JP2555308Y2 - 車上パワーコントロール装置 - Google Patents

車上パワーコントロール装置

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JP2555308Y2 JP1990062807U JP6280790U JP2555308Y2 JP 2555308 Y2 JP2555308 Y2 JP 2555308Y2 JP 1990062807 U JP1990062807 U JP 1990062807U JP 6280790 U JP6280790 U JP 6280790U JP 2555308 Y2 JP2555308 Y2 JP 2555308Y2
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好章 佐藤
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は非接触集電システムと車上搭載バッテリを併
用するデュアルモード電気自動車に用いられる車上パワ
ーコントロール装置に関する。
[従来の技術] 非接触集電システムを用いた電気自動車は、米国にお
いて試験的に使用された程度であり、特に本考案に係る
詳細回路部に関する従来技術は不明である。したがっ
て、ここでは、一般的なバッテリ式の電気自動車を例に
とって説明する。
第3図は従来の一般的なバッテリ式電気自動車システ
ムに非接触集電システムを単純に組み合わせてデュアル
モード電気自動車とした場合の車上パワーコントロール
装置のブロック図である。
第3図において、右半分がバッテリ式電気自動車シス
テムの構成を示している。バッテリ式電気自動車システ
ムでは、電源として車上バッテリ11のみを使用してい
る。ここで、負荷として動力モータ13やブレーキ17の
他、例えばランプ、ワイパー等の車上電装品19があり、
これら負荷の定格電圧に合うようにバッテリ電圧EBが選
定されている。また、回生制動付チョッパー制御回路12
は、バッテリ11からの供給電圧をチョッパー制御して、
動力モータ13および励磁コイル14の電流を調整し、動力
モータ13の回転速度をアクセル回路15からの速度指令に
応じて制御する。
さらに、回生/走行切換回路16は、アクセルを離した
減速中に動作し、チョッパー制御回路12に信号を出して
回生状態にする。回生状態では、動力モータ13が発電機
となり、チョッパー制御回路12が励磁コイル14の電流を
制御して回生電圧ERをバッテリ電圧EBよりもやや高めに
してバッテリ11を充電する。また、この間、車上電装品
19は回生電圧ERにより給電されるが、動力モータ慣性力
が低下して回生電圧ER<バッテリ電圧EBとなると、再び
自動的にバッテリ電圧EBからの給電に移行すると同時
に、チョッパー制御回路12が切られ、バッテリ11から動
力モータへの電流流入が防止される。なお、18はブレー
キ回路である。
一方、非接触集電システムは第3図の左半分である。
非接触集電システムでは、路上給電コイル21に数百Hz
の交流電流を流し、電磁誘導によって車上集電コイル22
に誘起される交流電力を整流回路23および平滑回路24を
介して直流電圧Eiに変換する。直流定電圧回路25は、第
4図に示すように入力電圧Eiが規定電圧値EONをオーバ
しても出力電圧E0を上記規定電圧値EONにクリップする
入出力特性を有する。この直流定電圧回路25により、直
流電圧Eiは規定電圧値EON以内に抑えられた電圧E0とな
って負荷に給電される。なお、出力電圧E0を規定電圧値
EON以内に抑えるのは、非接触集電によって得られる電
圧が路上給電コイル21と車上集電コイル22の相対位置関
係によって大きく変動するため、これによって負荷側へ
過大な電圧をかけないようにするためである。
以上の非接触集電システムを、負荷側からのバッテリ
や回生による逆電流を防止する整流器D1を介して前途の
バッテリ式電気自動車システムにつなげば、デュアルモ
ード電気自動車となる。
[考案が解決しようとする課題] ところで、デュアルモードの目的は、電源を非接触集
電システムとバッテリの2系統とすることにより、電化
道路(路上コイルが施設され、非接触集電システムへの
