JPH05236609A - 電池で運転される電気車両用の調整回路装置 - Google Patents

電池で運転される電気車両用の調整回路装置

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JPH05236609A
JPH05236609A JP4178793A JP17879392A JPH05236609A JP H05236609 A JPH05236609 A JP H05236609A JP 4178793 A JP4178793 A JP 4178793A JP 17879392 A JP17879392 A JP 17879392A JP H05236609 A JPH05236609 A JP H05236609A
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motor
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charging
microprocessor
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Otmar Bitsche
オトマル・ピツチエ
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Steyr Daimler Puch AG
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 電池で運転される電気車両の調整回路装置の
全体構成を簡単化する。 【構成】 電源３に接続可能な整流回路２を持つ車載充
電装置を介して充電可能な電池１と，少なくとも１つの
電動機１６とを持ち，マイクロプロセツサ７を備えた調
整器を持つ調整回路装置が設けられている。調整器は，
電池１及び電動機１６の運転パラメータ用センサ１０，
１１，１３，１５に接続される入力端と，走行方向，走
行速度及び制動用の走行指令制御入力端９，２４，２５
とを持ち，制御プロブラムに従つて，逆並列接続のダイ
オード４２〜４５をもつトランジスタ３８〜４１を介し
て，少なくとも１つの電動機巻線３７ａの通電を制御す
る。本発明により，電動機巻線３７ａが，調整回路とし
てマイクロプロセツサ７により調整される充電回路に挿
入可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，電気車両が，電源に接
続可能な整流回路を持つ車載充電装置を介して充電可能
な電池と，少なくとも１つの電動機とを持ち，電動機の
ためマイクロプロセツサを持つ調整器が設けられ，この
調整器が車両，電池及び電動機の運転パラメータ用セン
サに接続される入力端と，特に走行方向，走行速度及び
制動用の走行指令の入力用制御入力端とを持ち，入力端
に加わる信号の影響を受ける制御プログラムに従つて，
出力の入力端及び出力端と調整入力端とを持つ無接点電
子調整開閉器を介して，特に逆並列接続のダイオードに
より橋絡されるトランジスタを介して，少なくとも１つ
の電動機巻線の通電を制御する，電池で運転される電気
車両用の調整回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電池で運転される電気車両とは，電池の
みで運転される車両も，例えば郊外走行のためには内燃
機関を使用し，市街走行のためには１つ又は複数の電動
機を使用する，いわゆる混成駆動の車両も意味する。こ
れらの車両すべてに共通なことは，整流回路を介して電
池を電源に接続して充電する可能性が与えられることで
ある。
【０００３】電池の充電を最適化するためには，種々の
条件を維持して，必要な充電時間を適当な限界内に保つ
と共に，電池の充分な寿命を保証せねばならない。従つ
て充電回路にも調整装置を設けて，現在の充電状態及び
電池の種類に関係して，電池に特有の特性曲線に従う電
流及び電圧の調整により充電を調整することか必要であ
り，更に緊急の場合電池を少し強く負荷しながら急速充
電を行い，充分な充電時間が利用可能な場合電池及び充
電状態にとつて有利な充電を行うことが可能である。電
