JP2001037247A - Power supply unit, equipment and motor drive provided therewith, and electric vehicle - Google Patents

Power supply unit, equipment and motor drive provided therewith, and electric vehicle

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JP2001037247A JP11204594A JP20459499A JP2001037247A JP 2001037247 A JP2001037247 A JP 2001037247A JP 11204594 A JP11204594 A JP 11204594A JP 20459499 A JP20459499 A JP 20459499A JP 2001037247 A JP2001037247 A JP 2001037247A
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power supply
motor
power
charging
phase motor
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Japanese (ja)
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Shoichi Sasaki
正一 佐々木
Yukio Inaguma
幸雄 稲熊
Kazunari Moriya
一成 守屋
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit for connecting two DC power supplies of different voltages, such as an electric system for driving and an electric system for a control circuit of an electric vehicle, and for transmitting power between these power supplies. SOLUTION: When there are an inverter for driving a three-phase motor and two DC power supplies connected to the inverter, each of the DC power supplies is divided into two or more parts and a neutral point Q1 of a three- phase motor 30, and a mid point P6 between low voltage batteries 61, 62 which are a second DC power supply are connected. Moreover, the positive pole side and the negative pole side of the low voltage batteries are connected to a division point P5 of another DC power supplies (fuel batteries) 21, 22 through diodes DmU and DmL respectively. By controlling the current of each phase of the three-phase motor through the inverter, the voltage at the neutral point of the three-phase motor 30 can be controlled. The low voltage batteries are charged by this voltage. The three-phase motor 30 can be driven also by the low voltage batteries 61, 62 through diodes DaU and DaL.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二つの直流電源を
備えた電源装置およびこの電源装置を用いた機器や車輌
に関し、詳しくはスイッチング素子のスイッチングによ
り一方の直流電源からの電力を多相モータに供給する電
力制御回路を備えた電源装置、およびこれを搭載した機
器や車輌に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device having two DC power supplies and an apparatus and a vehicle using the power supply device. More specifically, the present invention relates to a multi-phase motor for switching power from one DC power supply by switching a switching element. The present invention relates to a power supply device provided with a power control circuit for supplying power to a vehicle, and a device or a vehicle equipped with the power control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気エネルギは熱、光、動力、情報通信
などの幅広い技術分野に利用可能であり、各種産業のエ
ネルギ源として用いられている。この電気エネルギを利
用した機器にはそれぞれに定格が定められており、その
定められた定格電圧、定格電力の下で正常な動作が保証
されている。従って、一般的な産業機器は、定格電圧値
の異なる複数の機器と、これらの機器用となる電源電圧
の異なる複数の電源とから構成されている。例えば、電
気自動車は、車輌の駆動に用いられる高電圧作動の電動
機と、この電動機の出力トルクを制御するコンピュータ
やランプその他の補機用の低電圧の電気系統が存在す
る。
2. Description of the Related Art Electric energy can be used in a wide range of technical fields such as heat, light, power, and information communication, and is used as an energy source in various industries. Ratings are set for each device using the electric energy, and normal operation is guaranteed under the specified rated voltage and rated power. Therefore, general industrial equipment includes a plurality of equipments having different rated voltage values and a plurality of power supplies having different power supply voltages for these equipments. For example, an electric vehicle includes a high-voltage operated motor used for driving the vehicle, and a low-voltage electric system for a computer, a lamp, and other auxiliary devices for controlling the output torque of the motor.

【0003】また、半導体電力変換機の進歩により、イ
ンバータ、コンバータ、チョッパ回路などの電力変換機
をパワートランジスタやサイリスタなどの半導体を用い
て簡単に構成でき、これらをコンピュータにより高精度
に制御することができるようになっている。そこで、近
年の産業機器は、上記複数の電源として電気エネルギを
充放電できる充放電手段、例えばバッテリやパワーキャ
パシタなどを備え、不要な機械エネルギなどを電気エネ
ルギに変換し、これを充放電手段に回生、充電すること
で省エネルギを達成している。また、主電源に故障が生
じた場合のバックアップ用などに、補助用の電源を用意
することもなされている。
[0003] Further, with the progress of semiconductor power converters, power converters such as inverters, converters, chopper circuits and the like can be easily configured using semiconductors such as power transistors and thyristors, and these can be controlled with high precision by a computer. Is available. Therefore, industrial equipment in recent years includes charging / discharging means capable of charging / discharging electric energy as the plurality of power supplies, for example, a battery or a power capacitor, and converts unnecessary mechanical energy or the like into electric energy, and converts this into charging / discharging means. Energy saving is achieved by regeneration and charging. Also, an auxiliary power supply is prepared for backup or the like when a failure occurs in the main power supply.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
直流電源を備えた装置では、複数の直流電源により多相
モータを駆動したり、一方の電源から他方に電力を移動
するといった場合、様々な制約があった。例えば、二つ
の直流電源の双方から、多相モータを駆動する場合を考
えると、リレー等を用いて接続の切換を行なう構成や、
モータの巻線を二重化し、各コイルを独立に電源に接続
するといった構成が必要となる。また、複数の直流電源
を用いた構成は、更にいずれかの直流電源が充電可能な
二次電池であるか否か、あるいはいずれの電源の電圧が
高いか、など条件が変わると、電力の移動について個別
に降圧回路や昇圧回路を設けねばならず、回路構成が複
雑化するという問題も指摘されていた。
However, in an apparatus provided with a plurality of DC power supplies, there are various restrictions when a multi-phase motor is driven by the plurality of DC power supplies or when power is transferred from one power supply to the other. was there. For example, considering a case in which a polyphase motor is driven from both of two DC power supplies, a configuration in which connection is switched using a relay or the like,
A configuration is required in which the windings of the motor are duplicated and each coil is independently connected to a power supply. Further, in the configuration using a plurality of DC power supplies, when conditions such as whether any one of the DC power supplies is a rechargeable secondary battery or which power supply voltage is high change, the power transfer is performed. However, it has been pointed out that a step-down circuit and a step-up circuit must be separately provided, and the circuit configuration becomes complicated.

【0005】本発明は上記課題を解決するためになさ
れ、多相モータを駆動するための複数の電源を備えた電
源装置の構成を簡略にすることを目的としてなされた。
また、この電源装置を組み込んだ電動車輌などの機器構
成を簡明なものすることも目的の一つとしている。
The present invention has been made to solve the above problems, and has been made to simplify the configuration of a power supply device having a plurality of power supplies for driving a polyphase motor.
Another object is to simplify the device configuration of an electric vehicle or the like incorporating the power supply device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するためになされた本発明の電源装置は、
第1の直流電源と、界磁コイルが星形結線された多相モ
ータと該第1の直流電源との間に介装されスイッチング
素子のスイッチングにより該第1の直流電源からの電力
を前記多相モータに供給する電力制御回路と、第1の直
流電源とは別個の第2の直流電源とを備えた電源装置で
あって、前記第1の直流電源を少なくとも2以上に分割
して直列に接続し、分割点に外部との接続用の端子を設
け、前記第2の直流電源の一方の端子を、前記多相モー
タの前記星形結線の交点に接続し、該第2の直流電源の
他方の端子を、該第2の直流電源側からの電流の流れ出
しを阻止する方向の整流素子を介して、前記第1の直流
電源の前記分割点に接続したことを要旨としている。こ
の電源装置は、第1,第2の直流電源を、星形結線され
た界磁コイルを有する多相モータに簡略に接続した構成
となっている。かかる構成は、第1の直流電源を複数の
分割して直列に接続した構成を有するが、第2の直流電
源は一つでも良いし、二つ以上の電源ユニットに分割さ
れていても差し支えない。また、第1,第2の直流電源
は2つに分割されている場合には、その電源容量がほぼ
等しい大きさに分割することが、回路設計上は簡便であ
る。もとより、非対称に分割して用いることも可能であ
る。
Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects The power supply device of the present invention made to solve the above problems is
A first DC power supply, a field coil interposed between the star-connected polyphase motor and the first DC power supply, and switching of a switching element to supply power from the first DC power supply to the multi-phase motor. A power supply device comprising: a power control circuit for supplying a phase motor; and a second DC power supply separate from the first DC power supply, wherein the first DC power supply is divided into at least two or more and serially Connected, providing a terminal for connection to the outside at the division point, connecting one terminal of the second DC power supply to the intersection of the star connection of the polyphase motor, The gist is that the other terminal is connected to the division point of the first DC power supply via a rectifying element in a direction for preventing a current from flowing out from the second DC power supply. This power supply device has a configuration in which first and second DC power supplies are simply connected to a polyphase motor having a star-connected field coil. Such a configuration has a configuration in which the first DC power supply is divided into a plurality of parts and connected in series. However, the second DC power supply may be one, or may be divided into two or more power supply units. . Further, when the first and second DC power supplies are divided into two, dividing the power supply capacities into substantially equal sizes is simple in circuit design. Of course, it is also possible to use it asymmetrically.

【0007】上記構成の電源装置では、接続された多相
モータの界磁コイルが星形結線(三相モータの場合はY
字結線と呼ぶ)されたその交点の電位が制御可能である
ため、これを利用して、二つの直流電源を様々な態様で
使用することが可能となる。
In the power supply device having the above-described structure, the field coil of the connected multi-phase motor is connected in a star connection (in the case of a three-phase motor, Y is connected).
Since the potential at the intersection point, which is referred to as a "character connection", is controllable, it is possible to use the two DC power supplies in various modes by using this.

【0008】例えば、第2の直流電源が、第1の直流電
源より低圧の充電可能な電源である場合、スイッチング
素子の入り切りを制御して、多相モータの前記星形結線
の交点の電位を制御し、第1の電源の電力により、第2
の直流電源を充電するものとすることができる。かかる
構成によれば、簡易な構成でありながら、多相モータを
運転しつつ、第2の直流電源を充電することが可能とな
る。
For example, when the second DC power supply is a rechargeable power supply having a lower voltage than the first DC power supply, the on / off of the switching element is controlled to change the potential at the intersection of the star connection of the polyphase motor. Controlling the power of the first power supply to the second
Is charged. According to such a configuration, it is possible to charge the second DC power supply while operating the polyphase motor with a simple configuration.

【0009】また、第2の直流電源を、2つの電源ユニ
ットに分割して直列に接続し、該直列接続の中点と前記
多相モータの前記星形結線の交点とを接続し、該第2の
直流電源の正極側および負極側のそれぞれを、該第2の
直流電源側からの電流の流れ出しを阻止する方向の各整
流素子を介して、前記第1の直流電源の前記分割点に接
続し、多相モータの前記星形結線の交点の電位を、正側
および負側に交互に制御して、前記二つの電源ユニット
を交互に充電するものとすることもできる。この場合に
は、交互に充電が行なえるので、一方を使いながら他方
を充電するといった使い方も可能となる。
Further, the second DC power supply is divided into two power supply units and connected in series, and a midpoint of the series connection is connected to an intersection of the star connection of the multiphase motor. And each of the positive and negative sides of the second DC power supply is connected to the split point of the first DC power supply via each rectifying element in a direction that prevents the flow of current from the second DC power supply. Then, the potential at the intersection of the star-shaped connection of the polyphase motor may be alternately controlled to the positive side and the negative side to charge the two power supply units alternately. In this case, charging can be performed alternately, so that it is possible to use one while charging the other.

【0010】上記の構成では、更に第2の直流電源を構
成する二つの電源ユニットの充電状態の少なくとも偏差
を検出し、検出された充電状態の偏差が所定範囲内とな
るように、二つの電源ユニットの充電の切換を行なうも
のとすることができる。こうすれば、二つの電源ユニッ
トの充電状態を所定範囲に制御することができる。な
お、充電状態の偏差は、直接偏差として検出しても良い
が、個々に充電状態を検出し、その差分として求めても
良い。
[0010] In the above configuration, at least a deviation between the charging states of the two power supply units constituting the second DC power supply is detected, and the two power supplies are set so that the detected deviation of the charging state falls within a predetermined range. Switching of charging of the unit may be performed. In this way, the charging states of the two power supply units can be controlled within a predetermined range. The deviation of the state of charge may be directly detected as a deviation, or the state of charge may be individually detected and calculated as the difference.

【0011】本発明の第2の電源装置は、第1の直流電
源と、界磁コイルが星形結線された多相モータと該第1
の直流電源との間に介装されスイッチング素子のスイッ
チングにより該第1の直流電源からの電力を前記多相モ
ータに供給する電力制御回路と、第1の直流電源とは別
個の第2の直流電源とを備えた電源装置であって、前記
第1の直流電源を少なくとも2以上に分割して直列に接
続し、分割点に外部との接続用の端子を設け、前記第2
の直流電源の一方の端子を、前記多相モータの前記星形
結線の交点に接続し、該第2の直流電源の他方の端子
を、該第2の直流電源側から前記スイッチング素子を介
して前記多相モータの前記界磁コイルに通電可能に接続
したことを要旨としている。
According to a second power supply device of the present invention, a first DC power supply, a polyphase motor having a field coil connected in a star shape, and the first
A power control circuit interposed between the DC power supply and the power supply circuit for supplying power from the first DC power supply to the multi-phase motor by switching of a switching element; and a second DC power supply separate from the first DC power supply. A power supply device comprising: a first DC power supply divided into at least two parts and connected in series; a terminal for connection to the outside provided at a division point;
One terminal of the DC power supply is connected to the intersection of the star connection of the polyphase motor, and the other terminal of the second DC power supply is connected from the second DC power supply side through the switching element. The gist is that it is connected to the field coil of the multi-phase motor so as to be able to conduct electricity.

【0012】かかる電源装置は、第2の直流電源から前
記スイッチング素子を介して前記多相モータの界磁コイ
ルに通電することができる。この構成を利用して、第2
の直流電源を電力源として、多相モータをいわゆるユニ
ポール動作させることも可能である。なお、第2の直流
電源の電圧と第1の直流電源の電圧とが異なる場合に
は、電圧の低い側の直流電源側にダイオードなどの整流
素子を介装しても良いし、接点を設けて、第1の直流電
源と第2の直流電源を択一的にスイッチング素子に接続
する構成としても良い。
[0012] The power supply device can supply electricity to the field coil of the polyphase motor from the second DC power supply via the switching element. Using this configuration, the second
It is also possible to make a so-called unipole operation of the polyphase motor using the DC power supply of the above as a power source. When the voltage of the second DC power supply is different from the voltage of the first DC power supply, a rectifying element such as a diode may be provided on the lower DC power supply side, or a contact may be provided. The first DC power supply and the second DC power supply may be alternatively connected to the switching element.

【0013】更に本発明の第3の電源装置は、第1の直
流電源と、界磁コイルが星形結線された多相モータと該
第1の直流電源との間に介装されスイッチング素子のス
イッチングにより該第1の直流電源からの電力を前記多
相モータに供給する電力制御回路と、第1の直流電源と
は別個の第2の直流電源とを備えた電源装置であって、
前記第2の直流電源を2つの電源ユニットに分割して直
列に接続し、該直列接続の中点部に接続用端子を設ける
と共に、前記第2の直流電源の前記接続用端子を、前記
多相モータの前記星形結線の交点に接続し、該第2の直
流電源の前記電源ユニットの正極側および負極側の少な
くとも一方を、該第2の直流電源側から前記スイッチン
グ素子を介して前記多相モータの前記界磁コイルに通電
可能に接続したことを要旨としている。
Further, a third power supply unit according to the present invention includes a first DC power supply, a polyphase motor in which a field coil is connected in a star shape, and a switching element having a field coil interposed between the first DC power supply. A power supply device comprising: a power control circuit that supplies power from the first DC power supply to the multi-phase motor by switching; and a second DC power supply that is separate from the first DC power supply,
The second DC power supply is divided into two power supply units and connected in series, a connection terminal is provided at a midpoint of the series connection, and the connection terminal of the second DC power supply is And connecting at least one of the positive and negative sides of the power supply unit of the second DC power supply from the second DC power supply through the switching element through the switching element. The gist is that the motor is connected to the field coil of the phase motor so as to be able to conduct electricity.

【0014】かかる構成では、第2の直流電源は二つの
電源ユニットに分割されており、このいずれか一方を電
力源として、多相モータをいわゆるユニポール動作させ
ることも可能である。なお、第2の直流電源の電圧と第
1の直流電源の電圧とが異なる場合には、電圧の低い側
の直流電源側にダイオードなどの整流素子を介装しても
良いし、接点を設けて、第1の直流電源と第2の直流電
源を択一的にスイッチング素子に接続する構成としても
良いことは、前述の構成と同じである。
In such a configuration, the second DC power supply is divided into two power supply units, and it is possible to operate a multi-phase motor in a so-called unipole operation by using one of the two power supply units as a power source. When the voltage of the second DC power supply is different from the voltage of the first DC power supply, a rectifying element such as a diode may be provided on the lower DC power supply side, or a contact may be provided. The configuration in which the first DC power supply and the second DC power supply are alternatively connected to the switching element may be the same as the above-described configuration.

