JP3180300B2 - 電気自動車の駆動システム - Google Patents
電気自動車の駆動システムInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電池を電源とし、イン
バータを介して交流電動機により車輪を駆動する電気自
動車の駆動システムに関する。
バータを介して交流電動機により車輪を駆動する電気自
動車の駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、この種の電気自動車の公知の駆
動システムである。図において、１は電池であり、単位
電池１００を必要個数直列接続して構成されている。４
はインバータであり、車輪駆動用交流電動機５を駆動す
る。３は保護ヒューズであり、必要に応じて用いられ
る。２は主スイッチであり、電池１とインバータ４とを
電気的に接続し、または切離すためのものである。電動
機５の軸は減速機６を介して差動装置７に連結され、車
輪８１，８２を駆動する。
動システムである。図において、１は電池であり、単位
電池１００を必要個数直列接続して構成されている。４
はインバータであり、車輪駆動用交流電動機５を駆動す
る。３は保護ヒューズであり、必要に応じて用いられ
る。２は主スイッチであり、電池１とインバータ４とを
電気的に接続し、または切離すためのものである。電動
機５の軸は減速機６を介して差動装置７に連結され、車
輪８１，８２を駆動する。
【０００３】この電気自動車は、電池１を電源とする自
動車であるが、エンジン自動車と対等に利用されること
から次のようなことが求められている。 （１）加速性能が良いこと （２）一充電走行距離が長いこと （３）信頼性が高く、保守性が良いこと このような要求に応じるため （４）電池としては出力密度〔Ｗ／Ｋｇ〕及びエネルギ
ー密度〔Ｗｈ／Ｋｇ〕の両性能が優れたものであること （５）機器としては高効率、小形軽量、低保守性のもの
であること （６）電気自動車システムとして低価格であること。 このような電気自動車として代表的なシステムが図７に
示すものであり、電池１には通常、鉛電池、ニッケル−
カドニウム電池が用いられている。また、電動機として
はブラシのない交流電動機が用いられ、インバータ４は
トランジスタ式となっている。
動車であるが、エンジン自動車と対等に利用されること
から次のようなことが求められている。 （１）加速性能が良いこと （２）一充電走行距離が長いこと （３）信頼性が高く、保守性が良いこと このような要求に応じるため （４）電池としては出力密度〔Ｗ／Ｋｇ〕及びエネルギ
ー密度〔Ｗｈ／Ｋｇ〕の両性能が優れたものであること （５）機器としては高効率、小形軽量、低保守性のもの
であること （６）電気自動車システムとして低価格であること。 このような電気自動車として代表的なシステムが図７に
示すものであり、電池１には通常、鉛電池、ニッケル−
カドニウム電池が用いられている。また、電動機として
はブラシのない交流電動機が用いられ、インバータ４は
トランジスタ式となっている。
【０００４】図７の駆動システムにおける公知の車輪駆
動方式は、１台のインバータ４及び１台の交流電動機５
により、減速機６、差動装置７を介して両車輪８１，８
２を駆動している。この従来方式では、駆動電動機５の
出力を機械式減速機６及び差動装置７を介して車輪８
１，８２に伝達し、これらを駆動しているため、 １）減速機及び差動装置の損失のため、駆動システムの
効率が下がってしまう ２）減速機の潤滑油の管理等、保守を必要とする ことにより、電気自動車の効率向上、保守低減を図る上
で問題となっている。
動方式は、１台のインバータ４及び１台の交流電動機５
により、減速機６、差動装置７を介して両車輪８１，８
２を駆動している。この従来方式では、駆動電動機５の
出力を機械式減速機６及び差動装置７を介して車輪８
１，８２に伝達し、これらを駆動しているため、 １）減速機及び差動装置の損失のため、駆動システムの
効率が下がってしまう ２）減速機の潤滑油の管理等、保守を必要とする ことにより、電気自動車の効率向上、保守低減を図る上
で問題となっている。
【０００５】次に、電気自動車駆動用の交流電動機につ
いて述べる。誘導電動機は、加減速時の大きなトルクが
容易に得られること、磁束可変が容易なため広範囲にわ
たって可変速駆動できるなど、交流電動機として優れて
おり、電気自動車用として多く用いられてきている。し
かし、励磁電流を固定子巻線から供給するため、この電
流損失により効率が低下する。特に、低出力時には効率
が大きく低下するので、電気自動車用としては大きな問
題となっている。一方、永久磁石により回転子磁極を構
成する同期電動機は、励磁電流が不要になることから効
率、力率の点では誘導電動機よりも優れている。しか
し、永久磁石は磁束を広範囲にわたって可変とすること
が困難のため、広範囲の可変速範囲を得ようとすると、
インバータが大きくなり、逆にシステム全体としては誘
導電動機よりも効率が悪くなってしまう。
いて述べる。誘導電動機は、加減速時の大きなトルクが
容易に得られること、磁束可変が容易なため広範囲にわ
