JPH07123515A - Controller for electric automobile - Google Patents
Controller for electric automobileInfo
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- JPH07123515A JPH07123515A JP5271917A JP27191793A JPH07123515A JP H07123515 A JPH07123515 A JP H07123515A JP 5271917 A JP5271917 A JP 5271917A JP 27191793 A JP27191793 A JP 27191793A JP H07123515 A JPH07123515 A JP H07123515A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車の走行動力源
であるモータにかかる負荷を制御する装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for controlling a load applied to a motor which is a power source for running an electric vehicle.
【0002】[0002]
【従来の技術】環境汚染が大きな問題となってきてお
り、ガソリンやディーゼル自動車の排気ガスにも厳しい
対応が迫られている。このような状況にあって、排気ガ
スの無いクリーンな自動車として電気自動車が一部特定
の用途では実用化されているが、電気自動車の現状は、
ガソリンやディーゼル自動車と比べて連続走行距離や加
速性能の面から見ても、まだかなり劣っている。ガソリ
ンやディーゼル自動車と同等の走行性を保証するには、
ガソリンやディーゼル自動車の給油一回当たりの走行距
離と同等またはそれに近い一充電当たりの走行距離を確
保することが一つの大きな課題となっている。上記の課
題を解決するために様々な研究がなされている。2. Description of the Related Art Environmental pollution has become a serious problem, and strict measures are required for exhaust gas from gasoline and diesel vehicles. In such a situation, some electric vehicles have been put into practical use as clean vehicles without exhaust gas, but the current state of electric vehicles is
Compared to gasoline and diesel vehicles, they are still inferior in terms of continuous mileage and acceleration performance. To guarantee drivability equivalent to gasoline and diesel vehicles,
One of the major issues is to secure a mileage per charge equal to or close to the mileage per refueling of gasoline or diesel vehicles. Various studies have been made to solve the above problems.
【0003】特開平4−340301号公報に開示され
る電気自動車は、モータとバッテリーの間にチョッパを
備え、チョッパの入力側及び出力側にコンデンサを配設
して、制動時の運動エネルギー及び位置エネルギーをも
との電気エネルギーとしてバッテリーに回収するもので
ある。図7に特開平4−340301号公報に開示され
る電気自動車制御装置の回路図を示す。直流モータMと
バッテリーBaとの間に、リアクトルLと、制動機構に
よってオン・オフされるスイッチング素子Q2と、この
素子Q2 のオン時からオフ時になるときにモータMの起
電力をバッテリーBaに供給するダイオードD2 とから
なるチョッパを接続する。このチョッパの両側にそれぞ
れ高周波阻止用コンデンサC1 ,C2 を接続する。モー
タMを減速する際にはモータMの起電力による電流がリ
アクトルL及びオン状態の素子Q2 を介して流れ、且つ
この電流が素子Q2 のオフ時にダイオードD2 に転流
し、リアクトルLによりバッテリーBaに高効率に回収
される。The electric vehicle disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 4-340301 has a chopper between a motor and a battery, and capacitors are provided on the input side and the output side of the chopper so that the kinetic energy and position at the time of braking can be improved. The energy is recovered as electric energy in the battery. FIG. 7 shows a circuit diagram of an electric vehicle control device disclosed in JP-A-4-340301. Between the DC motor M and the battery Ba, the reactor L, the switching element Q 2 which is turned on and off by the braking mechanism, and the electromotive force of the motor M when the element Q 2 changes from on to off A chopper consisting of a diode D 2 supplied to High frequency blocking capacitors C 1 and C 2 are connected to both sides of this chopper. When decelerating the motor M, a current due to the electromotive force of the motor M flows through the reactor L and the element Q 2 in the ON state, and this current is diverted to the diode D 2 when the element Q 2 is off, and the reactor L It is highly efficiently collected in the battery Ba.
【0004】次に、特開平5−30608号公報に開示
される電気自動車のハイブリッド電源装置の概略図を図
8に示す。同図に示される電気自動車のハイブリッド電
源装置は、コンデンサ11及びバッテリー12とコンバ
ータ14との間に、減速量に応じて回収電流を制御する
電流制御回路21を接続したもので、バッテリー12に
接続したスイッチSW2と電流制御回路13からなる回
収充電回路と、スイッチSW1とダイオードDからなる
放電回路とを備えている。この発明によれば、加速、減
速時のエネルギー放出、回収に際してバッテリーの負担
を抑えてコンデンサに分担させるので、減速時のバッテ
リーの急速充電を抑えることができ、急速充電に基づく
劣化を防ぎ、バッテリーの寿命を長くすることができ
る。しかも、減速時の大量のエネルギーをコンデンサに
回収して加速時のエネルギーとして利用するので、加速
時のバッテリー負担を軽減することができ、バッテリー
の利用効率を高めることができる。したがって、電気自
動車における走行距離を長くし、加速、減速性能を高め
ることができる。Next, FIG. 8 shows a schematic diagram of a hybrid power supply device for an electric vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-30608. The hybrid power supply device for an electric vehicle shown in the same figure has a current control circuit 21 for controlling a recovery current according to a deceleration amount connected between a capacitor 11 and a battery 12, and a converter 14, and is connected to the battery 12. The recovery charging circuit including the switch SW2 and the current control circuit 13 and the discharging circuit including the switch SW1 and the diode D are provided. According to this invention, since the load of the battery is suppressed to be shared by the capacitor when releasing and collecting energy during acceleration and deceleration, rapid charging of the battery during deceleration can be suppressed, deterioration due to rapid charging can be prevented, and the battery can be prevented. The life of can be extended. Moreover, since a large amount of energy at the time of deceleration is collected in the capacitor and used as energy at the time of acceleration, it is possible to reduce the battery load at the time of acceleration, and it is possible to improve the battery utilization efficiency. Therefore, the traveling distance of the electric vehicle can be lengthened and the acceleration / deceleration performance can be improved.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平4−3
40301号公報に開示される電気自動車用電源装置で
は、電気自動車の走行中に加速及び減速を行う度に、バ
ッテリーから流れる電流の値が変動するので、急加速を
行った時などはバッテリー電流が大きく変動していた。
そのためバッテリーの電流脈動が極めて大きくなる傾向
があった。However, Japanese Patent Laid-Open No. 4-3.
In the power supply device for an electric vehicle disclosed in Japanese Patent No. 40301, the value of the current flowing from the battery fluctuates every time acceleration and deceleration are performed while the electric vehicle is running. It was fluctuating greatly.
Therefore, the current pulsation of the battery tends to be extremely large.
【0006】また、特開平5−30608号公報に開示
される電気自動車のハイブリッド電源装置においても、
電力供給源である大容量コンデンサとバッテリーは、単
純に並列接続しているだけで、大容量コンデンサからモ
ータに供給する電力とバッテリーからモータに供給する
電力との配分を制御する手段がないため、例えば車両の
急加速を行った場合に、大容量コンデンサだけでなくバ
ッテリーから大電流が流れることがあり、バッテリー電
流が大きく変動して、その結果バッテリーの電流脈動が
大きくなることがあった。Further, in the hybrid power supply device for an electric vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-30608,
The large-capacity capacitor that is the power supply source and the battery are simply connected in parallel, and there is no means for controlling the distribution of the power supplied from the large-capacity capacitor to the motor and the power supplied from the battery to the motor. For example, when the vehicle is rapidly accelerated, a large current may flow not only from the large-capacity capacitor but also from the battery, and the battery current may fluctuate significantly, resulting in a large current pulsation of the battery.
