JP2000253509A - 電動車 - Google Patents

電動車

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JP2000253509A
JP2000253509A JP11049843A JP4984399A JP2000253509A JP 2000253509 A JP2000253509 A JP 2000253509A JP 11049843 A JP11049843 A JP 11049843A JP 4984399 A JP4984399 A JP 4984399A JP 2000253509 A JP2000253509 A JP 2000253509A
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JP
Japan
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capacitor
voltage
current
transistor
reactor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11049843A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Jofu
敏昭 上符
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.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JP2000253509A publication Critical patent/JP2000253509A/ja
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    • 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
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Landscapes

  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で寿命も長い安定な電源を有する電動車
を提供する。 【解決手段】 トランジスタTRをONすることにより
電気二重層コンデンサC 1 に蓄積した電気エネルギを放
出してリアクトルLに蓄積し、トランジスタTRをOF
FすることによりリアクトルLに蓄積した電気エネルギ
でコンデンサC2を充電するとともに、コンデンサC2
の両端の電圧を設定電圧Eと比較し、両者の偏差に応じ
てトランジスタTRをON状態にする時間を制御し、ト
ランジスタTRを介して電流iが流れる度にリアクトル
Lに蓄積される電気エネルギでコンデンサC2 を充電す
ることによりこのコンデンサC2 の電圧を一定に保持し
て駆動電動機Mに対する定電圧源として機能させるよう
に電源装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電動車に関し、特に従来
のバッテリを電源とする電動車のバッテリを除去し、こ
のバッテリの代替電源を有する電動車として有用なもの
である。
【0002】
【従来の技術】バッテリを電源としてモータ駆動により
走行する電動車では、一般にバッテリとして、サイクル
充電が可能な鉛蓄電池を用いている。したがって、バッ
テリ(鉛蓄電池)の能力としては、予め定められた走行
時間に亘って給電可能な電源として機能できることが求
められ、かかる能力を有するバッテリー(鉛蓄電池)を
車両に搭載している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の如きバッテリを
電源としてモータ駆動により走行する電動車では、バッ
テリを電源としているため、次のような問題がある。 メンテナンス上の問題 電解液の比重管理が必要で、使用しない状態でも自己放
電して数カ月単位で充電が必要になる。 使用上の問題 充放電サイクル又は放電率等によって寿命に大きなバラ
ツキが生じ、適用上の注意が必要になる。 充電について イ)過充電した場合、内部のガス圧の上昇により、爆発
の危険がある。 ロ)不足充電での繰返し使用は、サルフェーション等に
よる劣化が生じ、容量が急減する。 ハ)充電電流が大きい場合、と同様の理由により危険
であり、電動車の運行タクトやサイクルタイム等から制
約を受け、対策としてシステムの電動車の台数を増やす
必要がでてくる。 寿命について 一般に充放電サイクルは実用レベルで400〜1000
回程度で2〜3年毎に交換を要する。 低温時の容量低下、高温での充放電電流の制限、特
にアルカリバッテリは、高温時(45℃以上)の適用に
ついては問題があり、クーリング等の処置が必要にな
る。
【0004】本発明は、上記従来技術に鑑み、軽量で寿
命も長い安定な電源を有する電動車を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は電気二重層コン
デンサを電源として用いるものである。このように、電
