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JPH06233408A - 電動車用モータ給電装置 - Google Patents

電動車用モータ給電装置

Info

Publication number
JPH06233408A
JPH06233408A JP5037443A JP3744393A JPH06233408A JP H06233408 A JPH06233408 A JP H06233408A JP 5037443 A JP5037443 A JP 5037443A JP 3744393 A JP3744393 A JP 3744393A JP H06233408 A JPH06233408 A JP H06233408A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
power
drive circuit
motor drive
power supply
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
JP5037443A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Kawaguchi
健治 川口
Masayuki Toriyama
正雪 鳥山
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 JP5037443A priority Critical patent/JPH06233408A/ja
Priority to EP94101491A priority patent/EP0609847B1/en
Priority to KR1019940001837A priority patent/KR0132277B1/ko
Priority to DE69405595T priority patent/DE69405595T2/de
Priority to ES94101491T priority patent/ES2108307T3/es
Priority to CN94101044A priority patent/CN1033437C/zh
Publication of JPH06233408A publication Critical patent/JPH06233408A/ja
Priority to US08/683,423 priority patent/US5828192A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動車のモータ駆動回路内の平滑用コンデン
サの電荷が外部に放電されないようにするとともに、主
電流を供給する経路の配線長を短縮して不要な電力損失
を軽減させることのできるモータ給電装置を提供する。 【構成】 電源平滑用のコンデンサ３４と複数の半導体
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６とを備え直流電源を交流電
源へ変換してモータ２０に電力を供給するモータ駆動回
路３０をモータ２０と一体的に形成するとともに、この
モータ駆動回路３０を収容するケース３１内に電磁リレ
ー３２を設け、この電磁リレー３２の接点３２ａを介し
てモータ駆動回路３０への電源供給を断・接するよう構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電動二輪車等の電動車
のモータ給電装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】直流ブラシレスモータとその駆動回路を
一体化することで電力系統の配線の短縮化ならびに形状
の小形化を図った電動車用パワーユニットを、本出願人
は特願平３−２９３６９３号で提案している。
【０００３】図７は従来のモータ給電装置の回路構成図
である。従来のモータ給電装置１０１は、モータ１０２
と一体的に配置されたモータ駆動回路１０３と走行用バ
ッテリ１０４との間にパワーリレーユニット１０５を設
け、このパワーリレーユニット１０５内のパワーリレー
