JP3843086B2

JP3843086B2 - 電気車輌の制御装置、及び、それの制御方法

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Publication number: JP3843086B2
Application number: JP2003195091A
Authority: JP
Inventors: 謙二藤原; 孝敏小暮; 義樹加藤; 雅之森本; 真一小林; 功馬場
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: JP2005033896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気車輌の制御装置、及び、それの制御方法に関し、特に、電気自動車のインバータ切り離し時に電気制御回路を保護するための電気車輌の制御装置、及び、それの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車は、排出炭酸ガス削減の技術として有望視されている。電車、工作機械に用いられる電気モータ（以下、モータといわれる）と異なり激しいトルク変化を受ける自動車用モータは、システム効率の一層の向上と電気機器系統の一層の安全性が求められる。電池からインバータを介して交流３相電力の供給を受けるモータは、常態的に発電電力を電池の側に送り返す。図１は、バッテリー１０１から電力を受けて駆動されるモータ１０２を示している。モータ１０２のＵ相Ｖ相線間の回生電流Ｉｒ（ｔ）は、下記の式で表される。
Ｉｒ（ｔ）＝（Ｅｕｖ−Ｅｏ）／（Ｚｕｖ＋Ｒｏ）・・・（１）
Ｅｕｖ：誘起電圧
Ｅｏ：充電時バッテリー電圧
Ｒｏ：充電時バッテリー入力インピーダンス
Ｚｕｖ：線間インピーダンス
Ｚｕｖ＝（Ｒｕｖ^２＋ω^２・Ｌｕｖ^２）^１／２
Ｌｕｖ＝線間インダクタンス
Ｒｕｖ：線間電気子抵抗
【０００３】
回転数が定められる回転数より大きくなればＥｕｖがＥｏより大きくなって、インバータからモータに電力を供給することができなくなる高速域の運転の制御ができなくなることを防止するために、インバータの制御により軸電流を強制的に流すことにより、回転子に固定されている磁石の高速回転に起因して誘起される誘起電圧Ｅｕｖの上昇を抑える制御技術が知られている。そのような制御技術は、弱め界磁制御といわれる。後掲特許文献１は、そのような弱め界磁制御の問題点を指摘している。高速域の運転中にインバータと電池との間の直流接続線を切ることが必要である場合がある。そのような場合として、電気機器系統の局所的部分の異常高温化が知られている。
【０００４】
弱め界磁制御運転中にスイッチ１０３が開かれると、弱め界磁制御が実行されず、スロットの界磁巻線と回転子側の磁石の相対的高速度に起因する誘起電圧Ｅｕｖが平滑コンデンサ１０４に印加される。誘起電圧Ｅｕｖは、平滑コンデンサ１０４の許容電圧を越えることがある。特許文献１は、そのような場合に平滑コンデンサ１０４を保護する技術を開示している。この技術は、モータの入力端子を短絡することにより平滑コンデンサを保護していて、高速域の弱め界磁制御（零トルク制御又は低トルク制御ともいわれる）を断念している。
【０００５】
短絡は、モータ、インバータ、バッテリー、コンデンサに対して突然の電気的電磁的な環境変化を起こし、特に、電圧急上昇を起こし、モータ、インバータ、バッテリー、コンデンサ、これらにより形成される電気回路に様々な不具合をもたらす。バッテリーはインバータ、モータに比べて高価であり、特に、バッテリーの保護は重要である。将来的に望まれる小型高性能のモータでは、より高い誘起電圧による不具合の発生が懸念される。弱め界磁制御が継続され且つ平滑コンデンサが保護されることが求められる。更には、その場合に、鉄損と銅損を軽減することが望まれる。将来的に有望視される電気自動車では、駆動回路の全体の小型化によるコスト削減、冷却性能の向上がが更に重要である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−４７０５５号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、電気回路を保護する電気車輌の制御装置、及び、それの制御方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、バッテリー、コンデンサのような電気回路部品を保護する電気車輌の制御装置、及び、それの制御方法を提供することにある。
