JPH03203501A - 電動車両の電源切り換え制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電動機の電源として少なくとも二次電池を備
える電動車両に係り、特に、回生時における電源の切り
換え制御方式に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、駆動力源としてモータを搭載した電動車両が
知られている。第１１図は従来の電動車両の構成例を示
す図であり、第１１図（ａ）はモータ２台を直列に配置
して前輪または後輪を駆動する例、同図（ｂ）は前輪と
後輪をそれぞれ別個に設けた２台のモータで駆動する例
、同図（Ｃ）は４輪をそれぞれ別個の４台のモータで駆
動する例であり、図中、５１〜６２は車輪、６３〜７０
はモータ、７１〜７３はディファレンシャルギヤを示し
ている。そして、これらモータを駆動するための電源装
置としては、通常、二次電池（以下、バッテリーと称す
）を直列あるいは並列に接続して使用している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、電動車両においては、回生時においてはホイ
ルモータで発生する逆起電力を使用してバッテリーに対
して充電を行うと共に、回生制動を行うようになされる
が、従来は複数のバッテリーが固定的に並列あるいは直
列に接続されているだけであるので、充電が行われなか
ったり、あるいは大きな充電電流が流れるためにバッテ
リーの劣化が激しく、寿命が短くなるという問題が生じ
ていた。即ち、バッテリーが直列に接続されている場合
には、電源電圧は高いものとなるのに対して、低速走行
時に回生を行う場合にはホイルモータに生じる電圧が低
いので、充電が行われないものである。これに対して、
バッテリーが並列に接続されている場合には、電源電圧
は低いから低速走行時の回生においても充電は可能では
あるが、高速走行時に回生が行われた場合には、ホイル
モータに生じる電圧が高く、従って充電電流は大きいも
のとなるために、バッテリーが劣化し、寿命が短くなる
ものであった。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、回生時
には車速によらず良好な充電を行うことができる電動車
両の電源切り換え制御方式を提供することを目的とする
ものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の電動車両の電源
切り換え制御方式は、電動機の電源として複数の二次電
池ユニットを備え、該複数の二次電池ユニットの接続状
態が走行状態に応じて並列接続あるいは直列接続もしく
は並列接続と直列接続の組合せに切り換え接続されるよ
うになされた電動車両の電源切り換え制御方式において
、前記複数の二次電池ユニットに対して充電を行う場合
には前記複数の二次電池ユニットの接続状態が充電時の
車速に応じて切り換えられることを特徴とする。

［作用および発明の効果コ 本発明においては、電源装置は少なくとも二つの電池ユ
ニットで構成され、これらの電池ユニットは、制御装置
の制御により、車速と負荷電流に応じて切り換えられる
。そして、回生が行われる場合には、充電が良好に行わ
れるように、そのときの車速に応じて電源方式が決定さ
れる。具体的には、車速が閾値未満である場合には、電
池ユニットが並列接続される電源方式とし、閾値以上で
ある場合には、電池ユニットが直列接続される電源方式
となされる。

従って、低速走行時の回生におけるようにモータに生じ
る電圧が低い場合においては、電源電圧が低くなされる
ので、充電を良好に行うことができ、また、高速走行時
の回生におけるようにモータに生じる電圧が高い場合に
は電源電圧も高くなされるので、充電電流はそれ程大き
なものとはならず、電池ユニットの劣化は非常に少ない
。

このように本発明によれば、バッテリーの劣化を伴うこ
となく、充電および回生制動を行うことができる。

［実施例コ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る電動車両の電源切り換え制御方式
の一実施例の構成を示す図であり、図中、１は制御装置
、２は発電機、３はエンジン、４は燃料タンク、５はス
タータ、６はスロットル、７はクラッチ、８は平滑回路
、９は切換回路、１０はバッテリー　１１はモータ制御
回路、１２はモータ、１３はアクセル開度センサ、１４
はブレーキセンサ、１５はシフトレバ−センサラ示ス。

第１図（ａ）において、制御装置１は本発明に係る電動
車両の電源切り換え制御方式の中枢をなすものであって
、マイクロプロセッサ等の演算装置およびＲＡＭ１　Ｒ
ＯＭのメモリ装置で構成され、後述する処理を行うこと
により電源方式を決定すると共に、モータ１２に与える
トルクを決定するものである。また、制御装置１はデジ
タル処理を行うものであるから、各センサからのアナロ
グ入力信号をデジタル化するためにＡ／Ｄ変換器を備え
ている。

発電機２はエンジン３により交流を発生するものであり
、発生された交流は平滑回路８により直流に変換されて
切換回路９に導かれる。エンジン３はガソリン等を燃料
とするが、燃料は燃料タンク４に格納されている。従っ
て、燃料タンク４の容量を大きくすればそれだけ長距離
走行が可能となる。また、スタータ５はエンジン３を始
動するためのものであって、モータで構成され、更に該
スタータ５を始動するためのバッテリー（図示せず）が
搭載される。スロットル６はエンジン３に供給する混合
気の量の調整を行うものであって、その開度は制御線２
０を介して制御装置１から通知される制御信号により決
定され、これによりエンジン３の回転数、従って発電機
２の回転数が制御される。クラッチ７はエンジン３の回
転を発電機２に伝達したり伝達しないようにするための
ものであり、伝達するか否かは制御線２１を介して制御
装置１から通知される制御信号により決定される。なお
、後述する切換回路９を第２図に示すように構成する場
合には、ダイオードＤ８の存在のために発電機２の発電
電圧をバッチ！Ｊ−１０の電圧より低くすることによっ
ても同様の機能を達成することができるので、クラッチ
７を省くことができる。ここで、バッテリー１０の電圧
は、該バッテリー１０が第２図に示すように二つの電池
ユニッ）Ｖｌ、Ｖ２で構成される場合は、これら電池ユ
ニットＶｌ、Ｖ２を並列接続した場合の電圧もしくは直
列接続した場合の電圧である。