１０６の一方の接点１０６ａを介してモータ駆動回路１
０３への直流供給を断・接するとともに、モータ駆動回
路１０３への給電を停止している状態では、他方の接点
１０６ｂならびに放電用抵抗１０７を介してモータ駆動
回路１０３内の平滑用コンデンサ１０３ａの電荷を放電
させることで、接続端子１０５ａ，１０３ｂ等に手を触
れた場合でも電撃を受けないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のモー
タ給電装置１０１は、モータ駆動回路１０３と走行用バ
ッテリ１０４との間にパワーリレーユニット１０５を介
設しているため、電源の供給を断・接するための接点１
０６ａ以外に、モータ駆動回路１０３内の平滑用コンデ
ンサ１０３ａの電荷放電を制御するための接点１０６ｂ
が必要であり、パワーリレー１０６の小型化が困難であ
った。
【０００５】また、平滑用コンデンサ１０３ａが完全に
放電している状態で、パワーリレー１０６の接点１０６
ａが閉状態になると、平滑用コンデンサ１０３ａへの充
電電流が大きな値となり接点１０６ａが損傷する虞れが
ある。このため、コンビネーションスイッチ１０８が閉
状態に操作されると、まず充電用抵抗１０９ならびに逆
流用ダイオード１１０を介して平滑用コンデンサ１０３
ａに電流を制限した状態で充電を行なうとともに、充電
用抵抗１０９と逆流用ダイオード１１０との接続点から
パワーリレー１０６の巻線１０６ｃへ給電することで、
平滑用コンデンサ１０３ａへの充電に伴ってパワーリレ
ー１０６の巻線１０６ｃに供給される電圧がパワーリレ
ー１０６の感動電圧に達した時点でパワーリレー１０６
が動作し、接点１０６ａが切替わるようにすることで、
接点１０６ａ閉時の突入電流を軽減させて接点１０６ａ
の保護を図っている。
【０００６】しかし、このような回路構成でさらに他方
の接点１０６ｂを介して安定化電源回路１１１へ給電
し、図示しない制御回路等へ安定化電源出力を供給する
構成の場合、主電流を制御する接点１０６ａが閉路する
よりも前に他方の接点１０６ｂが切り替わってしまう
と、安定化電源１１１への電源供給は充電用抵抗１０９
によって電流制限されているため、所望の安定化電源出
力が得られない。このため、各接点間に所定の接点動作
順序が必要になり、接点機構に高い寸法精度が要求させ
るため、パワーリレー１０６が高価になるという問題が
ある。
【０００７】また、従来のモータ給電装置１０１は、パ
ワーリレーユニット１０５が比較的大型になることか
ら、モータ駆動回路１０３や走行用バッテリ１０４の近
傍に配置することが困難で、コンビネーションスイッチ
等を備えるコントロールボックス部等にパワーリレーユ
ニット１０５を実装しているため、主電流を供給するた
めの配線長が長くなり、不要な電力損失を生ずるという
問題がある。
【０００８】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、平滑用コンデンサの電荷が外部に放電
されないようにするとともに、主電流を供給する経路の
配線長を短縮して不要な電力損失を軽減させることので
きるモータ給電装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る電動車用モータ給電装置は、電源平滑用
のコンデンサと複数の半導体スイッチング素子とを備え
直流電源を交流電源へ変換してモータに電力を供給する
モータ駆動回路をモータと一体的に形成するとともに、
このモータ駆動回路を収容するケース内に電磁リレーを
設け、この電磁リレーの接点を介してモータ駆動回路へ
の電源供給を断・接するよう構成したことを特徴とす
る。
【００１０】なお、モータ駆動回路を収容するケース内
の下端付近の電磁リレーを内装するとともに、ケースの
下端に開口部を形成してもよい。
【００１１】
【作用】モータ駆動回路を収容するケース内に電磁リレ
ーを備えたので、主電流の供給経路が短縮される。よっ
て、不要な電力損失が生じない。また、電磁リレーの接
点を介して電源供給を断・接するので、接点が開路して
いる状態では給電側と平滑用コンデンサとの間が完全に