たって可変速駆動できるなど、交流電動機として優れて
おり、電気自動車用として多く用いられてきている。し
かし、励磁電流を固定子巻線から供給するため、この電
流損失により効率が低下する。特に、低出力時には効率
が大きく低下するので、電気自動車用としては大きな問
題となっている。一方、永久磁石により回転子磁極を構
成する同期電動機は、励磁電流が不要になることから効
率、力率の点では誘導電動機よりも優れている。しか
し、永久磁石は磁束を広範囲にわたって可変とすること
が困難のため、広範囲の可変速範囲を得ようとすると、
インバータが大きくなり、逆にシステム全体としては誘
導電動機よりも効率が悪くなってしまう。
【０００６】上記のように電気自動車駆動用の交流電動
機としては、 （１）高効率、特に低出力時に高効率であること （２）加減速時に大出力が得られること （３）運転速度範囲が広いこと （４）小形軽量、低価格であることが望まれる。
機としては、 （１）高効率、特に低出力時に高効率であること （２）加減速時に大出力が得られること （３）運転速度範囲が広いこと （４）小形軽量、低価格であることが望まれる。
【０００７】次に、電池について述べる。電気自動車用
電池としては種々あるが、現時点では、コストを考慮す
ると出力密度〔Ｗ／Ｋｇ〕及びエネルギー密度〔Ｗｈ／
Ｋｇ〕の両性能共に優れた電池はない。このため、車両
性能、コスト等を勘案して電池の種類、容量を決めてい
る。
電池としては種々あるが、現時点では、コストを考慮す
ると出力密度〔Ｗ／Ｋｇ〕及びエネルギー密度〔Ｗｈ／
Ｋｇ〕の両性能共に優れた電池はない。このため、車両
性能、コスト等を勘案して電池の種類、容量を決めてい
る。
【０００８】更に、インバータについて述べる。インバ
ータ容量は通常、１００〔ＫＶＡ〕以下、入力電圧は１
００〜３００〔Ｖ〕であるので、トランジスタインバー
タが主流である。前述のようにインバータの最大出力は
加減速時に発生し、インバータ出力電流は数１００
〔Ａ〕にも達する。このため、インバータはパワトラン
ジスタを複数個並列接続して使われることが多い。
ータ容量は通常、１００〔ＫＶＡ〕以下、入力電圧は１
００〜３００〔Ｖ〕であるので、トランジスタインバー
タが主流である。前述のようにインバータの最大出力は
加減速時に発生し、インバータ出力電流は数１００
〔Ａ〕にも達する。このため、インバータはパワトラン
ジスタを複数個並列接続して使われることが多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上詳述したように、
電気自動車の駆動システムとしては、 （１）加速時に大きなトルクが得られること （２）システム全体として高効率であり、特に低出力時
の効率が高いこと （３）電池の利用度が高く、電池の小形・軽量化が可能
であること （４）信頼性が高く、かつ保守を要しないこと （５）低価格であること等が必要とされ、その実現が大
きな課題となっている。本発明は上記課題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、システ
ム効率及び信頼性が高く、小形軽量で低価格、かつメン
テナンスフリーであると共に、良好な走行性能を得るこ
とができる電気自動車の駆動システムを提供することに
ある。
電気自動車の駆動システムとしては、 （１）加速時に大きなトルクが得られること （２）システム全体として高効率であり、特に低出力時
の効率が高いこと （３）電池の利用度が高く、電池の小形・軽量化が可能
であること （４）信頼性が高く、かつ保守を要しないこと （５）低価格であること等が必要とされ、その実現が大
きな課題となっている。本発明は上記課題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、システ
ム効率及び信頼性が高く、小形軽量で低価格、かつメン
テナンスフリーであると共に、良好な走行性能を得るこ
とができる電気自動車の駆動システムを提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、電池を電源としてインバータを介し
車輪駆動用交流電動機を駆動する電気自動車の駆動シス
テムにおいて、前記交流電動機を構成する２台の交流電
動機の各出力軸を左右駆動車輪に各々連結し、前記２台
の交流電動機を各々駆動する２台のインバータをこれら
の直流側で直列接続し、これらの直列接続された直流入
力端子両端を可逆形直流電力変換器を介して前記電池に
接続すると共に、前記電力変換器は２台のインバータの
合成入力電圧または電流を制御し、前記インバータを方
形波出力インバータとして周波数制御のみを行うもので
ある。
め、第１の発明は、電池を電源としてインバータを介し
車輪駆動用交流電動機を駆動する電気自動車の駆動シス
テムにおいて、前記交流電動機を構成する２台の交流電
動機の各出力軸を左右駆動車輪に各々連結し、前記２台
の交流電動機を各々駆動する２台のインバータをこれら
の直流側で直列接続し、これらの直列接続された直流入
力端子両端を可逆形直流電力変換器を介して前記電池に
