JPH11215607A - 電気駆動車両の電気システム - Google Patents

電気駆動車両の電気システム

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JPH11215607A
JPH11215607A JP10009650A JP965098A JPH11215607A JP H11215607 A JPH11215607 A JP H11215607A JP 10009650 A JP10009650 A JP 10009650A JP 965098 A JP965098 A JP 965098A JP H11215607 A JPH11215607 A JP H11215607A
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JP
Japan
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voltage
power supply
frequency
circuit
electric system
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JP10009650A
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English (en)
Inventor
Shigenori Kinoshita
繁則 木下
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気駆動車両の価格低減、電気システムの小
型・軽量化を図る。車載ラジオ等の通信障害を解消す
る。 【解決手段】 車両に搭載した主電源10の直流電圧を
入力として高周波交流電圧を出力する共振回路等の高周
波電源回路201を備える。この電源回路から半導体ス
イッチ回路202,262,272を介して可変電圧、
可変周波数の交流電圧を出力し、交流電動機210,2
61,271に供給する。また、高周波電源回路201
から、半導体スイッチ回路及び整流回路を有する充電器
250を介して補助電池8を充電する。前記充電器25
0内に必要に応じて変圧器を設け、主電池10と補助電
池8とを電気的に絶縁する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載した直
流電源により車輪駆動用電動機や各種の補機用電動機そ
の他を駆動する、電気自動車等の電気駆動車両の電気シ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術】図6はエンジン車の駆動システムの一例
を示す図である。同図において、1は燃料タンク、2は
エンジン、3はプロペラシャフト31、デフギアー3
2、車輪33からなる駆動輪部である。エンジン2はク
ラッチ及び変速機を内蔵した例を示しているが、これら
の機器は便宜上、図示されていない。エンジン2の主軸
2aはユニバーサルジョイント34を介してプロペラシ
ャフト31を駆動すると共に、別の軸2bからベルト4
を介して補機を駆動する。この補機として、図ではオル
タネータ5、エアコン用コンプレッサ6、パワステアリ
ング用油ポンプ7が示されている。8は補助電池であ
る。
【0003】図7は従来の電気自動車の電気システムの
一例を示したもので、図6と同じ構成要素は同じ番号で
示してある。図7において、10は主電池、20は電気
自動車の動力部であり、21は車輪駆動用交流電動機、
22は電動機駆動用インバータを示す。25は補助電池
8を充電するためのDC/DCコンバータ、26aはエ
アコン用コンプレッサ6を駆動する電動機、26bは電
動機26aを駆動するインバータ、27aはパワステア
リング用油ポンプ7を駆動する電動機、27bは電動機
27aを駆動するインバータをそれぞれ示す。
【0004】図7におけるインバータ22,26b,2
7bは、一般にハードスイッチング方式の電圧形PWM
(Pulse Width Modulationの略)インバータであり、その
代表例をインバータ22を例にとって図8に示す。図8
において、220はスイッチング部であり、トランジス
タ220aとこれに対し逆並列接続されたダイオード2
20bとから構成されている。このインバータ22は3
相インバータであり、スイッチング部220を6組、図
示のようにブリッジ接続して構成する。220cは直流
入力回路に挿入される平滑コンデンサである。
【0005】ハードスイッチング方式の電圧形PWMイ
ンバータは、上記スイッチング部で入力直流電圧をスイ
ッチングすることにより、直流電圧を交流電圧に変換し
て出力する。図9にインバータ22の交流出力電圧の半
サイクル波形の一例を示す。同図に示すように、インバ
ータ22の交流出力電圧波形は、入力電圧Edを波高値
とする矩形波状電圧波形の集合体となっている。図7に
示すシステムと図6のシステムとを比較すると、図7の
主電池10は図6の燃料タンク1に対応し、図7におけ
る電気自動車の動力部20は図6のエンジン2に対応し
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電気自
動車の電気システムをエンジン車と比較すると、システ
ムの構成は複雑になっており、システムが複雑であるこ
とは装置費用が嵩むことを意味している。価格低減は電
気自動車の普及のために強く求められており、価格が嵩
むシステムは大きな問題となっている。次に大きな課題
としては、ラジオの受信障害を始めとした通信障害の抑
制である。従来の電気自動車におけるインバータの出力
