JPH06197467A - 電気自動車の電気システム - Google Patents

電気自動車の電気システム

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JPH06197467A
JPH06197467A JP4359577A JP35957792A JPH06197467A JP H06197467 A JPH06197467 A JP H06197467A JP 4359577 A JP4359577 A JP 4359577A JP 35957792 A JP35957792 A JP 35957792A JP H06197467 A JPH06197467 A JP H06197467A
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JP
Japan
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voltage
battery
auxiliary battery
auxiliary
charging device
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Pending
Application number
JP4359577A
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English (en)
Inventor
Shigenori Kinoshita
繁則 木下
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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    • YGENERAL 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
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補助電池充電装置を改良して小形軽量化、低
価格化、高効率化を図る。 【構成】 車両駆動用の主電池と、補助機器用の補助電
池と、主電池により補助電池を充電するための充電装置
を備えた電気自動車の電気システムに関する。前記充電
装置7Aは、直流電圧を一定の周波数及び波形を有する
交流電圧に変換するスイッチ素子703、オン−オフ制
御回路707等からなる直流−交流変換器と、この変換
器の交流側に接続された絶縁降圧変圧器702と、この
変圧器702の出力側と補助電池との間に接続された整
流器705とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両駆動用の主電池と
補助機器用補助電池とを備え、車載の充電装置により補
助電池を充電する電気自動車の電気システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、主電池を電源とする公知の電気
自動車の電気システムである。同図において、1は単位
電池100を多数、直列接続した主電池、2は主スイッ
チ、3はヒューズ、4は電動機駆動用インバータであり
一般に3相トランジスタインバータが多く用いられてい
る。5は車輪駆動用交流電動機である。この電気自動車
においては、図示されていないが電動機5には減速機等
を介して車輪が連結されている。
【0003】また、6は補助機器用補助電池、7は補助
電池充電装置、8は必要に応じ用いられる充電用スイッ
チである。200は、前記補助電池6を電源とする補助
機器であり、例えば照明やカーラジオ等である。補助電
池6の充電に当たっては、充電用スイッチ8を閉じて充
電装置7内の充電回路を動作させる。
【0004】図5は、図4における充電装置7の回路構
成を示したもので、この例は充電装置7をDC−DCコ
ンバータにより構成してある。図5において、71は入
力コンデンサ、72はインバータ、73は絶縁変圧器、
74はダイオード整流器、75は平滑回路、76は補助
電池6に接続される出力端子、77は充電用スイッチ8
を介して主電池1に接続される入力端子である。
【0005】前記インバータ72は、主回路の三相トラ
ンジスタインバータ4と類似の単相トランジスタインバ
ータにより構成されている。更に、78は充電される補
助電池6の電圧や充電電流が常に規定値内に入るよう
に、インバータ72を制御する制御回路である。また、
図5において79は充電電流検出器を示し、補助電池電
圧検出器は制御回路78内に含ませて図示を省略してあ
る。
【0006】ここで、補助電池6の電圧は一般に12
〔V〕系であるのに対し、主電池1は200〔V〕以上
と高いため、主電池1側と補助電池6側とでは電気的に
絶縁する必要がある。従って、図示の制御回路78とし
ては、補助電池電圧等の検出側とインバータ制御側とが
絶縁された、いわゆる絶縁形の制御回路とする必要があ
る。この結果、制御回路78は通常、大形かつ高価なも
のとなっている。
【0007】以上述べたようにこの種の電気システムで
は、補助電池6の電圧はエンジン自動車と同じく通常、
12〔V〕系であり、一方、主電池1の電圧は200
〔V〕以上であって補助電池電圧の20倍以上になる場
合がある。このような電気システムにおける補助電池充
電装置7には、1)入力電圧(主電池電圧)が出力電圧
(補助電池電圧)の20倍以上という高い電圧となり、
2)安全対策上、入出力間の電気的絶縁が必要になる、
等の特質がある。
【0008】従って、従来の充電装置7は、 前述したようなDC−DCコンバータ方式、すなわ
ち、直流入力→インバータ(DC→AC)→整流器(A
C→DC)→平滑回路からなる主回路構成であり、しか
も絶縁形のインバータ制御回路が必要であると共に、電
圧、電流の検出を必要とするシステムとして複雑な構成
となっていた。 このため、システムが大型化し、高価格化するという
