JP2753907B2 - モータ駆動のための電源装置 - Google Patents
モータ駆動のための電源装置Info
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- capacitor
- motor
- drive circuit
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
- B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はモータ駆動電源の制御に
係り、特に電気自動車等のモータ駆動のための電源装置
に関する。
係り、特に電気自動車等のモータ駆動のための電源装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にモータを動力源とする電気自動車
は直流電源としてバッテリーを搭載しており、そこから
の電力を例えばインバータを介してブラシレスモータへ
供給し駆動している。また、電力を無駄にしないため
に、制動時に発電される電力をバッテリーへ返還する回
生制動が採用されている。即ち、電源装置としては、加
速又は定速走行時にバッテリーから電力を取り出し、減
速時にバッテリーへ電力を返還するように構成されてい
る。
は直流電源としてバッテリーを搭載しており、そこから
の電力を例えばインバータを介してブラシレスモータへ
供給し駆動している。また、電力を無駄にしないため
に、制動時に発電される電力をバッテリーへ返還する回
生制動が採用されている。即ち、電源装置としては、加
速又は定速走行時にバッテリーから電力を取り出し、減
速時にバッテリーへ電力を返還するように構成されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電源装置では、加速及び減速時にバッテリー
に対して急速な放電及び充電が行われ、バッテリーの劣
化を早めて寿命を著しく短くするという問題点があっ
た。さらに、回生時、特に高速回生時にバッテリーやコ
ンデンサ等に過剰電力が供給されるという問題点を有し
ていた。本発明の目的は、バッテリーに対する急速な放
電及び充電を回避し、バッテリーの寿命を従来より著し
く延ばす電源装置を提供することにある。更に、本発明
の他の目的は、バッテリーやコンデンサ等に過剰電力が
供給されない電源装置を提供することにある。
うな従来の電源装置では、加速及び減速時にバッテリー
に対して急速な放電及び充電が行われ、バッテリーの劣
化を早めて寿命を著しく短くするという問題点があっ
た。さらに、回生時、特に高速回生時にバッテリーやコ
ンデンサ等に過剰電力が供給されるという問題点を有し
ていた。本発明の目的は、バッテリーに対する急速な放
電及び充電を回避し、バッテリーの寿命を従来より著し
く延ばす電源装置を提供することにある。更に、本発明
の他の目的は、バッテリーやコンデンサ等に過剰電力が
供給されない電源装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
では、駆動力の少なくとも一部をモータで発生させる電
気自動車のモータ駆動回路に接続される電源装置であっ
て、前記モータに電力を供給すると共に、前記モータか
らの回生電力によって充電されるバッテリと、このバッ
テリと前記駆動回路との間に接続され、電流を平滑化す
る平滑化手段と、前記バッテリに直列に接続された大容
量のコンデンサと、前記バッテリの端子電圧を検出する
バッテリセンサと、前記バッテリセンサで検出された端
子電圧に応じて、前記モータ駆動回路及び前記大容量コ
ンデンサの少なくとも一方と前記バッテリーとの間での
電流の流入及び流出を制限する電流制限手段とをモータ
駆動のための電源装置に具備させる。請求項２に記載し
た発明では、駆動力の少なくとも一部をモータで発生さ
せる電気自動車のモータ駆動回路に接続される電源装置
であって、前記モータに電力を供給すると共に、前記モ
ータからの回生電力によって充電されるバッテリと、こ
のバッテリと前記駆動回路との間に接続され、電流を平
滑化する平滑化手段と、前記バッテリに直列又は並列に
接続された大容量のコンデンサと、前記バッテリの端子
電圧を検出するバッテリセンサと、前記大容量コンデン
サの端子電圧を検出するコンデンサセンサと、前記バッ
テリセンサで検出された端子電圧に応じて、前記モータ
駆動回路及び前記大容量コンデンサの少なくとも一方と
前記バッテリーとの間での電流の流入及び流出を制限す
るバッテリ電流制限手段と前記コンデンサセンサで検出
された前記大容量コンデンサの端子電圧がある所定値以
上である時は、前記モータ駆動回路から前記大容量コン
デンサへ流入する電流を制限するコンデンサ電流制限手
段とをモータ駆動のための電源装置に具備させる。請求
項３に記載した発明では、駆動力の少なくとも一部をを
モータで発生させる電気自動車のモータ駆動回路に接続
される電源装置であって、前記モータに電力を供給する
と共に、前記モータからの回生電力によって充電される
バッテリと、このバッテリと前記駆動回路との間に接続
され、電流を平滑化する平滑化手段と、前記バッテリに
直列に接続された大容量のコンデンサと、前記バッテリ
の端 子電圧を検出するバッテリセンサと、前記大容量コ
ンデンサの端子電圧を検出するコンデンサセンサと、前
記バッテリセンサ及びコンデンサセンサで検出された両
端子電圧に応じて、前記駆動回路への電流供給時には前
記大容量コンデンサから優先的に電流を供給し、前記駆
動回路からの回生時には前記バッテリから優先的に充電
する制御手段とをモータ駆動のための電源装置に具備さ
せる。請求項４に記載した発明では、駆動力の少なくと
も一部をモータで発生させる電気自動車のモータ駆動回
路に接続される電源装置であって、前記モータに電力を
供給すると共に、前記モータからの回生電力によって充
電されるバッテリと、このバッテリと前記駆動回路との
間に接続され、電流を平滑化する平滑化手段と、前記バ
ッテリに直列に接続された大容量の直列コンデンサと、
前記バッテリに並列に接続された大容量の並列コンデン
サと、前記駆動回路からの回生電力が前記バッテリ及び
前記並列コンデンサの充電能力を越えるか否かを検出す
る検出手段と、この検出手段により充電能力を越える回
生電力の発生が検出された場合、前記駆動回路から前記
バッテリ及び前記並列コンデンサへの充電を制限し、前
記直列コンデンサに充電する制御手段とをモータ駆動の
ための電源装置に具備させる。請求項５に記載した発明
では、モータ駆動回路に接続された電源装置において、
２次電池として用いられるバッテリーと、前記バッテリ
ーに直列及び並列に接続された大容量コンデンサと、前
記大容量の直列及び並列コンデンサの端子電圧をそれぞ
れ検出する第１及び第２のセンサと、前記第１センサの
検出信号により前記直列コンデンサの端子電圧がある所
定値以上である時は、前記モータ駆動回路から前記直列
コンデンサへ流入する電流を制限する第１電流制限手段
と、前記第２センサの検出信号により前記並列コンデン
サの端子電圧がある所定値以上である時は、前記モータ
駆動回路、前記直列コンデンサ及び前記バッテリーの少
なくとも一つから前記並列コンデンサへ流入する電流を
制限する第２電流制限手段とをモータ駆動のための電源
装置に具備させる。請求項６に記載した発明では、請求
項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の
モータ駆動のための電源装置において、前記大容量コン
デンサを、電気二重相コンデンサとする。 請求項７に記
載した発明では、請求項１から請求項６のうちのいずれ
か１の請求項に記載したモータ駆動のための電源装置に