平滑回路８は発電機２で発生された交流を直流に変換し
て切換回路９に導くものであり、ダイオードをブリッジ
接続することにより構成することができる。また、平滑
回路８の出力端子間電圧値および切換回路９に流入する
電流値は信号線２２を介して制御装置１に入力される。

切換回路９は、制御線２３を介して制御装置１から通知
される制御信号により、平滑回路８とバッテリー１０の
接続状態を並列あるいは直列に切り換えて４種類の電源
方式を切り換えるものであり、後述するようにトランジ
スタとダイオードを用いたスイッチング回路で構成され
る。また、切換回路９から負荷であるモータ制御回路１
１に流れ込む電流値（以下、負荷電流と称す）は信号線
１６を介して制御装置１に取り込まれる。

バッテリー１０は、任意の構成でよいが、以下の実施例
においては、第１図（ｂ）に示すように、二つの電池ユ
ニッ）Ｖｌ、Ｖ２を備える構成となされ、各電池ユニッ
）Ｖｌ、Ｖ２はそれぞれ１２Ｖのバッテリーが８個直列
接続された構成となされる。従って、この場合各電池ユ
ニッ）Ｖｌ、Ｖ２の定格電圧は９８Ｖである。なお、図
中の２４はバッテリー１０からの放電電流の流れを示し
、２５は充電電流の流れを示す。また、バッテリー１０
の各電池ユニットの端子間電圧値および放電電流値は信
号線２６を介して制御装置１に取り込まれる。

モータ制御回路１１は、切換回路９の出力を電源として
モータ１２に所定の駆動電流を供給するものであり、モ
ータ１２にどれだけの電流を供給するかは制御線２７を
介して制御装置１から通知される指令値により決定され
る。車両を前進または後進させるためにはモータ１２を
正転または逆転させなければならず、そのためにはモー
タ１２のいずれのコイルに電流を供給するかを決定しな
ければならない。そのためにモータ制御回路１１は信号
線２９を介してモータ１２の内部に配設されているレゾ
ルバ（図示せず）の出力を取り込んでモータ１２の磁極
位置を検出し、電流を供給するコイルを決定するように
なされている。また、モータ制御回路１１は信号線２８
を介して車速のデータを制御装置１に通知する。なお、
該モータ制御回路１１はスイッチング回路で構成される
が１従来広く知られている回路であるのでその構成の詳
細については省略する。

モータ１２は従来知られている構成のものを使用するこ
とができる。なお、図中、モータは一つしか示していな
いが、これは全てのモータを代表させて示しているもの
であって、本発明が複数のモータを使用する電動車両に
適用できるものであることは当然である。

アクセル開度センサ１３、ブレーキセンサ１４およびシ
フトレバ−センサ１５の出力はそれぞれ信号線３０１３
１．３２を介して制御装置１に取り込まれる。アクセル
開度センサ１３はアクセル（図示せず）の踏み込み量を
検知するものであり、ブレーキセンサ１４はブレーキ（
図示せず）が踏まれているか否かを検知するものであり
、シフトレバ−センサ１５はシフトレバ−が前進位置に
あるか、後進位置にあるか、ニュートラルの位置にある
かの判別を行うものであり、それぞれ周知のセンサを使
用することができる。

切換回路９は例えば第２図に示すように７個のトランジ
スタＴｒｌ−Ｔｒ７と８個のダイオードＤＩ−ＤＢで構
成される。トランジスタＴｒｉ−Ｔｒ７に並列に接続さ
れているダイオードＤＩ−Ｄ７はトランジスタの切り換
え時に発生する逆起電力を吸収するためのものである。

なお、第２図中、Ｖｌ。

Ｖ２はバッテリー１０の電池ユニットを示す。

この実施例においては、切換回路９のトランジスタは第
３図（ａ）に示すように切り換えられ、同図（ｂ）〜（
ｅ）に示す４種類の電源方式を構成するようになされる
。第３図（ａ）においてｒＯＪ印はオン状態、「×」印
はオフ状態、　「△」印は充電時にはオン状態となり非
充電時にはオフ状態となることを示しており、トランジ
スタＴｒｉとＴｒ７がオン、その他のトランジスタがオ
フである場合には第３図（ｂ）に示すように、電池ユニ
ットＶｌ。

ｖ２は直列に接続され、これに発電機７が並列に接続さ
れる。これが第１電源方式であり、高速走行に適した電
源方式である。また、該第１電源方式においては電池ユ
ニットＶ　ｌ、Ｖ２に対して充電を行ろことか可能であ
り、充電を行う場合にはトランジスタＴｒｌ”Ｔｒ３、
Ｔｒ７はオンとなされ、その他のトランジスタはオフと
なされる。第３図（Ｃ）に示す第２電源方式は発電機７
、電池ユニツ）Ｖｌおよび電池ユニッ）Ｖ２が並列に接
続された電源方式であり、高トルクを発生させることが
できる。

