JP2011091898A - Battery charger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ充電器に関し、特に車載用のバッテリ充電器に関する。 The present invention relates to a battery charger, and more particularly to an in-vehicle battery charger.
家庭用電源等の商用電源から充電できる従来の車載用のバッテリ充電器を図4を参照して説明する。図4に示すように、バッテリBを使用するブラシレスモータMのシステム構成は、AC電源に接続されるACコンセント10に充電器20を介して、バッテリBを充電し、該バッテリBによりインバータ30を介してブラシレスモータMに電力を供給するように構成されている。
A conventional vehicle battery charger that can be charged from a commercial power source such as a household power source will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the system configuration of the brushless motor M using the battery B is such that the battery B is charged to the
充電器20は、図5に示すように整流器21、アクティブフィルタ22、スイッチング回路23、絶縁トランス28等を備えている。整流器21は、ダイオードブリッジから構成され、ACコンセント10の端子10a,10bに接続されている。
As shown in FIG. 5, the
アクティブフィルタ22は、整流器21に接続された高周波用のチョークコイル24,ダイオード25,コンデンサ26、及びFET27からなる。アクティブフィルタ22は、整流器21にて全波整流された入力電流の波形整形を行なって力率を向上させると共に、高周波成分を低減する。
The active filter 22 includes a high-
アクティブフィルタ22は、FET27がオンの時に、整流器21から出力される直流電流がチョークコイル24,FET27からなる直列回路に流れて、チョークコイル24を励起する。FET27がオフになると、蓄積された励起エネルギが電流に再変換され、チョークコイル24に発生した逆起電力と整流器21の出力電圧とが加算されて、ダイオード25を介してコンデンサ26を充電する。すなわち、このコンデンサ26により、整流器21から出力される直流電流が平滑される。
In the active filter 22, when the FET 27 is on, the direct current output from the rectifier 21 flows through a series circuit including the
そして、絶縁トランス28の1次巻線と直列に接続されたスイッチング回路23は、スイッチングすると、コンデンサ26で平滑された直流電力を、絶縁トランス28の1次巻線に供給する。絶縁トランス28の2次巻線に誘起された2次交流電力は、ダイオード29を介してコンデンサ31により平滑されバッテリBを充電する。
The
上記のように充電器20で充電されたバッテリの電力をモータに供給するインバータ30は、図6に示すようにバッテリBの直流電力を交流電力に変換してブラシレスモータMの固定子巻線MU,MV,MWに給電するためのインバータ部32と、インバータ部32への給電を安定化するためのコンデンサ33を備えている。固定子巻線MU,MV,MWは、星形に接続されている。インバータ部32は、6組の並列接続されたFET及び環流用のダイオードにより、三相6アームブリッジ回路が構成されている。
As shown in FIG. 6, the
ところで、大容量のバッテリBを小型化するためには、発熱量が大きな充電器とインバータは、相対的に大きくなる問題があった。
そこで、上記のようなシステム構成に代えて、インバータの部品の一部を、充電器の回路に共用化した充電器が特許文献1で提案されている。
By the way, in order to reduce the size of the large-capacity battery B, there is a problem that the charger and the inverter that generate a large amount of heat are relatively large.
