JP3345288B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車の走行用
モータを制御する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1に示すように、バッテリの直流電力
をインバータにより交流電力に変換して交流モータを駆
動制御する電気自動車の制御装置が知られている。この
種の制御装置では、始動時にメインキースイッチをON
にすると、まず主回路リレーRy1,Ry2が投入さ
れ、続いて補助リレーRy4が投入される。補助リレー
Ry4の投入によりDCリンクコンデンサC1がバッテ
リーBATにより充電されるが、この時、抵抗器R1に
よりDCリンクコンデンサC1への充電電流が抑制され
るので、DCリンクコンデンサC1の充電電流は適正な
値以下に制限される。DCリンクコンデンサC1の充電
が進行し、その端子電圧がある値以上になるとインバー
タリレーRy3が投入される。この時、DCリンクコン
デンサC1の端子電圧が十分に上昇しているので、イン
バータリレーRy3によりバッテリBATを直接、DC
リンクコンデンサC1に接続しても大きな充電電流が流
れるようなことはない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、交流モータ
として同期モータを用いる電気自動車では、走行中にメ
インキースイッチをOFFにしてインバータを非作動状
態にしても、同期モータが発電機になり、インバータ主
回路のダイオードD1〜D6を介してDCリンクコンデ
ンサC1が充電される。この時、DCリンクコンデンサ
C1の電圧は走行速度に応じたレベルまで充電されるこ
とになり、場合によってはバッテリBATの端子電圧よ
りも高くなることがある。この状態でメインキースイッ
チをふたたびONにすると、インバータリレーRy3、
主回路リレーRy1,Ry2を介してDCリンクコンデ
ンサC1からバッテリBATへ大きな電流が逆流した
り、補機AUXに高い電圧が印加されることがある。
【0004】メインキースイッチ再投入時のこのような
状態を避けるために、走行中にメインキースイッチを切
った時には車速が低下するまで再投入を許可しない方法
や、走行中のメインキースイッチ再投入に対して十分な
電気的耐量のある主回路機器を設置したり、あるいは、
メインキースイッチ再投入後にいったんDCリンクコン
デンサC1を抵抗器を介して放電する方法などが考えら
れるが、その都度、停車しなければならないという操作
性の点において難点があったり、装置がコストアップし
て大型化するなどの問題がある。
【0005】本発明の目的は、主回路機器の電気的耐量
を上げたり特別な機器を設置せずに、簡単な方法で走行
中のメインキースイッチ再投入を可能にした電気自動車
の制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1) 請求項1の発明は、バッテリと、走行用同期モ
ータと、DCリンクコンデンサを有し、同期モータを駆
動制御するインバータ主回路と、バッテリの直流電力を
直接にインバータ主回路へ供給する第1のリレーと、バ
ッテリの直流電力を抵抗器を介してインバータ主回路へ
供給する第2のリレーとを備えた電気自動車の制御装置
に適用される。そして、同期モータの回転速度を検出す
る速度検出回路と、第1のリレー、第2のリレーおよび
インバータ主回路を制御する制御回路とを備え、制御回
路は、メインキースイッチ投入時に、モータ回転速度の
検出値が所定値A(ただし、A≠0とする)以上で且つ
所定値B(ただし|B|>|A|とする)以下の場合
は、まず第2のリレーを投入し、次にインバータ主回路
により同期モータの電機子を短絡してから第1のリレー
を投入し、さらに第1のリレー投入後にインバータ主回
路による同期モータの電機子の短絡を停止する。走行中
のメインキースイッチ投入時に、モータ回転速度の検出
値が所定値A(A≠0で走行中)以上で且つ所定値B
(|B|>|A|)以下の場合には、まずバッテリの直
流電力を抵抗器を介してインバータ主回路へ供給する第
2のリレーを投入し、次にインバータ主回路により同期
モータの電機子を短絡し、さらにバッテリの直流電力を
