JPH11220812A - 電気自動車の電気システム - Google Patents
電気自動車の電気システムInfo
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- JPH11220812A JPH11220812A JP2053898A JP2053898A JPH11220812A JP H11220812 A JPH11220812 A JP H11220812A JP 2053898 A JP2053898 A JP 2053898A JP 2053898 A JP2053898 A JP 2053898A JP H11220812 A JPH11220812 A JP H11220812A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
- B60K6/54—Transmission for changing ratio
- B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両の牽引特性や最高運転速度の低下を防
ぎ、車両運転性能やシステム効率を高く維持する。 【解決手段】 直流電源の電力をインバータ等の車輪駆
動用半導体電力変換器を介して車輪駆動用電動機に供給
し、この電動機を可変速駆動して車両を駆動する電気自
動車の電気システム、または、エンジンと直流電源とを
動力源として併用する電気自動車の電気システムに関す
る。前記直流電源としての蓄電装置１または蓄電装置４
０と、インバータ２または半導体電力変換器１００との
間に昇降圧チョッパ２００を接続し、インバータ２等の
直流入力電圧がほぼ一定になるようにチョッパ２００を
制御する。
ぎ、車両運転性能やシステム効率を高く維持する。 【解決手段】 直流電源の電力をインバータ等の車輪駆
動用半導体電力変換器を介して車輪駆動用電動機に供給
し、この電動機を可変速駆動して車両を駆動する電気自
動車の電気システム、または、エンジンと直流電源とを
動力源として併用する電気自動車の電気システムに関す
る。前記直流電源としての蓄電装置１または蓄電装置４
０と、インバータ２または半導体電力変換器１００との
間に昇降圧チョッパ２００を接続し、インバータ２等の
直流入力電圧がほぼ一定になるようにチョッパ２００を
制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源のみを動
力源とする電気自動車、または、エンジン及び直流電源
を動力源とするハイブリッド電気自動車に適用される、
電気自動車の電気システムに関する。
力源とする電気自動車、または、エンジン及び直流電源
を動力源とするハイブリッド電気自動車に適用される、
電気自動車の電気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、蓄電装置を直流電源として走行
する代表的な電気自動車の電気システム（駆動システ
ム）である。同図において、１は蓄電装置、２は車輪駆
動用半導体電力変換器としてのインバータ、３は車輪駆
動用交流電動機、４は減速機、５はデフギア、６は車輪
をそれぞれ示す。また、７は補助電池、８は蓄電装置１
から補助電池７を充電する充電用半導体電力変換器とし
てのＤＣ／ＤＣコンバータ、９は照明装置、ポンプ等の
補機である。
する代表的な電気自動車の電気システム（駆動システ
ム）である。同図において、１は蓄電装置、２は車輪駆
動用半導体電力変換器としてのインバータ、３は車輪駆
動用交流電動機、４は減速機、５はデフギア、６は車輪
をそれぞれ示す。また、７は補助電池、８は蓄電装置１
から補助電池７を充電する充電用半導体電力変換器とし
てのＤＣ／ＤＣコンバータ、９は照明装置、ポンプ等の
補機である。
【０００３】図６のシステムでは、蓄電装置１として化
学電池である二次電池を使用しており、蓄電装置１の直
流電力をインバータ２により可変電圧、可変周波数の交
流電圧に変換して電動機３に供給し、電動機３を可変速
駆動して車両を駆動している。ここで、直流電源として
太陽電池や燃料電池等を使用した電気システムもよく知
られている。この場合も電気システムの構成は基本的に
は図６と同じであるので、詳述を省略する。
学電池である二次電池を使用しており、蓄電装置１の直
流電力をインバータ２により可変電圧、可変周波数の交
流電圧に変換して電動機３に供給し、電動機３を可変速
駆動して車両を駆動している。ここで、直流電源として
太陽電池や燃料電池等を使用した電気システムもよく知
られている。この場合も電気システムの構成は基本的に
は図６と同じであるので、詳述を省略する。
【０００４】次に、図７は代表的なシリーズハイブリッ
ド電気自動車の電気システムである。同図において、図
６と同じ構成要素には同じ番号を付してある。図７にお
いて、１０はエンジン、２０は発電機、３０はＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ、４０は蓄電装置をそれぞれ示す。図７の
システムでは、エンジン１０の機械エネルギーを発電機