【0007】ここで、バッテリーの電流I(t)、電圧
E(t)、内部抵抗Rとすれば、バッテリー電圧E
(t)を一定と考えると、バッテリー内部損失は、loss
=∫I(t)2 Rdtで表されて、内部損失がバッテリ
ー電流の二乗に比例している。一定時間内で同一エネル
ギーを供給する場合、電流脈動の大きい時と小さい時で
比較すると、電流脈動の大きい時には内部損失が大きく
なることがわかる。すなわち、バッテリーの電流脈動を
小さくすれば内部損失を少なくすることができ、同じ容
量のバッテリーであれば、電流脈動を抑えることによっ
て放電可能容量を増大することが可能である。Here, if the battery current I (t), voltage E (t), and internal resistance R are given, the battery voltage E
Given that (t) is constant, the battery internal loss is loss
= ∫I (t) 2 Rdt, the internal loss is proportional to the square of the battery current. When the same energy is supplied within a fixed time, it can be seen that the internal loss becomes large when the current pulsation is large, when comparing when the current pulsation is large and when the current pulsation is small. That is, if the current pulsation of the battery is reduced, the internal loss can be reduced, and if the battery has the same capacity, the dischargeable capacity can be increased by suppressing the current pulsation.
【0008】図9〜図11に従来の構成の電気自動車制
御装置の回路図を示す。また、図12〜図14は、図9
〜図11の電気自動車制御装置のLA#4走行モードに
おけるバッテリー電流の時間変化を示す。ここで、LA
#4走行モードとは電気自動車測定用の一般的な走行パ
ターンであり、A点は車両の急加速を行った時の電流の
値を示している。次に、各図についての説明を行う。図
9は図7に示す特開平4−340301号公報に開示さ
れる電気自動車制御装置のコンデンサC1が小さい場合
の制御装置である。バッテリーE(120V)からコン
デンサ(5mF)を介して、モータ駆動用スイッチ、モ
ータ制動用スイッチ、ダイオード、インダクタンスから
構成されるチョッパを通じてモータMに供給する電流を
制御している。図10は図9の電気自動車制御装置にお
けるコンデンサC1が大容量コンデンサ(30F)の場
合の制御装置である。図11は図10の電気自動車制御
装置に加えて、バッテリーが電流を回収しないようにダ
イオードを設けたものである。図12を見ると、全体的
に電流の脈動が大きく、A点では220A程度の電流が
流れている。図13を見ると、図12と比べてバッテリ
ーの電流脈動のピークが抑えられているが、それでも急
加速を行ったときには150A程度の大電流が流れてい
ることがわかる。図14を見ると、電流値が正の部分で
は図13のグラフと同じ電流波形を示しているが、ダイ
オードがあるためにバッテリーで電流を回収しないよう
になっているので全体では電流脈動が小さくなってい
る。しかし、図13のグラフと同様で電気自動車が急加
速を行ったときには150A程度の大電流が流れてしま
う。上記の結果より、大容量コンデンサを用いると放電
可能容量が増加するが、それでもバッテリーから大電流
が流れることがあるために、バッテリーの内部損失を完
全になくすことは出来ない。9 to 11 are circuit diagrams of an electric vehicle controller having a conventional structure. In addition, FIGS.
12 shows the time variation of the battery current in the LA # 4 running mode of the electric vehicle control device of FIG. 11. Where LA
The # 4 traveling mode is a general traveling pattern for electric vehicle measurement, and point A indicates the value of current when the vehicle is rapidly accelerated. Next, each figure will be described. FIG. 9 shows a control device when the capacitor C1 of the electric vehicle control device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-340301 shown in FIG. 7 is small. The current supplied from the battery E (120 V) to the motor M is controlled via the capacitor (5 mF) and the chopper composed of the motor driving switch, the motor braking switch, the diode and the inductance. FIG. 10 shows a control device when the capacitor C1 in the electric vehicle control device of FIG. 9 is a large-capacity capacitor (30F). FIG. 11 shows a configuration in which a diode is provided so that the battery does not collect current, in addition to the electric vehicle control device of FIG. As shown in FIG. 12, the pulsation of the current is large as a whole, and a current of about 220 A flows at point A. It can be seen from FIG. 13 that the peak of the current pulsation of the battery is suppressed as compared with FIG. 12, but still a large current of about 150 A flows when rapid acceleration is performed. When FIG. 14 is seen, the current waveform is the same as the graph of FIG. 13 in the portion where the current value is positive, but because the diode prevents the current from being collected by the battery, the current pulsation is small overall. Has become. However, similar to the graph of FIG. 13, when the electric vehicle makes a rapid acceleration, a large current of about 150 A flows. From the above results, although the dischargeable capacity increases when a large-capacity capacitor is used, a large current may still flow from the battery, and therefore the internal loss of the battery cannot be completely eliminated.
【0009】そこで、本発明はバッテリーの内部損失を
更に減少することによりバッテリーの放電可能容量を増
大して、電気自動車の走行可能距離の延長を可能にする
ことを課題とする。It is therefore an object of the present invention to further reduce the internal loss of the battery to increase the dischargeable capacity of the battery and extend the mileage of the electric vehicle.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、インダクタンスと、バッテリーの
+端子とインダクタンスの一端の間に介装し、周期的に
開閉してインダクタンスの他端とバッテリーの−端子の
間の電圧を調整するスイッチング素子と、アノード側を
スイッチング素子とインダクタンスの間に接続し、カソ
ード側をバッテリーの−端子に接続する第1のダイオー
ドと、インダクタンスの他端とバッテリーのグランドの
間に介装する大容量コンデンサと、大容量コンデンサの
両端に接続されて、アクセルまたはブレーキ操作から最
適な電気自動車用モータの状態を演算して、モータを制
御するモータ制御手段とを備えた。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to claim 1 interposes between an inductance and a + terminal of a battery and one end of the inductance, and periodically opens and closes the other inductance. A switching element that adjusts the voltage between the end and the negative terminal of the battery, a first diode that connects the anode side between the switching element and the inductance, and the cathode side to the negative terminal of the battery, and the other end of the inductance. Large-capacity capacitor interposed between the battery and the ground of the battery, and a motor control means that is connected to both ends of the large-capacity capacitor, calculates the optimum state of the electric vehicle motor from the accelerator or brake operation, and controls the motor. Equipped with.
【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明に加え
て、モータ制御手段は、モータから大容量コンデンサへ
の電流を流しうる第2のダイオードを備え、更に、大容
量コンデンサからバッテリーへ電流を流しうる第3のダ
イオードを備えた。According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the invention, the motor control means includes a second diode capable of flowing a current from the motor to the large capacity capacitor, and further, from the large capacity capacitor to the battery. A third diode capable of passing a current was provided.
【0012】請求項3の発明は、請求項1或いは請求項
2に加えて、バッテリーの+端子と前記スイッチング素
子の間と、モータ制御手段の一端とを接続、或いは大容
量コンデンサとインダクタンスの間と、モータ制御手段
の一端とを接続、のどちらかに切り換え可能な切り換え
手段を備えた。According to a third aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect, the positive terminal of the battery and the switching element are connected to one end of the motor control means, or between the large capacity capacitor and the inductance. And a connection between the motor control means and one end of the motor control means.
【0013】請求項4の発明は、請求項3の発明に関し
て、切り換え手段は車両の走行状態に応じて適切な接続
状態を選択し、自動的に切り換えるための制御手段を備
えた。The invention of claim 4 relates to the invention of claim 3, wherein the switching means includes control means for selecting an appropriate connection state in accordance with the running state of the vehicle and automatically switching.
【0014】ここで、本発明における大容量コンデンサ
とは、容量が0.1F以上のコンデンサのことであり、
好ましくは容量が10F〜50Fのコンデンサである。Here, the large-capacity capacitor in the present invention is a capacitor having a capacity of 0.1 F or more,
A capacitor having a capacity of 10 F to 50 F is preferable.
【0015】[0015]
【作用】請求項1によれば、バッテリーからスイッチン
グ素子、インダクタンスを介して大容量コンデンサが充
電される。この大容量コンデンサを電力供給源として、
モータ制御手段を介してモータを制御する。モータ制御
手段はアクセル又はブレーキ操作から最適なモータの状
態を演算して制御するので、運転者のアクセル又はブレ
ーキ操作により、電気自動車の加速及び減速ができる。
街中運転を行うときのような加減速が伴う負荷変動に応
じた脈動の大きな電流をモータに流すときにおいても、
必要な電流は大容量コンデンサから供給し、バッテリー
からは一定の電流の間欠波形で対応できる。その結果、
バッテリーからの放電電流の変動は小さく、且つ平滑化
する。よってバッテリーの内部損失が低減する。このと
き大容量コンデンサの内部損失は増加するが、大容量コ
ンデンサの内部抵抗は極めて小さく、バッテリーの内部
抵抗より小さい。そのため、全体的に放電可能容量が増
大する。According to the first aspect, the large capacity capacitor is charged from the battery through the switching element and the inductance. This large-capacity capacitor as a power supply source,
The motor is controlled via the motor control means. Since the motor control means calculates and controls the optimum motor state from the accelerator or brake operation, the driver can accelerate or decelerate the electric vehicle by the accelerator or brake operation.
