JP2012135173A - Battery charger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery charger which converts an AC power output from an external AC power supply to a DC power at a conversion circuit and can adjust an output voltage of the conversion circuit when the DC power is supplied to the battery.SOLUTION: A charger 10 of a battery 12 includes a DC/DC converter 20 and an inverter 22. Further, the charger 10 of the battery 12 includes first wiring 44 for charge which can connect an AC power supply 14 between wiring 35 which is connected to the inverter 22 via a rotary electric machine 34 and wiring 43 which connects the DC/DC converter 20 to the inverter 22. Furthermore, the charger 10 of the battery 12 includes a control part 38 which converts an AC power of the inverter 22 to a DC power by controlling a switching element 30 provided in the inverter 22 and steps down a voltage value of the converted DC power to be equal to or less than an upper limit voltage value of the battery 12 by controlling the switching element 30 provided in the DC/DC converter 20.

Description

本発明は、バッテリの充電装置に関する。   The present invention relates to a battery charging device.

内燃機関と回転電機を駆動源とするいわゆるハイブリッド車や、回転電機のみを駆動源とする電池車両においては、回転電機に電力を供給するバッテリが搭載されている。近年、バッテリの充電システムとして、外部電源からバッテリに電力を引くプラグインシステムと呼ばれる充電システムが知られている。例えば特許文献１においては、回転電機のコイルとインバータ回路を整流回路として利用し、外部の交流電源からの交流電力を直流電力に変換してバッテリを充電している。   A so-called hybrid vehicle that uses an internal combustion engine and a rotating electric machine as drive sources, or a battery vehicle that uses only the rotating electric machine as a drive source, is equipped with a battery that supplies electric power to the rotating electric machine. In recent years, a charging system called a plug-in system that draws power from an external power source to a battery is known as a battery charging system. For example, in Patent Document 1, a coil of a rotating electrical machine and an inverter circuit are used as a rectifier circuit, and AC power from an external AC power source is converted into DC power to charge a battery.

特開平８−１２６１２１号公報JP-A-8-126121

ところで、バッテリは過充電の状態になると劣化に繋がることから、充電電圧について上限値が予め定められている。バッテリの充電時において整流回路からバッテリに印加される電圧がこの上限値を超えている場合、過充電のおそれがあることからバッテリへの電力供給を中断しなければならなくなり、バッテリの充電が十分に行えないおそれがある。   By the way, since it will lead to deterioration if a battery will be in the state of an overcharge, the upper limit is previously defined about charge voltage. If the voltage applied to the battery from the rectifier circuit exceeds the upper limit when charging the battery, there is a risk of overcharging, so the power supply to the battery must be interrupted and the battery is fully charged. There is a risk that it may not be possible.

そこで、本発明は整流回路の出力電圧を調整可能なバッテリの充電装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a battery charger that can adjust the output voltage of a rectifier circuit.

本発明はバッテリの充電装置に関する。充電装置は、バッテリの放電時にバッテリから出力される直流電圧を昇圧するとともに、バッテリの充電時にバッテリに印加される直流電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、昇圧された直流電力を交流電力に変換して第一の回転電機に交流電力を供給するとともに、第一の回転電機から送られる交流電力を直流電力に変換する第一の変換回路を備える。さらに、第一の回転電機の中性点に接続される第一の配線と、ＤＣ／ＤＣコンバータと第一の変換回路との間にＤＣ／ＤＣコンバータ及び第一の変換回路に対して並列に接続されるともに互いに直列接続された複数個のコンデンサの中点に接続される第二の配線と、の間に第一の交流電源を接続することを可能とする第一の充電用配線を備える。さらに、第一の変換回路に設けられたスイッチング素子を制御することにより、第一の交流電源の交流電力を直流電力に変換するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたスイッチング素子を制御することにより、変換後の直流電力の電圧値をバッテリの上限電圧値以下に降圧する制御部を備える。   The present invention relates to a battery charging device. The charging device boosts the DC voltage output from the battery when the battery is discharged, and also reduces the DC voltage applied to the battery when the battery is charged, and converts the boosted DC power into AC power In addition, the first rotating electrical machine is provided with a first conversion circuit that supplies alternating current power to the first rotating electrical machine and converts the alternating current power sent from the first rotating electrical machine into direct current power. Furthermore, between the first wiring connected to the neutral point of the first rotating electrical machine and the DC / DC converter and the first conversion circuit in parallel with the DC / DC converter and the first conversion circuit. A first charging wiring that enables a first AC power source to be connected between a second wiring connected to the middle point of a plurality of capacitors that are connected and connected in series with each other . Furthermore, by controlling the switching element provided in the first conversion circuit, the AC power of the first AC power supply is converted into DC power, and the switching element provided in the DC / DC converter is controlled. A control unit is provided for stepping down the voltage value of the converted DC power below the upper limit voltage value of the battery.

また、上記発明において、第一の交流電源は三相交流電源であって、ＤＣ／ＤＣコンバータに対して第一の変換回路に並列に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧された直流電力を交流電力に変換して第二の回転電機に交流電力を供給するとともに、第二の回転電機から送られる交流電力を直流電力に変換する第二の変換回路を備えることが好適である。さらに、第二の回転電機の中性点に接続される第三の配線と、第二の配線との間に第一の交流電源を接続することを可能とする第二の充電用配線と、を備えることが好適である。この構成において、制御部は、第一及び第二の変換回路に設けられたスイッチング素子を制御することにより、第一の交流電源の交流電力を直流電力に変換するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたスイッチング素子を制御することにより、変換後の直流電力の電圧値をバッテリの上限電圧値以下に降圧する。   In the above invention, the first AC power source is a three-phase AC power source, and is connected to the DC / DC converter in parallel with the first conversion circuit, and the DC power boosted by the DC / DC converter is converted into AC. It is preferable to provide a second conversion circuit that converts AC power supplied from the second rotating electrical machine into DC power while converting the power into AC power to the second rotating electrical machine. Furthermore, a third wiring connected to the neutral point of the second rotating electrical machine, a second charging wiring that enables the first AC power source to be connected between the second wiring, Is preferably provided. In this configuration, the control unit converts the AC power of the first AC power source into DC power by controlling the switching elements provided in the first and second conversion circuits, and is provided in the DC / DC converter. By controlling the switching element thus obtained, the voltage value of the converted DC power is stepped down below the upper limit voltage value of the battery.