Therefore, instead of the system configuration as described above,
特許文献1では、インバータを構成している一部のスイッチング素子とダイオードと、整流素子からなる整流部と直流リアクトルを有する整流回路とを接続することにより、直流の昇圧チョッパ回路を構成し、該昇圧チョッパ回路によって、前記整流回路に接続される交流電源から前記インバータ回路に接続されるバッテリを充電するようにしている。この構成によって、小型化、軽量化を図ることができる。
In
しかし、特許文献1の充電器では、直流リアクトルを新たに追加することになるため、部品点数が多くなり、コスト高となる問題がある。又、商用電源から充電を行う場合、特許文献1では、バッテリと商用電源との間に絶縁対策がなされいない問題がある。
However, in the charger of
本発明の目的は、発熱の大きな部品であるインバータを構成する素子とモータのコイルを使用することにより、直流リアクトルを追加することなくアクティブフィルタを構成することができるとともに小型化及び軽量化ができ、かつ、バッテリ充電時には、バッテリと商用電源との間を絶縁することができるバッテリ充電器を提供することにある。 An object of the present invention is to use an element that constitutes an inverter that is a component that generates a large amount of heat and a coil of a motor, so that an active filter can be constructed without adding a DC reactor and can be reduced in size and weight. And it is providing the battery charger which can insulate between a battery and commercial power sources at the time of battery charge.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、バッテリの正極及び負極に、第1、第2スイッチ手段を介して接続されたインバータと、前記バッテリの正極及び負極に、第1、第2スイッチ手段を介して接続された第1コンデンサと、モータの固定巻線同士が接続されている中性点に対して第3スイッチ手段を介して出力端子が接続された整流回路と、絶縁トランス、該絶縁トランスの一次側に設けられて、該一次側に電流の供給及び遮断のために作動するスイッチング回路、及び前記絶縁トランスの二次側に並列接続され、記スイッチング回路がスイッチング動作したときに、前記絶縁トランスの二次側巻線に流れる電流により充電される第2コンデンサを含むコンバータからなるスイッチング電源部と、オンオフにより、前記整流回路と前記コンバータの一次側間を接続又は遮断する第4スイッチ手段と、オンオフにより、前記コンバータの二次側と前記バッテリ間を接続又は遮断する第5スイッチ手段と、を備え、前記第1、第2スイッチ手段が共にオンで、第3〜第5スイッチ手段が共にオフのとき、前記バッテリから前記インバータを介して前記モータに電力を供給し、前記第1、第2スイッチ手段が共にオフで、第3〜第5スイッチ手段が共にオンのとき、前記モータの巻線と前記インバータにおける前記モータの複数の相に応じて設けられたスイッチング素子と前記スイッチング素子にそれぞれ並列接続された複数の帰還ダイオードのうち、少なくとも1相分の帰還ダイオードと、スイッチング素子と、前記第1コンデンサとにより、アクティブフィルタを構成し、前記スイッチング電源部の作動により、前記整流回路にて整流された電流にて前記バッテリを充電可能としたことを特徴とするバッテリ充電器を要旨とするものである。
In order to solve the above problems, the invention described in
請求項2の発明は、請求項1において、前記第1乃至第5スイッチ手段が、リレースイッチからなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first to fifth switch means include a relay switch.
本発明によれば、発熱の大きな部品であるインバータを構成する素子とモータのコイル(固定巻線)を使用することにより、直流リアクトルを追加することなくアクティブフィルタを構成することができるとともに小型化及び軽量化ができ、かつ、バッテリ充電時には、バッテリと商用電源との間を、絶縁トランスにより絶縁することができる。 According to the present invention, an active filter can be configured without adding a DC reactor, and the size can be reduced by using an element that constitutes an inverter, which is a component that generates a large amount of heat, and a motor coil (fixed winding). In addition, the weight can be reduced, and at the time of charging the battery, the battery and the commercial power source can be insulated by an insulating transformer.
以下、本発明を具体化したバッテリ充電器の一実施形態を図1〜3を参照して説明する。
図1に示すように、バッテリ充電器は、モータ駆動系回路100と、バッテリ充電系回路200とが組み合わされている。
