JP2010063274A - モータ駆動用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 誘起電圧が低いモータの低速時においても回生電流を回収することができ、且つ、取り出したエネルギを殆ど再利用することができるモータ駆動用電源装置を提供すること。
【解決手段】 主バッテリと、補助バッテリと、主バッテリからの電力をモータに供給して駆動するドライバと、補助バッテリに対して直列又は並列に接続された大容量コンデンサと、補助バッテリに電流を供給して充電するとともに大容量コンデンサに電流を供給して蓄電する充電手段と、主バッテリからの電力をドライバを介してモータに供給する「力行」とモータからの電気エネルギを回収する「回生」との切換を制御するとともに「回生」においてモータの速度が十分に早い場合には上記ドライバを介して主バッテリに回生電流を流しモータの速度が遅くなった場合には充電手段を介して大容量コンデンサに回生電流を流すように制御する制御手段と、具備したもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、電動車椅子等の各種電気自動車、電動スクータ、電気自転車等の電動車両の動力用のモータを駆動するためのモータ駆動用電源装置に係り、特に、誘起電圧が低いモータの低速時においても回生電流を効率良く回生することができ、且つ、回生したエネルギを有効利用することができるように工夫したものに関する。

例えば、電動車椅子等の各種電気自動車、電動スクータ、電気自転車等の電動車両は、車輪を駆動するモータと、このモータに電力を供給するモータ駆動用電源装置とを備えた構成になっている。上記モータ駆動用電源装置は、例えば、７２Ｖバッテリとドライバとを備えた構成になっている。
そして、電動車両を起動・走行させる場合には、７２Ｖバッテリからドライバを介してモータに電力を供給してモータを回転させ、その回転力を電動車両の車輪に伝達する。それによって、電動車両が起動・走行することになる。これが「力行」状態である。
これに対して、走行中の電動車両にブレーキを掛けて減速する場合には、走行している電動車両の運動エネルギを電気エネルギとして回生することが行われる。すなわち、ドライバがある種の切換を行って、モータの誘起電圧を昇圧して７２Ｖバッテリを超える電圧とし、それを７２Ｖバッテリに回収するようにしている。又、その時のモータの回転抵抗を制動力として利用していわゆる「回生ブレーキ」を作用させるようにしている。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
上記構成をなすモータ駆動用電源装置の場合には、回生時の回生電流量はモータの回転速度と「Ｄｕｔｙ」によって決定される。
尚、ここでいう「Ｄｕｔｙ」とはマイクロコンピュータがドライバに出力する「ＯＮ（電流を流す指令）」、「ＯＦＦ（電流を流さない指令）」の比率を意味している。例えば、「ＯＮ」と「ＯＦＦ」の周期を０．１ｍｓｅｃ（周波数に換算すると１０ｋＨｚ）とし、「ＯＮ」時間が０．０２ｍｓｅｃ、「ＯＦＦ」時間が０．０８ｍｓｅｃとした場合、「Ｄｕｔｙ」を２０％と表現する。つまり、一周期における「ＯＮ」の区間の比率を意味しているものである。
その際、必要な制動力を得るように「Ｄｕｔｙ」を制御すると、モータの回転速度が低速になった場合に「Ｄｕｔｙ」の限界がきてしまい、結局、必要な制動力を得ることができなくなってしまうという問題があった。つまり、モータの誘起電圧があっても７２Ｖバッテリを超える電圧まで昇圧させることができなくなり、その結果、回生不能になってしまうものである。

尚、この種のモータ駆動用電源装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等がある。これら特許文献１〜特許文献３に開示されているモータ駆動用電源装置は、大容量コンデンサとしての電気二重層コンデンサ（以下、ＥＤＬＣと略称する）を使用したものである。一般に、電動車両のモータ駆動用電源装置においては、鉛電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等の二次電池を使用したもの以外に、上記ＥＤＬＣ等の大容量コンデンサを使用してエネルギを回収する構成をなすものがある。これはＥＤＬＣが大きな蓄電容量を備えているからであり、それによって、電動車両の加性能を向上させ、モータからの回生エネルギを効率的に蓄積するようにしている。
特開２０００−２５３５０３号公報 特許第３６１２５７２号公報 特許第３９５０２６２号公報

