JPH07231651A - 電気自動車用電源装置 - Google Patents
電気自動車用電源装置Info
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- JPH07231651A JPH07231651A JP6044974A JP4497494A JPH07231651A JP H07231651 A JPH07231651 A JP H07231651A JP 6044974 A JP6044974 A JP 6044974A JP 4497494 A JP4497494 A JP 4497494A JP H07231651 A JPH07231651 A JP H07231651A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷の電流脈動に対してバッテリーの電流放
出を抑えると共に、バッテリー出力に重畳されるリップ
ルを低減し、バッテリーの放電可能容量を増大する。 【構成】 バッテリー(1)の出力電流をオンオフする
スイッチング素子(31)、並びにこのスイッチング素
子による断続電流を平滑するインダクタンスコイル(3
2)及びスイッチング素子に並列接続するフリーホイー
ルダイオード(33)から成るチョッパ(3)と、この
チョッパの入力側とバッテリーとの間にインダクタンス
コイル(2)を介装し、チョッパの出力側に大容量コン
デンサ(4)を並列接続する。そして、大容量コンデン
サ及びチョッパの出力側をモータ制御回路(5)に接続
する。而して、チョッパの作動に伴ってバッテリー出力
に重畳されるリップルが、インダクタンスコイルによっ
て低減される。
出を抑えると共に、バッテリー出力に重畳されるリップ
ルを低減し、バッテリーの放電可能容量を増大する。 【構成】 バッテリー(1)の出力電流をオンオフする
スイッチング素子(31)、並びにこのスイッチング素
子による断続電流を平滑するインダクタンスコイル(3
2)及びスイッチング素子に並列接続するフリーホイー
ルダイオード(33)から成るチョッパ(3)と、この
チョッパの入力側とバッテリーとの間にインダクタンス
コイル(2)を介装し、チョッパの出力側に大容量コン
デンサ(4)を並列接続する。そして、大容量コンデン
サ及びチョッパの出力側をモータ制御回路(5)に接続
する。而して、チョッパの作動に伴ってバッテリー出力
に重畳されるリップルが、インダクタンスコイルによっ
て低減される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車用の電源装
置に関し、特に、少くともバッテリーを備え、走行動力
源であるモータに対しモータ制御手段を介して電力を供
給する電源装置に係る。
置に関し、特に、少くともバッテリーを備え、走行動力
源であるモータに対しモータ制御手段を介して電力を供
給する電源装置に係る。
【0002】
【従来の技術】近時電気自動車が普及しつつあるが、ガ
ソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載した自動車
(以下ガソリン車等という)と比較すると連続走行距離
や加速性能という点で依然劣っている。このため、ガソ
リン車等と同等の走行性能を保証するという課題に対
し、ガソリン車等の給油一回当たりの走行距離と同等
か、またはそれに近い一充電当たりの走行距離を確保す
ることを目標として種々の研究が行なわれている。
ソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載した自動車
(以下ガソリン車等という)と比較すると連続走行距離
や加速性能という点で依然劣っている。このため、ガソ
リン車等と同等の走行性能を保証するという課題に対
し、ガソリン車等の給油一回当たりの走行距離と同等
か、またはそれに近い一充電当たりの走行距離を確保す
ることを目標として種々の研究が行なわれている。
【0003】例えば特開平4−340301号公報にお
いては、モータとバッテリーの間にチョッパを備え、チ
ョッパの入力側及び出力側にコンデンサを配設して、制
動時の運動エネルギー及び位置エネルギーをもとの電気
エネルギーとしてバッテリーに回収するようにした電気
自動車制御装置が開示されている。また、特開平5−3
0608号公報には、コンデンサ(11)及びバッテリ
ー(12)とコンバータ(14)との間に、減速量に応
じて回収電流を制御する電流制御回路(21)を接続
し、バッテリー(12)に接続したスイッチ(SW2)
と電流制御回路(13)からなる回収充電回路と、スイ
ッチ(SW1)とダイオード(D)からなる放電回路と
を備えた電気自動車のハイブリッド電源装置が開示され
ている。
いては、モータとバッテリーの間にチョッパを備え、チ
ョッパの入力側及び出力側にコンデンサを配設して、制
動時の運動エネルギー及び位置エネルギーをもとの電気
エネルギーとしてバッテリーに回収するようにした電気
自動車制御装置が開示されている。また、特開平5−3
0608号公報には、コンデンサ(11)及びバッテリ
ー(12)とコンバータ(14)との間に、減速量に応
じて回収電流を制御する電流制御回路(21)を接続
し、バッテリー(12)に接続したスイッチ(SW2)
と電流制御回路(13)からなる回収充電回路と、スイ
ッチ(SW1)とダイオード(D)からなる放電回路と
を備えた電気自動車のハイブリッド電源装置が開示され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般的にバッテリー
は、電流脈動が大きいと放電可能容量が減少する。従っ
て、負荷の変動に対してバッテリーから電流を供給する
ように構成された電源装置においては、バッテリーの放
電が進み、短い時間で充電が必要になる。また、前掲の
特開平4−340301号公報に記載の装置のようにチ
ョッパを用いたものにおいては、チョッパの作動時に、
スイッチング素子の断続作動に応じてバッテリーの出力
電圧にリップルが重畳されるため、バッテリーの放電可