Hereinafter, an embodiment of a battery charger embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the battery charger is a combination of a motor
(モータ駆動系回路100)
モータ駆動系回路100について説明する。
モータ駆動系回路100は、第1コンデンサC1と、モータMに電力供給するインバータ110を備えている。具体的には、バッテリBの正極、負極は、第1リレースイッチRS1と第2リレースイッチRS2を介して第1コンデンサC1とインバータ110の並列回路に接続されている。第1コンデンサC1は、電解コンデンサからなる平滑コンデンサであり、インバータ110への給電を安定化するためのものである。前記第1リレースイッチRS1は第1スイッチ手段に相当し、第2リレースイッチRS2は第2スイッチ手段に相当する。
(Motor drive system circuit 100)
The motor
The motor
インバータ110は、例えば、バイポーラトランジスタ、IGBT、パワーMOSFET等からなる6個のスイッチング素子120a〜120fと、スイッチング素子120a〜120fにそれぞれ並列に接続された帰還ダイオード130a〜130fとを備えている。インバータ110は、前記第1コンデンサC1の直流電圧を三相交流に変換し、出力側に設けられたモータMに印加する。モータMは、本実施形態では、三相DCブラシレスモータから構成されているが、モータMは、限定されるものではなく、インバータ110にて駆動されるものであれぱよい。ここで、図1に示す上側のスイッチング素子120a〜120cをハイサイド110Aのスイッチング素子120a〜120cといい、帰還ダイオード130a〜130cをハイサイド110Aの帰還ダイオード130a〜130cという。このようにして、インバータ110は、公知の三相6アームブリッジ回路となっている。
The
図1に示す下側のスイッチング素子120d〜120fをローサイド110Bのスイッチング素子120d〜120fといい、帰還ダイオード130d〜130fをローサイド110Bの帰還ダイオード130d〜130fという。
The
制御手段として、制御部150は、マイクロコンピュータ等からなる。制御部150は、図示しない制御信号の入力に従ってパルス信号をパルス幅変調(PWM)し、インバータ110のハイサイド110A及びローサイド110Bのスイッチング素子120a〜120fをオンオフ駆動する。
As a control means, the
モータMの各相(本実施形態では三相)の固定巻線U,V,Wは、星形接続されている。
(バッテリ充電系回路200)
次に、バッテリ充電系回路200について説明する。
The fixed windings U, V, and W of each phase (three phases in this embodiment) of the motor M are connected in a star shape.
(Battery charging system circuit 200)
Next, the battery
バッテリ充電系回路200は、インバータ110を構成している一部の回路と、スイッチング電源部220と、第2コンデンサC2を含む回路である。
具体的には、整流回路210は、ACコンセント212a,212bを介して、例えば商用周波数の交流電源ACに接続可能である。整流回路210は、交流を直流に変換する。整流回路210のプラス出力端子は、第3スイッチ手段としての第3リレースイッチRS3を介してモータMの固定巻線U,V,Wが星形接続されている接続点、すなわち、中性点Tに接続されている。整流回路210のマイナス出力端子は、第2リレースイッチRS2を介してバッテリBの負極に接続されている。
The battery
Specifically, the
本実施形態のスイッチング電源部220は、絶縁トランスTRと、スイッチング素子222、ダイオードD1、第2コンデンサC2を含む。前記絶縁トランスTRは、図示しないフェライトコア(磁心)に一次側巻線TRaと、二次側巻線TRbを巻回することによって形成されている。
The switching
そして、具体的には、第4リレースイッチRS4、絶縁トランスTRの一次側巻線TRaとスイッチング素子222の直列回路の両接続点は、第1リレースイッチRS1及び第2リレースイッチRS2を介して、バッテリBの正極及び負極に対してそれぞれ接続されている。このように該直列回路は、バッテリBに接続されることにより、第1コンデンサC1に対して並列接続されている。第4リレースイッチRS4は第4スイッチ手段に相当する。スイッチング素子222は制御部150によりオンオフ制御される。
Specifically, both connection points of the fourth relay switch RS4, the primary winding TRa of the isolation transformer TR and the series circuit of the
絶縁トランスTRの二次側巻線TRbは、第5リレースイッチRS5、ダイオードD1とから直列回路が構成されて、当該直列回路の両端子がバッテリBに正極、及び負極に接続されている。ダイオードD1は、バッテリBに対して逆バイアス接続される。 A secondary circuit winding TRb of the insulation transformer TR forms a series circuit from the fifth relay switch RS5 and the diode D1, and both terminals of the series circuit are connected to the battery B with a positive electrode and a negative electrode. The diode D1 is reverse-biased with respect to the battery B.
