JPH09322314A - Electric motorcar power supply controller - Google Patents
Electric motorcar power supply controllerInfo
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- JPH09322314A JPH09322314A JP8161096A JP16109696A JPH09322314A JP H09322314 A JPH09322314 A JP H09322314A JP 8161096 A JP8161096 A JP 8161096A JP 16109696 A JP16109696 A JP 16109696A JP H09322314 A JPH09322314 A JP H09322314A
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- H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
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- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリの他に大容量
のキャパシタを具え、これらから電気自動車の車両駆動
モータに給電したり、あるいは車両駆動モータからこれ
らに回生充電したりする電気自動車電源制御装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a large-capacity capacitor in addition to a battery, and supplies electric power to a vehicle drive motor of an electric vehicle or regeneratively charges them from the vehicle drive motor. The present invention relates to a control device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電気自動車は車両駆動モータを駆動源と
しているが、その車両駆動モータに給電する電源とし
て、鉛蓄電池やニッケル・カドミウム電池等の二次電池
（バッテリ）を用いることが知られている。しかし、こ
のような二次電池は、放電するまでに走行できる距離が
比較的短く、また充電時間が長いという欠点がある。2. Description of the Related Art An electric vehicle uses a vehicle drive motor as a drive source. It is known to use a secondary battery (battery) such as a lead storage battery or a nickel-cadmium battery as a power source for supplying power to the vehicle drive motor. There is. However, such a secondary battery has drawbacks in that it can travel a relatively short distance before being discharged and has a long charging time.
【０００３】一方、充電時間が短い蓄電手段としてはキ
ャパシタがあり、小型ながら大容量であるところの電気
二重層コンデンサを、電気自動車の電源として用いるこ
とが提案されている（例、実開平３−104002号公報）。
しかし、この場合には早く放電してしまい、短時間しか
走行できないので、道路上に充電ステーションを数多く
設置しておかなければならないという欠点がある。On the other hand, there is a capacitor as a storage means for a short charging time, and it has been proposed to use an electric double layer capacitor, which is small in size and has a large capacity, as a power source for an electric vehicle (eg, practical use 3-). 104002 publication).
However, in this case, the battery discharges quickly and can travel only for a short time. Therefore, there is a drawback that many charging stations must be installed on the road.
【０００４】そこで、上記のような欠点をなくすため、
蓄電手段としてバッテリと急速充電可能であるところの
キャパシタの両方を搭載し、車両の走行状態あるいはキ
ャパシタの充電状態等に基づいて、これらの蓄電手段か
ら車両駆動モータへの給電を制御したり、車両駆動モー
タから蓄電手段への回生充電を制御したりする電気自動
車電源制御装置が考えられている（例、特開平６− 864
07号公報）。Therefore, in order to eliminate the above drawbacks,
Both a battery and a capacitor that can be rapidly charged are installed as power storage means, and the power supply from these power storage means to the vehicle drive motor is controlled based on the running state of the vehicle or the charge state of the capacitor, An electric vehicle power supply control device for controlling regenerative charging from a drive motor to a power storage means has been considered (eg, JP-A-6-864).
No. 07).
【０００５】このような電気自動車電源制御装置におい
て回生充電がなされる際、キャパシタの電圧がバッテリ
の電圧よりも大幅に低いと、キャパシタに過大な充電電
流が流れ込み、キャパシタを破壊してしまうことがあ
る。そこで、電圧差が所定値以上あれば充電電流を断続
して流し、所定値以下になれば充電電流を連続して流す
ように制御して、破壊を防止するようにしたものもある
（特開平６−276616号公報）。When regenerative charging is performed in such an electric vehicle power supply control device, if the voltage of the capacitor is significantly lower than the voltage of the battery, an excessive charging current may flow into the capacitor and destroy the capacitor. is there. Therefore, there is also a device in which the charging current is intermittently supplied when the voltage difference is a predetermined value or more, and the charging current is continuously supplied when the voltage difference is a predetermined value or less to prevent the destruction (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10 (1999) -264242). 6-276616).
【０００６】また、加速に必要とする電力に変動があっ
たり、あるいは減速時に発生される回生電力に変動があ
ったりした場合、バッテリとキャパシタとの間で電力の
授受が発生することがあり、無用の電力損失を生ずるこ
とがあった。そこで、そのような電力の授受を防止する
ものも提案されている（例、特願平７−129116号）。If the power required for acceleration fluctuates or the regenerative power generated during deceleration fluctuates, electric power may be transferred between the battery and the capacitor. It may cause unnecessary power loss. Therefore, a device for preventing such transfer of electric power has also been proposed (eg, Japanese Patent Application No. 7-129116).
【０００７】図４は、そのような従来の電気自動車電源
制御装置のブロック図である。図４において、１はキャ
パシタ、２は双方向コンバータ、３はコンバータ制御
部、４はバッテリ、５は電流検出回路、６はインバー
タ、７は車両駆動モータ、２０はキャパシタ、２１はリ
アクトル、２２はトランジスタ、２３，２４はダイオー
ド、２５はトランジスタ、２６はキャパシタ、２７，２
８は電流検出回路である。キャパシタ２０，２６は、平
滑用である。FIG. 4 is a block diagram of such a conventional electric vehicle power supply control device. In FIG. 4, 1 is a capacitor, 2 is a bidirectional converter, 3 is a converter controller, 4 is a battery, 5 is a current detection circuit, 6 is an inverter, 7 is a vehicle drive motor, 20 is a capacitor, 21 is a reactor, and 22 is Transistors, 23 and 24 are diodes, 25 is a transistor, 26 is a capacitor, 27 and 2
Reference numeral 8 is a current detection circuit. The capacitors 20 and 26 are for smoothing.
【０００８】キャパシタ１としては、例えば電気二重層
コンデンサが用いられ、車両駆動モータ７としては、交
流モータが用いられる。インバータ２は、車両駆動モー
タ７に給電する場合には（つまり力行時には）、各蓄電
手段からの直流電圧を交流に変換する。また、減速時
に、車両駆動モータ７が発電機動作をさせられた場合に
は（つまり回生時には）、その交流発電電圧を直流電圧
に変換する。For example, an electric double layer capacitor is used as the capacitor 1, and an AC motor is used as the vehicle drive motor 7. When power is supplied to the vehicle drive motor 7 (that is, at the time of power running), the inverter 2 converts the DC voltage from each power storage unit into AC. Further, when the vehicle drive motor 7 is made to operate as a generator during deceleration (that is, at the time of regeneration), the AC generated voltage is converted into a DC voltage.
【０００９】電流検出回路５は、インバータ６を流れる
電流の値および流れる方向を検出する。電流の方向によ
って、回生時か非回生時かを判定することが出来る。図
示するように、インバータ６の入力側に流れ込む方向を
マイナス方向とし、入力側から流れ出す方向をプラス方
向とすると、マイナス方向であれば非回生時であり、プ
ラス方向であれば回生時である。The current detection circuit 5 detects the value and direction of the current flowing through the inverter 6. Depending on the direction of the current, it is possible to determine whether it is during regeneration or non-regeneration. As shown in the figure, if the direction flowing into the input side of the inverter 6 is the negative direction and the direction flowing out from the input side is the positive direction, the negative direction is the non-regenerative time, and the positive direction is the regenerative time.
【００１０】双方向コンバータ２は、キャパシタ１から
バッテリ４の方向に向っては昇圧し、その逆の方向に向
っては降圧するよう制御されるコンバータであり、次の
ような公知の昇圧コンバータ，降圧コンバータを組み合
わせたものである。The bidirectional converter 2 is a converter which is controlled so as to boost the voltage in the direction from the capacitor 1 to the battery 4 and to lower the voltage in the opposite direction. It is a combination of step-down converters.
【００１１】図６は公知の昇圧コンバータであり、５
０，５１は入力端子、５２，５６は平滑用のキャパシ
タ、５３はリアクトル、５４はスイッチング用のトラン
ジスタ、５５は逆流阻止用のダイオード、５７，５８は
出力端子、Ｖi は入力電圧、Ｖoは出力電圧、ＩL はリ
アクトルを流れる電流である。図７は図６の昇圧コンバ
ータの動作波形図であり、（ａ）はトランジスタ５４の
オン，オフ期間、（ｂ）は電流ＩL の変化、（ｃ）は出
力電圧Ｖo の変化を示す。FIG. 6 shows a known boost converter, 5
0 and 51 are input terminals, 52 and 56 are smoothing capacitors, 53 is a reactor, 54 is a switching transistor, 55 is a reverse current blocking diode, 57 and 58 are output terminals, V i is an input voltage, V o Is the output voltage and I L is the current flowing through the reactor. 7A and 7B are operation waveform diagrams of the boost converter of FIG. 6, in which FIG. 7A shows an ON / OFF period of the transistor 54, FIG. 7B shows a change in the current I L , and FIG. 7C shows a change in the output voltage V o .
