JPH06319287A - モータ駆動用電源装置 - Google Patents
モータ駆動用電源装置Info
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- JPH06319287A JPH06319287A JP5128542A JP12854293A JPH06319287A JP H06319287 A JPH06319287 A JP H06319287A JP 5128542 A JP5128542 A JP 5128542A JP 12854293 A JP12854293 A JP 12854293A JP H06319287 A JPH06319287 A JP H06319287A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バッテリに対して効率良く充電すると共に、
各バッテリセルを略均一に充電する。 【構成】 キャパシタ６からバッテリ３に充電する場
合、演算装置１０は、バッテリ電圧センサ４1 、４2 、
…、４n によって検出した各バッテリセル３1 、３2 、
…、３n の端子電圧とキャパシタ電圧センサ７によって
検出したキャパシタ電圧とに基づいて、キャパシタ６に
接続するバッテリセルを選択する。すなわち、演算装置
１０は、選択したバッテリセルの端子電圧の総和がキャ
パシタ電圧よりも低くなるように、かつ、キャパシタ電
圧の低いバッテリセルから優先的に、バッテリセルを選
択する。演算装置１０は、選択したバッテリセルをキャ
パシタ６に接続するように、バッテリセル選択手段５の
各リレーを制御する。
各バッテリセルを略均一に充電する。 【構成】 キャパシタ６からバッテリ３に充電する場
合、演算装置１０は、バッテリ電圧センサ４1 、４2 、
…、４n によって検出した各バッテリセル３1 、３2 、
…、３n の端子電圧とキャパシタ電圧センサ７によって
検出したキャパシタ電圧とに基づいて、キャパシタ６に
接続するバッテリセルを選択する。すなわち、演算装置
１０は、選択したバッテリセルの端子電圧の総和がキャ
パシタ電圧よりも低くなるように、かつ、キャパシタ電
圧の低いバッテリセルから優先的に、バッテリセルを選
択する。演算装置１０は、選択したバッテリセルをキャ
パシタ６に接続するように、バッテリセル選択手段５の
各リレーを制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータ駆動用電源装置
に係り、詳細には、電気自動車等のモータを駆動するた
めのモータ駆動用電源装置に関する。
に係り、詳細には、電気自動車等のモータを駆動するた
めのモータ駆動用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータを駆動源とする電気自動車や、モ
ータと従来の内燃機関とを駆動源とするハイブリット車
が開発され実用化されるようになっている。このよう
な、電気自動車やハイブリット車では、その駆動源とし
てのモータを駆動するための直流電源として、例えば、
２４０ボルト程度のバッテリが搭載されている。そし
て、加速または定速走行時にバッテリから電力を取り出
し、運転者の走行要求に応じた電流をインバータを介し
てモータに供給することで、モータを駆動している。一
方、電気自動車の減速時には、モータによって駆動した
エネルギを有効に回収するために、モータで発生する電
力をバッテリに回生するようにしている。
ータと従来の内燃機関とを駆動源とするハイブリット車
が開発され実用化されるようになっている。このよう
な、電気自動車やハイブリット車では、その駆動源とし
てのモータを駆動するための直流電源として、例えば、
２４０ボルト程度のバッテリが搭載されている。そし
て、加速または定速走行時にバッテリから電力を取り出
し、運転者の走行要求に応じた電流をインバータを介し
てモータに供給することで、モータを駆動している。一
方、電気自動車の減速時には、モータによって駆動した
エネルギを有効に回収するために、モータで発生する電
力をバッテリに回生するようにしている。
【０００３】ところで、従来の電源装置では、加速およ
び減速時の走行条件によっては、バッテリに対して急速
な放電および充電が行われることがある。このような急
速な充放電を繰り返すと、充放電の効率が低下したり、
バッテリの劣化を早めたりすることがあった。このよう
なバッテリの急速充電等を防止するために、例えば、特
開昭４９−３７３１７号公報に示されるように、キャパ
シタ（コンデンサ）とバッテリを並列に接続した技術が
使用されている。このキャパシタとバッテリを備えた電
源装置では、キャパシタとバッテリが備えている次のよ
うな性質を利用している。
び減速時の走行条件によっては、バッテリに対して急速
な放電および充電が行われることがある。このような急
