JP3430709B2 - 電気自動車電源制御装置 - Google Patents
電気自動車電源制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリ等の第１蓄電
手段の他にコンデンサ等の第２蓄電手段を有し、これら
から電気自動車の駆動源であるモータに給電したり、あ
るいはモータからこれらに回生充電したりする電気自動
車電源制御装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電気自動車はモータを駆動源としている
が、そのモータに給電する電源として、鉛蓄電池やニッ
ケル・カドミウム電池等の二次電池を用いることが知ら
れている。しかし、このような二次電池は、放電するま
でに走行できる距離が比較的短く、また充電時間が長い
という欠点がある。 【０００３】一方、充電時間が短い蓄電手段としてはコ
ンデンサがあり、小型ながら大容量であるところの電気
二重層コンデンサを、電気自動車の電源として用いるこ
とが提案されている（例、実開平３−104002号公報）。
しかし、この場合には短時間しか走行できないので、道
路上に充電ステーションを数多く設置しておかなければ
ならないという欠点がある。 【０００４】そこで、上記のような欠点をなくすため、
第１蓄電手段と、急速充電可能な第２蓄電手段とを搭載
し、車両の走行状態あるいは第２蓄電手段の充電状態等
に基づいて、これらの蓄電手段からモータへの給電を制
御したり、モータから蓄電手段への回生充電を制御した
りする電気自動車電源制御装置が考えられている（例、
特開平６− 86407号公報）。 【０００５】図４は、そのような従来の電気自動車電源
制御装置のブロック図である。図４において、１はモー
タ、２はインバータ、３はコンバータ、４は第２蓄電手
段、５は第１蓄電手段、６はコンバータ制御装置、６−
１は昇圧制御信号線、６−２は降圧制御信号線、７は車
両コントローラ、７−１は昇圧指令信号線、７−２は降
圧指令信号線、８はアクセルセンサ、９はブレーキセン
サである。 【０００６】第１蓄電手段５は例えばバッテリ等の二次
電池であり、第２蓄電手段４は例えば電気二重層コンデ
ンサである。モータ１は、交流モータを用いているとす
る。インバータ２は、モータ１に給電する場合、各蓄電
手段からの直流電圧を交流に変換する。また、減速時
に、モータ１が発電機動作をさせられた場合には、その
交流発電電圧を直流電圧に変換する。 【０００７】コンバータ３は、第２蓄電手段４から給電
する場合、放電が進むにつれて第２蓄電手段４の電圧が
低下するが、そのように低下しても、第２蓄電手段４か
ら給電が続けられるように、第１蓄電手段５の電圧より
も高い電圧に昇圧する。 【０００８】また、インバータ２からの回生電圧で第２
蓄電手段４（コンデンサ）を充電する場合、仮にコンバ
ータ３が無くて直接第２蓄電手段４を充電するとすれ
ば、第２蓄電手段４の両端電圧が低い時には、過大な充
電電流が流れると共に、第１蓄電手段５（バッテリ）か
らの充電も行われる。そうすると、インバータ２の直流
側電圧は低下し、他の電気負荷（図示せず）への給電電
圧も低下させてしまう。そこで、コンバータ３を介在さ
せ、第２蓄電手段４の両端電圧を考慮しつつ、充電に適
した電圧に降圧する。降圧の程度は、第２蓄電手段４の
充電電圧が上昇して来るにつれ、少なくされる。コンバ
ータ制御装置６は、コンバータ３の昇圧，降圧動作を制
御する。 【０００９】車両コントローラ７は、車両に搭載されて
いる総合的なコントローラであり、種々のセンサからの
検出信号を基に、種々の制御部に制御指令を発する。こ
の従来例の場合は、アクセルセンサ８，ブレーキセンサ
９等からの検出信号を基に、コンバータ制御装置６やイ
ンバータ２に制御信号を発する。 【００１０】電気自動車を加速しようとする時にはアク
セルペダルを踏むから、加速時であるか否かはアクセル
センサ８からの信号により検出することが出来る。加速
時にはモータ１に給電する必要があるが、給電はまず第
２蓄電手段４から行う。その給電のための放電により第
２蓄電手段４の電圧が低下してしまい、昇圧しても第１
蓄電手段５の電圧よりも低くなった場合、第１蓄電手段
５からの給電を開始する。そこで、まずコンバータ３を
昇圧動作させるべく、車両コントローラ７から昇圧指令
信号線７−１を経て昇圧指令信号が出される。インバー
タ２へは、直流を交流に変換する制御信号が出される。 【００１１】電気自動車を減速しようとする時にはブレ
ーキペダルを踏むから、減速時であるか否かはブレーキ
センサ９からの信号により検出することが出来る。減速
時にはモータ１は発電動作をさせられるから、車両コン
トローラ７からインバータ２へは交流を直流に変換する
制御信号が出され、発電電圧をインバータ２で直流に変
換する。変換された直流電圧は、第１蓄電手段５や第２
蓄電手段４を充電するのに使われる。なお、コンバータ
制御装置６へは降圧指令信号線７−２を経て降圧指令信
号が出され、変換された直流電圧は、コンバータ３で第
２蓄電手段４を充電するのに適した電圧に降圧されて、
充電に供される。 【００１２】図６は、従来例におけるコンバータの回路
構成の１例を示す図である。符号は図４のものに対応
し、３０はコンデンサ、３１はダイオード、３２は絶縁