【００１２】トランジスタ５４がオンするとダイオード
５５がオフとなり、入力端子５０→リアクトル５３→ト
ランジスタ５４→入力端子５１の経路で電流が流れ、リ
アクトル５３に電磁エネルギーが蓄積される。その間、
出力端子５７，５８へは、キャパシタ５６から放電され
る。トランジスタ５４がオフするとダイオード５５がオ
ンとなり、リアクトル５３に蓄積されていた電磁エネル
ギーによって誘起された電圧と入力電圧Ｖi とが重畳さ
れ、入力端子５０→リアクトル５３→ダイオード５５→
出力端子５７，５８およびキャパシタ５６→入力端子５
１の経路で電流が流れる。従って、トランジスタ５４の
オン期間をＴON，オフ期間をＴOFF とすれば、平均とし
ての出力電圧ＶO は、次式のようになる。 出力電圧（昇圧電圧）は、トランジスタ５４のオン，オ
フの期間を適宜調節することにより変化させることが出
来る。When the transistor 54 is turned on, the diode 55 is turned off, a current flows through the path of the input terminal 50 → reactor 53 → transistor 54 → input terminal 51, and electromagnetic energy is accumulated in the reactor 53. in the meantime,
The capacitor 56 is discharged to the output terminals 57 and 58. When the transistor 54 is turned off, the diode 55 is turned on, the voltage induced by the electromagnetic energy accumulated in the reactor 53 and the input voltage V i are superimposed, and the input terminal 50 → reactor 53 → diode 55 →
Output terminals 57 and 58 and capacitor 56 → input terminal 5
The current flows through the route of 1. Therefore, if the ON period of the transistor 54 is T ON and the OFF period is T OFF , the average output voltage V O is given by the following equation. The output voltage (boosted voltage) can be changed by appropriately adjusting the on / off period of the transistor 54.
【００１３】図８は公知の降圧コンバータであり、７
０，７１は入力端子、７２，７６は平滑用のキャパシ
タ、７３はスイッチング用のトランジスタ、７４はフラ
イホイール用のダイオード、７５はリアクトル、７７，
７８は出力端子、Ｖi は入力電圧、Ｖo は出力電圧、Ｉ
L はリアクトルを流れる電流である。図９は図６の昇圧
コンバータの動作波形図であり、（ａ）はトランジスタ
７３のオン，オフ期間、（ｂ）は電流ＩL の変化、
（ｃ）は出力電圧Ｖo の変化を示す。FIG. 8 shows a known step-down converter.
0 and 71 are input terminals, 72 and 76 are smoothing capacitors, 73 is a switching transistor, 74 is a flywheel diode, 75 is a reactor, and 77,
78 is an output terminal, V i is an input voltage, V o is an output voltage, and I
L is the current flowing through the reactor. 9A and 9B are operation waveform diagrams of the boost converter of FIG. 6, in which FIG. 9A is an on / off period of the transistor 73, FIG. 9B is a change in the current I L ,
(C) shows changes in the output voltage V o .
【００１４】トランジスタ７３がオンするとダイオード
７４がオフとなり、入力端子７０→トランジスタ７３→
リアクトル７５→出力端子７７，７８およびキャパシタ
７６→入力端子７１の経路で電流が流れ、リアクトル７
５に電磁エネルギーが蓄積される。トランジスタ７３が
オフすると、リアクトル７５に蓄積されていた電磁エネ
ルギーによって誘起された電圧により、リアクトル７５
→出力端子７７，７８およびキャパシタ７６→ダイオー
ド７４の経路で電流が流れる。従って、トランジスタ７
３のオン期間をＴON，オフ期間をＴOFF とすれば、平均
としての出力電圧ＶO は、次式のようになる。 出力電圧（降圧電圧）は、トランジスタ７３のオン，オ
フの期間を適宜調節することにより変化させることが出
来る。When the transistor 73 is turned on, the diode 74 is turned off, and the input terminal 70 → transistor 73 →
Current flows through the path of the reactor 75 → the output terminals 77 and 78 and the capacitor 76 → the input terminal 71, and the reactor 7
Electromagnetic energy is stored in 5. When the transistor 73 is turned off, the voltage induced by the electromagnetic energy stored in the reactor 75 causes the reactor 75 to move.
→ Current flows through the path of the output terminals 77 and 78 and the capacitor 76 → the diode 74. Therefore, the transistor 7
If the ON period of 3 is T ON and the OFF period is T OFF , the average output voltage V O is given by the following equation. The output voltage (step-down voltage) can be changed by appropriately adjusting the on / off period of the transistor 73.
【００１５】図４の双方向コンバータ２に戻るが、双方
向コンバータ２において、昇圧動作は、トランジスタ２
５をオフにしたまま、トランジスタ２２をオン，オフす
ることによって行われる。降圧動作は、トランジスタ２
２をオフにしたまま、トランジスタ２５をオン，オフす
ることによって行われる。電流検出回路５からの検出信
号の符号がプラスの時（回生時）は、降圧動作させら
れ、マイナスの時（非回生時）は昇圧動作させられる。Returning to the bidirectional converter 2 in FIG. 4, in the bidirectional converter 2, the boosting operation is performed by the transistor 2
This is performed by turning on and off the transistor 22 while keeping 5 turned off. Step-down operation is performed by transistor 2
This is performed by turning on and off the transistor 25 while keeping 2 turned off. When the sign of the detection signal from the current detection circuit 5 is positive (during regeneration), the step-down operation is performed, and when it is negative (during non-regeneration), the step-up operation is performed.
【００１６】回生時に降圧する理由は、次の通りであ
る。インバータ６からの回生電圧でキャパシタ１を充電
する場合、仮に双方向コンバータ２が無くて直接キャパ
シタ１を充電するとすれば、キャパシタ１の両端電圧が
低い間は過大な充電電流が流れると共に、バッテリ４か
らも電流が流れ出して充電しようとする。そうすると、
インバータ６の直流側電圧は低下し、他の電気負荷（図
示せず）への給電電圧も低下してしまう。そこで、バッ
テリ４との間に双方向コンバータ２を介在させ、インバ
ータ６の直流側電圧は低下させることなく、キャパシタ
１に印加する電圧は充電可能で且つ充電電流を過大とし
ない電圧に降圧する。降圧の程度（降圧比）は、キャパ
シタ１の充電電圧が上昇して来るにつれ、少なくされ
る。The reason why the voltage is lowered during regeneration is as follows. When the capacitor 1 is charged by the regenerative voltage from the inverter 6, if the bidirectional converter 2 is not provided and the capacitor 1 is directly charged, an excessive charging current flows while the voltage across the capacitor 1 is low, and the battery 4 is charged. Current also flows out from the battery and tries to charge. Then,
The DC side voltage of the inverter 6 drops, and the power supply voltage to other electric loads (not shown) also drops. Therefore, the bidirectional converter 2 is interposed between the battery 4 and the DC side voltage of the inverter 6 without lowering, and the voltage applied to the capacitor 1 is reduced to a voltage at which charging is possible and a charging current is not excessive. The degree of step-down (step-down ratio) is reduced as the charging voltage of the capacitor 1 rises.
【００１７】充電されているキャパシタ１から給電する
場合に昇圧する理由は、バッテリ４よりもやや高い電圧
にしなければ、給電できないからである。キャパシタ１
の放電が進むにつれて、キャパシタ１の電圧は低下す
る。そのように低下しても、なおキャパシタ１から給電
が続けられるようにするためには、依然としてバッテリ
電圧よりも高い電圧に昇圧しなければならない。従っ
て、昇圧の程度（昇圧比）は放電が進むにつれて次第に
大としてゆく必要がある。The reason for boosting the voltage when power is supplied from the charged capacitor 1 is that power cannot be supplied unless the voltage is slightly higher than that of the battery 4. Capacitor 1
The voltage of the capacitor 1 decreases as the discharge of 1 advances. Even with such a drop, the voltage still needs to be boosted to a voltage higher than the battery voltage in order to continue the power supply from the capacitor 1. Therefore, the degree of boosting (step-up ratio) needs to be gradually increased as the discharge progresses.
