JP3334726B2 - 電気自動車の電源装置 - Google Patents

電気自動車の電源装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電気自動車の電源装置
に係り、詳細には、バッテリと大容量のコンデンサとを
備えた電気自動車の電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】モータを駆動源とする電気自動車や、モ
ータと従来の内燃機関とを駆動源とするハイブリット車
が開発され実用化されるようになっている。このよう
な、電気自動車やハイブリット車では、その駆動源とし
てのモータを駆動するための直流電源として、例えば、
240ボルト程度のバッテリが搭載されている。そし
て、加速または定速走行時にバッテリから電力を取り出
し、運転者の走行要求に応じた電流をインバータを介し
てモータに供給することで、モータを駆動している。一
方、電気自動車の減速時には、モータによって駆動した
エネルギを有効に回収するために、モータで発生する電
力をバッテリに回生するようにしている。
【0003】ところで、従来の電源装置では、加速およ
び減速時の走行条件によっては、バッテリに対して急速
な放電および充電が行われることがある。このような急
速な充放電を繰り返すと、充放電の効率が低下したり、
バッテリの劣化を早めたりするという問題があった。こ
のようなバッテリの急速充電等を防止するために、例え
ば、特開昭49−37317号公報に示されるように、
キャパシタ(コンデンサ)とバッテリを並列に接続した
技術が提案されている。コンデンサは、バッテリに比較
して内部抵抗が小さいため、モータからの回生エネルギ
を効率的に蓄積することができる。このコンデンサに蓄
積したエネルギを、バッテリに回生し、またはモータの
駆動に再利用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記回生電
流を蓄積するコンデンサは、バッテリに並列に接続され
るので、バッテリ電源電圧以上の耐圧が必要となると共
に電流容量も必要となる。そこで、上記キャパシタの耐
圧、大容量化のために、コンデンサを多数直・並列に接
続する必要がある。ところが、コンデンサを多数直列に
接続ことは困難である。例えば、電気二重層コンデンサ
は、容量型コンデンサに比較して極めて高い容量である
が、耐電圧が一般に約1ボルト程度と低い。このため、
240ボルト以上の電圧に耐えるようにするためには、
240個以上の電気二重層コンデンサを直列に積層する
必要があり、やはり大型化するという問題がある。ま
た、多数のコンデンサを直列に積層すると、1つのコン
デンサが故障して開放してしまうと、他の全てのコンデ
ンサが使用不可能になるという問題もあった。
【0005】そこで、本発明は、コンデンサの積層量
(直列接続量)を減らすと共に、回生電力を効率的にバ
ッテリに蓄積することが可能な電気自動車の電源装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、駆動力の少なくとも一部をモータで発生させる電気
自動車のモータ駆動回路と、このモータ駆動回路を介し
て前記モータに接続されバッテリと、耐電圧が前記バ
ッテリの電圧よりも低く構成された大容量コンデンサ
と、この大容量コンデンサと前記バッテリを、各々独立
して前記モータ駆動回路に接続および切断する接断手段
と、前記大容量コンデンサの電圧を昇圧して前記バッテ
リに充電する充電手段とを電気自動車の電源装置に具備
させて、前記目的を達成する。請求項2に記載の発明で
は、駆動力の少なくとも一部をモータで発生させる電気
自動車のモータ駆動回路と、このモータ駆動回路を介し
て前記モータに接続されるバッテリと、耐電圧が前記バ
ッテリの電圧よりも低く構成され、前記モータの回生電
力を蓄積する大容量コンデンサと、この大容量コンデン
サと前記バッテリを、各々独立して前記モータ駆動回路
に接続および切断する接断手段と、前記大容量コンデン
サの電圧を昇圧して前記バッテリに充電する充電手段と
を電気自動車の電源装置に具備させて前記目的を達成す
る。 請求項3記載の発明では、駆動力の少なくとも一部
をモータで発生させる電気自動車のモータ駆動回路と、
このモータ駆動回路を介して前記モータに接続されるバ
ッテリと、耐電圧が前記バッテリの電圧よりも低く構成
された大容量コンデンサと、この大容量コンデンサと前
記バッテリを、各々独立して前記モータ駆動回路に接続
および切断する接断手段と、前記大容量コンデンサの電
圧を昇圧して、前記バッテリに充電し又は前記モータ駆
動用として前記駆動回路に供給する手段とを電気自動車
の電源装置に具備させて前記目的を達成する。 請求項4
に記載の発明では、請求項1、請求項2、又は請求項3