ゲート形ＦＥＴ（ＦＥＴ…電界効果トランジスタ）、３
３はダイオード、３４は絶縁ゲート形ＦＥＴ、３５はチ
ョークコイル、３６はコンデンサ、３７は過電流検出抵
抗、３８，３９は電圧検出線である。 【００１３】第２蓄電手段４の電圧の昇圧は、絶縁ゲー
ト形ＦＥＴ３２をオフにした状態で、絶縁ゲート形ＦＥ
Ｔ３４をオンオフ制御することによって行う。この絶縁
ゲート形ＦＥＴ３４とチョークコイル３５とコンデンサ
３６とにより、公知のコンバータ昇圧動作が行われる。
電圧検出線３８は、昇圧電圧を検出するためのものであ
り、この検出信号は昇圧電圧を所望の値にするために、
絶縁ゲート形ＦＥＴ３４のオンオフ制御にフィードバッ
クされる。 【００１４】また、インバータ２からの電圧の降圧は、
絶縁ゲート形ＦＥＴ３４をオフにした状態で、絶縁ゲー
ト形ＦＥＴ３２をオンオフ制御することによって行う。
この絶縁ゲート形ＦＥＴ３２とチョークコイル３５とダ
イオード３３とにより、公知のコンバータ降圧動作が行
われる。電圧検出線３９は、降圧電圧を検出するための
ものであり、この検出信号は降圧電圧を所望の値にする
ために、絶縁ゲート形ＦＥＴ３２のオンオフ制御にフィ
ードバックされる。 【００１５】なお、過電流検出抵抗３７は、コンバータ
を流れる電流が過大になったか否かを検出するためのも
のであり、必要に応じて設けられる。昇圧動作時でも降
圧動作時でも、何らかの原因によりコンバータ電流がコ
ンバータの焼損等をもたらす程に大となった場合には、
コンバータ制御装置６はそれを防止する措置を講ずる。
例えば、電流を低減するようオンオフ制御したり、或い
はコンバータの動作を停止させたりするといった措置を
取る。 【００１６】図５は、従来の電気自動車電源制御装置に
使用されているコンバータの動作を説明するフローチャ
ートである。 ステップ１…車両コントローラ７からコンバータ制御装
置６へ、昇圧指令信号が来たかどうか調べる。 ステップ２…昇圧指令信号が来たのであれば、コンバー
タ制御装置６からコンバータ３へ昇圧制御信号を発し
て、昇圧動作をする。 【００１７】ステップ３…車両コントローラ７からコン
バータ制御装置６へ、降圧指令信号が来たかどうか調べ
る。 ステップ４…降圧指令信号が来たのであれば、コンバー
タ制御装置６からコンバータ３へ降圧制御信号を発し
て、降圧動作をする。 ステップ５…いずれの指令信号も来ない時は、昇降圧動
作をしない。 【００１８】以上のような従来の電気自動車電源制御装
置には、次のような特徴がある。第１の特徴は、充放電
での電力損失を少なくすることが出来るということであ
る。加速時および減速時に行われる急激な充放電は、主
として第２蓄電手段４で行うが、第２蓄電手段４として
は、一般に内部抵抗の小さい装置であるところのコンデ
ンサを使用するので、充放電での電力損失は少なくな
る。このことは、電気自動車の航続距離の増大を可能と
する。第２の特徴は、第１蓄電手段５（バッテリ）の寿
命が長くなるということである。第１蓄電手段５での放
電量，充電量は、第２蓄電手段４での充電量，放電量だ
け減って少なくされる（平準化される）ので、第１蓄電
手段５の寿命は長くなる。 【００１９】 【発明が解決しようとする課題】 （問題点）しかしながら、前記した従来の電気自動車電
源制御装置では、加速に必要とする電力に変動があった
り、あるいは減速時に発生される回生電力に変動があっ
たりした場合、第１蓄電手段と第２蓄電手段との間で電
力の授受が発生することがあり、無用の電力損失を生ず
るという問題点があった。 【００２０】（問題点の説明）加速時には、第２蓄電手
段４の電圧がコンバータ３で昇圧され、インバータ２を
経てモータ１に供給される。しかし、モータ１での電力
消費は、道路等の状況により変動する。そのため、モー
タ１での消費電力が急に減少した時、余っている電力は
第１蓄電手段５の方へ送られて行き、その充電に使われ
ることになる。その電力の一部は、第１蓄電手段５の内
部抵抗で消費され、損失となってしまう。 【００２１】また、減速時には、モータ１で発電された
回生電力により、第２蓄電手段４および第１蓄電手段５
が充電されるが、回生電力量は道路等の状況により変動
する。そのため、回生電力が急に減少した時、第１蓄電
手段５（バッテリ）から第２蓄電手段４（コンデンサ）
への充電が行われ、第１蓄電手段５の内部抵抗で電力損
失が発生すると共に、第１蓄電手段５の放電量を少ない
範囲に保つという平準化も害され、寿命が短くなる。本
発明は、以上のような問題点を解決することを課題とす
るものである。 【００２２】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、加速時には車両駆動源として動作し減
速時には発電機として動作するモータと、第１蓄電手段
と、少ない電力損失で急速充放電が可能な第２蓄電手段
と、該第２蓄電手段に降圧側が接続されたコンバータ
と、該コンバータの動作を制御するコンバータ制御装置
と、交流側が前記モータに接続され直流側が前記第１蓄
電手段および前記コンバータの昇圧側に接続されたイン
バータとを具え、加速時には前記第１蓄電手段および前
記第２蓄電手段からモータに給電し、減速時には該モー
タから電力を回生する電気自動車電源制御装置におい
て、インバータ直流電流の大きさおよび方向を検出する
電流検出装置と、コンバータ電流を検出する電流検出抵
