JPH04137402U - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この考案は、通常走行，回生制動，バッテリ
の充電の３つの制御機能を備えた簡単でかつ安価な構成
の制御装置を提供できるようにすることを目的とする。 【構成】 両トランジスタ６，８の交互のオン，オフの
繰り返しにより、両電機子５，７に通電して通常走行を
行い、両電機子５，７の起電力をバッテリ１に直接回生
することにより回生制動を行い、フライホイール用の第
１〜第４ダイオード９〜１２により、コイル１４との電
磁結合によってリアクトル３に誘起する交流起電力を整
流してバッテリ１に充電電流を供給するものである。 【効果】 従って、通常走行，回生制動，バッテリの充
電の３つの制御を１つの回路によって行うことが可能に
なり、簡単でかつ安価な電気自動車の制御装置を提供す
ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、電気自動車の通常走行，回生制動，バッテリの充電の制御を行う 電気自動車の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

最近、２個の直流モータを備えた電気自動車が開発され、このようないわゆる ２モータシステム（ホイルモータ駆動を含む）では、ディファレンシャルが不要 となり、両輪の回転数を見ながら種々の制御が可能になるという利点があり、特 に小型車において注目されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の２モータシステムの場合、通常走行の制御，回生制動の制御及 びバッテリの充電の制御を１つの制御装置で行うことができず、制御装置の構成 が複雑化し、高価になるという問題点があった。

【０００４】 そこでこの考案は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、通 常走行，回生制動，バッテリの充電の３つの制御機能を備えた簡単でかつ安価な 構成の制御装置を提供できるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る電気自動車の制御装置は、中間タップがバッテリの正端子に接 続されたリアクトルと、前記リアクトルの一端と前記バッテリの負端子との間に 直列に接続された第１直流モータの電機子及びチョッパ用の第１スイッチング素 子と、前記リアクトルの他端と前記バッテリの負端子との間に直列に接続された 第２直流モータの電機子及びチョッパ用の第２スイッチング素子と、アクセルを 踏んだ状態時に前記両スイッチング素子を交互にオンしアクセルを戻した状態時 に前記両スイッチング素子をオフする制御手段と、前記第１の直流モータの電機 子と前記第１スイッチング素子との接続点及び前記中間タップにアノード，カソ ードがそれぞれ接続されたフライホイール用第１ダイオードと、前記第２の直流 モータの電機子と前記第２スイッチング素子との接続点及び前記中間タップにア ノード，カソードがそれぞれ接続されたフライホイール用第２ダイオードと、前 記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子それぞれに逆方向に並列接続 されたフライホイール用第３ダイオード及び第４ダイオードと、交流電源に接離 自在に設けられ前記リアクトルに電磁的に結合されたコイルとを備えている。

【０００６】 また、一端がバッテリの正端子に接続された第１のリアクトルと、一端又は他 端が前記バッテリの正端子に接続される第２のリアクトルと、前記第１のリアク トルの他端と前記バッテリの負端子との間に直列に接続された第１直流モータの 電機子及びチョッパ用の第１スイッチング素子と、前記第２のリアクトルの他端 又は一端と前記バッテリの負端子との間に直列に接続された第２直流モータの電 機子及びチョッパ用の第２スイッチング素子と、アクセルを踏んだ状態時に前記 両スイッチング素子を同時にオン，オフしアクセルを戻した状態時に前記両スイ ッチング素子をオフする制御手段と、前記第１直流モータの電機子と前記第１ス イッチング素子との接続点及び前記第１のリアクトルの一端にアノード，カソー ドがそれぞれ接続されたフライホイール用第１ダイオードと、前記第２直流モー タの電機子と前記第２スイッチング素子との接続点及び前記第１のリアクトルの 一端にアノード，カソードがそれぞれ接続されたフライホイール用第２ダイオー ドと、前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子それぞれに逆方向に 並列接続された切換手段用第３ダイオード及び第４ダイオードと、前記第２のリ アクトルの一端を前記正端子又は前記第２直流モータの電機子に、前記第２のリ アクトルの他端を前記第２直流モータの電機子又は前記正端子にそれぞれ切換接 続する切換手段と、交流電源に接離自在に設けられ前記両リアクトルに電磁的に 結合されたコイルとを備えていてもよい。

