JPS63228901A

JPS63228901A - 電気自動車

Info

Publication number: JPS63228901A
Application number: JP62062860A
Authority: JP
Inventors: Keizo Okitsu; 沖津　慶三; Akimoto Satozaki; 里崎　昭元
Original assignee: Hokuriku Electric Power Co
Current assignee: Hokuriku Electric Power Co
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-09-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、騒音や排気ガスがなく都市交通に適してお
り、エネルギー効率の良い電気自動車に関する。

（従来の技術）従来、電気自動車は、バッテリーにより直流モーターを
駆動するものが一般的であり、この電気自動車に用いら
れている直流モーターの制御は、チョッパーにより供給
電圧を断続的に開閉し、そのＯＮ　−ＯＦＦの幅を制御
して平均電圧を変化させることにより行なっていた。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来の技術のチョッパー制御による場合、同一効力
で一定の電圧でモーターを作動させた場合と比べて、バ
ッテリーの消耗が早いという問題＝２＝７直が実験的に確認された。

また、最大電流Ｉｍのチョッパー制御電流と。

その平均電流値Ｉａと等しい一定の電流値Ｉａを同一抵
抗Ｒの回路に流した場合、回路全体のＩ”Ｒ損は、Ｉ＋
ａ”ＲΣｔ）Ｉａ２ＲＴとなりチョッパー制御の場合こ
の損失が大きい。（Ｔは作動時間、ｔはＴの中での１パ
ルスの幅）この発明は、上述の従来の技術の問題点に鑑みて成され
たもので、バッテリーの効率的使用が可能であり、走行
性能も良好な電気自動車を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）この発明は、複巻モーターの界磁コイルを界磁コイル切
換装置により選択的に切り換え可能とするとともに、複
数のバッテリーの接続方式をバッテリー接続切換装置に
より切り換え可能にし、上記界磁コイル切換装置及びバ
ッテリー接続切換装置を速度＃御装置により制御してモ
ーターの回転数を変化させ車速を制御する電気自動車で
ある。

（作　　用）この発明の電気自動車は、バッテリーからの直流電圧を
そのまま直流モーターに印加し、モーターの回転数制御
を、界磁コイルの接続の切り換え、及びバッテリーの接
続方式の切り換えにより行なうことによって、エネルギ
ー損失が少くなるようにしたものである。

（実　施　例）以下この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例の電気自動車は、都市交通用の２人乗りの小
型自動車であり、第２図に示すように、車両１のフロン
ト部１ａには、駆動源である直流モーター２が載置され
、その側方に速度制御装置３、制御装置用バッテリー４
、バッテリー充電器５が取り付けられている。このバッ
テリー充電器５は、家庭内の商用ｔｏｏｖ電源が利用可
能なものである。

また、ステアリング６及び２個の座席７が車両】内に設
けられ、リア部１ｂには、４個のバッテリー１１．１２
．１３．１４が載置されている。このバッテリー１１な
いし１４は、バッテリー充電ｍ５によって充電可能とな
っており、充電時に家庭内のコンセントから電気をとる
コードのコードリール■５が車両１の側部に設けられて
いる。

この実施例の速度制御装置３は、第１図及び第３図ない
し第５図に示すように、バッテリー接続切換装置３１、
界磁コイル切換装置３２及びアクセルペダル装置３３か
ら成る。このバッテリー接続切換装置３１は、第３図に
示す主回路１０のサイリスタＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、
及び第５図に示すシーケンス制御回路３５とから成り、
界磁コイル切換装置３２は、主回路１０の常閉スイッチ
Ｓ５、Ｓ、及びこれを作動するシーケンス制御回路３５
のリレーから成る。

この実施例の電気自動車の電気的接続は、第３図に示す
ように、直流モーター２の電機子２０に対して界磁Ｆｓ
が直列に接続され、１対の界磁Ｆｐが並列に接続されて
いる。さらに、一対の界磁Ｆｐは、ダイオードＤ１によ
って一対の常閉スイッチＳ５を開いたときには直列に接
続されるようになっており、常閉スイッチＳ、がさらに
界磁Ｆρと直列に接続されている。また、界磁Ｆｓと直
列に逆流防止ダイオードＤ２が設けられ、これと並列で
逆向きにダイオードＤ３が設けられている。電機子２０
には、これと並列にコンデンサＣが接続され、直流モー
ター２と直列にサイリスタＳ１が接続され、サイリスタ
Ｓ１と並列で逆向きにダイオードＤ４が接続されている
。