抗とを設け、前記電流検出装置からの検出信号により加
速時か回生時かを判定すると共に、加速時においては、
インバータ直流電流が予め定めてある規定放電電流以下
の場合には前記コンバータをオフし、該規定放電電流を
超える場合には超える分を第２蓄電手段より供給するよ
う前記コンバータを昇圧制御し、減速時においては、イ
ンバータ直流電流が予め定めてある規定充電電流以下の
場合には前記コンバータをオフし、該規定充電電流を超
える場合には超える分を第２蓄電手段へ流すよう前記コ
ンバータを降圧制御することとした。 【００２３】 【作 用】車両加速時にモータへ給電する場合、必要
とする電流がバッテリ等の第１蓄電手段について予め決
めてある規定放電電流以下であれば、第１蓄電手段から
のみ給電する。それ以上の電流を必要とする時には、規
定放電電流を超える分だけ第２蓄電手段からコンバータ
を介して供給する。これにより、第１蓄電手段の放電電
流がより一層平準化されると共に、モータが必要とする
電力が減少したとしても、第２蓄電手段から第１蓄電手
段への充電が起こることがない。 【００２４】また、モータから電力を回生する場合、回
生電流であるインバータの直流電流が、第１蓄電手段に
ついて予め定めてある規定充電電流以下であれば、第１
蓄電手段にのみ流す。それ以上であれば、規定充電電流
を超える分だけコンバータを介して第２蓄電手段へ流
す。これにより、第１蓄電手段への充電電流がより一層
平準化されると共に、回生電流が減少したとしても、第
１蓄電手段から第２蓄電手段への充電が起こることがな
い。 【００２５】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の電気自動車電源制御装置
のブロック図であり、図３は、本発明におけるコンバー
タの回路構成の１例を示す図である。符号は図４，図６
のものに対応し、１０は電流検出装置、１０−１はイン
バータ電流検出信号線、４０は電流検出抵抗である。な
お、車両コントローラは省略してある。 【００２６】図４の従来例と相違する第１の点は、イン
バータ２の直流側電流を検出する電流検出装置１０を設
け、ここで検出された電流の向きおよび大きさにより、
コンバータ３に昇圧動作をさせるか降圧動作をさせるか
を決定したという点である。従って、コンバータ制御装
置６は、車両コントローラ７より昇圧指令や降圧指令を
受ける必要はない。従来例と相違する第２の点は、コン
バータ３の制御を、コンバータ電流が、インバータ直流
電流のうち所定の値（規定充電電流，規定放電電流）を
超えた分の電流となるよう制御したという点である。こ
れを、図２のフローチャートで説明する。 【００２７】図２は、本発明に使用されているコンバー
タの動作を説明するフローチャートである。 ステップ１…インバータ２の直流側電流が、マイナス方
向か否かをチェックする。なお、ここでは、マイナス方
向とは、図１に示すように、インバータ２に流れ込む方
向を言い、インバータ２から流れ出る方向は、プラス方
向とする。 【００２８】アクセルペダルを踏んで加速する場合は、
図示しない車両コントローラからインバータ２に制御信
号が送られ、直流を交流に変換してモータ１へ給電しよ
うとする。その時には、電流検出装置１０で検出される
インバータ直流電流はマイナス方向となる。減速する場
合は、モータ１で発生した交流をインバータ２で直流に
変換し、コンバータ３または第１蓄電手段５へ流そうと
するから、電流検出装置１０で検出されるインバータ直
流電流はプラス方向となる。従って、インバータ直流電
流の方向を検出することにより、加速時か減速時かを判
定することが出来る。 【００２９】ステップ２…加速時であった場合、インバ
ータ直流電流の大きさ（絶対値）が、第１蓄電手段５の
寿命をできるだけ短くしないように配慮して予め定めて
おいた規定放電電流以下かどうか調べる。 ステップ３…以下であったら、コンバータ３はオフのま
まとして、昇降圧動作は一切させない。従って、第２蓄
電手段４は放電せず、第１蓄電手段５のみが放電してモ
ータ１に給電する。（なお、ステップ５からＹＥＳに進
んでステップ３に来る場合は、後述するように、第１蓄
電手段５のみが充電される。） 【００３０】ステップ４…検出されたインバータ直流電
流の大きさ（絶対値）が規定放電電流より大であった
ら、コンバータ３に昇圧動作をさせる。その場合に、コ
ンバータ制御上、従来と異なる点は、コンバータを流れ
る電流を電流検出抵抗４０で検出し、コンバータ電流
が、インバータ直流電流と規定放電電流との差電流とな
るように制御する。 コンバータ電流＝｜インバータ直流電流｜−規定放電電
流 即ち、インバータ２に流れ込むインバータ直流電流の
内、規定放電電流分は第１蓄電手段５から供給し、それ
を超える分は第２蓄電手段４から供給するように、コン
バータ３を昇圧制御するのである。このように、必要と
するインバータ直流電流のうち、規定放電電流を超えた
分だけ第２蓄電手段４から供給するようにしたので、第
１蓄電手段５にまで流れ込んで行く余地はなくなる。 【００３１】ステップ５…もし、ステップ１でインバー
タ直流電流がプラス方向であったら、インバータ直流電
流の大きさ（絶対値）が、第１蓄電手段５の寿命をでき
るだけ短くしないように配慮して予め定めておいた規定
