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JPH1094182A - 電源装置および電気自動車 - Google Patents

電源装置および電気自動車

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Publication number
JPH1094182A
JPH1094182A JP8263771A JP26377196A JPH1094182A JP H1094182 A JPH1094182 A JP H1094182A JP 8263771 A JP8263771 A JP 8263771A JP 26377196 A JP26377196 A JP 26377196A JP H1094182 A JPH1094182 A JP H1094182A
Authority
JP
Japan
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capacitor
power
output
voltage
blocks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8263771A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Okada
泰仕 岡田
Satoshi Hiyama
智 樋山
Atsushi Inaba
敦 稲葉
Koji Kawabe
浩司 川辺
Masanobu Urabe
正信 浦辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP8263771A priority Critical patent/JPH1094182A/ja
Priority to US08/928,324 priority patent/US5960898A/en
Publication of JPH1094182A publication Critical patent/JPH1094182A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L58/19—Switching between serial connection and parallel connection of battery modules
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小容量の電気二重層コンデンサを用いて電気
自動車などに十分に電力を供給できる電源装置および電
気自動車を提供する。 【解決手段】 電源装置１は、一対のコンデンサブロッ
ク３、４、切換スイッチ７、８、スイッチングレギュレ
ータ１１およびコンデンサマネジメントＥＣＵ２１を有
し、ＰＷＭドライバ１４に一定電圧を供給する。コンデ
ンサブロック３、４内のコンデンサセル２７、２８は、
電気二重層コンデンサ２７ａ、２８ａおよびバイパスス
イッチ２７ｂ、２８ｂを有する。コンデンサマネジメン
トＥＣＵ２１は、コンデンサブロック３、４の電圧を検
出し、検出された電圧が所定電圧以下である場合、切換
スイッチ７、８によりコンデンサブロック３、４を直列
に接続する。また、コンデンサマネジメントＥＣＵ２１
は、モータコントロールＥＣＵ２５から電力を増加させ
る指令を受信した場合、切換スイッチ７、８により一対
のコンデンサブロック３、４を直列に接続する一方、電
力効率を優先させる指令を受信した場合、一対のコンデ
ンサブロック３、４を並列に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置および電
気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電源装置として、特開昭
５１−７４５１号公報には、自動車の始動スタータに用
いられる複数のバッテリの接続を切り換える自動車用電
源回路が示されている。即ち、この自動車用電源回路
は、１２ボルト電圧を出力する２個のバッテリを有し、