また、該電源方式では電池ユニットＶｌ、Ｖ２に対して
充電を行うことが可能である。充電時にはトランジスタ
Ｔｒｉ　〜Ｔｒ３はオフ、Ｔｒ４〜Ｔｒ７はオンとなさ
れ、充電が行われない場合にはトランジスタＴｒ７のみ
がオン状態になされる。また、トランジスタＴ　ｒ２．
ＴｒＬＴｒ７がオン、その他のトランジスタがオフの場
合には、第３図（ｄ）に示すように、発電機７と並列接
続された電池ユニットが直列に接続された構成となされ
る。これが第３電源方式であり、中速、長距離走行に適
した電源方式である。第４電源方式は第３図（ｅ）に示
すように発電機７のみを使用する方式であり、全てのト
ランジスタはオフとなされる。該第４電源方式は低パワ
ー　長距離走行に適した電源方式であり、バッテリーを
節約することができる。

以上の電源方式の切り、換えは制御装置１からの指示に
より行われるが、次に第４図を参照して制御装置ｌｆ１
が行う処理について説明する。第４図（ａ）は制御装置
１が行う全体の処理の流れを示す図、同図（ｂ）はその
中の切換処理の流れを示す図、同図（Ｃ）は充電処理の
流れを示す図、同図（ｄ）は発電機調整処理の流れを示
す図である。

処理が開始されると、まずマイクロプロセッサの初期設
定が行われ、電源方式として第２電源方式が設定される
（Ｓｌ）。次に制御装置１は種々のデータを取り込む（
Ｓ２）。即ち、平滑回路８からは出力である直流電圧値
と電流値を、切換回路９からは負荷電流値を、バッテリ
ー１０からは電池ユニットＶｌ、Ｖ２のそれぞれについ
て端子間電圧値と放電電流値を、モータ制御回路１１か
らは車速をそれぞれ取り込み、更にアクセル開度センサ
１３、ブレーキセンサ１４およびシフトレバ−センサ１
５の出力信号を取り込む。

データの取り込みが終了すると制御装置１は車速とアク
セル開度に基づいてトルク計算を行う（８３）。トルク
計算は、車速とアクセル開度に応じたトルク値が書き込
まれたマ・ノブを用いる方法等周知の方法により行うこ
とができる。

次にブレーキセンサ１４の出力により回生が必要である
か否かを判断しくＳ４）、回生中であればモータ１２で
発電される電力を利用してノくツテリー１０を充電する
が、それに先立ってＳ５において切換回路９のトランジ
スタが切換中であるか否かを判断する。これは、充電を
行う場合には切換回路９にはある程度の電流が流れるの
であるが、電流が流れている状態でトランジスタのオン
／オフの切り換えを行うことは危険であるので、切換回
路８が切換中であるかどうかを判断するのである。この
判断は制御装置ｌが切換回路９に電源方式の切換を指示
した後、一定の時間が経過したか否かを検知することに
より行うことができる。Ｓ５において切換中と判断され
ると８６の切換処理により切換を続行し、切換中でなけ
ればＳ７の充電処理を行って３２５からの処理を行う。

切換処理においては、第４図（ｂ）に示すように１まず
切換中か否か、即ち切換中フラグがセットされているか
否かを判断しく５３０）、もし切換中フラグがセットさ
れていない場合には現在切換中であることを示すフラグ
をセットしてリターンする（Ｓ３１）。つまり、Ｓ５で
切換中であると判断されたにも拘らず次の切換中か否か
の判断で切換中でないと判断されるのは矛盾であるから
、Ｓ５での判断を優先させ、Ｓ３１において切換中フラ
グをセットすることにより切換中であることを明らかに
するのである。８３１で切換中フラグがセットされた場
合には、８２５以下の処理を行った後、再度Ｓ２に戻る
が、同じループを通って次に８３０に入ってきたときに
は切換中フラグがセットされていることが判断されるか
ら、次に、トルクが０か否か、即ち切換回路９に電流が
流れているか否かが判断される（Ｓ３２）。なお、該切
換中フラグは切換処理の終了と共にセットを解除される
。Ｓ３２の判断は、切換回路９に大電流が流れている状
態でトランジスタの切り換えを行うことは危険であるの
で、トランジスタの切り換えに先立って電流が流れてい
るか否かを判断するために行われるものであり、この判
断はＳ３で求めたトルク値により判断するが、Ｓ２で取
り込んだ負荷電流値によっても判断することができる。

トルクがＯでなければトランジスタの切り換えを行うこ
とはできないからリターンとなるが、トルクが０であれ
ば、・　トランジスタ操作フラグがセットされているか
どうかを判断することにより、トランジスタが操作され
ているか否かを判断する（Ｓ３３）。これは、現在実際
に電源方式の切り換えのためにトランジスタのオン／オ
フの切り換えが行われている最中か否かを判断するもの
で、トランジスタ操作フラグがセットされていなければ
Ｓ３４で１段目のトランジスタ操作を行い、セットされ
ていれば操作中であると判断して、Ｓ３６に分岐する。