【００１８】コンバータ制御部３は、双方向コンバータ
２の昇圧，降圧動作を制御する。電流検出回路２７，２
８は、双方向コンバータ２の入力側，出力側に流れる電
流を検出してコンバータ制御部３に知らせ、キャパシタ
１とバッテリ４間に無用の電流が流れないよう、双方向
コンバータ２に流れる電流を制御する。なお、過大電流
が検出された場合には、動作停止等の保護措置を講じさ
せる。The converter control unit 3 controls the step-up and step-down operations of the bidirectional converter 2. Current detection circuit 27, 2
Reference numeral 8 detects the currents flowing in the input side and the output side of the bidirectional converter 2 and informs the converter control unit 3 that the current flowing in the bidirectional converter 2 is prevented so that an unnecessary current does not flow between the capacitor 1 and the battery 4. Control. If an excessive current is detected, take protective measures such as stopping the operation.
【００１９】即ち、加速時にはインバータ６へ電流を供
給する必要があるが、要求される電流が規定電流以下で
あればバッテリ４からのみ供給し、それ以上要求される
場合には、不足分の電流をキャパシタ１から供給するよ
う、キャパシタ１の電圧を昇圧する。そのようにする
と、キャパシタ１からバッテリ４へ電流が流れ込むこと
はない。また、減速時（回生時）には、インバータ６か
らの回生電流が規定電流以下であればバッテリ４へのみ
回生し、それ以上あれば、余剰分の電流だけキャパシタ
１へ流れてゆくよう降圧する。That is, it is necessary to supply a current to the inverter 6 at the time of acceleration, but if the required current is less than the specified current, it is supplied only from the battery 4, and if more is required, the shortage of current is required. Is supplied from the capacitor 1, the voltage of the capacitor 1 is boosted. By doing so, no current flows from the capacitor 1 to the battery 4. Further, during deceleration (during regeneration), if the regenerative current from the inverter 6 is less than or equal to the specified current, it is regenerated only to the battery 4, and if it is more than that, a step down is performed so that an excess current flows to the capacitor 1. .
【００２０】[0020]
（問題点）しかしながら、前記した従来の電気自動車電
源制御装置には、次のような問題点があった。第１の問
題点は、キャパシタ１に充電された電荷をより多く放電
させようとすればするほど、双方向コンバータ２の昇圧
能力をより一層大にしておかなければならず、コンバー
タの重量，コストが大になるという点である。第２の問
題点は、キャパシタ１への回生は双方向コンバータ２の
降圧動作によって行われるので、キャパシタ１への回生
電力は双方向コンバータ２の降圧動作時容量により制限
されるし、キャパシタの充電電圧もバッテリ電圧以下に
制限されるという点である。第３の問題点は、キャパシ
タ１に流れる電流は充電時でも放電時でも必ず双方向コ
ンバータ２を通過する構成となっているので、通過する
度にそこで幾らかの電力が失われ、エネルギーの伝達効
率が悪いという点である。(Problem) However, the above-described conventional electric vehicle power supply control device has the following problems. The first problem is that the more the charge stored in the capacitor 1 is discharged, the more the boosting capability of the bidirectional converter 2 needs to be increased. Is that it will become large. The second problem is that since the regeneration to the capacitor 1 is performed by the step-down operation of the bidirectional converter 2, the regenerative power to the capacitor 1 is limited by the capacity of the bidirectional converter 2 during the step-down operation, and the capacitor charging. The voltage is also limited to the battery voltage or less. The third problem is that the current flowing through the capacitor 1 always passes through the bidirectional converter 2 during charging and discharging, so that some power is lost each time it passes and energy is transferred. It is inefficient.
【００２１】（問題点の説明）まず、第１の問題点につ
いて説明する。キャパシタ１の電圧は、充分に回生充電
されていれば、バッテリ４の電圧と略同じにされてい
る。力行時になって放電を開始すれば、放電の進行と共
にキャパシタ電圧は低下するが、低下した電圧をバッテ
リ４の電圧程度に双方向コンバータ２が昇圧することに
より、放電が続行される。双方向コンバータ２がバッテ
リ電圧程度にまで昇圧し得る最も低い電圧が、キャパシ
タ１を放電させ得る下限電圧である。昇圧能力が小であ
ると、キャパシタ電圧が一寸低下するまでしか放電させ
ることが出来ず、キャパシタ１が利用できる電圧範囲は
狭い。キャパシタ電圧が相当低下するまで放電電荷を取
り出そうとするなら、昇圧能力を大にしておく必要があ
る。そうすると、双方向コンバータ２の重量，コストが
大になる。(Explanation of Problems) First, the first problem will be described. The voltage of the capacitor 1 is substantially the same as the voltage of the battery 4 if it is sufficiently regeneratively charged. If the discharge is started at the time of power running, the capacitor voltage drops as the discharge progresses, but the bidirectional converter 2 boosts the dropped voltage to the voltage of the battery 4 to continue the discharge. The lowest voltage that the bidirectional converter 2 can boost to about the battery voltage is the lower limit voltage that can discharge the capacitor 1. When the boosting capability is small, the capacitor 1 can be discharged only until the capacitor voltage drops a little, and the voltage range that can be used by the capacitor 1 is narrow. If the discharge charge is to be taken out until the capacitor voltage drops considerably, it is necessary to increase the boosting capability. Then, the weight and cost of the bidirectional converter 2 increase.
【００２２】次に、第２の問題点について説明する。キ
ャパシタ１への回生電力は、双方向コンバータ２の降圧
動作によってキャパシタ１へ伝達される。そのため、双
方向コンバータ２の降圧動作時容量分だけの電力しかキ
ャパシタ１へ伝達されず、それ以外の電力はバッテリ４
の充電に回されることになる。従って、キャパシタ１に
はまだ電力を回生できる余裕があっても、回生されな
い。また、バッテリ電圧に相当する電圧を降圧してキャ
パシタ１に充電しているから、常に バッテリ電圧＞キャパシタ電圧 という関係になっている。つまり、キャパシタ１の電圧
の上限はバッテリ電圧である。なお、下限は、前記した
ように双方向コンバータ２の昇圧能力によって決定され
る電圧である。この上限と下限との間の電圧範囲が、結
局、キャパシタ１の利用電圧範囲ということになるが、
利用電圧範囲の上限がバッテリ電圧という値に制限さ
れ、利用電圧範囲が狭くされていた。Next, the second problem will be described. Regenerative power to the capacitor 1 is transmitted to the capacitor 1 by the step-down operation of the bidirectional converter 2. Therefore, only the power corresponding to the capacity during the step-down operation of the bidirectional converter 2 is transmitted to the capacitor 1, and the other power is transferred to the battery 4.
Will be sent to charge. Therefore, the capacitor 1 is not regenerated even though there is still a margin to regenerate electric power. Further, since the voltage corresponding to the battery voltage is stepped down and the capacitor 1 is charged, there is always a relationship of battery voltage> capacitor voltage. That is, the upper limit of the voltage of the capacitor 1 is the battery voltage. The lower limit is the voltage determined by the boosting capability of the bidirectional converter 2 as described above. The voltage range between the upper limit and the lower limit is eventually the usable voltage range of the capacitor 1,
The upper limit of the usable voltage range was limited to the value of battery voltage, and the usable voltage range was narrowed.
【００２３】最後に、第３の問題点について説明する。
キャパシタ１が充電される場合、降圧動作している双方
向コンバータ２を通ってキャパシタ１に充電電流が流れ
るわけであるが、この時、双方向コンバータ２でも電力
損失があるし、キャパシタ１でも内部抵抗による電力損
失がある。キャパシタ１から放電する場合には、キャパ
シタ１からの放電電流は昇圧動作している双方向コンバ
ータ２を通って流れ出るわけであるから、やはり、キャ
パシタ１および双方向コンバータ２で電力損失が生ず
る。Finally, the third problem will be described.
When the capacitor 1 is charged, the charging current flows to the capacitor 1 through the bidirectional converter 2 which is operating in a step-down manner. At this time, there is power loss in the bidirectional converter 2 as well as in the capacitor 1. There is power loss due to resistance. When the capacitor 1 is discharged, the discharge current from the capacitor 1 flows out through the bidirectional converter 2 that is stepping up, so that power loss also occurs in the capacitor 1 and the bidirectional converter 2.