エンジン始動時に両バッテリを直列に接続して２４ボル
ト電圧をエンジン始動装置に印加し、エンジン始動後に
は両バッテリを並列に接続して１２ボルト電圧を印加す
るように構成されている。
【０００３】また、特開平７−８７６８７号公報には、
電気二重層コンデンサを電源とし、スイッチングレギュ
レータを介して電気スタンドやワードプロセッサなどの
電気機器に電力を供給する電源装置が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の自動車用電源回路は、２個のバッテリを用いたもの
であり、小容量の電気二重層コンデンサを複数直列に接
続したものではなかった。したがって、小容量を考慮し
て接続を切り換えることは行われていなかった。
【０００５】また、上記後者の電源装置は、消費電力が
ほぼ一定の電子機器に電力を供給するものであり、電力
消費の変動が激しい電気自動車などを対象としたもので
はなかった。
【０００６】そこで、本発明は、小容量の電気二重層コ
ンデンサを用いて電気自動車などに十分に電力を供給で
きる電源装置および電気自動車を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る電源装置は、複数の電気二
重層コンデンサを組み合わせて蓄電素子とし、該蓄電素
子の電力を負荷に供給する電源装置において、前記蓄電
素子は前記電気二重層コンデンサが直列に接続された少
なくとも２つのブロックから構成され、該２つのブロッ
クの接続を前記負荷に要求される出力に基づいて直列あ
るいは並列に切り換える切換手段と、前記蓄電素子に接
続されたスイッチングレギュレータとを備えたことを特
徴とする。
【０００８】請求項２に係る電源装置は、請求項１に係
る電源装置において車両に搭載され、該車両の運転状態
を検出する運転状態検出手段と、該検出された運転状態
に基づき、前記負荷に要求される出力を予測する出力予
測手段とを備え、前記切換手段は該予測される出力にし
たがって切り換えることを特徴とする。
【０００９】請求項３に係る電源装置では、請求項２に
係る電源装置において前記運転状態検出手段はアクセル
開度センサおよび傾斜角センサの少なくとも一方を備え
たことを特徴とする。
【００１０】請求項４に係る電源装置は、請求項１に係
る電源装置において前記負荷に要求される出力に関する
指令を受け付ける受付手段を備え、前記切換手段は、前
記出力に関する指令が電力を増加させる指令である場
合、前記２つのブロックを直列に接続し、前記出力に関
する指令が電力効率を優先させる指令である場合、前記
２つのブロックを並列に接続することを特徴とする。
【００１１】請求項５に係る電源装置は、請求項４に係
る電源装置において前記蓄電素子の電圧を所定電圧に制
御して前記負荷に電力を供給する電圧制御手段と、前記
蓄電素子の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、該検
出された電圧が所定電圧以下である場合、前記切換手段
は、前記２つのブロックの接続を並列から直列に切り換
えることを特徴とする。
【００１２】請求項６に係る電気自動車は、請求項１記
載の電源装置を搭載し、該搭載された電源装置により前
記負荷である電動モータに電力を供給し、該電動モータ
により駆動される車両の運転状態を検出する運転状態検
出手段を備え、該検出された運転状態に応じて、前記切
換手段は前記２つのブロックの接続を切り換えることを
特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の電源装置および電気自動
車の実施の形態について説明する。
【００１４】［第１の実施の形態］図１は電気自動車に
搭載された第１の実施の形態における電源装置の構成を
示すブロック図である。
【００１５】電気自動車は、電源装置１、パルス幅変調
（ＰＷＭ）ドライバ１４、電動モータ１６およびモータ
コントロールＥＣＵ２５を有する。ＰＷＭドライバ１４
はモータコントロールＥＣＵ２５からの制御信号にした
がって電動モータ１６に電力を供給する。電動モータ１
