JPH05207664A - 電気自動車 - Google Patents
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Abstract
専用の充電装置を不要にし、また装置構成を簡単にす
る。 【構成】 電気自動車に搭載するモータ駆動用電力変換
器22に双方向電力変換機能を持たせ、電気自動車の蓄
電池の充電には外部から交流又は直流電力を供給し、電
力変換器の交流・直流変換又は直流・直流変換によって
交流電流を得るようにする。また、モータ駆動用電力変
換器22に直流・交流変換と昇圧チョッパ制御による直
流・直流変換の双方向電力変換機能を持たせ、チョッパ
制御に必要なリアクトルに交流モータ23の巻線を利用
し、電気自動車の蓄電池充電には外部から交流又は直流
電力を供給し、電力変換器のチョッパ制御との組合わせ
で昇圧充電又は降圧充電する。
Description
に搭載する蓄電池を充電するための充電装置に関する。
の電源に二次電池(蓄電池)が搭載され、モータ制御装
置によるモータ制御がなされる。このため、電気自動車
は、内燃機関を原動機とする従来の自動車に必要なガソ
リン等の燃料を給油するのとは異なり、搭載した蓄電池
を充電する充電装置を必要とする。
す。1は充電装置であり、2は電気自動車である。充電
装置1の出力端子A,Bには充電ケーブル3が接続さ
れ、この充電ケーブル3の他端を電気自動車2の入力端
子A′,B′に接続することにより、電気自動車2に搭
載された蓄電池4の充電を行う。
を介して交流電力を取り込み、この交流電力を整流器7
により直流電力に変換し、スイッチ8を介して出力端子
A,Bに直流出力を得る。整流器7との組み合わせで充
電器を構成する制御部9は、電流検出部10及び電圧検
出部11によって検出された直流電流及び直流電圧に基
づいて整流器7の出力電流及び電圧を制御し、定電流定
電圧方式等の充電方式によって蓄電池4を充電する。
電できることが、電気自動車の普及及びメンテナンス面
で要望され、出力の大電流,高電圧化が進められると共
に急速充電を可能とする蓄電池4の改良,研究も進めら
れている。
搭載する蓄電池の充電装置が電気自動車専用の充電設備
として特定の場所に設置(据置)されるため、蓄電池の
充電を必要とするときに該充電設備の設置場所まで移動
させなければならない。
に手間取る問題があった。特に、現状では充電設備の設
置場所及びエリアが限られており、設置場所までの距離
が長くなることが多く、充電に要する手間が問題とな
る。また、充電装置の設置エリア外では充電不能になる
ことから電気自動車の遠隔地走行を難しくしている。
電装置を搭載し、一般家庭や営業所に配電される商用の
交流電源から充電電力を取り込めるようにすることが考
えられる。
ための設置スペース,重量増を招くし、電気自動車のコ
ストアップになる。
ものとして、電気自動車の駆動用モータを交流モータと
し、この交流モータをインバータで駆動し、該インバー
タが持つダイオード及びスイッチング素子を整流及びチ
ョッパ素子として利用し、さらにチョッパに必要なリア
クトルに駆動用モータの巻線を利用したものが提案され
ている(例えば、実開平1−134902号公報)。
流及びチョッパ回路素子として利用するため、インバー
タ回路と整流及びチョッパ回路の構成の切り換えのため
の多くの切換スイッチを必要とする。また、モータの巻
線をリアクトルとして利用するのにモータの巻線の接続
関係を切り換えるための切換スイッチ及びモータの巻線
端子の引出しも必要とする。これら多くの切換スイッチ
を必要とするため、従来装置では複雑な回路構成及び切
換スイッチ制御回路も複雑になる問題があるし、モータ
自体も複雑にする問題があった。
電を可能にしながら専用の充電装置を不要にして装置構
成も簡単にする電気自動車を提供することにある。
を図るため、交流モータを原動機とし、該モータの駆動
に必要な電源を二次電池とする電気自動車において、直
流入出力端が前記二次電池に接続され交流入出力端との
間で交流と直流の双方向電力変換を行う電力変換器と、
前記電力変換器の交流入出力端からの交流出力を前記交
流モータに供給するモータ駆動モードと、外部の交流電
源からの交流入力を該電力変換器の交流入出力端に供給
する二次電池充電モードとを切り換える切換制御回路と
を備えたことを特徴とする。
し、該モータの駆動に必要な電源を二次電池とする電気
自動車において、直流入出力端が前記二次電池に接続さ
れ該二次電池からの直流を交流に変換しかつ外部の直流
電源からの直流電力をチョッパ制御で昇圧又は降圧して
