JPH04183206A - 電気自動車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気自動車の駆動装置、特にバッテリの電圧
が低下した場合における補助駆動手段に関する。

［従来の技術］ 電気自動車は、モータにより駆動される自動車であるニ
モータとして誘導電動機を採用する１！：Ｊ合には、充
電可能なバッテリを搭載し、このバッチ、　′ りから出力される直流電圧をインバータにより交流電圧
に変換して、この交流電圧によりモータを駆動する。

第８図は、−従来例に係る電気自動車の駆動装置の構成
が示されている。この図に示される装置は、例えば実開
昭６２−１４０８０２号公報に開示されている装置と同
様の構成である。

この図においては、例えば亜鉛臭素電池等の充電可能な
バッテリ１０が示されており、このバッテリ１０はイン
バータ１２を介してモータ１４に接続されている。すな
わち、バッテリ２ｏから出力される直流電圧はインバー
タ１２によって交流電圧に変換され、モータ１４に供給
される。モータ１４は、交流電圧の供給を受は回転駆動
し、電気自動車の駆動力を発生させる。

また、この従来例においては、主バツテリ１゜がＤＣ／
ＤＣコンバータ１６を介して補機バッテリ１８に接続さ
れている。補機バッテリ１８は、電気自動車に搭載され
る電気的補機（ランプ、ワイパ等）２０に電力を供給す
るバッテリである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は主バツテリ１０の出力に係
る直流電圧を補機バッテリ１８の充電電圧に変換する。

従って、この従来例においては、主バツテリ１０の出力
電圧かＤＣ／ＤＣコンバータ１６により異なる値の直流
電圧に変換されて補機バッテリ１８が充電される。また
、電気的補機２０に対して電流が供給される。

主バツテリ１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１６との間には
、切換えスイッチ２２が設けられている。

切換えスイッチ２２の一端は、電解液循環システム２４
に接続されている。この電解液循環システム２４は主バ
ツテリ１０の電解液を循環させるシステムである。主バ
ツテリ１０は、前述のように亜鉛臭素電池として構成さ
れており、この駆動にあたっては電解液を循環させる必
要かある。電解液循環システム２４は、この循環を司ど
るシステムである。

切換えスイッチ２２は、図示しないＥＣＵによって切換
え制御される。例えば、生バッテリ１゜の電圧が放電に
より低下し、モータ１４の駆動に十分な電力を供給でき
ない状態となった場合、ＥＣＵにより切換えスイッチ２
２が切換えられて、補機バッテリ１８がＤＣ／ＤＣコン
バータ１６、切換えスイッチ２２及びインバータ１２を
介してモータ１４に接続される。この場合、補機バッテ
リ１８の電圧により、モータ１４が駆動されることにな
る。

［発明が解決しようとする課８］ このように、従来においては、主バツテリが放電してモ
ータを駆動できない状態となったとき（いわゆる主バツ
テリ上りのとき）、補機バッテリの電力によりモータが
駆動されていた。しがし、補機バッテリに格納されるエ
ネルギーは、主バツテリに格納されるエネルギーよりも
小さく、モータを長時間駆動させることができない。す
なわち、補機バッテリによるモータの駆動では、電気自
動車を一時的に走行させることはできるものの、比較的
短時間で走行不能状態になってしまう。

