JPH05300607A - 電気自動車用電力変換器 - Google Patents

電気自動車用電力変換器

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JPH05300607A
JPH05300607A JP3003555A JP355591A JPH05300607A JP H05300607 A JPH05300607 A JP H05300607A JP 3003555 A JP3003555 A JP 3003555A JP 355591 A JP355591 A JP 355591A JP H05300607 A JPH05300607 A JP H05300607A
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JP
Japan
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closing means
inverter
converter
closed
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JP3003555A
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English (en)
Inventor
Hiromichi Kuno
裕道 久野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気自動車の駆動時にインバータの早期駆動
開始を可能にする。 【構成】 インバータ12に抵抗Rを介して主バッテリ
10からの電流を供給する接点RY2を閉じる時刻を、
接点RY1を閉じる時刻以前に設定する。接点RY1は
DC/DCコンバータ22側の入力コンデンサC2 の充
電に係る接点である。接点RY2が閉じられてから主バ
ッテリ10とインバータ12側の構成を短絡接続する接
点RY3が閉じられるまでの時間は1〜2sec程度の
時間Tが必要とされる。この時間Tは、接点RY2がオ
ンした時点から計時される。接点RY2のオン時点がキ
ースイッチST位置設定と同期していた従来の装置に比
べインバータ12が早期に駆動開始される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主バッテリから出力さ
れる直流電圧を交流電圧に変換してモータに供給する電
気自動車用電力変換器、特にその電源入力部の接点開閉
手段の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車は、バッテリ及びモータを搭
載し、バッテリの電力によってモータを駆動することに
より走行する自動車である。図5には、一従来例に係る
電気自動車の構成、特にその電力変換器の構成が示され
ている。この図の装置は、特願平2−16576号に従
来技術として記載されている装置について、ヒューズを
2個設ける改変を加えた装置である。
【0003】この図に示される装置は、所定電圧、例え
ば200Vの直流電圧を出力する主バッテリ10を備え
ている。主バッテリ10は、相数に応じたスイッチング
素子及び制御素子を含むインバータ12に接続されてお
り、インバータ12はさらに三相誘導電動機であるモー
タ14に接続されている。インバータ12は、主バッテ
リ10から出力される直流電圧を三相の交番する交流電
流に変換する回路である。従って、インバータ12から
交流電圧の供給を受けることによりモータ14は回転駆
動する。
【0004】さらに、この図においては、インバータ1
2の動作を制御するECU16が示されている。ECU
16は、インバータ12に係る変換機能を制御すること
により、モータ14において発生するトルクを制御す
る。
【0005】一方、電気自動車には、通常電気的補機と
いわれる装置が搭載される。この図においては、電気的
補機は18で示されており、例えば主バッテリ10の電
解液循環に係るポンプや前方照明に係るランプ等がこれ
に該当する。この電気的補機を駆動するための電圧は例
えば14Vであり、主バッテリ10の出力する電圧とは
異なっているため、駆動のために補機バッテリ20が用
いられる。
【0006】補機バッテリ20は、電気的補機18を駆
動する必要から例えば14Vの直流電圧を出力するよう
設計されている。補機バッテリ20は、主バッテリ10
に比べ容量の小さいバッテリであり、主バッテリ10の
出力電圧を用いて充電される。この充電のため、図5に
おいては、DC/DCコンバータ22が採用されてい
る。 すなわち、主バッテリ10は、DC/DCコンバ
ータ22の入力端に接続されており、DC/DCコンバ
ータ22の出力端には補機バッテリ20及び電気的補機
18が並列に接続されている。DC/DCコンバータ2
2は、基本的には直流電圧を交流電圧に変換する装置、
変圧器及び整流器を内蔵した構成であり、主バッテリ1
0の出力電圧を補機バッテリ20の充電に適した電圧に
変換する装置である。従って、DC/DCコンバータ2
2は、主バッテリ10から出力される電圧を変換して補
機バッテリ20を充電しつつ電気的補機18を駆動す
る。
【0007】一方、この装置においては、インバータ1