６は図示しない車輪に動力を伝達する。
【００１６】電源装置１は、一対のコンデンサブロック
３、４、切換スイッチ７、８、スイッチングレギュレー
タ１１およびコンデンサマネジメントＥＣＵ２１を有
し、ＰＷＭドライバ１４に一定電圧を供給する。尚、図
１にはコンデンサブロック３、４を充電する回路は省略
されている。
【００１７】コンデンサブロック３、４は、それぞれ１
００ヶ直列に接続された３．５Ｖ仕様のコンデンサセル
２７、２８を有し、満充電時に３５０Ｖの電圧を出力す
る。
【００１８】コンデンサセル２７、２８は、電気二重層
コンデンサ２７ａ、２８ａおよびバイパススイッチ２７
ｂ、２８ｂを有する。電気二重層コンデンサ２７ａ、２
８ａが劣化したとき、コンデンサマネジメントＥＣＵ２
１によってバイパススイッチ２７ｂ、２８ｂが切り替わ
り、両端子は電気二重層コンデンサ２７ａ、２８ａを介
さずに短絡する。
【００１９】コンデンサマネジメントＥＣＵ２１は、周
知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、Ｉ／Ｏインター
フェース、通信インターフェースなどから構成される。
【００２０】また、モータコントロールＥＣＵ２５は、
周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、Ｉ／Ｏインタ
ーフェース、通信インターフェースの他、運転状態を検
出する各種センサ２６を備えており、通信インターフェ
ースを介してコンデンサマネジメントＥＣＵ２１に運転
状態に応じた指令を出力する。運転状態を検出するセン
サとしては、モータ回転数検出センサ、車速センサ、ア
クセル開度センサなどが挙げられる。
【００２１】図２はコンデンサマネジメントＥＣＵ２１
によって実行される切換制御手順を示すフローチャート
である。まず、コンデンサマネジメントＥＣＵ２１は、
コンデンサブロック３、４の電圧（図１の３ａ、４ａ点
の電圧）を検出し（ステップＳ１）、検出された電圧が
所定電圧（本実施の形態では１００Ｖ）以下であるか否
かを判別する（ステップＳ２）。所定電圧以下である場
合、コンデンサマネジメントＥＣＵ２１は、切換スイッ
チ７、８により一対のコンデンサブロック３、４を直列
に接続する（ステップＳ６）。図４はコンデンサの出力
電圧と放電時間との関係を示すグラフである。コンデン
サの出力電圧は放電時間と共に低下するが、コンデンサ
ブロック３、４を直列接続に切り替えた時点で高くな
る。
【００２２】一方、検出された電圧が所定電圧以下でな
い場合、コンデンサマネジメントＥＣＵ２１は、モータ
コントロールＥＣＵ２５から運転状態に応じた指令を受
信し（ステップＳ３）、受信した運転状態に応じた指令
が電力を増加させる指令であるか否かを判別する（ステ
ップＳ４）。電力を増加させる指令、すなわち坂道発進
などの急加速時にモータコントロールＥＣＵ２５が各種
センサ２６からの信号に基づいて行う指令である場合、
コンデンサマネジメントＥＣＵ２１は、切換スイッチ
７、８により一対のコンデンサブロック３、４を直列に
接続する（ステップＳ６）。
【００２３】一方、ステップＳ４で運転状態に応じた指
令が電力を増加させる指令でない場合、電力効率を優先
させる指令であるか否かを判別する（ステップＳ５）。
電力効率を優先させる指令、すなわち定速走行時などに
モータコントロールＥＣＵ２５が各種センサ２６からの
信号に基づいて行う指令である場合、コンデンサマネジ
メントＥＣＵ２１は、切換スイッチ７、８により一対の
コンデンサブロック３、４を並列に接続する（ステップ
Ｓ７）。また、ステップＳ５で電力効率を優先させる指
令でない場合、そのまま処理を終了する。尚、コンデン
サブロック３、４を直列あるいは並列に接続する際のコ
ンデンサの効率については第２の実施の形態で十分に考
察する。
【００２４】このように、本実施の形態の電源装置およ
び電気自動車では、モータコントロールＥＣＵ２５から
の指令にしたがってコンデンサブロック３、４を直列あ
るいは並列に接続することにより運転状態に応じて電力
量を増加させたり、効率を優先させたりすることができ
る。
