JP3470957B2 - 電気自動車 - Google Patents

電気自動車

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JP3470957B2
JP3470957B2 JP2000032863A JP2000032863A JP3470957B2 JP 3470957 B2 JP3470957 B2 JP 3470957B2 JP 2000032863 A JP2000032863 A JP 2000032863A JP 2000032863 A JP2000032863 A JP 2000032863A JP 3470957 B2 JP3470957 B2 JP 3470957B2
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秀治 柳瀬
則男 虻川
久 時崎
守 久保
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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、バッテリにより動
力モータを駆動して走行する電気自動車に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】電気自動車は、大容量のバッテリを積ん
でいて、そのバッテリを電源として動力モータを駆動
し、車両を走行させる。また、ガソリンエンジンやディ
ーゼルエンジン等の内燃機関で駆動される自動車におい
ては、空調装置用の圧縮機は、通常、これらの内燃機関
によって駆動される。それに対して、電気自動車におい
ては、車軸駆動用モータの負荷を減らすために空調装置
用の圧縮機を別のモータで駆動するようにしている。
【0003】図3は、従来の電気自動車の制御回路を示
す図である。図3において、1は車両推進用の動力モー
タ、2は動力モータ1を駆動するための動力用インバー
タ回路、4は自動車用空調装置の圧縮機を駆動する圧縮
機駆動モータ、5は圧縮機駆動モータ4を駆動するため
の圧縮機用インバータ回路である。動力用インバータ回
路2と圧縮機用インバータ回路5は、それぞれ、動力用
制御回路3と圧縮機用制御回路6によりゲート制御され
る。
【0004】車両の走行は、バッテリBの直流電力を動
力用インバータ回路2により交流に変換し、又は回転子
の回転位置に合わせた通電を行って動力モータ1を駆動
して行う。そして、動力用制御回路3により、動力用イ
ンバータ回路2のゲート制御を行って、動力モータ2の
回転数を可変制御し、自動車の走行制御を行うようにし
ている。また、空調装置の圧縮機の運転も、バッテリB
の直流電力を圧縮機用インバータ回路5により交流に変
換し、又は回転子の回転位置に合わせた通電を行って圧
縮機駆動モータ4を駆動することにより行う。
【0005】そのような電気自動車では、バッテリの1
回の満充電で約200km走行することができる。そし
て、その後は夜間等の自動車不使用時にバッテリを充電
すれば、再び走行可能な状態になる。ただ、充電中は、
バッテリが発熱するため、バッテリの温度が一定値以上
にならないように、ゆっくり時間をかけて充填する必要
がある。
【0006】そこで、特開平5―262144号公報
(B60K11/06)に示されるように、バッテリを
充電する際に、自動車用空調装置を作動させてバッテリ
を冷却しながら充電を行う技術が開発された。そのよう
にすれば、走行中にバッテリの充電量が残り少なくなっ
たとき、充電スタンド等において、急速充電を行うこと
も可能になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電気自動車には、単相電源から充電を行う場合、突
入電流により交流電源側の波形が乱れて、比較的小さい
電流でブレーカが作動してしまい、高い充電効率が得ら
れないという問題点があった。
【0008】すなわち、家庭用電源では、通常4kWま
で利用できるところ、従来の電気自動車の充電を行う場
合には、電源側の波形の乱れによりせいぜい3kWまで
しか電力を取れず、それ以上の電力を取ろうとするとブ
レーカが作動してしまう。さらにその際、バッテリを冷
却するのに、同じ電源で空調装置も運転する必要がある
ため、充電に使える電力は限られてしまい、充電速度が
限定されてしまう。
【0009】本発明は、そのような問題点を解決し、家
庭用電源を使って充電する場合でも、使用電力容量の限
界まで使えるようにして充電効率を高くすることを目的
とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項1に記載の電気自動車は、充電可能なバッテ
リと、前記バッテリから動力用インバータ回路を介して
電力が供給されて運転される車両走行用の動力モータ
と、前記バッテリから圧縮機用インバータ回路を介して
電力が供給されて運転される圧縮機駆動モータにより冷
凍サイクル中の圧縮機が駆動される空調装置と、外部交
流電源に接続可能な接続装置に整流装置を介して昇降圧
式DC−DCコンバータが接続されて前記バッテリの充
電を行う充電装置と、前記バッテリの充電を行う際に、
前記接続装置を単相電源に接続する場合は前記昇降圧式
DC−DCコンバータを接続し、前記接続装置を3相電
源に接続する場合は前記昇降圧式DC−DCコンバータ
を接続しないように切り換え可能なスイッチと、前記バ
ッテリを内部に収納し、前記バッテリの充電時に前記空
調装置から冷気が導入されるバッテリ収納室とを具えた
ことを特徴とする。このようにすると、家庭用電源を使
って充電する場合でも、使用電力容量の限界まで使える
ようになって充電効率を高くすることができる。さら
に、3相電源から充電する場合は、昇降圧式DC−DC
コンバータで発生するロス分の電力を節約できる。
【0011】また、請求項2に記載の電気自動車は、前
記昇降圧式DC−DCコンバータを前記バッテリの充電
と、前記圧縮機駆動モータの運転とに共用するようにし
たことを特徴とする。このようにすると、回路が簡単化
されてコストの上昇を抑えることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の電気自動
車の制御回路の一例を示す図である。符号は、図2のも
のに対応しており、7は昇降圧式DC−DCコンバー
タ、8は電圧検出器、10は接続プラグ、11は整流装
置である。
【0013】車両の運転は、バッテリBの直流電力を動
力用インバータ回路2により交流に変換し、又は回転子
の回転位置に合わせた通電を行って動力モータ1を駆動
して行う。そして、動力用制御回路3により、動力用イ
ンバータ回路2のゲート制御を行って、動力モータ2の
回転数を可変制御し、自動車の走行制御を行うようにし
ている。
【0014】一方、空調装置の圧縮機の駆動は、圧縮機
駆動モータ4により行う。圧縮機駆動モータ4として
も、通常、交流モータ又は直流モータが用いられる。そ
のため、バッテリBの直流電力を圧縮機用インバータ回
路5により交流に変換し、又は回転子の回転位置に合わ
せた通電を行って圧縮機駆動モータ4を運転させるよう
にしている。そして、圧縮機用制御回路6により、圧縮
機用インバータ回路5のゲート制御を行い、圧縮機駆動
モータ4の回転数を可変制御して、空調装置の冷房能力
を調整するようにしている。
【0015】本発明の電気自動車では、バッテリBと圧
縮機用インバータ回路5との間に、一般にPAM回路と
呼ばれているDC−DCコンバータを介在させて、イン
バータ回路の入力電圧が常に所定の範囲内で安定するよ
うにしている。昇降圧式DC−DCコンバータ7は、ト
ランジスタTrをオンにするとダイオードDがオフとな
り、バッテリBの+端子→リアクトルL→トランジスタ
Tr→バッテリBの−端子の経路で電流が流れ、リアク
トルLに電磁エネルギーが蓄積される。その間、圧縮機
用インバータ回路5へは、充電状態にあるコンデンサC
から電流が供給される。
【0016】次に、トランジスタTrをオフにするとダ
イオードDがオンとなり、リアクトルLに蓄積されてい
た電磁エネルギーによって誘起された電圧がバッテリB
の出力電圧に重畳されて出力される。その結果、バッテ
リBの+端子→リアクトルL→ダイオードD→コンデン
サC→バッテリBの−端子の経路でコンデンサCを充電
すると共に、バッテリBの+端子→リアクトルL→ダイ
オードD→圧縮機用インバータ回路5→バッテリBの−
端子の経路で圧縮機用インバータ回路5に電流が流れ
る。
【0017】このように、トランジスタTrを交互にオ
ンオフさせることにより、バッテリBの出力電圧を昇圧
させて圧縮機用インバータ回路5に与えることができ
る。そして、その電圧は、トランジスタTrを交互にオ
ンオフさせるタイミングを調整することにより制御でき
る。
【0018】自動車運転中は、スイッチSW1をA側に
し、スイッチSW2をオフにして、バッテリBから昇降
圧式DC−DCコンバータ7を介して圧縮機用インバー
タ回路5に電力を供給する。そして、登坂時や加速時等