また、上記発明において、バッテリに対してＤＣ／ＤＣコンバータに並列に接続され、交流電力を直流電力に変換する第三の変換回路と、第三の変換回路とバッテリの正極側とを結ぶ配線と、第二の配線との間に第一の単相交流電源を接続することを可能とする第三の充電用配線と、を備えることが好適である。この構成において、制御部は、第三の変換回路に設けられたスイッチング素子を制御することにより、第一の単相交流電源の交流電力を直流電力に変換するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたスイッチング素子を制御することにより、変換後の直流電力の電圧値をバッテリの上限電圧値以下に降圧する。   Further, in the above invention, a third conversion circuit connected in parallel to the DC / DC converter with respect to the battery and converting AC power into DC power, and a wiring connecting the third conversion circuit and the positive electrode side of the battery It is preferable to include a third charging wiring that makes it possible to connect the first single-phase AC power supply to the second wiring. In this configuration, the control unit controls the switching element provided in the third conversion circuit to convert the AC power of the first single-phase AC power source into DC power and is provided in the DC / DC converter. By controlling the switching element, the voltage value of the converted DC power is stepped down below the upper limit voltage value of the battery.

また、上記発明において、第一の単相交流電源とは異なる定格電圧の第二の単相交流電源を、第一または第三の配線のいずれか一方と、第二の配線との間に接続することを可能とする第四の充電用配線を備えることが好適である。この場合において制御部は、第一の変換回路に設けられたスイッチング素子の駆動を制御することにより、第一の配線と第二の配線との間に接続された第二の単相交流電源交流電力を直流電力に変換し、または、第二の変換回路に設けられたスイッチング素子の駆動を制御することにより、第二の配線と第三の配線との間に接続された第二の単相交流電源交流電力を直流電力に変換するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたスイッチング素子を制御することにより、変換後の直流電力の電圧値をバッテリの上限電圧値以下に降圧することが好適である。   In the above invention, a second single-phase AC power supply having a rated voltage different from that of the first single-phase AC power supply is connected between either the first or third wiring and the second wiring. It is preferable to include a fourth charging wiring that makes it possible to do this. In this case, the control unit controls the driving of the switching element provided in the first conversion circuit, whereby the second single-phase AC power supply AC connected between the first wiring and the second wiring. A second single phase connected between the second wiring and the third wiring by converting the power into DC power or by controlling the driving of the switching element provided in the second conversion circuit It is preferable to step down the voltage value of the converted DC power below the upper limit voltage value of the battery by converting the AC power supply AC power into DC power and controlling a switching element provided in the DC / DC converter. is there.

本発明によれば、整流回路の出力電圧を調整可能なバッテリの充電装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the charging device of the battery which can adjust the output voltage of a rectifier circuit.

本実施形態に掛かるバッテリの充電装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the charging device of the battery concerning this embodiment. 充電時のインバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the inverter at the time of charge. 充電時のインバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the inverter at the time of charge. 充電時のインバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the inverter at the time of charge. 充電時のインバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the inverter at the time of charge. 制御部によるインバータ制御を説明する図である。It is a figure explaining the inverter control by a control part. 充電時のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the DC / DC converter at the time of charge. 充電時のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the DC / DC converter at the time of charge. 制御部によるＤＣ／ＤＣコンバータの制御を説明する図である。It is a figure explaining control of the DC / DC converter by a control part. 他の実施形態に掛かるバッテリの充電装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the charging device of the battery concerning other embodiment. 他の実施形態に掛かるバッテリの充電装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the charging device of the battery concerning other embodiment. 他の実施形態に掛かるバッテリの充電装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the charging device of the battery concerning other embodiment. 他の実施形態に掛かるバッテリの充電装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the charging device of the battery concerning other embodiment.

本実施形態に係るバッテリの充電装置１０を図１に例示する。充電装置１０はバッテリ１２に接続されるとともに、バッテリ１２の充電時には外部の交流電源１４にも接続される。充電装置１０およびバッテリ１２は好適にはハイブリッド車両や電池車両に搭載される。   A battery charging apparatus 10 according to this embodiment is illustrated in FIG. The charging device 10 is connected to the battery 12 and is also connected to an external AC power supply 14 when the battery 12 is charged. The charging device 10 and the battery 12 are preferably mounted on a hybrid vehicle or a battery vehicle.

バッテリ１２は好適にはニッケル水素電池のセルを積層したバッテリーモジュールから構成された二次電池である。なお、バッテリ１２の過充電及び過放電を抑えるため、バッテリ１２の電圧値には上限電圧値および下限電圧値が定められている。例えば下限電圧値は２００Ｖに定められ、上限電圧値は３３０Ｖに定められている。バッテリ１２の電圧値が下限電圧値より下回ることがなく、かつ、上限電圧値よりも上回ることのないように、後述する制御部３８によってバッテリ１２の充電状態および放電状態が管理されている。   The battery 12 is preferably a secondary battery composed of a battery module in which cells of nickel metal hydride batteries are stacked. In order to suppress overcharge and overdischarge of the battery 12, an upper limit voltage value and a lower limit voltage value are determined for the voltage value of the battery 12. For example, the lower limit voltage value is set to 200V, and the upper limit voltage value is set to 330V. The charging state and discharging state of the battery 12 are managed by the control unit 38 described later so that the voltage value of the battery 12 does not fall below the lower limit voltage value and does not exceed the upper limit voltage value.