【００２５】また、コンデンサブロック３、４の残容量
が少なくなって電圧が下がったときにコンデンサブロッ
ク３、４を直列に接続することによりスイッチングレギ
ュレータ１１に印加する電圧を高く維持することができ
る（図４参照）。例えば、コンデンサブロック３、４が
それぞれ２００Ｖ〜１００Ｖの範囲にある場合、並列接
続することでスイッチングレギュレータ１１に２００Ｖ
〜１００Ｖの電圧を印加することができ、また、コンデ
ンサブロック３、４がそれぞれ１００Ｖ〜５０Ｖの範囲
にある場合、直列接続することでスイッチングレギュレ
ータ１１に２００Ｖ〜１００Ｖの電圧を印加することが
できる。したがって、入力電圧範囲の狭いスイッチング
レギュレータ１１であっても、そのダイナミックレンジ
を広げることができる。
【００２６】尚、本実施の形態では、コンデンサブロッ
クを２つ設けてそれらの接続を直列あるいは並列に切り
替えたが、コンデンサブロックを４つ設けてそれらの接
続を直列あるいは並列に切り替えてもよい。コンデンサ
ブロックを４つ直列に接続することにより個々のコンデ
ンサブロックの電圧が下がっても残容量が極めて少なく
なるぎりぎりまでスイッチングレギュレータを作動させ
ることができる（図１４参照）。
【００２７】［第２の実施の形態］第２の実施の形態に
おける電源装置について説明する。本実施の形態におけ
る電源装置は前記第１の実施の形態と同一の構成要素を
有する。
【００２８】本実施の形態における電源装置は、モータ
出力に基づいてコンデンサブロック３、４の接続を直列
あるいは並列に切り替える。即ち、モータコントロール
ＥＣＵ２５からコンデンサマネジメントＥＣＵ２１に出
力される切替指令はモータ出力に基づいて行われる。
【００２９】図３はモータコントロールＥＣＵ２５によ
って実行される第２の実施の形態における切換制御手順
を示すフローチャートである。
【００３０】モータコントロールＥＣＵ２５は、電動モ
ータ１６を駆動するＰＷＭドライバ１４からモータ出力
を検出し（ステップＳ５１）、検出されたモータ出力が
所定値より大きいか否かを判別する（ステップＳ５
２）。モータ出力が大きいと判別された場合、コンデン
サブロック３、４（単にコンデンサともいう）を直列接
続に切り替えてスイッチングレギュレータ５１に供給さ
れる出力電圧を高くする（ステップＳ５３）。一方、モ
ータ出力が大きくないと判別された場合、コンデンサブ
ロック３，４を並列接続に切り替える（ステップＳ５
４）。
【００３１】ここで、コンデンサの効率について種々の
回路を用いて考察する。まず、第１番目に負荷として抵
抗が接続された単純スイッチング回路の場合を示す。図
５は単純スイッチング回路の基本的構成を示す図であ
る。同図（Ａ）は２個のコンデンサが直列接続された場
合を示し、同図（Ｂ）は並列接続された場合を示す。ス
イッチング動作のデューティ比を１００％に設定する
と、数式１により直列接続の場合、出力によらずコンデ
ンサの効率は５０％となる。また、数式２により並列接
続の場合、出力によらずコンデンサの効率は８０％とな
る。図６はコンデンサの出力と効率との関係を示すグラ
フである。
【００３２】
【数１】ｉｐ＝Ｖ／４Ｒ Ｐｃ＝２Ｖ×ｉｐ×Ｄｕｔｙ Ｐｌｏｓｓ＝４Ｒ×ｉｐ2×Ｄｕｔｙ Ｐｏｕｔ＝Ｐｃ−Ｐｌｏｓｓ η＝Ｐｏｕｔ／Ｐｃ ＝１−２Ｒ×ｉｐ／Ｖ＝０．５ ここで、ｉｐ：ピーク電流、Ｐｃ：コンデンサ持ち出し
電力、Ｐｌｏｓｓ：コンデンサ内部損失電力、Ｐｏｕ
ｔ：負荷出力電力、η：電力変換効率、Ｄｕｔｙ：デュ
ーティ比を表す。
【００３３】
【数２】ｉｐ＝Ｖ／５Ｒ Ｐｃ＝Ｖ×ｉｐ×Ｄｕｔｙ Ｐｌｏｓｓ＝Ｒ×ｉｐ2×Ｄｕｔｙ Ｐｏｕｔ＝Ｐｃ−Ｐｌｏｓｓ η＝Ｐｏｕｔ／Ｐｃ ＝１−Ｒ×ｉｐ／Ｖ＝０．８ ２番目に本実施の形態と同様のスイッチングレギュレー
タ回路の場合を示す。図７はスイッチングレギュレータ
回路の基本的構成を示す図である。同図（Ａ）はコンデ
ンサが直列接続された場合を示し、同図（Ｂ）はコンデ
ンサが並列接続された場合を示す。図８はコンデンサの
出力と効率との関係を示すグラフである。数式３（直列
接続の場合）および数式４（並列接続の場合）によりコ