に記載の電気自動車の電源装置において、前記大容量コ
ンデンサの電圧を、DC−DCコンバータで昇圧するこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明では、電気自動車のモータ駆動回路から
回生される電力を、大容量コンデンサに蓄える。その電
力を充電部において、例えば低電流で、バッテリよりも
高電圧に制御してバッテリに充電する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の電気自動車の電源装置におけ
る一実施例を図1ないし図3を参照して詳細に説明す
る。図1は、本実施例の電源装置を備えた電気自動車の
駆動制御システムを表したものである。この図1に示す
ように電気自動車は、モータ駆動用の電圧240ボルト
の電力を制御部に供給する電源装置11を備えている。
電源装置11は、入出力端子12を備えており、この入
出力端子12を介して制御部15と接続されている。
【0009】電源装置11から供給される電力は、平滑
コンデンサ34と、パワートランジスタ21〜26等で
構成されたブリッジ回路20によって三相交流に変換さ
れ、ブラシレスDCモータ13に供給されるようになっ
ている。ブリッジ回路20の各パワートランジスタ21
〜26のそれぞれには、逆並列にフライホイルダイオー
ド21f〜26fが接続されている。通常、ベースドラ
イブ28によるブリッジ回路20のスイッチング制御に
より、ブラシレスDCモータ13からの回生電力は、所
定電圧に昇圧されて電源装置11に供給される。これに
対して、本実施例では、ベースドライブ回路28は回生
時のスイッチング制御を行わず、回生電力はブラシレス
DCモータ13による発電電力のままフライホイルダイ
オード21f〜26fを介して電源装置11に供給され
るようになっている。ブラシレスDCモータ13の回転
軸14は、電気自動車の駆動機構に連結されるととも
に、回転子位置検出器としてのレゾルバ16に接続され
ている。レゾルバ回路18は、レゾルバ16を励磁して
レゾルバ信号aを入力し、電流波形制御回路19へ励磁
位置を表す信号bを出力するようになっている。
【0010】メインコンピュータ29には、アクセルペ
ダルの踏み込み量、自動車の速度を検出する速度センサ
からの信号等の各種信号e1〜e5が入力されると共
に、その他、電圧出回路31からの電圧値信号V等の各
種検出信号が入力される。メインコンピュータ29は、
これら各信号e、Vに応じて、要求電流を指令するため
の電流指令信号j1、回転方向指令信号j2、回生信号
j3、および運転指令信号j4を電流波形制御回路19
に供給する。また、メインコンピュータ29は、各信号
e、Vに応じて、電源装置11に対して切換制御信号S
1、充電指令信号S2を供給するようになっている。
【0011】電流波形制御回路19は、前述の信号j、
bの他に、電流センサ17からの信号s、tを入力し、
自動車の負荷条件、例えばアクセルやブレーキの踏み込
み量などに対応した電流がブラシレスDCモータ13
供給されて所定のトルクが得られるように制御するため
の回路である。すなわち、電流波形制御回路19は、こ
れらの信号j、b、s、tに基づいて、要求電流に対応
したデューティ比を有するUVW相のパルス幅変調(P
WM)信号dをベースドライブ回路28に出力するよう
になっている。ベースドライブ回路28は、このPWM
信号dに従って、ブリッジ回路20の各パワートランジ
スタ21〜26を駆動制御する。電圧検出回路31は、
図示しないアナログ−ディジタル変換回路を備えてお
り、電源装置11内に配置された後述するバッテリ51
や電気二重層コンデンサ53の電圧を直接検出し、検出
した電圧値をディジタル値に変換して電圧値信号Vb、
Vcを出力するようになっている。
【0012】また、電源装置11に接続された電源回路
33は、電源装置11から供給される電圧を所定の電
圧、例えば12ボルトといった低電圧に変換する。この
低電圧の電源は、ベースドライブ回路28に供給され、
また、ECU(エリクトロニック・コントロール・ユニ
ット)や、パワーウインド、ヘッドライト等の補機に対
しても供給される。
【0013】図2は、本実施例における電源装置11の
構成を表したものである。電源装置11は、入出力端子
12を介して、ブラシレスDCモータ13を駆動するた
めの電力を制御部15に供給するバッテリ51と、制御
部15、入出力端子12を介してブラシレスDCモータ
13から供給される回生電力を蓄積する大容量の電気二
重層コンデンサ53を備えている。電源装置11は、ま
た、電気二重層コンデンサ53の電圧を昇圧してバッテ
リ51を充電する充電部55、制御部15に続続される
バッテリ51と電気二重層コンデンサ53との接続切換