本発明の別な課題は、更に、鉄損と銅損を軽減する電気車輌の制御装置、及び、それの制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による電気車輌の制御装置は、車体（１）に支持される回路形成体（１１）と、車体（１）に支持されるバッテリー（７）と、車体（１）に支持されるモータ（４）とから構成されている。回路形成体（１１）は、バッテリー（７）からモータ（４）の複数相に電気的パワーを分配するパワー分配器（１２）と、その電気的パワーの分配を制御する制御器（１４）と、パワー分配器（１２）とバッテリー（７）の間でパワー分配器（１２）に対して並列に接続されるコンデンサ（１８）と、コンデンサ（１８）とバッテリー（７）の間に介設される開閉スイッチ（３４）とから形成されている。回路形成体（１１）は、多様な電気回路又は制御回路が同体に又は集積的に形成される基板として車体（１）に固定されることが好ましい。パワー分配器（１２）は、電気的パワーを複数相に時系列的に分配し逆流を許容する複数相対応の複数の逆流許容パワー分配制御素子を構成している。制御器（１４）は、開閉スイッチ（３４）の切断に際してモータ（４）の特定相の誘起電流（Ｉｒ（ｔ））が逆流しその特定相に対応する特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）を導通させる誘起電圧押さえ込み制御信号を特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）に送信する。
【０００９】
モータ（４）の回転子の永久磁石がｄ軸特定相位置又はその近傍回転角領域にあって最大誘起電圧を生成することにより対応相の固定子のスロットのコイルに流れる誘起電流（Ｉｒ（ｔ））がその特定相に対応する特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）に並列に接続される逆流許容素子（対応相ダイオード）を通る時刻又はその近傍時間領域で、特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）がオン状態に遷移する遷移制御が制御器（１４）により実行される。制御器（１４）は、そのような制御を行うプログラムを有している。制御器（１４）は、そのような制御を行うために必要であるフィードバック信号（３３）を用いることは有効である。このような遷移期間では、開閉スイッチが開になっていてバッテリー（７）から特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）に電力を供給することができず、又は、開閉スイッチが開になっていてバッテリー（７）から特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）に電力を十分に供給することができない状態になっているが、コンデンサ（１８）は特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）に電力を供給することができ、コンデンサ（１８）は特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）を介して、誘起電圧が最大化されている特定相のコイルに電圧を供給することができる。このような電圧印加は、誘起電圧を押さえ込んで、コンデンサ（１８）の電圧をそれの許容電圧より高い電圧に上げることを有効に抑止することができる。
【００１０】
その近傍期間に特定相対応逆流許容パワー分配制御素子（１２−Ｕ）を介して誘起電流に対応してコンデンサ（１８）に充電される充電パワーは、モータの特定相に対応する対応相にｄ軸電流として供給される。開閉スイッチ（３４）の切断の時刻の近傍の近傍期間で、誘起電流をコンデンサ（１８）に充電することは有効である。充電パワーを特定相のコイルに供給することは、コンデンサの保護とエネルギーの節減の２つの機能を同時に実現することができる。
