JP3729929B2 - Electric vehicle power control device - Google Patents

Electric vehicle power control device Download PDF

Info

Publication number
JP3729929B2
JP3729929B2 JP11768896A JP11768896A JP3729929B2 JP 3729929 B2 JP3729929 B2 JP 3729929B2 JP 11768896 A JP11768896 A JP 11768896A JP 11768896 A JP11768896 A JP 11768896A JP 3729929 B2 JP3729929 B2 JP 3729929B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
electric vehicle
double layer
electric
electric double
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP11768896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09308014A (en
Inventor
智 樋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP11768896A priority Critical patent/JP3729929B2/en
Publication of JPH09308014A publication Critical patent/JPH09308014A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3729929B2 publication Critical patent/JP3729929B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は電気自動車の電源に充電可能な電気二重層コンデンサを用い、この電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量に応じて電気二重層コンデンサの直並列の接続切り替えを制御することにより、最適な電気量で電気自動車を駆動することができる電気自動車用電力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電気自動車駆動用の電源に、充電可能な鉛蓄電池等を用いたものは知られており、多くの鉛蓄電池等をバッテリボックスに収容して電気自動車のモータを高電圧、大電流で駆動するように構成されたものが実用化されている。
【0003】
また、従来の電気自動車駆動用の電源は、特開平7−99723号公報に開示されているように、複数の電気二重層コンデンサからなるコンデンサセルの複数個を任意の直並列に組み合わせ、コンデンサセルに充電した電気量(電荷)で電気自動車のモータを駆動するよう構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の鉛蓄電池等を電源に用いた電気自動車用電源は、鉛蓄電池等の内部抵抗が比較的大きなため、電気自動車に要求される急速充電を行うと内部抵抗に大電流を流すことになり、内部抵抗における消費電力に対応したジュール熱が発生し、発熱により鉛蓄電池等に特性劣化や損傷が発生する課題がある。
【0005】
上記課題を解決するためには、鉛蓄電池等の充電を緩やかに実行すればよいが、通常のガソリン車を満タンにするための給油時間に比較してフル充電までの充電時間がかかり過ぎて実用的でない課題がある。
【0006】
また、特開平7−99723号公報に開示されている電気二重層コンデンサを用いた電気自動車用電源は、コンデンサセルの故障を各コンデンサセルの単位ごとに検出可能に構成されているが、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量が減ってきた場合や、電気自動車の最大パワーモードが要求される場合に電気二重層コンデンサの直列接続または並列接続を切り替えて電気自動車に必要な電力を供給するよう対応できない課題がある。
【0007】
また、電気自動車に要求される電力を供給するため、電気二重層コンデンサの直列接続または並列接続を切り替えて対応可能とした技術は知られていない。
【0008】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は電気二重層コンデンサを収納した複数のコンデンサ・モジュールの直並列接続の切り替えを行い、電気自動車に必要とされる最適な電力を供給することができる電気自動車用電力制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視してスイッチ素子のオン/オフ切り替えを制御し、電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする。
【0010】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視してスイッチ素子のオン/オフ切り替えを制御し、電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気自動車に必要な電気量を供給することができる。
【0011】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気二重層コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段を設け、制御手段に、電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする。
【0012】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気二重層コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段を設けるとともに、制御手段に、電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサの端子電圧に対応した電気量を確保することができるため、電気自動車に必要な電気量を供給することができる。
【0013】
さらに、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気自動車のスロットル開度を検出するスロットル開度センサを設け、制御手段は、スロットル開度センサが検出するスロットル開度と電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする。
【0014】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、スロットル開度センサが検出するスロットル開度と電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量と電気自動車の負荷状態に対応して電気自動車に最適な電気量を供給することができる。
【0015】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、端子電圧およびスロットル開度に対応して予めスイッチ素子のオン/オフパターンを設定する設定手段を備えたことを特徴とする。
【0016】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、端子電圧およびスロットル開度に対応して予めスイッチ素子のオン/オフパターンを設定する設定手段を備えたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替えタイミングを正確に決定することができる。
【0017】
さらに、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、コンデンサ・アレーの電源供給端子に、バックアップ用コンデンサを設けたことを特徴とする。
【0018】
この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、コンデンサ・アレーの電源供給端子に、バックアップ用コンデンサを設けたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替え時に発生する電気自動車への電力供給の瞬断を防止することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は電気自動車の駆動用電源に蓄電池に代えて複数の電気二重層コンデンサを用い、電気自動車に必要とされる最適な電力を供給するために電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えて対応することができる電気自動車用電力制御装置を提供するものである。
【0020】
図1はこの発明に係る電気自動車用電力制御装置の全体構成図である。
図1において、電気自動車用電力制御装置1は、電気二重層コンデンサを収納したコンデンサ・モジュールを一体化したコンデンサ・アレー2と、コンデンサ・アレー2に蓄えられた電気量を監視してコンデンサ・モジュールの直列接続または並列接続を切り替えるためのスイッチ素子のオン/オフを制御する制御手段3と、コンデンサ・アレー2の電気量の状態を表示する表示手段4と、コンデンサ・アレー2の電源供給端子P1、P2に設けた逆流防止ダイオードDおよびバックアップ用コンデンサCBとを備え、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量で電気自動車の駆動を制御する。
なお、電源供給端子P1、P2から電気自動車への電源供給は、逆流防止ダイオードDを介して駆動電源EDが供給される。
【0021】
また、電気自動車用電力制御装置1は、充電端子J1、J2を介して外部の充電器からコンデンサ・アレー2に急速充電(充電電圧VC)が行われる。
【0022】
さらに、電気自動車用電力制御装置1は、外部のスロットル開度センサ5を制御手段3に接続し、スロットル開度センサ5が検出したスロットル開度に基づいてコンデンサ・モジュールの直列接続または並列接続を切り替え、電気自動車の状態に対応した電力を発生するよう制御する。なお「スロットル開度」という概念は、通常、内燃機関自動車における内燃機関への燃料を調節するためのスロットルバルブの開度を意味している。しかしながら、スロットルバルブはアクセルペダルに連動するように構成されていることは自明であり、かつ本願発明の適用対象は電気自動車を前提としているので、本願の明細書と図面においては、その全体を通じて、「スロットル開度」を「アクセルペダルの操作量」の意味で用いることとする。
【0023】
図2はこの発明に係るコンデンサ・モジュールの構成図である。
図2において、任意のコンデンサ・モジュールMKKは、電気二重層コンデンサCKK、バイパス導体LKK、スイッチ素子SKK、接続端子B1、B2を備え、図1に示す制御手段3から供給される制御信号DKKに基づいてスイッチ素子SKKのオン/オフ動作が制御され、接続端子B1−B2間に電気二重層コンデンサCKKを挿入したり、または接続端子B1−B2間をバイパス導体LKKで短絡する。
【0024】
電気二重層コンデンサCKKは、大容量(例えば、数ファラッド)のコンデンサで構成し、図1に示す外部充電器から充電して所定の電気量(電荷量)を蓄積し、複数個の充電されたコンデンサを接続して電気自動車を駆動するために必要な電力に対応した電気量を蓄える。
【0025】