池の充電のため，これまで固有の車載充電装置に，大抵
はマイクロプロセツサを介して制御されかつ接続又は切
離し可能な直列抵抗，インピーダンス等を持つ別個の調
整回路装置が設けられ，マイクロプロセツサを介してな
るべくインピーダンス法で，連続する電流パルスの高さ
及び長さの調節によるか，又はパルス襲撃係数の変化に
よつて，調整が行われる。車載充電装置の調整装置は，
これまでその付加装置により，車両の価格及び重量を増
大する別個の費用がかかる装置となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は，確実
で障害のない充電の可能性を維持しながら車載充電装置
の付加的な費用を最少に減少する，最初にあげた種類の
調整回路装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば，付属する電子調整開閉器を持つ少なく
とも１つの電動機巻線が，調整回路としての切換え開閉
器を介して，整流回路と電池との間にあつてマイクロプ
ロセツサにより所定の調整プロクラムに従つて調整され
る充電回路へ挿入可能である。
【０００６】
【発明の効果】従つて本発明によれば，電動機巻線のた
めに存在する調整装置及び停止している電動機自体の巻
線が車載充電装置の主要な構成部分として使用されるの
で，電動機用の通常の調整回路装置より簡単な構成で，
付加的な切換え開閉器と充電のためマイクロプロセツサ
の制御プログラムの拡張とが必要なだけである。もちろ
ん電池の充電用整流回路の電源端子も必要になるが，車
載充電装置のこれまで普通の調整装置の高価でかさばる
主要構成部分をなくすことができる。
【０００７】
【実施態様】本発明の範囲内で電動機及び電池の形式に
応じて，また電動機用調整回路装置の基本構造に応じ
て，種々の変更が可能である。特に必要な場合，電池用
充電電圧を電源電圧より低くするいわゆる逓降変成器と
して調整回路を使用するか，又は充電電圧を電源電圧よ
り高くする逓昇変成器として調整回路を使用するかに応
じて，電動機巻線の接続の変化又は電動機の巻線部分の
直列又は並列接続によつて，充電状態に対して有利な値
にインピーダンスを合わせることができる。この場合電
動機運転用調整器が，通常は普通の充電装置において使
用されないような比較的高価な調整器であることも有利
である。従つて普通の充電装置では殆ど行うことのでき
ない充電機能を制御することができる。特に，整流回路
を介して脈動直流を発生し，調整回路装置を介して直流
電圧の瞬時値に応じて増大調整又は減少調整を行うこと
が可能である。その際無効出力損失が回避されるので，
大抵のコンセントの保護ヒユーズにより規定される有効
出力を完全に利用し，従つて電源又は整流器の与えられ
た最大出力で充電時間を著しく，実際には３０％だけ短
くすることができる。
【０００８】精確な整合のために，充電運転の際既存の
巻線部分に加えて，別個のインピーダンス又は抵抗を調
整回路に挿入することも考えられるが，これらのインピ
ーダンス又は抵抗は整合のためにのみ役立ち，巻線自体
又はこれまで車載充電装置において使用された整合素子
に比較して小さくかつ安価である。
【０００９】本発明の好ましい構成では，調整される各
電動機巻線に対して，出力部分を直列接続される調整開
閉器としての少なくとも２つのトランジスタと，これら
のトランジスタを橋絡する逆並列接続のダイオードと，
マイクロプロセツサとは別個に制御可能な制御入力端と
が設けられ，電動機巻線がトランジスタの両出力段の間
に接続されている。他方の巻線端子が，例えば電動機と
しての交流電動機では整流子にあるブラシへ通じている
か，電動機が三相電動機として構成され，その相巻線
が，調整器から，調整開閉器の制御により適当に変換さ
れる電池電流を供給され，互いに星形又は三角に接続さ
れていると，適当な回路が得られる。交流電動機では，
その時の調整の種類（増大調整又は減少調整）に応じ
て，停止している電動機の１つ又は２つの相巻線のみを
電池充電用調整回路に含ませることができる。
【００１０】本発明の別の構成では，少なくとも１つの
電動機巻線が２つ又はそれ以上の部分巻線から成り，こ
