JP2004080907A - モータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリ等の直流電源で駆動するモータ駆動装置において，モータから回生される電力を貯蔵するシステムを有する電気自動車の車載電源の消費電力を抑制する。
【解決手段】所定のデューティ比で前記直流電源の正側と負側にスイッチングするチョッパと，該チョッパの出力端子と前記直流電源の負側との間に接続されたコンデンサとリアクトルの直列回路と，前記直流電源の出力電流が零となるように前記デューティ比を調整するチョッパ制御器とからなる。
【選択図】 図１
【解決手段】所定のデューティ比で前記直流電源の正側と負側にスイッチングするチョッパと，該チョッパの出力端子と前記直流電源の負側との間に接続されたコンデンサとリアクトルの直列回路と，前記直流電源の出力電流が零となるように前記デューティ比を調整するチョッパ制御器とからなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，バッテリ等の直流電源で駆動するモータ駆動装置において，モータから回生される電力を貯蔵するシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電気自動車のように直流電源を車載してモータを駆動するシステムにおいて，ブレーキ操作で自動車を停止させたり，下り坂を一定速度で走行する場合は，モータから電力が回生される。この回生電力は，直流電源として燃料電池を用いた場合において，燃料電池に並列に抵抗を接続して熱として消費されている。また燃料電池の代わりにバッテリを用いた場合は，燃料電池の場合と同様に熱として消費されたり，バッテリに充電して蓄えられたりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように回生電力は，従来技術において熱として消費されており，加速と減速を頻繁に行うと電力消費が増大となり，バッテリを用いた場合は一充電走行距離が短くなる。また燃料電池を用いた場合は燃費が悪化する。回生電力をバッテリ充電に用いても，バッテリは短い時間に大電力を充電することができないため，自動車における通常の停止の場合でも回生電力の半分以上は充電されずに熱として消費させている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために，
所定のデューティ比で前記直流電源の正側と負側にスイッチングするチョッパと，該チョッパの出力端子と前記直流電源の負側との間に接続されたコンデンサとリアクトルの直列回路と，前記直流電源の出力電流が零となるように前記デューティ比を調整するチョッパ制御器とを具備する。
【０００５】
また前記チョッパ制御器が，前記直流電源の出力電流を検出する直流電源電流検出器と，該直流電源電流検出器の出力を増幅する増幅器と，該増幅器の出力を所定範囲内に制限する制限器と，前記コンデンサの電圧を検出または推定するコンデンサ電圧検出器と，該コンデンサ電圧検出器の出力に応じて前記コンデンサの電圧が所定値範囲内となるように前記制限器の制限値を出力する制限値生成器と，前記リアクトルの電流が前記制限器の出力に追従するように前記デューティ比を調整するリアクトル電流制御器とからなることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１に示し，以下は図１に基づいて説明する。
直流電源３からインバータ２を介してモータ１に電力を供給する。チョッパ４は，所定のデューティ比で直流電源３の正側と負側にスイッチングする。コンデンサ６とリアクトル５の直列回路は，チョッパ４の出力端子と直流電源３の負側との間に接続されている。以上の構成において，チョッパ４のスイッチングのデューティ比Ｄを調整してリアクトル５に流れる電流Ｉｓの大きさを制御することが可能である。直流電源の出力電流をＩＢとし，インバータ２が必要とする電流をＩＡとすると，平均的にＩＡ＝ＩＢ＋Ｄ・Ｉｓの関係が成り立つので，ＩＢ＝０となるようにＩｓを調整することができる。つまりチョッパ制御器１３によって，デューティ比Ｄを調整してＩＢ＝０となるようにすることができる。以下は，その具体的な手段に付いて述べる。
【０００７】
直流電源３の出力電流ＩＢを検出する直流電源電流検出器７の出力を増幅器８は増幅する。制限器９は，増幅器８の出力を所定範囲内に制限する。コンデンサ６の電圧Ｖｓを検出または推定するコンデンサ電圧検出器１１の出力に応じて，制限値生成器１２は制限器９の制限値を出力する。つまり，制限値生成器１２はＶｓによって変化する実線を上限値とし，波線を下限値として出力し，制限器９は増幅器８の出力を前記下限値以上で上限値以下となるように制限するわけである。リアクトル電流制御器１０は，制限器９の出力をリアクトル電流Ｉｓの指令値Ｉｓｒとして，その指令値にＩｓが追従するようにチョッパ４のデューティ比Ｄを制御する。以上により，増幅器８の出力が制限器９によって制限されない状態では，直流電源出力電流ＩＢ＝０となるように動作する。なお制限器９によってＩｓｒが制限されることで，Ｉｓがチョッパ４の最大許容電流を越えないようにすることができるのと，コンデンサ電圧Ｖｓを所定範囲（Ｖｓ１〜Ｖｓ２）の範囲内となるようにすることができる。
【０００８】
【発明の効果】
本発明で直流電源出力電流を０とすることで，ブレーキ操作で自動車を停止させたり下り坂を一定速度で走行する場合に発生する回生電力を，充電効率の高いコンデンサに効率よく充電することで蓄えることが可能となり，抵抗に流して熱として消費したり，充電効率の悪いバッテリに充電する必要がなくなる。また加速時においては，放電効率の高いコンデンサのエネルギーを優先的に用いる為に，直流電源のエネルギーの消費を抑えることができる。
【０００９】