因みに、上記特許文献１に開示されているモータ駆動用電源装置は、回生電流をスイッチング素子を介してＥＤＬＣに保存し、そのＥＤＬＣに保存されたエネルギを絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを介して７２Ｖバッテリに戻すように構成されている。

又、上記特許文献２及び特許文献３に開示されているモータ駆動用電源装置は、回生時にメインリレを解放し誘起電圧を使用して第２の電力変換部を介してＥＤＬＣに回生するように構成されたものである。その際、主電源の下にＥＤＬＣを直列に繋ぎ直流電圧を高くするようにしているものである。

本発明はこのような点に基づいてなされものでその目的とするところは、誘起電圧が低いモータの低速時においても回生電流を効率良く回生することができ、且つ、回生したエネルギを有効利用することができるように工夫したモータ駆動用電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるモータ駆動用電源装置は、主バッテリと、上記主バッテリに接続され主バッテリからの電力をモータに供給して駆動するドライバと、上記主バッテリ及びドライバに接続された大容量コンデンサと、上記大容量コンデンサに電流を供給して蓄電する充電手段と、上記主バッテリからの電力を上記ドライバを介して上記モータに供給する「力行」と上記モータからの回生電流を回収する「回生」との切換を制御するとともに上記「回生」において上記モータの速度が十分に早い場合には上記ドライバを介して上記主バッテリに回生電流を流し上記モータの速度が遅くなった場合には上記充電手段を介して上記大容量コンデンサに回生電流を流すように制御する制御手段と、具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるモータ駆動用電源装置は、請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、上記制御手段は上記大容量コンデンサの電圧を低電圧に制御するものであることを特徴とするものである。
又、請求項３によるモータ駆動用電源装置は、請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、補機バッテリを備えていて、上記大容量コンデンサに蓄電された電荷はこの記補機バッテリに電流を供給する際に消費されるように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるモータ駆動用電源装置は、請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、上記制御手段は上記大容量コンデンサに回生電流を流す際大容量コンデンサの耐電圧の範囲内で上記充電手段を介して上記大容量コンデンサに回生電流を流すように制御するものであることを特徴とするものである。
又、請求項５によるモータ駆動用電源装置は、請求項３記載のモータ駆動用電源装置において、上記大容量コンデンサは上記補機バッテリに対して並列に接続されていることを特徴とするものである。
又、請求項６によるモータ駆動用電源装置は、請求項３記載のモータ駆動用電源装置において、上記大容量コンデンサは上記補機バッテリに対して直列に接続されていることを特徴とするものである。
又、請求項７によるモータ駆動用電源装置は、請求項３記載のモータ駆動用電源装置において、上記充電手段は上記補機バッテリに電流を供給する補機バッテリ用充電器と上記大容量コンデンサに電流を供給する大容量コンデンサ用充電器とから構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項８によるモータ駆動用電源装置は、請求項３記載のモータ駆動用電源装置において、上記充電手段は上記補機バッテリと上記大容量コンデンサに電流を供給する共用充電器と切換手段とから構成されていることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明の請求項１によるモータ駆動用電源装置によると、主バッテリと、上記主バッテリに接続され主バッテリからの電力をモータに供給して駆動するドライバと、上記主バッテリ及びドライバに接続された大容量コンデンサと、上記大容量コンデンサに電流を供給して蓄電する充電手段と、上記主バッテリからの電力を上記ドライバを介して上記モータに供給する「力行」と上記モータからの回生電流を回収する「回生」との切換を制御するとともに上記「回生」において上記モータの速度が十分に早い場合には上記ドライバを介して上記主バッテリに回生電流を流し上記モータの速度が遅くなった場合には上記充電手段を介して上記大容量コンデンサに回生電流を流すように制御する制御手段と、具備した構成になっているので、まず、モータの低速回転時においても回生電流を効率良く回生することができる。又、回生時のエネルギ回収量が増大することにより、１充電あたりの航続距離を延長させることができる。又、回生時における電気的な制動力が増大することになるので、その分機械式ブレーキを使用する時間が短縮されることになり、それによって、機械式ブレーキの寿命が延長されることになる。又、回生時における電気的な制動力が増大することになるので、機械式ブレーキを使用する際の必要トルクが軽減されることになるので、機械式ブレーキの低ブレーキ力化を図ることができる。
又、請求項２によるモータ駆動用電源装置は、請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、上記制御手段は上記大容量コンデンサの電圧を低電圧に制御するものとして構成されているので、モータのが回転速度が低速になっても確実に回生電流を大容量コンデンサに回生させることができ、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項３によるモータ駆動用電源装置は、請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、補機バッテリを備えていて、上記大容量コンデンサに蓄電された電荷は上記補機バッテリに電流を供給する際に消費されるように構成されているので、大容量コンデンサに蓄電された電荷を殆ど全て有効に利用することができる。
又、請求項４によるモータ駆動用電源装置は、請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、上記制御手段は上記大容量コンデンサに回生電流を流す際大容量コンデンサの耐電圧の範囲内で上記充電手段を介して上記大容量コンデンサに回生電流を流すように制御するように構成されているので、大容量コンデンサの信頼性を維持しながら効率の良い回生を行うことができる。
又、大容量コンデンサの接続に関しては上記補機バッテリに対して並列に接続する場合と直列に接続する場合がある。
又、充電手段としては上記補機バッテリに電流を供給する補機バッテリ用充電器と上記大容量コンデンサに電流を供給する大容量コンデンサ用充電器とから構成する場合と、補機バッテリと上記大容量コンデンサに電流を供給する共用充電器と切換手段とから構成する場合が考えられる。

