JP2000261910A - バッテリー充電器を備えたsrモータの駆動回路 - Google Patents

バッテリー充電器を備えたsrモータの駆動回路

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JP2000261910A
JP2000261910A JP11060523A JP6052399A JP2000261910A JP 2000261910 A JP2000261910 A JP 2000261910A JP 11060523 A JP11060523 A JP 11060523A JP 6052399 A JP6052399 A JP 6052399A JP 2000261910 A JP2000261910 A JP 2000261910A
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JP
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battery
circuit
semiconductor switch
motor
drive circuit
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Hideyuki Amami
秀行 雨海
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TDK Lambda Corp
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  • Rectifiers (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 専用充電器を必要としないバッテリーを備え
たSRモータ駆動回路を実現する。 【解決手段】 ステータコイル、半導体スイッチ、電流
センサより成る直列回路をバッテリーの両極間に並列接
続すると共に、半導体スイッチのドレイン側にアノード
端子を接続した転流ダイオードを備えた駆動回路と、バ
ッテリーのプラス極にリアクタを介して接続した半導体
スイッチのドレイン端子を駆動回路における転流ダイオ
ードに並列接続すると共に、バッテリーの両極間に並列
接続した転流ダイオード、並列コンデンサ、電圧センサ
より成る電力帰還回路とによって構成したSRモータの
駆動回路において、モータ駆動時とバッテリー充電時と
を切り替える3組のスイッチを設け、転流ダイオードと
半導体スイッチの寄生ダイオードより成るブリッジ形整
流回路を形成させて交流電源を整流し、バッテリーを充
電させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】電動フォークリフト、電動バ
イク、電動ゴルフカート等のバッテリー駆動モータ分野
であって、特に、バッテリー充電器を備えたSRモータ
の駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術によるSRモータの駆動回路
は、先に出願した特願平10−030570号に示す通
りであり、これを図3に示す。図3において、バッテリ
ー116のプラス極に並列接続したSRモータ117の
ステータコイルは、直列接続した半導体スイッチ101
〜103と電流センサ113〜115を介してバッテリ
ー116のマイナス極に並列接続してある。また、ステ
ータコイルと半導体スイッチのドレイン端子との接続点
には、転流ダイオード105〜107のアノード端子が
接続してあり、駆動回路を構成している。
【0003】バッテリー116のプラス極には、リアク
タ109と半導体スイッチ104とが直列接続してあ
り、半導体スイッチ104のドレイン端子は転流ダイオ
ード105〜107のカソード端子に一括して並列接続
してある。また、リアクタ109と半導体スイッチ10
4のソース端子間にカソード端子を接続したダイオード
108のアノード端子はバッテリー116のマイナス極
に接続してあり、半導体スイッチ104のドレイン端子
とバッテリー116のマイナス極との間には並列コンデ
ンサ110と電圧センサ111が接続してあって、電力
帰還回路112を構成している。
【0004】電圧センサ111の検出信号はオペアンプ
123に入力して基準電圧132と比較され、基準電圧
132よりも大きいことが検出されたときは半導体スイ
ッチ104のQ4ゲート信号をオンとする。また、半導
体スイッチ101〜103に直列接続してある電流セン
サ113〜115からの検出信号はオペアンプ120〜
122に入力し、指令コントロール回路140における
電流指令回路130からの検出信号と比較される。オペ
アンプ120〜122からの出力信号はAND回路12
4〜126に入力し、回転センサよりの駆動タイミング
回路131からの出力信号と演算され、半導体スイッチ
101〜103をオン・オフ制御するQ1〜Q3ゲート信
号を順次出力する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】SRモータによって駆
動される搬送用車両には、駆動電源であるバッテリーを
充電させるための充電器が常時実装してあり、AC10
0Vコンセントに電源プラグを差し込めば直ちに充電で
きるようにしてある。これは、バッテリーの充電特性に
適合した充電器が、バッテリーを搭載した搬送用車両の
行動範囲内において確実に利用できることが保証されな
い限り、止むを得ない措置である。しかし乍ら、搬送用
車両が駆動している時には不要な物が、常時搭載されて
