JPH0951605A

JPH0951605A - 電気自動車のノイズ障害防止装置

Info

Publication number: JPH0951605A
Application number: JP7199964A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Hayashida; 素行林田; Yoshiyuki Hayashida; 至行林田
Original assignee: MOTOR JIDOSHA KK
Current assignee: MOTOR JIDOSHA KK
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ノイズによる障害を防止する。【解決手段】自動車の走行用動力バッテリ５以外の独立
したバッテリ６を制御コンピュータ23用の電源とする。
同一のバッテリ５から半導体スイッチングユニット４と
制御コンピュータとが採電するときは、半導体スイッチ
ングユニット４の母線側にフィルタ７を介装し、フィル
タ７のバッテリ５側で配線を分岐させる。また、セン
サ13の信号源31のすぐ近くに増幅器32を備え、低インピ
ーダンス化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車のノイ
ズ障害防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来の電気自動車は直流電動機
を原動機とする型式が主流であったが、ブラシと整流子
の間に発生する激しい火花や耐久性の問題から、高電圧
の採用と高速運転には限度があり、小型化や効率化が困
難であった。最近になり、半導体技術の進歩がもたらし
た大電流を高速でスイッチング可能な電力用半導体素子
の出現により、簡単に直流電源から交流をつくり出すこ
とが可能となった。

【０００３】これによってブラシと整流子の問題は解決
され、耐久性の確保できる交流電動機の採用で、より高
圧電力による効率のよい、大出力の電気自動車の可能性
を開いた。かかる電気自動車に関しては例えば、特願平
６─１３４３４号に提案されている。また、電気自動車
等においては複雑な電気装置を備え、その中には多数の
リレーを含み、それらは大きな電流を制御する必要があ
ることが多い。例えば、電気自動車の原動機として交流
誘導電動機を採用し、低速性能を改善するために極数を
変更できる型式を採用する場合には、結線を変更するた
めにリレーを用いることがある。もちろんリレーを使用
せず、半導体によってすべてを構成することは可能であ
るが、さほどの切替え速度を必要としない分野にはリレ
ーの方がコストダウンに繋がるためリレーを使用するこ
とが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば電力制
御用半導体を用いた電力変換装置を電気自動車に適用す
る場合、電気自動車では速度の範囲が広く、高速で電力
制御用半導体を駆動する必要が生ずる。この場合、高速
で電流を遮断したり接続したりすることになり高調波が
発生し、強力な電気的な雑音、とりわけ周波数が高まる
と強い電磁波が放射される。従って、将来高度にコンピ
ュータ制御されることが考えられる電気自動車等に上述
した電力制御用半導体を利用した電力変換装置を搭載す
ると、強力な電波雑音（以降ノイズという。）の発生源
と精密コンピュータが接近して同居することになるた
め、搭載のコンピュータを狂わせ、最悪の場合は電力制
御用の半導体自身を破壊してしまうという問題が生じ
る。

【０００５】また、上述したリレーを使用した場合、接
点の接続若しくは遮断過程ではＯＮ動作ＯＦＦ動作とも
にチャタリングという振動現象を伴い、徐々に接続若し
くは遮断の時間を増加させながら最後には完全に接続若
しくは遮断される。この振動現象の発生中は接点の間に
アークを飛ばしながら、それと同時に強力なノイズを発
射しつつ、リレー接点の接続若しくは遮断動作を実行す
る。このノイズの強度は相当なもので、リレーが作動す
る瞬間にその雑音による障害で車載のコンピュータが誤
作動することがある。特に、モーターのような誘導性の
負荷をリレーに接続した場合にはリレーの接点間に飛ぶ
アークは大きくなり、その結果ノイズの影響も大きくな
る。また、リレー自体の耐久性の面からもアークの発生
は避けたいところである。通常の対策としては、接点と
並列にコンデンサーを設けることでアークを弱めること
ができるが、ノイズ対策としては不十分なことが多い。

【０００６】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、ノイズによる障害を防止することができ
る電気自動車のノイズ障害防止装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明にかかる装置では、走行駆動用の交流電動機と、該交
流電動機駆動用の第１の蓄電池と、該第１の蓄電池の直
流電力を変換して交流電動機に供給する電力変換手段
と、を備えた電気自動車において、電気自動車を制御す
る制御部用電源として、第２の蓄電池を前記第１の蓄電
池とは別に独立して備えた。

【０００８】かかる構成によれば、制御部用電源とし
て、第２の蓄電池を、第１の蓄電池とは別に独立して備
えたので、電力変換手段用の電線と、制御部用の電線と
が独立することになり、最大のノイズの発生源である電
力変換手段から、微弱な信号を取り扱う制御部に、電線
経由でノイズが侵入するのを防止することが可能とな
り、自動車制御装置におけるノイズ障害を防止すること
が可能となる。

【０００９】請求項２の発明にかかる装置では、走行駆
動用の交流電動機と、蓄電池と、該蓄電池の電力を変換
して交流電動機に供給する電力変換手段と、を備えた電
気自動車において、前記電力変換手段の直流母線側にフ
ィルタを介装する一方、電気自動車を制御する制御部
は、該フィルタよりも蓄電池側から分岐して配線されて
いる。

