JPH089511A - 電動車両用ハイブリッド電源装置 - Google Patents
電動車両用ハイブリッド電源装置Info
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- JPH089511A JPH089511A JP13844694A JP13844694A JPH089511A JP H089511 A JPH089511 A JP H089511A JP 13844694 A JP13844694 A JP 13844694A JP 13844694 A JP13844694 A JP 13844694A JP H089511 A JPH089511 A JP H089511A
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- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 第１の電源と、走行用電動機を含む負荷に接
続された第２の電源とを備え、該第２の電源に上記第１
の電源から電力が供給され、かつ上記第１および第２の
電源から上記負荷に電力が供給されるように構成された
電動車両用ハイブリッド電源装置において、第１の電源
と電動機との間で授受される電力と、第１の電源と電動
機との間で授受される電力との配分を、任意に制御でき
るように構成する。 【構成】第１の電源２０にその出力電圧を可変し得る電
力変換器３を設けて、第１の電源２０が、上記電力変換
器３を介して第２の電源２および負荷３５に電力を供給
するように構成するとともに、電力変換器３の電圧変換
比率を制御するコントローラ１６を設ける。
続された第２の電源とを備え、該第２の電源に上記第１
の電源から電力が供給され、かつ上記第１および第２の
電源から上記負荷に電力が供給されるように構成された
電動車両用ハイブリッド電源装置において、第１の電源
と電動機との間で授受される電力と、第１の電源と電動
機との間で授受される電力との配分を、任意に制御でき
るように構成する。 【構成】第１の電源２０にその出力電圧を可変し得る電
力変換器３を設けて、第１の電源２０が、上記電力変換
器３を介して第２の電源２および負荷３５に電力を供給
するように構成するとともに、電力変換器３の電圧変換
比率を制御するコントローラ１６を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走行用電動機を備えた
電動車両において、２つ以上の電源を組み合わせたハイ
ブリッド電源によって上記電動機を駆動するハイブリッ
ド電源装置に関する。
電動車両において、２つ以上の電源を組み合わせたハイ
ブリッド電源によって上記電動機を駆動するハイブリッ
ド電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】長時間の走行が要求され、かつ大きな負
荷変動を伴う電動車両においては、それぞれの要求に適
合する２つ以上の電源を組み合わせたハイブリッド電源
が用いられる。すなわち、長時間小電力の充放電に適し
た第１の電源（エネルギー電源ともいう）と、短時間大
電力の充放電に適した第２の電源（パワー電源ともい
う）とによって、走行用電動機を駆動することが行われ
ている。
荷変動を伴う電動車両においては、それぞれの要求に適
合する２つ以上の電源を組み合わせたハイブリッド電源
が用いられる。すなわち、長時間小電力の充放電に適し
た第１の電源（エネルギー電源ともいう）と、短時間大
電力の充放電に適した第２の電源（パワー電源ともい
う）とによって、走行用電動機を駆動することが行われ
ている。
【０００３】そして、第２の電源は、走行用電動機を含
む負荷に接続されるとともに、該第２の電源には上記第
１の電源から電力が供給され、かつ上記負荷には上記第
１および第２の電源から電力が供給されるように構成さ
れている。
む負荷に接続されるとともに、該第２の電源には上記第
１の電源から電力が供給され、かつ上記負荷には上記第
１および第２の電源から電力が供給されるように構成さ
れている。
【０００４】その場合に、第１の電源の保護と、第２の
電源の蓄電量管理とを目的とした電力変換器を、第１の
電源と第２の電源との間に設置して、第１の電源と第２
の電源との間の電力の授受を制限するようにしたハイブ
リッド電源が、従来より多数提案されている。
電源の蓄電量管理とを目的とした電力変換器を、第１の
電源と第２の電源との間に設置して、第１の電源と第２
の電源との間の電力の授受を制限するようにしたハイブ
リッド電源が、従来より多数提案されている。
【０００５】この種のハイブリッド電源の１例が、特開
平５−３０６０８号公報に開示されており、このハイブ
リッド電源では、第１の電源として蓄電池を、第２の電
源として大容量コンデンサを採用し、このハイブリッド
電源を搭載した電動車両の減速時には、電力変換器によ
って、回生電力の蓄電池への充電を制限することによ
り、上記コンデンサへの急速放電／充電の分担を大きく
している。これにより、蓄電池が大きな加速／減速に対
応できる容量を有していなくても、大容量コンデンサで
対応でき、かつ、蓄電池の急速充電を回避して、蓄電池
の劣化を防止している。
平５−３０６０８号公報に開示されており、このハイブ
リッド電源では、第１の電源として蓄電池を、第２の電
源として大容量コンデンサを採用し、このハイブリッド
電源を搭載した電動車両の減速時には、電力変換器によ
って、回生電力の蓄電池への充電を制限することによ
り、上記コンデンサへの急速放電／充電の分担を大きく
している。これにより、蓄電池が大きな加速／減速に対
応できる容量を有していなくても、大容量コンデンサで
対応でき、かつ、蓄電池の急速充電を回避して、蓄電池
の劣化を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したハ
イブリッド電源によって走行する電動車両においては、
長時間小電力の充放電に適した蓄電池のような第１の電
源と、短時間大電力の充放電に適したコンデンサのよう
な第２の電源第１の電源とを、車両の走行状況や電源の
内部状況を考慮した上で、各電源の特性を最大限に引き