【0015】この電源装置においても、様々な使い方が
可能となる。一つは、第1の直流電源が、第2の直流電
源より高圧の充電可能な電源である場合に、第2の直流
電源の電圧を昇圧し、第1の直流電源を充電する構成で
ある。こうした昇圧充電は、スイッチング素子の入り切
りを制御して、前記多相モータの前記界磁コイルを用い
て昇圧を行ない、前記第2の電源の電力により、前記第
1の直流電源を充電することにより実現される。
This power supply device can be used in various ways. One is a configuration in which, when the first DC power supply is a chargeable power supply having a higher voltage than the second DC power supply, the voltage of the second DC power supply is boosted to charge the first DC power supply. . Such step-up charging is performed by controlling turning on / off of a switching element, performing step-up using the field coil of the polyphase motor, and charging the first DC power supply with the power of the second power supply. Is achieved.

【0016】かかる電源装置は、多相モータの界磁コイ
ルや電力制御回路のスイッチング素子などを、昇圧用の
部品として利用でき、構成を簡略化することができる。
In this power supply device, the field coil of the polyphase motor, the switching element of the power control circuit, and the like can be used as boosting components, and the configuration can be simplified.

【0017】第1の直流電源の分割された各電源の充電
状態の少なくとも偏差を検出するものとし、検出された
充電状態の偏差が所定範囲内となるように、前記二つの
電源ユニットを切り換えて前記充電を行なうものとして
も良い。かかる構成を採用すれば、分割された第1の直
流電源の充電状態を所定範囲内に納めることができる。
At least a deviation of the state of charge of each divided power supply of the first DC power supply is detected, and the two power supply units are switched so that the deviation of the detected state of charge falls within a predetermined range. The charging may be performed. By employing such a configuration, the state of charge of the divided first DC power supply can be kept within a predetermined range.

【0018】なお、こうした構成の具体的回路構成とし
ては、電力制御回路を、多相モータの各界磁コイル毎
に、前記スイッチング素子を対にして用意すると共に、
該スイッチング素子対を 、前記第1の直流電源の正負
の電源ライン間に接続し、該各スイッチング素子には、
フライバックダイオードを接続し、該スイッチング素子
が相互に接続された中間点を、前記界磁コイルに結線
し、前記昇圧充電手段を、前記対とされた前記スイッチ
ング素子のうち、前記第2の直流電源と前記界磁コイル
とを含む閉回路を形成する側のスイッチング素子の一つ
を導通状態とし、その後、該スイッチング素子をターン
オフし、前記フライバックダイオードを介して前記第1
の直流電源を充電する手段とすることができる。スイッ
チング素子を用いた回路では、通常フライバックダイオ
ードが使用されるので、新たな部品なしで、昇圧充電を
行なう構成を実現することができる。
As a specific circuit configuration of such a configuration, a power control circuit is prepared for each field coil of the multi-phase motor by pairing the switching elements.
The switching element pair is connected between the positive and negative power supply lines of the first DC power supply, and each switching element includes:
A flyback diode is connected, an intermediate point where the switching elements are connected to each other is connected to the field coil, and the step-up charging means is connected to the second DC of the paired switching elements. One of the switching elements on the side forming a closed circuit including a power supply and the field coil is turned on, then the switching element is turned off, and the first element is connected via the flyback diode.
Charging means for charging the DC power supply. Since a flyback diode is usually used in a circuit using a switching element, a configuration in which boost charging is performed without new components can be realized.

【0019】なお、上記構成に、第1の発明の構成、即
ち第1の直流電源を複数に分割して直列に接続し、第2
の直流電源の一方の端子を、多相モータの星形結線の交
点に接続すると共に、第2の直流電源の他方の端子を、
第2の直流電源側からの電流の流れ出しを阻止する方向
の整流素子を介して、第1の直流電源の分割点に接続し
た構成を加えることも可能である。
In the above configuration, the configuration of the first invention, that is, the first DC power supply is divided into a plurality of parts and connected in series,
Is connected to the intersection of the star connection of the polyphase motor, and the other terminal of the second DC power supply is
It is also possible to add a configuration connected to a division point of the first DC power supply via a rectifying element in a direction for preventing the flow of current from the second DC power supply.

【0020】また、第1,第2の直流電源としては、バ
ッテリまたは大容量キャパシタを用いることもできる。
バッテリは、化学変化を利用して電気エネルギを蓄積す
るものであり、鉛蓄電池、ニッケル水素バッテリ、ニッ
ケルカドミウムバッテリ、リチウムイオンバッテリ、リ
チウムポリマバッテリなど、従来から用いられている各
種の二次電池を利用可能である。二次電池は、キャパシ
タと比較した場合には、比較的長期に亘って電力を蓄え
ることができる。大容量キャパシタは、電気二重層コン
デンサなどのコンデンサが知られている。キャパシタ
は、自己放電特性を有するため、使用に際して充電する
ことが一般的であり、パワーキャパシタを利用する電気
系にはこれを充電する充電回路が必須となる。そこで、
この充電回路を本発明の電源装置における構成で代用す
ることができる。また、大容量キャパシタの充電回路を
別に備えるシステムにおいても、その充電回路の不調や
電気エネルギの不足時に本発明の電源装置の構成を利用
するという用い方も可能である。また、第1,第2の直
流電源としては、燃料電池のように、充電できないタイ
プの電池や発電機などの電源を用いることも可能であ
る。これら種々のタイプの電源は、使用するアプリケー
ションに応じて採用すればよい。
Also, as the first and second DC power supplies, a battery or a large-capacity capacitor can be used.
Batteries accumulate electrical energy using chemical changes, and include various secondary batteries that have been used in the past, such as lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-cadmium batteries, lithium-ion batteries, and lithium polymer batteries. Available. A secondary battery can store power for a relatively long time when compared with a capacitor. As the large-capacity capacitor, a capacitor such as an electric double layer capacitor is known. Since a capacitor has a self-discharge characteristic, it is generally charged at the time of use, and an electric system using a power capacitor requires a charging circuit for charging the capacitor. Therefore,
This charging circuit can be substituted by the configuration of the power supply device of the present invention. Further, even in a system having a charging circuit for a large-capacity capacitor separately, it is also possible to use the configuration of the power supply device of the present invention when the charging circuit is malfunctioning or the electric energy is insufficient. Further, as the first and second DC power supplies, it is also possible to use a power supply such as a non-rechargeable battery or a generator, such as a fuel cell. These various types of power supplies may be employed depending on the application used.

【0021】上述した様々な形態の電源装置は、各種の
機器に適用することができる。例えば、燃料により直接
運転される原動機を動力源の一つとして搭載し、本願発
明の第1の電源装置を備えた機器であって、前記多相モ
ータは、該原動機の出力軸に回転可能に結合された電動
機であり、前記第1の直流電源は、前記電動機駆動用の
電源であり、前記第2の直流電源は、前記機器の制御を
行なう制御機器用の電源であり、更に、前記第2の直流
電源の残存容量が所定以下の場合には、前記スイッチン
グ手段のオン・オフの割合を制御して、前記星形結線の
交点の電位を変更して、前記第1の直流電源により、前
記第2の直流電源を充電する充電手段とを備えた機器と
して用いることができる。かかる機器では、第2の直流
電源の残存容量が所定以下の場合には、多相モータの星
形結線の電位を変更して、第2の直流電源を充電するこ
ともできる。
The various types of power supply devices described above can be applied to various devices. For example, an apparatus equipped with a motor driven directly by fuel as one of the power sources and provided with the first power supply device of the present invention, wherein the multi-phase motor is rotatable around an output shaft of the motor. A coupled DC motor, wherein the first DC power supply is a power supply for driving the motor, and the second DC power supply is a power supply for a control device that controls the device. When the remaining capacity of the DC power supply 2 is equal to or less than a predetermined value, the on / off ratio of the switching means is controlled to change the potential at the intersection of the star connection, and the first DC power supply It can be used as a device including a charging unit for charging the second DC power supply. In such a device, when the remaining capacity of the second DC power supply is equal to or less than a predetermined value, the second DC power supply can be charged by changing the potential of the star connection of the polyphase motor.

【0022】また、燃料により直接運転される原動機を
動力源の一つとして搭載し、更に本願発明の第2および
第3電源装置を備えた機器であって、前記多相モータ
は、該原動機の出力軸に回転可能に結合された電動機で
あり、前記第1の直流電源は、前記電動機駆動用の電源
であり、前記第2の直流電源は、前記機器の制御を行な
う制御機器用の電源であり、更に、前記原動機の始動時
に、該電動機を駆動して該原動機の始動を行なう始動制
御手段と、該始動時に、前記第1の直流電源の残存容量
が、前記電動機の始動に不足するときには、前記昇圧充
電手段を駆動して、前記第2の直流電源により、前記第
1の直流電源を充電する始動時充電手段とを備えた機器
として用いることもできる。かかる構成では、始動時に
第1の直流電源の残存容量が不足している場合、第2の
直流電源により第1の直流電源を充電してから原動機を
始動することができる。
[0022] Further, the present invention is an apparatus equipped with a prime mover directly driven by fuel as one of the power sources, and further provided with the second and third power supply devices of the present invention, wherein the multi-phase motor is provided with the prime mover. An electric motor rotatably coupled to an output shaft, the first DC power supply is a power supply for driving the motor, and the second DC power supply is a power supply for a control device that controls the device. And starting control means for driving the electric motor to start the motor when the motor is started, and when the remaining capacity of the first DC power supply is insufficient for starting the motor at the time of starting. It is also possible to use the apparatus as a device including a start-up charging unit that drives the boosting charging unit and charges the first DC power supply with the second DC power supply. With this configuration, when the remaining capacity of the first DC power supply is insufficient at the time of starting, the prime mover can be started after charging the first DC power supply with the second DC power supply.

【0023】こうした機器としては、原動機として内燃
機関を用い、内燃機関および/または電動機からの動力
により走行する電動車輌を考えることができる。
As such a device, an electric vehicle that uses an internal combustion engine as a prime mover and runs with power from an internal combustion engine and / or an electric motor can be considered.

【0024】また、本発明はモータ駆動装置としても実
現可能である。即ち、このモータ駆動装置は、本発明の
第2の電源装置を備えたモータ駆動装置であって、前記
電力制御回路を用いて、前記第1の直流電源により前記
多相モータを駆動する第1のモータ駆動手段と、前記結
線された第1,第2の直流電源の電源ラインに接続され
た前記スイッチング素子を個別にオン・オフして、前記
第2の直流電源により前記多相コイルをユニポール動作
させる第2のモータ駆動手段とを備えたことを要旨とし
ている。
The present invention can also be realized as a motor driving device. That is, this motor driving device is a motor driving device provided with the second power supply device of the present invention, and uses the power control circuit to drive the polyphase motor with the first DC power supply. And individually turning on and off the switching elements connected to the power lines of the connected first and second DC power supplies, and using the second DC power supply to unipolarly switch the polyphase coil. And a second motor driving unit that operates.

【0025】かかる構成によれば、いわゆるユニポール
動作により第2の直流電源により多相モータを駆動する
ことができる。なお、第2の直流電源が二つに分割され
ており、これを交互に利用すれば、バイポール動作も可
能となる。
According to this configuration, the polyphase motor can be driven by the second DC power supply by a so-called unipole operation. It should be noted that the second DC power supply is divided into two parts, and a bipole operation is also possible by using the two parts alternately.

【0026】更に、こうしたモータ駆動装置では、電力
制御回路を、前記多相モータの各界磁コイル毎に、前記
スイッチング素子を対にして用意し、該スイッチング素
子対を、前記第1の直流電源の正負の電源ライン間に接
続し、該スイッチング素子が相互に接続された中間点
を、前記界磁コイルに結線しており、第2のモータ駆動
手段を、前記第2の直流電源と該界磁コイルとを含む閉
回路を形成するよう、対とされた前記スイッチング素子
の一方を、順次オン・オフして、前記多相モータに界磁
を形成する手段とすることができる。かかる構成によれ
ば、スイッチング素子を用いた周知のインバータの構成
をそのまま利用することができ、簡便である。
Further, in such a motor drive device, a power control circuit is prepared for each field coil of the multi-phase motor in a pair of the switching elements, and the switching element pair is connected to the first DC power supply. An intermediate point, which is connected between the positive and negative power supply lines and where the switching elements are connected to each other, is connected to the field coil. A second motor driving means is connected to the second DC power supply and the field coil. One of the paired switching elements may be sequentially turned on and off so as to form a closed circuit including a coil, thereby forming a field in the polyphase motor. According to such a configuration, the configuration of the well-known inverter using the switching element can be used as it is, which is simple.

【0027】上記のモータ駆動装置を備えた機器として
は、例えば車輌を考えることができる。即ち、燃料によ
り直接運転される原動機を駆動源の一つとして搭載した
車輌であって、前記多相モータは、車輌の駆動軸または
前記原動機の回転軸に結合されており、車輌の運転状態
に応じて、前記原動機および/または前記多相モータの
動力を用いて、前記駆動軸を駆動する電動車輌として、
本願発明を具体化することができる。こうした電動車輌
では、二つの直流電源のいずれを用いても多相モータを
駆動することができ、一方の直流電源の故障時や残存容
量の低下時に、他方の直流電源を用いて多相モータを駆
動して車輌を走行させるといった使用が可能となる。
As an apparatus provided with the above-described motor drive device, for example, a vehicle can be considered. That is, a vehicle equipped with a prime mover directly driven by fuel as one of the driving sources, wherein the multi-phase motor is coupled to a drive shaft of the vehicle or a rotation shaft of the prime mover, and the driving state of the vehicle depends on the driving state. Accordingly, as an electric vehicle that drives the drive shaft using the power of the prime mover and / or the polyphase motor,
The present invention can be embodied. In such an electric vehicle, the polyphase motor can be driven using either of the two DC power supplies, and when one DC power supply fails or the remaining capacity decreases, the other DC power supply is used to drive the polyphase motor. It can be used to drive and run a vehicle.

【0028】[0028]

【発明の他の態様】本発明の電源装置は上記態様に限ら
れるものではなく、次の様な態様も包含するものであ
る。まず、第1の直流電源の分割は、3以上であっても
差し支えない。また、第2の直流電源から電流の流れ出
しを阻止する方向の整流素子を介して接続される第1の
直流電源の分割点は、単一に限る必要はなく、第1の直
流電源を3以上に分割した場合には、異なる分割点に接
続することも可能である。更に、第2の直流電源を用い
て昇圧充電を行なう構成では、界磁コイルを備えた多相
モータや昇圧充電手段は、単一である必要はなく、複数
であってもよい。これら複数の多相モータそれぞれの界
磁コイルや充電手段を利用して本発明の電源装置におけ
る昇圧充電手段を構成するならば、昇圧充電手段を多層
多重に構成することができる。m層n重の充電手段を構
成した場合、電気角2π/mずつずれた同一の通電率
で、互いに2π/nずつ位相がずれたn個の出力電流
が、加算された充電に供される。
Another embodiment of the present invention The power supply device of the present invention is not limited to the above embodiment, but includes the following embodiment. First, the division of the first DC power supply may be three or more. Further, the dividing point of the first DC power supply connected via the rectifying element in the direction for preventing the flow of current from the second DC power supply does not need to be limited to a single point. In the case where the image is divided into two, it is also possible to connect to different division points. Further, in the configuration in which boost charging is performed using the second DC power supply, the number of polyphase motors and boost charging means provided with the field coils need not be single, but may be plural. If the step-up charging means in the power supply device of the present invention is configured by using the field coils and the charging means of each of the plurality of multi-phase motors, the step-up charging means can be configured in multiple layers. In the case where the charging means having n layers and m layers is configured, n output currents whose phases are shifted by 2π / n from each other at the same duty ratio shifted by 2π / m in electrical angle are provided for added charging. .

