JP2014121131A - Power supply for vehicle and electric vehicle - Google Patents

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裕亮 吉田
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賢吾 野嶋
Tsutomu Sumi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply for vehicles capable of deriving acceleration performance efficiently from various types of drive motors by simple control.SOLUTION: A power supply 1 for vehicles supplies an electric current to a drive motor of an electric vehicle and includes a secondary battery 3 almost allowing a drive motor 2 to exert its continuous rating output, a capacitor 5 connected in parallel with the secondary battery 3 and allowing the drive motor 2 to exert its maximum output and control means 8 of controlling supply of an electric current to the secondary battery 3 and the capacitor 5. The control means 8 switches a mode of supply of an electric current to the drive motor 2 from the secondary battery 3 to a mode of supply of an electric current to the drive motor 2 from both the secondary battery 3 and the capacitor 5 by using a map representing the relationship between the accelerator opening and a stable speed during the continuous rating output when the vehicle speed detected by vehicle speed detection means 11 does not reach the stable speed calculated from the accelerator opening detected by accelerator opening detection means 10 after a lapse of a specified time t.

Description

本発明は、電動車両に搭載された駆動モータに電流を供給する車両用電源装置及びこの車両用電源装置を搭載した電動車両に関する。   The present invention relates to a vehicle power supply apparatus that supplies a current to a drive motor mounted on an electric vehicle, and an electric vehicle equipped with the vehicle power supply apparatus.

近年、環境問題等の観点から従来のエンジン自動車に代わって電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が注目されている。電気自動車は、エンジン自動車のエンジンの代わりに動力源として電動モータを用いており、この電動モータを駆動させるためのエネルギー（電力）源としてバッテリー等を搭載している。   In recent years, electric vehicles have attracted attention in place of conventional engine vehicles from the viewpoint of environmental problems and the like. An electric vehicle uses an electric motor as a power source instead of an engine of an engine vehicle, and a battery or the like is mounted as an energy (electric power) source for driving the electric motor.

特に市販自動車を改造した電気自動車では、これまで電動モータに電流を供給するための電源装置として、例えば、鉛蓄電池等の二次電池が利用されてきた。しかしながら、鉛蓄電池等の二次電池は、パワー（出力）密度が小さいため、高出力の電動モータを搭載した場合にもその能力を十分発揮させることができず、優れた加速性能を得ることができなかった。また、このようなパワー密度の小さな二次電池を用いて十分な加速性能を得るためには、多数の二次電池を直列接続する必要があるので、総重量が大きくなるとともに設置スペースを広く確保する必要がある。   In particular, in an electric vehicle modified from a commercial vehicle, a secondary battery such as a lead storage battery has been used as a power supply device for supplying current to an electric motor. However, secondary batteries such as lead-acid batteries have a low power (output) density, so even when a high-output electric motor is mounted, the capacity cannot be fully exhibited, and excellent acceleration performance can be obtained. could not. In addition, in order to obtain sufficient acceleration performance using a secondary battery with such a low power density, it is necessary to connect a large number of secondary batteries in series, which increases the total weight and secures a large installation space. There is a need to.

一方で、電気自動車の電動モータに電流を供給するために、パワー密度の大きいキャパシタを用いたものがある。しかしながら、キャパシタは、エネルギー密度が小さいため、１回の充電での走行距離が短くなる。そこで、駆動モータに電力を供給する二次電池とキャパシタを並列に接続し、車両の速度、加速度、運転者のアクセル踏み込み量に基づく加減速要求によって電力の供給の仕方を制御する電源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   On the other hand, in order to supply an electric current to an electric motor of an electric vehicle, there is one using a capacitor having a high power density. However, since the capacitor has a small energy density, the travel distance in one charge is shortened. Therefore, a power supply device has been proposed in which a secondary battery that supplies power to the drive motor and a capacitor are connected in parallel, and the power supply method is controlled by acceleration / deceleration requests based on the vehicle speed, acceleration, and the amount of accelerator depression by the driver. (For example, refer to Patent Document 1).

この特許文献１の電源装置では、車両の速度、加速度、運転者のアクセル踏み込み量に基づく加減速要求によって要求入出力電力を計算し、この要求入出力電力が二次電池の放電可能電力より大きい場合には、二次電池及びキャパシタからモータジェネレータに電力を供給し、要求入出力電力とキャパシタの充電電力が二次電池の放電可能電力より小さい場合には、電動車両の駆動とキャパシタへの充電電力を二次電池からの放電によって行うよう制御している。これにより、高容量且つ高出力で寿命の長い電源装置を実現している。   In the power supply apparatus disclosed in Patent Document 1, the required input / output power is calculated based on the acceleration / deceleration request based on the vehicle speed, acceleration, and the accelerator depression amount of the driver, and the required input / output power is larger than the dischargeable power of the secondary battery. In this case, power is supplied to the motor generator from the secondary battery and the capacitor, and if the required input / output power and the charging power of the capacitor are smaller than the dischargeable power of the secondary battery, the electric vehicle is driven and the capacitor is charged. Control is performed so that power is discharged by discharge from the secondary battery. As a result, a power supply device having a high capacity, high output, and long life is realized.

