JPH0638550A - Inverter apparatus of electric vehicle - Google Patents
Inverter apparatus of electric vehicleInfo
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- JPH0638550A JPH0638550A JP4210907A JP21090792A JPH0638550A JP H0638550 A JPH0638550 A JP H0638550A JP 4210907 A JP4210907 A JP 4210907A JP 21090792 A JP21090792 A JP 21090792A JP H0638550 A JPH0638550 A JP H0638550A
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Thyristor Switches And Gates (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車のモータの
駆動などに利用される電動車両のインバータ装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device for an electric vehicle used for driving a motor of an electric vehicle.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気自動車のモータ駆動などに利用され
るインバータ装置は、バッテリーと交流モータとの間に
配置され、モータ駆動時にはバッテリーから供給される
直流電力を交流電力に変換してモータに供給するように
なっている。この種電気自動車のインバータ装置では、
電気自動車が下り坂を走行中にモータが発生した交流起
電力を昇圧チョッパ方式で直流電力に変換し回生電力と
してバッテリーに戻してやる回生動作の機能も備えてい
る。2. Description of the Related Art An inverter device used for driving a motor of an electric vehicle is arranged between a battery and an AC motor, and converts DC power supplied from the battery into AC power and supplies the AC power to the motor when the motor is driven. It is supposed to do. In this type of electric vehicle inverter device,
It also has the function of regenerative operation that converts the AC electromotive force generated by the motor while the electric vehicle is traveling downhill into DC power by the boost chopper method and returns it to the battery as regenerative power.
【0003】電気自動車が長くて急な下り坂などを走行
中は、長期間にわたって大きな回生電力が発生するた
め、回生電圧がインバータ装置を構成する各スイッチン
グ素子の耐圧を越える程度に過大になるおそれがある。When an electric vehicle is running on a long and steep downhill, a large amount of regenerative electric power is generated for a long period of time, so that the regenerative voltage may be excessively large enough to exceed the withstand voltage of each switching element constituting the inverter device. There is.
【0004】「インバータ保安装置」と題する実公昭6
1ー35594号公報には、上述のような過大な回生電
圧からスイッチング素子を保護するために、バッテリー
とインバータ回路の間に回生電圧検出手段と開閉器とを
設け、検出した回生電圧が所定の閾値を越えた時には上
記開閉器を開いて回生動作を中止させることによりスイ
ッチング素子の破壊を回避する構成が開示されている。Jikken Sho 6 entitled "Inverter Security Device"
In JP-A-35594, in order to protect the switching element from the excessive regenerative voltage as described above, a regenerative voltage detecting means and a switch are provided between the battery and the inverter circuit, and the detected regenerative voltage is predetermined. A structure is disclosed in which when the threshold value is exceeded, the switch is opened to stop the regenerative operation, thereby avoiding destruction of the switching element.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の回生時の保
護機能付きインバータ装置では、回生電圧が所定の閾値
を越えた時にはバッテリーへの回生動作を中止してい
る。このため、バッテリーへの回生効率が低下すると共
に、この回生電力をジュール熱損として消費することに
なるインバータ装置が過熱するなどの問題がある。In the conventional inverter device with a protection function during regeneration, the regenerative operation to the battery is stopped when the regenerative voltage exceeds a predetermined threshold value. For this reason, there is a problem that the regenerative efficiency to the battery is reduced and the inverter device, which consumes the regenerated power as Joule heat loss, overheats.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のインバータ装置
は、回生動作時の回生電圧を検出する回生電圧検出手段
と、この検出された回生電圧が所定の値を越えないよう
に昇圧チョッパ方式で動作する各スイッチング素子のオ
ン/オフ時間率を制御するオン/オフ制御手段とを備え
ている。SUMMARY OF THE INVENTION An inverter device of the present invention uses a regenerative voltage detecting means for detecting a regenerative voltage during a regenerative operation, and a step-up chopper system so that the detected regenerative voltage does not exceed a predetermined value. An ON / OFF control unit that controls the ON / OFF time rate of each operating switching element is provided.
