電気自動車

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【発明の名称】	電気自動車
【発明者】	【氏名】田端邦夫【住所又は居所】長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内【氏名】佐々木順基【住所又は居所】神奈川県横浜市港北区新吉田町４４１５－２株式会社東京アールアンドデー内【氏名】神崎実【住所又は居所】長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内【氏名】山越一成【住所又は居所】長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内【氏名】高城邦彦【住所又は居所】長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内【氏名】小池良和【住所又は居所】長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内【氏名】水越篤志【住所又は居所】神奈川県横浜市港北区新吉田町４４１５－２株式会社東京アールアンドデー内【氏名】佐藤武男【住所又は居所】神奈川県横浜市港北区新吉田町４４１５－２株式会社東京アールアンドデー内
【要約】	【課題】電気自動車においてキースイッチがオフの際に電力が供給される回路を最小限に限定することにより、消費電力を大幅に低減させ、継電器の必要性を解消することを目的とする。【解決手段】バッテリ電源に接続されて前記モータの回転を制御し、且つ前記電源と平行に配置され、バッテリ電源から直流電力を供給される第１及び第２直列半導体スイッチを有するインバータ装置を備えたコントローラと、電源と第1直列半導体スイッチとの間に設けられて当該電気自動車の駆動／停止モードを与えるスイッチ手段と、を備え、前記スイッチ手段がOFFにされて当該電気自動車が停止モードとなると、第２直列半導体スイッチの制御端子に信号が与えられて前記バッテリ電源の端子間の短絡を防止する駆動システムを有する電気自動車。

【特許請求の範囲】
【請求項１】駆動系として、バッテリ電源、モータ、モータの回転を制御する制御装置を備えた電気自動車において、前記バッテリ電源に接続されて前記モータの回転を制御し、且つ前記電源と平行に配置され、前記バッテリ電源から直流電力を供給される第１及び第２直列半導体スイッチを有するインバータ装置を備えたコントローラと、前記電源と前記第1直列半導体スイッチとの間に設けられて当該電気自動車の駆動／停止モードを与えるスイッチ手段と、を備え、更に、前記スイッチ手段がOFFにされて当該電気自動車が停止モードとなると、前記第２直列半導体スイッチの制御端子に信号が与えられて前記バッテリ電源の端子間の短絡を防止する駆動システムを有することを特徴とする電気自動車。
【請求項２】前記駆動システムは、前記スイッチ手段がOFFにされて当該電気自動車が停止モードとなると、前記第１直列半導体スイッチの制御端子には信号が与えられないことにより前記バッテリ電源の短絡を防止することを特徴とする、駆動システムを有する請求項１記載の電気自動車。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータを走行用動力とする電気自動車に関し、とりわけオートバイ、スクーター等の二輪車及び三輪車等に実施するのが好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】今や電気自動車の時代と言われている。電気自動車によって、大気汚染の７０％内外を占めるという自動車の排気ガスや、騒音等の環境問題は大半が解決し、また、石油資源の寿命も倍以上に延びると言われている。
【０００３】従来、電気自動車において、キースイッチがオフであるときにバッテリ端子間の短絡を防止するものとして、以下に示すものが知られている。
【０００４】図５は従来のモータ制御装置の駆動回路図である。ここでは、半導体スイッチとしてＭＯＳＦＥＴ、モータとしてブラシレスＤＣモータを用いたものを例に採って説明する。
【０００５】図５において１２１はバッテリである。インバータ装置１２２は半導体スイッチ１２７（１２７ａ～１２７ｆ）とダイオード１２８（１２８ａ～１２８ｆ）等からなり、半導体スイッチ１２７は制御回路１２５からの通電信号１２６によってオン・オフし、モータ１３１に通電する。導通する半導体スイッチは、ロータの位置を検出するエンコーダ１３２からのロータ位置信号１３３及びアクセル１３４の開度とから選択される。電源１２３はバッテリ１２１の電圧を適当な安定化された電圧に降圧する。但し、電源１２３はバッテリと独立な電源であってもかまわない。１２４はキースイッチである。