該二次電池側に直流電力を得る電力変換器と、前記電力
変換器の交流出力を前記交流モータに供給するモータ駆
動モードと前記直流電源からの直流入力をチョッパ用リ
アクトルを介して該電力変換器に供給する二次電池充電
モードとを切り換える切換制御回路とを備えたことを特
徴とする。
モータの駆動に必要な電源を二次電池とする電気自動車
において、直流入出力端が前記二次電池に接続され該二
次電池からの直流を交流に変換して前記交流モータの一
次側スター巻線に供給しかつ該交流モータの巻線を通し
た直流電流をチョッパ制御で昇圧して該二次電池側に直
流電力を得る電力変換器と、前記電力変換器の交流出力
を前記交流モータに供給するモータ駆動モードと外部の
直流電源からの直流入力を前記交流モータの巻線を介し
て該電力変換器に供給する二次電池充電モードとを切換
える切換制御回路とを備えたことを特徴とする。
該モータの駆動に必要な電源を二次電池とする電気自動
車において、直流入出力端が前記二次電池に接続され該
二次電池からの直流を交流に変換して前記交流モータの
一次側スター巻線に供給しかつ該交流モータの巻線を通
した直流電流をチョッパ制御で昇圧可能にして該二次電
池側に直流電力を得る電力変換器と、前記交流モータの
巻線に降圧制御した直流電流を供給するスイッチ回路
と、前記電力変換器の交流出力を前記交流モータに供給
するモータ駆動モードと直流電源からの直流入力を前記
交流モータの巻線を介して該電力変換器に供給する二次
電池充電モードとを切換える切換制御回路とを備えたこ
とを特徴とする。
電力を得て交流モータを駆動する電力変換器を双方向電
力変換器とし、二次電池の充電には商用の交流電源から
の交流電力を電力変換器を交流・直流変換器として動作
させることで専用の充電装置を不要にする。
換とチョッパ制御による直流・直流変換の双方向電力変
換器とし、チョッパ制御を昇圧又は降圧とすることで交
流電源と二次電池の電圧関係を任意にする。
流電力を得て交流モータを駆動する電力変換器を直流・
交流変換と昇圧チョッパ制御による直流・直流変換の双
方向電力変換器とし、チョッパ制御に必要なリアクトル
に交流モータの巻線を利用する。
る直流電流をスイッチ回路で降圧制御し、電力変換器の
昇圧チョッパ制御との組合わせで外部の交流電源と二次
電池の電圧関係を任意にする。
る。電気自動車21は、蓄電池4を電源として搭載し、
蓄電池4の直流電力を電力変換器22によって交流電力
に変換し、この交流電力をモータ23に供給することで
モータ23を駆動し、走行のための駆動力を該モータか
ら得る。
ッチ素子構成の主回路24を例えばPWM制御し、電圧
及び周波数制御された交流電力を得てモータ23に供給
する。この主回路制御はモータ制御回路25によって行
われ、走行速度信号等からなるモータ指令と電圧検出器
26からのモータ23への印加電圧検出信号との突き合
わせによってフィードバック制御される。
方向電力変換器として機能させ、蓄電池4からの直流電
力を交流電力に変換してモータ23に供給するモータ駆
動モードと、モータ側からの交流電力を直流電力に変換
して蓄電池4に供給する蓄電池充電モードの両機能を持
たせる。
充電制御回路27による主回路24のPWMゲート制御
でなされ、この制御には電流検出器28による交流入力
検出電流と電圧検出器29による蓄電池充電電圧とによ
り定電流・定電圧充電方式等によって充電電流,電圧制
御がなされる。このとき、主回路24は例えば昇圧整流
制御によって交流・直流変換する。
ゲート制御と蓄電池充電モードでのゲート制御はゲート
切換回路30によって切り換えられ、このモード切換制
御は切換制御部31と切換スイッチ32と電圧検出器3
3によって構成される。
出力端Aへの接続をモータ23と外部交流電源ライン3
4との切り換えを行い、電圧検出器33は交流電源ライ
ン34への外部交流電源接続を検出する。切換制御部3
1は交流電源ライン34への交流電圧印加を電圧検出器
33で検出したときに切換スイッチ32をライン34側
に切り換えると共にゲート切換回路30を充電制御回路
側へ切り換える。なお、電圧検出器33は省略し、切換
制御部31の切換指令スイッチを手動で切り換える構成
やライン34への交流電源接続操作で切り換える構成で
も良い。
商用の交流電源35から絶縁トランス36及びLCフィ
ルタ37を通してコネクタ接続でなされる。この場合、
絶縁トランス36及びフィルタ37は充電制御のための
リアクトルとしても利用されるが電気自動車21内に実
装し、交流電源35へ接続する構成でも良い。
時には電力変換器22をモータ駆動モードによって制御