これは、第２図に示したように切換回路９には７個のト
ランジスタが使用され、電源方式を切り換えるためには
これらのトランジスタのオン／オフ、即ち導通状態を切
り換える必要があるのであるが、７個のトランジスタを
同時に操作するとバッテリー１０の電池ユニットがシロ
ートする場合があるので、本実施例においては７個のト
ランジスタを二つのグループに分けて、オン／オフの操
作を２段階に分けて行うようになされているものであり
、Ｓ３４では１段目のトランジスタ操作、即ち、第１の
グループのトランジスタの操作が開始され、引き続いて
トランジスタが操作中、即ち切換中であることを示すト
ランジスタ操作フラグがセットされる（Ｓ３５）。

Ｓ３５でトランジスタ操作フラグがセットされてリター
ンすると、次に当該切換処理のルーチンに入ってきたと
きには８３３ではトランジスタ操作フラグがセットされ
ていることが確認されるから、トランジスタ操作中であ
ると判断して、次にステップ５３Ｃ３において、トラン
ジスタ操作フラグがセットされてからの時間ｔが所定の
ｔ２時間以上経過したか否かを判断する。これは、全て
のトランジスタの操作が完了したか否かを判断するため
の処理であって、時間ｔ２は、１段目のトランジスタの
切換に要する時間ｔｌと２段目のトランジスタの切換に
要する時間との合計の値である。

Ｓ３３においてトランジスタ操作フラグがセットされて
からｔ２時間を経過していないと判断された場合には、
全てのトランジスタの切換は完了していないから、続い
てＳ３７においてトランジスタ操作フラグがセットされ
てからの時間ｔがｔ１時間以上経過したか否かを判断す
る。これは１段目のトランジスタの切換が完了したか否
かを判断する処理であり、トランジスタ操作フラグがセ
ットされてから、１段目のトランジスタの切換に要する
時間ｔ１以上の時間が経過していれば、１段目のトラン
ジスタの切換は終了していると判断されるので、８３８
において２段目のトランジスタ操作が行われるが、そう
でない場合には、現在１段目のトランジスタ操作が行わ
れていると判断されるので、リターンされ、１段目のト
ランジスタの操作が続行される。つまり、２段目のトラ
ンジスタ操作は１段目のトランジスタ操作が終了してか
らでないと行えないので、１段目のトランジスタ操作が
終了するまで待機するのである。

ステップ８３Ｂにおいて、トランジスタ操作フラグがセ
ットされてから１２時間以上経過したと判断されると、
この場合には１段目および２段目のトランジスタ操作は
全て完了し、切換処理は終了したと判断されるから、切
換中フラグがリセットされ（Ｓ　３９Ｌ　更にトランジ
スタ操作フラグがリセットされて（Ｓ４０）、リターン
する。

以上のようにしてＳ６の切り換えが行われ、Ｓ２に戻っ
て再びＳ５に入ると、切り換えは終了しているので「ノ
ー」と判断され、Ｓ７の充電処理が行われる。充電処理
においては、第４図（Ｃ）に示すように、まず切り換え
中か否かが判断される（８４１）。これは安全を期すた
めに再度確認を行うための処理であり、もし切り換え中
であると判断された場合にはリターンし、゛切り換え処
理を続行することになるが、切り換え中でない場合には
、Ｓ２で取り込んだ車速か予め定められた閾値７０以上
であるか否かが判断される（８４２）。車速が閾値７０
以上であれば続いて現在の電源方式が第１電源方式であ
るか否かが判断され（８４３）、現在の電源方式が第１
電源方式でない場合には、制御装置１は電源方式を第１
電源方式に切り換えるために、切換回路９に対して切り
換え要求を指示しく８４６）、第４図（ｂ）の切り換え
処理が実行され（Ｓ４７Ｌ　　これにより切換回路９で
はトランジスタのオン／オフの切り換えが行われるが、
８４３で現在の電源方式が第１電源方式であると判断さ
れると、発電機調整処理（８４４）が行われる。

発電機調整処理は第４図（ｄ）に示す流れにより行われ
る。まず回生か否かを判断しく５５１）、回生であれば
、制御装置１は制御線２１を介して制御信号をクラッチ
７に通知し、発電機２を切り離してエンジン３をアイド
リング状態にしてリターンする（８５２）。回生でなけ
れば切り換え中か否かを判断しく５５３）切り換え中で
あれば切換回路９に電流を流すことはできないので８５
２に分岐してエンジン３をアイドリング状態にするが、
切換中でなければ、８５４〜Ｓ５７により現在の電源方
式を検知する。そして、現在の電源方式が第１電源方式
または第２電源方式である場合には、制御装置１は制御
線２０を介してスロットル６に制御信号を通知し、発電
機２の出力電流が定格電流以下になるようにスロットル
開度を調整することによりエンジン３の回転数を調整し
、以て発電機２の出力電流を調整する（８５８）。電源
方式が第１電源方式および第２電源方式の場合には、発
電機２とバッテリー１０が並列になされるので発電機２
の出力電流がバッテリー１０の電池ユニットに流入する
のであるが、発電機２の出力電流が定格電流を超えると
発電機２が故障する可能性が大きくなるので定格以下に
なるように調整するのである。また、電源方式が第３電
源方式および第４電源方式の場合には、発電機２の出力
電圧が大きい場合には、大電流が流れることになるので
、制御装置１は、スロットル６の開度を制御し、出力電
圧を所定の一定値に調整する（８５９）。