【００１０】かかる構成によれば、同一の蓄電池から電
力変換手段と制御部とが採電するようなものであって
も、電力変換手段で発生したノイズは、フィルタによっ
て略除去されるので、制御部には、ノイズのない良質の
電力を供給することが可能となり、ノイズ障害を防止す
ることが可能となる。請求項３の発明にかかる装置で
は、電気自動車の運転状態を検出している検出手段の信
号源の近傍に、該検出手段の検出信号を低インピーダン
ス化する増幅器を備えている。

【００１１】かかる構成によれば、検出手段の検出信号
が増幅器により低インピーダンス化され、しかも、増幅
器が信号源の近傍に備えられているので、ノイズが侵入
しにくくなり、また、少々のノイズが侵入しても影響を
受けにくくなる。請求項４の発明にかかる装置では、前
記検出手段の検出信号がデジタル信号のときは、信号源
の近傍に、さらに該デジタル信号を波形整形する波形整
形器を備えている。

【００１２】かかる構成によれば、検出信号であるデジ
タル信号が、余分な高周波成分が除去されてきれいな矩
形波に波形整形されるので、確実な信号を得ることが可
能となり、信頼性を向上させることが可能となる。請求
項５の発明にかかる装置では、前記検出手段の検出信号
がアナログ信号のときは、信号源の近傍に、さらに該ア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備
えている。

【００１３】かかる構成によれば、Ａ／Ｄ変換器によ
り、検出信号であるアナログ信号が、ノイズに強いデジ
タル信号に変換されるので、空中からの輻射ノイズ等の
侵入による障害を防止することが可能となる。請求項６
の発明にかかる装置では、前記信号源の近傍に、検出手
段の検出信号の信号レベルを昇圧する昇圧回路を備えて
いる。

【００１４】かかる構成によれば、信号レベルを昇圧す
れば、真の信号はノイズによって覆わることがなくな
り、伝送路において多少のノイズが侵入しても真の信号
の優位を確保することが可能となり、ノイズ障害を防止
することが可能となる。請求項７の発明にかかる装置で
は、前記検出手段から検出信号を伝送する伝送路は、光
ファイバで形成されている。

【００１５】かかる構成によれば、伝送路を光ファイバ
で形成することにより、空中からの輻射ノイズ等の侵入
を防止することが可能となる。請求項８の発明にかかる
装置では、前記検出手段から検出信号を伝送する伝送路
を金属管中に配設している。かかる構成によれば、伝送
路が金属管によって遮蔽されるので、空中からの輻射ノ
イズ等の侵入を防止することが可能となる。

【００１６】請求項９の発明にかかる装置では、前記検
出手段の検出信号を受信する受信部に、高周波成分を減
衰させるローパスフィルタと、所定信号レベルを越える
高電圧を遮断する高電圧遮断手段と、を備えている。か
かる構成によれば、高周波成分をローパスフィルタによ
り減衰させ、さらに高電圧遮断手段により高電圧を遮断
すれば、不正な信号を取り込まなくなり、ノイズによる
障害を防止することが可能となる。

【００１７】請求項10の発明にかかる装置では、前記高
電圧遮断手段は、ツェナーダイオードである。かかる構
成によれば、高電圧遮断手段をツェナーダイオードとす
れば、高電圧を遮断することが可能となる。請求項11の
発明にかかる装置では、前記検出手段の検出信号を受信
する受信部は、光を媒体として検出手段と接続するフォ
トカプラを備えた構成である。

【００１８】かかる構成によれば、検出手段の検出信号
はフォトカプラで光電変換されてから受信部に入力され
るので、ノイズの回り込みが少なくなる。請求項12の発
明にかかる装置では、前記検出手段の検出信号を受信す
る受信部に、検出信号の信号レベルを調節する電圧調整
器を備えている。かかる構成によれば、高い電圧で信号
がもたらされたときでも、電圧調整器により正確に供給
電圧に調整することが可能となる。

【００１９】請求項13の発明にかかる装置では、前記検
出手段から受信した検出信号を周期的にサンプリングす
るサンプリング手段は、サンプリングしたデータを記憶
する記憶手段と、該記憶手段に記憶したデータを新しく
サンプリングしたデータと比較して信号が正常であるか
否かを判定する判定手段と、新しくサンプリングしたデ
ータが正常であると判定されたときは、該データを採用
し、不正であると判定されたときは、記憶手段に記憶さ
れたデータを採用するデータ選択手段と、を含んでなる
構成である。

【００２０】かかる構成によれば、万が一、ノイズが侵
入しても、判定手段により不正な信号と判定され、記憶
手段に記憶された正常データに基づいて運転が継続され
るので、ノイズによる障害を防止することが可能とな
る。