能容量が低く抑えられることになる。
は、電流脈動が大きいと放電可能容量が減少する。従っ
て、負荷の変動に対してバッテリーから電流を供給する
ように構成された電源装置においては、バッテリーの放
電が進み、短い時間で充電が必要になる。また、前掲の
特開平4−340301号公報に記載の装置のようにチ
ョッパを用いたものにおいては、チョッパの作動時に、
スイッチング素子の断続作動に応じてバッテリーの出力
電圧にリップルが重畳されるため、バッテリーの放電可
能容量が低く抑えられることになる。
【0005】そこで、本発明は、負荷の電流脈動に対し
てバッテリーの電流放出を抑えると共に、バッテリー出
力に重畳されるリップルを低減し、バッテリーの放電可
能容量の増大を図ることを目的とする。
てバッテリーの電流放出を抑えると共に、バッテリー出
力に重畳されるリップルを低減し、バッテリーの放電可
能容量の増大を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明として、電気自動車用のモータに対
しモータ制御手段を介して電力を供給する少くともバッ
テリーを備えた電気自動車用電源装置において、前記バ
ッテリーの出力電流をオンオフするスイッチング素子、
並びに該スイッチング素子による断続電流を平滑するイ
ンダクタンスコイル及び前記スイッチング素子に並列接
続するフリーホイールダイオードを有するチョッパと、
該チョッパの入力側と前記バッテリーとの間に介装する
インダクタンスコイルと、前記チョッパの出力側に並列
接続する大容量コンデンサとを備え、該大容量コンデン
サ及び前記チョッパの出力側を前記モータ制御手段に接
続することとしたものである。ここで、本発明における
大容量コンデンサとは、容量が0.1F以上のコンデン
サを意味し、好ましくは容量が10F乃至50Fのコン
デンサである。
め、請求項1の発明として、電気自動車用のモータに対
しモータ制御手段を介して電力を供給する少くともバッ
テリーを備えた電気自動車用電源装置において、前記バ
ッテリーの出力電流をオンオフするスイッチング素子、
並びに該スイッチング素子による断続電流を平滑するイ
ンダクタンスコイル及び前記スイッチング素子に並列接
続するフリーホイールダイオードを有するチョッパと、
該チョッパの入力側と前記バッテリーとの間に介装する
インダクタンスコイルと、前記チョッパの出力側に並列
接続する大容量コンデンサとを備え、該大容量コンデン
サ及び前記チョッパの出力側を前記モータ制御手段に接
続することとしたものである。ここで、本発明における
大容量コンデンサとは、容量が0.1F以上のコンデン
サを意味し、好ましくは容量が10F乃至50Fのコン
デンサである。
【0007】また、請求項2の発明として、電気自動車
用のモータに対しモータ制御手段を介して電力を供給す
る少くともバッテリーを備えた電気自動車用電源装置に
おいて、前記バッテリーの出力電流をオンオフするスイ
ッチング素子、並びに該スイッチング素子による断続電
流を平滑するインダクタンスコイル及び前記スイッチン
グ素子に並列接続するフリーホイールダイオードを有す
るチョッパと、該チョッパの入力側と前記バッテリーと
の間に介装するインダクタンスコイルと、前記チョッパ
の出力側に並列に接続し、負荷変動に対し前記バッテリ
ーより先に放電するように構成された補助電源回路とを
備え、該補助電源回路及び前記チョッパの出力側を前記
モータ制御手段に接続することとしたものである。
用のモータに対しモータ制御手段を介して電力を供給す
る少くともバッテリーを備えた電気自動車用電源装置に
おいて、前記バッテリーの出力電流をオンオフするスイ
ッチング素子、並びに該スイッチング素子による断続電
流を平滑するインダクタンスコイル及び前記スイッチン
グ素子に並列接続するフリーホイールダイオードを有す
るチョッパと、該チョッパの入力側と前記バッテリーと
の間に介装するインダクタンスコイルと、前記チョッパ
の出力側に並列に接続し、負荷変動に対し前記バッテリ
ーより先に放電するように構成された補助電源回路とを
備え、該補助電源回路及び前記チョッパの出力側を前記
モータ制御手段に接続することとしたものである。
【0008】前記補助電源回路としては、複数のコンデ
ンサを、夫々インダクタンスコイルを介して並列に接続
して成る梯子形回路とすることができる。
ンサを、夫々インダクタンスコイルを介して並列に接続
して成る梯子形回路とすることができる。
【0009】あるいは、前記補助電源回路は、少くとも
一つのコンデンサ及び2次電池を、夫々インダクタンス
コイルを介して並列に接続して成る梯子形回路としても
よい。
一つのコンデンサ及び2次電池を、夫々インダクタンス
コイルを介して並列に接続して成る梯子形回路としても
よい。
【0010】
【作用】上記の構成になる請求項1の発明によれば、定
常状態においてはバッテリーからチョッパを介して大容
量コンデンサに充電される。ここで、負荷変動がなけれ
ば、負荷側のモータ制御手段にはバッテリーからチョッ
パを介して電力が供給される。また、負荷変動があった
場合には、チョッパを構成する平滑用のインダクタンス
コイルの存在により、負荷には先ず大容量コンデンサか
ら電力が供給される。これにより、バッテリーの電流脈
動は抑えられ、バッテリーの放電可能容量が増大する。
常状態においてはバッテリーからチョッパを介して大容
量コンデンサに充電される。ここで、負荷変動がなけれ
ば、負荷側のモータ制御手段にはバッテリーからチョッ
パを介して電力が供給される。また、負荷変動があった
場合には、チョッパを構成する平滑用のインダクタンス
コイルの存在により、負荷には先ず大容量コンデンサか
ら電力が供給される。これにより、バッテリーの電流脈
動は抑えられ、バッテリーの放電可能容量が増大する。
【0011】更に、チョッパの入力側に接続したインダ
クタンスコイルにより、チョッパの作動に伴ってバッテ
リー出力に重畳される微小のリップルも低減されるの
で、バッテリーの放電可能容量が一層増大する。而し
て、バッテリー及び大容量コンデンサを電力供給源とし