接続すると共に、前記電力変換器は２台のインバータの
合成入力電圧または電流を制御し、前記インバータを方
形波出力インバータとして周波数制御のみを行うもので
ある。
【００１１】第２の発明は、上記第１の発明にかかる駆
動システムを２組備え、各駆動システムにより電気自動
車の前輪及び後輪を各々駆動するものである。なお、こ
の場合、一方の駆動システムの交流電動機を誘導電動機
とし、他方の駆動システムの交流電動機を永久磁石形同
期電動機とすると共に、誘導電動機駆動用電池を高出力
形電池とし、同期電動機駆動用電池を高エネルギー形電
池とすることが望ましい。
動システムを２組備え、各駆動システムにより電気自動
車の前輪及び後輪を各々駆動するものである。なお、こ
の場合、一方の駆動システムの交流電動機を誘導電動機
とし、他方の駆動システムの交流電動機を永久磁石形同
期電動機とすると共に、誘導電動機駆動用電池を高出力
形電池とし、同期電動機駆動用電池を高エネルギー形電
池とすることが望ましい。
【００１２】
【作用】第１の発明では、電気自動車の左右駆動車輪
を、各々個別の交流電動機及び直流側が直列接続された
インバータにより駆動する。また、インバータと電池と
の間に接続された可逆形チョッパによりインバータの入
力電流及び合成入力電圧を制御し、インバータを周波数
制御する。これにより、駆動システムとして従来設けら
れていた機械式減速機及び差動装置を不要とする。
を、各々個別の交流電動機及び直流側が直列接続された
インバータにより駆動する。また、インバータと電池と
の間に接続された可逆形チョッパによりインバータの入
力電流及び合成入力電圧を制御し、インバータを周波数
制御する。これにより、駆動システムとして従来設けら
れていた機械式減速機及び差動装置を不要とする。
【００１３】第２の発明によれば、２組の駆動システム
により電気自動車の前輪及び後輪を各々駆動する。そし
て、交流電動機及び電池の種類を異ならせることによ
り、電気自動車の運転状況に応じて駆動システムの使い
分けを可能とし、電気自動車のシステム効率を高める。
更に、２組の駆動システムは各々単独で運転可能とする
ことにより、故障した側の一方のシステムを切離して残
りの健全システムのみによって走行できるようにし、動
作信頼性を向上させる。
により電気自動車の前輪及び後輪を各々駆動する。そし
て、交流電動機及び電池の種類を異ならせることによ
り、電気自動車の運転状況に応じて駆動システムの使い
分けを可能とし、電気自動車のシステム効率を高める。
更に、２組の駆動システムは各々単独で運転可能とする
ことにより、故障した側の一方のシステムを切離して残
りの健全システムのみによって走行できるようにし、動
作信頼性を向上させる。
【００１４】
【実施例】以下、図に沿って各発明の実施例を説明す
る。図１は、第１の発明の一実施例を示すもので、図７
と同一の構成要素には同一番号を付してある。図１にお
いて、４１，４２は図７のインバータ４に対応するイン
バータであり、これらの直流入力側は直列に接続されて
いる。インバータ４１，４２と保護ヒューズ３との間に
は、電流可逆形直流電力変換器（電流可逆形チョッパ）
９が接続される。
る。図１は、第１の発明の一実施例を示すもので、図７
と同一の構成要素には同一番号を付してある。図１にお
いて、４１，４２は図７のインバータ４に対応するイン
バータであり、これらの直流入力側は直列に接続されて
いる。インバータ４１，４２と保護ヒューズ３との間に
は、電流可逆形直流電力変換器（電流可逆形チョッパ）
９が接続される。
【００１５】５０は車輪駆動用交流電動機であり、交流
電動機５０１，５０２により構成される。交流電動機５
０１は、回転子出力軸５１３と図示されていない継手と
を介して車輪８１を直接駆動し、同様に交流電動機５０
２は、回転子出力軸５２３と図示されていない継手とを
介して車輪８２を直接駆動するように構成されている。
なお、出力軸５１３，５２３は互いに別個の軸である。
交流電動機５０１はインバータ４１により、また、交流
電動機５０２はインバータ４２によりそれぞれ駆動され
る。
電動機５０１，５０２により構成される。交流電動機５
０１は、回転子出力軸５１３と図示されていない継手と
を介して車輪８１を直接駆動し、同様に交流電動機５０
２は、回転子出力軸５２３と図示されていない継手とを
介して車輪８２を直接駆動するように構成されている。
なお、出力軸５１３，５２３は互いに別個の軸である。
交流電動機５０１はインバータ４１により、また、交流
電動機５０２はインバータ４２によりそれぞれ駆動され
る。
【００１６】図２は、図１における交流電動機５０の詳
細について示したものである。図２において、５１１は
交流電動機５０１の固定子、５１２は回転子、５１３は
回転子出力軸である。同様に、５２１は交流電動機５０
２の固定子、５２２は回転子、５２３は回転子出力軸で
ある。前述のごとく回転子出力軸５１３，５２３はそれ
ぞれ別個の軸であり、図示のように連結されていない。
ここで、交流電動機５０１，５０２は誘導電動機、永久
磁石形同期電動機等であれば良い。ただし、交流電動機
５０１，５０２は同種の電動機とするのが望ましいが、
