JPH07123515A - Controller for electric automobile - Google Patents
Controller for electric automobileInfo
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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 |
Family
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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