JP6147317B2

JP6147317B2 - 給電制御装置

Info

Publication number: JP6147317B2
Application number: JP2015223682A
Authority: JP
Inventors: 文雄西野; 純平吉國
Original assignee: Tateyama Kagaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tateyama Kagaku Kogyo Co Ltd
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2035-11-16
Also published as: WO2017085949A1; JP2017093236A

Description

本発明は、給電制御装置に関し、特に、モータを搭載した電動車両に適用される給電制御装置に関する。

従来から、例えば電気自動車や電動バイク等、モータによって駆動される電動車両において待機電力を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載されたシステムは、電動車両の充電時において、車載機器と電源との接続を解除することにより、車載機器による待機電力を抑制するように構成されている。

特開２００９−１７６７５号公報

ところで、電動車両の待機電力の消費の問題は、電動車両の充電時よりも車両の駐車時や長期間放置時においてより大きな問題となる。即ち、電動車両を長時間放置し、駆動させない場合でも、車載されている蓄電池からモータや車載機器を含む各被給電部に対して僅かながら電力が供給され続ける。そして電源から被給電部に対して供給される待機電力は、電動車両の放置時間が長くなるほど増加する。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、モータを搭載した電動車両において、待機電力を減少させることができる給電制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、モータを搭載した電動車両用の給電制御装置であって、車載の蓄電池から前記モータに電力を供給する電力供給回路と、制御信号供給回路と、を備え、前記制御信号供給回路は、前記電力供給回路を開閉するスイッチと、前記モータの始動時にのみ、前記スイッチに駆動信号を供給し、前記蓄電池と前記モータを電気的に接続する第１駆動信号供給回路と、前記モータの駆動中にのみ、前記スイッチに駆動信号を供給し続け、前記蓄電池と前記モータを電気的に接続する第２駆動信号供給回路と、を備える。

このように構成された本発明によれば、モータの始動時には、第１駆動信号供給回路からスイッチに駆動信号を供給し、その後のモータ駆動中には、第２駆動信号供給回路からスイッチに駆動信号を供給し続けることができる。これにより、モータの駆動状態に応じて、スイッチの制御を行うことができる。そして、モータが停止した場合には、第２駆動信号供給回路からスイッチへの駆動信号が停止する。そして、モータが停止した場合には、スイッチが停止するため、モータと蓄電池との電気的接続を切断することができる。

また、本発明は、モータを搭載した電動車両用の給電制御装置であって、車載の蓄電池から大容量接続器を介して前記モータに電力を供給する電力供給回路と、制御信号供給回路と、を備え、前記制御信号供給回路は、前記大容量接続器のリレースイッチを開閉するスイッチと、前記モータの始動時にのみ、前記スイッチに駆動信号を供給し、前記蓄電池と前記モータを電気的に接続する第１駆動信号供給回路と、前記モータの駆動中にのみ、前記スイッチに駆動信号を供給し続け、前記蓄電池と前記モータを電気的に接続する第２駆動信号供給回路と、を備える。

このように構成された発明によれば、モータの始動時には、第１駆動信号供給回路からスイッチに駆動信号を供給することにより、また、モータ駆動中には、第２駆動信号供給回路からスイッチに駆動信号を供給し続けることができる。これにより、モータの始動時及びモータの駆動中に、大容量接続器を介して蓄電池とモータを電気的に接続することができる。そして、モータが停止した場合には、第２駆動信号供給回路からスイッチへの駆動信号が停止する。これにより、モータが停止した場合には、スイッチが停止するため、モータと蓄電池とを電気的に切断することができる。そして、大容量接続器を介して蓄電池とモータとを接続することにより、モータの消費電力が多い場合にも、確実にモータに電力を供給することができる。

以上のように、本発明によれば、モータを搭載した電動車両において、待機電力を減少させることができる。

本発明の実施形態による給電制御装置の回路図である。本発明の実施形態による給電制御装置の各部の動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施形態による給電制御装置の変形例である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による給電制御装置について説明する。図１は、給電制御装置の回路図である。

図１に示すように、給電制御装置は、蓄電池１からモータ３及びモータドライバ５に電力を供給するための電力供給回路７と、電力供給回路７を制御するための信号を発生させ、電力供給回路７に供給する制御信号供給回路９と、を備える。

蓄電池１は、給電制御装置が搭載され、モータ３によって駆動する、例えば電気自動車や電動バイクに搭載されている電池である。そして、蓄電池１は、外部電源に接続された際に、外部電源から供給された電力を蓄え、車両の駆動時に、蓄えた電力をモータ３に供給することにより、車両の駆動力を発生させる。