本発明はこのような問題点を解決することを課題として
なされたものであり、いわゆる主バツテリ上りが生じた
場合において、この主バツテリに残存するエネルギーを
有効利用してモータの駆動を継続可能にすることを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、出力する
直流電圧が放電に伴い低下する特性を有するバッテリと
、バッテリから出力される直流電圧を交番する交流電圧
に変換するインバータと、インバータからの交流電圧に
より回転駆動し、電気自動車の駆動力を発生させるトラ
クションモータと、トラクションモータの駆動力を車輪
に伝達供給する伝達系と、トラクションモータと伝達系
との連結を開離させる第１の連結手段と、バッテリから
出力される直流電圧をより低い値の直流電圧に変換する
ＤＣ／ＤＣＣ／式−タと、ををする電気自動車の駆動装
置において、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タからの直流電圧によ
り回転駆動し伝達系に連結されるサブモータと、サブモ
ータと伝達系との連結を解除させる第２の連結手段と、
バッテリから出力される直流電圧が少なくともトラクシ
ョンモータの駆動電力の供給に十分なしきい値電圧以下
に低下したかどうかを判定する手段と、バッテリから出
力される直流電圧かしきい値電圧以下に低下した場合に
第１の連結手段及び第２の連結手段を制御してトラクシ
ョンモータを伝達系から切り離すとともにサブモータを
伝達系に連結する手段と、を有し、バッテリの電圧がし
きい値電圧以下に低下した場合には当該バッテリにより
サブモータを駆動して電気自動車を駆動させることを特
徴とする。

［作用］ 本発明の電気自動車の駆動装置においては、バッテリが
十分な電圧を出力している状、１４３においては、バッ
テリから出力される直流電圧かインバータにより交流電
圧に変換され、この直流電圧によりトラクションモータ
が駆動される。

一方、バッテリが放電し、出力に係る直流電圧が低下す
ると、ある時点でトラクションモータの駆動に必要な電
力を供給不能な状態となる。この場合、すなわちバッテ
リの出力電圧がしきい値電圧以下に低下した場合、サブ
モータが伝達系に連結される。すなわち、トラクション
モータに代え、サブモータにより電気自動車か駆動され
る。また、サブモータの駆動電圧は、バッテリからＤＣ
／ＤＣコンバータを介して供給される。

従って、本発明においては、バッテリ出力電圧か放電に
伴ない低下した場合においても、バッテリの残存する電
力を有効活用して電気自動車の駆動を行うことが可能と
なる。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例について図面に基づいて説
明する。なお、第８図に示される従来例と同様の構成に
は同一の符号を付し説明を省略する。

第１図には、本発明の第１実施例に係る電気自動車の駆
動装置の構成が示されている。

この図においては、例えば直流２００■を出力する主バ
ツテリ１０がインバータ１２を介しトラクションモータ
１４に接続されている。主バツテリ１０から出力される
直流電圧は、インバータ１２によって三相の交流電圧に
変換されトラクションモータ１４に供給される。トラク
ションモータ１４はこの交流電圧により回転駆動する。

トラクションモータ１４は減速機２６、ディファレンシ
ャルギア（デフ）２８を介して車輪３０に連結されてい
る。すなわち、トラクションモータ１４の回転駆動力は
、減速機２６及びデフ２８を介して車輪３０に供給され
、電気自動車の駆動力となる。

また、この図においては、インバータ１２を制御するＥ
ＣＵ３２が示されている。ＥＣＵ３２は、主バツテリ１
０の電圧（バッテリ電圧）、アクセル信号、イグニッシ
ョン（ＩＧ）信号及びコンポーネント異常信号を取り込
み、これらの信号に基づきインバータ１２を制御する。

一方で、主バツテリ１０にはＤＣ／ＤＣＣ／式−タ１６
が接続されており、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ１６には補機
バッテリ１８が接続されている。

ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ１６は、主バツテリ１゜の出力電
圧を異なる値の直流電圧に変換し補機バッテリ１８に供
給する。補機バッテリ１８は、図示しない電気的補機を
駆動する。

補機バッテリ１８の後段には、チョッパコントｏ−−７
３４が設けられている。チョッパコントローラ３４には
、更にサブモータ３６が接続されている。サブモータ３
６は、チョッパコントローラ３４から供給される交流電
圧により駆動されるモータであり、トラクションモータ
１４よりモ低い電圧、例えば１４Ｖで駆動するモータで
ある。すなわち、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ１６及び補機バ
ッテリ１８から出力される電圧は、ＥＣＵ３２がらの指
令に応じチョッパコントローラ３４によりチョッピング
され、交流電圧としてサブモータ３６に供給される。