に動力モータ1の負荷が増大してバッテリBの電圧が低
下し、電圧検出器8が電圧の低下を検出すると、コンバ
ータ制御回路9は、トランジスタTrのオンオフを制御
して圧縮機用インバータ回路5の入力電圧を上げるよう
にする。そしてその後、走路が平坦になったり、下り坂
になって動力モータ1の負荷が減少してバッテリBの電
圧が元に戻り、電圧検出器8が圧縮機用インバータ回路
5の入力電圧の上昇を検出すると、コンバータ制御回路
9は、トランジスタTrのオンオフを制御して圧縮機用
インバータ回路5の入力電圧を下げるようにする。その
ようにして、圧縮機用インバータ回路5の入力電圧は所
定の範囲内に保持される。その結果、圧縮機駆動モータ
4は、常に安定して運転できるようになる。
【0019】しかし、自動車停止中はバッテリBの電圧
が安定するため、スイッチSW1をB側にして、昇降圧
式DC−DCコンバータ7を外してバッテリBから直
接、圧縮機用インバータ回路5に電力を供給する。その
ようにすれば、昇降圧式DC−DCコンバータ7で発生
するロス分の電力を節約できる。
【0020】一方、走行後にバッテリBを充電する場合
は、バッテリBの温度上昇を抑えて急速充電が行えるよ
うに、圧縮機駆動モータ4を運転してバッテリBを冷却
しながら行う。
【0021】図2は、本発明の自動車用空調装置を搭載
した電気自動車の一部切欠断面図である。図2におい
て、12は電気自動車、13はバッテリ収納室、14は
バッテリ、15はインストロメントパネル、16は室内
熱交換器、17は送風ファン、18〜20はダンパ、2
1は冷気導入口、22はダンパ、23,24は電動ファ
ンである。
【0022】室内熱交換器16は、圧縮機駆動モータ4
により駆動される圧縮機(図示せず)により圧縮された
冷媒が、室外熱交換器,膨張弁(図示せず)を介して流
れる。通常の運転時は、ダンパ18,19,20を開い
て、室内熱交換器16の冷気を送風ファン17により車
室内に送る。一方、バッテリ14,14,・・・を充電
する場合は、ダンパ18,19,20を閉じ、ダンパ2
2を開いて冷気導入口21を通して、室内熱交換器16
の冷気をバッテリ収納室13内に送る。その際に、電動
ファン23,24を回して、各バッテリ14,14,・
・・に満遍なく冷気が当たるようにする。
【0023】さらに、接続プラグ10に接続する外部電
源が一般家庭用の単相電源であるときと、3相電源であ
るときとでスイッチの切り換えを行う。すなわち、接続
プラグ10に接続する外部電源が一般家庭用の単相電
源、例えば、単相200Vであるときは、スイッチSW
1をB側にし、スイッチSW2をオフにして、整流装置
11から昇降圧式DC−DCコンバータ7を介してバッ
テリBに充電を行いながら、圧縮機駆動モータ4の運転
を行う。
【0024】単相交流を整流装置で整流し、その出力を
昇降圧式DC−DCコンバータを介して負荷に与えるよ
うにすると、トランジスタTrをオンオフするタイミン
グを調整することにより、整流装置の入力電流を、波形
の乱れがない正弦波にすることができ、しかも力率をほ
ぼ1.0にできることが知られている。したがって、一
般家庭用の単相電源を使ってバッテリBを充電する場
合、整流装置11とバッテリBの間に昇降圧式DC−D
Cコンバータ7を挿入し、そのトランジスタTrを最適
なタインミングでオンオフさせることにより、整流装置
11の入力電流を、波形の乱れがない正弦波にすること
ができ、しかも力率をほぼ1.0にすることができる。
【0025】その結果、家庭用電源で通常制限を受ける
4kWの限度までバッテーの充電と空調装置の運転のた
めに利用できるようになって、高い充電効率が得られ、
家庭用電源から超急速充電が可能になる。
【0026】他方、接続プラグ10に接続する外部電源
が電力用の3相200Vであるときは、スイッチSW1
をA側にして、整流装置11から直接バッテリBに充電
を行いながら、スイッチSW2をオンにして、ダイオー
ドD2で昇降圧式DC−DCコンバータ7を迂回させて
圧縮機駆動モータ4の運転を行う。
【0027】電力用の3相200V電源では、昇降圧式
DC−DCコンバータを介在させても、上記したような
波形の乱れがない正弦波したり、力率をほぼ1.0にし
たりするという効果が得られない。また、電力用の3相
200V電源には、一般家庭用電源のような比較的小電
力での電力制限がないため、空調装置を運転させた状態
でも、充電に十分に大きな電流を流しての超急速充電が
可能になる。そしてまた、昇降圧式DC−DCコンバー
