JP2005229787A - 回生エネルギ保護回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】安価な回生エネルギ保護回路。
【解決手段】電気自動車の回生エネルギによって２次電池２が過充電になることを防ぐために、２次電池２の両端に抵抗１１とスイッチ回路１２からなる直列回路を接続し、２次電池２とスイッチ回路１２の制御端子の間にＶＦコンバータ１３を接続し、ＶＦコンバータ１３と２次電池２の間に定電圧回路１４を直列に挿入した。
【選択図】図１

Description

本発明は電気自動車に関し、より具体的にはインバータのエネルギ回生回路に関する。
従来方式の１例として図２に示した定電圧クランプ回路がある。
電気自動車が速度を落とすときや坂道を下るときにモータを発電に切り換えるとモータが発電して２次電池が充電される。そして、発電することによってモータが車輪の回転に対する負荷になるので制動がかかる。モータを発電に切り換えて２次電池を充電することを回生モードと呼んでいる。電気自動車は走行状態に応じて自動または手動で回生モードに切り換わるようになっている。２次電池が満充電に達している状態で、かつ、回生モードで長い坂道を下ると２次電池が過充電になり電池を劣化させる恐れがある。また、２次電池両端の電圧が異常に高くなるとモータを駆動するインバータ回路の半導体素子を焼損させる恐れがある。そこで、図２に示した定電圧クランプ回路が回生エネルギを吸収して電圧の上昇を抑えている。
図２に示した従来方式では定電圧クランプ回路の半導体素子の損失が大きいため素子のサイズが大きくなり経済的な負担が大きい。
そこで、本発明はクランプ回路ではなく、チョッパ回路を応用して安価の回生エネルギ保護回路を提供するものである。
本発明において、２次電池両端に抵抗とスイッチ回路からなる直列回路を接続し、２次電池の電圧に比例した周波数で、かつ、オン期間が一定のパルスを発生するＶＦコンバータを２次電池とスイッチ回路の間に接続し、さらに２次電池とＶＦコンバータの間に定電圧回路を直列に挿入した。
回生エネルギによる２次電池の過充電を防ぐ回生エネルギ保護回路を従来方式に比べて安価に作ることができるので経済的効果は大きい。
２次電池の電圧が上昇して定電圧回路の電圧を越えるとＶＦコンバータはパルスの発生を開始し、スイッチ回路が一定期間オン状態になって電流が流れる。スイッチ回路のオン状態の抵抗成分を十分小さくしておくことにより、２次電池の大部分はスイッチ回路に直列に接続されている抵抗に加わり、抵抗によって消費される電力に対してスイッチ回路によって消費される電力を十分小さくすることができる。
２次電池の電圧がさらに上昇するとパルスの回数が増えて抵抗による電力消費が増えるので適当な電圧で平衡に達する。
市販されている多くの半導体素子は内部チップの接合部の温度の絶対最大定格が１５０℃と定められているが、抵抗は表面温度が４００℃程度まで使用に耐えるものがあるので、電力の消費を抵抗に負担させる方が信頼性が高くなり、また、安価になる。
図１は本発明を３相交流モータによって走行する電気自動車に実施した例を示す図である。図１において、平坦な道を加速するときや登板を走行するときは、２次電池２の電気エネルギが変換回路４を介してモータ１に供給されてモータ１が回転して負荷であるタイヤ３に動力が伝えられる。
加速から減速に切り換えるときや道が下りになると回生モードになり、力はタイヤ３からモータ１に加わる。モータ１が発電する電気エネルギは変換回路４を介して２次電池２を充電する。このときタイヤ３がモータ１から受ける反作用が制動の働きをする。
下りの坂道が長く続くと２次電池２の充電が進むが、電圧が定電圧回路１４のしきい電圧に達するとＶＦコンバータ１３が発振を開始し、スイッチ回路１２がオン・オフを繰り返す。電圧が高い程オン・オフの繰り返し周波数が高くなり、かつ、オン幅が一定であるため、オンデューティが大きくなる。すなわち電圧が上昇するとより大きい電力を消費するので、ある電圧で平衡状態になり制御は安定する。
回生エネルギを消費させて制動の働きをさせる機能を備えた装置に応用できる。
本発明の実施例を示す図である。 従来の方式の１例を示す図である。
符号の説明
１ モータ
２ ２次電池
３ タイヤ
４ 変換回路
５ 定電圧クランプ回路
１１ 抵抗
１２ スイッチ回路
１３ ＶＦコンバータ
１４ 定電圧回路

Claims (1)

  1. その軸に外から力を加えて回転させるとそのコイルに電力が発生しそのコイルに外から電力を加えるとその軸が回転するモータと、２次電池と、前記モータの軸につながっている負荷と、前記モータのコイルと前記２次電池との間に接続されている変換回路からなり、前記２次電池の電気エネルギによって前記モータの軸を回転させて前記負荷に動力を伝え、逆に負荷の慣性エネルギで前記モータの軸を回転させて前記コイルに生じる電力を前記変換回路を介して前記２次電池に充電することができるモータ駆動装置において、前記２次電池の両端に抵抗と制御端子を有するスイッチ回路からなる直列回路を接続し、加えられた電圧に比例した周波数でかつオン期間が一定のパルスを発生するＶＦコンバータを前記２次電池と前記スイッチ回路の制御端子に接続し、前記２次電池と前記ＶＦコンバータの間に定電圧回路を直列に挿入したことを特徴とする回生エネルギ保護回路。
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