、モータ４ａのトルクの極性と回転数の極性とが一致する場合における機械出力の極性を正の極性と判別するとする。つまり、機械出力極性判別部５３は、モータ４ａのトルクの方向と回転方向とが同じ方向である場合における機械出力の極性を正の極性と判別するとする。機械出力極性判別部５３は、モータ４ａのトルクの極性と回転数の極性とが一致しない場合における機械出力の極性を負の極性と判別するとする。つまり、機械出力極性判別部５３は、モータ４ａのトルクの方向と回転方向とが反対方向である場合における機械出力の極性を負の極性と判別するとする。他の実施形態において、機械出力極性判別部５３は、機械出力の極性を正負逆に判別してもよい。

パラメータ算出部５０は、正方向トルク積算部５４と、負方向トルク積算部５５とをさらに備える。正方向トルク積算部５４は、所定期間内に、トルク極性判別部５２から正の極性を有するトルクに対応する信号を取得する。正方向トルク積算部５４は、所定期間内に取得した正の極性を有するトルクを積算することによって、所定期間内における正のトルクの積算値を算出し、バス１８に出力する。負方向トルク積算部５５は、所定期間内に、トルク極性判別部５２から負の極性を有するトルクに対応する信号を取得する。負方向トルク積算部５５は、所定期間内に取得した負の極性を有するトルクを積算することによって、所定期間内における負のトルクの積算値を算出し、バス１８に出力する。

パラメータ算出部５０は、正方向出力積算部５６と、負方向出力積算部５７とをさらに備える。正方向出力積算部５６は、所定期間内に、機械出力極性判別部５３から正の極性を有する機械出力に対応する信号を取得する。正方向出力積算部５６は、所定期間内に取得した正の極性を有する機械出力を積算することによって、所定期間内における正の仕事を算出し、バス１８に出力する。正の仕事は、モータ４ａからモータ負荷４ｂに伝達するエネルギーに対応する。負方向出力積算部５７は、所定期間内に、機械出力極性判別部５３から負の極性を有する機械出力に対応する信号を取得する。負方向出力積算部５７は、所定期間内に取得した負の極性を有する機械出力を積算することによって、所定期間内における負の仕事を算出し、バス１８に出力する。負の仕事は、モータ負荷４ｂからモータ４ａに伝達するエネルギーに対応する。

制御部１０は、所定期間内のトルク信号及び回転数信号に基づいて算出された正のトルクの積算値と負のトルクの積算値と正の仕事と負の仕事とを、パラメータ算出部５０からバス１８を通じて取得する。

パラメータ算出部５０においてデータを積算する所定期間は、電力量算出部３０におけるアップデートレートと同一であるとする。制御部１０は、アップデートレートが開始するタイミング又は終了するタイミングを電力量算出部３０とパラメータ算出部５０とに出力してよい。このようにすることで、電力量算出部３０及びパラメータ算出部５０それぞれが積算結果を出力するタイミングが同期する。仮に、電力量算出部３０及びパラメータ算出部５０それぞれにおけるアップデートレートが異なっている場合でも、電力量算出部３０及びパラメータ算出部５０はそれぞれ、積算結果を出力するタイミングを同期させるとする。電力量算出部３０とパラメータ算出部５０とが同期することによって、パラメータが時間軸で比較されやすくなる。

パラメータ算出部５０は、トルク信号、回転数信号及び機械出力信号それぞれの瞬時値を制御部１０に出力してもよい。パラメータ算出部５０は、トルク信号、回転数信号及び機械出力信号それぞれについて、アップデートレート内で取得した複数の瞬時値を平均化等によって統計的に処理した値を制御部１０に出力してもよい。

パラメータ算出部５０は、トルク信号及び回転数信号それぞれの瞬時値を、パラメータ取得部４０から取得する。パラメータ算出部５０は、瞬時値を逐次取得してよい。パラメータ算出部５０は、取得した瞬時値をアップデートレート毎のグループに分けてよい。パラメータ算出部５０は、トルク信号及び回転数信号それぞれの瞬時値に基づいて機械出力の瞬時値を算出し、算出した機械出力の瞬時値を、アップデートレート毎のグループに分けてよい。パラメータ算出部５０は、アップデートレート毎に分けた瞬時値のグループについて、平均値を算出したり、実効値を算出したりしてよい。パラメータ算出部５０は、瞬時値をアップデートレート毎にまとめて取得してもよい。パラメータ算出部５０は、まとめて取得した瞬時値について、機械出力の瞬時値を算出したり、平均値を算出したり、実効値を算出したりしてよい。