また、外部の交流電源１４は好適には一般家庭に引かれる商用電源であり、図１の実施形態においては単相１００Ｖまたは単相２００Ｖの交流電源である。   The external AC power supply 14 is preferably a commercial power supply that is drawn to a general household, and in the embodiment of FIG. 1, is a single-phase 100 V or single-phase 200 V AC power supply.

充電装置１０はＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、インバータ２２とを備えている。インバータ２２は、交流電力と直流電力の間の電力変換を行う双方向交直変換回路を含んで構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、電圧の昇降圧とを行う双方向昇降圧回路を含んで構成される。充電装置１０は、バッテリ１２の充電時にはインバータ２２による交流電力から直流電力の変換（順変換）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０による変換後の直流電力の降圧を行う。さらに、バッテリ１２の放電時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０によるバッテリ１２の直流電力の昇圧と、インバータ２２による昇圧後の直流電力から交流電力への変換（逆変換）を行う。   The charging device 10 includes a DC / DC converter 20 and an inverter 22. The inverter 22 includes a bidirectional AC / DC conversion circuit that performs power conversion between AC power and DC power. The DC / DC converter 20 includes a bidirectional step-up / down circuit that performs voltage step-up / step-down. When charging the battery 12, the charging device 10 converts DC power from AC power by the inverter 22 (forward conversion) and steps down DC power after conversion by the DC / DC converter 20. Further, when the battery 12 is discharged, the DC / DC converter 20 boosts the DC power of the battery 12 and converts the DC power after the boosting by the inverter 22 into AC power (inverse conversion).

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、バッテリ１２に対して直列に接続されたリアクトル２４と、互いに直列に接続された上アーム２６（２６ａ）及び下アーム２８（２８ａ）とを備えている。   The DC / DC converter 20 includes a reactor 24 connected in series to the battery 12, and an upper arm 26 (26a) and a lower arm 28 (28a) connected in series to each other.

上アーム２６及び下アーム２８は、スイッチング素子３０と当該スイッチング素子３０とは逆並列に接続された帰還ダイオード３２のペアを指している。さらに、上アーム２６と下アーム２８の組合せをレグと呼ぶ。スイッチング素子３０は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴからなる半導体デバイスから構成されている。   The upper arm 26 and the lower arm 28 indicate a pair of a switching element 30 and a feedback diode 32 connected in antiparallel with the switching element 30. Furthermore, the combination of the upper arm 26 and the lower arm 28 is called a leg. The switching element 30 is composed of a semiconductor device made of, for example, an IGBT or a MOSFET.

リアクトル２４はバッテリ１２の正極側と、上アーム２６ａと下アーム２８ａとの間の接点２９とに接続されている。上アーム２６ａのスイッチング素子３０のソースまたはエミッタはリアクトル２４の接点２９側に設けられている。また、下アーム２８ａのスイッチング素子３０のソース又はエミッタはバッテリ１２の負極側に設けられている。   Reactor 24 is connected to the positive side of battery 12 and a contact point 29 between upper arm 26a and lower arm 28a. The source or emitter of the switching element 30 of the upper arm 26 a is provided on the contact 29 side of the reactor 24. The source or emitter of the switching element 30 of the lower arm 28 a is provided on the negative electrode side of the battery 12.

インバータ２２はバッテリ１２から見てＤＣ／ＤＣコンバータ２０と並列に接続されている。インバータ２２は上アーム２６ｂと下アーム２８ｂからなるレグと、上アーム２６ｃと下アーム２８ｂからなるレグと、上アーム２６ｄと下アーム２８ｄからなるレグの３組のレグがそれぞれ並列に接続された回路を含んで構成されている。   The inverter 22 is connected in parallel with the DC / DC converter 20 as viewed from the battery 12. The inverter 22 is a circuit in which three pairs of legs, a leg composed of an upper arm 26b and a lower arm 28b, a leg composed of an upper arm 26c and a lower arm 28b, and a leg composed of an upper arm 26d and a lower arm 28d are connected in parallel. It is comprised including.

いずれのレグにおいても、上アーム２６および下アーム２８のスイッチング素子３０のソース又はエミッタはバッテリ１２の負極側に設けられている。また、上アーム２６と下アーム２８との間の接点と回転電機３４の各相のコイル３６とを結ぶ配線３５が設けられている。回転電機３４は好適には三相のモータまたはジェネレータから構成されている。   In any leg, the source or emitter of the switching element 30 of the upper arm 26 and the lower arm 28 is provided on the negative electrode side of the battery 12. In addition, a wiring 35 is provided to connect a contact point between the upper arm 26 and the lower arm 28 and a coil 36 of each phase of the rotating electrical machine 34. The rotating electrical machine 34 is preferably composed of a three-phase motor or generator.

さらに、充電装置１０はＤＣ／ＤＣコンバータ２０とインバータ２２の各スイッチング素子３０の駆動を制御する制御部３８を備えている。制御部３８はＤＣ／ＤＣコンバータ２０およびインバータ２２に駆動信号を送信する他にも、バッテリ１２の充放電状態や外部の交流電源１４の電力状態等を監視している。制御部３８はＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータから構成され、スイッチング素子３０のオン／オフ動作を制御している。具体的には後述するように、制御部３８はＤＣ／ＤＣコンバータ２０およびインバータ２２の上アーム２６のスイッチング素子３０と、下アーム２８のスイッチング素子３０とが交互にオン状態となるように各スイッチング素子３０のオン／オフ動作を制御している。   Further, the charging apparatus 10 includes a control unit 38 that controls driving of each switching element 30 of the DC / DC converter 20 and the inverter 22. In addition to transmitting drive signals to the DC / DC converter 20 and the inverter 22, the control unit 38 monitors the charge / discharge state of the battery 12, the power state of the external AC power supply 14, and the like. The control unit 38 is configured by a computer including a CPU, a memory, and the like, and controls the on / off operation of the switching element 30. Specifically, as will be described later, the control unit 38 performs each switching so that the switching element 30 of the upper arm 26 of the DC / DC converter 20 and the inverter 22 and the switching element 30 of the lower arm 28 are alternately turned on. The on / off operation of the element 30 is controlled.