異種のものであっても特に問題はない。
細について示したものである。図２において、５１１は
交流電動機５０１の固定子、５１２は回転子、５１３は
回転子出力軸である。同様に、５２１は交流電動機５０
２の固定子、５２２は回転子、５２３は回転子出力軸で
ある。前述のごとく回転子出力軸５１３，５２３はそれ
ぞれ別個の軸であり、図示のように連結されていない。
ここで、交流電動機５０１，５０２は誘導電動機、永久
磁石形同期電動機等であれば良い。ただし、交流電動機
５０１，５０２は同種の電動機とするのが望ましいが、
異種のものであっても特に問題はない。
【００１７】図３は、図１における電流可逆形チョッパ
９の詳細について示したものである。なお、図１と同一
の構成要素には同一番号を付してある。図３において、
９０１，９０２は電力用半導体スイッチであり、図では
トランジスタの場合で示してある。９０３，９０４は半
導体スイッチ９０１，９０２に逆並列接続されたダイオ
ードである。９０５は入力用コンデンサ（保護ヒューズ
３側を入力側、インバータ４１，４２側を出力側とす
る）であり、チョッパ９のスイッチング動作によって半
導体スイッチ９０１またはダイオード９０３に流れるパ
ルス状の電流が、電池１に流れないように電流平滑作用
を行うものである。また、９０６はリアクトルであり、
出力電流を平滑するために挿入されている。
９の詳細について示したものである。なお、図１と同一
の構成要素には同一番号を付してある。図３において、
９０１，９０２は電力用半導体スイッチであり、図では
トランジスタの場合で示してある。９０３，９０４は半
導体スイッチ９０１，９０２に逆並列接続されたダイオ
ードである。９０５は入力用コンデンサ（保護ヒューズ
３側を入力側、インバータ４１，４２側を出力側とす
る）であり、チョッパ９のスイッチング動作によって半
導体スイッチ９０１またはダイオード９０３に流れるパ
ルス状の電流が、電池１に流れないように電流平滑作用
を行うものである。また、９０６はリアクトルであり、
出力電流を平滑するために挿入されている。
【００１８】この実施例におけるチョッパ９の動作は、
通常のチョッパ動作と同様である。すなわち、電気自動
車が力行運転で、電流が入力側から出力側に流れる時は
半導体スイッチ９０１をスイッチングして出力側電圧を
制御する。また、反対に電流が出力側から入力側に流れ
る時（この状態は、電気自動車としては制動運転に相
当）は、半導体スイッチ９０２をスイッチングして出力
側電圧を制御する。
通常のチョッパ動作と同様である。すなわち、電気自動
車が力行運転で、電流が入力側から出力側に流れる時は
半導体スイッチ９０１をスイッチングして出力側電圧を
制御する。また、反対に電流が出力側から入力側に流れ
る時（この状態は、電気自動車としては制動運転に相
当）は、半導体スイッチ９０２をスイッチングして出力
側電圧を制御する。
【００１９】図４は、図１の実施例の動作を説明するた
めの制御ブロック図であり、図１と同一の構成要素には
同一番号を付してある。図４において、５１０，５２０
は交流電動機５０１，５０２に取付けられた回転数検出
器（交流電動機５０１，５０２が同期電動機である場合
には、回転子位置検出器も含む）である。４１０，４２
０はインバータ制御装置であり、インバータ４１，４２
が単に所定の周波数の方形波出力を生じるような周波数
制御を行う。従って、出力電圧はインバータ４１，４２
の入力電圧によって決まったものとなり、インバータ４
１，４２それ自身では、通常のＰＷＭ制御のような電圧
制御は行わない。また、インバータ制御装置４１０，４
２０には、必要に応じてインバータ出力電流検出器４１
１，４２１を接続し、インバータ４１，４２の出力電流
制御を行う。
めの制御ブロック図であり、図１と同一の構成要素には
同一番号を付してある。図４において、５１０，５２０
は交流電動機５０１，５０２に取付けられた回転数検出
器（交流電動機５０１，５０２が同期電動機である場合
には、回転子位置検出器も含む）である。４１０，４２
０はインバータ制御装置であり、インバータ４１，４２
が単に所定の周波数の方形波出力を生じるような周波数
制御を行う。従って、出力電圧はインバータ４１，４２
の入力電圧によって決まったものとなり、インバータ４
１，４２それ自身では、通常のＰＷＭ制御のような電圧
制御は行わない。また、インバータ制御装置４１０，４
２０には、必要に応じてインバータ出力電流検出器４１
１，４２１を接続し、インバータ４１，４２の出力電流
制御を行う。
【００２０】９０はチョッパ制御装置であり、出力電圧
検出器９１２、出力電流検出器９１１により検出したチ
ョッパ９の出力電圧または出力電流が所定の極性及び値
になるように半導体スイッチ９０１または９０２の通流
率を制御する。チョッパ９の出力電圧及び電流の所定値
と極性は、図示されていない電気自動車の制御装置から
与えられる。
検出器９１２、出力電流検出器９１１により検出したチ
ョッパ９の出力電圧または出力電流が所定の極性及び値
になるように半導体スイッチ９０１または９０２の通流
率を制御する。チョッパ９の出力電圧及び電流の所定値
