JPH06343206A - 電気自動車用の再構成可能な交流誘導モーター駆動システム - Google Patents

電気自動車用の再構成可能な交流誘導モーター駆動システム

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JPH06343206A
JPH06343206A JP5107531A JP10753193A JPH06343206A JP H06343206 A JPH06343206 A JP H06343206A JP 5107531 A JP5107531 A JP 5107531A JP 10753193 A JP10753193 A JP 10753193A JP H06343206 A JPH06343206 A JP H06343206A
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JP
Japan
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signal
drive
battery
mode
inverter
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Withdrawn
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JP5107531A
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English (en)
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Colin D Schauder
デビッド シャウダー コリン
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 選択的に定常駆動モードまたはバッテリー充
電モードで動作可能な電気自動車駆動システムを提供す
る。 【構成】 駆動モードまたはバッテリー充電モードを選
択するスイッチング手段；駆動モードにおいてバッテリ
ーからの直流を多相交流に変換し、バッテリー充電モー
ドにおいてバッテリーに充電電流を供給する再構成可能
なインバーター；インバーターを作動させるスイッチン
グ信号を出力する起動回路；駆動基準ベクトル信号及び
すべり角信号を出力するモーター・トルク／磁束コント
ローラー；充電基準ベクトル信号を出力するバッテリー
充電コントローラー；駆動基準ベクトル信号とモーター
の実状態を表わす信号との差に基づいて駆動エラー・ベ
クトル信号を出力すると共に充電基準信号と実充電状態
を表わす信号との差に基づいてバッテリー充電エラー信
号を出力する減算手段、及び減算手段からの信号を受信
して起動回路を作動させるための制御信号を出力する補
償回路を含む、コントローラーからの信号を処理する再
構成可能な補償手段より成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車用駆動システ
ムに関し、詳細には、選択的に定常駆動モードまたはバ
ッテリー充電モードで動作可能な電気自動車駆動システ
ムに係わる。
【０００２】
【従来の技術】日常的に使用するための実用的電気自動
車の開発にあたり、多くの重要な技術的挑戦が行なわれ
ている。特に、走行距離を伸ばす上でできる限り効率的
な車であることが重要である。この観点から軽量化が最
大の関心事となっている。また、広範囲の速度及びトル
ク条件に亘って動作できる車でなければならない。
【０００３】多相交流誘導モーターの効率が比較的高い
ことは公知である。この種のモーターは適当な制御シス
テムと協働させることによって比較的迅速且つ正確な動
作及び制御が可能である。誘導モーター用の有効な制御
システムとして“ベクトル制御”を採用する場合が多
い。このようなシステムにおいては、モーターの実際の
状態を瞬時需要信号と比較するのが一般的である。この
比較から得られたエラー信号を処理し、所要のトルク及
び磁束密度を発生させるためにモーターが必要とする多
相電流に変換する。電気自動車をいかに効率的なものに
しても、蓄電池の再充電は不可避である。この再充電は
多くの場合特殊な外部設備を必要とした。従って電気自
動車の実用性を高めるためには、蓄電池の再充電に必要
な回路が搭載されていることが望ましい。このようにす
れば、電力の供給が得られるほとんどいかなる場所でも
電気自動車の再充電が可能となる。しかし、搭載された
従来の典型的な充電システムは総重量を増大させるに過