ンデンサの効率は出力によって変化するが、全体的に単
純スイッチング回路と比べて効率がよい。また、直列接
続より並列接続の方が効率よいので、要求される出力が
高い場合にだけ並列接続から直列接続に切り替えること
によりコンデンサの効率を向上できる。
【００３４】
【数３】Ｐｃ＝２Ｖ×ｉｐ×Ｄｕｔｙ Ｐｌｏｓｓ＝４Ｒ×ｉｐ2×Ｄｕｔｙ Ｐｏｕｔ＝ｉｐ2×ＲＬ Ｐｃ＝Ｐｌｏｓｓ＋Ｐｏｕｔ ｉｐ＝２Ｖ×Ｄｕｔｙ／（４Ｒ＋ＲＬ／Ｄｕｔｙ） η＝Ｐｏｕｔ／Ｐｃ
【００３５】
【数４】Ｐｃ＝Ｖ×ｉｐ×Ｄｕｔｙ Ｐｌｏｓｓ＝Ｒ×ｉｐ2×Ｄｕｔｙ Ｐｏｕｔ＝ｉｐ2×ＲＬ Ｐｃ＝Ｐｌｏｓｓ＋Ｐｏｕｔ ｉｐ＝Ｖ×Ｄｕｔｙ／（Ｒ＋ＲＬ／Ｄｕｔｙ） η＝Ｐｏｕｔ／Ｐｃ ３番目に理想電力変換回路の場合を示す。理想変換回路
は入力電力が出力電力に等しくかつ負荷電流にリップル
成分を有しない回路である。図９は理想電力変換回路の
基本的構成を示す図である。同図（Ａ）は直列接続の場
合を示し、同図（Ｂ）は並列接続の場合を示す。数式５
（直列接続の場合）および数式６（並列接続の場合）に
より、直列接続および並列接続のいずれの場合もコンデ
ンサの効率が最も良い。図１０はコンデンサの出力と効
率との関係を示すグラフである。
【００３６】
【数５】ｉｍａｘ＝Ｖ／２Ｒ ｉ＝ｋ×ｉｍａｘ （ｋ＝０〜１） Ｐｃ＝２Ｖ×ｉｃ Ｐｌｏｓｓ＝４Ｒ×ｉｃ2 Ｐｏｕｔ＝Ｐｃ−Ｐｌｏｓｓ η＝Ｐｏｕｔ／Ｐｃ
【００３７】
【数６】ｉｍａｘ＝Ｖ／５Ｒ ｉ＝ｋ×ｉｍａｘ （ｋ＝０〜１） Ｐｃ＝Ｖ×ｉｃ Ｐｌｏｓｓ＝Ｒ×ｉｃ2 Ｐｏｕｔ＝Ｐｃ−Ｐｌｏｓｓ η＝Ｐｏｕｔ／Ｐｃ ４番目に入力平滑回路付きスイッチングレギュレータ回
路の場合について示す。図１１は入力平滑回路付きスイ
ッチングレギュレータ回路の基本的構成を示す図であ
る。この場合、入力電力が出力電力にほぼ等しく、かつ
スイッチングレギュレータのスイッチング動作によりコ
ンデンサの出力電力に生じるリップルが入力平滑回路に
よって平滑化されるので、前述の理想電力変換回路に近
いコンデンサの効率を得ることができる。図１２はコン
デンサの出力と効率との関係を示すグラフである。
【００３８】上記４種類の回路におけるコンデンサの発
熱量について検討する。図１３はコンデンサの発熱量と
出力との関係を示すグラフである。いずれの場合も、出
力の増加と共にコンデンサの発熱量は増加するが、単純
スイッチング回路では出力に発熱量が比列して最も多
い。入力平滑回路付きスイッチングレギュレータ回路の
場合、理想電力変換回路に近くなるので、発熱量が最も
少ない。スイッチングレギュレータ回路の場合、出力に
応じて並列接続から直接接続に切り替えることにより全
体的な発熱量を抑えることができる。
【００３９】したがって、前述の図３のステップＳ５２
でモータ出力が大きいと判別された場合、並列接続から
直列接続に切り替えることにより要求に応じた出力を得
ることができる一方、モータ出力が大きくないと判別さ
れた場合、並列接続に切り替えることによりコンデンサ
の効率を向上できる。
【００４０】このように、モータ出力がさほど大きくな
い領域ではコンデンサの効率を高くしてコンデンサ内部
の発熱を抑えることにより、連続最大出力を向上でき
る。この場合、コンデンサの出力電圧とモータ電圧との
差が小さくなるので、ＰＷＭドライバ１４の効率が良く
なる。また、モータ出力が大きい領域では、コンデンサ
の限界まで出力可能である。但し、コンデンサの発熱に
よる制約から短時間での最大出力仕様となる。
【００４１】尚、本実施の形態では、コンデンサを電源
とした場合、負荷に要求される出力としてモータ出力を
用い、モータ出力をＰＷＭドライバ１４から検出してい
るが、モータ出力の代わりにスイッチングレギュレータ
１１の出力を負荷に要求される出力として検出するよう
にしてもよい。
【００４２】また、直列接続状態にあるコンデンサを高
温から保護するために、コンデンサにサーミスタを取り
付け、コンデンサの温度が所定温度に達した場合、コン
デンサの接続を直列から並列に切り替えるようにしても
よい。また、予めコンデンサの発熱量を計算し、計算さ