直接にインバータ主回路へ供給する第1のリレーを投入
する。そして、第1のリレー投入後にインバータ主回路
による同期モータの電機子の短絡を停止する。 (2) 請求項2の電気自動車の制御装置は、制御回路
によって、モータ回転速度の検出値が所定値Bを超える
場合には、第1のリレーおよび第2のリレーを投入しな
いようにしたものである。 (3) 請求項3の電気自動車の制御装置は、所定値A
を、同期モータによる誘起電圧とバッテリの端子電圧と
の電圧差により流れる電流が許容値以下となる値とした
ものである。 (4) 請求項4の電気自動車の制御装置は、所定値B
を、同期モータによる誘起電圧がDCリンクコンデンサ
および補機の耐圧を超えない値としたものである。 (5) 請求項5の電気自動車の制御装置は、制御回路
によって、インバータ主回路の負極側の3個のトランジ
スタを同時にオンして同期モータの電機子を短絡するよ
うにしたものである。
【0007】
【発明の効果】
(1) 請求項1の発明によれば、走行中にメインキー
スイッチを再投入するたびに停車したり、主回路機器の
電気的耐量を上げたり、特別な機器を設置する必要がな
く、簡単な方法で走行中のメインキースイッチの再投入
が可能になる。 (2) 請求項2の発明によれば、走行中のメインキー
スイッチ再投入時に、モータからバッテリへ大きな電流
が逆流したり、補機に大きな電圧が印加されることを防
止できる。 (3) 請求項3の発明によれば、走行中のメインキー
スイッチ再投入時に、バッテリに許容値を超える充電電
流が流れることを防止できる。 (4) 請求項4の発明によれば、走行中のメインキー
スイッチ再投入時に、モータからバッテリへの大電流の
逆流と、補機への大電圧の印加が防止できる。 (5) 請求項5の発明によれば、同期モータの電機子
を短絡するためにリレーなどを別個に設置する必要がな
い。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は一実施形態の構成を示す図
である。バッテリBATは、インバータのDCリンク、
すなわちDCリンクコンデンサC1を有するインバータ
主回路に高圧直流電力を供給する。インバータ主回路
は、DCリンクコンデンサC1、トランジスタ(IGB
T)T1〜T6およびダイオードD1〜D6からなり、
直流電力を交流電力に変換して走行用同期モータSMに
供給して駆動する。なお、バッテリBATの直流電力は
空調装置などの補機AUXにも供給される。
【0009】バッテリBATとDCリンクとの間には、
ヒューズF、主回路リレーRy1,Ry2、インバータ
リレーRy3、抵抗器R1、補助リレーRy4が設けら
れる。主回路リレーRy1,Ry2、インバータリレー
Ry3、補助リレーRy4および抵抗器R1の停車中の
メインキースイッチオン時の動作は、上述した通りであ
る。
【0010】インバータ制御回路INVはインバータ主
回路のトランジスタT1〜T6を駆動制御し、コントロ
ーラCNTはインバータ制御回路INVやリレーRy1
〜Ry4を制御する。なお、電圧センサーVSはDCリ
ンクコンデンサC1の端子電圧VB[V]を検出し、回
転速度センサーNSは同期モータSMの回転速度NM
[RPM]を検出する。
【0011】図2は、走行中のリレーRy1〜Ry4の
投入処理を示すフローチャートである。この図により一
実施形態の動作を説明する。コントローラCNTは、車
両の走行中にメインキースイッチが投入されると、主回
路リレーRy1,Ry2を投入するとともに、図2に示
す処理を実行する。ステップ1において、センサーNS
により検出されたモータSMの回転速度NMが所定値A
(A≠0で走行中)以上か否かを判別する。
【0012】上述したように、走行中はメインキースイ
ッチをOFFにしてインバータを非作動状態にしても、
同期モータSMが発電機となり、ダイオードD1〜D6
を介してDCリンクコンデンサC1が充電される。この
時、DCリンクコンデンサC1の端子電圧は走行速度す
なわちモータSMの回転速度NMに比例して高くなる。
メインキースイッチオン時にDCリンクコンデンサC1
の端子電圧が高いと、上述したようにバッテリBATに
大きな電流が逆流したり、補機AUXに高い電圧が印加
されることがあるので、メインキースイッチオン時のD