【００２１】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１〜図９
に基づいて説明する。本発明の実施の形態では、電気自
動車の影響機器側の対策として、以下の点について考察
する。（１）制御コンピュータ用電源（２）信号値の検出と伝送前処理（３）伝送路の構造（４）信号値の受信処理（５）ソフトウェア構造以下、（１）〜（５）について説明する。（１）制御コンピュータ用電源について（１−１）自動車の走行用動力電源以外の独立した蓄電
池から制御コンピュータ用電源を得るようにする。

【００２２】直流を良質の交流電力に変換するために
は、大電流を高速でスイッチングすることは避けられな
いので、そのブロックが最大のノイズ発生源となる。高
周波になると電波になって空中を飛ぶので別の対策が必
要となるが、電線を伝わり、制御用コンピュータに障害
をもたらす成分が多い。この電線経由の侵入を防止する
ためには、制御用コンピュータの電源について特別な配
慮を必要とする。

【００２３】まず、第一は動力電源と制御用電源を別々
に独立的に設けることである。この第一案に基づいた第
１の実施の形態の構成を図１に示す。この図において、
モータ１と内燃機関２とは、自動車に備えられた複合原
動機であり、動力伝達装置３を介して連結されている。
半導体スイッチングユニット４は、バッテリ５から供給
される大電流を高速でスイッチングしてモータ１への通
電を制御し、モータ１を駆動するものであり、電力変換
手段に相当する。尚、この半導体スイッチングユニット
４が最大のノイズ発生源となる。

【００２４】センサ11は、例えば、モータ１の回転速度
を検出するセンサ、センサ12は、内燃機関２の回転速度
を検出するセンサ、センサ13は、半導体スイッチングユ
ニット４内のスイッチング素子の温度を検出するセンサ
である。尚、この他にも、電動機１等には、各種のセン
サが取り付けられている。そして、これらのセンサ信号
は、伝送路22を介して制御部としてのコントロールユニ
ット（以後、「Ｃ／Ｕ」と記す）21に入力される。これ
らのセンサ11〜13が電気自動車の運転状態を検出する検
出手段に相当する。

【００２５】Ｃ／Ｕ22内には、制御コンピュータ23と、
入力部24と、が内蔵され、Ｃ／Ｕ22に入力された前記各
センサ信号は、さらに入力部24を介して制御コンピュー
タ23に入力される。制御コンピュータ23は、各センサか
らのセンサ信号に基づいて、半導体スイッチングユニッ
ト４等を制御する。

【００２６】尚、入力部24の構成については後述する。
バッテリ５は、半導体スイッチングユニット４用の例え
ば２４０Ｖ出力の電源であり、バッテリ６は、制御コン
ピュータ23用の例えば１２Ｖ出力の電源であり、バッテ
リ５とは別に独立して設けられている。このバッテリ
５，６が、夫々、第１，第２の蓄電池に相当する。

【００２７】このように、走行用動力バッテリ５とは別
に独立して制御コンピュータ23用のバッテリ６を備えた
ので、ノイズが電線経由で制御コンピュータ23に侵入す
るのを防止することができ、ノイズ障害を防止すること
ができる。（１−２）動力用電源と共用せざるをえないときには、
最大のノイズ発生源である直流を交流に変換する高速半
導体ブロックの直流母線側にフィルタを設け、そのフィ
ルタよりも蓄電池側から分岐して制御コンピュータ用電
源を得るようにする。

【００２８】駆動用電源とは別に蓄電池を設けて制御コ
ンピュータ専用の電源とするのが理想的であるが、電動
機と内燃機関を備えた複合原動機等では、別に設けた蓄
電池で始動電動機などを駆動するレイアウトとせざるを
得ないケースもあり、その時の大きな電圧低下や集電子
とブラシの間のスパークは電気的な雑音としては甚大で
ある。コンピュータ専用の電源とし難いケースでは次善
の策として次の第二の方式がある。

【００２９】それは、制御コンピュータも動力電源と同
一のソースから採電するが、高速半導体ブロックの直流
母線側に設けられたフィルタよりも蓄電池側から採電す
ることである。このように構成すればフィルタによって
高周波成分の大部分は除去されているから、制御コンピ
ュータに供給される電力は比較的安定的な、高周波成分
の少ない、良質の電力ということになる。

【００３０】この第二案に基づいた第２の実施の形態の
構成を図２に示す。この図において、バッテリ５と半導
体スイッチングユニット４との間には直流母線用ノイズ
フィルタ（以後、「フィルタ」と記す）７を介装する。
制御コンピュータ23への配線は、そのフィルタ７よりも
蓄電池５側から分岐している。定電圧電源８は、バッテ
リ５の出力電圧が２４０Ｖであるため、制御コンピュー
タ23用に低圧化する電源である。

