JPS637111A - 電気自動車 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電池電源からの電力により電動機を駆動し、
この電動機を駆動源として走行する小型車輌、いわゆる
電気自動車に関するものである。

〔従来の技術〕

電気自動車の駆動源として誘導電動機を用いたものがあ
る。−方、電気自動車は直流電源をエネルギ源とするも
のであるため、誘導電動機を駆動源とする電気自動車で
はインバータを用いて直流電力を交流電力に変換してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、かかる電気自動車ではインバータのスイッチ
ング制御に異常が発生すると、電源がインバータを介し
て短絡してしまう虞がある。このような事態を放置すれ
ば、短絡により発生する大電流のためにインバータ内の
素子が破損したり配線が？容断したりしてしまう。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の電気自動車は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、電池電源とインバータ回路との電気的接続を選
択的に開閉するリレー回路と、前記電池電源を流れる電
流値を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出
力値が所定の値以下のときには前記リレー回路の接点を
閉成し所定の値を越えたときには前記リレー回路の接点
を開放する制御手段と’ｃ　ＯＮえたものである。

〔作用〕

インバータ回路が正常に動作している間はリレー回路の
接点が閉成されており、インバータ回路のスイッチング
制御に異常が発生して大電流が流れるとリレー回路の接
点が開放される。

〔実施例〕

以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る電気自動車の駆動制御装置の一実
施例を示すブロック図であり、第２図はその電気自動車
の外観構造を示す一部切欠側面図である。

本実施例の電気自動車はゴルフカートとして利用される
小型４輪車であり、第２図に示すように車体ｌの前後に
前輪３および後輪４を有し、中央上部に運転席２が配置
されている。運転席２の前部にステアリングホイール５
、アクセル指令装置としてのアクセルペダル６および不
図示のブレーキペダル等が配置されており、運転席２の
下部から後部にかけては誘導電動機７およびその駆動制
御装置が配置されている。

一方、第１図において、ポテンショメータ２１はアクセ
ルペダル６の踏み込み角度に応じて出力電圧が変化する
ようになっており、アクセルペダル６を太き（踏み込む
と電圧値が高くなるように動作する。Ｖ／Ｆ変換器２２
は入力電圧に応じた周波数のパルス信号を出力するもの
であり、最大１２０Ｘ２５６Ｈｚの周波数となる。カウ
ンタ２３はＶ／Ｆ変換器２２の出力パルスをカウントす
る８ビツトカウンタであり、０〜２５５までのカウント
を繰り返す。

ＲＯＭ２４は、 ｓｉｎωｔ（１） ｃｏｓωｔ（２） ｓｉｎ　（ωｔ　−１２０”）　　　　　　　　　　（
３）Ｃｏｓ（ωｔ　−１２０’）　　　　　　　　　　
（４）という位相の異なる４種類の正弦波が書き込まれ
ており、カウンタ２３の出力によりアドレス指定が行わ
れる。ここでは、カウンタ２３が−回りカウントする間
に、すなわち２５６カウントされる間に、（１）〜（４
）の各正弦波形の一周期分のアドレス指定が行われる。

したがって、各正弦波はＶ／Ｆ変換器２２の出力周波数
によって０〜１２０Ｈｚの値をとる。

Ｄ／Ａ変換器２５は、発振器２６が出力する６２、５　
Ｋ　Ｈｚの定周期パルスによりＲＯＭ２４から読み出さ
れた４種類の正弦波をアナログ信号に変換する手段であ
ると同時に、後述する２次電流指令信号（トルク指令信
号）１２′とｃｏｓωｔおよびｃｏｓ　（ωｔ−１２０
°）との乗算を行い、さらに、励磁電流信号１０とｓｉ
ｎωＬおよびｓｉｎ　（ωｔ−１２０’）　との乗算を
行う。したがって、Ｄ／Ａ変換器２５からは、 ｉ、”　ｃｏｓωｔ（５） ｉ２”　ｃｏｓ　（ωｔ　−１２０’）　　　　　　　
　（６）ｉｏ　ｓｉｎωｔ（７） ｉｏｓｉｎ　（ωｔ−１２０°）（８）の４種類のアナ
ログ信号が出力される。なお、励磁電流信号１０は誘導
電動機７により定まる固定値であり、予め測定して得ら
れた励磁電流に対応する電圧値を調整により設定してお
く。