て、モータ制御手段によってモータが制御される。尚、
モータ制御手段においては、例えば運転者のアクセル操
作又はブレーキ操作に応じて最適なモータの状態が演算
され、これに基づきモータが制御され、電気自動車の加
減速制御が行なわれる。
クタンスコイルにより、チョッパの作動に伴ってバッテ
リー出力に重畳される微小のリップルも低減されるの
で、バッテリーの放電可能容量が一層増大する。而し
て、バッテリー及び大容量コンデンサを電力供給源とし
て、モータ制御手段によってモータが制御される。尚、
モータ制御手段においては、例えば運転者のアクセル操
作又はブレーキ操作に応じて最適なモータの状態が演算
され、これに基づきモータが制御され、電気自動車の加
減速制御が行なわれる。
【0012】請求項2の発明においては、負荷の変動に
対してバッテリーの放電より先に補助電源回路が放電す
るので、バッテリーの電流脈動が抑えられると共に、チ
ョッパの入力側に接続したインダクタンスコイルによ
り、チョッパの作動に伴ってバッテリー出力に重畳され
る微小のリップルも低減されるので、バッテリーの放電
可能容量が増大する。
対してバッテリーの放電より先に補助電源回路が放電す
るので、バッテリーの電流脈動が抑えられると共に、チ
ョッパの入力側に接続したインダクタンスコイルによ
り、チョッパの作動に伴ってバッテリー出力に重畳され
る微小のリップルも低減されるので、バッテリーの放電
可能容量が増大する。
【0013】また、請求項3の発明においては、個々の
コンデンサの容量は小さくても、トータルで大容量コン
デンサの容量と等しい容量にすることができる。一般的
にコンデンサのコストは容量の2乗に比例して高くなる
ので、一個の大容量コンデンサより例えば二個の中容量
コンデンサの方が低コストとなる。よって、全体として
安価、軽量、コンパクトな電源装置となる。
コンデンサの容量は小さくても、トータルで大容量コン
デンサの容量と等しい容量にすることができる。一般的
にコンデンサのコストは容量の2乗に比例して高くなる
ので、一個の大容量コンデンサより例えば二個の中容量
コンデンサの方が低コストとなる。よって、全体として
安価、軽量、コンパクトな電源装置となる。
【0014】請求項4の発明においては、例えばバッテ
リー側から順に第1コンデンサ、第2コンデンサ及び2
次電池を配置すると共に、これらの間にインダクタンス
コイルを配置した場合において、各インダクタンスコイ
ルのインダクタンスの値を所定の関係に設定しておけ
ば、第1コンデンサ、第2コンデンサ、2次電池、そし
てチョッパを介したバッテリー、の順に放電する。従っ
て、瞬時的な負荷変動に対しては応答性よく第1コンデ
ンサが対応し、より大きな負荷変動に対しては第2コン
デンサが対応し、長期的な負荷変動に対しては2次電池
が対応するように構成することができる。而して、バッ
テリーは一定の電流を供給し続けることができ、バッテ
リーの放電可能容量が増大すると共に、チョッパの入力
側に接続したインダクタンスコイルにより、チョッパの
作動に伴ってバッテリー出力に重畳される微小のリップ
ルも低減されるので、バッテリーの放電可能容量が一層
増大する。
リー側から順に第1コンデンサ、第2コンデンサ及び2
次電池を配置すると共に、これらの間にインダクタンス
コイルを配置した場合において、各インダクタンスコイ
ルのインダクタンスの値を所定の関係に設定しておけ
ば、第1コンデンサ、第2コンデンサ、2次電池、そし
てチョッパを介したバッテリー、の順に放電する。従っ
て、瞬時的な負荷変動に対しては応答性よく第1コンデ
ンサが対応し、より大きな負荷変動に対しては第2コン
デンサが対応し、長期的な負荷変動に対しては2次電池
が対応するように構成することができる。而して、バッ
テリーは一定の電流を供給し続けることができ、バッテ
リーの放電可能容量が増大すると共に、チョッパの入力
側に接続したインダクタンスコイルにより、チョッパの
作動に伴ってバッテリー出力に重畳される微小のリップ
ルも低減されるので、バッテリーの放電可能容量が一層
増大する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の第1実施例の電気自動車用電源装
置を含む制御装置の回路図を示すもので、バッテリー1
(例えば240V)の+端子側がインダクタンスコイル
2及び電流センサ16を介して、チョッパ3のスイッチ
ング素子たるトランジスタ31の入力側に接続されてお
り、−端子側は接地されている。
する。図1は本発明の第1実施例の電気自動車用電源装
置を含む制御装置の回路図を示すもので、バッテリー1
(例えば240V)の+端子側がインダクタンスコイル
2及び電流センサ16を介して、チョッパ3のスイッチ
ング素子たるトランジスタ31の入力側に接続されてお
り、−端子側は接地されている。
【0016】チョッパ3において、トランジスタ31の
出力側にはトランジスタ31による断続電流を平滑する
インダクタンスコイル32(例えば1mΩ)の一端が接
続されている。そして、電圧制御コンピュータ14の出
力信号がトランジスタ31のベース電流として供給され
るように接続されている。また、トランジスタ31の入
力側には、高周波阻止用の電解コンデンサ34(例えば
5mF)の一端が接続され、他端が接地されている。更
に、トランジスタ31とインダクタンスコイル32の接
続点にはフリーホイールダイオード33のカソード側が
接続され、そのアノード側は接地されている。
出力側にはトランジスタ31による断続電流を平滑する
インダクタンスコイル32(例えば1mΩ)の一端が接
続されている。そして、電圧制御コンピュータ14の出
力信号がトランジスタ31のベース電流として供給され
るように接続されている。また、トランジスタ31の入
力側には、高周波阻止用の電解コンデンサ34(例えば
5mF)の一端が接続され、他端が接地されている。更
に、トランジスタ31とインダクタンスコイル32の接
続点にはフリーホイールダイオード33のカソード側が
接続され、そのアノード側は接地されている。