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０とインバータ２２とを接続する２本の配線４３ａ、４３ｂから分岐して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０およびインバータ２２に対して並列に、複数の平滑コンデンサが互いに直列に設けられている。この平滑コンデンサは中点３７を境に、正極側のコンデンサ３９と、負極側のコンデンサ４１とに分けられる。なお、図1においては正極側のコンデンサ３９および負極側のコンデンサ４１をそれぞれ1個のコンデンサとして示したが、それぞれ複数のコンデンサから構成されていても良い。   In addition, a plurality of smoothing capacitors are provided in series with the DC / DC converter 20 and the inverter 22 in parallel with the DC / DC converter 20 and the inverter 22 in parallel with the DC / DC converter 20 and the inverter 22. ing. This smoothing capacitor is divided into a positive-side capacitor 39 and a negative-side capacitor 41 with a middle point 37 as a boundary. In FIG. 1, each of the positive-side capacitor 39 and the negative-side capacitor 41 is shown as a single capacitor, but each may be composed of a plurality of capacitors.

また、バッテリ１２とリアクトル２４との間には、平滑用のコンデンサ４０がバッテリ１２に対して並列に設けられている。さらに、バッテリ１２とコンデンサ４０との間には回路の開閉を行うスイッチ４２が設けられている。例えば車両の駆動システム稼働時やバッテリ１２の充電時においてスイッチ４２は接続状態となる。   Further, a smoothing capacitor 40 is provided in parallel with the battery 12 between the battery 12 and the reactor 24. Further, a switch 42 for opening and closing the circuit is provided between the battery 12 and the capacitor 40. For example, the switch 42 is connected when the vehicle drive system is operating or when the battery 12 is charged.

また、充電装置１０は第一の充電用配線４４ａ、４４ｂを備えている。第一の充電用配線４４ａ、４４ｂには外部の交流電源１４に接続するコネクタ４６が設けられている。バッテリ１２の充電時においてはコネクタ４６を外部の交流電源１４のソケットに差し込むことで、第一の充電用配線４４ａ、４４ｂは回転電機３４のコイル３６の中性点４５と平滑コンデンサ３９、４１の中点３７との間に外部の交流電源１４を接続する。また、第一の充電用配線４４ａ、４４ｂには、外部の交流電源１４のリップル電流を除去するためのフィルタ４８を設けてもよい。外部の交流電源１４の電流がコイル３６を通過する際にコイル３６が平滑リアクトルとして機能する。これにより、いわゆる突入電流によってスイッチング素子３０等が破壊されることが防止される。   In addition, the charging device 10 includes first charging wires 44a and 44b. A connector 46 connected to the external AC power supply 14 is provided on the first charging wires 44a and 44b. When charging the battery 12, the connector 46 is inserted into the socket of the external AC power supply 14, so that the first charging wires 44 a and 44 b are connected to the neutral point 45 of the coil 36 of the rotating electrical machine 34 and the smoothing capacitors 39 and 41. An external AC power supply 14 is connected between the midpoint 37. The first charging wirings 44a and 44b may be provided with a filter 48 for removing the ripple current of the external AC power supply 14. When the current of the external AC power supply 14 passes through the coil 36, the coil 36 functions as a smoothing reactor. This prevents the switching element 30 and the like from being destroyed by a so-called inrush current.

ここで、インバータ２２、正極側のコンデンサ３９、負極側のコンデンサ４１、回転電機３４のコイル３６、充電用配線４４ａ、４４ｂによってハーフブリッジ回路または単相倍電圧整流回路と呼ばれる整流回路５０（図２参照）が形成される。この整流回路５０によって外部の交流電源１４から送られる交流電力が直流電力に整流される。   Here, the inverter 22, the positive-side capacitor 39, the negative-side capacitor 41, the coil 36 of the rotating electrical machine 34, and the charging wires 44a and 44b are used as a rectifier circuit 50 called a half-bridge circuit or a single-phase voltage doubler rectifier circuit (FIG. 2). Reference) is formed. The rectifier circuit 50 rectifies AC power sent from the external AC power supply 14 into DC power.

次に、バッテリ１２の充電時における、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０および整流回路５０の動作について説明する。まず、整流回路５０の動作について図２から図５を用いて説明する。なお、図２から図５においては、充電装置１０の整流回路５０のみを抜き出してその整流動作を説明する。さらに、図２から図５においてはインバータ２２のレグを１つのみ示し、残りの２つのレグについては図示を省略している。また回転電機３４のコイル３６についても１つのみを示し、残りの２つについては図示を省略している。これはコイル３６の中性点４５に第一の充電用配線４４ａを接続したことによる。すなわち、コイル３６の中性点に第一の充電用配線４４ａを接続することにより、各コイル３６および各コイル３６に接続されたインバータ２２には等しく電力が供給される。つまりいずれのコイル３６およびインバータ２２においてもその動作は等しいと見ることができ、したがって３つのコイル３６および３組のレグをそれぞれ一つにまとめた等価回路に置き換えることができる。このような理解から、図２から図５においてはコイル３６およびレグを1つにまとめて図示している。   Next, operations of the DC / DC converter 20 and the rectifier circuit 50 when the battery 12 is charged will be described. First, the operation of the rectifier circuit 50 will be described with reference to FIGS. 2 to 5, only the rectifier circuit 50 of the charging device 10 is extracted and the rectification operation will be described. Further, in FIG. 2 to FIG. 5, only one leg of the inverter 22 is shown, and illustration of the remaining two legs is omitted. Also, only one coil 36 of the rotating electrical machine 34 is shown, and the remaining two are not shown. This is because the first charging wiring 44 a is connected to the neutral point 45 of the coil 36. That is, by connecting the first charging wire 44 a to the neutral point of the coil 36, electric power is equally supplied to each coil 36 and the inverter 22 connected to each coil 36. In other words, it can be seen that the operation is the same in any of the coils 36 and the inverter 22, and therefore, the three coils 36 and the three sets of legs can be replaced with an equivalent circuit in which each is combined. From this understanding, the coil 36 and the leg are shown together in FIGS. 2 to 5.