と極性は、図示されていない電気自動車の制御装置から
与えられる。
【００２１】次に、図５を用いて、本実施例による駆動
車輪の差動動作と機能について説明する。まず、従来の
エンジン自動車における機械式差動装置の動作について
述べる。駆動軸への合成トルクは、Ｔ＝ＴL＋ＴR（ＴL
は左車軸トルク、ＴRは右車軸トルク）であり、合成ト
ルクＴはエンジン出力に対応するものであるから一定で
ある。左右の車輪は回転数ＮL，ＮRでバランスして走行
中、左車輪の負荷が減ずると、各車輪駆動トルクは同じ
であるので左車輪の回転数は増加し、右車輪の回転数は
減少する。この場合、エンジンからの出力は変化なく一
定であるので、左車輪の出力が増し、右車輪の出力が減
少することになる。
車輪の差動動作と機能について説明する。まず、従来の
エンジン自動車における機械式差動装置の動作について
述べる。駆動軸への合成トルクは、Ｔ＝ＴL＋ＴR（ＴL
は左車軸トルク、ＴRは右車軸トルク）であり、合成ト
ルクＴはエンジン出力に対応するものであるから一定で
ある。左右の車輪は回転数ＮL，ＮRでバランスして走行
中、左車輪の負荷が減ずると、各車輪駆動トルクは同じ
であるので左車輪の回転数は増加し、右車輪の回転数は
減少する。この場合、エンジンからの出力は変化なく一
定であるので、左車輪の出力が増し、右車輪の出力が減
少することになる。
【００２２】逆に左車輪の負荷が急増して回転数が減少
すると、右車輪の回転数は増加する。この場合もエンジ
ンからの出力は変らず同じであるので左車輪の出力は減
少し、右車輪の出力は増大することになる。このよう
に、機械式差動装置は、左右の車輪の負荷に応じて時々
刻々、エンジンからの出力の配分を変化させる機能を持
っている。
すると、右車輪の回転数は増加する。この場合もエンジ
ンからの出力は変らず同じであるので左車輪の出力は減
少し、右車輪の出力は増大することになる。このよう
に、機械式差動装置は、左右の車輪の負荷に応じて時々
刻々、エンジンからの出力の配分を変化させる機能を持
っている。
【００２３】次いで、図５による差動機能について説明
する。Ｉｄはインバータ入力電流であり、両インバータ
４１，４２に共通して流れる。Ｖｄ1，Ｖｄ2はインバー
タ４１，４２の入力電圧であり、その合成値Ｖｄがチョ
ッパ９の出力電圧となる。Ｎ1，Ｎ2は交流電動機５０
１，５０２の回転数、Ｔ1，Ｔ2は同じトルク、Ｐ1，Ｐ2
は同じく軸出力である。いま、インバータ４１，４２及
び交流電動機５０１，５０２の効率を無視すると、次の
数式１ないし数式３が成立する。
する。Ｉｄはインバータ入力電流であり、両インバータ
４１，４２に共通して流れる。Ｖｄ1，Ｖｄ2はインバー
タ４１，４２の入力電圧であり、その合成値Ｖｄがチョ
ッパ９の出力電圧となる。Ｎ1，Ｎ2は交流電動機５０
１，５０２の回転数、Ｔ1，Ｔ2は同じトルク、Ｐ1，Ｐ2
は同じく軸出力である。いま、インバータ４１，４２及
び交流電動機５０１，５０２の効率を無視すると、次の
数式１ないし数式３が成立する。
【００２４】
【数１】Ｐ1＝Ｉｄ・Ｖｄ1＝Ｋ・Ｎ1・Ｔ1
【００２５】
【数２】Ｐ2＝Ｉｄ・Ｖｄ2＝Ｋ・Ｎ2・Ｔ2
【００２６】
【数３】Ｐ＝Ｉｄ・Ｖｄ＝Ｐ1＋Ｐ2
【００２７】ここで、Ｐは電気自動車駆動として供給さ
れる電力であり、Ｋは定数である。いま、交流電動機５
０１を左車輪８１の駆動電動機、同５０２を右車輪８２
の駆動電動機とする。左車輪駆動電動機５０１は回転数
Ｎ1、トルクＴ1、軸出力Ｐ1、右車輪駆動電動機５０２
は同じく回転数Ｎ2、トルクＴ2、軸出力Ｐ2で各々バラ
ンスよく走行している。
れる電力であり、Ｋは定数である。いま、交流電動機５
０１を左車輪８１の駆動電動機、同５０２を右車輪８２
の駆動電動機とする。左車輪駆動電動機５０１は回転数
Ｎ1、トルクＴ1、軸出力Ｐ1、右車輪駆動電動機５０２
は同じく回転数Ｎ2、トルクＴ2、軸出力Ｐ2で各々バラ
ンスよく走行している。
【００２８】走行中、左車輪８１の負荷が減少すると、
車輪駆動トルクは同じに制御されているので、左車輪８
１の回転数は増加する。これにより左車輪駆動電動機５
０１の軸出力Ｐ1は増加するので、インバータ４１の入
力電圧Ｖｄ1は増加する。チョッパ９により出力電圧Ｖ
ｄは一定に制御されているので、インバータ４２の入力
電圧Ｖｄ2は減少する。インバータ４２の入力電圧Ｖｄ2
が減少するとインバータ４２の出力電圧も減少し、右車
輪駆動電動機５０２の軸出力Ｐ2が減少して右車輪８２
の回転数が減少する。
車輪駆動トルクは同じに制御されているので、左車輪８
１の回転数は増加する。これにより左車輪駆動電動機５
０１の軸出力Ｐ1は増加するので、インバータ４１の入
力電圧Ｖｄ1は増加する。チョッパ９により出力電圧Ｖ
ｄは一定に制御されているので、インバータ４２の入力
電圧Ｖｄ2は減少する。インバータ４２の入力電圧Ｖｄ2
が減少するとインバータ４２の出力電圧も減少し、右車
輪駆動電動機５０２の軸出力Ｐ2が減少して右車輪８２
の回転数が減少する。
【００２９】逆に左車輪８１の負荷が急増して回転数が
減少すると、左車輪駆動電動機５０１の軸出力Ｐ1は減
少し、インバータ４１の入力電圧Ｖｄ1が減少するの