端子８３及び８４は便宜上設けられているものであり、省略されてよい。ＡＤＣ４３と機械出力算出部５１及びトルク極性判別部５２とは端子８３を介さずに接続されてよい。周波数検出部４６と機械出力算出部５１とは端子８４を介さずに接続されてよい。

制御部１０は、アップデートレート毎に取得したデータに基づいて、モータ４ａの効率を算出する。制御部１０は、正の電力量と正の機械出力の積算値とに基づくモータ４ａの効率（負荷効率）を算出してよい。正の電力量と正の機械出力の積算値とに基づくモータ４ａの効率は、モータ４ａの駆動効率ともいえる。制御部１０は、負の電力量と負の機械出力の積算値とに基づくモータ４ａの効率（負荷効率）を算出してよい。負の電力量と負の機械出力の積算値とに基づくモータ４ａの効率は、モータ４ａの回生効率ともいえる。正のパラメータ同士又は負のパラメータ同士でモータ４ａの効率が算出されることによって、正のパラメータと負のパラメータとがまとめて積算される場合と比較して、制御部１０は、モータ４ａの効率を精度よく算出できる。その結果、ユーザがシステムの効率を把握しやすくなるとともに、システムを改善しやすくなる。電力量算出部３０及びパラメータ算出部５０それぞれから同期してデータを取得することによって、制御部１０は、モータ４ａの効率を精度よく算出できる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る測定器１によれば、負荷４に関するパラメータが正の値と負の値とに分けて積算されることによって、ユーザが負荷４の状態を精度よく把握できる。また、測定器１は、負荷効率を精度よく算出できる。その結果、ユーザがシステムの効率を把握しやすくなる。ユーザは、システムの効率を把握することによって、インバータ３及びモータ４ａを含むシステムの効率を向上しやすくなる。

制御部１０は、アップデートレート毎に取得したデータをさらに積算してよい。制御部１０は、正のパラメータと負のパラメータとを分けて積算する。このようにすることで、制御部１０は、正のパラメータと負のパラメータとが互いにキャンセルされることなく、アップデートレートよりも長い期間における積算値を算出できる。その結果、ユーザが正のパラメータの変化と負のパラメータの変化とを別々に把握できる。

制御部１０は、電力量算出部３０及びパラメータ算出部５０それぞれから取得した値に基づくグラフ又は数値を、表示部１２に表示させてよい。図６に例示されるように、表示部１２は、第１表示領域１２ａと、第２表示領域１２ｂとを有してよい。表示部１２は、第１表示領域１２ａに数値データを表示し、第２表示領域１２ｂにグラフを表示してよい。グラフの横軸は、時間であってよい。グラフの縦軸は、電力量算出部３０及びパラメータ算出部５０それぞれから取得した値であってよい。表示部１２がグラフを表示することによって、ユーザは、各パラメータのトレンドを確認しやすい。制御部１０は、各パラメータに係る数値又はグラフを同期して表示部１２に表示してよい。各パラメータの表示が同期することによって、ユーザは各パラメータを時間軸で比較しやすい。

表示部１２は、第２表示領域１２ｂに、正の電力量のグラフと正の仕事のグラフとを、グラフの時間軸が一致するように並べて表示してよい。言い換えれば、表示部１２は、第２表示領域１２ｂに、正の電力量と正の仕事とをそれぞれ同一の時間軸に対応づけたグラフを表示してよい。このようにすることで、ユーザは、電源２が出力する正の電力量とモータ４ａがモータ負荷４ｂに対してする正の仕事とを比較しやすい。表示部１２は、第２表示領域１２ｂに、負の電力量のグラフと負の仕事のグラフとを並べて表示してもよい。このようにすることで、ユーザは、電源２に入力される負の電力量とモータ負荷４ｂがモータ４ａに対してする負の仕事とを比較しやすい。

表示部１２は、第２表示領域１２ｂに、正の電力のグラフと正の機械出力のグラフとを並べて表示してよい。このようにすることで、ユーザは、電源２が出力する正の電力とモータ４ａからモータ負荷４ｂに対して出力される正の機械出力とを比較しやすい。表示部１２は、第２表示領域１２ｂに、負の電力のグラフと負の機械出力のグラフとを並べて表示してよい。このようにすることで、ユーザは、電源２に入力される負の電力とモータ負荷４ｂからモータ４ａに対して入力される負の機械出力とを比較しやすい。