【0029】また、電源装置としての構成要件として、
通常の電気素子を追加することも含まれる。例えば、直
流電源のインダクタンス成分が無視できないくらいに大
きい場合には、これによるスイッチング素子のスイッチ
ング特性の悪化などを防止するために、ローパスフィル
タなどを付加してもよい。また、このローパスフィルタ
を構成する電気素子、リアクタンス、キャパシタや抵抗
器などを別途用意すること無く、他の電気回路を構成す
る部品として利用されるリアクタンス、キャパシタや抵
抗器を利用しても差し支えない。
Further, as a component requirement of the power supply device,
It also includes adding normal electrical elements. For example, when the inductance component of the DC power supply is so large that it cannot be ignored, a low-pass filter or the like may be added in order to prevent deterioration of the switching characteristics of the switching element due to the inductance component. Further, without separately preparing an electric element, a reactance, a capacitor, a resistor, and the like constituting the low-pass filter, a reactance, a capacitor, and a resistor used as a part constituting another electric circuit may be used. .

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】(1)第1実施例:以下、本発明
の実施の形態について、実施例を用いて説明する。図1
は、本発明の一実施例である電源装置を備えた燃料電池
式電気自動車の電気系統の概略構成図である。また、こ
の電気自動車のシステム構成を図2に、燃料電池21,
22からモータ30に至る電気系統の詳細を図3に、そ
れぞれ示した。本発明の電源装置は、電気自動車などの
アプリケーションに限られるものではないが、使用状態
の理解の便を図って、具体的な車輌としての使用に沿っ
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (1) First Embodiment: An embodiment of the present invention will be described below using an example. FIG.
1 is a schematic configuration diagram of an electric system of a fuel cell electric vehicle including a power supply device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a system configuration of the electric vehicle, and FIG.
Details of the electric system from 22 to the motor 30 are shown in FIG. Although the power supply device of the present invention is not limited to an application such as an electric vehicle, the power supply device will be described along with specific use as a vehicle for easy understanding of a use state.

【0031】車輌としての構成:図2に示したよう
に、この車輌には、駆動源としての三相モータ30が設
けられ、この三相モータ30の軸出力は、駆動軸31,
ディファレンシャルギヤ33を解して、車輪36,37
に伝達される。この三相モータ30を駆動するための電
気エネルギは、二つの燃料電池21,22により発電さ
れる。この燃料電池21,22は、水素と酸素を燃料ガ
スとして発電を行なう固体高分子膜形の燃料電池であ
る。酸素は、大気中のものを利用しているが、水素ガス
は、タンク41に貯蔵されたメタノールを改質器43に
より改質して得ている。この電気自動車には、この改質
器43を含む燃料電池系45の制御を行なうための燃料
電池制御ユニット48と、発電された電気を用いて三相
モータ30を駆動する電力系51を制御する制御ユニッ
ト50が備えられている。
As shown in FIG. 2, this vehicle is provided with a three-phase motor 30 as a drive source.
By disengaging the differential gear 33, the wheels 36, 37
Is transmitted to Electric energy for driving the three-phase motor 30 is generated by the two fuel cells 21 and 22. The fuel cells 21 and 22 are solid polymer membrane fuel cells that generate power using hydrogen and oxygen as fuel gas. Although oxygen in the atmosphere is used for oxygen, hydrogen gas is obtained by reforming methanol stored in a tank 41 by a reformer 43. In this electric vehicle, a fuel cell control unit 48 for controlling a fuel cell system 45 including the reformer 43 and a power system 51 for driving the three-phase motor 30 using generated electricity are controlled. A control unit 50 is provided.

【0032】図1に従って、この電気自動車の電力系5
1の概要を説明する。この電力系51は、上述した二つ
の燃料電池21,22、低電圧(12ボルト)の二つの
バッテリ61,62、直流電源を用いて三相モータ30
を駆動するためのインバータ55、4つのダイオードD
mU,DmL,DaU,DaL等から構成されている。
制御ユニット50には、外部から車輌駆動力に対応した
トルク指令値Tc*と低電圧バッテリ61,62の充電
の指令値In*が入力され、制御ユニット50は、これ
らの指令値および電力系51に設けた各種センサからの
データに基づいて、インバータ55を制御する。図1で
は、センサとしては、二つの燃料電池21,22の接続
点に流れ込む電流を検出する燃料電池電流センサ58の
み示したが、実際には三相モータ30の各相電流を検出
するセンサや、三相モータ30の回転数を検出するセン
サ、低電圧バッテリ61,62の充電量を検出する残存
容量センサ81,82(図1参照)などが設けられてい
る。なお、例えば三相モータ30の回転数のように、各
相電流の変化など他のパラメータを監視することにより
検出することが可能なものも存在する。こうした場合に
は、直接センサにより検出しても良いし、他のパラメー
タを用いて演算するものとしてもよい。
According to FIG. 1, the electric system 5 of the electric vehicle
The outline of No. 1 will be described. The power system 51 includes a three-phase motor 30 using the above-described two fuel cells 21 and 22, two low-voltage (12 volt) batteries 61 and 62, and a DC power supply.
55 and four diodes D for driving the
It is composed of mU, DmL, DaU, DaL and the like.
A torque command value Tc * corresponding to the vehicle driving force and a command value In * for charging the low-voltage batteries 61 and 62 are input to the control unit 50 from the outside. The inverter 55 is controlled on the basis of data from various sensors provided in. FIG. 1 shows only the fuel cell current sensor 58 that detects a current flowing into a connection point between the two fuel cells 21 and 22 as a sensor, but actually a sensor that detects each phase current of the three-phase motor 30 And sensors for detecting the number of revolutions of the three-phase motor 30, and remaining capacity sensors 81 and 82 (see FIG. 1) for detecting the charged amounts of the low-voltage batteries 61 and 62. Note that, for example, there is a motor that can be detected by monitoring another parameter such as a change in each phase current, such as the rotation speed of the three-phase motor 30. In such a case, it may be detected directly by a sensor or may be calculated using another parameter.

【0033】電力系51の構成:電力系51における
電気的な接続の詳細を、図3に従って説明する。二つの
燃料電池21,22は直列に接続され、その正極側電源
ラインP1および負極側電源ライP2は、そのままイン
バータ55に接続されている。インバータ55は、トラ
ンジスタTr1ないしTr6を中心とするトランジスタ
インバータを構成している。これらのトランジスタTr
1ないしTr6は、電源ラインP1,P2に対してソー
ス側とシンク側となるよう2個ずつペアで配置され、そ
の接続点に、三相モータ30の三相コイル(UVW)の
各々が接続されている。各トランジスタTr1〜Tr6
の各コレクタ−エミッタ間には、逆起電力に対する保護
用のダイオード(逆並列ダイオード)D1〜D6が介装
されている。制御ユニット50からは、インバータ55
の各トランジスタTr1ないしTr6を駆動する制御信
号Su,Sv,Swおよびこれらの反転信号が出力され
ている(以下の説明では、両信号をまとめて制御信号と
呼ぶ)。制御ユニット50は、三相モータ30の運転
(力行および回生)時には、対をなすトランジスタTr
1ないしTr6のオン時間の割合を、制御信号Su,S
v,Swにより順次制御している。
Configuration of Power System 51: Details of the electrical connection in the power system 51 will be described with reference to FIG. The two fuel cells 21 and 22 are connected in series, and the positive power line P1 and the negative power line P2 are connected to the inverter 55 as they are. The inverter 55 forms a transistor inverter centered on the transistors Tr1 to Tr6. These transistors Tr
1 to Tr6 are arranged in pairs each of which is on the source side and the sink side with respect to the power supply lines P1 and P2, and each of the three-phase coils (UVW) of the three-phase motor 30 is connected to the connection point. ing. Each transistor Tr1 to Tr6
, Diodes (anti-parallel diodes) D1 to D6 for protection against back electromotive force are interposed. From the control unit 50, the inverter 55
Are output as control signals Su, Sv, Sw for driving the respective transistors Tr1 to Tr6, and their inverted signals (in the following description, both signals are collectively referred to as control signals). When the three-phase motor 30 is operated (power running and regeneration), the control unit 50
The ratio of the on time of 1 to Tr6 is determined by the control signals Su, S
The control is sequentially performed by v and Sw.

【0034】三相モータ30は、界磁用の三相コイル
U,V,Wを星形結線(Y字結線)しており、各コイル
U,V,Wの交点である中性点Q1にも接続端子が設け
られているタイプのモータである。この三相モータ30
の各相コイルU,V,Wに流れる電流は、制御ユニット
50におけるPWM制御によって擬似的な正弦波に制御
され、かつ互いに120度ずれた波形に制御される。こ
の結果、三相モータ30を力行している場合には、その
三相コイルU,V,Wに流れる電流により、回転磁界が
形成されることになり、外周に永久磁石が貼付されたロ
ータは、この磁界との相互作用により回転し、駆動軸3
1を介して車輪36,37を駆動し、車輌を走行させ
る。各相コイルの中性点Q1の接続については、後で詳
しく説明する。
In the three-phase motor 30, the three-phase coils U, V, and W for the magnetic field are connected in a star shape (Y-connection), and the three-phase coils are connected to a neutral point Q1, which is an intersection of the coils U, V, and W. Is also a type of motor provided with connection terminals. This three-phase motor 30
The current flowing through each phase coil U, V, W is controlled to a pseudo sine wave by PWM control in the control unit 50, and is controlled to have a waveform shifted from each other by 120 degrees. As a result, when the three-phase motor 30 is running, a rotating magnetic field is formed by the current flowing through the three-phase coils U, V, W, and the rotor with the permanent magnet attached to the outer periphery is , Rotating by interaction with this magnetic field,
The wheels 36 and 37 are driven through 1 to drive the vehicle. The connection of the neutral point Q1 of each phase coil will be described later in detail.

【0035】次に燃料電池や低電圧バッテリの接続につ
いて説明する。本実施例の燃料電池21,22は、第1
の直流電源に相当するが、一つの燃料電池を二つに分割
したと見ることができる。そこで、この燃料電池21,
22の接続点を「分割点」と呼ぶものとする。この分割
点P5には、ダイオードDmU,DmLを介して、低電
圧バッテリ61,62の正極側および負極側が接続され
ている。ダイオードDmU,DmLの接続方向は、それ
ぞれ分割点P5から低電圧バッテリ側への電流の充電方
向の電流の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する方向
である。
Next, connection of a fuel cell or a low-voltage battery will be described. The fuel cells 21 and 22 according to the present embodiment
However, it can be seen that one fuel cell is divided into two. Therefore, this fuel cell 21,
The 22 connection points are called "division points". The positive electrode side and the negative electrode side of the low-voltage batteries 61 and 62 are connected to the division point P5 via diodes DmU and DmL. The connection direction of the diodes DmU and DmL is a direction in which the flow of the current from the division point P5 to the low-voltage battery side in the charging direction is allowed and the flow in the reverse direction is prevented.

【0036】ダイオードDmU,DmLを介して燃料電
池21,22に接続された二つの低電圧バッテリ61,
62は、第2の直流電源に相当する。直列に接続された
二つの低電圧バッテリの接続点を、以下「中点」と呼ぶ
が、この中点P6は、三相モータ30の中性点Q1が接
続されている。なお、本実施例では、三相モータ30の
中性点に接続するものとしたが、必ずしも中性点(三相
モータを120度ずつずれた正弦波で駆動した場合に電
位0となる点)に接続する必要はない。各相コイルU,
V,Wの交点に設けられていれば良く、三相モータ30
を運転したとき、所定の電位となるような交点であって
も差し支えない。
The two low-voltage batteries 61, connected to the fuel cells 21, 22 via the diodes DmU, DmL,
62 corresponds to a second DC power supply. The connection point of the two low-voltage batteries connected in series is hereinafter referred to as a “middle point”. The middle point P6 is connected to the neutral point Q1 of the three-phase motor 30. In this embodiment, the three-phase motor 30 is connected to the neutral point. However, the three-phase motor 30 is always connected to the neutral point (a point where the potential becomes 0 when the three-phase motor is driven by a sine wave shifted by 120 degrees). No need to connect to. Each phase coil U,
The three-phase motor 30 may be provided at the intersection of V and W.
May be at an intersection at which a predetermined potential is obtained when the device is operated.

【0037】また、この低電圧バッテリ61の正極側
は、ダイオードDaUを介してインバータ55の正極側
電源ラインP1に、低電圧バッテリ62の負極側は、ダ
イオードDaLを介してインバータ55の負極側電源ラ
インP2に、それぞれ接続されている。ダイオードDa
U,DaLの接続方向は、それぞれ低電圧バッテリ側か
らの放電方向の電流の流れを許容し、逆方向の流れを阻
止する方向である。
The positive electrode of the low voltage battery 61 is connected to the positive power line P1 of the inverter 55 via a diode DaU, and the negative electrode of the low voltage battery 62 is connected to the negative power line of the inverter 55 via a diode DaL. Each is connected to the line P2. Diode Da
The connection directions of U and DaL are directions in which the flow of current in the discharge direction from the low-voltage battery side is allowed and the flow in the reverse direction is blocked.

【0038】各種制御について:以上図1ないし図3
を用いて、本実施例の電源装置およびこれを搭載した電
気自動車の概略構成について説明したが、更にこの三相
モータ30の制御系について、機能ブロック図である図
4を用いて説明する。図4では、電源系の細かな接続は
省略し、制御の流れに沿って必要な事項のみを記載して
いる。図示するように、制御ユニット50内には、制御
上は、モータ電流司令部52とPWM制御部53とが、
設けられている。モータ電流司令部52は、外部からの
モータトルク指令値Tc*を受け取って、各相の電流指
令値Iu*,Iv*,Iw。*を出力する。実際には、
モータのd軸電流とq軸電流とを用いてトルク制御を行
なっているので、内部的には、2相/3相変換を行なっ
ている。PWM制御部53は、受け取った電流指令値を
中性点電流指令値In*により補正して各相電流の補正
指令値Iu**,Iv**,Iw**を求め、この補正
指令値と実際に各相コイルに流れている実電流Iu,I
v,Iwとにより、インバータ55のトランジスタのオ
ン時間を制御するものである。実電流Iu,Iv,Iw
は、電流センサ71,72,73により検出している。
また、三相モータ30には回転センサ75が設けられて
いる。このセンサ75は、三相モータ30のロータの角
度、ひいては制御上必要となるモータの電気角θを検出
するものである。電気角θは、モータ電流司令部52に
おける2相/3相変換に用いられている。
Various controls: FIGS. 1 to 3
, The schematic configuration of the power supply device of this embodiment and the electric vehicle equipped with the power supply device have been described. The control system of the three-phase motor 30 will be further described with reference to a functional block diagram of FIG. In FIG. 4, detailed connections of the power supply system are omitted, and only necessary items are described along the control flow. As shown in the figure, the control unit 50 includes a motor current command unit 52 and a PWM control unit 53 in control.
Is provided. The motor current command unit 52 receives a motor torque command value Tc * from the outside, and outputs current command values Iu *, Iv *, Iw of each phase. * Is output. actually,
Since torque control is performed using the d-axis current and the q-axis current of the motor, two-phase / three-phase conversion is internally performed. The PWM control unit 53 corrects the received current command value with the neutral point current command value In * to obtain correction command values Iu **, Iv **, Iw ** of each phase current. Actual currents Iu, I actually flowing through the coils of each phase
The on time of the transistor of the inverter 55 is controlled by v and Iw. Actual currents Iu, Iv, Iw
Are detected by the current sensors 71, 72, 73.
The three-phase motor 30 is provided with a rotation sensor 75. The sensor 75 detects the angle of the rotor of the three-phase motor 30 and the electric angle θ of the motor required for control. The electrical angle θ is used for two-phase / three-phase conversion in the motor current command unit 52.

【0039】以上説明した本実施例の電源装置およびこ
れを搭載した電気自動車では、燃料電池21,22と低
電圧バッテリ61,62とを用いて、電気的には、次の
3種類の処理を実現することができる。なお、これら総
ての処理を行なう必要はなく、車輌制御上必要な制御の
みを行なえばよいことは勿論である。 (1)燃料電池21,22を電源として三相モータ30
を駆動する処理; (2)車輌走行中に燃料電池21,22により低電圧バ
ッテリ61,62を充電する処理; (3)低電圧バッテリ61,62を電源として、三相モ
ータ30を駆動する処理; これらの処理のうち(1)の処理は、従来のものと変わ
らないので説明は省略する。
In the power supply device of this embodiment described above and the electric vehicle equipped with the power supply device, the following three types of processing are electrically performed using the fuel cells 21 and 22 and the low-voltage batteries 61 and 62. Can be realized. It is needless to say that it is not necessary to perform all of these processes, and it is only necessary to perform only the control necessary for vehicle control. (1) Three-phase motor 30 using fuel cells 21 and 22 as power sources
(2) a process of charging the low-voltage batteries 61 and 62 by the fuel cells 21 and 22 while the vehicle is traveling; and (3) a process of driving the three-phase motor 30 using the low-voltage batteries 61 and 62 as a power source. The processing of (1) among these processing is not different from the conventional processing, and therefore the description is omitted.