おいて、前記大容量コンデンサは電気二重相コンデンサ
を複数直列に結合したコンデンサとする。
では、駆動力の少なくとも一部をモータで発生させる電
気自動車のモータ駆動回路に接続される電源装置であっ
て、前記モータに電力を供給すると共に、前記モータか
らの回生電力によって充電されるバッテリと、このバッ
テリと前記駆動回路との間に接続され、電流を平滑化す
る平滑化手段と、前記バッテリに直列に接続された大容
量のコンデンサと、前記バッテリの端子電圧を検出する
バッテリセンサと、前記バッテリセンサで検出された端
子電圧に応じて、前記モータ駆動回路及び前記大容量コ
ンデンサの少なくとも一方と前記バッテリーとの間での
電流の流入及び流出を制限する電流制限手段とをモータ
駆動のための電源装置に具備させる。請求項２に記載し
た発明では、駆動力の少なくとも一部をモータで発生さ
せる電気自動車のモータ駆動回路に接続される電源装置
であって、前記モータに電力を供給すると共に、前記モ
ータからの回生電力によって充電されるバッテリと、こ
のバッテリと前記駆動回路との間に接続され、電流を平
滑化する平滑化手段と、前記バッテリに直列又は並列に
接続された大容量のコンデンサと、前記バッテリの端子
電圧を検出するバッテリセンサと、前記大容量コンデン
サの端子電圧を検出するコンデンサセンサと、前記バッ
テリセンサで検出された端子電圧に応じて、前記モータ
駆動回路及び前記大容量コンデンサの少なくとも一方と
前記バッテリーとの間での電流の流入及び流出を制限す
るバッテリ電流制限手段と前記コンデンサセンサで検出
された前記大容量コンデンサの端子電圧がある所定値以
上である時は、前記モータ駆動回路から前記大容量コン
デンサへ流入する電流を制限するコンデンサ電流制限手
段とをモータ駆動のための電源装置に具備させる。請求
項３に記載した発明では、駆動力の少なくとも一部をを
モータで発生させる電気自動車のモータ駆動回路に接続
される電源装置であって、前記モータに電力を供給する
と共に、前記モータからの回生電力によって充電される
バッテリと、このバッテリと前記駆動回路との間に接続
され、電流を平滑化する平滑化手段と、前記バッテリに
直列に接続された大容量のコンデンサと、前記バッテリ
の端 子電圧を検出するバッテリセンサと、前記大容量コ
ンデンサの端子電圧を検出するコンデンサセンサと、前
記バッテリセンサ及びコンデンサセンサで検出された両
端子電圧に応じて、前記駆動回路への電流供給時には前
記大容量コンデンサから優先的に電流を供給し、前記駆
動回路からの回生時には前記バッテリから優先的に充電
する制御手段とをモータ駆動のための電源装置に具備さ
せる。請求項４に記載した発明では、駆動力の少なくと
も一部をモータで発生させる電気自動車のモータ駆動回
路に接続される電源装置であって、前記モータに電力を
供給すると共に、前記モータからの回生電力によって充
電されるバッテリと、このバッテリと前記駆動回路との
間に接続され、電流を平滑化する平滑化手段と、前記バ
ッテリに直列に接続された大容量の直列コンデンサと、
前記バッテリに並列に接続された大容量の並列コンデン
サと、前記駆動回路からの回生電力が前記バッテリ及び
前記並列コンデンサの充電能力を越えるか否かを検出す
る検出手段と、この検出手段により充電能力を越える回
生電力の発生が検出された場合、前記駆動回路から前記
バッテリ及び前記並列コンデンサへの充電を制限し、前
記直列コンデンサに充電する制御手段とをモータ駆動の
ための電源装置に具備させる。請求項５に記載した発明
では、モータ駆動回路に接続された電源装置において、
２次電池として用いられるバッテリーと、前記バッテリ
ーに直列及び並列に接続された大容量コンデンサと、前
記大容量の直列及び並列コンデンサの端子電圧をそれぞ
れ検出する第１及び第２のセンサと、前記第１センサの
検出信号により前記直列コンデンサの端子電圧がある所
定値以上である時は、前記モータ駆動回路から前記直列
コンデンサへ流入する電流を制限する第１電流制限手段
と、前記第２センサの検出信号により前記並列コンデン
サの端子電圧がある所定値以上である時は、前記モータ
駆動回路、前記直列コンデンサ及び前記バッテリーの少
なくとも一つから前記並列コンデンサへ流入する電流を
制限する第２電流制限手段とをモータ駆動のための電源
装置に具備させる。請求項６に記載した発明では、請求
項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の
モータ駆動のための電源装置において、前記大容量コン
デンサを、電気二重相コンデンサとする。 請求項７に記
載した発明では、請求項１から請求項６のうちのいずれ
か１の請求項に記載したモータ駆動のための電源装置に
おいて、前記大容量コンデンサは電気二重相コンデンサ
を複数直列に結合したコンデンサとする。
【０００５】
【作用】バッテリーの端子電圧を検出し、バッテリーの
流入及び流出電流を制限することで、バッテリーの劣化
を防ぐことができる。また、大容量コンデンサの端子電
圧を検出し、十分充電されたコンデンサには流入電流が
制限されることで、コンデンサの破壊を防止でき、電源
装置の寿命を延ばすことができる。また、バッテリ及び
大容量コンデンサの両端子電圧に応じて、駆動回路へ大
容量コンデンサから優先的に電流を供給し、回生時には
バッテリから優先的に充電することで、バッテリの充放
電量が減少することでバッテリの寿命をのばすことがで
きる。また、回生電力がバッテリ及び並列コンデンサの
充電能力を越える場合、バッテリ及び並列コンデンサへ
の充電を制限し、直列コンデンサに充電することで、バ
ッテリ及び並列コンデンサの劣化を防ぐことができる。
流入及び流出電流を制限することで、バッテリーの劣化
を防ぐことができる。また、大容量コンデンサの端子電
圧を検出し、十分充電されたコンデンサには流入電流が
制限されることで、コンデンサの破壊を防止でき、電源
装置の寿命を延ばすことができる。また、バッテリ及び
大容量コンデンサの両端子電圧に応じて、駆動回路へ大
容量コンデンサから優先的に電流を供給し、回生時には
バッテリから優先的に充電することで、バッテリの充放
電量が減少することでバッテリの寿命をのばすことがで
きる。また、回生電力がバッテリ及び並列コンデンサの
充電能力を越える場合、バッテリ及び並列コンデンサへ
の充電を制限し、直列コンデンサに充電することで、バ
ッテリ及び並列コンデンサの劣化を防ぐことができる。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明による電源装置の一実施例を
用いた電気自動車の駆動制御回路図である。本実施例で
ある直流電源装置１から供給される電力は、ブリッジ及
び平滑コンデンサから成るモータドライバ２を介して三
相交流に変換され、ＤＣブラシレスモータ３へ供給され
る。ブラシレスモータ３の回転軸は、自動車の駆動機構
に連結されるとともに、回転子位置検出器としてのレゾ
ルバ４に接続されている。レゾルバ回路５は、レゾルバ
４を励磁してレゾルバ信号を入力し、電流波形制御回路
６へ励磁位置を表す信号を出力する。電流波形制御回路
６はベースドライブ回路７を通して電源装置１及びイン
バータ２へトランジスタ駆動信号を送出する。このトラ
ンジスタ駆動信号によって、励磁位置信号に基づくブラ
シレスモータ３の所望運転が行われ、また後述するよう
にマイクロコンピュータ８からの信号に従って電源装置
１の制御が行われる。マイクロコンピュータ８には、ア
クセルペダルの踏み込み量に応じた電圧を発生するアク
セルセンサや自動車の速度を検出する速度センサからの
信号の他に、バッテリー端子電圧を検出するセンサ９及
びコンデンサ端子電圧を検出するセンサ１０等の各種検
出信号も入力する。後述するように、センサ９及び１０
