JPH08163711A - ハイブリッドバッテリを備えた電気車の駆動装置及び駆動制御方法 - Google Patents
ハイブリッドバッテリを備えた電気車の駆動装置及び駆動制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電気車用のバッテリーとして、二次電池や常温
型燃料電池の弱点を補い、低負荷から高負荷までの広範
囲の出力要求に応えられるバッテリーを提供する。 【構成】直流電源を、二次電池からなり電動機に接続さ
れたパワーバッテリー２と、燃料電池からなりエネルギ
ーバッテリ制御スイッチを介して前記パワーバッテリー
に並列に接続されたエネルギーバッテリー１とによって
構成し、パワーバッテリー、エネルギーバッテリーまた
は電動機１４のいずれかの電流もしくは電圧に基づい
て、エネルギーバッテリ制御スイッチ７を制御し、直流
電源の電圧を所定の範囲に維持するバッテリー電流・電
圧制御手段と、キースイッチ１５のオフ時に、パワーバ
ッテリー２の充電量が所定値以下の時は、エネルギーバ
ッテリー１からパワーバッテリー２への充電を行ない、
充電量が該所定値よりも大きい時は充電を停止する、充
電制御手段とを備えた。
型燃料電池の弱点を補い、低負荷から高負荷までの広範
囲の出力要求に応えられるバッテリーを提供する。 【構成】直流電源を、二次電池からなり電動機に接続さ
れたパワーバッテリー２と、燃料電池からなりエネルギ
ーバッテリ制御スイッチを介して前記パワーバッテリー
に並列に接続されたエネルギーバッテリー１とによって
構成し、パワーバッテリー、エネルギーバッテリーまた
は電動機１４のいずれかの電流もしくは電圧に基づい
て、エネルギーバッテリ制御スイッチ７を制御し、直流
電源の電圧を所定の範囲に維持するバッテリー電流・電
圧制御手段と、キースイッチ１５のオフ時に、パワーバ
ッテリー２の充電量が所定値以下の時は、エネルギーバ
ッテリー１からパワーバッテリー２への充電を行ない、
充電量が該所定値よりも大きい時は充電を停止する、充
電制御手段とを備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気車の駆動装置及び
駆動制御方法に係り、特にハイブリッドバッテリを電源
とする電動機によって駆動される電気車に好適な電気車
の駆動装置及び駆動制御方法に関する。
駆動制御方法に係り、特にハイブリッドバッテリを電源
とする電動機によって駆動される電気車に好適な電気車
の駆動装置及び駆動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気車は一般に、搭載された直流電源を
可変電圧、可変周波数の交流電源に変換するインバータ
と、車両駆動用の三相交流電動機と、この三相交流電動
機の電流及び回転速度を検出する電流センサ及び速度セ
ンサと、アクセル開度に応じて三相交流電動機のトルク
指令を決定するトルク指令演算手段と、前記トルク指令
及び前記電流センサの出力に基づいて三相交流電動機の
電流を制御するための三相交流電流指令を発生する三相
交流電流指令発生手段と、前記三相交流電流指令と前記
三相交流電動機に流れる電流とに基づいて前記インバー
タを制御する信号を発生する信号発生手段を備えてい
る。
可変電圧、可変周波数の交流電源に変換するインバータ
と、車両駆動用の三相交流電動機と、この三相交流電動
機の電流及び回転速度を検出する電流センサ及び速度セ
ンサと、アクセル開度に応じて三相交流電動機のトルク
指令を決定するトルク指令演算手段と、前記トルク指令
及び前記電流センサの出力に基づいて三相交流電動機の
電流を制御するための三相交流電流指令を発生する三相
交流電流指令発生手段と、前記三相交流電流指令と前記
三相交流電動機に流れる電流とに基づいて前記インバー
タを制御する信号を発生する信号発生手段を備えてい
る。
【０００３】このような電気車は、大気汚染の原因とな
る有害物質を排気ガスとして排出しない、地球環境と調
和しうるクリーンな自動車として、その利用が拡大され
つつある。化学工業社発行の「化学工業」１９９２年１
２月号の６９頁〜７４頁には、「電気自動車用電池の開
発動向」と題して、新しい電池の開発動向が紹介されて
いる。
る有害物質を排気ガスとして排出しない、地球環境と調
和しうるクリーンな自動車として、その利用が拡大され
つつある。化学工業社発行の「化学工業」１９９２年１
２月号の６９頁〜７４頁には、「電気自動車用電池の開
発動向」と題して、新しい電池の開発動向が紹介されて
いる。
【０００４】電気車用のバッテリーとしては一般に二次
電池、特に鉛電池が広く用いられているが、二次電池は
一充電当たりの走行距離が短く、このことが電気車の普
及を促進する上で大きな障害となっている。
電池、特に鉛電池が広く用いられているが、二次電池は
一充電当たりの走行距離が短く、このことが電気車の普
及を促進する上で大きな障害となっている。
【０００５】一方、近年、二次電池に代わる電気車用の
バッテリーとして、固体高分子型燃料電池のような常温
型の燃料電池が注目されつつある。燃料電池は、燃料の
水素と酸素を電気化学的に反応させてエネルギーを取り
出すものであり、燃料が供給される間は出力を発生し続
けるため長時間の運転が可能となる。また、排出物もク
リーンである。しかし、実用化されている常温型の燃料
電池の出力は、単位の電池の出力電圧が１Ｖ、あるいは
出力電力が１Ｗ／cm2程度であり、低負荷だけでなく高
負荷まで広範囲の出力が要求される電気車用のバッテリ
ーとしては、出力密度が小さいという欠点がある。
バッテリーとして、固体高分子型燃料電池のような常温
型の燃料電池が注目されつつある。燃料電池は、燃料の
水素と酸素を電気化学的に反応させてエネルギーを取り
出すものであり、燃料が供給される間は出力を発生し続
けるため長時間の運転が可能となる。また、排出物もク
リーンである。しかし、実用化されている常温型の燃料
電池の出力は、単位の電池の出力電圧が１Ｖ、あるいは
出力電力が１Ｗ／cm2程度であり、低負荷だけでなく高
負荷まで広範囲の出力が要求される電気車用のバッテリ
ーとしては、出力密度が小さいという欠点がある。
【０００６】そこで、電動機に流れる電流が多いとき
は、燃料電池と二次電池の両方を使用し、少ないとき
は、燃料電池の余剰電力により二次電池を充電して次の
大きな負荷に耐えられるようにしたハイブリッドバッテ
リの技術が、特開昭４７−３２３２１号公報や特開平６
−１２４７２０号公報に示されている。
は、燃料電池と二次電池の両方を使用し、少ないとき
は、燃料電池の余剰電力により二次電池を充電して次の
大きな負荷に耐えられるようにしたハイブリッドバッテ
リの技術が、特開昭４７−３２３２１号公報や特開平６
−１２４７２０号公報に示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のハイブリッ
ドバッテリ方式の電源装置によれば、電気車用のバッテ
リーとして、二次電池や常温型燃料電池の弱点を補い、
広範囲の出力要求に応えられるバッテリーが得られる。
しかし、このような従来のハイブリッドバッテリ方式の
電源装置を備えた電気車は、ガソリン車と比較したと
き、走行特性や走行可能距離、電源装置のサイズやコス
ト等の各観点で劣り、十分に満足すべきものは得られて
いない。
ドバッテリ方式の電源装置によれば、電気車用のバッテ
リーとして、二次電池や常温型燃料電池の弱点を補い、
広範囲の出力要求に応えられるバッテリーが得られる。
しかし、このような従来のハイブリッドバッテリ方式の
電源装置を備えた電気車は、ガソリン車と比較したと
き、走行特性や走行可能距離、電源装置のサイズやコス
ト等の各観点で劣り、十分に満足すべきものは得られて