【0040】[1]燃料電池により低電圧バッテリを充
電する制御:(2)の車輌走行中に燃料電池21,22
により低電圧バッテリ61,62を充電する処理につい
て説明する。三相モータ30では、仮に中性点Q1が外
部の回路と何ら接続されていなければ、各相電流Iu,
Iv,Iwの総和は常に0になるが、中性点Q1を外部
の回路に接続すれば、中性点Q1からの電流の流れ出し
を許容することができる。三相モータ30の制御におい
ては、中性点の電位は制御可能だからである。図5に、
一方の低電圧バッテリ62を充電する際の等価回路を示
した。このとき、三相モータ30の中性点Q1から低電
圧バッテリ62に流れる電流ΔIBと中性点電位Vbと
の関係を、図6に示した。燃料電池21,22の接続点
の電位を0とし、中性点電位が低電圧バッテリ62の充
電電流ΔIBが0の時の電圧Vb0であれば、各相電流
Iu,Iv,Iwの総和は0であり、 Iu+Iv+Iw=0 となる。また、二つの燃料電池21,22の正極側から
流れ出る電流IB(+)と負極側に流れる込む電流IB
(−)は等しく、三相モータ30の中性点Q1から低電
圧バッテリ62を充電して、燃料電池21,22の分割
点P5に至る電流ΔIBは値0となる。
[1] Charging a low-voltage battery with a fuel cell
Electricity control: The fuel cells 21 and 22 during the running of the vehicle (2)
The process for charging the low-voltage batteries 61 and 62 will be described below. In the three-phase motor 30, if the neutral point Q1 is not connected to any external circuit, each phase current Iu,
The sum of Iv and Iw is always 0, but if the neutral point Q1 is connected to an external circuit, it is possible to allow the current to flow from the neutral point Q1. This is because, in the control of the three-phase motor 30, the potential at the neutral point can be controlled. In FIG.
An equivalent circuit for charging one low-voltage battery 62 is shown. At this time, the relationship between the current ΔIB flowing from the neutral point Q1 of the three-phase motor 30 to the low-voltage battery 62 and the neutral point potential Vb is shown in FIG. If the potential of the connection point between the fuel cells 21 and 22 is 0 and the neutral point potential is the voltage Vb0 when the charging current ΔIB of the low-voltage battery 62 is 0, the sum of the phase currents Iu, Iv and Iw is 0. And Iu + Iv + Iw = 0. Further, a current IB (+) flowing from the positive electrode side of the two fuel cells 21 and 22 and a current IB flowing into the negative electrode side thereof
(−) Are equal, and the current ΔIB from the neutral point Q1 of the three-phase motor 30 to the low voltage battery 62 to reach the division point P5 of the fuel cells 21 and 22 becomes zero.

【0041】ここで、燃料電池21,22を用いて低電
圧バッテリ62を充電するケースを考えてみる。燃料電
池21,22の分割点P5と低電圧バッテリ62の負極
側は、ダイオードDmLを介して接続されているので、
この分割点P5を電位0とすると、三相モータ30の中
性点Q1の電位が、低電圧バッテリ62を充電すること
ができる程度に高ければ、充電がなされることになる。
低電圧バッテリ62自体の電圧をVbとすると、三相モ
ータ30の中性点電位を制御して、中性点電位VNを、
前記電圧Vb0より電位差aだけ高くしてやればよいこ
とになる。このとき、中性点Q1から低電圧バッテリ6
2の充電のために流れ出る電流をInとすると、電流の
バランスの式は、 Iu+Iv+Iw+In=0 …(1) ΔIB=IB(+)−IB(−) …(2) となる。
Here, consider the case where the low voltage battery 62 is charged using the fuel cells 21 and 22. Since the division point P5 of the fuel cells 21 and 22 and the negative electrode side of the low-voltage battery 62 are connected via the diode DmL,
Assuming that the division point P5 has a potential of 0, if the potential of the neutral point Q1 of the three-phase motor 30 is high enough to charge the low-voltage battery 62, charging is performed.
Assuming that the voltage of the low-voltage battery 62 itself is Vb, the neutral point potential VN is controlled by controlling the neutral point potential of the three-phase motor 30.
What is necessary is just to make it higher than the voltage Vb0 by the potential difference a. At this time, from the neutral point Q1 to the low voltage battery 6
Assuming that the current flowing for charging of No. 2 is In, the equation of the current balance is as follows: Iu + Iv + Iw + In = 0 (1) ΔIB = IB (+) − IB (−) (2)

【0042】かかる電流制御を行なう処理について図7
のフローチャートを用いて説明する。実施例の電気自動
車が三相モータ30を用いて走行する場合、制御ユニッ
ト50は、まずモータトルク指令値Tc*を読み込む処
理を行なう(ステップS100)。モータトルク指令値
Tc*は、たとえばアクセルペダルの踏込量や車速など
から必要な軸出力として求めることができる。制御ユニ
ット50は、次にこのモータトルク指令値Tc*に基づ
いて、各相電流の指令値Iu*,Iv*,Iw*を算出
する(ステップS110)。必要なトルクを得るために
要する各相電流は、電流司令部52において、内部的に
はd軸電流を求めることにより行なわれており、その結
果を、2相/3相変換を行なうことにより、各相電流の
指令値が求められる。
FIG. 7 shows a process for performing such current control.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. When the electric vehicle of the embodiment runs using the three-phase motor 30, the control unit 50 first performs a process of reading a motor torque command value Tc * (step S100). The motor torque command value Tc * can be obtained as a necessary shaft output from, for example, the accelerator pedal depression amount and the vehicle speed. Next, control unit 50 calculates command values Iu *, Iv *, Iw * of each phase current based on this motor torque command value Tc * (step S110). Each phase current required to obtain the required torque is internally calculated by the current command unit 52 by calculating the d-axis current, and the result is subjected to two-phase / three-phase conversion, The command value of each phase current is obtained.

【0043】次に、中性点電流指令値In*を読み込む
処理を行なう(ステップS120)。この中性点電流指
令値In*は、低電圧バッテリ61または62の充電指
令値に相当する。充電指令値は、残存容量センサ81,
82により検出された低電圧バッテリ61,62の残存
容量や燃料電池21,22の運転状態、さらには低電圧
バッテリ61,62の充電定格電流などに基づいて、制
御ユニット50が演算する。図5の等価回路において
は、この中性点電流指令値In*は、低電圧バッテリ6
2の充電電流ΔIBに相当している。三相モータ30の
中性点Q1と外部との間でやりとりしようとする電流I
n*は、上記式(1)に示したように、結局は各相電流
とバランスしている。そこで、各相電流に加算すべき電
流Io*を、この中性点電流指令値In*の1/3の大
きさとして求める(ステップS130)。
Next, a process of reading the neutral point current command value In * is performed (step S120). The neutral point current command value In * corresponds to a charge command value for the low-voltage battery 61 or 62. The charge command value is a remaining capacity sensor 81,
The control unit 50 computes based on the remaining capacity of the low-voltage batteries 61 and 62 detected by 82, the operation state of the fuel cells 21 and 22, and the rated charging current of the low-voltage batteries 61 and 62. In the equivalent circuit of FIG. 5, the neutral point current command value In * is
2 corresponds to the charging current ΔIB. The current I to be exchanged between the neutral point Q1 of the three-phase motor 30 and the outside
n * is eventually balanced with each phase current as shown in the above equation (1). Therefore, a current Io * to be added to each phase current is obtained as a magnitude of 1/3 of the neutral point current command value In * (step S130).

【0044】こうして求めた加算電流Io*を、各相の
電流指令値Iu*,Iv*,Iw*に加えて、各相の毎
の電流指令値を補正して、補正指令値Iu**,Iv*
*,Iw**として算出する(ステップS140)。そ
の後、この補正指令値と実際に各相に流れている電流I
u,Iv,Iwとに基づいて、インバータ55の各トラ
ンジスタのオン時間を決定し、いわゆるPWM制御を行
なって、三相モータ30の各界磁コイルU,V,Wに流
れる電流を制御する(ステップS150)。かかる処理
おいて、各相の実電流Iu,Iv,Iwは、電流センサ
71ないし73により検出された値を用いればよい。
The obtained current Io * is added to the current command values Iu *, Iv *, Iw * of each phase, and the current command values of each phase are corrected. Iv *
*, Iw ** (step S140). Thereafter, the correction command value and the current I actually flowing in each phase
Based on u, Iv, and Iw, the on-time of each transistor of the inverter 55 is determined, and so-called PWM control is performed to control the current flowing through each of the field coils U, V, and W of the three-phase motor 30 (step). S150). In this process, the values detected by the current sensors 71 to 73 may be used as the actual currents Iu, Iv, Iw of each phase.

【0045】以上説明した処理を行なうことにより、結
局三相モータ30の各相コイルに流れ込む電流はIo*
だけ高くなり、これに応じて中性点Q1の電位も高くな
る。この結果、中性点Q1と、燃料電池21,22の分
割点P5との間の電位差が、低電圧バッテリ62の出力
電圧Vbより、所定電圧aだけ高くなり、低電圧バッテ
リ62は、充電電流ΔIB(=In*)により充電され
ることになる。この場合の各相電流と充電電流との関
係、および中性点電位VNの様子を図8に示した。この
とき、電流は、等価回路である図9に示したように、燃
料電池21の側からより多く流れ出し、この電流の差 IB(+)−IB(−) が低電圧バッテリ62の充電電流に相当することにな
る。
By performing the above-described processing, the current flowing into each phase coil of the three-phase motor 30 eventually becomes Io *
And the potential at the neutral point Q1 increases accordingly. As a result, the potential difference between the neutral point Q1 and the division point P5 of the fuel cells 21 and 22 becomes higher than the output voltage Vb of the low-voltage battery 62 by a predetermined voltage a, and the low-voltage battery 62 It will be charged by ΔIB (= In *). FIG. 8 shows the relationship between each phase current and the charging current in this case, and the state of the neutral point potential VN. At this time, as shown in FIG. 9 which is an equivalent circuit, the current flows out more from the fuel cell 21 side, and the difference IB (+) − IB (−) of this current becomes the charging current of the low-voltage battery 62. Would be equivalent.

【0046】以上説明した処理により、燃料電池21,
22を第1の直流電源として、三相モータ30の運転中
であっても、低電圧バッテリ62を自由に充電すること
ができる。もとより、三相モータ30の中性点電圧を負
側に制御して、低電圧バッテリ61を充電することも容
易である。この場合の等価回路を図10に示す。また、
低電圧バッテリ61を充電する際の各相コイルの電流お
よび印加電圧と、中性点電圧Vbとの関係を、図11に
示した。基本的な動作は、低電圧バッテリ62を充電し
た場合と何ら変わるところはない。なお、低電圧バッテ
リ61,62のいずれを充電するかは、残存容量センサ
81,82が検出した各バッテリの残存容量に従って判
断すればよい。両者をほぼ等しく充電するには、中性点
電位を、所定のヒステリシスを持たせて、プラス側とマ
イナス側に交互に制御すればよい。
By the above-described processing, the fuel cell 21,
The low-voltage battery 62 can be freely charged even during operation of the three-phase motor 30 using the first DC power supply 22 as the first DC power supply. Of course, it is easy to charge the low-voltage battery 61 by controlling the neutral point voltage of the three-phase motor 30 to the negative side. FIG. 10 shows an equivalent circuit in this case. Also,
FIG. 11 shows the relationship between the current and applied voltage of each phase coil when charging the low-voltage battery 61 and the neutral point voltage Vb. The basic operation is not different from the case where the low-voltage battery 62 is charged. It should be noted that which of the low-voltage batteries 61 and 62 is charged may be determined according to the remaining capacity of each battery detected by the remaining capacity sensors 81 and 82. In order to charge both of them substantially equally, the neutral point potential may be alternately controlled to a plus side and a minus side with a predetermined hysteresis.

【0047】[2]低電圧バッテリにより三相モータを
駆動する制御:(3)として、低電圧バッテリ61,6
2を電源として、三相モータ30を駆動する処理を挙げ
たが、この処理について説明する。電気自動車の走行開
始時には、燃料電池21,22はまだ十分に機能してお
らず、その出力電圧が低い場合がある。こうした状態で
低電圧バッテリ61,62を用いて三相モータ30を駆
動し、車輌を走行することができる。なお、図12に示
したように、燃料電池21,22とインバータ55との
間にリレーの接点を入れ、低電圧バッテリ61,62に
より三相モータ30を駆動している間は、インバータ5
5と燃料電池21,22との接続を遮断しておくことも
制御の簡明さを確保する上で望ましい。以下の説明で
は、リレーの接点91,92により、燃料電池21,2
2と、インバータ55との接続は遮断されているものと
する。なお、このリレーは、制御ユニット50により、
接点91,92の入り切りが制御されている。
[2] Three-phase motor using low-voltage battery
Driving control: (3) low-voltage batteries 61 and 6
The process of driving the three-phase motor 30 using the power supply 2 as the power source has been described. This process will be described. When the electric vehicle starts running, the fuel cells 21 and 22 may not be functioning sufficiently yet, and their output voltage may be low. In this state, the three-phase motor 30 is driven using the low-voltage batteries 61 and 62, and the vehicle can travel. As shown in FIG. 12, a relay contact is provided between the fuel cells 21 and 22 and the inverter 55, and while the three-phase motor 30 is driven by the low-voltage batteries 61 and 62, the inverter 5
It is also desirable to cut off the connection between the fuel cell 5 and the fuel cells 21 and 22 in order to ensure control simplicity. In the following description, the contacts 91 and 92 of the relay are used to connect the fuel cells 21 and
2 and the inverter 55 are disconnected. This relay is controlled by the control unit 50.
ON / OFF of the contacts 91 and 92 is controlled.

【0048】図12に示した状態では、燃料電池21,
22に代えて、ダイオードDaU,DaLを介して、低
電圧バッテリ61,62が、インバータ55に接続され
ていることになる。そこで、制御ユニット50が、イン
バータ55の各トランジスタTr1ないしTr6のオン
・オフを制御すれば、低電圧バッテリ61,62を電圧
源として、三相モータ30を駆動し、車輌を走行するこ
とができる。こうした使い方の一つは、燃料電池21,
22の出力がまだ十分にあがらない期間の車輌走行であ
り、他の一つは、燃料電池系の故障時に車輌をガレージ
や修理工場まで自力走行させるリンブホームである。前
者の場合には、改質器その他の機器が正常動作に至るま
での間、低電圧バッテリ61,62を用いて、車輌を走
行することになる。この場合、低電圧バッテリ61,6
2は、車輌を所定の時間、通常走行できる程度の容量の
ものとすればよい。後者の場合は、緊急時の走行が目的
となるため、低電圧バッテリ61,62の容量はさほど
大きなものとする必要はない。
In the state shown in FIG. 12, the fuel cells 21 and
Instead of 22, the low-voltage batteries 61 and 62 are connected to the inverter 55 via the diodes DaU and DaL. Therefore, if the control unit 50 controls on / off of each of the transistors Tr1 to Tr6 of the inverter 55, the three-phase motor 30 can be driven by using the low-voltage batteries 61 and 62 as voltage sources, and the vehicle can run. . One of these uses is the fuel cell 21,
The vehicle travels during a period when the output of the motor 22 does not sufficiently increase yet, and the other is a limp home that allows the vehicle to travel to a garage or a repair shop by itself when the fuel cell system fails. In the former case, the vehicle runs using the low-voltage batteries 61 and 62 until the reformer and other devices reach normal operation. In this case, the low-voltage batteries 61, 6
2 may have a capacity that allows the vehicle to normally travel for a predetermined time. In the latter case, the driving in an emergency is intended, so that the capacity of the low-voltage batteries 61 and 62 does not need to be very large.

