JPH0429504A - 電気自動車 - Google Patents

電気自動車

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JPH0429504A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は電気エネルギにより駆動される電動機によって
走行駆動する電気自動車に係り、特に電源として２次電
池および車載型発電器を備えた電気自動車に関する。
（従来の技術） 近年、その低公害性、低騒音性、エネルギ源多様化への
適応性等から電気自動車か注目を集めている。
電気自動車は、内燃機関自動車の燃料の代わりに電池を
備え、エンジンの代わりに電動機と制御装置とを搭載し
たものである（自動車工学全書８巻「電気自動車、新形
原動機」電気自動車編参照）。電池としては２次電池や
燃料電池等の化学電池が用いられる。２次電池は一度放
電によって電池の持つ容量が失われても、放電のときと
逆方向に直流で充電してやると、容量が再び回復する。
また、燃料電池は燃料ガスが外部から連続的に供給され
る構造を持つ電池であり、燃料ガスの持つ化学的エルネ
ギを直接電気エルネギに変換するものである。この燃料
電池は燃料ガスの種類によって水素・酸素燃料電池、炭
化水素燃料電池、ヒドラジン燃料電池、アンモニア燃料
電池、メタノール燃料電池等に分けられる。
電動機としては直流電動機が最も多く用いられているが
、近年のパワーエレクトロニクスの進歩に伴い、サイリ
スタモータや誘導電動機も用いられるようになっている
。また、制御装置としては電圧切換え制御、抵抗制御、
サイリスタチョッパ制御、トランジスタチョッパ制御、
インバータ制御等の制御方法を採用したものが用いられ
る。
第４図は電気自動車の一例を示すもので、電源としては
２次電池１および燃料電池発電システム２が搭載されて
いる。２次電池１は例えば車体中央下部に設備され、燃
料電池発電システム２からの充電および図示しない電動
機への放電が可能に構成される。燃料電池発電システム
２には多数の単電池群を積層化したスタック３が備えら
れる。
スタック３にはバーナ内蔵の燃料改質器４から燃料ガス
が供給されると同時に、熱交換器５によって予熱された
空気が空気供給ユニット６から供給されスタック３で化
学反応により電気エネルギが発生するようになっている
。
スタック３ては構成部品を保護すると同時に、起電反応
速度の均一化を図ることが必要であるため、起電ロスに
よって発生した熱を除去し、単電池温度を最適値に維持
しなければならない。このため、クーラント循環ポンプ
７からの冷却水により、スタック３が冷却されて最適の
温度に維持される。スタック３はコントロールユニット
８により作動および停止が制御されるようになっている
。
またスタック３から電動機への印加電圧はチュッパ９に
より制御されるようになっている。チョッパ９は電動機
への印加電圧をサイリスタやトランジスタにより高速で
断続し、そのオン−オフの時間比率（通流率）を制御す
ることにより、電動機への平均印加電圧をゼロから主電
池電圧まで連続的に制御する制御装置である。なお、符
号１０は室内に換気するニアコンディショナを示す。
上記のような電気自動車を走行させる場合には、燃料電
池発電システムを走行前に始動させ、走行中は燃料が無
くなるまで一定の出力を出し続け、その出力と２次電池
１からの出力を用いて走行を行っていた。第４図では路
線バスを例として挙げているため走行パターンは決って
おり、燃料電池発電システム２の容量と２次電池１の容
量とが一定の走行パターンにおいて同時に無くなるよう
設計されている。
（発明か解決しようとする課題） 従来は燃料電池発電システム２を走行中に常時作動させ
ていたため、走行中は燃料電池発電システム２からＣＯ
２等の排気ガスや騒音が常時発生し、排気ガスや騒音を
出さないという電気自動車のメリットか損なわれていた
。
また、燃料電池発電システム２の出力は一定であるため
、坂道走行や加速時には２次電池１からより多くの電力
を電動機に供給することになり、運転状況によっては２
次電池１の容量が先に無くなることがあった。この場合
、燃料電池発電システム２の出力のみで走行することに
より、登板走行や加速走行等で本来の車両性能が得られ
なくなってしまう。
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、排気ガ
スや騒音を出さないという電気自動車のメリットを極力
績なうことがなく、また、運転状況の変化に係わらず本
来の車両性能を保つことのできる電気自動車を提供する
ことを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明は放電および充電が
制御可能な２次電池と、作動および停止が制御可能な車
載型発電器と、これら２次電池および車載型発電器のう
ち少なくとも一方からの電気エネルギによって駆動され
る電動機とを備え、この電動機によって車体を走行駆動
