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JP3330049B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

電気自動車の制御装置

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JP3330049B2
JP3330049B2 JP05264597A JP5264597A JP3330049B2 JP 3330049 B2 JP3330049 B2 JP 3330049B2 JP 05264597 A JP05264597 A JP 05264597A JP 5264597 A JP5264597 A JP 5264597A JP 3330049 B2 JP3330049 B2 JP 3330049B2
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capacitor
inverter
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power
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志信 落合
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メインバッテリの
直流電力を交流電力に変換して走行モータを駆動するイ
ンバータを備えた電気自動車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車のインバータの入力側の端子
間には、電圧の変動を平滑化してインバータの作動を安
定させるべく大容量の電解コンデンサが設けられる。電
気自動車の走行を停止させるときに前記コンデンサに充
電された電荷を放電する必要があるが、従来は放電回路
に設けた抵抗で前記電荷を熱に変換することによりコン
デンサの放電を行っていた（例えば、特願平６−１６１
５３５号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大容量
のコンデンサの電荷を熱として捨てることは電力の無駄
になるばかりか、前記抵抗の急激な発熱を避けようとす
ると放電時間が長く掛かる問題がある。
【０００４】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、電気自動車のインバータに設けられたコンデンサの
放電時に、その電荷の有効利用を図るとともに放電に要
する時間を短縮することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載に記載され
た発明は、メインバッテリの直流電力を交流電力に変換
して走行モータを駆動するインバータと、インバータに
並列に接続された平滑用のコンデンサと、コンデンサの
充放電及びインバータを制御する制御手段と、制御手段
に電力を供給するサブバッテリと、メインバッテリの電
圧を降下させてサブバッテリを充電するＤＣ／ＤＣコン
バータとを備えた電気自動車の制御装置において、前記
平滑用のコンデンサの放電時にその電荷をサブバッテリ
の充電に有効利用すべく、前記制御手段は、該コンデン
サの放電時に該電荷をＤＣ／ＤＣコンバータを介してサ
ブバッテリに供給することを特徴とする。 上記特徴によ
れば、電気自動車の走行を停止させてコンデンサの電荷
を放電する際に、制御手段はコンデンサの電荷をＤＣ／
ＤＣコンバータを介してサブバッテリに供給するので、
コンデンサの電荷を放電回路により熱として無駄に消費
することなく、サブバッテリの充電に有効利用すること
ができる。また放電回路が不要になるのでコストが削減
されるだけでなく、放電回路の放熱を考慮せずに短時間
で放電を完了させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００７】図１〜図３は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は電気自動車の全体構成を示す図、図２は制御
系のブロック図、図３は作用を説明するフローチャート
である。
【０００８】図１及び図２に示すように、四輪の電気自
動車Ｖは、三相交流モータよりなる走行モータ１のトル
クがディファレンシャル２を介して伝達される駆動輪と
しての左右一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆと、従動輪としての左
右一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒとを有する。電気自動車Ｖの後
部に搭載された例えば２８８ボルトのメインバッテリ３
は、コンタクタ４、ジョイントボックス５及びパワード
ライブユニットを構成するインバータ６を介して走行モ
ータ１に接続される。例えば１２ボルトのサブバッテリ
７にメインスイッチ８及びヒューズ９を介して接続され
た電子制御ユニット１０は、走行モータ１の駆動トルク