特開２０１１−１９９９３４号公報JP 2011-199934 A

しかしながら、特許文献１に記載の電源装置は、動力源である駆動モータの性能を考慮したものではないため、駆動モータの性能を効率良く引き出せない恐れがある。また、様々な駆動モータに応じて適用させることが困難であると共に、制御も複雑であるため、コンバートＥＶのようにどのような駆動モータを搭載するか明確でない電動車両に用いることは難しいという問題がある。   However, since the power supply device described in Patent Document 1 does not consider the performance of the drive motor that is a power source, the performance of the drive motor may not be efficiently extracted. In addition, since it is difficult to apply according to various drive motors and the control is complicated, it is difficult to use for an electric vehicle in which it is not clear what drive motor is mounted like a convert EV. There is.

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、様々な駆動モータに対して簡易な制御で加速性能を効率良く引き出すことができる車両用電源装置及び電動車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a vehicle power supply device and an electric vehicle that can efficiently extract acceleration performance with simple control for various drive motors. With the goal.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両用電源装置は、電動車両を駆動する駆動モータに電流を供給する車両用電源装置であって、前記駆動モータの連続定格出力を可能とする容量を有する二次電池と、該二次電池に並列に接続され、且つ前記駆動モータの最大出力を可能とする容量を有するキャパシタと、前記二次電池及び前記キャパシタの電流の供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電動車両の速度を検出する車両速度検出手段によって検出される車両速度が、連続定格出力時におけるアクセル開度と安定速度との関係を示すマップを用いて、前記電動車両の運転者のアクセル操作に伴うアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段によって検出されるアクセル開度から計算した安定速度に所定時間ｔを経過しても到達しない場合に、前記二次電池から前記駆動モータへの電流の供給を前記二次電池及び前記キャパシタの双方から前記駆動モータへ電流を供給するよう切り替えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a vehicle power supply device according to claim 1 is a vehicle power supply device that supplies a current to a drive motor that drives an electric vehicle, and enables continuous rated output of the drive motor. A secondary battery having a capacity to be connected, a capacitor connected in parallel to the secondary battery and having a capacity enabling the maximum output of the drive motor, and control of supply of current to the secondary battery and the capacitor Control means, wherein the control means is a map in which the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means for detecting the speed of the electric vehicle indicates the relationship between the accelerator opening and the stable speed at the time of continuous rated output. And using a predetermined time t to a stable speed calculated from the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means for detecting the accelerator opening accompanying the accelerator operation of the driver of the electric vehicle. In If after not reach, it is characterized in that to switch to supply the current supply of current to the driving motor from both the secondary battery and the capacitor from the secondary battery to the drive motor.

請求項２に記載の車両用電源装置は、前記二次電池と前記キャパシタの電圧が同程度であることを特徴としている。   The power supply device for a vehicle according to claim 2 is characterized in that voltages of the secondary battery and the capacitor are approximately the same.

請求項３に記載の車両用電源装置は、前記キャパシタのスイッチングをソリッドステートリレー（ＳＳＲ）で行うことを特徴としている。   The power supply device for a vehicle according to claim 3 is characterized in that the capacitor is switched by a solid state relay (SSR).

請求項４に記載の車両用電源装置では、前記制御手段は、前記所定時間ｔを次式（１）によって算出し、
前記所定時間ｔが予め定められた所定値β以下で且つ前記車両速度検出手段によって検出される車両速度が、前記マップを用いて、前記アクセル開度検出手段によって検出されるアクセル開度から計算した安定速度に前記所定時間ｔを経過しても到達しない場合、及び前記所定時間ｔが前記所定値βより大きい場合に、前記二次電池から前記駆動モータへの電流の供給を前記二次電池及び前記キャパシタの双方から前記駆動モータへ電流を供給するよう切り替えることを特徴としている。
ｔ＝Ｔｎ×ΔＡ×α…（１）
但し、
ΔＡ：前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度の変化量（Ａｎ−Ａｎ−１≦１）
Ｔｎ：アクセル開度Ａｎ時の安定速度に達するまでに要する飽和時間
α：感度係数（α＞０） In the vehicle power supply device according to claim 4, the control means calculates the predetermined time t by the following equation (1):
The vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means is calculated from the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means using the map, wherein the predetermined time t is equal to or less than a predetermined value β. If the stable speed is not reached even after the predetermined time t has elapsed, and if the predetermined time t is greater than the predetermined value β, current supply from the secondary battery to the drive motor is performed by the secondary battery and It is characterized by switching so that a current may be supplied from both of the capacitors to the drive motor.
t = T n × ΔA × α (1)
However,
ΔA: Amount of change in accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means (A n −A n−1 ≦ 1)
T n : Saturation time required to reach a stable speed at accelerator opening A n α: Sensitivity coefficient (α> 0)

請求項５に記載のコンバートＥＶは、請求項１から４のいずれかに記載の車両用電源装置を搭載したことを特徴としている。コンバートＥＶとは、車両のエンジンに代えて該車両を駆動させるために駆動モータを取り付けた電動車両のことである。   According to a fifth aspect of the present invention, the convert EV includes the vehicle power supply device according to any one of the first to fourth aspects. The convert EV is an electric vehicle equipped with a drive motor for driving the vehicle instead of the vehicle engine.

請求項６に記載の小型ＥＶは、請求項１から４のいずれかに記載の車両用電源装置を搭載したことを特徴としている。小型ＥＶとは、１人又は２人乗りの小型の電動車両のことである。   A small EV according to a sixth aspect is characterized in that the vehicle power supply device according to any one of the first to fourth aspects is mounted. A small EV is a small electric vehicle with one or two people.