本実施形態では、スイッチング電源部220は、ダイオードD1、絶縁トランスTR、スイッチング素子222により、フライバック・コンバータが構成されている。第2コンデンサC2は、ダイオードD1と二次側巻線TRbの直列回路に対して並列接続されている。第2コンデンサC2は、電解コンデンサからなる。スイッチング素子222は、スイッチング回路を構成する。
In the present embodiment, the switching
フライバック・コンバータは、絶縁トランスTRが2組の巻線を持ったインダクタとして働くものである。そして、一方の巻線がトランスコア内にエネルギを蓄え、他方の巻線が第2コンデンサC2にコアエネルギを伝達する。本実施形態では、さらに、第1リレースイッチRS1,第2リレースイッチRS2がオフ状態であって、第3リレースイッチRS3、第4リレースイッチRS4、第5リレースイッチRS5がオン状態のとき、スイッチング素子222がオンされると、スイッチング素子222のオン中に、絶縁トランスTRの一次側巻線TRaに、整流回路210で整流された電流が増加する。ここで、絶縁トランスTRの二次側電圧はダイオードD1で逆バイアスされていることから、二次側電流は流れない。そして、第1リレースイッチRS1,第2リレースイッチRS2がオフ状態であって、第3リレースイッチRS3、第4リレースイッチRS4、第5リレースイッチRS5がオン状態のとき、スイッチング素子222がオフすると、磁場が電流を維持しようとするため、トランス電圧の極性が反転し、このため、二次側に電流が流れダイオードD1を介して第2コンデンサC2が充電されて平滑され、バッテリBを充電可能になっている。
In the flyback converter, the isolation transformer TR functions as an inductor having two sets of windings. One winding stores energy in the transformer core, and the other winding transmits core energy to the second capacitor C2. In the present embodiment, when the first relay switch RS1 and the second relay switch RS2 are in the off state and the third relay switch RS3, the fourth relay switch RS4, and the fifth relay switch RS5 are in the on state, the switching element When 222 is turned on, the current rectified by the
第1リレースイッチRS1〜第5リレースイッチRS5は、制御部150により、オンオフ制御される。
(実施形態の作用)
さて、上記のように構成された、バッテリ充電器の作用を図2及び図3を参照して説明する。
The first relay switch RS1 to the fifth relay switch RS5 are ON / OFF controlled by the
(Operation of the embodiment)
Now, the operation of the battery charger configured as described above will be described with reference to FIGS.
(充電)
まず、バッテリBを充電する場合について説明する。充電時には、制御部150の制御により、第1リレースイッチRS1,第2リレースイッチRS2をオフにし、絶縁トランスTRの一次側と二次側とを絶縁する。又、制御部150により、第3リレースイッチRS3、第4リレースイッチRS4、及び第5リレースイッチRS5をオンにする。第3リレースイッチRS3,及び第4リレースイッチRS4のオンにより、交流電源ACの入力と絶縁トランスTRとの一次側が接続され、第5リレースイッチRS5のオンにより、絶縁トランスTRの二次側とバッテリBとが接続される。
(charging)
First, the case where the battery B is charged will be described. During charging, the
このように各リレースイッチがオン又はオフ動作された状態が図2の等価回路で示されている。この状態で、制御部150は、ハイサイド110Aのスイッチング素子120a〜120cをオフ状態とし、ローサイド110Bのスイッチング素子120d〜120fを、電気的な位相角を120°ずらしてスイッチング作動させる。この状態で、スイッチング電源部220のスイッチング素子222を制御部150がオンオフ動作すると、交流電源ACに接続された整流回路210により整流された直流を、固定巻線U,V,W、ローサイド110Bのスイッチング素子120d〜120f、ハイサイド110Aの帰還ダイオード130a〜130c、及び第1コンデンサC1とからなるアクティブフィルタを介して、スイッチング回路(スイッチング素子222)に流すことができる。スイッチング素子222は、制御部150によりオンオフされることにより、絶縁トランスTRの二次側電流がダイオードD1を介して第2コンデンサC2が充電されて平滑され、バッテリBを充電する。
The state in which each relay switch is turned on or off in this way is shown in the equivalent circuit of FIG. In this state, the
この充電時に、前述のようにアクティブフィルタが形成されるため、整流回路210にて全波整流された直流は、力率が改善された状態でバッテリBを効率的に充電することができる。
Since the active filter is formed at the time of charging as described above, the direct current that has been full-wave rectified by the rectifying
(放電)
次に、バッテリBにより、モータMを駆動する場合について説明する。
モータMを駆動する際、すなわち、バッテリBを放電する際は、制御部150の制御により、第1リレースイッチRS1,第2リレースイッチRS2をオンにし、バッテリBと、インバータ110とを接続する。
(Discharge)
Next, the case where the motor M is driven by the battery B will be described.
