JPH09140004A - 車両用電力制御装置 - Google Patents
車両用電力制御装置Info
- Publication number
- JPH09140004A JPH09140004A JP7298691A JP29869195A JPH09140004A JP H09140004 A JPH09140004 A JP H09140004A JP 7298691 A JP7298691 A JP 7298691A JP 29869195 A JP29869195 A JP 29869195A JP H09140004 A JPH09140004 A JP H09140004A
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- JP
- Japan
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- control device
- diode
- generator
- switching element
- current capacity
- Prior art date
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
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- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で最適な発電電動機の電力制御が可能な
車両用電力制御装置を提供する。 【解決手段】 電力制御装置２は、公知のＩＧＢＴから
なる複数のスイッチング素子２１と、各スイッチング素
子２１に並列に接続されたダイオード２２からなるイン
バータモジュールと、インバータモジュールに並列に接
続されたコンデンサ２３と、スイッチング素子２１のス
イッチング動作を制御する制御回路２４より構成され
る。発電時の電流容量が電動時の電流容量よりも大きく
なる場合、インバータモジュールのダイオードの電流容
量を発電時の出力より決まる大きさにして、ひとつのイ
ンバータモジュールでの電力変換を可能とするととも
に、ダイオードにより発生するスイッチング素子のオン
オフ時のオーバーシュート量を軽減することができる。
車両用電力制御装置を提供する。 【解決手段】 電力制御装置２は、公知のＩＧＢＴから
なる複数のスイッチング素子２１と、各スイッチング素
子２１に並列に接続されたダイオード２２からなるイン
バータモジュールと、インバータモジュールに並列に接
続されたコンデンサ２３と、スイッチング素子２１のス
イッチング動作を制御する制御回路２４より構成され
る。発電時の電流容量が電動時の電流容量よりも大きく
なる場合、インバータモジュールのダイオードの電流容
量を発電時の出力より決まる大きさにして、ひとつのイ
ンバータモジュールでの電力変換を可能とするととも
に、ダイオードにより発生するスイッチング素子のオン
オフ時のオーバーシュート量を軽減することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用電力制御装置
に関し、特に発電機を駆動するエンジンの始動などに発
電機を電動機として使用するハイブリッド電気自動車に
適した電力制御装置に関するものである。
に関し、特に発電機を駆動するエンジンの始動などに発
電機を電動機として使用するハイブリッド電気自動車に
適した電力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発電機を電動機として駆動する電力制御
装置には、スイッチング素子と、スイッチング素子に並
列に設けられ、転流とスイッチング素子の保護を目的と
したフライホイールと呼ばれるダイオードが複数備えら
れたインバータモジュールを使用している。発電時はこ
のダイオードを整流器として使用して、バッテリへ充電
する等の制御が行われている。
装置には、スイッチング素子と、スイッチング素子に並
列に設けられ、転流とスイッチング素子の保護を目的と
したフライホイールと呼ばれるダイオードが複数備えら
れたインバータモジュールを使用している。発電時はこ
のダイオードを整流器として使用して、バッテリへ充電
する等の制御が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のインバ
ータモジュールでは、ダイオードの電流容量がスイッチ
ング素子と同一容量またはそれ以下に設定されているの
で、発電出力が電動出力を大きく上まわる構成で使おう
とすると大きな容量のスイッチング素子、ダイオードを
有するインバータモジュールが必要でコスト、体格のア
ップとなる。また、特開平５−１１１１１０号公報に開
示されるように、インバータとは別体の整流器を別途備
えるような構成とした場合は電力制御装置の体格が大き
くなり、インバータモジュール内のダイオード２２に容
量以上の発電電流が流れ込まないように外付けのダイオ
ードとバランスを取るための構成を必要とし、回路構成
が複雑化し、コストアップとなる問題点がある。そこで
本案は、インバータモジュール内のダイオードの電流容
量を、スイッチング素子の電流容量とは異なる形で発電
時の出力に見合った電流容量とすることで小型で最適な
発電電動機の電力制御が可能な車両用電力制御装置を提
供することを目的とするものである。
ータモジュールでは、ダイオードの電流容量がスイッチ
