JP3224924B2 - バッテリーカーの駆動装置 - Google Patents
バッテリーカーの駆動装置Info
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Description
給される電力を制御装置によって制御して電動機を駆動
するバッテリーカーの駆動装置に係り、特に制御装置の
主回路素子のON/OFFスイッチングに伴う電波障害
を改善したバッテリーカーの駆動装置に関する。
て走行するバッテリーカーが実用化されている。これ
は、内燃機関による駆動ではNOx ,黒煙等の排出ガス
による公害問題が発生しており、地球的規模の低公害対
策に基づくもので広く普及が期待されている。
る。図4において、電源としてバッテリー1は、電動機
制御装置2内のコンデンサ3及びインバータ4内のH型
ブリッヂを構成する素子Q1〜Q4に直接接続されてい
る。
ッテリー電圧EB に対してパルス幅制御(PWM制御:
Pulse Width Modulatior)することによりバッテリーカ
ーの駆動源である直流電動機6に供給する直流平均電圧
EM を可変せしめ、電動機電流を制御するものである。
ここでPWM波形を図5に示す。VB はPWM波形の電
圧、T0 はPWM波形の1周期、T1はPWM波形の半
周期である。
変調率M=T1 /T0 とすると、電動機電圧EM は
(1)式となる。 EM =EB * M …(1) また電機子誘起電圧をEa 、電機子抵抗をRM 、回転数
をN、電圧係数をK1、電動機電流をIM とすると、E
M は(2)式で表すことができる。 EM =Ea +IM * RM =K1 * N+IM * RM …(2)
式,(4)で示される。但し、K2 はトルク係数であ
る。
より電動機出力トルクTを制御することができる。
る。バッテリーカーの運転席に設置されたアクセルペタ
ル8は、踏み込み量に応じて動力基準電圧を出力する。
一方、電動機には回転検出器7を設けており、また内燃
機関による自動車との操作性、並びに運転性の異和感を
なくすため内燃機特性に似た図6に示すような動力特性
を得べくアクセル踏み込み電圧に応じた関数発生器9を
設けている。
基準T* を出力するが、直流機の場合、上述(3)式に
示す通り、電動機6の電流に比例するので、T* 即ち、
電動機電流基準となる。
器5の電流出力とを加算し、PI増幅器11にて比例積分
増幅される。この値は、即ち、電動機指令電圧であり、
三角波発生器12と比較し、PWM制御値にPWM変換器
13により変換される。PWM出力は、インバータ3のQ
1〜Q4変換素子を駆動するため絶縁型駆動アンプ14に
て増幅される。
機6、加算器10、PI演算増幅器11、PWM変換器13、
主素子駆動アンプ14の構成は、公知のPWM制御方式の
電流制御閉ループである。
ワイパーやラジオ等、車載補機の補助電源(一般にDC
12V又はDC24V)を必要とするためバッテリー電源1
から給電される補助電源16を設置している。 これらの機
器へのワイヤリングは簡素化を目的に、負側即ち0Vを
車体本体とし、正側のみ配線しており、接地17を施して
いる。
来装置では、PWM制御に基づくインバータ4の素子Q
1〜Q4のスイッチングに伴なう電波障害によりバッテ
リーカー自身に取り付けられたAMラジオや、他の近隣
車に取り付けられたAMラジオにノイズが乗り、聴聞不
可という問題がある。
PWMスイッチングすることにより急峻なdV/dtと
なり、(1)素子Q1〜Q4自身と車体0V間の浮遊容
量18を通しての車体への洩れ電流、(2)制御装置と電
動機間の接続ケーブルと車体0V間の浮遊容量19を通し
ての洩れ電流、(3)電動機コイルと車体0V間の浮遊
容量20を通しての洩れ電流、(4)バッテリーと制御装
置との接続ケーブルと車体0V間の浮遊容量21を通して
の洩れ電流、等の洩れ電流が、車体本体に流れる。
(3)が電波障害の主要因となる。まず上記(1)につ
いては、最近素子が、モールドタイプとなっており、冷
却効率を上げるためチップと冷却板との絶縁材の厚みも
薄くしている。このため冷却フィンと素子間浮遊容量が
大きくなっており、数百PFの値となっている。
型化からコイルの絶縁材質も向上し、電動機鉄心と密着
していることから数千PFの値となっている。
定数により一概に求められないが、洩れ電流内に含まれ
る周波数成分との関係でラジオノイズの大小が決まる。
図7にその状況を記す。dV/dtが300V/100
〜150nsの場合、数10MHz帯域の成分を持つ洩
れ電流が車体本体に流れ、車体本体から放射されAMラ
ジオとしての0.5〜2MHz帯に、ノイズとして重畳
し聴聞不可となる。図8は、バッテリー電圧300V、
スイッチング時間200〜600nsで、PWM制御し
た場合のインバータ出力端子電圧の周波数分析例を示
す。
体本体に流れることにより放射ノイズとなってラジオの
電波障害となるという問題であるが、その他に制御装置
本体の誤動作につながる洩れ電流がある。インバータの
素子Q1〜Q4は、数百Vの直流電位を持ち、H型ブリ