When driving the motor M, that is, when discharging the battery B, the
又、制御部150により、第3リレースイッチRS3、第4リレースイッチRS4、及び第5リレースイッチRS5をオフとする。前記第3リレースイッチRS3のオフにより、整流回路210のプラス出力端子とモータM間が絶縁される。第4リレースイッチRS4のオフにより、絶縁トランスTRの一次側に電圧が印加されることが防止される。第5リレースイッチRS5のオフにより、絶縁トランスTRの二次側に電圧が印加することが防止される。このように各リレースイッチがオン又はオフ動作された状態が図3の等価回路で示されている。
Further, the
この状態で、制御部150は、図示しない制御信号の入力に従ってパルス信号をパルス幅変調(PWM)し、インバータ110のハイサイド110A及びローサイド110Bのスイッチング素子120a〜120fをオンオフ駆動する。
In this state, the
スイッチング素子120a〜120fのオンオフ駆動により、バッテリBから供給される直流が交流に変換され、モータMが回転駆動する。
本実施形態によれば、下記の特徴がある。
By turning on and off the
The present embodiment has the following features.
(1) 本実施形態のバッテリ充電器は、複数のスイッチング素子120a〜120fのオンオフ動作によりバッテリBの直流電圧を交流に変換して、モータMに供給するインバータ110を備え、該インバータ110は、バッテリBの正極及び負極に、第1リレースイッチRS1(第1スイッチ手段)、第2リレースイッチRS2(第2スイッチ手段)を介して接続されている。又、バッテリ充電器は、バッテリBの正極及び負極に、第1リレースイッチRS1、第2リレースイッチRS2を介して接続された第1コンデンサC1と、モータMの固定巻線U,V,W同士が接続されている中性点Tに対して第3スイッチ手段を介して出力端子が接続された整流回路210を備えている。
(1) The battery charger according to the present embodiment includes an
又、バッテリ充電器は、絶縁トランスTR、該絶縁トランスTRの一次側に設けられて、該一次側に電流の供給及び遮断のために作動するスイッチング素子222a(スイッチング回路)、及び絶縁トランスTRの二次側に並列接続され、スイッチング素子222がスイッチング動作したときに、二次側巻線TRbに流れる電流により充電される第2コンデンサC2を含むフライバック・コンバータからなるスイッチング電源部220を備えている。
The battery charger is provided on the primary side of the insulating transformer TR, the
又、バッテリ充電器は、オンオフにより、整流回路210とスイッチング電源部220(コンバータ)の一次側間を接続又は遮断する第4リレースイッチRS4(第4スイッチ手段)と、オンオフにより、スイッチング電源部220(コンバータ)の二次側とバッテリB間を接続又は遮断する第5リレースイッチRS5(第5スイッチ手段)を備えている。
The battery charger includes a fourth relay switch RS4 (fourth switch means) that connects or disconnects the primary side of the
そして、バッテリ充電器は、第1リレースイッチRS1,第2リレースイッチRS2が共にオンで、第3リレースイッチRS3,第4リレースイッチRS4、第5リレースイッチRS5が共にオフのとき、バッテリBからインバータ110を介してモータMに電力を供給する。又、バッテリ充電器は、第1リレースイッチRS1,第2リレースイッチRS2が共にオフで、第3リレースイッチRS3,第4リレースイッチRS4、第5リレースイッチRS5が共にオンのとき、モータMの巻線とインバータ110におけるモータMの複数の相に応じて設けられた帰還ダイオードと、スイッチング素子のうち、3相分の帰還ダイオードと、スイッチング素子と、第1コンデンサC1とにより、アクティブフィルタを構成する。そして、スイッチング電源部220の作動により、整流回路210にて整流された電流にてバッテリBを充電する。
The battery charger is connected to the inverter from the battery B when the first relay switch RS1 and the second relay switch RS2 are both on and the third relay switch RS3, the fourth relay switch RS4 and the fifth relay switch RS5 are both off. Electric power is supplied to the motor M via 110. Further, the battery charger is configured such that when the first relay switch RS1 and the second relay switch RS2 are both off and the third relay switch RS3, the fourth relay switch RS4 and the fifth relay switch RS5 are both on, the winding of the motor M is performed. An active filter is configured by the feedback diode provided in accordance with a plurality of phases of the motor M in the line and the
この結果、本実施形態によれば、発熱の大きな部品であるインバータ110を構成する素子とモータMのコイル(固定巻線)を使用することにより、直流リアクトルを追加することなくアクティブフィルタを構成することができるとともに、別途アクティブフィルタを構成するための部品が必要でなくなり、小型化及び軽量化ができる。又、バッテリ充電時には、バッテリBと商用電源との間を、絶縁トランスTRにより絶縁することができる。
As a result, according to the present embodiment, an active filter is configured without adding a DC reactor by using an element that constitutes the
(2) 本実施形態のバッテリ充電器は、第1乃至第5スイッチ手段を、第1リレースイッチRS1乃至第5リレースイッチRS5により構成した。この結果、大電流が流れるインバータとバッテリ間、インバータと整流回路間の回路自体にスイッチをオンオフするための制御のための信号等を流す必要がなくなり、小型化することができる。 (2) In the battery charger of the present embodiment, the first to fifth switch means are configured by the first relay switch RS1 to the fifth relay switch RS5. As a result, it is not necessary to send a control signal or the like for turning on / off the switch between the inverter and the battery through which a large current flows and between the inverter and the rectifier circuit, and the size can be reduced.