充電電流以下かどうか調べる。以下であれば、ステップ
３に進み、コンバータ３はオフのままとし、降圧動作は
しない。従って、第１蓄電手段５のみが充電され、第２
蓄電手段４は充電されない。 【００３２】ステップ６…規定充電電流より大であった
ら、コンバータ３に降圧動作をさせる。その場合に、コ
ンバータ制御上、従来と異なる点は、コンバータを流れ
る電流を図３の電流検出抵抗４０で検出し、コンバータ
電流が、インバータ直流電流と規定充電電流との差電流
となるように制御する。 コンバータ電流＝｜インバータ直流電流｜−規定充電電
流 即ち、インバータ２から流れ出すインバータ直流電流の
内、規定充電電流分は第１蓄電手段５へ流れて行き、そ
れを超える分は第２蓄電手段４へ流れて行くように、コ
ンバータ３を降圧制御するのである。このように、規定
充電電流を超えた分だけ第２蓄電手段４に流れて行くよ
うにするので、第１蓄電手段５から電流が流れ込んで来
る余地はなくなる。 【００３３】本発明においては、電圧検出線３８，３９
は、過電圧保護のために必要に応じて設けられるもので
あり、必須のものではない。設けた場合、コンバータの
出力電圧が何らかの原因により過電圧となった時、コン
バータ制御装置６にそのことを知らせ、コンバータ３が
損傷されるのを防ぐため、コンバータ３を停止させる等
の措置を取らせる。 【００３４】 【発明の効果】以上述べた如く、本発明の電気自動車電
源制御装置によれば、インバータ直流電流の方向および
大きさとコンバータ電流とを監視しつつ、第１蓄電手段
の放電電流，充電電流は、それぞれ規定放電電流，規定
充電電流以下に保つと共に、コンバータ電流はそれらを
超えた分となるようコンバータを制御する。そのため、
たとえモータが必要とする電力が減少したり、あるいは
回生電力が減少したりしても、第１蓄電手段と第２蓄電
手段との間で電力の授受が行われることがなくなり、そ
れによる電力損失も生じなくなる。
手段の他にコンデンサ等の第２蓄電手段を有し、これら
から電気自動車の駆動源であるモータに給電したり、あ
るいはモータからこれらに回生充電したりする電気自動
車電源制御装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電気自動車はモータを駆動源としている
が、そのモータに給電する電源として、鉛蓄電池やニッ
ケル・カドミウム電池等の二次電池を用いることが知ら
れている。しかし、このような二次電池は、放電するま
でに走行できる距離が比較的短く、また充電時間が長い
という欠点がある。 【０００３】一方、充電時間が短い蓄電手段としてはコ
ンデンサがあり、小型ながら大容量であるところの電気
二重層コンデンサを、電気自動車の電源として用いるこ
とが提案されている（例、実開平３−104002号公報）。
しかし、この場合には短時間しか走行できないので、道
路上に充電ステーションを数多く設置しておかなければ
ならないという欠点がある。 【０００４】そこで、上記のような欠点をなくすため、
第１蓄電手段と、急速充電可能な第２蓄電手段とを搭載
し、車両の走行状態あるいは第２蓄電手段の充電状態等
に基づいて、これらの蓄電手段からモータへの給電を制
御したり、モータから蓄電手段への回生充電を制御した
りする電気自動車電源制御装置が考えられている（例、
特開平６− 86407号公報）。 【０００５】図４は、そのような従来の電気自動車電源
制御装置のブロック図である。図４において、１はモー
タ、２はインバータ、３はコンバータ、４は第２蓄電手
段、５は第１蓄電手段、６はコンバータ制御装置、６−
１は昇圧制御信号線、６−２は降圧制御信号線、７は車
両コントローラ、７−１は昇圧指令信号線、７−２は降
圧指令信号線、８はアクセルセンサ、９はブレーキセン
サである。 【０００６】第１蓄電手段５は例えばバッテリ等の二次
電池であり、第２蓄電手段４は例えば電気二重層コンデ
ンサである。モータ１は、交流モータを用いているとす
る。インバータ２は、モータ１に給電する場合、各蓄電
手段からの直流電圧を交流に変換する。また、減速時
に、モータ１が発電機動作をさせられた場合には、その
交流発電電圧を直流電圧に変換する。 【０００７】コンバータ３は、第２蓄電手段４から給電
する場合、放電が進むにつれて第２蓄電手段４の電圧が
低下するが、そのように低下しても、第２蓄電手段４か
ら給電が続けられるように、第１蓄電手段５の電圧より
も高い電圧に昇圧する。 【０００８】また、インバータ２からの回生電圧で第２
蓄電手段４（コンデンサ）を充電する場合、仮にコンバ
ータ３が無くて直接第２蓄電手段４を充電するとすれ
ば、第２蓄電手段４の両端電圧が低い時には、過大な充
電電流が流れると共に、第１蓄電手段５（バッテリ）か
らの充電も行われる。そうすると、インバータ２の直流
側電圧は低下し、他の電気負荷（図示せず）への給電電
圧も低下させてしまう。そこで、コンバータ３を介在さ
せ、第２蓄電手段４の両端電圧を考慮しつつ、充電に適
した電圧に降圧する。降圧の程度は、第２蓄電手段４の
充電電圧が上昇して来るにつれ、少なくされる。コンバ
ータ制御装置６は、コンバータ３の昇圧，降圧動作を制
御する。 【０００９】車両コントローラ７は、車両に搭載されて
いる総合的なコントローラであり、種々のセンサからの
検出信号を基に、種々の制御部に制御指令を発する。こ