本発明の車両用電源装置によれば、駆動モータへの電流の供給の仕方を切り替えるための制御を連続定格出力時におけるアクセル開度と安定速度との関係を示すマップを用いて行うので、簡易な制御で駆動モータの加速性能を効率良く引き出すことができる。また、本発明の車両用電源装置では、車両速度が、前記マップを用いて、アクセル開度から計算された安定速度に所定時間ｔを経過しても到達しない場合に、二次電池及びキャパシタの双方向から駆動モータへ電流を供給するよう制御されるので、無駄な加速を抑制しつつ加速性能を向上ことができる。また、制御に用いるマップは、電動車両に搭載される駆動モータに応じて簡単な走行実験により作成することができるので、コンバートＥＶのようにどのような駆動モータを搭載するか明確でない電動車両にも好適に適用することができる。   According to the vehicle power supply device of the present invention, since the control for switching the method of supplying the current to the drive motor is performed using the map indicating the relationship between the accelerator opening and the stable speed at the time of continuous rated output, it is simple. With this control, the acceleration performance of the drive motor can be extracted efficiently. In the vehicular power supply device of the present invention, when the vehicle speed does not reach the stable speed calculated from the accelerator opening using the map even after a predetermined time t, the secondary battery and the capacitor Since current is controlled to be supplied to the drive motor from both directions, acceleration performance can be improved while suppressing unnecessary acceleration. In addition, since the map used for control can be created by a simple driving experiment according to the drive motor mounted on the electric vehicle, the drive motor to be mounted is not clear, such as a convert EV. Can also be suitably applied.

本発明の車両用電源装置によれば、二次電池とキャパシタの電圧が同程度で、キャパシタのスイッチングをソリッドステートリレー（ＳＳＲ）で行うので、小型・軽量化を図ることができる。従って、小型ＥＶ等のコンパクトな電動車両にも好適に用いることができる。   According to the vehicle power supply device of the present invention, the voltage of the secondary battery and the capacitor are approximately the same, and the capacitor is switched by the solid state relay (SSR), so that the size and weight can be reduced. Therefore, it can be suitably used for compact electric vehicles such as small EVs.

本発明の車両用電源装置によれば、所定時間ｔをアクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度の変化量とアクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度における安定速度に達するまでに要する飽和時間との積に感度係数αを乗じて算出しているので、容易に所定時間ｔを求めることができると共に、感度係数αを調節することで容易に目的に応じた加速性能を実現することができる。また、所定時間ｔが所定値βより大きくなった場合には、二次電池及びキャパシタの双方から駆動モータへ電流を供給するよう制御するので、急加速時のようにアクセル開度の変化量が大きく所定時間ｔの値が大きくなった場合でも、駆動モータへ二次電池及びキャパシタの双方から適切に電流の供給が行われるため、所定時間ｔの間、駆動モータへの電流の供給が不足することを抑制し、加速性能を向上させることができる。   According to the vehicle power supply device of the present invention, the predetermined time t is reached until the amount of change in the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means and the stable speed at the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means are reached. Since the product of the required saturation time is multiplied by the sensitivity coefficient α, the predetermined time t can be easily obtained, and the acceleration performance according to the purpose can be easily realized by adjusting the sensitivity coefficient α. be able to. In addition, when the predetermined time t becomes larger than the predetermined value β, control is performed so that current is supplied from both the secondary battery and the capacitor to the drive motor. Even when the value of the predetermined time t is large, the current is appropriately supplied from both the secondary battery and the capacitor to the drive motor, so that the current supply to the drive motor is insufficient for the predetermined time t. This can be suppressed and acceleration performance can be improved.

本発明のコンバートＥＶによれば、上記車両用電源装置を搭載するので、どのような駆動モータを用いた場合でも、簡易な制御でその駆動モータの加速性能を効率良く引き出すことができる。   According to the convert EV of the present invention, since the vehicle power supply device is mounted, the acceleration performance of the drive motor can be efficiently extracted with simple control regardless of the drive motor used.

本発明の小型ＥＶによれば、上記車両用電源装置を搭載するので、小型・軽量化を図ることができるとともに、加速性能を向上させることができる。   According to the small EV of the present invention, since the vehicle power supply device is mounted, it is possible to reduce the size and weight, and to improve the acceleration performance.

本発明の実施形態における車両用電源装置の構成の一例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows an example of a structure of the vehicle power supply device in embodiment of this invention. 連続定格出力時におけるアクセル開度と安定速度との関係を示すマップの一例について説明するための概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing for demonstrating an example of the map which shows the relationship between the accelerator opening at the time of a continuous rated output, and a stable speed. 本発明の実施形態における車両用電源装置の加速時の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement at the time of the acceleration of the vehicle power supply device in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態に係る車両用電源装置１について、図面を参照しつつ説明する。この車両用電源装置１は、例えば、電気自動車のような駆動モータ２を駆動源とする電動車両に搭載されるものであって、駆動モータ２への電力の供給を行うためのものである。   Hereinafter, a vehicle power supply device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The vehicle power supply device 1 is mounted on an electric vehicle having a drive motor 2 as a drive source, such as an electric vehicle, and supplies power to the drive motor 2.