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のようにしてもよい。
・ スイッチング電源部220は、フライバック・コンバータに限定するものではなく、スイッチング電源部として、フォワード・コンバータ、プッシュプル・コンバータ、ハーフブリッジ・コンバータ、フルブリッジ・コンバータにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may make it as follows.
The switching
例えば、図7は、フォワード・コンバータをスイッチング電源部220としたものである。なお、前記実施形態と同一又は相当する構成については同一符号を付す。図7に示すフォワード・コンバータは、公知のものであり、詳しくは説明しないが、スイッチング素子222が、オンになると、一次側巻線TRaに流れる電流が上昇するに伴い二次側巻線TRbに流れる電流はダイオードD1を介してチョークコイルL、第2コンデンサC2に流れる。又、スイッチング素子222がオフとなると、インダクタ電流は第2コンデンサC2とダイオードD2を通して環流する。なお、フォワード・コンバータでは、絶縁トランスTRの一次側に第3の巻線TRcが設けられており、該巻線TRcに、直列にダイオードD3が接続されている。該巻線TRcは、絶縁コア中の磁化エネルギーを整流回路210に戻す。
For example, FIG. 7 shows a switching
図8は、スイッチング電源部220をプッシュプル・コンバータとした実施形態である。なお、前記実施形態(図1〜図3、図6に示す実施形態を含む)と同一構成、又は相当する構成については同一符号を付す。ここでは、ブッシュプル・コンバータの動作は従来公知であるため、具体的な回路素子の接続構成を説明する。
FIG. 8 shows an embodiment in which the switching
図8に示すように、絶縁トランスTRの一次側巻線TRaは、センタータップを挟んで、巻線TRa1,TRa2に分割される。該センタータップには第4リレースイッチRS4が接続されている。一次側巻線TRaの一方の巻線TRa1は、バイポーラトランジスタやパワーMOSFET等からなるスイッチング素子222aを介して整流回路210のマイナス出力端子と第2リレースイッチRS2の接続点に接続されている。
As shown in FIG. 8, the primary side winding TRa of the insulating transformer TR is divided into windings TRa1 and TRa2 across the center tap. A fourth relay switch RS4 is connected to the center tap. One winding TRa1 of the primary winding TRa is connected to a connection point between the negative output terminal of the
又、一次側巻線TRaの他方の巻線TRa2は、バイポーラトランジスタやパワーMOS―FET等からなるスイッチング素子222bを介して、整流回路210のマイナス出力端子と第2リレースイッチRS2の接続点に接続されている。スイッチング回路としてのスイッチング素子222a,222bは、制御部150によりそれぞれ所定のオン時間分交互にオンとなるように制御される。このスイッチング素子222a,222bの交互のオン動作により、絶縁トランスTRのコアには、極性の異なる電圧が交互に印加される。なお、スイッチング素子222a,222bには、環流のためのダイオードD4,D5が設けられ、スイッチング素子222a,222bがそれぞれオフのときに磁化エネルギを入力電圧に戻す。
The other winding TRa2 of the primary winding TRa is connected to the connection point between the negative output terminal of the
図8に示すように絶縁トランスTRの二次側巻線TRbは、センタータップを挟んで、巻線TRb1,TRb2に分割されている。絶縁トランスTRの二次側巻線TRbのセンタータップは、バッテリBの負極に接続されている。 As shown in FIG. 8, the secondary winding TRb of the insulating transformer TR is divided into windings TRb1 and TRb2 with a center tap interposed therebetween. The center tap of the secondary winding TRb of the insulation transformer TR is connected to the negative electrode of the battery B.