整流回路５０における電流の流れは、外部の交流電源１４の電流が正負に切り換わるサイクルと、インバータ２２のスイッチング素子３０のオンオフ動作によって切り替わる。つまり整流回路５０の電流の流れは大きく４つのモード（電流の正負×スイッチング素子３０のオン／オフの組合せからなる４通り）に分けることができる。図２は、外部の交流電源１４の電流が正のサイクルにあり、かつ、上アーム２６のスイッチング素子３０がオフ状態である（下アーム２８のスイッチング素子３０がオン状態である）ときを示している。このとき、外部の交流電源１４の電流は、回転電機３４のコイル３６→下アーム２８のスイッチング素子３０→負極側のコンデンサ４１→外部の交流電源１４との経路を流れる。このとき、負極側のコンデンサ４１は放電状態となる。この状態を以下ではモード１と呼ぶ。   The flow of current in the rectifier circuit 50 is switched by a cycle in which the current of the external AC power supply 14 switches between positive and negative and an on / off operation of the switching element 30 of the inverter 22. That is, the current flow of the rectifier circuit 50 can be roughly divided into four modes (four types of combinations of current positive / negative and switching element 30 on / off). FIG. 2 shows a case where the current of the external AC power supply 14 is in a positive cycle and the switching element 30 of the upper arm 26 is in the off state (the switching element 30 of the lower arm 28 is in the on state). Yes. At this time, the current of the external AC power supply 14 flows through a path from the coil 36 of the rotating electrical machine 34 to the switching element 30 of the lower arm 28 → the negative-side capacitor 41 → the external AC power supply 14. At this time, the capacitor 41 on the negative electrode side is discharged. This state is hereinafter referred to as mode 1.

また、外部の交流電源１４の電流が引き続き正のサイクルにあり、かつ、上アーム２６のスイッチング素子３０がオン状態である（下アーム２８のスイッチング素子３０がオフ状態である）ときの整流回路５０を図３に示す。このとき、外部の交流電源１４の電流は、回転電機３４のコイル３６→上アーム２６の帰還ダイオード３２→正極側のコンデンサ３９→外部の交流電源１４との経路を流れる。このとき、正極側のコンデンサ３９は充電状態となる。この状態を以下ではモード２と呼ぶ。   Further, the rectifier circuit 50 when the current of the external AC power supply 14 continues to be in a positive cycle and the switching element 30 of the upper arm 26 is in the on state (the switching element 30 of the lower arm 28 is in the off state). Is shown in FIG. At this time, the current of the external AC power supply 14 flows through a path from the coil 36 of the rotating electrical machine 34 to the feedback diode 32 of the upper arm 26 → the capacitor 39 on the positive side → the external AC power supply 14. At this time, the capacitor 39 on the positive electrode side is charged. This state is hereinafter referred to as mode 2.

また、外部の交流電源１４の電流が負のサイクルにあり、かつ、上アーム２６のスイッチング素子３０がオン状態である（下アーム２８のスイッチング素子３０がオフ状態である）ときの整流回路５０を図４に示す。このとき、外部の交流電源１４の電流は、正極側のコンデンサ３９→上アーム２６のスイッチング素子３０→回転電機３４のコイル３６→外部の交流電源１４との経路を流れる。このとき、正極側のコンデンサ３９は放電状態となる。この状態を以下ではモード３と呼ぶ。   Further, the rectifier circuit 50 when the current of the external AC power supply 14 is in a negative cycle and the switching element 30 of the upper arm 26 is in the on state (the switching element 30 of the lower arm 28 is in the off state) As shown in FIG. At this time, the current of the external AC power supply 14 flows through a path from the positive-side capacitor 39 → the switching element 30 of the upper arm 26 → the coil 36 of the rotating electrical machine 34 → the external AC power supply 14. At this time, the capacitor 39 on the positive electrode side is in a discharged state. This state is hereinafter referred to as mode 3.

また、外部の交流電源１４の電流が引き続き負のサイクルにあり、かつ、上アーム２６のスイッチング素子３０がオフ状態である（下アーム２８のスイッチング素子３０がオン状態である）ときの整流回路５０を図５に示す。このとき、外部の交流電源１４の電流は、負極側のコンデンサ４１→下アーム２８の帰還ダイオード３２→回転電機３４のコイル３６→外部の交流電源１４との経路を流れる。このとき、負極側のコンデンサ４１は充電状態となる。この状態を以下ではモード４と呼ぶ。   Further, the rectifier circuit 50 when the current of the external AC power supply 14 continues to be in a negative cycle and the switching element 30 of the upper arm 26 is in the off state (the switching element 30 of the lower arm 28 is in the on state). Is shown in FIG. At this time, the current of the external AC power supply 14 flows through a path from the negative-side capacitor 41 → the feedback diode 32 of the lower arm 28 → the coil 36 of the rotating electrical machine 34 → the external AC power supply 14. At this time, the capacitor 41 on the negative electrode side is in a charged state. This state is hereinafter referred to as mode 4.