からの信号に従って電源装置１の動作が制御される。
用いた電気自動車の駆動制御回路図である。本実施例で
ある直流電源装置１から供給される電力は、ブリッジ及
び平滑コンデンサから成るモータドライバ２を介して三
相交流に変換され、ＤＣブラシレスモータ３へ供給され
る。ブラシレスモータ３の回転軸は、自動車の駆動機構
に連結されるとともに、回転子位置検出器としてのレゾ
ルバ４に接続されている。レゾルバ回路５は、レゾルバ
４を励磁してレゾルバ信号を入力し、電流波形制御回路
６へ励磁位置を表す信号を出力する。電流波形制御回路
６はベースドライブ回路７を通して電源装置１及びイン
バータ２へトランジスタ駆動信号を送出する。このトラ
ンジスタ駆動信号によって、励磁位置信号に基づくブラ
シレスモータ３の所望運転が行われ、また後述するよう
にマイクロコンピュータ８からの信号に従って電源装置
１の制御が行われる。マイクロコンピュータ８には、ア
クセルペダルの踏み込み量に応じた電圧を発生するアク
セルセンサや自動車の速度を検出する速度センサからの
信号の他に、バッテリー端子電圧を検出するセンサ９及
びコンデンサ端子電圧を検出するセンサ１０等の各種検
出信号も入力する。後述するように、センサ９及び１０
からの信号に従って電源装置１の動作が制御される。
【０００７】本実施例である電源装置１の構成を図１を
参照しながら説明する。バッテリー１１は発光ダイオー
ド１２及びベースドライブ回路７用電源と並列に接続さ
れている。さらにバッテリー１１はコンデンサＣ２と直
列に接続され、コンデンサＣ２は発光ダイオード１３と
並列に接続されている。バッテリー１１の正電極は、コ
ンデンサＣ２の負端子に接続されると共に、トランジス
タＴｒ１のコレクタ電極とトランジスタＴｒ２のエミッ
タ電極とに接続されている。トランジスタＴｒ１のエミ
ッタ電極とトランジスタＴｒ２のコレクタ電極とは、コ
ンデンサＣ２の正端子及びトランジスタＴｒ３のコレク
タ電極に接続されている。トランジスタＴｒ３のエミッ
タ−コレクタ電極間にはダイオードＤ１が接続されてい
る。トランジスタＴｒ３のエミッタ電極にはコンデンサ
Ｃ１の正端子が接続され、コンデンサＣ１と並列に発光
ダイオード１４が接続されている。コンデンサＣ１はト
ランジスタＴｒ３及びダイオードＤ１とトランジスタＴ
ｒ１及びＴｒ２とを介してバッテリー１１に対して並列
に接続されている。以下、コンデンサＣ１を並列コンデ
ンサ、コンデンサＣ２を直列コンデンサという。なお、
本実施例におけるバッテリー１１は電圧２４０Ｖの蓄電
池であり、コンデンサＣ１及びＣ２は電気２重層コンデ
ンサのような単位体積当たりの容量の大きいものである
ことが望ましく、更に、低抵抗で出力密度が大きい大容
量コンデンサが望ましい。コンデンサの容量はその占有
する体積とのバランスを考慮して決めることができ、本
実施例では、Ｃ１及びＣ２を含めて、例えば９Ｆ以上あ
ると良い。また、コンデンサＣ１及びＣ２は、複数のコ
ンデンサを直列に接続した構成でも良い。この構成にす
ると各コンデンサの耐圧を低く設定することができる。
電源装置１の正端子には直列コンデンサＣ２の正端子と
トランジスタＴｒ３のコレクタ電極とが接続されてお
り、電源装置１の負端子にはバッテリー１１の負電極及
び直列コンデンサＣ２の負端子とが接続されている。電
源装置１の正端子及び負端子は、平滑コンデンサＣ３を
介してインバータ２に接続されている。また、ベースド
ライブ回路７からのトランジスタ駆動信号はトランジス
タＴｒ１、Ｔｒ２及びＴｒ３の各ベース電極に入力し、
各トランジスタのスイッチング動作を制御する。なお、
上記回路において、モータドライバ２と電源装置１の間
に直流リアクトルを介挿しても良い。
参照しながら説明する。バッテリー１１は発光ダイオー
ド１２及びベースドライブ回路７用電源と並列に接続さ
れている。さらにバッテリー１１はコンデンサＣ２と直
列に接続され、コンデンサＣ２は発光ダイオード１３と
並列に接続されている。バッテリー１１の正電極は、コ
ンデンサＣ２の負端子に接続されると共に、トランジス
タＴｒ１のコレクタ電極とトランジスタＴｒ２のエミッ
タ電極とに接続されている。トランジスタＴｒ１のエミ
ッタ電極とトランジスタＴｒ２のコレクタ電極とは、コ
ンデンサＣ２の正端子及びトランジスタＴｒ３のコレク
タ電極に接続されている。トランジスタＴｒ３のエミッ
タ−コレクタ電極間にはダイオードＤ１が接続されてい
る。トランジスタＴｒ３のエミッタ電極にはコンデンサ
Ｃ１の正端子が接続され、コンデンサＣ１と並列に発光
ダイオード１４が接続されている。コンデンサＣ１はト
ランジスタＴｒ３及びダイオードＤ１とトランジスタＴ
ｒ１及びＴｒ２とを介してバッテリー１１に対して並列
に接続されている。以下、コンデンサＣ１を並列コンデ
ンサ、コンデンサＣ２を直列コンデンサという。なお、
本実施例におけるバッテリー１１は電圧２４０Ｖの蓄電
池であり、コンデンサＣ１及びＣ２は電気２重層コンデ
ンサのような単位体積当たりの容量の大きいものである
ことが望ましく、更に、低抵抗で出力密度が大きい大容
量コンデンサが望ましい。コンデンサの容量はその占有
する体積とのバランスを考慮して決めることができ、本
実施例では、Ｃ１及びＣ２を含めて、例えば９Ｆ以上あ
ると良い。また、コンデンサＣ１及びＣ２は、複数のコ
ンデンサを直列に接続した構成でも良い。この構成にす
ると各コンデンサの耐圧を低く設定することができる。
電源装置１の正端子には直列コンデンサＣ２の正端子と
トランジスタＴｒ３のコレクタ電極とが接続されてお
り、電源装置１の負端子にはバッテリー１１の負電極及
び直列コンデンサＣ２の負端子とが接続されている。電
源装置１の正端子及び負端子は、平滑コンデンサＣ３を
介してインバータ２に接続されている。また、ベースド
ライブ回路７からのトランジスタ駆動信号はトランジス
タＴｒ１、Ｔｒ２及びＴｒ３の各ベース電極に入力し、
各トランジスタのスイッチング動作を制御する。なお、
上記回路において、モータドライバ２と電源装置１の間
に直流リアクトルを介挿しても良い。
【０００８】発光ダイオード１２−１４はそれぞれバッ
テリー１１、コンデンサＣ１及びＣ２の端子電圧に対応
した光量の光を放出する。従って、各発光ダイオードは
フォトトランジスタと対になって、バッテリー１１、コ
ンデンサＣ１及びＣ２の端子電圧を検出するセンサ９及
び１０を構成している。
テリー１１、コンデンサＣ１及びＣ２の端子電圧に対応
した光量の光を放出する。従って、各発光ダイオードは
フォトトランジスタと対になって、バッテリー１１、コ
ンデンサＣ１及びＣ２の端子電圧を検出するセンサ９及
び１０を構成している。
【０００９】図２は、本実施例におけるバッテリー及び
コンデンサの端子電圧センサの回路図である。フォトト
ランジスタ１０１及び抵抗Ｒ２とフォトトランジスタ１
０２及び抵抗Ｒ３とは、調整抵抗Ｒ１を挟んで並列に接
続されている。この調整抵抗は、後述するオペアンプの
反転入力端子及び非反転入力端子に入力される電圧のバ
ランスを調整する者である。抵抗Ｒ２及びＲ３は電源電
圧５Ｖに接続され、抵抗Ｒ１はその中間タップで接地さ
れている。フォトトランジスタ１０１及び１０２の各エ
ミッタ電極はオペアンプ１０４の非反転端子及び反転端
子にそれぞれ接続されている。オペアンプ１０４は差動
増幅器（コンパレータ）として動作し、その出力端子は
トランジスタ１０５のベース電極に接続されている。フ
ォトトランジスタ１０１は、端子電圧を検出するための
発光ダイオード（１２、１３、又は１４）からの光を受
光する。一方、フォトトランジスタ１０２は補償用の発
光ダイオード１０３からの光を受光する。発光ダイオー
ド１０３は抵抗Ｒ４を通して電源５Ｖに接続され、また