【０００７】

【作用】

この考案においては、アクセルを踏むと、両スイッチング素子が交互にオンさ れ、オン状態のスイッチング素子を介してバッテリからの電流が両電機子に供給 され、スイッチング素子のオフ時にはフライホイール用のダイオードを介して両 電機子にフライホイール電流が還流され、これらの繰り返しによって通常走行が 行われ、アクセルを戻すと、両スイッチング素子がオフされ、両電機子の発電電 力がバッテリに直接回生されて回生制動が行われ、更に充電時には、各ダイオー ドによるダイオードブリッジ回路によって、交流電源に接続したコイルとリアク トルとの電磁誘導によりリアクトルに誘起した交流が整流され、バッテリに充電 電流が供給され、バッテリの充電が行われる。

【０００８】 また、第１，第２のリアクトルを設け、切換手段により両リアクトルの巻方向 が通常走行，回生制動時に互いに逆になり、充電時には同一になるように、第２ のリアクトルの接続を切り換えることにより、通常走行には、両スイッチング素 子を同時にオン，オフすることによって両直流モータが駆動される。

【０００９】

【実施例】

図１はこの考案の電気自動車の制御装置の一実施例の結線図である。

【００１０】 図１に示すように、バッテリ１の正端子に、イグニッションキーのオンにより オンするメインスイッチ２を介してリアクトル３の中間タップ４が接続され、こ のリアクトル３の一端とバッテリ１の負端子との間に、第１直流モータの電機子 （以下第１電機子という）５及びチョッパ用の第１スイッチング素子であるＮＰ Ｎ型第１トランジスタ６が直列に接続されると共に、リアクトル３の他端とバッ テリ１の負端子との間に第２直流モータの電機子（以下第２電機子という）７及 びチョッパ用の第２スイッチング素子であるＮＰＮ型第２トランジスタ８が直列 に接続されている。

【００１１】 さらに、第１電機子５と第１トランジスタ６との接続点及びバッテリ１の正端 子にフライホイール用第１ダイオード９のアノード，カソードがそれぞれ接続さ れると共に、第２電機子７と第２トランジスタ８との接続点及びバッテリ１の正 端子にフライホイール用第２ダイオード１０のアノード，カソードがそれぞれ接 続され、第１トランジスタ６のエミッタ，コレクタにフライホイール用第３ダイ オード１１のアノード，カソードがそれぞれ接続され、第２トランジスタ８のエ ミッタ，コレクタにフライホイール用第４ダイオード１２のアノード，カソード がそれぞれ接続され、交流電源１３に接離自在にコイル１４が設けられ、このコ イル１４がリアクトル３に電磁的に結合されている。

【００１２】 このとき、イグニッションスイッチがオンで、かつアクセルを踏んだ状態にお いて、図外の制御手段により、第１トランジスタ６及び第２トランジスタ８にベ ース信号が供給され、両トランジスタ６，８が５０％デューティで交互にオンさ れ、アクセルを戻すと両トランジスタ６，８はオフされ、イグニッションスイッ チがオフでも両トランジスタ６，８がオフされるようになっている。

【００１３】 そして、通常走行を行う場合、イグニッションスイッチのオンによりメインス イッチ２がオンし、制御手段により両トランジスタ６，８がそれぞれオン，オフ され、第１トランジスタ６のオンにより、バッテリ１からの電流がオン状態のメ インスイッチ２，リアクトル３の中間タップ４から一端，第１電機子５，第１ト ランジスタ６の経路を流れ、第１直流モータが駆動される。

【００１４】 つぎに、制御手段により両トランジスタ６，８がそれぞれオフ，オンされると 、第１トランジスタ６のオン期間にリアクトル３に蓄積されていたエネルギーが 第１トランジスタ６のオフによって極性反転し、リアクトル３の一端側を正とす る起電力が発生し、この起電力による電流が第１電機子５，第１ダイオード９， メインスイッチ２の経路を還流して第１直流モータが継続駆動され、リアクトル ３の蓄積エネルギーが消費される。

【００１５】 一方、第２トランジスタ８のオンにより、バッテリ１からの電流がメインスイ ッチ２，リアクトル３の中間タップ４から他端，第２電機子７，第２トランジス タ８の経路を流れ、第２直流モータが駆動され、その後第２トランジスタ８がオ フした瞬間に、第２トランジスタ８のオン期間にリアクトル３に蓄積されていた エネルギーが極性反転し、リアクトル３の他端側を正とする起電力が発生し、こ の起電力による電流が第２電機子７，第２ダイオード１０，メインスイッチ２の 経路を還流して第２直流モータが継続駆動され、リアクトル３の蓄積エネルギー が消費され、以後上記の動作の繰り返しにより通常走行が行われる。