出せるように、双方の電源の電力配分を決定する必要が
ある。
イブリッド電源によって走行する電動車両においては、
長時間小電力の充放電に適した蓄電池のような第１の電
源と、短時間大電力の充放電に適したコンデンサのよう
な第２の電源第１の電源とを、車両の走行状況や電源の
内部状況を考慮した上で、各電源の特性を最大限に引き
出せるように、双方の電源の電力配分を決定する必要が
ある。
【０００７】しかしながら、従来のハイブリッド電源に
おいては、第１の電源と第２の電源との間の電力の授受
を制限するための電力変換器だけしか備えていないため
に、第１の電源および第２の電源と電動機との間で授受
される電力の配分を、任意の調節することができないと
いう問題があった。
おいては、第１の電源と第２の電源との間の電力の授受
を制限するための電力変換器だけしか備えていないため
に、第１の電源および第２の電源と電動機との間で授受
される電力の配分を、任意の調節することができないと
いう問題があった。
【０００８】また、第１の電源と第２の電源との間に設
置された電力変換器によって、第１の電源と電動機との
間で授受される電力には必ず電力変換による電力損失を
伴い、第１の電源が保有するエネルギーを有効に生かせ
ないという問題もあった。
置された電力変換器によって、第１の電源と電動機との
間で授受される電力には必ず電力変換による電力損失を
伴い、第１の電源が保有するエネルギーを有効に生かせ
ないという問題もあった。
【０００９】上述の事情に鑑み、本発明の第１の目的
は、第１の電源と電動機との間で授受される電力と、第
２の電源と電動機との間で授受される電力との配分を、
任意に制御できるようにした電動車両用ハイブリッド電
源装置を提供することにある。
は、第１の電源と電動機との間で授受される電力と、第
２の電源と電動機との間で授受される電力との配分を、
任意に制御できるようにした電動車両用ハイブリッド電
源装置を提供することにある。
【００１０】本発明の第２の目的は、第１の電源に電力
変換器を設けた場合の電力損失を皆無にした電動車両用
ハイブリッド電源装置を提供することにある。
変換器を設けた場合の電力損失を皆無にした電動車両用
ハイブリッド電源装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願に係わる第１の発明
は、第１の電源と、走行用電動機を含む負荷に接続され
た第２の電源とを備え、該第２の電源に上記第１の電源
から電力が供給され、かつ上記第１および第２の電源か
ら上記負荷に電力が供給されるように構成された電動車
両用ハイブリッド電源装置において、上記第１の電源に
その出力電圧を可変し得る電圧可変手段を設けるととも
に、上記第１の電源から上記負荷に供給される電力と上
記第２の電源から上記負荷に供給される電力との電力配
分を任意に制御すべく、上記電圧可変手段を制御する制
御手段を設けてなることを特徴とする。
は、第１の電源と、走行用電動機を含む負荷に接続され
た第２の電源とを備え、該第２の電源に上記第１の電源
から電力が供給され、かつ上記第１および第２の電源か
ら上記負荷に電力が供給されるように構成された電動車
両用ハイブリッド電源装置において、上記第１の電源に
その出力電圧を可変し得る電圧可変手段を設けるととも
に、上記第１の電源から上記負荷に供給される電力と上
記第２の電源から上記負荷に供給される電力との電力配
分を任意に制御すべく、上記電圧可変手段を制御する制
御手段を設けてなることを特徴とする。
【００１２】上記第１の発明の１つの態様によれば、上
記電圧可変手段が電力変換器よりなり、上記第１の電源
は、上記電力変換器を介して上記第２の電源および上記
負荷に電力を供給するように構成され、上記制御手段
が、上記電力変換器の電圧変換比率を制御する手段より
なる。
記電圧可変手段が電力変換器よりなり、上記第１の電源
は、上記電力変換器を介して上記第２の電源および上記
負荷に電力を供給するように構成され、上記制御手段
が、上記電力変換器の電圧変換比率を制御する手段より
なる。
【００１３】上記電力変換器には、これを電気的にバイ
パスする手段が設けられる。
パスする手段が設けられる。
【００１４】上記第１の発明の他の態様によれば、上記
第１の電源はエンジンで駆動される発電機を含んで構成
される。その場合、上記電圧可変手段は、上記エンジン
の回転数制御手段あるいは上記発電機の界磁制御手段よ
りなる。
第１の電源はエンジンで駆動される発電機を含んで構成
される。その場合、上記電圧可変手段は、上記エンジン
の回転数制御手段あるいは上記発電機の界磁制御手段よ
りなる。
【００１５】本願に係わる第２の発明は、電力変換器を
備えた第１の電源と、走行用電動機を含む負荷に接続さ
れた第２の電源とを備え、該第２の電源から上記電力変
換器を介して第１の電源に電力が供給されるように構成
された電動車両用ハイブリッド電源装置において、上記
第１の電源が上記電動機から上記電力変換器を介して吸
収する電力と、上記第２の電源が上記電動機から直接吸
収する電力との電力配分を任意に制御すべく、上記電力
変換器の電圧変換比率を制御する制御手段を設けてなる
ことを特徴とするものである。
備えた第１の電源と、走行用電動機を含む負荷に接続さ
れた第２の電源とを備え、該第２の電源から上記電力変
換器を介して第１の電源に電力が供給されるように構成
された電動車両用ハイブリッド電源装置において、上記
第１の電源が上記電動機から上記電力変換器を介して吸
収する電力と、上記第２の電源が上記電動機から直接吸
収する電力との電力配分を任意に制御すべく、上記電力
変換器の電圧変換比率を制御する制御手段を設けてなる
ことを特徴とするものである。
【００１６】この場合も上記電力変換器にこれを電気的
にバイパスする手段が設けられる。
にバイパスする手段が設けられる。
【００１７】
【作用および発明の効果】本願第１の発明によれば、第
１の電源が備えている電圧可変手段を制御手段が制御す
ることによって、第１の電源から負荷に供給される電力
と第２の電源から負荷に供給される電力との電力配分を
任意に制御することができるから、車両の走行状況や第
