JP2578490Y2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

電気自動車の制御装置

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JP2578490Y2
JP2578490Y2 JP1991046334U JP4633491U JP2578490Y2 JP 2578490 Y2 JP2578490 Y2 JP 2578490Y2 JP 1991046334 U JP1991046334 U JP 1991046334U JP 4633491 U JP4633491 U JP 4633491U JP 2578490 Y2 JP2578490 Y2 JP 2578490Y2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、電気自動車の直流モ
ータの制御を行う電気自動車の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の電気自動車の制御装置の結
線図である。
【0003】図2に示すように、バッテリ1の正端子
に、図外のイグニッションスイッチのオンによりオンす
る第1スイッチ2の一端、及びイグニッションスイッチ
のオン時にアクセルを踏むとオンする第2スイッチ3の
一端が接続され、第2スイッチ3の他端に直流モータの
電機子4の一端が接続され、電機子4の他端にエネルギ
蓄積用のリアクトル5の一端が接続され、このリアクト
ル5の他端にチョッパ回生用のNPN型トランジスタ6
のコレクタが接続され、トランジスタ6のエミッタがヒ
ューズ7を介してバッテリ1の負端子に接続されてい
る。
【0004】さらに、直流モータの界磁コイル8の両端
が2接点のマグネットスイッチからなる第3,第4スイ
ッチ9,10の共通端子に接続され、第3スイッチ9の
常閉端子及び第4スイッチ10の常開端子が第1スイッ
チ2の他端に接続され、第3スイッチ9の常開端子及び
第4スイッチ10の常閉端子に、アクセルを踏むとオ
ン,オフされるNPN型トランジスタ11のコレクタが
接続され、トランジスタ11のエミッタがヒューズ7を
介してバッテリ1の負端子に接続されている。
【0005】このとき、第1スイッチ2の他端及びトラ
ンジスタ11のコレクタにサージ吸収用ダイオード12
のカソード,アノードが接続されている。
【0006】また、リアクトル5の他端にはフライホイ
ールダイオード13のアノードが接続され、このフライ
ホイールダイオード13のカソードは第2スイッチ3の
一端に接続され、ダイオード13のカソードとヒューズ
7との間には、抵抗14及びこれに並列に接続されたダ
イオード15と抵抗14に直列接続されたコンデンサ1
6からなるサージ吸収用のスナバ回路17が設けられ、
トランジスタ6にはフライホイール用のダイオード18
が逆並列に接続され、電機子4の他端とヒューズ7との
間には、アクセル全開の完全導通状態時にオンするバイ
パススイッチ19が設けられ、第2スイッチ3の他端及
びトランジスタ6のエミッタに逆流防止用ダイオード2
0のカソード,アノードがそれぞれ接続されている。
【0007】ところで、トランジスタ6,11は、電流
検出器21により検出される電機子電流に基づいて、図
外の制御手段により制御するようになっている。
【0008】そして、通常走行時には、イグニッション
スイッチをオンすることにより第1スイッチ2がオン
し、アクセルを踏むことにより第2スイッチ3がオンす
ると共に、制御手段によりトランジスタ6,11がオン
され、界磁コイル8に順方向にバッテリ1からの界磁電
流が流れる共に、電機子4,リアクトル5,トランジス
タ6の経路をバッテリ1からの電流が流れ、モータが回
転して電気自動車が通常走行する。
【0009】このとき、制御手段によってトランジスタ
6が制御され、トランジスタ6がオンのときには上記の
ような動作となり、トランジスタ6がオフのときには、
リアクトル5のインダクタンスに蓄積されていたエネル
ギが極性反転し、リアクトル5からフライホイールダイ
オード13,第2スイッチ3,電機子4の経路を電流が
還流し、その後再びトランジスタ6がオンされて上記し
た第2スイッチ3,電機子4,リアクトル5,トランジ
スタ6の経路をバッテリ1からの電流が流れ、以後これ
らの動作が繰り返され、アクセルの踏み込みに応じてト
ランジスタ6のオン,オフのタイミングが制御され、こ
のようなトランジスタ6のオン,オフにより通常走行時
に電機子4に供給される平均電圧の制御が行われる。
【0010】ところで、アクセル全開の完全導通状態に
なると、バイパススイッチ19がオンし、トランジスタ
6のオン,オフに関係なく、第2スイッチ3,電機子
4,バイパススイッチ19の経路をバッテリ1からの電
流が流れる。