ぎなかった。即ち、便利性を高めようとすれば重量を増
加させ、その結果、加速時間が長くなり、走行距離が短
くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の電気自動車用
駆動システムは駆動モードまたはバッテリー充電モード
による選択的な動作を可能にするためのスイッチング手
段を含む。駆動モードでは、ベクトル制御装置を利用す
ることによって交流誘導モーターにおける瞬時固定子電
流を制御する。好ましい実施例において、モーターの構
成は１対の別々に励磁可能な３相巻線が直接的には電気
的に接続しておらず、電気角３０ｅ°だけ空間的に変位
している。このように構成することで、２つの別々の３
相インバーターの出力でモーターを励磁することができ
る。従って、モーターは電力スイッチング装置を直接並
列に接続しなくても各インバーターの出力の和に相当す
る力を発生させることができる。このような実施例で
は、ベクトル制御装置がモーター・トルク／磁束コント
ローラーを利用することにより、１対の駆動電流基準ベ
クトル信号及び位置基準すべり角信号を形成する。電流
基準ベクトル信号は２巻線モーターが使用される場合に
３０°の位相差を持つことが好ましい。
【０００５】駆動電流基準ベクトル信号は再構成可能な
補償手段に伝送され、そこで実固定子電流を表わす信号
と比較される。この比較から得られたエラー信号を同期
回転基準わく内で補償することによりインバーター電圧
制御信号を形成する。起動回路手段がこのインバーター
電圧制御信号を受信し、再構成可能なインバーター手段
を作動させるためのスイッチング信号を出力する。２巻
線モーターを使用する場合、スイッチング信号は１対の
パルス幅変調器によって１対のインバーターへ供給され
ることが好ましい。各インバーターはそれぞれと連携す
るモーター巻線のために３相交流を形成する。駆動電流
基準ベクトル信号の３０°の位相差がこれに対応する位
相差を有する固定子電流を発生させる。その結果、両巻
線のＭＭＦが一致することになる。
【０００６】バッテリー充電モードにおいては駆動モー
ドにおいて使用されるのと同じ回路素子の大部分が搭載
蓄電池の再充電に利用されるから、適宜な場所で容易に
再充電を行なうことができる。その場合、バッテリー充
電コントローラーが充電基準ベクトル信号を出力する。
充電基準ベクトル信号の１つが充電エネルギー供給源と
して使用される交流本線の周波数で正弦波状に変化する
振幅を有することが好ましい。他方の信号は複素定数ベ
クトル信号である。これらの充電基準ベクトル信号は実
充電状態を表わす信号と比較され、この比較から得られ
たエラー信号が補償され、多くの場合−３０°だけ移相
される。移相されたエラー信号はパルス幅変調器に印加
される。起動信号に応答してインバーターは交流本線か
ら交流エネルギーを取り出し、これを先ずコンデンサー
に供給する。次いでコンデンサーから充電電流が取り出
され、蓄電池に供給されてこれを充電する。
【０００７】本発明が提供する電気自動車用駆動システ
ムは時々刻々に変化する需要条件に対して迅速且つ正確
に応答できるように交流誘導モーターの動作を制御す
る。モーターは、好ましくは互いに一定の空間的オフセ
ット角を形成し、直接的には電気的に接続していない１
対の別々に励磁可能な多相巻線を有するように構成す
る。本発明の駆動システムは同じ回路の大部分を利用し
て蓄電池を手近な交流エネルギー供給源から容易に再充
電できるように選択的に再構成することができる。
【０００８】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。
【０００９】
【実施例】図１に駆動システムの好ましい実施例を示
す。この駆動システムはスイッチング手段１０を利用し
て通常駆動モードとバッテリー充電モードとの切り換え
を行なう。スイッチング手段１０は駆動システム内の電
流路を変える種々のスイッチング素子を含む。駆動モー
ドでは蓄電池１２から直流エネルギーが取り出され、イ
ンバーター手段１３によってモーター１４を駆動するた
めの多相交流エネルギーに変換される。ベクトル制御に
より従来の電圧及び周波数制御方法では達成できなかっ
た動作特性が得られる。このベクトル制御ではモーター
・トルク／磁束コントローラー１８を利用することによ
って駆動基準信号を発生させる。駆動基準信号は補償手
段２０によって受信され、処理される。このようにして
形成された制御信号はインバーター手段１３を制御する
変調・始動回路手段へ出力される。バッテリー充電モー
ドでは、モーター・ベクトル／磁束コントローラー１８