いない。
【０００８】本発明の目的は、電気車用のバッテリーと
して二次電池と燃料電池を組み合わせたハイブリッドバ
ッテリを用いるものにおいて、多岐にわたる運転条件下
で、燃料電池と二次電池の双方の特性を十分に活かした
最適な使用形態とすることによって、車両の低負荷から
高負荷までの広範囲の出力要求に応えられ、かつ走行可
能距離の長い電気車の駆動方式を提供することにある。
して二次電池と燃料電池を組み合わせたハイブリッドバ
ッテリを用いるものにおいて、多岐にわたる運転条件下
で、燃料電池と二次電池の双方の特性を十分に活かした
最適な使用形態とすることによって、車両の低負荷から
高負荷までの広範囲の出力要求に応えられ、かつ走行可
能距離の長い電気車の駆動方式を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、電気車用のバッテリ
ーとしてハイブリッドバッテリを用いるものにおいて、
電源装置のサイズやコストの問題を改善できる電気車の
駆動方式を提供することにある。
ーとしてハイブリッドバッテリを用いるものにおいて、
電源装置のサイズやコストの問題を改善できる電気車の
駆動方式を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、搭載された直
流電源を動力源とする車両駆動用の電動機と、前記電動
機の回転を制御する信号を発生する信号発生手段とを有
する電気車の駆動装置において、直流電源を、二次電池
からなり、前記電動機に接続されたパワーバッテリー
と、燃料電池からなり、エネルギーバッテリ制御スイッ
チを介して前記パワーバッテリーに並列に接続されたエ
ネルギーバッテリーとによって構成し、前記パワーバッ
テリー、前記エネルギーバッテリーまたは前記電動機の
いずれかの電流もしくは電圧に基づいて前記エネルギー
バッテリ制御スイッチを制御し、前記直流電源の電圧を
所定の範囲に維持するバッテリー電流・電圧制御手段
と、前記キースイッチのオフ時に、前記パワーバッテリ
ーの充電量が所定値以下の時は、前記エネルギーバッテ
リーから前記パワーバッテリーへの充電を行ない、前記
充電量が該所定値よりも大きい時は充電を停止する、充
電制御手段とを備えたことを特徴とする。
流電源を動力源とする車両駆動用の電動機と、前記電動
機の回転を制御する信号を発生する信号発生手段とを有
する電気車の駆動装置において、直流電源を、二次電池
からなり、前記電動機に接続されたパワーバッテリー
と、燃料電池からなり、エネルギーバッテリ制御スイッ
チを介して前記パワーバッテリーに並列に接続されたエ
ネルギーバッテリーとによって構成し、前記パワーバッ
テリー、前記エネルギーバッテリーまたは前記電動機の
いずれかの電流もしくは電圧に基づいて前記エネルギー
バッテリ制御スイッチを制御し、前記直流電源の電圧を
所定の範囲に維持するバッテリー電流・電圧制御手段
と、前記キースイッチのオフ時に、前記パワーバッテリ
ーの充電量が所定値以下の時は、前記エネルギーバッテ
リーから前記パワーバッテリーへの充電を行ない、前記
充電量が該所定値よりも大きい時は充電を停止する、充
電制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】本発明の他の特徴によれば、無負荷状態で
は、エネルギーバッテリーの電圧がパワーバッテリーの
電圧よりも高くなるように設定されている。
は、エネルギーバッテリーの電圧がパワーバッテリーの
電圧よりも高くなるように設定されている。
【００１２】本発明の他の特徴によれば、エネルギバッ
テリーは、燃料の供給や水の循環を行なう駆動ポンプを
備え、この駆動ポンプは、起動時にパワーバッテリを電
源とすることを特徴とする。
テリーは、燃料の供給や水の循環を行なう駆動ポンプを
備え、この駆動ポンプは、起動時にパワーバッテリを電
源とすることを特徴とする。
【００１３】本発明の他の特徴によれば、電気車は、エ
アコン用電動機、パワーステアリング用電動機、バキュ
ーム用電動機を含む補機類を備え、これらの補機類は、
エネルギーバッテリを電源として駆動されることを特徴
とする。
アコン用電動機、パワーステアリング用電動機、バキュ
ーム用電動機を含む補機類を備え、これらの補機類は、
エネルギーバッテリを電源として駆動されることを特徴
とする。
【００１４】
【作用】並列に接続されたパワーバッテリーとエネルギ
ーバッテリーまたは前記電動機のいずれか２つの電流も
しくは電圧が、バッテリー電流・電圧制御手段によって
検知、制御され、直流電源としての電圧が所定の範囲に
維持される。また、キースイッチのオフ時に、キースイ
ッチのオフ時に、前記パワーバッテリーの充電量が所定
値以下の時は、前記エネルギーバッテリーから前記パワ
ーバッテリーへの充電を行ない、前記充電量が該所定値
よりも大きい時は充電を停止する。
ーバッテリーまたは前記電動機のいずれか２つの電流も
しくは電圧が、バッテリー電流・電圧制御手段によって
検知、制御され、直流電源としての電圧が所定の範囲に
維持される。また、キースイッチのオフ時に、キースイ
ッチのオフ時に、前記パワーバッテリーの充電量が所定
値以下の時は、前記エネルギーバッテリーから前記パワ
ーバッテリーへの充電を行ない、前記充電量が該所定値
よりも大きい時は充電を停止する。
【００１５】本発明によれば、電気車の負荷の軽い運転
状態では、電動機の運転に必要な電力は、主としてエネ
ルギーバッテリーから供給される。電気車の負荷が増大
し、より大きなパワーが必要になると、主としてパワー
バッテリーからの電力が三相交流電動機へ供給される。
状態では、電動機の運転に必要な電力は、主としてエネ
ルギーバッテリーから供給される。電気車の負荷が増大
し、より大きなパワーが必要になると、主としてパワー
バッテリーからの電力が三相交流電動機へ供給される。
【００１６】また、常時一定の出力を発生するエネルギ
ーバッテリーから、パワーバッテリーへ電力を供給して
充電することにより、低負荷から高負荷まで広範囲にわ
たる出力要求特性を満足させつつ、長期間走行すること
が可能となる。特に、パワーバッテリの電力を負荷変動
の大きい車両の走行駆動力に使用し、負荷変動が比較的
少ない補機類には長期間にわたり一定の出力が得られる
エネルギーバッテリの電力を使用することによって、走
行可能距離を延長し、電源装置のサイズのコンバクト化
を図ることができる。また、低負荷から高負荷まで車両
の広範囲の出力要求に応えられ、走行特性を改善するこ
とができる。
ーバッテリーから、パワーバッテリーへ電力を供給して
充電することにより、低負荷から高負荷まで広範囲にわ
たる出力要求特性を満足させつつ、長期間走行すること
が可能となる。特に、パワーバッテリの電力を負荷変動
の大きい車両の走行駆動力に使用し、負荷変動が比較的
少ない補機類には長期間にわたり一定の出力が得られる
エネルギーバッテリの電力を使用することによって、走
行可能距離を延長し、電源装置のサイズのコンバクト化
を図ることができる。また、低負荷から高負荷まで車両
の広範囲の出力要求に応えられ、走行特性を改善するこ
とができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１の電気車の
駆動装置のブロック図に従って説明する。図１におい
て、電気車に搭載された主電源は、並列に接続されたエ
ネルギバッテリー１とパワーバッテリ２からなる直流電
源である。エネルギバッテリー１としては常時一定の出
力を発生する燃料電池、パワーバッテリ２としては二次
電池である鉛電池を用いる。３はコントローラ１０をバ
ックアップする補助バッテリである。４はエネルギバッ
