JP2000253510A - バッテリーカーの駆動回路 - Google Patents
バッテリーカーの駆動回路Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バッテリーカーに搭載するバッテリーの容量
を最適容量とする。 【解決手段】 充電時には、変圧器１０の交流電流を整
流部２０にて整流した直流電流、または、太陽電池８０
からの直流電流を、降圧チョッパ部３０により、大容量
の電気二重層コンデンサ４０に充電する。その後、走行
時等において、電気二重層コンデンサ４０の電荷を、昇
圧チョッパ部５０により、バッテリー６０に移して、バ
ッテリー６０の充電を行う。バッテリー６０への充電
は、走行時等に行うことができ、バッテリー６０の放電
率を小さくできるため、バッテリー６０として小容量の
ものを採用できる。
を最適容量とする。 【解決手段】 充電時には、変圧器１０の交流電流を整
流部２０にて整流した直流電流、または、太陽電池８０
からの直流電流を、降圧チョッパ部３０により、大容量
の電気二重層コンデンサ４０に充電する。その後、走行
時等において、電気二重層コンデンサ４０の電荷を、昇
圧チョッパ部５０により、バッテリー６０に移して、バ
ッテリー６０の充電を行う。バッテリー６０への充電
は、走行時等に行うことができ、バッテリー６０の放電
率を小さくできるため、バッテリー６０として小容量の
ものを採用できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴルフカートや遊
覧用屋外サービスカーなど、駆動源としてバッテリーを
採用しているバッテリーカーの駆動回路に関し、バッテ
リーの容量を最適容量とすることができるように工夫し
たものである。
覧用屋外サービスカーなど、駆動源としてバッテリーを
採用しているバッテリーカーの駆動回路に関し、バッテ
リーの容量を最適容量とすることができるように工夫し
たものである。
【０００２】
【従来の技術】現在の屋外走行用のサービスカーは、エ
ンジン車が主流でありバッテリーカーは敬遠されてい
た。バッテリーカーが敬遠される原因としては、バッテ
リーカーに使用するモータの容量が大きいことに起因し
て、バッテリーカーの駆動源であるバッテリーの容量が
大きいことが挙げられる。つまり、バッテリーカーで
は、、坂路走行時に必要なトルクと走行速度とを考慮し
てモータ容量を考慮する必要があるが、このモータ容量
は平坦路走行時に必要なモータ容量に比較して数倍（４
〜５倍）であるため、特殊設計されたモータが必要であ
った。このように特殊設計した大容量のモータの電源と
して、必然的に大容量のバッテリーが必要であった。し
かし、環境的な配慮から、モータ駆動するバッテリーカ
ーが注視されてきている。
ンジン車が主流でありバッテリーカーは敬遠されてい
た。バッテリーカーが敬遠される原因としては、バッテ
リーカーに使用するモータの容量が大きいことに起因し
て、バッテリーカーの駆動源であるバッテリーの容量が
大きいことが挙げられる。つまり、バッテリーカーで
は、、坂路走行時に必要なトルクと走行速度とを考慮し
てモータ容量を考慮する必要があるが、このモータ容量
は平坦路走行時に必要なモータ容量に比較して数倍（４
〜５倍）であるため、特殊設計されたモータが必要であ
った。このように特殊設計した大容量のモータの電源と
して、必然的に大容量のバッテリーが必要であった。し
かし、環境的な配慮から、モータ駆動するバッテリーカ
ーが注視されてきている。
【０００３】ここで、現在採用されているバッテリーカ
ーの駆動原理を、図２を参照しつつ説明する。同図に示
すように、バッテリーＢと、トランジスタ等の半導体ス
イッチング素子ＴＲと、モータＭとにより、閉回路が形
成されている。そして、チョッパー制御装置０１によ
り、半導体スイッチング素子ＴＲに流す電流の通流幅を
制御することにより、モータＭを速度制御をして、目標
速度に対応するようにしている。
ーの駆動原理を、図２を参照しつつ説明する。同図に示
すように、バッテリーＢと、トランジスタ等の半導体ス
イッチング素子ＴＲと、モータＭとにより、閉回路が形
成されている。そして、チョッパー制御装置０１によ
り、半導体スイッチング素子ＴＲに流す電流の通流幅を
制御することにより、モータＭを速度制御をして、目標
速度に対応するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在採用されているバ
ッテリーＢの容量は、連続走行し、かつ停止中の制御装
置の消費電力を考慮したものとなっているため、必要容
量以上となっている。また、バッテリー寿命は、図３に
示されるように、放電率によって大きく変わる。屋外走
行車では、年間３００サイクル程度と考え、３年の寿命
と考えると、３０％放電で使用することが必要となり、
この点からも必要以上の容量を使用することになる。
ッテリーＢの容量は、連続走行し、かつ停止中の制御装
置の消費電力を考慮したものとなっているため、必要容
量以上となっている。また、バッテリー寿命は、図３に
示されるように、放電率によって大きく変わる。屋外走
行車では、年間３００サイクル程度と考え、３年の寿命
と考えると、３０％放電で使用することが必要となり、
この点からも必要以上の容量を使用することになる。
【０００５】このことは、バッテリー重量が、車体重量
に対して大きな比率となり、車両としては不利な要因と
なる。
に対して大きな比率となり、車両としては不利な要因と
なる。
【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑み、バッテリ