バッテリー１１．１２．１３．１４は、第３図に示すよ
うに、サイリスタＳ２、Ｓ３、ＳいがＯＦＦのときは並
列接続となり、サイリスタＳ２がＯＮのときは、バッテ
リー１１．１２が並列接続のまま同様に並列接続のバッ
テリー１３．１４と直列接続となるように結線されてい
る。さらに、サイリスタＳ３又はＳ４がＯＮすると、Ｏ
Ｎシた方のサイリスタの両側のバッテリーが直列接続と
なり、ＯＦＦ　している方は並列接続のままであり、総
てのサイリスタＳ２、Ｓ３．ＳいがＯＮすると、バッテ
リー１１．１２．１３．１４は直列接続となるように結
線されている。各サイリスタＳ２、ｓ３、Ｓ４、には、
バッテリー充電用に逆向きにダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ
７が並列に設けられており、ダイオードＤ８、Ｄ９、Ｄ
１０＋　Ｄ□ｌ、０１２、Ｄ１３．は回路の逆流防止用
とバッテリー１１ないし１４の直並列放電回路形成用の
ものである。

また、直流モーター２へ供給される電流、電圧を検知す
る電流検出器２１、メーターリレ一式電圧計の電圧検出
器２２、及びバッテリー１１．１２．１３．１４を充電
する充電器５が主回路１０に接続されており、充電器５
内のブレーカ−２３は、メーターリレ一式電圧計２２に
よって一定電圧以上になると接点が開いて給電をストッ
プする。

この実施例の電気自動車のアクセル装置３３は、第４図
に示すように、アクセルペダル３７とこれに連動するレ
バー４６及びスイッチ３８．３９から成る。

アクセル操作は、０位置、Ｎ位置及びＩＮ位置の３段階
であり、後述するシーケンス制御によって直流モーター
２が駆動される。

アクセル操作のシーケンス制御は、第５図に示すシーケ
ンス制御回路３５の通り、キースイッチ４０を閉じるこ
とにより作動し、まず、アクセルペダル３７を押して０
位置からＩＮ位置にすると、スイッチ３８．３９がＯ位
置からＩＮ位置に切り換わる。これによってタイマーＴ
□又はＴ２が作動し、限時動作接点４１又は４２が周期
ｔ□又はｔ２で開閉を繰り返す。ここで、タイマーＴ□
、Ｔ２は、電流検出器２１の出力に対応して接点４３よ
って選択されるもので、直流モーター２に加わる負荷が
大きく電流が一定値以上流れている場合は周期の長いタ
イマーＴ１が作動し、負荷が小さく電流値が小さい場合
は、周期の短いタイマーＴ２が作動する。そして、アク
セルペダル３７を踏み込んでＩＮ位置にしている場合、
限時動作接点４１は周期ｔ、で開閉を繰り返し、限時動
作接点４２は周Ｍｔｚで開閉を繰り返す。今、車両が停
止状態から動き出す所であるとすると、負荷が大きく、
電流値が大きいので、接点４３はタイマーＴ□を作動さ
せ、限時動作接点４１がＯＮ　−ＯＦＦを繰り返す。

限時動作接点４１のＯＮによりステッピングリレー４４
のカウントコイル４５が励磁され、まず接点５１を閉じ
、リレーＲ３１ｃを作動させ、サイリスタＳ１をＯＮす
る。そして、タイマーＴ□の周期ｔ１でカウントコイル
４５が励磁され、接点５２．５３．５４．５５．５６の
順でＯＮして行く。

この動作において、まずサイリスタＳ１がＯＮ状態とな
ると、直流モーター２には、バッテリー１１ないし１４
が並列に接続された１２Ｖの電圧が直巻界磁Ｆｐ、電機
子２０に印加され、さらに、スイッチＳいＳＧが閉じて
いるので、一対の分巻界磁Ｆｐが各々並列に接続された
状態で１２Ｖの電圧が印加される。