2及びDC/DCコンバータ22の動作を安定化させる
ために入力コンデンサC1 及びC2 が用いられている。
入力コンデンサC1 はインバータ12の入力側に並列に
設けられており、20000μF程度の容量を有してい
る。10000μF程度の入力コンデンサC2 はDC/
DCコンバータ22の入力側に同様に並列に設けられて
いる。従って、モータ14あるいは電気的補機18に供
給すべき電流値が変化した場合にも、インバータ12及
びDC/DCコンバータ22に供給される電圧の変化が
入力コンデンサC1 及びC2 により緩和されることにな
り、インバータ12及びDC/DCコンバータ22は安
定して動作をすることができる。
【0008】さらに、入力コンデンサC1 及びC2 と主
バッテリ10との間には、リレー24が設けられてい
る。このリレー24は、ECU16により制御されるリ
レーであり、電気自動車の起動時及び停止時における動
作を制御する手段である。
【0009】リレー24のうち、入力コンデンサC1
主バッテリ10との間に設けられる部分24aは、2個
の接点RY2及びRY3を有している。両接点RY2及
びRY3は並列に接続されており、一方の接点RY2に
は並列に100Ω程度の補充電用抵抗Rが接続されてい
る。
【0010】一方、入力コンデンサC2 と主バッテリ1
0との間に設けられる部分24bは、接点RY1及び抵
抗R´を有している。接点RY1と抵抗R´は互いに並
列に接続されている。抵抗R´は、主バッテリ10とD
C/DCコンバータ22の接続時に生ずる過大な充電電
流から装置を保護するための抵抗であり、数百Ωの抵抗
値を有している。すなわち、装置の製造時において、接
点RY1がオンしていない状態で抵抗R´なしで当該接
続を行うと、入力コンデンサC2 の急充電により大電流
が流れる。抵抗R´はこれを防止するものである。
【0011】なお、26は主バッテリ10からインバー
タ12及び入力コンデンサC1 への流入電流が所定値よ
り大となった場合(すなわち過電流状態となった場合)
に溶断するヒューズであり、28はDC/DCコンバー
タ22及び入力コンデンサC2 への流入電流が過電流状
態となった場合に溶断するヒューズである。前者は例え
ば400A、後者は20Aの容量を有する。
【0012】図6には、この従来例におけるリレー24
の動作が示されている。リレー24は、電気自動車の操
縦者によって操作されるキースイッチの設定位置に応じ
て制御される。キースイッチは、通常、ガソリンAT車
との調和のため、ACC、ON及びSTの各設定位置を
有している。
【0013】すなわち、この従来例においては、操縦者
がキースイッチをまずACCに設定する。すると、これ
に応じ、電気自動車のアクセサリー系に電流が供給され
る。このうち、操縦者は続けてON位置に設定する。す
ると、これに応じ、ECU16が接点RY1をオンさせ
る。この結果、主バッテリ10から接点RY1を介して
入力コンデンサC2 及びDC/DCコンバータ22に電
圧が供給される。これにより、DC/DCコンバータ2
2の動作が開始されると、ECU16に動作電流を供給
する補機バッテリ20が安定的に動作開始することとな
り、以後の動作が安定的に実行される。
【0014】次に、操縦者がキースイッチをST位置に
設定すると、ECU16は、これに応じて接点RY2を
オンさせる。すると、主バッテリ10と入力コンデンサ
1及びインバータ12が抵抗Rを介して接続されるこ
ととなり、入力コンデンサC1 は時定数RC1 で充電さ
れる。
【0015】この状態を継続した場合、インバータ12
の駆動が抵抗Rを介して実行されるため、当該抵抗Rに
おける発熱等の不具合が生じてしまう。そこで、入力コ
ンデンサC1 の充電がほぼ完了した状態で、すなわちキ
ースイッチがST位置となってから所定時間、例えば1
〜2sec程度経過した後に、ECU16は接点RY3
をオンさせる。この時間は、操作フィーリングを考慮し
て設定されている。すると、主バッテリ10と入力コン
デンサC1 及びインバータ12の間が短絡されることに
なり、発熱がなく電力が有効に使用される通常動作が開
始される。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、キースイッチがST位置に設定されてから接
点RY3がオンするまでに1〜2sec程度が必要であ
ったため、実際にインバータ12を駆動開始させるまで
の時間が長くなってしまうという問題が生じていた。
【0017】1〜2sec程度の時間は、前述のよう
に、操作フィーリングを勘案して設定されるものである
が、この時間は、時定数RC1 により制限されるため、
より短くすることは困難である。
【0018】また、タイムラグである1〜2secを短
縮するためには、抵抗Rの値を小さくすることも考えら
れる。しかしこのようにすると、接点RY2や抵抗Rに
大電流を流す必要が生ずるため、その体格が大きくなっ
てしまう。すなわち、装置の寸法を抑制する視点からす
れば現実的な設計ではない。
【0019】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、接点RY2がオン
してから接点RY3がオンするまでの時間を確保しつ
つ、実際にインバータを駆動開始するまでの時間を短縮
することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の電気自動車用電力変換器は、次のよ
うな構成を有するものである。すなわち、主バッテリか
ら出力される直流電圧を所定相数の交流電圧に変換して
供給することによりモータを駆動するインバータと、イ
ンバータの入力端に並列接続されるインバータ側入力コ
ンデンサと、主バッテリから出力される直流電圧を異な
る値の直流電圧に変換するDC/DCコンバータと、D
C/DCコンバータの入力端に並列接続されるDC/D
Cコンバータ側入力コンデンサと、主バッテリとDC/
DCコンバータとの間に設けられる第1の開閉手段と、
第1の開閉手段に並列接続されDC/DCコンバータ側
入力コンデンサの充電電流を制限する電流制限抵抗と、
主バッテリとインバータ側入力コンデンサとの間に設け
られる第2の開閉手段と、第2の開閉手段と直列接続さ
れインバータ側入力コンデンサの充電電流を制限する補
充電用抵抗と、第2の開閉手段及び補充電用抵抗に並列
接続される第3の開閉手段と、モータの駆動開始時に、
まず第2の開閉手段を閉じ、この後または同時に第1の
開閉手段を閉じ、第2の開閉手段が閉じられてから少な
くとも所定時間の経過後に第3の開閉手段を閉じるよ
う、第1乃至第3の開閉手段を制御する開閉制御手段
と、を備えるものである。
【0021】
【作用】本発明の電気自動車用電力変換器においては、
まず、第2の開閉手段が閉じられる。すると、主バッテ
リとインバータとが補充電用抵抗を介して接続されるこ
とになり、インバータ側入力コンデンサは補充電用抵抗
の抵抗値と当該インバータ側入力コンデンサの静電容量
との積によって定まる時定数により充電される。次に、
開閉制御手段により第1の開閉手段が閉じられる。第1
の開閉手段は、主バッテリとDC/DCコンバータ及び
DC/DCコンバータ側入力コンデンサとの間に設けら
れている。従って、この状態では、主バッテリから出力
される電圧が電流制限抵抗を介さずに第1の開閉手段を
介してDC/DCコンバータ及びDC/DCコンバータ
側入力コンデンサに供給される。
【0022】この第1の開閉手段を閉じる動作は、第2
の開閉手段を閉じるのと同時またはその後に実行され
る。言い換えれば、本発明においては、第2の開閉手段
を閉じる動作が第1の開閉手段を閉じる動作以前に実行
されることになる。第3の開閉手段は、第2の開閉手段
が閉じられてから少なくとも所定時間の経過後に閉じら
れるため、従来に比べ第3の開閉手段を閉じる時点が早
められることになる。
【0023】このように、本発明においては、第2の開
閉手段を閉じてから第3の開閉手段を閉じるまでの時間
を維持しつつ、インバータへの電圧供給による駆動開始
が早められる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づいて説明する。なお、図5及び図6に示される従来
例と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
【0025】図1には、本発明の第1実施例に係る電気
自動車用電力変換器の動作が示されている。また、図2
には、この実施例においてECU16が実行する制御シ
ーケンスが示されている。
【0026】この実施例は、装置構成としては図5に示
される従来例の構成と同様である。この実施例の特徴と
するところは、ECU16において実行される制御、す
なわちキースイッチに応じて各接点RY1〜RY3を制
御するタイミングにある。以下、このタイミングについ
て図1及び図2を用いて説明する。
【0027】この実施例においては、まず、ECU16
は、操縦者がキースイッチをACC位置に設定するまで
待機する(100)。キースイッチがACC位置に設定
されると、従来例と同様、電気自動車のアクセサリー系
に電源が供給される。
【0028】次に、ECU16は、操縦者によりキース
イッチがON位置に設定されるまで待機する(10
2)。操縦者がキースイッチをON位置に設定すると、
これに応じ、接点RY1及びRY2がオンされる(10
4)。これにより、主バッテリ10が接点RY1を介し
てDC/DCコンバータ22側の構成に、また、接点R
Y2及び抵抗Rを介してインバータ12側の構成に、そ
れぞれ接続されることになる。これにより、コンデンサ
1 及びC2 は充電を開始する。
【0029】この後に、本実施例においては、接点RY
3がオンされる(106)。この接点RY3がオンされ
る条件は、キースイッチがST1に設定されかつ接点R
Y1及びRY2がオンされてから所定時間Tが経過する
ことである。このため、ステップ104の実行後にはま
ずキースイッチがST位置に設定されているか否かの判
定108が実行され、さらにその後には接点RY1及び
RY2がオンしてから所定時間Tが経過したか否かの判
定110が実行される。
【0030】従って、本実施例においては、少なくとも
キースイッチがON位置に設定されてから時間Tの経過
後にはインバータ12が駆動開始されることになる。こ
の駆動開始タイミングは、例えば図6に示される従来例
の動作に比べ、早いことになる。図6に示される従来例
においては、キースイッチがON位置に設定されてから
T1に設定されるまでの時間差がインバータ12を駆動
