JPH1084628A

JPH1084628A - モータ駆動用電源装置

Info

Publication number: JPH1084628A
Application number: JP8239612A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takehara; 淳竹原; Norihiro Ookubo; 典浩大久保; Kuniaki Miyaoka; 邦明宮岡; Hiroshi Shibuya; 紘渋谷; Tetsuo Fukuda; 哲夫福田; Nobuto Onuma; 伸人大沼
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Tokyo R&D Co Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Tokyo R&D Co Ltd
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JP3612572B2

Abstract

(57)【要約】【課題】モータ駆動用電源装置、特に、電気自動車、
電気スクータ、電気自転車等の動力用モータを駆動する
のに適した電源装置を提供する。【解決手段】第１電力変換器の第１入出力端をスイッ
チ回路を介して電池及びコンデンサの直列回路に結合
し、第２入出力端をモータに結合する。第２電力変換器
の入力端をスイッチ回路及び第１電力変換器の共通接続
点に結合し、出力端を電池及びコンデンサの共通接続点
に結合する。制御回路はスイッチ回路の開閉、電力変換
器の動作を制御する。モータの力行時に制御回路はスイ
ッチ回路を導通にして、直列回路からの電力をスイッチ
回路及び第１電力変換器を介してモータに供給する。モ
ータの回生時に制御回路はスイッチ回路を非導通にし、
モータの回生電圧が電力変換器を介してコンデンサを充
電する。モータが停止期間中に電池は、スイッチ回路及
び第２電力変換器を介してコンデンサを充電できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動用電源
装置、特に、電気自動車、電気スクータ、電気自転車等
の動力用モータを駆動するのに適した電源装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車、電気スクータ、電気自転車
用の動力用モータを駆動する電源装置としては、電池及
びコンデンサを並列接続し、この並列回路からの出力を
電力変換器を介してモータに供給するハイブリッド電源
装置が従来から多数提案されている。この場合、モータ
の負荷変動に応じて、コンデンサは、短時間ながら大電
力をモータに供給する機能を果たし、電池は、小電力な
がら長時間にわたって平均電力をモータへ供給する機能
を果たす。これは、電池へのピーク負荷を減らし、電池
の寿命を延長すると共に、実質的に容量を拡大するため
である。

【０００３】かかる従来のモータ駆動用電源装置の一例
を図２に示す。高電圧を発生するために直列接続された
複数個の電池のグループ１０と、直列接続された複数個
のコンデンサのグループ１２とは、マイナス（−）側が
共通電位となり、プラス（＋）側が電流制御回路１４を
介して並列接続されている。なお、電流制御回路１４
は、電池グループ１０から過電流が流れるのを防止する
ためのものであり、電池グループ１０及びコンデンサ・
グループ１２の並列回路からの電圧は、モータ駆動回路
である電力変換器１６を介して直流モータ１８の両端に
供給される。電力変換器１６は、チョッパ又はインバー
タであり、図示しない制御回路によりその動作が制御さ
れる。

【０００４】電力変換器１６にチョッパを用いる場合の
一例を図３に示す。入出力端子４０及び４２は、電力変
換器１６の左側の２つの端子に対応し、入出力端子５４
及び５６は、電力変換器１６の右側の２つの端子に対応
する。端子４０及び４２間には、パワー・トランジス
タ、絶縁ゲート・トランジスタ（ＩＧＢＴ）、電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）などのトランジスタ４４及び４
６のドレイン・ソース（又はコレクタ・エミッタ）が図
示のように直列接続され、これらトランジスタのゲート
（又はベース）が制御回路からの制御パルス信号を受け
る。トランジスタ４４及び４６のコレクタ及びエミッタ
間（又は、ドレイン及びソース間）には、ダイオード４
８及び５０が逆極性に夫々接続され、これらダイオード
４８及び５０の共通接続点がチョーク・コイル５２を介
して端子５４に接続される。また、端子４０及び４２間
には、スイッチング素子であるトランジスタの動作によ
って生じる電源の電圧変動を安定化させるために、電解
コンデンサ４１を接続する。