次に、タイマーＴ、によって限時動作接点４１が再びＯ
Ｎしてカウントコイル４５が励磁し接点５２がＯＮする
と、リレーＲ３２によりサイリスタＳ２がＯＮ状態とな
る。すると、バッテリー１１．１２と１３．１４とが各
々並列のまま２組が直列となり、直流モーター２に２４
Ｖの電圧が印加されて上記と同様に各界磁等に電流が流
れる。

次に、同様にカウントコイル４５によって接点５３がＯ
Ｎすると、一対のスイッチ５７が閉じている方のリレー
Ｒ３３又はＲ３４を作動させサイリスタＳ３又はＳ４を
ＯＮ状態にする。これによってバッテリー１１ないし１
４のうちサイリスタＳ３又はＳ４をＯＦＦ　Ｌ／ている
方は並列のままで他は直列接続となり、直流モーター２
に３６Ｖの電圧が印加される。このサイリスタＳ３、Ｓ
４の切り換えはラチェットリレーＲ８３４により行なわ
れ、接点５３が入るごとにこのバッテリーの直並列接続
切換が交互に変わるようにしている。これは、バッテリ
ーを３６Ｖにして使用する場合、並列と直列を組み合わ
せた接続となるので、４個バッテリーのうちの一方だけ
が片減りするのを防止するためであり、バッテリーの接
続状態を交互に切り換えて、バッテリー１１ないし１４
が均等に減って行くようにしたものである。また、後述
するようにアクセルペダル３７を戻してＮ状態にし、３
６Ｖ状態が続く場合、一対の分巻界磁Ｆｐの許容電圧を
越えた使用となるので、電圧検出器２２が３６Ｖを検出
＝１０− するとタイマーＴ３を作動させ、限時動作接点５４をＯ
ＮＬ、リレーＲ８，、により常閉スイッチＳＳをＯＦＦ
状態にする。これによって、一対の分巻界磁Ｆｐは互い
に直列接続となり、各々は許容電圧以内の印加電圧とな
る。このタイマーＴ３の周期ｔ３は、タイマーＴ１の周
期ｔ１より長いものとなっている。

次のカウントコイル４５のＯＮによって、接点５４がＯ
Ｎする。接点５４はタイマーＴ３による限時動作接点で
あるが、この場合、強制的にＯＮされる。そして、リレ
ーＲ５，によりスイッチＳ５が開き、一対の分巻界磁Ｆ
ρは互いに直列接続となり、電圧は、３６Ｖのままであ
る。

さらに次のカウントコイル４５のＯＮによって、接点５
５がＯＮシ、前回ＯＮＬだ方でない方のリレーＲ３゜又
はＲ５４が作動し、最後のサイリスタＳ３又Ｓ４がＯＮ
状態となりバッテリー１１ないし１４が総て直列接続と
なり、モーター２には４８Ｖの電圧が印加される。

ここでスイッチＳ５は開いたままであり、一対の分巻界
磁ＦＰは互いに直列接続のままである。

そしてカウントコイル４５の６回目の励磁によって接点
５６がＯＮＬ、リレーＲ８，を作動させ常閉スイッチＳ
６を開く。これによって分巻界磁Ｆｐは作動しなくなり
、モーター２は直巻モーターとなる。

以上の動作は、アクセルペダル３７を０位置からＩＮ位
置に踏み込んでその状態を保持したままの場合であり、
アクセルペダルを０からＩＮ位置にしてからタイマーＴ
１又はＴ２の周期ｔ１又はｔ２の６倍の時間で上記スイ
ッチＳ６が開状態となる。ここで、接点５Ｇは自己保持
型になっており、アクセルペダル３７をそのまま踏み続
けてもこの後は状態が変わらない。

また、上記各状態において、その途中でアクセルペダル
３７をわずかに戻し、Ｎ位置にすると、スイッチ３８は
ＯとＩＮの中間でどの接点も開状態となり、スイッチ３
９はＮ位置を保持する。これによって、タイマーＴ□、
Ｔ２は作動せず、ステッピングリレー４４は作動しない
ので、直流モーター２は界磁Ｆｓ、　Ｆｐ及びバッテリ
ー１１ないし１４の切り換えは行なわれず、現在の状態
のまま直流モーター２は回転し続ける。