が回路から除外される。その代わりにバッテリー充電コ
ントローラー２２によって補償手段２０に充電基準信号
が入力される。このモードでは、バッテリー充電条件に
合わせて補償特性が再構成される。補償手段によって形
成された制御信号は駆動モードの場合と同様に変調・起
動回路手段へ伝送される。スイッチング手段１０によっ
て再構成されたインバーター手段１３は交流供給源２４
から交流電力を取り出し、これを充電電流として直流変
換し、蓄電池１２に供給する。
【００１０】モーター１４の各巻線は３相星形接続であ
ることが好ましい。このような巻線における３つの瞬時
相電流は図２Ａに示すように単一の２次元ベクトル（ま
たは複素数）によって表わすことができる。このベクト
ルによって表わされる３つの相電流は定義によれば複素
平面内で互いに１２０°の間隔で対称的に配置された３
つの軸（Ａ，Ｂ，Ｃ）のそれぞれに対するベクトルの垂
直射影に等しい。平衡状態下ではベクトル電流“ｉ”は
（ラド／秒で表わされる）交流周波数に等しい角速度で
回転する。
【００１１】定常平衡正弦波状態下で、この回転電流は
誘導モーターの固定子中に同時に回転する起磁力（ＭＭ
Ｆ）を発生させる。一般に複素平面における電流ベクト
ルの具体的な角度はモーター１４のエアギャップにおけ
るＭＭＦ分布の具体的且つ特有の方向に対応する。図示
のようにほぼ同じであるが互いに電気角“ａ”（３０ｅ
°）だけ物理的に回転している２つの巻線２６，２７を
固定子に設けた場合、複素平面内で２つの駆動電流ベク
トルを逆方向へ共に３０°だけ変位させると各巻線のＭ
ＭＦが一致する。従って、両巻線２６，２７をこのよう
に作用させればモーターの複合基本ＭＭＦ波の振幅が最
大となる。しかも、このように構成することでＭＭＦ分
布に現れる有害な高調波も軽減される。
【００１２】誘導モーターのトルクも磁束レベルも固定
子電流ベクトルを適正に制御することで動的に制御する
ことができる。最新の制御技術では回転軸変換を利用す
ることによってこのような制御を行なうことができる。
回転軸変換という概念を図２Ｂを参照して説明する。即
ち、図２Ａに示した固定子電流ベクトル“ｉ”が図２Ｂ
ではそれぞれ成分ｉds及びｉqsを有する縦固定（ｄｓ）
軸及びこれと直交する横固定（ｑｓ）軸によって再定義
されている。即ち、先に３つの変数で定義された電流が
ここでは２つの変数によって定義されている。この関係
を数学的に表現すると下記の通りである。
【００１３】
【数１】 ２つの成分ｉds及びｉqsはそれぞれ複素数の実部及び虚
部と考えることができる。従って、固定子電流ベクトル
ｉはｉ＝（ｉds＋ｊｉqs）で表わされる。平衡正弦波状
態下で電流ベクトルｉは励磁周波数に相当する各周波数
ωで複素平面内に回転する。この状態において、ｉ＝ｉ
0ｅjωtとなる。ただしｉ0は複素定数である。電流ベク
トルｉに複素量ｅ-jωｓｙｎtを乗算すると複素量ｉ´
＝ｉ0ｅj(ω-ωｓｙｎ）tが得られる。これは複素平面
の作業軸を角周波数ωsynで回転させ、次いで電流ベク
トルｉを新しい回転軸に対する座標ｉd及びｉqで表わす
ことに相当する。
【００１４】基準わくの角速度ωsynは定義上、基準わ
くが常にモーター・トルク／磁束コントローラー１８に
よって定められる所要のすべり周波数ωsだけモーター
シャフトの電気角速度よりも高い角速度で回転するよう
に選択しなければならない。基準わくの回転周波数ω
synが電流ベクトルｉの回転周波数ωに等しければ、電
流ベクトルｉは複素定数ｉ0に等しい。下記のような変
換を利用することによって再び３つの瞬時相座標を求め
ることができる。
【００１５】
【数２】 モーター１４は別々の巻線２６，２７を有するから、駆
動機構の多くの機能は以下に述べるように並列に設けら
れる。再び図１に戻って、モーター・トルク／磁束コン
トローラー１８は同期基準わく内で回転する１対の駆動
基準電流ベクトル信号を出力することが好ましい。電流
ベクトル信号ｉ1 *はモーター巻線２６の駆動基準として
作用する。同様にｉ2 *は巻線２７の駆動基準として作用
する。信号ｉ2 *はｉ1 *に対して３０ｅ°の位相差を有す
ることが好ましい。この好ましい条件はｉ1 *にベクトル
演算子ｅ-j(π/6)を乗算することによって満たすことが
できる。
【００１６】コントローラー１８はモーター１４の回転
子の角位置θｍに対する同期基準わくの蓄積すべり角を
表わす信号θｓをも出力する。角度θｍは回転子シャフ
トから直接測定によって得られる。角度θｓを加算ジャ
ンクション２９に供給してθｍに加算することによって