以下、図１乃至図６を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
尚、本実施の形態の場合には、電動車両として、例えば、電気自動車を例に挙げて説明するものとする。
図１は本実施の形態によるモータ駆動用電源装置の構成を示す回路図である。まず、電気自動車用のモータ１があり、このモータ１はドライバ３によって駆動されるように構成されている。上記ドライバ３にはリレー５を介して主バッテリとしての７２Ｖバッテリ７が接続されている。上記ドライバ３には絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（大容量コンデンサ用充電器）９が接続されている。又、上記ドライバ３には大容量コンデンサとしてのＥＤＬＣ１１と別の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（補助バッテリ用充電器）１３が接続されている。又、上記ＥＤＬＣ１１には補機バッテリとしての１２Ｖバッテリ１５が並列に接続されている。
尚、図１中符号１７は図示しない補機等の負荷を示している。

又、上記モータ駆動用電源装置には上記ＥＤＬＣ１１間電圧Ｖ_ＥＤＬＣを検出するための電圧検出回路１９、２１が設置されている。上記ＥＤＬＣ１１間電圧Ｖ_ＥＤＬＣは次の式（Ｉ）によって算出される。
Ｖ_ＥＤＬＣ＝Ｖ_１９−Ｖ_２１―――（Ｉ）
但し、
Ｖ_ＥＤＬＣ ：ＥＤＬＣ１１間電圧
Ｖ_１９ ：電圧検出回路１９により検出される電圧
Ｖ_２１ :電圧検出回路２１により検出される電圧

又、図１に示すように、７２Ｖバッテリ７の電流が消費される側（図１中矢印ａで示す方向）が「正」の電流であり、又、ＥＤＬＣ１１に充電する方向（図１中矢印ｂで示す方向）が「正」の電流である。

以上の構成を基に図２のタイミングチャートと図３〜図６の回路状態を示す図を参照しながらその作用を説明する。
尚、図３〜図６は電気自動車が停止している状態から起動・走行し再び停止するまでの間を４個の回路状態に分けて夫々を図示したものである。
まず、図２のタイミングチャートにおけるスタート時点では、電気自動車に乗車している運転者は何ら操作を行っておらず全くの停止状態にある。次に、運転者は図示しない電源スイッチを「ＯＮ」する。それによって、図３に示すように、リレー５が「ＯＮ」する。このリレー５の「ＯＮ」によって、７２Ｖバッテリ７からリレー５を介してドライバ３に電力が供給される。次に、運転者は図示しないアクセルを操作する。それによって、ドライバ３からモータ１に電力が供給されモータ１が回転する。このモータ１の回転によって電気自動車の車輪が回転し走行を開始することになる。