気二重層コンデンサを電源とすることにより、バッテリ
で発生する問題点は解決できる。すなわち、基本的にバ
ッテリが化学反応によって充放電されるのに対して電気
二重層コンデンサは物理現象による充放電のため、繰返
し耐量が大きい。また、高温(70℃)での適用での寿
命も大幅に改善され、使用上の制約はバッテリに較べて
大きい。ところが、このような電気二重層コンデンサの
最大の欠点は、内部インピーダンスが大きく、大電流を
供給した場合には電圧降下が大きく、出力電圧の変動が
大きいことから、適用上微弱電流を供給すれば良い、メ
モリー回路のバックアップ用として用いられてきた。本
発明は、かかる電気二重層コンデンサの欠点を昇圧回路
を設けることにより解決するものであり、次の点を特徴
とする。
【0006】電気二重層コンデンサ、スイッチ手段及び
コンデンサを負荷に対して並列に接続し、電気二重層コ
ンデンサの充電電荷に基づく電流をスイッチ手段をON
状態にすることによりリアクトルに流し、スイッチ手段
をOFF状態にしたときリアクトルに蓄積されたエネル
ギに基づく電流でコンデンサを充電するとともに、この
コンデンサの両端の電圧を設定電圧と比較し、両者の偏
差に応じてスイッチ手段をON状態にする時間を制御
し、スイッチ手段を介して電流が流れる度にリアクトル
に蓄積される電気エネルギでコンデンサを充電すること
によりこのコンデンサの電圧を一定に保持して駆動電動
機に対する定電圧源として機能させるように構成した電
源装置を有すること。
【0007】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。
【0008】図1に示すように、電源部は整流器RFと
電流制限回路CHからなり、端子T 1 、T2 を介して充
電部である電動車の電源装置に接続するようになってい
る。ここで、電気二重層コンデンサC1 、スイッチ手段
であるトランジスタTR及びコンデンサC2 は、電源部
に接続した状態で整流器RFに並列に接続され、整流器
RFから直流電力を供給しつつ電気二重層コンデンサC
1 を充電し、この充電電荷に基づく電流iをトランジス
タTRをON状態にすることによりリアクトルLに流
し、トランジスタTRをOFF状態にしたときリアクト
ルLに蓄積されたエネルギに基づく電流でコンデンサC
2 を充電するようになっている。電動車の駆動電動機M
はコンデンサC2 を電源としてドライブ回路DRを介し
て駆動するようになっている。
【0009】さらに詳言すると、電気二重層コンデンサ
1 には、整流器RF及び電流制限回路CHを介して電
圧eが充電される。この結果、電気二重層コンデンサC
1 に蓄積されたエネルギは、トランジスタTRをONす
ることによりリアクトルL及びトランジスタTRを介し
電流iとなって放電される。ここで電流iは、( e/
L) ×時間tで上昇するが、この電流iが予め設定して
おいた電流設定値ire f に達した時点でトランジスタT
RをOFFにする。トランジスタTRがOFFされる
と、リアクトルLに蓄積されたエネルギはダイオードD
を介してコンデンサC2 を充電する電流となって放出さ
れる。かかる動作を繰り返すことによりコンデンサC2
の電圧が設定電圧Eに近づく。
【0010】このとき、コンデンサC2 の電圧が設定電
圧Eに近づくにつれてトランジスタTRがOFFする電
流iの値が漸減するように制御し、このことによりコン
デンサC2 の電圧を一定に保持することが可能になる。
そこで、本形態においては、トランジスタTRに流れる
電流iを電流検出器Aで検出するとともに、コンデンサ
2 の両端の電圧を電圧検出器Vで検出し、図2に示す
ような制御回路でトランジスタTRのON、OFFを制
御している。すなわち、図2に示すように、設定電圧E
と電圧検出器Vで検出する電圧検出値edet とを比較し
て両者の偏差ΔEをとり、この偏差ΔEに基づき制御部
PIでPI制御を行い設定器Sに供給する。設定器Sは
偏差ΔEに対応する電流設定値iref を出力する。すな
わち、設定器Sは偏差ΔEに対応する電流設定値iref
のマップを記憶しており、このマップは偏差ΔEが大き
くなる程、電流設定値iref が大きくなるように作って
ある。電流設定値iref はコンパレータCPで電流検出
器Aが検出する電流検出値idet と比較される。コンパ
レータCPは、電流検出値idet が電流設定値ire f
なるまでトランジスタTRをONするようにその出力信
号で制御する。
【0011】かかる本形態によれば、コンデンサC2
設定電圧Eになった時点で商用電源をOFFにして電源
部を端子T1 、T2 で切り離し、以後は電気二重層コン
デンサC1 の電気エネルギでコンデンサC2 を一定電圧
に制御し、ドライブ回路DRを介して駆動電動機Mを回
転駆動する。すなわち、コンデンサC2 の電圧検出値e
det が低下すると、その低下に応じて生じた設定電圧値
Eとの偏差ΔEに対応する電流検出値idet になるまで
トランジスタTRがON状態となり、このときトランジ
スタTRを介して流れる電流iによりリアクトルLに電
気エネルギが蓄積され、トランジスタTRがOFF状態