また、電気二重層コンデンサCKKの両端には、電気二重層コンデンサCKKに蓄えられた電気量(例えば、端子電圧VKK)を検出するための端子を設け、この端子電圧VKKを図1に示す制御手段3に供給することにより、電気二重層コンデンサCKKに蓄えられた電気量の状態を制御手段3で常に監視するよう構成する。
【0026】
スイッチ素子SKKは、制御端子を有する1回路2接点形式の電子スイッチ(例えば、2個のパワーFETの組み合わせ)で構成し、制御手段3からの制御信号DKKに基づいてノーマル状態(実線表示)では電気二重層コンデンサCKKを接続端子B1に接続してコンデンサ・モジュールMKKをコンデンサとして利用し、ブレーク状態(破線表示)ではバイパス導体LKKを接続端子B1に接続してコンデンサ・モジュールSKKをショートバーとして利用する。
【0027】
次に、図2のコンデンサ・モジュールMKKの複数個を直列接続および並列接続して電気自動車用の駆動用電源としたコンデンサ・アレーについて説明する。
【0028】
図3にこの発明に係るコンデンサ・アレーの全体構成図を示す。
図3において、コンデンサ・アレー2は、複数個のコンデンサ・モジュールMKKを直列接続し、かつ直列接続した複数個のコンデンサ・モジュールMKKを複数個並列接続してマトリクス配置したコンデンサ・モジュールM11〜MNMと、スイッチ素子SU1〜SUO、SL1〜SLOと、導体L1〜LOとを備える。
【0029】
また、コンデンサ・アレー2は、各コンデンサ・モジュールM11〜MNMの電気二重層コンデンサCKKのそれぞれの端子電圧VKKを取り出す端子、各コンデンサ・モジュールM11〜MNMのそれぞれのスイッチ素子SKKのオン/オフを制御手段3からの制御信号DKKで制御する制御端子、スイッチ素子SU1〜SUO、SL1〜SLOのオン/オフを制御する制御信号DSを供給する端子を設ける。
【0030】
スイッチ素子SU1〜SUOは、制御手段3からの制御信号DSに基づいてコンデンサ・モジュールM11〜M1M-1のそれぞれをコンデンサ・アレー2のプラス(+)側電源供給ライン、または導体L1〜LOの一方に接続するよう構成する。
【0031】
一方、スイッチ素子SL1〜SLOは、制御手段3からの制御信号DSに基づいてコンデンサ・モジュールMN2〜MNMのそれぞれをコンデンサ・アレー2のマイナス(−)側電源供給ライン、または導体L1〜LOの他方に接続するよう構成する。
【0032】
コンデンサ・モジュールM11〜MN1、M12〜MN2、…、M1M〜MNMのそれぞれを直列接続し、スイッチ素子SU1〜SUOおよびスイッチ素子SL1〜SLOで接続切り替えを行い、例えば充電状態またはフル充電状態ではスイッチ素子SU1〜SUOをコンデンサ・アレー2のプラス(+)側電源供給ラインに接続(実線表示)するとともに、スイッチ素子SL1〜SLOをコンデンサ・アレー2のマイナス(−)側電源供給ラインに接続(実線表示)することにより、N個ずつのコンデンサ・モジュールM11〜MN1、M12〜MN2、…、M1M〜MNMをそれぞれ直列接続し、かつ直列接続されたM組のコンデンサ・モジュールM11〜MN1、M12〜MN2、…、M1M〜MNMを並列接続してN行M列の電気自動車用電源を形成する。
【0033】
電気自動車が所定時間走行し、コンデンサ・アレー2の端子電圧が低下した場合には、スイッチ素子SU1〜SUOおよびスイッチ素子SL1〜SLOの所定数を導体L1〜LOに接続切り替えを行い、走行を継続するのに必要な電気量を確保する。同様に、負荷が重くなった場合にもスイッチ素子SU1〜SUOおよびスイッチ素子SL1〜SLOの接続切り替えを行い、負荷に対応した電気量を確保する。
【0034】
また、N個ずつの直列接続したコンデンサ・モジュールM11〜MN1、M12〜MN2、…、M1M〜MNMは、図2に示すスイッチ素子SKKのオン/オフを制御手段3からの制御信号DKKで制御することによって1個からN個の任意数の直列接続を選択することができる。
【0035】
したがって、コンデンサ・アレー2の電気量、または電気自動車の負荷状態に対応してコンデンサ・モジュールM11〜MNMの接続を切り替えることにより、コンデンサ・アレー2に蓄えられた全電荷量の範囲内で、電気自動車駆動用の電源を自由度を持って形成することができる。
【0036】
なお、コンデンサ・モジュールM11〜MNMのそれぞれの端子電圧VKKは、端子からアナログの電圧値として取り出されて制御手段3に供給され、制御手段3は端子電圧VKKを常に監視してスイッチ素子SKK、SU1〜SUOおよびスイッチ素子SL1〜SLOの接続切り替えを行ってコンデンサ・モジュールM11〜MNMの直並列接続を切り替える。
【0037】
図4はこの発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段の要部ブロック構成図である。
図4において、制御手段3は、電圧検出手段20、A/D変換手段11、電気量演算手段12、電圧比較手段13、設定手段14、接続切替信号発生手段15、接続切替停止手段16、電荷量比較手段17、故障判定手段18、タイミングパルス発生手段19を備える。
【0038】
電圧検出手段20は、例えば差動増幅器で構成し、コンデンサ・アレー2の各コンデンサ・モジュールM11〜MNMの端子電圧VKKをアナログの検出電圧VKOで検出し、検出電圧信号VKOをA/D変換手段11に供給する。
【0039】
A/D変換手段11はA/Dコンバータで構成し、タイミングパルス発生手段19から供給されるタイミングパルスTP1に基づいて各コンデンサ・モジュールM11〜MNMからのアナログの各検出電圧信号VKOを順次ディジタルの検出電圧VDにA/D変換し、検出電圧信号VDを電気量演算手段12に提供する。
【0040】
電気量演算手段12は、一時記憶手段、ROM等のメモリ、加算演算機能、平均値演算機能、電荷量演算機能を備え、A/D変換手段11から提供された検出電圧信号VDを一時記憶した後、タイミングパルス発生手段19からのタイミングパルスTP2に基づき、一時記憶した検出電圧信号VDを順次読み出して加算演算機能でコンデンサ・アレー2の端子電圧VDTを演算し、この端子電圧信号VDTを電圧比較手段13、設定手段14、および接続切替停止手段16に提供する。
【0041】
また、電気量演算手段12は、コンデンサ・モジュールM11〜MNMのコンデンサ容量をROMに記憶しておき、コンデンサ・モジュールM11〜MNMの検出電圧VDと静電容量を乗算してコンデンサ・アレー2の全電荷量QDTを演算し、電荷信号QDTを電荷量比較手段17に提供する。
【0042】
さらに、電気量演算手段12は、コンデンサ・モジュールM11〜MNMの平均端子電圧VAVを演算し、平均端子電圧信号VAVを故障判定手段18に提供する。
【0043】
電圧比較手段13は、コンデンサ・モジュールM11〜MNMがフル充電された場合のコンデンサ・アレー2の標準端子電圧VDTRの所定割合の基準値VK(例えば、標準端子電圧VDTRの40〜30%)を比較基準値とするコンパレータを備え、電気量演算手段12から供給される端子電圧信号VDTと基準値VKを比較し、端子電圧VDTが基準値VK以下(VDT≦VK)の場合には、例えばHレベルの比較信号HOを設定手段14に提供する。
【0044】
設定手段14はROM等のメモリで構成し、予め設計値または実験値に基づいてコンデンサ・アレー2の端子電圧VDTに対応した更新電圧EKのデータを設定しておき、電圧比較手段13から供給されるHレベルの比較信号HOおよび電気量演算手段12から供給される端子電圧信号VDTに基づいて更新電圧EKをROMから読み出し、更新電圧信号EKを接続切替停止手段16および図1に示す表示手段4に提供する。
【0045】
また、設定手段14は、コンデンサ・アレー2の端子電圧VDTを更新電圧EKにするため、スイッチ素子SKKおよびスイッチ素子SU1〜SUO、SL1〜SLOの接続切替を設定するためのオン/オフパターンの設定信号STを接続切替信号発生手段15に供給する。
【0046】
接続切替信号発生手段15は符号化手段を備え、設定手段14から供給される設定信号STを、例えば2進数のコードに変換し、図2に示すコンデンサ・モジュールMKKのスイッチ素子SKKのオン/オフを制御する制御信号DKK、およびスイッチ素子SU1〜SUO、SL1〜SLOのオン/オフを制御する制御信号DSを発生する。
【0047】
接続切替停止手段16は、例えば差動増幅器等を用いたコンパレータで構成し、設定手段14から供給される更新電圧信号EKと電気量演算手段12から供給される端子電圧信号VDTとを比較し、制御信号DKKおよび制御信号DSに基づいてスイッチ素子SKK、SU1〜SUOおよびSL1〜SLOのオン/オフ動作によってコンデンサ・モジュールM11〜MNMの接続切り替えが実行される結果、新たな端子電圧VDTが更新電圧EK以上(VDT≧EK)になった場合に、例えばHレベルの禁止信号IHを電圧比較手段13に供給し、電圧比較手段13からの比較信号HOの出力を禁止する。
【0048】
電圧比較手段13からの比較信号HOが禁止されると、設定手段14は直前の設定信号STを保持し、接続切替信号発生手段15から出力される制御信号DKKおよび制御信号DSも比較信号HOが禁止される直前の値に保たれる。
【0049】
そして、更新電圧EKに設定された端子電圧VDTが電気自動車の電力消費に伴って低下し、標準端子電圧VDTRの所定割合の基準値VK以下になると、設定手段14で再度予め設定してある新たな更新電圧EKとなるよう接続切替信号発生手段15から制御信号DKKおよび制御信号DSを出力する。
【0050】
電荷量比較手段17はコンパレータ等で構成し、電気量演算手段12から供給される電荷信号QDTと充電が必要とされる基準電荷QKとを比較し、電荷信号QDTが基準電荷QK以下(QDT≦QK)となる場合には、充電要求信号SQを表示手段4に提供する。
【0051】
故障判定手段18はコンパレータ等で構成し、A/D変換手段11から供給されるコンデンサ・モジュールM11〜MNMの検出電圧信号VDと、電気量演算手段12から供給されるコンデンサ・モジュールM11〜MNMの平均端子電圧信号VAVとを比較し、検出電圧VDが平均端子電圧VAVをノミナル値とした所定範囲をオーバする場合には検出電圧VDに対応したコンデンサ・モジュールM11〜MNMが異常と判定して故障判定信号SVを表示手段4に提供する。
【0052】
このように、この発明に係る電気自動車用電力制御装置1の制御手段3は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視してスイッチ素子SKK、SU1〜SUOおよびSL1〜SLOのオン/オフ切り替えを制御し、電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気自動車に必要な電気量を供給することができる。
【0053】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置1は、電気二重層コンデンサの端子電圧VKKを検出する電圧検出手段20を設けるとともに、制御手段3は、電圧検出手段20が検出した端子電圧VKOに基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサの端子電圧VKKに対応した電気量を確保することができるため、電気自動車に必要な電気量を供給することができる。
【0054】
図5はこの発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段の別要部ブロック構成図である。
図5において、制御手段21は、外部に設けたスロットル開度センサ5が検出したアナログのスロットル開度信号KSと電圧検出手段20が検出したアナログの端子電圧信号VKKをA/D変換するA/D変換手段22、スロットル開度比較手段23、電圧比較手段13からの比較信号HOとスロットル開度比較手段23からの比較信号KOの論理積を演算する論理積演算手段24を設け、コンデンサ・モジュールM11〜MNMの直並列接続の切り替えを端子電圧信号VKKおよびスロットル開度信号KSに基づいてオン/オフパターンを設定手段14で設定するようにした点が図4に示す制御手段3と基本的に異なる。