【００２４】上記のように電力損失が発生するから、充
電時または放電時のエネルギー伝達効率は、電流が流れ
る各段階のエネルギー伝達効率の積となる。例えば、充
電時のエネルギー伝達効率は、双方向コンバータ２の効
率が８０％，キャパシタ１の効率が９０％ならば、７２
％となる。回生電力蓄積用のキャパシタおよびその充電
経路，放電経路を設け、減速時にキャパシタに回生した
エネルギーを加速時に利用するシステムを、仮に「キャ
パシタシステム」と言うことにすれば、キャパシタシス
テムでのエネルギー伝達効率（以下、「キャパシタシス
テム効率」と言う）は、充電時の効率と放電時の効率の
積である。Since power loss occurs as described above, the energy transfer efficiency during charging or discharging is the product of the energy transfer efficiency at each stage where current flows. For example, when the efficiency of the bidirectional converter 2 is 80% and the efficiency of the capacitor 1 is 90%, the energy transfer efficiency during charging is 72%.
%. A system that has a capacitor for storing regenerative power and its charging and discharging paths and uses the energy regenerated in the capacitor during deceleration during acceleration is tentatively called a "capacitor system". (Hereinafter, referred to as "capacitor system efficiency") is the product of efficiency during charging and efficiency during discharging.
【００２５】ところで、キャパシタ充放電効率（即ち、
キャパシタ自体の充電効率あるいは放電効率）は、電流
値が大になるほど低下することが知られている。図５
は、キャパシタ充放電効率を示す図である。横軸はキャ
パシタ電流ＩC （即ち、充電電流あるいは放電電流）、
縦軸はキャパシタ充放電効率である。キャパシタ電流Ｉ
C が大になるほど、キャパシタ充放電効率は低下してい
る。キャパシタ電流がＩC1の時のキャパシタ放電効率は
η1 であるが、ＩC1より大なるキャパシタ電流ＩC2の時
のキャパシタ放電効率は、η1 より低いη2 となってい
る。By the way, the charge / discharge efficiency of the capacitor (ie,
It is known that the charging efficiency or discharging efficiency of the capacitor itself) decreases as the current value increases. FIG.
[Fig. 4] is a diagram showing capacitor charge / discharge efficiency. The horizontal axis represents the capacitor current I C (that is, charging current or discharging current),
The vertical axis represents the charge / discharge efficiency of the capacitor. Capacitor current I
The higher the C, the lower the charge / discharge efficiency of the capacitor. The capacitor discharge efficiency is η 1 when the capacitor current is I C1 , but the capacitor discharge efficiency is η 2 lower than η 1 when the capacitor current I C2 is larger than I C1 .
【００２６】キャパシタ１の放電をあまりに低い電圧ま
で行うと、次に充電する場合、当初に流れ込む充電電流
は大となり、キャパシタ充電効率は悪くなる。そこで、
キャパシタ充電効率が悪くならないようにと、充電電流
値を小さい値に制限すると、キャパシタへの回生電力が
少なくなってしまう。本発明は、以上のような問題点を
解決することを課題とするものである。If the capacitor 1 is discharged to a voltage that is too low, the charging current that initially flows in becomes large when the capacitor is charged next time, and the capacitor charging efficiency deteriorates. Therefore,
If the charging current value is limited to a small value so that the capacitor charging efficiency does not deteriorate, the regenerative power to the capacitor will decrease. An object of the present invention is to solve the above problems.
【００２７】[0027]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、車両駆動モータの電源手段としてのバ
ッテリおよびキャパシタを具え、回生時には主として該
キャパシタを充電し、回生時以外の時には該キャパシタ
または前記バッテリから前記車両駆動モータに給電する
電気自動車電源制御装置において、前記キャパシタと前
記バッテリとの間に接続され、キャパシタ側からバッテ
リ側へ向かってのみ昇圧あるいは降圧動作させられる片
方向コンバータと、前記車両駆動モータへの電流の向き
により回生時か否かを検出する回生時検出手段と、一端
が前記キャパシタおよび前記片方向コンバータの入力側
に接続され、回生電流を専用に流す回生電流専用配線
と、回生時には前記車両駆動モータ側と前記回生電流専
用配線の他端とを接続し、回生時以外の時には前記車両
駆動モータ側と前記バッテリとを接続する切換手段と、
回生電流が予め定めたキャパシタ充電電流制限値を超え
ると、その超える分の電流で前記バッテリを充電するよ
う前記片方向コンバータを制御し、回生時以外の時には
前記バッテリに先駆けて前記キャパシタより前記車両駆
動モータに給電するよう前記片方向コンバータを制御す
るコンバータ制御手段とを具えることとした。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a battery and a capacitor as a power source means for a vehicle drive motor, which mainly charges the capacitor during regeneration and which is used at times other than regeneration. Alternatively, in an electric vehicle power supply control device that supplies power to the vehicle drive motor from the battery, a one-way converter that is connected between the capacitor and the battery and is operated to step up or step down only from the capacitor side to the battery side, Regeneration detection means for detecting whether or not regeneration is being performed based on the direction of current to the vehicle drive motor, and one end of which is connected to the input side of the capacitor and the one-way converter, and regenerative current dedicated wiring And at the time of regeneration, connect the vehicle drive motor side and the other end of the regenerative current dedicated wiring And switching means at a time other than during regeneration which connects the said vehicle drive motor side battery,
When the regenerative current exceeds a predetermined capacitor charging current limit value, the one-way converter is controlled so as to charge the battery with a current that exceeds the predetermined value, and when the vehicle is not regenerating, the vehicle is preceded by the capacitor before the battery. It is provided with converter control means for controlling the one-way converter so as to supply power to the drive motor.
【００２８】（解決する動作の概要）車両駆動モータの
回生時には、回生電流は回生電流専用配線を通って直接
キャパシタを充電するので、コンバータを介して流して
いた従来例のように、コンバータでロスしたりコンバー
タ容量の制約を受けたりすることがなく、多くの電力を
回生することが出来る。そして、回生エネルギーが大の
場合には、車両用バッテリの電圧より高い電圧に充電さ
れる。(Summary of Operation to Be Solved) When the vehicle drive motor is regenerated, the regenerative current directly charges the capacitor through the regenerative current dedicated wiring, so that the converter loses the loss as in the conventional example which is caused to flow through the converter. A large amount of power can be regenerated without being restricted by the converter capacity and converter capacity. Then, when the regenerative energy is large, the battery is charged to a voltage higher than the voltage of the vehicle battery.
【００２９】充電電流が過大であるとキャパシタでの電
力損失が多くなるので、充電電流は予め定めたキャパシ
タ充電電流制限値（例えば、図５で効率が９０％の電流
ＩCT）以下に制限する。それを超える分の電流は、片方
向コンバータを動作させてバッテリの充電に回すので、
キャパシタでの電力損失は抑制され、回生効率が良好と
なる。回生時以外の時には、片方向コンバータの出力電
圧がバッテリ電圧程度になるよう、キャパシタの電圧を
昇圧または降圧し、まずキャパシタから給電する。その
後、バッテリから給電する。キャパシタから給電する場
合、一方向に昇圧，降圧の両方ができる片方向コンバー
タを経て給電するので、キャパシタ充電電圧はバッテリ
電圧より高くなっていても構わなくなり（つまり、キャ
パシタの利用電圧範囲が拡大され）、キャパシタに多く
の電気量を回収することが出来るようになる。If the charging current is too large, the power loss in the capacitor increases, so the charging current is limited to a predetermined capacitor charging current limit value (for example, the current I CT of 90% efficiency in FIG. 5) or less. . Since the current exceeding it operates the one-way converter to charge the battery,
Power loss in the capacitor is suppressed and regenerative efficiency is improved. At times other than during regeneration, the capacitor voltage is stepped up or down so that the output voltage of the one-way converter is approximately the battery voltage, and power is first supplied from the capacitor. After that, power is supplied from the battery. When the power is supplied from the capacitor, the power is supplied via the one-way converter that can both step up and step down in one direction, so it does not matter if the capacitor charging voltage is higher than the battery voltage (that is, the usable voltage range of the capacitor is expanded. ), It becomes possible to collect a large amount of electricity in the capacitor.
