JPH06121402A - バッテリ駆動電動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体スイッチの良好な冷却と電力消費の節約
との両立が可能なバッテリ駆動電動車を提供する。 【構成】半導体スイッチ３は、アクセル手段６の指令値
に応じてバッテリ１から車両走行用のモータ２への電流
を断続制御する。温度検出手段１７は、半導体スイッチ
３の温度を検出し、冷却装置制御手段８は検出温度に基
づいて冷却装置４、５を断続制御し、冷却装置４、５
は、冷却装置制御手段８の運転指令に基づいて半導体ス
イッチを冷却する。冷却装置制御手段８はアクセル手段
６の踏角が大きい場合に冷却装置４、５の駆動開始を促
進する。その結果、アクセル手段６が大きく踏まれて大
電流が半導体スイッチ３に流れる場合に、半導体スイッ
チ３の冷却が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータ駆動電流断続用半
導体スイッチの冷却装置を有するバッテリ駆動電動車に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、バッテリから車両走行用のモー
タに供給される電流をアクセルに応答して半導体スイッ
チで断続制御するバッテリ駆動電動車が広く知られてい
る、また、この半導体スイッチの冷却のために半導体ス
イッチの温度を検出する温度センサと、半導体スイッチ
に冷却液を循環させる冷却ポンプと、冷却ポンプを駆動
するポンプモータとを備え、検出温度が所定レベルを超
えるとポンプモータを運転して半導体スイッチの冷却を
図るバッテリ駆動電動車が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の半導体スイッチ冷却技術は、半導体スイッチの所
定レベルの温度上昇を確認した後、冷却を開始するため
に、例えば高温環境での車両始動時など、半導体スイッ
チが所定のポンプ起動温度よりわずかに低い温度状態に
ある場合に半導体スイッチに大電流を通電すると、半導
体スイッチが急激に高温となる。これに対し、半導体ス
イッチの温度を検出する温度センサは実際の半導体スイ
ッチの温度上昇よりある程度遅れるので、冷却ポンプを
駆動して半導体スイッチの冷却が遅れて半導体スイッチ
の温度が高くなりすぎる可能性があった。

【０００４】もちろん、上記ポンプの起動遅延による半
導体スイッチの温度過上昇分は、上記ポンプ起動温度を
相当低温に設定することにより、許容温度範囲レベルに
吸収することができる。しかしながら、ポンプ起動温度
の低下は、ポンプ駆動時間の増大による電力消費の増加
を招き、電力使用に制限が大きいバッテリ駆動電動車で
は無視できない問題となる。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、半導体スイッチの良好な冷却と電力消費の節約と
の両立が可能なバッテリ駆動電動車を提供することを、
その目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のバッテリ駆動電
動車は、バッテリと、車両走行用のモータと、車両速度
を指令するアクセル手段と、前記アクセル手段の指令値
に応答して前記バッテリから前記モータへの供給電流を
断続制御する半導体スイッチと、前記半導体スイッチの
温度を検出する温度検出手段と、前記半導体スイッチを
冷却する冷却装置と、前記温度検出手段の検出温度に基
づいて前記冷却装置を断続制御する冷却装置制御手段と
を備えるバッテリ駆動電動車において、前記冷却装置制
御手段は、前記アクセル手段の踏角が大きい場合に前記
冷却装置の駆動開始を促進することを特徴としている。

【０００７】好適な態様において、前記冷却装置制御手
段は、前記アクセル手段の踏角が所定レベルを超える場
合に前記検出温度に優先して前記冷却装置を駆動する。

【０００８】

【作用】半導体スイッチは、アクセル手段の指令値に応
じてバッテリから車両走行用のモータへの電流を断続制
御する。温度検出手段は、半導体スイッチの温度を検出
し、冷却装置制御手段は検出温度に基づいて冷却装置を
断続制御し、冷却装置は、冷却装置制御手段の運転指令
に基づいて半導体スイッチを冷却する。

【０００９】また冷却装置制御手段は、アクセル手段の
踏角が大きい場合に冷却装置の駆動開始を促進する。そ
の結果、アクセル手段が大きく踏まれて大電流が半導体
スイッチに流れる場合に、半導体スイッチの冷却を促進
する。