１および第２の電源の特性および内部状況に応じて、両
電源をその性能が最大限に発揮されるように使い分ける
ことができる。
１の電源が備えている電圧可変手段を制御手段が制御す
ることによって、第１の電源から負荷に供給される電力
と第２の電源から負荷に供給される電力との電力配分を
任意に制御することができるから、車両の走行状況や第
１および第２の電源の特性および内部状況に応じて、両
電源をその性能が最大限に発揮されるように使い分ける
ことができる。
【００１８】したがって、このハイブリッド電源装置を
搭載した電動車両は、長い航続距離を得ることができる
とともに、俊敏な加減速性能を発揮することができる。
搭載した電動車両は、長い航続距離を得ることができる
とともに、俊敏な加減速性能を発揮することができる。
【００１９】特に、第１の電源が電圧可変手段として電
力変換器を備え、かつこの電力変換器にこれを電気的に
バイパスする手段が設けられている場合、両電源を使い
分ける必要がないときには、上記電力変換器を電気的に
バイパスすることによって、この電力変換器による電力
変換損失を皆無にすることができるから、さらに長い航
続距離を有する電動車両を得ることができる。
力変換器を備え、かつこの電力変換器にこれを電気的に
バイパスする手段が設けられている場合、両電源を使い
分ける必要がないときには、上記電力変換器を電気的に
バイパスすることによって、この電力変換器による電力
変換損失を皆無にすることができるから、さらに長い航
続距離を有する電動車両を得ることができる。
【００２０】また、本願第２の発明によれば、第１の電
源が備えている電力変換器を制御手段が制御することに
よって、第１の電源が電動機から電力変換器を介して吸
収する電力と、第２の電源が電動機から直接吸収する電
力との電力配分を任意に制御することができるから、車
両の走行状況や第１および第２の電源の特性および内部
状況に応じて、電動機の回生機能によって発生する電力
を両電源が最大限に利用することができ、電動車両の航
続距離の延長と加減速性能の向上とをはかることができ
る。そして、この場合も、上記電力変換器にこれを電気
的にバイパスする手段が設けられることによって、電動
車両の航続距離をさらに延長することができる。
源が備えている電力変換器を制御手段が制御することに
よって、第１の電源が電動機から電力変換器を介して吸
収する電力と、第２の電源が電動機から直接吸収する電
力との電力配分を任意に制御することができるから、車
両の走行状況や第１および第２の電源の特性および内部
状況に応じて、電動機の回生機能によって発生する電力
を両電源が最大限に利用することができ、電動車両の航
続距離の延長と加減速性能の向上とをはかることができ
る。そして、この場合も、上記電力変換器にこれを電気
的にバイパスする手段が設けられることによって、電動
車両の航続距離をさらに延長することができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００２２】図１は、本発明によるハイブリッド電源装
置を搭載したハイブリッド電源式電動車両の構成を示す
概略図である。図１において、ハイブリッド電源式電動
車両１００は、後述する直流式のハイブリッド電源３０
と、このハイブリッド電源３０から出力される直流電力
を交流電力に変換するインバータ３１と、インバータ３
１から出力される交流電力によって回動されて車両１０
０を駆動する誘導電動機３２と、車両１００の加減速を
調節するためのアクセルペダル３３と、アクセルペダル
３３の踏み込み量に応じて、電動機３２をインバータ３
１を介して制御するモータコントローラ３４と、減速機
６０と、ドライブシャフト６１と、４個の車輪６２とに
より構成されている。以後、説明の便宜上、インバータ
３１と電動機３２とを組み合わせたものを負荷３５と称
し、負荷３５が力行中に消費する電力、または回生中に
発生する電力をＰとする。
置を搭載したハイブリッド電源式電動車両の構成を示す
概略図である。図１において、ハイブリッド電源式電動
車両１００は、後述する直流式のハイブリッド電源３０
と、このハイブリッド電源３０から出力される直流電力
を交流電力に変換するインバータ３１と、インバータ３
１から出力される交流電力によって回動されて車両１０
０を駆動する誘導電動機３２と、車両１００の加減速を
調節するためのアクセルペダル３３と、アクセルペダル
３３の踏み込み量に応じて、電動機３２をインバータ３
１を介して制御するモータコントローラ３４と、減速機
６０と、ドライブシャフト６１と、４個の車輪６２とに
より構成されている。以後、説明の便宜上、インバータ
３１と電動機３２とを組み合わせたものを負荷３５と称
し、負荷３５が力行中に消費する電力、または回生中に
発生する電力をＰとする。
【００２３】図２は、本発明による電動車両用ハイブリ
ッド電源装置の第１の実施例を示すブロック図である。
図２に示す実施例は、図１における誘導電動機３２が力
行する場合に着目して、ハイブリッド電源３０を構成し
たものである。
ッド電源装置の第１の実施例を示すブロック図である。
図２に示す実施例は、図１における誘導電動機３２が力
行する場合に着目して、ハイブリッド電源３０を構成し
たものである。
【００２４】ハイブリッド電源３０は、主回路部分と制
御回路部分とに大別され、主回路部分は、長時間小電力
の充放電に適した鉛蓄電池１と、短時間大電力の充放電
に適した電気二重層コンデンサ２と、鉛蓄電池１から電
気二重層コンデンサ２へ電力を供給するチョッパ式電力
変換器３と、このチョッパ式電力変換器３を電気的にバ
イパスして、鉛蓄電池１と電気二重層コンデンサ２とを
並列に接続する切替スイッチ４とにより構成され、ハイ
ブリッド電源装置３０の出力は、電気二重層コンデンサ
２から出力端子５、５を介して負荷３５に供給される。
ここで、鉛蓄電池１とチョッパ式電力変換器３とを組み
合わせたものを第１の電源２０と呼び、電気二重層コン
デンサ２を第２の電源と呼ぶ。
御回路部分とに大別され、主回路部分は、長時間小電力
の充放電に適した鉛蓄電池１と、短時間大電力の充放電
に適した電気二重層コンデンサ２と、鉛蓄電池１から電
気二重層コンデンサ２へ電力を供給するチョッパ式電力