問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】補助電池充電装置は車
載機器であることから、主回路機器と同様に小形軽量化
が求められ、同時に低価格化、高効率化が求められてい
るが、従来ではこれらを阻害する前記,のような問
題があった。本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、補助電池充電装置
の構成を改良して小形軽量化、低価格化、高効率化を図
った電気自動車の電気システムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、主電池内の直列接続された個々の単位電
池の電圧は、いかなる場合でも放電深度0〔%〕の電圧
と放電深度100〔%〕の電圧の間にあることに着目
し、この1/n(nは単位電池直列接続数)の電圧に補
助電池を充電しようとするものである。すなわち、補助
電池充電装置は、主電池の直流を一定の周波数及び波形
を有する交流電圧に変換する電力変換器と、変圧比がn
(n=一次電圧/二次電圧)の変圧器と、1/nに降圧
された交流電圧を直流に変換する整流器とにより構成
し、補助電池の充電電流や充電電圧を特に制御すること
なく補助電池を充電する。言い換えれば、主電池電圧を
常に1/nの直流電圧に変換して、補助電池を充電する
ものである。
【0011】
【作用】主電池電圧は常に放電深度0〔%〕と100
〔%〕との間にあり、この1/nの電圧に補助電池は常
に充電される。このため、補助電池はいかなる場合にも
放電深度0〔%〕と100〔%〕との間になるように充
電され、過充電、過放電状態になることはない。
【0012】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図1はこの実施例の主要部をなす補助電池充電装置
7Aの構成を示している。本実施例は、主電池の直流を
交流に変換する直流−交流変換器が、スイッチ素子1個
を主たる構成要素とする最も簡単な例である。なお、図
5と同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【0013】図1において、701は入力平滑コンデン
サであり、図5における71に相当する。702は変圧
比n(n=一次巻線電圧/二次巻線電圧すなわち一次巻
数/二次巻数)の絶縁降圧変圧器であり、711が一次
巻線、712が二次巻線、713が励磁電流吸収巻線で
共に「・」印は同じ巻線の極性を示す。ここで、変圧器
702の変圧比nは、主電池電圧値と補助電池電圧値と
の比(主電池電圧/補助電池電圧)とする。
【0014】また、図示されていないが、主電池は、補
助電池電圧と同一の電圧を有する単位電池を複数直列接
続して構成することが望ましく、この場合には、変圧器
702の変圧比n=一次巻線電圧/二次巻線電圧=単位
電池の直列接続数となる。つまり、補助電池を単位電池
と同一の電圧定格とする場合には、変圧器702変圧比
nを単位電池の直列接続数とすれば良い。
【0015】703はスイッチ素子であり、この例では
トランジスタを用いている。704は巻線713に直列
接続されたダイオードであり、変圧器702の励磁エネ
ルギーを電源側(入力平滑コンデンサ701側)に戻す
ためのものである。705は二次巻線712に接続され
た半波整流ダイオード、706は出力平滑コンデンサを
示している。707はスイッチ素子703のオン−オフ
制御回路であり、この制御回路707は単にスイッチ素
子703を一定の割合でオン−オフさせる機能のみを有
し、図5に示した従来の制御回路78のように、補助電
池側の電圧、電流を検出してこれらの値を規定値に制御
するものとは異なる。
【0016】図2は、図1の動作を説明するための各部
の電圧、電流波形図であり、図2に示した電圧、電流の
記号は、各々図1に示されているものである。図2にお
いて、Tはスイッチ素子703のオン−オフする1周期
であり、T1がオン期間、T2がオフ期間を示す。変圧器
702の磁気飽和を防ぐため、T1<T2に選ばれる。こ
の周期Tは、特に制約なく自由に選定可能である。
【0017】また、e1は変圧器702の一次巻線71
1の電圧であり、スイッチ素子703がオンすると主電
池電圧EBが「・」印方向の極性に加わる。e2は二次巻
線712の電圧であり、スイッチ素子703のオンによ
りEB/nの電圧が発生し、補助電池電圧がこれより低
ければダイオード705を介して電流i2が流れる。図
2では、この電流i2が流れている場合で示してある。
【0018】スイッチ素子703のオン期間中は、変圧
器702の励磁電流は一次巻線711から供給される。
スイッチ素子703をオフすると、変圧器702の励磁
電流は励磁電流吸収巻線713からダイオード704を
介し電流i3となって電源側に回生される。オフ期間T2
になってから時間T20で励磁電流が零となり、変圧器7
02の磁束はリセット状態になって次の周期の動作に移
る。スイッチ素子703のオフ期間T2では、電流i2
零となる。充電電流iBの平均値はIBであるので電流i
2の平均値もIBとなる。
【0019】次に、図3はこの実施例による主電池から
補助電池への充電動作を説明するもので、電池電圧と電
流との関係を示している。Aは主電池の特性であり、電
圧は1/nにして示してある。Bは補助電池の特性であ
る。電気自動車の非走行状態では、主電池電圧はの電
圧EBとなる。この状態で本実施例の充電装置7Aを
作動させると、補助電池にはIBの充電電流が流れ、
補助電池を充電する。
【0020】電気自動車が走行すると、主電池には電流
が流れ、主電池電圧も低下する。この電圧がの電圧E
Bまで低下すると、補助電池の充電電流はIBとな
る。そして、の電圧EBまで低下すると、充電電流
はもはや流れなくなる。補助電池が充電されて電流−電
圧特性がB′のようになると、主電池電圧EBでは充
電電流はIB′まで減少し、また、EBの電圧で
は、充電電流が流れなくなる。