【００１０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のバッテリ駆
動電動車では、アクセル手段の踏角が小さい場合には半
導体スイッチの温度に応じて冷却装置を制御するととも
に、アクセル手段の大踏角時に半導体スイッチの冷却開
始を促進する構成を採用しているので、大アクセル踏角
時の半導体スイッチの温度過昇を防止することができ
る。

【００１１】また、大アクセル踏角時の半導体スイッチ
の温度過昇を防止するために、半導体スイッチの温度に
より作動する冷却装置の作動開始温度を低下しなくても
よく、小アクセル踏角時において、冷却装置の運転時間
を減少させて、貴重な電力節約を図ることができる。更
に、大アクセル踏角時に検出温度の如何にかかわらず優
先して冷却開始を行う場合には、半導体スイッチの大発
熱と同時に冷却をスタートでき、その過度の温度上昇を
良好に防止することができる。

【００１２】

【実施例】本発明のバッテリ駆動電動車の一実施例模式
断面図を図１に示す。このバッテリ駆動電動車におい
て、１はバッテリ、２は走行駆動モータ（以下モータと
言う）、３はバッテリ１からモータ２への供給電流を制
御する電流制御部である。電流制御部３は、例えばエミ
ッタ接地のパワートランジスタ（本発明でいう半導体ス
イッチ、（図示せず））を内蔵しており、このパワート
ランジスタのコレクタはモータ２を通じてバッテリ１の
高位端子に接続される。また、電流制御部３には上記パ
ワートランジスタの温度を検出する温度検出器（ここで
はサーマルスイッチ）１７（図２参照）が内蔵されてい
る。

【００１３】４はモータ４１（図２参照）に駆動されて
冷却液を循環させるポンプ、５は電動ファン５１（図２
参照）内蔵のラジエータであり、４及び５は本発明でい
う冷却手段を構成している。６はアクセル（本発明でい
うアクセル手段）であって、アクセル６にはその踏角に
比例するアナログ信号電圧を出力するレゾルバ（図示せ
ず）が内蔵されている。７は減速機であって、モータ２
の回転を減速して前輪に伝達する。８はコントローラ
（本発明でいう冷却装置制御手段）であって、アクセル
６及び温度検出器１７からの入力信号を受取り、モータ
２、ポンプ４、電動ファン５１を駆動制御する。コント
ローラ８は、モータ２の回転数を制御するマイコン（図
示せず）を内蔵している。

【００１４】この装置の基本動作を説明すると、アクセ
ル６を踏むと上記レゾルバはその踏角に比例するアナロ
グ角度信号をコントローラ８内のマイコンに出力し、こ
のマイコンに内蔵されたＡ／Ｄコンバータ（図示せず）
は入力されるアナログ角度信号をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ
（図示せず）に送る。ＣＰＵは入力されるデジタル角度
信号に対応するデュ−ティ比をメモリ内蔵のマップから
サーチし、サーチしたデュ−ティ比をもつ所定周波数の
パルス信号をアンプ（図示せず）を通じて上記パワート
ランジスタのベースに印加する。これにより、コントロ
ーラ８は入力されるアクセル踏角に比例してモータ２へ
の供給電流のデュ−ティ比を調節する。こうして、モー
タ２は供給された電力に従い回転力を発生し、減速機７
を介して車輪９を回転させる。これにより、アクセル６
の踏角に応じた電力がモータ２に供給され、車両の速度
が制御される。上記の説明から、アクセル６の踏角にほ
ぼ比例して電流制御部３、特にそのパワートランジスタ
にモータ駆動電流が通電され、パワートランジスタの発
熱がアクセル６の踏角にほぼ比例することが理解され
る。

【００１５】以下、本実施例の特徴点を説明する。ポン
プ４及び電動ファン５１を起動すると、冷却液はポンプ
４、電流制御部３、モータ２、ラジエータ５、ポンプ４
の図示矢印で示す経路で循環し、電流制御部３及びモー
タ２が冷却され、冷却液はラジエータ５で放熱する。以
下、コントローラ８の要部を図２の回路図に示す。