ー容量の最適化を図ることができるバッテリーカーの駆
動回路を提供することを目的とする。
ー容量の最適化を図ることができるバッテリーカーの駆
動回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、交流電流を直流電流として出力する整流部
と、太陽電池と、電気二重層コンデンサと、充電された
電流を駆動装置に供給するバッテリーと、前記整流部の
電流又は前記太陽電池の電流を前記電気二重層コンデン
サに充電する降圧チョッパ部と、前記電気二重層コンデ
ンサに充電された電流を前記バッテリーに充電する昇圧
チョッパ部とでなることを特徴とする。
明の構成は、交流電流を直流電流として出力する整流部
と、太陽電池と、電気二重層コンデンサと、充電された
電流を駆動装置に供給するバッテリーと、前記整流部の
電流又は前記太陽電池の電流を前記電気二重層コンデン
サに充電する降圧チョッパ部と、前記電気二重層コンデ
ンサに充電された電流を前記バッテリーに充電する昇圧
チョッパ部とでなることを特徴とする。
【０００８】また本発明の構成は、交流電流を直流電流
として出力する整流部と、太陽電池と、電気二重層コン
デンサと、充電された電流を駆動装置に供給するバッテ
リーと、第１のスイッチング素子と、第１の直流リアク
トルと、第１のダイオードとを有しており、第１のスイ
ッチング素子が導通状態になると、前記整流部の電流又
は前記太陽電池の電流が第１のスイッチング素子と第１
の直流リアクトルを流れて前記電気二重層コンデンサに
充電され、前記電気二重層コンデンサに流入する電流の
電流値が目標上限コンデンサ電流値に達すると第１のス
イッチング素子が遮断状態にされて、第１の直流リアク
トルと前記電気二重層コンデンサと第１のダイオードと
でなる閉回路に環流電流を流し、この環流電流の電流値
が目標下限コンデンサ電流値になると第１のスイッチン
グ素子が再び導通状態となる動作が繰り返され、しか
も、第１のスイッチング素子の導通・遮断動作は、前記
電気二重層コンデンサの充電電圧の電圧値が目標コンデ
ンサ電圧値になるまで行われる降圧チョッパ部と、第２
のスイッチング素子と、第２の直流リアクトルと、第２
のダイオードとを有しており、第２のスイッチング素子
が導通状態になると、前記電気二重層コンデンサに充電
された電流がこの電気二重層コンデンサと第２の直流リ
アクトルと第２のスイッチング素子とでなる閉回路に環
流し、この環流する電流の電流値が目標バッテリー電流
値になると第２のスイッチング素子が遮断状態にされ
て、前記電気二重層コンデンサに充電された電圧と第２
の直流リアクトルの電磁エネルギーにより生じた電圧と
による電流が第２のダイオードを介して前記バッテリー
に充電されるとともに、一旦遮断状態となった第２のス
イッチング素子は前回に導通状態になった時点から一定
時間経過すると再び導通状態となる動作が繰り返され、
しかも、第２のスイッチング素子の導通・遮断動作は、
前記バッテリーの充電電圧の電圧値が目標バッテリー電
圧値に等しくなってから一定時間が経過するまで行われ
る昇圧チョッパ部とでなることを特徴とする。
として出力する整流部と、太陽電池と、電気二重層コン
デンサと、充電された電流を駆動装置に供給するバッテ
リーと、第１のスイッチング素子と、第１の直流リアク
トルと、第１のダイオードとを有しており、第１のスイ
ッチング素子が導通状態になると、前記整流部の電流又
は前記太陽電池の電流が第１のスイッチング素子と第１
の直流リアクトルを流れて前記電気二重層コンデンサに
充電され、前記電気二重層コンデンサに流入する電流の
電流値が目標上限コンデンサ電流値に達すると第１のス
イッチング素子が遮断状態にされて、第１の直流リアク
トルと前記電気二重層コンデンサと第１のダイオードと
でなる閉回路に環流電流を流し、この環流電流の電流値
が目標下限コンデンサ電流値になると第１のスイッチン
グ素子が再び導通状態となる動作が繰り返され、しか
も、第１のスイッチング素子の導通・遮断動作は、前記
電気二重層コンデンサの充電電圧の電圧値が目標コンデ
ンサ電圧値になるまで行われる降圧チョッパ部と、第２
のスイッチング素子と、第２の直流リアクトルと、第２
のダイオードとを有しており、第２のスイッチング素子
が導通状態になると、前記電気二重層コンデンサに充電
された電流がこの電気二重層コンデンサと第２の直流リ
アクトルと第２のスイッチング素子とでなる閉回路に環
流し、この環流する電流の電流値が目標バッテリー電流
値になると第２のスイッチング素子が遮断状態にされ
て、前記電気二重層コンデンサに充電された電圧と第２
の直流リアクトルの電磁エネルギーにより生じた電圧と
による電流が第２のダイオードを介して前記バッテリー
に充電されるとともに、一旦遮断状態となった第２のス
イッチング素子は前回に導通状態になった時点から一定
時間経過すると再び導通状態となる動作が繰り返され、
しかも、第２のスイッチング素子の導通・遮断動作は、
前記バッテリーの充電電圧の電圧値が目標バッテリー電
圧値に等しくなってから一定時間が経過するまで行われ
る昇圧チョッパ部とでなることを特徴とする。
【０００９】また本発明の構成は、前記バッテリーの充
電電圧の電圧値が目標バッテリー電圧値に近づいていく
と、前記目標バッテリー電流値は徐々に低減され、前記
バッテリーの充電電圧の電圧値が目標バッテリー電圧値
に等しくなった後は、前記目標バッテリー電流値は補充
バッテリー電流値にまで小さくされることを特徴とす
る。
電電圧の電圧値が目標バッテリー電圧値に近づいていく
と、前記目標バッテリー電流値は徐々に低減され、前記
バッテリーの充電電圧の電圧値が目標バッテリー電圧値