【００１１】
開閉スイッチは、第１種開閉スイッチ（３４）と、コンデンサ（１８）とバッテリー（７）の間で第１種開閉スイッチ（３４）に並列に接続される第２種開閉スイッチ（３５）を形成することは特に有効である。このような２種のスイッチによる多段階切断は、コンデンサ（１８）とバッテリー（７）の電圧の急変を抑制し、それらの保護を更に有効化する。コンデンサ（１８）とバッテリー（７）の間で第２種開閉スイッチ（３５）に直列に接続される電流制限抵抗（３６）の追加が好ましい。コンデンサ（１８）とバッテリー（７）とを接続し第１種開閉スイッチ（３４）が介設される線の抵抗の抵抗値は電流制限抵抗（３６）の抵抗値に比べて実質的に零であり、第１種開閉スイッチ（３４）が開かれた後に既述の近傍期間で第２種開閉スイッチ（３５）が開かれ、多段階切断が簡素に実現される。
【００１２】
コンデンサ（１８）の電圧はモータ（４）の鉄損とモータ（４）の銅損の合計損失が最小になる電圧の近傍領域に制御されることは特に効果的な弱め界磁制御を実現する。
【００１３】
回路形成体は単一の基板（１）に形成され、パワー分配器（１２）と制御器（１４）とコンデンサ（１８）が基板（１）に実装されることは、自動車に制御機構を取り付ける工程の数を激減させ、量産化される電気自動車のコスト削減を助長し、後述される冷却構造を格段に簡素化する。この場合に、パワー分配器（１２）と制御器（１４）とコンデンサ（１８）は、基板（１１）に集積的に形成されることが更に有効である。開閉スイッチ（３４）が基板（１１）に形成されることは更に好ましい。
【００１４】
基板の単一化は、冷却構造の形成のために特に有効である。その冷却構造は基板（１１）に形成されることが更に有効である。基板（１１）は、密閉容器の中に密閉的に収納されることが好ましく、この場合に、冷却媒体はその密閉容器の中に循環的に導入される。密閉容器の中に収納しその中に冷却構造を構成することは、回路保護を確実にする。
【００１５】
バッテリー（７）とパワー分配器（１２）を接続する配線１５−１を基板（１１）に形成することは保護の確実性とコスト削減を両立させることができる。
【００１６】
パワー分配器（１２）は慣用的には、サイリスタとダイオードとで形成されるインバータであることは当業者間で周知である。
【００１７】
本発明による電気車輌の制御方法は、バッテリーからインバータを介して電力をモータに分配すること、インバータとバッテリーの間を切断すること、モータの特定相で生成される誘起電流をインバータの特定相に対応するダイオードを介して逆流させ、且つ、インバータの特定相に対応するパワー分配制御素子を導通させてモータの特定相にインバータに並列に接続されているコンデンサのパワーを分配することから形成される複数のステップで構成される。切断するステップは、誘起電流をダイオードを介してコンデンサに充電するステップが含まれる。切断ステップは複数段階を形成することは既述の通りである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明による電気車輌の制御装置、及び、それの制御方法は、弱め界磁制御により電源遮断時の電気回路を保護することができる。更には、その遮断時の鉄損と銅損を軽減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明による具現体は、図の対応により、詳しく具体的に記述される。図２は、電動車両として、ハイブリッド自動車を例示している。そのハイブリッド自動車の車体１は、前２輪２と後２輪３とにより地面に対して支持される。車体１には、モータ４と、エンジン５と、インバータ６と、バッテリー７とが搭載されている。後２輪３は、車軸を構成する差動ギア８と減速機９とを介して、モータ４に機械的に連結している。エンジン５は、モータ４に直列に軸連結している。インバータ６は、バッテリー７の電気的パワーを制御的にモータ４に供給する。
【００２０】