Even when driving a motor with a large pulsating current according to load fluctuations accompanying acceleration / deceleration, such as when driving in the city,
The required current is supplied from a large-capacity capacitor, and the battery can respond with a constant current intermittent waveform. as a result,
The fluctuation of the discharge current from the battery is small and smooth. Therefore, the internal loss of the battery is reduced. At this time, the internal loss of the large-capacity capacitor increases, but the internal resistance of the large-capacity capacitor is extremely small and smaller than the internal resistance of the battery. Therefore, the dischargeable capacity is increased as a whole.
【0016】請求項2によれば、連続する下り坂を走行
するときやブレーキ操作を行なうときは、モータ制御手
段がモータの制動を行い、且つ第2のダイオードを介し
て大容量コンデンサを充電する。更に第3のダイオード
を通じてバッテリーにも回生電流が流れ、バッテリーも
充電される。すなわちモータの運動エネルギーが大容量
コンデンサ及びバッテリーの電気エネルギーに変換さ
れ、回生制動が行われる。According to the second aspect of the invention, when the vehicle travels on a continuous downhill or when the brake operation is performed, the motor control means brakes the motor and charges the large capacity capacitor through the second diode. . Further, the regenerative current also flows through the battery through the third diode, and the battery is charged. That is, the kinetic energy of the motor is converted into electric energy of the large-capacity capacitor and the battery, and regenerative braking is performed.
【0017】請求項3によれば、大容量コンデンサとイ
ンダクタンスの間と、モータ制御手段の一端を接続する
と、請求項1に示すような構成と同一となり、放電可能
容量が増大する。一方、バッテリーの+端子とスイッチ
ング素子の間と、モータ制御手段の一端を接続すると、
バッテリーとモータ制御手段が直結される。このとき、
負荷変動による脈動により、バッテリーの内部損失が大
きく、放電可能容量が減少するが、長時間のモータの高
負荷運転ができる。バッテリーの+端子とスイッチング
素子の間と、モータ制御手段の一端との接続、或いは大
容量コンデンサとインダクタンスの間と、モータ制御手
段の一端との接続、のどちらかを車両の運転者が選択し
て、任意に切り換えを行うことができ、希望する運転状
態を選ぶことができる。According to the third aspect, when the large-capacity capacitor and the inductance are connected to one end of the motor control means, the configuration becomes the same as that of the first aspect, and the dischargeable capacity increases. On the other hand, if one end of the motor control means is connected between the + terminal of the battery and the switching element,
The battery and the motor control means are directly connected. At this time,
Although the internal loss of the battery is large and the dischargeable capacity is reduced due to the pulsation due to the load fluctuation, the motor can be operated under high load for a long time. The driver of the vehicle selects between the + terminal of the battery and the switching element, one end of the motor control means, or the connection between the large-capacity capacitor and the inductance, and one end of the motor control means. Then, the switching can be performed arbitrarily, and the desired operating state can be selected.
【0018】請求項4によれば、通常の走行時にはバッ
テリーからスイッチング素子、インダクタンスを介して
大容量コンデンサを充電して、大容量コンデンサからモ
ータ制御手段へ電力を供給してモータを作動することに
より走行距離の延長を行う。According to a fourth aspect of the present invention, during normal traveling, a large capacity capacitor is charged from a battery via a switching element and an inductance, and electric power is supplied from the large capacity capacitor to the motor control means to operate the motor. Extend the mileage.
【0019】しかし、連続する上り坂のような連続高負
荷時においては、大容量コンデンサは連続放電状態とな
り、大容量コンデンサの電位は一様に下がる。このと
き、大容量コンデンサの電位が、モータを駆動するため
の基準最低電圧を下回らないようにするためには、バッ
テリーから大容量コンデンサに供給するエネルギーが、
大容量コンデンサがモータ制御手段に供給するエネルギ
ーと、大容量コンデンサとスイッチング素子、及びイン
ダクタンスで損失となるエネルギー分を合わせた以上で
ある必要がある。連続高負荷状態が続いて大容量コンデ
ンサの電圧が基準最低電圧を下回ると、スイッチング素
子、インダクタンス、ダイオード及び大容量コンデンサ
は電流脈動の平滑化の機能を果たせない。そこで、スイ
ッチング素子、及びインダクタンスでの消費電力をなく
してスムーズな走行を行うために、自動的にバッテリー
の+端子とスイッチング素子の間と、モータ制御手段の
一端を接続して、バッテリーとモータ制御手段を直結す
るようにしている。However, during a continuous high load such as a continuous uphill, the large-capacity capacitor is in a continuous discharge state, and the potential of the large-capacity capacitor drops uniformly. At this time, in order to prevent the potential of the large capacity capacitor from falling below the reference minimum voltage for driving the motor, the energy supplied from the battery to the large capacity capacitor is
It is necessary that the energy supplied from the large-capacity capacitor to the motor control means is equal to or greater than the energy amount that causes a loss due to the large-capacity capacitor, the switching element, and the inductance. If the voltage of the large-capacity capacitor falls below the reference minimum voltage in the continuous high load state, the switching element, the inductance, the diode and the large-capacity capacitor cannot perform the function of smoothing the current ripple. Therefore, in order to eliminate the power consumption of the switching element and the inductance and perform smooth running, the battery and the motor control are automatically connected between the + terminal of the battery and the switching element and one end of the motor control means. The means are directly connected.
【0020】[0020]
【実施例】本発明の第1実施例である電気自動車制御装
置の回路図を図1に示す。先ず、本実施例の構成を説明
する。バッテリー1(240V)の+端子と充電コント
ロールスイッチ10の一端を接続し、充電コントロール
スイッチ10の他端とインダクタンス22(1mΩ)の
一端と第1のダイオード26のアノード側を一点で接続
している。インダクタンス22の他端とバッテリー1の
−端子の間に大容量コンデンサ4(30F)を介装す
る。大容量コンデンサ4の電圧は電圧センサ19で検出
している。本実施例では大容量コンデンサ4は電気二重
層コンデンサを用いている。ここで、電気二重層コンデ
ンサとは、誘電体の替わりに電気二重層という異なった
二層が接触するとその境界面に電荷が極めて短い距離を
隔てて存在する状態を利用したコンデンサである。ま
た、充電コントロールスイッチ10とバッテリー1の+
端子の間にアノード側を接続し、充電コントロールスイ
ッチ10とインダクタンス25(1mΩ)の間にカソー
ド側を接続した第3のダイオード9を備えている。モー
タ駆動スイッチ18の一端とモータ制動スイッチ17の
一端とダイオード27のアノード側と、インダクタンス
22の一端を一点で接続している。インダクタンス25
の他端とダイオード27のカソード側の間に直流モータ
8が介装している。アノード側をモータ駆動スイッチ1
8の他端に接続し、カソード側をダイオード27のアノ
ード側に接続する第2のダイオード28を備えている。
ここで、充電コントロールスイッチ10とバッテリー1
の+端子の間のa点と、インダクタンス22と大容量コ
ンデンサ4の間のb点と、ダイオード28のアノード側
とモータ駆動スイッチ18の間のc点にそれぞれ端子を
設けて、a点とc点を接続、或いはb点とc点を接続、
の切り換えができるようにバイパススイッチ11が備え
られている。また、充電コントロールスイッチ10とバ
ッテリー1の+端子の間と、c点と、インダクタンス2
5と直流モータ間の3ヵ所に電解コンデンサ2,5,7
(各5mF)をそれぞれバッテリー1と並列になるよう
に備えた。1 is a circuit diagram of an electric vehicle control apparatus according to a first embodiment of the present invention. First, the configuration of this embodiment will be described. The + terminal of the battery 1 (240V) is connected to one end of the charge control switch 10, and the other end of the charge control switch 10 is connected to one end of the inductance 22 (1 mΩ) and the anode side of the first diode 26 at one point. . A large capacity capacitor 4 (30F) is provided between the other end of the inductance 22 and the negative terminal of the battery 1. The voltage of the large-capacity capacitor 4 is detected by the voltage sensor 19. In this embodiment, the large capacity capacitor 4 is an electric double layer capacitor. Here, the electric double layer capacitor is a capacitor that uses a state in which electric charges are present at an extremely short distance on the boundary surface when two different electric double layers contact with each other instead of the dielectric. In addition, charge control switch 10 and battery 1 +
An anode side is connected between the terminals, and a third diode 9 having a cathode side connected between the charge control switch 10 and the inductance 25 (1 mΩ) is provided. One end of the motor drive switch 18, one end of the motor braking switch 17, the anode side of the diode 27, and one end of the inductance 22 are connected at one point. Inductance 25
The DC motor 8 is interposed between the other end of the diode and the cathode side of the diode 27. Motor drive switch 1 on the anode side
The second diode 28 is connected to the other end of the diode 8 and the cathode side is connected to the anode side of the diode 27.