【0049】低電圧バッテリ61,62を用いて、三相
モータ30を駆動する場合、両バッテリを用いれば、通
常の制御と何ら変わりはないが、いずれか一方の低電圧
バッテリのみを用いて、三相モータ30を駆動すること
も可能である。この場合には、図13に示すように、ト
ランジスタTr2,Tr4,Tr6を駆動して、低電圧
バッテリ62を用いて三相モータ30を駆動しても良い
し、逆にトランジスタTr1,Tr3,Tr5を駆動し
て、低電圧バッテリ61を用いて三相モータ3を駆動す
るものとしても良い。前者の場合には、電流は、低電圧
バッテリ62の正極側、即ち中点P6から、三相モータ
30の各相コイルを順次流れて、トランジスタTr2,
Tr4,Tr6を通り、ダイオードDaLを介して低電
圧バッテリ62に戻ってゆく。他方の低電圧バッテリ6
1を用いてる場合には、ダイオードDaUを通り、トラ
ンジスタTr1,Tr3,Tr5を介して、各相コイル
に電流が流れることになる。従って、いずれのバッテリ
を用いるかによりコイルに流れる電流の向きは逆向きに
なるが、トランジスタのオン・オフのタイミング(相毎
の順序)を制御すれば、いずれの場合でも、三相モータ
30を正転・逆転、自由に制御することができる。イン
バータの片側のトランジスタ群を用いたこうした制御
は、通常ユニポール動作と呼ばれている。
When the three-phase motor 30 is driven by using the low-voltage batteries 61 and 62, if both batteries are used, there is no difference from the normal control, but only one of the low-voltage batteries is used. It is also possible to drive the three-phase motor 30. In this case, as shown in FIG. 13, the transistors Tr2, Tr4, Tr6 may be driven to drive the three-phase motor 30 using the low-voltage battery 62, or conversely, the transistors Tr1, Tr3, Tr5 To drive the three-phase motor 3 using the low-voltage battery 61. In the former case, the current flows sequentially from the positive electrode side of the low-voltage battery 62, that is, the middle point P6, through the respective phase coils of the three-phase motor 30, and the transistors Tr2
It passes through Tr4 and Tr6 and returns to the low voltage battery 62 via the diode DaL. The other low-voltage battery 6
When 1 is used, a current flows through each phase coil through the diode DaU and the transistors Tr1, Tr3, and Tr5. Therefore, although the direction of the current flowing through the coil is reversed depending on which battery is used, the three-phase motor 30 can be controlled in any case by controlling the on / off timing of the transistor (order of each phase). Forward and reverse rotation can be controlled freely. Such control using the transistor group on one side of the inverter is usually called a unipole operation.

【0050】以上説明した第1実施例によれば、第1の
直流電源側から第2の直流電源への充電動作のために専
用のDC/DCコンバータが必要なく、回路構成を簡略
なものとすることができる。また、第1の直流電源であ
る燃料電池21,22と第2の直流電源である低電圧バ
ッテリ61,62のいずれによっても三相モータ30を
駆動することができるので、車輌としての信頼性を向上
することができる。
According to the first embodiment described above, a dedicated DC / DC converter is not required for the charging operation from the first DC power supply to the second DC power supply, and the circuit configuration can be simplified. can do. Further, since the three-phase motor 30 can be driven by any of the fuel cells 21 and 22 as the first DC power supply and the low-voltage batteries 61 and 62 as the second DC power supply, the reliability as a vehicle is improved. Can be improved.

【0051】(2)第2実施例:次に本発明の第2実施
例について説明する。図14は、第2実施例の電源装置
を搭載したハイブリッド車輌の概略構成を示す説明図で
ある。ハイブリッド車輌とは、エンジンとモータの双方
を搭載した車輌をいう。図14に示すハイブリッド車輌
は以下で説明する通り、エンジンの動力を直接駆動輪に
伝達可能な構成となっている。かかるハイブリッド車輌
を特にパラレル・ハイブリッド車輌と呼ぶ。
(2) Second Embodiment: Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a hybrid vehicle equipped with the power supply device of the second embodiment. A hybrid vehicle is a vehicle equipped with both an engine and a motor. As described below, the hybrid vehicle shown in FIG. 14 has a configuration in which the power of the engine can be directly transmitted to the drive wheels. Such a hybrid vehicle is particularly called a parallel hybrid vehicle.

【0052】第2実施例のハイブリッド車輌の基本構
成:図14のハイブリッド車輌は、ガソリンを燃料とし
て運転されるエンジン150と、第1,第2のモータM
G1,MG2およびプラネタリギヤ120からなる動力
変換出力装置110とを備える。動力の出力が可能なエ
ンジン150,第1のモータMG1,第2のモータMG
2の三者は、プラネタリギヤ120を介して機械的に結
合されている。プラネタリギヤ120は、遊星歯車とも
呼ばれ以下に示すそれぞれのギヤに結合された3つの回
転軸を有している。プラネタリギヤ120を構成するギ
ヤは、中心で回転するサンギヤ121、サンギヤの周辺
を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ12
3、さらにその外周で回転するリングギヤ122であ
る。プラネタリピニオンギヤ123はプラネタリキャリ
ア124に軸支されている。
Basic Structure of Hybrid Vehicle of Second Embodiment: The hybrid vehicle shown in FIG. 14 has an engine 150 driven by using gasoline as fuel, and first and second motors M
A power conversion output device 110 including G1, MG2 and a planetary gear 120 is provided. Engine 150 capable of outputting power, first motor MG1, second motor MG
The two are mechanically connected via a planetary gear 120. The planetary gear 120 is also called a planetary gear and has three rotation shafts connected to respective gears described below. The planetary gear 120 includes a sun gear 121 that rotates at the center, and a planetary pinion gear 12 that revolves while rotating around the sun gear.
Third, a ring gear 122 that rotates on its outer periphery. The planetary pinion gear 123 is supported by a planetary carrier 124.

【0053】動力系統に備えられた原動機としてのエン
ジン150は通常のガソリンエンジンであり、クランク
シャフト156を回転させる。本実施例のハイブリッド
車輌では、エンジン150のクランクシャフト156は
ダンパ130を介してプラネタリキャリア軸127に結
合されている。ダンパ130はクランクシャフト156
に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モ
ータMG1のロータ132は、サンギヤ軸125に結合
されている。モータMG2のロータ142は、リングギ
ヤ軸126に結合されている。リングギヤ122の回転
は、チェーンベルト129,ディファレンシャルギヤ1
14を介して車軸112および車輪116R,116L
に伝達される。エンジン150は、EFIECU170
により制御され、運転されている。EFIECU170
は、内部にCPU、ROM、RAM等を有するワンチッ
プ・マイクロコンピュータであり、CPUがROMに記
録されたプログラムに従い、エンジン150の燃料噴射
料その他の制御を実行する。図示を省略したが、これら
の制御を可能とするために、EFIECU170にはエ
ンジン150の運転状態を示す種々のセンサが接続され
ている。
Engine 150 as a prime mover provided in the power system is a normal gasoline engine, and rotates crankshaft 156. In the hybrid vehicle of this embodiment, the crankshaft 156 of the engine 150 is connected to the planetary carrier shaft 127 via the damper 130. The damper 130 has a crankshaft 156
This is provided to absorb torsional vibrations that occur in. The rotor 132 of the motor MG1 is connected to the sun gear shaft 125. The rotor 142 of the motor MG2 is connected to the ring gear shaft 126. The rotation of the ring gear 122 is controlled by the chain belt 129, the differential gear 1
Axle 112 and wheels 116R, 116L via
Is transmitted to The engine 150 is an EFI ECU 170
Is controlled and operated. EFI ECU 170
Is a one-chip microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and the like therein. The CPU executes a fuel injection charge and other controls of the engine 150 according to a program recorded in the ROM. Although not shown, various sensors indicating the operating state of the engine 150 are connected to the EFIECU 170 to enable these controls.

【0054】動力系統に備えられたモータMG1,MG
2は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個
の永久磁石を有するロータ132,142と、回転磁界
を形成する三相コイルが巻回されたステータ133,1
43とを備える。ステータ133,143はケース11
9に固定されている。モータMG1,MG2のステータ
133,143に巻回された三相コイルは、それぞれ第
1,第2の駆動回路191,192を介してバッテリ1
94に接続されている。第1,第2の駆動回路191,
192は、各相ごとにスイッチング素子としてのトラン
ジスタを2つ1組で備えたトランジスタインバータであ
る。第1,第2の駆動回路191,192は制御ユニッ
ト190に接続されている。制御ユニット190からの
制御信号によって駆動回路191,192のトランジス
タがスイッチングされるとバッテリ194とモータMG
1,MG2との間に電流が流れる。モータMG1,MG
2はバッテリ194からの電力の供給を受けて回転駆動
する電動機として動作することもできるし(以下、この
運転状態を力行と呼ぶ)、ロータ132,142が外力
により回転している場合には三相コイルの両端に起電力
を生じさせる発電機として機能してバッテリ194を充
電することもできる(以下、この運転状態を回生と呼
ぶ)。本実施例のハイブリッド車輌は、プラネタリギヤ
120の作用に基づいて、この他、種々の状態で走行す
ることができるが、具体的な走行の態様についての説明
は省略する。なお、制御ユニット190には、動力変換
出力装置110の運転状態を検出する回転数センサ13
4,144などの各種センサが接続されている。
Motors MG1, MG provided in power system
Reference numeral 2 denotes a synchronous motor generator, which includes rotors 132 and 142 each having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface, and stators 133 and 1 on which a three-phase coil forming a rotating magnetic field is wound.
43. The stators 133 and 143 are the case 11
9 is fixed. The three-phase coils wound around the stators 133 and 143 of the motors MG1 and MG2 are connected to the battery 1 via first and second drive circuits 191 and 192, respectively.
94. First and second drive circuits 191,
Reference numeral 192 denotes a transistor inverter including two transistors as switching elements for each phase. The first and second drive circuits 191 and 192 are connected to the control unit 190. When transistors of drive circuits 191 and 192 are switched by a control signal from control unit 190, battery 194 and motor MG
1 and MG2. Motor MG1, MG
The motor 2 can operate as an electric motor that rotates and receives the supply of electric power from the battery 194 (hereinafter, this operation state is referred to as power running), and the motor 3 operates when the rotors 132 and 142 are rotated by external force. The battery 194 can also be charged by functioning as a generator for generating an electromotive force at both ends of the phase coil (hereinafter, this operation state is referred to as regeneration). The hybrid vehicle of the present embodiment can run in various other states based on the action of the planetary gear 120, but a description of a specific running mode is omitted. The control unit 190 includes a rotation speed sensor 13 for detecting an operation state of the power conversion output device 110.
Various sensors such as 4,144 are connected.

【0055】第2実施例の電気系の接続:次に、この
ハイブリッド車輌に搭載された二つの電源系統について
説明する。上述したように、このハイブリッド車輌に
は、第1の直流電源に相当する高圧バッテリ194が搭
載され、このバッテリ194は、第1,第2の駆動回路
191,192を介して、第1,第2のモータMG1,
MG2と、相互に電力をやりとり可能に接続されてい
る。この電源系統の電圧は約300ボルト弱であり、以
下、これを高圧電気系と呼ぶ。他方、このハイブリッド
車輌には、第2の直流電源に相当する低圧の電源系統も
用意されており、低電圧バッテリ184は、EFIEC
U170や制御ユニット190に接続されている。低電
圧バッテリ184からは、12ボルト程度の直流電圧
が、各ECUに供給される。この電源系を、以下低圧電
気系と呼ぶ。この高電圧バッテリ194と低電圧バッテ
リ184は、図15に示すように、内部はそれぞれ二つ
のバッテリ194a,194bおよびバッテリ184
a,184bに分割されており、第1の駆動回路191
を介して相互に接続されている。
Connection of Electric System of Second Embodiment: Next, two power supply systems mounted on this hybrid vehicle will be described. As described above, the high-voltage battery 194 corresponding to the first DC power supply is mounted on the hybrid vehicle, and the battery 194 is connected to the first and second drive circuits 191 and 192, respectively. 2 motors MG1,
It is connected to MG2 so that power can be exchanged between them. The voltage of this power supply system is less than about 300 volts, and is hereinafter referred to as a high-voltage electric system. On the other hand, this hybrid vehicle is also provided with a low-voltage power supply system corresponding to a second DC power supply.
It is connected to U170 and control unit 190. From the low voltage battery 184, a DC voltage of about 12 volts is supplied to each ECU. This power supply system is hereinafter referred to as a low-voltage electric system. As shown in FIG. 15, the high-voltage battery 194 and the low-voltage battery 184 have two batteries 194a and 194b and a battery 184, respectively.
a, 184b and the first drive circuit 191
Connected to each other.

【0056】この図15に示した第2実施例の電気的構
成は、第1の直流電源として二つの燃料電池21,22
を用いた第1実施例の回路図(図3)と比べて、第1の
直流電源に相当する高電圧バッテリ194a,194b
が二次電池である点を除いて同一である。従って、細か
な接続関係については説明を省略する。また、高電圧バ
ッテリ194a,194bは、図14に示したように、
第2のモータMG2用の第2の駆動回路192にも接続
されているが、図15では第2の駆動回路192との接
続は、図示を省略した。更に、高電圧バッテリ194
a,194bを用いて、第1のモータMG1を駆動する
方法や、第1のモータMG1の中性点電位を制御して低
電圧バッテリ184a,184bを充電する方法につい
ても、第1実施例と同様なので、説明を省略する。な
お、この実施例では、高電圧バッテリ194a,194
bを用いて低電圧バッテリ184a,184bを充電す
ると、高電圧バッテリ194aまたは194bの一方の
放電か他方より進んでしまうことがあり得る。そこで、
両バッテリ194a,194bの残存容量SOCa,S
OCbを検出または推定し、両者の差が一定以上となっ
た場合に、モータMG1の中性点Q1の電位を正負に切
り換えて、両バッテリ194a,194bを均等に使用
するものとすることも好適である。かかる切換制御の様
子を図16に示した。
The electrical configuration of the second embodiment shown in FIG. 15 has two fuel cells 21 and 22 as the first DC power supply.
Compared with the circuit diagram of the first embodiment (FIG. 3) using high-voltage batteries 194a and 194b corresponding to the first DC power supply.
Are the same except that they are secondary batteries. Therefore, the description of the detailed connection relation is omitted. Further, as shown in FIG. 14, the high voltage batteries 194a and 194b
Although it is also connected to the second drive circuit 192 for the second motor MG2, the connection with the second drive circuit 192 is omitted in FIG. Further, the high-voltage battery 194
a and 194b to drive the first motor MG1 and a method of controlling the neutral point potential of the first motor MG1 to charge the low-voltage batteries 184a and 184b. The description is omitted because it is the same. In this embodiment, the high-voltage batteries 194a, 194
When the low-voltage batteries 184a and 184b are charged using b, one of the high-voltage batteries 194a or 194b may be discharged or the other may be advanced. Therefore,
Remaining capacity SOCa, S of both batteries 194a, 194b
It is also preferable that the OCb is detected or estimated, and when the difference between the two becomes equal to or more than a certain value, the potential of the neutral point Q1 of the motor MG1 is switched between positive and negative to use both batteries 194a and 194b equally. It is. FIG. 16 shows the state of the switching control.

【0057】次に、第2実施例に独自の制御である低電
圧バッテリ184a,184bを用いた高電圧バッテリ
194a,194bの充電動作について説明する。な
お、低電圧バッテリ184により高電圧バッテリ194
を充電するのは次の理由による。ハイブリッド車輌が停
車しエンジン150も停止している状態から、エンジン
150を始動する場合、制御ユニット190は、第2の
モータMG2をロック状態とし、高電圧バッテリ194
から供給される電力により第1のモータMG1を回転す
る。この結果、プラネタリギヤ120のプラネタリキャ
リア軸127が回転し、クランクシャフト156のクラ
ンキングが行なわれる。したがって、仮に高電圧バッテ
リ194が空になっていると、エンジン150をクラン
キングすることができず、エンジン150を始動するこ
とができない。こうした事態は、高電圧バッテリ194
が何らかの原因で放電し切ってしまった場合、たとえば
高電圧バッテリ194が経年変化により劣化した状態で
長時間車輌が使用されなかった場合や、長い登坂路を登
坂した直後に車輌を止めてイグニッションキーをオフに
したような場合などに生じる可能性がある。高電圧バッ
テリ194の残容量がほとんど0になっている場合であ
る。こうした場合、低電圧バッテリ184に電力が残存
している場合には、これを昇圧して一旦高電圧バッテリ
194を充電できれば、高電圧バッテリ194を用いた
始動制御を開始することができる。エンジン150が一
旦始動すれば、第1のモータMG1を発電機として使用
できるから、低電圧バッテリ184から高電圧バッテリ
194に移し替えるべき電力は、エンジン150の始動
に必要な電力で足りる。
Next, the charging operation of the high-voltage batteries 194a and 194b using the low-voltage batteries 184a and 184b, which is a control unique to the second embodiment, will be described. It should be noted that the low-voltage battery 184 allows the high-voltage battery 194
Is charged for the following reason. When starting the engine 150 from a state where the hybrid vehicle is stopped and the engine 150 is also stopped, the control unit 190 locks the second motor MG2 and sets the high-voltage battery 194
The first motor MG1 is rotated by the electric power supplied from the first motor MG1. As a result, the planetary carrier shaft 127 of the planetary gear 120 rotates, and the crankshaft 156 is cranked. Therefore, if the high-voltage battery 194 is empty, the engine 150 cannot be cranked and the engine 150 cannot be started. Such a situation is caused by the high voltage battery 194
Is discharged for some reason, for example, when the vehicle is not used for a long time with the high-voltage battery 194 deteriorated due to aging, or when the vehicle is stopped immediately after climbing a long uphill road, the ignition key is turned off. This may occur when, for example, is turned off. This is a case where the remaining capacity of the high-voltage battery 194 is almost zero. In such a case, if power remains in the low-voltage battery 184, if the high-voltage battery 194 can be charged by boosting the power, the start control using the high-voltage battery 194 can be started. Once the engine 150 starts, the first motor MG1 can be used as a generator, so that the power to be transferred from the low-voltage battery 184 to the high-voltage battery 194 is the power required to start the engine 150.