【０００５】モータ１８を回転駆動させる力行時には、
電力変換器１６内のトランジスタ４６が常時非導通とな
り、トランジスタ４４が制御回路からの制御パルス信号
に応じて導通及び非導通を繰り返す。よって、電力変換
器１６は、電池グループ１０及びコンデンサ・グループ
１２の並列回路からの電圧を制御パルス信号の導通及び
非導通の時間比、即ち、衝撃係数に応じて降圧してモー
タ１８に供給する。また、モータ１８への駆動電圧の供
給を停止させる回生時には、モータ１８が発電機として
機能する。この間、制御回路により、電力変換器１６内
のトランジスタ４４が常時非導通に制御され、トランジ
スタ４６が制御回路からの制御パルス信号に応じて導通
及び非導通を繰り返す。よって、電力変換器１６は、モ
ータ１８が発電した電圧（回生電圧）を昇圧してコンデ
ンサ・グループ１２を充電（蓄電）する。コンデンサ・
グループ１２に充電したエネルギーをモータの力行時に
再利用して、電源装置全体の効率を改善している。ま
た、力行時には、制御パルス信号の衝撃係数に応じて電
力変換器１６の降圧の程度を制御することにより、モー
タの回転速度や、トルク等を制御できる。

【０００６】従来のモータ駆動用電源装置の他の例を図
４に示す。図２の従来技術との相違点は、電池グループ
１０及びコンデンサ・グループ１２のプラス側を半導体
スイッチ２０により、交互に高速で選択し、選択された
電圧を電力変換器１６に供給する点である。なお、半導
体スイッチ２０には、パワー・トランジスタ、絶縁ゲー
ト・トランジスタ（ＩＧＢＴ）、電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）などを利用でき、スイッチ制御回路２２で、
スイッチ２０の高速切換を制御する。この従来技術も図
２の場合と同様に、モータ１８の力行時には、電力変換
器１６がスイッチ２０の出力電圧を降圧してモータ１８
に供給する。また、モータ１８の回生時には、モータ１
８の発電電圧を電力変換器１６が昇圧し、スイッチ２０
を介してコンデンサ・グループ１２を充電する。この充
電したエネルギー（蓄電エネルギー）は、図２の従来技
術と同様に、モータの力行時に再利用される。

【０００７】ところで、モータを駆動するための電力を
コンデンサから得るには、コンデンサは、大容量でなけ
ればならない。しかし、大容量のコンデンサであって
も、コンデンサの充電エネルギーは電池に比べると１桁
以上小さいため、コンデンサに蓄積されたエネルギーを
有効利用する必要がある。コンデンサの蓄電エネルギー
を総て使用するということは、コンデンサの電圧がゼロ
になるまで使うということである。しかし、図２及び図
４に示した従来技術は、コンデンサ１２の電圧も用いて
電力変換器１６によりモータ１８を駆動しているが、こ
の駆動にはある程度以上の電圧が必要である。よって、
コンデンサ１２の電圧がゼロになる前に、電力変換器１
６及びモータ１８が動作しなくなるので、コンデンサ１
２の蓄電エネルギーを使いきることができない。これ
は、コンデンサ１２の端子に昇圧回路を設けても、結局
は同じであり、コンデンサ１２の蓄電エネルギーを使い
きることができない。

【０００８】また、大容量コンデンサの主流は、電気二
重層コンデンサであるが、このコンデンサは、電解液の
電気分解を防止するために、１セル当たりの電圧を１〜
５ボルト程度にしかできない。よって、モータを駆動す
るためには、モータが必要とする電圧まで高くしなけれ
ばならないので、複数個の電気二重層コンデンサを直列
接続しなければならない。しかし、各コンデンサでの電
圧のバランスの問題が生じる。この問題は、直列接続し
た総てのコンデンサを充電した後に、コンデンサが内部
抵抗により自己放電するが、この自己放電のバラツキが
非常に大きいことに起因する。このため、時間経過に伴
って、あるコンデンサでは、その電圧がゼロ・ボルトに
なってしまう。この状態では、放電すると、ゼロ・ボル
トのコンデンサが下限を守れなくなり、また、充電する
と、別のコンデンサが上限を守れなくなるので、充電及
び放電ができなくなってしまう。