給電が可能な道路)を走行するときは非接触集電システ
ムで動力モータ13や電装品19の負荷に給電すると同時に
バッテリ11を充電し、また、未電化道路走行中や非接触
集電電力が不足しているとき(加速中や路上/車上コイ
ルの位置ずれ時)にのみバッテリ電源を使用すること
で、通常のバッテリ専用車に比較して小容量のバッテリ
で長時間走行を可能にすることにある。
しかしながら、従来の電気自動車システムに単純に非
接触集電システムを組み合わせた第3図の構成では、非
接触集電電圧E0と回生電圧ERの両方でバッテリを充電す
るというデュアルモード方式特有の状態において問題が
ある。
すなわち、非接触集電電圧E0と回生電圧ERが共にバッ
テリ電圧EBよりも高いときには非接触集電電圧E0と回生
電圧ERのどちらか高い方の電圧でバッテリ充電しても問
題はないが、回生電圧ERが下がり非接触集電電圧E0>バ
ッテリ電圧EB>回生電圧ERの関係になったときにはE0−
ERの電位差で回生状態の動力モータ13に電圧が印加され
る。これにより、急激に逆相制動がかかり、極めて不安
定な運転状態が生じる。したがって、第3図のような構
成では、回生電圧ERをバッテリ充電や負荷の給電に利用
できないことになり、エネルギーの利用効率が低下する
問題がある。
本考案は上記のような点に鑑みなされたもので、電気
自動車システムに非接触集電システムを組み合わせたデ
ュアルモード電気自動車において、モータ回生電力を有
効利用して、エネルギーの利用効率を向上させることの
できる車上パワーコントロール装置を提供することを目
的とする。
[課題を解決するための手段と作用] すなわち、本考案は、非接触集電システムと車上搭載
バッテリを併用したデュアルモード電気自動車におい
て、非接触集電電圧を検知し、この検知された非接触集
電電圧がバッテリ電圧よりも低いときに上記バッテリ電
圧を負荷に給電し、上記非接触集電電圧が上記バッテリ
電圧よりも高いときに上記非接触集電電圧を上記負荷お
よび上記バッテリに給電し、また、回生/走行切換手段
からの回生指令信号によって、動力モータの回生電圧の
みを上記負荷および上記バッテリに供給するようにした
ものである。
このような構成によれば、非接触集電システムとバッ
テリの2系統の電源に加えて、モータ回生電力を有効利
用できる。これにより、エネルギーの利用効率を大幅に
向上させることができる。
[実施例] 以下、図面を参照して本考案の一実施例に係る車上パ
ワーコントロール装置を説明する。
第1図は電気自動車システムに非接触集電システムを
組み合わせてデュアルモード電気自動車とした場合の車
上パワーコントロール装置のブロック図である。なお、
第1図において、第3図と同じ部分には同一符号を付し
て、その説明を省略するものとする。
第1図において、一点鎖線で囲んだ部分が本考案に係
る回路構成部であり、第3図の構成にこの部分を追加し
た形になっている。この回路は、電圧検知回路25、スイ
ッチSW1、SW2および整流器D2、D3からなる。電圧検知回
路25は、非接触集電電圧E0を検知する。スイッチSW1
は、電圧検知回路25によって検知された結果、非接触集
電電圧E0≦バッテリ電圧EBのときのみ閉となるスイッチ
である。なお、バッテリ電圧EBはほぼ一定値なので、非
接触集電電圧E0のみを検知すれば、上記E0≦EBの判定が
可能である。また、スイッチSW2は、回生/走行切換回
路16からの回生指令信号によって開となるスイッチであ
る。整流器D2は、スイッチSW1に並列に接続されてい
る。整流器D3は、スイッチSW2に逆並列に接続されてい
る。
このような構成にあっては、2つのスイッチSW1、SW2
により、非接触集電電圧E0とバッテリ電圧EBの2系統の
電源を効率良く使用できる。すなわち、電圧検知回路25
によって検知される非接触集電電圧E0がバッテリ電圧EB
よりも低いときには、バッテリ電圧EBで電装品19等の負
荷への給電を行うことができる。また、非接触集電電圧
E0がバッテリ電圧EBよりも高いときには、非接触集電電
圧E0で負荷への給電およびバッテリ11の給電を行うこと
ができる。
さらに、回生電圧ERを有効利用することもできる。す
なわち、非接触集電電圧E0>回生電圧ERのときに、その
電位差で回生状態の動力モータ13に電圧が印加される。