トランジスタ１０５のコレクタ電極に接続されている。
そしてトランジスタ１０５のエミッタ電極からセンサ出
力が取り出され、マイクロコンピュータユニット８へ送
出される。バッテリー１１の端子電圧センサ９とコンデ
ンサＣ１及びＣ２の端子電圧センサ１０は、いずれも図
２に示す回路構成を有している。
コンデンサの端子電圧センサの回路図である。フォトト
ランジスタ１０１及び抵抗Ｒ２とフォトトランジスタ１
０２及び抵抗Ｒ３とは、調整抵抗Ｒ１を挟んで並列に接
続されている。この調整抵抗は、後述するオペアンプの
反転入力端子及び非反転入力端子に入力される電圧のバ
ランスを調整する者である。抵抗Ｒ２及びＲ３は電源電
圧５Ｖに接続され、抵抗Ｒ１はその中間タップで接地さ
れている。フォトトランジスタ１０１及び１０２の各エ
ミッタ電極はオペアンプ１０４の非反転端子及び反転端
子にそれぞれ接続されている。オペアンプ１０４は差動
増幅器（コンパレータ）として動作し、その出力端子は
トランジスタ１０５のベース電極に接続されている。フ
ォトトランジスタ１０１は、端子電圧を検出するための
発光ダイオード（１２、１３、又は１４）からの光を受
光する。一方、フォトトランジスタ１０２は補償用の発
光ダイオード１０３からの光を受光する。発光ダイオー
ド１０３は抵抗Ｒ４を通して電源５Ｖに接続され、また
トランジスタ１０５のコレクタ電極に接続されている。
そしてトランジスタ１０５のエミッタ電極からセンサ出
力が取り出され、マイクロコンピュータユニット８へ送
出される。バッテリー１１の端子電圧センサ９とコンデ
ンサＣ１及びＣ２の端子電圧センサ１０は、いずれも図
２に示す回路構成を有している。
【００１０】フォトトランジスタ１０１を流れる電流は
端子電圧検出用の発光ダイオードからの光量に従って変
化する。またフォトトランジスタ１０２を流れる電流Ｉ
ｃは補償用の発光ダイオード１０３からの光量に従って
変化する。したがって、例えばバッテリー１１の端子電
圧が低下すると、それに応じて発光ダイオード１２の発
光光量が減少し、フォトトランジスタ１０１に流れる電
流が減少する。これによってオペアンプ１０４の非反転
端子の電圧が低下し、オペアンプ１０４の出力電圧が低
下してトランジスタ１０５のベース電流が減少する。こ
れにより発光ダイオード１０３に流れる電流ＩFを発光
ダイオード１２と同等レベルに減少させることができ
る。即ち、双方の電気的及び光学的状況を等しく設定す
ることができる。したがって、フォトトランジスタ１０
１及び１０２の特性と発光ダイオード１２及び１０３の
特性とをそれぞれ等しく選択することで、発光ダイオー
ド及びフォトトランジスタの経時特性変化及び温度特性
変化を相殺することができ、それらの変化を補償したセ
ンサ出力を得ることができる。このような光学的センサ
を用いることで、バッテリー１１、コンデンサＣ１及び
Ｃ２の各端子電圧を電気的にアイソレートした形で検出
することができる。
端子電圧検出用の発光ダイオードからの光量に従って変
化する。またフォトトランジスタ１０２を流れる電流Ｉ
ｃは補償用の発光ダイオード１０３からの光量に従って
変化する。したがって、例えばバッテリー１１の端子電
圧が低下すると、それに応じて発光ダイオード１２の発
光光量が減少し、フォトトランジスタ１０１に流れる電
流が減少する。これによってオペアンプ１０４の非反転
端子の電圧が低下し、オペアンプ１０４の出力電圧が低
下してトランジスタ１０５のベース電流が減少する。こ
れにより発光ダイオード１０３に流れる電流ＩFを発光
ダイオード１２と同等レベルに減少させることができ
る。即ち、双方の電気的及び光学的状況を等しく設定す
ることができる。したがって、フォトトランジスタ１０
１及び１０２の特性と発光ダイオード１２及び１０３の
特性とをそれぞれ等しく選択することで、発光ダイオー
ド及びフォトトランジスタの経時特性変化及び温度特性
変化を相殺することができ、それらの変化を補償したセ
ンサ出力を得ることができる。このような光学的センサ
を用いることで、バッテリー１１、コンデンサＣ１及び
Ｃ２の各端子電圧を電気的にアイソレートした形で検出
することができる。
【００１１】次に、図３から図９を参照しながら本実施
例の動作を説明する。図３は、図１に示す駆動制御回路
の処理の流れを示すフローチャートである。先ず、初期
設定（ステップ５０１）が行われた後、入力処理が行わ
れる（ステップ５０２）。入力処理によって、図４に示
すように、各種センサからの信号がマイクロコンピュー
タユニット８に入力する。上述したバッテリー１１の端
子電圧センサ９やコンデンサＣ１及びＣ２の端子電圧セ
ンサ１０からの信号も同様に読み込まれる。以上のセン
サ信号に基づいてトルク決定が行われる（ステップ５０
３）。
例の動作を説明する。図３は、図１に示す駆動制御回路
の処理の流れを示すフローチャートである。先ず、初期
設定（ステップ５０１）が行われた後、入力処理が行わ
れる（ステップ５０２）。入力処理によって、図４に示
すように、各種センサからの信号がマイクロコンピュー
タユニット８に入力する。上述したバッテリー１１の端
子電圧センサ９やコンデンサＣ１及びＣ２の端子電圧セ
ンサ１０からの信号も同様に読み込まれる。以上のセン
サ信号に基づいてトルク決定が行われる（ステップ５０
３）。
【００１２】本実施例の動作には、定常走行時及び加速
時の放電動作（ステップ５０４）と回生時の回生動作
（ステップ５０５）とがある。
時の放電動作（ステップ５０４）と回生時の回生動作
（ステップ５０５）とがある。
【００１３】定常走行及び加速時 定常走行時は消費電力が少ないために、バッテリー１１
からの電力で十分であるが、直列コンデンサＣ２が充電
されていれば、直列コンデンサＣ２が放電される。図５
に示すように、まずマイクロコンピュータ８は直列コン
デンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２をセンサ１０から入力する
と、端子電圧Ｖｃ２が所定値以下（この場合、電位差
０）であるか否かを判断する。所定値より大きい電圧で
あれば、直列コンデンサＣ２が充電されているから、マ
イクロコンピュータ８は電流波形制御回路６及びベース
ドライブ回路７を介してトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２及
びＴｒ３をＯＦＦにし、直列コンデンサＣ２からの放電
を行う。一方、端子電圧Ｖｃ２が所定値以下となると、
バッテリー１１から放電される。また、並列コンデンサ
Ｃ１からダイオードＤ１を介して電流が供給される。こ
のとき、バッテリー１１からの放電電流が所定値Ｉｓ
（バッテリー劣化特性から決定される）より大きくなら
ないように、トランジスタＴｒ１を所定の通流比でスイ
ッチングする。過度の放電電流によるバッテリー１１の
劣化を防ぐためである。その際、トランジスタＴｒ２は
ＯＮとなり、還流ダイオードとして機能する。
からの電力で十分であるが、直列コンデンサＣ２が充電
されていれば、直列コンデンサＣ２が放電される。図５
に示すように、まずマイクロコンピュータ８は直列コン
デンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２をセンサ１０から入力する
と、端子電圧Ｖｃ２が所定値以下（この場合、電位差
０）であるか否かを判断する。所定値より大きい電圧で
あれば、直列コンデンサＣ２が充電されているから、マ
イクロコンピュータ８は電流波形制御回路６及びベース
ドライブ回路７を介してトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２及
びＴｒ３をＯＦＦにし、直列コンデンサＣ２からの放電
を行う。一方、端子電圧Ｖｃ２が所定値以下となると、