【０００９】そこで、上述のコンデンサの蓄電エネルギ
ーを使いきれないという問題と、複数のコンデンサを直
列接続した場合の問題を解決するために、特願平７−１
７４８４３号にて、図５に示すモータ駆動用電源装置が
提案された。この電源装置では、モータ１８の力行時
に、第１電力変換器２８が、電池２６及びコンデンサ２
４の直列回路の電圧を降圧して、モータ１８に駆動電圧
を供給する。また、モータ１８の回生時には、第２電力
変換器３２が、モータ１８からの発電電圧を受けて降圧
し、コンデンサ２４に充電電圧を供給する。なお、電力
変換器２８及び３２の降圧動作は、制御回路３４からの
制御パルス信号により制御する。また、コンデンサ２４
の両端には、極性反転防止用ダイオード３６が接続され
ている。モータ１８の力行時にコンデンサ２４の放電が
進むと充電電圧が低下し、ついには蓄電量がゼロになる
と極性が反転してしまうが、このダイオード３６は、コ
ンデンサ２４の極性が反転しようとすると導通して、こ
の極性反転を防止する。しかし、コンデンサ２４の極性
が反転しない期間中は、ダイオード３６は非導通なの
で、電源装置の動作に影響しない。

【００１０】この図５に示すモータ駆動用電源装置によ
れば、コンデンサ２４及び電池グループ２６を直列接続
しているので、コンデンサ２４の蓄電電圧が低下して
も、直列回路全体の電圧は電力変換器２８及びモータ１
８を駆動するのに十分な程高く、モータ１８の力行時に
コンデンサ２４の蓄電エネルギーを完全にゼロになるま
で使用できる。また、コンデンサ２４の電圧が電池グル
ープ２６の電圧のように高い必要がなく、低くてもよい
ので、多数のコンデンサを直列接続する必要がない。よ
って、コンデンサの電圧のバランスの問題が小さくな
り、大容量のコンデンサを低電圧仕様のまま使える。よ
って、コンデンサ２４として、安価な電気二重層コンデ
ンサを使用できる。

【００１１】なお、第１電力変換器２８及び第２電力変
換器３２は、図２及び図４の電力変換器１６と異なり、
一方向の降圧による電力変換を行う。これら第１及び第
２電力変換器の夫々がチョッパ回路及びＤＣ／ＤＣコン
バータの一方であるか、又は第１電力変換器がインバー
タで、第２電力変換器がＡＣ／ＤＣインバータである。
一例として、チョッパの場合を図６に示す。この図６に
おいて、入力端５８及び出力端６８の間に、上述のトラ
ンジスタ４４又は４６と同様なトランジスタ６２と、チ
ョーク・コイル６６の直列回路を接続し、これらトラン
ジスタ６２及びコイル６６の共通接続点と、入力端６０
及び出力端７０との間にダイオード６４を接続する。ト
ランジスタ６２のゲート（又はベース）を制御回路３４
からの制御パルス信号により制御して、このトランジス
タ６２を交互に導通及び非導通として、制御パルス信号
の衝撃係数に応じて、入力端５８及び６０間の電圧を降
圧して、出力端６８及び７０間に出力する。なお、端子
５８及び５９間には、スイッチング素子であるトランジ
スタの動作によって生じる電源の電圧変動を安定化させ
るために、電解コンデンサ５９を接続する。