以上が発電機調整処理の全体の流れであるが、第４図（
ａ）の８７の充電処理における発電機調整においては、
回生状態であるので、エンジン３はアイドリング状態に
なされる。

そして、Ｓ４４の発電機調整処理が終了すると、Ｓ４５
でトランジスタ操作が行われ、充電が開始される。即ち
、この場合には第１電源方式において充電可能とするた
めに、トランジスタＴｒ２およびＴｒ３がオンとなされ
る。

また、Ｓ４３において、車速が閾値７０未満であると判
断された場合には、現在の電源方式が第２電源方式か否
かが判断され（８４８）、現在の電源方式が第２電源方
式でない場合には、制御装置１は電源方式を第２電源方
式に切り換えるために、切換回路９に対して切り換え要
求を指示しく５４９）、第４図（ｂ）の切り換え処理が
実行され（Ｓ５０）、これにより切換回路９ではトラン
ジスタのオン／オフの切り換えが行われるが、８４８で
現在の電源方式が第２電源方式であると判断されると、
発電機調整処理（８４４）、引き続いてトランジスタ操
作（８４５）が行われ充電が実行される。この場合のト
ランジスタ操作は、第２電源方式において充電を行うの
であるから、トランジスタＴ　ｒ　４　＋　Ｔ　ｒ　５
およびＴｒＢがオンとなされる。

Ｓ７で行われる充電処理は以上のようであるが、その意
味は次のようである。回生時においてはモータ１２は回
生制動が行われ、このとき発電される電力によりバッテ
リー１０を充電するのであるが、モータ１２に発生する
電圧は車速に比例するので、低速の場合には低電圧とな
り、高速の場合には高電圧が発生することになる。また
、充電を行う場合にはバッテリー１０の電圧はモータ１
２の発電電圧より低くなければならない。従って、第１
電源方式により低速走行をしているときに回生が行われ
ると、モータ１２の起電力は小さいのに対してバッテリ
ー１０の電池ユニツ）Ｖｌ、Ｖ２は直列に接続されてい
るから電圧は高い状態であり、充電が行えないことにな
る。また、第２電源方式により高速走行しているときに
回生が行われた場合には、モータ１２の起電力は高＜、
シかも電池ユニットＶｌ、Ｖ２は並列に接続されており
、電圧は低い状態にあるので、充電は可能であるが、充
電電流が大きなものとなり、電池ユニットの寿命が短く
なる等の悪影響が生じる。

以上のことから、高速走行時において回生が行われた場
合には、モータ１２の起電力は大きなものとなるから、
大きな充電電流に耐えられる電源方式に切り換え、低速
走行時に回生が行われた場合には、モータ１２の小さな
起電力によっても充電を行える電源方式に切り換えるよ
うにするのが望ましいことが分かる。そこで、本発明に
おいては、第４図（Ｃ）のフローチャートに示すように
、車速か閾値７０以上であるか、未満であるかを判断し
、閾値７０以上である場合には、大きな電圧に耐えるこ
とができる第１電源方式の構成で充電を行い、閾値ｖＯ
未満であれば、小さな電圧でも充電できる第２電源方式
の構成で充電を行うようにしているのである。これによ
り、回生時に発生するモータ１２の逆起電力を有効活用
できると共に、バッテリー１０の劣化を最小限にとどめ
ることができるものである。なお、閾値ｖＯは、使用す
るモータの特性を勘案して定めればよいが、５０ｋｍ／
ｈ程度が一応の目安である。

以上が８４で回生であると判断された場合に行われる充
電の処理であり、Ｓ４で回生ではないと判断された場合
には、制御装置１はバッテリー残量が７０％以下である
か否かを判断する（Ｓ８）。

これはバッテリー残量が７０％以下の場合にはバッテリ
ー１０に対して充電を行うようにするための判断であり
、本実施例では７０％を閾値としているが任意の値でよ
いことは明らかである。バッテリー残量を求める方法と
しては種々知られており、何れの方法を採用してもよい
のであるが、ここでは第５図に示すマツプを使用するも
のとする。

第５図は１２Ｖのバッテリーを８個直列に接続した電池
ユニットの端子間電圧と放電電流に対してバッテリー残
量を定めたマツプを示し、例えば端子間電圧が７５ｖ１
放電電流が２００Ａの場合はバッテリー残量は８０％で
あることが分かる。該マツプは制御装置１の内部のＲＯ
Ｍに格納されており、従って、制御装置１は、Ｓ２で取
り込んだ電池ユニｙ）の端子間電圧と放電電流とから該
マツプを参照することによりバッテリー残量を求めるこ
とができる。なお、第１図（ｂ）に示すように電池ユニ
ットを複数個使用している場合には、各電池ユニットに
ついてバッテリー残量を求め、それらのバッテリー残量
の相加平均値をもってバッテリー１０の残量とするよう
にする。従って、制御装置１は、二つの電池ユニットの
バッテリー残量を求め、それらのバッテリー残量の相加
平均値を求めて、該相加平均値と閾値である７０％とを
比較することによりＳ８の処理を行う。

バッテリー残量が７０％以下である場合には、トルクτ
が予め定められた設定値α以下であるか否かが判断され
（８９）、設定値α以下であれば第４図（Ｃ）の充電処
理が行われる（Ｓ　１０）。なお、ステップＳ９の判断
はアクセル開度θが予め定められた設定値β以下である
か否かの判断を行ってもよい。なぜなら、上述したよう
にトルクはアクセル開度から求められるからである。