２０により電気エネルギーに変換し、この電気エネルギ
ーをＡＣ／ＤＣコンバータ３０及びインバータ２を介し
て電動機３に給電することにより、再び機械エネルギー
に変換して車両を駆動する。また、発電機２０はほぼ一
定の電力を出力しており、その発生電力と電動機３が必
要とする電力との差は、蓄電装置４０からの充放電によ
って賄っている。図７のシステムは、車両を駆動するた
めのエネルギーの流れが直列的であることから、シリー
ズタイプと呼ばれている。
ド電気自動車の電気システムである。同図において、図
６と同じ構成要素には同じ番号を付してある。図７にお
いて、１０はエンジン、２０は発電機、３０はＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ、４０は蓄電装置をそれぞれ示す。図７の
システムでは、エンジン１０の機械エネルギーを発電機
２０により電気エネルギーに変換し、この電気エネルギ
ーをＡＣ／ＤＣコンバータ３０及びインバータ２を介し
て電動機３に給電することにより、再び機械エネルギー
に変換して車両を駆動する。また、発電機２０はほぼ一
定の電力を出力しており、その発生電力と電動機３が必
要とする電力との差は、蓄電装置４０からの充放電によ
って賄っている。図７のシステムは、車両を駆動するた
めのエネルギーの流れが直列的であることから、シリー
ズタイプと呼ばれている。
【０００５】更に、図８は代表的なパラレルハイブリッ
ド電気自動車の電気システムである。同図において、図
６及び図７と同じ構成要素には同じ番号を付してある。
図８において、６０はクラッチ、７０は発電機と電動機
の両方の機能を持つ発電動機、８０は変速機、１００は
蓄電装置４０の直流電力を可変電圧、可変周波数の交流
電圧に変換して発電動機７０に供給する半導体電力変換
器である。
ド電気自動車の電気システムである。同図において、図
６及び図７と同じ構成要素には同じ番号を付してある。
図８において、６０はクラッチ、７０は発電機と電動機
の両方の機能を持つ発電動機、８０は変速機、１００は
蓄電装置４０の直流電力を可変電圧、可変周波数の交流
電圧に変換して発電動機７０に供給する半導体電力変換
器である。
【０００６】図８のシステムでは、エンジン１０のみに
よる車輪駆動、電動機（発電動機７０）のみによる車輪
駆動、エンジン１０及び電動機の両方の動力による車輪
駆動が可能である。蓄電装置４０の充電は、発電動機７
０を発電機運転し、半導体電力変換器１００を介して行
っている。なお、本発明はパラレルハイブリッド電気自
動車の駆動システムの提供が主目的ではないため、本シ
ステムについては詳述を省略する。
よる車輪駆動、電動機（発電動機７０）のみによる車輪
駆動、エンジン１０及び電動機の両方の動力による車輪
駆動が可能である。蓄電装置４０の充電は、発電動機７
０を発電機運転し、半導体電力変換器１００を介して行
っている。なお、本発明はパラレルハイブリッド電気自
動車の駆動システムの提供が主目的ではないため、本シ
ステムについては詳述を省略する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】例えば図６のシステム
において、蓄電装置として二次電池を用い、二次電池の
電力でインバータを介して交流電動機を可変速駆動する
場合の第一の問題点は、電気自動車の中・高速域の車両
の牽引特性が電池電圧値に大きく左右されることであ
る。電池電圧をパラメータにした交流電動機の速度−ト
ルク（牽引力）特性を図９に示す。同図において、ａは
電池がほぼ満充電状態の牽引力特性、ｂは電池がほぼ放
電終止状態（放電終止直前の状態）の牽引力特性、ｃは
走行抵抗特性である。この図から、インバータの直流入
力電圧（電池電圧）の高低に応じて中・高速域でのトル
ク特性が大きく変化することがわかる。
において、蓄電装置として二次電池を用い、二次電池の
電力でインバータを介して交流電動機を可変速駆動する
場合の第一の問題点は、電気自動車の中・高速域の車両
の牽引特性が電池電圧値に大きく左右されることであ
る。電池電圧をパラメータにした交流電動機の速度−ト
ルク（牽引力）特性を図９に示す。同図において、ａは
電池がほぼ満充電状態の牽引力特性、ｂは電池がほぼ放
電終止状態（放電終止直前の状態）の牽引力特性、ｃは
走行抵抗特性である。この図から、インバータの直流入
力電圧（電池電圧）の高低に応じて中・高速域でのトル
ク特性が大きく変化することがわかる。
【０００８】図９における特性ａまたはｂと特性ｃとの
差力が車両の加速性能を決めるので、電池電圧の高低に
よって車両の加速性能が大きく左右される。また、特性
ａあるいはｂと特性ｃとの交点が最高運転速度を示すの
で、同図からも、電池電圧が下がると最高運転速度が低
下することが明らかである。インバータや電動機の出力
をより大きくすれば、電池電圧が低下しても目標の特性
を確保することは可能であるが、機器の寸法、重量、コ
ストが増大する等の問題が生ずる。
差力が車両の加速性能を決めるので、電池電圧の高低に
よって車両の加速性能が大きく左右される。また、特性
ａあるいはｂと特性ｃとの交点が最高運転速度を示すの