車両用電源装置１は、図１に示すように、駆動モータ２の連続定格出力をおよそ可能とする容量を有する二次電池３と、該二次電池３とメインスイッチ４を介して並列に接続され、且つ駆動モータ２の最大出力を可能とする容量を有するキャパシタ５と、二次電池３及びキャパシタ５から供給される直流電流を交流電流に変換して駆動モータ２へ供給するためのインバータが搭載されたモータコントローラ６と、ソリッドステートリレー（SSR）７をオンオフ制御させてキャパシタ５からモータコントローラ６を介して駆動モータ２へと供給する電流を制御する制御部（制御手段）８等を備えている。   As shown in FIG. 1, the vehicle power supply device 1 is connected in parallel via a secondary battery 3 having a capacity that allows a continuous rated output of the drive motor 2 to be approximately possible, and the secondary battery 3 and the main switch 4. And an inverter for converting the direct current supplied from the secondary battery 3 and the capacitor 5 into an alternating current and supplying the alternating current to the drive motor 2. An onboard motor controller 6 and a control unit (control means) 8 for controlling the current supplied from the capacitor 5 to the drive motor 2 via the motor controller 6 by controlling the solid state relay (SSR) 7 on and off are provided. ing.

車両用電源装置１には、詳しくは図示しないが、二次電池３の出力側に該二次電池３の出力電圧を検出する電圧センサが設けられ、プラス側である出力線３１には出力電流を検出する電流センサが設けられている。また、キャパシタ５の出力側にも同様に該キャパシタ５の出力電圧を検出する電圧センサが設けられ、プラス側である出力線５１には出力電流を検出する電流センサが設けられている。また、二次電池３及びキャパシタ５には、それぞれの温度を検出するための温度センサ等の各種センサがそれぞれ適宜設けられている。   Although not shown in detail in the vehicle power supply device 1, a voltage sensor for detecting the output voltage of the secondary battery 3 is provided on the output side of the secondary battery 3, and an output current is provided on the output line 31 on the plus side. Is provided. Similarly, a voltage sensor for detecting the output voltage of the capacitor 5 is provided on the output side of the capacitor 5, and a current sensor for detecting an output current is provided on the output line 51 on the plus side. The secondary battery 3 and the capacitor 5 are appropriately provided with various sensors such as a temperature sensor for detecting the respective temperatures.

車両用電源装置１が搭載される電動車両は、図１に示すように、電動車両の運転者によって運転席に設けられているアクセル９が踏み込まれた際のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）１０と、電動車両の速度を検出するための車速センサ（車両速度検出手段）１１等を備えている。   As shown in FIG. 1, the electric vehicle on which the vehicle power supply device 1 is mounted has an accelerator opening degree that detects the accelerator opening degree when the accelerator 9 provided in the driver's seat is depressed by the driver of the electric vehicle. A sensor (accelerator opening degree detection means) 10 and a vehicle speed sensor (vehicle speed detection means) 11 for detecting the speed of the electric vehicle are provided.

二次電池３は、駆動モータ２が連続的に出力可能な連続定格出力を可能とする容量を有している。この二次電池３は、単位電極面積当たりの容量が大きい高容量密度型の二次電池であり、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、又はニッケル水素電池等が用いられる。また、詳しくは図示しないが、この二次電池３には、外部電源に接続して該二次電池３を充電するためのプラグが取り付けられている。   The secondary battery 3 has a capacity that enables a continuous rated output that the drive motor 2 can continuously output. The secondary battery 3 is a high capacity density type secondary battery having a large capacity per unit electrode area. For example, a lead storage battery, a lithium ion secondary battery, or a nickel metal hydride battery is used. Although not shown in detail, a plug for charging the secondary battery 3 by connecting to the external power source is attached to the secondary battery 3.

キャパシタ５は、駆動モータ２の電流の供給を補助するためのものであって、駆動モータ２の最大出力を可能とする容量を有している。キャパシタ５と二次電池３は、メインスイッチ４を介して並列に接続されており、車両用電源装置１では、キャパシタ５及び二次電池３の双方から駆動モータ２へ電流を供給できるように構成されている。キャパシタ５のマイナス側の出力線５２と二次電池３のマイナス側の出力線３２は、図１に示すように、それぞれメインスイッチ４に接続されている。また、二次電池３のプラス側の出力線３１は、メインスイッチ４に接続されており、キャパシタ５のプラス側の出力線５１は、ソリッドステートリレー７を介してメインスイッチ４に接続されている。   The capacitor 5 is for assisting the supply of current to the drive motor 2 and has a capacity that enables the maximum output of the drive motor 2. The capacitor 5 and the secondary battery 3 are connected in parallel via the main switch 4, and the vehicle power supply device 1 is configured to supply current to the drive motor 2 from both the capacitor 5 and the secondary battery 3. Has been. The negative output line 52 of the capacitor 5 and the negative output line 32 of the secondary battery 3 are each connected to the main switch 4 as shown in FIG. The positive output line 31 of the secondary battery 3 is connected to the main switch 4, and the positive output line 51 of the capacitor 5 is connected to the main switch 4 via the solid state relay 7. .

本実施形態におけるキャパシタ５の電圧は、二次電池３の電圧と同程度である。また、図１に示すように、キャパシタ５のスイッチングは、ソリッドステートリレー７によって行っているので、二次電池３と同程度の電圧のキャパシタ５を用いることができる。このように、車両用電源装置１では、キャパシタ５から駆動モータ２への電流供給のオンオフを昇圧コンバータの代わりにソリッドステートリレー７を用いて行うので、車両用電源装置１の小型・軽量化を図ることができる。   The voltage of the capacitor 5 in this embodiment is approximately the same as the voltage of the secondary battery 3. Further, as shown in FIG. 1, since the capacitor 5 is switched by the solid state relay 7, the capacitor 5 having the same voltage as that of the secondary battery 3 can be used. As described above, in the vehicle power supply device 1, the current supply from the capacitor 5 to the drive motor 2 is turned on / off using the solid state relay 7 instead of the boost converter, so that the vehicle power supply device 1 can be reduced in size and weight. Can be planned.