【0007】[0007]
【作用】インバータ装置の回生電圧は、昇圧チョッパ方
式で動作中のスイッチング素子のオフ時間に逆比例す
る。従って、実際に発生する回生電圧を回生電圧検出手
段によって検出し、これがスイッチング素子の耐圧より
も安全のためのマージン分低い所定の閾値を越えそうに
なると、スイッチング素子のオフ時間率を増加させて回
生電圧を低下させるというスイッチング素子のオン/オ
フ制御が行われる。この結果、回生動作を停止させるこ
となく、スイッチング素子の破壊が有効に回避される。The regenerative voltage of the inverter device is inversely proportional to the off time of the switching element operating in the step-up chopper method. Therefore, the regenerative voltage that is actually generated is detected by the regenerative voltage detecting means, and when it is about to exceed a predetermined threshold value that is lower than the withstand voltage of the switching element by a margin for safety, the off time rate of the switching element is increased. On / off control of the switching element is performed to reduce the regenerative voltage. As a result, destruction of the switching element is effectively avoided without stopping the regenerative operation.
【0008】[0008]
【実施例】図1は、本発明の一実施例の3相インバータ
装置10の構成を関連のバッテリー20やモータ30と
共に示す回路図である。この3相インバータ装置10
は、スイッチング素子の一例としてバイポーラ型のスイ
ッチング・トランジスタQ1〜Q6 がブリッジ状に接続
されたスイッチング回路11と、このスイッチング回路
11を構成する各スイッチング・トランジスタQ1 〜Q
6 の開閉をそれぞれのベース電圧に供給する電圧の昇降
によって制御するオン/オフ制御部12とから構成され
ている。1 is a circuit diagram showing the configuration of a three-phase inverter device 10 according to an embodiment of the present invention together with related batteries 20 and a motor 30. This three-phase inverter device 10
Is a switching circuit 11 in which bipolar type switching transistors Q 1 to Q 6 are connected in a bridge shape as an example of a switching element, and each switching transistor Q 1 to Q constituting the switching circuit 11.
The ON / OFF control unit 12 controls the opening and closing of 6 by raising and lowering the voltage supplied to each base voltage.
【0009】41は、モータ30(3相の固定子巻線
U,V,Wで代表して示す)の回転子の回転位置を検出
する3相回転センサであり、これが検出した回転位置は
電気角が120°ずつずれた3相の制御信号Cu,C
v,Cwとしてインバータ回路20のオン/オフ制御部
12に供給される。オン/オフ制御部12は、上記回転
センサ41から受けた3相制御信号Cu,Cv,Cw
や、電流計42と電圧計43とから受けた直流電流と直
流電圧や、外部から指定されたモータ出力などに基づ
き、スイッチング回路11を構成する6個のスイッチン
グ・トランジスタQ1 〜Q6 のオン/オフ制御を行う。Reference numeral 41 is a three-phase rotation sensor for detecting the rotation position of the rotor of the motor 30 (represented by three-phase stator windings U, V, W), and the rotation position detected by this is electric. Three-phase control signals Cu and C whose angles are shifted by 120 °
It is supplied to the on / off control unit 12 of the inverter circuit 20 as v and Cw. The on / off control unit 12 receives the three-phase control signals Cu, Cv, Cw received from the rotation sensor 41.
And, a DC current or DC voltage received from the ammeter 42 and the voltmeter 43, based on a motor designated from the external output, six constituting the switching circuit 11 of the switching transistors Q 1 to Q 6 on / Off control.
【0010】オン/オフ制御部12は、モータ30の駆
動動作時には、6個のスイッチング・トランジスタQ1
〜Q6 のうちの1対づつを120°ずつ異なる電気角で
順次オン状態に移行させてゆきながら3相の固定子巻線
U,V,Wに順次電流を流すことにより回転磁界を発生
させ、モータ30の回転子を回転させる。この際、オン
/オフ制御部12は、外部から指定されたモータ出力
や、電流計42と電圧計43で得られた供給電力などに
基づき、スイッチング・トランジスタQ1 〜Q6のオン
/オフ時間率の制御を行う。The on / off control unit 12 controls the six switching transistors Q 1 during the driving operation of the motor 30.
A rotating magnetic field is generated by passing the three-phase stator windings U while Yuki by migrating a pair at a time sequentially turned on at different electrical angles by 120 ° of the to Q 6, V, successively current W , Rotate the rotor of the motor 30. At this time, the on / off control unit 12 determines the on / off time of the switching transistors Q 1 to Q 6 based on the motor output designated from the outside, the supply power obtained by the ammeter 42 and the voltmeter 43, and the like. Control the rate.