Here, the charge control switch 10 and the battery 1
Terminals are provided at the point a between the + terminal of the diode 28, the point b between the inductance 22 and the large-capacity capacitor 4, and the point c between the anode side of the diode 28 and the motor drive switch 18, respectively. Connect points, or connect points b and c,
A bypass switch 11 is provided so that the switching can be performed. In addition, between the charge control switch 10 and the + terminal of the battery 1, the point c, and the inductance 2
5 and the DC motor at three places, electrolytic capacitors 2, 5, 7
(Each 5 mF) was provided in parallel with the battery 1.
【0021】次に本実施例の作用について説明する。バ
ッテリー1の+端子から流れ出る電流が電解コンデンサ
2から、充電コントロールスイッチ10と、インダクタ
ンス22と、ダイオード24から構成される第1チョッ
パ3を介して大容量コンデンサ4を充電する。大容量コ
ンデンサ4と並列に電解コンデンサ5が接続しており、
大容量コンデンサ4から電解コンデンサ5、モータ駆動
スイッチ18とモータ制動スイッチ17とダイオード2
7,28とインダクタンス25から成る第2チョッパ
6、電解コンデンサ7を介して直流モータ8に電力を供
給することにより駆動力を与えている。また、直流モー
タ8の回生制動時に大容量コンデンサ4の容量を越えた
場合の回生電流をバッテリー1で回収するために、ダイ
オード9を設けた。更に、第2チョッパ6への電力供給
源を、大容量コンデンサ4或いはバッテリー1に切り換
え可能になるように、切り換え手段としてバイパススイ
ッチ11を備えている。これにより、通常走行時は第1
チョッパ3を介してバッテリーエネルギーの有効利用を
行い、連続の上り坂のような連続高負荷時には、バイパ
ススイッチ11を用いて電力供給源を大容量コンデンサ
4からバッテリー1に切り換えてスムーズな走行を可能
にする。第1実施例ではバイパススイッチ11の切り換
えは、車両の運転者の手動で行うようにしている。ま
た、第2チョッパ6はモータ制御コンピュータ13によ
り直流モータ8の力行と回生動作を制御しており、第1
チョッパ3は電圧制御コンピュータ14により大容量コ
ンデンサ4に供給する電圧を制御している。Next, the operation of this embodiment will be described. The current flowing from the + terminal of the battery 1 charges the large-capacity capacitor 4 from the electrolytic capacitor 2 via the charge control switch 10, the inductance 22, and the first chopper 3 including the diode 24. An electrolytic capacitor 5 is connected in parallel with the large capacity capacitor 4,
Large-capacity capacitor 4 to electrolytic capacitor 5, motor drive switch 18, motor braking switch 17, and diode 2
Driving power is given by supplying electric power to the DC motor 8 via the second chopper 6 composed of 7, 28 and the inductance 25, and the electrolytic capacitor 7. Further, the diode 9 is provided in order to recover the regenerative current in the battery 1 when the capacity of the large capacity capacitor 4 is exceeded during regenerative braking of the DC motor 8. Further, a bypass switch 11 is provided as a switching means so that the power supply source to the second chopper 6 can be switched to the large capacity capacitor 4 or the battery 1. As a result, the first
Battery energy is effectively utilized through the chopper 3, and during continuous high load such as continuous climbing, the bypass switch 11 is used to switch the power supply source from the large-capacity capacitor 4 to the battery 1 for smooth running. To In the first embodiment, the bypass switch 11 is switched manually by the driver of the vehicle. Further, the second chopper 6 controls the power running and regenerative operation of the DC motor 8 by the motor control computer 13,
The chopper 3 controls the voltage supplied to the large-capacity capacitor 4 by the voltage control computer 14.
【0022】次に、モータ制御コンピュータ13を用い
て行われる直流モータ8の制御について説明する。電源
装置内に第2チョッパ6に流れる電流を検出する電流セ
ンサ15を備えており、電流センサ15からの検出信号
がモータ制御コンピュータ13に入力するようになって
いる。電流センサ15は、内部損失にならないように流
れる電流によって生じる磁界を検出して、その磁界から
電流値を算出するようにしている。モータ制御コンピュ
ータ13は、電流センサ15からの検出信号によって第
2チョッパ6内のモータ制動スイッチ17及びモータ駆
動スイッチ18のオン、オフ比の制御を行い、直流モー
タ8の駆動及び回生制動を制御している。ここで、図2
のブロック図を用いて説明する。先ず、電気自動車のス
タートスイッチ12がオンになるとモータ制御コンピュ
ータ13の処理がスタートする。Next, the control of the DC motor 8 using the motor control computer 13 will be described. A current sensor 15 for detecting a current flowing through the second chopper 6 is provided in the power supply device, and a detection signal from the current sensor 15 is input to the motor control computer 13. The current sensor 15 detects a magnetic field generated by a flowing current so as not to cause internal loss, and calculates a current value from the magnetic field. The motor control computer 13 controls the on / off ratio of the motor braking switch 17 and the motor driving switch 18 in the second chopper 6 by the detection signal from the current sensor 15, and controls the driving and regenerative braking of the DC motor 8. ing. Here, FIG.
This will be described with reference to the block diagram of FIG. First, when the start switch 12 of the electric vehicle is turned on, the processing of the motor control computer 13 starts.
【0023】アクセルペダル20またはブレーキペダル
21を踏むと、アクセルペダル20の開度がアクセル開
度センサ23で検出されるか、またはブレーキペダル2
1に加えられた踏力が圧力センサ24で検出されて、そ
の検出信号が図2のアクセル開度又はブレーキ踏力信号
入力部に入力する。尚、本実施例では歪ゲージを用いた
圧力センサ24を使用する。アクセルペダル20の開度
或いはブレーキペダル21に加えられた踏力のそれぞれ
に応じた目標トルク量Tと、目標トルク量Tに対応した
目標電流値Iは、目標トルク演算部及び目標電流演算部
で、以下の式から演算する。When the accelerator pedal 20 or the brake pedal 21 is depressed, the opening degree of the accelerator pedal 20 is detected by the accelerator opening sensor 23, or the brake pedal 2
The pedaling force applied to 1 is detected by the pressure sensor 24, and the detection signal is input to the accelerator opening or the brake pedaling force signal input portion of FIG. In this embodiment, the pressure sensor 24 using a strain gauge is used. The target torque amount T corresponding to the opening degree of the accelerator pedal 20 or the pedaling force applied to the brake pedal 21 and the target current value I corresponding to the target torque amount T are calculated by the target torque calculation unit and the target current calculation unit. It is calculated from the following formula.