サブモータ３６は、トラクションモータ１４と同様減速
機２６に連結されている。第２図には、減速機２６の構
成が示されている。

この図において、減速機２６は、２個のワンウェイクラ
ッチ３８及び４０を備えている。片方のワンウェイクラ
ッチ３８は、サブモータ３６の回転駆動力を取り込む軸
に設けられている。また、他方のワンウェイクラッチ４
０は、トラクションモータ１４の回転駆動力を取り込む
軸に設けられている。ワンウェイクラッチ３８に係る軸
は、ワンウェイクラッチ４０に係る軸と所定のギア比（
例えば１：３）で連結されている。ワンウェイクラッチ
３８及び４０は、それぞれ入力側が回転したときのみ出
力側に回転駆動力を伝え、逆に出力側が回転した場合に
は入力側に回転駆動力を伝えないクラッチである。従っ
て、トラクションモータ１４が回転しておりサブモータ
３６が回転していない状態では、トラクションモータ１
４の回転駆動力のみが減速機２６の出力軸に伝達される
こととなり、トラクションモータ１４が回転しておらず
サブモータ３６のみが回転している場合には、サブモー
タ３６の回転駆動力かワンウェイクラッチ３８を介して
減速機２６の出力軸に伝達される。これらの回転駆動力
は、デフ２８を介して前述のように車輪３０の駆動力と
なる。

次に、本実施例におけるＥＣＵ３２の動作、特にトラク
ションモータ１４からサブモータ３６への移行制御につ
いて説明する。第３図には、移行制御の流れが示されて
いる。

ＥＣＵ３２は、バッテリ電圧かトラクションモータ１４
の駆動に十分な値である場合には、通常の駆動制御１０
０を実行する。この場”、ＥＣＵはアクセル開度を示す
アクセル信号、イグニ・ノンヨンスイッチかオンされた
ことを示すＩＧに、＝号、バッテリ屯１及び電気自動車
に搭載する各機器の異常動作（バッテリ１０の液洩れ、
オーバーヒート等）を示すコンポーネント異常信号を取
り込む。

すなわち、ｘｃｒ、、号かオンとなった時に、ＥＣＵ３
２はアクセル信号に応して回転数及び電流指令をインバ
ータ１２に定し、トラクションモータ１４の駆動を制御
する。また、コンポーネント異常信号が発生した場合に
は、ＥＣＬＩ３２はインノーータ１２を制御してトラク
ションモータ１４の駆動を停止する。

この実施例においては、バッテリ電圧かトラクションモ
ータ１４を駆動可能な電圧であるかどうかの判定が行わ
れる（１０２）。バッテリ電圧は、第４図に示されるよ
うに、放電の進行に（ｆない除々に低下する。この実施
例においては、初期電圧２００ｖからバッテリ電圧が除
々に低下し、しきい値電圧に至ったか否かが判定１０２
においてｔ１１定される。但し、しきい値電圧は、トラ
クションモータ１４が駆動不可能となる電圧をわずかに
上回るよう、余裕をもって設定される値である。実際に
は、１３０〜１４０Ｖ程度でかまわない。この判定の結
果、１５０Ｖ以上であると判定された場合には、引き続
き駆動制御１００が実行されるが、これ以外の場合には
以下の動作に移る。

すなわち、バッテリ１０の電圧が低下した旨を示すＣＡ
ＵＴＩ　ＯＮランプが点灯されるとともに、判定１０３
が実行される。判定１０３においては、バッテリ１０の
電圧がサブモータ３６を駆動可能な電圧であるか否かが
判定される。具体的には、バッテリ〕０の電圧が１００
Ｖ以上であるか否かが判定される。

