| 【発明の名称】 |
電気自動車および充電装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】棚橋 茂雄
|
| 【要約】 |
【課題】車両走行条件に適したアクセルの操作レスポンスが得られる電気自動車の提供。
【解決手段】電気自動車Ａは、走行用のＤＣブラシレスモータ１と、車載バッテリ２１、２２と、これら車載バッテリ２１、２２から電力供給を受けアクセルの踏み量に対応したアクセル信号１２１に基づいてＤＣブラシレスモータ１を通電制御するインバータ回路１１と、車載バッテリ２１、２２を直列接続、並列接続にする切替スイッチ３１、３２とを備え、車両走行条件に応じて切替スイッチ３１、３２とを切り替える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行用のモータと、複数の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいて前記モータを通電制御するモータ駆動回路と、複数の車載バッテリの接続状態を切り替える切替スイッチとを備え、車両走行条件に応じて前記切替スイッチを切り替えることを特徴とする電気自動車。
【請求項２】 走行用のモータと、第１、第２の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいて前記モータを通電制御するモータ駆動回路と、第２端子に前記第２の車載バッテリの一方極を接続し、共通端子に前記第１の車載バッテリの一方極および前記モータ駆動回路の入力側を接続した第１の切替スイッチと、前記第１の切替スイッチと連動して切り替わるとともに、第１端子に前記第２の車載バッテリの一方極を接続し、第２端子に前記第２の車載バッテリの他方極を接続し、共通端子が前記第１の車載バッテリの他方極に接続される第２の切替スイッチとを備え、車両走行条件に応じて前記第１、第２の切替スイッチを切り替えることを特徴とする電気自動車。
【請求項３】 走行用のモータと、第１、第２、第３、第４の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいて前記モータを通電制御するモータ駆動回路と、前記第１、第２、第３、第４の車載バッテリを全て並列に接続する第１の状態と、前記第１、第２の車載バッテリを並列に接続したものと前記第３、第４の車載バッテリを並列に接続したものとを直列に接続する第２の状態と、前記第１、第２、第３、第４の車載バッテリを全て直列に接続する第３の状態とを切り替える切替スイッチとを備え、車両走行条件に応じて前記切替スイッチを切り替えることを特徴とする電気自動車。
【請求項４】 前記切替スイッチの切り替えは、前記アクセルが踏まれていない場合のみ可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の電気自動車。
【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何れかの電気自動車に装着して使用する充電装置であって、エンジンと、該エンジンによって駆動される発電機と、車載バッテリ数に等しい独立した出力系統を有し、入力側を前記発電機に電気接続した充電回路と、各車載バッテリの充電状態を考慮して前記エンジンの出力を制御するエンジン制御器とを備える充電装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行用のモータを車載バッテリの電力で廻して走行する電気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】走行用のモータと、車載バッテリと、車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいてモータを通電制御するモータ駆動回路とを備えた電気自動車が従来より知られている。そして、電気自動車は、ＡＣ- １００Ｖ等を使用して充電している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電気自動車は、高速道路では高速走行が要求され、狭い道や車庫入れでは低速走行が要求され、満員乗車時や上り坂では高負荷走行が要求される。このため、例えば、狭い道で誤ってアクセルを強く踏み込むと急加速してしまうので、運転手は、車両が走行する車両走行状態に応じてアクセルの踏み量を調整していた。また、電気自動車の車載バッテリを充電するための電気スタンドが一つの県に２〜３カ所しかないので、バッテリの残容量を気にしながら運転する必要があった。