開路される。よって、平滑用コンデンサの電荷が外部へ
放電されることがない。
【００１２】なお、モータ駆動回路を収容するケースの
下端付近に電磁リレーを実装し、その下端に開口部を形
成することで、電磁リレー実装部を呼吸可となる構造に
でき、また、ケース内の水抜きも可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明に係る電動車用モータ給電
装置の回路構成図、図２は同モータ給電装置を備えた電
動二輪車の側面図である。
【００１４】図２に示すように、電動二輪車１は、側面
視略Ｕ字状の車体フレーム２を有し、この車体フレーム
２はフロントフレーム２ｆ、センタフレーム２ｃおよび
リアフレーム２ｒからなる。車体フレーム２は、フロン
トカバー３ｆ、レッグシールド３ａ、ステップフロア３
ｂ、リアカバー３ｒおよびアンダカバー３ｃからなる合
成樹脂製のボディ３によって覆われる。
【００１５】フロントフレーム２ｆの前部にヘッドチュ
ーブ４が固着され、このヘッドチューブ４にフロントフ
ォーク５を介して前輪６ｆが操向ハンドル７による操向
を可能に支持されている。ヘッドチューブ４にはコント
ロールボックス８が取り付けられ、このコントロールボ
ックス８の内部にはＥＣＵ等からなるコントローラが収
容されている。
【００１６】センタフレーム２ｆには、複数のバッテリ
を収容したバッテリボックス９が取り付けられている。
センタフレーム２ｆの後部に電動車用パワーユニット１
０が図示しないピボット軸によって揺動自在に支持され
ている。電動車用パワーユニット１０は、後輪６ｒを回
転自在に支持している。また、電動車用パワーユニット
１０の後部と車体フレーム２との間にはクッションユニ
ット１１が介設されている。
【００１７】リアカバー３ｒはリアフレーム２ｒに固定
されている。リアカバー３ｒは、上部が開口した略中空
筒状をなし、上部にシート１２が開口を閉止可能に支持
されている。シート１２は、前部がヒンジ等でリアカバ
ー３ｒの上部に取り付けられ、着座可能な状態でリアカ
バー３ｒの開口を閉止し、また、前方に倒された状態で
リアカバー３ｒの開口を開放する。
【００１８】リアカバー３ｒ内には、後輪６ｒの斜前上
方にトランクボックス１３と充電ボックス１４とが前後
に収容される。トランクボックス１３は上部が開口さ
れ、この上部開口がシート１２で開閉自在に覆われる。
このトランクボックス１３はヘルメットを収容可能な容
積を有する。
【００１９】充電ボックス１４は前部が上方に突出した
側面視略Ｌ字状をなし、前上部が開口する。この充電ボ
ックス１４は内部に商用電源からの充電用の充電器を収
容し、前上部開口がリッド１５で開閉可能に覆われる。
リッド１５には一面に充電回路１６が設けられ、この充
電回路１６を介してバッテリボックス９内のバッテリを
充電する。
【００２０】なお、図２中の符号１７はリアカバー３ｒ
内に配置された吸気ダクトであり、吸気ダクト１７は一
端が電動車用パワーユニット１０の冷却風導入口に接続
され、他端がリアカバー３ｒ内に開口する。
【００２１】図３は図２に示した電動車用パワーユニッ
トのＡ−Ａ線断面図である。電動車用パワーユニット１
０は、モータ２０と、モータ駆動回路３０と、無段変速
機４０と、減速機構５０とが、ケース本体１８を基体と
して一体的に組み付けられている。ケース本体１８は、
アルミニウム合金等を鋳造して成形されている。
【００２２】ケース本体１８の前部右側にモータ２０の
一部を収容するための凹部１８ａ形成している。そし
て、この凹部１８ａに、略円筒形状のモータケース２１
を複数のボルト１９等で連結固定してモータ室２０ａを
形成し、このモータ室２０ａ内に３相ブラシレス型のモ
ータ２０を配設している。
【００２３】このモータ２０は、磁石からなるロータ２
２が固設された回転軸２３と、３つのステータコイル
（巻線）２４とからなる。回転軸２３は、各軸受２５，
２６によって回転自在に架設されている。回転軸２３
は、図示左端が変速機室４０ａ内の無段変速機４０と連
結されている。また、回転軸２３の右端に近接して、回
転軸２３の回転位置ならびに回転速度を検出するための
回転センサ２７を配置している。なお、回転センサ２７