電圧は図9に示したような波形であるため、高調波を非
常に多く含んでおり、電気自動車への適用に際しては通
信障害を抑制するために様々な対策がとられている。図
10はその一例を示すもので、インバータ22の入出力
側にリアクトル22a,22bを挿入すると共に、電線
にはシールドケーブル22c,22dを使用している。
これらの部品使用はシステムの価格増加を招くこととな
る。
【0007】そこで本発明は、電気自動車の普及を目的
として、価格低減という課題を解決するためになされた
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項1または2記載の発明は、直流電圧を入力と
する共振形等の高周波電源回路を備え、この電源回路か
ら各車載機器に電力を供給するものである。ここで、車
載機器とは、車輪駆動用電動機やエアコン用、パワステ
アリング用等の補機用電動機、カーオーディオシステ
ム、カーナビゲーションシステム等の音響・映像機器、
ライト等の照明機器を含むものである。特に本発明で
は、請求項3に記載するように、高周波電源回路の出力
側に半導体スイッチ回路を接続し、半導体スイッチのオ
ンオフにより所要の大きさ、周波数に変換した交流電圧
を車輪駆動用電動機や補機用電動機等の交流電動機に供
給するようにした。
【0009】なお、高周波電源回路により給電される交
流電動機は、請求項4に記載するように、車輪駆動用電
動機を含むパワートレイン用電動機と、少なくともエア
コン用、パワステアリング用の補機用電動機とを含む。
【0010】また、請求項5に記載する如く、高周波電
源回路から半導体スイッチ回路及び整流回路を介して補
助電池を充電することが望ましい。更に、請求項6に記
載するように、高周波電源回路と補助電池とは電気的に
絶縁することが好ましい。そして、この高周波電源回路
と補助電池との間ばかりでなく、請求項7に記載する如
く必要に応じて、高周波電源回路から変圧器を介して高
周波交流電圧を得ることが推奨される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1は、本発明の実施形態を示すもの
で、図6〜図10に示した構成要素と同一のものには同
じ番号を付してある。図1において、200は可変電
圧、可変周波数の多出力電源回路であり、この電源回路
200から車両用の各種電気機器に給電する。201は
主電池10の直流電圧を入力として高周波の交流電圧を
出力する高周波電源回路であり、ここでは共振形電源回
路が用いられている。202は高周波交流電圧を可変電
圧、可変周波数の3相交流電圧に変換する半導体スイッ
チ回路である。このスイッチ回路202については後述
する。
【0012】210は半導体スイッチ回路202が出力
する3相交流電圧によって駆動される車輪駆動用電動機
である。また、262はエアコン用電動機261を駆動
するために可変電圧、可変周波数の3相交流電圧を出力
する半導体スイッチ回路、272はパワステアリング用
電動機271を駆動するために可変電圧、可変周波数の
3相交流電圧を出力する半導体スイッチ回路である。2
50は補助電池8を充電する充電器であり、高周波交流
電圧を可変直流電圧に変換するAC/DCコンバータ等
の半導体スイッチ回路である。ここで、補助電池8はカ
ーオーディオシステム、カーナビゲーションシステム等
の電源となる。
【0013】次に、図1の高周波電源回路201につい
て説明する。図2は、高周波電源回路201の一例を示
す図であり、この電源回路は共振回路によって構成され
ている。図2(a)は共振回路の基本構成を示したもの
で、201aは共振リアクトル、201bは共振コンデ
ンサをそれぞれ示す。これらのリアクトル201a及び
コンデンサ201bにより共振動作を行うことにより、
コンデンサ201bには同図(b)に示すような正弦波
状の高周波の共振電圧が発生する。
【0014】図3は、図1における半導体スイッチ回路
202の一例を示した図である。同図において202a
はスイッチング部であり、図8におけるPWMインバー
タのスイッチング部220と同様に、トランジスタ及び
逆並列ダイオードにより構成されている。図3の半導体
スイッチ回路202は、6組のスイッチング部202a
を各相2組ずつ直列接続してそれらの直列回路を3相
分、並列接続して構成されており、図8のPWMインバ
ータから平滑コンデンサ220cを削除したものに相当
する。
【0015】図4は、半導体スイッチ回路202の出力
線間電圧波形を示したものである。図4の波形は、図2
(b)の電圧波形を間引きした波形となっている。この
波形は、図9のPWM波形に対してPDM(Pulse Densi
ty Modulation)波形と呼ばれている。このPDM波形は
図3のスイッチング部202aを所定のタイミングでオ
ンオフすることによって得られるが、一般的なPDM制
御方法は周知であるため、ここでは詳述しない。また、
エアコン用の半導体スイッチ回路262、パワステアリ
ング用の半導体スイッチ回路272も上記半導体スイッ
チ回路202と同様に可変電圧、可変周波数の交流電圧
を出力するものであり、回路構成は半導体スイッチ回路
202と同じになるので、説明は省略する。
【0016】次に、補助電池8を充電する充電器250
について説明する。補助電池8は通常12Vまたは24
Vであって人が触れる可能性があるため、主回路とは電
気的に絶縁する必要がある。図5は、絶縁形の充電器2
50の構成を示したものである。250aは半導体スイ
ッチ回路であり、前記スイッチング部202aと同じ構
成のスイッチング部250bを4組ブリッジ接続し、P