【０００４】本発明の第１の目的は、車両走行条件に適したアクセルの操作レスポンスが得られる電気自動車の提供にある。本発明の第２の目的は、車両走行条件に適したアクセルの操作レスポンスが得られ、且つバッテリ上がりを防止した電気自動車の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、本発明は、以下の構成を採用した。
（１）電気自動車は、走行用のモータと、複数の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいて前記モータを通電制御するモータ駆動回路と、複数の車載バッテリの接続状態を切り替える切替スイッチとを備え、車両走行条件に応じて前記切替スイッチを切り替える。
【０００６】（２）電気自動車は、走行用のモータと、第１、第２の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいて前記モータを通電制御するモータ駆動回路と、第２端子に前記第２の車載バッテリの一方極を接続し、共通端子に前記第１の車載バッテリの一方極および前記モータ駆動回路の入力側を接続した第１の切替スイッチと、前記第１の切替スイッチと連動して切り替わるとともに、第１端子に前記第２の車載バッテリの一方極を接続し、第２端子に前記第２の車載バッテリの他方極を接続し、共通端子が前記第１の車載バッテリの他方極に接続される第２の切替スイッチとを備え、車両走行条件に応じて前記第１、第２の切替スイッチを切り替える。
【０００７】（３）電気自動車は、走行用のモータと、第１、第２、第３、第４の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいて前記モータを通電制御するモータ駆動回路と、前記第１、第２、第３、第４の車載バッテリを全て並列に接続する第１の状態と、前記第１、第２の車載バッテリを並列に接続したものと前記第３、第４の車載バッテリを並列に接続したものとを直列に接続する第２の状態と、前記第１、第２、第３、第４の車載バッテリを全て直列に接続する第３の状態とを切り替える切替スイッチとを備え、車両走行条件に応じて前記切替スイッチを切り替える。
【０００８】（４）電気自動車は、上記（１）〜（３）の構成を有し、前記切替スイッチの切り替えは、前記アクセルが踏まれていない場合のみ可能である。
【０００９】（５）上記（１）〜（４）の何れかの電気自動車に装着して使用する充電装置であって、エンジンと、該エンジンによって駆動される発電機と、車載バッテリ数に等しい独立した出力系統を有し、入力側を前記発電機に電気接続した充電回路と、各車載バッテリの充電状態を考慮して前記エンジンの出力を制御するエンジン制御器とを備える。
【００１０】
【作用及び発明の効果】〔請求項１について〕電気自動車は、走行用のモータと、複数の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいてモータを通電制御するモータ駆動回路と、複数の車載バッテリの接続状態を切り替える切替スイッチとを備える。高速走行が要求される高速道路では、複数の車載バッテリが直列接続される様に切替スイッチを手動または自動で切り替える。
【００１１】また、低速走行が要求される狭い道や車庫入れでは、複数の車載バッテリが並列接続される様に切替スイッチを手動または自動で切り替える。さらに、高負荷走行が要求される満員乗車時や上り坂では、車載バッテリを並列接続した組が作られ、この組が直列接続される様に切替スイッチを手動または自動で切り替える。これにより、電気自動車は、車両が走行する車両走行状態に適したアクセルの操作レスポンスが得られ、使い勝手が良い。
【００１２】〔請求項２について〕電気自動車は、走行用のモータと、第１、第２の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいてモータを通電制御するモータ駆動回路と、第２端子に第２の車載バッテリの一方極を接続し、共通端子に第１の車載バッテリの一方極およびモータ駆動回路の入力側を接続した第１の切替スイッチと、第１の切替スイッチと連動して切り替わるとともに、第１端子に第２の車載バッテリの一方極を接続し、第２端子に第２の車載バッテリの他方極を接続し、共通端子が第１の車載バッテリの他方極に接続される第２の切替スイッチとを備える。