制御部８は、二次電池３及びキャパシタ５から駆動モータ２への電流の供給等を制御するためのものであって、例えば、内部に信号処理を行うCPUと、後述する制御を行うためのプログラムや各種データ等を予め格納するメモリ（記憶部）等を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。制御部８は、図１に示すように、駆動モータ２の駆動を制御するためのモータコントローラ６及びキャパシタ５のスイッチングを行うソリッドステートリレー７に接続されている。また、制御部８は、アクセル開度センサ１０や車速センサ１１等のセンサに接続されており、アクセル開度センサ１０によって検出されるアクセル開度や車速センサ１１によって検出される車両速度等の信号が入力されるよう構成されている。制御部８では、受信した信号に基づいて、後述する演算を実行して制御信号を生成し、制御信号をソリッドステートリレー７へと送信して、オンオフ制御を行うことにより、キャパシタ５からモータコントローラ６を介して駆動モータ２へと供給する電流を制御する。   The control unit 8 is for controlling the supply of current from the secondary battery 3 and the capacitor 5 to the drive motor 2, for example, a CPU that performs signal processing inside, and a control that will be described later The microcomputer includes a memory (storage unit) that stores programs and various data in advance. As shown in FIG. 1, the controller 8 is connected to a motor controller 6 for controlling the driving of the drive motor 2 and a solid state relay 7 for switching the capacitor 5. The control unit 8 is connected to sensors such as an accelerator opening sensor 10 and a vehicle speed sensor 11, and signals such as an accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 10 and a vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 11. Is configured to be entered. Based on the received signal, the control unit 8 generates a control signal by performing an operation to be described later, transmits the control signal to the solid state relay 7, and performs on / off control, whereby the motor controller is connected from the capacitor 5. The current supplied to the drive motor 2 via 6 is controlled.

制御部８のメモリには、図２に示すように、駆動モータ２の連続定格出力時におけるアクセル開度Aと安定速度V（A）との関係を示すマップが記憶されている。このマップは、制御部８が、二次電池３及びキャパシタ５から駆動モータ２への電流の供給の制御に用いるためのものであって、図２に示すように、例えば表として作成され、第１列目には各アクセル開度A、第２列目には各アクセル開度A時の安定速度V（A）が記憶されている。また、このマップでは、第３列目には車両速度ｖ、第４列目にはアクセル開度Aが検出された際の車両速度がｖの時にこの車両速度ｖからアクセル開度Aに対応する安定速度V（A）に到達するまでの安定速度到達時間（飽和時間）Tが記憶されている。   As shown in FIG. 2, the memory of the control unit 8 stores a map indicating the relationship between the accelerator opening A and the stable speed V (A) at the time of continuous rated output of the drive motor 2. This map is used by the control unit 8 for controlling the supply of current from the secondary battery 3 and the capacitor 5 to the drive motor 2, and is created as a table, for example, as shown in FIG. Each accelerator opening A is stored in the first column, and a stable speed V (A) at each accelerator opening A is stored in the second column. In this map, the vehicle speed v corresponds to the accelerator opening A from the vehicle speed v when the vehicle speed v is detected in the third column and the accelerator opening A is detected in the fourth column v. The stable speed arrival time (saturation time) T until the stable speed V (A) is reached is stored.

従って、図２の（ａ）に示す行は、アクセル開度センサ１０によって検出されたアクセル開度Ａは２０％で、アクセル開度２０％の際の安定速度はＶ（２０）であり、アクセル開度Ａが検出された際に車速センサ１１によって検出された車速ｖ＝０（ｋｍ／ｈ）の場合には、安定速度Ｖ（２０）に到達するまでにＴ［０：Ｖ（２０）］（ｓｅｃ）の時間を要するということを表わしている。尚、実際のマップでは、安定速度Ｖ（２０）には、例えば３０［ｋｍ／ｈ］等の数値が記憶され、安定速度到達時間Ｔ［０：Ｖ（２０）］には１．５［ｓｅｃ］等の数値データが記憶されることになる。同様に、図２の（ｂ）に示す行は、アクセル開度Ａは２０％で、アクセル開度２０％の際の安定速度はＶ（２０）であり、アクセル開度Ａが検出された際に車速センサ１１によって検出された車速ｖ＝４（ｋｍ／ｈ）の場合には、安定速度Ｖ（２０）に到達するまでにＴ［４：Ｖ（２０）］（ｓｅｃ）の時間を要するということを表わしており、車両速度ｖと安定速度Ｖ（２０）との差が小さい程、安定速度到達時間Ｔは短くなるので、Ｔ［４：Ｖ（２０）］は、Ｔ［０：Ｖ（２０）］よりも短くなる。また、図２の（ｃ）に示す行のように、既に車両速度ｖ＝安定速度Ｖ（２０）の場合には安定速度到達時間Ｔ＝０［ｓｅｃ］となる。尚、図２に示すマップでは、アクセル開度Aを１０％毎に増加させた場合のデータの例を示しているが、アクセル開度Aを更に細かく設定して記憶させておいても良い。また、車両速度ｖは２［ｋｍ／ｈ］毎に設定している例を示しているが、この間隔を更に細かく又は粗く設定するようにしても良い。   Accordingly, the row shown in FIG. 2A shows that the accelerator opening A detected by the accelerator opening sensor 10 is 20%, and the stable speed when the accelerator opening 20% is V (20). When the vehicle speed v = 0 (km / h) detected by the vehicle speed sensor 11 when the opening A is detected, T [0: V (20)] until the stable speed V (20) is reached. (Sec) time is required. In the actual map, a numerical value such as 30 [km / h] is stored in the stable speed V (20), and 1.5 [sec] is stored in the stable speed arrival time T [0: V (20)]. ] Is stored. Similarly, the row shown in FIG. 2B shows that the accelerator opening A is 20%, the stable speed when the accelerator opening 20% is V (20), and the accelerator opening A is detected. When the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 11 is 4 (km / h), it takes T [4: V (20)] (sec) to reach the stable speed V (20). The smaller the difference between the vehicle speed v and the stable speed V (20), the shorter the stable speed arrival time T, so T [4: V (20)] is T [0: V ( 20)]. Further, as shown in the row of FIG. 2C, when the vehicle speed v = stable speed V (20) already, the stable speed arrival time T = 0 [sec]. In the map shown in FIG. 2, an example of data when the accelerator opening A is increased every 10% is shown, but the accelerator opening A may be set more finely and stored. In addition, although the example in which the vehicle speed v is set every 2 [km / h] is shown, this interval may be set finer or coarser.