に等しくなった後は、前記目標バッテリー電流値は補充
バッテリー電流値にまで小さくされることを特徴とす
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態にか
かるバッテリーカーの駆動回路を、図１を参照しつつ詳
細に説明する。
かるバッテリーカーの駆動回路を、図１を参照しつつ詳
細に説明する。
【００１１】図１に示すように、このバッテリーカーの
駆動回路は、変圧器１０と、整流部２０と、降圧チョッ
パ部３０と、電気二重層コンデンサ４０と、昇圧チョッ
パ部５０と、バッテリー６０と、駆動装置７０と、太陽
電池８０とで構成されている。
駆動回路は、変圧器１０と、整流部２０と、降圧チョッ
パ部３０と、電気二重層コンデンサ４０と、昇圧チョッ
パ部５０と、バッテリー６０と、駆動装置７０と、太陽
電池８０とで構成されている。
【００１２】変圧器１０は、商用交流電圧が入力され、
バッテリー６０を充電するのに適切な電圧値に変圧した
交流電圧を出力する。
バッテリー６０を充電するのに適切な電圧値に変圧した
交流電圧を出力する。
【００１３】整流部２０は、ダイオードＤ２１，Ｄ２
２，Ｄ２３，Ｄ２４により形成したダイオードブリッジ
全波整流回路と、平滑コンデンサＣ２１とで構成されて
いる。この整流部２０は、変圧器１０の交流電流を直流
電流に整流して出力する。
２，Ｄ２３，Ｄ２４により形成したダイオードブリッジ
全波整流回路と、平滑コンデンサＣ２１とで構成されて
いる。この整流部２０は、変圧器１０の交流電流を直流
電流に整流して出力する。
【００１４】降圧チョッパ部３０は、第１のスイッチン
グ素子ＴＲ１と、第１の直流リアクトルＬ１と、第１の
ダイオードＤ１とで構成されている。スイッチング素子
ＴＲ１としては、ＩＧＢＴやパワートランジスタやＦＥ
Ｔなどを用いることができる。詳細動作は後述するが、
この降圧チョッパ部３０は、整流部２０から出力された
直流電流や、太陽電池８０から出力される直流電流を、
電気二重層コンデンサ４０に充電する動作を行う。
グ素子ＴＲ１と、第１の直流リアクトルＬ１と、第１の
ダイオードＤ１とで構成されている。スイッチング素子
ＴＲ１としては、ＩＧＢＴやパワートランジスタやＦＥ
Ｔなどを用いることができる。詳細動作は後述するが、
この降圧チョッパ部３０は、整流部２０から出力された
直流電流や、太陽電池８０から出力される直流電流を、
電気二重層コンデンサ４０に充電する動作を行う。
【００１５】電気二重層コンデンサ４０は、電解質中の
アニオン（陰イオン），カチオン（陽イオン）をそれぞ
れ正極，負極に物理吸着させて分極性電極に電気を蓄え
るという原理で動作するコンデンサであり、アルミニウ
ム電解コンデンサに代表される電極間に誘電体を有する
コンデンサに比べて、体積あたりの容量が３００〜１０
００倍大きい大容量コンデンサである。この電気二重層
コンデンサ４０は、大電流により充電することができ、
充電時間は短い。
アニオン（陰イオン），カチオン（陽イオン）をそれぞ
れ正極，負極に物理吸着させて分極性電極に電気を蓄え
るという原理で動作するコンデンサであり、アルミニウ
ム電解コンデンサに代表される電極間に誘電体を有する
コンデンサに比べて、体積あたりの容量が３００〜１０
００倍大きい大容量コンデンサである。この電気二重層
コンデンサ４０は、大電流により充電することができ、
充電時間は短い。
【００１６】更に説明すると、電気二重層コンデンサ４
０の充電電流・放電電流の電流値の制限は、内部インピ
ーダンスにより規制される。電気二重層コンデンサ４０
の内部インピーダンスは小さいので、その充・放電電流
の電流値は、バッテリーの充・放電電流の電流値に比べ
て、極めて大きい（１０数倍である）。具体例で説明す
ると、電気二重層コンデンサ４０は、その容量が２００
０Ｆ、、その充電電圧が２．５Ｖ、その内部抵抗が５ｍ
Ωである場合には、充電許容電流は５００Ａ（＝２．５
Ｖ／５ｍΩ）と極めて大きい。
０の充電電流・放電電流の電流値の制限は、内部インピ
ーダンスにより規制される。電気二重層コンデンサ４０
の内部インピーダンスは小さいので、その充・放電電流
の電流値は、バッテリーの充・放電電流の電流値に比べ
て、極めて大きい（１０数倍である）。具体例で説明す
ると、電気二重層コンデンサ４０は、その容量が２００
０Ｆ、、その充電電圧が２．５Ｖ、その内部抵抗が５ｍ
Ωである場合には、充電許容電流は５００Ａ（＝２．５
Ｖ／５ｍΩ）と極めて大きい。
【００１７】昇圧チョッパ部５０は、第２のスイッチン
グ素子ＴＲ２と、第２の直流リアクトルＬ２と、第２の
ダイオードＤ２とで構成されている。スイッチング素子
ＴＲ２としては、ＩＧＢＴやパワートランジスタやＦＥ
Ｔなどを用いることができる。詳細動作は後述するが、
この昇圧チョッパ部５０は、電気二重層コンデンサ４０
に充電された電流を、小さな電流値にしてバッテリー６
０に充電する動作を行う。
グ素子ＴＲ２と、第２の直流リアクトルＬ２と、第２の
ダイオードＤ２とで構成されている。スイッチング素子
ＴＲ２としては、ＩＧＢＴやパワートランジスタやＦＥ
Ｔなどを用いることができる。詳細動作は後述するが、
この昇圧チョッパ部５０は、電気二重層コンデンサ４０
に充電された電流を、小さな電流値にしてバッテリー６
０に充電する動作を行う。
【００１８】バッテリー６０は、充電された電流を駆動
装置７０に供給する。駆動装置７０は電気モータやイン
バータ等を内蔵しており、供給された電流により電気モ
ータが駆動して、バッテリーカーが走行する。
装置７０に供給する。駆動装置７０は電気モータやイン
バータ等を内蔵しており、供給された電流により電気モ