正極側のコンデンサ３９はモード２において充電され、モード３において放電される。また同様に、負極側のコンデンサ４１はモード４において充電され、モード１において放電される。ここで、図１−５に明らかなように、整流回路５０の出力電圧Ｖ1は、正極側のコンデンサ３９の電圧と負極側のコンデンサ４１の電圧の和となる。上アーム２６および下アーム２８のスイッチング素子３０のオン／オフ制御を行う制御部３８は、充電するモード（モード２、４）の時間が放電するモード（モード１、３）の時間よりも長くなるようにそれぞれのスイッチング素子３０の駆動を制御し、整流回路５０が出力する直流電圧Ｖ1が所定の正の値を有するように調整している。 The positive side capacitor 39 is charged in mode 2 and discharged in mode 3. Similarly, the negative-side capacitor 41 is charged in mode 4 and discharged in mode 1. Here, as is apparent from FIG. 1-5, the output voltage V 1 of the rectifier circuit 50 is the sum of the voltage of the capacitor 39 on the positive electrode side and the voltage of the capacitor 41 on the negative electrode side. The control unit 38 that performs on / off control of the switching elements 30 of the upper arm 26 and the lower arm 28 has a longer charge mode (mode 2, 4) than a discharge mode (mode 1, 3). Thus, the driving of each switching element 30 is controlled so that the DC voltage V 1 output from the rectifier circuit 50 is adjusted to have a predetermined positive value.

制御部３８はＰＷＭ制御によって上アーム２６および下アーム２８のスイッチング素子３０のオン／オフ制御を行う。制御部３８には外部の交流電源１４の電流が指令波Ｓとして送られる。また、制御部３８は指令波Ｓの周波数の数倍の周波数の三角波からなるキャリアＣを生成する。図６に示すように、制御部３８は指令波ＳとキャリアＣとの瞬時値を比較し、キャリアＣの値が指令波Ｓの値よりも大きいときは上アーム２６のスイッチング素子３０をオン状態にするとともに下アーム２８のスイッチング素子３０をオフ状態とし、キャリアＣの値が指令波Ｓの値よりも小さいときは上アーム２６のスイッチング素子３０をオフ状態にするとともに下アーム２８のスイッチング素子３０をオン状態とする。なお、図６では理解を容易にするために指令波ＳとキャリアＣの周波数差を小さくしているが、例えば指令波Ｓの周波数を５０〜６０Ｈｚの帯域とし、キャリアＣの周波数を１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの帯域となるように設定してもよい。   The control unit 38 performs on / off control of the switching elements 30 of the upper arm 26 and the lower arm 28 by PWM control. The current of the external AC power supply 14 is sent to the control unit 38 as a command wave S. In addition, the control unit 38 generates a carrier C composed of a triangular wave having a frequency several times the frequency of the command wave S. As shown in FIG. 6, the control unit 38 compares the instantaneous values of the command wave S and the carrier C, and when the value of the carrier C is larger than the value of the command wave S, the switching element 30 of the upper arm 26 is turned on. When the switching element 30 of the lower arm 28 is turned off and the value of the carrier C is smaller than the value of the command wave S, the switching element 30 of the upper arm 26 is turned off and the switching element 30 of the lower arm 28 is turned off. Is turned on. In FIG. 6, the frequency difference between the command wave S and the carrier C is reduced for easy understanding. For example, the frequency of the command wave S is set to 50 to 60 Hz and the frequency of the carrier C is set to 10 kHz to 20 kHz. You may set so that it may become the zone | band.

また、整流回路５０のような単相倍電圧整流回路の出力電圧Ｖ1は、入力側の交流電圧の最大値の２倍程度になることが知られている。したがって、入力側の交流電源１４の平均電圧値がバッテリ１２の上限電圧値以上である場合、整流回路５０の出力電圧値もバッテリ１２の上限電圧値を超えてしまう。そこで本実施形態においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０によって整流回路５０の出力電圧Ｖ1をバッテリ１２の上限電圧値以下に降圧している。 Further, it is known that the output voltage V 1 of a single-phase voltage doubler rectifier circuit such as the rectifier circuit 50 is about twice the maximum value of the AC voltage on the input side. Therefore, when the average voltage value of the AC power supply 14 on the input side is equal to or higher than the upper limit voltage value of the battery 12, the output voltage value of the rectifier circuit 50 also exceeds the upper limit voltage value of the battery 12. Therefore, in this embodiment, the DC / DC converter 20 steps down the output voltage V 1 of the rectifier circuit 50 to be equal to or lower than the upper limit voltage value of the battery 12.

図７、８にＤＣ／ＤＣコンバータ２０の降圧動作を示す。図７に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の上アーム２６に設けられたスイッチング素子３０がオン状態のとき、整流回路から流れる直流電流は上アーム２６のスイッチング素子３０→接点２９→リアクトル２４の経路を流れる。このとき、整流回路５０から直流電力がバッテリ１２に送られるとともにリアクトル２４にも電磁エネルギが蓄積される。次に図８に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の上アーム２６に設けられたスイッチング素子３０がオフ状態となると、整流回路５０からの電流供給が断たれる。このとき、リアクトル２４に逆起電力が発生し、リアクトル２４→バッテリ１２→下アーム２８の帰還ダイオード３２→接点２９の経路で電流が流れる。ここで、上アーム２６のスイッチング素子３０のオン時間をｔON、スイッチング周期Ｔ、整流回路５０の出力電圧をＶ1とすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の平均出力電圧、つまりバッテリ１２に印加される電圧をＶ2は下記数式１のように求めることができる。 7 and 8 show the step-down operation of the DC / DC converter 20. As shown in FIG. 7, when the switching element 30 provided in the upper arm 26 of the DC / DC converter 20 is in the ON state, the direct current flowing from the rectifier circuit is the switching element 30 → the contact 29 → the reactor 24 of the upper arm 26. Flowing the route. At this time, DC power is sent from the rectifier circuit 50 to the battery 12 and electromagnetic energy is also accumulated in the reactor 24. Next, as shown in FIG. 8, when the switching element 30 provided in the upper arm 26 of the DC / DC converter 20 is turned off, the current supply from the rectifier circuit 50 is cut off. At this time, a counter electromotive force is generated in the reactor 24, and a current flows through the path of the reactor 24 → the battery 12 → the feedback diode 32 of the lower arm 28 → the contact 29. Here, when the ON time of the switching element 30 of the upper arm 26 is t ON , the switching period T, and the output voltage of the rectifier circuit 50 is V 1 , the average output voltage of the DC / DC converter 20, that is, the battery 12 is applied. The voltage V 2 can be obtained as shown in Equation 1 below.