テリの電流及び電圧を検出するエネルギバッテリ電流・
電圧検出器、５はパワ−バッテリの電流及び電圧を検出
するパワ−バッテリ電流・電圧検出器、６はエネルギバ
ッテリ用のリレ−である。７はエネルギバッテリー１と
パワーバッテリ２間の電流、電圧を制御するエネルギー
バッテリ制御スイッチである。１２は主回路を開閉する
主コンタクタ、１３はパワースイッチング素子を用いて
バッテリー１及び２の直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータ、１４は電気車駆動用の三相交流電動機、１５
はキースイッチ、１６は電動機１４の回転数Ｎを検出す
る速度センサである。また、１７（１７ａ，１７ｂ，１
７ｃ）は電流センサーであり、交流電動機１４の１次巻
線に流れる３相交流の１次電流ｉ（ｉu，ｉv，ｉw）を
検出する。１８は、アクセルが踏み込まれているときに
踏み込み量に応じた出力θAを出すアクセルスイッチで
ある。１９は、エネルギバッテリー１への燃料供給や反
応生成物を排出するためのポンプである。
駆動装置のブロック図に従って説明する。図１におい
て、電気車に搭載された主電源は、並列に接続されたエ
ネルギバッテリー１とパワーバッテリ２からなる直流電
源である。エネルギバッテリー１としては常時一定の出
力を発生する燃料電池、パワーバッテリ２としては二次
電池である鉛電池を用いる。３はコントローラ１０をバ
ックアップする補助バッテリである。４はエネルギバッ
テリの電流及び電圧を検出するエネルギバッテリ電流・
電圧検出器、５はパワ−バッテリの電流及び電圧を検出
するパワ−バッテリ電流・電圧検出器、６はエネルギバ
ッテリ用のリレ−である。７はエネルギバッテリー１と
パワーバッテリ２間の電流、電圧を制御するエネルギー
バッテリ制御スイッチである。１２は主回路を開閉する
主コンタクタ、１３はパワースイッチング素子を用いて
バッテリー１及び２の直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータ、１４は電気車駆動用の三相交流電動機、１５
はキースイッチ、１６は電動機１４の回転数Ｎを検出す
る速度センサである。また、１７（１７ａ，１７ｂ，１
７ｃ）は電流センサーであり、交流電動機１４の１次巻
線に流れる３相交流の１次電流ｉ（ｉu，ｉv，ｉw）を
検出する。１８は、アクセルが踏み込まれているときに
踏み込み量に応じた出力θAを出すアクセルスイッチで
ある。１９は、エネルギバッテリー１への燃料供給や反
応生成物を排出するためのポンプである。
【００１８】コントローラ１０は、回転速度検出手段２
０、一次周波数指令生成手段２２、トルク指令演算手段
３０、アクセル開度演算手段３１、ベクトル制御演算手
段３２、交流電流指令発生手段３３、電流・電圧制御手
段４０、ＰＷＭ信号発生手段４２及びバッテリ電流・電
圧制御手段４４を有する。
０、一次周波数指令生成手段２２、トルク指令演算手段
３０、アクセル開度演算手段３１、ベクトル制御演算手
段３２、交流電流指令発生手段３３、電流・電圧制御手
段４０、ＰＷＭ信号発生手段４２及びバッテリ電流・電
圧制御手段４４を有する。
【００１９】コントローラ１０は、電動機の回転速度
Ｎ、電動機電流ｉ及びアクセル開度θAを取り込み、ト
ルク指令演算手段３０でトルク指令Ｔｒを演算し、一次
周波数指令生成手段２２で一次角周波数ω1*を演算し、
ベクトル制御演算手段３２で交流電流指令I1を演算す
る。さらに、これらの一次角周波数ω1*、交流電流指令
I1等を用いて、電流・電圧制御手段４０及び交流電流指
令発生手段３３で、電流制御、交流電圧指令演算などの
各処理を実行し、ＰＷＭ信号発生手段４２からＰＷＭ信
号を出力する。このＰＷＭ信号に基づき駆動されるイン
バータ１３により、バッテリー１及び２の直流電圧から
可変周波数、可変電圧の３相交流電圧が形成され、三相
交流電動機１４のトルクが制御される。
Ｎ、電動機電流ｉ及びアクセル開度θAを取り込み、ト
ルク指令演算手段３０でトルク指令Ｔｒを演算し、一次
周波数指令生成手段２２で一次角周波数ω1*を演算し、
ベクトル制御演算手段３２で交流電流指令I1を演算す
る。さらに、これらの一次角周波数ω1*、交流電流指令
I1等を用いて、電流・電圧制御手段４０及び交流電流指
令発生手段３３で、電流制御、交流電圧指令演算などの
各処理を実行し、ＰＷＭ信号発生手段４２からＰＷＭ信
号を出力する。このＰＷＭ信号に基づき駆動されるイン
バータ１３により、バッテリー１及び２の直流電圧から
可変周波数、可変電圧の３相交流電圧が形成され、三相
交流電動機１４のトルクが制御される。
【００２０】回転角速度検出手段２０は、速度センサー
１６の出力ＮのＡ相，Ｂ相パルスから交流電動機１４の
回転角速度ωｒ（ω＝２π・Ｎ／６０）を検出する。ト
ルク指令演算手段３０では、アクセル開度演算手段３１
で求められるアクセルの踏み込み量θAに対応した量
と、回転角速度検出手段２０で求められる電動機の回転
角速度ωｒを入力として、三相交流電動機１４に与える
トルク指令τｒが生成される。
１６の出力ＮのＡ相，Ｂ相パルスから交流電動機１４の
回転角速度ωｒ（ω＝２π・Ｎ／６０）を検出する。ト
ルク指令演算手段３０では、アクセル開度演算手段３１
で求められるアクセルの踏み込み量θAに対応した量
と、回転角速度検出手段２０で求められる電動機の回転
角速度ωｒを入力として、三相交流電動機１４に与える
トルク指令τｒが生成される。
【００２１】ベクトル制御演算手段３２は、励磁電動機
指令ｉm及び電動機トルクτMを入力とし、トルク電流指
令Ｉt*を生成する。交流電流指令発生手段３３は、交流
電流指令I1や一次角周波数ω1＊に基づいて、電流・電
圧制御手段４０に対する電流指令ｉ*（ｉu*，ｉv*，ｉw
*）を発生する。電流・電圧制御手段４０は、電流指令
ｉ*及び電動機電流ｉを入力とし、電動機トルクτMを得
るための基準信号Ｅu＊，Ｅv＊，Ｅw＊を生成する。
指令ｉm及び電動機トルクτMを入力とし、トルク電流指
令Ｉt*を生成する。交流電流指令発生手段３３は、交流
電流指令I1や一次角周波数ω1＊に基づいて、電流・電
圧制御手段４０に対する電流指令ｉ*（ｉu*，ｉv*，ｉw
*）を発生する。電流・電圧制御手段４０は、電流指令
ｉ*及び電動機電流ｉを入力とし、電動機トルクτMを得
るための基準信号Ｅu＊，Ｅv＊，Ｅw＊を生成する。
【００２２】ＰＷＭ信号発生手段４２では、基準信号
（Ｅu＊，Ｅv＊，Ｅw＊）と三角波を比較して、ＰＷＭ
信号を求め、このＰＷＭ信号を基にＰＷＭインバータ１
３のアームを構成する６個パワー素子のゲート信号を形
成する。
（Ｅu＊，Ｅv＊，Ｅw＊）と三角波を比較して、ＰＷＭ
信号を求め、このＰＷＭ信号を基にＰＷＭインバータ１
３のアームを構成する６個パワー素子のゲート信号を形
成する。
【００２３】バッテリ電流・電圧制御手段４４は、バッ
テリ電流・電圧検出器４、５の出力に基づいて、エネル
ギバッテリ１やパワーバッテリ２の電流や電圧が所定の
範囲に維持されるように制御し、この電流や電圧が許容
値を超えた場合には、リレー６、エネルギーバッテリ制
御スイッチ７、あるいは主コンタクタ１２のいずれかを
開状態として、許容値になるように制御する。この制御
の詳細については後で説明する。
テリ電流・電圧検出器４、５の出力に基づいて、エネル
ギバッテリ１やパワーバッテリ２の電流や電圧が所定の
範囲に維持されるように制御し、この電流や電圧が許容
値を超えた場合には、リレー６、エネルギーバッテリ制
御スイッチ７、あるいは主コンタクタ１２のいずれかを
開状態として、許容値になるように制御する。この制御
の詳細については後で説明する。
【００２４】図２にエネルギバッテリ１の一構成例を示