【００３１】かかる第２の実施の形態の構成によれば、
半導体スイッチングユニット４から出力されるノイズに
よる高周波成分の大部分を、半導体スイッチングユニッ
ト４の母線側に介装されたフィルタ７によって除去する
ことができ、制御コンピュータ23には、安定した高周波
成分の少ない良質の電力を供給することができる。（２）信号値の検出と伝送前処理について（２−１）信号源の近くに、信号がアナログ量のときは
増幅器を、信号がデジタル量のときは波形の整形回路と
増幅器を備え、いずれも低インピーダンス信号化して電
源装置のノイズを防止する。（２−２）アナログ信号源の近くに、必要であれば増幅
器を前置してＡ／Ｄ変換器を設け、アナログ信号をデジ
タル信号に変換したのちに伝送路に出力して電源装置の
ノイズを防止する。（２−３）信号源の近くに増幅器を設け、信号源よりも
高い電圧に昇圧して伝送路に出力して電源装置のノイズ
を防止する。

【００３２】電動機や複合原動機を原動機とする電気自
動車では、直流電源をもとに交流に近似した電力を生成
する大電流半導体スイッチング素子群や、大規模の電動
機、さらには内燃機関としてガソリン機関を採用した場
合には点火コイルやディストリビュータが存在する。こ
れらはいずれもノイズの強力な発生源であるが、如何な
がらそれらから種々の信号を得なければならないという
皮肉な現実がある。つまり、雑音の発生源から温度やパ
ルスの微弱な信号を得て全体を制御しなければならない
のである。

【００３３】例えば、大電流半導体素子が温度に脆弱で
あるから、その温度をキャッチして制御する必要があっ
ても、そのために半導体に近づくほど、温度センサは強
くノイズを受けてしまう。これは、電動機の温度につい
ても同様である。また、デジタル値として回転速度を、
パルスで受け取りたい場合でも、自動車の速度を検出す
るのはまだ容易としても、電動機やガソリン機関の回転
速度信号にはノイズが侵入しがちである。とりわけ、抵
抗値の変化が信号量となるようなセンサでは、感度を確
保するという必要性から一般に比較的高いインピーダン
ス信号を出力するが、これは微弱な電流の変化が比較的
大きな電圧に変化をもたらす結果となる。つまり、真正
な信号値か、あるいは電気的な雑音に起因するものかの
判別が困難になり、信号としての信頼性に欠けるものと
なる。

【００３４】そこで、第一案として、信号源の近くに増
幅器を設け、信号と増幅器の間の線路を短縮してノイズ
の侵入を防ぐとともに、増幅器の出力を低インピーダン
ス化することによって、例えばそこから信号の受信装置
までに電気的障害を受けても、少々であれば実害のない
方式を提案する。また、デジタル信号はきれいな矩形波
を理想とするが、往々にして高周波成分を含み、信号と
しての信頼性を損なっているので、これを整形して増幅
することによって確実な信号を得て、安全な電気自動車
に必須のセンサシステムとする。

【００３５】また、第二案としては、アナログ信号の発
生源でデジタル値に変換する方式を提案する。制御コン
ピュータでは内部処理はすべてデジタル値によって行わ
れるので、いずれかの段階でアナログ信号はデジタル値
に変換しなければならないが、そうであれば、アナログ
信号の発生源でデジタル値に変換することにより、その
後の伝送路においてノイズの侵入を防ぎ易いという効果
もあり、安全である。

【００３６】そこで、アナログ信号源に近接してＡ／Ｄ
変換器を設け、またはアナログ値をパルス密度に変換し
て、いずれかのデジタル信号を増幅してデジタル変換す
るとよい。このようにすることによって、強力な放送ア
ンテナや変電所の近く、または電気溶接中の工事現場を
通過する際に経験する信号のひずみ現象を回避すること
ができる。

【００３７】さらに、第三案としては、信号源の微弱な
信号をそのまま伝送路に出力するのではなく、電圧を高
めて送信することを提案する。第一案のように増幅器を
設けても、それの主たる目的が低インピーダンス化にあ
ったのに対して、ここでは出力電圧を高める目的で増幅
器を使用する。ノイズが侵入する場合、大概は周波数の
高い状態のノイズが真の信号に重畳される形となるが、
真の信号の電圧が低い場合は相対的にノイズが優勢にな
り、真の信号を覆ってしまう結果となる。真の信号の電
圧を安定して得られる適当に高い電圧にすれば、伝送路
においていくらかのノイズが侵入しても真の信号の優位
を確保できるものである。

【００３８】現実的には第一案と第三案を一体的に構成
するのが良い。つまり、インピーダンスを低下しつつ、
電圧を高めるように増幅器の回路を構成すれば、一定の
費用で大きな効果が実現できる。（３）伝送路の構造について（３−１）信号の伝送路を光ファイバで構成して電源装
置のノイズを防止する。（３−２）信号の伝送路を金属管又はこれに類する構造
体の中に配設することにより電源装置のノイズを防止す
る。

【００３９】電気自動車のノイズ発生源の集合体である
ことはつくづく思い知らされることであるが、制御コン
ピュータが正確に作動するためには各種のセンサから受
け取る信号が真正なものでなければならないことはいう
までもない。例えば、電動機の回転が実際にはまだ低い
回転速度であるのに、信号だけが誤って高速であると送
信されたならば、その誤った信号に合わせて、電動機に
は高い周波数の交流を出力してしまう。

