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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