【0011】一方、上記のような通常走行状態時にアク
セルを戻すと、第2スイッチ3がオフしてバッテリ1か
ら電機子4に供給される電流は遮断され、第3,第4ス
イッチ9,10が切り換わって界磁電流が逆方向に流
れ、モータの起電力の極性が通常走行時と逆になり、モ
ータの電機子4の起電力がバッテリ1の端子電圧より高
ければ、電機子4の起電力による電流がリアクトル5,
フライホイールダイオード13,バッテリ1,ダイオー
ド20の経路を流れ、いわゆる回生制動が行われ、アク
セルを戻したときに、ガソリン自動車のエンジンブレー
キと同様の制御がかかる。
【0012】ところが、電機子4の起電力がバッテリ1
の端子電圧よりも低い場合には、電機子4の起電力によ
る電流は上記のような経路を流れず、回生制動はかから
ないため、トランジスタ6をオン,オフすることにより
いわゆるチョッパ回生を行うようになっている。
【0013】即ち、トランジスタ6がオンからオフに反
転すると、トランジスタ6のオンによって電機子4の起
電力による電流がリアクトル5,トランジスタ6,ダイ
オード20を流れ、この間にリアクトル5のインダクタ
ンスに蓄積されたエネルギがトランジスタ6のオフによ
って極性反転し、電機子4の起電力にこれら同極性のリ
アクトル5による電圧が加算され、この加算電圧がバッ
テリ1の端子電圧よりも高くなるため、電機子4,リア
クトル5,フライホイールダイオード13,バッテリ
1,ダイオード20の経路を電流が流れ、このようなト
ランジスタ6のオン,オフの繰り返しにより直流モータ
の発電電力がバッテリ1に回生され、チョッパ回生によ
る回生制御がかかる。
【0014】なお、図2の構成において、アクセルを完
全に戻さないまでもアクセルを緩めた場合には、第2ス
イッチ3はオフせずしかも第3,第4スイッチ9,10
は切り換わらないため、このときにモータの回転数が充
分高ければ、界磁を強めることによって電機子4の起電
力はバッテリ1の端子電圧よりも高くなり、電機子4の
起電力による電流が電機子4から第2スイッチ3を経て
バッテリ1に流れ、いわゆる直接回生による回生制御も
可能である。
【0015】
【考案が解決しようとする課題】しかし、従来の場合、
走行時とチョッパ回生との切り換えのために、第2スイ
ッチ3が必要で部品点数が多くなり、しかもアクセルを
踏んだとき,戻したときに、第2スイッチ3のオン,オ
フの耳障りな切換音が発生するという問題点があった。
【0016】また、バッテリ1の充電回路は上記した制
御装置と別に設けられており、充電も考慮した場合の電
気自動車の直流モータの制御装置として、構成が複雑で
あり、部品点数が多いことから高価である。
【0017】そこでこの考案は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、従来のようなスイッチ
の切換音もなく、簡単な構成により、バッテリの充電も
可能な、静かで安価な電気自動車の制御装置を提供でき
るようにすることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】この考案に係る電気自動
車の制御装置は、バッテリの正端子に一端が接続されア
クセルを踏んだ状態でオン,オフされアクセルを戻した
状態でオフされる通常走行用の第1のスイッチング素子
と、前記第1のスイッチング素子の他端及び前記バッテ
リの負端子に両端が接続されアクセルを踏んだ状態でオ
フされアクセルを戻した状態でオン,オフされるチョッ
パ回生用の第2のスイッチング素子と、一端が前記第1
のスイッチング素子の他端に接続されたリアクトルと、
前記リアクトルの他端と前記負端子との間に接続された
イグニッションスイッチのオン時にオンするメインスイ
ッチと直流モータの電機子との直列回路と、前記負端子
及び前記リアクトルの一端にアノード,カソードが接続
されたフライホイールダイオードと、前記リアクトルの
他端及び前記正端子にアノード,カソードが接続された
直接回生用ダイオードと、前記リアクトルの一端と前記
正端子にアノード,カソードが接続されたチョッパ回生
用ダイオードと、前記負端子及び前記リアクトルの他端
にアノード,カソードが接続された整流用ダイオード
と、交流電源に接離自在に設けられ前記リアクトルに電
磁的に結合されたコイルとを備えている。
【0019】
【作用】この考案によれば、アクセルを踏んだ場合に、
第1のスイッチング素子のオンによりバッテリからの電
流が電機子に供給されるとともに、第1のスイッチング
素子のオフにより、フライホイールダイオードを介して
電機子にフライホイール電流が還流されて通常走行が行
われ、アクセルを戻した場合に、直接回生用ダイオード
を介して直接回生が行われると共に、第2のスイッチン
グ素子のオン,オフにより、チョッパ回生用ダイオード
を介してチョッパ回生が行われて回生制動が行われ、更