ータが駆動して、バッテリーカーが走行する。
【００１９】ここで、充電動作について詳細に説明す
る。充電動作は、バッテリー６０の充電量が低下してき
て地上局に戻り商用電源を利用して充電する場合と、停
止中や走行中において太陽電池８０にて充電する場合と
がある。
る。充電動作は、バッテリー６０の充電量が低下してき
て地上局に戻り商用電源を利用して充電する場合と、停
止中や走行中において太陽電池８０にて充電する場合と
がある。
【００２０】バッテリーカーが地上局に戻ってきて充電
する場合には、まず変圧器１０を商用電源に接続する。
そうすると、変圧器１０から出力された交流電流は、整
流部２０にて整流されて直流電流となる。
する場合には、まず変圧器１０を商用電源に接続する。
そうすると、変圧器１０から出力された交流電流は、整
流部２０にて整流されて直流電流となる。
【００２１】降圧チョッパ３０のスイッチング素子ＴＲ
１が導通状態になると、整流部２０からの電流ｉ１が、
スイッチング素子ＴＲ１と直流リアクトルＬ１を流れて
電気二重層コンデンサ４０に充電される。このとき、整
流部２０の出力電圧（コンデンサＣ２１の両端電圧）を
Ｅ２０、直流リアクトルＬ１のリアクタンスをＬ１、時
間をｔとすると、電流ｉ１は（Ｅ２０／Ｌ１）×ｔの割
合で電流値が上昇していく。
１が導通状態になると、整流部２０からの電流ｉ１が、
スイッチング素子ＴＲ１と直流リアクトルＬ１を流れて
電気二重層コンデンサ４０に充電される。このとき、整
流部２０の出力電圧（コンデンサＣ２１の両端電圧）を
Ｅ２０、直流リアクトルＬ１のリアクタンスをＬ１、時
間をｔとすると、電流ｉ１は（Ｅ２０／Ｌ１）×ｔの割
合で電流値が上昇していく。
【００２２】電流ｉ１の電流値が上昇してきて、予め決
めた目標上限コンデンサ電流値ＩＣ１に達すると、スイ
ッチング素子ＴＲ１が遮断状態となる。なお、目標上限
コンデンサ電流値ＩＣ１は、電気二重層コンデンサ４０
の特性によって決定される大きな値である。
めた目標上限コンデンサ電流値ＩＣ１に達すると、スイ
ッチング素子ＴＲ１が遮断状態となる。なお、目標上限
コンデンサ電流値ＩＣ１は、電気二重層コンデンサ４０
の特性によって決定される大きな値である。
【００２３】スイッチング素子ＴＲ１が遮断状態になる
と、直流リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーに
より、直流リアクトルＬ１と電気二重層コンデンサ４０
とダイオードＤ１とでなる閉回路に、環流電流ｉ２が流
れる。この環流電流ｉ２の電流値は、前記閉回路（Ｌ１
→４０→Ｄ１→Ｌ１）の内部抵抗により減衰していく。
と、直流リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーに
より、直流リアクトルＬ１と電気二重層コンデンサ４０
とダイオードＤ１とでなる閉回路に、環流電流ｉ２が流
れる。この環流電流ｉ２の電流値は、前記閉回路（Ｌ１
→４０→Ｄ１→Ｌ１）の内部抵抗により減衰していく。
【００２４】そして、環流電流ｉ２の電流値が、予め設
定した目標下限コンデンサ電流値ＩＣ２に達すると、ス
イッチング素子ＴＲ１が再び導通状態となる。スイッチ
ング素子ＴＲ１が導通状態になると、再び電流ｉ１が流
れる。
定した目標下限コンデンサ電流値ＩＣ２に達すると、ス
イッチング素子ＴＲ１が再び導通状態となる。スイッチ
ング素子ＴＲ１が導通状態になると、再び電流ｉ１が流
れる。
【００２５】このようにして、スイッチング素子ＴＲ１
が導通・遮断動作を繰り返して、電流ｉ１，ｉ２が流れ
ることにより、電気二重層コンデンサ４０は充電されて
いく。電気二重層コンデンサ４０の充電電圧値が、予め
設定した目標コンデンサ電圧値ＶＣ０になったら、スイ
ッチング素子ＴＲ１の動作を停止すると共に、変圧器１
０を商用電源から切り離す。
が導通・遮断動作を繰り返して、電流ｉ１，ｉ２が流れ
ることにより、電気二重層コンデンサ４０は充電されて
いく。電気二重層コンデンサ４０の充電電圧値が、予め
設定した目標コンデンサ電圧値ＶＣ０になったら、スイ
ッチング素子ＴＲ１の動作を停止すると共に、変圧器１
０を商用電源から切り離す。
【００２６】かくして、地上局での充電操作は終了す
る。このとき、電流ｉ１，ｉ２の電流値は、電気二重層
コンデンサ４０の内部抵抗で決められる電流値まで許容
されるので、大電流値とすることができる。この結果、
電気二重層コンデンサ４０への充電は短時間で終了す
る。つまり、地上局での充電操作は短時間で終了する。
る。このとき、電流ｉ１，ｉ２の電流値は、電気二重層
コンデンサ４０の内部抵抗で決められる電流値まで許容
されるので、大電流値とすることができる。この結果、
電気二重層コンデンサ４０への充電は短時間で終了す
る。つまり、地上局での充電操作は短時間で終了する。
【００２７】具体的には、地上局での（電気二重層コン
デンサ４０への）充電時間Ｔは次式で表される。 Ｔ＝（ＶＣ０／ｉ１）×Ｃ４０ 但し、ＶＣ０・・・目標コンデンサ電圧値 Ｃ４０・・・電気二重層コンデンサの静電容量
デンサ４０への）充電時間Ｔは次式で表される。 Ｔ＝（ＶＣ０／ｉ１）×Ｃ４０ 但し、ＶＣ０・・・目標コンデンサ電圧値 Ｃ４０・・・電気二重層コンデンサの静電容量
【００２８】また、電気二重層コンデンサ４０には大電
流により充電ができるため、電気二重層コンデンサ４０
への印加電圧が過大にならないように注意するだけでよ
く、制御動作設計は簡単にできる。
流により充電ができるため、電気二重層コンデンサ４０
への印加電圧が過大にならないように注意するだけでよ
く、制御動作設計は簡単にできる。