【００１２】

【本発明が解決しようとする課題】ところで、電気自動
車、電気スクータ、電気自転車等の動力用モータと、そ
の電力変換器とは、これらが組合わさったときに最高性
能を発揮するように設計され、予め調整（マッチング又
はチューニング）されて市販されているものがある。か
かる市販の組み合わせを利用すれば、再設計や再調整の
手間がなく、最高性能が得られる。この市販の組み合わ
せを図５に示す電源装置に適用した場合、組み合わせの
電力変換器を第１電力変換器２８として用いることにな
る。しかし、モータ１８と第１電力変換器２８との共通
接続点に第２電力変換器３２が接続されているため、こ
の第２電力変換器３２の存在により、予め設定されてい
たモータ１８及び第１電力変換器２８のマッチングが崩
れてしまい、最高性能で動作させることができなくな
る。よって、図５の電源装置において、最高性能を発揮
させるためには、第１電力変換器２８、第２電力変換器
３２及びモータ１８の組み合わせを考慮して、第１及び
第２電力変換器を新たに設計したり、調整をしなければ
ならず、市販の組み合わせをそのまま利用できなくな
る。新たな設計及び調整のため、電源装置全体が高価に
なると共に、新規開発が長引くという問題点が生じる。

【００１３】また、図５に示す電源装置では、モータ１
８を止めたままでは、第１電力変換器２８及び第２電力
変換器３２を介して、電池グループ２６によりコンデン
サ２４を充電できない。これは、第１及び第２電力変換
器２８及び３２を同時に動作させてしまうと、電池グル
ープ２６が短絡されてしまうためである。一方、かかる
モータ駆動用電源装置のコンデンサ２４を、電気自動車
などのスタート前、即ち、モータ１８が停止している状
態で満充電しておくと、電気自動車などの加速に備える
ことができ、有効である。

【００１４】したがって、本発明の目的は、モータの力
行時にコンデンサの蓄電エネルギーを完全にゼロになる
まで使用できると共に、大容量のコンデンサを低電圧仕
様のまま使えるばかりでなく、予め最適にマッチングさ
れた市販のモータ及び電力変換器の組み合わせをそのま
ま利用できるモータ駆動用電源装置を提供することであ
る。

【００１５】また、本発明の別の目的は、モータの停止
状態でもコンデンサを充電可能なモータ駆動用電源装置
を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のモータ駆動用電
源装置は、電池２６及びコンデンサ２４の直列回路と；
第１入出力端が直列回路の両端にスイッチ回路７２を介
して結合され、第２入出力端がモータ１８に結合された
第１電力変換器１６と；入力端がスイッチ回路７２及び
第１電力変換器１６の共通接続点に結合され、出力端が
直列回路の電池２６及びコンデンサ２４の共通接続点に
結合された第２電力変換器３２と；スイッチ回路７２の
開閉を制御する制御回路７３とを具えている。モータ１
８の力行時に、制御回路７３はスイッチ回路７２を閉じ
て（導通にして）、直列回路からの電力をスイッチ回路
７２及び第１電力変換器１６を介して１８モータに供給
する。また、モータ１８の回生時に、制御回路７３はス
イッチ回路７２を開いて（非導通にして）、モータ１８
の発電電圧（回生電圧）が第１電力変換器１６及び第２
電力変換器３２を介してコンデンサ２４を充電する。な
お、制御回路７３は、モータ１８の力行時に第２電力変
換器３２が動作を停止するように制御するし、モータ１
８の停止期間中に、スイッチ回路７２及び第２電力変換
器３２を制御して、電池２６によりコンデンサ２４を充
電できるようにする。

【００１７】また、第１電力変換器１６は、直列回路か
らモータ１８の方向に降圧動作を行い、モータ１８から
直列回路の方向に昇圧動作又は整流動作を行うチョッパ
回路又はインバータ回路であり、第２電力変換器３２
は、第１電力変換器からコンデンサ２４の方向に降圧動
作を行うチョッパ回路又はＤＣ／ＤＣコンバータ回路で
ある。