にバッテリの充電を行う場合に、各ダイオードにより構
成されるダイオードブリッジ回路によって、交流電源に
接続したコイルとリアクトルとの電磁誘導によりリアク
トルに誘起した交流が整流され、バッテリに充電電流が
供給される。
【0020】
【実施例】図1はこの考案の電気自動車の制御装置の一
実施例の結線図である。
【0021】図1に示すように、バッテリ31の正端子
に通常走行用の第1のスイッチング素子であるNPN型
第1トランジスタ32のコレクタが接続され、この第1
トランジスタ32のエミッタにチョッパ回生用の第2の
スイッチング素子であるNPN型第2トランジスタ33
のコレクタが接続され、この第2トランジスタ33のエ
ミッタがヒューズ34,35を介してバッテリ31の負
端子に接続されており、第1トランジスタ32は、図外
の制御手段からのベース信号によりアクセルを踏んだ状
態でオン,オフされると共に、アクセルを戻した状態で
オフされ、一方第2トランジスタ33は、制御手段から
のベース信号によりアクセルを戻した状態でモータの回
転数が所定値より低いときにオン,オフされると共に、
アクセルを踏んだ状態でオフされる。
【0022】さらに、第1トランジスタ32のエミッタ
にリアクトル36の一端が接続され、このリアクトル3
6の他端にイグニッションスイッチのオン時にオンする
メインスイッチ37と直流モータの電機子38との直列
回路が接続され、この電機子38の他端がヒューズ35
を介してバッテリ31の負端子に接続されると共に、電
機子38の他端及び第1トランジスタ32のエミッタに
フライホイールダイオード39のアノード,カソードが
接続されている。
【0023】また、リアクトル36の他端及びバッテリ
31の正端子に直接回生用ダイオード40のアノード,
カソードが接続され、リアクトル36の一端及びバッテ
リ31の正端子にチョッパ回生用ダイオード41のアノ
ード,カソードが接続され、電機子38の他端及びリア
クトル36の他端に整流用ダイオード42のアノード,
カソードが接続され、ダイオード40に並列に、完全導
通状態時にオンするバイパススイッチ43が接続され、
交流電源44に接離自在のコイル45がリアクトル36
に電磁的に結合されている。
【0024】但し、図1において、46はモータの界磁
コイルであり、イグニッションスイッチのオンによって
通電される。
【0025】そして、通常走行時には、イグニッション
スイッチをオンすることにより界磁コイルに通電される
と共に、メインスイッチ37がオンされ、制御手段によ
り第1トランジスタ32がオンされ、オン状態の第1ト
ランジスタ32,リアクトル36,メインスイッチ3
7,電機子38の経路をバッテリ31からの電流が流
れ、モータが回転して電気自動車が通常走行する。
【0026】このとき、制御手段によって第1トランジ
スタ32が制御され、第1トランジスタ32がオンのと
きには上記のような動作となり、第1トランジスタ32
がオフのときにはリアクトル36のインダクタンスに蓄
積されていたエネルギが極性反転し、リアクトル36か
らメインスイッチ37,電機子38,フライホイールダ
イオード39の経路を電流が還流し、その後再び第1ト
ランジスタ32がオンされて上記した第1トランジスタ
32,リアクトル36,メインスイッチ37,電機子3
8の経路をバッテリ31からの電流が流れ、以後これら
の動作が繰り返され、アクセルの踏み込みに応じて第1
トランジスタ32のオン,オフのタイミングが制御さ
れ、このような第1トランジスタ32のオン,オフによ
り、通常走行時に電機子38に供給される平均電圧の制
御が行われる。
【0027】また、アクセル全開の完全導通状態では、
従来と同様、バイパススイッチ43がオンする。
【0028】一方、上記のような通常走行状態時にアク
セルを戻した場合、モータが高回転数であれば、両トラ
ンジスタ32,33は共にオフ状態にあり、界磁を強め
ることによって電機子38の起電力がバッテリ31の端
子電圧よりも高くなり、電機子38の起電力の電流が電
機子38,オン状態にあるメインスイッチ37,直接回
生用ダイオード40を介してバッテリ31に流れ、直接
回生が行われて直流モータに制動がかかる。
【0029】そして、上記の直接回生によってモータ回
転数が所定値まで低下すると、オフ状態にあった第2ト
ランジスタ33が制御手段によってオン,オフ制御さ
れ、第2トランジスタ33のオンによって電機子38の
起電力による電流がメインスイッチ37,リアクトル3
6,第2トランジスタ33を流れ、この間にリアクトル
36のインダクタンスにエネルギが蓄積され、第2トラ
ンジスタ33がオフすることにより、リアクトル36の
蓄積エネルギが極性反転し、電機子38の起電力にこれ
と同極性のリアクトル36の蓄積エネルギによる電圧が
加算され、この加算電圧がバッテリ31の端子電圧より