で、インバータ４２の入力電圧Ｖｄ2が増加し、右車輪
駆動電動機５０２の軸出力Ｐ2は増加し、電動機５０２
すなわち右車輪８２の回転数は増加していく。
減少すると、左車輪駆動電動機５０１の軸出力Ｐ1は減
少し、インバータ４１の入力電圧Ｖｄ1が減少するの
で、インバータ４２の入力電圧Ｖｄ2が増加し、右車輪
駆動電動機５０２の軸出力Ｐ2は増加し、電動機５０２
すなわち右車輪８２の回転数は増加していく。
【００３０】以上述べたように、この実施例では、左右
車輪８１，８２の駆動電動機５０１，５０２を駆動する
インバータ４１，４２を直流側で直列接続し、その入力
の合成電圧Ｖｄをチョッパ９により制御することによっ
て、左右車輪８１，８２に直結された電動機５０１，５
０２の出力に自動的に差動機能が生ずることになる。
車輪８１，８２の駆動電動機５０１，５０２を駆動する
インバータ４１，４２を直流側で直列接続し、その入力
の合成電圧Ｖｄをチョッパ９により制御することによっ
て、左右車輪８１，８２に直結された電動機５０１，５
０２の出力に自動的に差動機能が生ずることになる。
【００３１】図６は、第２の発明の一実施例を示すもの
である。この実施例は、図１に示した駆動システムを２
組設け、一方の駆動システムにより前輪を駆動し、他方
の駆動システムにより後輪を駆動するようにしたもので
ある。図６において、１１，１２は図１の電池１に対応
する電池、２１，２２は同じく主スイッチ２に対応する
主スイッチ、３１，３２は同じくヒューズ３に対応する
保護ヒューズ、９１，９２は同じくチョッパ９に対応す
るチョッパ、４３，４４及び４５，４６は同じくインバ
ータ４１，４２に各々対応するインバータ、５１，５２
は同じく車輪駆動用交流電動機５０に対応する交流電動
機、５０３，５０４及び５０５，５０６は同じく交流電
動機５０１，５０２に各々対応する交流電動機、８１
１，８１２は前または後の車輪、８２１，８２２は他方
の車輪を示す。
である。この実施例は、図１に示した駆動システムを２
組設け、一方の駆動システムにより前輪を駆動し、他方
の駆動システムにより後輪を駆動するようにしたもので
ある。図６において、１１，１２は図１の電池１に対応
する電池、２１，２２は同じく主スイッチ２に対応する
主スイッチ、３１，３２は同じくヒューズ３に対応する
保護ヒューズ、９１，９２は同じくチョッパ９に対応す
るチョッパ、４３，４４及び４５，４６は同じくインバ
ータ４１，４２に各々対応するインバータ、５１，５２
は同じく車輪駆動用交流電動機５０に対応する交流電動
機、５０３，５０４及び５０５，５０６は同じく交流電
動機５０１，５０２に各々対応する交流電動機、８１
１，８１２は前または後の車輪、８２１，８２２は他方
の車輪を示す。
【００３２】この実施例において、交流電動機５１，５
２は同じ種類のものでも良いが、違えた方が望ましい。
例えば、電動機５１を誘導電動機、電動機５２を永久磁
石形の同期電動機とする。この場合、同期電動機は効率
が高いので、電気自動車の運転時間が長い低トルクまた
は低出力時に主に運転するものとし、他方、誘導電動機
は、効率では同期電動機よりも若干悪くなるが高出力を
出すことができるため、電気自動車の加速時など、高ト
ルク、高出力時に主に運転するように使い分ければ良
い。また、電池１１，１２は同一種類の電池とするより
も、例えば、誘導電動機駆動用電池は高出力形、すなわ
ち出力密度〔Ｗ／Ｋｇ〕が大きい電池とし、また、同期
電動機駆動用電池は高エネルギー形すなわちエネルギー
密度〔Ｗｈ／Ｋｇ〕が大きい電池とする。
２は同じ種類のものでも良いが、違えた方が望ましい。
例えば、電動機５１を誘導電動機、電動機５２を永久磁
石形の同期電動機とする。この場合、同期電動機は効率
が高いので、電気自動車の運転時間が長い低トルクまた
は低出力時に主に運転するものとし、他方、誘導電動機
は、効率では同期電動機よりも若干悪くなるが高出力を
出すことができるため、電気自動車の加速時など、高ト
ルク、高出力時に主に運転するように使い分ければ良
い。また、電池１１，１２は同一種類の電池とするより
も、例えば、誘導電動機駆動用電池は高出力形、すなわ
ち出力密度〔Ｗ／Ｋｇ〕が大きい電池とし、また、同期
電動機駆動用電池は高エネルギー形すなわちエネルギー
密度〔Ｗｈ／Ｋｇ〕が大きい電池とする。
【００３３】更に、図６の方式では、２組の駆動システ
ムのうち一方の駆動システムが故障した時には主スイッ
チ２１，２２により回路を開放し、健全な駆動システム
により駆動する。これにより、健全な駆動システムによ
る前輪駆動システムまたは後輪駆動システムを実現する
ことができる。
ムのうち一方の駆動システムが故障した時には主スイッ
チ２１，２２により回路を開放し、健全な駆動システム
により駆動する。これにより、健全な駆動システムによ
る前輪駆動システムまたは後輪駆動システムを実現する
ことができる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、左右
駆動車輪に各々電動機出力軸を連結し、電動機駆動用の
２台のインバータを直流側で直列接続すると共にインバ