【０００６】半導体スイッチ１２７は、各々出力の絶縁された４個の電源１２９（１２９ａ～１２９ｆ）、及び各素子ごとに設けられる制御回路１３０（１３０ａ～１３０ｆ）とによってオン・オフされる。制御回路１３０は電源１２９から電力の供給を受け、電気的に絶縁された通電信号１２６に応じて半導体スイッチ１２７の制御端子に正又は負の電圧を印加する。該電圧が正であれば半導体スイッチ１２７はオン、負であればオフとなる。
【０００７】図７は制御回路１３０及び制御回路１２５の一部を具体的に示した回路図である。通電信号１２６はフォトカプラ２２６を用いて、光学的な信号として制御回路１３０に送信される。通電信号１２６はトランジスタ２２９がオンしている期間出力され、このときトランジスタ２２７がオン、トランジスタ２２８がオフとなり、半導体スイッチ１２７の制御端子には正の電圧が印加される。すなわち、半導体スイッチ１２７はオンとなる。逆にトランジスタ２２９がオフの期間は通電信号１２６は出力されず、このときトランジスタ２２７はオフ、トランジスタ２２８がオンとなり、半導体スイッチ１２７の制御端子には負の電圧が印加される。すなわち、半導体スイッチ１２７はオフとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、インバータ装置にバッテリ電圧が印加された状態では、バッテリと並列に接続される半導体スイッチ対のいずれかは必ず非導通とし、バッテリ端子間の短絡を防止することが不可欠である。したがって、半導体スイッチの制御端子に正又は負のいずれの電圧も与えられず、スイッチのオン・オフが定まらない状態でバッテリ電圧を印加することは危険であり、絶対に避けなければならない。そこで、この従来例では、キースイッチ１２４がオフされ、半導体スイッチの制御端子に電圧が与えられない際には、キースイッチ１２４と連動する継電器２３０が開成し、インバータ装置へのバッテリ電圧の入力も遮断されるように対策がとられている。しかし、一般に大電力を扱う電気自動車においては、継電器２３０は大型のものが必要とされ、車体の軽量化が要求される電気自動車にとっては好ましいものとは言いがたい。
【０００９】そこで、継電器を用いない方法として図６に示す他の従来例が知られている。図６では、インバータ装置１２２にはバッテリ電圧を印加したままとし、電源及び制御回路にはキースイッチ１２４の接点によらず常に電力が供給されるよう構成されている。このため、半導体スイッチ１２７の制御端子には常に的確な電圧が印加されるよう制御されており、バッテリの短絡が生じることはない。しかし、この技術では、キースイッチがオフであって、車両が走行不可能であるにも係わらず常に電力を消費し続けるため、限られた電力での長時間走行を余儀なくされる電気自動車にとっては、この消費電力を低減させることが実用化への必要不可欠な条件となる。
【００１０】以上の通り、図６に示される技術では、大電力を扱う電気自動車においては大型の継電器が必要となり、内燃機関を用いた車両以上に車体の軽量化が要求される電気自動車には好ましくない。一方、図７の技術では、キースイッチがオフであって、車両が走行不可能であるにも係わらず常に電力を消費し続けるため、限られた電力での長時間走行を余儀なくされる電気自動車にとっては、この消費電力を低減させることが実用化への必要不可欠な条件となる。
【００１１】そこで、本発明は、キースイッチがオフの際に電力が供給される回路を最小限に限定することにより、消費電力を大幅に低減させ、継電器の必要性を解消することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、駆動系として、バッテリ電源、モータ、モータの回転を制御する制御装置を備えた電気自動車において、前記バッテリ電源に接続されて前記モータの回転を制御し、且つ前記電源と平行に配置され、前記バッテリ電源から直流電力を供給される第１及び第２直列半導体スイッチを有するインバータ装置を備えたコントローラと、前記電源と前記第1直列半導体スイッチとの間に設けられて当該電気自動車の駆動／停止モードを与えるスイッチ手段と、を備え、更に、前記スイッチ手段がOFFにされて当該電気自動車が停止モードとなると、前記第２直列半導体スイッチの制御端子に信号が与えられて前記バッテリ電源の端子間の短絡を防止する駆動システムを有する電気自動車である。
【００１３】したがって、この発明によって、電気自動車の制御装置及び駆動装置等を保護することが図られ、更には、機器の破壊防止を図って、これが破壊により生じ得るトラブルを除去することが可能となるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は電気自動車の一実施例である電動二輪車を示すものである。以下、本明細書においては、電動二輪車（スクータを含む）を例にとって説明する。