ここで、減速中のバッテリ充電時に、非接触集電電圧E0
>バッテリ電圧EB>回生電圧ERになった場合、スイッチ
SW1、SW2を共に開にすることで、非接触集電電圧E0は整
流器D3によって阻止され、回生状態の動力モータ13側へ
は印加されない。
なお、自動車の走行状態に応じて、すなわち非接触集
電電圧E0、バッテリ電圧EB、回生電圧Rの大小関係に対
応して、2つのスイッチSW1、SW2の開閉で車上電気エネ
ルギーの流れがどのようになるかをまとめたものを第2
図に示す。また、第2図の最下行に、従来方式の車上電
気エネルギーの流れを示す(図中☆は従来の問題点部分
を示す)。問題点部分以外で本考案と従来方式の差異が
出るのは回生電圧ER>バッテリ電圧EBかつ非接触集電電
圧E0>バッテリ電圧EBのケースである。この場合、従来
方式では集電装置、回生モータともに負荷である電装品
およびバッテリの回路に通じているため、回生電圧ERか
非接触集電電圧E0のどちらか高い方の電圧しか利用でき
ないが、本考案によれば回生電圧ER<非接触集電電圧E0
の場合は勿論のこと、回生電圧ER>非接触集電電圧E0の
場合でも電装品には必ず非接触集電電圧E0で給電でき
る。したがって、集電エネルギーをより有効に利用でき
るメリットがある。
なお、上記実施例では、スイッチSW1、SW2を有接点式
のスイッチで構成したが、本考案はこれに限るものでは
なく、例えばパワートランジスタ等の半導体スイッチン
グ素子を用いて実施することも可能である。
[考案の効果] 以上のように本考案によれば、電気自動車システムに
非接触集電システムを組み合わせたデュアルモード電気
自動車において、モータ回生電力を有効利用して、エネ
ルギーの利用効率を向上させることができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例に係る車上パワーコントロー
ル装置の構成を示すブロック図、第2図は同実施例の動
作を説明するための図、第3図は従来の車上パワーコン
トロール装置の構成を示すブロック図、第4図は従来の
直流定電圧回路の入出力特性を示す図である。 25……電圧検知回路、SW1およびSW2……スイッチ、D2お
よびD3……整流器。
フロントページの続き (72)考案者 岡野 益弘 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番 1号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)考案者 佐藤 好章 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番 1号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)考案者 矢野 俊三 兵庫県神戸市兵庫区小松通5丁目1番16 号 株式会社神菱ハイテック内 (56)参考文献 特開 昭51−127418(JP,A) 特開 昭51−42207(JP,A)

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】非接触集電システムと車上搭載バッテリを
    併用したデュアルモード電気自動車において、 非接触集電電圧を検知する電圧検知手段と、 この電圧検知手段によって検知された非接触集電電圧が
    バッテリ電圧よりも低いときに上記バッテリ電圧を負荷
    に給電し、上記非接触集電電圧が上記バッテリ電圧より
    も高いときに上記非接触集電電圧を上記負荷および上記
    バッテリに給電する第1の給電手段と、 回生時のバッテリ充電時に回生電圧が上記バッテリ電圧
    よりも低く、かつ、上記バッテリ電圧が上記非接触集電
    電圧よりも低い場合には、回生/走行切換手段からの回
    生指令信号によって、上記非接触集電電圧が回生状態の
    動力モータに印加されないようにして、動力モータの回
    生電圧のみを上記負荷および上記バッテリに供給する第
    2の給電手段と を具備したことを特徴とする車上パワーコントロール装
    置。
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