【0024】 アクセルペダル20を踏んだときの目標トルク量:T=
k1×x(Nm) ブレーキペダル21を踏んだときの目標トルク量:T=
k2×Tb(Nm) 目標トルク量Tに対応した目標電流値:I=k3×T
(A) ここで、xはアクセルペダル20の開度、Tbはブレー
キペダル21に加えられた踏力、k1,k2,k3は定
数である。電流センサ15で検出する電流値がフィード
バックされてPID制御装置に入力するようになってお
り、電流センサ15検出部によって検出される実際の電
流値ioが目標電流値Iに近づくように、PID制御装
置内でモータ駆動スイッチ18及びモータ制動スイッチ
17の動作を制御している。以下に各走行状態における
モータ制動スイッチ17及びモータ駆動スイッチ18の
制御を示す。Target torque amount when the accelerator pedal 20 is depressed: T =
k1 × x (Nm) Target torque amount when the brake pedal 21 is depressed: T =
k2 × Tb (Nm) Target current value corresponding to target torque amount T: I = k3 × T
(A) Here, x is the opening of the accelerator pedal 20, Tb is the pedaling force applied to the brake pedal 21, and k1, k2, and k3 are constants. The current value detected by the current sensor 15 is fed back and input to the PID control device, and the PID control is performed so that the actual current value io detected by the current sensor 15 detection unit approaches the target current value I. The operation of the motor drive switch 18 and the motor braking switch 17 is controlled in the device. The control of the motor braking switch 17 and the motor drive switch 18 in each traveling state is shown below.
【0025】先ず、通常の走行時には、バイパススイッ
チ11が充電コントロールスイッチ10とインダクタン
ス22とダイオード26から成る第1チョッパ3側に接
続しておき、第1チョッパ3を介して大容量コンデンサ
4を充電し、大容量コンデンサ4からバッテリーエネル
ギーの供給を行っている。通常走行時にはモータ駆動ス
イッチ18がオン、オフを断続しており、大容量コンデ
ンサ4からの直流電流が直流モータ8に供給され、直流
モータ8が力行状態になって車輪が駆動される。そし
て、ブレーキペダル21を踏み込む、または下り坂でガ
ソリンやディーゼル自動車でエンジンブレーキ程度のブ
レーキを発生させる場合は、モータ駆動スイッチ18が
オフ状態を保持して、モータ制動スイッチ17がオン、
オフを断続しているので、モータ制動スイッチ17のオ
ン時にインダクタンス25及びモータ制動スイッチ17
を介して電流が流れる。次に、モータ制動スイッチ17
がオフ時にはインダクタンス25に流れていた電流がダ
イオード28を介して大容量コンデンサ4に回生電流を
流すようになっている。First, during normal traveling, the bypass switch 11 is connected to the side of the first chopper 3 including the charging control switch 10, the inductance 22 and the diode 26, and the large capacity capacitor 4 is charged through the first chopper 3. However, the battery energy is supplied from the large-capacity capacitor 4. During normal traveling, the motor drive switch 18 is turned on and off intermittently, the direct current from the large-capacitance capacitor 4 is supplied to the direct current motor 8, and the direct current motor 8 enters a power running state to drive the wheels. Then, when the brake pedal 21 is depressed, or when a gasoline- or diesel-powered vehicle is to be braked downhill, the motor drive switch 18 is kept off and the motor brake switch 17 is turned on.
Since it is intermittently turned off, the inductance 25 and the motor braking switch 17 are turned on when the motor braking switch 17 is turned on.
Current flows through. Next, the motor braking switch 17
When is off, the current flowing in the inductance 25 flows a regenerative current in the large-capacity capacitor 4 via the diode 28.
【0026】次に、大容量コンデンサ4の電圧の制御を
図3のフローチャートに従って説明する。電源装置内に
はバッテリー1に流れる電流を検出する電流センサ16
と、大容量コンデンサ4の電圧を検出する電圧センサ1
9を設けており、電流センサ16、電圧センサ19から
の検出信号が電圧制御コンピュータ14に入力するよう
になっている。電流センサ16は、電流センサ15と同
じく、磁界を検出して磁界から電流値を演算している。
電圧制御コンピュータ14内にパルス幅変調装置を備え
ており、電流センサ16及び電圧センサ19からの検出
信号によって第1チョッパ3内の充電コントロールスイ
ッチ10のオン、オフ比の制御を行っている。本実施例
では充電コントロールスイッチ10のオン、オフの周波
数は500Hzとする。スタートスイッチ12がオンに
なると電圧制御コンピュータ14がスタートして、以下
に示す大容量コンデンサ4の電圧制御がスタートする。Next, the control of the voltage of the large-capacity capacitor 4 will be described with reference to the flowchart of FIG. A current sensor 16 for detecting the current flowing through the battery 1 in the power supply device
And a voltage sensor 1 for detecting the voltage of the large-capacity capacitor 4.
9 are provided so that detection signals from the current sensor 16 and the voltage sensor 19 are input to the voltage control computer 14. Like the current sensor 15, the current sensor 16 detects a magnetic field and calculates a current value from the magnetic field.
The voltage control computer 14 is provided with a pulse width modulator and controls the ON / OFF ratio of the charge control switch 10 in the first chopper 3 by the detection signals from the current sensor 16 and the voltage sensor 19. In the present embodiment, the charging control switch 10 has an on / off frequency of 500 Hz. When the start switch 12 is turned on, the voltage control computer 14 starts and the voltage control of the large-capacity capacitor 4 shown below starts.
【0027】先ず、ステップ101にて、電圧センサ1
9から検出された大容量コンデンサ4の電圧V1が基準
最大電圧値Vupper(=バッテリー電圧240V)
より小さいか否かを判定する。大容量コンデンサ4の電
圧V1が基準最大電圧値Vupperより小さいと判定
すると、ステップ102に進み、大容量コンデンサ4の
電圧V1が基準最小電圧値Vlower(=200V)
より小さいか否かを判定する。大容量コンデンサ4の電
圧V1が基準最小電圧値Vlowerより小さいと判定
すると、ステップ103に進み、充電コントロールスイ
ッチ10のデューティー比を基準デューティー比50%
と定める。ステップ104に進み、充電コントロールス
イッチ10のデューティー比が50%になるようにオン
・オフを断続する。次に、ステップ105にてバッテリ
ー1から出力される電流ibが所定電流基準値i(20
A)以上か否かを判定して、ibが所定電力基準値i以
上であると判定すると、ステップ106にて充電コント
ロールスイッチ10のデューティー比を低くすると定め
る。また、ibが所定電流基準値iより小さいと判定す
ると、ステップ110にて充電コントロールスイッチ1
0のデューティー比を高くすると定める。そしてステッ
プ107に進み、ステップ106或いはステップ110
で定められたデューティー比で充電コントロールスイッ
チ10を作動する。ステップ108にて大容量コンデン
サ4の電圧V1が基準最大電圧値Vupper以下か否
かを判定して、大容量コンデンサ4の電圧V1が基準最
大電圧値Vupperより大きいと判定すると、ステッ
プ109に進み、充電コントロールスイッチ10から大
容量コンデンサ4への通電を停止する。そして、ステッ
プ102に戻って上記の処理を繰り返すことにより大容
量コンデンサ4の電圧が所定範囲内にあるようにしてい
る。First, in step 101, the voltage sensor 1
The voltage V1 of the large-capacity capacitor 4 detected from 9 is the reference maximum voltage value Vupper (= battery voltage 240V)
Determine if less than. If it is determined that the voltage V1 of the large-capacity capacitor 4 is smaller than the reference maximum voltage value Vupper, the process proceeds to step 102, and the voltage V1 of the large-capacity capacitor 4 is the reference minimum voltage value Vlower (= 200V).
Determine if less than. If it is determined that the voltage V1 of the large-capacity capacitor 4 is smaller than the reference minimum voltage value Vlower, the process proceeds to step 103, and the duty ratio of the charging control switch 10 is set to the reference duty ratio 50%.
Stipulate. In step 104, the charging control switch 10 is turned on and off so that the duty ratio becomes 50%. Next, in step 105, the current ib output from the battery 1 is the predetermined current reference value i (20
If it is determined that it is equal to or more than A) and it is determined that ib is equal to or more than the predetermined power reference value i, it is determined in step 106 that the duty ratio of the charge control switch 10 is lowered. If it is determined that ib is smaller than the predetermined current reference value i, in step 110, the charging control switch 1
It is determined that the duty ratio of 0 is increased. Then, the process proceeds to step 107, step 106 or step 110.