変換器３と、このチョッパ式電力変換器３を電気的にバ
イパスして、鉛蓄電池１と電気二重層コンデンサ２とを
並列に接続する切替スイッチ４とにより構成され、ハイ
ブリッド電源装置３０の出力は、電気二重層コンデンサ
２から出力端子５、５を介して負荷３５に供給される。
ここで、鉛蓄電池１とチョッパ式電力変換器３とを組み
合わせたものを第１の電源２０と呼び、電気二重層コン
デンサ２を第２の電源と呼ぶ。
【００２５】ハイブリッド電源３０の制御回路部分は、
第１の電源２０の出力電流を検出する電流検出素子１１
と、第２の電源である電気二重層コンデンサ２の出力電
流を検出する電流検出素子１２と、２つの電流検出素子
１１、１２により検出された電流の配分を算出する電流
配分検出回路１３と、電流配分検出回路１３から得られ
た電流配分検出値と後述する電力配分指令値とを比較す
る比較回路１５と、この比較回路１５の出力に基づいて
チョッパ式電力変換器３の電圧変換率を制御する電圧変
換率コントローラ１６と、切替スイッチ４を作動させる
切替スイッチ制御回路１７とから構成され、外部からの
電力配分指令が入力端子１４を介して比較回路１５に入
力される。
第１の電源２０の出力電流を検出する電流検出素子１１
と、第２の電源である電気二重層コンデンサ２の出力電
流を検出する電流検出素子１２と、２つの電流検出素子
１１、１２により検出された電流の配分を算出する電流
配分検出回路１３と、電流配分検出回路１３から得られ
た電流配分検出値と後述する電力配分指令値とを比較す
る比較回路１５と、この比較回路１５の出力に基づいて
チョッパ式電力変換器３の電圧変換率を制御する電圧変
換率コントローラ１６と、切替スイッチ４を作動させる
切替スイッチ制御回路１７とから構成され、外部からの
電力配分指令が入力端子１４を介して比較回路１５に入
力される。
【００２６】図３は、ハイブリッド電源３０の主回路部
分の電気的な等価回路を示す図である。図２中の切替ス
イッチ４の可動接点がａ側にある場合、チョッパ式電力
変換器３が電気的にバイパスされるため、第１の電源２
０は鉛蓄電池１のみとなって、鉛蓄電池１と電気二重層
コンデンサ２とが並列に接続された状態となり、鉛蓄電
池１の解放電圧をＶ1 、内部抵抗をＲ1 、電気二重層コ
ンデンサ２の解放電圧をＶ2 、内部抵抗をＲ2 とする
と、図３（Ａ）の等価回路が得られる。また、図２中の
切替スイッチ４の可動接点がｂ側にある場合、チョッパ
式電力変換器３が理論上、電力を保存したまま、電圧を
ｋ倍（出力電圧／入力電圧）に変換（電圧変換率ｋ）す
ると、第１の電源２０の解放電圧はｋＶ1 、内部抵抗は
ｋ2 Ｒ1 で表され、図３（Ｂ）の等価回路が得られる。
分の電気的な等価回路を示す図である。図２中の切替ス
イッチ４の可動接点がａ側にある場合、チョッパ式電力
変換器３が電気的にバイパスされるため、第１の電源２
０は鉛蓄電池１のみとなって、鉛蓄電池１と電気二重層
コンデンサ２とが並列に接続された状態となり、鉛蓄電
池１の解放電圧をＶ1 、内部抵抗をＲ1 、電気二重層コ
ンデンサ２の解放電圧をＶ2 、内部抵抗をＲ2 とする
と、図３（Ａ）の等価回路が得られる。また、図２中の
切替スイッチ４の可動接点がｂ側にある場合、チョッパ
式電力変換器３が理論上、電力を保存したまま、電圧を
ｋ倍（出力電圧／入力電圧）に変換（電圧変換率ｋ）す
ると、第１の電源２０の解放電圧はｋＶ1 、内部抵抗は
ｋ2 Ｒ1 で表され、図３（Ｂ）の等価回路が得られる。
【００２７】ここで、図３（Ｂ）において、第１の電源
２０から負荷３５に供給される電流をＩ1 、電力を
Ｐ1 、電気二重層コンデンサ２から負荷３５に供給され
る電流をＩ2 、電力をＰ2 、負荷３５の端子電圧をＶと
し、チョッパ式電力変換器３の電圧変換率ｋと、鉛蓄電
池１と電気二重層コンデンサ２との電力配分（電力比）
Ｐ1 ／Ｐ2 との関係について説明する。なお、チョッパ
式電力変換器３は電力を保存するので、鉛蓄電池１から
負荷３５に供給される電力は、電源２０から負荷３５に
供給される電力Ｐ1 に等しい。
２０から負荷３５に供給される電流をＩ1 、電力を
Ｐ1 、電気二重層コンデンサ２から負荷３５に供給され
る電流をＩ2 、電力をＰ2 、負荷３５の端子電圧をＶと
し、チョッパ式電力変換器３の電圧変換率ｋと、鉛蓄電
池１と電気二重層コンデンサ２との電力配分（電力比）
Ｐ1 ／Ｐ2 との関係について説明する。なお、チョッパ
式電力変換器３は電力を保存するので、鉛蓄電池１から
負荷３５に供給される電力は、電源２０から負荷３５に
供給される電力Ｐ1 に等しい。
【００２８】先ず、負荷３５の端子電圧Ｖについて、下
記の式が成立する。
記の式が成立する。
【００２９】 Ｖ＝ｋＶ1 −ｋ2 Ｒ1 Ｉ1 （鉛蓄電池１） ＝Ｖ2 −Ｒ2 Ｉ2 （電気二重層コンデンサ２） ＝Ｐ／（Ｉ1 ＋Ｉ2 ） （負荷３５） （１） 式（１）の１行目と２行目とから、式（２）が導出され
る。
る。
【００３０】 Ｉ2 ＝（ｋ2 Ｒ1 Ｉ1 −ｋＶ1 ＋Ｖ2 ）／Ｒ2 （２） 式（２）をｋで微分して、式（３）が得られる。
【００３１】 δＩ2 ／δｋ＝（２ｋＲ1 Ｉ1 −Ｖ1 ）／Ｒ2 （３） 式（３）より、ｋ＜Ｖ1 ／（２Ｒ1 Ｉ1 ）の範囲で式
（４）が得られる。
（４）が得られる。
【００３２】 δＩ2 ／δｋ ＜０ （４） 式（１）の２行目と３行目とから、式（５）が導出され
る。
る。
【００３３】 Ｉ1 ＝Ｐ／（Ｖ2 −Ｒ2 Ｉ2 ）−Ｉ2 （５） 式（５）をＩ2 で微分して、式（６）が得られる。
【００３４】 δＩ1 ／δＩ2 ＝ＰＲ2 ／（Ｖ2 −Ｒ2 Ｉ2 ）2 −１ ＝ＰＲ2 ／Ｖ2 −１ （６） 式（６）より、Ｐ＜Ｖ2 ／Ｒ2 の範囲で式（７）が得ら
れる。
れる。
【００３５】 δＩ1 ／δＩ2 ＜０ （７） 式（７）および（４）より、式（８）が得られる。
【００３６】 δＩ1 ／δｋ＝（δＩ1 ／δＩ2 ）（δＩ2 ／δｋ）＞０ （８） 式（８）および式（４）より、ｋが増加すると、Ｉ1 は
増加、Ｉ2 は減少し、電流配分Ｉ1 ／Ｉ2 は増加するこ
とになる。また、ｋが減少すると、Ｉ1 は減少、Ｉ2 は
増加し、電流配分Ｉ1 ／Ｉ2 は減少することになる。