ング素子と同一容量またはそれ以下に設定されているの
で、発電出力が電動出力を大きく上まわる構成で使おう
とすると大きな容量のスイッチング素子、ダイオードを
有するインバータモジュールが必要でコスト、体格のア
ップとなる。また、特開平５−１１１１１０号公報に開
示されるように、インバータとは別体の整流器を別途備
えるような構成とした場合は電力制御装置の体格が大き
くなり、インバータモジュール内のダイオード２２に容
量以上の発電電流が流れ込まないように外付けのダイオ
ードとバランスを取るための構成を必要とし、回路構成
が複雑化し、コストアップとなる問題点がある。そこで
本案は、インバータモジュール内のダイオードの電流容
量を、スイッチング素子の電流容量とは異なる形で発電
時の出力に見合った電流容量とすることで小型で最適な
発電電動機の電力制御が可能な車両用電力制御装置を提
供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、請求項１乃至３記載の車両用電力制御装
置において、スイッチング素子に逆並列接続されたダイ
オードの電流容量を、スイッチング素子の電流容量より
も大きく設定するものであり、このような構成とするこ
とにより、例えばハイブリッド式電気自動車のように発
電機において、スイッチング素子を電動機として作動す
る際の電流容量に応じた小容量の素子を採用しつつ、同
じインバータモジュールを使用して電流容量の大きい発
電機の電力制御装置としても使用することが可能とな
り、制御装置を大型化することなく、最適な制御装置を
実現することができる。また、スイッチング素子がオン
状態からオフに切り替わる際にダイオードを逆流する微
小電流が流れ、スイッチング素子の電流がオーバーシュ
ートする現象が現れる場合があるが、ダイオードの電流
容量を大きいものを用いた場合においては、その逆流す
る電流量を小さくすることができオーバーシュート量が
軽減され、適切なスイッチング動作をも実現することが
可能となる。
に本発明では、請求項１乃至３記載の車両用電力制御装
置において、スイッチング素子に逆並列接続されたダイ
オードの電流容量を、スイッチング素子の電流容量より
も大きく設定するものであり、このような構成とするこ
とにより、例えばハイブリッド式電気自動車のように発
電機において、スイッチング素子を電動機として作動す
る際の電流容量に応じた小容量の素子を採用しつつ、同
じインバータモジュールを使用して電流容量の大きい発
電機の電力制御装置としても使用することが可能とな
り、制御装置を大型化することなく、最適な制御装置を
実現することができる。また、スイッチング素子がオン
状態からオフに切り替わる際にダイオードを逆流する微
小電流が流れ、スイッチング素子の電流がオーバーシュ
ートする現象が現れる場合があるが、ダイオードの電流
容量を大きいものを用いた場合においては、その逆流す
る電流量を小さくすることができオーバーシュート量が
軽減され、適切なスイッチング動作をも実現することが
可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図１は本発明の電力制御装
置が用いられる、所謂パラレル型のハイブリッド自動車
の概略構成図を示す。１は発電及び電動機として作用す
る回転電機から成る発電電動機で、エンジン８に対し回
転駆動可能に連結されている。
置が用いられる、所謂パラレル型のハイブリッド自動車
の概略構成図を示す。１は発電及び電動機として作用す
る回転電機から成る発電電動機で、エンジン８に対し回
転駆動可能に連結されている。
【０００６】発電電動機１には電力制御装置２が接続さ
れており、発電電動機１が発電機として作用する場合に
は、その電力を直流に変換してバッテリ３へ供給し、ま
た電動機として作用する場合にはバッテリの電力を発電
電動機１へ向けて供給し、発電電動機１を回転駆動させ
る。バッテリ３には、電動機５を制御するためのインバ
ータ４が接続されており、このインバータ４を適宜制御
することにより電動機５を回転駆動させ、駆動輪７へ所
定の回転トルクを与え、車両を走行させる。なお、電動
機５と駆動輪７との間には、一般のガソリン駆動車両に
用いられるような公知の減速機６が介在されており、電
動機５の回転出力を所定の回転数及びトルクに変換し
て、駆動輪７へ伝達する。次に、電力制御装置２および
発電電動機１の詳細な構造を図２を用いて説明する。
れており、発電電動機１が発電機として作用する場合に
は、その電力を直流に変換してバッテリ３へ供給し、ま
た電動機として作用する場合にはバッテリの電力を発電
電動機１へ向けて供給し、発電電動機１を回転駆動させ
る。バッテリ３には、電動機５を制御するためのインバ
ータ４が接続されており、このインバータ４を適宜制御
することにより電動機５を回転駆動させ、駆動輪７へ所
定の回転トルクを与え、車両を走行させる。なお、電動
機５と駆動輪７との間には、一般のガソリン駆動車両に
用いられるような公知の減速機６が介在されており、電
動機５の回転出力を所定の回転数及びトルクに変換し
て、駆動輪７へ伝達する。次に、電力制御装置２および
発電電動機１の詳細な構造を図２を用いて説明する。
【０００７】発電電動機１はＹ結線された３相のコイル
からなるステータコイル１１と、磁化された回転自在な
ロータ（図示せず）からなり、ロータはエンジンの回転
軸と機械的に連結されている。電力制御装置２は、公知