を行う切換スイッチ57を備えている。この実施例にお
いて、充電部55は充電手段として機能し、切換スイッ
チ57は接断手段として機能する。
【0014】バッテリ51と電気二重層コンデンサ53
とは互いに並列に接続されている。すなわち、バッテリ
51の陽極側と電気二重層コンデンサ53の一方の端子
側とが、切換スイッチ57を介して接続されている。一
方、バッテリ51の陰極側と電気二重層コンデンサ53
の他方の端子とは、共に、電気自動車の本体に接地され
ている。これらバッテリ51および電気二重層コンデン
サ53の電圧Vb、Vcは、それぞれ制御部15の電圧
検出回路31において検出されるようになっている。
【0015】バッテリ51としては、鉛酸蓄電池、ニッ
ケルカドミウム電池、ナトリウム硫黄電池、リチウム2
次電池、水素2次電池、レドックス型電池等の各種2次
電池が使用される。このバッテリ51は、複数台の2次
電池を直列に、又は直並列に接続することによって、例
えば240〔V〕の電圧となるように構成されている。
【0016】一方、大容量の電気二重層コンデンサ53
は、単位体積当たりの容量が大きく、更に、低抵抗で出
力密度が大きいコンデンサであり、その容量は、その占
有する体積とのバランスを考慮して決定し、本実施例で
は、例えば9F以上の大容量のコンデンサが使用され
る。電解質溶液に電極を浸すと電極は一般にある電位を
示し、この電位の符号と反対符号のイオンが溶液から電
極近傍に引き寄せられ、電極と溶液の界面に電気二重層
が形成される。この電気二重層コンデンサ53は、この
ような分極性電極と電解質界面で形成される電気二重層
を利用した電気化学コンデンサである。
【0017】ここで、電気二重層コンデンサ53の製造
について説明する。多孔質活性炭と塩化ルテニウムの混
合溶液中に過酸化水素を滴下して酸化ルテニウムの担持
された多孔質活性炭を得る。該活性炭を結着剤とともに
集電板の機能をする支持板に圧着して分極性電極を成形
する。この分極性電極を一定の間隔に対向させた真ん中
に分離膜を配置して、両端をガスケットで封じ、生じた
空間内に電解液を充填して大容量の電気二重層コンデン
サ53を構成する。電気自動車のブラシレスDCモータ
13で発電され、制御部15におけるブリッジ回路20
のフライホイルダイオードを介して回生される電力の電
圧は20数ボルト程度である。このため、電気二重層コ
ンデンサ53は、この20数ボルトの電圧に耐え得るよ
うに、複数段、例えば20数段積層されている。また、
電気二重層コンデンサ53のエネルギ密度は、分極性電
極として酸化ルテニウムの微粒子を担持させた多孔質活
性炭または活性単繊維を使用した場合、2Wh/kgで
ある。このように構成した電気二重層コンデンサ53で
は、分極性電極として酸化ルテニウムの微粒子を担持さ
せた多孔質活性炭または活性炭繊維を用いることで、従
来の電気二重層コンデンサより、容量が高く、酸化ルテ
ニウム微粒子を使用した疑似容量によるコンデンサより
も比表面積を大きくでき、しかもコストを低く抑えるこ
とができる。
【0018】バッテリ51および電気二重層コンデンサ
53は、切換スイッチ57を介して電源装置11の入出
力端子12と接続されている。この切換スイッチ57
は、アンド素子、オア素子等の無接点論理素子で構成さ
れており、制御部15のメインコンピュータ29から出
力される切換指令信号S1によって接・断されるように
なっている。切換スイッチ57はバッテリ51の陽極と
入出力端子12とを接・断するスイッチ571と、電気
二重層コンデンサ53と入出力端子12とを接・断する
スイッチ573とを備えている。これら両スイッチは切
換指令信号S1の供給によって、互いに連動して動作
し、異なる接・断状態でオン、オフされる。すなわち、
切換指令信号S1供給されていない場合、スイッチ5
71がオン状態、スイッチ573がオフ状態である。こ
の状態から切換指令信号S1が制御部15のメインコン
ピュータから供給されると、スイッチ571がオフ状態
に、スイッチ573がオン状態に連動して切り換わるよ
うになっている。
【0019】充電部55は、DC−DCコンバータ55
1と、充電スイッチ553を備えおり、共に、制御部1
5のメインコンピュータから充電指令信号S2が供給さ
れることによって動作するようになっている。DC−D
Cコンバータ551は、電気二重層コンデンサ53に蓄
積された電力を、バッテリ51の電圧よりも高い電圧、
例えば260ボルトに昇圧する。そして、電流値14ア
ンペアでバッテリ51を充電するようになっている。充
電スイッチ553は、切換スイッチ57と同様に無接点
論理素子で構成されており、制御部15のメインコンピ
ュータ29から出力される充電指令信号S2によって接
・断されるようになっている。充電スイッチ553は通