及び回生トルクを制御すべくインバータ６に接続され
る。ジョイントボックス５には、メインバッテリ３を外
部電源からの電力で充電すべくバッテリチャージャ１１
が接続されるとともに、サブバッテリ７をメインバッテ
リ３の電力で、あるいは後述する平滑用のコンデンサ１
７の電荷で充電すべくＤＣ／ＤＣコンバータ１２が接続
される。
【０００９】前記コンタクタ４は、並列に接続されたメ
インコンタクタ１３とプリチャージコンタクタ１４とを
備えており、プリチャージコンタクタ１４にはプリチャ
ージ抵抗１５が直列に接続される。またＤＣ／ＤＣコン
バータ１２は、充電制御用コンタクタ１６を介してメイ
ンバッテリ３及びインバータ６に接続される。これらメ
インコンタクタ１３、プリチャージコンタクタ１４及び
充電制御用コンタクタ１６の開閉は電子制御ユニット１
０により制御される。
【００１０】メインバッテリ３とインバータ６とを接続
する直流部に設けられた電流センサＳ1 は、メインコン
タクタ１３を流れる電流ＩPDU の検出とプリチャージコ
ンタクタ１４を流れる電流ＩPDU の検出とに共用され
る。即ち、プリチャージ抵抗１５を有するプリチャージ
コンタクタ１４を流れる電流ＩPDU は、メインコンタク
タ１３を流れる電流ＩPDU に比べて小さいため、メイン
コンタクタ１３に連なる導線にコイルを１回巻き付け、
プリチャージコンタクタ１４に連なる導線にコイルを複
数回巻き付けることにより、メインコンタクタ１３を流
れる大電流とプリチャージコンタクタ１４を流れる小電
流とを共通の電流センサＳ1 により同精度で検出するこ
とができる。この電流センサＳ1 は電子制御ユニット１
０に接続される。
【００１１】電圧センサＳ2 で検出した直流部の電圧Ｖ
PDU と、モータ回転数センサＳ3 で検出したモータ回転
数Ｎｍと、アクセル開度センサＳ4 で検出したアクセル
開度θAPと、シフトレンジセンサＳ5 で検出したシフト
レンジＲとが電子制御ユニット１０に入力される。
【００１２】インバータ６は複数のスイッチング素子を
備えおり、電子制御ユニット１０から各スイッチィング
素子にスイッチング信号を入力することにより、走行モ
ータ１の駆動時にはメインバッテリ３の直流電力を三相
交流電力に変換して該走行モータ１に供給し、走行モー
タ１の被駆動時（回生時）には該走行モータ１が発電し
た三相交流電力を直流電力に変換してメインバッテリ３
に供給する。またインバータ６の高電位入力端子及び低
電位入力端子間に、電解コンデンサよりなる平滑用のコ
ンデンサ１７が並列に接続される。
【００１３】走行モータ１の低回転数側の領域において
インバータ６はＰＷＭ（パルス幅変調）制御され、ＰＷ
Ｍ制御のデューティ率が１００％に達した後の高回転数
側の領域では所謂弱め界磁制御される。弱め界磁制御と
は、走行モータ１の永久磁石が発生している界磁と逆方
向の界磁が発生するように、走行モータ１に供給する一
次電流に界磁電流成分を持たせるもので、全体の界磁を
弱めて走行モータ１の回転数を高回転数側に延ばすもの
である。
【００１４】次に、電気自動車Ｖの走行時の作用を説明
する。
【００１５】電子制御ユニット１０は、モータ回転数セ
ンサＳ3 で検出したモータ回転数Ｎｍと、アクセル開度
センサＳ4 で検出したアクセル開度θAPと、シフトレン
ジセンサＳ5 で検出したシフトレンジＲとに基づいて、
運転者が走行モータ１に発生させようとしているトルク
指令値ＱTRQ を予め設定されたトルクマップに基づいて
算出する。そして前記トルク指令値ＱTRQ とモータ回転
数センサＳ3 で検出したモータ回転数Ｎｍとを乗算して
走行モータ１に供給すべき、あるいは回生により走行モ
ータ１から取り出すべき目標電力を算出する。目標電力
は正値の場合と負値の場合とがあり、正の目標電力は走
行モータ１が駆動トルクを発生する場合に対応し、負の
目標電力は走行モータ１が回生トルクを発生する場合に
対応する。
【００１６】一方、電子制御ユニット１０は電流センサ
Ｓ1 で検出したインバータ６の直流部の電流ＩPDU と、
電圧センサＳ2 で検出したインバータ６の直流部の電圧
ＶPD U とを乗算することにより、インバータ６に入力さ
れる実電力を算出する。目標電力と同様に、実電力にも
正値の場合と負値の場合とがあり、正の実電力は走行モ
ータ１が駆動トルクを発生する場合に対応し、負の実電
力は走行モータ１が回生トルクを発生する場合に対応す
る。そして目標電力と実電力とを比較し、その偏差をゼ
ロに収束させるべく走行モータ１をフィードバック制御
する。
【００１７】次に、インバータ６に設けられたコンデン
サ１７の充電時及び放電時の作用を、図３のフローチャ
ートを参照しながら説明する。
【００１８】先ず、ステップＳ１で電気自動車Ｖを走行
させるべくメインスイッチ８をＯＮすると、ステップＳ
２でスリープモードにあった電子制御ユニット１０がウ
エイクモードになり、ステップＳ３で電子制御ユニット
１０からの指令によりプリチャージコンタクタ１４がＯ
Ｎする。その結果、メインバッテリ３にプリチャージ抵
抗１５及びプリチャージコンタクタ１４を介して接続さ
れたコンデンサ１７の充電が開始される。このとき、プ