増加、Ｉ2 は減少し、電流配分Ｉ1 ／Ｉ2 は増加するこ
とになる。また、ｋが減少すると、Ｉ1 は減少、Ｉ2 は
増加し、電流配分Ｉ1 ／Ｉ2 は減少することになる。
【００３７】次に、負荷３５が消費する電力Ｐの配分Ｐ
1 ／Ｐ2 について式（９）が成立することにより、電流
配分Ｉ1 ／Ｉ2 は、電力配分に他ならない。
1 ／Ｐ2 について式（９）が成立することにより、電流
配分Ｉ1 ／Ｉ2 は、電力配分に他ならない。
【００３８】 Ｐ1 ／Ｐ2 ＝（ＶＩ1 ）／（ＶＩ2 ）＝Ｉ1 ／Ｉ2 （９） したがって、電圧変換率ｋを増加させると、Ｐ1 を増
加、Ｐ2 を減少させ、Ｐ1 ／Ｐ2 を増加させることがで
きる。また、電圧変換率ｋを減少させると、Ｐ1を減
少、Ｐ2 を増加させ、Ｐ1 ／Ｐ2 を減少させることがで
きる。
加、Ｐ2 を減少させ、Ｐ1 ／Ｐ2 を増加させることがで
きる。また、電圧変換率ｋを減少させると、Ｐ1を減
少、Ｐ2 を増加させ、Ｐ1 ／Ｐ2 を減少させることがで
きる。
【００３９】以上の事柄をふまえて、ハイブリッド電源
３０の制御回路部分の動作を説明する。この制御回路部
分では、電流検出素子１１で鉛蓄電池１が負荷３５に供
給する電流Ｉ1 を検出し、電流検出素子１２で電気二重
層コンデンサ２が負荷３５に供給する電流Ｉ2 を検出
し、電流配分検出回路１３で電流配分検出値（Ｉ1 ／Ｉ
2 ）を求める。そして、入力端子１４からの電力配分指
令値（Ｐ1 ／Ｐ2 ）とを比較回路１５で比較し、（Ｐ1
／Ｐ2 ）＞（Ｉ1 ／Ｉ2 ）であれば、電圧変換率コント
ローラ１６によってチョッパ式電力変換器３の電圧変換
率ｋを増加させる方向に、（Ｐ1 ／Ｐ2 ）＜（Ｉ1 ／Ｉ
2 ）であれば、電圧変換率コントローラ１６によってチ
ョッパ式電力変換器３の電圧変換率ｋを減少させる方向
に、逐次電力配分をフィードバック制御する。その結
果、ハイブリッド電源３０は、外部から入力端子１４に
入力した電力配分指令によって、出力端子５における、
鉛蓄電池１と電気二重層コンデンサ２との電力配分を制
御することができる。
３０の制御回路部分の動作を説明する。この制御回路部
分では、電流検出素子１１で鉛蓄電池１が負荷３５に供
給する電流Ｉ1 を検出し、電流検出素子１２で電気二重
層コンデンサ２が負荷３５に供給する電流Ｉ2 を検出
し、電流配分検出回路１３で電流配分検出値（Ｉ1 ／Ｉ
2 ）を求める。そして、入力端子１４からの電力配分指
令値（Ｐ1 ／Ｐ2 ）とを比較回路１５で比較し、（Ｐ1
／Ｐ2 ）＞（Ｉ1 ／Ｉ2 ）であれば、電圧変換率コント
ローラ１６によってチョッパ式電力変換器３の電圧変換
率ｋを増加させる方向に、（Ｐ1 ／Ｐ2 ）＜（Ｉ1 ／Ｉ
2 ）であれば、電圧変換率コントローラ１６によってチ
ョッパ式電力変換器３の電圧変換率ｋを減少させる方向
に、逐次電力配分をフィードバック制御する。その結
果、ハイブリッド電源３０は、外部から入力端子１４に
入力した電力配分指令によって、出力端子５における、
鉛蓄電池１と電気二重層コンデンサ２との電力配分を制
御することができる。
【００４０】このように、切替スイッチ４の可動接点が
ｂ側にある場合、チョッパ式電力変換器３によって電力
配分の制御が可能になるが、鉛蓄電池１の電力には、必
然的に、チョッパ式電力変換器３における電力変換によ
る電力損失が生じるため、鉛蓄電池１を長時間使用する
場合には、電力損失の累積、すなわちエネルギの損失が
無視できない。このため、本実施例では、電力配分を制
御する必要がないときには、切替スイッチ４の可動接点
をａ側に切替えて、ハイブリッド電源３０を図３（Ａ）
に示された接続として、不要となるチョッパ式電力変換
器３を電気的にバイパスし、電力損失をなくすように構
成されている。
ｂ側にある場合、チョッパ式電力変換器３によって電力
配分の制御が可能になるが、鉛蓄電池１の電力には、必
然的に、チョッパ式電力変換器３における電力変換によ
る電力損失が生じるため、鉛蓄電池１を長時間使用する
場合には、電力損失の累積、すなわちエネルギの損失が
無視できない。このため、本実施例では、電力配分を制
御する必要がないときには、切替スイッチ４の可動接点
をａ側に切替えて、ハイブリッド電源３０を図３（Ａ）
に示された接続として、不要となるチョッパ式電力変換
器３を電気的にバイパスし、電力損失をなくすように構
成されている。
【００４１】図４は、本発明による電動車両用ハイブリ
ッド電源装置の第２の実施例を示すブロック図である。
本実施例は、図１における誘導電動機３２が回生動作を
行う場合に着目して、ハイブリッド電源３０を構成した
ものである。
ッド電源装置の第２の実施例を示すブロック図である。
本実施例は、図１における誘導電動機３２が回生動作を
行う場合に着目して、ハイブリッド電源３０を構成した
ものである。
【００４２】ハイブリッド電源式電動車両１００が減速
制動回生すると、誘導電動機３２が発電するため、図４
に示す実施例においては、負荷３５が電力を発生するこ
とになる。すなわち、図２に示す第１の実施例では、ハ
イブリッド電源３０から負荷３５への電力の供給であっ
たものが、図４に示す第２の実施例では、逆に負荷３５
からハイブリッド電源３０への電力の供給になるため、
図２の構成と図４の構成とでは、切替スイッチ４の位置
と、チョッパ式電力変換器３の入出力方向が異なり、か
つ出力端子５が入力端子６になる。それ以外の構成は、
図４と図２とは同一であるから、重複する説明は省略す
る。また、図４の構成の電気的な等価回路も図３で表せ
るため、式（１）〜式（９）についても電流の符号が逆
転するだけで、同様の制御が可能である。
制動回生すると、誘導電動機３２が発電するため、図４
に示す実施例においては、負荷３５が電力を発生するこ
とになる。すなわち、図２に示す第１の実施例では、ハ
イブリッド電源３０から負荷３５への電力の供給であっ
たものが、図４に示す第２の実施例では、逆に負荷３５
からハイブリッド電源３０への電力の供給になるため、
図２の構成と図４の構成とでは、切替スイッチ４の位置
と、チョッパ式電力変換器３の入出力方向が異なり、か
つ出力端子５が入力端子６になる。それ以外の構成は、