【００１３】高速走行が要求される高速道路では、第１、第２の切替スイッチの各共通端子が各第１端子に接続される様に、第１、第２の切替スイッチを手動または自動で切り替えて第１、第２の車載バッテリを直列接続にする。また、低速走行が要求される狭い道や車庫入れでは、第１、第２の切替スイッチの各共通端子が各第２端子に接続される様に、第１、第２の切替スイッチを手動または自動で切り替えて第１、第２の車載バッテリを並列接続にする。これにより、電気自動車は、車両が走行する車両走行状態に適したアクセルの操作レスポンスが得られ、使い勝手が良い。
【００１４】〔請求項３について〕電気自動車は、走行用のモータと、第１、第２、第３、第４の車載バッテリと、これら車載バッテリから電力供給を受け、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号に基づいてモータを通電制御するモータ駆動回路と、第１、第２、第３、第４の車載バッテリを全て並列に接続する第１の状態と、第１、第２の車載バッテリを並列に接続したものと第３、第４の車載バッテリを並列に接続したものとを直列に接続する第２の状態と、第１、第２、第３、第４の車載バッテリを全て直列に接続する第３の状態とを切り替える切替スイッチとを備える。
【００１５】高速走行が要求される高速道路では、切替スイッチを第３の状態に手動または自動で切り替えて、第１、第２、第３、第４の車載バッテリを全て直列に接続する。また、低速走行が要求される狭い道や車庫入れでは、切替スイッチを第１の状態に手動または自動で切り替えて、第１、第２、第３、第４の車載バッテリを全て並列に接続する。さらに、高負荷走行が要求される満員乗車時や上り坂では、切替スイッチを第２の状態に手動または自動で切り替えて、第１、第２の車載バッテリを並列に接続したものと第３、第４の車載バッテリを並列に接続したものとを直列に接続する。これにより、電気自動車は、車両が走行する車両走行状態に適したアクセルの操作レスポンスが得られ、使い勝手が良い。
【００１６】〔請求項４について〕アクセルが踏まれている場合に切替スイッチが切り替わると、切り替わりと同時に電気自動車が急に加速したり減速する。請求項４の構成を有する電気自動車は、アクセルが踏まれていない場合のみ切替スイッチの切り替えが可能であるので急加速や急減速が起きず安全である。
【００１７】〔請求項５について〕発電機は、エンジンによって駆動されて発電する。入力側を発電機に電気接続した充電回路は、車載バッテリ数に等しい独立した出力系統からバッテリ充電用の電力を出力する。エンジン制御器は、各車載バッテリの充電状態を考慮してエンジンの出力を制御する。
【００１８】充電回路は、車載バッテリ数に等しい独立した出力系統を有するので、切替スイッチの位置（車載バッテリの接続状態）に係わらず、全ての車載バッテリを確実に充電することができる。各車載バッテリの充電状態を考慮してエンジン制御器がエンジンの出力を制御するので、常に車載バッテリを満充電に近い状態に維持できるとともに、エンジンを作動させるための燃料の無駄な消費を抑えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の第１実施例（請求項１、２、５に対応）を図１〜図３に基づいて説明する。図に示す如く、電気自動車Ａは、走行用のＤＣブラシレスモータ１と、車載バッテリ２１、２２と、車載バッテリ２１、２２から電力供給を受けＤＣブラシレスモータ１を通電制御するインバータ回路１１と、アクセルの踏み量に対応したアクセル信号１２１に基づいてインバータ回路１１を通電制御する制御回路１２と、車載バッテリ２１、２２の接続状態を切り替える切替スイッチ３１、３２とを備える。この電気自動車Ａには、オプションとして、車載バッテリ２１、２２を充電するための充電装置４が用意されている。
【００２０】車載バッテリ２１、２２は、大容量（２００Ａｈ／５ｈ）の鉛蓄電池であり、各バッテリの端子電圧は約１５０Ｖである。そして、車載バッテリ２１の(+) 極２１１、(-) 極２１２は、充電端子４０の端子４０１、４０２に電気接続され、車載バッテリ２２の(+) 極２２１、(-) 極２２２は、充電端子４０の端子４０３、４０４に電気接続されている。
【００２１】インバータ回路１１は、６個のＩＧＢＴ及びフライホイールダイオードをブリッジ接続した公知の回路である。制御回路１２は、電流センサ１２０からの信号及びアクセル（図示せず）の踏み量に対応したアクセル信号１２１に基づいてインバータ回路１１を制御する。
【００２２】切替スイッチ３１は、第２端子３１２（図示並列）を車載バッテリ２２の(+)極２２１に接続し、共通端子３１０を車載バッテリ２１の(+) 極２１１およびインバータ回路１１の入力側に接続している。また、切替スイッチ３１は、何処にも接続しない第１端子３１１（図示直列）および第３端子３１３（図示ＯＦＦ）を備える。