図６に例示されるように、操作部１４は、方向を表すキー、又は、特定の機能の実行に対応づけられたキー等を有してよい。制御部１０は、操作部１４からのユーザ入力に基づいて、表示部１２に表示するパラメータの種類、又は、グラフのスケール等を決定してよい。制御部１０は、操作部１４からのユーザ入力に基づいて、アップデートレートを変更してよい。制御部１０は、操作部１４からのユーザ入力に基づいて、データの積算を開始したり終了したりしてよい。

制御部１０は、取得したデータを記憶部１６に格納してよい。制御部１０は、取得した瞬時値を記憶部１６に格納してよい。制御部１０は、取得した積算値を記憶部１６に格納してよい。

電源２とモータ４ａ及びモータ負荷４ｂとを含むシステムは、モータ４ａが電源２から供給される電力によってモータ負荷４ｂを駆動する状態と、モータ４ａがエネルギー回生して電源２に電力を供給する状態とが繰り返されるテストモードで動作してよい。測定器１は、システムから、モータ４ａがモータ負荷４ｂを駆動する状態において正のパラメータを取得し、モータ４ａがエネルギー回生する状態において負のパラメータを取得する。測定器１は、正のパラメータと負のパラメータとをそれぞれ分けて積算する。このようにすることで、測定器１は、正のパラメータとして取得した正の電力量と正の機械出力の積算値との関係、及び、負のパラメータとして取得した負の電力量と負の機械出力の積算値との関係それぞれを分けて算出できる。その結果、測定器１がモータ４ａの効率を精度よく算出できるとともに、ユーザが電力量と機械出力の積算値とを比較しやすい。

測定器１は、インバータ３からモータ４ａに出力される電流と電圧とをさらに取得し、インバータ３からモータ４ａに出力される電力量を算出してよい。この場合、測定器１は、電源２からインバータ３に入力される電力に対するインバータ３からモータ４ａに出力される電力の比を、インバータ３の効率として算出できる。測定器１は、インバータ３からモータ４ａに出力される電力量を、正の電力量と負の電力量とに分けて算出してよい。測定器１がインバータ３から電流と電圧とを取得しない場合、測定器１は、電源２に対するモータ４ａの効率を、インバータ３の効率を含むものとして算出できる。

モータ４ａは、車両の動力として用いられてよいし、コンプレッサの動力として用いられてよい。つまり、モータ負荷４ｂは、車両の駆動機構であってよいし、コンプレッサであってよい。モータ４ａは、種々の機器の動力として用いられてよい。モータ負荷４ｂは、種々の機器であってよい。

他の実施形態として、負荷４は蓄熱デバイスを含んでよい。蓄熱デバイスは、温度差に基づくエネルギーを蓄積してよい。蓄熱デバイスは、蓄熱材を含む。蓄熱材は、例えば、水又はパラフィン等の潜熱蓄熱材（相変化蓄熱材）を含んでよい。蓄熱デバイスは、電力等のエネルギーの入力に基づいて、蓄熱材の温度を低下させたり、上昇させたり、相変化させたりすることによってエネルギーを蓄積してよい。電力を温度差に変換するために、ペルチェ素子等が用いられてよい。蓄熱デバイスは、蓄熱材の温度と常温との温度差を電力等のエネルギーに変換することによって、蓄積されているエネルギーを出力してよい。温度差を電力に変換するために、ゼーベック素子等が用いられてよい。負荷４が蓄熱デバイスを含む場合、負荷４に関するパラメータは、蓄熱材の温度、蓄熱材の状態（固相又は液相等の状態）、又は蓄熱材の蓄熱量等を含む。測定器１は、蓄熱材の温度を熱電対等によって電圧として取得してよい。測定器１は、蓄熱するために入力される電力及び蓄熱デバイスから出力される電力それぞれと、取得した電圧とを対応づけてよい。

蓄熱デバイスに電力等のエネルギーが入力されることによって蓄えられる蓄熱エネルギーの極性は、正の極性であるとする。蓄熱デバイスから電力等のエネルギーとして出力される蓄熱エネルギーの極性は、負の極性であるとする。負荷４が蓄熱デバイスを含み、入力される電力に基づいて蓄熱エネルギーを蓄積する場合、測定器１は、正の蓄熱エネルギーと負の蓄熱エネルギーとを分けて算出することによって、負荷４の効率を精度よく算出できる。