Ｓ１０における充電処理は、第４図（Ｃ）に示されるフ
ローチャートで行ってもよいが、Ｓ７で行われる充電が
モータ１２で発電された電力を使用して行われるのに対
して、Ｓ１０で行われる充電は発電機２で発電された電
力によって行われるものであるので、Ｓ１０における充
電処理は予め定められた特定の電源方式、例えば第２電
源方式に対してのみ行われるようにしてもよく、その場
合には、第４図（Ｃ）の充電処理のうち、ステップＳ４
２．８４３、Ｓ４６およびＳ４７の各処理は行わず、Ｓ
４１の切換中の判断で「ノー」であると判断されると、
次には８４８以下の処理を行うようにすればよい。

Ｓ８でバッテリー残量が７０％を超える値である場合、
またはバッテリー残量が７０％以下であっても負荷電流
が０でない場合、あるいは８１０の充電処理が終了した
場合には第４図（ｄ）の発電機調整処理が実行され（Ｓ
１１）、次いで電流予測が行われる（Ｓ　１２）。

電流予測処理は、電源方式として何れの電源方式が最適
であるかを判断するための前処理であり、Ｓ３で求めた
トルクを発生させるために、モータ制御回路１１に対し
てどれだけの電流を供給すればよいかを演算する処理で
ある。この処理は次のようにして行うことができる。即
ち、第４図（ａ）に示すルーチンは予め定められた所定
の時間毎、例えば５−ｓｅｃ毎に起動されるが、前回の
ルーチンで求められたトルク値、そのときの車速および
負荷電流を制御装置１内のＲＡＭに格納しておき、それ
らの値と今回のルーチンの８３で求められたトルク値と
から比例計算により今回モータ制御回路１１に供給すべ
き電流値を予測するのである。

例えば、第６図に示すように、前回のルーチンにおける
トルクがτ１１　　車速がｖｌ、　　負荷電流がＩＩで
あったとし、今回Ｓ３で求められたトルクがτ２であっ
たとすると、５ｍ５ｅｃでは車速は変化しないとしてよ
いから、車速ｖｌを一定とするとトルクτ２における負
荷電流Ｉ２を求めることができる。また、その他の方法
としては、前回と前前回のトルク、負荷電流を格納して
おき、それらの値からトルクと負荷電流の関係を直線で
近似し、該直線により今回のトルクから負荷電流を予測
してもよいものである。なお、第４図（ａ）のルーチン
が最初に起動されるときには負荷電流はＯであり、従っ
て、そのままの状態が続くといつまでも予測される負荷
電流は０であるから、最初に該ルーチンが起動されたと
きには、予め定められた所定の負荷電流値が仮にセット
される。

以上のようにして負荷電流が予測されると、次ぎに切り
換え中か否かが判断され（Ｓ　１３）、切り換え中であ
ればＳ１４で切り換えが続行され、切り換え中でなけれ
ば、予測負荷電流値により電源方式マツプが参照され、
予測負荷電流を供給するに適した電源方式が決定される
。

電源方式マツプは制御装置１内のＲＯＭに格納されてい
るものであり、第７図（ａ）〜（ｇ）に示すように、バ
ッテリー残量に応じて、車速と負荷電流値に対応して電
源方式が定められたものであり、図中■、■、■、■は
それぞれ第１電源方式、第２電源方式、第３電源方式、
第４電源方式を示している。例えば、バッテリー残量が
７０〜８０％の場合には、第７図（ｆ）に示すマ′ツブ
により、車速が５０ｋｍ／ｈ１　負荷電流が１００Ａで
あれば第２電源方式が採用され、車速か１１００ｋ／ｈ
１負荷電流が３ＯＡであれば第３電源方式が採用される
。なお、該マツプ中の実線と破線は、電源方式を決定す
るについてヒステリシスを有するようになされているこ
とを示し、実線は負荷電流が増大する方向にあるとき、
および車速が増大する方向にあるときに採用され、破線
は負荷電流が減少する方向にあるとき、および車速か減
少する方向にあるときに採用される。例えば、第７図（
ｆ）に示すマツプにおいて、第４電源方式から第２電源
方式への変更は、負荷電流が増大する方向であるので、
負荷電流が５ＯＡを超えたときに行われ、第２電源方式
から第４電源方式への変更は、負荷電流が減少する方向
であるので、負荷電流が４ＯＡを下回ったときに行われ
る。第２電源方式から第１電源方式への変更についても
同様であり、負荷電流が増大している場合には１３０Ａ
を超えたときに行われ、第１電源方式から第２電源方式
への変更は、負荷電流が減少している方向であるので、
１２ＯＡを下回ったときに行われる。また、第４電源方
式から第３電源方式への変更は、車速が増大する方向で
あるので、車速が８０ｋｍ／ｈを超えたときに行われ、
第３電源方式から第４電源方式への変更は、車速か減少
する方向であるので、車速か７０ｋｍ／ｈを下回ったと
きに行われる。他のマツプについても同様である。なお
、第７図（ａ）〜（ｇ）のいずれのマツプを使用するか
は、バッテリー残量により決定されるが、該バッテリー
残量はＳ８で求めた値を使用する。