常オフ状態であり、充電指令信号S2が供給されること
によってオン状態になり、スイッチが接続される。この
充電指令信号S2が充電部55に供給されることによ
り、DC−DCコンバータ551も動作を開始するよう
になっている。
【0020】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。制御部15のメインコンピュータ2
9は、各種入力信号eから、電気自動車の走行状態を監
視している。そて、電気自動車が加速走行、定速走行を
行っている場合、切換指令信号S1は切換スイッチ57
に供給されず、電気二重層コンデンサ53と制御部15
の接続が開放され、バッテリ51と制御部15が入出力
端子12を介して接続される。これにより電気自動車の
走行に必要な電力は、バッテリ51から供給される。
【0021】一方、電気自動車が減速走行を行うと、制
御部15は切換指令信号S1を切換スイッチ57に供給
する。これによりスイッチ571、スイッチ573の接
続は切り換わり、バッテリ51の接続が開放され、電気
二重層コンデンサ53が入出力端子12を介して制御部
15と接続される。このとき減速による回生電力は、制
御部15のブリッジ回路20のフライホイルダイオード
を介して電源装置11に供給され、更に入出力端子12
を介して電気二重層コンデンサ53に蓄電される。電気
二重層コンデンサ53は、バッテリ51よりも内部抵抗
が小さいため、回生電力は効率的に蓄積される。
【0022】電気二重層コンデンサ53に電力が蓄積さ
れると、メインコンピュータ29は、電圧検出回路31
から供給される電気二重層コンデンサ53の電圧Vcを
検出し、充電指令信号S2を供給する。充電部55で
は、DC−DCコンバータ551により、260ボルト
に昇圧し、14アンペアの電流値でバッテリ51を充電
する。このように、比較的低電流での充電が行われるた
め、バッテリ51に安定した状態で充電され、急速充電
等による劣化が防止される。このとき、制御部15のメ
インコンピュータからは、充電指令信号S2が供給さ
れ、充電スイッチ553はオン状態である。メインコン
ピュータ29は、電圧検出回路31で検出される電気二
重層コンデンサ53の電圧Vcを監視しており、蓄積し
た電荷が無くなるまで、充電指令信号S2を供給する。
【0023】減速走行が終了し、走行停止、加速走行、
定速走行のいずれかに移行すると、メインコンピュータ
29は切換指令信号S1の供給を終了し、切換スイッチ
57は元の状態に復帰する。加速走行または定速走行に
移行した場合には、再びバッテリ51から走行に必要な
電力が入出力端子12を介して制御部15に供給され
る。ただし、充電指令信号S2は、前記したように電気
二重層コンデンサ53の電荷がなくなるまで供給され
る。このため、充電指令信号S2が充電部55に供給さ
れている間は、電気二重層コンデンサ53から充電部5
5を介して、制御部15に、または制御部15とバッテ
リ51に電力が供給される。なお、メインコンピュータ
29は、電圧検出回路31で検出されるバッテリ51の
電圧Vbからバッテリ容量を監視している。そしてバッ
テリ51が満充電状態の場合には、加速走行、または定
速走行の場合にのみ充電指令信号S2を出力し、電気二
重層コンデンサ53からの電力は電気自動車の駆動
使用される。
【0024】図3は電気自動車の走行状態に対する各部
の状態変化を表したものである。電気自動車は、各区間
から区を図3(A)に示す各状態で走行、停止した
ものとする。この各状態における同図(D)に示すバッ
テリ容量の変化について、各区間毎に説明する。 区間;電気自動車の加速走行時で、ブラシレスDCモ
ータ13の駆動に大電力を必要とする。この電力はバッ
テリ51から供給され、バッテリ容量は、多少、急に減
少する 区間;定速走行時で、この場合もバッテリ5
1から電力が供給される。定速走行なので、バッテリ容
量は加速走行時の区間よりも緩やかに減少する。 区間;減速走行による回生時で、切換信号S1の供給
によって切換スイッチ57が切り換わるため、回生電力
の電気二重層コンデンサ53への蓄積が開始する(図3
(C))。また、充電指令信号S2の供給により、その
電力がDC−DCコンバータ551を介して充電される
ため、バッテリ容量は、増加する。 なお、区間において、斜線で示す減速による駆動エネ
ルギ(図3(B))が電気二重層コンデンサ53に蓄積
される(同図(C))。斜線のない部分が電気二重層コ
ンデンサ53の内部抵抗などによるエネルギロスとなる
部分であるが、この内部抵抗はバッテリ51の内部抵抗
よりも小さいので、エネルギロスは小さく抑えられ、効
率的に回生電力が回収されている。
【0025】区間;走行停止時で、電気二重層コンデ
ンサ53への回生電力の蓄積はないが、既に蓄積されて