このようなマップは、駆動モータ２を搭載した電動車両で予め走行実験を行うことにより作成される。走行実験は、例えば、平坦な道路で乗員として平均的な体型の男性運転手１人、積載なしの条件等で行われる。マップの作成にあたっては、予め上記のように決められた条件の下、アクセル開度Ａ毎の連続定格出力時の安定速度（飽和速度）を測定する。これにより、駆動モータ２の連続定格出力時におけるアクセル開度Ａと安定速度Ｖ（Ａ）との関係がわかるので、マップの第１列目と第２列目を作成することができる。また、図２に示すマップの第３列目と第４列目については、一定の車両速度ｖで走行した状態からアクセル開度Ａまでアクセル９を踏み込み、そのアクセル開度Ａ時の安定速度Ｖ（Ａ）に要する時間をそれぞれ計測することによって作成する。従って、電動車両にどのような駆動モータ２を搭載する場合でも、簡単な走行実験によって、搭載する駆動モータ２の性能を考慮したマップを容易に作成することができる。尚、走行実験の条件は、上記の条件に限定されるものではなく、車種や想定されるユーザのニーズに合わせて変更しても良い。また、図２では、マップを表として示しているが、マップはこれに限定されるものではなく、少なくともアクセル開度Aに対応する安定速度V（A）が示されているものであれば良い。   Such a map is created by conducting a running experiment in advance on an electric vehicle equipped with the drive motor 2. The driving experiment is performed, for example, on a flat road under the condition of one male driver having an average body shape as an occupant and no loading. In creating the map, the stable speed (saturation speed) at the continuous rated output for each accelerator opening A is measured under the conditions determined in advance as described above. Thereby, since the relationship between the accelerator opening A and the stable speed V (A) at the time of the continuous rated output of the drive motor 2 can be known, the first and second columns of the map can be created. In the third and fourth columns of the map shown in FIG. 2, the accelerator 9 is depressed from the state of traveling at a constant vehicle speed v to the accelerator opening A, and the stable speed V at that accelerator opening A is reached. It is created by measuring the time required for (A). Therefore, no matter what drive motor 2 is mounted on the electric vehicle, a map that takes into account the performance of the drive motor 2 to be mounted can be easily created by a simple running experiment. Note that the conditions of the driving experiment are not limited to the above conditions, and may be changed according to the vehicle type and the user's expected needs. In FIG. 2, the map is shown as a table, but the map is not limited to this, and any map may be used as long as it indicates at least the stable speed V (A) corresponding to the accelerator opening A. .

以下、制御部８が、図２に示すマップを用いて、加速時に二次電池３及びキャパシタ５から駆動モータ２への電流の供給の制御を行う際の車両用電源装置１の動作について図３のフローチャートを用いながら説明する。   Hereinafter, the operation of the vehicle power supply device 1 when the control unit 8 controls the supply of current from the secondary battery 3 and the capacitor 5 to the drive motor 2 during acceleration using the map shown in FIG. This will be described with reference to the flowchart of FIG.

車両用電源装置１を搭載する電動車両は、図３のステップＳ１０１に示すように、通常の走行時には、二次電池３を使用して走行している。また、制御部８には、アクセル開度センサ１０及び車速センサ１１によって、それぞれ検出されたアクセル開度Ａｎ及び車両速度ｖｎの信号が入力される（Ｓ１０２）。尚、添え字のｎは時系列の番号を表わしており、アクセル開度Ａ及び車両速度ｖを検出するサンプリングタイムは、例えば、０．１〜０．０１（ｓｅｃ）の間で設定されている。 The electric vehicle on which the vehicle power supply device 1 is mounted travels using the secondary battery 3 during normal traveling, as shown in step S101 of FIG. The control unit 8, the accelerator opening sensor 10 and a vehicle speed sensor 11, signals of the detected accelerator opening A n and the vehicle speed v n is inputted (S102). The subscript n represents a time-series number, and the sampling time for detecting the accelerator opening A and the vehicle speed v is set between 0.1 and 0.01 (sec), for example. .

次に、制御部８は、図２に示すマップを用いて、入力されたアクセル開度Ａｎからこのアクセル開度Ａｎ時の安定速度Ｖ（Ａｎ）を算出すると共に、入力された車両速度ｖｎから安定速度Ｖ（Ａｎ）に到達するまでに要する飽和時間（安定速度到達時間）Ｔｎを算出する（Ｓ１０３）。 Next, the control unit 8, using the map shown in FIG. 2, to calculate a stable velocity V (A n) at the time of accelerator opening An accelerator opening A n input, vehicle speed input v n stable velocity V (a n) saturation time required to reach the from calculating the (stable speed arrival time) T n (S103).