で、同図からも、電池電圧が下がると最高運転速度が低
下することが明らかである。インバータや電動機の出力
をより大きくすれば、電池電圧が低下しても目標の特性
を確保することは可能であるが、機器の寸法、重量、コ
ストが増大する等の問題が生ずる。
【０００９】更に、蓄電装置として二次電池を用い、そ
の電力でインバータを介して交流電動機を可変速駆動す
る場合の第二の問題点は、二次電池の電圧が大きく変動
することによりインバータや電動機の動作電圧が大きく
変動することである。図１０は、化学電池としての二次
電池の電流−電圧特性の代表例を、ほぼ満充電状態とほ
ぼ放電終止状態のそれぞれについて、充電モード及び放
電モードにつき示したものである。同図において、ａは
ほぼ満充電状態、ｂはほぼ放電終止状態の特性であり、
ｃは二次電池の定格電圧、ｄは充電時の許容最大電圧、
ｅは放電時のインバータの最大電力限界線、ｆは充電時
のインバータの最大電力限界線をそれぞれ示す。インバ
ータは両限界線ｅ，ｆの内側で作動する。
の電力でインバータを介して交流電動機を可変速駆動す
る場合の第二の問題点は、二次電池の電圧が大きく変動
することによりインバータや電動機の動作電圧が大きく
変動することである。図１０は、化学電池としての二次
電池の電流−電圧特性の代表例を、ほぼ満充電状態とほ
ぼ放電終止状態のそれぞれについて、充電モード及び放
電モードにつき示したものである。同図において、ａは
ほぼ満充電状態、ｂはほぼ放電終止状態の特性であり、
ｃは二次電池の定格電圧、ｄは充電時の許容最大電圧、
ｅは放電時のインバータの最大電力限界線、ｆは充電時
のインバータの最大電力限界線をそれぞれ示す。インバ
ータは両限界線ｅ，ｆの内側で作動する。
【００１０】同図からも明らかなように、力行時（電池
から見ると放電時)に、電池が満充電であっても、電池
特性に従ってインバータの直流入力電圧（電池電圧）は
一定電圧特性線ｃ上の動作点Ａよりも低い動作点Ｂにな
り、更に、電池の放電に従って動作点Ｃまで低下する。
また、回生制動時（電池から見ると充電時）には、動作
点はＤからＥに移り、電池の許容最大電圧ｄによって制
限された電圧での作動となる。これをインバータから見
ると、その入力電圧は最大電圧動作点Ｅから最小電圧動
作点Ｃまで大きく変動することになり、図示の例では、
二次電池の定格電圧ｃに対して＋２０％から−３０％の
間で変動する。
から見ると放電時)に、電池が満充電であっても、電池
特性に従ってインバータの直流入力電圧（電池電圧）は
一定電圧特性線ｃ上の動作点Ａよりも低い動作点Ｂにな
り、更に、電池の放電に従って動作点Ｃまで低下する。
また、回生制動時（電池から見ると充電時）には、動作
点はＤからＥに移り、電池の許容最大電圧ｄによって制
限された電圧での作動となる。これをインバータから見
ると、その入力電圧は最大電圧動作点Ｅから最小電圧動
作点Ｃまで大きく変動することになり、図示の例では、
二次電池の定格電圧ｃに対して＋２０％から−３０％の
間で変動する。
【００１１】インバータは充電時の最大電圧でも作動し
なければならず、また、ほぼ放電終止状態まで低下した
電圧（図示の例では動作点Ｃ）でも所定の車両特性を出
せなければならない。放電終止直前の電池電圧でも良好
な車両性能を確保するためには、電池が一定電圧で運転
した場合の機器に比べて、図示の例では出力が約１．７
倍大きい機器が必要になる。このため、第一の問題点と
同様に機器の寸法、重量、コストを増大させる不都合が
ある。
なければならず、また、ほぼ放電終止状態まで低下した
電圧（図示の例では動作点Ｃ）でも所定の車両特性を出
せなければならない。放電終止直前の電池電圧でも良好
な車両性能を確保するためには、電池が一定電圧で運転
した場合の機器に比べて、図示の例では出力が約１．７
倍大きい機器が必要になる。このため、第一の問題点と
同様に機器の寸法、重量、コストを増大させる不都合が
ある。
【００１２】また、図１１は、定格電圧で効率が最大に
なるように設計した場合のインバータと電動機との合成
効率を、インバータの直流入力電圧に対して示したもの
である。同図から、インバータの直流入力電圧が大きく
変動すると効率も大きく低下することがわかる。効率の
低下は電気自動車にとっては非常に大きな問題であるの
で、このように電池電圧の変動によって効率が低下する
ことが第三の問題点として挙げられる。なお、上記の各
問題点は電気自動車の蓄電装置として化学電池である二
次電池を使用した例で説明したが、蓄電装置として電気
二重層コンデンサを始めとする物理電池や他の二次電池
を用いた場合や、太陽電池や燃料電池を始めとする各種
の直流電源を使用した場合にもその直流電圧は大きく変
動するので、同様な問題がある。
なるように設計した場合のインバータと電動機との合成
効率を、インバータの直流入力電圧に対して示したもの
である。同図から、インバータの直流入力電圧が大きく
変動すると効率も大きく低下することがわかる。効率の
低下は電気自動車にとっては非常に大きな問題であるの
で、このように電池電圧の変動によって効率が低下する
ことが第三の問題点として挙げられる。なお、上記の各