いるので不経済である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の欠点
を解消するためになされたものであって、バッテリーを
駆動電源とするSRモータの駆動回路およびコントロー
ル回路の一部を使用してバッテリーを充電させることが
できれば、充電器を常時搭載しておく必要はなくなる。
即ち、SRモータの駆動回路における2組の転流ダイオ
ードと半導体スイッチの寄生ダイオードによってブリッ
ジ形整流回路を形成し、交流電源を整流してバッテリー
を充電させるように、モータ駆動時とバッテリー充電時
とを切り替える3組のスイッチをSRモータの駆動回路
とコントロール回路に設けた。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を参照しな
がら説明する。図1は、本発明によるバッテリー充電器
を備えたSRモータの駆動回路の構成を示す第1の実施
例である。
【0008】SRモータ21を構成する3組のステータ
コイルと半導体スイッチ1〜3および電流センサ13〜
15は直列接続してあって、バッテリー16の両極間に
並列接続してある。また、半導体スイッチ1〜3のドレ
イン端子には転流ダイオード5〜7のアノード端子が夫
々接続してあって駆動回路を構成している。
【0009】バッテリー16のプラス極に一端を接続し
たリアクタ9の他端は半導体スイッチ4のソース端子に
接続してあり、そのドレイン端子は転流ダイオード5〜
7のカソード端子に接続してある。また、リアクタ9と
半導体スイッチ4との接続点にカソード端子を接続した
転流ダイオード8のアノード端子はバッテリー16のマ
イナス極に接続してある。さらに、半導体スイッチ4の
ドレイン端子とバッテリー16のマイナス極との間には
コンデンサ10と電圧センサ11が並列接続してあっ
て、電力帰還回路12を構成している。
【0010】電力帰還回路12を構成する半導体スイッ
チ4のドレイン端子は、SRモータ21の駆動回路にお
ける転流ダイオード5〜7のカソード端子に接続してあ
るので、電力帰還回路12はバッテリー16のマイナス
極に対してSRモータ21のステータコイルと同電位に
なっており、半導体スイッチがオフとなった時にステー
タコイルに発生する誘導エネルギーをバッテリー16へ
還流させるループ回路を構成している。即ち、電力帰還
回路12における電圧センサ11の検出電圧が予め設定
した基準値(例えばバッテリー電圧の2倍)よりも大き
くなった時は、半導体スイッチ4をオンさせて転流ダイ
オード5〜7を介してステータコイルからの誘導エネル
ギーをリアクタ9によって制限しながらバッテリー16
に還流させる。なお、並列コンデンサ10は帰還電流波
形の平滑化のために設けてあり、転流ダイオード8は半
導体スイッチ4がオフとなった時の帰還電流のループ回
路を形成するために設けてある。
【0011】次に、半導体スイッチ1〜3および4をオ
ン・オフ制御してSRモータを駆動する方法と、転流ダ
イオードと半導体スイッチの寄生ダイオードをブリッジ
形整流器としてバッテリー16を充電する方法について
説明する。
【0012】半導体スイッチ1,2と転流ダイオード
5,6の接続点と2組のステータコイルとの間に、モー
タ駆動時とバッテリー充電時とに対応して、2組のステ
ータコイルと2本の交流電源線とを切り替える切替スイ
ッチ18と19が設けてあり、また、コントロール回路
には半導体スイッチ4へのゲート信号を切り替える切替
スイッチ20が設けてある。SRモータ駆動時には、ス
テータコイルと半導体スイッチとが直列接続となるよう
に切替スイッチ18と19を駆動側に設定しておき、オ
ペアンプ28の検出信号がQ4ゲート信号となるように
切替スイッチ20をモータ駆動時に設定しておく。
【0013】電圧センサ11の検出信号はオペアンプ2
8に入力して、電源(バッテリー)電圧に比例した基準
電圧35よりも大きいことが検出された時は、オペアン
プ28の検出信号は切替スイッチ20を介して半導体ス
イッチ4のQ4ゲートをオンとする。また、半導体スイ
ッチ1〜3に直列接続してある電流センサ13〜15か
らの検出信号は、オペアンプ22〜24に入力して指令
コントロール回路40を構成する電流指令回路32から
の信号と比較され、その検出信号はAND回路29〜3
1に入力して回転センサよりの駆動タイミング回路36
からの検出信号と演算され、駆動タイミングに対応し
て、半導体スイッチ1〜3をオン・オフ制御するQ 1
3ゲート信号を順次出力し、SRモータ21のステー
タコイルに駆動電流を供給する。
【0014】次に、転流ダイオードと半導体スイッチの
寄生ダイオードを整流器として使用し、バッテリーを充
電させる方法について説明する。バッテリー充電時に
は、2本の交流電源線が半導体スイッチ1,2のドレイ
ン端子と転流ダイオード5,6のアノード端子との間に
接続されるように切替スイッチ18と19を充電側に切
り替えておき、また、AND回路27の検出信号がQ4
ゲート信号となるように切替スイッチ20を切り替えて
おく。
【0015】また、電圧センサ37と電流センサ17が
新たに設けてあり、電圧センサ37の検出信号は充電時
の基準バッテリー電圧33とオペアンプ25において比
較され、電流センサ17の検出信号は基準充電電流34
とオペアンプ26において比較される。電圧センサ37
の検出信号が基準バッテリー電圧33より低いとき、
(即ち、バッテリー電圧が低下しているとき)および電
流センサ17の検出信号が基準充電電流34より小さい
ときはAND回路27はオンとなるので、Q4ゲート信