も高くなるため、電機子38,メインスイッチ37,リ
アクトル36,チョッパ回生用ダイオード41を介して
バッテリ31に流れ、このような第2トランジスタ33
のオン,オフの繰り返しによりチョッパ回生による回生
制御がかかる。
【0030】さらに、バッテリ31の充電を行う場合、
制御手段により両トランジスタ32,33がオフ状態に
あり、コイル45を交流電源44に接続することによっ
て、例えば交流電流の正の半波が、リアクトル36,ダ
イオード41,バッテリ31,ヒューズ35,ダイオー
ド42の経路を流れ、負の半波が、電機子36,ダイオ
ード40,バッテリ31,ヒューズ35,ダイオード3
9の経路を流れ、ダイオード39〜42のダイオードブ
リッジ回路により整流された充電電流がバッテリ31に
供給され、バッテリ31の充電が行われる。
【0031】従って、極めて簡単な構成により、通常走
行及び直接回生,チョッパ回生の制御を行うことができ
ると共に、バッテリ31の充電を行うこともでき、従来
の第2スイッチ3のように、チョッパ回生時にスイッチ
がオン,オフすることがないため、耳障りな雑音の発生
もなく、別途バッテリ31の充電回路を設ける必要もな
く、少ない部品点数でバッテリ31の充電も可能な、静
かで安価な電気自動車の制御装置を得ることができる。
【0032】また、第1トランジスタ32とダイオード
41,第2トランジスタ33とダイオード39として、
一般のトランジスタインバータ用として市販されている
トランジスタ,ダイオードの一体型素子を使用でき、部
品点数の低減を図ることができる。
【0033】なお、スイッチング素子は上記したトラン
ジスタ32,33に限定されるものではない。
【0034】
【考案の効果】以上のように、この考案の電気自動車の
制御装置によれば、第1のスイッチング素子を介した電
機子への通電により通常走行を行うことができ、直接回
生用ダイオードを介した直接回生、及び第2のスイッチ
ング素子のオン,オフによるチョッパ回生用ダイオード
を介したチョッパ回生により、回生制動を行うことがで
きると共に、フライホイールダイオード,直接回生用ダ
イオード,チョッパ回生用ダイオード及び整流用ダイオ
ードにより、コイルとの電磁結合によってリアクトルに
誘起する交流の起電力を整流してバッテリに充電電流を
供給することができるため、簡単な構成により、通常走
行及び制動のためのモータ制御のみならず、バッテリの
充電をも行うことができ、雑音もなく、静かで安価な電
気自動車の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の電気自動車の制御装置の一実施例の
結線図である。
【図2】従来の電気自動車の制御装置の結線図である。
【符号の説明】
31 バッテリ 32,33 第1,第2トランジスタ 36 リアクトル 37 メインスイッチ 38 電機子 39 フライホイールダイオード 40 直接回生用ダイオード 41 チョッパ回生用ダイオード 42 整流用ダイオード 44 交流電源 45 コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60L 7/00 - 7/22 B60L 11/18 B60L 15/00 - 15/28

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリの正端子に一端が接続されアク
    セルを踏んだ状態でオン,オフされアクセルを戻した状
    態でオフされる通常走行用の第1のスイッチング素子
    と、前記第1のスイッチング素子の他端及び前記バッテ
    リの負端子に両端が接続されアクセルを踏んだ状態でオ
    フされアクセルを戻した状態でオン,オフされるチョッ
    パ回生用の第2のスイッチング素子と、一端が前記第1
    のスイッチング素子の他端に接続されたリアクトルと、
    前記リアクトルの他端と前記負端子との間に接続された
    イグニッションスイッチのオン時にオンするメインスイ
    ッチと直流モータの電機子との直列回路と、前記負端子
    及び前記リアクトルの一端にアノード,カソードが接続
    されたフライホイールダイオードと、前記リアクトルの
    他端及び前記正端子にアノード,カソードが接続された
    直接回生用ダイオードと、前記リアクトルの一端と前記
    正端子にアノード,カソードが接続されたチョッパ回生
    用ダイオードと、前記負端子及び前記リアクトルの他端
    にアノード,カソードが接続された整流用ダイオード
    と、交流電源に接離自在に設けられ前記リアクトルに電
    磁的に結合されたコイルとを備えた電気自動車の制御装
    置。
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