バッテリー１１から放電される。また、並列コンデンサ
Ｃ１からダイオードＤ１を介して電流が供給される。こ
のとき、バッテリー１１からの放電電流が所定値Ｉｓ
（バッテリー劣化特性から決定される）より大きくなら
ないように、トランジスタＴｒ１を所定の通流比でスイ
ッチングする。過度の放電電流によるバッテリー１１の
劣化を防ぐためである。その際、トランジスタＴｒ２は
ＯＮとなり、還流ダイオードとして機能する。
【００１４】ところで、上述のようにＶｃ２を見て、Ｔ
ｒ１をＯＮするタイミングを図っても良い。コンデンサ
Ｃ１の端子電圧Ｖｃ１を見て、Ｔｒ１をＯＮするタイミ
ングとしても良い。例えば、Ｖｃ１が一定速度で減少す
ると判断したときである。このような場合はＶｃ２は既
に消費され、Ｃ１が放電を開始しているからである。ま
た、Ｃ２が所定値となったときにＴｒ３をＯＮとし、そ
の後Ｃ１が所定値以下となったタイミングでＴｒ１をＯ
Ｎとしても良い。
ｒ１をＯＮするタイミングを図っても良い。コンデンサ
Ｃ１の端子電圧Ｖｃ１を見て、Ｔｒ１をＯＮするタイミ
ングとしても良い。例えば、Ｖｃ１が一定速度で減少す
ると判断したときである。このような場合はＶｃ２は既
に消費され、Ｃ１が放電を開始しているからである。ま
た、Ｃ２が所定値となったときにＴｒ３をＯＮとし、そ
の後Ｃ１が所定値以下となったタイミングでＴｒ１をＯ
Ｎとしても良い。
【００１５】回生時 回生運転が行われているとき、モータ３は発電機として
動作し、その発生電力がインバータ２のダイオードを通
して整流されて電源装置１へ流入する。この電力を無駄
にすることなく蓄積することが特に電気自動車などでは
重要である。回生電力が小さい場合（低速時の回生） 図６において、マイクロコンピュータ８はセンサ９から
バッテリー１１の端子電圧ＶＢを検知し、端子電圧ＶＢ
が所定値以下であれば、ベースドライブ回路７からの駆
動信号によりトランジスタＴｒ１をＯＮに、トランジス
タＴｒ２を所定通流比でスイッチングする。トランジス
タＴｒ２のスイッチングによって、所定値以下の電流で
バッテリー１１を充電することができる。端子電圧ＶＢ
が所定値より高ければ、バッテリー１１への充電は行わ
れない。なお、本実施例では、バッテリーへ充電するか
否かのＶＢの所定値をバッテリーが十分充電されたとき
の値においている。また、マイクロコンピュータ８はセ
ンサ１０から並列コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃ１を読
み込み、端子電圧Ｖｃ１が所定値以上であれば並列コン
デンサＣ１が充電されていると判断し、トランジスタＴ
ｒ３をＯＦＦにする。端子電圧Ｖｃ１が所定値に達して
いないと、トランジスタＴｒ３をＯＮにして回生電流を
並列コンデンサＣ１へ蓄積する。回生電力が大きい場合（高速時の回生） バッテリー１１及び並列コンデンサＣ１の充電能力を超
える回生電力が発生した場合は、トランジスタＴｒ１−
Ｔｒ３をＯＦＦにして、直列コンデンサＣ２に充電す
る。ここで、充電能力を越える場合とは、バッテリ１１
の場合には充電電流が所定値を越える場合で、並列コン
デンサＣ１の場合には充電電圧が所定値を越える場合を
いう。マイクロコンピュータ８はセンサ１０によってコ
ンデンサＣ２の端子電圧が所定値に達したことを検知す
ると、電流波形制御回路を介して、ベースドライブ回路
に指令信号を出力し、回生電力を電源装置１へ回生しな
いように制御する。以上の電流の流れは、図９に示され
ている。
動作し、その発生電力がインバータ２のダイオードを通
して整流されて電源装置１へ流入する。この電力を無駄
にすることなく蓄積することが特に電気自動車などでは
重要である。回生電力が小さい場合（低速時の回生） 図６において、マイクロコンピュータ８はセンサ９から
バッテリー１１の端子電圧ＶＢを検知し、端子電圧ＶＢ
が所定値以下であれば、ベースドライブ回路７からの駆
動信号によりトランジスタＴｒ１をＯＮに、トランジス
タＴｒ２を所定通流比でスイッチングする。トランジス
タＴｒ２のスイッチングによって、所定値以下の電流で
バッテリー１１を充電することができる。端子電圧ＶＢ
が所定値より高ければ、バッテリー１１への充電は行わ
れない。なお、本実施例では、バッテリーへ充電するか
否かのＶＢの所定値をバッテリーが十分充電されたとき
の値においている。また、マイクロコンピュータ８はセ
ンサ１０から並列コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃ１を読
み込み、端子電圧Ｖｃ１が所定値以上であれば並列コン
デンサＣ１が充電されていると判断し、トランジスタＴ
ｒ３をＯＦＦにする。端子電圧Ｖｃ１が所定値に達して
いないと、トランジスタＴｒ３をＯＮにして回生電流を
並列コンデンサＣ１へ蓄積する。回生電力が大きい場合（高速時の回生） バッテリー１１及び並列コンデンサＣ１の充電能力を超
える回生電力が発生した場合は、トランジスタＴｒ１−
Ｔｒ３をＯＦＦにして、直列コンデンサＣ２に充電す
る。ここで、充電能力を越える場合とは、バッテリ１１
の場合には充電電流が所定値を越える場合で、並列コン
デンサＣ１の場合には充電電圧が所定値を越える場合を
いう。マイクロコンピュータ８はセンサ１０によってコ
ンデンサＣ２の端子電圧が所定値に達したことを検知す
ると、電流波形制御回路を介して、ベースドライブ回路
に指令信号を出力し、回生電力を電源装置１へ回生しな
いように制御する。以上の電流の流れは、図９に示され
ている。
【００１６】このようにして直列コンデンサＣ２に充電
された電荷をバッテリー１１及び並列コンデンサＣ１へ
分配する充電処理ルーチンが図７に示されている。ま
ず、マイクロコンピュータ８は充電モードであるか否か
を判断する。この充電モードは、電気自動車の場合、車
外から充電を行うものであり、例えば運転席よりボタン
スイッチでモード指定を行う。充電モードであれば、セ
ンサ９からのバッテリー端子電圧ＶBが基準値以上であ
るか否かを判断する。基準値以上であれば充電不可であ
るからトランジスタＴｒ１及びＴｒ２はＯＦＦにする。
基準値より低ければ、トランジスタＴｒ１をＯＮにし、
トランジスタＴｒ２を所定の通流比でスイッチングす
る。これによってバッテリー１１は所定電流以下で充電
される。
された電荷をバッテリー１１及び並列コンデンサＣ１へ
分配する充電処理ルーチンが図７に示されている。ま
ず、マイクロコンピュータ８は充電モードであるか否か
を判断する。この充電モードは、電気自動車の場合、車
外から充電を行うものであり、例えば運転席よりボタン
スイッチでモード指定を行う。充電モードであれば、セ
ンサ９からのバッテリー端子電圧ＶBが基準値以上であ
るか否かを判断する。基準値以上であれば充電不可であ
るからトランジスタＴｒ１及びＴｒ２はＯＦＦにする。
基準値より低ければ、トランジスタＴｒ１をＯＮにし、
トランジスタＴｒ２を所定の通流比でスイッチングす
る。これによってバッテリー１１は所定電流以下で充電
される。
【００１７】また、マイクロコンピュータ８はセンサ１
０から並列コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃ１を読み込
み、Ｖｃ１が所定値以上であれば充電不可であるからト
ランジスタＴｒ３をＯＦＦにする。端子電圧Ｖｃ１が所
定値に達していない場合は、トランジスタＴｒ３をＯＮ
にして並列コンデンサＣ１へ電荷を蓄積する。なお、車
両停止時には全てのトランジスタはＯＦＦ状態である。
０から並列コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｃ１を読み込
み、Ｖｃ１が所定値以上であれば充電不可であるからト
ランジスタＴｒ３をＯＦＦにする。端子電圧Ｖｃ１が所