は、ＭＲ素子等の磁気感応素子を複数備え、回転軸２３
の端部に位置決めされて固着された磁石の磁界を検出す
るよう構成している。
【００２４】さらに、回転軸２３には冷却ファン２８を
取り付けている。そして、この冷却ファン２８の回転に
よって、モータ駆動回路３０部を介して図２に示した吸
気ダクト１７から冷却風をモータ室２０ａに導入すると
ともに、モータ室２０ａと変速機室４０ａとを区画する
仕切壁１８ｂに形成された複数の通風孔１８ｃを通して
冷却風を変速機室４０ａへ送り出すようにしている。
【００２５】無段変速機４０は、駆動プーリ４１と従動
プーリ４２との間に無端ベルト４３を掛装して構成され
る。駆動プーリ４１は、モータ２０の回転軸２３に設け
られる。従動プーリ４２は、減速機構５０の入力軸５１
に回転自在に設けられたスリーブ５２に取り付けてい
る。この従動プーリ４２は、入力軸５１に第１遠心クラ
ッチ４４と第２遠心クラッチ４５とを並列に介して連結
される。
【００２６】駆動プーリ４１は、回転軸２３に固定され
た固定側プーリ半体４１ａと、回転軸２３の軸方向に移
動可能に設けられた可動側プーリ半体４１ｂとから構成
される。この駆動プーリ４１は、可動側プーリ半体４１
ｂがウエィト４６ａを有するガバナ機構４６によって駆
動されて軸方向へ移動し、回転軸２３の回転速度に応じ
て無端ベルト４３の巻掛径が変化する。
【００２７】同様に従動プーリ４２は、スリーブ５２に
固設された固定側プーリ半体４２ａと、スリーブ５２に
その軸方向へ移動自在に支持された可動側プーリ半体４
２ｂとから構成される。この従動プーリ４２は、可動側
プーリ半体４２ｂが第２遠心クラッチ４５のクラッチア
ウタ４５ａとの間に縮装されたスプリング４７によって
固定側プーリ半体４２ａ側へ付勢され、従動プーリ４２
のベルト巻掛径の変化に応じ可動側プーリ半体４２ｂが
移動してベルト巻掛径を変化させる。
【００２８】第２遠心クラッチ４５は、クラッチアウタ
４５ａがスリーブ５２に固定され、クラッチインナ４５
ｂが第１遠心クラッチ４４のクラッチアウタ４４ａに設
けられる。この第２遠心クラッチ４５は、第１遠心クラ
ッチ４４のクラッチアウタ４４ａの回転速度に応じ接離
する。また、第１遠心クラッチ４４は、クラッチアウタ
４４ａが入力軸５１に固定され、クラッチインナ４４ｂ
が第２遠心クラッチ４５のクラッチアウタ４５ａに設け
られ、第２遠心クラッチ４５のクラッチアウタ４５ａの
回転速度に応じ接離する。
【００２９】第１遠心クラッチ４４は、モータ２０の最
大効率発生回転数よりも若干低い回転数で接続し、第２
遠心クラッチ４５は第１遠心クラッチ４４が接続する回
転数よりも低い回転数で接続する。
【００３０】減速機構５０は、入力軸５１に固設された
ギア５１ａと、中間軸５３に固設された各ギア５３ａ，
５３ｂと、出力軸５４に固設されたギア５４ａとを備え
る。ギア５１ａとギア５３ａ、ギア５３ｂとギア５４ａ
とが夫々噛合する。入力軸５１は、ケース本体１８と軸
受部材５５とに回転自在に支持され、入力軸５１の図示
左端が変速機室４０ａに突出して無段変速機４０と連結
する。出力軸５４は、ケース本体１８の図示右側に突出
し、この出力軸５４の端部に図２に示した後輪６ｒが固
定される。
【００３１】モータ駆動回路３０は、モータ室２０ａを
形成するモータケース２１の図示右側に取り付けられた
モータ駆動回路ケース３１内に実装している。
【００３２】ここで、図１を参照にこの発明に係る電動
車用モータ給電装置の回路構成について説明する。電動
車用モータ給電装置６０は、モータ駆動回路３０を収容
するモータ駆動回路ケース３１内に、電磁リレー３２を
実装している。
【００３３】符号２７は回転センサであり、回転センサ
２７の検出出力２７ａはコントローラ（ＥＣＵ）６１へ
供給される。符号６２はポテンシオメータであり、図２
に示した操向ハンドル７に設けられたアクセルグリップ
７ａ操作角度を検出し、操作角度に対応した電圧信号を
アクセル指令６２ａとしてコントローラ（ＥＣＵ）６１
へ供給する。符号６３は車速センサであり、車速センサ
６３の検出出力６３ａはコントローラ（ＥＣＵ）６１へ
供給される。