号のオンによって半導体スイッチ4もオンとなり、リア
クタ9、半導体スイッチ4、転流ダイオード5,6、半
導体スイッチ1,2および電流センサ13,14と17
より成るバッテリー16のループ回路が形成される。こ
の結果、切替スイッチ18と19を介して入力した交流
AC100V電源は、転流ダイオード5と6および半導
体スイッチ1と2における2組の寄生ダイオードより成
るブリッジ形整流器において整流され、並列コンデンサ
10を充電すると共に、半導体スイッチ4とリアクタ9
を介してバッテリー16を充電する。なお、半導体スイ
ッチ1〜3は寄生ダイオードを備えたIGBT,MOS
FET等を使用し、切替スイッチ18〜20は手動切り
替えとする。
【0016】図2は本発明による第2の実施例を示すブ
ロック図である。AC100V電源側に切替スイッチ1
8′と19′を備えた整流回路38を、リアクタ9と半
導体スイッチ4を介してバッテリー16の両極間に並列
接続しておき、バッテリー充電時には交流100V電源
を整流回路38へ入力させるように、切替スイッチ1
8′と19′を設定することを除いて第1の実施例と同
一であるので、詳細説明は省略する。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるバッ
テリー充電器を備えたSRモータの駆動回路において
は、駆動回路を構成している転流ダイオードと半導体ス
イッチの寄生ダイオードを利用して整流回路を形成でき
るので、専用の充電器が不要となり、小型で安価なシス
テムを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施例を示すブロック図。
【図2】本発明による第2の実施例を示すブロック図。
【図3】従来のバッテリーを備えたSRモータの駆動回
路。
【符号の説明】
1〜4 半導体スイッチ 5〜8 転流ダイオード 9 リアクタ 10 コンデンサ 11,37 電圧センサ 13〜15,17 電流センサ 16 バッテリー 18〜20,18′,19′ 切替スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H02P 7/05 H02P 7/00 501 Fターム(参考) 5G003 AA01 BA01 CA01 CA11 CC02 FA06 GA01 5H006 AA00 BB01 BB05 CA02 CA07 CB01 CC02 CC05 DA04 DB01 DB05 DC02 DC05 5H115 PG05 PG07 PI16 PO02 PO09 PU08 PV09 PV24 TI05 TI06 5H550 AA01 BB04 CC04 DD09 GG05 GG06 GG08 HA02 HA04 HA08 HA09 LL22 LL23

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のステータコイルと半導体スイッチ
    および電流センサより成る直列回路をバッテリーの両極
    間に並列接続すると共に、夫々の半導体スイッチのドレ
    イン端子にアノード端子を接続した転流ダイオードを備
    えて構成した駆動回路と、 前記バッテリーのプラス極に一端を接続したリアクタ
    と、リアクタの他端にソース端子を接続しドレイン端子
    を前記駆動回路における転流ダイオードのカソード端子
    に一括して並列接続した半導体スイッチ(4)と、リア
    クタと半導体スイッチ(4)との接続点とバッテリーの
    マイナス極との間に設けた転流ダイオード(8)と、半
    導体スイッチ(4)のドレイン端子とバッテリーのマイ
    ナス極との間に並列接続したコンデンサおよび電圧セン
    サより成る電力帰還回路とによって構成したSRモータ
    の駆動回路において、 前記駆動回路における半導体スイッチと転流ダイオード
    との接続点とステータコイルとの間に、モータ駆動時と
    バッテリー充電時とに対応して2組のステータコイルと
    2本の交流電源線とを切り替える切替スイッチ(18)
    と(19)とを設けると共に、半導体スイッチ(4)を
    オン・オフ制御する信号を切り替える切替スイッチ(2
    0)を前記駆動回路を制御するコントロール回路に設
    け、SRモータが停止している場合には、前記切替スイ
    ッチ(18),(19)と(20)をモータ駆動時から
    バッテリー充電時に切り替え、半導体スイッチ(4)が
    オンとなることによってリアクタを介してバッテリーの
    プラス極に接続すると共に、2組の転流ダイオードと2
    組の半導体スイッチの寄生ダイオードより成るブリッジ
    形整流回路へ交流電源を入力させて整流し、バッテリー
    を充電させるようにしたこと特徴とするバッテリー充電
    器を備えたSRモータの駆動回路。
  2. 【請求項2】 直流出力端子を電力帰還回路における半
    導体スイッチ(4)のドレイン端子とバッテリーのマイ
    ナス極とに並列接続した整流回路を設け、ステータコイ
    ルと交流電源とを切り替える切替スイッチ(18)と
    (19)に代えて、整流回路の交流入力側に交流電源の
    接続を制御する2組の切替スイッチを設けたことを特徴
    とする請求項1に記載のバッテリー充電器を備えたSR
    モータの駆動回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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