す。エネルギバッテリは、燃料改質部１００と燃料電池
セル部１２０から構成される。燃料改質部１００では、
メタノールＣＨ3ＯＨ及びまたはメタンＣＨ4と水Ｈ2Ｏ
の改質反応により、Ｈ2ガスを生成する。燃料電池セル
部１１０は、燃料電極１１２、電解１１４、酸素電極１
１６及び出力部１１８を備えており、ポンプ１９によっ
て供給されるＨ2ガスとＯ2ガスを原料として、触媒反応
により出力部１１８に、１セル当たり１Ｗ／ｃｍ2程度
のセル出力が取り出される。また、反応の結果生成され
た水Ｈ2Ｏは、ポンプ１９によって排出される。原料が
供給されるかぎり、エネルギバッテリ１には常時一定の
セル出力が出力部１１８に得られる。ポンプ１９は、所
定の条件で、キースィッチ１５のオフの場合も駆動され
る。その詳細については後で述べる。また、ポンプ１９
は冷却水の循環も行なう（図示略）。
す。エネルギバッテリは、燃料改質部１００と燃料電池
セル部１２０から構成される。燃料改質部１００では、
メタノールＣＨ3ＯＨ及びまたはメタンＣＨ4と水Ｈ2Ｏ
の改質反応により、Ｈ2ガスを生成する。燃料電池セル
部１１０は、燃料電極１１２、電解１１４、酸素電極１
１６及び出力部１１８を備えており、ポンプ１９によっ
て供給されるＨ2ガスとＯ2ガスを原料として、触媒反応
により出力部１１８に、１セル当たり１Ｗ／ｃｍ2程度
のセル出力が取り出される。また、反応の結果生成され
た水Ｈ2Ｏは、ポンプ１９によって排出される。原料が
供給されるかぎり、エネルギバッテリ１には常時一定の
セル出力が出力部１１８に得られる。ポンプ１９は、所
定の条件で、キースィッチ１５のオフの場合も駆動され
る。その詳細については後で述べる。また、ポンプ１９
は冷却水の循環も行なう（図示略）。
【００２５】図３は、主電源を構成するバッテリー１，
２の特性を示すものである。パワーバッテリー２はエネ
ルギーバッテリー１に比べて、電流の大きい範囲まで高
い電圧を維持している。ただし、無負荷状態では、エネ
ルギーバッテリー１の電圧がパワーバッテリー２の電圧
よりも高くなるように設定されている。従って、電気車
の負荷の軽い運転状態では、電動機１４の運転に必要な
電力は、主としてエネルギーバッテリー１から供給され
る。電気車の負荷が増大し、より大きなパワーが必要に
なると、主としてパワーバッテリー２からの電力が電動
機１４へ供給される。
２の特性を示すものである。パワーバッテリー２はエネ
ルギーバッテリー１に比べて、電流の大きい範囲まで高
い電圧を維持している。ただし、無負荷状態では、エネ
ルギーバッテリー１の電圧がパワーバッテリー２の電圧
よりも高くなるように設定されている。従って、電気車
の負荷の軽い運転状態では、電動機１４の運転に必要な
電力は、主としてエネルギーバッテリー１から供給され
る。電気車の負荷が増大し、より大きなパワーが必要に
なると、主としてパワーバッテリー２からの電力が電動
機１４へ供給される。
【００２６】エネルギーバッテリー１の放電電流は、最
大ＩEMAX以下になるようにエネルギーバッテリ制御スイ
ッチ７で制御される。
大ＩEMAX以下になるようにエネルギーバッテリ制御スイ
ッチ７で制御される。
【００２７】パワーバッテリー２が放電状態にあるとき
は、エネルギーバッテリー１によりパワーバッテリー２
を充電する。そのためには、エネルギーバッテリ制御ス
イッチ７をオンとし、主コンタクタ１２を開いてエネル
ギーバッテリー１からパワーバッテリー２へ電力を供給
する。このとき、バッテリー電流・電圧検出器で検出さ
れるエネルギーバッテリー１の電流がＩEMAX以下になる
よう、エネルギーバッテリ制御スイッチ７でコントロー
ルする。パワーバッテリー１の充電率が所定値（通常９
０〜１００％の範囲内）に達したときは、エネルギーバ
ッテリ制御スイッチ７をオフとし、充電を停止する。パ
ワーバッテリー２の充電が完了したら、リレー６ををオ
フにする。このとき、エネルギーバッテリー１から流れ
る電流はＩEMAX以下に制限する。パワーバッテリー２の
充電は電気車がパワーを必要としない状態を選んでおこ
なえばよい。
は、エネルギーバッテリー１によりパワーバッテリー２
を充電する。そのためには、エネルギーバッテリ制御ス
イッチ７をオンとし、主コンタクタ１２を開いてエネル
ギーバッテリー１からパワーバッテリー２へ電力を供給
する。このとき、バッテリー電流・電圧検出器で検出さ
れるエネルギーバッテリー１の電流がＩEMAX以下になる
よう、エネルギーバッテリ制御スイッチ７でコントロー
ルする。パワーバッテリー１の充電率が所定値（通常９
０〜１００％の範囲内）に達したときは、エネルギーバ
ッテリ制御スイッチ７をオフとし、充電を停止する。パ
ワーバッテリー２の充電が完了したら、リレー６ををオ
フにする。このとき、エネルギーバッテリー１から流れ
る電流はＩEMAX以下に制限する。パワーバッテリー２の
充電は電気車がパワーを必要としない状態を選んでおこ
なえばよい。
【００２８】コントローラ１０のバッテリー電流・電圧
制御手段４４の動作は、図４に示す通りである。まず、
キースイッチ１５がオフの状態で、パワーバッテリー電
流・電圧検出器５により検知されたパワーバッテリー２
の充電電圧が所定の充電電圧以上であるか否かをチェッ
クする（ステップ４０２）。もし、所定の充電電圧以上
である場合には、以下の制御は不要である。もし、パワ
ーバッテリー２の充電電圧が所定の充電電圧に達してい
ない場合には、次に回生制御を行う回生モードか否かチ
ェックする（ステップ４０３）。回生モードでないとき
は、エネルギーバッテリ制御スイッチ７を導通状態にし
て、パワーバッテリー２を充電する（ステップ４０４、
４０６）。もし、回生モードにあるときは、エネルギー
バッテリー制御スイッチ７をオフにして、パワーバッテ
リー２への充電をやめ、回生の効率を高める（ステップ
４０５）。
制御手段４４の動作は、図４に示す通りである。まず、
キースイッチ１５がオフの状態で、パワーバッテリー電
流・電圧検出器５により検知されたパワーバッテリー２
の充電電圧が所定の充電電圧以上であるか否かをチェッ
クする（ステップ４０２）。もし、所定の充電電圧以上
である場合には、以下の制御は不要である。もし、パワ
ーバッテリー２の充電電圧が所定の充電電圧に達してい
ない場合には、次に回生制御を行う回生モードか否かチ
ェックする（ステップ４０３）。回生モードでないとき
は、エネルギーバッテリ制御スイッチ７を導通状態にし
て、パワーバッテリー２を充電する（ステップ４０４、
４０６）。もし、回生モードにあるときは、エネルギー
バッテリー制御スイッチ７をオフにして、パワーバッテ
リー２への充電をやめ、回生の効率を高める（ステップ
４０５）。
【００２９】次に、キースイッチ１５がオンになると、
リレー６、主コンタクタ１２を導通状態にして、エネル
ギーバッテリー１およびパワーバッテリー２から電動機
１４へ電力を供給する（ステップ４０８〜４１０）。こ
のとき、エネルギーバッテリー１から流れる電流ＩEは
所定値以下に制限する。この制御は、バッテリー電流・
電圧検出器４によって検出されたバッテリー電流ＩEが
所定値以下になるように、エネルギーバッテリ制御スイ
ッチ７をオン・オフ制御することによってなされる。
（ステップ４１２〜４１６）。従って、エネルギーバッ
テリー１が放電状態にあって、電圧が低いときは、エネ
ルギーバッテリ制御スイッチ７を遮断状態にして、パワ
ーバッテリー２からのみ電動機１４へ電力を供給する。
リレー６、主コンタクタ１２を導通状態にして、エネル
ギーバッテリー１およびパワーバッテリー２から電動機
１４へ電力を供給する（ステップ４０８〜４１０）。こ
のとき、エネルギーバッテリー１から流れる電流ＩEは
所定値以下に制限する。この制御は、バッテリー電流・