巻線TRb1は、ダイオードD1を介してチョークコイルL(リアクトル)に接続され、巻線TRb2は、ダイオードD2を介してダイオードD1とチョークコイルLの接続点に接続されている。 Winding TRb1 is connected to choke coil L (reactor) via diode D1, and winding TRb2 is connected to a connection point between diode D1 and choke coil L via diode D2.
又、ハーフブリッジ・コンバータ、及びフルブリッジ・コンバータも、プッシュプル・コンバータの実施形態と同様に、絶縁トランスTRの二次側巻線TRb側の各種回路素子の接続構成は同様であり、又、絶縁トランスTRの一次側巻線TRa側のスイッチング回路は、バイポーラトランジスタ、MOS−FET等からなるスイッチング素子をハーフブリッジ、又はフルブリッジで構成するものでるため、説明を省略するが、本発明のスイッチング電源部220の構成として採用できることは勿論のことである。
In addition, the half-bridge converter and the full-bridge converter have the same connection configuration of various circuit elements on the secondary winding TRb side of the isolation transformer TR, as in the embodiment of the push-pull converter. The switching circuit on the primary winding TRa side of the isolation transformer TR is configured by a half-bridge or a full-bridge switching element composed of a bipolar transistor, a MOS-FET, etc. Of course, it can be adopted as the configuration of the
・ 前記実施形態では、第4リレースイッチRS4、一次側巻線TRa、スイッチング素子222の順の直列回路としたが、該直列回路を構成している各回路素子の順は記述順に限定されず、どのような順に配列してもよい。
In the embodiment, the fourth relay switch RS4, the primary winding TRa, and the
・ 前記実施形態では、バッテリBを充電する際に、スイッチング素子120d〜120fの全てを制御部150により電気的な位相角を120°ずらしてスイッチングするようにしたが、ローサイド110Bのスイッチング素子を全てスイッチングする代わりに、いずれか1つをスイッチング作動、或いは、いずれか2つのスイッチング素子を組み合わせて電気的な位相角を180°ずらしてスイッチングするようにしてもよい。この場合においても、バッテリBを充電することはできる。又、それぞれスイッチング作動したスイッチング素子に接続されたモータの固定巻線U〜Wと、ハイサイドの帰還ダイオード130a〜130c、第1コンデンサC1により、アクティブフィルタが構成されることになる。
In the embodiment, when the battery B is charged, all the
・ 前記モータは三相としたが、三相に限定されるものではなく、複数相のブラシレスモータで構成してもよい。この場合、インバータのスイッチング素子は、各相分に対応して設けるものとする。又、この場合においても、制御部150により、ハイサイドのスイッチング素子を全てオフとし、かつ、ローサイドのスイッチング素子全てを電気的な位相角をもってスイッチングするようにしてもよい。或いは、ローサイド110Bのスイッチング素子を全てスイッチングする代わりに、少なくともいずれか1つをスイッチング作動するようにしてもよい。この場合においても、バッテリBを充電することができる。
-Although the said motor was made into three phases, it is not limited to three phases, You may comprise with a brushless motor of multiple phases. In this case, the switching element of the inverter is provided corresponding to each phase. Also in this case, the
・ 前記帰還ダイオードは、スイッチング素子が例えば、パワーMOSFETを使用する場合、寄生ダイオードで構成してもよい。
・ スイッチ手段はリレースイッチに限定するものではなくパワートランジスタ等からなるスイッチング素子でもよい。
The feedback diode may be a parasitic diode when the switching element uses a power MOSFET, for example.
The switch means is not limited to a relay switch, and may be a switching element composed of a power transistor or the like.