【００２９】また、太陽電池８０により太陽光発電が可
能な場合は、太陽電池８０から出力された直流電流を、
スイッチング素子ＴＲ１を導通・遮断動作させることに
より、上述したのと同様にして、電気二重層コンデンサ
４０への充電をしていく。このため、晴天時には、地上
局からの充電を必要とせず省エネを図ることができる。
このように太陽電池８０による充電は、バッテリーカー
の停止中や走行中にかかわらず、実行することができ
る。
能な場合は、太陽電池８０から出力された直流電流を、
スイッチング素子ＴＲ１を導通・遮断動作させることに
より、上述したのと同様にして、電気二重層コンデンサ
４０への充電をしていく。このため、晴天時には、地上
局からの充電を必要とせず省エネを図ることができる。
このように太陽電池８０による充電は、バッテリーカー
の停止中や走行中にかかわらず、実行することができ
る。
【００３０】電気二重層コンデンサ４０への充電が完了
したら、バッテリーカーでは、走行時や停止時におい
て、昇圧チョッパ部５０を動作させ、電気二重層コンデ
ンサ４０に充電された電荷を、バッテリー６０に移し
て、バッテリー６０の充電をする。
したら、バッテリーカーでは、走行時や停止時におい
て、昇圧チョッパ部５０を動作させ、電気二重層コンデ
ンサ４０に充電された電荷を、バッテリー６０に移し
て、バッテリー６０の充電をする。
【００３１】ここで、昇圧チョッパ部５０の動作を説明
する。スイッチング素子ＴＲ２が導通状態になると、電
気二重層コンデンサ４０と直流リアクトルＬ２とスイッ
チング素子ＴＲ２とでなる閉回路に、充電状態となって
いる電気二重層コンデンサ４０から出力された電流ｉ３
が環流する。このとき、電気二重層コンデンサ４０の充
電電圧をＶ４０、直流リアクトルＬ２のリアクタンスを
Ｌ２、時間をｔとすると、電流ｉ３は（Ｖ４０／Ｌ２）
×ｔの割合で電流値が上昇していく。
する。スイッチング素子ＴＲ２が導通状態になると、電
気二重層コンデンサ４０と直流リアクトルＬ２とスイッ
チング素子ＴＲ２とでなる閉回路に、充電状態となって
いる電気二重層コンデンサ４０から出力された電流ｉ３
が環流する。このとき、電気二重層コンデンサ４０の充
電電圧をＶ４０、直流リアクトルＬ２のリアクタンスを
Ｌ２、時間をｔとすると、電流ｉ３は（Ｖ４０／Ｌ２）
×ｔの割合で電流値が上昇していく。
【００３２】電流ｉ３の電流値が上昇してきて、予め決
めた目標バッテリー電流値ＩＢＯになると、スイッチン
グ素子ＴＲ２が遮断状態となる。なお、目標バッテリー
電流値ＩＢＯは、バッテリー６０の特性によって決定さ
れる小さな値である。
めた目標バッテリー電流値ＩＢＯになると、スイッチン
グ素子ＴＲ２が遮断状態となる。なお、目標バッテリー
電流値ＩＢＯは、バッテリー６０の特性によって決定さ
れる小さな値である。
【００３３】スイッチング素子ＴＲ２が遮断状態になる
と、電気二重層コンデンサ４０に充電された電圧と、直
流リアクトルＬ２の電磁エネルギーにより生じた電圧と
が加わり、これにより、電流ｉ４がダイオードＤ２を介
してバッテリー６０に充電される。
と、電気二重層コンデンサ４０に充電された電圧と、直
流リアクトルＬ２の電磁エネルギーにより生じた電圧と
が加わり、これにより、電流ｉ４がダイオードＤ２を介
してバッテリー６０に充電される。
【００３４】一旦遮断状態となったスイッチング素子Ｔ
Ｒ２は、前回に導通状態になった時点から一定時間経過
すると、再び導通状態となり、これにより再び電流ｉ３
が流れる。このように、スイッチング素子ＴＲ２を導通
状態にすることにより電流ｉ３を流し、スイッチング素
子ＴＲ２を遮断状態にすることにより電流ｉ４を流す動
作を繰り返していくことにより、バッテリー６０への充
電が行われる。
Ｒ２は、前回に導通状態になった時点から一定時間経過
すると、再び導通状態となり、これにより再び電流ｉ３
が流れる。このように、スイッチング素子ＴＲ２を導通
状態にすることにより電流ｉ３を流し、スイッチング素
子ＴＲ２を遮断状態にすることにより電流ｉ４を流す動
作を繰り返していくことにより、バッテリー６０への充
電が行われる。
【００３５】このとき、電流ｉ４の電流値は、目標バッ
テリー電流値ＩＢＯにより規制されるため、バッテリー
６０に対してダメージを与えることなく最適な電流値に
て充電をすることができる。
テリー電流値ＩＢＯにより規制されるため、バッテリー
６０に対してダメージを与えることなく最適な電流値に
て充電をすることができる。
【００３６】上述したように、スイッチング素子ＴＲ２
の導通開始は、一定周期で（一定時間毎に）行われ、ス
イッチング素子ＴＲ２の遮断開始は、電流ｉ３の電流値
が目標バッテリー電流値ＩＢＯになると行われる。
の導通開始は、一定周期で（一定時間毎に）行われ、ス
イッチング素子ＴＲ２の遮断開始は、電流ｉ３の電流値
が目標バッテリー電流値ＩＢＯになると行われる。
【００３７】バッテリー６０の充電電圧の電圧値が、予
め設定した目標バッテリー電圧値ＶＢＯに近づいていく
と、過充電を防止するために、目標バッテリー電流値Ｉ
ＢＯを徐々に低減していく。
め設定した目標バッテリー電圧値ＶＢＯに近づいていく
と、過充電を防止するために、目標バッテリー電流値Ｉ
ＢＯを徐々に低減していく。
【００３８】そして、バッテリー６０の充電電圧の電圧
値が、予め設定した目標バッテリー電圧値ＶＢＯに達し
た後は、目標バッテリー電流値ＩＢＯを、補充バッテリ
ー電流値ＩＢＨにまで下げて、バッテリー６０への充電
動作を数時間継続する。このため、車両走行によりバッ
テリー６０から放電された電荷は、直ちに、電気二重層
コンデンサ４０に蓄えた電荷により充電される。なお、