のＩＧＢＴからなる複数のスイッチング素子２１と、各
スイッチング素子２１に並列に接続されたダイオード２
２からなるインバータモジュールと、インバータモジュ
ールに並列に接続されたコンデンサ２３と、スイッチン
グ素子２１のスイッチング動作を制御する制御回路２４
より構成される。
からなるステータコイル１１と、磁化された回転自在な
ロータ（図示せず）からなり、ロータはエンジンの回転
軸と機械的に連結されている。電力制御装置２は、公知
のＩＧＢＴからなる複数のスイッチング素子２１と、各
スイッチング素子２１に並列に接続されたダイオード２
２からなるインバータモジュールと、インバータモジュ
ールに並列に接続されたコンデンサ２３と、スイッチン
グ素子２１のスイッチング動作を制御する制御回路２４
より構成される。
【０００８】各スイッチング素子２１およびダイオード
２２は２組づつを直列接続したものを三組並列に配置し
た計６個ずつの素子から構成され一体的にパッケージ封
入されたインバータモジュールを構成している。各ステ
ータコイル１１の一端は、直列接続されたスイッチング
素子の中間点にそれぞれ連結されている。ダイオード２
２は各スイッチング素子２１に対し、その電流の流れる
方向とは逆方向を順方向となるよう並列接続されてお
り、各スイッチング素子のオン、オフ制御を高速に実現
できるようファーストリカバリタイプのダイオードが使
用されている。
２２は２組づつを直列接続したものを三組並列に配置し
た計６個ずつの素子から構成され一体的にパッケージ封
入されたインバータモジュールを構成している。各ステ
ータコイル１１の一端は、直列接続されたスイッチング
素子の中間点にそれぞれ連結されている。ダイオード２
２は各スイッチング素子２１に対し、その電流の流れる
方向とは逆方向を順方向となるよう並列接続されてお
り、各スイッチング素子のオン、オフ制御を高速に実現
できるようファーストリカバリタイプのダイオードが使
用されている。
【０００９】コンデンサ２３はこれらインバータモジュ
ールに対し、並列に接続され、インバータモジュールを
流れる電流を平滑する役割を果たす。電力制御装置２に
は複数のバッテリユニットを直列に接続されたバッテリ
３が電気的に接続されており、電力制御装置２との間で
電力を授受可能にしている。電力制御装置および発電電
動機は以上のような構成を有するので、発電電動機１が
エンジンにより回転駆動され発電動作が行われる場合に
は、各ダイオード２２、コンデンサ２３を利用して、ス
テータコイルに発生した交流電力を直流に整流してバッ
テリ３へ向けて供給し、バッテリ３を充電する。このと
き、ダイオードを流れる整流電流は、ダイオードが逆並
列接続されているためスイッチング素子２１には影響を
与えないので、スイッチング素子２１の電流容量はその
ままで、ダイオード２２の電流容量だけ大きくすれば、
ダイオード２２の破壊を防ぐことができる。通常ハイブ
リッド自動車では、走行出力に見合った数＋kwの発電出
力が必要で、従って各ダイオード２２もこの出力に見合
った電流容量を必要とする。
ールに対し、並列に接続され、インバータモジュールを
流れる電流を平滑する役割を果たす。電力制御装置２に
は複数のバッテリユニットを直列に接続されたバッテリ
３が電気的に接続されており、電力制御装置２との間で
電力を授受可能にしている。電力制御装置および発電電
動機は以上のような構成を有するので、発電電動機１が
エンジンにより回転駆動され発電動作が行われる場合に
は、各ダイオード２２、コンデンサ２３を利用して、ス
テータコイルに発生した交流電力を直流に整流してバッ
テリ３へ向けて供給し、バッテリ３を充電する。このと
き、ダイオードを流れる整流電流は、ダイオードが逆並
列接続されているためスイッチング素子２１には影響を
与えないので、スイッチング素子２１の電流容量はその
ままで、ダイオード２２の電流容量だけ大きくすれば、
ダイオード２２の破壊を防ぐことができる。通常ハイブ
リッド自動車では、走行出力に見合った数＋kwの発電出
力が必要で、従って各ダイオード２２もこの出力に見合
った電流容量を必要とする。
【００１０】また、発電電動機１がエンジンを始動する
スタータモータとして駆動する際には、電動機として作
用し、バッテリ３からの直流電力を、スイッチング素子
２１のスイッチング動作によりステータコイル１１へ回
転磁界を与えることによりロータを回転させエンジン８
を回転駆動させる。一般に数kwの電動機で始動でき、こ
の時の電流値は、発電時の電流値よりも大幅に小さいこ
とから、スイッチング素子２１はエンジン始動時、すな
わち電動時の相電流により決まる容量に設定される。ま
た、ダイオード２２は、オフ時の転流とステータコイル
１１に発生する電圧をバッテリ３の電圧にクランプし、
スイッチング素子２１を保護している。
スタータモータとして駆動する際には、電動機として作
用し、バッテリ３からの直流電力を、スイッチング素子
２１のスイッチング動作によりステータコイル１１へ回
転磁界を与えることによりロータを回転させエンジン８
を回転駆動させる。一般に数kwの電動機で始動でき、こ
の時の電流値は、発電時の電流値よりも大幅に小さいこ
とから、スイッチング素子２１はエンジン始動時、すな
わち電動時の相電流により決まる容量に設定される。ま
た、ダイオード２２は、オフ時の転流とステータコイル
１１に発生する電圧をバッテリ３の電圧にクランプし、
スイッチング素子２１を保護している。