図３は、モータ４とバッテリー７との間に介設されるインバータ６の基板内集積構造を示している。インバータ６は、基板１１に集積的に形成される。インバータ６は、パワーモジュール１２と、パワーモジュール１２に入力電力を入力する電源回路１３と、パワーモジュール１２の出力電力を制御する制御回路１４とから構成されている。基板１１には、バッテリー７を電源回路１３に接続する第１配線構造１５−１と、バッテリー７をパワーモジュール１２に接続する第２配線構造１５−２が形成されている。第１配線構造１５−１と第２配線構造１５−２は、並列にバッテリー７に接続している。第１配線構造１５−１と第２配線構造１５−２は、基板１１の縁に配置される共通の接続端子１６を介してバッテリー７に接続している。第１配線構造１５−１と第２配線構造１５−２の共通部分には第１平滑コンデンサ１７が挿入されている。第２配線構造１５−２には、第２平滑コンデンサ１８が挿入されている。第１配線構造１５−１には、放電抵抗１９が挿入されている。制御回路１４は、国際規格通信線２１を介して上位コントローラ２２に接続している。国際規格としてＣＡＮが採択されている。ＣＡＮに準拠して上位コントローラ２２から送信される来る制御信号は、インタフェース２０を介して制御回路１４に入力される。インタフェース２０は、基板１１に形成され、基板１１と上位コントローラ２２の電気的接続が容易である。
【００２１】
パワーモジュール１２は、Ｕ相電力供給線２３とＶ相電力供給線２４とＷ相電力供給線２５とを介してモータ４に接続している。Ｕ相電力供給線２３は、パワーモジュール１２と基板１１の縁に配置されるＵ相端子２６との間で基板１１に形成される基板内Ｕ相電力供給線２３−１と、Ｕ相端子２６とモータ４との間で配線される基板外Ｕ相電力供給線２３−２とから形成されている。Ｖ相電力供給線２４は、パワーモジュール１２と基板１１の縁に配置されるＶ相端子２７との間で基板１１に形成される基板内Ｖ相電力供給線２４−１と、Ｖ相端子２７とモータ４との間で配線される基板外Ｖ相電力供給線２４−２とから形成されている。Ｗ相電力供給線２５は、パワーモジュール１２と基板１１の縁に配置されるＵ相端子２８との間で基板１１に形成される基板内Ｗ相電力供給線２５−１と、Ｕ相端子２８とモータ４との間で配線される基板外Ｗ相電力供給線２５−２とから形成されている。
【００２２】
基板内Ｕ相電力供給線２３−１と基板内Ｖ相電力供給線２４−１と基板内Ｗ相電力供給線２５−１には、それぞれにＵ相電流検出器２９とＶ相電流検出器３１とＷ相電流検出器３２が介設されている。Ｕ相電流検出器２９とＶ相電流検出器３１とＷ相電流検出器３２がそれぞれに検出する３相電流値信号３３は、電源回路１３にフィードバックされる。３相電流値信号３３は、パワーモジュール１２を構成する電力供給制御素子の開閉動作のタイミング制御に用いられる。電力供給制御素子としては、トランジスタ群が用いられ、特に好適にはサイリスタ群が用いられる。
【００２３】
図４は、バッテリー７とパワーモジュール１２と第２平滑コンデンサ１８とモータ４との電気的接続関係を示している。バッテリー７の正極側と第２平滑コンデンサ１８の間に２種の開閉スイッチが挿入されている。２種の開閉スイッチは、第１種開閉スイッチ３４と第２種開閉スイッチ３５とで形成されている。第１種開閉スイッチ３４と第２種開閉スイッチ３５は、並列に配置されている。電圧急変緩和抵抗３６は、バッテリー７の正極側と第２平滑コンデンサ１８の間で第２種開閉スイッチ３５に対して直列に配置されている。
【００２４】
パワーモジュール１２は、基本的には、電力の供給量を時系列的に制御する６個の逆流許容電力供給制御素子により構成されている。６個の逆流許容電力供給制御素子の接続関係は、公知の接続関係がそのままに利用されている。２個の逆流許容電力供給制御素子はモータ４にＵ相電力を供給し、他の２個の逆流許容電力供給制御素子はモータ４にＶ相電力を供給し、更に他の２個の逆流許容電力供給制御素子はモータ４にＷ相電力を供給する。図５は、制御回路１４によりオンオフ制御される６個の逆流許容電力供給制御素子によりモータ４に電圧が印加される際の電圧比を示している。
【００２５】
各相の線間電圧のうちＵ相Ｖ相間電圧はＥｕｖで表され、バッテリー電圧はＥｏで表され、電圧急変緩和抵抗３６が閉じている間の電圧急変緩和抵抗３６の両端電圧はＶｂで表され、モータ投入電圧はＶｉｎで表され、回生電流はＩｒ（ｔ）で表され、バッテリー両端電圧はＥｏ（ｔ）で表されて、次式が成立する。
Ｖｉｎ＝Ｉｒ（ｔ）・Ｚｕｖ・・・（２−１）