れらの部分巻線が走行運転のため直列接続され，充電運
転のためインピーダンスを整合させるために，切換え開
閉器又はこれと一緒に操作可能な開閉器を介して，並列
又は直並列に接続可能である。複数の部分巻線から形成
される電動機巻線が既に存在していると，この構成は特
に有利であるが，これまで一貫して製造されてきた多く
の巻線も，会費用をあまり高めることなく部分巻線から
構成されて，前述した付加的な使用可能性を与える。
【００１１】別の可能性によれば，電動機が他励直流電
動機として構成される場合，励磁巻線の両力の端子がＨ
形ブリツジ回路の接続個所に対をなして直列接続されか
つ逆並列接続のダイオードにより橋絡されるトランジス
タに接続されている。電動機運転の際このような航路に
より，電流の強さ及び電流の方向に関して所望の励磁電
流の極めて精確な調整が可能になり，この回路を電池の
充電に使用する場合にも，異なる調整特に充電の増大調
整又は減少調整が選択的に可能になる。
【００１２】本発明のそれ以上の詳細及び利点は図面の
以下の説明から明らかになる。
【００１３】
【実施例】図１及び２による回路において，電気車両の
ために走行用電池１，電池を再充電する電源用の端子３
を持つ整流回路２，継電器として構成される電池用オン
・オフ開閉器５を持つ非常用開閉器４，充電運転用接続
位置６ａと電動機運転用接続位置６ｂとを持つ切換え開
開器６，及び固有の給電電池８を持つと共に制御装置の
一部を形成するマイクロプロセツサ７が存在する。マイ
クロプロセツサ７は固有のオン・オフ開閉器を介して動
作可能で，運転パラメータ用入力端，即ち特に電池用電
流変成器１０に接続される入力端，電源電圧を検出する
入力導線１１，電動機用回転数センサ１２に接続される
入力端，電池電圧用電圧変成器１３に接続される入力
端，矢印１４のみによつて示す電動機又は電池温度用入
力端，図１によれば励磁巻線３７ａを持つ他励直流電動
機１６の界磁巻線３７を流れる電流用の電流変成器に接
続される入力端，及び図２によれば三相電動機２３の３
つの相巻線２０，２１，２２を流れる電流用の電流変成
器１７，１８，１９に接続される３つの入力端を持つて
いる。これらの運転パラメータ用入力端のほかに，図１
及び２では，走行運転調整器２４及び制御調整器２５用
の入力端も設けられ，電動機１６又は２３が制御運転に
おいて発電機として動作して，電池を充電するように接
続されている。両図において公知のように緩衝兼平滑コ
ンデンサ２６，２７，２８も設けられている。
【００１４】マイクロプロセツサ７又は別個に設けられ
る記憶装置に制御プログラムが記憶され，このプログラ
ムに従つてマイクロプロセツサ７が，検出されるパラメ
ータ及び指令入力端としての調整器２４，２５からの信
号に応じて，電動機１６又は２３を走行運転のために制
御し，電動機が停止しかつ充電運転が設定されている場
合，電池の充電を調整する。その際電動機が停止しかつ
端子３に電圧が加わると，切換え開閉器６が接続位置６
ａをとるようにすることができる。
【００１５】マイクロプロセツサ７はインタフエース及
び表示装置へ至る出力端２９，３０を持つている。
【００１６】図１の構成では，電動機１６は他励直流電
動機として構成されている。電動機運転のためマイクロ
プロセツサ７は，適当な出力端及び駆動段３１，３２を
介して，電池電圧（切換え開閉器６は接続位置６ｂにあ
る）に関して直列接続されかつ逆並列接続のダイオード
３５，３６によりそれぞれ橋絡される２のトランジスタ
３３，３４の制御入力端を制御する。両方のトランジス
タ３３，３４及びダイオード３５，３６の接続個所は，
直流電動機１６のブラシ従つて界磁巻線３７に接続され
ている。
【００１７】図からわかるように，他励用励磁巻線３７
ａのために，逆並列接続のダイオード４２〜４５を持つ
４つのトランジスタ３８〜４１から成るＨ形ブリツジ回
路が設けられている。トランジスタ３８〜４１はマイク
ロプロセツサ７から復号兼駆動段４６を介して制御可能
で，それにより励磁巻線３７ａにおける電流の強さ及び
電流方向をパルス調整法により精確に調整することがで
きる。その際調整は，前述したように，マイクロプロセ
ツサ７のために記憶されている走行プログラムに従つて