Figure 2012135173
Figure 2012135173

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の上アーム２６及び下アーム２８のスイッチング素子３０のオンオフ制御は制御部３８によって行われる。制御部３８は整流回路５０の出力電圧Ｖ1を検出するとともに、予めメモリ等に記憶されたバッテリ１２の上限電圧値と出力電圧Ｖ1を比較し、図９に示すようにバッテリ１２に印加される電圧Ｖ2が上限電圧値以下となるように上アーム２６のスイッチング素子３０のオン時間ｔONを調整する。また、交流側の入力電力がバッテリ充電電力と等しくなるように、指令波Ｓの振幅を、上アーム２６のスイッチング素子３０のオン時間ｔONに比例した振幅となる様に調整する。 On / off control of the switching elements 30 of the upper arm 26 and the lower arm 28 of the DC / DC converter 20 is performed by the control unit 38. The control unit 38 detects the output voltage V 1 of the rectifier circuit 50 and compares the upper limit voltage value of the battery 12 stored in advance in a memory or the like with the output voltage V 1 and is applied to the battery 12 as shown in FIG. The on-time t ON of the switching element 30 of the upper arm 26 is adjusted so that the voltage V 2 is equal to or lower than the upper limit voltage value. Further, the amplitude of the command wave S is adjusted so as to be proportional to the on-time t ON of the switching element 30 of the upper arm 26 so that the input power on the AC side becomes equal to the battery charging power.

このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０によってバッテリ１２への印加電圧Ｖ1は上限電圧値以下に制御される。したがってバッテリ１２の過充電を防ぐことができる。なお、上述の実施形態において、下アーム２８のスイッチング素子３０は上述した降圧動作に関与しないため、下アーム２８のスイッチング素子３０をオフ状態に維持していてもよい。 As described above, the voltage V 1 applied to the battery 12 is controlled to be equal to or lower than the upper limit voltage value by the DC / DC converter 20. Therefore, overcharging of the battery 12 can be prevented. In the above-described embodiment, since the switching element 30 of the lower arm 28 does not participate in the above-described step-down operation, the switching element 30 of the lower arm 28 may be maintained in an off state.

なお、上述した実施形態においては外部の交流電源１４として単相交流電源を用いたが、これに代えて三相交流電源とすることも可能である。図１０には、平滑コンデンサ３９、４１から見てインバータ２２に並列に接続された第二のインバータ５１と、第二の回転電機５２と、第二のインバータ５１と第二の回転電機５２とを接続する配線５３とが設けられている。第二の回転電機５２は三相のモータ又はジェネレータから構成される。充電装置１０が搭載される車両がいわゆるハイブリッド車両である場合、第一の回転電機３４が車両の駆動源となるモータであり、第二の回転電機５２がジェネレータであることが好適である。   In the above-described embodiment, a single-phase AC power supply is used as the external AC power supply 14, but a three-phase AC power supply may be used instead. In FIG. 10, a second inverter 51, a second rotating electrical machine 52, a second inverter 51, and a second rotating electrical machine 52 connected in parallel to the inverter 22 as viewed from the smoothing capacitors 39 and 41 are provided. A wiring 53 to be connected is provided. The second rotating electrical machine 52 is composed of a three-phase motor or generator. When the vehicle on which the charging device 10 is mounted is a so-called hybrid vehicle, it is preferable that the first rotating electrical machine 34 is a motor serving as a driving source of the vehicle and the second rotating electrical machine 52 is a generator.

また、図１０には外部の交流電源として三相交流電源５４が設けられている。三相交流電源５４は、例えば、三相２００Ｖの家庭用の商用電源とすることが好適である。また、第一の充電用配線４４ａ，４４ｂに加えて、平滑コンデンサ３９、４１の中点３７と、第二の回転電機５２の中性点（図示せず）との間に三相交流電源５４を接続する第二の充電用配線４４ｃが設けられている。このような構成を備えることにより、三相交流電源５４に対応し得る充電装置１０が構成される。   In FIG. 10, a three-phase AC power source 54 is provided as an external AC power source. The three-phase AC power supply 54 is preferably a three-phase 200V household commercial power supply, for example. Further, in addition to the first charging wires 44a and 44b, a three-phase AC power supply 54 is provided between the midpoint 37 of the smoothing capacitors 39 and 41 and a neutral point (not shown) of the second rotating electrical machine 52. A second charging wire 44c for connecting the two is provided. By providing such a configuration, the charging device 10 that can correspond to the three-phase AC power supply 54 is configured.