【００３０】[0030]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の電気自動車電源制御装置
のブロック図である。符号は図４のものに対応し、８は
片方向コンバータ、９は電圧検出回路、１０はコンバー
タ制御部、１１は切換リレー、１１−１は切換リレーコ
イル、１１−２は切換リレー接点、１１Ａ，１１Ｂは固
定接点、１２は回生電流専用配線、２０はキャパシタ、
２１はリアクトル、２２はトランジスタ、２３，２４は
ダイオード、２５はトランジスタ、２６はキャパシタ、
２７，２８は電流検出回路、８０はキャパシタ、８２は
トランジスタ、８３はダイオード、８４はリアクトル、
８５はトランジスタ、８６はダイオード、８８はキャパ
シタ、８９，９０は電流検出回路である。キャパシタ８
０，８８は平滑用であり、電流検出回路８９，９０は片
方向コンバータ８の入力電流，出力電流の検出用である
（Ｉ3 ，Ｉ2 は、それぞれの検出信号である。）。図４
と同じ符号のものは同様のものなので、それらの説明は
省略する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an electric vehicle power supply control device of the present invention. Reference numerals correspond to those of FIG. 4, 8 is a one-way converter, 9 is a voltage detection circuit, 10 is a converter control unit, 11 is a switching relay, 11-1 is a switching relay coil, 11-2 is a switching relay contact, and 11A. , 11B is a fixed contact, 12 is a regenerative current wiring, 20 is a capacitor,
21 is a reactor, 22 is a transistor, 23 and 24 are diodes, 25 is a transistor, 26 is a capacitor,
27 and 28 are current detection circuits, 80 is a capacitor, 82 is a transistor, 83 is a diode, 84 is a reactor,
Reference numeral 85 is a transistor, 86 is a diode, 88 is a capacitor, and 89 and 90 are current detection circuits. Capacitor 8
0 and 88 are for smoothing, and the current detecting circuits 89 and 90 are for detecting the input current and the output current of the unidirectional converter 8 (I 3 and I 2 are the respective detection signals). FIG.
Those having the same reference numerals as those in FIG.
【００３１】片方向コンバータ８は、キャパシタ１とバ
ッテリ４との間に介在させられ、キャパシタ１の側から
バッテリ４の側に向かって（つまり、片方向で）、必要
に応じて昇圧および降圧することが出来るコンバータで
ある。線路に直列にダイオード８６が接続されているた
め、バッテリ４側からキャパシタ１側へ電流が流れよう
としても阻止される。キャパシタ１の電圧がバッテリ４
の電圧より高い場合に動作させる時には降圧動作をさ
せ、低い場合に動作させる時には昇圧動作をさせる。Unidirectional converter 8 is interposed between capacitor 1 and battery 4 to step up and down the voltage from capacitor 1 side to battery 4 side (that is, in one direction) as necessary. It is a converter that can. Since the diode 86 is connected in series to the line, even if an electric current tries to flow from the battery 4 side to the capacitor 1 side, it is blocked. The voltage of the capacitor 1 is the battery 4
When the voltage is higher than the voltage, the step-down operation is performed, and when the voltage is lower, the step-up operation is performed.
【００３２】片方向コンバータ８の構成は、リアクトル
とスイッチング素子とを主体とし、スイッチング素子の
オン，オフによって昇圧なり，降圧なりをする公知のコ
ンバータ（図６，図８を参照のこと）を応用して構成し
たものである。トランジスタ８２は降圧制御をするスイ
ッチング素子であり、トランジスタ８５は昇圧制御をす
るスイッチング素子である。それらの制御は、コンバー
タ制御部１０から出される制御信号Ｓ1 ，Ｓ2 によって
行われる。制御信号Ｓ1 ，Ｓ2 は、一方がＯＮであれば
他方がＯＦＦである同期信号とされる。The configuration of the one-way converter 8 is mainly composed of a reactor and a switching element, and a well-known converter (see FIGS. 6 and 8) that boosts and decreases by turning the switching element on and off is applied. It has been configured. The transistor 82 is a switching element that controls the step-down voltage, and the transistor 85 is a switching element that controls the step-up voltage. Those controls are performed by the control signals S 1 and S 2 output from the converter control unit 10. When one of the control signals S 1 and S 2 is ON, the other is a synchronization signal that is OFF.
【００３３】制御信号Ｓ1 ，Ｓ2 は、片方向コンバータ
８を動作させたい場合にのみ生成，供給される。制御信
号Ｓ1 ，Ｓ2 が供給された時、もし片方向コンバータ８
の入力側電圧（＝キャパシタ電圧）の方が出力側電圧
（＝バッテリ電圧）より大の場合には、自ずと降圧制御
となる。また、制御信号Ｓ1 ，Ｓ2 が供給された時、も
し片方向コンバータ８の入力側電圧（＝キャパシタ電
圧）の方が出力側電圧（＝バッテリ電圧）より小の場合
には、自ずと昇圧制御となる。つまり、次のような関係
となる。 キャパシタ電圧＞バッテリ電圧 → 降圧制御 キャパシタ電圧＜バッテリ電圧 → 昇圧制御The control signals S 1 and S 2 are generated and supplied only when it is desired to operate the one-way converter 8. When the control signals S 1 and S 2 are supplied, if the unidirectional converter 8
When the input side voltage (= capacitor voltage) is higher than the output side voltage (= battery voltage), the step-down control is automatically performed. Further, when the control signals S 1 and S 2 are supplied, if the input side voltage (= capacitor voltage) of the one-way converter 8 is smaller than the output side voltage (= battery voltage), the boost control is automatically performed. Becomes That is, the relationship is as follows. Capacitor voltage> Battery voltage → Step-down control Capacitor voltage <Battery voltage → Step-up control
【００３４】このような制御となるのは、次のような理
由による。一般に、昇圧コンバータに「入力側電圧≧出
力側電圧」となるような電圧を接続しておいて昇圧制御
しようとしても、コンバータの出力電圧は入力電圧に等
しい電圧となる。逆に、降圧コンバータに「入力側電圧
≦出力側電圧」となるような電圧を接続しておいて降圧
制御しようとしても、コンバータの出力電圧は入力電圧
に等しい電圧となる。従って、片方向コンバータ８は、
制御信号Ｓ1 ，Ｓ2 が供給された時の入力側電圧と出力
側電圧の大小関係により、降圧制御をするか昇圧制御を
するかが、自ずと決められることになる。The reason for such control is as follows. In general, even if a voltage such that “input side voltage ≧ output side voltage” is connected to the boost converter and the boost control is performed, the output voltage of the converter is equal to the input voltage. On the contrary, even if the step-down converter is connected to a voltage such that “input side voltage ≦ output side voltage” and the step-down control is performed, the output voltage of the converter becomes equal to the input voltage. Therefore, the one-way converter 8
Depending on the magnitude relationship between the input side voltage and the output side voltage when the control signals S 1 and S 2 are supplied, it is naturally decided whether the step-down control or the step-up control is performed.
【００３５】電流検出回路５（その検出信号をＩ1 とす
る）とバッテリ４との間に、切換リレー１１を接続す
る。切換リレー１１の固定接点１１Ａは回生電流専用配
線１２を経てキャパシタ１および片方向コンバータ８の
入力側に接続され、固定接点１１Ｂはバッテリ４および
片方向コンバータ８の出力側に接続される。切換リレー
コイル１１−１には電流検出回路５の検出信号が与えら
れ、回生時以外は切換リレー接点１１−２を固定接点１
１Ｂにオンし、回生時には固定接点１１Ａにオンする。A switching relay 11 is connected between the current detection circuit 5 (whose detection signal is I 1 ) and the battery 4. The fixed contact 11A of the switching relay 11 is connected to the input side of the capacitor 1 and the one-way converter 8 via the regenerative current dedicated wiring 12, and the fixed contact 11B is connected to the output side of the battery 4 and the one-way converter 8. The detection signal of the current detection circuit 5 is given to the switching relay coil 11-1, and the switching relay contact 11-2 is connected to the fixed contact 1 except during regeneration.
It is turned on to 1B and to fixed contact 11A during regeneration.
