JP2012249465A - Charging device for on-board battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車等の車両に搭載されたバッテリーを充電する充電装置に関し、詳しくは、電力回生機能を有する車両に搭載されたバッテリーの充電装置に関するものである。なお、以下において、電気自動車とはバッテリーを電源とするモータのみを駆動源とする電気自動車だけでなく、駆動源としてモータ及び内燃機関を備えたハイブリッド自動車も含むものとする。 The present invention relates to a charging device for charging a battery mounted on a vehicle such as an electric vehicle, and more particularly to a charging device for a battery mounted on a vehicle having a power regeneration function. In the following, the electric vehicle includes not only an electric vehicle using only a motor that uses a battery as a power source but also a hybrid vehicle including a motor and an internal combustion engine as a driving source.
従来、モータの電力回生機能を利用したバッテリーの充電装置としては、特許文献1に記載されたものが知られている。
この従来技術では、地上に設置された駆動ローラ及び従動ローラの相互間に車両の駆動輪をセットし、外部に設けた駆動輪回転装置のモータにより駆動ローラを回転させて摩擦力により車両の駆動輪を強制的に回転させる。これにより、駆動輪に回転子が連結された車両駆動用モータを発電機動作させ、このモータの固定子巻線から交流電力を出力させてインバータの回生動作により直流電力に変換して車載のバッテリーを充電するものである。
Conventionally, as a battery charging device using a power regeneration function of a motor, one described in Patent Document 1 is known.
In this prior art, a driving wheel of a vehicle is set between a driving roller and a driven roller installed on the ground, and the driving roller is rotated by a motor of a driving wheel rotating device provided outside to drive the vehicle by frictional force. Force the wheel to rotate. As a result, a vehicle driving motor having a rotor connected to the driving wheel is operated as a generator, AC power is output from the stator winding of this motor, and converted into DC power by the regenerative operation of the inverter, so that the vehicle-mounted battery Is to charge.
特許文献1に記載された従来技術によると、駆動輪回転装置のモータにより回転させた駆動ローラの回転力を、駆動輪を介して車両駆動用モータに伝達する原理であるため、駆動輪回転装置のモータには比較的大きな出力トルクが要求される。従って、このモータを内蔵する駆動輪回転装置が大型化すると共に、駆動ローラ及び従動ローラを含む装置全体の構成が複雑化し、コストの上昇や設置スペースの増大を招くという問題があった。 According to the prior art described in Patent Document 1, the driving wheel rotating device is based on the principle that the rotational force of the driving roller rotated by the motor of the driving wheel rotating device is transmitted to the vehicle driving motor via the driving wheel. These motors require a relatively large output torque. Accordingly, there is a problem that the driving wheel rotating device incorporating the motor is increased in size, and the configuration of the entire device including the driving roller and the driven roller is complicated, resulting in an increase in cost and an increase in installation space.
そこで、本発明の解決課題は、比較的簡単な構成により小型化、低コスト化を可能にした車載バッテリーの充電装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an in-vehicle battery charging device that can be reduced in size and cost by a relatively simple configuration.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、車両駆動用のモータの電源である車載バッテリーを充電する充電装置において、
充電用外部駆動部による回転力を、第1のクラッチを介して前記モータの駆動軸に伝達して前記モータを発電機動作させ、前記モータから発生する回生電力を用いて前記バッテリーを充電するものである。
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to claim 1 is directed to a charging device for charging an in-vehicle battery that is a power source of a motor for driving a vehicle.
The rotational force generated by the external drive unit for charging is transmitted to the drive shaft of the motor via the first clutch to operate the motor as a generator, and the battery is charged using regenerative power generated from the motor. It is.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載した車載バッテリーの充電装置において、前記モータの駆動軸と車両の駆動輪とを連結する第2のクラッチを備え、前記第1のクラッチをつないで前記バッテリーを充電する際に前記第2のクラッチを切り離すものである。 According to a second aspect of the present invention, in the in-vehicle battery charging device according to the first aspect, the second clutch for connecting the drive shaft of the motor and the drive wheel of the vehicle is provided, and the first clutch is connected. When the battery is charged, the second clutch is disconnected.