【００２３】切替スイッチ３２は、第１端子３２１を車載バッテリ２２の(+) 極２２１に接続し、第２端子３２２を車載バッテリ２２の(-) 極２２２に接続し、共通端子３２０を車載バッテリ２１の(-) 極２１２に接続している。また、切替スイッチ３２は、通常の自動車のキーオフに相当する、何処にも接続しない第３端子３２３（図示ＯＦＦ）を備える。切替スイッチ３１、３２は、運転席の適所に取り付けられた操作レバー（図示せず）の操作によって連動して切り替わる。
【００２４】充電装置４は、エンジン４１と、該エンジン４１によって駆動される発電機４２と、入力側を発電機４２に電気接続した充電回路４３と、エンジン４１の出力を制御するエンジン制御器４４、燃料タンク（図示せず）と、基台４５とを備える。 この充電装置４は、図３に示す様に、電気自動車Ａのボンネット４００内の取付台４１０に、ボルト４１３とナット（図示せず）とにより取り付けることができる。この場合には、後述するコネクタ４６を充電端子４０に嵌め込んで電気接続する。
【００２５】エンジン４１は、ガソリンや軽油等の燃料を使用し、エンジン制御器４４が出力する信号に応じた回転数で回転軸が回転する。なお、エンジン４１が出す排気ガスは、排気管４１１、穴４１２を介して車外に排出される。
【００２６】充電回路４３は、図２に示す様に、二系統の独立した充電電力を取り出すためのワイヤー４３１、４３２を有する。なお、図３に示す様に、ワイヤー４３１、４３２の先端にコネクタ４６を電気接続している。
【００２７】つぎに、電気自動車Ａの利点を作動とともに述べる。低速走行が要求される、狭い道を走行する場合や車庫入れを行う場合には、運転席の適所に取り付けられた操作レバーを手動で“並列”位置にセットし、第１の切替スイッチ３１、第２の切替スイッチ３２の共通端子３１０、３２０を第２端子３１２、３２２に電気接続して車載バッテリ２１、２２を並列接続にする。この場合、インバータ回路１１は、車載バッテリ２１、２２から電力供給を受けてＤＣブラシレスモータ１を通電制御し、電気自動車Ａはアクセルの踏み量に対応した低速度で走行する。なお、“並列”位置では、誤ってアクセルを強く踏み込んでも急加速しないので安全である。
【００２８】また、高速走行が要求される高速道路に入る場合には、運転席の適所に取り付けられた操作レバーを手動で“直列”位置にセットし、第１の切替スイッチ３１、第２の切替スイッチ３２の共通端子３１０、３２０を第１端子３１１、３２１に電気接続して車載バッテリ２１、２２を直列接続にする。
【００２９】この場合、インバータ回路１１は、車載バッテリ２１、２２から電力供給を受けてＤＣブラシレスモータ１を通電制御し、電気自動車Ａはアクセルの踏み量に対応した高速度で走行する。
【００３０】電気自動車Ａは、車両が走行する車両走行状態に適したアクセルの操作レスポンスが得られ、使い勝手が良い。また、“並列”位置では、誤ってアクセルを強く踏み込んでも急加速しないので安全である。
【００３１】充電装置４を取り付けた場合には、充電回路４３が二系統の独立した充電電力を出力するので、電気自動車Ａは、車両の走行状態（走行中／停車中）、および切替スイッチの位置（並列／直列）に係わらず、車載バッテリ２１、２２を常に満充電状態にすることができる。
【００３２】充電装置４は着脱自在であるので、電気自動車Ａを電気スタンドの近くで運転する場合には取り外して車両重量を軽くすることができる。また、電気スタンドの近くでのみ使用する使用者の場合には、充電装置４を付けずに電気自動車Ａを購入することができ購入金額を低く抑えることができる。
【００３３】なお、図２に示す充電装置４以外に、ソーラーパネルや風力発電機等で発電した電力で車載バッテリ２１、２２を充電しても良い。この場合、充電回路の出力系統が一系統しかない場合には、切替スイッチ３１、３２を第３端子３１３、３２３に切り替え、充電容量の不均一を防止するため、車載バッテリ２１、２２を交互に充電する。なお、車載バッテリが一系統で充電装置を持たない通常の電気自動車であっても、ボンネットやトランク等に取り付けスペースがある場合には、充電装置４を着脱自在に搭載することができる。
【００３４】つぎに、本発明の第２実施例（請求項１、３、４に対応）を図４に基づいて説明する。電気自動車Ｂは以下の構成以外は電気自動車Ａと同じである。車載バッテリ５１、５２、５３、５４は、大容量（１００Ａｈ／５ｈ）の鉛蓄電池であり、各バッテリの端子電圧は約７５Ｖである。また、６００はメインスイッチである。