【００３６】従って、力行時の電流は固定接点１１Ｂを
通ってインバータ６に供給され、回生時の電流は固定接
点１１Ａを通ってキャパシタ１へ流れる。切換リレー１
１を設けた理由は、キャパシタ１とバッテリ４との間で
電力の授受がされないようにするためである。即ち、バ
ッテリ４の電圧がキャパシタ１の電圧より高い時、バッ
テリ４→回生電流専用配線１２→キャパシタ１へと電流
が流れるのを防止し、逆にキャパシタ１の電圧がバッテ
リ４の電圧より高い時、キャパシタ１→回生電流専用配
線１２→バッテリ４へと電流が流れるのを防止する。電
圧検出回路９は、片方向コンバータ８の出力側の電圧を
検出する（検出信号をＶとする）。Therefore, the current during power running is supplied to the inverter 6 through the fixed contact 11B, and the current during regeneration flows to the capacitor 1 through the fixed contact 11A. Switching relay 1
The reason why 1 is provided is to prevent electric power from being transferred between the capacitor 1 and the battery 4. That is, when the voltage of the battery 4 is higher than the voltage of the capacitor 1, current is prevented from flowing from the battery 4 to the regenerative current dedicated wiring 12 to the capacitor 1, and conversely, when the voltage of the capacitor 1 is higher than the voltage of the battery 4. The current is prevented from flowing from the capacitor 1 to the dedicated regenerative current wiring 12 to the battery 4. The voltage detection circuit 9 detects the voltage on the output side of the one-way converter 8 (the detection signal is V).
【００３７】ここで、図１の電気自動車電源制御装置の
動作の概要を説明しておく。回生時には、切換リレー接
点１１−２が固定接点１１Ａにオンされ、回生電流は回
生電流専用配線１２を流れて直接キャパシタ１を充電す
る。充電時のキャパシタ１での内部損失が大とならない
よう、充電電流が予め定めた制限値以上であると、片方
向コンバータ８を動作させて余剰電流でバッテリ４を充
電する。非回生時には、切換リレー接点１１−２が固定
接点１１Ｂにオンされ、車両駆動モータ７が必要とする
電流を、まずキャパシタ１から給電する。キャパシタ１
の電圧がバッテリの電圧より大の時は、片方向コンバー
タ８を降圧動作させ、小の時は昇圧動作させて給電す
る。Here, an outline of the operation of the electric vehicle power supply control device of FIG. 1 will be described. During regeneration, the switching relay contact 11-2 is turned on to the fixed contact 11A, and the regenerative current flows through the regenerative current dedicated wiring 12 to directly charge the capacitor 1. When the charging current is equal to or more than the predetermined limit value, the unidirectional converter 8 is operated to charge the battery 4 with the surplus current so that the internal loss in the capacitor 1 at the time of charging does not become large. During non-regeneration, the switching relay contact 11-2 is turned on to the fixed contact 11B, and the current required by the vehicle drive motor 7 is first supplied from the capacitor 1. Capacitor 1
When the voltage is higher than the voltage of the battery, the one-way converter 8 is stepped down, and when it is low, the voltage is boosted to supply power.
【００３８】図２は、本発明の電気自動車電源制御装置
に使用されているコンバータ制御部１０の回路構成の１
例を示す図である。図２において、符号は図１のものに
対応し、１００は切換リレー、１００−１は切換リレー
コイル、１００−２は切換リレー接点、１００Ａ，１０
０Ｂは固定接点、１０１は増幅器、１０２はスイッチン
グレギュレータＩＣ、１０３〜１０５はダイオード、１
０６〜１０８は増幅器である。FIG. 2 is a circuit diagram 1 of the converter control unit 10 used in the electric vehicle power supply control device of the present invention.
It is a figure showing an example. In FIG. 2, reference numerals correspond to those of FIG. 1, 100 is a switching relay, 100-1 is a switching relay coil, 100-2 is a switching relay contact, 100A, 10
0B is a fixed contact, 101 is an amplifier, 102 is a switching regulator IC, 103 to 105 are diodes, 1
06-108 are amplifiers.
【００３９】増幅器１０１，１０６，１０７の出力端子
は、優先回路（複数の入力のうち、最大の入力１つだけ
を出力する回路）を構成するダイオード１０３〜１０５
を介して、スイッチングレギュレータＩＣ１０２に接続
される。スイッチングレギュレータＩＣ１０２は内部で
基準三角波を発生しており、それと入力信号とより、同
期したオン，オフ制御信号Ｓ1 およびＳ2 を生成する。
制御信号Ｓ1 （降圧用）およびＳ2 （昇圧用）を生成す
るか否かは、後で述べるように、片方向コンバータ８を
動作させることが要求されているか否かによって決めら
れる。要求されていなければ、Ｓ1 ，Ｓ2 は生成されな
い。The output terminals of the amplifiers 101, 106 and 107 are diodes 103 to 105 which constitute a priority circuit (a circuit which outputs only one maximum input among a plurality of inputs).
Is connected to the switching regulator IC 102 via. The switching regulator IC 102 internally generates a reference triangular wave, and generates an ON / OFF control signal S 1 and S 2 in synchronization with the reference triangular wave.
Whether or not to generate the control signals S 1 (for step-down) and S 2 (for step-up) is determined by whether or not it is required to operate the one-way converter 8 as described later. If not requested, S 1 and S 2 are not generated.
【００４０】Ｖr1，Ｖr2，Ｖr3は、増幅器１０１，１０
７，１０８での比較基準値とする基準電圧であり、それ
ぞれ次のような値である。 Ｖr1＝回生時以外の時において電流検出回路８９の検出
信号Ｉ3 （片方向コンバータ８の入力電流）と比較する
電圧 Ｖr2＝片方向コンバータ出力電圧検出信号Ｖと比較する
電圧（略バッテリ電圧） Ｖr3＝キャパシタ充電電流制限値に相当する電圧 但し、キャパシタ充電電流制限値とは、キャパシタでの
内部損失の率が所定以上とならないよう定めた充電電流
のことであり、例えば、キャパシタの内部損失の率が１
０％以上とならない充電電流値（言い換えると、図５で
キャパシタ充電効率が９０％以下とならない電流ＩCT）
と、定めることが出来る。V r1 , V r2 , and V r3 are the amplifiers 101 and 10 respectively.
Reference voltages used as comparison reference values in Nos. 7 and 108 are as follows. V r1 = voltage to be compared with the detection signal I 3 of the current detection circuit 89 (input current of the one-way converter 8) at times other than regeneration V r2 = voltage to be compared with the one-way converter output voltage detection signal V (substantially battery voltage) ) V r3 = voltage corresponding to the capacitor charging current limit value However, the capacitor charging current limit value is a charging current determined so that the rate of internal loss in the capacitor does not exceed a predetermined value. Loss rate is 1
Charging current value that does not become 0% or more (in other words, current I CT that the capacitor charging efficiency does not become 90% or less in FIG. 5)
You can set it.
【００４１】（増幅器１０１の出力による制御…片方向
コンバータ８への入力電流制御）切換リレーコイル１０
０−１は、図１の切換リレーコイル１１−１と同様、電
流検出回路５の検出信号が与えられ、切換リレー接点１
００−２を回生時には固定接点１００Ａにオンし、回生
時以外は固定接点１００Ｂにオンする。固定接点１００
Ｂには基準電圧Ｖr1が与えられ、固定接点１００Ａには
増幅器１０８の出力が与えられる。(Control by Output of Amplifier 101 ... Control of Input Current to Unidirectional Converter 8) Switching Relay Coil 10
0-1 receives the detection signal of the current detection circuit 5 similarly to the switching relay coil 11-1 of FIG.
00-2 is turned on to the fixed contact 100A during regeneration, and is turned on to the fixed contact 100B except during regeneration. Fixed contact 100
The reference voltage V r1 is applied to B, and the output of the amplifier 108 is applied to the fixed contact 100A.
【００４２】増幅器１０８の出力は、インバータ電流の
検出信号Ｉ1 とキャパシタ充電電流制限値に相当する基
準電圧Ｖr3との差である。従って、回生時には、この差
と電流検出回路８９を流れる片方向コンバータ入力電流
Ｉ3 とが増幅器１０１で比較され、該電流Ｉ3 がインバ
ータ電流とキャパシタ充電電流制限値との差になるよう
に、片方向コンバータ８が制御される。非回生時に片方
向コンバータ８の入力側に流れる電流は、力行のために
キャパシタ１から供給される電流であるが、これが過大
となると回路に悪影響を与えたり、キャパシタ１での内
部損失が大となる（→キャパシタ効率が低下）。そこ
で、過電流とならないよう制限をしておく必要がある。
基準電圧Ｖr1は、この過電流制限動作をさせるために設
定される。過電流制限値は、例えば、キャパシタ充電電
流制限値と同じ値に設定することが出来る。The output of the amplifier 108 is the difference between the detection signal I 1 of the inverter current and the reference voltage V r3 corresponding to the capacitor charging current limit value. Therefore, at the time of regeneration, so that the one-way converter input current I 3 flowing through the differential and the current detection circuit 89 is compared by the amplifier 101, said current I 3 is the difference between the inverter current and the capacitor charging current limit, The one-way converter 8 is controlled. The current flowing to the input side of the unidirectional converter 8 during non-regeneration is the current supplied from the capacitor 1 for power running. However, if this current is excessive, it adversely affects the circuit and causes large internal loss in the capacitor 1. (→ capacitor efficiency decreases). Therefore, it is necessary to limit the current so as not to cause an overcurrent.