請求項3に係る発明は、車両駆動用のモータの電源である車載バッテリーを充電する充電装置において、
充電用外部駆動部による回転力を、遊星歯車機構を介して前記モータの駆動軸に伝達して前記モータを発電機動作させ、前記モータから発生する回生電力を用いて前記バッテリーを充電するものである。
The invention according to claim 3 is a charging device for charging an in-vehicle battery which is a power source of a motor for driving a vehicle.
The rotational force generated by the external drive unit for charging is transmitted to the drive shaft of the motor via a planetary gear mechanism to operate the motor as a generator, and the battery is charged using regenerative power generated from the motor. is there.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載した車載バッテリーの充電装置において、前記遊星歯車機構を構成する各要素を、前記モータ側の駆動軸と、車両の駆動輪側の駆動軸と、前記充電用外部駆動部側の駆動軸とにそれぞれ連結し、前記遊星歯車機構を構成する各要素のうち何れかを固定することにより、前記遊星歯車機構を介して、前記モータ側の駆動軸と前記駆動輪側の駆動軸とを切り離した状態で前記充電用外部駆動部による回転力を前記モータの駆動軸に伝達するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the in-vehicle battery charging device according to the third aspect, the elements constituting the planetary gear mechanism include a drive shaft on the motor side, a drive shaft on the drive wheel side of the vehicle, The driving shaft on the motor side is connected to the driving shaft on the motor side via the planetary gear mechanism by connecting to the driving shaft on the charging external driving unit side and fixing any of the elements constituting the planetary gear mechanism. The rotational force from the charging external drive unit is transmitted to the drive shaft of the motor in a state where the drive shaft on the drive wheel side is disconnected.
請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか1項に記載した車載バッテリーの充電装置において、前記モータの発電機動作により発生させた交流電力を、インバータの回生動作により直流電力に変換して前記バッテリーを充電するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the on-vehicle battery charging device according to any one of the first to fourth aspects, the AC power generated by the generator operation of the motor is converted to DC power by the regenerative operation of the inverter. The battery is converted and charged.
本発明によれば、充電用外部駆動部によりクラッチまたは遊星歯車機構を介して車両駆動用モータの回転子を駆動することにより回生電力を発生させるため、ギアボックスでの損失や駆動輪での損失、及び外部駆動部における機械的損失が少なくて済み、従来技術のように車両の駆動輪を駆動する場合に比べて充電用外部駆動部の出力も小さくてよい。従って、充電用外部駆動部を含む充電装置の簡略化、小型化が可能であり、低コストにて実現することができる。 According to the present invention, since the regenerative electric power is generated by driving the rotor of the vehicle driving motor through the clutch or the planetary gear mechanism by the external driving unit for charging, the loss in the gear box and the loss in the driving wheel. Further, mechanical loss in the external drive unit is small, and the output of the external drive unit for charging may be small as compared with the case of driving the drive wheels of the vehicle as in the prior art. Therefore, the charging device including the external driving unit for charging can be simplified and downsized, and can be realized at low cost.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両駆動制御装置の構成図である。図1において、100Aは電気自動車の車両であり、その車台101には、車軸107に取り付けられた一対の駆動輪108と一対の従動輪109とが設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle drive control device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 100 </ b> A denotes an electric vehicle, and a
また、102は充電対象である車載のバッテリーである。バッテリー102には、その直流電力を交流電力に変換するインバータ103が接続され、インバータ103の交流出力側には、永久磁石同期モータ等のモータ104が接続されている。
ここで、インバータ103は、モータ104の固定子巻線から出力される交流電力を直流電力に変換してバッテリー102を充電する回生機能を備えている。
Here, the
モータ104の駆動軸110は、クラッチ105aを介してギアボックス106に連結されている。ギアボックス106は、駆動軸110の回転数を所定の回転数に変換して車軸107に伝達するものである。
一方、120は、車台101の外部に配置される充電用外部駆動部である。この充電用外部駆動部120は、バッテリー102を充電する際に、その外部駆動軸121をクラッチ105bを介してモータ104の駆動軸110に連結し、回転子を外部から強制的に回転させるためのものである。
ここで、便宜的にクラッチ105bを第1のクラッチ、クラッチ105aを第2のクラッチという。
The
On the other hand, 120 is a charging external drive unit arranged outside the
Here, for convenience, the clutch 105b is referred to as a first clutch, and the
充電用外部駆動部120としては、モータ104の回転子を回転させるために必要かつ十分なトルクを発生可能な小型モータを用いることができる。なお、充電用外部駆動部120は、例えば車庫や車両のトランク内に備えておき、バッテリー102の充電時に所定位置に配置してクラッチ105bの一端に連結すればよい。充電用外部駆動部120の電源には、例えば商用電源を用いればよい。
As the external
次に、この実施形態の動作を説明する。
バッテリー102の直流電力により車両100Aの走行が可能な通常時には、クラッチ105aをつないで、モータ104の駆動力を駆動軸110からギアボックス106を介して車軸107及び駆動輪108に伝達する。勿論、このとき、充電用外部駆動部120は使用しない。
Next, the operation of this embodiment will be described.