総同期角θｓｙｎを得る。次いで信号ｉ1 *，ｉ2 *及びθ
ｓｙｎを補償手段２０に供給する。本発明との併用に適
した好ましいモーター・トルク／磁束コントローラーは
Colin D. Schauder の米国特許第０７／８７０，６４５
号“Automatic Motor Torque and Flux Controller for
Battery-Powered Vehicle Drive（電気自動車駆動機構
用の自動モーター・トルク／磁束コントローラー）”に
開示されている。
【００１７】図３から明らかなように、減算手段が先ず
実際の固定子電流を表わす信号から駆動基準電流ベクト
ル信号を減算する。具体的には、減算ジャンクション３
１においてｉ1 *と電流ベクトル信号ｉ1の差を求めるこ
とによって電流エラー・ベクトル信号ｉ1eを形成する。
信号ｉ1は先ず巻線２６のＡ及びＣ相における実電流を
測定することによって得られる。具体的には、例えば変
流器３２（図１）のような電流センサーによってＡ相電
流を測定する。同様に、変流器３３（図１）によってＣ
相電流を測定する。次いでコンバーター３４において適
当に変換することによって電流ベクトル信号ｉ1´を固
定軸ｄｓ及びｑｓで表わせばよい。ベクトル・ロテータ
ー３５がベクトル電流信号ｉ1´に作用して同期回転ｉ1
を形成する。同様に、減算ジャンクション３８において
信号ｉ2 *と電流ベクトル信号ｉ2の差によって電流エラ
ー・ベクトル信号ｉ2eが形成される。信号ｉ2は例えば
変流器３９，４０のような電流センサーを介して得ら
れ、これをコンバーター４１において変換することによ
って電流ベクトル信号ｉ2´を形成する。この信号をベ
クトル・ロテーター４２で処理することによって同期回
転信号ｉ2を形成する。
【００１８】電流エラー・ベクトル信号ｉ1e及びｉ2eは
補償回路４５，４６によってそれぞれ補償される。補償
回路４５，４６は一般的に周波数領域ｋｄ（ｓ）で表わ
される全く同じ伝達関数を持つことができる。図４に示
すように、伝達関数ｋd（ｓ）は実際には２つの伝達関
数４８，４９を含む。関数４８はエラー信号のｄ軸成分
を補償することによってｄ軸電圧需要信号Ｖd＊を形成
する。同様に、関数４９はエラー信号のｑ軸成分を補償
することによってｑ軸電圧需要信号Ｖq＊を形成する。
補償回路４５，４６から得られる需要電圧のベクトル形
式をそれぞれＶ1 *，Ｖ2 *とする。これらの信号をそれぞ
れベクトル演算子５１，５２で処理することにより定常
基準わく内で制御ベクトル信号Ｖ1 *及びＶ2 *を形成す
る。再び図１から明らかなように、電圧制御ベクトル信
号Ｖ1 *及びＶ2 *はそれぞれがパルス幅変調器５４，５５
を含むインバーター変調／起動回路手段に供給される。
本発明と併用できる好ましいパルス幅変調器はColin D.
Schauder による米国特許出願第０７／８７０，６４６
号“Flat-Top Waveform Generator and Pulse WidthMod
ulator Using Same（平頂波形発生器及びこれを利用す
るパルス幅変調器）”に開示されている。パルス幅変調
器５４，５５はインバーター手段に対してスイッチング
信号を出力する。
【００１９】伝達関数４８，４９は比例積分コントロー
ラーであることが好ましく、このようなコントローラー
は次のような形を取ればよい：ｋ１＋（ｋ２／ｐ．）。
ただし、ｋ１及びｋ２は定数であり、ｐ．はｄ／ｄｔ
（またはラプラス変数“ｓ”）である。このようなコン
トローラーの重要な特徴は基準わくの回転角周波数に等
しい回転角周波数を有するベクトル成分に関して理論的
には無限のゲインを提供することにある。このような構
成によって得られる有意な効果として、たとえ比較ゲイ
ンｋ１が極めて低くても周波数ωsynにおける定常エラ
ーはゼロとなる。換言すれば、たとえ閉ループ制御系の
帯域幅が極めて低くてもコントローラーは基本エラーを
全く伴なわずに高周波電流基準を追跡できる。言うまで
もなく、これはインバーター手段が所要の高周波電流を
出力する固有の能力を有することを前提としている。
【００２０】モーター１４に別々の多相巻線２６，２７
を採用することで得られる他の利点として、モーターへ
の電力潮流を制御するインバーター５６，５７を２つの
パッケージに分割することができる。その場合、それぞ
れのパッケージは等量の負荷電流を共有することができ
る。このように構成すれば、モーターが従来の単一巻線
方式である場合に行なわれるように個別の電力用半導体
素子を並列させなくてもよい。個別の電力用半導体素子