【0058】昇圧制御:図17は、低電圧バッテリ1
84を用いて高電圧バッテリ194を充電する際の昇圧
プログラムを示すフローチャートである。始動時におい
て、EFIECU170および制御ユニット190は、
高電圧バッテリ194から第1の駆動回路191を介し
てモータMG1に電力を供給し、第1のモータMG1に
よりエンジン150を起動しようとする。しかし、この
通常動作が不調に終わり、かつ、その原因が高電圧バッ
テリ194の過放電によるものであると判断されたと
き、図17の昇圧プログラムが開始される。昇圧プログ
ラムが開始されると、まず制御ユニット190は、第1
の駆動回路191のトランジスタTr2を0.5[se
c]周期の所定通流率γ(=オン時間Ton/(オン時
間Ton+オフ時間Toff))でオン・オフさせる制
御信号を出力する。トランジスタTr2がターンオンす
ると、低電圧バッテリ184bから第1のモータMG1
の中点、モータMG1のU相コイル、トランジスタTr
2、ダイオードDaLを通って低電圧バッテリ184b
に至る閉回路が、断続的に形成される(ステップS21
0)。これにより、低電圧バッテリ184bから第1の
モータMG1のU相コイルを介して流れる電流は徐々に
上昇し、ここに磁気エネルギとして蓄積される。この時
の略1周期にわたる各部の電流変化を図18に示した。
図示するようにトランジスタTr2が多ターンオンする
と、トランジスタTr2を流れる電流が漸次上昇してい
ることが分かる。このトランジスタTr2がオンされる
所定時間は、本実施例では0.42[sec]である。こ
のオン時間の経過を待ってトランジスタTr2をターン
オフすると、第1のモータMG1のU相コイルに貯えら
れた磁気エネルギによる誘導起電力によって、ダイオー
ドD1を介して高電圧バッテリ194aおよび194b
に瞬時に電流が流れ込み、高電圧バッテリ194aと1
94bとが充電される。すなわち、本実施例の電源装置
では、第1のモータMG1の電機子コイルの一つである
U相コイルが昇圧回路のリアクタンスとして、インバー
タである第1の駆動回路191のダイオードD1が昇圧
回路のフライバックダイオードとして作用する。
Step-up control: FIG.
9 is a flowchart showing a boosting program when charging the high-voltage battery 194 using the power-up program 84. At the time of starting, the EFIECU 170 and the control unit 190
Electric power is supplied from the high-voltage battery 194 to the motor MG1 via the first drive circuit 191 to try to start the engine 150 by the first motor MG1. However, when it is determined that the normal operation ends abnormally and that the cause is the overdischarge of the high-voltage battery 194, the boosting program in FIG. 17 is started. When the boosting program is started, first, the control unit 190
The transistor Tr2 of the drive circuit 191 is set to 0.5 [sec.
c] A control signal for turning on / off at a predetermined duty ratio γ of the cycle (= on time Ton / (on time Ton + off time Toff)) is output. When the transistor Tr2 is turned on, the first motor MG1 is output from the low-voltage battery 184b.
Middle point, U-phase coil of motor MG1, transistor Tr
2. Low voltage battery 184b through diode DaL
Is intermittently formed (step S21).
0). As a result, the current flowing from the low-voltage battery 184b via the U-phase coil of the first motor MG1 gradually increases, and is stored here as magnetic energy. FIG. 18 shows the current change of each part over approximately one cycle at this time.
As shown in the figure, when the transistor Tr2 is turned on multiple times, the current flowing through the transistor Tr2 gradually increases. The predetermined time during which the transistor Tr2 is turned on is 0.42 [sec] in this embodiment. When the transistor Tr2 is turned off after the elapse of the on-time, the induced voltage generated by the magnetic energy stored in the U-phase coil of the first motor MG1 causes the high voltage batteries 194a and 194b via the diode D1.
Current flows instantaneously into the high-voltage batteries 194a and 1
94b is charged. That is, in the power supply device of the present embodiment, the U-phase coil, which is one of the armature coils of the first motor MG1, serves as the reactance of the booster circuit, and the diode D1 of the first drive circuit 191 as the inverter serves as the reactant of the booster circuit. Acts as a flyback diode.

【0059】制御ユニット190からの信号により第1
の駆動回路191のトランジスタTr2を繰り返しオン
−オフすることにより、上記の動作が繰り返され、低電
圧バッテリ184bを電源として、高電圧バッテリ19
4aおよび194bは次第に充電されていく。上記通流
率γによるトランジスタTr2の制御が、所定時間TT
が経過するまで継続され、所定時間TTが経過したと判
断された場合には(ステップ220)、トランジスタT
r2の通電を終了する。この時間TTは、高電圧バッテ
リ194aおよび194bへの充電量が仕事エネルギに
して10 [KJ]に相当する時間として定められてい
る。即ち、この例では、時間TTを管理することが、高
電圧バッテリ194aおよび194bの充電量を検出す
ることに相当している。なお、上記動作を繰り返すと、
低電圧バッテリ194bが、他方の低電圧バッテリ18
4aより早く放電して行くことになるので、途中でトラ
ンジスタTr2に代えてトランジスタTr1を用いて、
上記の昇圧制御を行なうものとしても良い。この場合に
は、トランジスタTr1をターンオフすると、低電圧バ
ッテリ184aの電気エネルギは、一旦U相コイルに磁
気エネルギの形態で蓄えられた後、フライバックダイオ
ードとして機能するダイオードD2を介して、高電圧バ
ッテリ194a,194bに流れ込み、これを充電す
る。
The first from the signal from the control unit 190
The above operation is repeated by repeatedly turning on and off the transistor Tr2 of the driving circuit 191 of the high voltage battery 191, using the low voltage battery 184b as a power supply.
4a and 194b are gradually charged. The control of the transistor Tr2 by the conduction ratio γ is performed for a predetermined time TT
Is continued until the predetermined time TT has elapsed (step 220).
The energization of r2 ends. This time TT is determined as the time when the amount of charge to the high-voltage batteries 194a and 194b is equivalent to 10 [KJ] as work energy. That is, in this example, managing the time TT corresponds to detecting the charge amounts of the high-voltage batteries 194a and 194b. By repeating the above operation,
The low-voltage battery 194b is connected to the other low-voltage battery 18
4a, the transistor Tr1 is used instead of the transistor Tr2.
The above-described boost control may be performed. In this case, when the transistor Tr1 is turned off, the electric energy of the low-voltage battery 184a is temporarily stored in the form of magnetic energy in the U-phase coil, and then is transferred to the high-voltage battery 184a via the diode D2 functioning as a flyback diode. It flows into 194a and 194b and is charged.

【0060】高電圧バッテリ194a,194bの充電
が完了すると、本プログラムを終了して通常の制御モー
ドへ戻る。高電圧バッテリ194a,194bに必要な
電力が充電されると、その後、制御ユニット190は、
第1,第2のモータMG1,MG2を用いて、エンジン
150を始動する制御を行なうことができる。
When the charging of the high-voltage batteries 194a and 194b is completed, the program ends and the control returns to the normal control mode. When the necessary power is charged in the high-voltage batteries 194a and 194b, the control unit 190 thereafter sets
Control for starting engine 150 can be performed using first and second motors MG1 and MG2.

【0061】第2実施例の作用効果:以上のように構
成される本実施例のハイブリッド車輌によれば、特別な
昇圧用コンバータを設けることなく、低圧電気系の低電
圧バッテリ184aまたは184bから高電圧バッテリ
194aおよび194bへ電気エネルギを配分すること
ができる。したがって、高電圧バッテリ194a,19
4bに過放電が生じて始動が不能な状態に陥ったとして
も、低電圧バッテリ184aまたは184bを最終的な
電源として、エンジン150の起動を行なうことができ
る。この時に必要となる昇圧回路は、第1のモータMG
1のU相コイルとインバータである第1の駆動回路19
1のトランジスタTr2,ダイオードD1を利用して構
成され、小型で、簡単な電気回路で、安価に実現され
る。これらの部品は、ハイブリッド車輌に本来的に設け
られている電気部品である。したがって、新たな部品の
採用によるコストの上昇、信頼性の低下といった問題を
招致することもない。もとより、第1実施例と同様の作
用効果も得られることは勿論である。即ち、第1の直流
電源側から第2の直流電源への充電動作のために専用の
DC/DCコンバータが必要なく、回路構成を簡略なも
のとすることができる。また、第1の直流電源である高
電圧バッテリ194,,194bと第2の直流電源であ
る低電圧バッテリ184a,184bのいずれによって
も第1のモータMG1を駆動することができるので、車
輌としての信頼性を向上することができる。
Operation and effect of the second embodiment: According to the hybrid vehicle of this embodiment configured as described above, the high-voltage battery 184a or 184b of the low-voltage electric system can be operated at a high voltage without providing a special boost converter. Electrical energy can be distributed to the voltage batteries 194a and 194b. Therefore, the high voltage batteries 194a, 19
Even if the battery 4b is overdischarged and cannot be started, the engine 150 can be started using the low-voltage battery 184a or 184b as a final power source. The booster circuit required at this time is the first motor MG
1 U-phase coil and first drive circuit 19 as an inverter
It is configured using one transistor Tr2 and diode D1, and is realized at a low cost with a small, simple electric circuit. These parts are electric parts originally provided in the hybrid vehicle. Therefore, problems such as an increase in cost and a decrease in reliability due to the adoption of new components are not caused. It goes without saying that the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. That is, a dedicated DC / DC converter is not required for the charging operation from the first DC power supply to the second DC power supply, and the circuit configuration can be simplified. Further, the first motor MG1 can be driven by any of the high-voltage batteries 194, 194b as the first DC power supply and the low-voltage batteries 184a, 184b as the second DC power supply. Reliability can be improved.

【0062】その他の説明:以上の説明では、昇圧用
に電力を一旦磁気エネルギとして蓄えるリアクタンスと
して第1のモータMG1のU相コイルを用いたが、V相
コイル,W相コイルでも全く同様に利用することができ
る。即ち、V相コイルを用いる場合には、トランジスタ
Tr4をオン・オフし、ダイオードD3を介して、高電
圧バッテリ194a,194bを充電する。また、W相
コイルを用いる場合には、トランジスタTr6をオン・
オフし、ダイオードD5を介して高電圧バッテリ19
4,194bを充電する。なお、各相に流れる電流は、
第1のモータMG1における回転磁界には何ら寄与しな
いので、各相コイルに通電することによりモータMG1
が回転することはない。もとより、同様に第2のモータ
MG2の各相コイルをリアクタンスとして用いることも
可能である。
Other Description: In the above description, the U-phase coil of the first motor MG1 is used as a reactance for temporarily storing power as magnetic energy for boosting, but the V-phase coil and the W-phase coil are used in the same manner. can do. That is, when a V-phase coil is used, the transistor Tr4 is turned on and off, and the high-voltage batteries 194a and 194b are charged via the diode D3. When a W-phase coil is used, the transistor Tr6 is turned on.
Off, and the high voltage battery 19 via the diode D5.
4,194b. The current flowing through each phase is
Since no contribution is made to the rotating magnetic field in the first motor MG1, the motor MG1 is
Does not rotate. Of course, similarly, each phase coil of the second motor MG2 can be used as a reactance.

【0063】(3)その他の構成例:次に、上記実施例
のいくつかの変形例について説明する。[1]上述した
低電圧バッテリ61,62による三相モータ30の駆動
を行なわないのであれば、ダイオードDaU,DaL
は、設ける必要はない。低電圧バッテリは、一つでも差
し支えない。この場合、低電圧バッテリは、三相モータ
の中性点Q1と、燃料電池の分割点P5に、低電圧バッ
テリ側からの電流の流れを阻止する方向のダイオードを
介して接続されていればよい。また、低電圧バッテリと
インバータ55の電源ラインとがダイオードを介して接
続すれば、上述したユニポール動作により三相モータ3
0を駆動することも可能となる。
(3) Other Configuration Examples: Next, some modifications of the above embodiment will be described. [1] If the three-phase motor 30 is not driven by the low-voltage batteries 61 and 62 described above, the diodes DaU and DaL
Need not be provided. One low-voltage battery can be used. In this case, the low-voltage battery may be connected to the neutral point Q1 of the three-phase motor and the dividing point P5 of the fuel cell via a diode that blocks the flow of current from the low-voltage battery. . If the low-voltage battery and the power supply line of the inverter 55 are connected via a diode, the three-phase motor 3
It is also possible to drive 0.

【0064】[2]低電圧バッテリは一つでも差し支え
ない。第1実施例の低電圧バッテリ61,62や第2実
施例の低電圧バッテリ184a,184bは、いずれか
一方のみでも電力系を構成することができる。この場
合、例えば第1実施例であれば一方の低電圧バッテリを
充電するのに、燃料電池21,22のいずれか一方のみ
使用することがなるが、燃料電池に供給する燃料ガス量
を制御すれば、片側のみ充電に用いることに支障はな
い。
[2] One low-voltage battery may be used. The low-voltage batteries 61 and 62 of the first embodiment and the low-voltage batteries 184a and 184b of the second embodiment can form a power system using only one of them. In this case, for example, in the case of the first embodiment, only one of the fuel cells 21 and 22 is used to charge one of the low-voltage batteries, but the amount of fuel gas supplied to the fuel cell is controlled. There is no problem in using only one side for charging.

【0065】[3]ダイオードDaU,DaLが存在す
るため、第1実施例では、三相モータ30を用いた電力
の回生を行なうことができない。そこで、図13に示し
た接点91,92に代えて、ダイオードDaU,DaL
との接続も同時に切り換えるトランスファ接点93,9
4を採用し、ダイオードDaU,DaLを使用しない構
成とすることもできる。かかる構成により、三相モータ
30を用いた電力の回生を可能とすることか可能とな
る。この場合の回路構成を図19に示した。かかる構成
例では、燃料電池21,22を用いた三相モータ30の
運転時には、接点93,94を燃料電池側に切り換え
る。この状態では、燃料電池21,22を電力源とする
低電圧バッテリ61または62の充電動作は可能であ
る。更に、低電圧バッテリ61,62によるユニポール
動作を行なう場合や三相モータ30を用いた電力の回生
動作を行なう場合には、接点93,94を低電圧バッテ
リ61,62側に切り換える。この場合には、燃料電池
21,22への接続は遮断されているので、インバータ
55の電力ラインに低電圧バッテリ61,62がそのま
ま接続されていることになり、低電圧バッテリ61,6
2を用いた三相モータ30の力行も電力の回生も、いず
れも可能となる。
[3] Since the diodes DaU and DaL are present, in the first embodiment, power cannot be regenerated using the three-phase motor 30. Therefore, diodes DaU and DaL are used instead of the contacts 91 and 92 shown in FIG.
Transfer contacts 93, 9 that simultaneously switch the connection with
4 may be adopted and the diodes DaU and DaL may not be used. With such a configuration, it is possible to enable the regeneration of electric power using the three-phase motor 30. The circuit configuration in this case is shown in FIG. In such a configuration example, when the three-phase motor 30 using the fuel cells 21 and 22 is operated, the contacts 93 and 94 are switched to the fuel cell side. In this state, the charging operation of the low-voltage battery 61 or 62 using the fuel cells 21 and 22 as a power source is possible. Further, when performing a unipole operation by the low-voltage batteries 61 and 62 or performing a power regeneration operation using the three-phase motor 30, the contacts 93 and 94 are switched to the low-voltage batteries 61 and 62. In this case, since the connection to the fuel cells 21 and 22 is cut off, the low voltage batteries 61 and 62 are directly connected to the power line of the inverter 55, and the low voltage batteries 61 and 6 are connected.
Both the powering of the three-phase motor 30 using the motor 2 and the regeneration of the electric power become possible.