電圧検出器４によって検出されたバッテリー電流ＩEが
所定値以下になるように、エネルギーバッテリ制御スイ
ッチ７をオン・オフ制御することによってなされる。
（ステップ４１２〜４１６）。従って、エネルギーバッ
テリー１が放電状態にあって、電圧が低いときは、エネ
ルギーバッテリ制御スイッチ７を遮断状態にして、パワ
ーバッテリー２からのみ電動機１４へ電力を供給する。
【００３０】パワーバッテリー２の充放電状態は、バッ
テリー電流・電圧検出器５で検出され、パワーバッテリ
ー２の充電電圧が所定の充電電圧以上となったときは、
エネルギーバッテリ制御スイッチ７を解放状態とし、エ
ネルギーバッテリー１からの充電を停止させる（ステッ
プ４１８〜４２０）。以下同様の処理により、電気車の
電源装置としての、エネルギーバッテリー１及びパワー
バッテリー２に関して、電流、電圧を所定の範囲に維持
するような制御がなされる。
テリー電流・電圧検出器５で検出され、パワーバッテリ
ー２の充電電圧が所定の充電電圧以上となったときは、
エネルギーバッテリ制御スイッチ７を解放状態とし、エ
ネルギーバッテリー１からの充電を停止させる（ステッ
プ４１８〜４２０）。以下同様の処理により、電気車の
電源装置としての、エネルギーバッテリー１及びパワー
バッテリー２に関して、電流、電圧を所定の範囲に維持
するような制御がなされる。
【００３１】このように、パワーバッテリー２の充電量
が所定値以下の時は、キースイッチ１５がオフであって
も、ポンプ１９を駆動してエネルギーバッテリー１の出
力を発生させて、パワーバッテリー２への充電を行な
い、パワーバッテリー２の充電量が該所定値に達したら
充電を停止する。
が所定値以下の時は、キースイッチ１５がオフであって
も、ポンプ１９を駆動してエネルギーバッテリー１の出
力を発生させて、パワーバッテリー２への充電を行な
い、パワーバッテリー２の充電量が該所定値に達したら
充電を停止する。
【００３２】なお、エネルギーバッテリー１になんらか
の異常等例えば発熱あるいは電流燃料を補充する必要が
生じたときは、リレー６をオフにする。
の異常等例えば発熱あるいは電流燃料を補充する必要が
生じたときは、リレー６をオフにする。
【００３３】図５は、パワーバッテリー２とエネルギー
バッテリー１の充放電特性を示す図である。例えば、パ
ワーバッテリー２の充電率が７５％のときは、エネルギ
ーバッテリー１の電圧が高いため、電流ｉA がエネルギ
ーバッテリー１からパワーバッテリー２へ電流が流れ
る。放電電流と充電電流が等しくなったところで、充電
電流と放電電流はバランスする。
バッテリー１の充放電特性を示す図である。例えば、パ
ワーバッテリー２の充電率が７５％のときは、エネルギ
ーバッテリー１の電圧が高いため、電流ｉA がエネルギ
ーバッテリー１からパワーバッテリー２へ電流が流れ
る。放電電流と充電電流が等しくなったところで、充電
電流と放電電流はバランスする。
【００３４】パワーバッテリー２の充電状態は、バッテ
リー電流・電圧検出器５で検出される。図６は、パワー
バッテリー充電状態の検出方法を示す図であり、ある充
填電流ＩGが流れた時の電圧ＶiGを検出し、パワーバッ
テリーの充電状態を判別する。充填電流ＩG1が流れた時
の電圧がＶiG1aのとき、充電率は７５％であり、電圧が
ＶiG1bのとき、充電率は９５％である。同様に、充填電
流ＩG2が流れた時の電圧がＶiG2aのとき、充電率７５％
であり、電圧がＶiG2bのとき、充電率は９５％である。
パワーバッテリーの充電制御の一例としては、充電率が
７５％以下になったら充電を開始し、充電率が９５％程
度になったら充電を停止するのが良い。
リー電流・電圧検出器５で検出される。図６は、パワー
バッテリー充電状態の検出方法を示す図であり、ある充
填電流ＩGが流れた時の電圧ＶiGを検出し、パワーバッ
テリーの充電状態を判別する。充填電流ＩG1が流れた時
の電圧がＶiG1aのとき、充電率は７５％であり、電圧が
ＶiG1bのとき、充電率は９５％である。同様に、充填電
流ＩG2が流れた時の電圧がＶiG2aのとき、充電率７５％
であり、電圧がＶiG2bのとき、充電率は９５％である。
パワーバッテリーの充電制御の一例としては、充電率が
７５％以下になったら充電を開始し、充電率が９５％程
度になったら充電を停止するのが良い。
【００３５】なお、本発明の電気車駆動用の電動機とし
ては、交流電動機に代えて、直流電動機を用いてもよ
い。また、直流電源を交流電動機用に、可変電圧、可変
周波数の交流電源に変換する手段としては、インバータ
ー以外の手段を用いても良い。
ては、交流電動機に代えて、直流電動機を用いてもよ
い。また、直流電源を交流電動機用に、可変電圧、可変
周波数の交流電源に変換する手段としては、インバータ
ー以外の手段を用いても良い。
【００３６】また、バッテリ電流・電圧制御手段４４に
より、エネルギバッテリ１やパワーバッテリ２の電流や
電圧を所定の範囲に維持する制御において、バッテリ電
流・電圧検出器４、５の出力を利用する方法の外に、バ
ッテリ電流・電圧検出器４、５のいずれかの１つの電流
または電圧と、交流電動機１４の１次巻線に流れる１次
電流ｉとから必要な制御情報を演算で求め、制御を行な
ってもよい。例えば、バッテリ電流・電圧検出器４の出
力と、交流電動機１４の１次巻線に流れる１次電流ｉと
によって、交流電動機１４の負荷状態、及び両バッテリ
１、２の電流・電圧の状態がわかるので、上記したのと
同様な制御を行なうことができる。
より、エネルギバッテリ１やパワーバッテリ２の電流や
電圧を所定の範囲に維持する制御において、バッテリ電
流・電圧検出器４、５の出力を利用する方法の外に、バ
ッテリ電流・電圧検出器４、５のいずれかの１つの電流
または電圧と、交流電動機１４の１次巻線に流れる１次
電流ｉとから必要な制御情報を演算で求め、制御を行な
ってもよい。例えば、バッテリ電流・電圧検出器４の出
力と、交流電動機１４の１次巻線に流れる１次電流ｉと
によって、交流電動機１４の負荷状態、及び両バッテリ
１、２の電流・電圧の状態がわかるので、上記したのと
同様な制御を行なうことができる。
【００３７】また、バッテリ電流・電圧制御手段４４に
より、電気車の回生制動時、パワーバッテリ２にエネル
ギーの回収を行なわせるようにしても良い。
より、電気車の回生制動時、パワーバッテリ２にエネル
ギーの回収を行なわせるようにしても良い。
【００３８】図７は、図１の実施例における、ハイブリ
ッドバッテリのエネルギーバッテリの制御装置部分の他
の実施例を示す図であり、１５はキースイッチ、１９０
はエネルギーバッテリ駆動ポンプ用電動機、２４はＤＣ
−ＤＣコンバータである。また、１２０は、エネルギー
バッテリの負荷を示し、エアコン用電動機１２０ａ、パ
ワーステアリング用電動機１２０ｂ、バキューム用電動
機１２０ｃが含まれる。また、１３０はエネルギーバッ
テリの負荷用リレーを示し、エアコン用電動機リレー１
３０ａ、パワーステアリング用電動機リレー１３０ｂ、
バキューム用電動機リレー１３０ｃが含まれる。さらに
エネルギーバッテリ駆動ポンプ用の電動機リレーとし
て、第一のリレー（ＲＬｆ１）１９０ａ、第二のリレー
（ＲＬｆ２）１９０ｂが含まれる。
ッドバッテリのエネルギーバッテリの制御装置部分の他
の実施例を示す図であり、１５はキースイッチ、１９０
はエネルギーバッテリ駆動ポンプ用電動機、２４はＤＣ
−ＤＣコンバータである。また、１２０は、エネルギー
バッテリの負荷を示し、エアコン用電動機１２０ａ、パ
ワーステアリング用電動機１２０ｂ、バキューム用電動
機１２０ｃが含まれる。また、１３０はエネルギーバッ
テリの負荷用リレーを示し、エアコン用電動機リレー１
３０ａ、パワーステアリング用電動機リレー１３０ｂ、