【００１６】図２において、バッテリ１の高位端子から
延びる高位電源ラインＶｃｃは、抵抗ｒ１とサーマルス
イッチ（本発明でいう温度検出手段）１７を通じて接地
されている。サーマルスイッチ１７は所定温度で開放す
る常閉スイッチである。またＶｃｃと接地との間には、
アクセル６の所定踏角により導通するリミットスイッチ
ＬＳと抵抗ｒ２と抵抗ｒ３とが順次直列接続されてい
る。抵抗ｒ１とサーマルスイッチ１７との接続点はダイ
オードＤのアノードに接続され、ダイオードＤのカソー
ドは抵抗ｒ２と抵抗ｒ３との接続点に接続されている。
抵抗ｒ２と抵抗ｒ３との接続点には、エミッタが接地さ
れたトランジスタＴｒのベースがベース電流制限抵抗ｒ
４を通じて接続され、そのコレクタは電磁リレーＲの励
磁コイルを通じてＶｃｃに接続されている。電磁リレー
Ｒの常開接点の一端はＶｃｃに接続され、その他端はポ
ンプ４を駆動するモータ４１の一入力端及び、電動ファ
ン５１の一入力端に接続され、これらの他入力端は接地
されている。

【００１７】以下、コントローラ８の動作を説明する。
アクセル６の踏角が所定値を越えず、スイッチ１７の検
出温度が所定温度を超えない場合、リミットスイッチＬ
Ｓは遮断状態、サーマルスイッチ１７は導通状態であ
り、トランジスタ１１はベ−ス電位が０となるため遮断
状態となり、リレ−Ｒの励磁コイルには通電されず、リ
レ−Ｒの常開接点は開放され、モータ４１、電動ファン
５１には通電されず、ポンプ４は停止のままである。

【００１８】アクセル６の踏角が所定値を越え、検出温
度が所定温度を超えない場合、リミットスイッチＬＳ及
びサーマルスイッチ１７は共に導通する。この時、トラ
ンジスタＴｒのベ−スには抵抗ｒ２、ｒ３で分割された
バッテリ１の分圧がベース電流制限抵抗ｒ４を通じて印
加され、トランジスタＴｒは導通し、リレ−Ｒの常開接
点が閉じ、モータ４１、電動ファン５１に通電され、ポ
ンプ４が起動される。

【００１９】これにより、冷却液が電流制御部３及びモ
ータ２に送られ、これらは液冷される。アクセル６の踏
角が所定値を超え、検出温度が所定値を超えた場合、リ
ミットスイッチＬＳは導通、サーマルスイッチ１７は遮
断状態となる。トランジスタＴｒはオンし、前記同様に
液冷が実施される。

【００２０】アクセル６の踏量が所定値を超えず、検出
温度が所定値を超えた場合、リミットスイッチＬＳ及び
サーマルスイッチ１７が共に遮断状態状態になる。トラ
ンジスタＴｒのベースには抵抗ｒ１とｒ３で分圧された
電圧が印加され、トランジスタＴｒがオンし、前記同様
に液冷が実施される。上記の結果、サーマルスイッチ１
７の作動、非作動にかかわらず、アクセル６の踏角が所
定レベルを超える場合には、優先してポンプ４及び電動
ファン５１が作動して、電流制御部３、特にそのパワー
トランジスタの温度過昇が抑止される。 （実施例２）他の実施例を図３に示す。

【００２１】この実施例は、図２において、ベース電流
制限抵抗ｒ４より上流の回路を、抵抗ｒ５，ｒ６、ポジ
スタＰ（本発明でいう温度検出手段）、可変抵抗器ｒ
ｘ、コンパレータＣに変更したものである。可変抵抗器
ｒｘはアクセル６の踏角に応じて抵抗値が変化するよう
に設置されており、ポジスタＰはパワートランジスタに
近接配置されて、その温度が上昇すると抵抗値が増加す
る。