なお、スロットル開度比較手段23および論理積演算手段24を除く制御手段21の構成ブロックは、図4に示すものと同じなので説明を省略する。
【0055】
A/D変換手段22は、アナログの端子電圧信号VKKおよびスロットル開度信号KSをそれぞれディジタルの端子電圧VDおよびスロットル開度KDに変換し、端子電圧信号VDを電気量演算手段12、スロットル開度信号KDをスロットル開度比較手段23に供給する。
【0056】
スロットル開度比較手段23はコンパレータで構成し、予め設定したスロットル開度の基準値KRとスロットル開度信号KDを比較し、スロットル開度信号KDが基準値KR以下(KD≦KR)の場合には、例えばHレベルの比較信号KOを論理積演算手段24に提供する。
【0057】
スロットル開度の基準値KRは、例えばスロットル開度全開(100%)の10%値近傍に設定する。
なお、スロットル開度の基準値KRを10%値近傍に設定した理由は、スロットル開度が大きな場合にコンデンサ・モジュールM11〜MNMの直並列接続の切り替えを行うと、切り替え直前の電力が大きいため、切り替え時に駆動に必要とされる電力の供給ができない状態が発生する場合が想定されるためである。
【0058】
論理積演算手段24は論理積演算回路(例えば、AND論理回路)で構成し、図4で説明した電圧比較手段13からの比較信号HOとスロットル開度比較手段23からの比較信号KOの論理積を演算し、比較信号HOおよび比較信号KOの双方がHレベルの場合にのみHレベルの論理積信号XOを設定手段14に提供するし、設定手段14でスイッチ素子SKK、SU1〜SUOおよびSL1〜SLOのオン/オフパターンを設定して直並列接続の切り替えタイミングを正確に決定する。
【0059】
図6に制御手段の直並列接続の切替特性図を示す。
(a)図に直並列接続の切り替えタイミング、(b)図に切り替え後の出力復旧を示す。
(a)図において、時間tOでコンデンサ・アレー出力VDTが所定値VDT1(例えば、40%)を下回り、一方スロットル開度KSも10%を下回ると、制御手段21はコンデンサ・モジュールM11〜MNMの直並列接続の切り替え条件と判定して直並列接続の切り替えを実行する。
【0060】
なお、(a)図では時間tOでコンデンサ・アレー出力VDTおよびスロットル開度KSが切り替え条件を同時に満たすように示したが、コンデンサ・アレー出力VDTおよびスロットル開度KSが切り替え条件を同時に満たす任意の時点で直並列接続の切り替えが実行される。
【0061】
(b)図において、制御手段21が直並列接続の切り替えを制御すると、コンデンサ・アレー出力VDTは設定手段14で予め設定された更新電圧EKまで復旧した後、負荷に要求される電力が供給されて更新電圧EKは時間経過とともに次第に低下していく。
【0062】
図1において、表示手段4は、例えば液晶表示器等の可視表示装置、電気−音響変換器等の可聴表示装置、および双方の組み合わせで構成し、図4に示す故障判定手段18から供給される故障判定信号SVに基づいてコンデンサ・モジュールM11〜MNMが正常か否かを表示する。
また、表示手段4は、設定手段14から供給される更新電圧信号EKに基づいてコンデンサ・モジュールM11〜MNMの直並列接続の切り替えに伴い新たに設定される更新電圧EKを表示する。
【0063】
さらに、表示手段4は、電荷量比較手段17から供給される充電要求信号SQに基づいて充電が必要であることを表示する。
【0064】
このように、この発明に係る電気自動車用電力制御装置1の制御手段21は、スロットル開度センサ5が検出するスロットル開度KSと電圧検出手段20が検出した端子電圧VKKに基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量と電気自動車の負荷状態に対応して電気自動車に最適な電気量を供給することができる。
【0065】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置1の制御手段21は、端子電圧VKKおよびスロットル開度KSに対応して予めスイッチ素子SKK、SU1〜SUOおよびSL1〜SLOのオン/オフパターンを設定する設定手段14を備えたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替えタイミングを正確に決定することができる。
【0066】
さらに、図4の制御手段3および図5の制御手段21が直並列接続の切り替えを制御する場合には、図1に示すコンデンサ・アレー2の電源供給端子P1、P2間に逆流防止ダイオードDを介してバックアップ用コンデンサCBを接続し、切り替え時に発生するコンデンサ・アレー2の電源瞬断(通常数ms)を補償するよう構成する。
【0067】
このように、この発明に係る電気自動車用電力制御装置1は、コンデンサ・アレー2の電源供給端子に、バックアップ用コンデンサCBを設けたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替え時に発生する電気自動車への電力供給の瞬断を防止することができる。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視してスイッチ素子のオン/オフ切り替えを制御し、電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気自動車に必要な電気量を供給することができ、蓄えられた電気エネルギーを効率良く利用することができる。
【0069】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、電気二重層コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段を設けるとともに、制御手段は、電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサの端子電圧に対応した電気量を確保することができるため、電気自動車に必要な電気量を供給することができ、充電された電気エネルギーを有効に活用することができる。
【0070】
さらに、この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、スロットル開度センサが検出するスロットル開度と電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えるので、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量と電気自動車の負荷状態に対応して電気自動車に最適な電気量を供給することができ、端子電圧が低下した場合の高負荷状態にも充分な電力を供給することができる。
【0071】
また、この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段は、端子電圧およびスロットル開度に対応して予めスイッチ素子のオン/オフパターンを設定する設定手段を備えたので、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替えタイミングを正確に決定することができ、端子電圧が低下しても安定した運転性能を維持することができる。
【0072】
さらに、この発明に係る電気自動車用電力制御装置は、コンデンサ・アレーの電源供給端子に、バックアップ用コンデンサを設け、電気二重層コンデンサの直並列接続の切り替え時に発生する電気自動車への電力供給の瞬断を防止することができので、切り替え時に発生する運転性能の不自然さを解消して安定した運転性能を保証することができる。
【0073】
よって、充電された有限な電気エネルギーを効率良く利用でき、安定した運転性能を得ることができる電気自動車用電力制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る電気自動車用電力制御装置の全体構成図
【図2】この発明に係るコンデンサ・モジュールの構成図
【図3】この発明に係るコンデンサ・アレーの全体構成図
【図4】この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段の要部ブロック構成図
【図5】この発明に係る電気自動車用電力制御装置の制御手段の別要部ブロック構成図
【図6】制御手段の直並列接続の切替特性図
【符号の説明】
1…電気自動車用電力制御装置、2…コンデンサ・アレー、3,21…制御手段、4…表示手段、5…スロットル開度センサ、11,22…A/D変換手段、12…電気量演算手段、13…電圧比較手段、14…設定手段、15…接続切替信号発生手段、16…接続切替停止手段、17…電荷量比較手段、18…故障判定手段、19…タイミングパルス発生手段、20…電圧検出手段、23…スロットル開度比較手段、24…論理積演算手段、CB…バックアップ用コンデンサ、CKK…電気二重層コンデンサ、D…逆流防止ダイオード、DKK,DS…制御信号、ED…駆動電源、EK…更新電圧、HO,KO…比較信号、J1,J2…充電端子、KD,KS…スロットル開度信号、M11〜MNM…コンデンサ・モジュール、P1,P2…電源供給端子、QDT…全電荷量、SQ…充電要求信号、ST…設定信号、SV…故障判定信号、TP1,TP2…タイミングパルス、VAV…平均端子電圧、VDT,VKK…端子電圧、Xo…論理積信号。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses an electric double layer capacitor that can be charged as a power source of an electric vehicle, and controls the series / parallel connection switching of the electric double layer capacitor in accordance with the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor. The present invention relates to an electric vehicle power control apparatus capable of driving an electric vehicle with an amount of electricity.
[0002]
[Prior art]
Known power sources for driving electric vehicles that use rechargeable lead-acid batteries are known. Many lead-acid batteries are housed in battery boxes to drive electric vehicle motors with high voltage and high current. Those configured to do so have been put into practical use.
[0003]