【００３４】コントローラ（ＥＣＵ）６１は、アクセル
指令６２ａならびに車速検出出力６３ａに基づいてモー
タ２０の目標回転数を設定するとともに、モータ２０の
回転軸２３ａの位置検出出力２７ａに基づいて通電指令
６１ａを生成して出力する。ゲートドライブ回路３３
は、通電指令６１ａに基づいて３相ブリッジ接続された
６個の電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６ゲート制御信号
３３ａを生成出力する。なお、各電界効果トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ６は、複数の電界効果トランジスタを並列に接
続して大容量用の電界効果トランジスタを形成してもよ
い。
【００３５】符号３４は電源平滑用のコンデンサであ
り、この電源平滑用コンデンサ３４に並列に放電用抵抗
ＲＤを接続している。放電用抵抗ＲＤの抵抗値は数百キ
ロオーム〜数メグオームである。符号Ｄ１〜Ｄ６は各電
界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６を逆方向サージ電圧から
保護するためのダイオードである。
【００３６】そして、電磁リレー３２の接点３２ａを介
してモータ駆動回路３０への電源の供給を制御する構成
としている。このため、接点３２ａが開状態であれば、
電源平滑用コンデンサ３４が充電状態であっても、その
電荷が接続端子３５を介して放電されることがない。
【００３７】複数のバッテリからなる電池電源６４とモ
ータ駆動回路３２との間にヒューズ回路６５を介設して
いる。このヒューズ回路６５内には大電流容量のヒュー
ズ６５ａと小電流容量のヒューズ６５ｂが備えられ、大
電流容量のヒューズ６５ａを介してモータ駆動回路３０
へ給電するとともに、各ヒューズ６５ａ，６５ｂを直列
に経由して安定化電源回路６６へ電源を供給している。
【００３８】安定化電源回路６６は、コンビネーション
スイッチ６７が閉状態に操作され制御入力端子６６ａに
所定の電圧が供給されると安定化動作が起動され、コン
トローラ（ＥＣＵ）６１へ制御回路用の安定化電源出力
ＶＣを供給するとともに、電磁リレー３２の巻線３２ｂ
へリレー駆動用の電圧ＶＲを供給するよう構成してい
る。
【００３９】なお、電磁リレー３２の接点３２ａに並列
に接続された電流制限抵抗３６とダイオード３７とから
直列回路は、接点３２ａが開状態において電源平滑用コ
ンデンサ３４を充電しておくことで、接点３２ａの閉時
に大きな充電電流が流れないようにするためのものであ
る。
【００４０】図４〜図６はモータ駆動回路の実装構造を
示すものであって、図４は部分断面図、図５は左側面
図、図６は右側面図である。図６に示すように、モータ
駆動回路ケース３１内に、ゲートドライブ回路３３を実
装したプリント基板組立３８を実装するとともに、各電
界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６を六角筒状のヒートシン
ク３９の各外周面にそれぞれ取り付けている。なお、こ
の実施例では３個の電界効果トランジスタを並列に接続
して各電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６を形成してい
る。ヒートシンク３９はアルミニウム合金等からなり、
内周に多数の冷却フィン３９ａを形成している。
【００４１】図３に示すように、ヒートシンク３９は軸
方向へ貫通する３本のボルト７０を介してモータケース
２１に固定している。また、図４に示すようにヒートシ
ンク３９の外周を樹脂等の絶縁材からなるモータ駆動回
路ケース３１で覆うとともに、ヒートシンク３９の外側
面とモータ駆動回路ケース３１との間にエポキシ樹脂等
の絶縁性充填材７１を充填している。そして、モータ駆
動回路ケース３１の側面に図示しない吸気口を形成し、
図３に示した冷却ファン２８が回転することによって、
ヒートシンク３９の冷却フィン３９ａに沿って冷却風が
導入されるよう構成している。
【００４２】図６に示すように、ヒートシンク３９で画
成された空間の略中央部には、円筒形状の電源平滑用コ
