JP2591623Y2 - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置

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JP2591623Y2 JP1992066743U JP6674392U JP2591623Y2 JP 2591623 Y2 JP2591623 Y2 JP 2591623Y2 JP 1992066743 U JP1992066743 U JP 1992066743U JP 6674392 U JP6674392 U JP 6674392U JP 2591623 Y2 JP2591623 Y2 JP 2591623Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、電気自動車,ハイブリ
ッドカーのようなバッテリーを電源として駆動される電
動車両における走行用モータ、あるいは、ガソリンエン
ジン車,ディーゼルエンジン車等におけるエンジン始動
用モータ(スタータモータ)の電源として用いる車両用
電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の電動車両における走行用
モータ駆動回路の概要を示すブロック図である。図6に
おいて、1は走行用モータとしての3相モータ、2はイ
ンバータ、3はコントローラ、15はバッテリーであ
る。バッテリー15からの直流をインバータ2で3相交
流に変換して、3相モータ1を駆動すると共に、コント
ローラ3から運転指示を与えて3相モータ1の作動,停
止の制御を行う。
【0003】図7は、従来のスタータモータ駆動回路の
概要を示すブロック図である。図7において、19はス
タータスイッチ、20はスタータモータである。スター
タスイッチ19をONにすると、バッテリー15から直
流電流が流れてスタータモータ20を駆動する。
【0004】図8は、車両用電源装置の特性を示す図で
ある。その内、図8(イ)は、電動車両における走行用
モータ駆動回路の場合のモータの回転数と軸トルクとの
関係を示したものであり、図8(ロ)は、スタータモー
タ駆動回路の場合のモータの回転数と軸トルクとの関係
を示したものである。
【0005】図8(イ)のAの領域(トルクが変動して
いない領域)は、インバータの電流容量によって制限を
受ける領域であり、この領域では、バッテリー電圧を上
昇させて軸トルクを大きくしようとしても電流の制限が
ある関係上トルクを大きくできない。しかし、Bの領域
では破線で示すように、バッテリー電圧を上昇させるこ
とによって軸トルクを大きくすることができる。また、
スタータモータ駆動回路の場合も、図8(ロ)に破線で
示すように、バッテリー電圧を上昇させると、軸トルク
が大きくなる。このように、電動車両における走行用モ
ータ駆動回路及びスタータモータ駆動回路共、バッテリ
ー電圧を上昇させるとモータの軸トルクが大きくなり、
発進,加速,登坂時等に車両の走行能力を向上させた
り、また、冷間時等にエンジン始動特性を向上させたり
することができる。
【0006】ところで、バッテリー電圧を上昇させる方
法としては、先ず、バッテリーの個数を増やす方法があ
るが、電動車両における走行用モータにおいて、大きな
トルクが必要になるのは、発進,加速,登坂等の場合だ
けであるにもかかわらず、重量が大きいバッテリーを常
時余分に具えて置くのは無駄である。また、バッテリー
電圧を上昇させる別の方法として、DC/DCコンバー
タを用いることも考えられるが、コンバータとしてイン
バータと同じ容量のものが必要になり、コストが高くな
る。
【0007】そこで、バッテリー電圧を上昇させるの
に、そのような問題のない方法として、次のような技術
が開発されている。図9は、従来のバッテリー電圧上昇
手段を説明するための図である。符号は、図7のものに
対応し、21,22は切換接点である。この技術は、ス
タータモータ駆動回路に適用されるものであるが、常時
は、切換接点21を接点w側にすると共に、切換接点2
2を接点y側にしてコンデンサ11をバッテリー15と
並列に接続する。その時、コンデンサ11は、バッテリ
ー15により充電される。一方、エンジン始動時には、
切換接点21を接点v側にすると共に、切換接点22を
接点x側にしてコンデンサ11がバッテリー15と直列
に接続されるようにする。その時、コンデンサ11は、
充電された状態にあるので、スタータモータ20には、
バッテリー15の電圧に、コンデンサ11の充電電圧が
重畳されて印加される。その結果、スタータモータ20
