JP3393121B2 - 電気自動車の給電装置 - Google Patents

電気自動車の給電装置

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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、電気自動車の給電
装置に係り、特に、その電気自動車の電源に関するフェ
イルセーフ機構に関するものである。
【０００２】図４に示すように、電気自動車とは、電動
機１０１の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、
その電動機１０１に供給する電力源として、二次電池
（バッテリー）を用いるものを狭義の電気自動車Ａ、エ
ンジン発電機を用いるものをシリーズハイブリッド車
Ｂ、燃料電池を用いるものを燃料電池車Ｃと呼ぶことに
する。なお、図４において、１０２は車輪、１０３はコ
ントローラ、１０４は二次電池、２０１はエンジン、２
０２は発電機、３０１は水素供給源、３０２は燃料電池
である。
【０００３】このように、電気自動車とは、回転式電気
電動機の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、そ
の電気電動機に供給する電力源として、二次電池、燃料
電池、内燃機関を用いた発電機、太陽電池等およびこれ
らを組み合わせたものを使用した車と定義する。ただ
し、以下の説明では、二次電池のみを用いた電気自動車
を念頭におくが、燃料電池、内燃機関発電機、太陽電池
を電力源とする車も当然に含まれる。
【０００４】
【従来の技術】従来の電気自動車では、走行用の電力が
一組の電池から一個あるいは複数個の電動機に供給され
ていた。このような方式で電池あるいは電動機に故障が
生じたときには走行が不能となる。その結果、車は停止
せざるをえず、その機能を大いに損なうことになる。
【０００５】従来、この問題を一応解決する電気自動車
におけるフェイルセーフ機構としては、図５に示すよう
な電源の冗長化が考えられていた。
【０００６】例えば、特開平３−２１５１０１号公報に
は、自動車の蓄電池の再充電までの間の走行距離を更に
伸ばすと同時に、より効率を高めることのできる電気運
転システムを目的とし、主電動機と副電動機は、通常、
主運転電池からのみ作動電流をうけ、この主運転電池は
正常運転中、スイッチを開にしておけば電池充電制御シ
ステムを介して走行距離延長電池により充電される。自
動車運転中に、主電池電圧が著しく降下した際には、ス
イッチをオンにして走行距離延長電池を主運転電池に並
列接続する技術が示されている。
【０００７】また、特開平１０−１７４２１１号公報に
は、広い意味でのバッテリーのバックアップ技術とし
て、電気自動車本体と電力供給車とにそれぞれ電池電源
と走行駆動モータとを搭載し、本体に載置した電池と供
給車に載置した電池とをコントローラを介して接続し、
電力供給車から電力供給が得られるようにした技術が示
されている。
【０００８】このような電気自動車の最近の傾向をみる
と、車輪に駆動用モータを組み込んだインホイールドラ
イブが主流に成りつつある。それ故、以下では、このド
ライブシステムを用いた電気自動車を念頭において説明
を行う。このドライブシステムは車輪毎の独立駆動であ
り、車輪の数により４ＷＤ、６ＷＤ、８ＷＤ等となる。
前記従来例は基本的に１台のモータに１個のバッテリー
と１個のバックアップバッテリーよりなるバックアップ
システムとなっている。駆動モータが車輪の数だけに増
えたとしても、そのモータに対応してバッテリーを増や
すことは載置場所の確保、電流容量の確保等の要件から
実質的にできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数バ
ッテリーの接続を切換ることができれば、電流容量をと
ることができ、バックアップもできる。
【００１０】本発明は、上記状況に鑑み、複数のインホ
イール式モータに少ない数のバッテリーから電流容量を
確保できると共にバックアップできる電気自動車の給電
装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕複数の駆動用モータとバッテリーと電力コントロ