定値に達していない場合は、トランジスタＴｒ３をＯＮ
にして並列コンデンサＣ１へ電荷を蓄積する。なお、車
両停止時には全てのトランジスタはＯＦＦ状態である。
【００１８】図１０は、本発明の第２実施例を示す概略
的回路図である。なお、同図では端子電圧検出用の発光
ダイオード１２−１４とセンサ９及び１０とが明記され
ていないが、図１に示す第１実施例と同様に設けられて
いることに注意されたい。また、図中のモータドライバ
とは、図１におけるインバータ２及びその制御系を示し
ている。本実施例では、直列コンデンサＣ２の正端子と
モータドライバとの間にトランジスタＴｒ４及びＴｒ５
が設けられている。トランジスタＴｒ４のコレクタ及び
エミッタ電極がトランジスタＴｒ５のエミッタ及びコレ
クタ電極にそれぞれ接続され、トランジスタＴｒ４のコ
レクタ側が直列コンデンサＣ２の正端子へ、エミッタ側
がモータドライバへ各々接続されている。なお、Ｔｒ４
及びＴｒ５をソリッドステートリレーとして構成しても
良く、また、機械式リレーに代えてもよい。本実施例で
は、直列コンデンサと並列コンデンサに使用順位をなく
すことができる。本実施例の動作は次の通りである。
的回路図である。なお、同図では端子電圧検出用の発光
ダイオード１２−１４とセンサ９及び１０とが明記され
ていないが、図１に示す第１実施例と同様に設けられて
いることに注意されたい。また、図中のモータドライバ
とは、図１におけるインバータ２及びその制御系を示し
ている。本実施例では、直列コンデンサＣ２の正端子と
モータドライバとの間にトランジスタＴｒ４及びＴｒ５
が設けられている。トランジスタＴｒ４のコレクタ及び
エミッタ電極がトランジスタＴｒ５のエミッタ及びコレ
クタ電極にそれぞれ接続され、トランジスタＴｒ４のコ
レクタ側が直列コンデンサＣ２の正端子へ、エミッタ側
がモータドライバへ各々接続されている。なお、Ｔｒ４
及びＴｒ５をソリッドステートリレーとして構成しても
良く、また、機械式リレーに代えてもよい。本実施例で
は、直列コンデンサと並列コンデンサに使用順位をなく
すことができる。本実施例の動作は次の通りである。
【００１９】車両停止時 全てのトランジスタはＯＦＦ状態である。加速及び定速走行時 直列コンデンサＣ２の端子電圧が所定値以上であれば、
マイクロコンピュータ８はトランジスタＴｒ４及びＴｒ
５を共にＯＮ状態にし、直列コンデンサＣ２から放電す
る。そして、直列コンデンサＣ２の放電が終了すると
（即ち、端子電圧が所定値以下になると）、Ｔｒ４及び
Ｔｒ５をオフし、その後バッテリー１１からトランジス
タＴｒ１のスイッチングによって所定値Ｉｓ以下の電流
で放電が行われる。また、並列コンデンサＣ１からダイ
オードＤ１を通して供給される。このように大きな電力
を必要とする加速時であっても、バッテリー１１からの
放電を所定値Ｉｓ以内に抑えることができる。尚、Ｔｒ
１がスイッチングする際、トランジスタＴｒ２はＯＮと
なり、還流ダイオードとして機能する。なお、第２実施
例においては、Ｃ２の所定値をある程度高くしても問題
は少ない。定速走行時 直列コンデンサＣ２を放電した後は、バッテリー１１か
らの電流がトランジスタＴｒ２を通して供給される。そ
の際、既に述べたように、トランジスタＴｒ１は所定の
通流比でスイッチングされ、バッテリー１１から流出す
る電流を所定値以下に制限することができる。低速時の回生 センサ９によってバッテリー１１の端子電圧ＶBを検知
する。そして端子電圧ＶBが所定値以下であれば、ベー
スドライブ回路７からの駆動信号によりトランジスタＴ
ｒ１をＯＮに、トランジスタＴｒ２を所定通流比でスイ
ッチングする。端子電圧ＶBが所定値より高ければ、バ
ッテリー１１への充電は行われない。また、マイクロコ
ンピュータ８はセンサ１０から並列コンデンサＣ１の端
子電圧Ｖｃ１を読み込み、端子電圧Ｖｃ１が所定値以上
であれば並列コンデンサＣ１が充電されていると判断
し、トランジスタＴｒ３をＯＦＦにする。端子電圧Ｖｃ
１が所定値に達していないと、トランジスタＴｒ３をＯ
Ｎにして回生電流を並列コンデンサＣ１へ蓄積する。マ
イクロコンピュータ８は、直列コンデンサＣ２が十分充
電されていればトランジスタＴｒ４及びＴｒ５をＯＦＦ
にし、充電されていなければＯＮする。なお、上記にお
いてＴｒ４がＯＮするときは、Ｔｒ２はＯＦＦするよう
な構成とされている。高速時の回生 トランジスタＴｒ１−Ｔｒ３をＯＦＦに、トランジスタ
Ｔｒ４及びＴｒ５をＯＮにして、直列コンデンサＣ２に
充電する。マイクロコンピュータ８はセンサ１０によっ
てコンデンサＣ２の端子電圧が所定値に達したことを検
知すると、回生電力を電源装置１へ回生しないように制
御する。
マイクロコンピュータ８はトランジスタＴｒ４及びＴｒ
５を共にＯＮ状態にし、直列コンデンサＣ２から放電す
る。そして、直列コンデンサＣ２の放電が終了すると
（即ち、端子電圧が所定値以下になると）、Ｔｒ４及び
Ｔｒ５をオフし、その後バッテリー１１からトランジス
タＴｒ１のスイッチングによって所定値Ｉｓ以下の電流
で放電が行われる。また、並列コンデンサＣ１からダイ
オードＤ１を通して供給される。このように大きな電力
を必要とする加速時であっても、バッテリー１１からの
放電を所定値Ｉｓ以内に抑えることができる。尚、Ｔｒ
１がスイッチングする際、トランジスタＴｒ２はＯＮと
なり、還流ダイオードとして機能する。なお、第２実施
例においては、Ｃ２の所定値をある程度高くしても問題
は少ない。定速走行時 直列コンデンサＣ２を放電した後は、バッテリー１１か
らの電流がトランジスタＴｒ２を通して供給される。そ
の際、既に述べたように、トランジスタＴｒ１は所定の
通流比でスイッチングされ、バッテリー１１から流出す
る電流を所定値以下に制限することができる。低速時の回生 センサ９によってバッテリー１１の端子電圧ＶBを検知
する。そして端子電圧ＶBが所定値以下であれば、ベー
スドライブ回路７からの駆動信号によりトランジスタＴ
ｒ１をＯＮに、トランジスタＴｒ２を所定通流比でスイ
ッチングする。端子電圧ＶBが所定値より高ければ、バ
ッテリー１１への充電は行われない。また、マイクロコ
ンピュータ８はセンサ１０から並列コンデンサＣ１の端
子電圧Ｖｃ１を読み込み、端子電圧Ｖｃ１が所定値以上
であれば並列コンデンサＣ１が充電されていると判断
し、トランジスタＴｒ３をＯＦＦにする。端子電圧Ｖｃ
１が所定値に達していないと、トランジスタＴｒ３をＯ
Ｎにして回生電流を並列コンデンサＣ１へ蓄積する。マ
イクロコンピュータ８は、直列コンデンサＣ２が十分充
電されていればトランジスタＴｒ４及びＴｒ５をＯＦＦ
にし、充電されていなければＯＮする。なお、上記にお
いてＴｒ４がＯＮするときは、Ｔｒ２はＯＦＦするよう
な構成とされている。高速時の回生 トランジスタＴｒ１−Ｔｒ３をＯＦＦに、トランジスタ
Ｔｒ４及びＴｒ５をＯＮにして、直列コンデンサＣ２に
充電する。マイクロコンピュータ８はセンサ１０によっ
てコンデンサＣ２の端子電圧が所定値に達したことを検
知すると、回生電力を電源装置１へ回生しないように制
御する。
【００２０】図１１は、本発明の第３実施例の概略的回
路図である。ここでも、発光ダイオード１２−１４とセ
ンサ９及び１０とは、図面の煩雑化を避けるために記載
を省略されている。同図において、直列コンデンサＣ２
の正端子は、並列接続されたトランジスタＴｒ１及びダ
イオードＤ１を介してモータドライバに接続され、バッ
テリー１１の正電極及び直列コンデンサＣ２の負端子
は、並列接続されたトランジスタＴｒ２及びダイオード
Ｄ２を介してモータドライバに接続されている。また、
並列コンデンサＣ１の正端子は、並列接続されたトラン
ジスタＴｒ３及びＴｒ４を介してモータドライバに接続
されている。なお、本実施例ではバッテリー１１から流