速な充放電を繰り返すと、充放電の効率が低下したり、
バッテリの劣化を早めたりすることがあった。このよう
なバッテリの急速充電等を防止するために、例えば、特
開昭４９−３７３１７号公報に示されるように、キャパ
シタ（コンデンサ）とバッテリを並列に接続した技術が
使用されている。このキャパシタとバッテリを備えた電
源装置では、キャパシタとバッテリが備えている次のよ
うな性質を利用している。
【０００４】すなわち、キャパシタは、エネルギパワー
密度（ｋｗ）が大きく、内部抵抗が小さいため、短時間
の過放電、過充電には効果が大きい。しかし、エネルギ
容量の大きさ（ｋｗｈ）はバッテリに比べるとかなり小
さいく、バッテリの２０分の１程度である。一方、バッ
テリは、エネルギ容量の密度が小さく、内部抵抗が大き
いため、短時間の過放電、過充電には効果や寿命が低下
するが、エネルギの容量はキャパシタに比べると大き
い。従って、モータからの回生エネルギは、内部抵抗の
小さいキャパシタに効率的に蓄積することができる。そ
して、キャパシタに蓄積した電力は、モータの駆動に再
利用され、また、急速充電とならないようにバッテリに
回生される。
密度（ｋｗ）が大きく、内部抵抗が小さいため、短時間
の過放電、過充電には効果が大きい。しかし、エネルギ
容量の大きさ（ｋｗｈ）はバッテリに比べるとかなり小
さいく、バッテリの２０分の１程度である。一方、バッ
テリは、エネルギ容量の密度が小さく、内部抵抗が大き
いため、短時間の過放電、過充電には効果や寿命が低下
するが、エネルギの容量はキャパシタに比べると大き
い。従って、モータからの回生エネルギは、内部抵抗の
小さいキャパシタに効率的に蓄積することができる。そ
して、キャパシタに蓄積した電力は、モータの駆動に再
利用され、また、急速充電とならないようにバッテリに
回生される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、バッテリと
キャパシタとを有する従来の電源装置では、キャパシタ
に回生された電力をバッテリに充電する場合、キャパシ
タの電圧がバッテリの電圧（２４０ボルト程度）よりも
低くなると、バッテリへの充電は不可能であった。図１
０はキャパシタの電圧と容量の関係を示すものである。
この図は、バッテリとして１２Ｖのバッテリセルを２０
個直列に接続したものを用いた場合の例であり、この図
においてＶC はキャパシタ電圧、ＶB はバッテリ電圧を
示す。この図において、キャパシタからバッテリに充電
できるのはＶB ≦ＶC つまりＶC ＝Ｂ〜Ｃの範囲内であ
り、ＶB ＞ＶC つまりＶC ＝０〜Ｂの範囲ではキャパシ
タはバッテリに充電できない。従って、キャパシタから
バッテリに充電できる最低範囲は約６０Ｖと狭い。な
お、キャパシタからバッテリに充電できる範囲を広げる
ためにＶC の最大値を大きくすることは、キャパシタの
サイズが大きくなってしまうため技術的に困難である。
このように、従来は、キャパシタの容量のごく一部し
か、バッテリの充電に使用することができなかった。
キャパシタとを有する従来の電源装置では、キャパシタ
に回生された電力をバッテリに充電する場合、キャパシ
タの電圧がバッテリの電圧（２４０ボルト程度）よりも
低くなると、バッテリへの充電は不可能であった。図１
０はキャパシタの電圧と容量の関係を示すものである。
この図は、バッテリとして１２Ｖのバッテリセルを２０
個直列に接続したものを用いた場合の例であり、この図
においてＶC はキャパシタ電圧、ＶB はバッテリ電圧を
示す。この図において、キャパシタからバッテリに充電
できるのはＶB ≦ＶC つまりＶC ＝Ｂ〜Ｃの範囲内であ
り、ＶB ＞ＶC つまりＶC ＝０〜Ｂの範囲ではキャパシ
タはバッテリに充電できない。従って、キャパシタから
バッテリに充電できる最低範囲は約６０Ｖと狭い。な
お、キャパシタからバッテリに充電できる範囲を広げる
ためにＶC の最大値を大きくすることは、キャパシタの
サイズが大きくなってしまうため技術的に困難である。
このように、従来は、キャパシタの容量のごく一部し
か、バッテリの充電に使用することができなかった。
【０００６】また、従来、キャパシタから各バッテリセ
ルに充電する場合、各バッテリセルが均等に充電されて
いるわけではなかった。つまり、バッテリセルの中では
既に満充電に近いものもあれば、容量が少なめのものも
ある。しかしながら、従来は、各バッテリセルの状態を
考慮することなく、キャパシタから各バッテリに一律に
充電していたので、一部のバッテリが十分な充電量が得
られなかったり、過充電になったりするという問題点が
あった。そこで本発明の第１の目的は、バッテリに対し
て効率良く充電できるようにしたモータ駆動用電源装置
を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、
各バッテリセルを略均一に充電できるようにしたモータ