加算器２７はｉｚ”　ｃｏｓωｔとｉ。ｓｉｎωｔとを
加算して、誘導電動機７のＵ相の１次電流指令（ｉｚ”
　ｃｏｓωｔ　＋１ｏｓｉｎωｔ〕を出力する。加算器
２８はｔｚ”　ｃｏｓ　（ωｔ−１２０”）とｉ。ｓｉ
ｎ　（ωｔ−１２（１’）とを加算して、Ｖ相の１次電
流指令（ｉｚ”　ｃｏｓ　（ωｔ　　　１２０’）　＋
ｉｏ　ｓｉｎ　（ωｔ−１２０°）〕を出力する。２相
／３相変換器２９は、Ｕ相の１次電流指令とＶ相の１次
電流指令とを加算した後、極性を反転させることにより
Ｗ相の１次電流指令を作る手段である。

インバータ回路３０は、直流電源３１の直流電流を三相
の交流電流に変換する手段であり、トランジスタ３２〜
３７とフリーホイーリングダイオード３８〜４３とで構
成されており、その出力端子は誘導電動機７の１次側の
各巻線にそれぞれ接続されている。

インバータ回路３０と直流電源３１の間には短絡保護装
置７３が介在している。短絡保護装置７３はリレー回路
７４、制御回路７５および電流検山手段としてのＣＴ（
カレントトランス）７６から構成されている。第３図は
制御回路７５の具体例を示す回路図である。同図におい
て、８１はメインスイッチ、８２はオペアンプ、８３は
自己保持用フリップフロップ回路、８４はトランジスタ
、８５〜９２は抵抗、９３．９４はダイオードであり、
抵抗８５および８６によって基準電圧発生回路が構成さ
れ、オペアンプ８２および抵抗８７〜９１によってコン
パレータ９６が構成されている。

ＣＴ７６において検出された電流とその出力電圧とは正
比例しており、本実施例ではＩＯＡの検出電流に対して
１■の電圧を出力するようになっている。基準電圧発生
回路９５は１０■の基準電圧を発生しており、その極性
はＣＴ７６の出力電圧に対して反転している。コンパレ
ータ９６の出力は、 １基準電圧ｌ　＞　ｌ　ＣＴ出力１（９）の場合、すな
わちＣＴ７６の検出電流が１０ＯＡより小さい場合に「
ハイ」レベルとなり、逆に、１基準電圧１≦ＩｃＴ出力
＋　　　　　　（１０）の場合、すなわちＣＴ７６の検
出電流が１００Ａ以下の場合には「ロー」レベルとなる
。

コンパレータ９６の出力はフリップフロップ回路８３を
介してトランジスタ８４のベースに入力されており、コ
ンパレータ９６の出力が「ハイ」のときにはトランジス
タ８４が「オン」状態に保持され、リレー回路７４のコ
イル７４ａに電流が流れてリレー回路７４の接点が閉成
状態を維持する。コンパレータ９６の出力が「ハイ」か
ら「ロー」に変化すると、「ロー」状態がフリップフコ
ツブ回路８３により自己保持され、トランジスタ８４が
「オフ」状態を維持する。トランジスタ８４が「オフ」
である間はコイル７４ａに電流が流れないため、リレー
回路７４の接点は開放状態となる。

さて、ＣＴ　（カレントトランス）４４および４５はそ
れぞれ誘導電動機７のＵ相およびＶ相の１次電流を検出
するための手段であり、検出した電流値を電圧値に変換
するものである。２相／３相変換器４６は、ＣＴ４４お
よび４５の出力信号を加算して極性を反転することによ
りＷ相の１次電流に対応する信号を作る手段である。こ
のＣＴ４４および４５の出力信号並びに２相／３相変換
器４６の出力信号は、加減算器４７〜４９に対して減算
要素として人力される。

加減算器４７〜４９では、各相の１次電流指令と実際の
１次電流を示すフィードバック信号とを比較する。この
比較結果を示す信号はバッファ５０を介して、あるいは
インバータ５３〜５５により反転されてベースドライブ
回路５６に入力される。