出する電流を検知する電流センサ（図示せず）と、モー
タドライバの両端の電圧を検知するセンサ（図示せず）
とが設けられている。次に、本実施例の動作を説明す
る。
路図である。ここでも、発光ダイオード１２−１４とセ
ンサ９及び１０とは、図面の煩雑化を避けるために記載
を省略されている。同図において、直列コンデンサＣ２
の正端子は、並列接続されたトランジスタＴｒ１及びダ
イオードＤ１を介してモータドライバに接続され、バッ
テリー１１の正電極及び直列コンデンサＣ２の負端子
は、並列接続されたトランジスタＴｒ２及びダイオード
Ｄ２を介してモータドライバに接続されている。また、
並列コンデンサＣ１の正端子は、並列接続されたトラン
ジスタＴｒ３及びＴｒ４を介してモータドライバに接続
されている。なお、本実施例ではバッテリー１１から流
出する電流を検知する電流センサ（図示せず）と、モー
タドライバの両端の電圧を検知するセンサ（図示せず）
とが設けられている。次に、本実施例の動作を説明す
る。
【００２１】図１２は、本実施例の放電処理を示すフロ
ーチャートである。まず、マイクロコンピュータ８は、
センサ９からバッテリー端子電圧ＶB及び電流センサか
らバッテリー流出電流ＩBを読み込み、ＶBが所定値Ａよ
り低いか、又はＩBが所定値Ｂより大きい場合には、ト
ランジスタＴｒ１及びＴｒ４をＯＮにし、トランジスタ
Ｔｒ２及びＴｒ３をＯＦＦにする。これによってコンデ
ンサＣ１及びＣ２から電流を供給でき、バッテリー１１
の負担を軽減できる。それ以外の場合は、バッテリー１
１だけで十分対応できるから、トランジスタＴｒ１−Ｔ
ｒ４はＯＦＦにする。
ーチャートである。まず、マイクロコンピュータ８は、
センサ９からバッテリー端子電圧ＶB及び電流センサか
らバッテリー流出電流ＩBを読み込み、ＶBが所定値Ａよ
り低いか、又はＩBが所定値Ｂより大きい場合には、ト
ランジスタＴｒ１及びＴｒ４をＯＮにし、トランジスタ
Ｔｒ２及びＴｒ３をＯＦＦにする。これによってコンデ
ンサＣ１及びＣ２から電流を供給でき、バッテリー１１
の負担を軽減できる。それ以外の場合は、バッテリー１
１だけで十分対応できるから、トランジスタＴｒ１−Ｔ
ｒ４はＯＦＦにする。
【００２２】図１３は、本実施例の回生処理を示すフロ
ーチャートである。同図において、マイクロコンピュー
タ８は、センサ１０から直列コンデンサＣ２の端子電圧
Ｖｃ２を読み込み、所定値Ｃと比較する。Ｖｃ２＞Ｃの
場合、直列コンデンサＣ２が十分充電されていることを
意味するから、トランジスタＴｒ１をＯＦＦ、トランジ
スタＴｒ２をＯＮにする。これによって回生電流がトラ
ンジスタＴｒ２を通してバッテリー１１へ流れる。な
お、トランジスタＴｒ２を所定通流比でスイッチングす
ることでバッテリー１１へ流入する電流の大きさを制限
することもできる。Ｖｃ２≦Ｃの場合、トランジスタＴ
ｒ１をＯＮ、トランジスタＴｒ２をＯＦＦにする。これ
によってバッテリー１１をモータドライバから切り離
し、ダイオードＤ１を通して直列コンデンサＣ２を充電
する。
ーチャートである。同図において、マイクロコンピュー
タ８は、センサ１０から直列コンデンサＣ２の端子電圧
Ｖｃ２を読み込み、所定値Ｃと比較する。Ｖｃ２＞Ｃの
場合、直列コンデンサＣ２が十分充電されていることを
意味するから、トランジスタＴｒ１をＯＦＦ、トランジ
スタＴｒ２をＯＮにする。これによって回生電流がトラ
ンジスタＴｒ２を通してバッテリー１１へ流れる。な
お、トランジスタＴｒ２を所定通流比でスイッチングす
ることでバッテリー１１へ流入する電流の大きさを制限
することもできる。Ｖｃ２≦Ｃの場合、トランジスタＴ
ｒ１をＯＮ、トランジスタＴｒ２をＯＦＦにする。これ
によってバッテリー１１をモータドライバから切り離
し、ダイオードＤ１を通して直列コンデンサＣ２を充電
する。
【００２３】更に、マイクロコンピュータ８は、モータ
ドライバの両端の電圧Ｖinvと並列コンデンサＣ１の端
子電圧Ｖｃ１とを読み込んで両者を比較する。Ｖinv≦
Ｖｃ１の場合、トランジスタＴｒ３及びＴｒ４を共にＯ
ＦＦにする。Ｖinv＞Ｖｃ１の場合、トランジスタＴｒ
３をＯＮ、トランジスタＴｒ４をＯＦＦにする。なお、
本発明の各実施例では電気自動車のモータ駆動について
説明したが、本発明は電気自動車だけに限定されるもの
ではなく、バッテリーを用いてモータを駆動しようとす
る装置一般に適用するできる。
ドライバの両端の電圧Ｖinvと並列コンデンサＣ１の端
子電圧Ｖｃ１とを読み込んで両者を比較する。Ｖinv≦
Ｖｃ１の場合、トランジスタＴｒ３及びＴｒ４を共にＯ
ＦＦにする。Ｖinv＞Ｖｃ１の場合、トランジスタＴｒ
３をＯＮ、トランジスタＴｒ４をＯＦＦにする。なお、
本発明の各実施例では電気自動車のモータ駆動について
説明したが、本発明は電気自動車だけに限定されるもの
ではなく、バッテリーを用いてモータを駆動しようとす
る装置一般に適用するできる。
【００２４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る電源装置は、バッテリーの端子電圧を検出し、バッテ
リーの流入及び流出電流を制限することで、バッテリー
の劣化を防ぐことができる。更に、大容量コンデンサの
端子電圧を検出し、十分充電されたコンデンサには流入
電流が制限されることで、コンデンサを保護することが
でき、電源装置の寿命を延ばすことができる。また、バ
ッテリ及び大容量コンデンサの両端子電圧に応じて、駆
動回路へ大容量コンデンサから優先的に電流を供給し、
回生時にはバッテリから優先的に充電することで、バッ
テリの充放電量が減少することでバッテリの寿命をのば
すことができる。また、回生電力がバッテリ及び並列コ
ンデンサの充電能力を越える場合、バッテリ及び並列コ
ンデンサへの充電を制限し、直列コンデンサに充電する
ことで、バッテリ及び並列コンデンサの劣化を防ぐこと
ができる。
る電源装置は、バッテリーの端子電圧を検出し、バッテ
リーの流入及び流出電流を制限することで、バッテリー
の劣化を防ぐことができる。更に、大容量コンデンサの
端子電圧を検出し、十分充電されたコンデンサには流入
電流が制限されることで、コンデンサを保護することが
でき、電源装置の寿命を延ばすことができる。また、バ
ッテリ及び大容量コンデンサの両端子電圧に応じて、駆
動回路へ大容量コンデンサから優先的に電流を供給し、
回生時にはバッテリから優先的に充電することで、バッ
テリの充放電量が減少することでバッテリの寿命をのば
すことができる。また、回生電力がバッテリ及び並列コ
ンデンサの充電能力を越える場合、バッテリ及び並列コ
ンデンサへの充電を制限し、直列コンデンサに充電する
ことで、バッテリ及び並列コンデンサの劣化を防ぐこと
ができる。
【図１】本発明による電源装置の一実施例を用いた電気
自動車の駆動制御回路図である。
自動車の駆動制御回路図である。
【図２】本実施例におけるバッテリー及びコンデンサの
端子電圧センサの回路図である。
端子電圧センサの回路図である。
【図３】図１の駆動制御回路の概略的動作フローチャー
トである。
トである。
【図４】図３における入力処理ルーチンのフローチャー
トである。
トである。
【図５】図３におけるバッテリー出力処理ルーチンのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図６】図３における回生処理ルーチンのフローチャー
トである。
トである。
【図７】図３における充電処理ルーチンのフローチャー
トである。
トである。
【図８】本実施例の放電状態を示す説明図である。
【図９】本実施例の回生状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施例の概略的回路図である。