開始するまでのタイムラグに含まれていた。この実施例
においては、この時間差が解消されることになり、より
早期の駆動開始が可能になる。
【0031】なお、図1(a)は操縦者がキースイッチ
を比較的早期にST位置に設定した場合の動作であり、
図1(b)は比較的遅く操作した場合の動作である。
【0032】図3には、本発明の第2実施例に係る電気
自動車用電力変換器の動作が示されており、図4にはこ
の実施例におけるECU16の制御シーケンスが示され
ている。
【0033】この実施例が先に述べた第1実施例と異な
る点は、接点RY1とRY2を同時にオンさせるのでは
なく、キースイッチがACC位置に設定されることに応
じまず接点RY2をオンさせ(112)、次にキースイ
ッチがON位置に設定されることに応じて接点RY1を
オンさせる(114)点にある。従って、この実施例に
おいては、図3(a)及び(b)に示されるように、時
間Tの計時基準となる時刻がキースイッチがACC位置
に設定された時点と一致している。
【0034】従って、本実施例においても、第1実施例
と同様の効果を得ることができる。加えて、キースイッ
チがECC位置に設定されてからON位置に設定するま
での時間だけインバータ12が早期に駆動開始すること
になる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1の開閉手段を閉じる以前に第2の開閉手段を閉じこ
の第2の開閉手段を閉じた時点から少なくとも所定時間
の経過後に第3の開閉手段を閉じるようにしたため、第
3の開閉手段を閉じる時点が早期となり、インバータの
駆動開始が迅速となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る電気自動車用電力変
換器の動作を示すタイミングチャートであり、図1
(a)はキースイッチがST位置に設定されるのが比較
的早期の場合の動作、図1(b)は当該時期が比較的遅
い場合の動作を示す図である。
【図2】第1実施例におけるECUの制御シーケンスを
示すフローチャートである。
【図3】本発明の第2実施例に係る電気自動車用電力変
換器の動作を示すタイミングチャートであり、図3
(a)はキースイッチがST位置に設定されるのが比較
的早期の場合の動作、図3(b)は当該時期が比較的遅
い場合の動作を示す図である。
【図4】第2実施例におけるECUの制御シーケンスを
示すフローチャートである。
【図5】電気自動車用電力変換器の構成を示すブロック
図である。
【図6】一従来例に係る電気自動車用電力変換器の動作
を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
10 主バッテリ 12 インバータ 14 モータ 16 ECU 22 DC/DCコンバータ 24a,24b リレー RY1,RY2,RY3 接点 R,R´ 抵抗 C1 ,C2 コンデンサ ACC,ON,ST キースイッチの位置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主バッテリから出力される直流電圧を所定
    相数の交流電圧に変換して供給することによりモータを
    駆動するインバータと、 インバータの入力端に並列接続されるインバータ側入力
    コンデンサと、 主バッテリから出力される直流電圧を異なる値の直流電
    圧に変換するDC/DCコンバータと、 DC/DCコンバータの入力端に並列接続されるDC/
    DCコンバータ側入力コンデンサと、 主バッテリとDC/DCコンバータとの間に設けられる
    第1の開閉手段と、 第1の開閉手段に並列接続されDC/DCコンバータ側
    入力コンデンサの充電電流を制限する電流制限抵抗と、 主バッテリとインバータ側入力コンデンサとの間に設け
    られる第2の開閉手段と、 第2の開閉手段と直列接続されインバータ側入力コンデ
    ンサの充電電流を制限する補充電用抵抗と、 第2の開閉手段及び補充電用抵抗に並列接続される第3
    の開閉手段と、 モータの駆動開始時に、まず第2の開閉手段を閉じ、こ
    の後または同時に第1の開閉手段を閉じ、第2の開閉手
    段が閉じられてから少なくとも所定時間の経過後に第3
    の開閉手段を閉じるよう、第1乃至第3の開閉手段を制
    御する開閉制御手段と、 を備えることを特徴とする電気自動車用電力変換器。
JP3003555A 1991-01-17 1991-01-17 電気自動車用電力変換器 Pending JPH05300607A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008219953A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Honda Motor Co Ltd 電気移動体
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JP2018067977A (ja) * 2016-10-17 2018-04-26 マツダ株式会社 車両の電源供給装置

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