Ｖｂ：Ｖｉｎ＝Ｒｏ：Ｚｕｖ・・・（２−２）
Ｖｂ＋Ｖｉｎ＝Ｅｕｖ−Ｅｏ・・・（２−３）
ここで、Ｒｏ、Ｚｕｖは既出の式（１）で定義されている。式（２−１，２，３）から式（１）が導かれている。図５は、相電圧Ｕ，Ｖ，Ｗと、線間電圧（誘起電圧）Ｅｕｖ，Ｅｖｗ，Ｅｗｕと、太い線で描かれている回生電圧Ｅｒ（ｔ）とを示している。
【００２６】
第１種開閉スイッチ３４が閉じられいる通常運転状態で、パワーモジュール１２により弱め界磁制御が実行される。零トルク制御又は低トルク制御と別称される弱め界磁制御は業界で普通に用いられる慣用的表現であるが、本明細書では、文字通りの意味で、誘起電圧押さえ込み制御といわれる。今、Ｕ相Ｖ相間の印加電圧が零である期間では、図６に示されるように、ロータ側固定磁石３７は、ステータ側スロットの磁束形成誘導部分３８に対して真正面位置であるｄ軸位置にある。永久磁石の磁束が最大になるｄ軸位置で、ロータ側固定磁石３７の運動に起因して磁束形成誘導部分３８に巻かれているコイル（電気子巻線部分）に発生する誘起電圧Ｅｕｖは最大になる。誘起電圧Ｅｕｖに対応する誘起電流は、図４に矢印３９で示されるように、Ｕ相サイリスタ１２−Ｕに並列に接続されている逆流整流器（ダイオード）を通り、第２平滑コンデンサ１８に向かう。
【００２７】
このように回生電圧の発生に起因する回生電流Ｉｒ（ｔ）は、第１種開閉スイッチ３４が開かれ、又は、第１種開閉スイッチ３４と第２種開閉スイッチ３５とが開かれた場合には、第２平滑コンデンサ１８に対して多様な負担をかける。このような期間で、Ｕ相サイリスタ１２−Ｕがオンに点弧され、誘起電流Ｉｒ（ｔ）を１２−Ｕを通じて再逆流させ、誘起電流Ｉｒ（ｔ）の逆流を押さえ込む。このような開閉制御が、３相電流値信号３３又は制御回路１４に電子化されているプログラムの制御によりパワーモジュール１２のＵ相サイリスタ１２−Ｕに対して実行される。
【００２８】
第１種開閉スイッチ３４の開動作直後には、回生電流Ｉｒ（ｔ）はＵ相サイリスタ１２−Ｕを通り電圧急変緩和抵抗３６を介してバッテリー７に逆流し得るが、電圧急変緩和抵抗３６の抵抗値の適正化により、その逆流の程度を抑制することができる。第１種開閉スイッチ３４の開動作の直後には、回生電流Ｉｒ（ｔ）は回生されて第２平滑コンデンサ１８に充電が可能である。その充電期間（以下、第１充電期間といわれる）は、第２平滑コンデンサ１８に過大な負担がかからない程度に短く設定される。第２平滑コンデンサ１８の耐圧がＫボルトであれば、その充電期間は、０．７Ｋの程度を越えない期間の長さ以下に抑えられる。次に、第１種開閉スイッチ３４が開放され、バッテリー７は完全にパワーモジュール１２とモータ４とから遮断（開放）される。回生電流Ｉｒ（ｔ）の全ては、モータ４から矢印３９を介して第２平滑コンデンサ１８に向かう。この場合の充電期間（以下、第２充電期間といわれる）は、第１充電期間と同じ充電条件が課され、第２平滑コンデンサ１８に過大な負担がかからない程度に短く設定される。第２平滑コンデンサ１８の耐圧がＫボルトであれば、その充電期間は、０．７Ｋの程度を越えない期間の長さ以下に抑えられる。第１種開閉スイッチ３４の開放の直後に第３充電期間が設定されることは好ましい。第３充電期間には、既述の第１充電期間と既述の第２充電期間の充電条件が課される。第３充電期間は、第２平滑コンデンサ１８に過大な負担がかからない程度に短く設定され、第２平滑コンデンサ１８の耐圧がＫボルトであれば、その充電期間は０．７Ｋの程度を越えない期間の長さ以下に抑えられる。このような充電期間は、μｓｅｃのオーダーで制御回路１４のプログラムにより制御される。
【００２９】
第１充電期間、第１充電期間に第２充電期間が加算された第１加算充電期間、又は、更にこの期間に第３充電期間が加算された第２加算充電期間で蓄積された電圧に対応して第２平滑コンデンサ１８からＵ相サイリスタ１２−Ｕに向かう電流（弱め界磁電流）は、これらの期間が経過した時点でＵ相サイリスタ１２−Ｕがオンされて（導通化されて）、回生電流Ｉｒ（ｔ）に加算され、第２平滑コンデンサ１８からＵ相サイリスタ１２−Ｕを介してモータ４に向かう電流は零電流化され、モータ４からＵ相サイリスタ１２−Ｕを介して第２平滑コンデンサ１８に向かう電流は零電流化される。ここで零電流は、文字通りに電流が零になることを意味せず、第２平滑コンデンサ１８に対する負担が十分に小さくなるように第２平滑コンデンサ１８に向かう電流の値が十分に小さくなることを意味する。このように、バッテリー７が第２平滑コンデンサ１８、パワーモジュール１２、又は、モータ４から開放される時点の直後の回生電力が瞬時的に第２平滑コンデンサ１８で充電的に蓄積され、バッテリー７が開放されている安全条件保持状態で、その蓄積電力が誘起電圧押さえ込み制御のための電力として回生的に利用される。