駆動用電源装置を提供することにある。
ルに充電する場合、各バッテリセルが均等に充電されて
いるわけではなかった。つまり、バッテリセルの中では
既に満充電に近いものもあれば、容量が少なめのものも
ある。しかしながら、従来は、各バッテリセルの状態を
考慮することなく、キャパシタから各バッテリに一律に
充電していたので、一部のバッテリが十分な充電量が得
られなかったり、過充電になったりするという問題点が
あった。そこで本発明の第１の目的は、バッテリに対し
て効率良く充電できるようにしたモータ駆動用電源装置
を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、
各バッテリセルを略均一に充電できるようにしたモータ
駆動用電源装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、直列接続された複数のバッテリセルを有し、モータ
駆動回路に接続された第１の電源と、この第１の電源に
並列に接続された第２の電源と、この第２の電源からバ
ッテリセルに充電する際に、第２の電源を複数のバッテ
リセルのうちの一つ以上に選択的に接続するバッテリセ
ル選択手段とをモータ駆動用電源装置に具備させて、前
記第１の目的を達成する。請求項２記載の発明では、直
列接続された複数のバッテリセルを有し、モータ駆動回
路に接続された第１の電源と、この第１の電源に並列に
接続された第２の電源と、各バッテリセルの端子電圧を
検出する電圧検出手段と、第２の電源からバッテリセル
に充電する際に、電圧検出手段によって検出される各バ
ッテリセルの端子電圧に応じて、第２の電源を複数のバ
ッテリセルのうちの一つ以上に選択的に接続するバッテ
リセル選択手段とをモータ駆動用電源装置に具備させ
て、前記第２の目的を達成する。請求項３記載の発明で
は、請求項１または請求項２のモータ駆動用電源装置に
おいて、第２の電源として、燃料電池またはモータから
の回生電力を蓄電する大容量コンデンサを使用すること
で、前記第１および第２の目的を達成する。
は、直列接続された複数のバッテリセルを有し、モータ
駆動回路に接続された第１の電源と、この第１の電源に
並列に接続された第２の電源と、この第２の電源からバ
ッテリセルに充電する際に、第２の電源を複数のバッテ
リセルのうちの一つ以上に選択的に接続するバッテリセ
ル選択手段とをモータ駆動用電源装置に具備させて、前
記第１の目的を達成する。請求項２記載の発明では、直
列接続された複数のバッテリセルを有し、モータ駆動回
路に接続された第１の電源と、この第１の電源に並列に
接続された第２の電源と、各バッテリセルの端子電圧を
検出する電圧検出手段と、第２の電源からバッテリセル
に充電する際に、電圧検出手段によって検出される各バ
ッテリセルの端子電圧に応じて、第２の電源を複数のバ
ッテリセルのうちの一つ以上に選択的に接続するバッテ
リセル選択手段とをモータ駆動用電源装置に具備させ
て、前記第２の目的を達成する。請求項３記載の発明で
は、請求項１または請求項２のモータ駆動用電源装置に
おいて、第２の電源として、燃料電池またはモータから
の回生電力を蓄電する大容量コンデンサを使用すること
で、前記第１および第２の目的を達成する。
【０００８】
【作用】請求項１記載の発明のモータ駆動用電源装置で
は、第２の電源からバッテリセルに充電する際に、バッ
テリセル選択手段によって、第２の電源が、複数のバッ
テリセルのうちの一つ以上に選択的に接続される。これ
により、キャパシタ等の第２の電源の電圧に応じて、第
２の電源に接続するバッテリセルの数を変えることによ
って、第２の電源の電圧が低下してきたときでもバッテ
リセルへの充電が可能となる。請求項２記載の発明のモ
ータ駆動用電源装置では、第２の電源からバッテリセル
に充電する際に、バッテリセル選択手段によって、電圧
検出手段によって検出される各バッテリセルの端子電圧
に応じて、第２の電源が、複数のバッテリセルのうちの
一つ以上に選択的に接続される。これにより、端子電圧
の低いバッテリセルから選択的に充電することが可能と
なる。
は、第２の電源からバッテリセルに充電する際に、バッ
テリセル選択手段によって、第２の電源が、複数のバッ
テリセルのうちの一つ以上に選択的に接続される。これ
により、キャパシタ等の第２の電源の電圧に応じて、第
２の電源に接続するバッテリセルの数を変えることによ
って、第２の電源の電圧が低下してきたときでもバッテ
リセルへの充電が可能となる。請求項２記載の発明のモ
ータ駆動用電源装置では、第２の電源からバッテリセル
に充電する際に、バッテリセル選択手段によって、電圧
検出手段によって検出される各バッテリセルの端子電圧
に応じて、第２の電源が、複数のバッテリセルのうちの
一つ以上に選択的に接続される。これにより、端子電圧
の低いバッテリセルから選択的に充電することが可能と