の従来例の場合は、アクセルセンサ８，ブレーキセンサ
９等からの検出信号を基に、コンバータ制御装置６やイ
ンバータ２に制御信号を発する。 【００１０】電気自動車を加速しようとする時にはアク
セルペダルを踏むから、加速時であるか否かはアクセル
センサ８からの信号により検出することが出来る。加速
時にはモータ１に給電する必要があるが、給電はまず第
２蓄電手段４から行う。その給電のための放電により第
２蓄電手段４の電圧が低下してしまい、昇圧しても第１
蓄電手段５の電圧よりも低くなった場合、第１蓄電手段
５からの給電を開始する。そこで、まずコンバータ３を
昇圧動作させるべく、車両コントローラ７から昇圧指令
信号線７−１を経て昇圧指令信号が出される。インバー
タ２へは、直流を交流に変換する制御信号が出される。 【００１１】電気自動車を減速しようとする時にはブレ
ーキペダルを踏むから、減速時であるか否かはブレーキ
センサ９からの信号により検出することが出来る。減速
時にはモータ１は発電動作をさせられるから、車両コン
トローラ７からインバータ２へは交流を直流に変換する
制御信号が出され、発電電圧をインバータ２で直流に変
換する。変換された直流電圧は、第１蓄電手段５や第２
蓄電手段４を充電するのに使われる。なお、コンバータ
制御装置６へは降圧指令信号線７−２を経て降圧指令信
号が出され、変換された直流電圧は、コンバータ３で第
２蓄電手段４を充電するのに適した電圧に降圧されて、
充電に供される。 【００１２】図６は、従来例におけるコンバータの回路
構成の１例を示す図である。符号は図４のものに対応
し、３０はコンデンサ、３１はダイオード、３２は絶縁
ゲート形ＦＥＴ（ＦＥＴ…電界効果トランジスタ）、３
３はダイオード、３４は絶縁ゲート形ＦＥＴ、３５はチ
ョークコイル、３６はコンデンサ、３７は過電流検出抵
抗、３８，３９は電圧検出線である。 【００１３】第２蓄電手段４の電圧の昇圧は、絶縁ゲー
ト形ＦＥＴ３２をオフにした状態で、絶縁ゲート形ＦＥ
Ｔ３４をオンオフ制御することによって行う。この絶縁
ゲート形ＦＥＴ３４とチョークコイル３５とコンデンサ
３６とにより、公知のコンバータ昇圧動作が行われる。
電圧検出線３８は、昇圧電圧を検出するためのものであ
り、この検出信号は昇圧電圧を所望の値にするために、
絶縁ゲート形ＦＥＴ３４のオンオフ制御にフィードバッ
クされる。 【００１４】また、インバータ２からの電圧の降圧は、
絶縁ゲート形ＦＥＴ３４をオフにした状態で、絶縁ゲー
ト形ＦＥＴ３２をオンオフ制御することによって行う。
この絶縁ゲート形ＦＥＴ３２とチョークコイル３５とダ
イオード３３とにより、公知のコンバータ降圧動作が行
われる。電圧検出線３９は、降圧電圧を検出するための
ものであり、この検出信号は降圧電圧を所望の値にする
ために、絶縁ゲート形ＦＥＴ３２のオンオフ制御にフィ
ードバックされる。 【００１５】なお、過電流検出抵抗３７は、コンバータ
を流れる電流が過大になったか否かを検出するためのも
のであり、必要に応じて設けられる。昇圧動作時でも降
圧動作時でも、何らかの原因によりコンバータ電流がコ
ンバータの焼損等をもたらす程に大となった場合には、
コンバータ制御装置６はそれを防止する措置を講ずる。
例えば、電流を低減するようオンオフ制御したり、或い
はコンバータの動作を停止させたりするといった措置を
取る。 【００１６】図５は、従来の電気自動車電源制御装置に
使用されているコンバータの動作を説明するフローチャ
ートである。 ステップ１…車両コントローラ７からコンバータ制御装
置６へ、昇圧指令信号が来たかどうか調べる。 ステップ２…昇圧指令信号が来たのであれば、コンバー
タ制御装置６からコンバータ３へ昇圧制御信号を発し
て、昇圧動作をする。 【００１７】ステップ３…車両コントローラ７からコン
バータ制御装置６へ、降圧指令信号が来たかどうか調べ
る。 ステップ４…降圧指令信号が来たのであれば、コンバー
タ制御装置６からコンバータ３へ降圧制御信号を発し
て、降圧動作をする。 ステップ５…いずれの指令信号も来ない時は、昇降圧動
作をしない。 【００１８】以上のような従来の電気自動車電源制御装
置には、次のような特徴がある。第１の特徴は、充放電
での電力損失を少なくすることが出来るということであ
る。加速時および減速時に行われる急激な充放電は、主
として第２蓄電手段４で行うが、第２蓄電手段４として
は、一般に内部抵抗の小さい装置であるところのコンデ
ンサを使用するので、充放電での電力損失は少なくな
る。このことは、電気自動車の航続距離の増大を可能と
する。第２の特徴は、第１蓄電手段５（バッテリ）の寿
命が長くなるということである。第１蓄電手段５での放
電量，充電量は、第２蓄電手段４での充電量，放電量だ
け減って少なくされる（平準化される）ので、第１蓄電
手段５の寿命は長くなる。 【００１９】 【発明が解決しようとする課題】 （問題点）しかしながら、前記した従来の電気自動車電
源制御装置では、加速に必要とする電力に変動があった
り、あるいは減速時に発生される回生電力に変動があっ
たりした場合、第１蓄電手段と第２蓄電手段との間で電
力の授受が発生することがあり、無用の電力損失を生ず
るという問題点があった。 【００２０】（問題点の説明）加速時には、第２蓄電手
段４の電圧がコンバータ３で昇圧され、インバータ２を
経てモータ１に供給される。しかし、モータ１での電力