ータ入力側に可逆形直流電力変換器を挿入し、この電力
変換器により２台のインバータの合成入力を制御して各
インバータに単に周波数変換のみを行わせ、これによっ
て左右車輪駆動用電動機に差動機能を持たせているた
め、次のような効果がある。
駆動車輪に各々電動機出力軸を連結し、電動機駆動用の
２台のインバータを直流側で直列接続すると共にインバ
ータ入力側に可逆形直流電力変換器を挿入し、この電力
変換器により２台のインバータの合成入力を制御して各
インバータに単に周波数変換のみを行わせ、これによっ
て左右車輪駆動用電動機に差動機能を持たせているた
め、次のような効果がある。
【００３５】（１）機械的な減速機、差動装置が不要と
なるので、システム効率が向上すると共に、保守作業が
大幅に軽減される。 （２）インバータのスイッチング周波数を非常に低くで
きるため、インバータの損失が減少し、効率が向上す
る。 （３）左右車輪の差動機能は、従来のエンジン自動車と
ほぼ同程度なので、良好な運転性能が得られる。
なるので、システム効率が向上すると共に、保守作業が
大幅に軽減される。 （２）インバータのスイッチング周波数を非常に低くで
きるため、インバータの損失が減少し、効率が向上す
る。 （３）左右車輪の差動機能は、従来のエンジン自動車と
ほぼ同程度なので、良好な運転性能が得られる。
【００３６】第２の発明では、電池も含めて２組の駆動
システムにより前輪及び後輪を駆動してシステム開放可
能形とし、一方の駆動システムの電動機を高出力形電池
により運転される誘導電動機とし、他方の駆動システム
の電動機を高エネルギー形電池により運転される永久磁
石形同期電動機として、電気自動車の運転状態に応じて
システム効率が高くなるように使い分けることを可能に
したため、次のような効果がある。
システムにより前輪及び後輪を駆動してシステム開放可
能形とし、一方の駆動システムの電動機を高出力形電池
により運転される誘導電動機とし、他方の駆動システム
の電動機を高エネルギー形電池により運転される永久磁
石形同期電動機として、電気自動車の運転状態に応じて
システム効率が高くなるように使い分けることを可能に
したため、次のような効果がある。
【００３７】（４）異種の電動機の特徴を引き出すこと
により全運転範囲に亘って高いシステム効率が得られ
る。 （５）２組の駆動システムのうち一方のシステムが故障
しても、その故障システムを開放し、残りの健全システ
ムで電気自動車を走行させることができるので、運転信
頼性が非常に高い駆動システムとなる。 （６）上記（１）〜（５）の効果により、極めて実用性
が高い電気自動車の駆動システムを実現することができ
る。
により全運転範囲に亘って高いシステム効率が得られ
る。 （５）２組の駆動システムのうち一方のシステムが故障
しても、その故障システムを開放し、残りの健全システ
ムで電気自動車を走行させることができるので、運転信
頼性が非常に高い駆動システムとなる。 （６）上記（１）〜（５）の効果により、極めて実用性
が高い電気自動車の駆動システムを実現することができ
る。
【図１】第１の発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の実施例における交流電動機の詳細を示す
図である。
図である。
【図３】図１の実施例における電流可逆形チョッパの詳
細を示す図である。
細を示す図である。
【図４】図１の実施例の動作を説明するための制御ブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】図１の実施例における駆動車輪の差動動作を説
明するための図である。
明するための図である。
【図６】第２の発明の一実施例を示す構成図である。
【図７】電気自動車の公知の駆動システムを示す図であ
る。
る。
１，１１，１２ 電池 ２，２１，２２ 主スイッチ ３，３１，３２ 保護ヒューズ ４１，４２，４３，４４，４５，４６ インバータ ５０，５１，５２ 車輪駆動用交流電動機 ５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６ 交
流電動機 ５１３，５２３ 回転子出力軸 ８１，８２，８１１，８１２，８２１，８２２ 車輪 ９，９１，９２ 電流可逆形直流電力変換器（電流可逆
形チョッパ）
流電動機 ５１３，５２３ 回転子出力軸 ８１，８２，８１１，８１２，８２１，８２２ 車輪 ９，９１，９２ 電流可逆形直流電力変換器（電流可逆
形チョッパ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 元吉 攻 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 伊藤 善夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−299475（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−96603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−268367（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 1/00 - 15/42