ーラを有する電気自動車において、一台の車に８輪の駆
動輪を有し、この８輪の駆動輪のそれぞれに１個ずつの
駆動用モータを備えるとともに、前記バッテリーを複数
に分割し、前記電力コントローラにより各バッテリーか
ら左右対になった前記駆動用モータへ重複することなく
給電するとともに、前記バッテリーのいずれかに故障が
生じたとき、前記電力コントローラの制御により、前記
バッテリーのうち故障していないバッテリーから前記駆
動用モータの全てへの給電によりバックアップ機能を有
することを特徴とする。
【００１２】〔２〕上記〔１〕記載の電気自動車の給電
装置において、前記電気自動車は、タンデムホイールよ
りなる前輪部及び後輪部を有し、それぞれの車輪に駆動
用モータを具備することを特徴とする。
【００１３】上記〔１〕又は〔２〕記載の電気自動車の
給電装置によれば、制御特性に合わせた給電制御と障害
時の適切なバックアップをすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様につい
て図面を参照しながら説明する。
【００１５】図１は本発明の第１実施例を示す電気自動
車の給電制御系を示す図である。
【００１６】この図において、１は第１のバッテリー、
２は第２のバッテリー、３〜１０は各車輪毎に設けたイ
ンホイール式のモータであり、モータ（Ｒ１）３、モー
タ（Ｌ１）４、モータ（Ｒ２）５、モータ（Ｌ２）６、
モータ（Ｒ３）７、モータ（Ｌ３）８、モータ（Ｒ４）
９、モータ（Ｌ４）１０からなる。１１は電力コントロ
ーラとしてのメインコントローラ、１２〜１９は各モー
タに接続されるインバータである。
【００１７】まず、ここで、図２を用いてサスペンショ
ン（ダブルウィッシュボーン）機構の概略について説明
する。
【００１８】この図２において、１１１は車台（ＢＢ
Ｆ）、１１２，１１２′，１１３，１１３′は中空フレ
ーム、１１４，１１４′は前部後輪、１１５，１１５′
は前部前輪、１２０，１２０′はサスペンション（ダブ
ルウィッシュボーン）、１２１，１２１′は第１のサブ
フレーム、１２２，１２２′は第２のサブフレーム、１
２３、１２３′は緩衝部材、１２５，１２５′はローア
ーアーム、１２６，１２６′はアッパーアーム、１０
６，１０６′，１０７，１０７′は流体圧空圧シリン
ダ、１１６，１１６′はパイプ、１１７，１１７′はリ
ザーバである。
【００１９】次に、全輪がタンデムホイール式サスペン
ションを有する車両の給電制御系を示す。
【００２０】給電制御系においては、第１，第２のバッ
テリー１，２から供給される電力は、電力コントローラ
としてのメインコントローラ１１によって制御される。
つまり、各車輪毎に設けたインホイール式のモータ（Ｒ
１）３、インバータ１２、モータ（Ｌ１）４、インバー
タ１３、モータ（Ｒ４）９、インバータ１８、モータ
（Ｌ４）１０、インバータ１９の系と、各車輪毎に設け
たインホイール式のモータ（Ｒ２）５、インバータ１
４、モータ（Ｌ２）６、インバータ１５、モータ（Ｒ
３）７、インバータ１６、モータ（Ｌ３）８、インバー
タ１７の系とからなり、メインコントローラ１１によっ
てインバータ１２、インバータ１３、インバータ１８、
インバータ１９、インバータ１４、インバータ１５、イ
ンバータ１６またはインバータ１７が制御される。
【００２１】モータは直流モータでも交流モータでもよ
い。ただし、「Ｒ」は車両の右側、「Ｌ」は車両の左側
をいう。各第１のバッテリー１、第２のバッテリー２
は、電流容量を確保できるように構成され、複数個の組
み合わせから成り、バックアップ用のバッテリーを備え
ていてもよい。
【００２２】メインコントローラ１１は、第１のバッテ
リー１に接続されるインバータ１２，１３；１８，１９
を制御し、さらに電路調節手段によって、自系の機器の
障害に応じて給電電力を調節すると共に、他系に障害が
発生したときに自系の第１のバッテリー１の電力を供給
する機能を有する。
【００２３】同じく、メインコントローラ１１は、第２
のバッテリー２に接続されるインバータ１４，１５；１
６，１７を制御し、さらに電路調節手段によって、自系
の機器の障害に応じて給電電力を調節すると共に、他系