判定１０３におシ１て駆動可能と判定された場合には、
バッテリ１０の電圧は１００Ｖ以上１５０Ｖ未満の電圧
である。すなわち、トラクションモータ１４を駆動する
ことはできないか、サブモータ３６を駆動することは可
能な電圧である。この場合、引き続いて判定１０４か実
行される。

判定１０４においては、ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ１６が正
常に動作しているか否かが判定される。

ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ１６が正常に機能していない場合
には、以下に示すサブモータ３６の駆動を正常に行うこ
とができないため、ＥＣＵ３２はインバータ１２を制御
し、トラクションモータ１４による電気自動車の駆動を
停止させ、且つサブモータ３６による駆動も行わせない
ようにする。前述の判定１０３において、バッテリ１０
の電圧がサブモータ３６を駆動可能な電圧でないと判定
された場合も同様の処理を実行する。

ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ１６が正常に動作していると判定
された場合には、駆動制御１００において求められた回
転数指令値Ｎ及び電流指令値１の変更設定が行われる（
１０６）。すなわち、ステップ１０６においては、ＩＧ
倍信号オンされている時にのみアクセル信号に応じて新
たな回転数指令値Ｎ−及び電流指令値Ｉ′か求められる
。

トラクションモータ１４は、サブモータ３６に対して第
５図に示されるように比較的大きな出力トルクＴを確保
することのできるモータである。

従って、ステップ１０６における変更設定にあたっては
、回転指令値及び電流指令値を第５図に基づき変更する
必要かある。具体的には、ステップ１０６においては、
駆動制御１００において求められて回転数指令値Ｎに減
速機２６のギア比（サブモータ３６からの入力軸に対す
るトラクションモータ１４からの入力軸のギア比）を乗
じることにより、減速機２６の出力軸における回転数か
一致するよう新たな回転数指令値Ｎ−か求められる。

また、駆動制御１００において求められている電流指令
値Ｉに基づきトラクションモータ１４において発生する
トルクと、ステップ１０６において新たな電流指令値■
′に基づきサブモータ３６において発生するトルクが、
減速機２６の出力軸において等しくなるよう、又は差が
小さくなるように、新たな電流指令値■゛が求められる
。

次に、このようにして求められた回転数指令値Ｎ′及び
電流指令値Ｉ−の条件を満たすよう、サブモータ３６の
電圧Ｖ−が決定される（１０８）。

ＥＣＵ３２は、このようにして求められるｖ″に基づき
チョッパコントローラ３４を制御する。

また、ＥＣＵ３２は、電圧Ｖ′とデユーティ比との関係
をマツプとして格納している。ＥＣＵ３２は、電圧Ｖ−
によりこのマツプを参照してデユーティ比を求め、チョ
ッパ周波数を決定する（１１０）。チョッパコントロー
ラ３４は、このようにして決定されたチョッパ周波数に
従ってサブモータ３６を制御しく１１２）、サブモータ
３６が駆動される（１１４）。この後、判定１０３に戻
る。

従って、本実施例においては、バッテリ１０の放電が進
みトラクションモータ１４を駆動するに足りない電圧と
なった場合にも、バッテリ１０に残存する電力を利用し
てサブモータ３６を駆動することができる。従来におい
ては、ＳＯＣ（残存容量）−２０％程度が限界であった
が、５ＯＣ＝０％近傍までバッテリ１０を使用すること
か可能になる。この結果、３〜５分程度の緊急走行が可
能になる。従来の補機バッテリを使用する方法では数十
秒程度であった。

また、このとき車輪３０に出力されるトルクと回転数が
一致するようにトラクションモータ１４からサブモータ
３６に切換え制御が行われるため、モータの切換えに伴
うショック等が生じることはない。

更に、ＥＣＵ３２が駆動制御１００においてウオーニン
グに係る最大トルクＴｍａｘの制御を行っている場合、
このウオーニングに係る制御をサブモータ３′６の駆動
制御においても維持することができる。