【００４０】万が一、電動機の回転速度の検出信号の信
号線に高周波のノイズが重畳すると、コンピュータ側で
はあたかも高速回転の信号が送信されてきたかの如く感
知するので、高速で運転中であると勘違いして上記のよ
うな結果となるのである。ノイズのうち、高周波の成分
は電線を飛び出して、電波となって渦巻いている。格納
容器の構造を改善したり、ここまで述べてきたいろいろ
な手法を駆使したうえに、シールド線を活用するなどの
最新の配慮を尽くしても低減は可能でも皆無にはできな
いといっても過言ではない。

【００４１】微弱な信号が重大な意味をもっているのに
加えて、制御コンピュータは電気自動車の特定の位置に
取り付けられ、他方、信号源は自動車の各部に分散して
存在するので、いきおい信号線はかなりの長さを必要と
する。微弱な信号が長い線路をたどって制御コンピュー
タに至るというのは、好ましくないことである。これを
解決する理想的な方法は、電磁誘導のない、光ファイバ
によって伝送路を形成するか、あるいは、金属パイプま
たはシャーシの中を通す方法も有効である。（４）信号値の受信処理について高周波成分を減衰させるローパスフィルタと、高電圧断
機能を持つツェナーダイオードを備えた回路に、必要に
応じてアナログ信号があるときにはアナログ／デジタル
変換器を、レベルの異なる電圧の信号があるときには電
圧調整器を備えて電源装置のノイズを防止する。

【００４２】制御コンピュータ側では、Ｃ／Ｕの入力部
まで届いた信号値を正しく制御コンピュータに取り込む
ためには適切な前処理が必要である。まず、これまでの
万全の雑音防止の処置を施したとしても信号にノイズを
含まないと過信してはならない。また、走行中の事故な
どによって信号線に他の電線が接触したり、被覆がこわ
れて車体と接触するおそれもある。これらを考慮するこ
となく、不容易に不正な信号を制御コンピュータに取り
込むと、多少の誤動作程度のものは我慢できても、シス
テムの破壊により暴走事故等を引き起こしかねない。こ
のようなことは、人命にかかわる一大事であり、かかる
ノイズ障害を絶対に防止しなければならない。

【００４３】高周波成分が重畳しているときは、ノイズ
を拾っていると疑うべきであり、信号の規定の電圧（大
抵は５Ｖ）より偏差があるときも、電気的な信号の不正
があったものと疑うべきであり、このようにして電気的
な信号の不正か否かの一応の判別をする。そこで、高周
波成分を遮るためのローパスフィルタの設置が必須の構
造となる。さらに、不正な信号電圧を遮断するために、
ツェナーダイオードまたはこれと同等な機能をもつ回路
を必要とする。

【００４４】かかる処理は不正な信号を取り込まないた
めの処置であるが、正規の信号をコンピュータが処理で
きる形に前処理する必要がある。制御コンピュータの内
部は５Ｖのデジタル信号によって作動しているので、信
号がアナログでもたらされていたときには、Ａ／Ｄ変換
器を介装し、アナログ信号をデジタル値に変換して取り
込む必要がある。一般に、５Ｖをハイレベルと称して信
号があったことを示し、０Ｖをローレベルと称して信号
がなかったことを示すが、デジタル回路に使用される各
種の集積回路では実際には適当な範囲を定めてＨｉレベ
ルとＬｏｗレベルとを判別する規約となっている。

【００４５】以上、（２）〜（４）の内容に基づいた第
３〜第６の実施の形態について説明する。第３の実施の
形態は、センサ信号がアナログのとき、センサ信号を伝
送前に低インピーダンス化して出力するようにしたもの
である。第３の実施の形態の構成の一例を図３に示す。

【００４６】この図において、センサ13は、半導体スイ
ッチングユニット４のスイッチング素子の温度をアナロ
グ信号として検出する。信号源31は、そのアナログ信号
の発生源を示す。この信号源31のすぐ近くに、電流増幅
する増幅器32を設け、増幅器32の出力を低インピーダン
ス化し、さらに、信号源31と増幅器32との間の線路を短
縮してノイズの侵入を防ぐようにする。

【００４７】伝送路21については、前述のように、光フ
ァイバで伝送路を形成するか、あるいは、金属パイプま
たはシャーシの中に電線を通す構成とする。Ｃ／Ｕ22内
の入力部24は、高周波成分を減衰させるローパスフィル
タ33と、高電圧遮断機能を有するツェナーダイオード34
と、を備えている。ローパスフィルタ33は、高周波成分
を減衰させ、ツェナーダイオード34は、ツェナー電圧以
上の高電圧を遮断する。

【００４８】Ａ／Ｄ変換器35は、伝送路21を介して送信
されたアナログのセンサ信号をデジタル化するものであ
り、制御コンピュータ23には、デジタルのセンサ信号が
入力される。信号源31で発生したアナログのセンサ信号
は、増幅器32により電流増幅され、低インピーダンス化
された増幅器32から出力される。センサ信号は、アナロ
グのまま、伝送路21中を伝送され、Ｃ／Ｕ22に入力され
る。