なる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明のモータ駆動用電源装置におけ
る一実施例を図１ないし図９を参照して詳細に説明す
る。図１は本実施例の電源装置を用いた電気自動車の駆
動制御回路を示すブロック図である。この駆動制御回路
は、電源装置からの直流をモータ１を駆動するための交
流に変換するモータ駆動回路としてのインバータ２と、
このインバータ２に接続された電源装置とを備えてい
る。この電源装置は、インバータ２に接続されたバッテ
リ３を備えている。
る一実施例を図１ないし図９を参照して詳細に説明す
る。図１は本実施例の電源装置を用いた電気自動車の駆
動制御回路を示すブロック図である。この駆動制御回路
は、電源装置からの直流をモータ１を駆動するための交
流に変換するモータ駆動回路としてのインバータ２と、
このインバータ２に接続された電源装置とを備えてい
る。この電源装置は、インバータ２に接続されたバッテ
リ３を備えている。
【００１０】このバッテリ３は、直列に接続された複数
のバッテリセル３1 、３2 、…、３n で構成されてお
り、各バッテリセル３1 、３2 、…、３n の両端にはそ
れぞれ、各バッテリセルの端子電圧を検出するバッテリ
電圧センサ４1 、４2 、…、４n （以下、符号４で代表
する。）が接続されている。またバッテリセル２つに対
応して一つの電圧計を設けるように、複数のバッテリセ
ルをひとまとめにして一つの電圧計を設けるようにし
て、そのスタックごとに充電を行ってもよい。また、電
源装置は、バッテリ３に接続されたバッテリセル選択手
段５と、このバッテリセル選択手段５に接続された大容
量のキャパシタ６と、このキャパシタ６の両端に接続さ
れたキャパシタ電圧センサ７を備えている。ここで、モ
ータ１は例えばＤＣブラシレスモータであり、インバー
タ２は例えばトランジスタとダイオードを用いたブリッ
ジ回路と平滑コンデンサとを有し、電源装置からの直流
を三相交流に変換するものである。
のバッテリセル３1 、３2 、…、３n で構成されてお
り、各バッテリセル３1 、３2 、…、３n の両端にはそ
れぞれ、各バッテリセルの端子電圧を検出するバッテリ
電圧センサ４1 、４2 、…、４n （以下、符号４で代表
する。）が接続されている。またバッテリセル２つに対
応して一つの電圧計を設けるように、複数のバッテリセ
ルをひとまとめにして一つの電圧計を設けるようにし
て、そのスタックごとに充電を行ってもよい。また、電
源装置は、バッテリ３に接続されたバッテリセル選択手
段５と、このバッテリセル選択手段５に接続された大容
量のキャパシタ６と、このキャパシタ６の両端に接続さ
れたキャパシタ電圧センサ７を備えている。ここで、モ
ータ１は例えばＤＣブラシレスモータであり、インバー
タ２は例えばトランジスタとダイオードを用いたブリッ
ジ回路と平滑コンデンサとを有し、電源装置からの直流
を三相交流に変換するものである。
【００１１】バッテリ３としては、鉛酸蓄電池、ニッケ
ルカドミウム電池、ナトリウム硫黄電池、リチウム２次
電池、水素２次電池、レドックス型電池等の各種２次電
池が使用される。このバッテリ３は、複数台の２次電池
を直列に、又は直並列に接続することによって、例えば
２４０〔Ｖ〕の電圧となるように構成されている。
ルカドミウム電池、ナトリウム硫黄電池、リチウム２次
電池、水素２次電池、レドックス型電池等の各種２次電
池が使用される。このバッテリ３は、複数台の２次電池
を直列に、又は直並列に接続することによって、例えば
２４０〔Ｖ〕の電圧となるように構成されている。
【００１２】一方、キャパシタ６としては、例えば、分
極性電極と電解質界面で形成される電気二重層を利用し
た電気二重層コンデンサが使用される。（特開平４−１
６７５１０号公報、特開平４−２８８３５１号公報参
照。）この電気二重層コンデンサは、単位体積当たりの
容量が大きく、更に、低抵抗で出力密度が大きいコンデ
ンサであり、その容量は、その占有する体積とのバラン
スを考慮して決定し、本実施例では、例えば９Ｆ以上の
大容量のコンデンサが使用される。この電気二重層コン
デンサは以下のようにしして製造される。多孔質活性炭
と塩化ルテニウムの混合溶液中に過酸化水素を滴下して
酸化ルテニウムの担持された多孔質活性炭を得る。該活
性炭を結着剤とともに集電板の機能をする支持板に圧着
して分極性電極を成形する。この分極性電極を一定の間
隔に対向させた真ん中に分離膜を配置して、両端をガス
ケットで封じ、生じた空間内に電解液を充填して大容量
の電気二重層コンデンサを構成する。電気二重層コンデ
ンサは、インバータ２から回生される回生電力の電圧に
耐え得るように、複数段積層されている。
極性電極と電解質界面で形成される電気二重層を利用し
た電気二重層コンデンサが使用される。（特開平４−１
６７５１０号公報、特開平４−２８８３５１号公報参