補充バッテリー電流値ＩＢＨは、目標バッテリー電流値
ＩＢＯに比べて大幅に小さい値としている。
値が、予め設定した目標バッテリー電圧値ＶＢＯに達し
た後は、目標バッテリー電流値ＩＢＯを、補充バッテリ
ー電流値ＩＢＨにまで下げて、バッテリー６０への充電
動作を数時間継続する。このため、車両走行によりバッ
テリー６０から放電された電荷は、直ちに、電気二重層
コンデンサ４０に蓄えた電荷により充電される。なお、
補充バッテリー電流値ＩＢＨは、目標バッテリー電流値
ＩＢＯに比べて大幅に小さい値としている。
【００３９】なお、バッテリー６０の充電電圧値が、目
標バッテリー電圧値ＶＢＯよりも小さくなったら、補充
バッテリー電流値ＩＢＨを目標バッテリー電流値ＩＢＯ
に戻して、バッテリー６０への充電をする。
標バッテリー電圧値ＶＢＯよりも小さくなったら、補充
バッテリー電流値ＩＢＨを目標バッテリー電流値ＩＢＯ
に戻して、バッテリー６０への充電をする。
【００４０】以上のようにバッテリー６０への充電は、
バッテリーカーの走行中にも行われる。このとき、走行
時のバッテリー６０からの放電電流が充電電流よりも大
きい場合には、電気二重層コンデンサ４０からの充電
は、走行していたバッテリーカーが停止した後も継続し
て行われる。この結果、屋外走行用バッテリーカーのよ
うに走行時間に対し停止時間が長い用途に対しては、バ
ッテリー容量を小さくしても、電気二重層コンデンサ４
０の容量を最大走行時間に対してもつように選定するこ
とにより、バッテリー６０の放電率は極めて小さくで
き、高寿命化が図れる。
バッテリーカーの走行中にも行われる。このとき、走行
時のバッテリー６０からの放電電流が充電電流よりも大
きい場合には、電気二重層コンデンサ４０からの充電
は、走行していたバッテリーカーが停止した後も継続し
て行われる。この結果、屋外走行用バッテリーカーのよ
うに走行時間に対し停止時間が長い用途に対しては、バ
ッテリー容量を小さくしても、電気二重層コンデンサ４
０の容量を最大走行時間に対してもつように選定するこ
とにより、バッテリー６０の放電率は極めて小さくで
き、高寿命化が図れる。
【００４１】結局、充電容量の大きな電気二重層コンデ
ンサ４０を用いているため、バッテリー６０の容量を、
屋外走行用バッテリーカーのバッテリー容量を、要求仕
様に合致する最低容量に選定することができるのであ
る。
ンサ４０を用いているため、バッテリー６０の容量を、
屋外走行用バッテリーカーのバッテリー容量を、要求仕
様に合致する最低容量に選定することができるのであ
る。
【００４２】なお、曇天時や雨の日には、地上局による
充電を短時間に行えるように、変圧器１０，整流部２
０，スイッチング素子ＴＲ１の容量を選定すれば、電気
二重層コンデンサ４０の充電電流を大きく選定できるの
で、実用上の問題はなくなる。
充電を短時間に行えるように、変圧器１０，整流部２
０，スイッチング素子ＴＲ１の容量を選定すれば、電気
二重層コンデンサ４０の充電電流を大きく選定できるの
で、実用上の問題はなくなる。
【００４３】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明によれば、地上局での充電の他に太陽電
池での充電も行うことができるため、バッテリーの容量
を小さくすることができる。さらに詳述すると、バッテ
リー容量をバッテリーカーの１日当りの総走行時に要す
る容量に選定しても、年間の太陽電池不使用日数を６０
日とした場合、この時のバッテリー放電率は１００％で
あり、８０％容量低下を寿命と考えると２００サイクル
程度となる。また、晴天日を２４０日とすると、この時
の放電率を１０％以下と考えると、充電サイクルによる
寿命は考慮する必要がなくなる。したがって寿命は約３
年と考えられ、従来のバッテリーカーのバッテリー寿命
程度となることから、バッテリーの小容量化が図れる。
ように、本発明によれば、地上局での充電の他に太陽電
池での充電も行うことができるため、バッテリーの容量
を小さくすることができる。さらに詳述すると、バッテ
リー容量をバッテリーカーの１日当りの総走行時に要す
る容量に選定しても、年間の太陽電池不使用日数を６０
日とした場合、この時のバッテリー放電率は１００％で
あり、８０％容量低下を寿命と考えると２００サイクル
程度となる。また、晴天日を２４０日とすると、この時
の放電率を１０％以下と考えると、充電サイクルによる
寿命は考慮する必要がなくなる。したがって寿命は約３
年と考えられ、従来のバッテリーカーのバッテリー寿命
程度となることから、バッテリーの小容量化が図れる。
【００４４】また、バッテリーの放電率を小さくできる
ため、シールドバッテリーが採用でき、バッテリー捕集
に必要な補水作業をなくすことができ、保全性の向上を
図ることができる。
ため、シールドバッテリーが採用でき、バッテリー捕集
に必要な補水作業をなくすことができ、保全性の向上を
図ることができる。
【００４５】また、バッテリーの小型化によりバッテリ
ーカーの自重低減が図れる。
ーカーの自重低減が図れる。
【００４６】更に、エンジン車に比較してクリーンであ
り、しかも、太陽電池を使うことで省エネ化による運転
コストの低減を図ることができる。
り、しかも、太陽電池を使うことで省エネ化による運転
コストの低減を図ることができる。
【００４７】また更に、エンジン車では、力行−回生制
動の切替時に伝達トルク係数が変化するため、滑らかな
制御ができないが、電気モータでは、４象限運転が可能
で乗り心地のよい制御ができる。
動の切替時に伝達トルク係数が変化するため、滑らかな
制御ができないが、電気モータでは、４象限運転が可能
で乗り心地のよい制御ができる。