【００４９】伝送中、センサ信号にノイズが重畳したと
しても、Ｃ／Ｕ22内のローパスフィルタ33によりノイズ
による高周波成分は減衰し、さらにツェナーダイオード
34により高電圧が遮断される。このようにしてノイズが
除去されたアナログのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器35に
よりデジタル化され、パルス密度に変換されて制御コン
ピュータ23に入力される。

【００５０】かかる構成によれば、信号値の検出と伝送
前処理については、増幅器32の出力が低インピーダンス
化され、センサ信号は、センサ13から、センサ信号の受
信側である制御コンピュータ23までに少々の電気的障害
を受けても影響を受けにくくなり、実害がなくなる。ま
た、伝送路21については、電磁誘導もなく、空中からの
高周波の輻射ノイズがセンサ信号に重畳するのを防止す
ることができる。

【００５１】また、信号値の受信処理については、ロー
パスフィルタ33により高周波成分が減衰し、さらにツェ
ナーダイオード34により高電圧が遮断されるので、Ｃ／
Ｕ22の入力ポートまで届いたアナログ信号値を正しく制
御コンピュータ23に取り込むことができる。尚、図４に
示すように、Ｃ／Ｕ22の入力部24に、フォトカプラ40を
備えるようにしてもよい。このようにすれば、センサ信
号はフォトカプラ40で光電変換されてからＣ／Ｕ22に入
力されるので、ノイズの回り込みが少なくなる。

【００５２】次に第４の実施の形態について説明する。
このものは、デジタルのセンサ信号を処理する構成に関
する。第４の実施の形態の構成の一例を図５に示す。こ
の図において、例えば、センサ11は、モータ１の回転速
度をデジタル信号として検出する。信号源36は、そのデ
ジタル信号の発生源を示す。これは、内燃機関２用のセ
ンサ12についても同様である。

【００５３】センサ信号がデジタルのときも、アナログ
のときと同様にセンサ12内に増幅器32を備えるが、デジ
タルのときは、信号源36と増幅器32との間に波形整形回
路37を介装する。そして、第３の実施の形態と同様にノ
イズの侵入を防ぐため、各回路間の線路をできるだけ短
縮する。尚、Ｃ／Ｕ22側では、伝送路21から送信されて
くる信号がデジタル信号なので、Ａ／Ｄ変換器を必要と
しない。

【００５４】このように、センサ信号がデジタルのとき
には、波形整形回路37を信号源36と増幅器32との間に介
装することにより、余分な高周波成分が除去され、デジ
タル信号はきれいな矩形波となってセンサ12から出力さ
れるので、確実なデジタル信号を得ることができ、信号
としての信頼性を向上させることができる。そして、安
全な電気自動車のセンサシステムとすることができる。

【００５５】尚、信号源からアナログ信号が発生してい
るときでも、例えば、図６に示すように、アナログの信
号源31に近接してＡ／Ｄ変換器35を設け、アナログ値を
パルス密度に変換して、増幅して出力するとよい。前述
のように、制御コンピュータ23では、内部処理はすべて
デジタル値によって行われるので、アナログ信号は、発
生源でデジタル値に変換され、前述のように、その後の
伝送路21におけるノイズの侵入による影響を少なくする
ことができるという効果もあり、安全である。

【００５６】次に、第５の実施の形態について説明す
る。このものは、センサ信号の信号レベルを昇圧して伝
送路に出力し、制御コンピュータ側で電圧を調節するよ
うにしたものである。図７は、信号源がアナログ信号源
のときの構成を示す。この図において、昇圧回路38を増
幅器32の出力端に、できるだけ線路を短くするように接
続する。

【００５７】また、Ｃ／Ｕ22の入力部24では、制御コン
ピュータ23の駆動電圧が一般的には５Ｖなので、可変抵
抗39を備え、電圧を調整してＡ／Ｄ変換器35に入力す
る。このように、センサ信号を昇圧してセンサ13から出
力するので、真の信号の電圧を安定して得ることがで
き、伝送路21において、いくらかのノイズが侵入しても
真の信号の優位を確保することができる。

【００５８】また、インピーダンスを低下させつつ、電
圧を高めてセンサ信号を出力しているので、一定の費用
で大きな効果を実現させることができる。尚、信号源が
デジタル信号源のときは、図８に示すような構成とす
る。（５）ソフトウェア構造について信号を周期的にサンプリングするロジックにおいて、直
前の入力値と今回の入力値を比較して規定以上の差又は
率が検出された場合は、今回の入力値を捨てて前回の入
力値を取ることにより電源装置のノイズを防止する。

【００５９】信号に有り得ない高周波成分を含むという
ことは信号にノイズが乗っていると疑うべきであること
は述べたが、急にハイまたはローレベルに固定化した場
合も断線や集積回路の破損を疑うべきである。このよう
なときには警報コードを出力するようにソフトウェアを
組み立て、運転者に異常を通知するように構成するのは
当然として、急激に現状の運転状態を変化させると事故
につながりかねないので、不正な信号を排除して不自然
ながら運転を継続できるように構成するのがよい。