に障害が発生したときに自系のバッテリーの電力を供給
する機能を有する。図示しないが、メインコントローラ
１１は、各種センサの検出出力を読み込んで、走行特性
を演算して制御する。
【００２４】図３は本発明の第２実施例を示す電気自動
車の給電制御系を示す図である。
【００２５】この図において、２１は第１のバッテリ
ー、２２は第２のバッテリー、２３〜３０は各車輪毎に
設けたインホイール式のモータであり、モータ（Ｒ１）
２３、モータ（Ｌ１）２４、モータ（Ｒ２）２５、モー
タ（Ｌ２）２６、モータ（Ｒ３）２７、モータ（Ｌ３）
２８、モータ（Ｒ４）２９、モータ（Ｌ４）３０からな
る。３１は電力コントローラとしてのメインコントロー
ラ、３２〜３９は各モータに接続されるインバータ、４
０〜４３は切換スイッチ（ＳＷ）である。
【００２６】（通常走行時） 図３により、本発明の故障のない、通常走行時の給電制
御の態様について説明する。
【００２７】車両制御を司るメインコントローラ制御出
力を受けて、各インバータの制御を以下のように行う。
通常走行時、車両の中心線に対して対称にモータ（Ｒ
１）２３とモータ（Ｌ１）２４、モータ（Ｒ４）２９と
モータ（Ｌ４）３０、モータ（Ｒ２）２５とモータ（Ｌ
２）２６、モータ（Ｒ３）２７とモータ（Ｌ３）２８を
対として給電制御する。この時、それぞれのモータに供
給する電流を同一とすれば、直進走行時、旋回時ともに
その電流に比例した回転トルクを各車輪に与えることが
できる。
【００２８】また、旋回時、メインコントローラ３１か
ら右側と左側のモータの回転数に応じた電流指令値を入
力し、各インバータ３２〜３９の電流指令値に応じた電
力を各モータ２３〜３０へ給電制御すると、より適切な
旋回角をとることができる。
【００２９】さらに、各車輪にすべりが発生したとき
は、メインコントローラ３１において車体の速度と各車
輪に設けた速度計からの速度との偏差から演算した補正
値に応じて、各モータ２３〜３０への給電電力を制御す
る。
【００３０】これ以外の態様は、メインコントローラ３
１からの指令があれば、それに応じてメインコントロー
ラ３１を制御することにより種々とり得る。
【００３１】（障害発生時） 図３により、本発明の障害発生時の態様について説明す
る。
【００３２】〔例１〕前述した系において、モータ（Ｒ
２）２５が故障した場合： モータ（Ｒ２）２５の異常を検出したセンサの検出出力
を基にメインコントローラ３１からの指令により、モー
タ（Ｒ２）２５とこれと対になっているモータ（Ｌ２）
２６への給電を停止するために第１のバッテリー２１に
接続されるスイッチＳＷ４０をオフする。これにより車
両の左右のバランスが保たれる。他の対のモータに異常
が発生した場合にも同様の態様になる。
【００３３】〔例２〕前述した系において、第２のバッ
テリー２２に異常が発生した場合： 各バッテリーの異常を検出したセンサの検出出力を基に
メインコントローラ３１からの指令により、スイッチ
（ＳＷ）４２，４３をオフにして、第２のバッテリー２
２の給電路を遮断する。そして、スイッチ（ＳＷ）４
０，４１をオンにして、第１のバッテリー２１から電力
を供給する。つまり、第１のバッテリー２１とモータ
（Ｒ１，Ｌ１，Ｒ２，Ｌ２，Ｒ３，Ｌ３，Ｒ４，Ｌ４）
２３〜３０の給電路を形成する。第１のバッテリー２１
に異常が発生した場合にも同様の態様になる。
【００３４】また、バッテリーのいずれかに故障が生じ
たとき、電力コントローラ３１が故障したバッテリーに
接続されるモータへの給電を停止する態様もとり得る。
これらの態様は、電流容量の多少、走行状態、例えば、
登坂中などに応じて予め設定することができる。
【００３５】上記の実施態様では、インホイール式モー
タを８輪タンデム支持した車両の場合を例として説明し
たが、４輪以上の車輪を有する電気自動車について、本
発明は基本的には同様に実施できる。
【００３６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００３７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下の様な効果を奏することができる。
【００３８】複数個のモータを持つ電気自動車におい
て、電池を複数に分割し、その複数に分割されたそれぞ