電力供給回路７は、蓄電池１と直列に接続されており、制御信号供給回路９から供給される制御信号に応じて、蓄電池１と、モータ３及びモータドライバ５とを電気的に接続する。より具体的には、電力供給回路７は、ＰチャンネルＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ-ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１を備えている。ＰチャンネルＦＥＴ１１のソースは、蓄電池１に接続されており、ドレインは、モータ３及びモータドライバ５に接続されている。また、ＰチャンネルＦＥＴ１１のゲートは、制御信号供給回路９と接続されており、制御信号供給回路９の出力に応じてドレイン―ソース間を開閉する。また、ＰチャンネルＦＥＴ１１のゲートと、ソースとは、抵抗Ｒ１を介して接続されている。そして、このような構成により、モータ３は、いわゆる吐き出し型の回路構成としてＰチャンネルＦＥＴ１１に接続される。

制御信号供給回路９は、電力供給回路７のＰチャンネルＦＥＴ１１を開閉する、本発明の「スイッチ」としてのＮチャンネルＦＥＴ１３を備えている。また、制御信号供給回路９は、蓄電池１に直列に接続され、モータ３及びモータドライバ５の始動時にのみ使用される電源スイッチ１５と、抵抗Ｒ２を介して電源スイッチ１５と接続されたコンデンサ１７と、コンデンサ１７と直列に接続されたダイオードＤ１と、を備えている。そして、ダイオードＤ１のカソードは、抵抗Ｒ３を介してＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートと接続されると共に、抵抗Ｒ４を介してグラウンドＧＮＤ及びＮチャンネルＦＥＴ１３のソースと接続されている。

また、抵抗Ｒ２は、コンデンサ１７に接続されると共に、抵抗Ｒ５を介して、ダイオードＤ２のアノード及びグラウンドＧＮＤと接続されている。ダイオードＤ２は、コンデンサ１７の放電時に、コンデンサ１７から電力をダイオードＤ１のアノード方向に流すためのものであり、ダイオードＤ２のカソードは、コンデンサ１７とコンデンサＤ１のアノードとの間に接続されている。

制御信号供給回路９は、さらに、モータ３及びモータドライバ５の少なくとも一方の駆動状態に応じて、所定の自己保持信号を発生させる、自己保持信号発生回路１９を備えている。自己保持信号発生回路１９は、モータ３及びモータドライバ５の少なくとも一方の駆動状態をモニタリングする。そして、自己保持信号発生回路１９は、モータ３及びモータドライバ５の少なくとも一方が駆動している場合にのみ、所定の間隔でパルス信号を発生させる。このパルス信号は、ダイオードＤ３を介してゲート信号としてＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートに供給される。そして、このとき供給されるパルス信号は、モータ３及びモータドライバ５の駆動を継続させるための自己保持信号として利用される。

次に、図２を参照して給電制御装置の動作について詳述する。図２は、給電制御装置の各部の動作を示すタイミングチャートである。

図２に示すように、時刻ｔ１において、ユーザが電源スイッチ１５を操作し、電源スイッチ１５を閉じると、蓄電池１と、ＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートとが、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ２、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ３を介して電気的に接続される。これにより、ＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートが駆動し、ＮチャンネルＦＥＴ１３のソース―ドレイン間が通電する。そして、ＮチャンネルＦＥＴ１３のソース―ドレイン間が通電すると、ＮチャンネルＦＥＴ１３のドレインと接続された、ＰチャンネルＦＥＴ１１のゲートにゲート信号が入力される。そしてＰチャンネルＦＥＴ１１が駆動し、ＰチャンネルＦＥＴ１１のソース―ドレイン間が通電すると、蓄電池１と、モータ３及びモータドライバ５との間が通電し、蓄電池１の電力がモータ３及びモータドライバ５に供給される。また、このとき、蓄電池１とコンデンサ１７とが電気的に接続されるため、コンデンサ１７に所定量のエネルギーが蓄積される。

そして、時刻ｔ２においてユーザが電源スイッチ１５を解放すると、蓄電池１と、制御信号供給装置９との電気的接続を切断すると、コンデンサ１７への給電、及びＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートへの給電が停止する。これにより、ＮチャンネルＦＥＴ１３へのゲート信号は、ＦＥＴ１３のゲートに蓄積された電力に依存することとなる。

そして、時刻ｔ３において、自己保持信号発生回路１９が、モータドライバ５及び／又はモータ３の動作を検出し、自己保持信号としてのパルス信号を出力すると、コンデンサ１５に蓄積された電力が再びＮチャンネルＦＥＴ１３にゲート信号として供給される。なお、自己保持信号としてのパルス信号の発生間隔は、ＦＥＴ１３のゲートの容量を考慮して決定され、ＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートを開くのに必要な電圧を下回る前に、次のパルス信号を発生させるように設定される。これにより、自己保持信号発生回路１９から所定間隔でパルス信号が発生している間は、ＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートが開いたままとなる。これにより、自己保持信号発生回路１９から所定間隔でパルス信号が発生している間は、ＰチャンネルＦＥＴ１１のゲートも開いたままとなり、蓄電池１と、モータ３及びモータドライバ５との間の電気的接続は維持される。