The reference voltage V r1 is set to perform this overcurrent limiting operation. The overcurrent limit value can be set to the same value as the capacitor charging current limit value, for example.
【００４３】（増幅器１０６の出力による制御…片方向
コンバータ８の出力電流制御）本発明では、力行時には
必要とされる電力をまずキャパシタ１から全面的に供給
し、そこから供給できなくなったらバッテリ４から供給
するという供給の仕方をする。増幅器１０６はキャパシ
タ１からの供給を行う場合の制御に関係している。増幅
器１０６は、インバータ６へ向かう電流Ｉ1 と片方向コ
ンバータ８の出力電流Ｉ2 との差を出力し、差が０にな
るように（Ｉ1 ＝Ｉ2 となるように）片方向コンバータ
８を制御する。そうすると、インバータ６への電流は全
てキャパシタ１からの放電電流で賄われることになる。(Control by Output of Amplifier 106 ... Control of Output Current of Unidirectional Converter 8) In the present invention, the electric power required during power running is first entirely supplied from the capacitor 1, and when the power cannot be supplied from there, the battery 4 is supplied. The way of supply is to supply from. The amplifier 106 is related to the control when the power is supplied from the capacitor 1. The amplifier 106 outputs the difference between the current I 1 going to the inverter 6 and the output current I 2 of the unidirectional converter 8 so that the difference becomes 0 (I 1 = I 2 ). To control. Then, all the current to the inverter 6 is covered by the discharge current from the capacitor 1.
【００４４】（増幅器１０７の出力による制御…片方向
コンバータ８の出力電圧制御）増幅器１０７は、電圧検
出回路９からの検出電圧信号Ｖと基準電圧Ｖr2との差を
出力する。この差で片方向コンバータ８を制御する時に
は、片方向コンバータ８の出力電圧が、バッテリ電圧と
略等しい一定値に制御される。(Control by Output of Amplifier 107 ... Output Voltage Control of Unidirectional Converter 8) The amplifier 107 outputs the difference between the detected voltage signal V from the voltage detection circuit 9 and the reference voltage V r2 . When controlling the one-way converter 8 with this difference, the output voltage of the one-way converter 8 is controlled to a constant value substantially equal to the battery voltage.
【００４５】次に、本発明の電気自動車電源制御装置の
動作を詳細に説明する。図３は、本発明の電気自動車電
源制御装置の動作を説明するフローチャートである。 ステップ１…回生状態となったか否かを検出する。この
検出は、電流検出回路５からの検出信号の符号が、プラ
スであるかマイナスであるかによって行う。既に述べた
ように、インバータ６の入力側から流れ出て来る方向を
プラス，流れ込む方向をマイナスと定めているので、プ
ラスとなった時に回生状態となったと判断する。Next, the operation of the electric vehicle power supply control device of the present invention will be described in detail. FIG. 3 is a flow chart for explaining the operation of the electric vehicle power supply control device of the present invention. Step 1 ... Detects whether the regenerative state has been reached. This detection is performed depending on whether the sign of the detection signal from the current detection circuit 5 is positive or negative. As described above, the direction flowing out from the input side of the inverter 6 is defined as plus, and the direction flowing in is defined as minus. Therefore, when it becomes positive, it is determined that the regenerative state has occurred.
【００４６】ステップ２…回生状態となれば、切換リレ
ー１１を固定接点１１Ａ側にオンするよう切り換える。
これは、電流検出回路５で検出されるインバータ電流の
符号が、プラスになったことを利用して行う。固定接点
１１Ａ側に切り換えることにより、インバータ６から流
れ出て来るインバータ電流（つまり回生電流）は、全て
回生電流専用配線１２の方へ流れて行く。 ステップ３…回生電流が、予め定めているキャパシタ充
電電流制限値以下か否かを調べる。Step 2 ... When the regenerative state is reached, the switching relay 11 is switched to be turned on to the fixed contact 11A side.
This is done by utilizing that the sign of the inverter current detected by the current detection circuit 5 is positive. By switching to the fixed contact 11A side, all the inverter current (that is, regenerative current) flowing out from the inverter 6 flows toward the regenerative current dedicated wiring 12. Step 3 ... Checks whether the regenerative current is less than or equal to a predetermined capacitor charging current limit value.
【００４７】ステップ４…回生電流がキャパシタ充電電
流制限値以下の場合には、片方向コンバータ８は動作さ
せない。即ち、片方向コンバータ８はオフに保ち、バッ
テリ４の方へ向かっては電流を流さない。従って、回生
電流専用配線１２を通って来る回生電流は全てキャパシ
タ１に流れ、キャパシタ１を充電するのに使われる。こ
の充電経路には、コンバータ等は介在していないから、
損失は少ない。Step 4 ... When the regenerative current is less than or equal to the capacitor charging current limit value, the one-way converter 8 is not operated. That is, the unidirectional converter 8 is kept off and no current flows toward the battery 4. Therefore, all the regenerative current flowing through the regenerative current dedicated wiring 12 flows into the capacitor 1 and is used to charge the capacitor 1. Since there is no converter in this charging path,
There is little loss.
【００４８】ステップ５…回生時のインバータ電流がキ
ャパシタ充電電流制限値より大の場合には、片方向コン
バータ８を動作させる。そして、キャパシタ充電電流制
限値を超える分（超過電流分、Ｉ1 −ＩCT）だけ、片方
向コンバータ８を通って流し、バッテリ４を充電する。
具体的には、片方向コンバータ８への入力電流Ｉ3 は前
記超過電流分となるよう制御される（図２において、増
幅器１０８の出力を基準電圧として用いた時の増幅器１
０１による制御）。Step 5 ... If the inverter current during regeneration is larger than the capacitor charging current limit value, the one-way converter 8 is operated. Then, only the amount exceeding the capacitor charging current limit value (excess current amount, I 1 −I CT ) is passed through the one-way converter 8 to charge the battery 4.
Specifically, the input current I 3 to the unidirectional converter 8 is controlled to be the excess current amount (in FIG. 2, the amplifier 1 when the output of the amplifier 108 is used as a reference voltage).
01 control).
【００４９】ステップ６…ステップ１で回生状態ではな
いと判断された時（電流検出回路５で検出されるインバ
ータ電流の符号がマイナスの時）には、切換リレー１１
を固定接点１１Ｂ側にオンするよう切り換える。インバ
ータ６を経て車両駆動モータ７へ供給すべき電流は、固
定接点１１Ｂを通って供給されることになる。Step 6 ... When it is determined in step 1 that the regenerative state is not established (when the sign of the inverter current detected by the current detection circuit 5 is minus), the switching relay 11
Is turned on to the fixed contact 11B side. The current to be supplied to the vehicle drive motor 7 via the inverter 6 is supplied through the fixed contact 11B.
【００５０】ステップ７…回生状態でない時に要求され
る電流は、まずキャパシタ１を放電させて供給し、その
後、バッテリ４を放電させて供給する。そのため、イン
バータ電流Ｉ1 と片方向コンバータ８の出力電流Ｉ
2 （＝キャパシタ１からの放電電流）とが等しくなるよ
う、片方向コンバータ８を制御する（図２の増幅器１０
６による制御）。もし片方向コンバータ８の出力電流
が、要求されるインバータ電流より大とされると、余剰
分はバッテリ４へ流れてゆき、無用の電力授受を行い、
ロスを生じるからである。なお、要求されるインバータ
電流Ｉ1 が片方向コンバータ８の容量限度を超える値で
あった場合には、不足分はバッテリ４から供給される。
また、キャパシタ１を優先的に放電させる理由は、キャ
パシタはバッテリに比べて急速充電が出来るので、キャ
パシタが多く放電していれば回生時に多くのエネルギー
が回収可能となるからである。Step 7: The current required when not in the regenerative state is first supplied by discharging the capacitor 1 and then discharging the battery 4. Therefore, the inverter current I 1 and the output current I 1 of the one-way converter 8 are
2 (= discharge current from the capacitor 1) is controlled so that it becomes equal to the unidirectional converter 8 (the amplifier 10 of FIG. 2).