【0066】[4]三相モータ30の中性点Q1と第1
の直流電源の分割点P5との間に他の負荷を接続した構
成も採用可能である。本実施例では、中性点電圧を制御
しているので、ここに例えば触媒ユニット用の加熱ヒー
タなどを接続し、これらの負荷に電力を供給可能な構成
とすることができる。こうした高負荷回路は、従来高圧
直流電源から電力を供給するために、専用のDC/DC
コンバータを設けるといった対応がなされているが、三
相モータ30の中性点Q1と第1の直流電源の分割点P
5との間に接続して、中性点電圧を制御すれば、特別な
DC/DCコンバータなどを用いることなく、これらの
負荷回路に通電することができる。
[4] The neutral point Q1 of the three-phase motor 30 and the first
It is also possible to adopt a configuration in which another load is connected between the DC power supply and the division point P5. In this embodiment, since the neutral point voltage is controlled, for example, a heater for a catalyst unit or the like may be connected to the neutral point voltage so that power can be supplied to these loads. Such a high-load circuit is conventionally provided with a dedicated DC / DC power supply to supply power from a high-voltage DC power supply.
Although a converter is provided, a neutral point Q1 of the three-phase motor 30 and a split point P of the first DC power supply are provided.
5 to control the neutral point voltage, these load circuits can be energized without using a special DC / DC converter or the like.

【0067】[5]その他:第1,第2の直流電源とし
ては、電気二重層コンデンサなどの大容量キャパシタな
どを採用することも可能である。また、他のアプリケー
ションであれば、いずれかの直流電源として、一次電池
を採用することも可能である。更に第1の直流電源とし
て、商用交流から作り出した直流電源を採用することも
可能である。
[5] Others: As the first and second DC power supplies, large-capacity capacitors such as electric double-layer capacitors can be used. For other applications, a primary battery may be used as any of the DC power supplies. Further, as the first DC power supply, a DC power supply created from commercial AC can be used.

【0068】第2実施例ではプラネタリギヤ120を用
いた機械分配式のパラレルハイブリッド車輌を例にとっ
て説明したが、本発明の電源装置は、二つのロータを有
するクラッチモータにより動力の分配を行なういわゆる
電気分配式のハイブリッド車輌や、更にはいわゆるシリ
ーズハイブリッド車輌にも適用可能である。もとより、
ガソリンエンジン等の熱機関を搭載しない、いわゆる電
気自動車にも適用可能であることは、第1の実施例とし
てみた通りである。なお、シリーズハイブリッド車輌と
は、エンジンから出力される動力を一旦電気エネルギに
変換し、駆動輪を駆動する動力はすべてモータにより出
力するタイプの車輌を言う。
In the second embodiment, a mechanical distribution type parallel hybrid vehicle using a planetary gear 120 has been described as an example. However, the power supply device of the present invention is a so-called electric distribution system in which power is distributed by a clutch motor having two rotors. The present invention is also applicable to a hybrid vehicle of the type or a so-called series hybrid vehicle. Of course,
As described in the first embodiment, the present invention can be applied to a so-called electric vehicle which does not include a heat engine such as a gasoline engine. Note that a series hybrid vehicle is a vehicle in which power output from an engine is temporarily converted into electric energy, and all power for driving drive wheels is output by a motor.

【0069】以上で説明した通り、本発明の電源装置
は、電圧の異なる複数の直流電源と三相モータとを、簡
略な構成で接続することができ、装置構成の大型化を招
かないといった利点を有する。かかる構成を、第1の直
流電源から第2の直流電源への充電回路として、あるい
は第2の直流電源から第1の直流電源への充電回路とし
て、様々に利用することができる。従って、かかる構成
は、各種産業機器において、別途の昇圧回路や降圧回路
を必要とせずに異なる電位の電気系へ電気エネルギを融
通することができる点で非常に有用なものである。ま
た、この構成を第2の直流電源を用いて三相モータをユ
ニポール動作させる駆動回路として利用すれば、各種産
業機器において、第2の電源によるモータ駆動を容易に
実現することができる。本発明の電源装置の適用例は車
輌などに限定されるものではなく、例えば工作機械や家
電製品などの一般的な産業機器に適用可能である。
As described above, the power supply device of the present invention can connect a plurality of DC power supplies having different voltages to a three-phase motor with a simple configuration, and does not cause an increase in the size of the device configuration. Having. Such a configuration can be variously used as a charging circuit from the first DC power supply to the second DC power supply, or as a charging circuit from the second DC power supply to the first DC power supply. Therefore, such a configuration is very useful in various industrial devices in that electric energy can be transferred to electric systems having different potentials without requiring a separate booster circuit or step-down circuit. Also, if this configuration is used as a drive circuit for performing a unipole operation of the three-phase motor using the second DC power supply, it is possible to easily realize motor drive by the second power supply in various industrial devices. The application example of the power supply device of the present invention is not limited to a vehicle and the like, but can be applied to general industrial equipment such as a machine tool and a home appliance.

【0070】以上、本発明のいくつかの実施例について
説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の形態による
実施が可能である。例えば、4相以上のモータに用いた
構成、第2の直流電源の方が電圧が高い構成、第2の直
流電源が複数の電源ユニットからから、第1の直流電源
が単一の電源である構成など、様々な形態で実施するこ
とができる。
Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments can be made without departing from the gist of the present invention. For example, a configuration used for a motor having four or more phases, a configuration in which the second DC power supply has a higher voltage, a configuration in which the second DC power supply is from a plurality of power supply units, and a configuration in which the first DC power supply is a single power supply It can be implemented in various forms such as a configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例である電源装置を搭載した
電気自動車の構成説明図である。
FIG. 1 is a configuration explanatory view of an electric vehicle equipped with a power supply device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】電気自動車の概略構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an electric vehicle.

【図3】第1実施例の電気系統を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an electric system of the first embodiment.

【図4】三相モータ30の制御の概略を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an outline of control of the three-phase motor 30.

【図5】第1実施例の三相モータ30を駆動する回路の
等価回路を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a circuit for driving the three-phase motor 30 of the first embodiment.

【図6】低電圧バッテリ62の電流・電位特性を示すグ
ラフである
FIG. 6 is a graph showing current-potential characteristics of a low-voltage battery 62.

【図7】第1実施例の制御ユニット50が実行する制御
ルーチンの概要を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an outline of a control routine executed by a control unit 50 of the first embodiment.

【図8】低電圧バッテリ62を充電する際の各相電流と
充電電流との関係および中性点電圧を示すグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between each phase current and a charging current when charging the low-voltage battery 62, and a neutral point voltage.

【図9】低電圧バッテリ62を充電する際の等価回路を
示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit when charging the low-voltage battery 62.

【図10】低電圧バッテリ61を充電する際の等価回路
を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit when charging a low-voltage battery 61.

【図11】低電圧バッテリ61を充電する際の各相電流
と充電電流との関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between each phase current and a charging current when charging the low-voltage battery 61.

【図12】第1実施例において、低圧バッテリ61,6
2を用いて三相モータ30を力行制御する場合の構成例
を示す回路図である。
FIG. 12 shows a low voltage battery 61, 6 in the first embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example in the case where powering control is performed on a three-phase motor 30 using the second motor 2;

【図13】ユニポール動作の場合の各トランジスタの動
作を例示するタイミングチャートである。
FIG. 13 is a timing chart illustrating the operation of each transistor in a unipole operation.

【図14】第2実施例の電源装置を搭載したハイブリッ
ド車輌の概略構成図である。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle equipped with the power supply device of the second embodiment.

【図15】同じくその電気系統を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing the same electrical system.

【図16】高電圧バッテリにより低電圧バッテリを交互
に充電する場合の切換の様子を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a state of switching when a low-voltage battery is alternately charged by a high-voltage battery.

【図17】制御ユニット190が実行する昇圧プログラ
ムのフローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart of a boosting program executed by the control unit 190.

【図18】その昇圧プログラムの実行に伴う各部位での
電流波形の説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram of a current waveform at each part accompanying the execution of the boosting program.

【図19】低電圧バッテリ61,62に回生を行なうこ
とができる構成例を示す回路図である。
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration example in which regeneration can be performed on low-voltage batteries 61 and 62.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,22…燃料電池 30…三相モータ 31…駆動軸 33…ディファレンシャルギヤ 36,37…車輪 41…タンク 43…改質器 45…燃料電池系 48…燃料電池制御ユニット 50…制御ユニット 51…電力系 52…モータ電流司令部 52…電流司令部 53…PWM制御部 55…インバータ 58…燃料電池電流センサ 61,62…低電圧バッテリ 71,72,73…電流センサ 75…回転センサ 81,82…残存容量センサ 91,92…接点 93,94…トランスファ接点 112…車軸 116R,116L…車輪 119…ケース 120…プラネタリギヤ 121…サンギヤ 122…リングギヤ 123…プラネタリピニオンギヤ 124…プラネタリキャリア 125…サンギヤ軸 126…リングギヤ軸 127…プラネタリキャリア軸 129…チェーンベルト 130…ダンパ 132,142…ロータ 132…ロータ 133,143…ステータ 150…エンジン 156…クランクシャフト 170…EFIECU 180…コンバータ 184a,184b…低電圧バッテリ 190…制御ユニット 191…第1の駆動回路 192…第2の駆動回路 194a,194b…高電圧バッテリ 197…充電量検出センサ 384…燃料電池 D1〜D6…ダイオード DaL…ダイオード DaU…ダイオード DmL…ダイオード DmU…ダイオード MG1…第1のモータ MG2…第2のモータ Tr1〜Tr6…トランジスタ 21, 22 ... fuel cell 30 ... three-phase motor 31 ... drive shaft 33 ... differential gear 36, 37 ... wheels 41 ... tank 43 ... reformer 45 ... fuel cell system 48 ... fuel cell control unit 50 ... control unit 51 ... electric power System 52: Motor current command unit 52: Current command unit 53: PWM control unit 55: Inverter 58: Fuel cell current sensor 61, 62: Low voltage battery 71, 72, 73: Current sensor 75: Rotation sensor 81, 82: Remaining Capacitance sensors 91, 92 ... Contacts 93,94 ... Transfer contacts 112 ... Axles 116R, 116L ... Wheels 119 ... Cases 120 ... Planetary gears 121 ... Sun gears 122 ... Ring gears 123 ... Planetary pinion gears 124 ... Planetary carriers 125 ... Sun gear shafts 126 ... Ring gear shafts 127 ... Planetariki Rear shaft 129 Chain belt 130 Damper 132, 142 Rotor 132 Rotor 133, 143 Stator 150 Engine 156 Crankshaft 170 EFI ECU 180 Converter 184a, 184b Low-voltage battery 190 Control unit 191 First Drive circuit 192 ... second drive circuit 194a, 194b ... high voltage battery 197 ... charge detection sensor 384 ... fuel cell D1 to D6 ... diode DaL ... diode DaU ... diode DmL ... diode DmU ... diode MG1 ... first motor MG2: second motor Tr1 to Tr6: transistor

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年1月13日(2000.1.1
3)
[Submission date] January 13, 2000 (2000.1.1)
3)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図5】 FIG. 5

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図9[Correction target item name] Fig. 9

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図9】 FIG. 9

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図10[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図10】 FIG. 10

───────────────────────────────────────────────────── 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) H02M 7/5387 H02M 7/5387 Z H02P 7/63 302 H02P 7/63 302C (72)発明者 稲熊 幸雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 守屋 一成 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 5G003 AA05 BA02 DA07 DA18 FA06 FA08 GB06 GC05 5H007 BB06 CA01 CB05 CC01 DA05 DB01 DC02 EA02 5H115 PG04 PI14 PI16 PI18 PU08 PV09 PV23 QN09 TO12 5H576 BB02 CC02 CC09 DD02 DD04 EE11 GG04 HA02 HB01 LL22──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification Symbol FI Theme Court ゛ (Reference) H02M 7/5387 H02M 7/5387 Z H02P 7/63 302 H02P 7/63 302C (72) Inventor Yukio Inakuma Aichi 41, Chuo-Cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Japan Inside Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Kazunari Moriya 41-Cho, Ochi-Cho, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi F1 Toyota Central Research Laboratory, Inc. Terms (reference) 5G003 AA05 BA02 DA07 DA18 FA06 FA08 GB06 GC05 5H007 BB06 CA01 CB05 CC01 DA05 DB01 DC02 EA02 5H115 PG04 PI14 PI16 PI18 PU08 PV09 PV23 QN09 TO12 5H576 BB02 CC02 CC09 DD02 DD04 EE11 GG04 HA02 HB01LL