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-99723, a conventional power source for driving an electric vehicle is a combination of a plurality of capacitor cells composed of a plurality of electric double layer capacitors in an arbitrary series-parallel manner. The motor of the electric vehicle is driven by the amount of electricity (charge) charged in the battery.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The electric power source for electric vehicles using a conventional lead storage battery or the like as a power source has a relatively large internal resistance such as a lead storage battery, so when a quick charge required for an electric vehicle is performed, a large current flows through the internal resistance. There is a problem that Joule heat corresponding to the power consumption in the internal resistance is generated, and characteristic deterioration or damage occurs in the lead storage battery or the like due to heat generation.
[0005]
In order to solve the above problems, charging of lead-acid batteries, etc., should be carried out slowly, but it takes too much time to charge up to full charge compared to the refueling time to fill a normal gasoline car. There are issues that are not practical.
[0006]
In addition, the electric vehicle power source using the electric double layer capacitor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-99723 is configured to detect a failure of the capacitor cell for each unit of the capacitor cell. When the amount of electricity stored in the multilayer capacitor decreases or when the maximum power mode of the electric vehicle is required, switch the series connection or parallel connection of the electric double layer capacitor to supply the necessary power to the electric vehicle There are issues that cannot be addressed.
[0007]
Moreover, in order to supply the electric power requested | required of an electric vehicle, the technique which can respond by switching the serial connection or parallel connection of an electric double layer capacitor is not known.
[0008]
The present invention has been made to solve such a problem, and its purpose is to switch the series-parallel connection of a plurality of capacitor modules containing electric double layer capacitors, and to achieve optimum power required for an electric vehicle. It is to provide a power control device for an electric vehicle that can supply electric power.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the control means of the electric vehicle power control device according to the present invention monitors the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor to control the on / off switching of the switch element, and the electric double layer capacitor It is characterized by switching the series-parallel connection.
[0010]
The control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention monitors the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor to control switching of the switch element, and switches the series-parallel connection of the electric double layer capacitor. Therefore, a necessary amount of electricity can be supplied to the electric vehicle.
[0011]
Moreover, the electric vehicle power control apparatus according to the present invention is provided with voltage detection means for detecting the terminal voltage of the electric double layer capacitor, and the control means is provided with the electric double layer capacitor based on the terminal voltage detected by the voltage detection means. It is characterized by switching the series-parallel connection.
[0012]
The power control apparatus for an electric vehicle according to the present invention is provided with voltage detection means for detecting the terminal voltage of the electric double layer capacitor, and the control means is connected directly to the electric double layer capacitor based on the terminal voltage detected by the voltage detection means. Since the parallel connection is switched, the amount of electricity corresponding to the terminal voltage of the electric double layer capacitor can be secured, so that the amount of electricity necessary for the electric vehicle can be supplied.
[0013]
The electric vehicle power control apparatus according to the present invention further includes a throttle opening sensor for detecting a throttle opening of the electric vehicle, and the control means detects the throttle opening detected by the throttle opening sensor and the voltage detection means. The series-parallel connection of the electric double layer capacitor is switched based on the terminal voltage.
[0014]
The control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention switches the series-parallel connection of the electric double layer capacitor based on the throttle opening detected by the throttle opening sensor and the terminal voltage detected by the voltage detection means. An optimal amount of electricity can be supplied to the electric vehicle according to the amount of electricity stored in the double layer capacitor and the load state of the electric vehicle.
[0015]
Further, the control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention is characterized by comprising setting means for setting an on / off pattern of the switch element in advance corresponding to the terminal voltage and the throttle opening.