【００３５】そして、車載バッテリ５１、５２、５３、５４の(+) 極５１１、(-) 極５１２は、充電端子５０の端子５０１、５０２に電気接続され、車載バッテリ５２の(+) 極５２１、(-) 極５２２は、充電端子５０の端子５０３、５０４に電気接続され、車載バッテリ５３の(+) 極５３１、(-) 極５３２は、充電端子５０の端子５０５、５０６に電気接続され、車載バッテリ５４の(+) 極５４１、(-) 極５４２は、充電端子５０の端子５０７、５０８に電気接続されている。
【００３６】６１、６２、６３は大容量のリレー接点であり、運転席の適所に取り付けられた操作スイッチ６の操作によってリレー切替回路６０から発せられるリレー切替信号に基づいて下記に示す様に切り替わる。なお、リレー切替回路６０はアクセル信号１２１が出ていない状態（アクセルが踏まれていない状態）の場合に限り、操作スイッチ６の操作を有効にしている。
【００３７】ｖ位置では、リレー接点６１、６２、６３は全て非励磁側（図示位置）。２ｖ位置では、リレー接点６１、６２は共に非励磁側（図示位置）、リレー接点６３は励磁側。４ｖ位置では、リレー接点６１、６２、６３は全て励磁側。
【００３８】つぎに、電気自動車Ｂの利点を作動とともに述べる。低速走行が要求される、狭い道を走行する場合や車庫入れを行う場合には、アクセルペダルから足を離した状態で、運転席の適所に取り付けられた操作スイッチ６を手動で“ｖ”位置にセットし、リレー接点６１、６２、６３を全て非励磁側（図示位置）にして車載バッテリ５１、５２、５３、５４を並列接続にする。
【００３９】この場合、インバータ回路１１は車載バッテリ５１、５２、５３、５４から電圧ｖの電力供給を受けてＤＣブラシレスモータ１を通電制御し、電気自動車Ｂは、図５のグラフ（“ｖ”のカーブ）に示す様にアクセルの踏み量に対応した低速度で走行する。なお、“ｖ”位置では、誤ってアクセルを強く踏み込んでも急加速しないので安全である。
【００４０】高負荷走行が要求される満員乗車時や上り坂では、アクセルペダルから足を離した状態で、運転席の適所に取り付けられた操作スイッチ６を手動で“２ｖ”位置にセットし、リレー接点６１、６２を共に非励磁側（図示位置）、リレー接点６３を励磁側にする。これにより、車載バッテリ５１、５２を並列に接続したものと車載バッテリ５３、５４を並列に接続したものとが直列に接続される。
【００４１】この場合、インバータ回路１１は、車載バッテリ５１、５２、５３、５４から電圧２ｖの電力供給を受けてＤＣブラシレスモータ１を通電制御し、電気自動車Ｂは、図５のグラフ（“２ｖ”のカーブ）に示す様にアクセルの踏み量に対応した中速度で走行する。この“２ｖ”位置では、高いトルクと適度な速度が得られる。
【００４２】高速走行が要求される高速道路に入る場合には、アクセルペダルから足を離した状態で、運転席の適所に取り付けられた操作スイッチ６を手動で“４ｖ”位置にセットし、リレー接点６１、６２、６３を全て非励磁側にする。これにより、車載バッテリ５１、５２、５３、５４が直列に接続される。
【００４３】この場合、インバータ回路１１は、車載バッテリ５１、５２、５３、５４から電圧４ｖの電力供給を受けてＤＣブラシレスモータ１を通電制御し、電気自動車Ｂは、図５のグラフ（“４ｖ”のカーブ）に示す様にアクセルの踏み量に対応した高速度で走行する。この“４ｖ”位置では、速い速度が得られる。
【００４４】電気自動車Ｂは、車両が走行する車両走行状態に適したアクセルの操作レスポンスが得られ、使い勝手が良い。また、“ｖ”位置では、誤ってアクセルを強く踏み込んでも急加速しないので安全である。
【００４５】更に、充電回路が四系統の独立した充電電力を出力する、充電装置４に相当する充電装置を取り付けた場合には、車両の走行状態（走行中／停車中）、および操作スイッチ６の位置に係わらず、車載バッテリ５１、５２、５３、５４を常に満充電状態にすることができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９７０８３１９４
【氏名又は名称】棚橋 茂雄
|
| 【出願日】 |
平成１１年１０月１９日（１９９９．１０．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８００４５
【弁理士】
【氏名又は名称】石黒 健二
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−１１９８１３（Ｐ２００１−１１９８１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２７日（２００１．４．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９６３７２ |
|