【００１８】

【発明の実施の形態及び実施例】図１は、本発明のモー
タ駆動用電源装置の好適な実施例のブロック図である。
例えば、一般的な大容量コンデンサである１個の電気二
重層コンデンサ２４と、例えば、蓄電池である複数の電
池２６を直列接続し、直列回路とする。この直列回路の
電池グループ２６のコンデンサ２４の反対端（プラス
端）は、半導体スイッチ回路７２を介して、第１電力変
換器１６の左側の入出力端の一方（上側）に結合し、コ
ンデンサ２４のマイナス端は、第１電力変換器１６の左
側の入出力端の他方（下側）に結合する。スイッチ回路
７２のスイッチ素子は、例えば、リレー、コンタクタ
ー、パワー・トランジスタ、絶縁ゲート・トランジスタ
（ＩＧＢＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であ
る。また、このスイッチ回路７２の開閉は、制御回路７
３からの制御信号により制御する。コンデンサ２４及び
電池グループ２６の共通接続点と、第１電力変換器１６
及びスイッチ回路７２の共通接続点との間には、第２電
力変換器３２を挿入する。また、コンデンサ２４の両端
には、極性反転防止用のバイパス・ダイオード３６を結
合する。第１電力変換器１６の右側の１対の入出力端の
間に、モータ３０を結合する。制御回路７３は、電力変
換器１６及び３２の動作も制御する。なお、第１電力変
換器１６及びモータ１８の接続間に他の回路、例えば、
第２電力変換器３２が接続されていないので、第１電力
変換器１６及びモータ１８の予め設定された最適な組み
合わせを、マッチングを崩すことなく、そのまま利用で
きる点に留意されたい。

【００１９】第１電力変換器１６は、モータ１８の力行
時に、コンデンサ２４及び電池グループ２６からの電圧
を降圧してモータ１８に供給すると共に、モータ１８の
回生時に、モータ１８の発電電圧（回生電圧）を昇圧す
るか整流して、第２電力変換器３２に供給する双方向性
のチョッパ又はインバータである。第１電力変換器１６
がチョッパの場合、図３に示す回路を利用できる。この
場合、端子４０がスイッチ回路７２及び第２電力変換器
３２の共通接続点に接続され、端子４２がコンデンサ２
４のマイナス端に接続され、端子５４及び５６の間にモ
ータ１８が接続される。トランジスタ４４及び４６のゲ
ート（又はエミッタ）は、制御回路７３からの制御パル
ス信号を受ける。

【００２０】第２電力変換器３２は、モータ１８の回生
時に、第１電力変換器１６を介して、モータ１８の発電
電圧を降圧して、コンデンサ２４に供給する単方向性の
チョッパ又はＤＣ／ＤＣコンバータである。第２電力変
換器３２がチョッパの場合、図６に示す回路を利用でき
る。この場合、端子５８がスイッチ回路７２及び第１電
力変換器１６の共通接続点に接続され、端子６８がコン
デンサ２４のプラス端に接続され、端子６０及び７０が
基準電位、例えば、コンデンサ２４のマイナス端に接続
される。トランジスタ６２のゲート（又はエミッタ）
は、制御回路７３からの制御パルス信号を受ける。

【００２１】第１電力変換器１６、第２電力変換器３２
及び制御回路７３の動作電力は、電池２６、又は電池２
６及びコンデンサ２４の直列回路から直接得てもよい
し、電池２６又は直列回路の出力をＤＣ／ＤＣコンバー
タを介して得てもよい。また、電池２６とは別の補助電
源を設けて、そこから得てもよい。さらに、第１電力変
換器１６の力行電力から得たり、第２電力変換器３２の
回生電力から得てもよい。なお、第１電力変換器１６
が、チョッパ又はインバータの何れの場合にも、これら
チョッパ又はインバータ用の電源電圧がモータ１８の起
電力よりも高いと、スイッチング素子（トランジスタ）
の導通及び非導通の時間比（衝撃係数）を調整すること
によって、昇圧での回生電力制御が可能である。しか
し、モータ１８の起電力よりも電源電圧が低いときに
は、チョッパ又はインバータが単なる整流器として作用
するだけで、回生電力の制御が不能となるが、第２電力
変換器３２が回生電力を制御してコンデンサ２４を充電
できるので問題ない。