以上により，本発明を電気自動車のように直流電源を車載してモータを駆動するシステムに適用すると，加速や減速が頻繁な走行を行っても，コンデンサの充放電により直流電源の出力電流をできる限り０とすることで，直流電源から消費されるエネルギーを少なくすることができ，バッテリを用いた場合は一充電走行距離を伸ばすことができ，燃料電池の場合は燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例をあらわした図である。
【符号の説明】
１・・・モータ
２・・・インバータ
３・・・直流電源
４・・・チョッパ
５・・・リアクトル
６・・・コンデンサ
７・・・直流電源電流検出器
８・・・増幅器
９・・・制限器
１０・・・リアクトル電流制御器
１１・・・コンデンサ電圧検出器
１２・・・制限値生成器
１３・・・チョッパ制御器
【発明の属する技術分野】
本発明は，バッテリ等の直流電源で駆動するモータ駆動装置において，モータから回生される電力を貯蔵するシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電気自動車のように直流電源を車載してモータを駆動するシステムにおいて，ブレーキ操作で自動車を停止させたり，下り坂を一定速度で走行する場合は，モータから電力が回生される。この回生電力は，直流電源として燃料電池を用いた場合において，燃料電池に並列に抵抗を接続して熱として消費されている。また燃料電池の代わりにバッテリを用いた場合は，燃料電池の場合と同様に熱として消費されたり，バッテリに充電して蓄えられたりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように回生電力は，従来技術において熱として消費されており，加速と減速を頻繁に行うと電力消費が増大となり，バッテリを用いた場合は一充電走行距離が短くなる。また燃料電池を用いた場合は燃費が悪化する。回生電力をバッテリ充電に用いても，バッテリは短い時間に大電力を充電することができないため，自動車における通常の停止の場合でも回生電力の半分以上は充電されずに熱として消費させている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために，
所定のデューティ比で前記直流電源の正側と負側にスイッチングするチョッパと，該チョッパの出力端子と前記直流電源の負側との間に接続されたコンデンサとリアクトルの直列回路と，前記直流電源の出力電流が零となるように前記デューティ比を調整するチョッパ制御器とを具備する。
【０００５】
また前記チョッパ制御器が，前記直流電源の出力電流を検出する直流電源電流検出器と，該直流電源電流検出器の出力を増幅する増幅器と，該増幅器の出力を所定範囲内に制限する制限器と，前記コンデンサの電圧を検出または推定するコンデンサ電圧検出器と，該コンデンサ電圧検出器の出力に応じて前記コンデンサの電圧が所定値範囲内となるように前記制限器の制限値を出力する制限値生成器と，前記リアクトルの電流が前記制限器の出力に追従するように前記デューティ比を調整するリアクトル電流制御器とからなることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１に示し，以下は図１に基づいて説明する。
直流電源３からインバータ２を介してモータ１に電力を供給する。チョッパ４は，所定のデューティ比で直流電源３の正側と負側にスイッチングする。コンデンサ６とリアクトル５の直列回路は，チョッパ４の出力端子と直流電源３の負側との間に接続されている。以上の構成において，チョッパ４のスイッチングのデューティ比Ｄを調整してリアクトル５に流れる電流Ｉｓの大きさを制御することが可能である。直流電源の出力電流をＩＢとし，インバータ２が必要とする電流をＩＡとすると，平均的にＩＡ＝ＩＢ＋Ｄ・Ｉｓの関係が成り立つので，ＩＢ＝０となるようにＩｓを調整することができる。つまりチョッパ制御器１３によって，デューティ比Ｄを調整してＩＢ＝０となるようにすることができる。以下は，その具体的な手段に付いて述べる。
【０００７】
直流電源３の出力電流ＩＢを検出する直流電源電流検出器７の出力を増幅器８は増幅する。制限器９は，増幅器８の出力を所定範囲内に制限する。コンデンサ６の電圧Ｖｓを検出または推定するコンデンサ電圧検出器１１の出力に応じて，制限値生成器１２は制限器９の制限値を出力する。つまり，制限値生成器１２はＶｓによって変化する実線を上限値とし，波線を下限値として出力し，制限器９は増幅器８の出力を前記下限値以上で上限値以下となるように制限するわけである。リアクトル電流制御器１０は，制限器９の出力をリアクトル電流Ｉｓの指令値Ｉｓｒとして，その指令値にＩｓが追従するようにチョッパ４のデューティ比Ｄを制御する。以上により，増幅器８の出力が制限器９によって制限されない状態では，直流電源出力電流ＩＢ＝０となるように動作する。なお制限器９によってＩｓｒが制限されることで，Ｉｓがチョッパ４の最大許容電流を越えないようにすることができるのと，コンデンサ電圧Ｖｓを所定範囲（Ｖｓ１〜Ｖｓ２）の範囲内となるようにすることができる。
【０００８】
【発明の効果】
本発明で直流電源出力電流を０とすることで，ブレーキ操作で自動車を停止させたり下り坂を一定速度で走行する場合に発生する回生電力を，充電効率の高いコンデンサに効率よく充電することで蓄えることが可能となり，抵抗に流して熱として消費したり，充電効率の悪いバッテリに充電する必要がなくなる。また加速時においては，放電効率の高いコンデンサのエネルギーを優先的に用いる為に，直流電源のエネルギーの消費を抑えることができる。
【０００９】
以上により，本発明を電気自動車のように直流電源を車載してモータを駆動するシステムに適用すると，加速や減速が頻繁な走行を行っても，コンデンサの充放電により直流電源の出力電流をできる限り０とすることで，直流電源から消費されるエネルギーを少なくすることができ，バッテリを用いた場合は一充電走行距離を伸ばすことができ，燃料電池の場合は燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例をあらわした図である。