The charge control switch 10 is operated at the duty ratio determined by. When it is determined in step 108 whether the voltage V1 of the large-capacity capacitor 4 is less than or equal to the reference maximum voltage value Vupper, and it is determined that the voltage V1 of the large-capacity capacitor 4 is greater than the reference maximum voltage value Vupper, the process proceeds to step 109, The energization from the charge control switch 10 to the large capacity capacitor 4 is stopped. Then, the process returns to step 102 and the above processing is repeated so that the voltage of the large-capacity capacitor 4 is within the predetermined range.
【0028】図4に本実施例の電気自動車制御装置の電
気自動車のLA#4走行モードにおけるバッテリー電流
の時間変化を示す。A点は急加速を行った時を示してい
る。FIG. 4 shows the time variation of the battery current in the LA # 4 running mode of the electric vehicle of the electric vehicle control device of this embodiment. Point A shows the time when sudden acceleration is performed.
【0029】図4によると、A点の急加速を行ったとき
でも、第1チョッパ3によってバッテリー電流を制限し
て、必要な電流はすべて大容量コンデンサ4から供給す
るようにしているので、バッテリー電流は常に一定にな
っている。したがって、従来の電気自動車制御装置に関
する図12〜図14のグラフと比較してバッテリーの内
部損失が最も少なくなり、従来の電気自動車制御装置と
比較して放電可能容量が大幅に増大する。その結果、一
回の充電当たりの電気自動車の走行距離が延長する。図
15は、図12〜図14のグラフと図4のグラフから算
出したそれぞれの場合のLA#4走行モードにおける放
電可能容量をグラフにしたものである。は5時間率容
量のバッテリー、は3時間率容量のバッテリー、は
図9の電気自動車制御装置、は図10の電気自動車制
御装置、は図11の電気自動車制御装置、は図4の
電気自動車制御装置の放電可能容量を表している。〜
を見ると、放電可能容量は定格容量の半分以下である
ことがわかるが、本実施例であるの放電可能容量は、
〜の放電可能容量の1.5倍程度増大している。According to FIG. 4, the battery current is limited by the first chopper 3 so that all the necessary current is supplied from the large-capacity capacitor 4 even when the point A is rapidly accelerated. The current is always constant. Therefore, the internal loss of the battery is minimized as compared with the graphs of FIGS. 12 to 14 relating to the conventional electric vehicle control device, and the dischargeable capacity is significantly increased as compared with the conventional electric vehicle control device. As a result, the mileage of the electric vehicle per charge is extended. FIG. 15 is a graph showing the dischargeable capacity in the LA # 4 traveling mode in each case calculated from the graphs of FIGS. 12 to 14 and the graph of FIG. 4. Is a battery of 5 hour capacity, is a battery of 3 hour capacity, is an electric vehicle controller of FIG. 9, is an electric vehicle controller of FIG. 10, is an electric vehicle controller of FIG. 11, is an electric vehicle controller of FIG. It represents the dischargeable capacity of the device. ~
It can be seen that the dischargeable capacity is less than half the rated capacity, but the dischargeable capacity in this example is
The dischargeable capacity is increased by about 1.5 times.
【0030】次に本発明の第2実施例の電気自動車制御
装置について説明する。構成は第1実施例の電気自動車
制御装置と同じである。第2実施例ではバイパススイッ
チ11の切り換えは電圧制御コンピュータ14を用いて
行っており、上り坂を連続して走行するときなど、最適
な走行状態を保つように自動でバイパススイッチ11の
切り換えを行うようになっている。例えば、電気自動車
が連続した上り坂を走行するときには、バッテリー1か
ら第1チョッパ3を介して大容量コンデンサ4に供給さ
れるエネルギーよりも、大容量コンデンサ4から直流モ
ータ8に出力されるエネルギーが常に大きくなる。従っ
て大容量コンデンサ4の電位が一様に下がり、大容量コ
ンデンサ4の電位が基準最低電位を下回る場合は、バイ
パススイッチ11を切り換え、バッテリー1と第2チョ
ッパ6を直接接続する。この場合にはバッテリーエネル
ギーの有効利用はできないが、スムーズな走行が可能に
なる。ここで、連続高負荷中にバッテリー1と第2チョ
ッパ6を直接接続して走行している途中にバッテリー1
の放電可能容量を越えて走行不能に陥った場合には、バ
イパススイッチ11が再びバッテリー1から第1チョッ
パ3に切り換わり、通常の走行を行うようにしている。
そして、第1チョッパ3と大容量コンデンサ4を切り離
した状態から第2チョッパ6との接続状態に戻す前に、
充電コントロールスイッチ10のオン、オフを断続、或
いは回生電流を流して大容量コンデンサ4の電位が基準
最低電位より高くなるように充電を行っておく。本実施
例は、電圧制御コンピュータ14の処理以外については
第1実施例と同じであるので、電圧制御コンピュータ1
4以外の構成及び動作の説明は省略する。また、第2実
施例の電気自動車制御装置は、第1実施例においてバイ
パススイッチ11を自動で切り換えるために、電圧制御
コンピュータ14の行う処理が少し多くなるだけであ
る。したがって、第2実施例の電気自動車制御装置の回
路図は、第1実施例の回路図の電圧制御コンピュータに
バイパススイッチ11を動作させる出力端子を付け加え
るだけでよい。Next, an electric vehicle control system according to a second embodiment of the present invention will be described. The configuration is the same as that of the electric vehicle control device of the first embodiment. In the second embodiment, the switching of the bypass switch 11 is performed by using the voltage control computer 14, and the bypass switch 11 is automatically switched so as to maintain an optimum traveling state when traveling continuously uphill. It is like this. For example, when the electric vehicle travels uphill continuously, the energy output from the large-capacity capacitor 4 to the DC motor 8 is more than the energy supplied from the battery 1 to the large-capacity capacitor 4 via the first chopper 3. It always grows. Therefore, when the potential of the large-capacity capacitor 4 drops uniformly and the potential of the large-capacity capacitor 4 falls below the reference minimum potential, the bypass switch 11 is switched and the battery 1 and the second chopper 6 are directly connected. In this case, battery energy cannot be effectively used, but smooth driving is possible. Here, during continuous high load, the battery 1 and the second chopper 6 are directly connected to each other while the battery 1 is running.
When the vehicle cannot run due to exceeding the dischargeable capacity, the bypass switch 11 switches from the battery 1 to the first chopper 3 again, and normal running is performed.
Then, before returning to the connected state with the second chopper 6 from the state where the first chopper 3 and the large-capacity capacitor 4 are separated,
The charging control switch 10 is turned on and off intermittently, or a regenerative current is made to flow to perform charging so that the potential of the large-capacity capacitor 4 becomes higher than the reference minimum potential. Since this embodiment is the same as the first embodiment except for the processing of the voltage control computer 14, the voltage control computer 1
Descriptions of configurations and operations other than those of No. 4 are omitted. In the electric vehicle control system of the second embodiment, since the bypass switch 11 is automatically switched in the first embodiment, the voltage control computer 14 performs a little more processing. Therefore, the circuit diagram of the electric vehicle controller of the second embodiment only needs to add an output terminal for operating the bypass switch 11 to the voltage control computer of the circuit diagram of the first embodiment.