【0017】チョッパ3の出力側に並列に、即ちインダ
クタンスコイル32の他端とバッテリー1の−端子に、
大容量コンデンサ4が接続されている。この大容量コン
デンサ4の電圧は電圧センサ17で検出され、検出信号
が電圧制御コンピュータ14に供給される。更に、チョ
ッパ3のトランジスタ31に並列に、その出力側がアノ
ードに入力側がカソードに接続されたダイオード6が設
けられている。本発明の大容量コンデンサは前述のよう
に容量0.1F以上のコンデンサを云い、容量10F乃
至50Fが望ましい。従って、本実施例の大容量コンデ
ンサ4としては例えば容量30Fの電気二重層コンデン
サが用いられている。ここで、電気二重層コンデンサと
は、誘電体の代わりに電気二重層という異なった二層が
接触するとその境界面に電荷が極めて短い距離を隔てて
存在する状態を利用したコンデンサである。尚、複数の
コンデンサを並列接続することにより大容量コンデンサ
4と等しい容量を確保することとしてもよい。
クタンスコイル32の他端とバッテリー1の−端子に、
大容量コンデンサ4が接続されている。この大容量コン
デンサ4の電圧は電圧センサ17で検出され、検出信号
が電圧制御コンピュータ14に供給される。更に、チョ
ッパ3のトランジスタ31に並列に、その出力側がアノ
ードに入力側がカソードに接続されたダイオード6が設
けられている。本発明の大容量コンデンサは前述のよう
に容量0.1F以上のコンデンサを云い、容量10F乃
至50Fが望ましい。従って、本実施例の大容量コンデ
ンサ4としては例えば容量30Fの電気二重層コンデン
サが用いられている。ここで、電気二重層コンデンサと
は、誘電体の代わりに電気二重層という異なった二層が
接触するとその境界面に電荷が極めて短い距離を隔てて
存在する状態を利用したコンデンサである。尚、複数の
コンデンサを並列接続することにより大容量コンデンサ
4と等しい容量を確保することとしてもよい。
【0018】上記チョッパ3の出力側及び大容量コンデ
ンサ4は、モータ制御手段を構成するモータ駆動回路5
に接続されている。モータ駆動回路5は、チョッパ3を
介してバッテリー1からモータ8に供給される電力、も
しくは大容量コンデンサ4からモータ8に供給される電
力をトランジスタ51及び52によって調整するもの
で、モータ制御コンピュータ13からのパルス信号に応
じてトランジスタ51及び52がオンオフ駆動され、モ
ータ8の駆動力が変化するように構成されている。尚、
モータ駆動回路5に対する印加電圧はチョッパ3におけ
るトランジスタ31のオンオフデューティ比に応じて設
定される。モータ8は電気自動車の車輪に連結されてお
り、従ってモータ駆動回路5の制御に応じて電気自動車
の走行速度が調整される。
ンサ4は、モータ制御手段を構成するモータ駆動回路5
に接続されている。モータ駆動回路5は、チョッパ3を
介してバッテリー1からモータ8に供給される電力、も
しくは大容量コンデンサ4からモータ8に供給される電
力をトランジスタ51及び52によって調整するもの
で、モータ制御コンピュータ13からのパルス信号に応
じてトランジスタ51及び52がオンオフ駆動され、モ
ータ8の駆動力が変化するように構成されている。尚、
モータ駆動回路5に対する印加電圧はチョッパ3におけ
るトランジスタ31のオンオフデューティ比に応じて設
定される。モータ8は電気自動車の車輪に連結されてお
り、従ってモータ駆動回路5の制御に応じて電気自動車
の走行速度が調整される。
【0019】更に、本実施例においては、トランジスタ
51に並列にダイオード53が接続されているので、電
気自動車の制動時にモータ8が発電機として機能し、所
謂回生制動が行なわれ、電源側に対し充電作用が行なわ
れる。即ち、制動時には、モータ8からモータ駆動回路
5のダイオード53を介して電流が電源側に供給され、
先ず大容量コンデンサ4が充電され、大容量コンデンサ
4が十分充電された後は、ダイオード6を介してバッテ
リー1への充電も行なわれるように構成されている。
51に並列にダイオード53が接続されているので、電
気自動車の制動時にモータ8が発電機として機能し、所
謂回生制動が行なわれ、電源側に対し充電作用が行なわ
れる。即ち、制動時には、モータ8からモータ駆動回路
5のダイオード53を介して電流が電源側に供給され、
先ず大容量コンデンサ4が充電され、大容量コンデンサ
4が十分充電された後は、ダイオード6を介してバッテ
リー1への充電も行なわれるように構成されている。
【0020】一方、モータ駆動回路5のトランジスタ5
1,52をオンオフ制御するモータ制御コンピュータ1
3、及びチョッパ3のトランジスタ31をオンオフ制御
する電圧制御コンピュータ14が、スタートスイッチ1
2を介してバッテリー1に接続されている。モータ制御
コンピュータ13には、アクセルペダル21の開度を検
出するアクセル開度センサ23の検出信号が入力すると
共に、ブレーキペダル22に加えられた踏力を検出する
例えば歪ゲージの圧力センサ24の検出信号が入力し、
モータ駆動回路5からモータ8に供給される電流の電流
値を測定する電流センサ15の検出信号も入力するよう
に接続されている。電圧制御コンピュータ14には、イ
ンダクタンスコイル2を介してバッテリー1からチョッ
パ3に供給される電流を検出する電流センサ16の検出
信号が入力すると共に、前述の電圧センサ17の検出信
号が入力するように接続されている。
1,52をオンオフ制御するモータ制御コンピュータ1
3、及びチョッパ3のトランジスタ31をオンオフ制御
する電圧制御コンピュータ14が、スタートスイッチ1
2を介してバッテリー1に接続されている。モータ制御
コンピュータ13には、アクセルペダル21の開度を検
出するアクセル開度センサ23の検出信号が入力すると
共に、ブレーキペダル22に加えられた踏力を検出する
例えば歪ゲージの圧力センサ24の検出信号が入力し、
モータ駆動回路5からモータ8に供給される電流の電流
値を測定する電流センサ15の検出信号も入力するよう
に接続されている。電圧制御コンピュータ14には、イ