を並列させると、両パッケージのスイッチング時定数に
不可避的に小さいずれを生ずるという問題が起こる。従
来は時定数差の影響を軽減するために補足的な素子が必
要であった。本発明ではこのような補足的素子が不要で
ある。
【００２１】インバーター５６，５７はそれぞれ各巻線
における位相数に相当する極数を有することが好まし
い。従って、図示の実施例では各インバーターが３つの
極を有する。各極は連携の逆並列ダイオードを有する１
対のトランジスターまたはその他の半導体スイッチング
素子を含む。トランジスターは一方のトランジスターの
コレクターが蓄電池１２の陽極５８と接続する正直流レ
ールと接続するように直列に配置する。他方のトランジ
スターのエミッターは蓄電池陰極５９と接続する負直流
レールと接続する。第１トランジスターのエミッターは
第２トランジスターのコレクターと接続する。両トラン
ジスターを互いに接続する接続点は交流端子として作用
する。パルス幅変調器５４，５５からの起動信号に応答
してトランジスターは巻線２６，２７にそれぞれ３相交
流電流を発生させる。電流基準ベクトル信号ｉ1 *及びｉ
2 *間の位相ずれの作用下に両巻線ＭＭＦがモーター１４
内で空間的に一致する。この駆動システムは迅速且つ正
確であり、12,000ｒｐｍに近い速度でモーター１４が動
作することを可能にする。
【００２２】バッテリー充電モードにおいても駆動モー
ドに利用されるのと同じ回路の大部分が利用される。た
だし、スイッチング手段１０は蓄電池１２が容易且つ簡
便に再充電されるように駆動システム内の電路を変更す
る。インバーター手段１３は交流供給源２４から取り出
すことができる再構成可能方式である。この目的に使用
される再構成可能方式インバーター手段の好ましい実施
例はTheodore M. Heinrichによる米国特許出願第０７／
８７０，６４４号“Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｉ
ｎｖｅｒｔｅｒ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｂａｔ
ｔｅｒｙ−Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｒｉｖ
ｅ（電気自動車駆動システム用の再構成可能なインバー
ター装置）”の特に図３に開示されている。この充電装
置はほぼ一定の力率で交流供給源２４から実質的に正弦
波形の電力を取り出すことができる。機能的には単極双
投スイッチ６０，６１をそれぞれの反転位置へ投入する
ことにより交流供給源２４を図示のようにインバーター
５７のＡ及びＢ極と接続する。また、スイッチ６２を開
くことにより陽極５８と正直流レール６４との直接的な
電気接続を解き、インバーター５６内の極Ａの交流端子
をダイオード６５を介して電極５８と電気接続させる。
ダイオード６５は電極５８とは反対の方向へ偏倚させら
れているから、定常駆動モード動作中は導通を阻止す
る。この構成では、インバーター５７の極Ａ及びＢはＨ
−ブリッジ・インバーターとして作用して交流供給源２
４から電極を取り出し、これを直流の形で正直流レール
６４へ供給し、この正直流レール６４において電極がコ
ンデンサー６６に蓄積される。インバーター５６の極Ａ
は単極チョッパーとして作用し、コンデンサーから高電
圧で直流を取り出し、ダイオード６５を介して低電圧で
蓄電池１２へ供給する。
【００２３】再構成可能なインバーター手段がバッテリ
ー充電装置として正しく機能するにはインバーター５
６，５７を制御しなければならない。この制御は一般に
２つの機能を達成しなければならない。第１に、充電電
流を所要のレベルに維持しなければならない。第２に、
交流供給源２４から取り出される電流を、インバーター
６６に供給される直流電圧をピーク充電電圧よりもやや
高い一定値に維持するのに十分なレベルに維持しなけれ
ばならない。この２つの目的を達成するため、バッテリ
ー充電コントローラー２２はインバーター５６，５７に
対して１対の充電基準信号ｉDC *及びｉAC *を出力する。
これらの充電基準信号は回転基準わく内で回転しない。
信号ｉAC *の振幅は交流供給源２４の周波数で正弦波状
に変化する。信号ｉDC *は一定のベクトル信号である。
このモードではｉDC *もｉAC *も実値信号であり、虚部は
ゼロである。
【００２４】図３に示すように、スイッチ７０乃至７４
はバッテリー充電モードにおいてスイッチング手段１０
によって反転位置へ投入される。ベクトル演算子３５，
４２，５１，５２は、角度−π／６（−３０°）を表わ