【００３０】
図７は、第２平滑コンデンサ１８の電圧と損失の関係を示している。銅損は、第２平滑コンデンサ１８の電圧が零であるときに最大であり、第２平滑コンデンサ１８の電圧に対してエキスポーネンシャルに減少する。鉄損は、第２平滑コンデンサ１８の電圧が零であるときに最小であり、第２平滑コンデンサ１８の電圧に対してエキスポーネンシャルに増大する。総合損失は、銅損と鉄損の加算として示される。銅損と鉄損は線対称的であるから、総合損失が最小になる損失最小化コンデンサ電圧Ｃｋが存在する。損失最小化コンデンサ電圧Ｃｋを中心とする一定範囲は、総合損失が実用的に十分に小さい損失低減化範囲Ａである。既述の第１充電期間、第２充電期間、第３充電期間は、第２平滑コンデンサ１８の充放電電圧（コンデンサ両端電圧）が損失低減化範囲Ａで変動するように、制御回路１４のプログラムにより制御される。第２種開閉スイッチ３５が開放される時点、次に第１種開閉スイッチ３４が開放される時点、更に次にＵ相サイリスタ１２−Ｕが開かれる時点は、第２平滑コンデンサ１８の充放電電圧が損失低減化範囲Ａで変動するように、制御回路１４のプログラムにより制御される。このような損失低減化制御は、他の相であるＶ相、Ｗ相に関して実行される。パワーモジュール１２の開放（オフ）は第１種開閉スイッチ３４の開放と同時的に実行され、又は、パワーモジュール１２の開放（オフ）は第１種開閉スイッチ３４の開放の直後に実行される。損失低減化は、第１種開閉スイッチ３４の開時刻と第２種開閉スイッチ３５の開時刻の制御により実行的に可能である。損失低減化は、対応相のサイリスタの開時刻（オン時刻）の制御により更に高効率化され得る。このような損失最小化制御が第１種開閉スイッチと第２種開閉スイッチの開閉とは独立に行われることは有効である。
【００３１】
このような損失低減化制御の期間中に電圧急変緩和抵抗３６とパワーモジュール１２に流れる電流のパワーは、熱化する。このような熱化エネルギーは、基板１１の温度を上昇させる。このような熱は、基板１１の表面から放散し、又は、内部に薄く形成される冷却媒体還流層の冷却媒体に吸収される。基板１１に熱放散用フィンを形成することは特に有効である。冷却媒体として、水の使用が適正である。冷却水は、基板１１の外側表面又は基板１１の内部に形成される内側表面に接して循環的に流される。
【００３２】
図８〜図１１は、モータ４とインバータ６とバッテリー７と他の付加機構との配置接続関係を多様に示している。インバータ６としては、共通に図３に示される基板１１が用いられている。図８は、非ハイブリッド型電気自動車を示している。図９〜図１１は、ハイブリッド自動車を示している。図８は、モータ４とインバータ６とバッテリー７の配置接続関係を示し、バッテリー７は外部充電型又は燃料電池である。図９に示されるシリーズ型自動車は、付加機構として、エンジン５と発電機４１とが付加されている。発電機４１はエンジン５に直結し、発電機４１が発電する電力はインバータ６を介してバッテリー７に蓄積される。図１０に示されるパラレル型自動車は、付加機構として、エンジン５が付加されている。モータ４’は、発電機として用いられ得る。エンジン駆動中は、モータ４’は車輪に動力を伝達する動力伝達機能と発電機能とを有している。図１１に示されるシリーズ・パラレル型自動車は、付加機構として、エンジン５と発電機４１とが付加され、更に、動力分割機構４２が付加されている。エンジン５の回転的出力は、その一部がモータ４に分配され他の一部が発電機４１に分配される。発電機４１が発電する電力はインバータ６を介してバッテリー７に蓄積される。エンジン駆動中は、動力分割機構４２により分配される出力の一部は、モータ４を介して車輪に伝達される。本発明による電気車輌の制御装置は、このような４つのタイプの任意のタイプに使用されて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、電気自動車の公知のインバータ回路を示す回路図である。