し、蓄電池4からの直流電力を電力変換器22によって
交流電力に変換し、モータ23の速度制御等を行う。
を蓄電池充電モードによって制御し、交流電源35から
の交流電力を電力変換器22によって直流電力に変換
し、蓄電池4の充電を行う。
ータ駆動のほかに蓄電池4の充電器として利用する。こ
れにより、電気自動車21には蓄電池充電のための専用
の充電器を設けることを不要とし、切換スイッチ32や
充電制御回路27などの回路要素を設けることで済む。
ある。同図が図1と異なる部分は、蓄電池モードでは電
力変換器22をチョッパ制御にして直流・直流変換する
構成とした点にある。このチュッパ制御には、外部から
リアクトル40を通した直流電力をライン34に導入
し、分路スイッチ41を通して主回路24の3相出力端
に印加し、主回路24の各相スイッチ素子になるトラン
ジスタTrx,Try,Trzのオン・オフ制御によっ
て昇圧チョッパ動作にする。
ンジスタTrx,Try,Trzを同時にオン制御する
と、リアクトル40に短路電流が流れ始め、この後のト
ランジスタTrx,Try,Trzのオフによってリア
クトル40の短路電流がダイオードDu,Dv,Dwを
通して蓄電池4側の充電電流になる。このときの充電電
流はトランジスタTrx〜Trzのオン・オフ比として
制御され、充電時の電流及び電圧制御のための検出はモ
ータ制御モードでの電流・電圧検出回路42が利用され
る。43は外部交流電源35から直流電力を得るための
整流器である。
充電電流発生になるが、図1の実施例と同様に電力変換
器22を双方向電力変換手段として利用することで専用
の充電器を不要にする。
換器22とモータ23とは充電制御モードでも接続した
ままで済み、図1の場合の切換スイッチ32を不要にす
る。分路スイッチ41は直流入力を電力変換器22の各
相に共通に供給することで電力変換器のスイッチ素子全
部を有効に使用するが、外部交流電源35が単相の場合
には該スイッチ41を不要になる。
気自動車21内に設ける構成では交流電源35への接続
のみで充電機能を得ることができる。
図2と異なる部分は、外部からの直流入力をスイッチ回
路44によってチョッパ動作させ、分路スイッチ41を
通して主回路24の出力端と高圧側アーム間(蓄電池4
の正極)に充電電流を供給する降圧チョッパ制御を行う
点にある。
ッチ回路44のトランジスタTrをオン動作させると、
リアクトル40には蓄電池4→ダイオードDx,Dy,
Dz→スイッチ41→整流器43の経路で充電電流が流
れ、トランジスタTrのオフにはダイオードDを通した
フライホイール電流が流れて蓄電池4を降圧充電する。
このときの充電電流はトランジスタTrのオン・オフ比
で制御できるが、トランジスタTru,Trv,Trw
のオン・オフ制御との組み合わせで昇圧チョッパ制御機
能を持たせることができる。
様に電力変換器22を利用することで専用の充電器を不
要にする。これに加えて、本実施例では充電電流に昇圧
と降圧チョッパ制御ができ、蓄電池4の電圧と交流電源
35の電圧の大小によって昇圧と降圧を選択制御するこ
とにより、充電に使用できる外部交流電源の電圧階級範
囲を広げ、充電の自由度を高める。
び整流器43を電気自動車内に設けることができるのは
勿論である。
図3と異なる部分は、リアクトル40の電流を分路スイ
ッチ41を通して主回路24のモータ側入出力端に供給
する構成になる。
ッチ41をオンさせ、スイッチ回路44のオン・オフと
主回路42の低圧側トランジスタTrx,Try,Tr
zのオン・オフ制御による昇圧チョッパ制御又は該トラ
ンジスタのオフ保持による降圧チョッパ制御を選択で
き、図3の実施例と同等の作用効果を得ることができ
る。 図5は本発明の他の実施例を示す構成図である。
成の主回路24を例えばPWM制御し、電圧及び周波数
制御された交流電力を得てモータ23に供給する。この
主回路制御はモータ制御回路25によって行われ、走行
速度信号等からなるモータ指令と電圧検出器45及び電
流検出器46からの検出信号を電流・電圧検出回路47
から得てモータ23への電圧・電流フィードバック制御
がなされる。
方向電力変換器として機能させ、蓄電池4からの直流電
力を交流電力に変換してモータ23に供給するモータ駆
動モードと、モータの巻線を通した直流電流を昇圧チョ
ッパ制御で直流電力に変換して蓄電池4に供給する蓄電
池充電モードの両機能を持たせる。
充電制御回路48による主回路24の昇圧チョッパ制御
でなされ、この制御には電圧検出器49による蓄電池充
電電圧と電流検出器46の検出電流により定電流・定電