【図１１】本発明の第３実施例の概略的回路図である。
【図１２】本実施例のバッテリー出力処理ルーチンのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１３】本実施例の回生処理ルーチンのフローチャー
トである。
トである。
１ 電源装置 ２ インバータ ３ ＤＣブラシレスモータ ４ レゾルバ ５ レゾルバ回路 ６ 電流波形制御回路 ７ ベースドライブ回路 ８ マイクロコンピュータユニット ９ バッテリー端子電圧センサ １０ コンデンサ端子電圧センサ １１ バッテリー １２、１３、１４ 発光ダイオード １０１、１０２ フォトトランジスタ １０３ 補償用発光ダイオード １０４ オペアンプ １０５ トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60L 11/18 H02J 7/00 H02M 7/48 H02P 5/41
Claims (7)
- 【請求項１】 駆動力の少なくとも一部をモータで発生
させる電気自動車のモータ駆動回路に接続される電源装
置であって、 前記モータに電力を供給すると共に、前記モータからの
回生電力によって充電されるバッテリと、 このバッテリと前記駆動回路との間に接続され、電流を
平滑化する平滑化手段と、 前記バッテリに直列に接続された大容量のコンデンサ
と、 前記バッテリの端子電圧を検出するバッテリセンサと、 前記バッテリセンサで検出された端子電圧に応じて、前
記モータ駆動回路及び前記大容量コンデンサの少なくと
も一方と前記バッテリーとの間での電流の流入及び流出
を制限する電流制限手段とを有することを特徴とするモ
ータ駆動のための電源装置。 - 【請求項２】 駆動力の少なくとも一部をモータで発生
させる電気自動車のモータ駆動回路に接続される電源装
置であって、 前記モータに電力を供給すると共に、前記モータからの
回生電力によって充電されるバッテリと、 このバッテリと前記駆動回路との間に接続され、電流を
平滑化する平滑化手段と、 前記バッテリに直列又は並列に接続された大容量のコン
デンサと、 前記バッテリの端子電圧を検出するバッテリセンサと、 前記大容量コンデンサの端子電圧を検出するコンデンサ
センサと、 前記バッテリセンサで検出された端子電圧に応じて、前
記モータ駆動回路及び前記大容量コンデンサの少なくと
も一方と前記バッテリーとの間での電流の流入及び流出
を制限するバッテリ電流制限手段と前記コンデンサセン
サで検出された前記大容量コンデンサの端子電圧がある
所定値以上である時は、前記モータ駆動回路から前記大
容量コンデンサへ流入する電流を制限するコンデンサ電
流制限手段とを有することを特徴とするモータ駆動のた
めの電源装置。 - 【請求項３】 駆動力の少なくとも一部をモータで発生
させる電気自動車のモータ駆動回路に接続される電源装
置であって、 前記モータに電力を供給すると共に、前記モータからの
回生電力によって充電されるバッテリと、 このバッテリと前記駆動回路との間に接続され、電流を
平滑化する平滑化手段と、 前記バッテリに直列に接続された大容量のコンデンサ
と、 前記バッテリの端子電圧を検出するバッテリセンサと、 前記大容量コンデンサの端子電圧を検出するコンデンサ
センサと、 前記バッテリセンサ及びコンデンサセンサで検出された
両端子電圧に応じて、前記駆動回路への電流供給時には
前記大容量コンデンサから優先的に電流を供給し、前記
駆動回路からの回生時には前記バッテリから優先的に充
電する制御手段と、 を有することを特徴とするモータ駆動のための電源装
置。 - 【請求項４】 駆動力の少なくとも一部をモータで発生
させる電気自動車のモータ駆動回路に接続される電源装
置であって、 前記モータに電力を供給すると共に、前記モータからの
回生電力によって充電されるバッテリと、 このバッテリと前記駆動回路との間に接続され、電流を
平滑化する平滑化手段と、 前記バッテリに直列に接続された大容量の直列コンデン
サと、 前記バッテリに並列に接続された大容量の並列コンデン
サと、 前記駆動回路からの回生電力が前記バッテリ及び前記並
列コンデンサの充電能力を越えるか否かを検出する検出
手段と、 この検出手段により充電能力を越える回生電力の発生が
検出された場合、前記駆動回路から前記バッテリ及び前
記並列コンデンサへの充電を制限し、前記直列コンデン
サに充電する制御手段とを有することを特徴とするモー
タ駆動のための電源装置。 - 【請求項５】 モータ駆動回路に接続された電源装置に
おいて、 ２次電池として用いられるバッテリーと、 前記バッテリーに直列及び並列に接続された大容量コン
デンサと、 前記大容量の直列及び並列コンデンサの端子電圧をそれ
ぞれ検出する第１及び第２のセンサと、 前記第１センサの検出信号により前記直列コンデンサの
端子電圧がある所定値以上である時は、前記モータ駆動
回路から前記直列コンデンサへ流入する電流を制限する
第１電流制限手段と、 前記第２センサの検出信号により前記並列コンデンサの
端子電圧がある所定値以上である時は、前記モータ駆動
回路、前記直列コンデンサ及び前記バッテリーの少なく
とも一つから前記並列コンデンサへ流入する電流を制限
する第２電流制限手段と、 を有することを特徴とするモータ駆動のための電源装
置。 - 【請求項６】 前記大容量コンデンサは、電気二重相コ
ンデンサであることを特徴とする請求項１から請求項５
のうちのいずれか１の請求項に記載のモータ駆動のため
の電源装置。 - 【請求項７】 前記大容量コンデンサは電気二重相コン
デンサを複数直列に結合したコンデンサであることを特
徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請
求項に記載のモータ駆動のための電源装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328287A JP2753907B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | モータ駆動のための電源装置 |
| US08/236,156 US5412293A (en) | 1991-11-18 | 1994-05-02 | Power supply for motor usable with an electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328287A JP2753907B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | モータ駆動のための電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146009A JPH05146009A (ja) | 1993-06-11 |
| JP2753907B2 true JP2753907B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=18208545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3328287A Expired - Lifetime JP2753907B2 (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | モータ駆動のための電源装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5412293A (ja) |
| JP (1) | JP2753907B2 (ja) |
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