バキューム用電動機リレー１３０ｃが含まれる。さらに
エネルギーバッテリ駆動ポンプ用の電動機リレーとし
て、第一のリレー（ＲＬｆ１）１９０ａ、第二のリレー
（ＲＬｆ２）１９０ｂが含まれる。
【００３９】次に、図７のハイブリッドバッテリの制御
装置部分の動作について説明する。この実施例におい
て、エネルギーバッテリ１の駆動ポンプ１９は、起動時
にパワーバッテリ２を電源とする。図８を参照しながら
動作を説明すると、起動前、キースイッチ１５は、オフ
と成っており、エネルギーバッテリ駆動ポンプ用の電動
機のリレー１９０（第一のリレー１９０ａ、第二のリレ
ー１９０ｂ）は共にオフ状態に有る。起動時、キースイ
ッチ１５がオンになると、第一のリレー１９０ａがオン
になり、パワーバッテリ２から駆動ポンプ１９の電動機
に電力が供給されて、エネルギーバッテリ駆動ポンプ１
９が、エネルギーバッテリすなわち燃料電池に原料を供
給し、その結果エネルギーバッテリ１が出力を発生す
る。これに伴って、第二のリレー（ＲＬｆ２）１９０ｂ
が動作し、エネルギーバッテリ１から駆動ポンプ１９の
電動機に電力を供給するとともに、エネルギーバッテリ
１からパワーバッテリ２に対して充電がなされる。エネ
ルギーバッテリ１が十分な出力を発生するようになった
後、第一のリレー１９０ａはオフになる。
装置部分の動作について説明する。この実施例におい
て、エネルギーバッテリ１の駆動ポンプ１９は、起動時
にパワーバッテリ２を電源とする。図８を参照しながら
動作を説明すると、起動前、キースイッチ１５は、オフ
と成っており、エネルギーバッテリ駆動ポンプ用の電動
機のリレー１９０（第一のリレー１９０ａ、第二のリレ
ー１９０ｂ）は共にオフ状態に有る。起動時、キースイ
ッチ１５がオンになると、第一のリレー１９０ａがオン
になり、パワーバッテリ２から駆動ポンプ１９の電動機
に電力が供給されて、エネルギーバッテリ駆動ポンプ１
９が、エネルギーバッテリすなわち燃料電池に原料を供
給し、その結果エネルギーバッテリ１が出力を発生す
る。これに伴って、第二のリレー（ＲＬｆ２）１９０ｂ
が動作し、エネルギーバッテリ１から駆動ポンプ１９の
電動機に電力を供給するとともに、エネルギーバッテリ
１からパワーバッテリ２に対して充電がなされる。エネ
ルギーバッテリ１が十分な出力を発生するようになった
後、第一のリレー１９０ａはオフになる。
【００４０】このように、エネルギーバッテリ１の起動
後、第二のリレー１９０ｂは自己保持される。その後、
電気車の運転停止の為にキースイッチ１５がオフにされ
ても、このエネルギーバッテリの動作状態は続き、バッ
テリ電流・電圧検出器５で検出されるパワーバッテリ２
の電圧が所定値になる迄、エネルギーバッテリ１からパ
ワーバッテリ２に対して充電が続けられる。
後、第二のリレー１９０ｂは自己保持される。その後、
電気車の運転停止の為にキースイッチ１５がオフにされ
ても、このエネルギーバッテリの動作状態は続き、バッ
テリ電流・電圧検出器５で検出されるパワーバッテリ２
の電圧が所定値になる迄、エネルギーバッテリ１からパ
ワーバッテリ２に対して充電が続けられる。
【００４１】エネルギーバッテリ１の負荷、例えばエア
コン用電動機、パワーステアリング用電動機、バキュー
ム用電動機が、それぞれ負荷用のリレー、すなわちエア
コン用電動機リレー１３０ａ、パワーステアリング用電
動機リレー１３０ｂ、バキューム用電動機リレー１３０
ｃを介してエネルギーバッテリ１に接続されている。な
お、各負荷はこのエネルギーバッテリ１に対応するリレ
ーの他に、それぞれの負荷独自に運転停止を制御するリ
レーを備えていることは言うまでもない。
コン用電動機、パワーステアリング用電動機、バキュー
ム用電動機が、それぞれ負荷用のリレー、すなわちエア
コン用電動機リレー１３０ａ、パワーステアリング用電
動機リレー１３０ｂ、バキューム用電動機リレー１３０
ｃを介してエネルギーバッテリ１に接続されている。な
お、各負荷はこのエネルギーバッテリ１に対応するリレ
ーの他に、それぞれの負荷独自に運転停止を制御するリ
レーを備えていることは言うまでもない。
【００４２】これら補機類の負荷に対しては、エネルギ
ーバッテリ１から電力が供給される。これは、パワーバ
ッテリ２の電力を負荷変動の大きい車両の走行駆動力に
使用し、負荷変動が比較的少ない補機類例えばエアコン
には長期間にわたり一定の出力が得られるエネルギーバ
ッテリ１の電力を使用するためである。これによって、
走行可能距離を延長し、電源装置のサイズのコンバクト
化を図ることができる。また、低負荷から高負荷まで車
両の広範囲の出力要求に応えられ、走行特性を改善する
ことができる。
ーバッテリ１から電力が供給される。これは、パワーバ
ッテリ２の電力を負荷変動の大きい車両の走行駆動力に
使用し、負荷変動が比較的少ない補機類例えばエアコン
には長期間にわたり一定の出力が得られるエネルギーバ
ッテリ１の電力を使用するためである。これによって、
走行可能距離を延長し、電源装置のサイズのコンバクト
化を図ることができる。また、低負荷から高負荷まで車
両の広範囲の出力要求に応えられ、走行特性を改善する
ことができる。
【００４３】なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、エネ
ルギーバッテリ１の電力で補助バッテリ３を充電する。
この充電の制御は、バッテリ電流・電圧制御手段４４に
よって補助バッテリ３の電圧を監視しながら行われる。
ルギーバッテリ１の電力で補助バッテリ３を充電する。
この充電の制御は、バッテリ電流・電圧制御手段４４に
よって補助バッテリ３の電圧を監視しながら行われる。
【００４４】図９は、図１の実施例における、エネルギ
ーバッテリ１の制御装置部分の他の実施例を示す図で
あ。この実施例において、エネルギーバッテリ１の駆動
ポンプ１９は、起動時に補助バッテリ３を電源とする。
図１０を参照しながら動作を説明すると、起動前、キー
スイッチ１５は、オフと成っており、エネルギーバッテ
リ駆動ポンプ１９の電動機用のリレー１９０はオフ状態
に有る。起動時、キースイッチ１５がオンになると、リ
レー１９０がオンになり、補助バッテリ３から駆動ポン
プ１９０の電動機に電力が供給されて、駆動ポンプ１９
がエネルギーバッテリすなわち燃料電池に原料を供給
し、その結果エネルギーバッテリ１が出力を発生する。
これに伴って、エネルギーバッテリ１からパワーバッテ
リ２に対して充電がなされる。その後、電気車の運転停
止の為にキースイッチ１５がオフにされても、このエネ
ルギーバッテリの動作状態は続き、バッテリ電流・電圧
検出器５で検出されるパワーバッテリ２の電圧が所定値
になる迄、エネルギーバッテリ１からパワーバッテリ２
に対して充電が続けられる。
ーバッテリ１の制御装置部分の他の実施例を示す図で
あ。この実施例において、エネルギーバッテリ１の駆動
ポンプ１９は、起動時に補助バッテリ３を電源とする。
図１０を参照しながら動作を説明すると、起動前、キー
スイッチ１５は、オフと成っており、エネルギーバッテ
リ駆動ポンプ１９の電動機用のリレー１９０はオフ状態
に有る。起動時、キースイッチ１５がオンになると、リ
レー１９０がオンになり、補助バッテリ３から駆動ポン
プ１９０の電動機に電力が供給されて、駆動ポンプ１９
がエネルギーバッテリすなわち燃料電池に原料を供給
し、その結果エネルギーバッテリ１が出力を発生する。
これに伴って、エネルギーバッテリ１からパワーバッテ
リ２に対して充電がなされる。その後、電気車の運転停
止の為にキースイッチ１５がオフにされても、このエネ
ルギーバッテリの動作状態は続き、バッテリ電流・電圧
検出器５で検出されるパワーバッテリ２の電圧が所定値