【００２２】コンパレータＣの＋入力端は抵抗Ｒ５を通
じてＶｃｃに、ポジスタＰを通じて接地ラインに接続さ
れている。コンパレータＣの−入力端は抵抗Ｒ６を通じ
てＶｃｃに、可変抵抗器ｒｘを通じて接地ラインに接続
されている。アクセル６の踏角が増加すると可変抵抗器
ｒｘの抵抗値は減少し、踏角が減少すると、抵抗値は増
加する。したがって、アクセル６の踏角が増加するとそ
れに応じて可変抵抗器ｒｘの抵抗値が減少し、コンパレ
ータＣのー入力端の電位が低下する。コンパレータＣの
＋入力端にはバッテリ１を抵抗ｒ５とポジスタＰで分圧
した電圧が生じる。ポジスタＰは温度が上昇すると抵抗
値が増加するので、コンパレータＣの＋入力端の電位は
温度上昇に応じて高くなる。

【００２３】この結果、アクセル６の踏角が増加すると
コンパレータＣの＋入力端の電圧（しきい値電圧）が下
がることとなり、＋入力端の電位が低い（パワートラン
ジスタの温度が低い）場合でもコンパレータがハイレベ
ルとなりやすくなる。この結果、検出温度がある程度高
い場合にはアクセル６の踏角が少し増加すると、コンパ
レータＣがハイレベルを出力し、トランジスタＴｒがオ
ンして、液冷が開始される。

【００２４】また、検出温度がある程度低い場合にはア
クセル６の踏角が少し増加するだけではコンパレータＣ
はハイレベルを出力せず、アクセル６の踏角が大きく増
加する場合にのみコンパレータＣはハイレベルを出力
し、トランジスタＴｒがオンして、液冷が開始される。
従って本実施例によれば、アクセル６の踏角量に連動し
て連続的に液冷開始温度を変化することができ、極低温
時にアクセル６の踏角が大きくても液冷開始を実施例１
の場合より遅延させることができ、電力消費の削減を実
現することができる。 （実施例３）他の実施例を図４に示す。

【００２５】この実施例は、図３において、多段切り換
えスイッチＳＷと、この多段切り換えスイッチＳＷの各
選択接点と抵抗ｒ６とを並列接続する互いに異なる多数
の並列抵抗Ｒとにより、可変抵抗器ｒｘを置換したもの
である。多段切り換えスイッチＳＷは例えばロータリー
スイッチからなり、アクセル６の踏込みに比例して回動
するように配置されている。

【００２６】このようにすれば、アクセル６の踏角に比
例して段階的に並列抵抗Ｒの抵抗値を減少することがで
き、実施例２と同様の効果を奏することができる。なお
上記の実施例において、モータ４１と電動ファン５１と
を並列駆動せずに別々に駆動し、アクセル６の踏角に応
じてポンプ４を駆動し、温度が上昇し所定値を越えると
温度検出手段の出力により電動ファン５１を駆動するよ
うにしてもよい。

【００２７】更に実施例２、３において、温度検出手段
の出力により冷却手段への供給電力を連続的又は段階的
に変化させて、冷却能力を変化させるようにすることも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバッテリ駆動電動車の一実施例の模式
断面図である。

【図２】図１のコントローラの回路図である。

【図３】実施例２のコントローラの回路図である。

【図４】実施例３のコントローラの回路図である。

【符号の説明】

１…‥バッテリ、２…‥モータ、３…‥電流制御部（半
導体スイッチ）、４…‥ポンプ（冷却装置）、５…‥ラ
ジエータ（冷却装置）、６…‥アクセル（アクセル手
段）、８…‥コントローラ（冷却装置制御手段）、１７
…‥サーマルスイッチ（温度検出手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリと、車両走行用のモータと、車両
   速度を指令するアクセル手段と、前記アクセル手段の指
   令値に応答して前記バッテリから前記モータへの供給電
   流を断続制御する半導体スイッチと、前記半導体スイッ
   チの温度を検出する温度検出手段と、前記半導体スイッ
   チを冷却する冷却装置と、前記温度検出手段の検出温度
   に基づいて前記冷却装置を断続制御する冷却装置制御手
   段とを備えるバッテリ駆動電動車において、 前記冷却装置制御手段は、前記アクセル手段の踏角が大
   きい場合に前記冷却装置の駆動開始を促進することを特
   徴とするバッテリ駆動電動車。
2. 【請求項２】 前記冷却装置制御手段は、前記アクセル
   手段の踏角が所定レベルを超える場合に前記検出温度に
   優先して前記冷却装置を駆動する請求項１記載のバッテ
   リ駆動電動車。