させる電機自動車において、前記２次電池の残存容量に
応じて車載型発電器を作動、停止させる制御手段を備え
た。
（作用） まず２次電池からの電気エネルギによって走行し、２次
電池の残存容量に応じて車載型発電器を作動、停止させ
るため、車載型発電器が作動している時間を少なくする
ことが可能となる。したがって、排気ガスや騒音の発生
を大幅に抑制することができる。
また、２次電池の残存容量に応じて車載型発電器を作動
、停止させるため、２次電池の残存容量が先に無くなる
ことを防止し、本来の車両性能を保持することができる
。
（実施例） 以下、本発明に係る電気自動車の実施例について添付図
面を参照して説明する。
第１図は電気自動車を示すブロック構成図である。電気
自動車には放電および充電が制御可能な２次電池１５と
、作動および停止が制御可能な車載型発電器１６と、こ
れら２次電池１５および車載型発電器１６のうち少なく
とも一方の電気エネルギによって駆動される電動機であ
るモータ１７とが備えられ、このモータ１７の回転力に
よって車体を走行駆動するようになっている。
２次電池１５は充放電コントローラ１８により、充電お
よび放電の制御が行なわれる。充電は主に車載型発電器
１６から行なわれるが、回生制動１９による電力も２次
電池１５に充電される。放電はインバータモータコント
ローラ２０を介して主にモータ１７に対して行なわれる
が、Ｄ／Ｄコンバータ２１を介してランプ類２２へも行
なわれる。
車載型発電器１６としては例えばガスタービン発電機が
用いられ、制御手段としてのコントローラ２３によりそ
の作動および停止が制御される。
コントローラ２３は、充放電コントローラ１８と２次電
池１５との間に設けられてその間の電流を検出する電流
計２４．２次電池１５の電圧を検出する電圧計２５およ
び２次電池１５の残在容量を検出する残存容量計２６か
らそれぞれ検出信号を入力し、それらの検出信号に基づ
いて車載型発電器１６を制御するようになっている。
モータ１７としては例えば誘導電動機が用いられ、この
モータ１７はインバータモータコントローラ２０により
インバータ制御されるようになっている。
次に上記電気自動車の制御方法について第２図（Ａ）お
よび（Ｂ）を参照して説明する。
第２図（Ａ）および（Ｂ）において横軸は走行時間を示
し、縦軸は２次電池からの電気エネルギ消費量を示して
いる。第２図（Ａ）において、まず２次電池１５が満充
電、車載型発電器１６の燃料も満タンの状態から走行を
開始する。この場合の走行状態は比較的低速で一定速度
の走行であり、ライト類も使用していないものとする。
そして、一定時間ｔ１の走行後に２次電池１５の残存容
量が所定値、例えば２０％となったとき、車載型発電器
１６を作動させ、車載型発電器１６からの電気エネルギ
により車体を走行させる。この場合、車載型発電器１６
からの電気エネルギが走行に必要な電気エネルギよりも
大きく、余った電気エネルギは充放電コントローラ１８
により２次電池１５に充電する。その後、車載型発電器
１６からの電気エネルギにより走行を続けるとともに、
２次電池１５への充電を行ない、一定時間ｔ２の走行後
に２次電池１５の残存容量が上記と異なる所定値、例え
ば８０％となったとき、車載型発電器１６を停止させ、
２次電池１５からの電気エネルギにより車体を走行させ
る。その後は２次電池１５および車載型発電器１６の容
量がともに無くなるまで、同様の制御を繰り返す。
第２図（Ｂ）は２次電池１５からの電気エネルギ消費量
が大きい場合、例えば山道走行の場合、夜間にライトを
点灯した状態で走行する場合、ニアコンディショナを使
用した状態で走行するような場合における制御方法を示
している。この場合には、車載型発電器１６の作動後も
２次電池１５からの放電が継続されるため、第２図（Ａ
）の場合と同じタイミングて車載型発電器１６を作動さ
せたのでは時期が遅く、その後すぐに２次電池１５の容
量が無くなってしまう。そこで、一定時間前から現在ま
での２次電池１５からの電気エネルギ消費量の積算値を
電流計２４、電圧計２５、および残存容量計２６からの
検出信号に基づいて算出し、その積算値の大きさによっ
て２次電池１５の残存容量か無くなる時期を予測して、
例えば、車載型発電器１６を作動させる時期を、２次電
池１５の残存容量が５０％になったときとする。
車載型発電器１６の作動後は、車載型発電器１６からの
電気エネルギによって主に車体を走行させ、不足する分
については、２次電池１５からの放電により電気エネル
ギを補充する。この場合、２次電池１５から放電が継続
されており、２次電池１５の残存容量が８０％に回復す
ることはなく、車載型発電器１６は停止することなく発
電を継続して、容量が無くなったときに停止する。２次
電池１５は放電を継続しているため、残存容量は減少す
る一方であり、車載型発電器１６の容量切れによる停止
のすぐ後に、容量切れにより放電を停止する。
このように上記実施例によれば、車載型発電器１６が作
動している時間を短くすることが可能となるため、排気
ガスや騒音の発生を大幅に抑制することができ、電気自