次に、運転者はアクセルを操作して徐々に加速していく。その状態が図２における「状態１」である。又、図３はその「状態１」における回路状態を示す図である。図３において、モータ１には７２Ｖバッテリ７からリレー５及びドライバ３を介して電力が供給されている（図３中矢印ｃで示す）。又、１２Ｖバッテリ１５から負荷１７に対して電流が供給されている（図３中矢印ｄで示す）。又、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から上記１２Ｖバッテリ１５に対して電流が供給されている（図３中矢印ｅで示す）。又、電圧検出回路１９、２１の検出電圧Ｖ_１９ 、Ｖ_２１ に基づいて既に説明した式（Ｉ）により算出されたＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣが算出され、算出されたＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣが予め設定された低電圧（本実施の形態の場合には０．１Ｖ）以下の場合には、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を駆動してＥＤＬＣ１１に対して電流を供給する（矢印ｆで示す）。又、ＥＤＬＣ１１に「正」の電流が流れるために、図２に示すように、ＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣは徐々に増加していくことになる。又、図２に示すように、車速は徐々に早くなっていき、７２Ｖバッテリ７の電流も徐々に高くなっていく。又、ＥＤＬＣ１１は、上記したように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して電流が供給されていて充電中の状態にある。

次に、運転者がアクセル操作により加速を継続しいくことによりある車速に到達し、それによって、図２に示すように、「力行（状態２）」に入る。その時の回路状態を図４に示す。図４において、モータ１には、「状態１」の時と同様に、７２Ｖバッテリ７からリレー５及びドライバ３を介して電力が供給されている（図４中矢印ｃで示す）。又、１２Ｖバッテリ１５から負荷１７に対して電流が供給されている（図４中矢印ｄで示す）。又、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から上記１２Ｖバッテリ１５に対して電流が供給されている（図４中矢印ｅで示す）。又、ＥＤＬＣ１１に対しては、「状態１」のところで説明したように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を駆動してＥＤＬＣ１１に対して電流を供給するが、それによって、ＥＤＬＣ１１が充電されてＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣが予め設定された高電圧（本実施の形態の場合には０．２Ｖ）以上になった場合には、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９の駆動を停止する（図４の回路図ではその停止した状態を示している）。その場合、図２に示すように、ＥＤＬＣ１１に「負」の電流が流れるためにＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣは減少していく。

上記「状態２」において電気自動車の車速が運転者の目的とする速度に到達した場合には、運転者はアクセル操作によってそれ以上の加速を行うことはなく、よって、図２に示すように、ある一定の速度で走行を継続することになる。

次に、運転者は電気自動車を停止させることを目的として、アクセル操作を解除して図示しない電気的に踏み込み量が分かる機械式ブレーキを操作する。それが図２における「状態３」である。その時の回路状態を図５に示す。図２において、車速が所定値を下回ると、７２Ｖバッテリ７の電流が「力行」側から「回生」側に移行する（ポイントＣ）。すなわち、図５の回路図において、リレー５は「ＯＮ」のままであり、ドライバ３より７２Ｖバッテリ７に対して回生電流が流れる（図５中矢印ｇで示す）。又、１２Ｖバッテリ１５は負荷１７に対して電流を供給する（図５中矢印ｄで示す）。又、ＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣが予め設定された低電圧（本実施の形態の場合には０．１Ｖ）より高い場合には、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を駆動し、一方、ＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣが予め設定された高電圧（本実施の形態の場合には０．１Ｖ）より低くなった場合には、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する。

次に、電気自動車の減速が進んである車速を下回った場合には、図２において、「状態４」に移行する。その時の回路状態を図６に示す。図６において、まず、リレー５が「ＯＦＦ」となって解放される。それによって、ポイントＡにモータ誘起電圧が出力される。そして、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を駆動させて、必要制動力に見合った電流がＥＤＬＣ１１に供給される（図６中符号ｆで示す）。その際、ＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣがＥＤＬＣ１１の耐電圧の範囲内にあるか否かを監視し、ＥＤＬＣ１１の耐電圧の範囲内にある場合には、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を駆動させてＥＤＬＣ１１に電流を供給する。又、１２Ｖバッテリ１５は負荷１７に対して電流を供給する（図６中符号ｄで示す）。又、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は動作を停止する。
このように、本実施の形態の場合には、回生時において、モータ１の速度が十分に早い場合にはドライバ３を介して７２Ｖバッテリ７に回生電流を流し、上記モータ１の速度が遅くなった場合には上記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介してＥＤＬＣ１１に回生電流を流すように制御するものである。