となった時点で、リアクトルLに蓄積する電気エネルギ
でコンデンサC2 を充電する。かくしてコンデンサC2
の両端の電圧は許容範囲の一定電圧とすることができ
る。すなわち、コンデンサC2 は駆動電動機Mの定電圧
源として機能する。このとき、電気二重層コンデンサC
1 が放出する電気エネルギによる電流iの電流値は小さ
いので、電気二重層コンデンサC1 の内部インピーダン
スが大きくても、このことがそれぼど問題となることは
ない。
【0012】一方、電気二重層コンデンサC1 の電荷が
なくなり、コンデンサC2 の電圧を設定電圧Eに保持す
ることができなくなると、再度電気二重層コンデンサC
1 を充電する必要がある。この充電に際しては、電気二
重層コンデンサC1 の特性を活かし、電源部から大きな
充電電流を供給して短時間充電が可能となる。また、寿
命的な制限もなく、充電装置(電源部)の構成もバッテ
リ式のものに較べ簡単になる。
【0013】
【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、本発明によれば次のような効果が得られる。 充電電流は内部インピーダンスで制限されるので、
定格電圧を直接印加でき、充電装置が簡単になるばかり
でなく、急速充電が可能でサイクルタイムの短縮を実現
でき、システムの電動車の台数の低減にも寄与し得る。 充放電回数に制限がなく、寿命が長い。 電源材料が、活性炭と希硫酸であるので、バッテリ
の場合の鉛やニッケル・カドミニュウム・リチュウム電
池に較べ軽量である。このため、電動車の駆動容量の低
減化に資することができる。 温度範囲が広いため、電動車の構造が簡単になる。 バッテリのように液漏れ、爆発等の心配がなく、寿
命も長くなる。 ニッケル、カドミニュウム、鉛等の如く、公害規制
を受けない。 故障時には、回路がオープンとなるので、電気回路
の短絡が発生しない。 微小電流での充電が可能なので、太陽電池等を併用
することが可能であり、屋外車に適用すれば、商用電源
による充電エネルギを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す回路図である。
【図2】図1の一部を抽出して詳細な構成を示す回路図
である。
【符号の説明】
RF 整流器 C1 電気二重層コンデンサ C2 コンデンサ TR トランジスタ L リアクトル M 駆動電動機 A 電流検出器 V 電圧検出器 i 電流 E 設定電圧 iref 電流設定値 edet 電圧検出値 idet 電流検出値 ΔE 偏差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA07 BA01 CA01 CA11 CC02 CC04 DA07 FA06 GB03 5G065 AA08 DA04 GA01 HA03 HA16 LA01 LA02 MA10 NA01 NA02 NA04 NA06 5H115 PA08 PA12 PA15 PC06 PG04 PI16 PI29 PO01 PO09 PO14 PV03 PV23 QN08 QN09 QN22 QN23 QN27 TO12 TO13 5H730 AA00 AA04 AA15 AA17 AS01 AS04 AS13 BB14 CC02 CC25 DD02 DD26 FD01 FD51 FF05 FG01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気二重層コンデンサ、スイッチ手段及
    びコンデンサを負荷に対して並列に接続し、電気二重層
    コンデンサの充電電荷に基づく電流をスイッチ手段をO
    N状態にすることによりリアクトルに流し、スイッチ手
    段をOFF状態にしたときリアクトルに蓄積されたエネ
    ルギに基づく電流でコンデンサを充電するとともに、こ
    のコンデンサの両端の電圧を設定電圧と比較し、両者の
    偏差に応じてスイッチ手段をON状態にする時間を制御
    し、スイッチ手段を介して電流が流れる度にリアクトル
    に蓄積される電気エネルギでコンデンサを充電すること
    によりこのコンデンサの電圧を一定に保持して駆動電動
    機に対する定電圧源として機能させるように構成した電
    源装置を有することを特徴とする電動車。
JP11049843A 1999-02-26 1999-02-26 電動車 Withdrawn JP2000253509A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002159149A (ja) * 2000-11-16 2002-05-31 Toyota Industries Corp 非接触で給電される移動体の電源回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002159149A (ja) * 2000-11-16 2002-05-31 Toyota Industries Corp 非接触で給電される移動体の電源回路

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