にはバッテリー電圧より高い電圧が印加され、スタータ
モータ20のトルクが大きくなって、エンジン始動特性
が向上する。
【0008】なお、このような車両用電源装置に関連す
る従来の文献としては、例えば、特開平2−25927
6号公報がある。
【0009】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の技術には、コンデンサ11に充電されていた電
荷が放電してしまうと、コンデンサ11自身が絶縁体と
なるためスタータモータ20への給電が停止してしまう
という問題点があった。そのため、始動性の悪い冷間時
等で、スタータモータ20を駆動してもなかなかエンジ
ンが始動しないような時、コンデンサが放電しきってし
まうと、スタータモータ20の回転が停止してしまい、
再度スタータモータ20を駆動するには、コンデンサを
再充電するまで待たなければならない。また、電動車両
における走行用モータのように継続して給電する必要の
ある負荷に対する電源としては使えない。本考案は、こ
のような問題点を解決することを課題とするものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本考案の車両用電源装置では、バッテリと、該バッ
テリに直列に接続されたダイオードと、一方の端子が前
記ダイオードの端子の内、前記バッテリに接続された端
子とは反対側の端子に接続されたコンデンサと、該コン
デンサの他方の端子に接続された第1のスイッチ手段
と、該第1のスイッチ手段を前記バッテリのいずれかの
端子に切換可能に接続する第2のスイッチ手段とを具
え、前記第1のスイッチ手段をオンし、前記第2のスイ
ッチ手段を前記バッテリの端子の内前記ダイオードが接
続されている端子に接続するよう切り換えることによ
り、前記バッテリの電圧に前記コンデンサの電圧を重畳
した電圧で給電することを可能としたものである。
【0011】
【作 用】常時は、コンデンサの上記他方の端子をバ
ッテリー,ダイオード及びコンデンサが直列になるよう
に接続してコンデンサを充分に充電しておき、高電圧が
必要な時は、コンデンサがバッテリーと直列になり、且
つ、ダイオードがコンデンサと並列になるように接続を
切り換える。その結果、コンデンサに充電された電圧
が、バッテリー電圧に重畳されて大きな出力電圧を得る
ことができる。しかも、コンデンサに充電されていた電
荷が放電してしまっても、負荷にはダイオードを介して
バッテリーの電圧が与えら続けるので、負荷への給電が
停止してしまうことはない。
【0012】
【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本考案の第1実施例の概要を示す
ブロック図である。符号は、図6のものに対応し、4は
補助スイッチ、5は車速センサ、6はアクセル開度サン
サ、7はギアポジションセンサ、8は傾斜角センサ、1
0はダイオード、11はコンデンサ、12はリレー制御
回路、13,14はリレーである。なお、コンデンサ1
1としては、電気二重層コンデンサのような大容量コン
デンサを用いる。
【0013】この第1実施例は、本考案を電動車両にお
けるモータ駆動回路に適用したものである。通常の運転
時には、バッテリー15の電圧がダイオード10を介し
てインバータ2に与え、インバータ2で3相交流に変換
した後、車両走行用の3相モータ1に供給する。コント
ローラ3は、インバータ2に対して運転指示を与える。
リレー制御回路12は、コントローラ3を介して与えら
れる各センサ5〜8の信号,補助スイッチ4の状態及び
コンデンサ11の両端の電圧等を受けて、リレー13,
14を制御し、コンデンサ11の接続を切り換える。
【0014】次に、フローチャートを参照しながら本考
案の第1実施例の動作を説明する。図2は、本考案の第
1実施例の動作を説明するためのフローチャートであ
る。 ステップ1…まず、リレー13の接点を開く。 ステップ2…リレー14の接点が接点aの側にあるか否
かを判別する。 ステップ3…接点aの側にあったら、コンデンサ11の
電圧が補助力行(バッテリー電圧にコンデンサの電圧を
重畳させて、大きなトルクで力行させること)を行うこ
とが可能な電圧以上あるか否かを判別する。 ステップ4…ステップ2でリレー14の接点が接点aの
側ではなく、接点b側にあった時、コンデンサ11の電
圧が満充電電圧になっているか否かを判別する。 ステップ5…ステップ3でコンデンサ11の電圧が補助
力行を行うことが可能な電圧以上ないか、ステップ4で
コンデンサ11の電圧が満充電電圧になっていなかった
時、リレー13の接点を閉じる(既に閉じていたらその