動車のメリットを損なうことを防止することができる。
また、２次電池１５の残存容量に応じて車載型発電器１
６を作動および停止させるため、２次電池１５の残存容
量が先に無くなることを防止することができ、電気エネ
ルギを充分に確保することが可能となるため、本来の車
両性能を保持した状態で走行距離を伸ばすことができる
。
さらに、車載型発電器１６を作動させる時期の基準とな
る２次電池１５の残存容量（２０％）と、停止させる時
期の基準となる２次電池１５の残存容量（８０％）の間
に所定の間隔をおいているため、作動、停止の繰り返し
による発電効率の低下と、作動に必要な電気エネルギ消
費を極力抑えることができる。
次に本発明の他の実施例を第３図を参照して説明する。
この実施例は２次電池１５からの電気エネルギの消費量
の積算値を連続して２回以上算出してその和を求めると
ともに、電気エネルギの消費量の変化率を算出すること
により、２次電池１５の残存容量が無くなる時期をより
正確に予測して、車載型発電器１６を作動させる時期の
基準となる２次電池１５の残存容量の値を変更するもの
のである。
すなわち、第３図の（Ａ）において時刻ｔ１から時刻ｔ
２の間の電気エネルギの消費量の積算値を求めるととも
に、連続して時刻ｔ２から時刻ｔ３の間の電気エネルギ
の消費量の積算値を求め、その和を算出する。第３図の
（Ｂ）についても同様に積算値の和を求める。そして、
（Ａ）と（Ｂ）を比較すると積算値の和は等しくなる。
しかし、（Ａ）と（Ｂ）についてそれぞれ時刻ｔ１から
時刻ｔ３の間の電気エネルギの消費量の変化率を算出す
ると、（Ａ）では増加傾向となり、（Ｂ）では減少傾向
となる。そこで、（Ａ）では（Ｂ）よりも早い時期に車
載型発電器１６を作動させる必要のあることが分かる。
したがって、単にエネルギの消費量の積算値のみを算出
した場合に比較して、より正確に２次電池１５の残存容
量が無くなる時間を予測することが可能となる。この制
御方法は一般市街地から高速道路に入ったときや定地か
ら山道に入ったとき、あるいはその逆の場合等、運転状
況か変った場合に特に有効である。
なお、上記実施例においては車載型発電器１６としてガ
スタービン発電器を用いた電気自動車の制御方法につい
て説明したか、本発明はこれに限定されず、車載型発電
器１６として燃料電池発電システムを用いた電気自動車
としても同様に適用することかできる。
また、上記実施例においては、車載型発電器１６を作動
させる時期の基準となる２次電池１５の残存容量の値を
８０％とした場合について説明したが、加速走行時には
これに拘らず車載型発電器１６を作動させるようにして
もよい。車載型発電器１６の作動、停止は一定の残存容
量で行なうようにしてもよい。
［発明の効果コ 以上説明したように、本発明はまず２次電池からの電気
エネルギによって走行し、２次電池の残存容量に応じて
車載型発電器を作動、停止させるため、車載型発電器が
作動している時間を少なくすることが可能となる。した
がって、排気ガスや騒音の発生を大幅に抑制することが
でき、電気自動車のメリットを損なうことを防止するこ
とができる。
また、２次電池の残存容量に応じて車載型発電器を作動
、停止させるため、２次電池の残存容量が先に無くなる
ことを防止することができ、運転状況に係わらず本来の
車両性能を保持てきるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る電気自動車の制御方法の一実施例
に用いる電気自動車を示すブロック構成図、第２図（Ａ
）および（Ｂ）は上記実施例の説明図、第３図は本発明
の他の実施例の説明図、第４図は電気自動車の一例を示
す構成図である。 １５・・・２次電池 １６・・・車載型発電器 １７・・・モータ（電動機） １８・・・充放電コントローラ ２３・・・コントローラ（制御手段）。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）放電および充電が制御可能な２次電池と、作動お
    よび停止が制御可能な車載型発電器と、これら２次電池
    および車載型発電器のうち少なくとも一方からの電気エ
    ネルギによって駆動される電動機とを備え、この電動機
    によって車体を走行駆動させる電機自動車において、前
    記２次電池の残存容量に応じて車載型発電器を作動、停
    止させる制御手段を備えたことを特徴とする電気自動車
    。
  2. （２）前記制御手段は、前記２次電池の残存容量が一定
    値より少ないとき、消費電力がある値を上回ると車載型
    発電器を作動させることを特徴とする請求項１記載の電
    気自動車。
  3. （３）前記制御手段は、前記２次電池で過去に消費され
    た電気エネルギに基づいて、車載型発電器を作動させる
    基準となる２次電池の残存容量の所定値を変更すること
    を特徴とする請求項１記載の電気自動車。
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