ンデンサ３４を装着しており、この電源平滑用コンデン
サ３４と冷却フィン３９ａとの間に冷却風通路７２を形
成している。
【００４３】また、図４に示すように、電界効果トラン
ジスタＱ１〜Ｑ６のソース・ドレイン間にはそれぞれ端
子７３が接続されて、図示左側（モータ側）へ引き出さ
れ、これら３本の端子７３の端部はそれぞれインシュレ
ータ７４によって絶縁されて、ボルト７５でヒートシン
ク３９の端面に止着している。
【００４４】そして、図５および図６に示すように、モ
ータ駆動回路ケース３１は、その下側に電磁リレー３２
のリレー実装部８０を設けている。そして、このリレー
実装部８０に電磁リレー３２を装着している。また、リ
レー実装部８０の下端部には開口部８１を形成して、電
磁リレー３２の実装部８０内と外部とを連通させるとと
もに、水抜きが可能な構造としている。
【００４５】このようにモータ駆動回路３０を収容する
ケース３１内に電磁リレー３２を設け、この電磁リレー
３２の接点３２ａを介してモータ駆動回路３０への電源
供給を断・接する構造としてので、電磁リレー３２を例
えばコントローラ（ＥＣＵ）６１の近辺に配置する従来
の構造を比較して、主電流の供給経路が短縮される。ま
た、電磁リレー３２の接点３２ａが開路している状態で
は、給電側と電源平滑用コンデンサ３４との間が完全に
分離されるので、電源平滑用コンデンサ３４の電荷が外
部へ放電されることがない。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る電動
車用モータ給電装置は、モータ駆動回路を収容するケー
ス内に電磁リレーを設け、この電磁リレーの接点を介し
てモータ駆動回路への電源供給を断・接する構成として
ので、電磁リレーを例えばコントローラの近辺に配置す
る従来の構造を比較して、主電流の供給経路が短縮さ
れ、不要な電力損失をなくすことができる。
【００４７】また、電磁リレーの接点が開路している状
態では、給電側と電源平滑用コンデンサとの間が完全に
分離されるので、電源平滑用コンデンサの電荷が外部に
放電されることがない。
【００４８】なお、モータ駆動回路を収容するケースの
下端付近に電磁リレーを実装し、その下端に開口部を形
成することで、電磁リレー実装部を呼吸可となる構造に
でき、また、ケース内の水抜きも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電動車用モータ給電装置の回路
構成図
【図２】この発明に係る電動車用モータ給電装置を備え
た電動二輪車の側面図
【図３】電動車用パワーユニットの略水平断面図
【図４】モータ駆動回路の実装状態を示す部分断面図
【図５】モータ駆動回路の実装状態を示す左側面図
【図６】モータ駆動回路の実装状態を示す右側面図
【図７】従来のモータ給電装置の回路構成図
【符号の説明】
１ 電動二輪車 １０ 電動車用パワーユニット １８ ケース本体 ２０ モータ ２１ モータケース ３０ モータ駆動回路 ３１ モータ駆動回路ケース ３２ 電磁リレー ３２ａ 電磁リレーの接点 ３４ 電源平滑用コンデンサ ８０ 電磁リレーの収容部 ８１ 開口部 Ｑ１〜Ｑ６ 半導体スイッチング素子（電界効果トラン
ジスタ）

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電源平滑用のコンデンサと複数の半導体
    スイッチング素子とを備え直流電源を交流電源へ変換し
    てモータに電力を供給するモータ駆動回路を前記モータ
    と一体的に形成するとともに、前記モータ駆動回路を収
    容するケース内に電磁リレーを設け、この電磁リレーの
    接点を介して前記モータ駆動回路への直流電源の供給を
    断・接するよう構成したことを特徴とする電動車用モー
    タ給電装置。
  2. 【請求項２】 前記モータ駆動回路を収容するケース内
    の下端付近の前記電磁リレーを内装するとともに、前記
    ケースの下端に開口部を形成したことを特徴とする請求
    項１記載の電動車用モータ給電装置。
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