ンダクタンスコイル2を介してバッテリー1からチョッ
パ3に供給される電流を検出する電流センサ16の検出
信号が入力すると共に、前述の電圧センサ17の検出信
号が入力するように接続されている。
【0021】以上の構成になる実施例の作用について説
明する。先ず、電気自動車のスタートスイッチ12がオ
ンになると、モータ制御コンピュータ13及び電圧制御
コンピュータ14の処理がスタートし、バッテリー1の
出力電流がチョッパ3を介して大容量コンデンサ4に充
電されると共に、モータ駆動回路5を介してモータ8に
電力が供給され、モータ駆動回路5の制御に応じてモー
タ8が回転駆動される。また、モータ8の回生制動時に
は、回生電流はダイオード53を介して大容量コンデン
サ4に充電され、回生電流が大容量コンデンサ4の容量
を越えた場合には、更にダイオード6を介してバッテリ
ー1で回収される。
明する。先ず、電気自動車のスタートスイッチ12がオ
ンになると、モータ制御コンピュータ13及び電圧制御
コンピュータ14の処理がスタートし、バッテリー1の
出力電流がチョッパ3を介して大容量コンデンサ4に充
電されると共に、モータ駆動回路5を介してモータ8に
電力が供給され、モータ駆動回路5の制御に応じてモー
タ8が回転駆動される。また、モータ8の回生制動時に
は、回生電流はダイオード53を介して大容量コンデン
サ4に充電され、回生電流が大容量コンデンサ4の容量
を越えた場合には、更にダイオード6を介してバッテリ
ー1で回収される。
【0022】このとき、チョッパ3においては、トラン
ジスタ31が電圧制御コンピュータ14の出力信号に応
じて、例えば周波数500Hzでオンオフ駆動され、ト
ランジスタ31の出力側に断続波形の電圧が出力され、
この電圧がインダクタンスコイル32及びフリーホイー
ルダイオード33により平滑され、リップル成分が小さ
い直流電圧として、モータ駆動回路5に供給される。ま
た、チョッパ3の断続に応じてバッテリー1の出力に重
畳されるリップルがインダクタンスコイル2によって低
減される。
ジスタ31が電圧制御コンピュータ14の出力信号に応
じて、例えば周波数500Hzでオンオフ駆動され、ト
ランジスタ31の出力側に断続波形の電圧が出力され、
この電圧がインダクタンスコイル32及びフリーホイー
ルダイオード33により平滑され、リップル成分が小さ
い直流電圧として、モータ駆動回路5に供給される。ま
た、チョッパ3の断続に応じてバッテリー1の出力に重
畳されるリップルがインダクタンスコイル2によって低
減される。
【0023】上記チョッパ3から出力される直流電圧の
大きさは電圧制御コンピュータ14の出力信号のオンオ
フデューティ比に応じて制御される。電圧制御コンピュ
ータ14はパルス幅変調制御部(図示せず)を有し、こ
こで電流センサ16及び電圧センサ17の検出信号、即
ちチョッパ3の入力側の電流値及び出力側の電圧値に基
づき、チョッパ3の出力信号を所定の電圧に制御するた
めのオンオフデューティ比が演算される。而して、モー
タ駆動回路5を介してモータ8に印加される電圧が電圧
制御コンピュータ14によって所定の電圧に制御され
る。
大きさは電圧制御コンピュータ14の出力信号のオンオ
フデューティ比に応じて制御される。電圧制御コンピュ
ータ14はパルス幅変調制御部(図示せず)を有し、こ
こで電流センサ16及び電圧センサ17の検出信号、即
ちチョッパ3の入力側の電流値及び出力側の電圧値に基
づき、チョッパ3の出力信号を所定の電圧に制御するた
めのオンオフデューティ比が演算される。而して、モー
タ駆動回路5を介してモータ8に印加される電圧が電圧
制御コンピュータ14によって所定の電圧に制御され
る。
【0024】一方、アクセルペダル21またはブレーキ
ペダル22が踏み込み操作されると、アクセルペダル2
1の開度がアクセル開度センサ23で検出されるか、ま
たはブレーキペダル22に加えられた踏力が圧力センサ
24で検出され、その検出信号がモータ制御コンピュー
タ13に入力する。そして、アクセルペダル21の開度
或いはブレーキペダル22に加えられた踏力のそれぞれ
に応じた目標トルク量Tと、この目標トルク量Tに対応
した目標電流値Iが、以下の式に基づいて演算される。
ペダル22が踏み込み操作されると、アクセルペダル2
1の開度がアクセル開度センサ23で検出されるか、ま
たはブレーキペダル22に加えられた踏力が圧力センサ
24で検出され、その検出信号がモータ制御コンピュー
タ13に入力する。そして、アクセルペダル21の開度
或いはブレーキペダル22に加えられた踏力のそれぞれ
に応じた目標トルク量Tと、この目標トルク量Tに対応
した目標電流値Iが、以下の式に基づいて演算される。
【0025】アクセルペダル21操作時の目標トルク
量:T=k1×x(Nm) ブレーキペダル22操作時の目標トルク量:T=k2×
Tb(Nm) 目標トルク量Tに対応した目標電流値:I=k3×T
(A) ここで、xはアクセルペダル21の開度、Tbはブレー
キペダル22に加えられた踏力、k1,k2,k3は定
数である。そして、電流センサ15で検出される実際の
出力電流値が上記目標電流値Iに近似するように、モー
タ制御コンピュータ13によってトランジスタ51,5
2がオンオフ駆動される。
量:T=k1×x(Nm) ブレーキペダル22操作時の目標トルク量:T=k2×
Tb(Nm) 目標トルク量Tに対応した目標電流値:I=k3×T
(A) ここで、xはアクセルペダル21の開度、Tbはブレー
キペダル22に加えられた踏力、k1,k2,k3は定
数である。そして、電流センサ15で検出される実際の
出力電流値が上記目標電流値Iに近似するように、モー
タ制御コンピュータ13によってトランジスタ51,5
2がオンオフ駆動される。
【0026】従って、モータ8に対する負荷変動に応じ
てモータ駆動回路5の電流が脈動することになるが、チ
ョッパ3のインダクタンスコイル32の存在により、モ
ータ駆動回路5に対しては先ず大容量コンデンサ4から
電力が供給される。即ち、直流成分はバッテリー1か
ら、交流成分は大容量コンデンサ4から供給されるとい