DM波形の単相交流電圧を出力する。
【0017】250cは単相変圧器であり、主電池10
側と補助電池8側とを電気的に絶縁する。この単相変圧
器250cの二次側のPDM波形を整流回路・直流平滑
回路250dにより直流電圧に変換し、補助電池8に電
力を供給する。図5の例では整流回路・直流平滑回路2
50dの交流側を単相回路としているが、3相を始めと
した多相回路でも良い。更に、上記実施形態では、電動
機210等が3相交流電動機であるシステムにつき説明
したが、単相や3相以外の多相システムにも同様に適用
可能である。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明は、電気自動車の動
力源として、高周波電源回路により発生させた高周波電
圧を共通に使用し、この高周波電源回路から半導体スイ
ッチ回路等を介して車載機器に可変電圧、可変周波数の
交流電圧もしくは可変の直流電圧を供給するソフトスイ
ッチング方式の電気システムであるため、次の効果があ
る。 1)電気システムを多出力電源回路として一体化できる
ので、価格低減、小形・軽量化を図ることができる。 2)車載機器への供給電圧波形は略正弦波であるため、
ラジオ障害等の通信障害を大幅に低減することができ
る。 3)以上の点から、実用的な電気自動車の普及に大きく
貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す図である。
【図2】図1における高周波電源回路の一例を示す図で
ある。
【図3】図1における車輪駆動用電動機を駆動する半導
体スイッチ回路の一例を示す図である
【図4】図3の半導体スイッチ回路の出力線間電圧波形
図である。
【図5】図1における充電器の一例を示す図である。
【図6】エンジン車の駆動システムの一例を示す図であ
る。
【図7】従来の電気自動車の電気システムの一例を示す
図である。
【図8】電圧形PWMインバータの一例を示す図であ
る。
【図9】電圧形PWMインバータの交流出力電圧の半サ
イクル波形の一例を示す図である。
【図10】従来の電気自動車において通信障害を抑制す
るために採られている対策の説明図である。
【符号の説明】
3 駆動輪部 6 エアコン用コンプレッサ 7 パワステアリング用油ポンプ 8 補助電池 10 主電池 34 ユニバーサルジョイント 200 多出力電源回路 201 高周波電源回路 201a リアクトル 201b コンデンサ 202,250a,262,272 半導体スイッチ回
路 202a,250b スイッチング部 210 車輪駆動用電動機 250 充電器 250c 単相変圧器 250d 整流器・直流平滑回路 261 エアコン用電動機 271 パワステアリング用電動機

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に搭載した直流電源を動力源とする
    電気駆動車両の電気システムにおいて、 前記直流電源の直流電圧を入力として高周波交流電圧を
    出力する高周波電源回路を備え、この高周波電源回路か
    ら車載機器に電力を供給することを特徴とする電気駆動
    車両の電気システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電気システムにおいて、 高周波電源回路を共振形電源回路により構成したことを
    特徴とする電気駆動車両の電気システム。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の電気システムに
    おいて、 高周波電源回路から半導体スイッチ回路を介して可変電
    圧、可変周波数の交流電圧を出力し、この交流電圧を交
    流電動機に供給することを特徴とする電気駆動車両の電
    気システム。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の電気システムにおいて、 交流電動機は、車輪駆動用電動機を含むパワートレイン
    用電動機と、少なくともエアコン用、パワステアリング
    用の補機用電動機とを含むことを特徴とする電気駆動車
    両の電気システム。
  5. 【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の電気シ
    ステムにおいて、 高周波電源回路から半導体スイッチ回路及び整流回路を
    介して補助電池を充電することを特徴とする電気駆動車
    両の電気システム。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の電気システムにおいて、 高周波電源回路と補助電池とを電気的に絶縁することを
    特徴とする電気駆動車両の電気システム。
  7. 【請求項7】 請求項1,2,3,4,5または6記載
    の電気システムにおいて、 高周波電源回路から変圧器を介して高周波交流電圧を得
    ることを特徴とする電気駆動車両の電気システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017026026A1 (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 三菱電機株式会社 鉄道車両用制御装置
CN111275952A (zh) * 2019-02-01 2020-06-12 奥克斯空调股份有限公司 一种无线通信系统及使用该系统的空调直流电机供电系统

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