図４と図２とは同一であるから、重複する説明は省略す
る。また、図４の構成の電気的な等価回路も図３で表せ
るため、式（１）〜式（９）についても電流の符号が逆
転するだけで、同様の制御が可能である。
【００４３】図５は、本発明による電動車両用ハイブリ
ッド電源装置の第３の実施例を示すブロック図である。
図２に示す第１の実施例では、その第１の電源２０が鉛
蓄電池１とチョッパ式電力変換器３とにより構成されて
いるのに対して、本実施例では、第１の電源として、エ
ンジン発電機４０を用いている。すなわちエンジン発電
機４０は、エンジン４１と、このエンジン４１に燃料を
供給する燃料タンク４２および燃料パイプ４３と、エン
ジン４１の出力を調整するスロットル４４と、結合シャ
フト４５を介してエンジン４１により駆動される交流発
電機４６と、この交流発電機４６が発電した交流を直流
に変換する整流器４７とによって構成されている。
ッド電源装置の第３の実施例を示すブロック図である。
図２に示す第１の実施例では、その第１の電源２０が鉛
蓄電池１とチョッパ式電力変換器３とにより構成されて
いるのに対して、本実施例では、第１の電源として、エ
ンジン発電機４０を用いている。すなわちエンジン発電
機４０は、エンジン４１と、このエンジン４１に燃料を
供給する燃料タンク４２および燃料パイプ４３と、エン
ジン４１の出力を調整するスロットル４４と、結合シャ
フト４５を介してエンジン４１により駆動される交流発
電機４６と、この交流発電機４６が発電した交流を直流
に変換する整流器４７とによって構成されている。
【００４４】そして、比較回路１５の出力に基づいてス
ロットル４４の開度を調節することによって、エンジン
４１の回転数、すなわち交流発電機４６の回転数を調節
するようになっている。この場合、発電機一般の特性と
して、界磁が一定の場合には起電圧は回転数に比例する
ため、スロットル４４によってエンジン発電機４０の出
力電圧を制御することができる。したがって、図５に示
すハイブリッド電源３０は、外部から入力端子１４に入
力した電力配分指令によって、出力端子５における、エ
ンジン発電機４０と電気二重層コンデンサ２との電力配
分を制御することができ、図２に示す第１の実施例と同
様の機能が実現される。
ロットル４４の開度を調節することによって、エンジン
４１の回転数、すなわち交流発電機４６の回転数を調節
するようになっている。この場合、発電機一般の特性と
して、界磁が一定の場合には起電圧は回転数に比例する
ため、スロットル４４によってエンジン発電機４０の出
力電圧を制御することができる。したがって、図５に示
すハイブリッド電源３０は、外部から入力端子１４に入
力した電力配分指令によって、出力端子５における、エ
ンジン発電機４０と電気二重層コンデンサ２との電力配
分を制御することができ、図２に示す第１の実施例と同
様の機能が実現される。
【００４５】図６は、本発明による電動車両用ハイブリ
ッド電源装置の第４の実施例を示すブロック図である。
本実施例も、第１の電源としてエンジン発電機５０を用
いており、図５に対応する要素には同一符号を付して、
重複する説明は省略するが、本実施例の場合は、スロッ
トル４４によってエンジン４１の回転数を一定に保つと
ともに、界磁制御回路５１を設けて交流発電機４６の界
磁を制御している。
ッド電源装置の第４の実施例を示すブロック図である。
本実施例も、第１の電源としてエンジン発電機５０を用
いており、図５に対応する要素には同一符号を付して、
重複する説明は省略するが、本実施例の場合は、スロッ
トル４４によってエンジン４１の回転数を一定に保つと
ともに、界磁制御回路５１を設けて交流発電機４６の界
磁を制御している。
【００４６】この場合、発電機一般の特性として、界磁
と起電圧とが反比例するため、スロットル４４によりエ
ンジン４１の回転数を一定に保った状態で、すなわち交
流発電機４６の回転数を一定に保った状態で、比較回路
１５の出力に基づいて界磁制御回路５１により交流発電
機４６の界磁を制御することにより、エンジン発電機５
０の出力電圧を制御することができる。したがって、図
６に示すハイブリッド電源３０は、外部から入力端子１
４に入力した電力配分指令によって、出力端子５におけ
る、エンジン発電機５０と電気二重層コンデンサ２との
電力配分を制御することができ、本実施例によっても図
２および図５に示す第１および第３の実施例と同様の機
能が実現される。
と起電圧とが反比例するため、スロットル４４によりエ
ンジン４１の回転数を一定に保った状態で、すなわち交
流発電機４６の回転数を一定に保った状態で、比較回路
１５の出力に基づいて界磁制御回路５１により交流発電
機４６の界磁を制御することにより、エンジン発電機５
０の出力電圧を制御することができる。したがって、図
６に示すハイブリッド電源３０は、外部から入力端子１
４に入力した電力配分指令によって、出力端子５におけ
る、エンジン発電機５０と電気二重層コンデンサ２との
電力配分を制御することができ、本実施例によっても図
２および図５に示す第１および第３の実施例と同様の機
能が実現される。
【００４７】以上の説明により、本発明の実施例の構成
およびその動作が明らかになったが、本発明は上述の実
施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可
能である。すなわち、第１の電源２０が備えている電池
として、鉛蓄電池１に限らず、リチウム電池、ナトリウ
ム硫黄電池、亜鉛空気電池等の高エネルギー密度を有す
る二次電池、燃料電池、太陽電池等を用いても良い。ま
た、第２の電源として、電気二重層コンデンサ２に限ら
ず、ニッケルカドミウム電池等の高パワー密度を有する
二次電池、電解コンデンサ、フライホイールバッテリ等
を用いても良い。このフライホイールバッテリは、高速
回転するフライホイールと電動機とを組み合わせたもの
で、電気エネルギーをフライホイールの慣性エネルギー
に変換して蓄え、かつこの慣性エネルギーを電気エネル
ギーに変換して取り出すことができる。さらに、電力変
換器として、チョッパ式電力変換器３に限らず、インバ
ータ式電力変換器あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ式電力