【００２２】本発明のモータ駆動用電源装置が電気自動
車に使用されている場合、制御回路７３は、アクセル７
４、ブレーキ７６及びクラッチ７８の状態に応じて、電
力変換器１６及び３２に導通／非導通の制御信号を供給
すると共に、スイッチ回路７２に開閉制御信号を供給す
る回路であり、例えば、マイクロプロセッサ・システム
により構成できる。すなわち、制御回路７３は、クラッ
チ７８が結合している状態で、回生状態及び力行状態の
いずれかであると判断する。この状態で、アクセル７４
がオンで且つブレーキ７６がオフであると、力行状態で
あると判断し、その他の場合、即ち、アクセル７４及び
ブレーキ７６が共にオフである場合か、アクセル７４に
関係なくブレーキ７６がオンである場合は、回生状態で
あると判断する。制御回路７３は、この判断に応じて、
適切な制御信号を発生する。

【００２３】次に、図１の実施例の動作を更に説明す
る。モータ１８が力行状態であると制御回路７３が判断
すると、この制御回路７３は、スイッチ回路７２を閉じ
（導通状態にし）、また、トランジスタ６２を非導通に
維持して、第２電力変換器３２の動作を停止させる。コ
ンデンサ２４が電気エネルギーによりある電圧まで充電
されていると、コンデンサ２４の電圧及び電池グループ
２６の電圧が加算されて、この加算された電圧が第１電
力変換器１６により降圧されて、直流モータ１８に供給
される。よって、コンデンサ２４及び電池グループ２６
からの電流が、スイッチ回路７２、第１電力変換器１６
及びモータ１８を介してコンデンサ２４に戻り、閉回路
が形成され、モータ１８が回転する。

【００２４】この際、大電力が必要な場合に、コンデン
サ２４の電気エネルギーが電力供給を助ける。また、制
御回路７３は、アクセル７４の状態及びモータ１８に供
給される電圧（この電圧を監視する接続線は、図示を省
略してある）との関係から制御パルス信号の衝撃係数を
制御して、第１電力変換器１６のトランジスタを導通及
び非導通させる。導通のときのみ入力電圧をモータ１８
に通過させるので、パルス信号の衝撃係数を制御するこ
とにより、降圧の割合を制御できる（即ち、導通時に通
過した電気エネルギーの全時間に対する平均値がモータ
１８へ供給される電圧に対応する）。この制御により、
運転者が希望するように、モータ１８の回転状態を制御
できる。この際、コンデンサ２４及び電池グループ２６
は直列接続なので、コンデンサ２４の電圧が順次低下し
ていっても、電池グループ２６の上端の電圧は、常に少
なくとも電池の電圧だけは十分にあるので、コンデンサ
２４の電圧がゼロになるまで、このコンデンサ２４の電
気エネルギーを利用できる。ところで、モータ１８の力
行時には、大容量コンデンサ２４の放電が進むにつれ
て、充電電圧が低下し、蓄電量がゼロになると、極性が
反転してしまう。ダイオード３６は、コンデンサ２４の
極性が反転しようとすると導通して、この極性反転を防
止する。コンデンサ２４の極性が反転しない期間中は、
ダイオード３６は非導通なので、図１の装置の動作に影
響しない。