【図２】図２は、ハイブリッド自動車の一般的な駆動機構を示す底面図である。
【図３】図３は、本発明による電気車輌の制御装置の具現体を示す回路ブロック図である。
【図４】図４は、本発明による電気車輌の制御装置の他の具現体を示す回路図である。
【図５】図５は、インバータ回路による一般的な３相電圧比を示すグラフである。
【図６】図６は、ｄ軸位置を示す断面図である。
【図７】図７は、損失を示すグラフである。
【図８】図８は、電気自動車のタイプを示す底面図である。
【図９】図９は、電気自動車の他のタイプを示す底面図である。
【図１０】図１０は、電気自動車の更に他のタイプを示す底面図である。
【図１１】図１１は、電気自動車の更に他のタイプを示す底面図である。
【符号の説明】
参照番号は、発明の開示の欄で用いられている技術的構成要素に原則的に対応している。
１…車体
４…モータ
７…バッテリー
１１…回路形成体（基板）
１２…パワー分配器
１２−Ｕ…特定相対応逆流許容パワー分配制御素子
１４…制御器
１８…コンデンサ
３３…フィードバック信号
３５…第２種開閉スイッチ
３６…電流制限抵抗

Claims

車体に支持される回路形成体と、
前記車体に支持されるバッテリーと、
前記車体に支持されるモータとを構成し、
前記回路形成体は、
前記バッテリーから前記モータの複数相に電気的パワーを分配するパワー分配器と、
前記電気的パワーの分配を制御する制御器と、
前記パワー分配器と前記バッテリーの間で前記パワー分配器に対して並列に接続されるコンデンサと、
前記コンデンサと前記バッテリーの間に介設される開閉スイッチとを形成し、
前記パワー分配器は、前記電気的パワーを前記複数相に時系列的に分配し逆流を許容する複数相対応の逆流許容パワー分配制御素子を構成し、
前記制御器は、前記開閉スイッチの切断に際して前記モータの特定相の誘起電流が逆流し前記特定相に対応する特定相対応逆流許容パワー分配制御素子を導通させる誘起電圧押さえ込み制御信号を前記特定相対応逆流許容パワー分配制御素子に送信し、
前記開閉スイッチの切断の時刻の近傍の近傍期間で、前記誘起電流を前記コンデンサに充電し、
前記開閉スイッチは、
第１種開閉スイッチと、
前記コンデンサと前記バッテリーの間で前記第１種開閉スイッチに並列に接続される第２種開閉スイッチを形成し、
前記コンデンサと前記バッテリーの間で前記第２種開閉スイッチに直列に接続される電流制限抵抗を更に構成し、
前記コンデンサと前記バッテリーとを接続し前記第１種開閉スイッチが介設される線の抵抗の抵抗値は前記電流制限抵抗の抵抗値に比べて実質的に零であり、
前記第１種開閉スイッチが開かれた後に前記近傍期間で前記第２種開閉スイッチが開かれ、
前記コンデンサの電圧は前記モータの鉄損と前記モータの銅損の合計損失が最小になる電圧の近傍領域に制御される
電気車輌の制御装置。
前記近傍期間に前記特定相対応逆流許容パワー分配制御素子を介して前記誘起電流に対応して前記コンデンサに充電される充電パワーは、前記モータの前記特定相に対応する対応相にｄ軸電流として供給される
請求項１の電気車輌の制御装置。
前記回路形成体は単一の基板に形成され、前記パワー分配器と制御器と前記コンデンサは、前記基板に実装される
請求項１の電気車輌の制御装置。
前記回路形成体は単一の基板に形成され、前記パワー分配器と制御器と前記コンデンサは、前記基板に集積的に形成される
請求項１の電気車輌の制御装置。
前記開閉スイッチは、前記基板に形成される
請求項１〜４から選択される１請求項の電気車輌の制御装置。
冷却構造を更に構成し、前記冷却構造は前記基板に形成される
請求項１〜５から選択される１請求項の電気車輌の制御装置。
前記バッテリーと前記パワー分配器を接続する配線を更に構成し、前記配線は前記基板に形成される
請求項１〜６から選択される１請求項の電気車輌の制御装置。
前記パワー分配器はサイリスタとダイオードとで形成されるインバータを形成する
請求項１〜７から選択される１請求項の電気車輌の制御装置。