【符号の説明】
１・・・モータ
２・・・インバータ
３・・・直流電源
４・・・チョッパ
５・・・リアクトル
６・・・コンデンサ
７・・・直流電源電流検出器
８・・・増幅器
９・・・制限器
１０・・・リアクトル電流制御器
１１・・・コンデンサ電圧検出器
１２・・・制限値生成器
１３・・・チョッパ制御器
Claims (2)
- 直流電源からインバータを介してモータに電力を供給するモータ駆動装置において，
所定のデューティ比で前記直流電源の正側と負側にスイッチングするチョッパと，該チョッパの出力端子と前記直流電源の負側との間に接続されたコンデンサとリアクトルの直列回路と，前記直流電源の出力電流が零となるように前記デューティ比を調整するチョッパ制御器とを具備することを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記チョッパ制御器が，前記直流電源の出力電流を検出する直流電源電流検出器と，該直流電源電流検出器の出力を増幅する増幅器と，該増幅器の出力を所定範囲内に制限する制限器と，前記コンデンサの電圧を検出または推定するコンデンサ電圧検出器と，該コンデンサ電圧検出器の出力に応じて前記コンデンサの電圧が所定値範囲内となるように前記制限器の制限値を出力する制限値生成器と，前記リアクトルの電流が前記制限器の出力に追従するように前記デューティ比を調整するリアクトル電流制御器とからなることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002238140A JP2004080907A (ja) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | モータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002238140A JP2004080907A (ja) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | モータ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004080907A true JP2004080907A (ja) | 2004-03-11 |
Family
ID=32021642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002238140A Pending JP2004080907A (ja) | 2002-08-19 | 2002-08-19 | モータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004080907A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757143B1 (ko) | 2006-08-08 | 2007-09-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 버스 시스템 및 시스템 제어 방법 |
| JP2010115026A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Meidensha Corp | 複合電源装置の制御回路 |
| JP2010161830A (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | Meidensha Corp | 直流電源の制御方法および前記直流電源の制御方法を用いた移動車両 |
| KR101445057B1 (ko) | 2013-03-07 | 2014-09-26 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 교류 모터 구동 시스템 |
-
2002
- 2002-08-19 JP JP2002238140A patent/JP2004080907A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757143B1 (ko) | 2006-08-08 | 2007-09-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 버스 시스템 및 시스템 제어 방법 |
| JP2010115026A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Meidensha Corp | 複合電源装置の制御回路 |
| JP2010161830A (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | Meidensha Corp | 直流電源の制御方法および前記直流電源の制御方法を用いた移動車両 |
| KR101445057B1 (ko) | 2013-03-07 | 2014-09-26 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 교류 모터 구동 시스템 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050309 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080219 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080617 |