[0016]
The control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention includes setting means for setting an on / off pattern of the switch element in advance corresponding to the terminal voltage and the throttle opening. Connection switching timing can be accurately determined.
[0017]
Furthermore, the electric vehicle power control apparatus according to the present invention is characterized in that a backup capacitor is provided at the power supply terminal of the capacitor array.
[0018]
In the electric vehicle power control apparatus according to the present invention, since the backup capacitor is provided at the power supply terminal of the capacitor array, the instantaneous power supply to the electric vehicle that occurs when switching the series-parallel connection of the electric double layer capacitor is performed. Disconnection can be prevented.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
The present invention uses a plurality of electric double layer capacitors instead of a storage battery as a driving power source for an electric vehicle, and switches the series / parallel connection of the electric double layer capacitors in order to supply the optimum power required for the electric vehicle. It is an object of the present invention to provide an electric vehicle power control apparatus that can cope with the above.
[0020]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power control apparatus for an electric vehicle according to the present invention.
In FIG. 1, a power control device 1 for an electric vehicle includes a capacitor array 2 in which a capacitor module containing an electric double layer capacitor is integrated, and the amount of electricity stored in the capacitor array 2 to monitor the capacitor module. Control means 3 for controlling on / off of switch elements for switching the series connection or parallel connection of the display, display means 4 for displaying the state of the electric quantity of the capacitor array 2, and a power supply terminal P1 of the capacitor array 2 , P2 backflow prevention diode D and backup capacitor CBAnd controlling the driving of the electric vehicle with the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor.
The power supply from the power supply terminals P1 and P2 to the electric vehicle is supplied via the backflow prevention diode D to the drive power supply E.DIs supplied.
[0021]
In addition, the electric vehicle power control apparatus 1 can quickly charge the capacitor array 2 from the external charger via the charging terminals J1 and J2 (charging voltage VC) Is performed.
[0022]
  Further, the electric vehicle power control apparatus 1 connects an external throttle opening sensor 5 to the control means 3, and performs serial connection or parallel connection of capacitor modules based on the throttle opening detected by the throttle opening sensor 5. Switch and control to generate electric power corresponding to the state of the electric vehicle.The concept of “throttle opening” usually means the opening of a throttle valve for adjusting fuel to the internal combustion engine in an internal combustion engine automobile. However, it is obvious that the throttle valve is configured to be interlocked with the accelerator pedal, and the application object of the present invention is based on the electric vehicle. Therefore, in the specification and drawings of the present application, “Throttle opening” is used to mean “amount of accelerator pedal operation”.
[0023]
FIG. 2 is a configuration diagram of a capacitor module according to the present invention.
In FIG. 2, an arbitrary capacitor module MKKIs the electric double layer capacitor CKK, Bypass conductor LKK, Switch element SKKControl signal D provided with connection terminals B1 and B2 and supplied from the control means 3 shown in FIG.KKBased on the switch element SKKON / OFF operation of the electric double layer capacitor C is controlled between the connection terminals B1 and B2.KKOr bypass conductor L between connection terminals B1-B2KKShort circuit with.
[0024]
Electric double layer capacitor CKKIs composed of a capacitor with a large capacity (for example, several farads), charged from an external charger shown in FIG. 1 to accumulate a predetermined amount of electricity (amount of charge), and connected to a plurality of charged capacitors. Stores the amount of electricity corresponding to the power required to drive an electric vehicle.
[0025]
Electric double layer capacitor CKKAt both ends of the electric double layer capacitor CKKThe amount of electricity stored in (for example, terminal voltage VKK) To detect the terminal voltage VKKIs supplied to the control means 3 shown in FIG.KKThe control means 3 is configured to always monitor the state of the amount of electricity stored in the control unit 3.
[0026]
Switch element SKKConsists of a one-circuit, two-contact type electronic switch having a control terminal (for example, a combination of two power FETs), and a control signal D from the control means 3KKThe electric double layer capacitor C in the normal state (solid line display)KKIs connected to the connection terminal B1 and the capacitor module MKKIs used as a capacitor, and in the break state (indicated by a broken line), the bypass conductor LKKIs connected to the connection terminal B1, and the capacitor module SKKIs used as a short bar.
[0027]
Next, the capacitor module M in FIG.KKA capacitor array in which a plurality of devices are connected in series and in parallel to serve as a driving power source for an electric vehicle will be described.
[0028]
FIG. 3 shows an overall configuration diagram of a capacitor array according to the present invention.
In FIG. 3, the capacitor array 2 includes a plurality of capacitor modules M.KKA plurality of capacitor modules M connected in seriesKKCapacitor module M in which multiple capacitors are connected in parallel and arranged in a matrix11~ MNMAnd switch element SU1~ SUO, SL1~ SLOAnd conductor L1~ LOWith.
[0029]
Capacitor array 2 includes each capacitor module M11~ MNMElectric double layer capacitor CKKEach terminal voltage VKKTerminal to take out each capacitor module M11~ MNMEach switch element S ofKKON / OFF of the control signal D from the control means 3KKControl terminal controlled by the switch element SU1~ SUO, SL1~ SLOControl signal D for controlling ON / OFF ofSProvide a terminal for supplying
[0030]
Switch element SU1~ SUOIs a control signal D from the control means 3SCapacitor module M based on11~ M1M-1Are connected to the positive (+) power supply line of the capacitor array 2 or the conductor L.1~ LOIt connects to one of these.
[0031]
On the other hand, switch element SL1~ SLOIs a control signal D from the control means 3SCapacitor module M based onN2~ MNMIs connected to the negative (−) power supply line of the capacitor array 2 or the conductor L.1~ LOIt connects to the other of these.
[0032]
Capacitor module M11~ MN1, M12~ MN2... M1M~ MNMAre connected in series, and the switch element SU1~ SUOAnd switch element SL1~ SLOThe connection is switched by, for example, the switch element S in the charged state or the full charged state.U1~ SUOIs connected to the positive (+) power supply line of the capacitor array 2 (shown by a solid line) and the switch element SL1~ SLOIs connected to the negative (-) power supply line of capacitor array 2 (indicated by a solid line), so that N capacitor modules M each11~ MN1, M12~ MN2... M1M~ MNMAre connected in series, and M sets of capacitor modules M connected in series11~ MN1, M12~ MN2... M1M~ MNMAre connected in parallel to form a power supply for an electric vehicle with N rows and M columns.
[0033]
When the electric vehicle runs for a predetermined time and the terminal voltage of the capacitor array 2 decreases, the switch element SU1~ SUOAnd switch element SL1~ SLOA predetermined number of conductors L1~ LOThe connection is switched to ensure the amount of electricity necessary to continue running. Similarly, when the load becomes heavy, the switch element SU1~ SUOAnd switch element SL1~ SLOThe amount of electricity corresponding to the load is secured.
[0034]
N capacitors connected in series M11~ MN1, M12~ MN2... M1M~ MNMIs a switching element S shown in FIG.KKON / OFF of the control signal D from the control means 3KKAny number of serial connections from 1 to N can be selected.
[0035]
Therefore, the capacitor module M corresponds to the amount of electricity in the capacitor array 2 or the load state of the electric vehicle.11~ MNMBy switching the connection, a power source for driving an electric vehicle can be formed with a degree of freedom within the range of the total charge stored in the capacitor array 2.
[0036]
Capacitor module M11~ MNMEach terminal voltage VKKIs taken out from the terminal as an analog voltage value and supplied to the control means 3, and the control means 3 receives the terminal voltage VKKConstantly monitoring the switch element SKK, SU1~ SUOAnd switch element SL1~ SLOSwitch the connection of capacitor module M11~ MNMSwitch the series-parallel connection.