変換器を用いても良い。勿論、電力変換器を、図２に示
すチョッパ式電力変換器３の機能と、図４を有するに示
すチョッパ式電力変換器３の機能とを併せ備えたものと
して構成することも可能である。
およびその動作が明らかになったが、本発明は上述の実
施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可
能である。すなわち、第１の電源２０が備えている電池
として、鉛蓄電池１に限らず、リチウム電池、ナトリウ
ム硫黄電池、亜鉛空気電池等の高エネルギー密度を有す
る二次電池、燃料電池、太陽電池等を用いても良い。ま
た、第２の電源として、電気二重層コンデンサ２に限ら
ず、ニッケルカドミウム電池等の高パワー密度を有する
二次電池、電解コンデンサ、フライホイールバッテリ等
を用いても良い。このフライホイールバッテリは、高速
回転するフライホイールと電動機とを組み合わせたもの
で、電気エネルギーをフライホイールの慣性エネルギー
に変換して蓄え、かつこの慣性エネルギーを電気エネル
ギーに変換して取り出すことができる。さらに、電力変
換器として、チョッパ式電力変換器３に限らず、インバ
ータ式電力変換器あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ式電力
変換器を用いても良い。勿論、電力変換器を、図２に示
すチョッパ式電力変換器３の機能と、図４を有するに示
すチョッパ式電力変換器３の機能とを併せ備えたものと
して構成することも可能である。
【図１】本発明によるハイブリッド電源装置を搭載した
ハイブリッド電源式電動車両を示す概略図
ハイブリッド電源式電動車両を示す概略図
【図２】本発明によるハイブリッド電源装置の第１の実
施例を示すブロック図
施例を示すブロック図
【図３】図２のハイブリッド電源の主回路部分の電気的
な等価回路を示す図
な等価回路を示す図
【図４】本発明によるハイブリッド電源装置の第２の実
施例を示すブロック図
施例を示すブロック図
【図５】本発明によるハイブリッド電源装置の第３の実
施例を示すブロック図
施例を示すブロック図
【図６】本発明によるハイブリッド電源装置の第４の実
施例を示すブロック図
施例を示すブロック図
１ 鉛蓄電池 ２ 電気二重層コンデンサ （第２の電源） ３ チョッパ式電力変換器 ４ 切替スイッチ １１、１２ 電流検出素子 １３ 電流配分検出回路 １５ 比較回路 １６ 電圧変換率コントローラ ２０ 第１の電源 ３０ ハイブリッド電源 ３１ インバータ ３２ 誘導電動機 ３４ モータコントローラ ３５ 負荷 ４０、５０ エンジン発電機 （第１の電源）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０６ Ｋ 7346−5Ｇ Ｍ 7346−5Ｇ
Claims (13)
- 【請求項１】 第１の電源と、走行用電動機を含む負荷
に接続された第２の電源とを備え、該第２の電源に上記
第１の電源から電力が供給され、かつ上記第１および第
２の電源から上記負荷に電力が供給されるように構成さ
れた電動車両用ハイブリッド電源装置において、 第１の電源にその出力電圧を可変し得る電圧可変手段を
設けるとともに、上記第１の電源から上記負荷に供給さ
れる電力と上記第２の電源から上記負荷に供給される電
力との電力配分を任意に制御すべく、上記電圧可変手段
を制御する制御手段を設けてなることを特徴とする電動
車両用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項２】 上記電圧可変手段が電力変換器よりな
り、上記第１の電源は、上記電力変換器を介して上記第
２の電源および上記負荷に電力を供給するように構成さ
れ、上記制御手段が、上記電力変換器の電圧変換比率を
制御する手段よりなることを特徴とする請求項１に記載
の電動車両用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項３】 上記電力変換器を電気的にバイパスする
手段が設けられてなることを特徴とする請求項２に記載
の電動車両用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項４】 上記第１の電源が長時間小電力型特性を
有し、上記第２の電源が短時間大電力型特性を有するこ
とを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の電動車
両用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項５】 上記第１の電源が蓄電池を備えてなるこ
とを特徴とする請求項４に記載の電動車両用ハイブリッ
ド電源装置。 - 【請求項６】 上記第１の電源がエンジンで駆動される
発電機を備え、上記電圧可変手段が上記エンジンの回転
数制御手段よりなることを特徴とする請求項１に記載の
電動車両用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項７】 上記第１の電源がエンジンで駆動される
発電機を備え、上記電圧可変手段が上記発電機の界磁制
御手段よりなることを特徴とする請求項１に記載の電動
車両用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項８】 上記第２の電源がコンデンサよりなるこ
とを特徴とする請求項４ないし７の１つに記載の電動車
両用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項９】 電力変換器を備えた第１の電源と、走行
用電動機を含む負荷に接続された第２の電源とを備え、
上記第２の電源から上記電力変換器を介して上記第１の
電源に電力が供給されるように構成された電動車両用ハ
イブリッド電源装置において、 上記第１の電源が上記電動機から上記電力変換器を介し
て吸収する電力と、上記第２の電源が上記電動機から直
接吸収する電力との電力配分を任意に制御すべく、上記
電力変換器の電圧変換比率を制御する制御手段を設けて
なることを特徴とする電動車両用ハイブリッド電源装