消費は、道路等の状況により変動する。そのため、モー
タ１での消費電力が急に減少した時、余っている電力は
第１蓄電手段５の方へ送られて行き、その充電に使われ
ることになる。その電力の一部は、第１蓄電手段５の内
部抵抗で消費され、損失となってしまう。 【００２１】また、減速時には、モータ１で発電された
回生電力により、第２蓄電手段４および第１蓄電手段５
が充電されるが、回生電力量は道路等の状況により変動
する。そのため、回生電力が急に減少した時、第１蓄電
手段５（バッテリ）から第２蓄電手段４（コンデンサ）
への充電が行われ、第１蓄電手段５の内部抵抗で電力損
失が発生すると共に、第１蓄電手段５の放電量を少ない
範囲に保つという平準化も害され、寿命が短くなる。本
発明は、以上のような問題点を解決することを課題とす
るものである。 【００２２】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、加速時には車両駆動源として動作し減
速時には発電機として動作するモータと、第１蓄電手段
と、少ない電力損失で急速充放電が可能な第２蓄電手段
と、該第２蓄電手段に降圧側が接続されたコンバータ
と、該コンバータの動作を制御するコンバータ制御装置
と、交流側が前記モータに接続され直流側が前記第１蓄
電手段および前記コンバータの昇圧側に接続されたイン
バータとを具え、加速時には前記第１蓄電手段および前
記第２蓄電手段からモータに給電し、減速時には該モー
タから電力を回生する電気自動車電源制御装置におい
て、インバータ直流電流の大きさおよび方向を検出する
電流検出装置と、コンバータ電流を検出する電流検出抵
抗とを設け、前記電流検出装置からの検出信号により加
速時か回生時かを判定すると共に、加速時においては、
インバータ直流電流が予め定めてある規定放電電流以下
の場合には前記コンバータをオフし、該規定放電電流を
超える場合には超える分を第２蓄電手段より供給するよ
う前記コンバータを昇圧制御し、減速時においては、イ
ンバータ直流電流が予め定めてある規定充電電流以下の
場合には前記コンバータをオフし、該規定充電電流を超
える場合には超える分を第２蓄電手段へ流すよう前記コ
ンバータを降圧制御することとした。 【００２３】 【作 用】車両加速時にモータへ給電する場合、必要
とする電流がバッテリ等の第１蓄電手段について予め決
めてある規定放電電流以下であれば、第１蓄電手段から
のみ給電する。それ以上の電流を必要とする時には、規
定放電電流を超える分だけ第２蓄電手段からコンバータ
を介して供給する。これにより、第１蓄電手段の放電電
流がより一層平準化されると共に、モータが必要とする
電力が減少したとしても、第２蓄電手段から第１蓄電手
段への充電が起こることがない。 【００２４】また、モータから電力を回生する場合、回
生電流であるインバータの直流電流が、第１蓄電手段に
ついて予め定めてある規定充電電流以下であれば、第１
蓄電手段にのみ流す。それ以上であれば、規定充電電流
を超える分だけコンバータを介して第２蓄電手段へ流
す。これにより、第１蓄電手段への充電電流がより一層
平準化されると共に、回生電流が減少したとしても、第
１蓄電手段から第２蓄電手段への充電が起こることがな
い。 【００２５】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の電気自動車電源制御装置
のブロック図であり、図３は、本発明におけるコンバー
タの回路構成の１例を示す図である。符号は図４，図６
のものに対応し、１０は電流検出装置、１０−１はイン
バータ電流検出信号線、４０は電流検出抵抗である。な
お、車両コントローラは省略してある。 【００２６】図４の従来例と相違する第１の点は、イン
バータ２の直流側電流を検出する電流検出装置１０を設
け、ここで検出された電流の向きおよび大きさにより、
コンバータ３に昇圧動作をさせるか降圧動作をさせるか
を決定したという点である。従って、コンバータ制御装
置６は、車両コントローラ７より昇圧指令や降圧指令を
受ける必要はない。従来例と相違する第２の点は、コン
バータ３の制御を、コンバータ電流が、インバータ直流
電流のうち所定の値（規定充電電流，規定放電電流）を
超えた分の電流となるよう制御したという点である。こ
れを、図２のフローチャートで説明する。 【００２７】図２は、本発明に使用されているコンバー
タの動作を説明するフローチャートである。 ステップ１…インバータ２の直流側電流が、マイナス方
向か否かをチェックする。なお、ここでは、マイナス方
向とは、図１に示すように、インバータ２に流れ込む方
向を言い、インバータ２から流れ出る方向は、プラス方
向とする。 【００２８】アクセルペダルを踏んで加速する場合は、
図示しない車両コントローラからインバータ２に制御信
号が送られ、直流を交流に変換してモータ１へ給電しよ
うとする。その時には、電流検出装置１０で検出される
インバータ直流電流はマイナス方向となる。減速する場
合は、モータ１で発生した交流をインバータ２で直流に
変換し、コンバータ３または第１蓄電手段５へ流そうと
するから、電流検出装置１０で検出されるインバータ直
流電流はプラス方向となる。従って、インバータ直流電
流の方向を検出することにより、加速時か減速時かを判