【００１１】スイッチング素子がオン状態からオフに切
り替わる際にダイオード２２を逆流する微小電流が流
れ、スイッチング素子の電流がオーバーシュートする現
象が現れる場合があるが、ダイオードの電流容量は、ス
イッチング素子の電流容量よりも大きいため、スイッチ
ング素子と同程度の電流容量を持つダイオードよりもそ
のオーバーシュート量を軽減することができる。
り替わる際にダイオード２２を逆流する微小電流が流
れ、スイッチング素子の電流がオーバーシュートする現
象が現れる場合があるが、ダイオードの電流容量は、ス
イッチング素子の電流容量よりも大きいため、スイッチ
ング素子と同程度の電流容量を持つダイオードよりもそ
のオーバーシュート量を軽減することができる。
【００１２】一般のスイッチング素子２１とダイオード
２２を組として、パッケージに封入したインバータモジ
ュールのダイオード２２の容量は、スイッチング素子２
１の容量と同等もしくはそれ以下の容量となっており、
電動機を回転させる場合には充分である。しかし、ハイ
ブリッド自動車のように発電機を電動機として利用する
場合に、発電容量が始動時の電流容量より大幅に上回る
状態となる場合は、インバータモジュールを、発電時の
電流容量とダイオード２２の電流容量から選定しなけれ
ばならず、インバータモジュールが必要以上に大きくな
る。または、インバータモジュールを電動時の容量に相
当するものを使用し、ダイオード２２に対し並列に大容
量のダイオードを外付け接続する方法もあるが、これも
電力制御装置の体格が大きくなり、インバータモジュー
ル内のダイオード２２に容量以上の発電電流が流れ込ま
ないように外付けのダイオードとバランスを取ることが
難しい。
２２を組として、パッケージに封入したインバータモジ
ュールのダイオード２２の容量は、スイッチング素子２
１の容量と同等もしくはそれ以下の容量となっており、
電動機を回転させる場合には充分である。しかし、ハイ
ブリッド自動車のように発電機を電動機として利用する
場合に、発電容量が始動時の電流容量より大幅に上回る
状態となる場合は、インバータモジュールを、発電時の
電流容量とダイオード２２の電流容量から選定しなけれ
ばならず、インバータモジュールが必要以上に大きくな
る。または、インバータモジュールを電動時の容量に相
当するものを使用し、ダイオード２２に対し並列に大容
量のダイオードを外付け接続する方法もあるが、これも
電力制御装置の体格が大きくなり、インバータモジュー
ル内のダイオード２２に容量以上の発電電流が流れ込ま
ないように外付けのダイオードとバランスを取ることが
難しい。
【００１３】そこで、一般のインバータモジュールでの
ダイオードの電流容量をスイッチング素子２１の電流容
量に関係なく、もしくはそれ以上の、発電時の出力電流
より決まる容量とすることで、低コストで簡素な電力制
御装置を可能とした。このように本考案では、発電機の
電動と発電の電力変換を行う電力制御装置に於いて、発
電時の電流容量が電動時の電流容量よりも大きくなる場
合、インバータモジュールのダイオードの電流容量を発
電時の出力より決まる大きさにするだけで、ひとつのイ
ンバータモジュールでの電力変換を可能とするととも
に、ダイオードにより発生するスイッチング素子のオン
オフ時のオーバーシュート量を軽減することができる。
ダイオードの電流容量をスイッチング素子２１の電流容
量に関係なく、もしくはそれ以上の、発電時の出力電流
より決まる容量とすることで、低コストで簡素な電力制
御装置を可能とした。このように本考案では、発電機の
電動と発電の電力変換を行う電力制御装置に於いて、発
電時の電流容量が電動時の電流容量よりも大きくなる場
合、インバータモジュールのダイオードの電流容量を発
電時の出力より決まる大きさにするだけで、ひとつのイ
ンバータモジュールでの電力変換を可能とするととも
に、ダイオードにより発生するスイッチング素子のオン
オフ時のオーバーシュート量を軽減することができる。
【００１４】尚、上述した実施の形態においては、発電
機と電動機が一体の発電電動機を用いた例について説明
したが、本案はこれに限らず、発電機と電動機を別体と
して構成し、それらを一つの電力制御装置により制御す
る構成としても同様の作用効果を得られる。ただし、こ
の場合、発電機と電動機が同時に作用しないよう、切り
替え装置等の構成が必要となる。 また、本案構成の電
力制御装置は、ハイブリッド自動車に限らず、一般のガ
ソリン車の発電機に対しても適用することが可能であ
る。
機と電動機が一体の発電電動機を用いた例について説明
したが、本案はこれに限らず、発電機と電動機を別体と
して構成し、それらを一つの電力制御装置により制御す
る構成としても同様の作用効果を得られる。ただし、こ
の場合、発電機と電動機が同時に作用しないよう、切り
替え装置等の構成が必要となる。 また、本案構成の電
力制御装置は、ハイブリッド自動車に限らず、一般のガ
ソリン車の発電機に対しても適用することが可能であ
る。
【図１】本発明の電力制御装置および発電電動機の内部
構成図。
構成図。
【図２】本発明の電力制御装置を備えたハイブリッド自
動車の概略構成図。
動車の概略構成図。
１ 発電電動機 ２ 電力制御装置 ３ バッテリ ４ インバータ ５ 電動機 ６ 減速機 ７ 駆動輪 ２１ スイッチング素子 ２２ ダイオード ２３ コンデンサ ２４ 制御回路
Claims (3)
- 【請求項１】 走行用モータに電力を供給するバッテリ