At normal times when the
バッテリー102を充電する際には、充電用外部駆動部120を車両100Aの外部に設置し、駆動軸110とギアボックス106との間のクラッチ105aを切り離すと共に、充電用外部駆動部120の外部駆動軸121とモータ104との間のクラッチ105bをつなぐ。
この状態で、車両100A内の制御回路(図示せず)からインバータ103に電力回生指令を送ると共に、充電用外部駆動部120を駆動することによりモータ104の回転子を外部から強制的に回転させてモータ104を発電機動作させ、その固定子巻線から発生させた交流電力をインバータ103により直流電力に変換してバッテリー102を充電すればよい。
When charging the
In this state, a power regeneration command is sent from a control circuit (not shown) in the
この実施形態によれば、モータ104の回転子を外部から回転させるトルクを発生可能な充電用外部駆動部120を用意するだけで、バッテリー102を充電することができる。従って、特許文献1等の従来技術に比べて充電設備の構成の簡略化、小型化、低コスト化が可能になる。
According to this embodiment, the
次に、本発明の第2実施形態を図2に沿って説明する。なお、図1と同一の構成要素には同一の番号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。
図2に示す車両100Bにおいて、モータ104の駆動軸110aには、遊星歯車機構122を介して駆動軸110bが連結され、更に差動ギア111を介して車軸107が連結されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same number is attached | subjected to the component same as FIG. 1, description is abbreviate | omitted and it demonstrates centering on a different part below.
In the vehicle 100 </ b> B shown in FIG. 2, the
ここで、図3は遊星歯車機構122の概略的な説明図である。
周知のように、遊星歯車機構122は、太陽歯車A、遊星歯車B、内歯車C、キャリアDからなる要素のうち、どの要素を固定するかによって回転力の伝達方向を任意に選択可能である。
Here, FIG. 3 is a schematic explanatory view of the
As is well known, the
従って、例えば、内歯車Cにモータ104側の駆動軸110aを連結し、キャリアDに差動ギア111側の駆動軸110bを連結すると共に、太陽歯車Aに充電用外部駆動部120側の外部駆動軸121を連結しておく。
この状態で、太陽歯車Aを固定すれば、モータ104側の駆動軸110aの回転力を内歯車Cから遊星歯車B、キャリアDを介して差動ギア111側の駆動軸110bに伝達することができ、これによって車両100Bを走行させることができる。また、キャリアDを固定すれば、充電用外部駆動部120側の外部駆動軸121の回転力を太陽歯車Aから遊星歯車B、内歯車Cを介してモータ104側の駆動軸110aに伝達することができ(このとき、遊星歯車Bは自転のみで公転しない)、これによってモータ104を発電機動作させてインバータ103の回生運転によりバッテリー102を充電することが可能である。
Therefore, for example, the
If the sun gear A is fixed in this state, the rotational force of the
なお、遊星歯車機構122の各要素(太陽歯車A、遊星歯車B、内歯車C、キャリアD)の使用方法は、上記の例に何ら限定されるものではなく、バッテリー102の充電時には、充電用外部駆動部120側の外部駆動軸121の回転力をモータ104側の駆動軸110aに伝達すると共に差動ギア111側の駆動軸110bを切り離し、車両100Bの走行時には、モータ104側の駆動軸110aを外部駆動軸121から切り離して駆動軸110aの回転力を駆動軸110bに伝達すればよい。
The usage method of each element of the planetary gear mechanism 122 (sun gear A, planetary gear B, internal gear C, carrier D) is not limited to the above example. The rotational force of the
この実施形態においては、モータ104の回転子を外部から回転させるトルクを発生可能な充電用外部駆動部120と、前記クラッチ105a,105bに代わる遊星歯車機構122とを用意するだけで、バッテリー102を充電することができる。よって、第1実施形態と同様に充電設備の構成の簡略化、小型化、低コスト化が可能である。
In this embodiment, the
100A,100B:車両
101:車台
102:バッテリー
103:インバータ
104:モータ
105a,105b:クラッチ
106:ギアボックス
107:車軸
108:駆動輪
109:従動輪
110,110a,110b:駆動軸
111:差動ギア
120:充電用外部駆動部
121:外部駆動軸
122:遊星歯車機構
A:太陽歯車
B:遊星歯車
C:内歯車
D:キャリア
100A, 100B: Vehicle 101: Chassis 102: Battery 103: Inverter 104:
Claims (5)
充電用外部駆動部による回転力を、第1のクラッチを介して前記モータの駆動軸に伝達して前記モータを発電機動作させ、前記モータから発生する回生電力を用いて前記バッテリーを充電することを特徴とする車載バッテリーの充電装置。 In a charging device for charging an in-vehicle battery that is a power source of a vehicle driving motor,
The rotational force from the charging external drive unit is transmitted to the drive shaft of the motor via the first clutch to cause the motor to operate as a generator, and the battery is charged using regenerative power generated from the motor. In-vehicle battery charging device characterized by the above.