そして、制御部８では、Ｓ１０３で算出された飽和時間Ｔｎから下記数式（１）を用いて所定時間ｔを算出する（Ｓ１０４）。数式（１）のΔＡは、アクセル開度の変化量を表わしており、アクセル開度センサ１０で検出されたアクセル開度Ａｎと１つ前に検出されたＡｎ−１から計算される。αは感度係数を表わしており、このαは要求される加速性能に応じて適宜調整されるものであり、例えば、駆動モータ２の即応性を上げる場合には、αの値は小さく（例えば、１未満に）設定され、ゆっくりと加速させる場合には、αの値は大きく設定される。

Figure 2014121131
Then, the control unit 8 calculates the predetermined time t by using the following equation (1) from the saturation time T n calculated in S103 (S104). ΔA Equation (1) represents the variation in the accelerator opening degree is calculated from A n-1 which is detected before one and the accelerator opening degree A n detected by the accelerator opening sensor 10. α represents a sensitivity coefficient, and α is appropriately adjusted according to the required acceleration performance. For example, when increasing the responsiveness of the drive motor 2, the value of α is small (for example, In the case of a slow acceleration, the value of α is set large.
Figure 2014121131

次に、制御部８では、Ｓ１０４で算出された所定時間ｔが所定値βよりも大きいか否か判断する（Ｓ１０５）。所定値βは、要求される加速性能に応じて予め設定されてメモリに記憶されており、急加速時のようにアクセル開度の変化量ΔＡが大きくなることにより所定時間ｔの値が大きくなった場合に、所定時間ｔの間、駆動モータ２への電流の供給が不足することを抑制するために設定されている。   Next, the control unit 8 determines whether or not the predetermined time t calculated in S104 is larger than a predetermined value β (S105). The predetermined value β is preset according to the required acceleration performance and stored in the memory, and the value of the predetermined time t increases as the change amount ΔA of the accelerator opening increases as in the case of sudden acceleration. In this case, it is set so as to suppress a shortage of supply of current to the drive motor 2 for a predetermined time t.

従って、制御部８では、所定時間ｔが所定値βよりも大きいと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）には、二次電池３から駆動モータ２への電流の供給を二次電池３及びキャパシタ５の双方から駆動モータ２へ電流を供給するよう切り替えるよう制御する（Ｓ１０６）。ここでは、制御部８は、ソリッドステートリレー７をオン制御させてキャパシタ５からもモータコントローラ６を介して駆動モータ２へ電流を供給するよう制御している。   Therefore, when the control unit 8 determines that the predetermined time t is longer than the predetermined value β (S105: YES), the secondary battery 3 and the capacitor 5 supply current from the secondary battery 3 to the drive motor 2. Control is performed so that current is supplied to the drive motor 2 from both sides (S106). Here, the control unit 8 controls the solid state relay 7 to be turned on so that a current is supplied from the capacitor 5 to the drive motor 2 via the motor controller 6.

また、制御部８は、所定時間ｔが所定値β以下であると判断した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）には、車速センサ１１によって検出される所定時間ｔ経過後の車両速度ｖ’が安定速度Ｖ（Ａｎ）に到達したか否かを判断する（Ｓ１０７）。そして、制御部８は、所定時間ｔ経過後の車両速度ｖ’が安定速度Ｖ（Ａｎ）に到達していないと判断した場合（Ｓ１０７：ＮＯ）には、加速性の要求が満たされていないと判断し、二次電池３から駆動モータ２への電流の供給を二次電池３及びキャパシタ５の双方から駆動モータ２へ電流を供給するよう切り替えるよう制御する（Ｓ１０６）。制御部８が、所定時間ｔ経過後の車両速度ｖ’が安定速度Ｖ（Ａｎ）に到達していると判断した場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）には、駆動モータ２への電流の供給の仕方は切り替えられることなく、そのまま二次電池３から駆動モータ２への電流の供給が行われる（Ｓ１０８）。 Further, when the control unit 8 determines that the predetermined time t is equal to or less than the predetermined value β (S105: NO), the vehicle speed v ′ after the elapse of the predetermined time t detected by the vehicle speed sensor 11 is the stable speed V. It is determined whether or not (A n ) has been reached (S107). When the control unit 8 determines that the vehicle speed v ′ after the lapse of the predetermined time t has not reached the stable speed V (A n ) (S107: NO), the request for acceleration is satisfied. It is determined that there is no current, and control is performed so that the supply of current from the secondary battery 3 to the drive motor 2 is switched to supply current to the drive motor 2 from both the secondary battery 3 and the capacitor 5 (S106). When the control unit 8 determines that the vehicle speed v ′ after the lapse of the predetermined time t has reached the stable speed V (A n ) (S107: YES), how to supply current to the drive motor 2 The current is supplied from the secondary battery 3 to the drive motor 2 without being switched (S108).