れの電池から、複数個のモータに電力を供給することが
可能となる。これによって、電池の一部、あるいはモー
タの一部に故障が生じたときにも、電気自動車は引き続
き走行を続けることが可能になる。たとえば、８輪にそ
れぞれ一個ずつモータが取り付けられた電気自動車で、
電池を２つに分割し、最前列と最後列の対のモータに
は、一方の電池から給電され、第２列と第３列の対のモ
ータにはもう一方の電池から給電できる。もし、一方の
電池に故障が生じた時には、他方の電池から全てのモー
タに給電できる。もし、一個のモータに故障が生じたと
きには、そのモータと対のモータへの給電は停止し、走
行を続行することができるようになる。このように、複
数のモータに複数の電源からそれぞれ効率よくかつ制御
特性を損なうことなく給電すると共に各モータへのバッ
クアップを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す電気自動車の給電制
御系を示す図である。
【図２】本発明にかかるサスペンション機構の概略の模
式図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す電気自動車の給電制
御系を示す図である。
【図４】電気動力自動車の基本構成を示す図である。
【図５】従来例の給電制御系のブロック図を示す。
【符号の説明】
１，２１ 第１のバッテリー ２，２２ 第２のバッテリー ３，２３ 車両右側最前部のインホイール式モータ
（Ｒ１） ４，２４ 車両左側最前部のインホイール式モータ
（Ｌ１） ５，２５ 車両右側最前部から２番目のインホイール
式モータ（Ｒ２） ６，２６ 車両左側最前部から２番目のインホイール
式モータ（Ｌ２） ７，２７ 車両右側最前部から３番目のインホイール
式モータ（Ｒ３） ８，２８ 車両左側最前部から３番目のインホイール
式モータ（Ｌ３） ９，２９ 車両右側最前部から４番目のインホイール
式モータ（Ｒ４） １０，３０ 車両左側最前部から４番目のインホイー
ル式モータ（Ｌ４） １１，３１ 電力コントローラ（メインコントロー
ラ） １２〜１９，３２〜３９ インバータ ４０〜４３ 切換スイッチ（ＳＷ） １０６，１０６′，１０７，１０７′ 流体圧空圧シ
リンダ １１１ 車台（ＢＢＦ） １１２，１１２′，１１３，１１３′ 中空フレーム １１４，１１４′ 前部後輪 １１５，１１５′ 前部前輪 １１６，１１６′ パイプ １１７，１１７′ リザーバ １２０，１２０′ サスペンション（ダブルウィッシ
ュボーン） １２１，１２１′ 第１のサブフレーム １２２，１２２′ 第２のサブフレーム １２３、１２３′ 緩衝部材 １２５，１２５′ ローアーアーム １２６，１２６′ アッパーアーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/18 B60L 15/00 - 15/38 B60L 9/00 - 9/32

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の駆動用モータとバッテリーと電力
    コントローラを有する電気自動車において、一台の車に８輪の駆動輪を有し、該８輪の駆動輪のそれ
    ぞれに１個ずつの駆動用モータを備えるとともに、 前記
    バッテリーを複数に分割し、前記電力コントローラによ
    り各バッテリーから左右対になった前記駆動用モータへ
    重複することなく給電するとともに、前記バッテリーの
    いずれかに故障が生じたとき、前記電力コントローラの
    制御により、前記バッテリーのうち故障していないバッ
    テリーから前記駆動用モータの全てへの給電によるバッ
    クアップ機能を有することを特徴とする電気自動車の給
    電装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車の給電装置に
    おいて、前記電気自動車は、タンデムホイールよりなる
    前輪部及び後輪部を有し、それぞれの車輪に駆動用モー
    タを具備することを特徴とする電気自動車の給電装置。
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