定することが出来る。 【００２９】ステップ２…加速時であった場合、インバ
ータ直流電流の大きさ（絶対値）が、第１蓄電手段５の
寿命をできるだけ短くしないように配慮して予め定めて
おいた規定放電電流以下かどうか調べる。 ステップ３…以下であったら、コンバータ３はオフのま
まとして、昇降圧動作は一切させない。従って、第２蓄
電手段４は放電せず、第１蓄電手段５のみが放電してモ
ータ１に給電する。（なお、ステップ５からＹＥＳに進
んでステップ３に来る場合は、後述するように、第１蓄
電手段５のみが充電される。） 【００３０】ステップ４…検出されたインバータ直流電
流の大きさ（絶対値）が規定放電電流より大であった
ら、コンバータ３に昇圧動作をさせる。その場合に、コ
ンバータ制御上、従来と異なる点は、コンバータを流れ
る電流を電流検出抵抗４０で検出し、コンバータ電流
が、インバータ直流電流と規定放電電流との差電流とな
るように制御する。 コンバータ電流＝｜インバータ直流電流｜−規定放電電
流 即ち、インバータ２に流れ込むインバータ直流電流の
内、規定放電電流分は第１蓄電手段５から供給し、それ
を超える分は第２蓄電手段４から供給するように、コン
バータ３を昇圧制御するのである。このように、必要と
するインバータ直流電流のうち、規定放電電流を超えた
分だけ第２蓄電手段４から供給するようにしたので、第
１蓄電手段５にまで流れ込んで行く余地はなくなる。 【００３１】ステップ５…もし、ステップ１でインバー
タ直流電流がプラス方向であったら、インバータ直流電
流の大きさ（絶対値）が、第１蓄電手段５の寿命をでき
るだけ短くしないように配慮して予め定めておいた規定
充電電流以下かどうか調べる。以下であれば、ステップ
３に進み、コンバータ３はオフのままとし、降圧動作は
しない。従って、第１蓄電手段５のみが充電され、第２
蓄電手段４は充電されない。 【００３２】ステップ６…規定充電電流より大であった
ら、コンバータ３に降圧動作をさせる。その場合に、コ
ンバータ制御上、従来と異なる点は、コンバータを流れ
る電流を図３の電流検出抵抗４０で検出し、コンバータ
電流が、インバータ直流電流と規定充電電流との差電流
となるように制御する。 コンバータ電流＝｜インバータ直流電流｜−規定充電電
流 即ち、インバータ２から流れ出すインバータ直流電流の
内、規定充電電流分は第１蓄電手段５へ流れて行き、そ
れを超える分は第２蓄電手段４へ流れて行くように、コ
ンバータ３を降圧制御するのである。このように、規定
充電電流を超えた分だけ第２蓄電手段４に流れて行くよ
うにするので、第１蓄電手段５から電流が流れ込んで来
る余地はなくなる。 【００３３】本発明においては、電圧検出線３８，３９
は、過電圧保護のために必要に応じて設けられるもので
あり、必須のものではない。設けた場合、コンバータの
出力電圧が何らかの原因により過電圧となった時、コン
バータ制御装置６にそのことを知らせ、コンバータ３が
損傷されるのを防ぐため、コンバータ３を停止させる等
の措置を取らせる。 【００３４】 【発明の効果】以上述べた如く、本発明の電気自動車電
源制御装置によれば、インバータ直流電流の方向および
大きさとコンバータ電流とを監視しつつ、第１蓄電手段
の放電電流，充電電流は、それぞれ規定放電電流，規定
充電電流以下に保つと共に、コンバータ電流はそれらを
超えた分となるようコンバータを制御する。そのため、
たとえモータが必要とする電力が減少したり、あるいは
回生電力が減少したりしても、第１蓄電手段と第２蓄電
手段との間で電力の授受が行われることがなくなり、そ
れによる電力損失も生じなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電気自動車電源制御装置のブロック
図 【図２】 本発明に使用されているコンバータの動作を
説明するフローチャート 【図３】 本発明におけるコンバータの回路構成の１例
を示す図 【図４】 従来の電気自動車電源制御装置のブロック図 【図５】 従来の電気自動車電源制御装置に使用されて
いるコンバータの動作を説明するフローチャート 【図６】 従来例におけるコンバータの回路構成の１例
を示す図 【符号の説明】 １…モータ、２…インバータ、３…コンバータ、４…第
２蓄電手段、５…第１蓄電手段、６…コンバータ制御装
置、６−１…昇圧制御信号線、６−２…降圧制御信号
線、７…車両コントローラ、７−１…昇圧指令信号線、
７−２…降圧指令信号線、８…アクセルセンサ、９…ブ
レーキセンサ、１０…電流検出装置、１０−１…インバ
ータ電流検出信号線、３０…コンデンサ、３１…ダイオ
ード、３２…絶縁ゲート形ＦＥＴ、３３…ダイオード、
３４…絶縁ゲート形ＦＥＴ、３５…チョークコイル、３
６…コンデンサ、３７…過電流検出抵抗、３８，３９…
電圧検出線、４０…電流検出抵抗
図 【図２】 本発明に使用されているコンバータの動作を
説明するフローチャート 【図３】 本発明におけるコンバータの回路構成の１例
を示す図 【図４】 従来の電気自動車電源制御装置のブロック図 【図５】 従来の電気自動車電源制御装置に使用されて
いるコンバータの動作を説明するフローチャート 【図６】 従来例におけるコンバータの回路構成の１例
を示す図 【符号の説明】 １…モータ、２…インバータ、３…コンバータ、４…第
２蓄電手段、５…第１蓄電手段、６…コンバータ制御装