行われる。これまで述べた回路は，電気車両用直流電動
機の調整について原理的に公知である。
【００１８】充電運転のため切換え開閉器６が接続位置
６ａへ操作され，電動機６が停止する。マイクロプロセ
ツサ７は，その入力端を介して，整流回踏２に生ずる充
電電圧，現在の電池電圧，電池温度，電池の充電状態等
についての情報を得る。電池の形式及び入力されるパラ
メータに関係して，マイクロプロセツサ７はその記憶プ
ログラムから特有のプログラムを選択するか，又は電池
の充電状態に基いて，電池の充電に用いられる充電特性
曲線上の動作点を選択する。このプログラムに応じてト
ランジスタ３８〜４１を制御することにより，励磁巻線
３７ａと逆並列接続のダイオード４２〜４５を含むトラ
ンジスタ３８〜４１とから調整回路が形成され，この調
整回路を介して電池１の充電が，前述した充電特性曲線
又は予め記憶されているプログラムに従つて調整され，
所望の充電状態に達するとこの充電が中断される。
【００１９】充電電圧を整流回路２の出力端の電源電圧
以下にする，いわゆる減少調整用の可能な回路では，図
３によりトランジスタ３９，４０及び４１が復号兼駆動
段４６を介して不導通にされ，トランジスタ３８が周期
的に導通し，その周期長又はパルス衝撃係数が電池１の
平均充電電流を決定し，励磁巻線３７ａが充電回路のイ
ンピーダンスとして作用する。
【００２０】これに反し図４は逓昇変成器としての素子
の回路を示している。この変形例ではトラシジスタ３８
が永続的に導通し，トランジスタ４１が周期的に導通す
るので，コンデンサ２７の後に接続される電池１には，
電源電圧より高い充電電圧が加わる。
【００２１】励磁巻線３７ａのインピーダンスは多くの
場合比較的大きい。このインピーダンスを小さくするた
め，図５に示すように，例えは４つの部分巻線４７，４
８，４９，５０に分割される励磁巻線３７ａを使用し，
切換え開閉器６又はこの切換え開閉器６と同じように動
作する別の切換え開閉器５１を設けて，電動機運転用接
点５２により部分巻線４７〜５０を直列接続して調整回
路へ挿入し，充電運転への切換えの際，接点５２を開く
ことにより直列接続を切離すと共に，別の接点５２，５
４，５５，５６により部分巻線４７〜５０を並列接続す
ることができる。
【００２２】充電運転の際所望の又は最も有利なインピ
ーダンスを得るために，個々の部分巻線の混合直列一並
列接続も可能で，切換え開閉器５１の別の接点により，
充電運転のためにのみ励磁巻線３７ａに抵抗又はインピ
ーダンスを接続することができる。
【００２３】図２による構成では，マイクロプロセツサ
７により制御される復号兼駆動段５７，５８，５９が相
巻線２０，２１，２２にそれぞれ付属し，各復号兼駆動
段が出力部分を直列接続される２つのトランジスタ６
０，６１又は６２，６３又は６４，６５を制御し，これ
らのトランジスタにはダイオード６６〜７１がそれぞれ
逆並列接続されている。電動機運転の際巻線２０〜２２
へのパルス供給により駆動が行われ，まず電圧により電
動機回転数が調整され，最終電圧に達すると，所定の走
行パラメータに応じて励磁周波数の周波数調整により電
動機回転数が調整される。
【００２４】巻線２０〜２２は，図６及び７について後
述するように，星形接続又は三角接続とすることができ
る。走行電動機としての交流電動機２３は，調整回路に
おいて図２による三相電動機用調整回路と同じように接
続され，巻線２０，２１を交流電動機の相巻線とし，巻
線２２の代りに，トランジスタ６４及び６５を介して制
御される第３の整流子バラシへの直接入力端を調整する
ことができる。この場合充電運転のために，トランジス
タ６０，６１又は６２，６３へ適当な接続により，巻線
２０（逓降変成器）又は巻線２０，２１（逓昇変成器）
を選択的に電池１用充電回路に含ませることができる。
【００２５】図６による電動機巻線２０〜２２の星形接
続では，図７による三角接続と同様に，トランジスタ６
０が単独で，またトランジスタ６３，６５が一緒に，選
択される制御プログラムに応じて，マイクロプロセツサ
により復号兼駆動段を介して周期的に導通又は不導通に
されて，電池１のために選択される充電特性曲腺に合わ