う形になるので、バッテリー1の電流脈動が抑えられ、
バッテリー1の放電可能容量が増大する。しかも、チョ
ッパ3の作動に伴ってバッテリー1の出力に重畳される
リップルがインダクタンスコイル2によって低減される
ので、バッテリー1の放電可能容量が一層増大する。
てモータ駆動回路5の電流が脈動することになるが、チ
ョッパ3のインダクタンスコイル32の存在により、モ
ータ駆動回路5に対しては先ず大容量コンデンサ4から
電力が供給される。即ち、直流成分はバッテリー1か
ら、交流成分は大容量コンデンサ4から供給されるとい
う形になるので、バッテリー1の電流脈動が抑えられ、
バッテリー1の放電可能容量が増大する。しかも、チョ
ッパ3の作動に伴ってバッテリー1の出力に重畳される
リップルがインダクタンスコイル2によって低減される
ので、バッテリー1の放電可能容量が一層増大する。
【0027】尚、モータ8が停止すると、バッテリー1
によって大容量コンデンサ4が充電され、車両が停止し
スタートスイッチ12がオフとされると、チョッパ3の
作動が停止し、バッテリー1から大容量コンデンサ4へ
の充電作動も停止する。而して、前述のようにバッテリ
ー1の放電可能容量が増大するとともに、バッテリー1
に対する充電も行なわれるので、より長距離の走行が可
能になる。
によって大容量コンデンサ4が充電され、車両が停止し
スタートスイッチ12がオフとされると、チョッパ3の
作動が停止し、バッテリー1から大容量コンデンサ4へ
の充電作動も停止する。而して、前述のようにバッテリ
ー1の放電可能容量が増大するとともに、バッテリー1
に対する充電も行なわれるので、より長距離の走行が可
能になる。
【0028】図2は本発明の第2実施例を示すもので、
第1実施例の大容量コンデンサ4に替えて本発明にいう
補助電源回路40を設けることとしたものである。この
補助電源回路40は、図2に示すようにチョッパ3にコ
ンデンサ41を並列接続し、このコンデンサ41に対し
インダクタンスコイル44を介してコンデンサ42を並
列接続し、更にコンデンサ42に対しインダクタンスコ
イル45を介してコンデンサ43を並列接続し、梯子形
回路としたものである。コンデンサ41乃至43は例え
ば第1実施例と同様の電気二重層のコンデンサで構成さ
れ、各々の容量は第1実施例の大容量コンデンサ4より
小さい。例えば、コンデンサ41,42,43の順に容
量が大きくなるように設定され、全体として大容量コン
デンサ4と等価となるように設定されている。
第1実施例の大容量コンデンサ4に替えて本発明にいう
補助電源回路40を設けることとしたものである。この
補助電源回路40は、図2に示すようにチョッパ3にコ
ンデンサ41を並列接続し、このコンデンサ41に対し
インダクタンスコイル44を介してコンデンサ42を並
列接続し、更にコンデンサ42に対しインダクタンスコ
イル45を介してコンデンサ43を並列接続し、梯子形
回路としたものである。コンデンサ41乃至43は例え
ば第1実施例と同様の電気二重層のコンデンサで構成さ
れ、各々の容量は第1実施例の大容量コンデンサ4より
小さい。例えば、コンデンサ41,42,43の順に容
量が大きくなるように設定され、全体として大容量コン
デンサ4と等価となるように設定されている。
【0029】而して、第2実施例によれば、モータ8側
の負荷変動に伴う電力は補助電源回路40、バッテリー
1の順で消費され、補助電源回路40内では更にコンデ
ンサ41,42,43の順に電力が消費される。前述の
ように、通常コンデンサのコストは容量の2乗に比例す
るので、本実施例によれば第1実施例と同等の機能を確
保しつつコストダウンが可能となる。尚、補助電源回路
40としては、更にインダクタンスコイル及びコンデン
サを付加することとしてもよく、あるいはコンデンサ4
1,42及びインダクタンスコイル44のみとしてもよ
い。また、モータ駆動回路5はコンデンサ42もしくは
43と接続することとしてもよい。
の負荷変動に伴う電力は補助電源回路40、バッテリー
1の順で消費され、補助電源回路40内では更にコンデ
ンサ41,42,43の順に電力が消費される。前述の
ように、通常コンデンサのコストは容量の2乗に比例す
るので、本実施例によれば第1実施例と同等の機能を確
保しつつコストダウンが可能となる。尚、補助電源回路
40としては、更にインダクタンスコイル及びコンデン
サを付加することとしてもよく、あるいはコンデンサ4
1,42及びインダクタンスコイル44のみとしてもよ
い。また、モータ駆動回路5はコンデンサ42もしくは
43と接続することとしてもよい。
【0030】図3は本発明の第3実施例に係り、第1実
施例の大容量コンデンサ4に替え補助電源回路60とし
て、電解コンデンサの第1コンデンサ61、電気二重層
コンデンサの第2コンデンサ62及び2次電池63を、
インダクタンスコイル64,65を介して並列接続し、
梯子形回路としたものである。而して、負荷変動は先ず
第1コンデンサ61により良好な応答性を以て吸収さ
れ、容量の不足分は第2コンデンサ62に吸収され、更
に不足の場合には2次電池63によって補完される。こ
れにより、バッテリー1は負荷変動に対しては殆ど電流
脈動がなく、損失を最小とすることができ、しかも、イ
ンダクタンスコイル2によってチョッパ3の断続作動に
伴うリップルが低減されてバッテリー1の放電可能容量
が増大し、従って長距離走行が可能となる。
施例の大容量コンデンサ4に替え補助電源回路60とし
て、電解コンデンサの第1コンデンサ61、電気二重層
コンデンサの第2コンデンサ62及び2次電池63を、
インダクタンスコイル64,65を介して並列接続し、
梯子形回路としたものである。而して、負荷変動は先ず
第1コンデンサ61により良好な応答性を以て吸収さ
れ、容量の不足分は第2コンデンサ62に吸収され、更
に不足の場合には2次電池63によって補完される。こ
れにより、バッテリー1は負荷変動に対しては殆ど電流
脈動がなく、損失を最小とすることができ、しかも、イ
ンダクタンスコイル2によってチョッパ3の断続作動に