6 control). If the output current of the unidirectional converter 8 is made larger than the required inverter current, the surplus flows to the battery 4 to transfer unnecessary power,
This is because it causes a loss. When the required inverter current I 1 exceeds the capacity limit of the one-way converter 8, the shortage is supplied from the battery 4.
Further, the reason why the capacitor 1 is preferentially discharged is that the capacitor can be charged more rapidly than a battery, so that if the capacitor is discharged a lot, a large amount of energy can be recovered during regeneration.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の電気自動車電
源制御装置によれば、回生電流は専用配線を通じて直接
キャパシタへ流すので、コンバータを介して流していた
従来例のように、コンバータでロスしたり充電量がコン
バータ容量の制約を受けたりすることがなくなる。ま
た、回生時のキャパシタ充電電流は所定値以下に保ち、
それを超える分の電流は片方向コンバータを経てバッテ
リの充電に回すので、キャパシタでの電力損失が抑制さ
れ、回生効率が良好となる。更に、キャパシタから給電
する場合、一方向に昇圧，降圧の両方ができる片方向コ
ンバータを経て給電するので、キャパシタ充電電圧はバ
ッテリ電圧より高くなっていても構わなくなり（つま
り、キャパシタの利用電圧範囲が拡大され）、キャパシ
タに多くの電気量を回収することが出来るようになる。As described above, according to the electric vehicle power supply control device of the present invention, since the regenerative current flows directly to the capacitor through the dedicated wiring, the converter loses the loss as in the conventional example which flows through the converter. The charging capacity is not restricted by the converter capacity. Also, keep the capacitor charging current during regeneration below a specified value,
The current exceeding that amount is sent to the battery for charging via the one-way converter, so that the power loss in the capacitor is suppressed and the regenerative efficiency is improved. Further, when the power is supplied from the capacitor, the power is supplied through the one-way converter that can both step up and step down in one direction, so the capacitor charging voltage may be higher than the battery voltage (that is, the usable voltage range of the capacitor is It will be possible to collect a large amount of electricity in the capacitor.
【図１】 本発明の電気自動車電源制御装置のブロック
図FIG. 1 is a block diagram of an electric vehicle power supply control device of the present invention.
【図２】 本発明の電気自動車電源制御装置に使用され
ているコンバータ制御部の回路構成の１例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a converter control unit used in the electric vehicle power supply control device of the present invention.
【図３】 本発明の電気自動車電源制御装置の動作を説
明するフローチャートFIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the electric vehicle power supply control device of the present invention.
【図４】 従来の電気自動車電源制御装置のブロック図FIG. 4 is a block diagram of a conventional electric vehicle power supply control device.
【図５】 キャパシタ充放電効率を示す図FIG. 5 is a diagram showing charge / discharge efficiency of a capacitor.
【図６】 昇圧コンバータを示す図FIG. 6 is a diagram showing a boost converter.
【図７】 昇圧コンバータの動作波形図[Fig. 7] Operation waveform diagram of the boost converter
【図８】 降圧コンバータを示す図FIG. 8 shows a step-down converter
【図９】 降圧コンバータの動作波形図FIG. 9: Operation waveform diagram of step-down converter
１…キャパシタ、２…双方向コンバータ、３…コンバー
タ制御部、４…バッテリ、５…電流検出回路、６…イン
バータ、７…車両駆動モータ、８…片方向コンバータ、
９…電圧検出回路、１０…コンバータ制御部、１１…切
換リレー、１１−１…切換リレーコイル、１１−２…切
換リレー接点、１１Ａ，１１Ｂ…固定接点、１２…回生
電流専用配線、２０…キャパシタ、２１…リアクトル、
２２…トランジスタ、２３，２４…ダイオード、２５…
トランジスタ、２６…キャパシタ、２７，２８…電流検
出回路、８０…キャパシタ、８２…トランジスタ、８３
…ダイオード、８４…リアクトル、８５…トランジス
タ、８６，８８…キャパシタ、８９，９０…電流検出回
路、１００…切換リレー、１００−１…切換リレーコイ
ル、１００−２…切換リレー接点、１００Ａ，１００Ｂ
…固定接点、１０１…増幅器、１０２…スイッチングレ
ギュレータＩＣ、１０３〜１０５…ダイオード、１０６
〜１０８…増幅器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Capacitor, 2 ... Bidirectional converter, 3 ... Converter control part, 4 ... Battery, 5 ... Current detection circuit, 6 ... Inverter, 7 ... Vehicle drive motor, 8 ... Unidirectional converter,
9 ... Voltage detection circuit, 10 ... Converter control part, 11 ... Switching relay, 11-1 ... Switching relay coil, 11-2 ... Switching relay contact, 11A, 11B ... Fixed contact, 12 ... Regenerative current dedicated wiring, 20 ... Capacitor , 21 ... Reactor,
22 ... Transistor, 23, 24 ... Diode, 25 ...
Transistor, 26 ... Capacitor, 27, 28 ... Current detection circuit, 80 ... Capacitor, 82 ... Transistor, 83
... Diode, 84 ... Reactor, 85 ... Transistor, 86, 88 ... Capacitor, 89, 90 ... Current detection circuit, 100 ... Switching relay, 100-1 ... Switching relay coil, 100-2 ... Switching relay contact, 100A, 100B
... fixed contact, 101 ... amplifier, 102 ... switching regulator IC, 103-105 ... diode, 106
~ 108 ... Amplifier
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｌ Ｈ０２Ｍ 3/155 Ｈ Ｈ０２Ｍ 3/155 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ｚ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display location H02J 7/00 H02J 7/00 L H02M 3/155 H H02M 3/155 H01G 9/00 301Z
Claims (1)
テリおよびキャパシタを具え、回生時には主として該キ
ャパシタを充電し、回生時以外の時には該キャパシタま
たは前記バッテリから前記車両駆動モータに給電する電
気自動車電源制御装置において、前記キャパシタと前記
バッテリとの間に接続され、キャパシタ側からバッテリ
側へ向かってのみ昇圧あるいは降圧動作させられる片方
向コンバータと、前記車両駆動モータへの電流の向きに
より回生時か否かを検出する回生時検出手段と、一端が
前記キャパシタおよび前記片方向コンバータの入力側に
接続され、回生電流を専用に流す回生電流専用配線と、
回生時には前記車両駆動モータ側と前記回生電流専用配
線の他端とを接続し、回生時以外の時には前記車両駆動
モータ側と前記バッテリとを接続する切換手段と、回生
電流が予め定めたキャパシタ充電電流制限値を超える
と、その超える分の電流で前記バッテリを充電するよう
前記片方向コンバータを制御し、回生時以外の時には前
記バッテリに先駆けて前記キャパシタより前記車両駆動
モータに給電するよう前記片方向コンバータを制御する
コンバータ制御手段とを具えたことを特徴とする電気自
動車電源制御装置。1. An electric vehicle power supply control, comprising a battery and a capacitor as power supply means for a vehicle drive motor, which mainly charges the capacitor during regeneration, and supplies power to the vehicle drive motor from the capacitor or the battery except during regeneration. In the device, a one-way converter that is connected between the capacitor and the battery and is operated to step up or step down only from the capacitor side to the battery side, and whether or not regeneration is performed depending on the direction of current to the vehicle drive motor. A regenerative current detection means for detecting the regenerative current, and one end of which is connected to the input side of the capacitor and the one-way converter, and a regenerative current dedicated wiring for flowing a regenerative current exclusively,
Switching means for connecting the vehicle drive motor side and the other end of the regenerative current dedicated wiring during regeneration, and for connecting the vehicle drive motor side and the battery at times other than regeneration, and a capacitor charge for which the regeneration current is predetermined. When the current limit value is exceeded, the one-way converter is controlled so as to charge the battery with a current that exceeds the current limit value, and when the battery is not regenerated, the capacitor is driven before the battery to supply power to the vehicle drive motor. An electric vehicle power supply control device comprising: a converter control means for controlling a directional converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8161096A JPH09322314A (en) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Electric motorcar power supply controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8161096A JPH09322314A (en) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Electric motorcar power supply controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09322314A true JPH09322314A (en) | 1997-12-12 |
Family
ID=15728537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8161096A Pending JPH09322314A (en) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Electric motorcar power supply controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
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