ッヂの上段素子Q1とQ3がONすると、素子のエミッ
ター電位がほぼ直流電位迄上昇し、逆に下段素子Q2と
Q4がONすると、上段素子のエミッター電位は0Vに
下がる。
供給されるのが一般的であり、0V電位は、主回路の0
Vと接続されている。PWM制御出力の電位は、この制
御電源の電位であるので、前記素子Q1,Q3に対して
絶縁されており、図9に示すようなフォトカプラー15に
よることが多い。
浮遊容量が数10PF存在し、インバータの素子Q1〜Q
4のスイッチングON/OFFにより洩れ電流が流れ、
絶縁型ゲート駆動回路が誤動作するという問題がある。
に起因するもので、洩れ電力は次式で表され、バッテリ
ー電圧が高い程、大きくなる。ここで、fはPWMキャ
リヤ周波数、Cs は浮遊容量(F)、Vは直流電圧
(V)である。 P=2・f・Cs ・V2 (W)
で、洩れ電力が浮遊容量Cs に比例することから、この
浮遊容量Cs を極力小さくする手段と、この浮遊容量C
s に直列に高周波高インピーダンスのリアクタンス(コ
モンノイズフィルタ)を設け、全体の洩れの閉ループイ
ンピーダンスを大きくする手段にて、洩れ電流を減少さ
せることによりラジオノイズの低減及び制御の誤動作を
防止するバッテリーカーの駆動装置を提供することを目
的としている。
に、本発明の請求項1は、バッテリー電源と、このバッ
テリー電源から供給される電力を制御して主電動機を駆
動する制御装置と、この制御装置用および車内補機用の
電力を前記バッテリー電源から得る補助電源とを備え、
前記バッテリー電源および前記補助電源の負側を車体本
体に接地したバッテリーカーの駆動装置において、前記
補助電源を1次・2次絶縁型電源とすると共に、前記制
御装置のフレーム及び前記主電動機のフレームを車体本
体から絶縁することにより電動機制御系と車体本体間の
浮遊容量を極力小さくしたことを特徴とする。
テリー電源から供給される電力を制御して主電動機を駆
動する制御装置と、この制御装置用および車内補機用の
電力を前記バッテリー電源から得る補助電源とを備え、
前記補助電源の2次負側を車体本体に接地したバッテリ
ーカーの駆動装置において、前記補助電源を1次・2次
絶縁型電源とすると共に、前記バッテリー電源と前記制
御装置を構成するインバータ主回路を車体本体から絶縁
し、前記制御装置の出力と前記補助電源の入力及び前記
インバータ主回路素子群の素子駆動信号の各々にコモン
ノイズフィルタを設けたことを特徴とする。
合され該内燃機関のトルクを補助することを特徴とし、
請求項4は前記主電動機は三相交流電動機で構成された
ことを特徴とするものである。
を車体本体から絶縁することで洩れ電流は抑制される
が、交流的にはインバータ装置の素子とフレーム間浮遊
容量18、電動機とフレーム間浮遊容量20等により閉回路
が形成されるため洩れ電流が流れる。
バータ装置のフレーム全体及び、電動機フレーム全体を
車体本体から絶縁することにより、従来の浮遊容量に今
回の絶縁浮遊容量が直列につながることになるので、容
量が極端に小さくなり、洩れ電流が大幅に減少する。
付ゲート駆動回路の絶縁部浮遊容量を通しての洩れ電流
が考えられるが、前記の交流的閉ループ構成の一方の浮
遊容量が極端に減少するため、閉ループインピーダンス
が大きくなり、微少電流となるので、ゲート駆動回路が
誤動作することはない。
的閉ループの主構成となる電動機から車体本体へのルー
プと、補助電源から電源2次側の本体接地ループに、コ
モンノイズフィルターを各々設ける。これにより車体本
体との浮遊容量に直列となり、洩れ電流に対して高イン
ピーダンスなリアクタンスが加算されることになり、洩
れ電流が大幅に減少する。
型ゲート駆動回路の絶縁部を通しての洩れ電流が考えら
れるが、素子Q1〜Q4のゲート・エミッター信号にコ
モンノイズフィルターを設けることにより、洩れ電流に
対して高インピーダンス作用となり洩れ電流が大幅に減
少し、駆動回路が誤動作することはない。
る。図1は本発明のバッテリーカーの制御装置の一実施
例の回路図であり、既に説明した図4のバッテリ回路と
異なる点は、浮遊容量22と23を電気回路的に付加した点
のみであり、その他の構成は同一であるので同一部分に
は同一符号を付して重複説明は省略する。
レームを車体本体から絶縁する物理的一例を示したもの
であり、これにより図1における浮遊容量を低減するこ
とができる。すなわち、同図に示すように、制御装置2
のフレームを車体本体 101に絶縁ブッシング 102を介し
てネジ 103にて固定する。電動機6のフレームも制御装
置2のフレームと同様に固定する。
ッシング構造のフレキシブルカップリング 104にて負荷
駆動軸と結合させる。このようにして、制御装置フレー
ム及び電動機フレームを車体本体から絶縁することが出
来、浮遊容量を極端に減少することが出来る。この結
果、洩れ電流が大幅に減少する。
る。図3において、インバータ4の出力及び補機用絶縁
型定電圧電源16の入力部に、コモンノイズフィルター 1
05, 106を印加することにより、インバータ装置を中心
とした交流的閉ループに対し高インピーダンスとして作