【００２５】モータ１８が回生状態であると制御回路７
３が判断すると、この制御回路７３は、スイッチ回路７
２を開き（非導通状態にし）、また、トランジスタ６２
を適切な衝撃係数で繰り返し導通及び非導通にして、第
２電力変換器３２を動作させる。スイッチ回路７２が非
導通なので、コンデンサ２４及び電池グループ２６から
の電圧が第１電力変換器１６を通過せず、モータ１８に
駆動電圧が供給されない。よって、モータ１８は、発電
機として機能し、発電電圧、即ち、回生電圧を発生す
る。この回生電圧は、第１電力変換器１６及び第２電力
変換器３２を介してコンデンサ２４に供給され、このコ
ンデンサ２４を充電する。この充電電圧が、モータの力
行時に再利用される。

【００２６】ところで、第２電力変換器３２がない場合
には、回生方向が、モータ１８から第１電力変換器１６
を介してコンデンサ２４となるが、コンデンサ２４の電
圧が低下すると、回生時のモータ１８の起電力の方が高
くなってしまい、上述のように、回生制御ができなくな
る。第２電力変換器３２は、回生制御不能を防止するた
めに設置した降圧変換器であり、モータの起電力にかか
わらず制御不能状態にはならない。第１電力変換器１６
で整流（制御不能状態にある）した後、第２電力変換器
３２で降圧（制御可能状態にある）してもよいし、第１
電力変換器１６で昇圧（制御可能状態にある）した後、
第２電力変換器３２で降圧（制御可能状態にある）して
もよい。この場合、制御回路７３は、第１電力変換器１
６及び第２電力変換器３２の夫々の出力（電圧、電流）
を監視して、これら電力変換器を制御する必要がある。
これは次の理由による。すなわち、第１電力変換器１６
が制御不可能となるか制御可能となるかは、電力変換器
１６内に設けられた電解コンデンサの電圧に依存する。
一方、制御回路７３は、第１電力変換器１６が取り込む
電力と、第２電力変換器３２が取り出す電力を調整し
て、電解コンデンサの端子電圧を管理する。

【００２７】制御回路７３が、アクセル７４、ブレーキ
７６及びクラッチ７８の状態に応じて、力行でも回生で
もないと判断したときは、第１電力変換器１６及び第２
電力変換器３２の動作を停止させる。また、モータ１８
の停止中、例えば、電気自動車のスタート前に、電池２
６によりコンデンサ２４を充電するには、スイッチ回路
７２と閉じ（導通にし）、第１電力変換器１６の動作を
停止させ、第２電力変換器３２を適当な衝撃係数で動作
させる。なお、この場合、第２電力変換器３２は、電池
グループ２６がショートするのを防止するために、入力
端及び出力端間が絶縁された構成でなければならない。

【００２８】本発明の好適な実施例について上述した
が、当業者には、本発明の要旨を逸脱することなく、種
々の変形及び変更が可能である。例えば、モータは実施
例で説明したもの（ＤＣモータ）以外にも、ＤＣブラシ
レスモータ、交流誘導モータ、交流同期モータでもよ
く、また、単相モータでも３相モータでもよい。第１電
力変換器には、これらのモータに対応したチョッパまた
はインバータを、第２変換器には、チョッパまたはＤＣ
／ＤＣコンバータを使用することができる。コンデンサ
としては、複数のコンデンサを並列接続したものを用い
てもよい。さらに、１個のコンデンサの代わりに、少数
のコンデンサを直列接続して用いてもよい。なお、少数
のコンデンサを直列接続する場合、各コンデンサの電圧
のバラツキは、多数のコンデンサの直列接続の場合より
も少ないので、さほど問題にならない。