置。 - 【請求項１０】 上記電力変換器を電気的にバイパスす
る手段が設けられてなることを特徴とする請求項９に記
載の電動車両用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項１１】 上記第１の電源が長時間小電力型特性
を有し、上記第２の電源が短時間大電力型特性を有する
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の電動車両
用ハイブリッド電源装置。 - 【請求項１２】 上記第１の電源が蓄電池を備えてなる
ことを特徴とする請求項１１に記載の電動車両用ハイブ
リッド電源装置。 - 【請求項１３】 上記第２の電源がコンデンサよりなる
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の電動車
両用ハイブリッド電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13844694A JP3389324B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 電動車両用ハイブリッド電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13844694A JP3389324B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 電動車両用ハイブリッド電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH089511A true JPH089511A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3389324B2 JP3389324B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=15222199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13844694A Expired - Fee Related JP3389324B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 電動車両用ハイブリッド電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3389324B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10271611A (ja) * | 1997-03-25 | 1998-10-09 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 電気自動車の電源システム |
| JP2000354306A (ja) * | 1999-05-08 | 2000-12-19 | Daimlerchrysler Ag | 電気的車輌駆動装置 |
| JP2003219566A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-31 | Komatsu Ltd | ハイブリッド電源システム |
| WO2007055061A1 (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-18 | E-Mobile Yugen Kaisha | 電動車輪、移動装置および電動車輪の回転制御方法 |
| JP2007189829A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用駆動装置 |
| US7315771B2 (en) | 2001-06-12 | 2008-01-01 | Honda Motor Co., Ltd. | Control device for fuel cell vehicle |
| JP2010161830A (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | Meidensha Corp | 直流電源の制御方法および前記直流電源の制御方法を用いた移動車両 |
| JP2010178506A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Equos Research Co Ltd | 電池ハイブリッドシステム及びその使用方法 |
| JP2011097721A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Mitsubishi Electric Corp | 車載用回転電機の駆動装置 |
| JP2013233002A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄電システムおよびその充放電制御方法 |
| JP2014014216A (ja) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Toyota Motor Corp | 車両 |
| JP2015521126A (ja) * | 2012-03-28 | 2015-07-27 | ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール | デュアル電気エネルギー蓄積デバイスを備えたハイブリッド自動車に電力を供給する方法およびシステム |
| CN108238042A (zh) * | 2016-12-26 | 2018-07-03 | 铃木株式会社 | 混合动力车辆 |
-
1994
- 1994-06-21 JP JP13844694A patent/JP3389324B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3389324B2 (ja) | 2003-03-24 |
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