【0031】電圧制御コンピュータ14による大容量コ
ンデンサ4の電圧及びバイパススイッチ11の切り換え
の制御について図5のフローチャートを用いて説明す
る。先ず、電気自動車のスタートスイッチ12がオンに
なると電圧制御コンピュータの処理がスタートする。先
ず、ステップ201にて、電圧センサ19から検出され
た大容量コンデンサ4の電圧V1が基準最大電圧値Vu
pper(=バッテリー電圧240V)より小さいか否
かを判定する。大容量コンデンサ4の電圧V1が基準最
大電圧値Vupperより小さいと判定すると、ステッ
プ202に進み、大容量コンデンサ4の電圧V1が基準
最小電圧値Vlower(=200V)より小さいか否
かを判定する。大容量コンデンサ4の電圧V1が基準最
小電圧値Vlowerより小さいと判定すると、ステッ
プ203に進み、バイパススイッチ11を切り換えて、
大容量コンデンサ4、第1チョッパ3を介さずにバッテ
リー1と第2チョッパ6を直接接続する。ステップ20
4にて充電コントロールスイッチ10のデューティー比
を基準デューティー比50%と定める。ステップ205
に進み、充電コントロールスイッチ10のデューティー
比が50%になるようにオン・オフを断続する。次に、
ステップ206にてバッテリー1から出力される電流i
bが所定電流基準値i(20A)以上か否かを判定し
て、ibが所定電力基準値i以上であると判定すると、
ステップ207にて充電コントロールスイッチ10のデ
ューティー比を低くすると定める。また、ibが所定電
流基準値iより小さいと判定すると、ステップ212に
て充電コントロールスイッチ10のデューティー比を高
くすると定める。そしてステップ208に進み、ステッ
プ207或いはステップ212で定められたデューティ
ー比で充電コントロールスイッチ10を作動する。ステ
ップ209にて大容量コンデンサ4の電圧V1が基準最
大電圧値Vupper以下か否かを判定して、大容量コ
ンデンサ4の電圧V1が基準最大電圧値Vupperよ
り大きいと判定すると、ステップ210に進み、充電コ
ントロールスイッチ10から大容量コンデンサ4への通
電を停止して、ステップ211にてバイパススイッチを
切り換えて、バッテリー1から第1チョッパ3を介して
大容量コンデンサ4から直流モータ8に電力を供給す
る。そして、ステップ202に戻って上記の処理を繰り
返すことにより大容量コンデンサ4の電圧が所定範囲内
にあるようにしている。The control of the voltage of the large capacity capacitor 4 and the switching of the bypass switch 11 by the voltage control computer 14 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when the start switch 12 of the electric vehicle is turned on, the process of the voltage control computer starts. First, in step 201, the voltage V1 of the large-capacity capacitor 4 detected by the voltage sensor 19 is the reference maximum voltage value Vu.
It is determined whether it is smaller than pper (= battery voltage 240V). When it is determined that the voltage V1 of the large capacity capacitor 4 is smaller than the reference maximum voltage value Vupper, the process proceeds to step 202, and it is determined whether the voltage V1 of the large capacity capacitor 4 is smaller than the reference minimum voltage value Vlower (= 200V). When it is determined that the voltage V1 of the large-capacity capacitor 4 is smaller than the reference minimum voltage value Vlower, the process proceeds to step 203, the bypass switch 11 is switched,
The battery 1 and the second chopper 6 are directly connected without going through the large capacity capacitor 4 and the first chopper 3. Step 20
In step 4, the duty ratio of the charge control switch 10 is set to the reference duty ratio of 50%. Step 205
Then, the charging control switch 10 is turned on and off so that the duty ratio becomes 50%. next,
The current i output from the battery 1 in step 206
It is determined whether or not b is equal to or greater than the predetermined current reference value i (20A), and if it is determined that ib is equal to or greater than the predetermined power reference value i,
In step 207, it is determined that the duty ratio of the charge control switch 10 is lowered. When it is determined that ib is smaller than the predetermined current reference value i, it is determined in step 212 that the duty ratio of the charge control switch 10 is increased. Then, the process proceeds to step 208, and the charge control switch 10 is operated with the duty ratio determined in step 207 or step 212. In step 209, it is determined whether or not the voltage V1 of the large capacity capacitor 4 is equal to or lower than the reference maximum voltage value Vupper, and if it is determined that the voltage V1 of the large capacity capacitor 4 is higher than the reference maximum voltage value Vupper, the process proceeds to step 210, The energization from the charge control switch 10 to the large capacity capacitor 4 is stopped, the bypass switch is switched in step 211, and the electric power is supplied from the large capacity capacitor 4 to the DC motor 8 from the battery 1 via the first chopper 3. . Then, the process returns to step 202 and the above process is repeated so that the voltage of the large-capacity capacitor 4 is within the predetermined range.
【0032】図6に本発明の第3実施例の電気自動車制
御装置を示す。第3実施例は第1実施例及び第2実施例
で用いた直流モータ8の代わりに三相交流モータを用い
たものである。三相交流モータとしてインダクションモ
ータ29を用いた。交流モータを用いているので、モー
タ制御手段はインバータ30を使用している。モータ制
御コンピュータは、インダクションモータ29に流れる
電流の大きさ、電流の周波数、位相を制御対象としてベ
クトル制御を行うことによって、インダクションモータ
29の回転数、トルクを制御している。それ以外の構成
及び動作は第1実施例或いは第2実施例と同じである。FIG. 6 shows an electric vehicle controller according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment uses a three-phase AC motor instead of the DC motor 8 used in the first and second embodiments. An induction motor 29 was used as a three-phase AC motor. Since the AC motor is used, the motor control means uses the inverter 30. The motor control computer controls the rotation speed and torque of the induction motor 29 by performing vector control with the magnitude, frequency and phase of the current flowing through the induction motor 29 as control targets. Other configurations and operations are the same as those of the first or second embodiment.
【0033】従来の電気自動車には、車両の加速時にお
いてバッテリーの電流が瞬間的に大きくなった場合、バ
ッテリーの出力電圧は著しく低下する。通常、バッテリ
ーは予め定められた放電停止電圧以上の出力電圧で使用
するようになっているが、急加速を行う時にアクセルペ
ダルを踏み込んだ場合に、瞬間的に大電流が流れて電気
エネルギーが充分残っているにもかかわらず瞬間的に放
電停止電圧を下回って放電停止に至ってしまうことがあ
った。しかし、第1実施例、第2実施例及び第3実施例
においては、大容量コンデンサからの放電によってモー
タを作動しているので、瞬間的に大電流をモータに供給
してもバッテリーから流れる電流は一定の値を保ち、電
気エネルギーが充分残っているにもかかわらず放電停止
電圧を下回って放電停止に至ってしまう、ということが
なくなる。In the conventional electric vehicle, when the current of the battery increases momentarily during acceleration of the vehicle, the output voltage of the battery significantly decreases. Normally, the battery is designed to be used with an output voltage that is equal to or higher than the predetermined discharge stop voltage, but when the accelerator pedal is depressed during sudden acceleration, a large current instantaneously flows and there is sufficient electrical energy. In some cases, the discharge stopped momentarily below the discharge stop voltage even though the discharge remained. However, in the first embodiment, the second embodiment and the third embodiment, since the motor is operated by discharging from the large-capacity capacitor, even if a large current is momentarily supplied to the motor, the current flowing from the battery Holds a constant value, and the discharge is not stopped below the discharge stop voltage even though sufficient electric energy remains.
【0034】[0034]
【発明の効果】請求項1の発明によれば、バッテリーの
放電可能容量が増大する。また、本発明では大容量コン
デンサとバッテリーの間に、インダクタンスと、スイッ
チング素子と、ダイオードとを備えてバッテリーから流
れる電流は一定になるように制御している。したがっ
て、電気自動車の急加速時でもバッテリーの電流脈動が
小さいので、内部損失も小さくなり、その結果バッテリ
ーの放電可能容量が増大する。以上のことから従来の電
気自動車と比較すると走行距離を大幅に増大することが
できると共に、どのような走行条件でも一定の走行距離
を得ることができる。According to the invention of claim 1, the dischargeable capacity of the battery is increased. Further, in the present invention, an inductance, a switching element, and a diode are provided between the large-capacity capacitor and the battery, and the current flowing from the battery is controlled to be constant. Therefore, since the current pulsation of the battery is small even during the rapid acceleration of the electric vehicle, the internal loss is also small, and as a result, the dischargeable capacity of the battery is increased. From the above, the traveling distance can be significantly increased as compared with the conventional electric vehicle, and a constant traveling distance can be obtained under any traveling condition.