さて、Ｓ１５により、予測負荷電流と、Ｓ２で取り込ん
だ実際の車速により、ある電源方式が決定されると、次
ぎに制御装置１は、実測した負荷電流値、即ちＳ２で取
り込んだ負荷電流値と車速により電源方式マツプを参照
し、電源方式を決定する（８１　Ｂ）。そして、これら
二つの電源方式を比較しく５１７）、同じであれば８１
Ｂで該決定された電源方式が現在の電源方式と同じかど
うかを判断し、同じであれば電源方式を変更する必要は
ないから、そのままＳ２５に分岐するが、現在の電源方
式と異なっている場合には、Ｓ１６で決定された電源方
式に変更するために切り換え要求を発しくＳ　１９）、
第４図（ｂ）の切換処理を行う（８２０）。

Ｓ１５で求めた電源方式と、Ｓ１６で求めた電源方式が
異なる場合には、予測負荷電流と実測負荷電流の大きさ
を比較しく５２１）、予測負荷電流の方が大きい場合に
は、Ｓ１５で求めた電源方式と現在の電源方式が同じか
否かを判断して（Ｓ２２）、同じであればそのまま８２
５に分岐し、異なっていれば、予測マツプ、即ち８１５
で求めた電源方式への切り換え要求を発しく８２３）、
第４図（ｂ）の切換処理を行う（８２４）。また、８２
１で実測負荷電流値の方が大きいと判断されると、８１
８に分岐し、上述した処理を行い、８１６で求めた電源
方式になされる。

以上の８１７〜３２４までの処理は、要するに予測負荷
電流と実測負荷電流の大きい方の電流値に適合した電源
方式を採用しようとするための処理であり、これにより
大きな電流に耐え得る電源方式を採用することができる
ので、大電流が流れた場合にも故障を生じることはない
ものである。

以上のようにして所望の電源方式が構成されると、次ぎ
に、制御装置ｌは、トルク、負荷電流および車速をＲＡ
Ｍに格納する（８２５）。これらのデータは次回のルー
チンにおいて、Ｓ３のトルク計算処理、Ｓ１２の電流予
測処理等を行う際に使用される。なお、ここで記憶され
るトルク値はＳ３で求められた値であり、車速はＳ２で
取り込まれた値であり、負荷電流は実測負荷電流である
。

次ぎに、制御装置１は切り換え中か否かを判断して（３
２８）、切り換え中であれば負荷電流をＯにする必要が
あるから、モータ制御回路１１に対してトルク＝Ｏを指
示しく５２７）、　切り換え中でなければ、Ｓ３で求め
たトルク値をモータ制御回路１１に指示する（８２８）
。これによりモータ制御回路１１を構成するスイッチイ
ング素子の導通状態が切り換わり、指示された電流がモ
ータ１２に供給される。

Ｓ２７または８２８の処理が終了すると、制御装置ｌは
、再び８２以下の処理を繰り返すが、以上の処理は、上
述したように、所定の時間毎、例えば５　ｍ５ｅｃ毎に
繰り返される。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、発電
機とバッテリーを有するハイブリッド電源装置を搭載す
る電動車両において、発電機とバッテリーの接続状態が
適宜切り換えられ、並列になされたり、直列になされた
りするので、そのときどきの走行条件に最適な電源方式
を採用することができ、発電機とバッテリーの互いの短
所を補い合い、それぞれを有効利用できるものである。

従って、長距離走行、短距離走行、高速走行、低速走行
、高トルク走行、低パワー走行等、様々な走行条件を満
足させることができるものである。

また、回生時には、そのときの車速に応じて、良好な充
電が可能な電源方式への切り換えが行われるので、回生
制動を有効に行うことができる。

以上の実施例においてはモータ１２の電源としてバッテ
リー１０と発電機２を使用したが、本発明はモータ１２
の電源としてバッテリーのみを使用するものにも適用で
きるものであることは当然である。なぜなら、バッテリ
ーを使用する場合、回生時においてはモータ１２の起電
力によりバッチＩＪ　−１０に対して充電を行い、有効
な回生制動を行う必要があるからである。

その例を第８図、第９図および第１０図に示す。

ただし、これらの図は回生のみを考慮したものであり、
放電するためには、例えば第２図のようにすることは明
らかである。

第８図（ａ）はモータ１２の電源として二つのバッチ！
Ｊ　−Ｂ　１１．Ｂ　１２を使用した場合の構成を示す
図であり、バッテリーＢｌｌ、Ｂ１２は、トランジスタ
Ｔｒ　１１．Ｔ　ｒ　１２が共にオフの場合には同図（
ｂ）に示すように直列に接続され、トランジスタＴｙｌ
ｌ、Ｔｒ１２が共にオンの場合には同図（Ｃ）に示すよ
うに並列に接続される。このように第８図（ａ）に示す
構成においては電源方式は二つであるが、第７図に示す
と同様なマツプを用いることにより、車速と負荷電流に
応じて電源方式を切換制御できることは明らかであり、
また、回生時に車速が閾値以上であれば第８図（ｂ）に
示す電源方式とし、閾値未満であれば同図（Ｃ）に示す
電源方式とすることによって良好な充電を行うことがで
き、以て回生制動を良好に行うことが可能であることも
明らかである。なお、このように電源としてバッテリー
のみを使用する場合に、第４図（ａ）に示す処理は発電
機調整処理を除いて適用することができることは当業者
に明らかである。