れた発熱量の積算が所定量に達した場合にコンデンサを
直列から並列に切り替えるようにしてもよい。
【００４３】さらに、本実施の形態ではコンデンサブロ
ックを２個用いた場合を示したが、４個用いてもよい。
図１４はコンデンサブロックを４個用いた場合における
コンデンサの出力電圧と放電時間との関係を示すグラフ
である。コンデンサは、モータ出力の大きさによって４
個並列、２個ずつ並列あるいは４個直列に切り換えられ
る。
【００４４】［第３の実施の形態］つぎに、第３の実施
の形態における電源装置について説明する。図１５は電
気自動車に搭載された第３の実施の形態における電源装
置の構成を示すブロック図である。
【００４５】前記第１の実施の形態と同様に、電気自動
車は、電源装置１、パルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバ１
４、電動モータ１６およびモータコントロールＥＣＵ２
５を有する。ＰＷＭドライバ１４はモータコントロール
ＥＣＵ２５からの制御信号にしたがって電動モータ１６
に電力を供給する。
【００４６】電源装置１は、一対のコンデンサブロック
３、４、切換スイッチ７、８、スイッチング（ＳＷ）レ
ギュレータ１１およびコンデンサマネジメントＥＣＵ２
１を有し、ＰＷＭドライバ１４に一定電圧を供給する。
各コンデンサブロック３、４の構成は前記第１の実施の
形態と同じである。
【００４７】コンデンサマネジメントＥＣＵ２１は、周
知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、Ｉ／Ｏインター
フェース、通信インターフェースなどから構成される。
【００４８】モータコントロールＥＣＵ２５は、周知の
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、Ｉ／Ｏインターフェ
ース、通信インターフェースなどを有し、モータコント
ロールＥＣＵ２５にはアクセル開度センサ１２５、傾斜
角センサ１２８、出力予想マップ１３１が格納された記
憶装置が接続されている。
【００４９】図１６はモータコントロールＥＣＵ２５に
よって実行される切換制御手順を示すフローチャートで
ある。モータコントロールＥＣＵ２５は運転状態を監視
し（ステップＳ１０１）、アクセル開度センサ１２５や
傾斜角センサ１２８の出力信号に基づき、電動モータ１
６に要求される出力を出力予想マップ１３１から検索す
る（ステップＳ１０２）。
【００５０】検索の結果、出力アップが要求されている
か否かを判別し（ステップＳ１０３）、坂道や急加速な
どで出力アップが要求されている場合、モータコントロ
ールＥＣＵ２５はコンデンサマネジメントＥＣＵ２１に
対して直列接続の切替指令を出力する（ステップＳ１０
４）。一方、出力アップが要求されていない場合、モー
タコントロールＥＣＵ２５はコンデンサマネジメントＥ
ＣＵ２１に対して並列接続の切替指令を出力する（ステ
ップＳ１０５）。
【００５１】ここで、前記第２の実施の形態の図８で示
したように、出力アップが要求される場合、例えば効率
８０％で並列接続から直列接続に切り替えることにより
要求に応じた出力を得ることができる一方、出力ダウン
を行う場合、ヒステリシスを持たせて直列接続から並列
接続に切り替えることによりコンデンサの効率を高くす
ることができる。即ち、直列接続のまま出力ダウンを行
った場合と比べて図８の斜線で示される部分だけ効率が
向上する。
【００５２】このように、第３の実施の形態における電
源装置によれば、電気自動車の運転状態を監視し、坂道
や急加速時に出力アップ要求があった場合、一時的に並
列接続から直列接続に切り替えることで大きな出力を確
保すると共に、通常の出力の要求に戻った場合、直列接
続から並列接続に切り替えることでコンデンサ内部の発
熱を抑えてコンデンサの効率を高めることができる。
【００５３】したがって、コンデンサに内部抵抗の高い
ものを使用することができ、電気二重層コンデンサの集
電電極および電極間物質を密に形成して電気自動車に適
した大容量のものを搭載することができる。