リチャージコンタクタ１４がＯＮした瞬間の突入電流を
プリチャージ抵抗１５で減少させることにより、該プリ
チャージコンタクタ１４の接点の損傷を防止することが
できる。
【００１９】ステップＳ４で所定時間（例えば、２秒）
が経過してメインスイッチ８のＯＮと同時にスタートし
たタイマーがタイムアップし、ステップＳ５で電圧セン
サＳ 2 で検出したインバータ６の直流部の電圧Ｖ
PDU （即ち、コンデンサ１７の電圧）が所定電圧Ｖ1 以
上になり、且つステップＳ６で電流センサＳ1 で検出し
たインバータ６の直流部の電流ＩPDU （即ち、コンデン
サ１７に流れる電流）が所定電流Ｉ1 以下になると、コ
ンデンサ１７の充電が完了したと判断する。
【００２０】このようにしてコンデンサ１７の充電が完
了すると、ステップＳ７でメインコンタクタ１３をＯＮ
するとともに、ステップＳ８でプリチャージコンタクタ
１４をＯＦＦした後、ステップＳ９で充電用コンタクタ
１６をＯＮすることにより、メインバッテリ３の電圧を
電力でＤＣ／ＤＣコンバータ１２で降圧してサブバッテ
リ７を充電する。而して、電気自動車Ｖは走行可能な状
態となる。
【００２１】電気自動車Ｖの走行を停止させる場合に
は、ステップＳ１でメインスイッチ８をＯＦＦすると、
ステップＳ１０でメインコンタクタ１６がＯＦＦする。
このとき、ステップＳ１１で充電用コンタクタ１６がＯ
Ｎ状態に保持されるため、コンデンサ１７の電荷は充電
用コンタクタ１６及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２を経て
サブバッテリ７の充電に供される。
【００２２】ステップＳ１２で所定時間（例えば、１０
秒）が経過してメインスイッチ８のＯＦＦと同時にスタ
ートしたタイマーがタイムアップし、且つステップＳ１
３で電圧センサＳ2 で検出した電圧ＶPDU が所定電圧Ｖ
2 以下になるとコンデンサ１７の放電が完了したと判断
し、ステップＳ１４で充電用コンタクタ１６をＯＦＦし
た後に、ステップＳ１５で電子制御ユニット１０をスリ
ープモードにする。
【００２３】而して、電気自動車Ｖの走行を停止すると
きに、コンデンサ１７に充電された電荷を放電回路によ
り熱として捨てることなく、サブバッテリ７の充電に有
効に利用することができる。しかも、コンデンサ１７の
電荷を放電回路で消費する場合には、放電回路の急激な
発熱を回避するために１分程度の時間を掛けて行う必要
があるが、本実施例によれば１０秒程度の時間でコンデ
ンサ１７の放電を完了させることができるので、電子制
御ユニット１０をスリープモードにするための放電待ち
時間や、高圧回路のメンテナンスを行う際の放電待ち時
間を短縮することができるだけでなく、放電回路を廃止
してコストを削減することができる。
【００２４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、インバータに並列に接続された平滑用のコン
デンサの放電時に該コンデンサの電荷をＤＣ／ＤＣコン
バータを介してサブバッテリに供給するので、コンデン
サの電荷を無駄に消費することなくサブバッテリの充電
に有効利用することができる。しかも放電回路を使用し
ないので、構造が簡単になってコストが削減されるのは
勿論のこと、放電時に電荷を熱に変換しないので、放熱
を考慮せずに短時間で放電を完了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気自動車の全体構成を示す図
【図２】制御系のブロック図
【図３】作用を説明するフローチャート
【符号の説明】
１ 走行モータ ３ メインバッテリ ６ インバータ ７ サブバッテリ １０ 電子制御ユニット（制御手段） １２ ＤＣ／ＤＣコンバータ １７ コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 B60L 3/00 B60L 11/18 H02M 3/155

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 メインバッテリ（３）の直流電力を交流
    電力に変換して走行モータ（１）を駆動するインバータ
    （６）と、 インバータ（６）に並列に接続された平滑用のコンデン
    サ（１７）と、 コンデンサ（１７）の充放電及びインバータ（６）を制
    御する制御手段（１０）と、 制御手段（１０）に電力を供給するサブバッテリ（７）
    と、 メインバッテリ（３）の電圧を降下させてサブバッテリ
    （７）を充電するＤＣ／ＤＣコンバータ（１２）とを備
    えた電気自動車の制御装置において、前記平滑用のコンデンサ（１７）の放電時にその電荷を
    サブバッテリ（７）の充電に有効利用すべく、 前記制御
    手段（１０）は、該コンデンサ（１７）の放電時に該電
    荷をＤＣ／ＤＣコンバータ（１２）を介してサブバッテ
    リ（７）に供給することを特徴とする、電気自動車の制
    御装置。
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