照。）この電気二重層コンデンサは、単位体積当たりの
容量が大きく、更に、低抵抗で出力密度が大きいコンデ
ンサであり、その容量は、その占有する体積とのバラン
スを考慮して決定し、本実施例では、例えば９Ｆ以上の
大容量のコンデンサが使用される。この電気二重層コン
デンサは以下のようにしして製造される。多孔質活性炭
と塩化ルテニウムの混合溶液中に過酸化水素を滴下して
酸化ルテニウムの担持された多孔質活性炭を得る。該活
性炭を結着剤とともに集電板の機能をする支持板に圧着
して分極性電極を成形する。この分極性電極を一定の間
隔に対向させた真ん中に分離膜を配置して、両端をガス
ケットで封じ、生じた空間内に電解液を充填して大容量
の電気二重層コンデンサを構成する。電気二重層コンデ
ンサは、インバータ２から回生される回生電力の電圧に
耐え得るように、複数段積層されている。
【００１３】図２は図１の駆動制御回路の各部を制御す
る制御系の構成を示すブロック図である。本実施例の電
源装置は、例えばマイクロコンピュータ等からなる演算
装置１０を備えている。この演算装置１０には、バッテ
リ電圧センサ４、キャパシタ電圧センサ７の各出力が入
力されると共に、モータ指令値等が入力されるようにな
っている。ここで、モータ指令値は、アクセルセンサ、
ブレーキセンサ等による運転者の走行要求に対応してモ
ータの出力を決定するための指令値である。また、演算
装置１０は、インバータ２およびバッテリセル選択手段
５を制御するようになっている。
る制御系の構成を示すブロック図である。本実施例の電
源装置は、例えばマイクロコンピュータ等からなる演算
装置１０を備えている。この演算装置１０には、バッテ
リ電圧センサ４、キャパシタ電圧センサ７の各出力が入
力されると共に、モータ指令値等が入力されるようにな
っている。ここで、モータ指令値は、アクセルセンサ、
ブレーキセンサ等による運転者の走行要求に対応してモ
ータの出力を決定するための指令値である。また、演算
装置１０は、インバータ２およびバッテリセル選択手段
５を制御するようになっている。
【００１４】図３はバッテリセル選択手段５の構成例を
示す回路図である。なお、この図はバッテリセルの数が
４つの場合について示している。このバッテリセル選択
手段５は、８つのリレーＲＹ１〜ＲＹ８を備えている。
リレーのかわりにトランジスタスイッチを用いてもよ
い。リレーＲＹ１〜ＲＹ４の各一端はキャパシタ６の正
端子に接続されている。リレーＲＹ１の他端はバッテリ
セル３1 の正端子に接続され、リレーＲＹ２の他端はバ
ッテリセル３1 とバッテリセル３2 との接続点に接続さ
れ、リレーＲＹ３の他端はバッテリセル３2とバッテリ
セル３3 との接続点に接続され、リレーＲＹ４の他端は
バッテリセル３3 とバッテリセル３4 との接続点に接続
されている。また、リレーＲＹ８の一端はキャパシタ６
の負端子に接続され、他端はバッテリセル３4 の負端子
に接続されている。また、リレーＲＹ５〜ＲＹ７の各一
端はバッテリセル３4 とリレーＲＹ８との接続点に接続
され、リレーＲＹ５の他端はバッテリセル３1 とバッテ
リセル３2 との接続点に接続され、リレーＲＹ６の他端
はバッテリセル３2 とバッテリセル３3 との接続点に接
続され、リレーＲＹ７の他端はバッテリセル３3とバッ
テリセル３4 との接続点に接続されている。
示す回路図である。なお、この図はバッテリセルの数が
４つの場合について示している。このバッテリセル選択
手段５は、８つのリレーＲＹ１〜ＲＹ８を備えている。
リレーのかわりにトランジスタスイッチを用いてもよ
い。リレーＲＹ１〜ＲＹ４の各一端はキャパシタ６の正
端子に接続されている。リレーＲＹ１の他端はバッテリ
セル３1 の正端子に接続され、リレーＲＹ２の他端はバ
ッテリセル３1 とバッテリセル３2 との接続点に接続さ
れ、リレーＲＹ３の他端はバッテリセル３2とバッテリ
セル３3 との接続点に接続され、リレーＲＹ４の他端は
バッテリセル３3 とバッテリセル３4 との接続点に接続
されている。また、リレーＲＹ８の一端はキャパシタ６
の負端子に接続され、他端はバッテリセル３4 の負端子
に接続されている。また、リレーＲＹ５〜ＲＹ７の各一
端はバッテリセル３4 とリレーＲＹ８との接続点に接続
され、リレーＲＹ５の他端はバッテリセル３1 とバッテ
リセル３2 との接続点に接続され、リレーＲＹ６の他端
はバッテリセル３2 とバッテリセル３3 との接続点に接
続され、リレーＲＹ７の他端はバッテリセル３3とバッ
テリセル３4 との接続点に接続されている。
【００１５】次に本実施例の動作について説明する。モ
ータ１の駆動時には、バッテリ３より必要電流がインバ
ータ２に供給される。必要電流が大きいときにはキャパ
シタ６からも電流が供給される。また、回生時は、イン
バータ２からの回生電流が主にキャパシタ６に充電さ
れ、停止時や、必要電流が小さいときに、この充電され