【００５４】尚、本実施の形態においても前記第１の実
施の形態と同様に、コンデンサの出力電圧が所定電圧以
下に下がった場合、負荷に要求される出力の如何にかか
わらずコンデンサは直列接続に切り替えられる。
【００５５】
【発明の効果】本発明の請求項１に係る電源装置によれ
ば、複数の電気二重層コンデンサを組み合わせて蓄電素
子とし、該蓄電素子の電力を負荷に供給する電源装置に
おいて、前記蓄電素子は前記電気二重層コンデンサが直
列に接続された少なくとも２つのブロックから構成さ
れ、該２つのブロックの接続を前記負荷に要求される出
力に基づいて直列あるいは並列に切り換える切換手段
と、前記蓄電素子に接続されたスイッチングレギュレー
タとを備えたので、負荷に要求される出力に基づいて２
つのブロックの接続を切り換えることにより電気二重層
コンデンサの効率を高めることができ、小容量の電気二
重層コンデンサを用いて電気自動車の電動モータに十分
に電力を供給できる。
【００５６】請求項２に係る電源装置によれば、車両に
搭載され、該車両の運転状態を検出する運転状態検出手
段と、該検出された運転状態に基づき、前記負荷に要求
される出力を予測する出力予測手段とを備え、前記切換
手段は該予測される出力にしたがって切り換えるので、
運転状態に合わせて十分な電力を供給することができ
る。
【００５７】請求項３に係る電源装置によれば、前記運
転状態検出手段はアクセル開度センサおよび傾斜角セン
サの少なくとも一方を備えたので、急加速や坂道などで
十分な電力供給を行うことができる。
【００５８】請求項４に係る電源装置によれば、前記負
荷に要求される出力に関する指令を受け付ける受付手段
を備え、前記切換手段は、前記出力に関する指令が電力
を増加させる指令である場合、前記２つのブロックを直
列に接続し、前記出力に関する指令が電力効率を優先さ
せる指令である場合、前記２つのブロックを並列に接続
するので、外部からの指令によって切り換えることがで
きる。
【００５９】請求項５に係る電源装置によれば、前記蓄
電素子の電圧を所定電圧に制御して前記負荷に電力を供
給する電圧制御手段と、前記蓄電素子の電圧を検出する
電圧検出手段とを備え、該検出された電圧が所定電圧以
下である場合、前記切換手段は、前記２つのブロックの
接続を並列から直列に切り換えるので、残容量が少なく
なって個々のブロックの電圧が下がっても電圧制御手段
を作動させることができる。したがって、入力電圧範囲
の狭い電圧制御手段を用いることができる。
【００６０】請求項６に係る電気自動車によれば、請求
項１記載の電源装置を搭載し、該搭載された電源装置に
より前記負荷である電動モータに電力を供給し、該電動
モータにより駆動される車両の運転状態を検出する運転
状態検出手段を備え、該検出された運転状態に応じて、
前記切換手段は前記２つのブロックの接続を切り換える
ので、定速走行や急加速時など運転状態に適した電力供
給を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気自動車に搭載された第１の実施の形態にお
ける電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】コンデンサマネジメントＥＣＵ２１によって実
行される切換制御手順を示すフローチャートである。
【図３】モータコントロールＥＣＵ２５によって実行さ
れる第２の実施の形態における切換制御手順を示すフロ
ーチャートである。
【図４】コンデンサの出力電圧と放電時間との関係を示
すグラフである。
【図５】単純スイッチング回路の基本的構成を示す図で
ある。
【図６】コンデンサの出力と効率との関係を示すグラフ
である。
【図７】スイッチングレギュレータ回路の基本的構成を
示す図である。
【図８】コンデンサの出力と効率との関係を示すグラフ
である。
【図９】理想電力変換回路の基本的構成を示す図であ
る。
【図１０】コンデンサの出力と効率との関係を示すグラ
フである。
【図１１】入力平滑回路付きスイッチングレギュレータ
回路の基本的構成を示す図である。
【図１２】コンデンサの出力と効率との関係を示すグラ
フである。