[0037]
FIG. 4 is a block diagram of the main part of the control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention.
In FIG. 4, the control means 3 includes a voltage detection means 20, an A / D conversion means 11, an electric quantity calculation means 12, a voltage comparison means 13, a setting means 14, a connection switching signal generation means 15, a connection switching stop means 16, an electric charge. An amount comparison unit 17, a failure determination unit 18, and a timing pulse generation unit 19 are provided.
[0038]
The voltage detection means 20 is constituted by, for example, a differential amplifier, and each capacitor module M of the capacitor array 2.11~ MNMTerminal voltage VKKThe analog detection voltage VKODetected by the detection voltage signal VKOIs supplied to the A / D conversion means 11.
[0039]
The A / D conversion means 11 is composed of an A / D converter, and a timing pulse T supplied from a timing pulse generation means 19 is used.P1Based on each capacitor module M11~ MNMAnalog detection voltage signal V fromKOSequentially detect digital voltage VDA / D conversion into detection voltage signal VDIs provided to the electric quantity calculation means 12.
[0040]
The electric quantity calculation means 12 includes a temporary storage means, a memory such as a ROM, an addition calculation function, an average value calculation function, and a charge amount calculation function, and the detection voltage signal V provided from the A / D conversion means 11.DIs temporarily stored, and then the timing pulse T from the timing pulse generating means 19 is stored.P2Based on the detected voltage signal V temporarily storedDAre sequentially read out and the terminal voltage V of the capacitor array 2 by the addition operation functionDTTo calculate this terminal voltage signal VDTIs provided to the voltage comparison means 13, the setting means 14, and the connection switching stop means 16.
[0041]
In addition, the electric quantity calculation means 12 includes a capacitor module M11~ MNMIs stored in the ROM, and the capacitor module M11~ MNMDetection voltage VDAnd the total capacitance Q of the capacitor array 2DTTo calculate the charge signal QDTIs provided to the charge amount comparison means 17.
[0042]
Furthermore, the electric quantity calculation means 12 is connected to the capacitor module M11~ MNMAverage terminal voltage VAVTo calculate the average terminal voltage signal VAVIs provided to the failure determination means 18.
[0043]
The voltage comparison means 13 is a capacitor module M11~ MNMStandard terminal voltage V of capacitor array 2 when fully chargedDTRReference value V of a predetermined ratioK(For example, standard terminal voltage VDTR40 to 30%) of the terminal voltage signal V supplied from the electric quantity calculation means 12DTAnd reference value VKTerminal voltage VDTIs the reference value VKBelow (VDT≦ VK), For example, an H level comparison signal HOIs provided to the setting means 14.
[0044]
The setting means 14 is constituted by a memory such as a ROM, and the terminal voltage V of the capacitor array 2 based on a design value or an experimental value in advance.DTUpdate voltage E corresponding toKThe H level comparison signal H supplied from the voltage comparison means 13 is set.OAnd the terminal voltage signal V supplied from the electric quantity calculation means 12DTBased on the update voltage EKIs read from the ROM, and the update voltage signal EKIs provided to the connection switching stop means 16 and the display means 4 shown in FIG.
[0045]
Further, the setting means 14 is connected to the terminal voltage V of the capacitor array 2.DTUpdate voltage EKSwitch element SKKAnd switch element SU1~ SUO, SL1~ SLOON / OFF pattern setting signal S for setting connection switchingTIs supplied to the connection switching signal generating means 15.
[0046]
The connection switching signal generating means 15 includes an encoding means, and a setting signal S supplied from the setting means 14.TIs converted into a binary code, for example, and the capacitor module M shown in FIG.KKSwitch element SKKControl signal D for controlling ON / OFF ofKK, And switch element SU1~ SUO, SL1~ SLOControl signal D for controlling ON / OFF ofSIs generated.
[0047]
The connection switching stop means 16 is composed of, for example, a comparator using a differential amplifier or the like, and an update voltage signal E supplied from the setting means 14.KTerminal voltage signal V supplied from the electric quantity calculation means 12DTAnd the control signal DKKAnd control signal DSBased on the switch element SKK, SU1~ SUOAnd SL1~ SLOCapacitor module M by ON / OFF operation11~ MNMAs a result of execution of connection switching, a new terminal voltage VDTIs the update voltage EK(VDT≧ EK), For example, an H level inhibition signal IHIs supplied to the voltage comparison means 13, and the comparison signal H from the voltage comparison means 13 is supplied.OProhibit output.
[0048]
Comparison signal H from voltage comparison means 13OIs prohibited, the setting means 14 sends the immediately preceding setting signal S.TControl signal D output from the connection switching signal generating means 15KKAnd control signal DSCompare signal HOIs kept at the value just before it was forbidden.
[0049]
And the update voltage EKTerminal voltage V set toDTDecreases with the power consumption of the electric vehicle, the standard terminal voltage VDTRReference value V of a predetermined ratioKWhen it becomes below, a new update voltage E preset by the setting means 14 again.KFrom the connection switching signal generating means 15, the control signal DKKAnd control signal DSIs output.
[0050]
The charge amount comparison means 17 is constituted by a comparator or the like, and the charge signal Q supplied from the electricity amount calculation means 12.DTAnd the reference charge Q that needs to be chargedKAnd the charge signal QDTIs the reference charge QKBelow (QDT≦ QK), The charge request signal SQIs provided to the display means 4.
[0051]
The failure determination means 18 is composed of a comparator or the like, and the capacitor module M supplied from the A / D conversion means 1111~ MNMDetection voltage signal VDAnd the capacitor module M supplied from the electric quantity calculation means 1211~ MNMAverage terminal voltage signal VAVAnd the detection voltage VDIs the average terminal voltage VAVWhen the value exceeds the specified range with the nominal value, the detection voltage VDCapacitor module M corresponding to11~ MNMIs determined to be abnormal and the failure determination signal SVIs provided to the display means 4.
[0052]
Thus, the control means 3 of the electric vehicle power control apparatus 1 according to the present invention monitors the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor and switches the switch element S.KK, SU1~ SUOAnd SL1~ SLOSince the on / off switching of the electric double layer capacitor is controlled and the series-parallel connection of the electric double layer capacitor is switched, the necessary amount of electricity can be supplied to the electric vehicle.
[0053]
In addition, the electric vehicle power control device 1 according to the present invention includes a terminal voltage V of the electric double layer capacitor.KKIs provided, and the control means 3 is configured to control the terminal voltage V detected by the voltage detection means 20.KOSince the series-parallel connection of the electric double layer capacitor is switched based on the terminal voltage V of the electric double layer capacitorKKTherefore, it is possible to supply the necessary amount of electricity to the electric vehicle.
[0054]
FIG. 5 is a block diagram showing another main part of the control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention.
In FIG. 5, the control means 21 is an analog throttle opening signal K detected by a throttle opening sensor 5 provided outside.SAnd the analog terminal voltage signal V detected by the voltage detection means 20KKA / D conversion means 22 for A / D conversion, throttle opening comparison means 23, comparison signal H from voltage comparison means 13OAnd a comparison signal K from the throttle opening comparison means 23OAND unit 24 for calculating the logical product of the capacitor module M11~ MNMSwitching the series-parallel connection of the terminal voltage signal VKKAnd throttle opening signal KS4 is basically different from the control unit 3 shown in FIG. 4 in that the setting unit 14 sets the on / off pattern.
The configuration blocks of the control means 21 excluding the throttle opening comparison means 23 and the AND operation means 24 are the same as those shown in FIG.