【0035】請求項2の発明によれば、回生制動時に第
2のダイオードを通じて大容量コンデンサを充分充電す
る。更に、第3のダイオードにより回生電流がバッテリ
ーに流れ込むようになっているので、過剰な回生電流が
大容量コンデンサに流れ込むことがなく、大容量コンデ
ンサに負担がかからない。且つ、大容量コンデンサの耐
圧を上げる必要がないために大容量コンデンサの低コス
ト化にもつながる。According to the invention of claim 2, the large-capacity capacitor is sufficiently charged through the second diode during regenerative braking. Further, since the regenerative current flows into the battery by the third diode, the excessive regenerative current does not flow into the large capacity capacitor, and the large capacity capacitor is not burdened. Moreover, since it is not necessary to increase the withstand voltage of the large capacity capacitor, the cost of the large capacity capacitor can be reduced.
【0036】請求項3の発明によれば、請求項1及び請
求項2の効果に加えて、車両の運転車が自由に切り換え
手段を切り換えることができる。According to the invention of claim 3, in addition to the effects of claims 1 and 2, the driving vehicle of the vehicle can freely switch the switching means.
【0037】請求項4の発明によれば、請求項1及び請
求項2の効果に加えて、連続する上り坂のような連続高
負荷時には、制御手段によって切り換え手段が自動的に
切り換わり、モータ制御手段とバッテリーを直接接続す
ることにより、インダクタンスと、スイッチング素子
と、ダイオードとで消費する電力をなくして、高負荷時
においてもスムーズな運転を行うことが可能になる。こ
の間に大容量コンデンサを充電しておき、連続高負荷運
転中に走行不能に陥った場合には、切り換え手段が切り
換わり、再び大容量コンデンサからモータ制御手段へ電
力を供給することにより、低速度であれば運転を行うこ
とができる。According to the invention of claim 4, in addition to the effects of claim 1 and claim 2, the switching means is automatically switched by the control means at the time of continuous high load such as continuous uphill, and the motor is changed. By directly connecting the control means and the battery, it is possible to eliminate the electric power consumed by the inductance, the switching element, and the diode, and perform smooth operation even under a high load. If the large-capacity capacitor is charged during this period and running becomes impossible during continuous high-load operation, the switching means switches, and power is supplied from the large-capacity capacitor to the motor control means again, thereby reducing the speed. If so, you can drive.
【図1】本発明の第1実施例である電気自動車制御装置
の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an electric vehicle control device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施例における直流モータの制御
のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of control of the DC motor in the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1実施例における大容量コンデンサ
の電圧制御の処理のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a voltage control process for a large capacity capacitor according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1実施例におけるバッテリー電流の
時間変化を表すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the time change of the battery current in the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2実施例におけるバイパススイッチ
の切り換えのフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of switching of a bypass switch according to the second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3実施例における電気自動車制御装
置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of an electric vehicle control device according to a third embodiment of the present invention.
【図7】従来の電気自動車制御装置の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional electric vehicle control device.
【図8】従来の電気自動車制御装置の概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a conventional electric vehicle control device.
【図9】従来の電気自動車制御装置の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional electric vehicle control device.
【図10】従来の電気自動車制御装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional electric vehicle control device.
【図11】従来の電気自動車制御装置の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional electric vehicle control device.
【図12】図9の電気自動車用電源のバッテリー電流の
時間変化を表すグラフである。12 is a graph showing a change over time of a battery current of the electric vehicle power supply of FIG.
【図13】図10の電気自動車用電源のバッテリー電流
の時間変化を表すグラフである。13 is a graph showing a time change of a battery current of the electric vehicle power source of FIG.
【図14】図11の電気自動車用電源のバッテリー電流
の時間変化を表すグラフである。14 is a graph showing a time change of a battery current of the electric vehicle power source of FIG.
【図15】電気自動車制御装置の構成と放電可能容量の
関係を表すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the relationship between the configuration of the electric vehicle control device and the dischargeable capacity.
1 バッテリー 2,5,7 電
解コンデンサ 3 第1チョッパ 4 大容量コン
デンサ 6 第2チョッパ 8 直流モータ 9、第3のダイオード 10 充電コン
トロールスイッチ 11 バイパススイッチ 12 スタート
スイッチ 13 モータ制御コンピュータ 14 電圧制御
コンピュータ 15,16 電流センサ 17 モータ制
動スイッチ 18 モータ駆動スイッチ 19 電圧セン
サ 20 アクセルペダル 21 ブレーキ
ペダル 22,25 インダクタンス 23 アクセル
開度センサ 24 圧力センサ 26 第1のダ
イオード 27 ダイオード 28 第2のダ
イオード 29 インダクションモータ 30 インバー
タ1 Battery 2, 5, 7 Electrolytic Capacitor 3 First Chopper 4 Large Capacitance Capacitor 6 Second Chopper 8 DC Motor 9, Third Diode 10 Charge Control Switch 11 Bypass Switch 12 Start Switch 13 Motor Control Computer 14 Voltage Control Computer 15, 16 current sensor 17 motor braking switch 18 motor drive switch 19 voltage sensor 20 accelerator pedal 21 brake pedal 22, 25 inductance 23 accelerator opening sensor 24 pressure sensor 26 first diode 27 diode 28 second diode 29 induction motor 30 inverter
Claims (4)
介装し、周期的に開閉して前記インダクタンスの他端と
前記バッテリーの−端子の間の電圧を調整するスイッチ
ング素子と、 アノード側を前記スイッチング素子と前記インダクタン
スの間に接続し、カソード側を前記バッテリーの−端子
に接続する第1のダイオードと、 前記インダクタンスの他端とバッテリーの−端子の間に
介装する大容量コンデンサと、 該大容量コンデンサの両端に接続されて、アクセルまた
はブレーキ操作から最適な電気自動車用モータの状態を
演算して、前記モータを制御するモータ制御手段と、 を備える電気自動車制御装置。1. A switching element, which is interposed between a positive terminal of a battery and one end of the inductance, and which is opened and closed periodically to adjust a voltage between the other end of the inductance and the negative terminal of the battery. A first diode having an anode connected between the switching element and the inductance and a cathode connected to the negative terminal of the battery; and a first diode interposed between the other end of the inductance and the negative terminal of the battery. An electric vehicle control device comprising: a large-capacity capacitor; and a motor control unit that is connected to both ends of the large-capacity capacitor and calculates an optimum electric vehicle motor state from an accelerator operation or a brake operation to control the motor. .
前記大容量コンデンサへの電流を流しうる第2のダイオ
ードを備え、更に、前記大容量コンデンサから前記バッ
テリーへ電流を流しうる第3のダイオードを備えたこと
を特徴とする請求項1記載の電気自動車制御装置。2. The motor control means includes a second diode capable of flowing a current from the motor to the large capacity capacitor, and further includes a third diode capable of flowing a current from the large capacity capacitor to the battery. The electric vehicle control device according to claim 1, further comprising:
ング素子の間と、前記モータ制御手段の一端との接続、 前記大容量コンデンサと前記インダクタンスの間と、前
記モータ制御手段の一端との接続、 のどちらかに切り換え可能な切り換え手段を備えたこと
を特徴とする請求項1或いは請求項2記載の電気自動車
制御装置。3. The connection between the + terminal of the battery and the switching element, and one end of the motor control means, the connection between the large-capacity capacitor and the inductance, and the one end of the motor control means. The electric vehicle control device according to claim 1 or 2, further comprising a switching means capable of switching to either one.
応じて適切な接続状態を選択し、自動的に切り換えるた
めの制御手段を備えたことを特徴とする請求項3記載の
電気自動車制御装置。4. The electric vehicle control device according to claim 3, wherein the switching means includes control means for selecting an appropriate connection state according to a traveling state of the vehicle and automatically switching the connection state. .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5271917A JPH07123515A (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Controller for electric automobile |
US08/331,738 US5563479A (en) | 1993-10-29 | 1994-10-31 | Power supply apparatus for electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5271917A JPH07123515A (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Controller for electric automobile |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07123515A true JPH07123515A (en) | 1995-05-12 |
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ID=17506676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5271917A Pending JPH07123515A (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Controller for electric automobile |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07123515A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1993
- 1993-10-29 JP JP5271917A patent/JPH07123515A/en active Pending
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