【００１６】 つぎに、回生制動を行う場合、アクセルが戻った状態であるため、両トランジ スタ６，８はオフ状態となり、このときに両直流モータの回転数が十分高いと、 両直流モータが発電機とて作用し、両電機子５，７の起電力による電流がリアク トル３，メインスイッチ２，バッテリ１，第３及び第４ダイオード１１，１２を 流れ、バッテリ１に両直流モータの発電電力が直接回生されて両直流モータに回 生制動がかかる。

【００１７】 さらに、バッテリ１の充電を行う場合、イグニッションスイッチがオフしてい るため、メインスイッチ２，両トランジスタ６，８はすべてオフ状態にあり、コ イル１４を交流電源１３に接続することによって、リアクトル３に交流電圧が誘 起され、その一方の半波の電流が、例えば第１電機子５，第１ダイオード９，バ ッテリ１，第４ダイオード１２，第２電機子７の経路を流れ、他方の半波の電流 が、第２電機子７，第２ダイオード１０，バッテリ１，第３ダイオード１１，第 １電機子５の経路を流れ、各ダイオード９〜１２からなるブリッジ整流回路によ る充電電流がバッテリ１に供給され、バッテリ１の充電が行われる。

【００１８】 従って、１つの回路によって、通常走行，回生制動，バッテリの充電の３つの 制御を行うことができ、簡単でかつ安価な構成の２モータシステムにおける制御 装置を得ることができる。

【００１９】 つぎに、図２はこの考案の電気自動車の制御装置の他の実施例の結線図である 。

【００２０】 図２において、図１と相違するのは、リアクトル３に代えて第１，第２のリア クトル１５，１６を設けると共に、連動して切り換わる１回路２接点の第１，第 ２切換スイッチ１７，１８を設け、第１のリアクトル１５の両端をメインスイッ チ２及び第１電機子５に接続し、両切換スイッチ１７，１８の共通端子をそれぞ れメインスイッチ２及び第２電機子７に接続し、第１切換スイッチ１７の第１端 子１７ａを第２のリアクトル１６の一端及び第２切換スイッチ１８の第２端子１ ８ｂに接続すると共に、第１切換スイッチ１７の第２端子１７ｂを第２のリアク トル１６の他端及び第２切換スイッチ１８の第１端子１８ａに接続し、両切換ス イッチ１７，１８からなる切換手段１９により、第２のリアクトル１６の一端を メインスイッチ２を介しバッテリ１の正端子又は第２電機子７に、第２のリアク トル１６の他端を第２電機子７又はメインスイッチ２を介しバッテリ１の正端子 に切換接続し、即ち切換手段１９により第２のリアクトル１６を第１のリアクト ル１５に対して巻方向が同一又は逆になるようにしたことである。

【００２１】 このとき、両トランジスタ６，８は、図１の場合と異なり、制御手段により同 時にオン，オフされ、両切換スイッチ１７，１８は図外の切換制御手段によって 切り換えられるようになっており、イグニッションスイッチがオンのとき、即ち 通常走行及び回生制動を行う場合には、両切換スイッチ１７，１８は共に第２端 子１７ｂ，１８ｂ側に切り換えられて第２のリアクトル１６の一端，他端がそれ ぞれ第２電機子７，メインスイッチ２に接続され、イグニッションスイッチがオ フのとき、即ち駐停車や充電を行う場合には、両切換スイッチ１７，１８は共に 第１端子１７ａ，１８ａ側に切り換えられて第２のリアクトル１６の一端，他端 がそれぞれメインスイッチ２，第２電機子７に接続される。