[0055]
The A / D conversion means 22 is an analog terminal voltage signal VKKAnd throttle opening signal KSIs the digital terminal voltage VDAnd throttle opening KDTerminal voltage signal VDElectric quantity calculation means 12, throttle opening signal KDIs supplied to the throttle opening comparison means 23.
[0056]
The throttle opening comparison means 23 is constituted by a comparator, and a preset throttle opening reference value KRAnd throttle opening signal KDAnd the throttle opening signal KDIs the reference value KRBelow (KD≦ KR), For example, an H level comparison signal KOIs provided to the AND operation means 24.
[0057]
Throttle opening reference value KRIs set, for example, in the vicinity of the 10% value of the throttle opening fully open (100%).
Note that the throttle opening reference value KRIs set to a value close to 10% because when the throttle opening is large, the capacitor module M11~ MNMThis is because when the switching of the series-parallel connection is performed, the power immediately before the switching is large, and therefore it is assumed that a state where the power required for driving cannot be supplied at the time of switching occurs.
[0058]
The AND operation means 24 is composed of an AND operation circuit (for example, an AND logic circuit), and the comparison signal H from the voltage comparison means 13 described with reference to FIG.OAnd a comparison signal K from the throttle opening comparison means 23OAnd the comparison signal HOAnd comparison signal KOAND signal X at H level only when both are at H levelOIs provided to the setting means 14 and the setting means 14KK, SU1~ SUOAnd SL1~ SLOThe on / off pattern is set to accurately determine the switching timing of the series-parallel connection.
[0059]
FIG. 6 shows a switching characteristic diagram of the series-parallel connection of the control means.
(A) The switching timing of the series-parallel connection is shown in the figure, and (b) the output recovery after switching is shown in the figure.
(A) In the figure, time tOCapacitor array output VDTIs the predetermined value VDT1(For example, less than 40%), while the throttle opening KSIs less than 10%, the control means 21 uses the capacitor module M.11~ MNMThe switching condition of the serial / parallel connection is determined based on the switching condition of the serial / parallel connection.
[0060]
In addition, in FIG.OCapacitor array output VDTAnd throttle opening KSIs shown to satisfy the switching condition at the same time, but the capacitor array output VDTAnd throttle opening KSSeries / parallel connection switching is executed at any time when the switching conditions are satisfied simultaneously.
[0061]
(B) In the figure, when the control means 21 controls switching of the series-parallel connection, the capacitor array output VDTIs the update voltage E preset by the setting means 14KAfter recovering until the power required for the load is supplied, the update voltage EKGradually decreases over time.
[0062]
In FIG. 1, the display means 4 is composed of a visible display device such as a liquid crystal display, an audible display device such as an electro-acoustic converter, and a combination of both, and is supplied from the failure determination means 18 shown in FIG. Failure judgment signal SVCapacitor module M based on11~ MNMDisplays whether or not is normal.
In addition, the display unit 4 updates the update voltage signal E supplied from the setting unit 14.KCapacitor module M based on11~ MNMUpdate voltage E newly set when switching the series-parallel connectionKIs displayed.
[0063]
Further, the display means 4 is supplied with a charge request signal S supplied from the charge amount comparison means 17.QTo indicate that charging is required.
[0064]
As described above, the control means 21 of the electric vehicle power control apparatus 1 according to the present invention uses the throttle opening K detected by the throttle opening sensor 5.SAnd the terminal voltage V detected by the voltage detection means 20KKSince the series-parallel connection of the electric double layer capacitor is switched based on the above, it is possible to supply an optimal amount of electricity to the electric vehicle corresponding to the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor and the load state of the electric vehicle.
[0065]
In addition, the control means 21 of the electric vehicle power control apparatus 1 according to the present invention includes a terminal voltage VKKAnd throttle opening KSCorresponding to the switch element S in advanceKK, SU1~ SUOAnd SL1~ SLOSince the setting means 14 for setting the ON / OFF pattern is provided, the switching timing of the series-parallel connection of the electric double layer capacitor can be accurately determined.
[0066]
Further, when the control means 3 in FIG. 4 and the control means 21 in FIG. 5 control switching of the series-parallel connection, a backflow prevention diode D is provided between the power supply terminals P1 and P2 of the capacitor array 2 shown in FIG. Backup capacitor C throughBAre connected to compensate for the instantaneous power interruption (usually several ms) of the capacitor array 2 that occurs at the time of switching.
[0067]
Thus, the electric vehicle power control apparatus 1 according to the present invention has a backup capacitor C connected to the power supply terminal of the capacitor array 2.BTherefore, it is possible to prevent an instantaneous interruption of the power supply to the electric vehicle that occurs when switching the series-parallel connection of the electric double layer capacitor.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, the power control apparatus for an electric vehicle according to the present invention monitors the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor to control switching on / off of the switch element, and series-parallel of the electric double layer capacitor. Since the connection is switched, a necessary amount of electricity can be supplied to the electric vehicle, and the stored electric energy can be used efficiently.
[0069]
Further, the electric vehicle power control apparatus according to the present invention is provided with voltage detection means for detecting the terminal voltage of the electric double layer capacitor, and the control means is based on the terminal voltage detected by the voltage detection means. Since the amount of electricity corresponding to the terminal voltage of the electric double layer capacitor can be secured, the amount of electricity necessary for the electric vehicle can be supplied, and the charged electric energy can be effectively used. Can be used.
[0070]
Furthermore, the control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention switches the series-parallel connection of the electric double layer capacitor based on the throttle opening detected by the throttle opening sensor and the terminal voltage detected by the voltage detection means. The electric quantity stored in the electric double layer capacitor and the electric vehicle's load state can be optimally supplied to the electric vehicle, and the power is sufficient even in the high load state when the terminal voltage drops Can be supplied.
[0071]
In addition, since the control means of the electric vehicle power control device according to the present invention includes setting means for previously setting the on / off pattern of the switch element corresponding to the terminal voltage and the throttle opening, the electric double layer capacitor The switching timing of the series-parallel connection can be accurately determined, and stable operation performance can be maintained even if the terminal voltage decreases.
[0072]
Furthermore, the power control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a backup capacitor at the power supply terminal of the capacitor array, and instantaneously supplies power to the electric vehicle that occurs when switching the series-parallel connection of the electric double layer capacitor. Therefore, it is possible to eliminate the unnaturalness of the driving performance that occurs at the time of switching and to assure stable driving performance.
[0073]
Therefore, it is possible to provide a power control apparatus for an electric vehicle that can efficiently use finite electric energy that is charged and that can obtain stable driving performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power control apparatus for an electric vehicle according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a capacitor module according to the present invention.
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a capacitor array according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of the main part of the control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of another main part of the control means of the electric vehicle power control apparatus according to the present invention;
FIG. 6 is a switching characteristic diagram of series-parallel connection of control means.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric vehicle power control device, 2 ... Capacitor array, 3, 21 ... Control means, 4 ... Display means, 5 ... Throttle opening sensor, 11, 22 ... A / D conversion means, 12 ... Electric quantity calculation means , 13 ... voltage comparison means, 14 ... setting means, 15 ... connection switching signal generation means, 16 ... connection switching stop means, 17 ... charge amount comparison means, 18 ... failure determination means, 19 ... timing pulse generation means, 20 ... voltage Detection means, 23 ... throttle opening comparison means, 24 ... logical product calculation means, CB... Capacitor for backup, CKK... Electric double layer capacitor, D ... Backflow prevention diode, DKK, DS... Control signal, ED... Drive power supply, EK... update voltage, HO, KO... Comparison signal, J1, J2 ... Charge terminal, KD, KS... Throttle opening signal, M11~ MNM... Capacitor module, P1, P2 ... Power supply terminal, QDT... Total charge, SQ... Charge request signal, ST... Setting signal, SV... Failure determination signal, TP1, TP2... Timing pulse, VAV... Average terminal voltage, VDT, VKK... Terminal voltage, Xo... AND signal.