たキャパシタ６からバッテリ３へ充電が行われる。な
お、回生電流をキャパシタ６のみに充電するように、回
生電流がバッテリ３側に流れるのを遮断するスイッチを
設けても良い。キャパシタ６からバッテリ３への充電
は、次のようにして行われる。すなわち、キャパシタ６
からバッテリ３に充電する場合、演算装置１０は、バッ
テリ電圧センサ４によって検出した各バッテリセルの端
子電圧とキャパシタ電圧センサ７によって検出したキャ
パシタ電圧とに基づいて、キャパシタ６に接続するバッ
テリセルを選択する。具体的には、演算装置１０は、選
択したバッテリセルの端子電圧の総和がキャパシタ電圧
よりも低くなるように、かつ、キャパシタ電圧の低いバ
ッテリセルから優先的に、バッテリセルを選択する。図
４はバッテリセルの放電深度（ＤＯＤ）と端子電圧の関
係を示すものであるが、演算装置１０は、図４において
符号１２で示すような所定の放電深度に対応する端子電
圧以下のバッテリセルを優先的に選択するようにしても
良い。演算装置１０は、選択したバッテリセルをキャパ
シタ６に接続するように、バッテリセル選択手段５の各
リレーを制御する。
ータ１の駆動時には、バッテリ３より必要電流がインバ
ータ２に供給される。必要電流が大きいときにはキャパ
シタ６からも電流が供給される。また、回生時は、イン
バータ２からの回生電流が主にキャパシタ６に充電さ
れ、停止時や、必要電流が小さいときに、この充電され
たキャパシタ６からバッテリ３へ充電が行われる。な
お、回生電流をキャパシタ６のみに充電するように、回
生電流がバッテリ３側に流れるのを遮断するスイッチを
設けても良い。キャパシタ６からバッテリ３への充電
は、次のようにして行われる。すなわち、キャパシタ６
からバッテリ３に充電する場合、演算装置１０は、バッ
テリ電圧センサ４によって検出した各バッテリセルの端
子電圧とキャパシタ電圧センサ７によって検出したキャ
パシタ電圧とに基づいて、キャパシタ６に接続するバッ
テリセルを選択する。具体的には、演算装置１０は、選
択したバッテリセルの端子電圧の総和がキャパシタ電圧
よりも低くなるように、かつ、キャパシタ電圧の低いバ
ッテリセルから優先的に、バッテリセルを選択する。図
４はバッテリセルの放電深度（ＤＯＤ）と端子電圧の関
係を示すものであるが、演算装置１０は、図４において
符号１２で示すような所定の放電深度に対応する端子電
圧以下のバッテリセルを優先的に選択するようにしても
良い。演算装置１０は、選択したバッテリセルをキャパ
シタ６に接続するように、バッテリセル選択手段５の各
リレーを制御する。
【００１６】図５ないし図９はバッテリセル選択手段５
の動作の例を示すものである。図５は全てのバッテリセ
ル３1 〜３4 に充電する場合であり、この場合はリレー
ＲＹ１、ＲＹ８のみをオンする。図６はバッテリセル３
1 のみを充電する場合であり、この場合はリレーＲＹ
１、ＲＹ５、ＲＹ８のみをオンする。図７はバッテリセ
ル３2 のみを充電する場合であり、この場合はリレーＲ
Ｙ２、ＲＹ６、ＲＹ８のみをオンする。図８はバッテリ
セル３3 のみを充電する場合であり、この場合はリレー
ＲＹ３、ＲＹ７、ＲＹ８のみをオンする。図９はバッテ
リセル３3 およびバッテリセル３4 を充電する場合であ
り、この場合はリレーＲＹ３、ＲＹ８のみをオンする。
なお、図５ないし図９に示す例以外でもバッテリセルの
選択が可能なことは言うまでもない。
の動作の例を示すものである。図５は全てのバッテリセ
ル３1 〜３4 に充電する場合であり、この場合はリレー
ＲＹ１、ＲＹ８のみをオンする。図６はバッテリセル３
1 のみを充電する場合であり、この場合はリレーＲＹ
１、ＲＹ５、ＲＹ８のみをオンする。図７はバッテリセ
ル３2 のみを充電する場合であり、この場合はリレーＲ
Ｙ２、ＲＹ６、ＲＹ８のみをオンする。図８はバッテリ
セル３3 のみを充電する場合であり、この場合はリレー
ＲＹ３、ＲＹ７、ＲＹ８のみをオンする。図９はバッテ
リセル３3 およびバッテリセル３4 を充電する場合であ
り、この場合はリレーＲＹ３、ＲＹ８のみをオンする。
なお、図５ないし図９に示す例以外でもバッテリセルの
選択が可能なことは言うまでもない。
【００１７】このように本実施例によれば、複数のバッ
テリセルのうちの任意の一つ以上に対して選択的にキャ
パシタ６から充電できるようにしたので、キャパシタ６
の電圧が低下してきたときでも、バッテリセルへの充電
が可能となる。そのため、キャパシタ６からバッテリ３
への充電可能な領域は、図１０において、最大０〜Ｃ、
最低でもＡ〜Ｃの領域となる。なお、キャパシタの電圧
が低下してきたときでもバッテリに充電できるようにす
るためにキャパシタの電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによ
って変換してバッテリに印加するという手段も考えられ
るが、本実施例によれば、このようなＤＣ−ＤＣコンバ