CリンクコンデンサC1の端子電圧を確認し、端子電圧
が十分に低ければ補助リレーRy4を投入する。この
時、バッテリBATから抵抗器R1および補助リレーR
y4を介してDCリンクコンデンサC1に充電電流が流
れるが、DCリンクコンデンサC1の端子電圧が低くて
も抵抗器R1により充電電流が抑制されるので、大きな
充電電流が流れることはない。
【0013】この実施形態では、DCリンクコンデンサ
C1の端子電圧に比例するモータSMの回転速度NMを
確認し、補助リレーRy4の投入時にコンデンサC1の
充電電流が許容値以下となるモータ回転速度NMを所定
値Aとする。回転速度NMが所定値A未満の時はステッ
プ8へ進んで直ちに補助リレーRy4を投入する。一
方、モータ回転速度NMが所定値A以上の時はステップ
2へ進み、モータ回転速度NMが所定値B以下か否かを
判別する。
【0014】上述したように、メインキースイッチオフ
時で且つ走行中のDCリンクコンデンサC1の端子電圧
は、モータ回転速度NMに比例して高くなる。コンデン
サC1の端子電圧がバッテリBATの端子電圧よりも高
い時に補助リレーRy4を投入すると、バッテリBAT
へ大きな電流が逆流したり、補機AUXに高い電圧が印
加される。したがって、DCリンクコンデンサC1の端
子電圧がバッテリBATの端子電圧まで下がるのを待っ
て、補助リレーRy4を投入する必要がある。
【0015】この実施形態では、コンデンサ電圧がバッ
テリ電圧以下になったかどうかを、コンデンサ電圧に比
例するモータ回転速度NMにより確認し、DCリンクコ
ンデンサC1の端子電圧がほぼバッテリBATの端子電
圧と等しくなる回転速度NMを所定値B(|B|>|A
|)とする。回転速度NMが所定値B以下になったらス
テップ5へ進み、補助リレーRy4を投入する。この
時、バッテリBATから抵抗器R1および補助リレーR
y4を介してDCリンクコンデンサC1に充電電流が流
れても、コンデンサ電圧がバッテリ電圧とほぼ等しいの
で電流値は十分に小さい値となり、また、補機AUXに
バッテリ電圧を超える大きな電圧が印加されることはな
い。
【0016】次に、インバータリレーRy3を投入しな
ければならないが、同期モータSMの回転速度NMが高
い時の誘起電圧がダイオードD1〜D6を介してDCリ
ンクに供給されている状態でリレーRy3を投入する
と、投入後にモータSMの回転速度NMがさらに上昇し
て高い誘起電圧がDCリンクコンデンサC1や補機AU
Xに印加されることがある。そこで、この実施形態で
は、リレーRy3を投入する前に、インバータ主回路の
トランジスタT4〜T6をオンし、同期モータSMの電
機子巻線を短絡して誘起電圧が0の状態でインバータリ
レーRy3を投入する。
【0017】ステップ6において、バッテリBATの端
子電圧VBが所定値C以下か否かを確認する。端子電圧
VBが所定値C以下になったらステップ7へ進み、トラ
ンジスタT4〜T6をオンして同期モータSMの電機子
巻線を短絡する。なお、ステップ1でモータ回転速度N
Mが所定値A未満であると判定された時は、同期モータ
SMの誘起電圧が十分に低いので、トランジスタT4〜
T6をオンして電機子巻線を短絡する必要はない。
【0018】ステップ9において、バッテリ電圧VBの
脈動を判定し、脈動が十分に小さくなったらステップ1
0へ進み、インバータリレーRy3を投入する。そし
て、ステップ11でトランジスタT4〜T6をオフして
同期モータSMの電機子の短絡を終了する。以上のリレ
ー投入処理が終了したら、通常の走行制御に戻る。な
お、モータを逆回転させて車両を後退させる場合であっ
ても、前進時と同様な制御を実施することが可能であ
り、その場合にはモータの回転速度を負の回転として取
り扱えばよい。
【0019】以上の一実施形態の構成において、バッテ
リBATがバッテリを、同期モータSMが同期モータ
を、DCリンクコンデンサC1がDCリンクコンデンサ
を、トランジスタT1〜T6およびダイオードD1〜D
6がインバータ主回路を、インバータリレーRy3が第
1のリレーを、補助リレーRy4が第2のリレーを、回
転速度センサーNSが速度検出回路を、コントローラC
NTが制御回路をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施形態の構成を示す図である。