【００２２】 そして、通常走行を行う場合、イグニッションスイッチのオンによりメインス イッチ２がオンし、切換制御手段により、両切換スイッチ１７，１８が共に第２ 端子１７ｂ，１８ｂ側に切り換えられ、第２のリアクトル１６の一端，他端がそ れぞれ第２電機子７，メインスイッチ２側に接続され、第１のリアクトル１５に 対して第２のリアクトル１６の巻方向が逆になるように第２のリアクトル１６が 切換接続され、制御手段により両トランジスタ６，８が同時にオンされると、バ ッテリ１からの電流が、オン状態のメインスイッチ２，第１のリアクトル１５の 一端から他端，第１電機子５，第１トランジスタ６の経路と、オン状態のメイン スイッチ２，第１切換スイッチ１７の共通端子，第２端子１７ｂ，第２のリアク トル１６の他端から一端，第２切換スイッチ１８の第２端子１８ｂ，共通端子， 第２電機子７，第２トランジスタ８の経路とを流れ、第１，第２直流モータが駆 動される。

【００２３】 つぎに、制御手段により両トランジスタ６，８が同時にオフされると、両トラ ンジスタ６，８のオン期間に両リアクトル１５，１６に蓄積されていたエネルギ ーが両トランジスタ６，８のオフによって極性反転し、第１のリアクトル１５の 他端側及び第２のリアクトル１６の一端側を正とする起電力が第１，第２のリア クトル１５，１６にそれぞれ発生し、第１のリアクトル１５の起電力による電流 が第１電機子５，第１ダイオード９，メインスイッチ２の経路を還流すると共に 、第２のリアクトル１６の起電力による電流が第２切換スイッチ１８の第２端子 １８ｂ，共通端子，第２電機子７，第２ダイオード１０，メインスイッチ２の経 路を還流し、第１，第２直流モータが継続駆動され、両リアクトル１５，１６の 蓄積エネルギーが消費される。

【００２４】 以後、制御手段により、両トランジスタ６，８がオン，オフされることにより 、上記した動作が繰り返されて通常走行が行われる。

【００２５】 つぎに、回生制動を行う場合、アクセルが戻った状態であるため、両トランジ スタ６，８はオフ状態となるが、両切換スイッチ１７，１８の切換状態は変化せ ず、このときに両直流モータの回転数が十分高いと、両直流モータが発電機とし て作用し、第１電機子５の起電力による電流が第１のリアクトル１５，メインス イッチ２，バッテリ１，第３ダイオード１１を流れると共に、第２電機子７の起 電力による電流が第２切換スイッチ１８の共通端子，第２端子１８ｂ，第２のリ アクトル１６，第１切換スイッチ１７の第２端子１７ｂ，共通端子，メインスイ ッチ２，バッテリ１，第４ダイオード１２を流れ、バッテリ１に両直流モータの 発電電力が直接回生されて両直流モータに回生制動がかかる。

【００２６】 さらに、バッテリ１の充電を行う場合、イグニッションスイッチがオフしてい るため、メインスイッチ２，両トランジスタ６，８はすべてオフ状態にあり、切 換制御手段により、両切換スイッチ１７，１８は共に第１端子１７ａ，１８ａ側 に切り換えられて第２のリアクトル１６の一端，他端がそれぞれメインスイッチ ２，第２電機子７側に接続され、第１のリアクトル１５に対して第２のリアクト ル１６の巻方向が同一になるように第２のリアクトル１６が切換接続され、実質 的に両リアクトル１５，１６は一つのリアクトルとして働く。

【００２７】 そして、この状態でコイル１４が交流電源１３に接続されると、コイル１４と 両リアクトル１５，１６との電磁結合により、両リアクトル１５，１６には同一 方向の起電力が誘起し、この起電力の一方の半波の電流が、例えば第１電機子５ ，第１ダイオード９，バッテリ１，第４ダイオード１２，第２電機子７の経路を 流れ、他方の半波の電流が、第２電機子７，第２ダイオード１０，バッテリ１， 第３ダイオード１１，第１電機子５の経路を流れ、各ダイオード９〜１２からな るブリッジ整流回路による充電電流がバッテリ１に供給され、バッテリ１の充電 が行われる。

【００２８】 従って、図１の場合と同様、１つの回路によって通常走行，回生制動，バッテ リ１の充電の３つの制御を行うことができ、しかも通常走行時には両トランジス タ６，８に同じベース信号を与えればよいため、制御手段の構成が複雑化するこ とを防止できる。