このように車両用電源装置１では、駆動モータ２への電流の供給の仕方を切り替えるための制御を図２に示すようなマップを用いて行うので、簡易な制御で駆動モータ２の加速性能を効率良く引き出すことができる。また、この制御に用いるマップは、電動車両に搭載される駆動モータ２に応じて簡単な走行実験により作成することができるので、コンバートＥＶのようにどのような駆動モータ２を搭載するか予め決まっていないような電動車両にも好適に適用することができる。また、二次電池３とキャパシタ５の電圧が同程度とし、キャパシタ５のスイッチングをソリッドステートリレー７で行うことにより、小型・軽量化を図ることができるので、小型ＥＶ等のコンパクトな電動車両にも好適に用いることができる。   As described above, in the vehicle power supply device 1, the control for switching the method of supplying the current to the drive motor 2 is performed using the map as shown in FIG. 2, so that the acceleration performance of the drive motor 2 can be achieved with simple control. It can be pulled out efficiently. Further, since the map used for this control can be created by a simple running experiment according to the drive motor 2 mounted on the electric vehicle, it is determined in advance what kind of drive motor 2 is mounted like the convert EV. The present invention can be suitably applied to an electric vehicle that does not. In addition, since the voltages of the secondary battery 3 and the capacitor 5 are set to the same level, and the capacitor 5 is switched by the solid state relay 7, it is possible to reduce the size and weight, so that a compact electric vehicle such as a small EV can be realized. Can also be suitably used.

尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the scope of the idea of the present invention.

１ 車両用電源装置
２ 駆動モータ
３ 二次電池
５ キャパシタ
７ ソリッドステートリレー（SSR）
８ 制御部（制御手段）
１０ アクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）
１１ 車速センサ（車両速度検出手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle power supply device 2 Drive motor 3 Secondary battery 5 Capacitor 7 Solid state relay (SSR)
8 Control unit (control means)
10 Accelerator position sensor (Accelerator position detector)
11 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means)

Claims (6)

電動車両を駆動する駆動モータに電流を供給する車両用電源装置であって、
前記駆動モータの連続定格出力をおよそ可能とする容量を有する二次電池と、
該二次電池に並列に接続され、且つ前記駆動モータの最大出力を可能とする容量を有するキャパシタと、
前記二次電池及び前記キャパシタの電流の供給を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電動車両の速度を検出する車両速度検出手段によって検出される車両速度が、連続定格出力時におけるアクセル開度と安定速度との関係を示すマップを用いて、前記電動車両の運転者のアクセル操作に伴うアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段によって検出されるアクセル開度から計算した安定速度に所定時間ｔを経過しても到達しない場合に、前記二次電池から前記駆動モータへの電流の供給を前記二次電池及び前記キャパシタの双方から前記駆動モータへ電流を供給するよう切り替えることを特徴とする車両用電源装置。 A power supply device for a vehicle that supplies a current to a drive motor that drives an electric vehicle,
A secondary battery having a capacity that enables a continuous rated output of the drive motor approximately,
A capacitor connected in parallel to the secondary battery and having a capacity enabling the maximum output of the drive motor;
Control means for controlling the supply of current to the secondary battery and the capacitor,
The control means uses a map in which the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means for detecting the speed of the electric vehicle indicates the relationship between the accelerator opening and the stable speed at the time of continuous rated output. If the stable speed calculated from the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means for detecting the accelerator opening accompanying the accelerator operation of the driver is not reached even after a predetermined time t has elapsed, the secondary battery A power supply device for a vehicle, wherein the supply of current to the drive motor is switched to supply current to the drive motor from both the secondary battery and the capacitor. 前記二次電池と前記キャパシタの電圧が同程度であることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。   The vehicle power supply device according to claim 1, wherein voltages of the secondary battery and the capacitor are approximately the same. 前記キャパシタのスイッチングをソリッドステートリレー（ＳＳＲ）で行うことを特徴とする請求項２に記載の車両用電源装置。   The vehicular power supply apparatus according to claim 2, wherein the capacitor is switched by a solid state relay (SSR). 前記制御手段は、前記所定時間ｔを次式（１）によって算出し、
前記所定時間ｔが予め定められた所定値β以下で且つ前記車両速度検出手段によって検出される車両速度が、前記マップを用いて、前記アクセル開度検出手段によって検出されるアクセル開度から計算した安定速度に前記所定時間ｔを経過しても到達しない場合、及び前記所定時間ｔが前記所定値βより大きい場合に、前記二次電池から前記駆動モータへの電流の供給を前記二次電池及び前記キャパシタの双方から前記駆動モータへ電流を供給するよう切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用電源装置。
ｔ＝Ｔｎ×ΔＡ×α…（１）
但し、
ΔＡ：前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度の変化量（Ａｎ−Ａｎ−１≦１）
Ｔｎ：アクセル開度Ａｎ時の安定速度に達するまでに要する飽和時間
α：感度係数（α＞０） The control means calculates the predetermined time t by the following equation (1):
The vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means is calculated from the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means using the map, wherein the predetermined time t is equal to or less than a predetermined value β. If the stable speed is not reached even after the predetermined time t has elapsed, and if the predetermined time t is greater than the predetermined value β, current supply from the secondary battery to the drive motor is performed by the secondary battery and 4. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein switching is performed so that a current is supplied from both of the capacitors to the drive motor. 5.
t = T n × ΔA × α (1)
However,
ΔA: Amount of change in accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means (A n −A n−1 ≦ 1)
T n : Saturation time required to reach a stable speed at accelerator opening A n α: Sensitivity coefficient (α> 0) 請求項１から４のいずれかに記載の車両用電源装置を搭載したことを特徴とするコンバートＥＶ。   A convertible EV comprising the vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 4. 請求項１から４のいずれかに記載の車両用電源装置を搭載したことを特徴とする小型ＥＶ。   A compact EV, wherein the vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 4 is mounted.
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