すデータでセットされる。駆動モードにおいて使用され
るのと同じベクトル信号ｉ２によって表わされる実充電
電流と信号ｉDC *を比較することにより充電エラー電流
ベクトル信号を形成する。次いで補償回路７７によって
充電エラー電流ベクトル信号を補償することにより充電
電圧需要信号を形成する。同様に、交流供給源２４から
取り出される実電流を表わす信号と信号ｉAC *を比較す
る。この実電流は駆動モードにおいて使用されるのと同
じ測定電流ベクトル信号によって表わされる。こうして
形成される第２充電エラー電流ベクトル信号は補償回路
７９によって補償される。
【００２５】ベクトル演算子を−π／６にセットする理
由は図５から明白である。実値ｉAC *の正弦波状変化は
インバーター５７の極Ａ及びＢに等しいが互いに反対の
正弦波状電流を発生させる。極Ｃは需要電流を受けず、
作用不能状態のままである。同様に、ｉDC *はインバー
ター５６の極Ａから直流電流を発生させる。名目上、こ
のような関係が成立するためにはインバーター５６の極
Ｂへの電流リターンが必要である。しかしこの極は作用
不能状態にあり、この極への電流帰還は直接測定去れ
ず、Ａ及びＣ相電流から推定されるから、極Ａにおける
電流が適正な値をとる限りコントローラーは満足させら
れる。
【００２６】図６Ａは補償回路７７の好ましい伝達関数
ｋb2（ｓ）を示す。エラー・ベクトル信号ｉ2eのｄ軸成
分ｉ2edを比例積分伝達関数ｋ１＋（ｋ２／ｐ．）を利
用して補償することにより需要電圧ｖ2d *を形成する。
図５から明らかなように、需要電圧ベクトルｖ2 *のｑ軸
成分ｖ2q *は常にゼロであることが好ましい。従って、
この成分に対する出力は接地される。補償回路７９の伝
達関数ｋb1（ｓ）を図６Ｂに示す。エラー・ベクトル信
号ｉ1edのｄ軸を値ｋ３／（１＋ｐ．Ｔ３）を有するラ
グ・ネットワーク伝達関数を利用して補償することによ
り需要電圧信号ｖ1 *のｄ−成分ｖ1d *を形成する。因数
ｋ３は定数であり、Ｔ３は十分なフィルタリング作用を
可能にする時定数である。需要電圧ベクトル信号ｖ1 *の
ｑ軸成分ｖ1q *をゼロにセットする。次いで電圧制御ベ
クトル信号ｖ1 *，ｖ2 *をそれぞれパルス幅変調器５４，
５５に入力する。パルス幅変調器５４，５５はスイッチ
ング信号を出力してバッテリー充電を行なう。
【００２７】以上に述べたように、本発明は選択的に定
常駆動モードまたはバッテリー充電モードで作用できる
電気自動車用駆動システムを提供する。このシステムは
１１０または２２０ボルトの充電電圧とコンパチブルで
ある。さらにまた、ほとんどいかなる充電周波数にも適
応できる。本発明は好ましくは角度３０ｅ°だけ互いに
空間的に離れて、別々に励磁可能な多相巻線を有する特
殊な交流誘導モーターを利用する。駆動モードにおい
て、本発明の駆動システムは広範囲のトルク及び速度需
要に迅速且つ正確に応答できる。バッテリー充電のため
に駆動モード回路の大部分をそのまま利用することで本
発明は軽量化をも達成する。
【００２８】以上に好ましい実施例を図面に沿って説明
したが、頭書した特許請求の範囲内で多用な変更が可能
である。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の電気自動車駆動システムの好ま
しい実施例を示す構成図である。
【図２】部分図２Ａは位相変数による３相瞬時電流のベ
クトル図であり、部分図２Ｂは図２Ａの電流ベクトルを
固定基準わくにおける直角座標成分で示すと共に同じ電
流ベクトルを回転基準わくにおいて示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の再構成可能な補償手段の好ま
しい実施例を示す構成図である。
【図４】図４は駆動エラー・ベクトル信号のための好ま
しい伝達関数を示す構成図である。
【図５】図５はバッテリー充電用のインバーター出力電
力を示すグラフである。
【図６】部分図６Ａは第１及び第２バッテリー充電エラ
ー・ベクトル信号のための好ましい伝達関数を示す構成
図であり、部分図６Ｂは第１及び第２バッテリー充電エ
ラー・ベクトル信号のための好ましい伝達関数を示す構
成図である。
【符号の説明】
１０ スイッチング手段 １３ インバーター手段 １４ モーター １８ モーター・トルク／磁束コントローラー ２０ 補償手段 ２２ バッテリー充電コントローラー ２４ 交流供給源 ２６、２７ 巻線 ３２、３３、３９、４０ 変流器 ３４、４１ コンバーター ４５、４６ 補償回路 ５４、５５ パルス幅変調器 ５６、５７ インバーター ７７、７９ 補償回路