【図2】 一実施形態のリレー投入処理を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
SM 同期モータ NS 回転速度センサ BAT バッテリ VS 電圧センサ Ry1,Ry2 主回路リレー Ry3 インバータリレー Ry4 補助リレー R1 抵抗器 T1〜T6 トランジスタ D1〜D6 ダイオード AUX 補機 INV インバータ制御回路 CNT コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片田 寛 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社日立製作所 自動車機器事業部 内 (72)発明者 大津 英一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社日立製作所 自動車機器事業部 内 (56)参考文献 特開 平4−275002(JP,A) 特開 平7−67214(JP,A) 特開 平9−294301(JP,A) 特開 平10−28304(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 1/00 - 3/12 B60L 7/00 - 13/00 B60L 15/00 - 15/42

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリと、 走行用同期モータと、 DCリンクコンデンサを有し、前記同期モータを駆動制
    御するインバータ主回路と、 前記バッテリの直流電力を前記インバータ主回路へ供給
    する第1のリレーと、 前記バッテリの直流電力を抵抗器を介して前記インバー
    タ主回路へ供給する第2のリレーとを備えた電気自動車
    の制御装置において、 前記同期モータの回転速度を検出する速度検出回路と、 前記第1のリレー、前記第2のリレーおよび前記インバ
    ータ主回路を制御する制御回路とを備え、 前記制御回路は、メインキースイッチ投入時に、前記モ
    ータ回転速度の検出値が所定値A(ただし、A≠0とす
    る)以上で且つ所定値B(ただし|B|>|A|とす
    る)以下の場合は、まず前記第2のリレーを投入し、次
    に前記インバータ主回路により前記同期モータの電機子
    を短絡してから前記第1のリレーを投入し、さらに前記
    第1のリレー投入後に前記インバータ主回路による前記
    電機子の短絡を停止することを特徴とする電気自動車の
    制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電気自動車の制御装置
    において、 前記制御回路は、前記モータ回転速度の検出値が所定値
    Bを超える場合には、前記第1のリレーおよび前記第2
    のリレーを投入しないことを特徴とする電気自動車の制
    御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の電気自
    動車の制御装置において、 前記所定値Aは、前記同期モータによる誘起電圧と前記
    バッテリの端子電圧との電圧差により流れる電流が許容
    値以下となる値としたことを特徴とする電気自動車の制
    御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの項に記載の電
    気自動車の制御装置において、 前記所定値Bは、前記同期モータによる誘起電圧が前記
    DCリンクコンデンサおよび補機の耐圧を超えない値と
    したことを特徴とする電気自動車の制御装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかの項に記載の電
    気自動車の制御装置において、 前記制御回路は、前記インバータ主回路の負極側の3個
    のトランジスタを同時にオンして前記同期モータの電機
    子を短絡することを特徴とする電機自動車の制御装置。
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