そして、「状態４」において、電気自動車の車速が「０」となり停止し、既に説明した「状態２」に移行することになる。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、モータ１から回生電流の回収に関して、モータ１の速度が十分に早い場合にはドライバ３を介して７２Ｖバッテリ７に回生電流を流し、上記モータ１の速度が遅くなった場合には上記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介してＥＤＬＣ１１に回生電流を流すように制御しているので、モータ１の低速回転時においても回生電流を効率良く回生することができる。
上記点を図２を参照して確認してみる。図２における７２Ｖバッテリ７の電流の変化をみると、「状態３」から「状態４」に移行する段階で「０」になっている。これは電気自動車が減速されてある低車速に達した時点であるが、従来はこの時点以降は回生が効率良く行われることはなかった。これに対して、本実施の形態の場合には、その時点以降について絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介してＥＤＬＣ１１に回生電流を流すように制御しているので、図２における破線図Ｂで示すようなものとなり、その部分がＥＤＬＣ１１の電流として消費されて制動力となるものである。
又、回生可能なモータ１の回転速度は、回生する相手電圧、すなわち、ＥＤＬＣ１１間電圧Ｖ_ＥＤＬＣにより決定されることになるが、本実施の形態の場合には、ＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣを低くするように制御しているので、モータ１の低速回転時であっても最後まで有効に回生することができる。
そして、回生時のエネルギ回収量が増大することにより、１充電あたりの航続距離を延長させることができる。
又、回生時における電気的な制動力が増大することになるので、その分機械式ブレーキを使用する時間が短縮されることになり、それによって、機械式ブレーキの寿命が延長されることになる。
又、回生時における電気的な制動力が増大することになるので、機械式ブレーキを使用する際の必要トルクが軽減されることになるので、機械式ブレーキの低ブレーキ力化を図ることができる。
又、ＥＤＬＣ１１に蓄電された電荷は１２Ｖバッテリ１５に電流を供給する際に消費されるので殆ど全て有効に利用することができる。
又、ホン実施の形態の場合には、ＥＤＬＣ１１を１２Ｖバッテリ１５に対して並列に接続しているので、負荷１７に掛る電圧がＥＤＬＣ１１の電圧によらず１２Ｖバッテリ１５の電圧となり、よって、ＥＤＬＣ１１の電圧変動を考慮する必要がなくなるものである。

次に、図７を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、ＥＤＬＣ１１と１２Ｖバッテリ７を並列に配置したが、この第２の実施の形態の場合には、ＥＤＬＣ１１と１２Ｖバッテリ７を直列に配置したものである。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

このような構成であっても前記第１の実施の形態と略同様の効果を奏することができる。

次に、図８乃至図１３を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。まず、前記第１及び第２の実施の形態における絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ９をなくし、新たにリレー３１、３３を追加したものである。すなわち、大容量コンデンサ用の専用の充電器をなくして大容量コンデンサと補機バッテリとの共用の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３のみとしたものであり、それを新たに追加したリレー３１、３３によって適宜切り換えながら使用するように構成したものである。
その他の構成は前記第１の実施形態の場合と同じであり同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

以上の構成を基に図９のタイミングチャートと図８、図１０〜図１２の状態を示す図を参照しながらその作用を説明する。
まず、図９のタイミングチャートにおけるスタート時点では、電気自動車に乗車している運転者は何ら操作しておらず全くの停止状態にある。次に、運転者は図示しない電源スイッチを「ＯＮ」する。それによって、図８に示すように、リレー５が「ＯＮ」する。このリレー５の「ＯＮ」によって、７２Ｖバッテリ７からリレー５を介してドライバ３に電力が供給される。次に、運転者はアクセルを操作する。それによって、ドライバ３からモータ１に電力が供給されモータ１が回転することになる。このモータ１の回転によって電気自動車は走行を開始する。