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の直流電源と、界磁コイルが星形結
線された多相モータと該第1の直流電源との間に介装さ
れスイッチング素子のスイッチングにより該第1の直流
電源からの電力を前記多相モータに供給する電力制御回
路と、第1の直流電源とは別個の第2の直流電源とを備
えた電源装置であって、 前記第1の直流電源を少なくとも2以上に分割して直列
に接続し、分割点に外部との接続用の端子を設け、 前記第2の直流電源の一方の端子を、前記多相モータの
前記星形結線の交点に接続し、 該第2の直流電源の他方の端子を、該第2の直流電源側
からの電流の流れ出しを阻止する方向の整流素子を介し
て、前記第1の直流電源の前記分割点に接続した電源装
置。
1. A first DC power source, a field coil interposed between a star-connected polyphase motor and the first DC power source, and switching of a switching element from the first DC power source. A power control circuit that supplies power of the multi-phase motor to the multi-phase motor, and a second DC power supply that is separate from the first DC power supply, wherein the first DC power supply is at least two or more. Dividing and connecting in series, providing a terminal for connection to the outside at a dividing point, connecting one terminal of the second DC power supply to an intersection of the star connection of the polyphase motor, A power supply device, wherein the other terminal of the second DC power supply is connected to the division point of the first DC power supply via a rectifying element in a direction for preventing a current from flowing from the second DC power supply.
【請求項2】 請求項1記載の電源装置であって、 前記第2の直流電源を、2つの電源ユニットに分割して
直列に接続し、該直列接続の中点と前記多相モータの前
記星形結線の交点とを接続し、 該第2の直流電源の正極側および負極側のそれぞれを、
該第2の直流電源側からの電流の流れ出しを阻止する方
向の各整流素子を介して、前記第1の直流電源の前記分
割点に接続した電源装置。
2. The power supply device according to claim 1, wherein the second DC power supply is divided into two power supply units and connected in series, and a midpoint of the series connection and the power supply of the multi-phase motor. The cross point of the star connection is connected, and the positive and negative sides of the second DC power supply are
A power supply device connected to the division point of the first DC power supply via each rectifier in a direction for preventing a flow of current from the second DC power supply.
【請求項3】 前記第1の直流電源の分割は、容量が略
等しい二つの電源ユニットに分割するものである請求項
1記載の電源装置。
3. The power supply device according to claim 1, wherein the first DC power supply is divided into two power supply units having substantially equal capacities.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか記載
の電源装置であって、 前記第2の直流電源は、前記第1の直流電源より低圧の
充電可能な電源であり、 前記スイッチング素子の入り切りを制御して、前記多相
モータの前記星形結線の交点の電位を制御し、前記第1
の電源の電力により、前記第2の直流電源を充電する降
圧充電手段を備える電源装置。
4. The power supply device according to claim 1, wherein the second DC power supply is a chargeable power supply having a lower voltage than the first DC power supply, and the switching element. To control the potential at the intersection of the star-shaped connections of the polyphase motor,
And a step-down charging unit that charges the second DC power supply with the power of the power supply.
【請求項5】 請求項4記載の電源装置であって、 前記第2の直流電源を、2つの電源ユニットに分割して
直列に接続し、該直列接続の中点と前記多相モータの前
記星形結線の交点とを接続し、 該第2の直流電源の正極側および負極側のそれぞれを、
該第2の直流電源側からの電流の流れ出しを阻止する方
向の各整流素子を介して、前記第1の直流電源の前記分
割点に接続し、 前記降圧充電手段は、前記多相モータの前記星形結線の
交点の電位を、正側および負側に交互に制御して、前記
二つの電源ユニットを交互に充電する手段である電源装
置。
5. The power supply device according to claim 4, wherein the second DC power supply is divided into two power supply units and connected in series, and a midpoint of the series connection and the power supply of the multi-phase motor. The cross point of the star connection is connected, and the positive and negative sides of the second DC power supply are
The step-down charging means is connected to the dividing point of the first DC power supply via each rectifying element in a direction for preventing a flow of current from the second DC power supply, A power supply device which is a means for alternately controlling the potential at the intersection of the star connection to the positive side and the negative side to charge the two power supply units alternately.
【請求項6】 請求項5記載の電源装置であって、 前記第2の直流電源を構成する前記二つの電源ユニット
の充電状態の少なくとも偏差を検出する充電状態偏差検
出手段を設けると共に、 前記降圧充電手段は、該検出された充電状態の偏差が所
定範囲内となるように、前記二つの電源ユニットの充電
の切換を行なう充電切換手段を備えた電源装置。
6. The power supply device according to claim 5, further comprising: a charge state deviation detecting unit configured to detect at least a deviation between states of charge of the two power supply units constituting the second DC power supply; A power supply apparatus comprising: a charging switch that switches charging of the two power supply units so that a deviation of the detected state of charge falls within a predetermined range.
【請求項7】 第1の直流電源と、界磁コイルが星形結
線された多相モータと該第1の直流電源との間に介装さ
れスイッチング素子のスイッチングにより該第1の直流
電源からの電力を前記多相モータに供給する電力制御回
路と、第1の直流電源とは別個の第2の直流電源とを備
えた電源装置であって、 前記第1の直流電源を少なくとも2以上に分割して直列
に接続し、分割点に外部との接続用の端子を設け、 前記第2の直流電源の一方の端子を、前記多相モータの
前記星形結線の交点に接続し、 該第2の直流電源の他方の端子を、該第2の直流電源側
から前記スイッチング素子を介して前記多相モータの前
記界磁コイルに通電可能に接続した電源装置。
7. A first DC power supply, a field coil is interposed between the star-connected polyphase motor and the first DC power supply, and a switching element is used to switch the first DC power supply from the first DC power supply. A power control circuit that supplies power of the multi-phase motor to the multi-phase motor, and a second DC power supply that is separate from the first DC power supply, wherein the first DC power supply is at least two or more. Dividing and connecting in series, providing a terminal for connection to the outside at a dividing point, connecting one terminal of the second DC power supply to an intersection of the star connection of the polyphase motor, A power supply device, wherein the other terminal of the DC power supply is electrically connected to the field coil of the multiphase motor from the second DC power supply via the switching element.
【請求項8】 第1の直流電源と、界磁コイルが星形結
線された多相モータと該第1の直流電源との間に介装さ
れスイッチング素子のスイッチングにより該第1の直流
電源からの電力を前記多相モータに供給する電力制御回
路と、第1の直流電源とは別個の第2の直流電源とを備
えた電源装置であって、 前記第2の直流電源を2つの電源ユニットに分割して直
列に接続し、該直列接続の中点部に接続用端子を設ける
と共に、 前記第2の直流電源の前記接続用端子を、前記多相モー
タの前記星形結線の交点に接続し、 該第2の直流電源の前記電源ユニットの正極側および負
極側の少なくとも一方を、該第2の直流電源側から前記
スイッチング素子を介して前記多相モータの前記界磁コ
イルに通電可能に接続した電源装置。
8. A first DC power supply, a field coil is interposed between the star-connected polyphase motor and the first DC power supply, and switching of a switching element switches the first DC power supply from the first DC power supply. A power control circuit for supplying the power to the multi-phase motor, and a second DC power supply separate from the first DC power supply, wherein the second DC power supply comprises two power supply units. And a connection terminal is provided at a midpoint of the series connection, and the connection terminal of the second DC power supply is connected to an intersection of the star connection of the polyphase motor. And, at least one of the positive side and the negative side of the power supply unit of the second DC power supply can be energized from the second DC power supply side to the field coil of the polyphase motor via the switching element. Power supply connected.
【請求項9】 請求項8記載の電源装置であって、 前記第1の直流電源は、前記第2の直流電源より高圧の
充電可能な電源であり、 前記スイッチング素子の入り切りを制御して、前記多相
モータの前記界磁コイルを用いて昇圧を行ない、前記第
2の電源の電力により、前記第1の直流電源を充電する
昇圧充電手段を備える電源装置。
9. The power supply device according to claim 8, wherein the first DC power supply is a chargeable power supply higher in voltage than the second DC power supply, and controls turning on and off of the switching element. A power supply device that performs boosting using the field coil of the multiphase motor and includes boosting charging means for charging the first DC power supply with the power of the second power supply.
【請求項10】 請求項9記載の電源装置であって、 前記昇圧充電手段は、前記第2の直流電源の前記二つの
電源ユニットの電力を交互に利用して、前記分割された
第1の直流電源の各々を交互に充電する手段である電源
装置。
10. The power supply device according to claim 9, wherein the step-up charging unit uses the power of the two power supply units of the second DC power supply alternately to generate the divided first power supply unit. A power supply device as a means for charging each of the DC power supplies alternately.
【請求項11】 請求項10記載の電源装置であって、 前記第1の直流電源の分割された各電源の充電状態の少
なくとも偏差を検出する充電状態偏差検出手段を設ける
と共に、 前記昇圧充電手段は、該検出された充電状態の偏差が所
定範囲内となるように、前記二つの電源ユニットを切り
換えて前記充電を行なう充電切換手段を備えた電源装
置。
11. The power supply device according to claim 10, further comprising a charge state deviation detecting means for detecting at least a deviation in a charge state of each divided power supply of said first DC power supply, and said step-up charging means. Is a power supply device provided with charge switching means for switching between the two power supply units to perform the charging so that the deviation of the detected state of charge falls within a predetermined range.
【請求項12】 請求項9記載の電源装置であって、 前記電力制御回路は、 多相モータの各界磁コイル毎に、前記スイッチング素子
を対にして用意すると共に、該スイッチング素子対を
、前記第1の直流電源の正負の電源ライン間に接続
し、 該各スイッチング素子には、フライバックダイオードを
接続し、 該スイッチング素子が相互に接続された中間点を、前記
界磁コイルに結線しており、 前記昇圧充電手段は、 前記対とされた前記スイッチング素子のうち、前記第2
の直流電源と前記界磁コイルとを含む閉回路を形成する
側のスイッチング素子の一つを導通状態とし、その後、
該スイッチング素子をターンオフし、前記フライバック
ダイオードを介して前記第1の直流電源を充電する手段
である電源装置。
12. The power supply device according to claim 9, wherein the power control circuit prepares the switching elements in pairs for each field coil of the multi-phase motor, and sets the switching element pairs to: A first DC power supply is connected between positive and negative power supply lines, a flyback diode is connected to each switching element, and an intermediate point where the switching elements are connected to each other is connected to the field coil. The boosting charging means includes: a second one of the paired switching elements.
One of the switching elements on the side forming a closed circuit including the DC power supply and the field coil is turned on, and then
A power supply device that is a means for turning off the switching element and charging the first DC power supply via the flyback diode.
【請求項13】 請求項8記載の電源装置であって、 該第2の直流電源の正極側および負極側の少なくとも一
方を、順方向のダイオードを介して、前記電力制御回路
の電源ラインの対応する側に接続した電源装置。
13. The power supply device according to claim 8, wherein at least one of a positive electrode side and a negative electrode side of the second DC power supply corresponds to a power supply line of the power control circuit via a forward diode. Power supply connected to the
【請求項14】 請求項8記載の電源装置であって、 前記第2の直流電源の正極側および負極側のそれぞれ
を、該第2の直流電源側から前記スイッチング素子を介
して前記多相モータの前記界磁コイルに通電可能に接続
した電源装置。
14. The multi-phase motor according to claim 8, wherein each of a positive electrode side and a negative electrode side of the second DC power supply is connected to the second DC power supply via the switching element. A power supply device connected to the field coil so as to be able to conduct electricity.
【請求項15】 前記第1の直流電源と前記電力制御回
路との間の接続を遮断する切換手段を備えた請求項14
記載の電源装置。
15. A switching means for disconnecting a connection between the first DC power supply and the power control circuit.
The power supply as described.
【請求項16】 請求項7ないし請求項15のいずれか
記載の電源装置であって、 前記第1の直流電源を少なくとも2以上に分割して直列
に接続し、分割点に外部との接続用端子を設け、 前記分割された第2の直流電源の一方の電源ユニットの
端子を、該第2の直流電源側からの電流の流れ出しを阻
止する方向の整流素子を介して、前記第1の直流電源の
前記分割点に接続した電源装置。
16. The power supply device according to claim 7, wherein the first DC power supply is divided into at least two or more and connected in series, and a division point is used for connection to the outside. A terminal is provided, and a terminal of one power supply unit of the divided second DC power supply is connected to the first DC power supply through a rectifying element in a direction for preventing a flow of current from the second DC power supply. A power supply connected to the split point of the power supply.
【請求項17】 請求項16記載の電源装置であって、 該第2の直流電源の前記電源ユニット正極側および負極
側のそれぞれを、該第2の直流電源側からの電流の流れ
出しを阻止する方向の各整流素子を介して、前記第1の
直流電源の前記分割点に接続した電源装置。
17. The power supply device according to claim 16, wherein each of the positive electrode side and the negative electrode side of the power supply unit of the second DC power supply prevents a current from flowing from the second DC power supply. A power supply device connected to the split point of the first DC power supply via each rectifier element in each direction.
【請求項18】 前記第1の直流電源の分割は、容量が
略等しい二つの電源ユニットに分割するものである請求
項16記載の電源装置であって、
18. The power supply device according to claim 16, wherein the first DC power supply is divided into two power supply units having substantially equal capacities.
【請求項19】 請求項16記載の電源装置であって、 前記第2の直流電源は、前記第1の直流電源より低圧の
充電可能な電源であり、 前記スイッチング素子の入り切りを制御して、前記多相
モータの前記交点の電位を制御し、前記第1の電源の電
力により、前記第2の直流電源を充電する降圧充電手段
を備える電源装置。
19. The power supply according to claim 16, wherein the second DC power supply is a chargeable power supply having a lower voltage than the first DC power supply, and controls turning on and off of the switching element. A power supply device comprising: a step-down charging unit that controls a potential of the intersection of the polyphase motor and charges the second DC power supply with power of the first power supply.
【請求項20】 請求項16記載の電源装置であって、 前記第1の直流電源は、前記第2の直流電源より高圧の
充電可能な電源であり、 前記スイッチング素子の入り切りを制御して、前記多相
モータの界磁コイルを用いて昇圧を行ない、前記第2の
電源の電力により、前記第1の直流電源を充電する昇圧
充電手段を備える電源装置。
20. The power supply device according to claim 16, wherein the first DC power supply is a chargeable power supply having a higher voltage than the second DC power supply, and controlling turning on / off of the switching element. A power supply device that performs boosting using a field coil of the polyphase motor and includes boosting charging means for charging the first DC power supply with the power of the second power supply.
【請求項21】 前記第1の直流電源は、燃料電池また
は一次電池である請求項1ないし請求項8、請求項13
ないし請求項19のいずれか記載の電源装置。
21. The first DC power source is a fuel cell or a primary battery.
20. The power supply device according to claim 19.
【請求項22】 前記第1の直流電源は、二次電池また
は大容量キャパシタである請求項9ないし請求項12、
または請求項20のいずれか記載の電源装置。
22. The method according to claim 9, wherein the first DC power supply is a secondary battery or a large-capacity capacitor.
21. The power supply device according to claim 20.
【請求項23】 燃料により直接運転される原動機を動
力源の一つとして搭載し、請求項1記載の電源装置を備
えた機器であって、 前記多相モータは、該原動機の出力軸に回転可能に結合
された電動機であり、 前記第1の直流電源は、前記電動機駆動用の電源であ
り、 前記第2の直流電源は、前記機器の制御を行なう制御機
器用の電源であり、更に、 前記第2の直流電源の残存容量が所定以下の場合には、
前記スイッチング手段のオン・オフの割合を制御して、
前記星形結線の交点の電位を変更して、前記第1の直流
電源により、前記第2の直流電源を充電する充電手段と
を備えた機器。
23. An apparatus provided with a power supply device according to claim 1, wherein a motor driven directly by fuel is mounted as one of power sources, wherein the polyphase motor rotates on an output shaft of the motor. A first DC power supply is a power supply for driving the motor, the second DC power supply is a power supply for a control device that controls the device, When the remaining capacity of the second DC power supply is equal to or less than a predetermined value,
Controlling the on / off ratio of the switching means,
A device comprising: charging means for changing the potential at the intersection of the star connection and charging the second DC power supply with the first DC power supply.
【請求項24】 燃料により直接運転される原動機を動
力源の一つとして搭載し、請求項9ないし請求項12ま
たは請求項20のいずれか記載の電源装置を備えた機器
であって、 前記多相モータは、該原動機の出力軸に回転可能に結合
された電動機であり、 前記第1の直流電源は、前記電動機駆動用の電源であ
り、 前記第2の直流電源は、前記機器の制御を行なう制御機
器用の電源であり、更に、 前記原動機の始動時に、該電動機を駆動して該原動機の
始動を行なう始動制御手段と、 該始動時に、前記第1の直流電源の残存容量が、前記電
動機の始動に不足するときには、前記昇圧充電手段を駆
動して、前記第2の直流電源により、前記第1の直流電
源を充電する始動時充電手段とを備えた機器。
24. An apparatus provided with a power supply device according to any one of claims 9 to 12 or 20, wherein a motor driven directly by fuel is mounted as one of power sources. The phase motor is a motor rotatably coupled to an output shaft of the prime mover, the first DC power supply is a power supply for driving the motor, and the second DC power supply controls the device. A power supply for a control device to be performed, further comprising: start control means for driving the electric motor to start the prime mover when the prime mover is started; and when the start is performed, the remaining capacity of the first DC power supply is: A start-up charging unit for driving the boosting charging unit when the start of the electric motor is insufficient, and charging the first DC power source with the second DC power source;
【請求項25】 請求項24記載の機器であって、 前記原動機は、内燃機関であり、該機器は、該内燃機関
および/または前記電動機からの動力により走行する車
輌である電動車輌。
25. The electric vehicle according to claim 24, wherein the prime mover is an internal combustion engine, and the device is a vehicle running by power from the internal combustion engine and / or the electric motor.
【請求項26】 請求項7ないし請求項20のいずれか
記載の電源装置を備えたモータ駆動装置であって、 前記電力制御回路を用いて、前記第1の直流電源により
前記多相モータを駆動する第1のモータ駆動手段と、 前記結線された第1,第2の直流電源の電源ラインに接
続された前記スイッチング素子を個別にオン・オフし
て、前記第2の直流電源により前記多相コイルをユニポ
ール動作させる第2のモータ駆動手段とを備えたモータ
駆動装置。
26. A motor driving device comprising the power supply device according to claim 7, wherein the multi-phase motor is driven by the first DC power supply using the power control circuit. First switching means connected to a power supply line of the first and second DC power supplies that are individually turned on and off, and the second DC power supply performs the multi-phase operation. A second motor driving means for operating the coil in a unipole operation.
【請求項27】 請求項26記載のモータ駆動装置であ
って、 前記電力制御回路は、 前記多相モータの各界磁コイル毎に、前記スイッチング
素子を対にして用意し、該スイッチング素子対を、前記
第1の直流電源の正負の電源ライン間に接続し、 該スイッチング素子が相互に接続された中間点を、前記
界磁コイルに結線しており、 前記第2のモータ駆動手段は、 前記第2の直流電源と該界磁コイルとを含む閉回路を形
成するよう、対とされた前記スイッチング素子の一方
を、順次オン・オフして、前記多相モータに界磁を形成
する手段であるモータ駆動装置。
27. The motor drive device according to claim 26, wherein the power control circuit prepares the switching elements in pairs for each field coil of the multi-phase motor, and the switching element pairs are: The first DC power supply is connected between the positive and negative power supply lines, and an intermediate point where the switching elements are connected to each other is connected to the field coil. Means for sequentially turning on and off one of the paired switching elements so as to form a closed circuit including the DC power supply and the field coil, thereby forming a field in the polyphase motor. Motor drive.
【請求項28】 燃料により直接運転される原動機を駆
動源の一つとして搭載し、請求項26または請求項27
記載のモータ駆動装置を備えた車輌であって、 前記多相モータは、車輌の駆動軸または前記原動機の回
転軸に結合されており、 車輌の運転状態に応じて、前記原動機および/または前
記多相モータの動力を用いて、前記駆動軸を駆動する電
動車輌。
28. An engine driven directly by fuel as one of the driving sources, and wherein the motor is mounted as one of the driving sources.
A vehicle equipped with the motor drive device according to claim 1, wherein the multi-phase motor is coupled to a drive shaft of the vehicle or a rotation shaft of the prime mover, and the prime mover and / or the multi-phase motor is driven according to a driving state of the vehicle. An electric vehicle that drives the drive shaft using the power of a phase motor.
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