まま保持する)。 ステップ6…リレー14の接点を接点b側にする(既に
接点b側になっていたらそのまま保持する)。リレー1
3の接点が閉じ、且つ、リレー14の接点が接点b側に
切り換わると、コンデンサ11の充電が始まる。
【0015】ステップ7…ステップ3でコンデンサ11
の電圧が補助力行を行うことが可能な電圧以上あった
時、または、ステップ4でコンデンサ11の電圧が満充
電電圧になっていた時、補助力行が必要か否かを判別す
る。例えば、次の(a)〜(e)のいずれかの時、補助
力行が必要であると判別する。 (a)運転者が補助スイッチ4をONにして、補助力行
を要求した時。 (b)ギアが低速段に入っている時。 (c)車速が一定値以下である時。 (d)アクセル開度が一定値以上になっている時。 (e)登坂時において、道路の傾斜角が一定値以上の
時。
【0016】ステップ8…補助力行が必要でないと判別
された時、リレー13の接点を開く(既に開いていたら
そのまま保持する)。 ステップ9…ステップ7で補助力行が必要であると判別
された時、リレー13の接点を閉じる(既に閉じていた
らそのまま保持する)。 ステップ10…リレー14の接点を接点a側にする(既
に接点a側になっていたらそのまま保持する)。
【0017】リレー13の接点が閉じ、且つ、リレー1
4の接点が接点a側に切り換わると、バッテリー15に
対して、コンデンサ11が直列に接続され、バッテリー
電圧にコンデンサの電圧が重畳されてインバータ2に与
えられる。その結果、3相モータ1は大きなトルクを発
生する。また、その時、コンデンサ11と並列にダイオ
ード10が接続されている。そのため、コンデンサ11
が放電してしまった後でも、ダイオード10を介してバ
ッテリー電圧がインバータ2に与えられ、3相モータ1
の運転が継続される。
【0018】図3は、本考案の第2実施例の概要を示す
ブロック図である。符号は、図1のものに対応し、16
は補助スイッチ、17はエンジン温度センサ、18はエ
ンジン回転数センサ、19はスタータスイッチ、20は
スタータモータである。この第2実施例は、本考案をス
タータモータ駆動回路に適用したものである。
【0019】図4は、本考案の第2実施例の動作を説明
するためのフローチャートである。 ステップ1…まずリレー13の接点を開く。 ステップ2…リレー14の接点が接点aの側にあるか否
かを判別する。 ステップ3…接点aの側にあったら、コンデンサ11の
電圧が始動補助を行うことが可能な電圧以上あるか否か
を判別する。 ステップ4…ステップ2でリレー14の接点が接点aの
側にはなく、接点b側にあった時、コンデンサ11の電
圧が満充電電圧になっているか否かを判別する。 ステップ5…ステップ3でコンデンサ11の電圧が始動
補助を行うことが可能な電圧以上ないか、ステップ4で
コンデンサ11の電圧が満充電電圧になっていなかった
時、リレー13の接点を閉じる(既に閉じていたらその
まま保持する)。 ステップ6…リレー14の接点を接点b側にする(既に
接点b側になっていたらそのまま保持する)。リレー1
3の接点が閉じ、且つ、リレー14の接点が接点b側に
切り換わると、コンデンサ11の充電が始まる。
【0020】ステップ7…ステップ3でコンデンサ11
の電圧が始動補助を行うことが可能な電圧以上あった
時、または、ステップ4でコンデンサ11の電圧が満充
電電圧になっていた時、始動補助が必要か否かを判別す
る。例えば、次の(a)〜(c)のいずれかの時、始動
補助が必要であると判別する。 (a)運転者が補助スイッチ16をONにして、始動補
助を要求した時。 (b)エンジンの水温が一定値以下である時。 (c)スタータモータ20を起動後、一定時間以上経過
してもエンジンがかからず、回転数が一定値以上に上昇
しなかった時。
【0021】ステップ8…始動補助が必要でないと判別
された時、リレー13の接点を開く(既に開いていたら
そのまま保持する)。 ステップ9…ステップ7で始動補助が必要であると判別
された時、リレー13の接点を閉じる(既に閉じていた
らそのまま保持する)。 ステップ10…リレー14の接点を接点a側にする(既
に接点a側になっていたらそのまま保持する)。
【0022】リレー13の接点が閉じ、且つ、リレー1
4の接点が接点a側に切り換わると、バッテリー15に
対して、コンデンサ11が直列に接続され、バッテリー
電圧にコンデンサの電圧が重畳されてスタータモータ2
0に与えられる。その結果、スタータモータ20は大き
なトルクを発生する。また、その時、コンデンサ11と
並列にダイオード10が接続されるため、コンデンサ1
1が放電してしまった後でも、スタータモータ20は、