そして、アクセルペダル３７を○位置に戻すとスイッチ
３８．３９が０位置となり、ステッピングリレー４４の
リセットコイルＲｅ及びサイリスターＳ１のリセットリ
レーＲ３，ｒをＯＮする。これによってスイッチＳ５、
Ｓ６が閉じ、サイリスターＳ、はＯＦＦ状態となる。従
って電機子２０は走行の惰性で回転させられ、ダイオー
ドＤ２、Ｄ３により回生制動が働く。

以上のバッテリー及びモーターの界磁Ｆｐ、　Ｆｓの切
り換えによるモーター回転数の変化を第６図に示す。こ
こで、第６図はコンデンサーＣを装着していない状態で
の無負荷のデーターである。従ってコンデンサーＣを設
けることにより、この回転数の曲線はなめらかになる。

以上のアクセル操作による作動状態を表にまとめると次
表のようになる。

この実施例の電気自動車によれば、直流複巻モーター２
の分巻界磁Ｆｐの接続を切り換えて、電機子２０の回転
数を制御するとともに、複数のバッテリー１１ないし１
４の接続を切り換えて給電電圧の切り換えによっても回
転数制御を行なっているので、回転数の切換段数を多く
することができ、しかも、モーター２にはバッテリー１
１ないし１４の電圧がそのまま印加されるのでチョッパ
ー制御と比べてバッテリーの消耗が少ない。さらに、バ
ッテリーの切り換えを３６Ｖ状態においては、ラチェッ
トリレーによる切換方式変更手段により作動毎に接続方
式を変え片減りを防止しており、総てのバッテリーが均
一に減って行く。

また、電機子２０と並列に大容量のコンデンサＣを設け
、バッテリー切り換えによる電圧変動を吸収しているの
で、なめらかな加速感が得られる。

さらに、主回路１０に設けられたダイオードＤ４ないし
Ｄ□３により各バッテリー１１乃至１４を直列接続の状
態で充電することができ、家庭内の商用１００ｖ−１５
＝電源から効率良く充電を行なうことができる。しかも、
これによって回生制動時にも有効に作用する。

さらに、アクセル操作時のモーター回転数切換を、２通
りの周期の一方を選択してステッピングリレーを作動さ
せるようにしたので、始動時には大きなトルクで十分な
加速が行え、走行中は迅速にモーターの回転数が切り換
わり、スムーズな走行状態とすることができる。

尚、この発明の電気自動車は、上述の実施例に限定され
るものではなく、直流複巻モーターの界磁の数、バッテ
リーの数等は適宜設定し得るものであり、自動車の型式
もより大きいものや、荷物運搬用のもの等種々の自動車
に利用できるものである。

〔発明の効果〕

この発明の電気自動車は、複巻モーターの界磁を切り換
えてモーターの回転数を切り換えているので、チョッパ
ー制御による場合と比べて、バラテリーの消耗が少く、
走行性能も良好なものである。

また、複数のバッテリーの接続状態を変えてモーター回
転数の制御を行なっているので、上記と同様にチョッパ
ー制御による場合と比べてバッテリーを効率良く使うこ
とができ、エネルギーロスが少く、バッテリーの消耗も
遅くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電気自動車の一実施例の電気回路を
示すブロック線図、第２図はこの実施例の電気自動車の
模式図、第３図はこの実施例の電気回路の主回路を示す
回路図、第４図はこの実施例のアクセル装置を示す図、
第５図はこの実施例のシーケンス制御回路図、第６図は
この実施例の直流モーターの回転特性を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のバッテリーから成る直流電源と、この直流
電源により駆動される直流モーターを有する電気自動車
において、直流モーターの界磁を複巻コイルとし、電機
子に対して並列に設けられた分巻界磁の作動を選択的に
切り換える界磁コイル切換装置を設けるとともに、上記
複数のバッテリーの接続方式を切り換えるバッテリー接
続切換装置を設け、この界磁コイル切換装置及びバッテ
リー接続切換装置を速度制御装置により制御して上記モ
ーターの回転数を制御することを特徴とする電気自動車
。
（２）上記バッテリー接続切換装置は、複数のバッテリ
ーの接続を並列と直列の接続方式の間で切り換えるスイ
ッチング手段と、複数のバッテリーの切換方式を作動毎
に交互に変える切換方式変更手段とを有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の電気自動車。