ータを用いる必要がないという効果がある。
テリセルのうちの任意の一つ以上に対して選択的にキャ
パシタ６から充電できるようにしたので、キャパシタ６
の電圧が低下してきたときでも、バッテリセルへの充電
が可能となる。そのため、キャパシタ６からバッテリ３
への充電可能な領域は、図１０において、最大０〜Ｃ、
最低でもＡ〜Ｃの領域となる。なお、キャパシタの電圧
が低下してきたときでもバッテリに充電できるようにす
るためにキャパシタの電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによ
って変換してバッテリに印加するという手段も考えられ
るが、本実施例によれば、このようなＤＣ−ＤＣコンバ
ータを用いる必要がないという効果がある。
【００１８】また、本実施例では、各バッテリセルの端
子電圧を検出し、端子電圧の低いバッテリセルから選択
的に充電するようにしたので、各バッテリセルを略均一
に充電することができる。
子電圧を検出し、端子電圧の低いバッテリセルから選択
的に充電するようにしたので、各バッテリセルを略均一
に充電することができる。
【００１９】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えばキャパシタ６の代わりに燃料電池を設け、この燃
料電池からバッテリに充電するようにしても良い。この
燃料電池はエネルギ容量の大きさは特大で、密度は特小
という特性がある。この燃料電池とバッテリを併用した
場合、高出力時には必要電流は主にバッテリから供給さ
れ、低出力時には必要電流は主に燃料電池から供給され
る。
例えばキャパシタ６の代わりに燃料電池を設け、この燃
料電池からバッテリに充電するようにしても良い。この
燃料電池はエネルギ容量の大きさは特大で、密度は特小
という特性がある。この燃料電池とバッテリを併用した
場合、高出力時には必要電流は主にバッテリから供給さ
れ、低出力時には必要電流は主に燃料電池から供給され
る。
【００２０】また、上記実施例では電気自動車のモータ
駆動用の電源装置について説明したが、本発明は電気自
動車に限定されるものではなく、直列接続された複数の
バッテリセルを有する第１の電源と、キャパシタ、燃料
電池等の第２の電源とを用いてモータを駆動する装置一
般に適用することができる。
駆動用の電源装置について説明したが、本発明は電気自
動車に限定されるものではなく、直列接続された複数の
バッテリセルを有する第１の電源と、キャパシタ、燃料
電池等の第２の電源とを用いてモータを駆動する装置一
般に適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載のモー
タ駆動用電源装置によれば、キャパシタ等の第２の電源
からバッテリセルに充電する際に、第２の電源を、複数
のバッテリセルのうちの一つ以上に選択的に接続できる
ようにしたので、第２の電源の電圧に応じて第２の電源
に接続するバッテリセルの数を変えることによって、第
２の電源の電圧が低下してきたときでもバッテリセルへ
の充電が可能となり、バッテリに対して効率良く充電す
ることができる。また、請求項２記載のモータ駆動用電
源装置によれば、各バッテリセルの端子電圧を検出し、
この端子電圧に応じて、第２の電源を、複数のバッテリ
セルのうちの一つ以上に選択的に接続するようにしたの
で、端子電圧の低いバッテリセルから選択的に充電する
ことが可能となる。また、各バッテリセルを略均一に充
電することができる。
タ駆動用電源装置によれば、キャパシタ等の第２の電源
からバッテリセルに充電する際に、第２の電源を、複数
のバッテリセルのうちの一つ以上に選択的に接続できる
ようにしたので、第２の電源の電圧に応じて第２の電源
に接続するバッテリセルの数を変えることによって、第
２の電源の電圧が低下してきたときでもバッテリセルへ
の充電が可能となり、バッテリに対して効率良く充電す
ることができる。また、請求項２記載のモータ駆動用電
源装置によれば、各バッテリセルの端子電圧を検出し、
この端子電圧に応じて、第２の電源を、複数のバッテリ
セルのうちの一つ以上に選択的に接続するようにしたの
で、端子電圧の低いバッテリセルから選択的に充電する
ことが可能となる。また、各バッテリセルを略均一に充
電することができる。
【図１】本発明の電源装置の一実施例を用いた電気自動
車の駆動制御回路を示すブロック図である。
車の駆動制御回路を示すブロック図である。
【図２】図１の駆動制御回路の各部を制御する制御系の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図３】図１におけるバッテリセル選択手段の構成例を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図４】一実施例におけるバッテリセルの放電深度と端