【００２９】 なお、スイッチング素子は上記したトランジスタ６，８に限定されるものでは ない。

【００３０】 また、切換手段も図２の構成に限るものでないのは勿論である。

【００３１】

【考案の効果】

以上のように、この考案の電気自動車の制御装置によれば、両スイッチング素 子の交互のオン，オフの繰り返しにより、両電機子に通電して通常走行を行うこ とができ、両電機子の起電力をバッテリに直接回生することにより回生制動を行 うことができ、フライホイール用の第１〜第４ダイオードによりコイルとの電磁 結合によってリアクトルに誘起する交流起電力を整流してバッテリに充電電流を 供給することができるため、通常走行，回生制動，バッテリの充電の３つの制御 を１つの回路によって行うことが可能になり、２モータシステムの制御装置とし て簡単でかつ安価な装置を提供することができる。

【００３２】 また、第１，第２のリアクトルを設け、切換手段により両リアクトルの巻方向 が通常走行，回生制動時に互いに逆になり、充電時には同一になるように第２の リアクトルの接続を切り換えることによって、通常走行時に両スイッチング素子 の同時のオン，オフにより両直流モータを駆動でき、両スイッチング素子には同 じ制御信号を与えればよく、制御手段の構成の複雑化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の電気自動車の制御装置の一実施例の
結線図である。

【図２】この考案の他の実施例の結線図である。

【符号の説明】

１ バッテリ ３ リアクトル ４ 中間タップ ５，７ 第１，第２電機子 ６，８ 第ｌ，第２トランジスタ ９〜１２ 第１〜第４ダイオード １３ 交流電源 １４ コイル １５，１６ 第１，第２のリアクトル １９ 切換手段

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間タップがバッテリの正端子に接続さ
   れたリアクトルと、前記リアクトルの一端と前記バッテ
   リの負端子との間に直列に接続された第１直流モータの
   電機子及びチョッパ用の第１スイッチング素子と、前記
   リアクトルの他端と前記バッテリの負端子との間に直列
   に接続された第２直流モータの電機子及びチョッパ用の
   第２スイッチング素子と、アクセルを踏んだ状態時に前
   記両スイッチング素子を交互にオンしアクセルを戻した
   状態時に前記両スイッチング素子をオフする制御手段
   と、前記第１の直流モータの電機子と前記第１スイッチ
   ング素子との接続点及び前記中間タップにアノード，カ
   ソードがそれぞれ接続されたフライホイール用第１ダイ
   オードと、前記第２の直流モータの電機子と前記第２ス
   イッチング素子との接続点及び前記中間タップにアノー
   ド，カソードがそれぞれ接続されたフライホイール用第
   ２ダイオードと、前記第１スイッチング素子及び第２ス
   イッチング素子それぞれに逆方向に並列接続されたフラ
   イホイール用第３ダイオード及び第４ダイオードと、交
   流電源に接離自在に設けられ前記リアクトルに電磁的に
   結合されたコイルとを備えた電気自動車の制御装置。
2. 【請求項２】 一端がバッテリの正端子に接続された第
   １のリアクトルと、一端又は他端が前記バッテリの正端
   子に接続される第２のリアクトルと、前記第１のリアク
   トルの他端と前記バッテリの負端子との間に直列に接続
   された第１直流モータの電機子及びチョッパ用の第１ス
   イッチング素子と、前記第２のリアクトルの他端又は一
   端と前記バッテリの負端子との間に直列に接続された第
   ２直流モータの電機子及びチョッパ用の第２スイッチン
   グ素子と、アクセルを踏んだ状態時に前記両スイッチン
   グ素子を同時にオン，オフしアクセルを戻した状態時に
   前記両スイッチング素子をオフする制御手段と、前記第
   １直流モータの電機子と前記第１スイッチング素子との
   接続点及び前記第１のリアクトルの一端にアノード，カ
   ソードがそれぞれ接続されたフライホイール用第１ダイ
   オードと、前記第２直流モータの電機子と前記第２スイ
   ッチング素子との接続点及び前記第１のリアクトルの一
   端にアノード，カソードがそれぞれ接続されたフライホ
   イール用第２ダイオードと、前記第１スイッチング素子
   及び第２スイッチング素子それぞれに逆方向に並列接続
   されたフライホイール用第３ダイオード及び第４ダイオ
   ードと、前記第２のリアクトルの一端を前記正端子又は
   前記第２直流モータの電機子に、前記第２のリアクトル
   の他端を前記第２直流モータの電機子又は前記正端子に
   それぞれ切換接続する切換手段と、交流電源に接離自在
   に設けられ前記両リアクトルに電磁的に結合されたコイ
   ルとを備えた電気自動車の制御装置。