【００６０】信号にノイズが乗ると、例えばそれが電動
機の回転速度信号であれば、突然有り得ない高速回転中
かのような信号をもたらす。電動機にはそれ自身にも慣
性モーメントが存在するほかに、被駆動部分にも相当の
慣性モーメントがあるので回転速度が変化するにも限度
があり、突然大幅な回転速度の変化が観測されるという
のは異常事態である。

【００６１】また、温度を検出センサなどが途中で断線
したり、素子が破損したりするとアナログ信号がハイま
たはローを出力し続けるようになり、それをデジタル値
に変換した結果は０か、デジタル変換チップの能力範囲
の最大値かである。サーマルイナーシャの存在を考慮す
れば、突然最低温度か最高温度に変化するというのは不
審であり、正当な信号とはみなし難い。

【００６２】これらの対策として、直前の数値をＲＡＭ
上に記録しておき、新しくサンプリングした信号値と比
較して、前回との差または変化率で予め設定してある閾
値を越えているときには不正な信号とみなす。不正な信
号を検知した場合の制御処理のモードは、信号のソース
によっては、前回の信号を仮に真正なものとして運転を
継続するものと、徐々に停止する方向に処理するものと
がある。

【００６３】この内容についての第６の実施の形態を、
図９のフローチャートに基づいて説明する。ステップ
（図中では「Ｓ」と記してあり、以下同様とする）１で
は、前回入力値を記憶手段としてのＲＡＭ上に記憶す
る。ステップ２では、新しくサンプリングした信号値を
入力する。

【００６４】ステップ３では、前回入力値と新しい信号
値とを比較し、新しい信号値が正常であるか否かを判定
する。判定は、例えば、前回入力値と新しい信号値との
差、あるいは変化率に基づいて行われる。これらの値の
所定閾値を予め設定しておき、この差又は変化率がある
所定閾値を所定値以下のときは、正常であり、所定値を
越えたときは、不正とみなす。

【００６５】尚、判定は、所定数の入力値の平均値を算
出し、この平均値と新しい信号値とを比較するようにし
てもよい。信号が正常と判定されたときは、ステップ５
に進み、新しい入力値を採用し、この新しい信号値を前
回入力値とし、ステップ６に進み、この新しい入力値に
基づいて主体処理を実行する。

【００６６】また、ステップ３において、信号が不正と
判定されたときは、ステップ４に進み、前回入力値を新
しい信号値として採用し、ステップ６に進む。このよう
に、信号入力毎に正常か否かを判定し、不正な信号を排
除するようにしたので、安全な運転を継続することがで
きる。尚、ステップ３が判定手段、ステップ４，５がデ
ータ選択手段に相当する。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかる装置によれば、電力変換手段から電線経由で制御
部にノイズが侵入するのを防止することができ、ノイズ
障害を防止することができる。請求項２の発明にかかる
装置によれば、制御部と電力変換手段とが同じ蓄電池か
ら採電するものにおいて、電力変換手段で発生したノイ
ズをフィルタによって略除去することができ、ノイズ障
害を防止することができる。

【００６８】請求項３の発明にかかる装置によれば、検
出信号が低インピーダンス化され、少々の電気的障害を
受けても影響を受けにくくなり、実害を無くすることが
できる。請求項４の発明にかかる装置によれば、デジタ
ルの検出信号が波形整形され、余分な高周波成分が除去
されてきれいな矩形波となるので、確実な信号を得るこ
とができ、信頼性を向上させることができる。

【００６９】請求項５の発明にかかる装置によれば、Ａ
／Ｄ変換器により、検出信号であるアナログ信号が、ノ
イズに強いデジタル信号に変換されるので、空中からの
輻射ノイズ等の侵入による障害を防止することができ
る。請求項６の発明にかかる装置によれば、信号レベル
を昇圧すれば、真の信号はノイズによって覆わることが
なくなり、伝送路において多少のノイズが侵入しても真
の信号の優位を確保することが可能となり、ノイズ障害
を防止することができる。

【００７０】請求項７の発明にかかる装置によれば、伝
送路を光ファイバで形成することにより、空中からの輻
射ノイズ等によるノイズ障害を防止することができる。
請求項８の発明にかかる装置によれば、伝送路が金属管
によって遮蔽されるので、空中からの輻射ノイズ等の侵
入を防止することができる。請求項９の発明にかかる装
置によれば、不正な信号を取り込まなくなるので、ノイ
ズによる障害を防止することができる。請求項10の発明
にかかる装置によれば、高電圧遮断手段をツェナーダイ
オードとすることにより、高電圧を遮断することができ
る。

【００７１】請求項11の発明にかかる装置によれば、ノ
イズの回り込みが少なくなり、ノイズの影響を受けにく
くなる。請求項12の発明にかかる装置によれば、高い電
圧の信号がもたらされたときでも、供給電圧を調整する
ことができる。請求項13の発明にかかる装置によれば、
万が一、ノイズが侵入しても、不正な信号と判定され、
記憶手段に記憶された正常データに基づいて運転が継続
されるので、ノイズによる障害を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】第２の実施の形態の構成を示すブロック図。