B…バッテリ、C1…第1コンデンサ、C2…第2コンデンサ、
RS1…第1リレースイッチ(第1スイッチ手段)、
RS2…第2リレースイッチ(第2スイッチ手段)、
RS3…第3リレースイッチ(第3スイッチ手段)、
RS4…第4リレースイッチ(第4スイッチ手段)、
RS5…第5リレースイッチ(第5スイッチ手段)、
TR…絶縁トランス、TRa…一次側巻線、TRb…二次側巻線、
T…中性点、
100…モータ駆動系回路、
110…インバータ、110A…ハイサイド、110B…ローサイド、
150…制御部(制御手段)、
200…バッテリ充電系回路、220…スイッチング電源部、
222…スイッチ素子(スイッチング回路)。
B ... battery, C1 ... first capacitor, C2 ... second capacitor,
RS1 ... 1st relay switch (1st switch means),
RS2 ... second relay switch (second switch means),
RS3 ... third relay switch (third switch means),
RS4 ... 4th relay switch (4th switch means),
RS5 ... 5th relay switch (5th switch means),
TR: insulation transformer, TRa: primary winding, TRb: secondary winding,
T ... neutral point,
100: Motor drive system circuit,
110 ... Inverter, 110A ... High side, 110B ... Low side,
150 ... control part (control means),
200 ... battery charging system circuit, 220 ... switching power supply unit,
222: Switch element (switching circuit).
Claims (2)
前記バッテリの正極及び負極に、第1、第2スイッチ手段を介して接続された第1コンデンサと、
モータの固定巻線同士が接続されている中性点に対して第3スイッチ手段を介して出力端子が接続された整流回路と、
絶縁トランス、該絶縁トランスの一次側に設けられて、該一次側に電流の供給及び遮断のために作動するスイッチング回路、及び前記絶縁トランスの二次側に並列接続され、記スイッチング回路がスイッチング動作したときに、前記絶縁トランスの二次側巻線に流れる電流により充電される第2コンデンサを含むコンバータからなるスイッチング電源部と、
オンオフにより、前記整流回路と前記コンバータの一次側間を接続又は遮断する第4スイッチ手段と、
オンオフにより、前記コンバータの二次側と前記バッテリ間を接続又は遮断する第5スイッチ手段と、を備え、
前記第1、第2スイッチ手段が共にオンで、第3〜第5スイッチ手段が共にオフのとき、前記バッテリから前記インバータを介して前記モータに電力を供給し、
前記第1、第2スイッチ手段が共にオフで、第3〜第5スイッチ手段が共にオンのとき、前記モータの巻線と前記インバータにおける前記モータの複数の相に応じて設けられたスイッチング素子と前記スイッチング素子にそれぞれ並列接続された複数の帰還ダイオードのうち、少なくとも1相分の帰還ダイオードと、スイッチング素子と、前記第1コンデンサとにより、アクティブフィルタを構成し、前記スイッチング電源部の作動により、前記整流回路にて整流された電流にて前記バッテリを充電可能としたことを特徴とするバッテリ充電器。 An inverter connected to the positive and negative electrodes of the battery via first and second switch means;
A first capacitor connected to the positive and negative electrodes of the battery via first and second switch means;
A rectifier circuit in which an output terminal is connected via a third switch means to a neutral point where the fixed windings of the motor are connected;
Insulating transformer, a switching circuit provided on the primary side of the insulating transformer and operated to supply and cut off current on the primary side, and connected in parallel to the secondary side of the insulating transformer, and the switching circuit performs a switching operation. A switching power supply comprising a converter including a second capacitor that is charged by a current flowing through the secondary winding of the isolation transformer,
A fourth switch means for connecting or blocking between the rectifier circuit and the primary side of the converter by turning on and off;
A fifth switch means for connecting or disconnecting between the secondary side of the converter and the battery by turning on and off;
When the first and second switch means are both on and the third to fifth switch means are both off, power is supplied from the battery to the motor via the inverter.
When both the first and second switch means are off, and when the third to fifth switch means are both on, the windings of the motor and switching elements provided according to a plurality of phases of the motor in the inverter, Among the plurality of feedback diodes connected in parallel to the switching element, at least one phase of feedback diode, the switching element, and the first capacitor constitute an active filter, and the switching power supply unit operates, A battery charger characterized in that the battery can be charged with a current rectified by the rectifier circuit.
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