になる迄、エネルギーバッテリ１からパワーバッテリ２
に対して充電が続けられる。
【００４５】エネルギーバッテリ１の負荷は図７の場合
と同様、それぞれ負荷用のリレー、すなわちエアコン用
電動機リレー１３０ａ、パワーステアリング用電動機リ
レー１３０ｂ、バキューム用電動機リレー１３０ｃを介
してエネルギーバッテリ１に接続されており、これらの
負荷は、エネルギーバッテリ１から電力が供給される。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、エネルギーバッテ
リ１の電力で補助バッテリ３を充電する。この充電の制
御は、パワーバッテリ２に対する場合と同様に、充電バ
ッテリ電流・電圧制御手段４４によって補助バッテリ３
の電圧を監視しながら行われ、キースイッチ１５がオフ
にされても継続し、電圧が所定値になると駆動ポンプ１
９を停止させて終了する。この実施例でも、パワーバッ
テリ２の電力を負荷変動の大きい車両の走行駆動力に使
用し、負荷変動が比較的少ない補機類例えばエアコンに
は、定出力の得られるエネルギーバッテリ１の電力を使
用する。また、この実施例は、エネルギーバッテリ１の
起動時に補助バッテリ３を電源とするがこれは駆動ポン
プ１９による動力消費が比較的少ないときに効果的であ
る。
と同様、それぞれ負荷用のリレー、すなわちエアコン用
電動機リレー１３０ａ、パワーステアリング用電動機リ
レー１３０ｂ、バキューム用電動機リレー１３０ｃを介
してエネルギーバッテリ１に接続されており、これらの
負荷は、エネルギーバッテリ１から電力が供給される。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、エネルギーバッテ
リ１の電力で補助バッテリ３を充電する。この充電の制
御は、パワーバッテリ２に対する場合と同様に、充電バ
ッテリ電流・電圧制御手段４４によって補助バッテリ３
の電圧を監視しながら行われ、キースイッチ１５がオフ
にされても継続し、電圧が所定値になると駆動ポンプ１
９を停止させて終了する。この実施例でも、パワーバッ
テリ２の電力を負荷変動の大きい車両の走行駆動力に使
用し、負荷変動が比較的少ない補機類例えばエアコンに
は、定出力の得られるエネルギーバッテリ１の電力を使
用する。また、この実施例は、エネルギーバッテリ１の
起動時に補助バッテリ３を電源とするがこれは駆動ポン
プ１９による動力消費が比較的少ないときに効果的であ
る。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、常時一定の出力を発生
するエネルギーバッテリーから、パワーバッテリーへ電
力を供給して充電することにより、低負荷から高負荷ま
で広範囲にわたる出力要求特性を満足させつつ、長期間
走行することが可能となる。特に、パワーバッテリの電
力を負荷変動の大きい車両の走行駆動力に使用し、負荷
変動が比較的少ない補機類には長期間にわたり一定の出
力が得られるエネルギーバッテリの電力を使用すること
によって、走行可能距離を延長し、電源装置のサイズの
コンパクト化を図ることができる。また、低負荷から高
負荷まで車両の広範囲の出力要求に応えられ、走行特性
を改善することができる。
するエネルギーバッテリーから、パワーバッテリーへ電
力を供給して充電することにより、低負荷から高負荷ま
で広範囲にわたる出力要求特性を満足させつつ、長期間
走行することが可能となる。特に、パワーバッテリの電
力を負荷変動の大きい車両の走行駆動力に使用し、負荷
変動が比較的少ない補機類には長期間にわたり一定の出
力が得られるエネルギーバッテリの電力を使用すること
によって、走行可能距離を延長し、電源装置のサイズの
コンパクト化を図ることができる。また、低負荷から高
負荷まで車両の広範囲の出力要求に応えられ、走行特性
を改善することができる。
【図１】本発明の一実施例になる電気車の駆動制御装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】図１のエネルギバッテリーの一構成例を示す図
である。
である。
【図３】主電源を構成するバッテリーの特性を示す図で
ある。
ある。
【図４】図１のバッテリー電流・電圧制御手段の動作を
示すフロー図である。
示すフロー図である。
【図５】パワーバッテリーとエネルギバッテリーの充放
電特性を示す図である。
電特性を示す図である。
【図６】パワーバッテリー充電状態の検出方法を示す図
である。
である。
【図７】図１の実施例における、エネルギーバッテリの
制御装置部分の他の実施例を示す図である。
制御装置部分の他の実施例を示す図である。
【図８】図７の動作を示すタイムチャートである。
【図９】図１の実施例における、エネルギーバッテリの
制御装置部分の他の実施例を示す図である。
制御装置部分の他の実施例を示す図である。
【図１０】図９の動作を示すタイムチャートである。
１…エネルギバッテリー、２…パワーバッテリ、３…補
助バッテリ、１２…主コンタクタ、１３…インバータ、
１４…電動機、１５…コントローラ、１６…速度セン
サ、１７…電流検出器、１８…アクセルスイッチ、１９
…シフトスイッチ、２０…回転速度検出回路、３０…ト
ルク指令演算手段、３２…ベクトル制御演算手段、４０
…電動機電流・電圧制御手段、４２…ＰＷＭ信号発生手
段
助バッテリ、１２…主コンタクタ、１３…インバータ、
１４…電動機、１５…コントローラ、１６…速度セン
サ、１７…電流検出器、１８…アクセルスイッチ、１９
…シフトスイッチ、２０…回転速度検出回路、３０…ト
ルク指令演算手段、３２…ベクトル制御演算手段、４０
…電動機電流・電圧制御手段、４２…ＰＷＭ信号発生手
段
Claims (10)
- 【請求項１】搭載された直流電源を動力源とする車両駆
動用の電動機と、前記電動機の回転を制御する信号を発
生する信号発生手段を含む制御装置と、キースイッチと
を有する電気車の駆動装置において、 前記直流電源を、二次電池からなり、前記電動機に接続
されたパワーバッテリーと、燃料電池からなり、エネル
ギーバッテリ制御スイッチを介して前記パワーバッテリ
ーに並列に接続されたエネルギーバッテリーとによって
構成し、 前記パワーバッテリー、エネルギーバッテリーまたは電
動機のいずれかの電流もしくは電圧に基づいて前記エネ
ルギーバッテリ制御スイッチを制御し、前記直流電源の
電圧を所定の範囲に維持するバッテリー電流・電圧制御
手段と、 前記キースイッチのオフ時に、前記パワーバッテリーの
充電量が所定値以下の時は、前記エネルギーバッテリー
から前記パワーバッテリーへの充電を行ない、前記充電
量が該所定値よりも大きい時は充電を停止する充電制御
手段とを備えた、ことを特徴とするハイブリッドバッテ
リを備えた電気車の駆動装置。 - 【請求項２】搭載された直流電源を可変電圧、可変周波
数の交流電源に変換するインバータと、車両駆動用の三
相交流電動機と、前記インバータを制御する信号を発生
する信号発生手段と、キースイッチとを有する電気車の
駆動装置において、 前記直流電源を、二次電池からなり、前記インバータを
介して前記三相交流電動機に接続されたパワーバッテリ
ーと、常時定出力を発生する燃料電池からなり、エネル
ギーバッテリ制御スイッチを介して前記パワーバッテリ
ーに並列に接続されたエネルギーバッテリーとによって
構成し、 前記パワーバッテリー、前記エネルギーバッテリーまた
は前記三相交流電動機又はインバータ入力電流のいずれ
かの電流もしくは電圧に基づいて、前記エネルギーバッ
テリ制御スイッチを制御し、前記直流電源の電圧を所定
の範囲に維持する、バッテリー電流・電圧制御手段と、 前記キースイッチのオフ時に、前記パワーバッテリーの