【００２９】

【本発明が奏する効果】上述の如く、本発明のモータ駆
動用電源装置によれば、コンデンサ及び電池が直列接続
されているので、モータの力行時にコンデンサの蓄電エ
ネルギーを完全にゼロになるまで使用できる。電池にコ
ンデンサを直列接続して放電すると、電池単独の場合よ
りもコンデンサのぶんだけ電圧を高くすることができ
る。ここで、第１の電力変換器に供給される電力が同じ
であれば電圧が高くなったぶんだけ、電池の放電電流、
即ち負荷を減らすことができる。また、このため、大容
量のコンデンサを低電圧仕様のまま使えるので、安価な
電気２重層コンデンサを使用できる。さらに、第１電力
変換器及びモータの間に別の回路が接続されていないの
で、予め最適にマッチングされた市販のモータ及び電力
変換器の組み合わせをそのまま利用できる。また、第２
電力変換器が入力端及び出力端間が絶縁された構成の場
合、スイッチ回路及び第２電力変換器を介して、電池に
よりコンデンサを充電できるので、モータの停止状態で
もコンデンサを充電できる。電気自動車が市街地を走行
する場合には、加速（力行）と減速（回生）が適宜繰り
返され、コンデンサも加減速に合わせて放電（力行）と
充電（回生）が繰り返される。したがって、コンデンサ
は走行状態を反映した電圧域を保つことになり、力行時
に電池の負荷を低減する効果も持続する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータ駆動用電源装置の好適な一実施
例のブロック図である。

【図２】従来のモータ駆動用電源装置の一例のブロック
図である。

【図３】電力変換器の一例の回路図である。

【図４】従来のモータ駆動用電源装置の他の例のブロッ
ク図である。

【図５】従来のモータ駆動用電源装置の更に他の例のブ
ロック図である。

【図６】電力変換器の他の例の回路図である。

【符号の説明】

１６第１電力変換器１８モータ２４コンデンサ２６電池３２第２電力変換器３６ダイオード７２スイッチ回路７３制御回路７４アクセル７６ブレーキ７８クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｈ０２Ｍ 7/72 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ｚ (72)発明者宮岡邦明広島市中区小町４番33号中国電力株式会社内 (72)発明者渋谷紘広島市中区小町４番33号中国電力株式会社内 (72)発明者福田哲夫神奈川県横浜市港北区新吉田町4415−２株式会社東京アールアンドデー横浜事業所内 (72)発明者大沼伸人神奈川県横浜市港北区新吉田町4415−２株式会社東京アールアンドデー横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池及びコンデンサの直列回路と、第１入出力端が上記直列回路の両端にスイッチ回路を介
して結合され、第２入出力端がモータに結合された第１
電力変換器と、入力端が上記スイッチ回路及び上記第１電力変換器の共
通接続点に結合され、出力端が上記直列回路の上記電池
及び上記コンデンサの共通接続点に結合された第２電力
変換器と、上記スイッチ回路の開閉を制御する制御回路とを具え、上記モータの力行時に、上記制御回路は上記スイッチ回
路を閉じて、上記直列回路からの電力を上記スイッチ回
路及び上記第１電力変換器を介して上記モータに供給
し、上記モータの回生時に、上記制御回路は上記スイッチ回
路を開いて、上記モータの発電電力が上記第１電力変換
器及び上記第２電力変換器を介して上記コンデンサに充
電されることを特徴とするモータ駆動用電源装置。
【請求項２】請求項１に記載した上記制御回路は、上
記力行時に上記第２電力変換器が動作を停止するように
制御することを特徴とするモータ駆動用電源装置。
【請求項３】請求項１に記載した上記制御回路は、上記
モータの停止期間中に、上記スイッチ回路及び上記第２
電力変換器を制御して、上記電池により上記コンデンサ
を充電することを特徴とするモータ駆動用電源装置。
【請求項４】請求項１に記載した上記第１電力変換器
は、上記直列回路から上記モータの方向に降圧動作を行
い、上記モータから上記直列回路の方向に昇圧動作又は
整流動作を行うチョッパ回路又はインバータ回路である
ことを特徴とするモータ駆動用電源装置。
【請求項５】請求項１に記載した上記第２電力変換器
は、上記第１電力変換器から上記コンデンサの方向に降
圧動作を行うチョッパ回路又はＤＣ／ＤＣコンバータ回
路であることを特徴とするモータ駆動用電源装置。