問題点は電気自動車の蓄電装置として化学電池である二
次電池を使用した例で説明したが、蓄電装置として電気
二重層コンデンサを始めとする物理電池や他の二次電池
を用いた場合や、太陽電池や燃料電池を始めとする各種
の直流電源を使用した場合にもその直流電圧は大きく変
動するので、同様な問題がある。
【００１３】そこで本発明は、インバータ等の半導体電
力変換器の直流入力電圧をほぼ一定に保つことにより、
車両の牽引特性や最高運転速度の低下を防ぎ、車両運転
性能やシステム効率を高く維持することができる電気自
動車の電気システムを提供しようとするものである。
力変換器の直流入力電圧をほぼ一定に保つことにより、
車両の牽引特性や最高運転速度の低下を防ぎ、車両運転
性能やシステム効率を高く維持することができる電気自
動車の電気システムを提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、車載の直流電源（二次電池や電気二重層
コンデンサ、太陽電池、燃料電池等を総称する）とイン
バータ等の車輪駆動用半導体電力変換器との間に昇降圧
チョッパを挿入することにより、半導体電力変換器の直
流入力電圧をほぼ一定値に保つものである。これによ
り、電気自動車の中・高速域の車両の牽引特性や最高運
転速度の低下、機器の効率低下を防ぐことができる。
め、本発明は、車載の直流電源（二次電池や電気二重層
コンデンサ、太陽電池、燃料電池等を総称する）とイン
バータ等の車輪駆動用半導体電力変換器との間に昇降圧
チョッパを挿入することにより、半導体電力変換器の直
流入力電圧をほぼ一定値に保つものである。これによ
り、電気自動車の中・高速域の車両の牽引特性や最高運
転速度の低下、機器の効率低下を防ぐことができる。
【００１５】すなわち、請求項１記載の発明は、直流電
源の電力を車輪駆動用半導体電力変換器を介して車輪駆
動用電動機に供給し、この電動機を可変速駆動して車両
を駆動する電気自動車の電気システムにおいて、前記直
流電源と前記車輪駆動用半導体電力変換器との間に昇降
圧チョッパを接続したものである。
源の電力を車輪駆動用半導体電力変換器を介して車輪駆
動用電動機に供給し、この電動機を可変速駆動して車両
を駆動する電気自動車の電気システムにおいて、前記直
流電源と前記車輪駆動用半導体電力変換器との間に昇降
圧チョッパを接続したものである。
【００１６】また、請求項２記載の発明は、エンジンに
連結された発電機の電力を充電用半導体電力変換器を介
して直流電源に供給すると共に、前記直流電源の電力を
車輪駆動用半導体電力変換器を介して車輪駆動用電動機
に供給し、前記発電機及び直流電源の電力により車両を
駆動する電気自動車の電気システムにおいて、前記直流
電源と前記車輪駆動用半導体電力変換器との間に昇降圧
チョッパを接続したものである。
連結された発電機の電力を充電用半導体電力変換器を介
して直流電源に供給すると共に、前記直流電源の電力を
車輪駆動用半導体電力変換器を介して車輪駆動用電動機
に供給し、前記発電機及び直流電源の電力により車両を
駆動する電気自動車の電気システムにおいて、前記直流
電源と前記車輪駆動用半導体電力変換器との間に昇降圧
チョッパを接続したものである。
【００１７】更に、請求項３記載の発明は、エンジンの
動力により車輪を駆動し、または、直流電源の電力を半
導体電力変換器を介し車輪駆動用電動機に供給してこの
電動機を可変速駆動することにより車両を駆動すると共
に、エンジンに連結された発電機により前記直流電源を
充電する電気自動車の電気システムにおいて、前記直流
電源と前記半導体電力変換器との間に昇降圧チョッパを
接続したものである。
動力により車輪を駆動し、または、直流電源の電力を半
導体電力変換器を介し車輪駆動用電動機に供給してこの
電動機を可変速駆動することにより車両を駆動すると共
に、エンジンに連結された発電機により前記直流電源を
充電する電気自動車の電気システムにおいて、前記直流
電源と前記半導体電力変換器との間に昇降圧チョッパを
接続したものである。
【００１８】なお、請求項４，５に記載するように、請
求項１，２または３記載の発明における直流電源として
は、二次電池または電気二重層コンデンサを使用するこ
とができる。また、請求項６，７に記載する如く、請求
項１記載の発明における直流電源としては、太陽電池や
燃料電池を使用しても良い。
求項１，２または３記載の発明における直流電源として
は、二次電池または電気二重層コンデンサを使用するこ
とができる。また、請求項６，７に記載する如く、請求
項１記載の発明における直流電源としては、太陽電池や
燃料電池を使用しても良い。
【００１９】更に、請求項８に記載するように、請求項
１〜７に記載した発明においては、昇降圧チョッパのス
イッチング動作により、その出力側に接続された半導体
電力変換器の直流入力電圧がほぼ一定になるように制御
を行うものである。
１〜７に記載した発明においては、昇降圧チョッパのス
イッチング動作により、その出力側に接続された半導体
電力変換器の直流入力電圧がほぼ一定になるように制御