用し、洩れ電流が大幅に減少する。
ト・エミッタ信号に対して、コモンノイズフィルター 1
07〜 110をそれぞれ付加することにより、上記実施例と
同様に洩れ電流に対して高インピーダンスとして作用
し、これにより洩れ電流が減少し、ゲート駆動回路が誤
動作することはない。
を示したが、交流機を用いても同様に実施することが出
来る。この場合、制御装置2として、4象限運転可能な
3相インバータを用いること、および電動機出力へのコ
モンノイズフィルターも3相コモンノイズフィルターで
あることは言うまでもない。又、低公害自動車として、
内燃機関と電動機を機械的に直結したディーゼル電気ハ
イブリッド自動車につても、電動機部について全く同様
に実施出来る。
車体本体への電動機制御に伴なう洩れ電流を抑制するこ
とによりラジオへの電波障害を大幅に軽減し、安定なバ
ッテリーカーの駆動装置を得ることができる。
4…インバータ、5…電流検出器、6…電動機、7…回
転検出器、8…アクセルペタル、9…関数発生器、10…
加算器、11…PI増幅器、12…三角波発振器、13…PW
M発生器、14…絶縁型ゲート増幅器、15…フォトカプ
ラ、16…補助電源、17…接地(車体)、18〜23…浮遊容
量、 100…バッテリーカー、 101…車体本体、 102…絶
縁ブッシング、 103…ネジ、 104…絶縁型フレキシブル
カップリング、 105〜 110…コモンノイズフィルタ。
Claims (4)
- 【請求項1】 バッテリー電源と、このバッテリー電源
から供給される電力を制御して主電動機を駆動する制御
装置と、この制御装置用および車内補機用の電力を前記
バッテリー電源から得る補助電源とを備え、前記バッテ
リー電源および前記補助電源の負側を車体本体に接地し
たバッテリーカーの駆動装置において、前記補助電源を
1次・2次絶縁型電源とすると共に、前記制御装置のフ
レーム及び前記主電動機のフレームを車体本体から絶縁
することにより電動機制御系と車体本体間の浮遊容量を
極力小さくしたことを特徴とするバッテリーカーの駆動
装置。 - 【請求項2】 バッテリー電源と、このバッテリー電源
から供給される電力を制御して主電動機を駆動する制御
装置と、この制御装置用および車内補機用の電力を前記
バッテリー電源から得る補助電源とを備え、前記補助電
源の2次負側を車体本体に接地したバッテリーカーの駆
動装置において、前記補助電源を1次・2次絶縁型電源
とすると共に、前記バッテリー電源と前記制御装置を構
成するインバータ主回路を車体本体から絶縁し、前記制
御装置の出力と前記補助電源の入力及び前記インバータ
主回路素子群の素子駆動信号の各々にコモンノイズフィ
ルタを設けたことを特徴とするバッテリーカーの駆動装
置。 - 【請求項3】 前記主電動機は内燃機関に結合され、該
内燃機関のトルクを補助することを特徴とする請求項1
または2記載のバッテリーカーの駆動装置。 - 【請求項4】 前記主電動機は三相交流電動機で構成さ
れたことを特徴とする請求項1乃至3記載のバッテリー
カーの駆動装置。
Priority Applications (1)
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JP32771193A JP3224924B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | バッテリーカーの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32771193A JP3224924B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | バッテリーカーの駆動装置 |
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JPH07184301A JPH07184301A (ja) | 1995-07-21 |
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Family
ID=18202137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP32771193A Expired - Fee Related JP3224924B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | バッテリーカーの駆動装置 |
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KR101615067B1 (ko) * | 2015-04-15 | 2016-04-25 | 엘에스산전 주식회사 | 전기차의 obc용 인덕터 조립체 |
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1993
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