【0021】次いで、補助電池の負荷が大きくなった場
合について説明する。Bの特性において負荷が増すと、
放電電流が流れるようになる。今、主電池電圧の動作電
圧がのEBであるとすると、補助電池から見かけ
上、IBの電流が流れる。この電流は全て充電装置7
Aを介して主電池から供給されることになる。以上述べ
た充電動作により、補助電池はAの特性に合うまで充電
される。
【0022】図1の実施例では、直流−交流変換器を、
回路構成が最も簡単なスイッチ素子1個により構成した
例で示したが、これ以外にも、ハーフブリッジ方式、単
相インバータや多相インバータなど、他のインバータが
適用できることは勿論である。なお、本発明は補助電池
の充電電圧、充電電流は制御できないので、補助電池の
初期充電は別途行う必要がある。しかるに、この初期充
電は電気自動車新製時または補助電池交換時の1回のみ
で足りるので、実用上特に問題になることはない。
【0023】一方、この実施例では、図3に示したよう
に、電気自動車走行時に主電池電圧が降下し、これにつ
れて補助電池電圧も低下する。この電圧は従来の充電方
式の場合の電圧より低くなる場合もある。しかし、この
状態は電気自動車の加速時にのみ生じるもので、10秒
前後の短時間であり、特に問題となることはない。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、主電池の
直流を周波数及び波形が一定の交流電圧に変換し、この
交流電圧を1/nの値に降圧して補助電池を充電する補
助電池充電装置を備えているので、次のような効果があ
る。
【0025】直流−交流変換器には、補助電池の充電
電流や充電電圧または交流電圧、電流の制御が不要な直
流−交流変換器を使用することができるので、変換器の
小形軽量化、低価格化が図れる。 上記に述べた構成簡単な直流−交流変換器、絶縁降
圧変圧器及びダイオード1個からなる部品点数の少ない
補助電池充電装置を実現できるため、充電装置の小形軽
量化、低価格化が図れ、電気自動車用補助電池充電装置
としての適用効果が大である。
【0026】直流−交流変換器は、スイッチ素子及び
そのオン−オフ制御回路から構成されていて補助電池の
電圧、電流を検出不要としているので、従来の各検出手
段を必要とする制御回路に比べ、動作信頼性が向上す
る。 絶縁降圧変圧器の変圧比nは、主電池の単位電池の電
圧と補助電池の電圧とが等しい(電池として同一定格の
ものを用いる)場合には、主電池の単位電池直列接続数
で良く、また、異なる場合には主電池電圧/補助電池電
圧比で良い。 従来では、主電池電圧が低下した場合にも補助電池電圧
として規定値を確保するためにnより小さくする必要が
あるが、本発明ではそのような配慮を要しないため、本
発明の方が変圧器の小形軽量化、低価格化の点で優れて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の主要部を示す回路構成図であ
る。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】図1の実施例における補助電池充電時の電池電
圧、電流の特性図である。
【図4】従来の電気自動車の電気システム図である。
【図5】図4における補助電池充電装置の回路構成図で
ある。
【符号の説明】
1 主電池 2 主スイッチ 3 ヒューズ 4 電動機駆動用インバータ 5 車輪駆動用交流電動機 6 補助電池 7A 補助電池充電装置 8 充電用スイッチ 100 単位電池 200 補助機器 701 入力平滑コンデンサ 702 変圧器 703 スイッチ素子 704,705 ダイオード 706 出力平滑コンデンサ 707 オン−オフ制御回路 711 一次巻線 712 二次巻線 713 励磁電流吸収巻線 76 出力端子 77 入力端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両駆動用の主電池と、補助機器用の補
    助電池と、前記主電池により補助電池を充電するための
    充電装置を備えた電気自動車の電気システムにおいて、 前記充電装置は、直流電圧を一定の周波数及び波形を有
    する交流電圧に変換する直流−交流変換器と、この変換
    器の交流側に接続された絶縁降圧変圧器と、この変圧器
    の出力側と補助電池との間に接続された整流器とを有す
    ることを特徴とする電気自動車の電気システム。
  2. 【請求項2】 降圧絶縁変圧器の変圧比(一次巻線電圧
    /二次巻線電圧)が、主電池電圧と補助電池電圧との比
    (主電池電圧/補助電池電圧)に等しい請求項1記載の
    電気自動車の電気システム。
  3. 【請求項3】 主電池が、補助電池電圧と同一の電圧を
    有する単位電池を複数直列に接続して構成された請求項
    2記載の電気自動車の電気システム。
JP4359577A 1992-12-25 1992-12-25 電気自動車の電気システム Pending JPH06197467A (ja)

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JP (1) JPH06197467A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009095112A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Toyota Motor Corp 車両用電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009095112A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Toyota Motor Corp 車両用電源装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010918