バッテリーからダイオード10を介して給電されて、駆
動し続ける。なお、コンデンサ11が放電してしまった
後は、スタータモータ20に印加される電圧は低下する
が、スタータモータ20の負荷は始動し始めが最も大き
く、その後は小さくなるので、最初にコンデンサの電圧
を利用して大きなトルクを出せば、その後はバッテリー
の電圧だけでも駆動可能である。
【0023】なお、上記実施例では、ダイオードとコン
デンサをバッテリーの正極側に接続したが、図5に示す
ように、それらをバッテリーの負極側に接続しても同様
な結果が得られる。
【0024】
【考案の効果】以上述べた如く、本考案の車両用電源装
置によれば、次のような効果を奏する。予めコンデンサ
を充分に充電しておき、大きなトルクが必要な時は、該
コンデンサがバッテリーと直列になり、且つ、ダイオー
ドがコンデンサと並列になるように接続を切り換える。
その結果、コンデンサに充電された電圧がバッテリー電
圧に重畳されて大きな出力電圧を得ることができ、その
電圧をモータに印加するので大きなトルクを得ることが
できる。しかも、コンデンサに充電されていた電荷が放
電してしまった後でも、負荷にはバッテリーの電圧がダ
イオードを介して与えられ続けるので、負荷への給電が
停止してしまうことはない。そのため、電動車両におけ
る走行用モータのように継続して給電する必要のある負
荷に対しても適用することができる。また、スタータモ
ータに適用した場合は、冷間時等、スタータモータを駆
動してもなかなかエンジンが始動しないような時、コン
デンサが放電してしまっても、スタータモータへの給電
は停止しないので、そのまま始動動作を継続できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本考案の第1実施例の概要を示すブロック図
【図2】 本考案の第1実施例の動作を説明するための
フローチャート
【図3】 本考案の第2実施例の概要を示すブロック図
【図4】 本考案の第2実施例の動作を説明するための
フローチャート
【図5】 ダイオードとコンデンサの他の接続例を示す
【図6】 従来の電動車両における走行用モータ駆動回
路の概要を示すブロック図
【図7】 従来のスタータモータ駆動回路の概要を示す
ブロック図
【図8】 車両用電源装置の特性を示す図
【図9】 従来のバッテリー電圧上昇手段を説明するた
めの図
【符号の説明】
1…3相モータ、2…インバータ、3…コントローラ、
4…補助スイッチ、5…車速センサ、6…アクセル開度
サンサ、7…ギアポジションセンサ、8…傾斜角セン
サ、10…ダイオード、11…コンデンサ、12…リレ
ー制御回路、13,14…リレー、15…バッテリー、
16…コントローラ、17…エンジン温度センサ、18
…エンジン回転数センサ、19…スタータスイッチ、2
0…スタータモータ、21,22…切換接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 飯田 桂一 藤沢市土棚8番地 いすゞ自動車株式会 社 藤沢工場内 (72)考案者 西沢 一海 東京都大田区東六郷1丁目12番11号 日 興電機工業株式会社内 (72)考案者 平井 敏敞 東京都大田区東六郷1丁目12番11号 日 興電機工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−190551(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60L 11/18 B60K 1/04 B60L 11/14 F02N 11/08

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】バッテリと、 該バッテリに直列に接続されたダイオードと、 一方の端子が前記ダイオードの端子の内、前記バッテリ
    に接続された端子とは反対側の端子に接続されたコンデ
    ンサと、 該コンデンサの他方の端子に接続された第1のスイッチ
    手段と、 該第1のスイッチ手段を前記バッテリのいずれかの端子
    に切換可能に接続する第2のスイッチ手段とを具え、 前記第1のスイッチ手段をオンし、前記第2のスイッチ
    手段を前記バッテリの端子の内前記ダイオードが接続さ
    れている端子に接続するよう切り換えることにより、前
    記バッテリの電圧に前記コンデンサの電圧を重畳した電
    圧で給電することを可能としたことを特徴とする車両用
    電源装置。
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