【００１５】電動二輪車１は、従来のエンジン駆動による二輪車と同様に、車体２の前後に車輪３，４を備え、前輪３はハンドル５によって操縦され、また、後輪４はエンジンではなくモータ６によって駆動される。
【００１６】モータ６はバッテリ電源７により駆動し、制御装置８によってモータ回転が制御される。図１において、図示を省略したものもあるが、基本的にはハンドル５に設けられたアクセル・グリップ、ブレーキレバー、また、ブレーキ機構、動力伝達機構、サスベンション等は従来の二輪車と同じものを用いることができる。
【００１７】図２は本実施例によるモータ制御装置の駆動回路図を示すものである。この図において、キースイッチ１２４がオフであるとき、従来例である図６２においてはすべての回路に電力が供給されていたのに対し、本実施例では、制御回路１２５，電源１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，制御回路１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃへは電力の供給がなされていない。
【００１８】図２において、キースイッチ１２４がオフのとき、電源１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃには電力が供給されない。すなわち、制御回路１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃが動作しないことから、バッテリのプラス端子側に接続された半導体スイッチ１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃは制御端子に正又はは負のいずれの電圧も印加されず、オン、オフが不定の状態となる。しかし、このとき電源１２９ｄは給電されているので制御回路１３０ｄ，１３０ｅ，１３０ｆは動作しており、且つ、制御回路１２５には電力が供給されないことから図７のトランジスタ２２８がオンせず、通電信号１２６は出力されないため、バッテリのマイナス端子側の半導体スイッチ１２７ｄ，１２７ｅ，１２７ｆは制御端子に負の電圧が印加され、オフ状態となる。以上のように、制御回路１２５を含む回路の大部分に電力が供給されていないにも係わらず、バッテリ端子間の短絡は確実に回避されることになる。このとき電力を消費するのは、電源１２３、電源１２９ｄと制御回路１３０ｄ，１３０ｅ，１３０ｆ及び半導体スイッチ１２７ｄ，１２７ｅ，１２７ｆの制御端子だけであり、その消費電力は極めて小さく抑制されるため、実用上十分無視し得る値となる。
【００１９】図３は本実施例の他の態様を示すものである。前例ではキースイッチがオフのときに給電される電源を電源１２９ｄとしたが、図３の場合は、電源１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃに給電し、電源１２９ｄはキースイッチ１２４がオンのときのみ給電されるように変更したものである。動作は前例に示したものと同様である。
【００２０】図４は本実施例の更に他の態様を示すものである。図２の場合は、電源１２９ｄは電源１２３から電力の供給を受けていたが、図４では、バッテリ１２１から電力の供給を受けるように変更したものである。電源１２３の損失を考慮した場合、図４に示すように、電源１２９ｄはバッテリ１２１から直接給電された方が有利であるといえる。
【００２１】なお、以上の実施例では、モータにブラシレスＤＣモータ、また、インバータ装置内部の半導体スイッチにＭＯＳＦＥＴを用いたものを示したが、これに限られずに、例えばモータは誘導モータ等であっても、また、半導体スイッチはバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等の他の素子であってもよい。
【００２２】この発明によれば、キースイッチがオフの状態で電力が供給される回路は、バッテリの短絡を回避するに必要な最小限の部分に限定されるため、消費電力が大幅に低減される。この結果、継電器を用いてバッテリの出力を遮断する必要性は解消され、車体の軽量化を図ることが可能となるものである。

【出願人】	【識別番号】０００００２３６９【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社【住所又は居所】東京都新宿区西新宿２丁目４番１号【識別番号】０００１５１２７６【氏名又は名称】株式会社東京アールアンドデー【住所又は居所】東京都港区六本木二丁目４番５号
【出願日】	平成５年５月１１日（１９９３．５．１１）
【代理人】	【識別番号】１０００８２７８４【弁理士】【氏名又は名称】森正澄
【公開番号】	特開２００３－３０４６０７（Ｐ２００３－３０４６０７Ａ）
【公開日】	平成１５年１０月２４日（２００３．１０．２４）
【出願番号】	特願２００２－１３００５５（Ｐ２００２－１３００５５）