伴うリップルが低減されてバッテリー1の放電可能容量
が増大し、従って長距離走行が可能となる。
【0031】図4は本発明の第4実施例に係り、本発明
のモータ制御手段として、6個のトランジスタを三相ブ
リッジ接続すると共に、各々のトランジスタにフリーホ
イールダイオードを並列接続して成るインバータ50を
用いたものである。各トランジスタには、各々のベース
に対しモータ制御コンピュータ13からパルス信号が供
給されるように接続され、インバータ50の三相出力端
子には三相交流モータのインダクションモータ80(以
下、単にモータ80という)が接続されている。
のモータ制御手段として、6個のトランジスタを三相ブ
リッジ接続すると共に、各々のトランジスタにフリーホ
イールダイオードを並列接続して成るインバータ50を
用いたものである。各トランジスタには、各々のベース
に対しモータ制御コンピュータ13からパルス信号が供
給されるように接続され、インバータ50の三相出力端
子には三相交流モータのインダクションモータ80(以
下、単にモータ80という)が接続されている。
【0032】モータ制御コンピュータ13においては、
電流センサ85によって検出されるモータ80に対する
電流の大きさ、電流の周波数、位相を制御対象とするベ
クトル制御によって、モータ80の回転数、トルクが制
御されるように構成されている。而して、インバータ5
0においては、モータ制御コンピュータ13からのパル
ス信号に応じて、各トランジスタが120度の位相でオ
ンオフ駆動され、この出力電圧、即ち三相交流電圧がモ
ータ80に印加される。そして、この負荷変動は前述の
第1実施例同様、先ず大容量コンデンサ4で吸収され、
次にバッテリー1で吸収される。また、チョッパ3の作
動に伴ってバッテリー1の出力に重畳されるリップルが
インダクタンスコイル2によって低減される。尚、その
他の構成は第1実施例と同様であるので説明を省略す
る。
電流センサ85によって検出されるモータ80に対する
電流の大きさ、電流の周波数、位相を制御対象とするベ
クトル制御によって、モータ80の回転数、トルクが制
御されるように構成されている。而して、インバータ5
0においては、モータ制御コンピュータ13からのパル
ス信号に応じて、各トランジスタが120度の位相でオ
ンオフ駆動され、この出力電圧、即ち三相交流電圧がモ
ータ80に印加される。そして、この負荷変動は前述の
第1実施例同様、先ず大容量コンデンサ4で吸収され、
次にバッテリー1で吸収される。また、チョッパ3の作
動に伴ってバッテリー1の出力に重畳されるリップルが
インダクタンスコイル2によって低減される。尚、その
他の構成は第1実施例と同様であるので説明を省略す
る。
【0033】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下の効果を奏する。即ち、本発明の請求項1乃至4
の発明によれば、バッテリーの電流脈動が抑えられると
共に、チョッパの作動に伴ってバッテリー出力に重畳さ
れるリップルも低減され、バッテリーの放電可能容量が
増大するので、より長距離の走行が可能になる。
で以下の効果を奏する。即ち、本発明の請求項1乃至4
の発明によれば、バッテリーの電流脈動が抑えられると
共に、チョッパの作動に伴ってバッテリー出力に重畳さ
れるリップルも低減され、バッテリーの放電可能容量が
増大するので、より長距離の走行が可能になる。
【0034】特に、請求項3の発明によれば、請求項1
の発明と同等の機能を確保しつつコスト低減が可能とな
る。
の発明と同等の機能を確保しつつコスト低減が可能とな
る。
【0035】また、請求項4の発明によれば、負荷変動
によるバッテリーの電流脈動は殆どなく、最大効率でバ
ッテリーの放電が行なわれると共に、チョッパの作動に
伴ってバッテリー出力に重畳されるリップルも低減さ
れ、バッテリーの放電可能容量が増大するので、より長
距離の走行が可能になる。
によるバッテリーの電流脈動は殆どなく、最大効率でバ
ッテリーの放電が行なわれると共に、チョッパの作動に
伴ってバッテリー出力に重畳されるリップルも低減さ
れ、バッテリーの放電可能容量が増大するので、より長
距離の走行が可能になる。
【図1】本発明の第1実施例に係る電気自動車用電源装
置を含む制御装置の回路図である。
置を含む制御装置の回路図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る電気自動車用電源装
置を含む制御装置の回路図である。
置を含む制御装置の回路図である。
【図3】本発明の第3実施例に係る電気自動車用電源装
置を含む制御装置の回路図である。
置を含む制御装置の回路図である。
【図4】本発明の第4実施例に係る電気自動車用電源装
置を含む制御装置の回路図である。
置を含む制御装置の回路図である。
1 バッテリー 2 インダクタンスコイル 3 チョッパ 4 大容量コンデンサ 5 モータ駆動回路 8 モータ 12 スタートスイッチ 13 モータ制御コンピュータ 14 電圧制御コンピュータ 15,16,85 電流センサ 17 電圧センサ 21 アクセルペダル, 22 ブレーキペダル 23 アクセル開度センサ, 24 圧力センサ 40,60 補助電源回路 50 インバータ 63 2次電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02J 7/14 E 4235−5G H02M 1/14
Claims (4)
- 【請求項1】 電気自動車用のモータに対しモータ制御
手段を介して電力を供給する少くともバッテリーを備え
た電気自動車用電源装置において、前記バッテリーの出
力電流をオンオフするスイッチング素子、並びに該スイ
ッチング素子による断続電流を平滑するインダクタンス
コイル及び前記スイッチング素子に並列接続するフリー
ホイールダイオードを有するチョッパと、該チョッパの
入力側と前記バッテリーとの間に介装するインダクタン
スコイルと、前記チョッパの出力側に並列接続する大容
量コンデンサとを備え、該大容量コンデンサ及び前記チ