置、６−１…昇圧制御信号線、６−２…降圧制御信号
線、７…車両コントローラ、７−１…昇圧指令信号線、
７−２…降圧指令信号線、８…アクセルセンサ、９…ブ
レーキセンサ、１０…電流検出装置、１０−１…インバ
ータ電流検出信号線、３０…コンデンサ、３１…ダイオ
ード、３２…絶縁ゲート形ＦＥＴ、３３…ダイオード、
３４…絶縁ゲート形ＦＥＴ、３５…チョークコイル、３
６…コンデンサ、３７…過電流検出抵抗、３８，３９…
電圧検出線、４０…電流検出抵抗
─────────────────────────────────────────────────────
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 9/18
H01G 9/155
H02M 3/155
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 加速時には車両駆動源として動作し減速
時には発電機として動作するモータと、第１蓄電手段
と、少ない電力損失で急速充放電が可能な第２蓄電手段
と、該第２蓄電手段に降圧側が接続されたコンバータ
と、該コンバータの動作を制御するコンバータ制御装置
と、交流側が前記モータに接続され直流側が前記第１蓄
電手段および前記コンバータの昇圧側に接続されたイン
バータとを具え、加速時には前記第１蓄電手段および前
記第２蓄電手段からモータに給電し、減速時には該モー
タから電力を回生する電気自動車電源制御装置におい
て、インバータ直流電流の大きさおよび方向を検出する
電流検出装置と、コンバータ電流を検出する電流検出抵
抗とを設け、前記電流検出装置からの検出信号により加
速時か回生時かを判定すると共に、加速時においては、
インバータ直流電流が予め定めてある規定放電電流以下
の場合には前記コンバータをオフし、該規定放電電流を
超える場合には超える分を第２蓄電手段より供給するよ
う前記コンバータを昇圧制御し、減速時においては、イ
ンバータ直流電流が予め定めてある規定充電電流以下の
場合には前記コンバータをオフし、該規定充電電流を超
える場合には超える分を第２蓄電手段へ流すよう前記コ
ンバータを降圧制御することを特徴とする電気自動車電
源制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12911695A JP3430709B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 電気自動車電源制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12911695A JP3430709B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 電気自動車電源制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08308025A JPH08308025A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3430709B2 true JP3430709B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=15001471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12911695A Expired - Fee Related JP3430709B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 電気自動車電源制御装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3430709B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107276192A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-10-20 | 蔚来汽车有限公司 | 用于储能式充电设备的补电与放电控制装置 |
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-
1995
- 1995-04-28 JP JP12911695A patent/JP3430709B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN107276192A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-10-20 | 蔚来汽车有限公司 | 用于储能式充电设备的补电与放电控制装置 |
| CN107276192B (zh) * | 2017-04-20 | 2020-08-07 | 蔚来汽车有限公司 | 用于储能式充电设备的补电与放电控制装置 |
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|---|---|
| JPH08308025A (ja) | 1996-11-22 |
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