【図１３】コンデンサの発熱量と出力との関係を示すグ
ラフである。
【図１４】コンデンサブロックを４個用いた場合におけ
るコンデンサの出力電圧と放電時間との関係を示すグラ
フである。
【図１５】電気自動車に搭載された第３の実施の形態に
おける電源装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】モータコントロールＥＣＵ２５によって実行
される切換制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 電源装置 ３、４ コンデンサブロック ７、８ 切換スイッチ １１ スイッチングレギュレータ １４ ＰＷＭドライバ １６ 電動モータ ２１ コンデンサマネジメントＥＣＵ ２５ モータコントロールＥＣＵ ２６ 各種センサ ２７、２８ コンデンサセル ２７ａ、２８ａ 電気二重層コンデンサ １２５ アクセル開度センサ １２８ 傾斜角センサ １３１ 出力予想マップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 浩司 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 浦辺 正信 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の電気二重層コンデンサを組み合わ
    せて蓄電素子とし、該蓄電素子の電力を負荷に供給する
    電源装置において、 前記蓄電素子は前記電気二重層コンデンサが直列に接続
    された少なくとも２つのブロックから構成され、該２つ
    のブロックの接続を前記負荷に要求される出力に基づい
    て直列あるいは並列に切り換える切換手段と、 前記蓄電素子に接続されたスイッチングレギュレータと
    を備えたことを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項２】 車両に搭載され、 該車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 該検出された運転状態に基づき、前記負荷に要求される
    出力を予測する出力予測手段とを備え、 前記切換手段は該予測される出力にしたがって切り換え
    ることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
  3. 【請求項３】 前記運転状態検出手段はアクセル開度セ
    ンサおよび傾斜角センサの少なくとも一方を備えたこと
    を特徴とする請求項２記載の電源装置。
  4. 【請求項４】 前記負荷に要求される出力に関する指令
    を受け付ける受付手段を備え、 前記切換手段は、 前記出力に関する指令が電力を増加させる指令である場
    合、前記２つのブロックを直列に接続し、 前記出力に関する指令が電力効率を優先させる指令であ
    る場合、前記２つのブロックを並列に接続することを特
    徴とする請求項１記載の電源装置。
  5. 【請求項５】 前記蓄電素子の電圧を所定電圧に制御し
    て前記負荷に電力を供給する電圧制御手段と、 前記蓄電素子の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、 該検出された電圧が所定電圧以下である場合、前記切換
    手段は、前記２つのブロックの接続を並列から直列に切
    り換えることを特徴とする請求項４記載の電源装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の電源装置を搭載し、 該搭載された電源装置により前記負荷である電動モータ
    に電力を供給し、 該電動モータにより駆動される車両の運転状態を検出す
    る運転状態検出手段を備え、 該検出された運転状態に応じて、前記切換手段は前記２
    つのブロックの接続を切り換えることを特徴とする電気
    自動車。
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