タを介在させると、小さいながら電力ロスが発生する。
【0028】そこで、電力用の3相200V電源から充
電を行う場合は、整流装置11とバッテリBとの間に昇
降圧式DC−DCコンバータ7を介在させることなく、
整流装置11から直接バッテリBに充電を行うようにし
ている。
【0029】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、次に記載するような効果を奏する。 すなわち、請求項1に記載の電気自動車は、バッテリの
充電回路に昇降圧式DC−DCコンバータを設け、か
つ、バッテリの充電時に空調装置から導入される冷気に
よりバッテリを冷却できるようにした。さらに、バッテ
リの充電を行う際に、接続する外部交流電源が単相電源
である場合は前記昇降圧式DC−DCコンバータを接続
し、接続する外部交流電源が3相電源である場合は前記
昇降圧式DC−DCコンバータを接続しないように切り
換え可能にした。その結果、家庭用電源を使って充電す
る場合でも、空調装置を運転しながら使用電力容量の限
界まで使えるようになって充電効率を高くすることがで
きる。その上、3相電源から充電する場合は、十分な充
電電力により超急速充電を行いながら、昇降圧式DC−
DCコンバータで発生するロス分の電力を節約できる。
【0030】また、請求項2に記載の電気自動車は、前
記昇降圧式DC−DCコンバータをバッテリの充電と、
空調装置の圧縮機駆動モータの運転とに共用するように
したので、回路が簡単化されてコストの上昇を抑えるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気自動車の制御回路の一例を示す図
である。
【図2】本発明の自動車用空調装置を搭載した電気自動
車の一部切欠断面図である。
【図3】従来の電気自動車の制御回路を示す図である。
【符号の説明】
1…動力モータ 2…動力用インバータ回路 4…圧縮機駆動モータ 5…圧縮機用インバータ回路 7…昇降圧式DC−DCコンバータ 8…電圧検出器 10…接続プラグ 13…バッテリ収納室 14…バッテリ 16…室内熱交換器 21…冷気導入口 22…ダンパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 虻川 則男 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 時崎 久 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 久保 守 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 佐々木 重晴 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−262144(JP,A) 特開 平11−75328(JP,A) 特開 平7−298506(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/32

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充電可能なバッテリと、前記バッテリか
    ら動力用インバータ回路を介して電力が供給されて運転
    される車両走行用の動力モータと、前記バッテリから圧
    縮機用インバータ回路を介して電力が供給されて運転さ
    れる圧縮機駆動モータにより冷凍サイクル中の圧縮機が
    駆動される空調装置と、外部交流電源に接続可能な接続
    装置に整流装置を介して昇降圧式DC−DCコンバータ
    が接続されて前記バッテリの充電を行う充電装置と、
    記バッテリの充電を行う際に、前記接続装置を単相電源
    に接続する場合は前記昇降圧式DC−DCコンバータを
    接続し、前記接続装置を3相電源に接続する場合は前記
    昇降圧式DC−DCコンバータを接続しないように切り
    換え可能なスイッチと、前記バッテリを内部に収納し、
    前記バッテリの充電時に前記空調装置から冷気が導入さ
    れるバッテリ収納室とを具えたことを特徴とする電気自
    動車。
  2. 【請求項2】 前記昇降圧式DC−DCコンバータを前
    記バッテリの充電と、前記圧縮機駆動モータの運転とに
    共用するようにしたことを特徴とする請求項1記載の電
    気自動車。
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