【図３】第３の実施の形態（アナログ信号）の構成を示
す回路図。

【図４】第３の実施の形態（アナログ信号）の別の構成
を示す回路図。

【図５】第４の実施の形態（デジタル信号）の構成を示
す回路図。

【図６】第４の実施の形態（アナログ信号）の構成を示
す回路図。

【図７】第５の実施の形態（アナログ信号）の構成を示
す回路図。

【図８】第５の実施の形態（デジタル信号）の構成を示
す回路図。

【図９】第６の実施の形態の動作を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

1 モータ 2 内燃機関 3 動力伝達装置 4 半導体スイッチングユニット 5,6 バッテリ 7 フィルタ（直流母線用ノイズフィルタ） 8 定電圧電源 11〜13 センサ 21 伝送路 22 コントロールユニット（Ｃ／Ｕ） 23 制御コンピュータ 24 入力部 31 信号源（アナログ） 32 増幅器 33 ローパスフィルタ 34 ツェナーダイオード 35 Ａ／Ｄ変換器 36 信号源（アナログ） 37 波形整形回路 38 昇圧回路 39 可変抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行駆動用の交流電動機と、該交流電動機
駆動用の第１の蓄電池と、該第１の蓄電池の直流電力を
変換して交流電動機に供給する電力変換手段と、を備え
た電気自動車において、電気自動車を制御する制御部用電源として、第２の蓄電
池を前記第１の蓄電池とは別に独立して備えたことを特
徴とする電気自動車のノイズ障害防止装置。
【請求項２】走行駆動用の交流電動機と、蓄電池と、該
蓄電池の電力を変換して交流電動機に供給する電力変換
手段と、を備えた電気自動車において、前記電力変換手段の直流母線側にフィルタを介装する一
方、電気自動車を制御する制御部は、該フィルタよりも蓄電
池側から分岐して配線されることを特徴とする電気自動
車のノイズ障害防止装置。
【請求項３】電気自動車の運転状態を検出している検出
手段の信号源の近傍に、該検出手段の検出信号を低イン
ピーダンス化する増幅器を備えたことを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の電気自動車のノイズ障害防止
装置。
【請求項４】前記検出手段の検出信号がデジタル信号の
ときは、信号源の近傍に、さらに該デジタル信号を波形
整形する波形整形器を備えたことを特徴とする請求項３
に記載の電気自動車のノイズ障害防止装置。
【請求項５】前記検出手段の検出信号がアナログ信号の
ときは、信号源の近傍に、さらに該アナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えたことを特徴と
する請求項３に記載の電気自動車のノイズ障害防止装
置。
【請求項６】前記信号源の近傍に、検出手段の検出信号
の信号レベルを昇圧する昇圧回路を備えたことを特徴と
する請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載の電気自
動車のノイズ障害防止装置。
【請求項７】前記検出手段から検出信号を伝送する伝送
路は、光ファイバで形成されたことを特徴とする請求項
３〜請求項６のいずれか１つに記載の電気自動車のノイ
ズ障害防止装置。
【請求項８】前記検出手段から検出信号を伝送する伝送
路を金属管中に配設したことを特徴とする請求項３〜請
求項６のいずれか１つに記載の電気自動車のノイズ障害
防止装置。
【請求項９】前記検出手段の検出信号を受信する受信部
に、高周波成分を減衰させるローパスフィルタと、所定
信号レベルを越える高電圧を遮断する高電圧遮断手段
と、を備えたことを特徴とする請求項３〜請求項８のい
ずれか１つに記載の電気自動車のノイズ障害防止装置。
【請求項10】前記高電圧遮断手段は、ツェナーダイオー
ドであることを特徴とする請求項９に記載の電気自動車
のノイズ障害防止装置。
【請求項11】前記検出手段の検出信号を受信する受信部
は、光を媒体として検出手段と接続するフォトカプラを
備えた構成であることを特徴とする請求項３〜請求項10
のいずれか１つに記載の電気自動車のノイズ障害防止装
置。
【請求項12】前記検出手段の検出信号を受信する受信部
に、検出信号の信号レベルを調節する電圧調整器を備え
たことを特徴とする請求項３〜請求項11のいずれか１つ
に記載の電気自動車のノイズ障害防止装置。
【請求項13】前記検出手段から受信した検出信号を周期
的にサンプリングするサンプリング手段は、サンプリングしたデータを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶したデータを新しくサンプリングした
データと比較して信号が正常であるか否かを判定する判
定手段と、新しくサンプリングしたデータが正常であると判定され
たときは、該データを採用し、不正であると判定された
ときは、記憶手段に記憶されたデータを採用するデータ
選択手段と、を含んでなる構成であることを特徴とする
請求項３〜請求項12のいずれか１つに記載の電気自動車
のノイズ障害防止装置。