圧充電方式等によって充電電流,電圧制御がなされる。
ゲート制御と蓄電池充電モードでのゲート制御はゲート
切換回路50によって切換えられる。このモード切換制
御は切換制御部51によって行われ、電圧検出器45の
検出電圧からモータ23の巻線への直流電圧印加を検出
し、ゲート切換回路50への切換制御指令及び充電制御
回路48への充電制御指令でなされる。
れ、そのスターポイント(中性点)には蓄電池充電時に
外部から直流電力が供給される。このための直流電源
は、一般家庭等の商用の交流電源35から整流する整流
器43にされる。
出で切換制御部51で判別されるが、切換制御部51の
切換指令スイッチを手動で切換える構成や整流器43と
電気自動車21の接続操作で切換える構成でも良い。ま
た、整流器43は電気自動車21内に実装し、交流電源
33へ接続する構成でも良い。
時には電力変換器22をモータ駆動モードによって制御
し、蓄電池4からの直流電力を電力変換器22によって
交流電力に変換し、モータ23の速度制御等を行う。
を蓄電池充電モードによって制御し、整流器34からの
直流電力をモータ23の巻線をリアクトルとして利用
し、電力変換器22を昇圧チョッパ制御することで蓄電
池4の充電を行う。
圧側トランジスタTrX,TrY,TrZのオン制御によりモ
ータ23の巻線に短絡電流を流し、この後のトランジス
タTrX,TrY,TrZのオフによって巻線の短絡電流がダ
イオードDU,DV,DWを通して蓄電池4側の充電電流
として取出す。このときの充電電流はトランジスタTrX
〜TrZのオン・オフ比として制御される。
ータ駆動のほかに蓄電池4の充電器として利用し、しか
も昇圧チョッパ制御に必要なリアクトルを交流モータ2
3の巻線を利用する。これにより、電気自動車21には
蓄電池充電のための専用の充電器を設けることを不要に
し、充電制御回路48などの回路要素を設けることで済
む。
電力供給は、整流器43の負側をモータ23の巻線側に
接続し、正側を主回路24の高圧側(蓄電池4の正極)
に接続し、トランジスタTrU,TrV,TrXのチョッパ制
御によって昇圧充電を行うことができる。
ある。同図が図5と異なる部分は、整流器34からの直
流入力をスイッチ回路52によってチョッパ動作させる
ことで交流モータ23の巻線に降圧制御した直流電流を
供給する点にある。ダイオードDはフライホイールダイ
オードである。
低圧側トランジスタTrX〜TrZのオフ状態でスイッチ回
路52のトランジスタTrをチョッパ制御することでス
イッチ回路52→モータ巻線→ダイオードDU,DV,D
X→蓄電池4の経路で充電電流を供給し、トランジスタ
Trのオン・オフ比で制御された降圧充電を行う。
側トランジスタTrX〜TrZのオン・オフを付け加えた制
御により、昇圧充電を行う。
して接続される交流電源35の電圧が高い場合には降圧
充電により両者の電圧差を調節し、逆に交流電源35の
電圧が蓄電池4の電圧より低い場合には昇圧充電により
電圧差を調節できる。これにより、充電に使用できる交
流電源35の電圧階級範囲を広げ、充電の自由度を高め
る。
整流器43の直流電力供給は、その負側をモータ23の
巻線側に接続し、正側を主回路24の高圧側(蓄電池4
の正極)に接続した降圧充電又はこれにトランジスタT
rU,TrV,TrXのチョッパ制御を組合わせた昇降圧充電
を行うことができる。
いて、蓄電池充電モードにおける主回路24のトランジ
スタ昇圧チョッパ制御は、1相分のみ(例えばトランジ
スタTrX)又は2相分のみを制御する構成にできる。こ
の場合、整流器43の定格電流容量が小さい場合に有効
となる。
動車に搭載するモータ駆動用電力変換器に双方向電力変
換の機能を持たせ、蓄電池の充電には外部から交流又は
直流電力を供給し、電力変換器の交流・直流変換又は直
流・直流変換によって充電電流を得るようにしたため、
一般家庭等の交流電源を利用して容易に充電でき、しか
も電気自動車には専用の充電装置を搭載することを不要
にし、その設置スペース,重量増が少なくなるし、電気
自動車のコストダウンを図ることができる。
流変換と昇圧チョッパ制御による直流・直流変換の双方
向電力変換の機能を持たせ、昇圧チョッパ制御に必要な
リアクトルに交流モータの巻線を使用し、蓄電池の充電
には外部から交流又は直流電力を供給し、電力変換器の
チョッパ制御との組合わせで昇圧充電又は降圧充電する
ようにしたため、チョッパ制御に必要なリアクトルの設
置を不要にする。
の主回路構成を変えることなく交流・直流変換器等を行
うため、従来のインバータと整流・チョッパ回路の切り
換えのための多くの切換スイッチを不要にする。さら