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】他励直流電動機を備えた電気車両用調整回路装
置の原理的接続図である。
【図２】三相電動機を備えた電気車両用調整回路装置の
原理的接続図である。
【図３】電池の充電運転の際減少変換器として使用され
る図１の調整回路装置の一部の接続図である。
【図４】増大変換器として使用される図１の調整回路装
置の一部の接続図である。
【図５】励磁巻線の変形例の接続図である。
【図６】星形接続される電動機巻線用の図２による調整
回路装置の一部の充電運転における接続図である。
【図７】三角接続される電動機巻線用の図６に対応する
接続図である。
【符号の説明】
１ 電池 ２ 整流回路 ３ 電源端子 ６ 切換え開閉器 ７ マイクロプロセツサ ９，２４，２５ 制御入端 １０，１１，１３，１５センサ １６，２３ 電動機 ２０〜２２，３７ａ 電動機巻線 ４２，４３；６０〜６５調整開閉器（ダイオード，トラ
ンジスタ）

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気車両が，電源に接続可能な整流回路
    を持つ車載充電装置を介して充電可能な電池と，少なく
    とも１つの電動機とを持ち，電動機のためマイクロプロ
    セツサを持つ調整器が設けられ，この調整器が車両，電
    池及び電動機の運転パラメータ用センサに接続される入
    力端と，走行指令の入力用制御入力端とを持ち，入力端
    に加わる信号の影響を受ける制御プログラムに従つて，
    出力の入力端及び出力端と調整入力端とを持つ無接点電
    子調整開閉器を介して，少なくとも１つの電動機巻線の
    通電を制御するものにおいて，付属する電子調整開閉器
    （４２，４３；６０〜６５）を持つ少なくとも１つの電
    動機巻線（２０〜２２；３７ａ）が，調整回路としての
    切換え開閉器（６）を介して，整流回路（２）と電池
    （１）との間にあつてマイクロプロセツサ（７）により
    所定の調整プログラムに従つて調整される充電回路へ挿
    入司能であることを特徴とする，電池で運転される電気
    車両用の調整回路装置。
  2. 【請求項２】 調整される各電動機巻線（２０〜２２；
    ３７，３７ａ）に対して，出力部分を直列接続される調
    整開閉器としての少なくとも２つのトランジスタ（３
    ３，３４，３８，３９；６０〜６５）と，これらのトラ
    ンジスタを橋絡する逆並列接続のダイオード（３５，３
    ６，４２，４３；６６〜７１）と，マイクロプロセツサ
    （７）とは別個に制御可能な制御入力端とが設けられ，
    電動機巻線がトランジスタの両出力段の間に接続されて
    いることを特徴とする，請求項１に記載の調整回路装
    置。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つの電動機巻線（３７ａ）
    が２つ又はそれ以上の部分巻線（４７〜５０）から成
    り，これらの部分巻線が走行運転のため直列接続され，
    充電運転のためインピーダンスを整合させるために，切
    換え開閉器（６）又はこれと一緒に操作可能な開閉器
    （５１〜５６）を介して，並列又は直並列に接続可能で
    あることを特徴とする，請求項１又は２に記載の調整回
    路装置。
  4. 【請求項４】 電動機が他励直流電動機（１６）として
    構成される場合，励磁巷線（３７ａ）の両方の端子が，
    Ｈ形ブリツジ回路の接続個所に対をなして直列接続され
    かつ逆並列接続のダイオード（４２〜４５）により橋絡
    されるトランジスタ（３８〜４１）に接続されているこ
    とを特徴とする，請求項１ないし３の１つに記載の調整
    回路装置。
JP4178793A 1991-05-31 1992-05-28 電池で運転される電気車両用の調整回路装置 Pending JPH05236609A (ja)

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