いる電力がDC−DCコンバータから充電されるため、
区間と同一の傾きでバッテリ容量が増加する。 なお、区間、において、バッテリ容量の傾きが一定
(増加率一定)であるが、これは、DC−DCコンバー
タ551により継続的に一定電圧、一定電流(260ボ
ルト、14アンペア)で充電しているためである。 区間;電気二重層コンデンサ53には電荷がまだ多少
蓄積されているが、電気自動車が再び加速走行を開始し
たため、DC−DCコンバータ51で昇圧された電力
は、バッテリ51の充電に使用されず、モータ駆動に使
用される。このため、バッテリ容量は一定値となる。 ただし、加速が急激でより多くの電力が必要とされる場
合には、電力の不足分がバッテリ51から供給されるた
め、バッテリ容量は減少する。逆に、加速が緩やかでD
C−DCコンバータ51で昇圧後の電力が余る場合に
は、バッテリ容量が増加する。
【0026】区間;電気二重層コンデンサ53に蓄積
されていた電荷が終了したため、再びバッテリ51から
加速のための電力が供給され、バッテリ容量は減少す
る。この場合の減少率(傾き)は、区間の加速率より
も低いが、ほぼ区間と同程度の傾きでバッテリ容量が
減少する。 区間;再び定速走行に入る。区間よりも速度が低い
が、駆動力(図3(b))はほぼ区間と同一であり、
従って、バッテリ容量も区間と同じように緩やかに減
少する。 区間;再び回生、停止時で、区間と同様に変化
する。区間以降は、電気二重層コンデンサ53からの
充電もなくモータへの電力も不要なため、バッテリ容量
は一定のままである。
【0027】以上説明した実施例では、電気二重層コン
デンサ53として、分極性電極として酸化ルテニウムの
微粒子を担持させた多孔質活性炭または活性炭繊維を用
いたが、本発明はこの構成に限られるものではない。例
えば、活性炭粉末とバインダであるPFTE粉末とを形
成した分極性電極と集電電極とを複合して構成される電
極を2個使用し、その電極間に電解液を収容して構成し
た通常の電気二重層コンデンサ53を使用してもよい。
また、電気二重層コンデンサ53以外に、他の大容量コ
ンデンサを使用し、これに回生電力を蓄積した後に、D
C−DCコンバータで電圧を昇圧して比較的低電力、例
えば14アンペアでバッテリに充電するようにしてもよ
い。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、電気自動車のモータ駆
動回路からの回生電力を大容量コンデンサに蓄積し、充
電手段で昇圧してバッテリに充電することとしたので、
大容量コンデンサの積層量(直列接続個数)を減らすこ
とができ、信頼性、耐久性を向上させることができる。
また、回生電力を効率的にバッテリに蓄積し、利用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における電源装置を備えた電
気自動車のシステム構成図である。
【図2】同上、電源装置の構成図である。
【図3】同上、電気自動車の走行状態に対する各部の状
態変化を示す説明図である。
【符号の説明】
11 電源装置 12 入出力端子 15 制御部 51 バッテリ 53 電気二重層コンデンサ 55 充電部 551 DC−DCコンバータ 553 充電スイッチ 57 切換スイッチ 571、573 スイッチ S1 切換指令信号 S2 充電指令信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 本庄 亮太郎 (56)参考文献 特開 平4−271209(JP,A) 特開 昭53−29811(JP,A) 実開 平6−66204(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 7/14 B60L 11/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動力の少なくとも一部をモータで発生
    させる電気自動車のモータ駆動回路と、 このモータ駆動回路を介して前記モータに接続され
    ッテリと、耐電圧が前記バッテリの電圧よりも低く構成された 大容
    量コンデンサと、 この大容量コンデンサと前記バッテリを、各々独立して
    前記モータ駆動回路に接続および切断する接断手段と、 前記大容量コンデンサの電圧を昇圧して前記バッテリに
    充電する充電手段とを具備することを特徴とする電気自
    動車の電源装置。
  2. 【請求項2】 駆動力の少なくとも一部をモータで発生
    させる電気自動車のモータ駆動回路と、 このモータ駆動回路を介して前記モータに接続され
    ッテリと、耐電圧が前記バッテリの電圧よりも低く構成され、前記
    モータの回生電力を蓄積する 大容量コンデンサと、 この大容量コンデンサと前記バッテリを、各々独立して