充電量が所定値以下の時は、前記エネルギーバッテリー
から前記パワーバッテリーへの充電を行ない、前記充電
量が該所定値よりも大きい時は充電を停止する、充電制
御手段とを備えた、ことを特徴とするハイブリッドバッ
テリを備えた電気車の駆動装置。 - 【請求項３】電気車の無負荷状態における、前記エネル
ギーバッテリーの初期電圧を前記パワーバッテリーの初
期電圧よりも高く設定した、ことを特徴とする請求項１
または２記載のハイブリッドバッテリを備えた電気車の
駆動装置。 - 【請求項４】前記エネルギバッテリーは、燃料の供給や
水の循環を行なう駆動ポンプを備え、該駆動ポンプは、
起動時に前記パワーバッテリを電源とすることを特徴と
する請求項１または２記載のハイブリッドバッテリを備
えた電気車の駆動装置。 - 【請求項５】前記エネルギバッテリーは、燃料の供給や
水の循環を行なう駆動ポンプを備え、該駆動ポンプは、
起動時に補助バッテリを電源とすることを特徴とする請
求項１または２記載のハイブリッドバッテリを備えた電
気車の駆動装置。 - 【請求項６】電気車は、エアコン用電動機、パワーステ
アリング用電動機、バキューム用電動機を含む補機類を
備え、これらの補機類は、前記エネルギーバッテリを電
源として駆動されることを特徴とする請求項１、２また
は３に記載のハイブリッドバッテリを備えた電気車の駆
動装置。 - 【請求項７】搭載された主電源からの直流電源を可変電
圧、可変周波数の交流電源に変換するインバータと、車
両駆動用の三相交流電動機と、該三相交流電動機の電流
及び回転速度を検出する電流センサ及び速度センサと、
アクセル開度及び前記速度センサの出力に基づいて三相
交流電流指令を発生する交流電流指令発生手段と、前記
三相交流電流指令と前記三相交流電動機に流れる電流と
に基づいて前記インバータを制御する信号を発生するＰ
ＷＭ信号発生手段と、キースイッチを有する電気車の駆
動装置において、 前記主電源を、二次電池からなり、主コンタクタ及び前
記インバータを介して前記三相交流電動機に接続された
パワーバッテリーと、燃料電池からなり、エネルギーバ
ッテリ制御スイッチを介して前記パワーバッテリーに並
列に接続されたエネルギーバッテリーとによって構成
し、 前記パワーバッテリー及び前記エネルギーバッテリーの
電流を検出する電流センサと、 前記パワーバッテリー、前記エネルギーバッテリーまた
は前記三相交流電動機またはインバータ入力電流のいず
れかの電流もしくは電圧に基づいて、前記エネルギーバ
ッテリ制御スイッチを制御し、前記直流電源の電圧を所
定の範囲に維持する、バッテリー電流・電圧制御手段と
を備えた、 前記キースイッチのオフ時に、前記パワーバッテリーの
充電量が所定値以下の時は、前記エネルギーバッテリー
から前記パワーバッテリーへの充電を行ない、前記充電
量が該所定値よりも大きい時は充電を停止する充電制御
手段とを備えた、 ことを特徴とするハイブリッドバッ
テリを備えた電気車の駆動装置。 - 【請求項８】搭載された直流電源を動力源とする車両駆
動用の電動機と、該電動機の回転を制御する信号を発生
する信号発生手段とを有する電気車の制御方法であっ
て、前記直流電源は、二次電池からなり、前記電動機に
接続されたパワーバッテリーと、常時定出力を発生する
燃料電池からなり、エネルギーバッテリ制御スイッチを
介して前記パワーバッテリーに並列に接続されたエネル
ギーバッテリーと、これらのバッテリーのオンオフを制
御するキースイッチとによって構成されたものにおい
て、 バッテリー電流・電圧制御手段により、前記パワーバッ
テリー、前記エネルギーバッテリーまたは前記電動機の
いずれかの電流もしくは電圧に基づいて、前記エネルギ
ーバッテリ制御スイッチを制御することにより、前記エ
ネルギーバッテリーから前記パワーバッテリーへ充電し
て前記直流電源の電圧を所定の範囲に維持し、 前記キースイッチのオフ時に、前記パワーバッテリーの
充電量が所定値以下の時は、前記エネルギーバッテリー
から前記パワーバッテリーへの充電を行ない、前記充電
量が該所定値よりも大きい時は充電を停止する、 ことを特徴とするハイブリッドバッテリを備えた電気車
の駆動制御方法。 - 【請求項９】前記エネルギバッテリーは、燃料の供給や
水の循環を行なうためのポンプを備え、起動時にパワー
バッテリを電源として前記ポンプを駆動することを特徴
とする請求項８記載のハイブリッドバッテリを備えた電
気車の駆動制御方法。 - 【請求項１０】電気車は、エアコン用電動機、パワース
テアリング用電動機、バキューム用電動機を含む補機類
を備え、これらの補機類を、前記エネルギーバッテリを
電源として駆動することを特徴とする請求項８記載のハ
イブリッドバッテリを備えた電気車の駆動制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29732994A JP3515619B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 電気車の駆動装置及び駆動制御方法 |
| US08/565,096 US5808448A (en) | 1994-11-30 | 1995-11-30 | Method and apparatus for operating an electric vehicle having a hybrid battery |
| JP2001103868A JP3670978B2 (ja) | 1994-11-30 | 2001-04-02 | ハイブリッドバッテリーを備えた電気車の駆動装置及び駆動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29732994A JP3515619B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 電気車の駆動装置及び駆動制御方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001103868A Division JP3670978B2 (ja) | 1994-11-30 | 2001-04-02 | ハイブリッドバッテリーを備えた電気車の駆動装置及び駆動制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08163711A true JPH08163711A (ja) | 1996-06-21 |
| JP3515619B2 JP3515619B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=17845111
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29732994A Expired - Fee Related JP3515619B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 電気車の駆動装置及び駆動制御方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001103868A Expired - Fee Related JP3670978B2 (ja) | 1994-11-30 | 2001-04-02 | ハイブリッドバッテリーを備えた電気車の駆動装置及び駆動制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5808448A (ja) |
| JP (2) | JP3515619B2 (ja) |
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