そして、ユーザがモータ３を切り忘れたような場合には、電源スイッチ１５の操作が長期間行われなくなる。従って、自己保持信号としてのパルス信号は、暫くは発生し続けるが、時刻ｔ４において、所定時間にわたって、ユーザからモータ３への出力要求がなかった場合、モータドライバ５は、電源切り忘れと判断する。そして、モータドライバ５の判断に応じて自己保持信号発生回路１９が、自己保持信号としてのパルス信号の発生を停止した場合、ＮチャンネルＦＥＴ１３にゲート信号が供給されなくなり、ＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートが閉じる。そして、ＮチャンネルＦＥＴ１３のゲートが閉じると、ＰチャンネルＦＥＴ１１にもゲート信号が供給されなくなり、蓄電池１と、モータ３及びモータドライバ５との電気的接続は切断される。これにより、モータ３の停止時において、蓄電池１とモータ３との間の電気的接続が無くなるため、モータ３によって待機電力が消費されるのを抑制することができる。

このように給電制御装置によれば、モータ３の始動時には、電源スイッチ１５及びＮチャンネルＦＥＴ１３によって構成される第１駆動信号供給回路からＰチャンネルＦＥＴ１１に駆動信号を供給し、その後のモータ３駆動中には、コンデンサ１７、自己保持信号発生回路１９、及びＮチャンネルＦＥＴ１３によって構成される第２駆動信号供給回路からＰチャンネルＦＥＴ１３に駆動信号を供給し続けることができる。これにより、モータ３の駆動状態に応じて、ＰチャンネルＦＥＴ１１の制御を行うことができる。そして、モータが停止した場合には、自己保持信号が停止するため、第２駆動信号供給回路からＰチャンネルＦＥＴ１１への駆動信号が停止する。そして、モータ３が停止した場合には、ＰチャンネルＦＥＴ１１が停止するため、モータ３と蓄電池１との電気的接続を切断することができる。これにより、モータ３の停止時において、蓄電池１とモータ３との間の電気的接続が無くなるため、モータ３によって待機電力が消費されるのを抑制することができる。

また、上述の実施形態にかかる給電制御装置は、論理回路を有していないため、車両を駆動させるためのモータ等、例えば５０Ｖ程度の電圧が発生する大容量回路への適用に適している。

図３は、上述した実施形態にかかる給電制御装置の変形例を示す回路図である。図３に示す変形例では、ＰチャンネルＦＥＴ１１によって蓄電池１と、モータ３及びモータドライバ５との電気的接続を制御せず、ＰチャンネルＦＥＴ１１のドレインは、別途設けられた大容量接続器２１に入力される。より具体的には、大容量接続器２１は、蓄電池１と、モータ３及びモータドライバ５とを接続を制御するためのリレースイッチを備えており、ＰチャンネルＦＥＴ１１のドレインは、リレー部の開閉信号として大容量接続器２１に入力される。このような構成により、例えば、モータ３の消費電力が大きい場合に、別途設けられた大容量接続器２１を介してモータ３に給電を行うことができる。

１蓄電池
３モータ
５モータドライバ
７電力供給回路
９制御信号供給回路
１１ＰチャンネルＦＥＴ
１３ＮチャンネルＦＥＴ
１９自己保持信号発生回路

Claims

モータを搭載した電動車両用の給電制御装置であって、
車載の蓄電池から前記モータに電力を供給する電力供給回路と、
制御信号供給回路と、を備え、
前記電力供給回路は、前記電力供給回路を開閉するスイッチを備え、
前記制御信号供給回路は、
前記モータの始動時にのみ、前記スイッチに駆動信号を供給し、前記蓄電池と前記モータを電気的に接続する第１駆動信号供給回路と、
前記モータの駆動中にのみ、前記スイッチに駆動信号を供給し続け、前記蓄電池と前記モータを電気的に接続する第２駆動信号供給回路と、を備えることを特徴とする、給電制御装置。
モータを搭載した電動車両用の給電制御装置であって、
車載の蓄電池から大容量接続器を介して前記モータに電力を供給する電力供給回路と、
制御信号供給回路と、を備え、
前記電力供給回路は、前記大容量接続器のリレースイッチを開閉するスイッチを備え、
前記制御信号供給回路は、
前記モータの始動時にのみ、前記スイッチに駆動信号を供給し、前記蓄電池と前記モータを電気的に接続する第１駆動信号供給回路と、
前記モータの駆動中にのみ、前記スイッチに駆動信号を供給し続け、前記蓄電池と前記モータを電気的に接続する第２駆動信号供給回路と、を備えることを特徴とする、給電制御装置。