【図１】本発明の実施の形態にかかるバッテリーカーの
駆動回路を示す回路図。
駆動回路を示す回路図。
【図２】バッテリーカーの従来の駆動回路を示す構成
図。
図。
【図３】バッテリーのサイクル寿命特性を示す特性図。
１０ 変圧器 ２０ 整流部 ３０ 降圧チョッパ部 ４０ 電気二重層コンデンサ ５０ 昇圧チョッパ部 ６０ バッテリー ７０ 駆動装置 ８０ 太陽電池
Claims (3)
- 【請求項１】 交流電流を直流電流として出力する整流
部と、太陽電池と、電気二重層コンデンサと、充電され
た電流を駆動装置に供給するバッテリーと、前記整流部
の電流又は前記太陽電池の電流を前記電気二重層コンデ
ンサに充電する降圧チョッパ部と、前記電気二重層コン
デンサに充電された電流を前記バッテリーに充電する昇
圧チョッパ部とでなることを特徴とするバッテリーカー
の駆動回路。 - 【請求項２】 交流電流を直流電流として出力する整流
部と、 太陽電池と、 電気二重層コンデンサと、 充電された電流を駆動装置に供給するバッテリーと、 第１のスイッチング素子と、第１の直流リアクトルと、
第１のダイオードとを有しており、第１のスイッチング
素子が導通状態になると、前記整流部の電流又は前記太
陽電池の電流が第１のスイッチング素子と第１の直流リ
アクトルを流れて前記電気二重層コンデンサに充電さ
れ、前記電気二重層コンデンサに流入する電流の電流値
が目標上限コンデンサ電流値に達すると第１のスイッチ
ング素子が遮断状態にされて、第１の直流リアクトルと
前記電気二重層コンデンサと第１のダイオードとでなる
閉回路に環流電流を流し、この環流電流の電流値が目標
下限コンデンサ電流値になると第１のスイッチング素子
が再び導通状態となる動作が繰り返され、しかも、第１
のスイッチング素子の導通・遮断動作は、前記電気二重
層コンデンサの充電電圧の電圧値が目標コンデンサ電圧
値になるまで行われる降圧チョッパ部と、 第２のスイッチング素子と、第２の直流リアクトルと、
第２のダイオードとを有しており、第２のスイッチング
素子が導通状態になると、前記電気二重層コンデンサに
充電された電流がこの電気二重層コンデンサと第２の直
流リアクトルと第２のスイッチング素子とでなる閉回路
に環流し、この環流する電流の電流値が目標バッテリー
電流値になると第２のスイッチング素子が遮断状態にさ
れて、前記電気二重層コンデンサに充電された電圧と第
２の直流リアクトルの電磁エネルギーにより生じた電圧
とによる電流が第２のダイオードを介して前記バッテリ
ーに充電されるとともに、一旦遮断状態となった第２の
スイッチング素子は前回に導通状態になった時点から一
定時間経過すると再び導通状態となる動作が繰り返さ
れ、しかも、第２のスイッチング素子の導通・遮断動作
は、前記バッテリーの充電電圧の電圧値が目標バッテリ
ー電圧値に等しくなってから一定時間が経過するまで行
われる昇圧チョッパ部とでなることを特徴とするバッテ
リーカーの駆動回路。 - 【請求項３】 前記バッテリーの充電電圧の電圧値が目
標バッテリー電圧値に近づいていくと、前記目標バッテ
リー電流値は徐々に低減され、前記バッテリーの充電電
圧の電圧値が目標バッテリー電圧値に等しくなった後
は、前記目標バッテリー電流値は補充バッテリー電流値
にまで小さくされることを特徴とする請求項２のバッテ
リーカーの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11052178A JP2000253510A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | バッテリーカーの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11052178A JP2000253510A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | バッテリーカーの駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000253510A true JP2000253510A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12907566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11052178A Pending JP2000253510A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | バッテリーカーの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000253510A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003088107A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Meidensha Corp | 大容量コンデンサの電流制御方法及び電力変換システム |
| EP1453176A2 (en) * | 2003-02-06 | 2004-09-01 | Terakawa, Soji | Charger for mobile phone and operation method for the same and charging apparatus for mobile phone and charging method for the same |