を行うものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は本発明の第１実施形態であり、請
求項１，４，８に記載した発明の実施形態に相当する。
なお、図６と同じ構成要素には同一番号を付してある。
図１において、２００は、蓄電装置１と車輪駆動用半導
体電力変換器であるインバータ２の直流入力側との間に
接続された昇降圧チョッパ（極性反転チョッパ）であ
り、その構成を図２に示す。図２において、２０１，２
０２はチョッパ２００の入力側、出力側に設けられたフ
ィルタコンデンサであり、電圧の極性は図示のように互
いに逆極性となっている。このうち一方のフィルタコン
デンサ２０１は蓄電装置１に接続され、他方のフィルタ
コンデンサ２０２はインバータ２の直流入力側に接続さ
れる。
態を説明する。図１は本発明の第１実施形態であり、請
求項１，４，８に記載した発明の実施形態に相当する。
なお、図６と同じ構成要素には同一番号を付してある。
図１において、２００は、蓄電装置１と車輪駆動用半導
体電力変換器であるインバータ２の直流入力側との間に
接続された昇降圧チョッパ（極性反転チョッパ）であ
り、その構成を図２に示す。図２において、２０１，２
０２はチョッパ２００の入力側、出力側に設けられたフ
ィルタコンデンサであり、電圧の極性は図示のように互
いに逆極性となっている。このうち一方のフィルタコン
デンサ２０１は蓄電装置１に接続され、他方のフィルタ
コンデンサ２０２はインバータ２の直流入力側に接続さ
れる。
【００２１】フィルタコンデンサ２０１の正極とフィル
タコンデンサ２０２の負極との間にはスイッチングトラ
ンジスタ２０３，２０４が直列に接続され、これらのト
ランジスタ２０３，２０４に対してダイオード２０５，
２０６がそれぞれ逆並列に接続されている。また、トラ
ンジスタ２０３，２０４の相互の接続点とコンデンサ２
０１の負極（コンデンサ２０２の正極）との間にはリア
クトル２０７が接続されている。なお、蓄電装置１は、
例えば化学電池としての二次電池により構成されてい
る。
タコンデンサ２０２の負極との間にはスイッチングトラ
ンジスタ２０３，２０４が直列に接続され、これらのト
ランジスタ２０３，２０４に対してダイオード２０５，
２０６がそれぞれ逆並列に接続されている。また、トラ
ンジスタ２０３，２０４の相互の接続点とコンデンサ２
０１の負極（コンデンサ２０２の正極）との間にはリア
クトル２０７が接続されている。なお、蓄電装置１は、
例えば化学電池としての二次電池により構成されてい
る。
【００２２】昇降圧チョッパ２００の制御動作は既に公
知であるので、ここではその概要を述べる。力行時には
トランジスタ２０３のみをスイッチング制御し、トラン
ジスタ２０４をオフしておく。トランジスタ２０３のオ
ンオフによりリアクトル２０７におけるエネルギーの蓄
積、放出を繰り返し行ない、その放出時に、インバータ
２に対して蓄電装置１の出力とは極性が反転した直流電
力を供給する。回生制動時には、逆にトランジスタ２０
４のみをスイッチング制御してトランジスタ２０３をオ
フ状態にし、インバータ２の直流出力の極性を反転させ
て蓄電装置１に回生する。
知であるので、ここではその概要を述べる。力行時には
トランジスタ２０３のみをスイッチング制御し、トラン
ジスタ２０４をオフしておく。トランジスタ２０３のオ
ンオフによりリアクトル２０７におけるエネルギーの蓄
積、放出を繰り返し行ない、その放出時に、インバータ
２に対して蓄電装置１の出力とは極性が反転した直流電
力を供給する。回生制動時には、逆にトランジスタ２０
４のみをスイッチング制御してトランジスタ２０３をオ
フ状態にし、インバータ２の直流出力の極性を反転させ
て蓄電装置１に回生する。
【００２３】力行時の昇降圧チョッパ２００の動作特性
例を、図３に示す。チョッパ２００の入力電圧と出力電
圧とが等しいときはトランジスタ２０３の通流率αが
０．５であり、入力電圧が出力電圧よりも高くなると通
流率αが０．５より小さくなり、入力電圧が出力電圧よ
りも低くなると通流率αが０．５より大きくなる。つま
り、入力電圧に応じて通流率αを調整することで、一定
の出力電圧を得ることができる。ここで、入力電圧の最
大値は図１０の最大電圧ｄ（または動作点Ｅ）に相当
し、入力電圧の最小値は図１０の動作点Ｃに相当すると
共に、出力電圧は図１０の定格電圧ｃ（または動作点
Ａ）に相当する。すなわち、力行運転、回生制動運転に
応じた昇降圧チョッパ２００のスイッチング動作によ
り、昇降圧チョッパ２００の直流入力電圧（蓄電装置１
の電圧）が変動しても出力電圧を一定に保ってインバー
タ２の直流入力電圧を一定に維持することが可能にな
る。
例を、図３に示す。チョッパ２００の入力電圧と出力電
圧とが等しいときはトランジスタ２０３の通流率αが
０．５であり、入力電圧が出力電圧よりも高くなると通
流率αが０．５より小さくなり、入力電圧が出力電圧よ
りも低くなると通流率αが０．５より大きくなる。つま
り、入力電圧に応じて通流率αを調整することで、一定
の出力電圧を得ることができる。ここで、入力電圧の最
大値は図１０の最大電圧ｄ（または動作点Ｅ）に相当