【0011】回生動作時には、モータ30が3相交流発
電機として動作し、3相巻線には順次交流電圧が誘起さ
れる。この回生動作時には、高圧側のスイッチング・ト
ランジスタQ1 ,Q3 ,Q5 は常時オフ状態に保持され
ると共に、これらのスイッチング・トランジスタに並列
接続された高圧側のダイオードD1 ,D3 ,D5 と、低
圧側のスイッチング・トランジスタQ2 ,Q4 ,Q6 と
によって昇圧チョッパ方式の回生動作が行われる。During the regenerative operation, the motor 30 operates as a three-phase AC generator, and AC voltage is sequentially induced in the three-phase winding. During this regenerative operation, the switching transistor to Q 1 high-pressure side, Q 3, Q 5 is is held always turned off, the diode D 1 of the parallel-connected high-voltage side to these switching transistors, D 3, D 5, and the low-voltage side switching transistors Q 2 , Q 4 , and Q 6 perform a boost chopper-type regenerative operation.
【0012】U相の巻線に最高の交流電圧が誘起されて
いる状態を想定すれば、この状態下での等価回路は図2
に示すようなものとなる。回生動作時にはオフ状態に保
持される高圧側のスイッチング・トランジスタQ1 ,Q
3 ,Q5 は高インピーダンスの状態にあるため、それぞ
れに並列接続されているダイオードD1 ,D3 ,D5の
みを考慮すればよい。またU相の巻線の誘起電圧がV相
やW相の巻線の誘起電圧よりも高くダイオードD3 ,D
5 は逆バイアスされるため、この等価回路からは除外さ
れる。Assuming that the highest AC voltage is induced in the U-phase winding, the equivalent circuit under this condition is shown in FIG.
As shown in. High-voltage side switching transistors Q 1 and Q that are held in the off state during regenerative operation
Since 3 and Q 5 are in a high impedance state, only the diodes D 1 , D 3 and D 5 connected in parallel with each other need to be considered. In addition, the induced voltage in the U-phase winding is higher than the induced voltage in the V-phase and W-phase windings, and the diodes D 3 , D
Since 5 is reverse biased, it is excluded from this equivalent circuit.
【0013】また、U相の巻線に最高の交流電圧が誘起
されている状態下では、図3の波形図に示すように、ス
イッチング・トランジスタQ4 ,Q6 はいずれも高イン
ピーダンスのオフ状態に保たれるため、それぞれに並列
接続されているダイオードD4 ,D6 のみを考慮すれば
よい。従って、この状態では、図2に示すように、ダイ
オードD1 と、スイッチング・トランジスタQ2 と、3
相巻線U,V,Wのインダクタンスと、誘起電圧Emを
主体とする昇圧チョッパ回路が形成される。Further, under the condition that the highest AC voltage is induced in the U-phase winding, as shown in the waveform diagram of FIG. 3, the switching transistors Q 4 and Q 6 are both in the high impedance OFF state. Therefore, it is necessary to consider only the diodes D 4 and D 6 connected in parallel with each other. Therefore, in this state, as shown in FIG. 2, the diode D 1 , the switching transistor Q 2 , and 3
A step-up chopper circuit mainly composed of the inductances of the phase windings U, V, W and the induced voltage Em is formed.
【0014】スイッチング・トランジスタQ2 は、モー
タ30の回転子の回転周波数に比べて十分高い周波数で
オン/オフされる。スイッチング・トランジスタQ2 の
オン時間をton、オフ時間をtoff とし、回生電圧をV
oとすれば、 Vo=〔(ton+toff )/toff 〕Em となる。The switching transistor Q 2 is turned on / off at a frequency sufficiently higher than the rotation frequency of the rotor of the motor 30. The on time of the switching transistor Q 2 is t on , the off time is t off , and the regenerative voltage is V
If o, then Vo = [(t on + t off ) / t off ] Em.
【0015】オン/オフ制御部12は、電圧計43で検
出される回生電圧Voが所定の閾値に接近しつつある時
はスイッチング・トランジスタQ2 のオフ時間toff を
増加方向に制御することにより回生電圧Voが閾値をこ
えないように制御する。この所定の閾値は、スイッチン
グ・トランジスタQ2 のエミッタ・コレクタ間の耐圧か
ら安全のための適宜なマージンを減じた値に設定され
る。図3に示すように、スイッチング・トランジスタQ
4 とQ4 による昇圧チョッパ動作においても同様であ
る。The on / off control section 12 controls the off time t off of the switching transistor Q 2 in an increasing direction when the regenerative voltage Vo detected by the voltmeter 43 is approaching a predetermined threshold value. The regenerative voltage Vo is controlled so as not to exceed the threshold value. This predetermined threshold value is set to a value obtained by subtracting an appropriate safety margin from the breakdown voltage between the emitter and collector of the switching transistor Q 2 . As shown in FIG. 3, the switching transistor Q
The same applies to the step-up chopper operation by 4 and Q 4 .