Claims (5)

電気二重層コンデンサを収納したコンデンサ・モジュールを一体化したコンデンサ・アレーと、複数の前記コンデンサ・モジュールを直列接続および並列接続する複数のスイッチ素子と、それぞれの前記スイッチ素子のオン/オフ切り替えを制御する制御手段とを備え、前記電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量で電気自動車の駆動を制御する電気自動車用電力制御装置において、
前記コンデンサ・アレーの複数の前記コンデンサ・モジュールは、N個ずつのコンデンサ・モジュールM 11 〜M N1 ,M 12 〜M N2 ,…,M 1M 〜M NM をそれぞれ直列接続し、かつ直列接続されたM組のコンデンサ・モジュールM 11 〜M N1 ,M 12 〜M N2 ,…,M 1M 〜M NM を並列接続して成るN行M列の配列構造を有し、
前記複数のスイッチ素子は、M組の前記コンデンサ・モジュールM 11 〜M N1 ,M 12 〜M N2 ,…,M 1M 〜M NM のそれぞれの間に対応して配置される第1スイッチ素子S U1 〜S U0 および第2スイッチ素子S L1 〜S L0 と、第1スイッチ素子S U1 〜S U0 および第2スイッチ素子S L1 〜S L0 のそれぞれの間に配置される導体L 1 〜L 0 とから構成され、
前記制御手段は、前記電気二重層コンデンサに蓄えられた電気量を監視し、前記第1スイッチ素子S U1 〜S U0 および第2スイッチ素子S L1 〜S L0 のオン/オフ切り替えを制御し、M組の前記コンデンサ・モジュールM 11 〜M N1 ,M 12 〜M N2 ,…,M 1M 〜M NM のそれぞれと導体L 1 〜L 0 のそれぞれとの接続関係を変更して前記電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする電気自動車用電力制御装置。
A capacitor array in which a capacitor module containing an electric double layer capacitor is integrated, a plurality of switch elements that connect a plurality of the capacitor modules in series and in parallel, and on / off switching of each of the switch elements is controlled. An electric vehicle power control device for controlling the driving of the electric vehicle by the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor.
The plurality of capacitor modules of the capacitor array are connected in series with N capacitor modules M 11 to M N1 , M 12 to M N2 ,..., M 1M to M NM , respectively. M sets of capacitor modules M 11 to M N1 , M 12 to M N2 ,..., M 1M to M NM are connected in parallel, and the array structure has N rows and M columns.
The plurality of switch elements are first switch elements S U1 arranged corresponding to each of the M sets of capacitor modules M 11 to M N1 , M 12 to M N2 ,..., M 1M to M NM. from ~S and U0 and the second switching element S L1 ~S L0, conductors L 1 ~L 0 Metropolitan disposed between each of the first switching element S U1 ~S U0 and the second switch element S L1 ~S L0 Configured,
The control means monitors the amount of electricity stored in the electric double layer capacitor and controls on / off switching of the first switch elements S U1 to S U0 and the second switch elements S L1 to S L0 , M The capacitor modules M 11 to M N1 , M 12 to M N2 ,..., M 1M to M NM are changed in connection relation with the conductors L 1 to L 0 to change the electric double layer capacitor. A power control apparatus for an electric vehicle characterized by switching a series-parallel connection.
前記電気二重層コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段を設け、前記制御手段は、前記電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて前記電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする請求項1記載の電気自動車用電力制御装置。  Voltage detection means for detecting a terminal voltage of the electric double layer capacitor is provided, and the control means switches the series-parallel connection of the electric double layer capacitor based on the terminal voltage detected by the voltage detection means. The electric power control apparatus for electric vehicles of Claim 1. 前記電気自動車のアクセル操作量を検出するセンサを設け、前記制御手段は、前記センサが出力する検出信号と前記電圧検出手段が検出した端子電圧に基づいて前記電気二重層コンデンサの直並列接続を切り替えることを特徴とする請求項記載の電気自動車用電力制御装置。The provided electrical detection to Rousset capacitors the accelerator operation amount of the vehicle, the control unit may direct the electric double layer capacitor based on a detection signal and the voltage detecting means terminal voltage detected the previous xenon capacitors outputs 3. The electric vehicle power control apparatus according to claim 2, wherein the parallel connection is switched. 前記制御手段は、前記端子電圧および前記検出信号に対応して予め前記スイッチ素子のオン/オフパターンを設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求項記載の電気自動車用電力制御装置。Wherein, the terminal voltage and the detection signal corresponding to advance the switching element of the on / off pattern characterized by comprising setting means for setting a third aspect electric vehicle power control apparatus as claimed. 前記コンデンサ・アレーの電源供給端子に、バックアップ用コンデンサを設けたことを特徴とする請求項1の電気自動車用電力制御装置。  2. The electric vehicle power control apparatus according to claim 1, wherein a backup capacitor is provided at a power supply terminal of the capacitor array.
JP11768896A 1996-05-13 1996-05-13 Electric vehicle power control device Expired - Fee Related JP3729929B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11768896A JP3729929B2 (en) 1996-05-13 1996-05-13 Electric vehicle power control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11768896A JP3729929B2 (en) 1996-05-13 1996-05-13 Electric vehicle power control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09308014A JPH09308014A (en) 1997-11-28
JP3729929B2 true JP3729929B2 (en) 2005-12-21

Family

ID=14717843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11768896A Expired - Fee Related JP3729929B2 (en) 1996-05-13 1996-05-13 Electric vehicle power control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3729929B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8493036B2 (en) 2006-10-21 2013-07-23 Advanced Analogic Technologies, Inc. Controllable charge paths, and related methods
US8310218B2 (en) 2007-08-08 2012-11-13 Advanced Analogic Technologies, Inc. Time-multiplexed-capacitor DC/DC converter with multiple outputs

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09308014A (en) 1997-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6642692B2 (en) Charge equalizing device for power storage unit
US9397371B2 (en) Storage system and storage controller for storage system
KR101587358B1 (en) A hybrid vehicle
JP4132317B2 (en) Method for maintaining the charging capacity of a traction battery module for a hybrid electric vehicle
US6133707A (en) Battery charging and discharging control apparatus for hybrid powered vehicle
US8754654B2 (en) Power supply device for detecting disconnection of voltage detection lines
JP4185606B2 (en) Method for equalizing voltage of traction battery module for hybrid electric vehicle
US9643498B2 (en) Method for recharging a pair of vehicle batteries of different nominal voltages, and associated system
US20100289452A1 (en) Power supply apparatus for vehicles
US8674659B2 (en) Charge control device and vehicle equipped with the same
US20090315519A1 (en) Control device for a secondary battery and vehicle
JP2004524793A (en) Battery management unit, system, and method
JP2001309563A (en) Building power supply system and battery device
JP4636313B2 (en) Vehicle control device
JP2003174738A (en) Battery power supply unit for motor-driven vehicle
CN103326079B (en) Set of cells and control method thereof
KR20190105786A (en) Vehicle power supply system and method for controlling the same
KR20070083173A (en) Hybrid-typed battery pack operated in high efficiency
JP3615500B2 (en) Battery charge rate adjustment circuit
JP2004023803A (en) Voltage controller for battery pack
CN111546938B (en) Vehicle hybrid storage battery management system and method
JP2004015924A (en) Battery pack controller and control system
JP4054776B2 (en) Hybrid system
JP3729929B2 (en) Electric vehicle power control device
CN110901408B (en) Vehicle power supply control method based on solar auxiliary energy supply

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040831

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041101

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051005

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees