JP2010220455A - Charger for vehicle - Google Patents

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誠二 居安
Toru Wakimoto
亨 脇本
Kenji Murasato
健次 村里
Wanleng Ang
遠齢 洪
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charger for vehicle, which reduces loss while minimizing a cost increase. <P>SOLUTION: The charger for vehicle includes a motor 3, an inverter 1 for driving the motor 3, a motor 4 having a driving capability larger than that of the motor 3, an inverter 2 for driving the motor 4, and a connection which connects the inverter 1 and the motor 4 when the operation mode is the external charging mode otherwise disconnects the inverter 1 and the motor 4. The inverter 1 includes a switching element which is used for driving the motor 3 when the operation mode is not the external charging mode, and is subjected to switching control for voltage conversion when the operation mode is the external charging mode. The motor 4 includes a coil which is used as a stator coil when the operation mode is not the external charging mode, and is connected with the switching element by the connection when the operation mode is the external charging mode and used as a smoothing reactor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、車両用充電装置に関し、特に外部から充電が可能に構成された蓄電装置を搭載する車両の充電装置に関する。   The present invention relates to a charging device for a vehicle, and more particularly to a charging device for a vehicle equipped with a power storage device configured to be externally chargeable.

近年、環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車のような蓄電装置とその蓄電装置によって駆動される車両推進用モータとを搭載する自動車の開発が盛んとなっている。特開平11−205909号公報(特許文献1)は、このような自動車に使用される電気自動車用充電装置を開示する。   2. Description of the Related Art In recent years, development of automobiles equipped with a power storage device such as an electric vehicle or a hybrid vehicle and a vehicle propulsion motor driven by the power storage device has become active as environmentally friendly vehicles. Japanese Patent Laid-Open No. 11-205909 (Patent Document 1) discloses a charging device for an electric vehicle used in such a vehicle.

図11は、特開平11−205909号公報に開示された電気自動車用充電装置の等価回路図である。   FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a charging device for an electric vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-205909.

図11を参照して、この電気自動車用充電装置は、インバータ101と、モータ102と、PWM制御装置103と、二次電池105と、ダイオードモジュール106と、第1のリレー107と、第2のリレー108とを含む。   Referring to FIG. 11, this electric vehicle charging apparatus includes an inverter 101, a motor 102, a PWM control apparatus 103, a secondary battery 105, a diode module 106, a first relay 107, and a second relay. Relay 108.

この充電装置は、駆動用モータと、インバータとを用いた充電装置であり、モータ102のステータコイルの中性点から線を引出し、モータのステータコイルを平滑リアクトルとして用いて、外部電源104から二次電池105を充電可能としたものである。   This charging device is a charging device using a driving motor and an inverter, and draws a line from the neutral point of the stator coil of the motor 102, and uses the motor's stator coil as a smoothing reactor. The secondary battery 105 can be charged.

特開平11−205909号公報JP-A-11-205909 特開2004−229395号公報JP 2004-229395 A 特開平6−121408号公報JP-A-6-121408

特開平11−205909号公報に開示された充電装置では、車両推進用モータを駆動するための大電力用(数百kW)のインバータ101を家庭用の商用電源104などからの低電力(数kW)の充電に用いているため、外部から充電する際の損失が大きいという問題点があった。   In the charging apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-205909, a high power (several hundred kW) inverter 101 for driving a vehicle propulsion motor is connected to a low power (several kW) from a commercial power source 104 for home use. ), There is a problem that the loss when charging from the outside is large.

図12は、図11に示す充電装置で外部から与えられる電源電圧とインバータのPWM制御波形を示した波形図である。   FIG. 12 is a waveform diagram showing the power supply voltage applied from the outside and the PWM control waveform of the inverter in the charging device shown in FIG.

図13は、インバータの各相の上アームおよび下アームに流れる電流を説明するための図である。   FIG. 13 is a diagram for explaining currents flowing through the upper arm and the lower arm of each phase of the inverter.

図14は、図13に示した電流を説明するための波形図である。
インバータとモータのステータコイルとを利用して充電する充電装置においては、インバータには導通損およびスイッチング損が発生し、モータには銅損および鉄損が発生する。図11に示すような車両駆動用モータ102およびインバータ101を充電装置に使用する場合には、インバータに含まれるIGBTおよびMOSFETなどのスイッチング素子はその定格が大電力(数百kW)であるため、図13、図14に示すように、還流ダイオードのリカバリ電流(逆回復電流)が充電電流に比べて大きくなる。このため、充電時のスイッチング損が大きくなり、充電効率が低くなるという問題がある。
FIG. 14 is a waveform diagram for explaining the current shown in FIG.
In a charging device that charges using an inverter and a stator coil of a motor, conduction loss and switching loss occur in the inverter, and copper loss and iron loss occur in the motor. When the vehicle driving motor 102 and the inverter 101 as shown in FIG. 11 are used in a charging device, the switching elements such as IGBTs and MOSFETs included in the inverter have a high power rating (several hundred kW). As shown in FIGS. 13 and 14, the recovery current (reverse recovery current) of the freewheeling diode is larger than the charging current. For this reason, there is a problem that the switching loss at the time of charging is increased and the charging efficiency is lowered.

車両は、エアコン用などの定格が低電力(数kW)のインバータやモータを搭載している場合もある。しかし、これらを充電装置に使用した場合には、スイッチング損が低減されインバータ損失は低減するが、反対にモータ損失が大きくなる。これは、低電力定格のモータはそのコイルが細い巻線で構成されるため、巻線抵抗が大きい傾向があり銅損が大きくなるためである。   The vehicle may be equipped with an inverter or motor with a low power rating (several kW) for an air conditioner or the like. However, when these are used in the charging device, the switching loss is reduced and the inverter loss is reduced, but the motor loss is increased. This is because a low-power rated motor has a thin winding, so that the winding resistance tends to increase and the copper loss increases.

したがって、従来の構成では、インバータ損失とモータ損失とを同時に低減させる充電装置を実現することは困難であった。   Therefore, with the conventional configuration, it has been difficult to realize a charging device that simultaneously reduces inverter loss and motor loss.

一方、新たに外部充電専用のスイッチング素子やリアクトルを搭載するのは搭載スペースが必要となるとともにコスト増にも繋がる。   On the other hand, the installation of a switching element or a reactor dedicated to external charging requires a mounting space and increases costs.

この発明の目的は、コストの増加を抑えつつ、損失を低減させた車両用充電装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the charging device for vehicles which reduced the loss, suppressing the increase in cost.

この発明は、要約すると、車両用充電装置であって、第1の回転電機と、第1の回転電機を駆動するための第1のインバータと、第1の回転電機よりも駆動能力が大きい第2の回転電機と、第2の回転電機を駆動するための第2のインバータと、動作モードが外部充電モードである場合には第1のインバータと第2の回転電機とを接続し、動作モードが外部充電モードで無い場合には第1のインバータと第2の回転電機とを切り離す第1の接続部とを備える。第1のインバータは、動作モードが外部充電モードで無い場合に第1の回転電機を駆動するために用いられ、動作モードが外部充電モードである場合に電圧変換のためにスイッチング制御されるスイッチング素子を含む。第2の回転電機は、動作モードが外部充電モードで無い場合にステータコイルとして使用され、動作モードが外部充電モードである場合には第1の接続部によってスイッチング素子と接続され平滑リアクトルとして使用されるコイルを含む。   In summary, the present invention is a vehicle charging apparatus, which has a first rotating electrical machine, a first inverter for driving the first rotating electrical machine, and a driving capability larger than that of the first rotating electrical machine. The second rotating electrical machine, the second inverter for driving the second rotating electrical machine, and the first inverter and the second rotating electrical machine are connected when the operation mode is the external charging mode; Is provided with a first connecting portion for disconnecting the first inverter and the second rotating electrical machine when the external charging mode is not set. The first inverter is used to drive the first rotating electric machine when the operation mode is not the external charging mode, and is switching-controlled for voltage conversion when the operation mode is the external charging mode. including. The second rotating electrical machine is used as a stator coil when the operation mode is not the external charging mode, and is used as a smoothing reactor connected to the switching element by the first connecting portion when the operation mode is the external charging mode. Including coils.

好ましくは、車両用充電装置は、車両の外部の交流電源を全波整流するためのダイオードブリッジと、動作モードが外部充電モードである場合にはダイオードブリッジで整流された直流電圧をコイルおよび第1のインバータで構成される電圧変換回路に与え、動作モードが外部充電モードで無い場合にはダイオードブリッジと電圧変換回路とを切り離す第2の接続部をさらに備える。   Preferably, the vehicle charging device includes a diode bridge for full-wave rectification of an AC power supply external to the vehicle, and a DC voltage rectified by the diode bridge when the operation mode is an external charging mode. And a second connection section for separating the diode bridge and the voltage conversion circuit when the operation mode is not the external charging mode.

好ましくは、第1のインバータの正極電源ラインおよび負極電源ライン間に設けられ2つのダイオードが直列接続されるダイオードモジュールと、動作モードが外部充電モードである場合には2つのダイオードの接続点を外部電源に接続し、動作モードが外部充電モードで無い場合には接続点と外部電源とを切り離す第2の接続部をさらに備える。   Preferably, a diode module provided between the positive power supply line and the negative power supply line of the first inverter and in which two diodes are connected in series, and when the operation mode is the external charging mode, the connection point of the two diodes is external When the operation mode is not the external charge mode, a second connection unit that disconnects the connection point from the external power supply is further provided.

好ましくは、第1の接続部は、動作モードが外部充電モードである場合には、車両外部の交流電源を介在させて第1のインバータと第2の回転電機とを接続する。第1の接続部は、交流電源の一方電極を第1のインバータに接続する第1のリレーと、交流電源の他方電極を第2の回転電機のコイルに接続する第2のリレーとを含む。   Preferably, when the operation mode is the external charging mode, the first connecting unit connects the first inverter and the second rotating electric machine with an AC power supply outside the vehicle interposed. The first connecting portion includes a first relay that connects one electrode of the AC power source to the first inverter, and a second relay that connects the other electrode of the AC power source to the coil of the second rotating electrical machine.

好ましくは、第1のインバータは、複数相のアームを含む。車両用充電装置は、第1のインバータの複数相のアームのスイッチング制御を行う制御部をさらに備える。制御部は、動作モードが外部充電モードである場合には複数相のアームのうちの第1のアームをスイッチング制御し、第1の接続部は、動作モードが外部充電モードである場合には第1のアームと第2の回転電機のステータコイルの中性点とを接続する。   Preferably, the first inverter includes a multi-phase arm. The vehicle charging device further includes a control unit that performs switching control of the plurality of arms of the first inverter. The control unit performs switching control of the first arm of the plurality of phases when the operation mode is the external charging mode, and the first connection unit performs the switching control when the operation mode is the external charging mode. One arm is connected to the neutral point of the stator coil of the second rotating electrical machine.

本発明によれば、コストの増加を抑えつつ、インバータ損失とモータ損失とを同時に低減した車両用充電装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charging device for vehicles which reduced the inverter loss and the motor loss simultaneously can be provided, suppressing the increase in cost.

本発明の実施の形態1の車両用充電装置の構成を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the structure of the charging device for vehicles of Embodiment 1 of this invention. 図1の充電装置の各インバータの制御波形を示した図である。It is the figure which showed the control waveform of each inverter of the charging device of FIG. 図1の充電装置において外部から充電が行なわれる場合の電流の経路を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a current path when charging is performed from the outside in the charging device of FIG. 1. 図3のインバータ1に流れる電流を示した図である。It is the figure which showed the electric current which flows into the inverter 1 of FIG. 図4に示した電流の波形を図14に示した従来の波形と対比して示した図である。It is the figure which showed the waveform of the electric current shown in FIG. 4 in contrast with the conventional waveform shown in FIG. 実施の形態2の車両用充電装置の構成を示した回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a vehicle charging device according to a second embodiment. 図6に示す充電装置の充電時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of charge of the charging device shown in FIG. 実施の形態3の車両の充電装置の構成を示した回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a charging device for a vehicle in a third embodiment. 図8に示した車両用充電装置の制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating control of the charging device for vehicles shown in FIG. 実施の形態3における充電時の電流経路を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a current path during charging in the third embodiment. 特開平11−205909号公報に開示された電気自動車用充電装置の等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of a charging device for an electric vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-205909. 図11に示す充電装置で外部から与えられる電源電圧とインバータのPWM制御波形を示した波形図である。FIG. 12 is a waveform diagram showing a power supply voltage applied from the outside and a PWM control waveform of the inverter in the charging device shown in FIG. 11. インバータの各相の上アームおよび下アームに流れる電流を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric current which flows into the upper arm and lower arm of each phase of an inverter. 図13に示した電流を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the electric current shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1の車両用充電装置の構成を示した回路図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a vehicle charging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1を参照して、実施の形態1の充電装置を搭載する車両は、インバータ1,2と、モータ3,4と、PWM制御装置5,6と、二次電池8と、ダイオードブリッジ9と、リレー10〜12と、電力線13〜15とを含む。   Referring to FIG. 1, a vehicle equipped with the charging device of Embodiment 1 includes inverters 1 and 2, motors 3 and 4, PWM control devices 5 and 6, secondary battery 8, and diode bridge 9. Relays 10-12 and power lines 13-15.

インバータ1およびモータ3は小電力用のものであり、たとえば二次電池8から電源電圧が供給されるエアコンに内蔵されている電動コンプレッサである。これに対し、インバータ2およびモータ4は大電力用のものであり、たとえば、車両を推進させるために車輪を駆動するためのものである。   The inverter 1 and the motor 3 are for low power, and are, for example, electric compressors built in an air conditioner to which a power supply voltage is supplied from the secondary battery 8. On the other hand, the inverter 2 and the motor 4 are for high power, for example, for driving wheels to propel the vehicle.

車両が走行している場合には、リレー10,11,12は開放状態に制御される。この状態ではモータ3を駆動するためにインバータ1が用いられモータ4を駆動させるためにインバータ2が用いられる。   When the vehicle is traveling, the relays 10, 11, and 12 are controlled to be in an open state. In this state, the inverter 1 is used to drive the motor 3, and the inverter 2 is used to drive the motor 4.

自宅などに帰って二次電池8に充電を行なう場合には外部電源7が車両の充電装置に接続される。このときリレー10,11,12はともに導通状態に制御される。そして電源7からたとえば交流100Vの電圧が印加されると、ダイオードブリッジ9によってこれが直流に変換される。そして、ダイオードブリッジ9からの電圧がモータ4のW相のリアクトルとインバータ1のU相アームとで構成された電圧コンバータにより二次電池8に対する充電電圧に変換される。   When charging the secondary battery 8 when returning home or the like, the external power source 7 is connected to the charging device of the vehicle. At this time, the relays 10, 11, and 12 are all controlled to be in a conductive state. When a voltage of, for example, 100 V AC is applied from the power source 7, the diode bridge 9 converts the voltage into DC. The voltage from the diode bridge 9 is converted into a charging voltage for the secondary battery 8 by a voltage converter constituted by a W-phase reactor of the motor 4 and a U-phase arm of the inverter 1.

図1に示される車両用充電装置は、モータ3と、モータ3を駆動するためのインバータ1と、モータ3よりも駆動能力が大きいモータ4と、モータ4を駆動するためのインバータ2と、動作モードが外部充電モードである場合にはインバータ1とモータ4とを接続し、動作モードが外部充電モードで無い場合にはインバータ1とモータ4とを切り離す接続部とを備える。インバータ1は、動作モードが外部充電モードで無い場合にモータ3を駆動するために用いられ、動作モードが外部充電モードである場合に電圧変換のためにスイッチング制御されるスイッチング素子を含む。モータ4は、動作モードが外部充電モードで無い場合にステータコイルとして使用され、動作モードが外部充電モードである場合には接続部によってスイッチング素子と接続され平滑リアクトルとして使用されるコイルを含む。   The vehicle charging device shown in FIG. 1 includes a motor 3, an inverter 1 for driving the motor 3, a motor 4 having a driving capability larger than that of the motor 3, an inverter 2 for driving the motor 4, and an operation. When the mode is the external charging mode, the inverter 1 and the motor 4 are connected, and when the operation mode is not the external charging mode, the inverter 1 and the motor 4 are disconnected. Inverter 1 includes a switching element that is used to drive motor 3 when the operation mode is not the external charging mode, and that is switching-controlled for voltage conversion when the operation mode is the external charging mode. The motor 4 includes a coil that is used as a stator coil when the operation mode is not the external charging mode, and is used as a smoothing reactor that is connected to the switching element by the connecting portion when the operation mode is the external charging mode.

図2は、図1の充電装置の各インバータの制御波形を示した図である。
図3は図1の充電装置において外部から充電が行なわれる場合の電流の経路を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing control waveforms of the inverters of the charging apparatus of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a current path when charging is performed from the outside in the charging apparatus of FIG.

図2、図3を参照して、大電力用であるモータ4のW相入力端子と、ダイオードブリッジ9の+側端子とをリレー11によって結線し、モータ4の中性点と小電力用であるモータ3のU相入力端子とをリレー11によって結線する。また二次電池の負極端子とダイオードブリッジ9の−側端子とをリレー12によって結線する。   2 and 3, the W-phase input terminal of the motor 4 for high power and the + side terminal of the diode bridge 9 are connected by the relay 11, and the neutral point of the motor 4 and the low power terminal are used. A U-phase input terminal of a certain motor 3 is connected by a relay 11. The negative terminal of the secondary battery and the negative terminal of the diode bridge 9 are connected by a relay 12.

モータ4の中性点をモータ3に結線した相(図1,図3ではU相)のみPWM変調を行ない、インバータ1の他の相(V相,W相)およびインバータ2の3相の上下アームすべてを制御停止(オフ状態)とする。これにより、図3に示すように、充電電流経路は、電源7→ダイオードブリッジ9→モータ4のW相コイル→モータ4の中性点→インバータ1のU相アーム→二次電池8となる。   PWM modulation is performed only for the phase where the neutral point of the motor 4 is connected to the motor 3 (the U phase in FIGS. 1 and 3), and the other phases (V phase, W phase) of the inverter 1 and the upper and lower phases of the three phases of the inverter 2 All arms are stopped (OFF state). Thus, as shown in FIG. 3, the charging current path is as follows: power source 7 → diode bridge 9 → W-phase coil of motor 4 → neutral point of motor 4 → U-phase arm of inverter 1 → secondary battery 8.

モータ4の中性点からインバータ1のU相入力端子に接続された電力線13により、低インピーダンスな電流経路が形成されるため、モータ4のU相、V相コイルには、電流が流れず、インバータ2のU相、V相の還流ダイオードは通電しない。   Since a low impedance current path is formed by the power line 13 connected from the neutral point of the motor 4 to the U-phase input terminal of the inverter 1, no current flows in the U-phase and V-phase coils of the motor 4. The U-phase and V-phase return diodes of the inverter 2 are not energized.

また、モータ4のW相コイルの入力端は、ダイオードブリッジ9の働きによって、電源7の100Vの電位で安定するため、インバータ2のW相の還流ダイオードは通電しない。   Further, the input end of the W-phase coil of the motor 4 is stabilized at the potential of 100 V of the power source 7 by the action of the diode bridge 9, so that the W-phase return diode of the inverter 2 is not energized.

図4は、図3のインバータ1に流れる電流を示した図である。
図5は、図4に示した電流の波形を図14に示した従来の波形と対比して示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a current flowing through the inverter 1 of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the waveform of the current shown in FIG. 4 in contrast to the conventional waveform shown in FIG.

インバータ1はたとえばエアコンの電動コンプレッサ用であり、車両推進用のモータを駆動するインバータ2よりも小電力に適するため、図5に示すように、スイッチング時の還流ダイオードのリカバリ電流が図14に比べて低減し、かつスイッチング時間が低減することによりスイッチング損失も低減する。   The inverter 1 is used for an electric compressor of an air conditioner, for example, and is suitable for a smaller electric power than the inverter 2 that drives a motor for vehicle propulsion. Therefore, as shown in FIG. The switching loss is also reduced by reducing the switching time and the switching time.

また、巻線抵抗の小さい大電力用のモータ4のコイルを平滑リアクトルとして利用しているため、モータ損失も小さくなる。このようにリレー10,11,12を設けて充電時の接続を変更することによりインバータ損失とモータ損失とを同時に低減した充電を行なうことが可能となる。   Further, since the coil of the high power motor 4 having a small winding resistance is used as a smoothing reactor, the motor loss is also reduced. Thus, by providing the relays 10, 11, and 12 and changing the connection at the time of charging, it becomes possible to perform charging while simultaneously reducing inverter loss and motor loss.

[実施の形態2]
図6は、実施の形態2の車両用充電装置の構成を示した回路図である。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of the vehicle charging device of the second embodiment.

図6に示す充電装置は、図1に示した充電装置の構成において、ダイオードブリッジ9に代えてダイオードモジュール9Aを含む。そしてリレー11は電源7の一方電極とモータ4のW相コイルとを接続する。リレー12は電源7の他方電極とダイオードモジュール9Aの中点を接続する。   The charging device shown in FIG. 6 includes a diode module 9A in place of the diode bridge 9 in the configuration of the charging device shown in FIG. Relay 11 connects one electrode of power supply 7 and the W-phase coil of motor 4. The relay 12 connects the other electrode of the power source 7 and the midpoint of the diode module 9A.

実施の形態1では、ダイオードブリッジ(全波整流)を用いたが、実施の形態2ではインバータ1と並列に接続されるダイオードモジュール9Aを用いる。   In the first embodiment, a diode bridge (full wave rectification) is used, but in the second embodiment, a diode module 9A connected in parallel with the inverter 1 is used.

図7は、図6に示す充電装置の充電時の動作波形図である。
図7に示すように、モータ4の中性点をリレー10で接続したインバータ1のU相のみPWM変調を行ない、インバータ1の他相(V相,W相)およびインバータ2の3相の上下アームすべてはオフ状態に制御する。
FIG. 7 is an operation waveform diagram at the time of charging of the charging device shown in FIG.
As shown in FIG. 7, PWM modulation is performed only on the U phase of the inverter 1 in which the neutral point of the motor 4 is connected by a relay 10, and the other phase (V phase, W phase) of the inverter 1 and the three phases of the inverter 2 All arms are controlled to the off state.

すなわち、外部電源7の電圧が正である時は図6に示すようにダイオードブリッジ9Aの下アームのダイオードには電流が流れ、外部電源7の電圧が負である時はダイオードブリッジ9Aの上アームのダイオードに電流が流れる。   That is, when the voltage of the external power supply 7 is positive, a current flows through the diode of the lower arm of the diode bridge 9A as shown in FIG. 6, and when the voltage of the external power supply 7 is negative, the upper arm of the diode bridge 9A is shown. Current flows through the diode.

このように制御することにより、実施の形態2の充電装置は、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。   By controlling in this way, the charging device of the second embodiment can achieve the same effects as those of the first embodiment.

[実施の形態3]
図8は、実施の形態3の車両の充電装置の構成を示した回路図である。
[Embodiment 3]
FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of the vehicle charging device of the third embodiment.

図8を参照して、実施の形態3の車両の充電装置は、図1に示した車両の充電装置の構成において、ダイオードブリッジ9およびリレー10〜12に代えてリレー11B,12Bを含む。リレー11Bは、インバータ1のU相アームの中点を外部電源7の一方電極に接続する。リレー12Bはモータ4のステータコイルの中性点を外部電源7の他方電極に接続する。つまり図8に示す構成では、ダイオードブリッジやダイオードモジュールを使用しないがこのような充電システムにおいても実施の形態1,2と同様の効果がある。   Referring to FIG. 8, the vehicle charging device of the third embodiment includes relays 11 </ b> B and 12 </ b> B instead of diode bridge 9 and relays 10 to 12 in the configuration of the vehicle charging device shown in FIG. 1. Relay 11 </ b> B connects the midpoint of the U-phase arm of inverter 1 to one electrode of external power supply 7. Relay 12 </ b> B connects the neutral point of the stator coil of motor 4 to the other electrode of external power supply 7. That is, the configuration shown in FIG. 8 does not use a diode bridge or a diode module, but such a charging system has the same effect as in the first and second embodiments.

図8に示すように、外部電源7の一端を小電力用であるモータ3のU相入力端子とリレー11Bによって接続し、外部電源7の他方端を大電力用であるモータ4の中性点に接続する。   As shown in FIG. 8, one end of the external power source 7 is connected to the U-phase input terminal of the motor 3 for low power by a relay 11B, and the other end of the external power source 7 is the neutral point of the motor 4 for high power. Connect to.

図9は、図8に示した車両用充電装置の制御を説明するための波形図である。図8、図9を参照して、インバータ1のU相のみPWM変調を行ない、インバータ1の他相(V相、W相)およびインバータ2の3相の上下アームをオフ状態に制御する。なお、インバータ2は外部電源7の極性に応じてスイッチングしてもよい。   FIG. 9 is a waveform diagram for explaining control of the vehicle charging device shown in FIG. Referring to FIGS. 8 and 9, only the U phase of inverter 1 is subjected to PWM modulation, and the other phase (V phase, W phase) of inverter 1 and the upper and lower arms of the three phases of inverter 2 are controlled to be in the OFF state. The inverter 2 may be switched according to the polarity of the external power source 7.

図10は、実施の形態3における充電時の電流経路を示した図である。
図9に示したような制御を行なうことにより、図10に示したような電流経路で電流が流れる。すなわち、外部電源7の電圧が正である時は図10に示すようにインバータ2の下アームの還流ダイオードには電流が流れ、外部電源7の電圧が負である時は図示しないがインバータ2の上アームの還流ダイオードに電流が流れる。インバータ2のダイオードは、図6に示したダイオードブリッジ9Aと同様な働きをすることになる。
FIG. 10 is a diagram showing a current path during charging in the third embodiment.
By performing the control as shown in FIG. 9, a current flows through the current path as shown in FIG. That is, when the voltage of the external power supply 7 is positive, a current flows through the freewheeling diode of the lower arm of the inverter 2 as shown in FIG. 10, and when the voltage of the external power supply 7 is negative, the current of the inverter 2 is not shown. Current flows through the upper arm freewheeling diode. The diode of the inverter 2 functions in the same manner as the diode bridge 9A shown in FIG.

インバータ2の上下アームの還流ダイオードは、外部電源7の周波数(50Hzまたは60Hz)でスイッチングするだけであり、この部分のスイッチング損は小さい。また、平滑用リアクトルとして巻線抵抗の小さい大電力用のモータ4の三相コイルの漏れインダクタンスを利用するため、モータ損失も小さい。   The free-wheeling diodes of the upper and lower arms of the inverter 2 only switch at the frequency (50 Hz or 60 Hz) of the external power source 7, and the switching loss in this portion is small. Further, since the leakage inductance of the three-phase coil of the high-power motor 4 having a small winding resistance is used as the smoothing reactor, the motor loss is also small.

以上説明したように、本実施の形態では、エアコンなどの車載機器用の低電力インバータでスイッチング制御を行なうとともに、車両駆動用などの大電力用モータのコイルを平滑リアクトルとして利用する。これにより大電力用インバータの還流ダイオードの電流を通電させないような回路構成とする。これにより、車両に搭載された大電力用のモータやインバータを流用した充電装置ではインバータ損失が過大であり、低電力用のモータやインバータを流用した充電装置ではモータ損失が過大であったが、大電力用のモータを平滑リアクトルとして流用し、低電力用インバータでスイッチング制御を行なうことで、充電専用のスイッチング素子やリアクトルを追加せずに済むとともに、電力損失を低減することができる。   As described above, in the present embodiment, switching control is performed by a low power inverter for in-vehicle equipment such as an air conditioner, and a coil of a high power motor for driving a vehicle is used as a smoothing reactor. As a result, the circuit configuration is such that the current of the freewheeling diode of the high power inverter is not energized. As a result, the inverter loss was excessive in the charging device that diverted the high-power motor or inverter mounted on the vehicle, and the motor loss was excessive in the charging device that diverted the low-power motor or inverter. By diverting a high-power motor as a smoothing reactor and performing switching control with a low-power inverter, it is not necessary to add a switching element or reactor dedicated to charging, and power loss can be reduced.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1,2 インバータ、3,4 モータ、5,6 PWM制御装置、7 電源、8 二次電池、9 ダイオードブリッジ、9A ダイオードモジュール、10,11,11B,12,12B リレー、13〜15 電力線。   1, 2 inverters, 3 and 4 motors, 5 and 6 PWM control device, 7 power supplies, 8 secondary batteries, 9 diode bridges, 9A diode modules, 10, 11, 11B, 12, 12B relays, 13 to 15 power lines.

Claims (5)

第1の回転電機と、
前記第1の回転電機を駆動するための第1のインバータと、
前記第1の回転電機よりも駆動能力が大きい第2の回転電機と、
前記第2の回転電機を駆動するための第2のインバータと、
動作モードが外部充電モードである場合には前記第1のインバータと前記第2の回転電機とを接続し、前記動作モードが前記外部充電モードで無い場合には前記第1のインバータと前記第2の回転電機とを切り離す第1の接続部とを備え、
前記第1のインバータは、前記動作モードが前記外部充電モードで無い場合に前記第1の回転電機を駆動するために用いられ、前記動作モードが前記外部充電モードである場合に電圧変換のためにスイッチング制御されるスイッチング素子を含み、
前記第2の回転電機は、前記動作モードが前記外部充電モードで無い場合にステータコイルとして使用され、前記動作モードが前記外部充電モードである場合には前記第1の接続部によって前記スイッチング素子と接続され平滑リアクトルとして使用されるコイルを含む、車両用充電装置。
A first rotating electrical machine;
A first inverter for driving the first rotating electrical machine;
A second rotating electric machine having a driving capability larger than that of the first rotating electric machine;
A second inverter for driving the second rotating electrical machine;
When the operation mode is the external charging mode, the first inverter and the second rotating electric machine are connected, and when the operation mode is not the external charging mode, the first inverter and the second rotating electric machine are connected. A first connecting portion for separating the rotating electrical machine of
The first inverter is used to drive the first rotating electric machine when the operation mode is not the external charge mode, and for voltage conversion when the operation mode is the external charge mode. Including switching elements that are switching controlled,
The second rotating electrical machine is used as a stator coil when the operation mode is not the external charging mode, and when the operation mode is the external charging mode, the second rotating electrical machine is connected to the switching element by the first connection portion. A vehicle charging device including a coil connected and used as a smoothing reactor.
車両の外部の交流電源を全波整流するためのダイオードブリッジと、
前記動作モードが前記外部充電モードである場合には前記ダイオードブリッジで整流された直流電圧を前記コイルおよび前記第1のインバータで構成される電圧変換回路に与え、前記動作モードが前記外部充電モードで無い場合には前記ダイオードブリッジと前記電圧変換回路とを切り離す第2の接続部をさらに備える、請求項1に記載の車両用充電装置。
A diode bridge for full-wave rectification of the AC power supply outside the vehicle;
When the operation mode is the external charging mode, a DC voltage rectified by the diode bridge is applied to a voltage conversion circuit including the coil and the first inverter, and the operation mode is the external charging mode. 2. The vehicle charging device according to claim 1, further comprising a second connection portion that disconnects the diode bridge and the voltage conversion circuit when there is no battery.
前記第1のインバータの正極電源ラインおよび負極電源ライン間に設けられ2つのダイオードが直列接続されるダイオードモジュールと、
前記動作モードが前記外部充電モードである場合には前記2つのダイオードの接続点を外部電源に接続し、前記動作モードが前記外部充電モードで無い場合には前記接続点と前記外部電源とを切り離す第2の接続部をさらに備える、請求項1に記載の車両用充電装置。
A diode module provided between a positive power supply line and a negative power supply line of the first inverter and having two diodes connected in series;
When the operation mode is the external charging mode, the connection point of the two diodes is connected to an external power source, and when the operation mode is not the external charging mode, the connection point and the external power source are disconnected. The vehicle charging device according to claim 1, further comprising a second connection portion.
前記第1の接続部は、前記動作モードが外部充電モードである場合には、車両外部の交流電源を介在させて前記第1のインバータと前記第2の回転電機とを接続し、
前記第1の接続部は、
前記交流電源の一方電極を前記第1のインバータに接続する第1のリレーと、
前記交流電源の他方電極を前記第2の回転電機の前記コイルに接続する第2のリレーとを含む、請求項1に記載の車両用充電装置。
When the operation mode is an external charging mode, the first connection unit connects the first inverter and the second rotating electrical machine with an AC power supply outside the vehicle interposed therebetween,
The first connection portion is
A first relay connecting one electrode of the AC power source to the first inverter;
The vehicle charging device according to claim 1, further comprising: a second relay that connects the other electrode of the AC power supply to the coil of the second rotating electrical machine.
前記第1のインバータは、複数相のアームを含み、
前記車両用充電装置は、
前記第1のインバータの前記複数相のアームのスイッチング制御を行う制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記動作モードが外部充電モードである場合には前記複数相のアームのうちの第1のアームをスイッチング制御し、
前記第1の接続部は、前記動作モードが外部充電モードである場合には前記第1のアームと前記第2の回転電機の前記ステータコイルの中性点とを接続する、請求項1に記載の車両用充電装置。
The first inverter includes a multi-phase arm;
The vehicle charging device includes:
A control unit that performs switching control of the arms of the plurality of phases of the first inverter;
The control unit performs switching control of a first arm of the plurality of arms when the operation mode is an external charging mode;
The said 1st connection part connects the said 1st arm and the neutral point of the said stator coil of the said 2nd rotary electric machine, when the said operation mode is an external charge mode, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Vehicle charging device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018012592A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社デンソー Rotary electric machine device
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