前記モータの駆動軸と車両の駆動輪とを連結する第2のクラッチを備え、前記第1のクラッチをつないで前記バッテリーを充電する際に前記第2のクラッチを切り離すことを特徴とする車載バッテリーの充電装置。 In the in-vehicle battery charging device according to claim 1,
A vehicle-mounted battery comprising: a second clutch that connects a drive shaft of the motor and a drive wheel of a vehicle; and the second clutch is disconnected when charging the battery by connecting the first clutch. Charging device.
充電用外部駆動部による回転力を、遊星歯車機構を介して前記モータの駆動軸に伝達して前記モータを発電機動作させ、前記モータから発生する回生電力を用いて前記バッテリーを充電することを特徴とする車載バッテリーの充電装置。 In a charging device for charging an in-vehicle battery that is a power source of a vehicle driving motor,
Rotating force by the external driving unit for charging is transmitted to the driving shaft of the motor through a planetary gear mechanism to operate the motor as a generator, and the battery is charged using regenerative power generated from the motor. In-vehicle battery charging device.
前記遊星歯車機構を構成する各要素を、前記モータ側の駆動軸と、車両の駆動輪側の駆動軸と、前記充電用外部駆動部側の駆動軸とにそれぞれ連結し、前記遊星歯車機構を構成する各要素のうち何れかを固定することにより、前記遊星歯車機構を介して、前記モータ側の駆動軸と前記駆動輪側の駆動軸とを切り離した状態で前記充電用外部駆動部による回転力を前記モータの駆動軸に伝達することを特徴とする車載バッテリーの充電装置。 In the on-vehicle battery charging device according to claim 3,
The elements constituting the planetary gear mechanism are respectively connected to the motor-side drive shaft, the drive wheel-side drive shaft of the vehicle, and the drive shaft on the charging external drive side, and the planetary gear mechanism is Rotation by the external drive unit for charging in a state where the drive shaft on the motor side and the drive shaft on the drive wheel side are separated through the planetary gear mechanism by fixing any of the constituent elements. An in-vehicle battery charging device, wherein force is transmitted to a drive shaft of the motor.
前記モータの発電機動作により発生させた交流電力を、インバータの回生動作により直流電力に変換して前記バッテリーを充電することを特徴とする車載バッテリーの充電装置。 In the in-vehicle battery charging device according to any one of claims 1 to 4,
An in-vehicle battery charging device, wherein the battery is charged by converting AC power generated by the generator operation of the motor into DC power by a regenerative operation of an inverter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011120513A JP2012249465A (en) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | Charging device for on-board battery |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103552481A (en) * | 2013-11-15 | 2014-02-05 | 哈尔滨理工大学 | Dual-motor configuring electric vehicle power control system and control method |
-
2011
- 2011-05-30 JP JP2011120513A patent/JP2012249465A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103552481A (en) * | 2013-11-15 | 2014-02-05 | 哈尔滨理工大学 | Dual-motor configuring electric vehicle power control system and control method |
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