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の電気自動車駆動システムの好ま
しい実施例を示す構成図である。
【図２】部分図２Ａは位相変数による３相瞬時電流のベ
クトル図であり、部分図２Ｂは図２Ａの電流ベクトルを
固定基準わくにおける直角座標成分で示すと共に同じ電
流ベクトルを回転基準わくにおいて示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の再構成可能な補償手段の好ま
しい実施例を示す構成図である。
【図４】図４は駆動エラー・ベクトル信号のための好ま
しい伝達関数を示す構成図である。
【図５】図５はバッテリー充電用のインバーター出力電
力を示すグラフである。
【図６】部分図６Ａは第１及び第２バッテリー充電エラ
ー・ベクトル信号のための好ましい伝達関数を示す構成
図であり、部分図６Ｂは第１及び第２バッテリー充電エ
ラー・ベクトル信号のための好ましい伝達関数を示す構
成図である。
【符号の説明】 １０ スイッチング手段 １３ インバーター手段 １４ モーター １８ モーター・トルク／磁束コントローラー ２０ 補償手段 ２２ バッテリー充電コントローラー ２４ 交流供給源 ２６、２７ 巻線 ３２、３３、３９、４０ 変流器 ３４、４１ コンバーター ４５、４６ 補償回路 ５４、５５ パルス幅変調器 ５６、５７ インバーター ７７、７９ 補償回路

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流誘導モーターに給電する駆動モード
    またはバッテリー充電モードのいずれかで選択的に動作
    できる再構成可能な電気自動車駆動制御システムにおい
    て、 制御システムを駆動モードまたはバッテリー充電モード
    で動作させるため選択的な電気接続を行うスイッチング
    手段と；駆動モードにおいて少なくとも１つのバッテリ
    ーと接続して前記バッテリーからの直流を前記モーター
    を駆動するための多相交流に変換し、バッテリー充電モ
    ードにおいて交流エネルギー供給源と接続して前記バッ
    テリーに充電電流を供給する再構成可能なインバーター
    手段と；再構成可能なインバーター手段を作動させるた
    めのスイッチング信号を出力する起動回路手段と；駆動
    モードにおいて少なくとも１個の駆動基準ベクトル信号
    及びすべり角信号を出力するモーター・トルク／磁束コ
    ントローラーと；バッテリー充電モードにおいて少なく
    とも２個の充電基準ベクトル信号を出力するバッテリー
    充電コントローラーと；駆動モードにおいて前記少なく
    とも１個の駆動基準ベクトル信号とモーターの実状態を
    表わす信号との差に基づいて少なくとも１個の駆動エラ
    ー・ベクトル信号を出力すると共にバッテリー充電モー
    ドにおいて充電基準信号と実充電状態を表わす信号との
    差に基づいて少なくとも２個のバッテリー充電エラー信
    号を出力する減算手段、及び前記減算手段からの信号を
    受信して起動回路手段を作動させるための制御信号を出
    力する補償回路を含む、コントローラーからの信号を処
    理する再構成可能な補償手段とから成ることをを特徴と
    する再構成可能な電気自動車駆動制御システム。
  2. 【請求項２】 少なくとも２個の充電基準ベクトル信号
    の第１信号が交流エネルギー供給源の周波数に等しい周
    波数で正弦波状に変化する振幅を有することを特徴とす
    る請求項１に記載の制御システム。
  3. 【請求項３】 補償回路が第１充電基準信号を補償する
    ための第１バッテリー充電補償回路及び少なくとも２個
    の充電基準信号の第２信号を補償するための第２バッテ
    リー充電補償回路を含むことを特徴とする請求項２に記
    載の制御システム。
  4. 【請求項４】 バッテリー充電補償回路のそれぞれがバ
    ッテリー充電エラー・ベクトル信号のｄ軸成分を補償す
    るための伝達関数を有し、バッテリー充電モードにおい
    て制御ベクトル信号のｑ軸が接地されることを特徴とす
    る請求項３に記載の制御システム。
  5. 【請求項５】 第１バッテリー充電補償回路が１次ラグ
    特性を有するｄ軸成分伝達関数を有し、第２バッテリー
    充電補償回路が比例積分伝達関数を有することを特徴と
    する請求項４に記載の制御システム。
  6. 【請求項６】 交流誘導モーターが互いに一定角度だけ