し、入力電圧の最小値は図１０の動作点Ｃに相当すると
共に、出力電圧は図１０の定格電圧ｃ（または動作点
Ａ）に相当する。すなわち、力行運転、回生制動運転に
応じた昇降圧チョッパ２００のスイッチング動作によ
り、昇降圧チョッパ２００の直流入力電圧（蓄電装置１
の電圧）が変動しても出力電圧を一定に保ってインバー
タ２の直流入力電圧を一定に維持することが可能にな
る。
【００２４】図４は本発明の第２実施形態であり、請求
項２，４，８に記載した発明の実施形態に相当する。こ
の実施形態は、前述した図７のシリーズハイブリッド電
気自動車に本発明を適用したものであり、インバータ２
の直流入力側と蓄電装置４０との間に昇降圧チョッパ２
００を接続した点を除いて、図７の構成と同一である。
この実施形態におけるチョッパ２００の動作は第１実施
形態と同様であり、蓄電装置４０の電圧変動に関わらず
インバータ２の直流入力電圧を一定に保つことができ
る。
項２，４，８に記載した発明の実施形態に相当する。こ
の実施形態は、前述した図７のシリーズハイブリッド電
気自動車に本発明を適用したものであり、インバータ２
の直流入力側と蓄電装置４０との間に昇降圧チョッパ２
００を接続した点を除いて、図７の構成と同一である。
この実施形態におけるチョッパ２００の動作は第１実施
形態と同様であり、蓄電装置４０の電圧変動に関わらず
インバータ２の直流入力電圧を一定に保つことができ
る。
【００２５】図５は本発明の第３実施形態であり、請求
項３，４，８に記載した発明の実施形態に相当する。こ
の実施形態は、前述した図８のパラレルハイブリッド電
気自動車に本発明を適用したものであり、半導体電力変
換器１００の直流側と蓄電装置４０との間に昇降圧チョ
ッパ２００を接続した点を除き、図８の構成と同一であ
る。チョッパ２００の動作は第１、第２実施形態と同様
であり、蓄電装置４０の電圧変動に関わらず半導体電力
変換器１００の直流入力電圧を一定に保つことが可能で
ある。
項３，４，８に記載した発明の実施形態に相当する。こ
の実施形態は、前述した図８のパラレルハイブリッド電
気自動車に本発明を適用したものであり、半導体電力変
換器１００の直流側と蓄電装置４０との間に昇降圧チョ
ッパ２００を接続した点を除き、図８の構成と同一であ
る。チョッパ２００の動作は第１、第２実施形態と同様
であり、蓄電装置４０の電圧変動に関わらず半導体電力
変換器１００の直流入力電圧を一定に保つことが可能で
ある。
【００２６】なお、上記各実施形態では、直流電源とし
て化学二次電池からなる蓄電装置を使用した場合につき
説明したが、本発明は、電気二重層コンデンサのような
物理電池を始めとする他の蓄電装置や、太陽電池、燃料
電池など電圧変動のある直流電源を使用するシステムに
も適用できることは勿論である。
て化学二次電池からなる蓄電装置を使用した場合につき
説明したが、本発明は、電気二重層コンデンサのような
物理電池を始めとする他の蓄電装置や、太陽電池、燃料
電池など電圧変動のある直流電源を使用するシステムに
も適用できることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明は、化学二次電池、
電気二重層コンデンサ、太陽電池、燃料電池等からなる
直流電源を動力源とする電気自動車、または、この直流
電源とエンジンとを併用するハイブリッド形の電気自動
車において、直流電源と車輪駆動用半導体電力変換器と
の間に接続した昇降圧チョッパの動作により、半導体電
力変換器の直流入力電圧をほぼ一定に保つようにしたも
のである。
電気二重層コンデンサ、太陽電池、燃料電池等からなる
直流電源を動力源とする電気自動車、または、この直流
電源とエンジンとを併用するハイブリッド形の電気自動
車において、直流電源と車輪駆動用半導体電力変換器と
の間に接続した昇降圧チョッパの動作により、半導体電
力変換器の直流入力電圧をほぼ一定に保つようにしたも
のである。
【００２８】このため、次のような効果がある。 （１）インバータや電動機等の機器の動作電圧をほぼ一
定に保つことができるので、これらの動作点における最
適設計が可能になり、機器の小形・軽量化、低価格化を
図ることができる。また、これらの機器の動作点が変動
しても、牽引力特性や最高運転速度、効率等が低下する
こともなく、高いシステム効率が得られる。 （２）電圧変動の大きい化学二次電池を始め、電気二重
層コンデンサ、太陽電池、燃料電池など多様な直流電源
にも適用できるので、電気自動車の普及・発展に貢献す
ることができる。
定に保つことができるので、これらの動作点における最
適設計が可能になり、機器の小形・軽量化、低価格化を
図ることができる。また、これらの機器の動作点が変動
しても、牽引力特性や最高運転速度、効率等が低下する
こともなく、高いシステム効率が得られる。 （２）電圧変動の大きい化学二次電池を始め、電気二重
層コンデンサ、太陽電池、燃料電池など多様な直流電源
にも適用できるので、電気自動車の普及・発展に貢献す
ることができる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１における昇降圧チョッパの構成を示す回路