と、該バッテリを充電する発電機と、発電機を駆動する
エンジンと、エンジンを始動するスタータモータと、上
記発電機を制御する制御装置とを備え、 前記制御装置は、前記バッテリの正負端子間に直列接続
された一対のスイッチング素子と、該スイッチング素子
に逆並列接続されたダイオードとを複数組み備え、直列
接続されたスイッチング素子の接続点を発電機に接続す
ると共に、スイッチング素子の断続制御で上記発電機を
電動機として制御し、逆並列接続されたダイオードで発
電機の交流電流を整流するとともに、前記ダイオードの
電流容量を、前記スイッチング素子の電流容量よりも大
きくしたことを特徴とする車両用電力制御装置。 - 【請求項２】 前記スタータモータは前記発電機を電動
機として制御したものであることを特徴とする請求項１
記載の車両用電力制御装置。 - 【請求項３】 エンジンに連結される回転電機と、 該回転電機を制御する制御装置と、 前記回転電機との間で、電力を充放電するバッテリとを
備えた車両用電力制御装置において、 前記制御装置は、複数のスイッチング素子と、 該スイッチング素子をスイッチング動作することにより
前記回転電機を電動機として作動させる制御回路と、 前記各スイッチング素子に逆並列接続され、前記回転電
機が前記エンジンにより回転駆動される際に前記回転電
機に発生する交流電力を整流して前記バッテリへ充電す
るダイオードとを備えるとともに、 該ダイオードの電流容量を、前記スイッチング素子の電
流容量よりも大きく設定することを特徴とする車両用電
力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7298691A JPH09140004A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 車両用電力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7298691A JPH09140004A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 車両用電力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09140004A true JPH09140004A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17863041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7298691A Withdrawn JPH09140004A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 車両用電力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09140004A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1283595A2 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control apparatus and control method of on-vehicle dynamo-electric machine |
| US6977475B2 (en) | 2002-01-29 | 2005-12-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Automotive electric power supply apparatus |
-
1995
- 1995-11-16 JP JP7298691A patent/JPH09140004A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1283595A2 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control apparatus and control method of on-vehicle dynamo-electric machine |
| EP1283595A3 (en) * | 2001-08-10 | 2004-01-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control apparatus and control method of on-vehicle dynamo-electric machine |
| US6771040B2 (en) | 2001-08-10 | 2004-08-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Control apparatus and control method of on-vehicle dynamo-electric machine |
| US6977475B2 (en) | 2002-01-29 | 2005-12-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Automotive electric power supply apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030204 |