    変位した別々に励磁可能な１対の多相巻線を有し、再構
    成可能なインバーター手段が１対の多相巻線の第１巻線
    を駆動するための第１インバーター及び１対の多相巻線
    の第２巻線を駆動するための第２インバーターを含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
  7. 【請求項７】 １対の多相巻線が固定子において互いに
    電気角３０ｅ°だけ空間的に変位していることを特徴と
    する請求項６に記載の制御システム。
  8. 【請求項８】 補償手段が駆動モードにおいて回転子の
    角速度＋すべり周波数に比例する周波数で回転する基準
    わく内で作用することを特徴とする請求項に記載の制御
    システム。
  9. 【請求項９】 補償手段がバッテリー充電モードにおい
    ても作用し、固定基準わく内で制御信号を−３０°だけ
    回転させることを特徴とする請求項１に記載の制御シス
    テム。
  10. 【請求項１０】 互いに一定角度だけ変位し、別々に励
    磁可能な１対の多相巻線を有する交流誘導モーターを使
    用する電気自動車駆動システムにおいて、 回転基準わく内で作用してほぼ前記一定角度に等しい位
    相差を有する１対の駆動基準ベクトル信号を出力すると
    共にすべり角信号をも出力するモーター・トルク／磁束
    コントローラーと；駆動基準ベクトル信号と１対の多相
    巻線におけるそれぞれの実電流を表わす信号との差に基
    づいて第１及び第２駆動エラー・ベクトル信号をそれぞ
    れ出力する第１及び第２減算回路と；それぞれが駆動エ
    ラー・ベクトル信号を補償して出力制御信号を出力する
    と共に、ベクトル演算子をも含み、これによって回転基
    準わくを固定基準わくに変換する第１及び第２補償回路
    と；それぞれが出力制御信号を受信して第１及び第２ス
    イッチング信号を出力する第１及び第２起動回路と；少
    なくとも１個のバッテリーと接続可能であり、それぞれ
    が第１及び第２起動回路からスイッチング信号を受信
    し、１対の多相巻線の第１及び第２巻線をこれらの巻線
    によってほぼ一致した起磁力が発生するようにそれぞれ
    励磁するためバッテリーからの直流を多相交流に変換す
    る第１及び第２インバーターとより成ることをを特徴と
    する電気自動車駆動システム。
  11. 【請求項１１】 第１及び第２起動回路がパルス幅変調
    器であることを特徴とする請求項１０に記載の駆動シス
    テム。
  12. 【請求項１２】 前記一定角度が３０ｅ°であることを
    特徴とする請求項１０に記載の駆動システム。
  13. 【請求項１３】 第１及び第２補償回路のそれぞれが駆
    動エラー・ベクトル信号のｄ軸成分を補償するための第
    １駆動モード伝達関数及び駆動エラー・ベクトル信号の
    ｑ軸成分を補償することを特徴とする請求項１０に記載
    の駆動システム。
  14. 【請求項１４】 第１及び第２駆動モード伝達関数が比
    例積分伝達関数であることを特徴とする請求項１３に記
    載の駆動システム。
  15. 【請求項１５】 駆動システムを定常駆動モードまたは
    バッテリー充電モードで動作させる選択的な電気接続を
    行うスイッチング手段と；バッテリー充電モードにおい
    て第１及び第２減算回路に１対の充電基準信号をそれぞ
    れ供給するバッテリー充電コントローラーをも含み、イ
    ンバーターがバッテリー充電モードにおいて交流エネル
    ギー供給源から交流を受けてこれをバッテリーを充電す
    るための直流に変換するように再構成できることを特徴
    とする請求項１０に記載の駆動システム。
JP5107531A 1992-04-16 1993-04-09 電気自動車用の再構成可能な交流誘導モーター駆動システム Withdrawn JPH06343206A (ja)

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US07/870,643 US5182508A (en) 1992-04-16 1992-04-16 Reconfigurable AC induction motor drive for battery-powered vehicle

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