に、モータの巻線をチョッパのリアクトルとして利用す
るのに該モータの巻線接続関係を切り換える切換スイッ
チを不要にすると共にモータ自体の巻線端子構造を簡単
にする。
器、23…モータ、24…主回路、25…モータ制御回
路、27…充電制御回路、30…ゲート切換回路、31
…切換制御部、32…切換スイッチ、41…分路スイッ
チ、43…整流器、44…スイッチ回路、45…電圧検
出器、46…電流・電圧検出回路、50…ゲート切換回
路、51…切換制御部。
Claims (4)
- 【請求項1】 交流モータを原動機とし、該モータの駆
動に必要な電源を二次電池とする電気自動車において、
直流入出力端が前記二次電池に接続され交流入出力端と
の間で交流と直流の双方向電力変換を行う電力変換器
と、前記電力変換器の交流入出力端からの交流出力を前
記交流モータに供給するモータ駆動モードと、外部の交
流電源からの交流入力を該電力変換器の交流入出力端に
供給する二次電池充電モードとを切り換える切換制御回
路とを備えたことを特徴とする電気自動車。 - 【請求項2】 交流モータを原動機とし、該モータの駆
動に必要な電源を二次電池とする電気自動車において、
直流入出力端が前記二次電池に接続され該二次電池から
の直流を交流に変換しかつ外部の直流電源からの直流電
力をチョッパ制御で昇圧又は降圧して該二次電池側に直
流電力を得る電力変換器と、前記電力変換器の交流出力
を前記交流モータに供給するモータ駆動モードと前記直
流電源からの直流入力をチョッパ用リアクトルを介して
該電力変換器に供給する二次電池充電モードとを切り換
える切換制御回路とを備えたことを特徴とする電気自動
車。 - 【請求項3】 交流モータを原動機とし該モータの駆動
に必要な電源を二次電池とする電気自動車において、直
流入出力端が前記二次電池に接続され該二次電池からの
直流を交流に変換して前記交流モータの一次側スター巻
線に供給しかつ該交流モータの巻線を通した直流電流を
チョッパ制御で昇圧して該二次電池側に直流電力を得る
電力変換器と、前記電力変換器の交流出力を前記交流モ
ータに供給するモータ駆動モードと外部の直流電源から
の直流入力を前記交流モータの巻線を介して該電力変換
器に供給する二次電池充電モードとを切換える切換制御
回路とを備えたことを特徴とする電気自動車。 - 【請求項4】 交流モータを原動機とし該モータの駆動
に必要な電源を二次電池とする電気自動車において、直
流入出力端が前記二次電池に接続され該二次電池からの
直流を交流に変換して前記交流モータの一次側スター巻
線に供給しかつ該交流モータの巻線を通した直流電流を
チョッパ制御で昇圧可能にして該二次電池側に直流電力
を得る電力変換器と、前記交流モータの巻線に降圧制御
した直流電流を供給するスイッチ回路と、前記電力変換
器の交流出力を前記交流モータに供給するモータ駆動モ
ードと外部の直流電源からの直流入力を前記交流モータ
の巻線を介して該電力変換器に供給する二次電池充電モ
ードとを切換える切換制御回路とを備えたことを特徴と
する電気自動車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01057192A JP3284571B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 電気自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01057192A JP3284571B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 電気自動車 |
Publications (2)
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JP3284571B2 JP3284571B2 (ja) | 2002-05-20 |
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Family Applications (1)
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JP01057192A Expired - Lifetime JP3284571B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 電気自動車 |
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