【0016】以上、インバータを構成するスイッチング
素子としてバイポーラトランジスタを使用する場合を例
示した。しかしながら、MOSFETなど他の適宜なス
イッチング素子を用いる場合にも、本発明を適用でき
る。The case where the bipolar transistor is used as the switching element forming the inverter has been described above. However, the present invention can be applied to the case where other appropriate switching elements such as MOSFET are used.
【0017】また、3相交流モータを駆動する場合につ
いて本発明のインバータ回路を例示したが、6相交流モ
ータなど他の適宜なモータを使用する場合にも本発明を
適用できる。Although the inverter circuit of the present invention has been illustrated for the case of driving a three-phase AC motor, the present invention can be applied to the case of using another appropriate motor such as a six-phase AC motor.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のイ
ンバータ回路は、回生電圧を検出し、これが所定の値を
越えないように各スイッチング素子のオン/オフ時間率
を制御する構成であるから、回生動作を停止させること
なく、スイッチング素子の破壊が有効に回避することが
できるという効果が奏される。As described in detail above, the inverter circuit of the present invention is configured to detect the regenerative voltage and control the on / off time rate of each switching element so that it does not exceed a predetermined value. Therefore, it is possible to effectively avoid the destruction of the switching element without stopping the regenerative operation.
【0019】この結果、バッテリーへの回生効率が向上
すると共に、スイッチング素子の発熱に伴う温度上昇が
有効に回避される。As a result, the regeneration efficiency to the battery is improved and the temperature rise due to the heat generation of the switching element is effectively avoided.
【図1】本発明の一実施例に係わる電動車両のインバー
タ装置の構成を関連のバッテリーやモータと共に示す回
路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention together with related batteries and a motor.
【図2】図1の電動車両のインバータ装置による回生時
の動作を説明するための等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation during regeneration by the inverter device of the electric vehicle of FIG.
【図3】図1の電動車両のインバータ装置による回生時
の動作を説明するための波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation during regeneration by the inverter device of the electric vehicle of FIG.
10 インバータ装置 11 スイッチング回路 12 オン/オフ制御回路 20 バッテリー 30 3相モータ 41 回転センサ 43 回生電圧を検出する電圧計 10 inverter device 11 switching circuit 12 on / off control circuit 20 battery 30 three-phase motor 41 rotation sensor 43 voltmeter for detecting regenerative voltage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 智之 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomoyuki Ito 1-4-1 Chuo, Wako City, Saitama Stock Company Honda R & D Co., Ltd.
Claims (1)
ータ駆動時にはバッテリーから供給される直流電力を交
流電力に変換してモータに供給し、回生動作時にはモー
タで発生した交流電力を昇圧チョッパ方式で直流電力に
変換することにより回生電力としてバッテリーに供給す
る電動車両のインバータ装置であって、 前記回生動作時の回生電圧を検出する回生電圧検出手段
と、 前記検出された回生電圧が所定の値を越えないように前
記インバータを構成する各スイッチング素子のオン/オ
フ時間率を制御するオン/オフ制御手段とを備えたこと
を特徴とする電動車両のインバータ装置。1. A step-up chopper system which is arranged between a battery and a motor, converts DC power supplied from the battery into AC power when the motor is driven, and supplies the AC power to the motor, and AC power generated by the motor during regenerative operation. An inverter device for an electric vehicle which supplies DC power as regenerative power to a battery by converting the DC power into a regenerative power, wherein the regenerative voltage detecting means detects a regenerative voltage during the regenerative operation, and the detected regenerative voltage has a predetermined value. An inverter device for an electric vehicle, comprising: an on / off control means for controlling an on / off time rate of each switching element constituting the inverter so as not to exceed the limit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4210907A JPH0638550A (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Inverter apparatus of electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4210907A JPH0638550A (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Inverter apparatus of electric vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0638550A true JPH0638550A (en) | 1994-02-10 |
Family
ID=16597048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4210907A Pending JPH0638550A (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Inverter apparatus of electric vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0638550A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5796224A (en) * | 1995-04-28 | 1998-08-18 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system for electric vehicle |
WO2019163080A1 (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 田中 正一 | Voltage switching-type dc power supply |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP4210907A patent/JPH0638550A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5796224A (en) * | 1995-04-28 | 1998-08-18 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system for electric vehicle |
WO2019163080A1 (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 田中 正一 | Voltage switching-type dc power supply |
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