ベースドライブ回路５６は、人力信号に基づいてインバ
ータ回路３０の各トランジスタ３２〜３７のベースにド
ライブ信号を供給する。

誘導電動機７の回転速度は回転速度検出手段６８により
検出され、回転速度に応じた周波数をもつパルス信号が
出力される。この信号は、Ｆ／Ｖ変換器６９によって電
圧値に変換され、加算器７０の一方の入力端子に供給さ
れる。

アナログスイッチ７１はポテンショメータ２１の出力電
圧がアクセルペダル開放時の電圧に近い所定の電圧Ｖｏ
以下になると導通して、Ｆ／Ｖ変換器６９の出力電圧を
加減算器７２に減算要素として供給する手段である。加
減算器７２はポテンショメータ２１の出力電圧を加算要
素として入力しており、演算結果を上述した２次電流指
令信号１２１１として出力する。また、加算器７０は２
次電流指令信号ｉ％とＦ／Ｖ変換器６９Φ出力信号とを
そのまま加算するのではなく、−定の比率をもって加算
する。すなわち、２次電流指令信号１２′のみを予め定
められた定数で除してから加算を行っている。予め定め
られた定数で除した２次電流指令信号ｉ％は、すべり周
波数ωＳに相当し、Ｆ／■変換器６９の出力信号は誘導
電動機７の回転周波数ωｒに相当する。したがって、加
算器７０における演算結果は、同期回転周波数ω、に相
当する。

つぎに、このように構成された本実施例の動作を説明す
る。

いま、誘導電動機７は停止しており、Ｆ／Ｖ変換器６９
の出力は零である。この状態から運転者がアクセルペダ
ル６を踏み込むと、ポテンショメータ２１の出力電圧が
上昇する。この電圧はアナログスイッチ７１の基準電圧
Ｖｏよりも大となりアナログスイッチ７１はオーブンと
なるため、加減算器７２からはポテンショメーク２１の
出力電圧がそのまま出力される。この信号はすべり周波
数ωＳとして加算器７０に入力され、Ｆ／Ｖ変換器６９
の出力と加算されるが、Ｆ／Ｖ変換器６９の出力がいま
は零であるのでこのすべり周波数ωＳがそのまま同期回
転周波数ω１として出力される。

この同期回転周波数ω１はＶ／Ｆ変換器２２、カウンタ
２３およびＲＯＭ２４を経由することによりω、の値に
対応する周波数をもつ量子化された４種類の正弦波（１
）〜（４）に変換される。そして、これらの正弦波（１
）〜（４）はＤ／Ａ変換器２５、加算器２７．２８およ
び２相／３相変換器２９を経ることにより、２次電流指
令信号１２′および励磁電流信号１０に基づいて振幅制
御されたアナログの３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の１次電流指令
に変換される。

この１次電流指令は加減算器４７〜４９において各相銀
に実際の１次電流と比較されることになる。いま、誘導
電動機７は停止しており１次電流は各相とも零であるの
で、最初は１次電流指令がパンツ１５０〜５２およびイ
ンバータ５３〜５５を介してそのままベースドライブ回
路５６に入力され、ベースドライブ回路５６からのドラ
イブ信号にしたがってインバータ回路３０の各トランジ
スタ３２〜３７がスイッチング制御される。誘導電動機
７の一次巻線に電流が流れだすと、この電流値がすぐに
加減算器４７〜４９にフィードバックされて１次電流指
令と比較される。このフィードバック動作により１次電
流が１次電流指令に追従するようにインバータ回路３０
のトランジスタ３２〜３７のスイッチング状態が適宜切
り換えられる。

インバータ回路３０のスイッチングが正常であれば、イ
ンバータ回路３０で短絡状態が作られることは無いため
、電源３１から異常な大電流（１００Ａ以上）が流れる
ことはない。したがって、ＣＴ７６の出力が基準電圧（
ＩＯＶ）より大きくなることはなく、リレー回路７４の
接点は閉成状態が保持される。

