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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- 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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- 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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