次に、運転者はアクセルを操作して徐々に加速していく。その状態が図９における「力行（状態１）」である。又、図８はその時の回路状態を示す図である。図８において、モータ１には７２Ｖバッテリ７からリレー５及びドライバ３を介して電力が供給されている（図８中矢印ｃで示す）。又、１２Ｖバッテリ１５から負荷１７に対して電流が供給されている（図８中矢印ｄで示す）。又、ＥＤＬＣ１１の電圧が約「０」の場合には、リレー３１、３３を「ＯＦＦ」とする。そして、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から上記１２Ｖバッテリ１５に対して電流が供給される（図８中矢印ｅで示す）。その際、ＥＤＬＣ１１間を電流が流れることはなく、よって、ＥＤＬＣ１１が逆電圧になることはない。

次に、運転者がアクセル操作により加速を継続しいくことによりある車速に到達する。そして、電気自動車の車速が運転者の目的とする速度に到達した場合には、運転者はアクセル操作によってそれ以上の加速を行うことはなく、よって、図２に示すように、ある一定の速度で走行を継続することになる。

次に、運転者は電気自動車を停止させることを目的として、まず、アクセル操作を解除する又は図示しない電気的に踏み込み量が分かる機械式ブレーキを操作する。それが図９における「状態２」である。その時の回路状態を図１０に示す。図９において、車速が所定値を下回ると、７２Ｖバッテリ７の電流が「力行」側から「回生」側に移行する（ポイントＣ）。すなわち、図１０に示すように、リレー５は「ＯＮ」したままであり、ドライバ３から７２Ｖバッテリ７に対して回生電流が流れる（図１０中矢印ｇで示す）。又、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止して、リレー３１を「ＯＦＦ」とし、リレー３３を「ＯＮ」とする。又、１２Ｖバッテリ１５は負荷１７に対して電流を供給する（図１０中矢印ｄで示す）。

次に、図９において、電気自動車の減速が進んである車速を下回った場合には、「状態３」に移行する。その時の回路状態を図１１に示す。まず、リレー５が「ＯＦＦ」となって解放される。それによって、ポイントＡにモータ誘起電圧が出力される。そして、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を駆動させて、必要制動力に見合った電流がＥＤＬＣ１１に供給される（図１１中矢印ｈで示す）。又、ＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣがＥＤＬＣ１１の耐電圧の範囲内であるか否かを監視し、ＥＤＬＣ１１の耐電圧の範囲内である場合にはＥＤＬＣ１１に電流を供給する。又、１２Ｖバッテリ１５は負荷１７に対して電流を供給する（図１１中矢印ｄで示す）。
このように、この実施の形態の場合にも、回生時において、モータ１の速度が十分に早い場合にはドライバ３を介して７２Ｖバッテリ７に回生電流を流し、上記モータ１の速度が遅くなった場合には上記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介してＥＤＬＣ１１に回生電流を流すように制御するものである。

そして、図９において、「状態４」に移行する。その時の回路状態を図１２に示す。まず、リレー５を「ＯＮ」して、ドライバ３によってモータ１に電力を供給する（図１２中矢印ｃで示す）。又、１２Ｖバッテリ１５は負荷１７に対して電流を供給する（図１２中矢印ｄで示す）。そして、ＥＤＬＣ間電圧Ｖ_ＥＤＬＣが予め設定された低電圧（本実施の形態の場合には０．１Ｖ）以上の場合には、リレー３１を「ＯＮ」し、リレー３３を「ＯＦＦ」とする。そして、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を動作させて、１２Ｖバッテリ１５に対して電流を供給する（図１２中矢印ｉで示す）。その際、ＥＤＬＣ１１を経由しているために、ＥＤＬＣ１１の電荷が消費され、ＥＤＬＣ１１間の電圧が徐々に下がっていく。

このような構成であっても前記第１の実施の形態と略同様の効果を奏することができる。

次に、図１３を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。前記第３の実施の形態の場合には、ＥＤＬＣ１１と１２Ｖバッテリ７を並列に配置したが、この第２の実施の形態の場合には、ＥＤＬＣ１１と１２Ｖバッテリ７を直列に配置したものである。
その他の構成は前記第３の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