子電圧の関係を示す特性図である。
子電圧の関係を示す特性図である。
【図５】図１におけるバッテリセル選択手段の動作の例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図６】図１におけるバッテリセル選択手段の動作の例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図７】図１におけるバッテリセル選択手段の動作の例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】図１におけるバッテリセル選択手段の動作の例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図９】図１におけるバッテリセル選択手段の動作の例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１０】キャパシタの電圧と容量の関係を示す特性図
である。
である。
１ モータ ２ インバータ ３ バッテリ ３1 、３2 、…、３n バッテリセル ４ バッテリ電圧センサ ５ バッテリセル選択手段 ６ キャパシタ ７ キャパシタ電圧センサ １０ 演算装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角谷 孝二 東京都千代田区外神田２丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内
Claims (3)
- 【請求項１】 直列接続された複数のバッテリセルを有
し、モータ駆動回路に接続された第１の電源と、 この第１の電源に並列に接続された第２の電源と、 この第２の電源から前記バッテリセルに充電する際に、
前記第２の電源を複数のバッテリセルのうちの一つ以上
に選択的に接続するバッテリセル選択手段とを具備する
ことを特徴とするモータ駆動用電源装置。 - 【請求項２】 直列接続された複数のバッテリセルを有
し、モータ駆動回路に接続された第１の電源と、 この第１の電源に並列に接続された第２の電源と、 前記各バッテリセルの端子電圧を検出する電圧検出手段
と、 前記第２の電源から前記バッテリセルに充電する際に、
前記電圧検出手段によって検出される各バッテリセルの
端子電圧に応じて、前記第２の電源を複数のバッテリセ
ルのうちの一つ以上に選択的に接続するバッテリセル選
択手段とを具備することを特徴とするモータ駆動用電源
装置。 - 【請求項３】 第２の電源は、燃料電池またはモータか
らの回生電力を蓄電する大容量コンデンサであることを
特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ駆動用
電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128542A JPH06319287A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | モータ駆動用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128542A JPH06319287A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | モータ駆動用電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06319287A true JPH06319287A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14987340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5128542A Pending JPH06319287A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | モータ駆動用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06319287A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6404165B1 (en) | 1997-09-29 | 2002-06-11 | Mitsubishi Jidosha Kogyo | Electricity accumulator |
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-
1993
- 1993-04-30 JP JP5128542A patent/JPH06319287A/ja active Pending
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