他の実施形態として、負荷４は、揚水発電設備を含んでよい。揚水発電設備は、貯水池又は貯水槽における水位差に基づく位置エネルギーを蓄積してよい。この場合負荷４に関するパラメータは、貯水池又は貯水槽の水位等を含む。揚水発電設備は、水位差を増大させるためのポンプを備えてよい。揚水発電設備は、貯水池又は貯水槽から放流する水のエネルギーによって発電する発電機を備えてよい。測定器１は、貯水池又は貯水槽の水位の情報を水位センサ等によって電圧として取得してよい。測定器１は、水位差を増大させるためにポンプに入力される電力及び放流される水のエネルギーを利用して発電機で発電された電力それぞれと、取得した電圧とを対応づけてよい。

水位が上がることによって蓄えられる位置エネルギーは、正の極性であるとする。水位が下がることによって放出される位置エネルギーは、負の極性であるとする。負荷４が揚水発電設備を含む場合であっても、測定器１は、正の位置エネルギーと負の位置エネルギーとを分けて算出することによって、負荷４の効率を精度よく算出できる。

以上、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。

１ 測定器
２ 電源
３ インバータ
４ 負荷
４ａ モータ
４ｂ モータ負荷
１０ 制御部
１２ 表示部
１２ａ、１２ｂ 第１表示領域、第２表示領域
１４ 操作部
１６ 記憶部
１８ バス
２０ 電流・電圧取得部
２１ａ、２１ｂ 分圧抵抗
２５ 抵抗
２２、２６ オペアンプ
２３、２７ ＡＤコンバータ
３０ 電力量算出部
３１ 電力算出部
３２ 電力極性判別部
３３ 電流極性判別部
３４ 正方向電力積算部
３５ 負方向電力積算部
３６ 正方向電流積算部
３７ 負方向電流積算部
４０ パラメータ取得部
４１ａ、４１ｂ、４４ａ、４４ｂ 分圧抵抗
４２、４５ オペアンプ
４３ ＡＤコンバータ
４６ 周波数検出部
４７ トルクセンサ
４８ 回転数センサ
５０ パラメータ算出部
５１ 機械出力算出部
５２ トルク極性判別部
５３ 機械出力極性判別部
５４ 正方向トルク積算部
５５ 負方向トルク積算部
５６ 正方向出力積算部
５７ 負方向出力積算部
８１、８２、８３、８４ 端子

Claims (4)

1. 所定期間内に取得した、電源が負荷に対して出力する電流と電圧とに基づいて、前記電源が出力する正の電力量と負の電力量とをそれぞれ分けて算出する電力量算出部と、
   前記所定期間内に取得した前記負荷に関するパラメータを、正の値と負の値とに分けて算出するパラメータ算出部と、
   前記電力量算出部と前記パラメータ算出部とを同期させる制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記電力量算出部から、前記正の電力量と前記負の電力量とを取得し、
   前記パラメータ算出部から、前記正の値の積算値と前記負の値の積算値とを取得し、
   前記正の電力量と前記正の値の積算値とに基づく負荷効率、又は、前記負の電力量と前記負の値の積算値とに基づく負荷効率のうち、少なくとも一方を算出する、測定器。
2. 所定期間内に取得した、電源が負荷に対して出力する電流と電圧とに基づいて、前記電源が出力する正の電力量と負の電力量とをそれぞれ分けて算出する電力量算出部と、
   前記所定期間内に取得した前記負荷に関するパラメータを、正の値と負の値とに分けて算出するパラメータ算出部と
   を備え、
   前記負荷は、モータを含み、
   前記負荷に関するパラメータは、前記モータのトルクと回転数とを含み、
   前記パラメータ算出部は、前記モータのトルクと回転数との積を計算することによって、前記モータの機械出力を算出し、前記モータの機械出力を正の機械出力と負の機械出力とに分けて積算する、測定器。
3. 前記電力量算出部における算出結果と、前記パラメータ算出部における算出結果とを表示する表示部をさらに備える、請求項１又は２に記載の測定器。
4. 前記表示部は、前記電力量算出部における算出結果と、前記パラメータ算出部における算出結果とをそれぞれ同一の時間軸に対応づけたグラフを表示する、請求項３に記載の測定器。

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