    前記モータ駆動回路に接続および切断する接断手段と、 前記大容量コンデンサの電圧を昇圧して前記バッテリに
    充電する充電手段とを具備することを特徴とする電気自
    動車の電源装置。
  3. 【請求項3】 駆動力の少なくとも一部をモータで発生
    させる電気自動車のモータ駆動回路と、 このモータ駆動回路を介して前記モータに接続され
    ッテリと、耐電圧が前記バッテリの電圧よりも低く構成された 大容
    量コンデンサと、 この大容量コンデンサと前記バッテリを、各々独立して
    前記モータ駆動回路に接続および切断する接断手段と、 前記大容量コンデンサの電圧を昇圧して前記バッテリ
    に充電し又は前記モータ駆動用として前記駆動回路に供
    給する手段とを具備することを特徴とする電気自動車の
    電源装置。
  4. 【請求項4】 前記大容量コンデンサの電圧を、DC−
    DCコンバータで昇圧することを特徴とする請求項1、
    請求項2、又は請求項3に記載の電気自動車 の電源装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19921450C5 (de) * 1999-05-08 2006-08-03 Daimlerchrysler Ag Elektrischer Fahrzeugantrieb
EP1595748B1 (en) 2003-02-17 2012-09-12 Denso Corporation Vehicle power supply system
JP4120418B2 (ja) * 2003-02-17 2008-07-16 株式会社デンソー 自動車用電源装置
JP2006187160A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Sanyo Electric Co Ltd ハイブリッドカー
JP2007014072A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 Toyota Motor Corp 駆動システムの制御装置
JP4682766B2 (ja) * 2005-09-20 2011-05-11 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置
US7568537B2 (en) * 2006-01-09 2009-08-04 General Electric Company Vehicle propulsion system
CN100364207C (zh) * 2006-03-31 2008-01-23 华北电力大学 一种汽车电瓶暂态功率补偿器
KR100897399B1 (ko) * 2007-04-20 2009-05-14 현대중공업 주식회사 Dsp를 이용한 고속전철용 배터리 충전기의 dc/dc 컨버터 제어방법
JP5211954B2 (ja) * 2008-09-08 2013-06-12 パナソニック株式会社 車両用電源装置
JP5298778B2 (ja) * 2008-10-31 2013-09-25 株式会社ジェイテクト ブラシレスモータの駆動装置
JP5413565B2 (ja) * 2009-01-22 2014-02-12 富士電機株式会社 モータ駆動装置及び電動車両
JP2011004556A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Mitsubishi Electric Corp 車両用電源装置
US8768554B2 (en) 2010-08-02 2014-07-01 Panasonic Corporation Vehicle power source device
WO2012038497A2 (de) * 2010-09-24 2012-03-29 Magna E-Car Systems Gmbh & Co Og Elektrokraftfahrzeug und redox-flow-modul sowie kartusche hierzu
CN102658802B (zh) * 2012-05-22 2014-08-27 无锡富洪科技有限公司 汽车怠速起停系统及复合电源
CN106347162B (zh) * 2016-11-01 2018-11-27 大连民族大学 基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统
KR102005028B1 (ko) * 2017-12-08 2019-07-29 호남대학교 산학협력단 전기스쿠터 회생제동 전력제어 장치

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