Claims (4)
- 【請求項１】 電池を電源としてインバータを介し車輪
駆動用交流電動機を駆動する電気自動車の駆動システム
において、 前記交流電動機を構成する２台の交流電動機の各出力軸
を左右駆動車輪に各々連結し、前記２台の交流電動機を
各々駆動する２台のインバータをこれらの直流側で直列
接続し、これらの直列接続された直流入力端子の両端を
可逆形直流電力変換器を介して前記電池に接続すると共
に、前記電力変換器は２台のインバータの合成入力電圧
または電流を制御し、前記インバータを方形波出力イン
バータとして周波数制御のみを行うことを特徴とする電
気自動車の駆動システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の駆動システムを２組備
え、各駆動システムにより電気自動車の前輪及び後輪を
各々駆動することを特徴とする電気自動車の駆動システ
ム。 - 【請求項３】 一方の駆動システムの交流電動機を誘導
電動機とし、他方の駆動システムの交流電動機を永久磁
石形同期電動機とした請求項２記載の電気自動車の駆動
システム。 - 【請求項４】 誘導電動機駆動用電池を高出力形電池と
し、同期電動機駆動用電池を高エネルギー形電池とした
請求項３記載の電気自動車の駆動システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21645792A JP3180300B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 電気自動車の駆動システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21645792A JP3180300B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 電気自動車の駆動システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0646508A JPH0646508A (ja) | 1994-02-18 |
| JP3180300B2 true JP3180300B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=16688801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21645792A Expired - Fee Related JP3180300B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 電気自動車の駆動システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3180300B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP5050202B2 (ja) * | 2007-02-13 | 2012-10-17 | 国立大学法人北海道大学 | 光学活性α−ヒドロキシシラン類の製造方法及び新規な光学活性α−ヒドロキシシラン類化合物 |
| JP4998591B2 (ja) * | 2010-05-24 | 2012-08-15 | トヨタ自動車株式会社 | 電動車両 |
| JP2014155407A (ja) * | 2013-02-13 | 2014-08-25 | Toyota Motor Corp | 車両の駆動装置 |
| CN104999898B (zh) * | 2015-08-04 | 2017-05-31 | 汪景营 | 组合式驱动电机及其应用方法 |
| JP7051048B2 (ja) * | 2018-03-20 | 2022-04-11 | マツダ株式会社 | ハイブリッド駆動装置 |
| JP7217859B2 (ja) | 2018-03-20 | 2023-02-06 | マツダ株式会社 | 車両駆動装置 |
| WO2019181799A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | マツダ株式会社 | ハイブリッド駆動装置 |
| JP2019214302A (ja) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | 林昌慧 | 電気自動車直接駆動システム |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP21645792A patent/JP3180300B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0646508A (ja) | 1994-02-18 |
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