| WO2004105210A1 (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-02 | Mikuni Corporation | 車両用電源制御装置及び車両用電源装置 |
| CN102013714A (zh) * | 2010-11-30 | 2011-04-13 | 叶伟清 | 风光互补绿色能源系统及充电方法 |
| CN102035246A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-04-27 | 顾节经 | 太阳能/风能混合发电系统 |
| KR101141694B1 (ko) * | 2009-12-23 | 2012-05-04 | 한국과학기술원 | 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 전력 공급 시스템 및 방법 |
| JP2013176100A (ja) * | 2005-07-06 | 2013-09-05 | Electro Scientific Industries Inc | 電力供給双方向シリアルバスの使用方法 |
| JP2014054118A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Denso Corp | 車載電力制御装置 |
| JP2014117000A (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Denso Corp | 充電制御装置 |
| CN104124690A (zh) * | 2014-06-28 | 2014-10-29 | 广东元景能源股份有限公司 | 一种智能户用光伏储能系统 |
-
1999
- 1999-03-01 JP JP11052178A patent/JP2000253510A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003088107A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Meidensha Corp | 大容量コンデンサの電流制御方法及び電力変換システム |
| EP1453176A2 (en) * | 2003-02-06 | 2004-09-01 | Terakawa, Soji | Charger for mobile phone and operation method for the same and charging apparatus for mobile phone and charging method for the same |
| EP1453176A3 (en) * | 2003-02-06 | 2006-10-04 | Terakawa, Soji | Charger for mobile phone and operation method for the same and charging apparatus for mobile phone and charging method for the same |
| WO2004105210A1 (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-02 | Mikuni Corporation | 車両用電源制御装置及び車両用電源装置 |
| JPWO2004105210A1 (ja) * | 2003-05-21 | 2006-07-20 | 株式会社ミクニ | 車両用電源制御装置及び車両用電源装置 |
| JP2013176100A (ja) * | 2005-07-06 | 2013-09-05 | Electro Scientific Industries Inc | 電力供給双方向シリアルバスの使用方法 |
| KR101141694B1 (ko) * | 2009-12-23 | 2012-05-04 | 한국과학기술원 | 비접촉 자기 유도 충전 방식의 전기자동차 전력 공급 시스템 및 방법 |
| CN102013714A (zh) * | 2010-11-30 | 2011-04-13 | 叶伟清 | 风光互补绿色能源系统及充电方法 |
| CN102035246A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-04-27 | 顾节经 | 太阳能/风能混合发电系统 |
| JP2014054118A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Denso Corp | 車載電力制御装置 |
| JP2014117000A (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Denso Corp | 充電制御装置 |
| CN104124690A (zh) * | 2014-06-28 | 2014-10-29 | 广东元景能源股份有限公司 | 一种智能户用光伏储能系统 |
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Legal Events
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|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060508 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070116 |