第９図（ａ）はモータ１２の電源として３個のバッテリ
ーＢ２１．Ｂ２２．Ｂ２３を使用した場合の構成を示す
図であり、バッテリーＢ２１．Ｂ２２．Ｂ２３は、トラ
ンジスタＴ　ｒ　２１．Ｔ　ｒ　２２が共にオフ、Ｔｒ
２３．Ｔｒ’２４が共にオンの場合には同図（ｂ）に示
すように直列に接続され、トランジスタＴ　ｒ　２１．
Ｔ　ｒ　２２カ共にオン、Ｔｒ２３１Ｔｒ２４が共にオ
フの場合には同図（Ｃ）に示すように並列に接続される
。この場合も第８図に示すものと同様に、第７図に示す
と同様なマツプを用いることにより、車速ど負荷電流に
応じて電源方式を切換制御できるものであり、また、回
生時に車速か閾値以上であれば第９図（ｂ）に示す電源
方式とし、閾値未満であれば同図（Ｃ）に示す電源方式
とすることによって良好な充電を行うことができ、以て
回生制動を良好に行うことが可能であるものである。

第１０図（ａ）はモータ１２の電源として４個のバッテ
リーＢ３１．Ｂ３２．Ｂ３３．Ｂ３４を使用した場合の
構成を示す図であり、バッテリーＢ３１．Ｂ３２．Ｂ３
３、Ｂ３４は、トランジスタＴｒ３１−Ｔｒ３Ｇが全て
オフ場合には同図（ｂ）に示すように直列に接続されて
高速走行に適した電源方式となされ、トランジスタＴ　
ｒ　３２．Ｔ　ｒ　３５がオン、その他のトランジスタ
がオフの場合には同図（Ｃ）に示すように、二つのバッ
テリーが直列に接続されたものが並列に接続された構成
となされて中速走行に適した電源方式となされ、全ての
トランジスタがオンの場合には、同図（ｄ）に示すよう
に全て並列に接続されて低速走行に適した電源方式とな
される。そして、この場合においても第８図および第９
図に示すものと同様に、第７図に示すと同様なマツプを
用いることにより、車速と負荷電流に応じて電源方式を
切換制御できるものであり、また、回生時の充電は車速
を３段階に分けて、高速であれば第１０図（ｂ）に示す
電源方式とし、中速であれば同図（Ｃ）に示す電源方式
とし、低速であれば同図（ｄ）に示す電源方式とするこ
とによって良好な充電を行うことができ、以て回生制動
を良好に行うことが可能であるものである。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施例によれ
ば、少なくとも二つのバッテリーを使用し、これらのバ
ッテリーの接続状態を、車速と負荷電流に応じて直列接
続したり、並列接続したり、あるいは直列に接続したも
のを並列に接続したりするので、そのときどきの走行条
件に最適な電源方式を構成することができると共に、回
生時に充電を行う際には、電源方式を車速に応じて切換
制御するので、車速によらず良好な充電を行うことが可
能であり、高速時の大電流によるバッテリーの劣化を最
小限にとどめることができるものである。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能
である。例えば、発電機の動力源はガソリンエンジンで
なくてもよく、また、バッテリーＩＯに代えて燃料電池
等を用いてもよい。

更に、上記実施例においてはバッテリー１０は二つの電
池ユニットを有するものとしたが、他の構成でもよいこ
とは明らかである。また更に、切換回路９の構成は飽く
までも一例に過ぎないものであって、他の構成でもよく
、電源方式も上記の４種類に限らず、他の構成を採用し
てもよいものである。更に、トルク計算の方法、バッテ
リー残量を求める方法等は上記の実施例に限定されるも
のではなく、従来知られている方法を採用してもよいも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動車両の電源切り換え制御方式
の一実施例の構成を示す図、第２図は切換回路の一構成
例を示す図、第３図は電源方式を説明するための図、第
４図は制御装置が行う処理の流れを示す図、第５図はバ
ッテリー残量を求めるためのマツプの例を示す図、第６
図は電流予測処理を説明するための図、第７図は電源方
式を決定するためのマツプの例を示す図、第８図は電源
装置を二つのバッテリーで構成する場合の例を示す図、
第９図は電源装置を３個のバッテリーで構成する場合の
例を示す図、第１０図は電源装置を４個のバッテリーで
構成する場合の例を示す図、第１１図は従来の電動車両
およびその電源装置の例を示す図である。 １・・・制御装置、２・・・発電機、３・・・エンジン
、４・・・燃料タンク、５・・・スタータ、６・・・ス
ロットル、７・・・クラッチ、８・・・平滑回路、９・
・・切換回路、１０・・・バッテリー　１１・・・モー
タ制御回路、１２・・・モータ、１３・・・アクセル開
度センサ、１４・・・ブレーキセンサ、１５・・・シフ
トレバ−センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機の電源として複数の二次電池ユニットを備
   え、該複数の二次電池ユニットの接続状態が走行状態に
   応じて並列接続あるいは直列接続もしくは並列接続と直
   列接続の組合せに切り換え接続されるようになされた電
   動車両の電源切り換え制御方式において、前記複数の二
   次電池ユニットに対して充電を行う場合には前記複数の
   二次電池ユニットの接続状態が充電時の車速に応じて切
   り換えられることを特徴とする電動車両の電源切り換え
   制御方式。