ウオーニングは、−船釣には、第６図に示されるように
行われる。すなわち、バッテリ電圧■の低下が進み、判
定１０２に係るしきい値に接近している状態で、ＥＣＵ
３２は操縦者に対する警告のため最大トルクＴｍａｘを
低下させる。これにより、操縦者はアクセルの踏込にも
かかわらず電気自動車が加速されなくなるため、バッテ
リ１０の電圧低下を察知することができる。

本実施例においては、このウオーニングを更にに継続し
サブモータ３６の駆動時においても除々にウオーニング
の量を増大させ、操縦者に対する警告を継続することが
可能になる。加えて、かかる制御によってトラクション
モータ１４からサブモータ３６への切換時にアクセルフ
ィーリングをマツチングさせることができる。

また、サブモータ３６は、トラクションモータ１４の１
０〜２０分の１程度の容積のモータである。これにより
、以上の効果を小型な装置構成で得ることができる。

第７図には、本発明の第２実施例に係る電気自動車の駆
動装置の構成が示されている。この図に示されるように
、本実施例は、サブモータ３６を減速機２６の出力側に
設けた構成である。このような構成によっても、前述の
第１実施例と同様の効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、バッテリの出力
電圧がしきい値電圧より低下したときにトラクションモ
ータに代えサブモータｉこより電気自動車を駆動し、か
つサブモータの駆動電圧はバッテリから得るようにした
ため、従来は使用されていなかったバッテリの残存容量
を有効活用することができる。この結果、バッテリの電
圧低下が生じたときの緊急走行可能距離を延長すること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る電気自動車の駆動
装置の構成を示すブロック図、第２図は、本実施例にお
ける減速機の構成を示す図、 第３図は、トラクションモータからサブモータに切り換
える際の移行制御を示すフローチャート図、 第４図は、バッテリの放電曲線を示す図、第５図は、ト
ラクションモータからサブモータの切換えに伴うトルク
特性の変化を示す図、第６図は、ウオーニングを行う場
合のトルクとバッテリ電圧の関係を示す図、 第７図は、本発明の第２実施例に係る電気自動車の駆動
装置の構成を示す図、 第８図は、−従来例に係る電気自動車の駆動装置の構成
を示す図である。 １０　・・・　バッテリ １２　・・・　インバータ １４　・・・　トラクションモータ １６　・・・　ＤＣ／ＤＣコンバータ ２６　・・・　減速機 ２８　・・・　ディファレンシャルギア３０　・・・　
車輪 ３２　・・・　ＥＣＵ ３４　・・・　チョッパコントローラ ３６　・・・　サブモータ ３．８．４．０　　・・・　ワンウェイクラッチ■　・
・・　バッテリ電圧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 出力する直流電圧が放電に伴い低下する特性を有するバ
   ッテリと、バッテリから出力される直流電圧を交番する
   交流電圧に変換するインバータと、インバータからの交
   流電圧により回転駆動し電気自動車の駆動力を発生させ
   るトラクションモータと、トラクションモータの駆動力
   を車輪に伝達供給する伝達系と、トラクションモータと
   伝達系との連結を開離させる第１の連結手段と、バッテ
   リから出力される直流電圧をより低い値の直流電圧に変
   換するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有する電気自動車の
   駆動装置において、 ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧により回転駆動し
   伝達系に連結されるサブモータと、サブモータと伝達系
   との連結を開離させる第２の連結手段と、 バッテリから出力される直流電圧が、少なくともトラク
   ションモータの駆動電力の供給に十分なしきい値電圧以
   下に低下したかどうかを判定する手段と、 バッテリから出力される直流電圧がしきい値電圧以下に
   低下した場合に第１の連結手段及び第２の連結手段を制
   御してトラクションモータを伝達系から切り離すと共に
   サブモータを伝達系に連結する手段と、 を有し、 バッテリの電圧がしきい値電圧以下に低下した場合には
   当該バッテリによりサブモータを駆動して電気自動車を
   駆動させることを特徴とする電気自動車の駆動装置。