第４図は、安定回転時におけるＵ相の１次電流指令と１
次電流との関係を示す波形図であり、波形Ａが１次電流
指令を、波形Ｂが１次電流（ＣＴ４４の出力）をそれぞ
れ示している。なお、同図では、見易さを考慮して１次
電流指令を反転して表示しである。この図から、１次電
流がインバータ回路３０において切り換えられながら１
次電流指令に追従している様子を読み取ることができる
。

誘導電動機７が回転を始めると回転速度検出手段６８が
これを検出し、Ｆ／Ｖ変換器６９を介して検出回転速度
に対応する電圧を加′ｘ、器７０に回転周波数ωｒとし
て供給する。加算器７０ではすべり周波数ωＳに回転周
波数ωｒを加算して新たな同期回転周波数ω１として出
力する このようなフィードバック動作が連続的に続行されるこ
とにより、アクセルペダル６の踏み込みによって誘導電
動機７の回転がしだいに上昇してゆく。アクセルペダル
６の踏み込み角を大きくすれば、すべり周波数ωＳの値
および２次電流指令信号（トルク指令信号）１２′の値
が共に大きくなるため回転速度は急峻に上昇し、逆に踏
み込み角が小さければその立ち上がりは緩やかとなる。

アクセルペダル６を開放すると、ポテンショメーク２１
から加減算器７２への出力が零となると共に、アナログ
スイッチ７１が閉成されてＦ／Ｖ変換器６９の出力が減
算要素として加減算器７２に供給される。したがって、
加減算器７２の出力はマイナスの値をとることになる。

すなわち、すべり周波数ωＳが負の値となることになり
、誘導電動機７は誘導発電機として機能し始める。これ
によって制動が効き出すと共に、電源３１に向けての回
生動作が行われる。この動作は内燃機関を搭載した一般
自動車におけるエンジンブレーキの動作に非常に近似し
た感覚を運転車に与えることができる。

このような、動作が実行されている途中においてベース
ドライブ回路５６に異常が発生すると、インバータ回路
３０内で短絡が起こり電源３１から大電流が流れる。こ
のときの電流が１０ＯＡを越えると、短絡保護装置７３
内のＣＴ７６の出力電圧がＩＯＶを越え、 １基準電圧１≦ＩｃＴ出力１ となり、コンパレータ９６の出力が「ロー」レベルとな
る。これによって、制御回路７５内のトランジスタ８４
が「オフ」し、リレー回路７４の接点が開放され、大電
流が遮断される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の電気自動車によれば、イン
バータ回路が正常に動作している間はリレー回路の接点
が閉成されており、インバータ回路のスイッチング制御
に異常が発生して大電流が流れるとリレー回路の接点が
開放されるので、スイッチング制御の異常により配線が
溶断したり、インバータ回路内の素子が破損したりする
ことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気自動車の駆動制御装置の一実
施例を示すブロック図、第２図はその電気自動車の外観
構造を示す一部切欠側面図、第３図は上記実施例におけ
る短絡保護装置内にある制御回路の具体例を示す回路図
、第４図は１次電流指令と１次電流との関係を示す波形
図である。 ６・・・アクセルペダル、７・・・誘導電動機、２１・
・・ポテンショメータ、２２・・・Ｖ／Ｆ変換器、２３
・・・カウンタ、２４・・・ＲＯＭ−２５・・・Ｄ／Ａ
変換器、２７．２８．７０・・・加算器、３０・・・イ
ンバータ回路、６８・・・回転速度検出手段、６９・・
・Ｆ／Ｖ変換器、７３・・・短絡保護装置、７４・・・
リレー回路、７５・・・制御回路、７６・・・ＣＴ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電池電源からの直流電力をインバータ回路により交流電
   力に変換して誘導電動機を駆動しこの誘導電動機を駆動
   源として走行する電気自動車において、前記電池電源と
   前記インバータ回路との電気的接続を選択的に開閉する
   リレー回路と、前記電池電源を流れる電流値を検出する
   電流検出回路と、前記電流検出回路の出力値が所定の値
   以下のときには前記リレー回路の接点を閉成し所定の値
   を越えたときには前記リレー回路の接点を開放する制御
   手段とを備えた電気自動車。