このような構成であっても前記第３の実施の形態と略同様の効果を奏することができる。又、１個の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３のみで済むので、構成の簡略化を謀ることができる。

尚、本発明は前記第１〜第４の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記第１〜第４の実施の形態の場合には、電動車両として電気自動車を例に挙げて説明したが、電気自動車以外の様々な電動車両に対しても同様に適用可能である。
又、前記第１〜第４の実施の形態の場合には、大容量コンデンサとしてＥＤＬＣを使用した例を示したが、それ以外にも考えられる。
その他、図示した構成説明上挙げた数値等はあくまで一例である。

本発明は、例えば、各種電気自動車に適用されるモータ駆動用電源装置に係り、特に、誘起電圧が低い低速時においても回生電流を引き出すことができ、且つ、取り出したエネルギを殆ど再利用することができるように工夫したものに関し、例えば、電気自動車に好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、モータ駆動用電源装置の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、車速、バッテリ電流、ＥＤＬＣ電圧、ＥＤＬＣ電流の時間変化を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、作用を説明するための回路図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、作用を説明するための回路図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、作用を説明するための回路図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、作用を説明するための回路図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、モータ駆動用電源装置の構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、モータ駆動用電源装置の構成と作用を説明するための回路図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、車速、バッテリ電流、ＥＤＬＣ電圧、ＥＤＬＣ電流の時間変化を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、作用を説明するための回路図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、作用を説明するための回路図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、作用を説明するための回路図である。 本発明の第４の実施の形態を示す図で、モータ駆動用電源装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ モータ
３ ドライバ
５ リレー
７ ７２Ｖバッテリ（主バッテリ）
９ 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ ＥＤＬＣ（大容量コンデンサ）
１３ 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５ １２Ｖバッテリ（補助バッテリ）
１７ 負荷
１９ 電圧検出回路
２１ 電圧検出回路
３１ リレー
３３ リレー

Claims (8)

1. 主バッテリと、上記主バッテリに接続され主バッテリからの電力をモータに供給して駆動するドライバと、上記主バッテリ及びドライバに接続された大容量コンデンサと、上記大容量コンデンサに電流を供給して蓄電する充電手段と、上記主バッテリからの電力を上記ドライバを介して上記モータに供給する「力行」と上記モータからの回生電流を回収する「回生」との切換を制御するとともに上記「回生」において上記モータの速度が十分に早い場合には上記ドライバを介して上記主バッテリに回生電流を流し上記モータの速度が遅くなった場合には上記充電手段を介して上記大容量コンデンサに回生電流を流すように制御する制御手段と、具備したことを特徴とするモータ駆動用電源装置。
2. 請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、
   上記制御手段は上記大容量コンデンサの電圧を低電圧に制御するものであることを特徴とするモータ駆動用電源装置。
3. 請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、
   補機バッテリを備えていて、上記大容量コンデンサに蓄電された電荷はこの記補機バッテリに電流を供給する際に消費されるように構成されていることを特徴とするモータ駆動用電源装置。
4. 請求項１記載のモータ駆動用電源装置において、
   上記制御手段は上記大容量コンデンサに回生電流を流す際大容量コンデンサの耐電圧の範囲内で上記充電手段を介して上記大容量コンデンサに回生電流を流すように制御するものであることを特徴とするモータ駆動用電源装置。
5. 請求項３記載のモータ駆動用電源装置において、
   上記大容量コンデンサは上記補機バッテリに対して並列に接続されていることを特徴とするモータ駆動用電源装置。
6. 請求項３記載のモータ駆動用電源装置において、
   上記大容量コンデンサは上記補機バッテリに対して直列に接続されていることを特徴とするモータ駆動用電源装置。
7. 請求項３記載のモータ駆動用電源装置において、
   上記充電手段は上記補機バッテリに電流を供給する補機バッテリ用充電器と上記大容量コンデンサに電流を供給する大容量コンデンサ用充電器とから構成されていることを特徴とするモータ駆動用電源装置。
8. 請求項３記載のモータ駆動用電源装置において、
   上記充電手段は上記補機バッテリと上記大容量コンデンサに電流を供給する共用充電器と切換手段とから構成されていることを特徴とするモータ駆動用電源装置。

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