図である。
図である。
【図３】図１における昇降圧チョッパの力行時の動作説
明図である。
明図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す構成図である。
【図６】従来の二次電池を電源とする電気自動車の電気
システムを示す図である。
システムを示す図である。
【図７】シリーズハイブリッド電気自動車の電気システ
ムを示す図である。
ムを示す図である。
【図８】パラレルハイブリッド電気自動車の電気システ
ムを示す図である。
ムを示す図である。
【図９】図６のシステムにおける電動機の速度−トルク
特性図である。
特性図である。
【図１０】図６のシステムにおける二次電池の電圧−電
流特性図である。
流特性図である。
【図１１】図６のシステムにおける機器の効率を示す図
である。
である。
１ 蓄電装置 ２ インバータ ３ 車輪駆動用交流電動機 ４ 減速機 ５ デフギア ６ 車輪 ７ 補助電池 ８ ＤＣ／ＤＣコンバータ ９ 補機 １０ エンジン ２０ 発電機 ３０ ＡＣ／ＤＣコンバータ ４０ 蓄電装置 ６０ クラッチ ７０ 発電動機 ８０ 変速機 １００ 半導体電力変換器 ２００ 昇降圧チョッパ ２０１，２０２ フィルタコンデンサ ２０３，２０４ スイッチングトランジスタ ２０５，２０６ ダイオード ２０７ リアクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 良昭 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)発明者 山田 淳 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 直流電源の電力を車輪駆動用半導体電力
変換器を介して車輪駆動用電動機に供給し、この電動機
を可変速駆動して車両を駆動する電気自動車の電気シス
テムにおいて、 前記直流電源と前記車輪駆動用半導体電力変換器との間
に昇降圧チョッパを接続したことを特徴とする電気自動
車の電気システム。 - 【請求項２】 エンジンに連結された発電機の電力を充
電用半導体電力変換器を介して直流電源に供給すると共
に、前記直流電源の電力を車輪駆動用半導体電力変換器
を介して車輪駆動用電動機に供給し、前記発電機及び直
流電源の電力により車両を駆動する電気自動車の電気シ
ステムにおいて、 前記直流電源と前記車輪駆動用半導体電力変換器との間
に昇降圧チョッパを接続したことを特徴とする電気自動
車の電気システム。 - 【請求項３】 エンジンの動力により車輪を駆動し、ま
たは、直流電源の電力を半導体電力変換器を介し車輪駆
動用電動機に供給してこの電動機を可変速駆動すること
により車両を駆動すると共に、エンジンに連結された発
電機により前記直流電源を充電する電気自動車の電気シ
ステムにおいて、 前記直流電源と前記半導体電力変換器との間に昇降圧チ
ョッパを接続したことを特徴とする電気自動車の電気シ
ステム。 - 【請求項４】 請求項１，２または３記載の電気自動車
の電気システムにおいて、 直流電源が化学電池としての二次電池であることを特徴
とする電気自動車の電気システム。 - 【請求項５】 請求項１，２または３記載の電気自動車
の電気システムにおいて、 直流電源が電気二重層コンデンサであることを特徴とす
る電気自動車の電気システム。 - 【請求項６】 請求項１記載の電気自動車の電気システ
ムにおいて、 直流電源が太陽電池であることを特徴とする電気自動車
の電気システム。 - 【請求項７】 請求項１記載の電気自動車の電気システ
ムにおいて、 直流電源が燃料電池であることを特徴とする電気自動車
の電気システム。 - 【請求項８】 請求項１，２，３，４，５，６または７
記載の電気自動車の電気システムにおいて、 昇降圧チョッパのスイッチング動作により、その出力側
に接続された半導体電力変換器の直流入力電圧がほぼ一
定になるように制御することを特徴とする電気自動車の
電気システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2053898A JPH11220812A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 電気自動車の電気システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2053898A JPH11220812A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 電気自動車の電気システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11220812A true JPH11220812A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12029944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2053898A Pending JPH11220812A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 電気自動車の電気システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11220812A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001021431A1 (fr) * | 1999-09-20 | 2001-03-29 | Hitachi, Ltd. | Dynamoteur de vehicule hybride et procede de commande dudit moteur |