ョッパの出力側を前記モータ制御手段に接続したことを
特徴とする電気自動車用電源装置。 - 【請求項2】 電気自動車用のモータに対しモータ制御
手段を介して電力を供給する少くともバッテリーを備え
た電気自動車用電源装置において、前記バッテリーの出
力電流をオンオフするスイッチング素子、並びに該スイ
ッチング素子による断続電流を平滑するインダクタンス
コイル及び前記スイッチング素子に並列接続するフリー
ホイールダイオードを有するチョッパと、該チョッパの
入力側と前記バッテリーとの間に介装するインダクタン
スコイルと、前記チョッパの出力側に並列に接続し、負
荷変動に対し前記バッテリーより先に放電するように構
成された補助電源回路とを備え、該補助電源回路及び前
記チョッパの出力側を前記モータ制御手段に接続するこ
とを特徴とする電気自動車用電源装置。 - 【請求項3】 前記補助電源回路が、複数のコンデンサ
を、夫々インダクタンスコイルを介して並列に接続して
成る梯子形回路であることを特徴とする請求項1記載の
電気自動車用電源装置。 - 【請求項4】 前記補助電源回路が、少くとも一つのコ
ンデンサ及び2次電池を、夫々インダクタンスコイルを
介して並列に接続して成る梯子形回路であることを特徴
とする請求項1記載の電気自動車用電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6044974A JPH07231651A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 電気自動車用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6044974A JPH07231651A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 電気自動車用電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07231651A true JPH07231651A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=12706454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6044974A Pending JPH07231651A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 電気自動車用電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07231651A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009050139A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-03-05 | Rohm Co Ltd | Dc/dcコンバータ及びこれを用いた駆動装置 |
JP2011200066A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用電流制限装置 |
US8405321B2 (en) | 2007-07-26 | 2013-03-26 | Rohm Co., Ltd. | Drive unit, smoothing circuit, DC/DC converter |
CN108092505A (zh) * | 2016-11-23 | 2018-05-29 | 勃姆巴迪尔运输有限公司 | 一种用于轨道车辆的电动多系统 |
JP2021048747A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 日本電産トーソク株式会社 | 回路基板、及び電動オイルポンプ |
-
1994
- 1994-02-18 JP JP6044974A patent/JPH07231651A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009050139A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-03-05 | Rohm Co Ltd | Dc/dcコンバータ及びこれを用いた駆動装置 |
US8405321B2 (en) | 2007-07-26 | 2013-03-26 | Rohm Co., Ltd. | Drive unit, smoothing circuit, DC/DC converter |
US8723442B2 (en) | 2007-07-26 | 2014-05-13 | Rohm Co., Ltd. | Drive unit, smoothing circuit, DC/DC converter |
JP2011200066A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用電流制限装置 |
US8901865B2 (en) | 2010-03-23 | 2014-12-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Current limiting device for vehicle |
CN108092505A (zh) * | 2016-11-23 | 2018-05-29 | 勃姆巴迪尔运输有限公司 | 一种用于轨道车辆的电动多系统 |
CN108092505B (zh) * | 2016-11-23 | 2021-04-13 | 勃姆巴迪尔运输有限公司 | 一种用于轨道车辆的电动多系统 |
JP2021048747A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 日本電産トーソク株式会社 | 回路基板、及び電動オイルポンプ |
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