| JP2001226077A (ja) | 2000-02-10 | 2001-08-21 | Sumitomo Constr Mach Co Ltd | 電動式の作業機用アクチュエータと旋回駆動装置を備える建設機械 |
| WO2002089310A1 (fr) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Appareil de commande de l'electricite d'un vehicule hybride et equipement de construction hybride utilisant ledit appareil |
| US6563288B2 (en) | 2001-01-19 | 2003-05-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control device for fuel cell powered vehicle |
| CN108284752A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-17 | 南京晓庄学院 | 一种增程式燃料电池电动汽车动力装置及其控制方法 |
| WO2023153085A1 (ja) * | 2022-02-10 | 2023-08-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 充放電装置及び充放電の制御方法 |
-
1998
- 1998-02-02 JP JP2053898A patent/JPH11220812A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001021431A1 (fr) * | 1999-09-20 | 2001-03-29 | Hitachi, Ltd. | Dynamoteur de vehicule hybride et procede de commande dudit moteur |
| US6938713B1 (en) | 1999-09-20 | 2005-09-06 | Hitachi, Ltd. | Dynamotor of hybrid vehicle, and method of control thereof |
| EP1219493A4 (en) * | 1999-09-20 | 2006-03-22 | Hitachi Ltd | HYBRID VEHICLE DYNAMOTOR AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME |
| JP2001226077A (ja) | 2000-02-10 | 2001-08-21 | Sumitomo Constr Mach Co Ltd | 電動式の作業機用アクチュエータと旋回駆動装置を備える建設機械 |
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| US6864663B2 (en) | 2001-04-27 | 2005-03-08 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Hybrid vehicle power control apparatus and hybrid construction equipment using the power control apparatus |
| CN108284752A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-17 | 南京晓庄学院 | 一种增程式燃料电池电动汽车动力装置及其控制方法 |
| CN108284752B (zh) * | 2018-04-04 | 2024-02-06 | 南京晓庄学院 | 一种增程式燃料电池电动汽车动力装置及其控制方法 |
| WO2023153085A1 (ja) * | 2022-02-10 | 2023-08-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 充放電装置及び充放電の制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021226 |