ここで、第二のインバータ５１のスイッチング素子３０の駆動制御は第一のインバータ２２と同様に制御部３８によって行われる。制御部３８は、第一のインバータ２２および第二のインバータ５１のスイッチング素子を制御することにより、三相交流電源である外部の交流電源１４の交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力の電圧は上述した実施形態と同様にＤＣ／ＤＣコンバータ２０によってバッテリ１２の上限電圧値以下に降圧される。   Here, the drive control of the switching element 30 of the second inverter 51 is performed by the control unit 38 similarly to the first inverter 22. The control unit 38 controls the switching elements of the first inverter 22 and the second inverter 51 to convert the AC power of the external AC power source 14 that is a three-phase AC power source into DC power. The voltage of the converted direct-current power is stepped down to a value equal to or lower than the upper limit voltage value of the battery 12 by the DC / DC converter 20 as in the above-described embodiment.

さらに、三相交流電源５４と充電装置１０とを接続する第一の充電用配線４４ａ、４４ｂおよび第二の充電用配線４４ｃの他に、単相交流電源用の第二の整流回路及び第三の充電用配線５６を設けることにより、三相交流電源５４と単相交流電源とを交流電源として選択的に使用することができる。図１１を参照して、この変形例について説明する。   Further, in addition to the first charging wires 44a and 44b and the second charging wire 44c that connect the three-phase AC power source 54 and the charging device 10, a second rectifier circuit for the single-phase AC power source and the third By providing the charging wiring 56, the three-phase AC power source 54 and the single-phase AC power source can be selectively used as the AC power source. This modification will be described with reference to FIG.

図１１で示す充電装置１０には、図１０で示した回路に加えて、バッテリ１２から見てＤＣ／ＤＣコンバータ２０に並列に接続された第二の整流回路５８と、単相交流電源６０とが設けられている。単相交流電源６０は、単相１００Ｖの家庭用の商用電源であると好適である。第二の整流回路５８は、直列に接続された上アーム２６ｈ及び下アーム２８ｈと、上アーム２６ｈと下アーム２８ｈとの間の接点６２とバッテリ１２との間に設けられた第二のリアクトル６４およびスイッチ６６とを備える。また、第三の充電用配線５６ａ、５６ｂは、第二のリアクトル６４とスイッチ６６との間、つまり、第二の整流回路５８とバッテリ１２の正極とを接続する配線上に設けられた入力接点６８と、平滑コンデンサ３９、４１の中点３７に、単相交流電源６０を接続している。なお、第三の充電用配線５６ａ、５６ｂは、第一の充電用配線４４ａ、４４ｂ、４４ｃと同様に、単相交流電源６０へのコネクタ７０と、単相交流電源６０からのリップル電流を除去するためのフィルタを設けても良い。   In addition to the circuit shown in FIG. 10, the charging device 10 shown in FIG. 11 includes a second rectifier circuit 58 connected in parallel to the DC / DC converter 20 as viewed from the battery 12, a single-phase AC power source 60, and the like. Is provided. The single-phase AC power supply 60 is preferably a single-phase 100V household commercial power supply. The second rectifier circuit 58 includes an upper arm 26h and a lower arm 28h connected in series, and a second reactor 64 provided between the contact 62 between the upper arm 26h and the lower arm 28h and the battery 12. And a switch 66. The third charging wirings 56 a and 56 b are input contacts provided between the second reactor 64 and the switch 66, that is, on the wiring connecting the second rectifier circuit 58 and the positive electrode of the battery 12. 68 and a middle point 37 of the smoothing capacitors 39 and 41 are connected to a single-phase AC power source 60. The third charging wirings 56a and 56b remove the ripple current from the connector 70 to the single-phase AC power source 60 and the single-phase AC power source 60 in the same manner as the first charging wirings 44a, 44b and 44c. A filter may be provided.

バッテリ１２の充電時においては、充電のための交流電源として三相交流電源５４か単相交流電源６０のどちらか一つを選択する。例えば選択された方の交流電源のみコネクタを接続する。単相交流電源６０の充電時においては単相交流電源６０とバッテリ１２との短絡を防止するためにスイッチ６６が切られる。   When the battery 12 is charged, one of the three-phase AC power supply 54 and the single-phase AC power supply 60 is selected as the AC power supply for charging. For example, the connector is connected only to the selected AC power source. When the single-phase AC power supply 60 is charged, the switch 66 is turned off to prevent a short circuit between the single-phase AC power supply 60 and the battery 12.

また、第二の整流回路５８のスイッチング素子３０の駆動制御は制御部３８によって行われる。制御部３８は、第二の整流回路５８のスイッチング素子３０を制御することにより、単相交流電源６０の交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力の電圧は上述した実施形態と同様にＤＣ／ＤＣコンバータ２０によってバッテリ１２の上限電圧値以下に降圧される。   The drive control of the switching element 30 of the second rectifier circuit 58 is performed by the control unit 38. The control unit 38 converts the AC power of the single-phase AC power source 60 into DC power by controlling the switching element 30 of the second rectifier circuit 58. The voltage of the converted direct-current power is stepped down to a value equal to or lower than the upper limit voltage value of the battery 12 by the DC / DC converter 20 as in the above-described embodiment.

また、図１１に示す回路に代えて、図１２に示すように、第三の充電用配線５６ａの接続先を平滑コンデンサ３９、４１の中点３７からインバータ２２のいずれかのレグにおける上アーム２６および下アーム２８間の接点７１に代えてもよい。図１１では上アーム２６ｃ及び下アーム２６ｃ間の接点７１を第三の充電用配線５６ａの接続先としている。この場合、インバータ２２の上アーム２６ｃおよび下アーム２８ｃと、第二の整流回路５８と、第三の充電用配線５６ａ、５６ｂとによってフルブリッジコンバータが形成され、安定的に交流電力から直流電力への変換を行うことができる。   Further, instead of the circuit shown in FIG. 11, as shown in FIG. 12, the third charging wiring 56 a is connected to the upper arm 26 in any leg of the inverter 22 from the midpoint 37 of the smoothing capacitors 39 and 41. Alternatively, the contact 71 between the lower arm 28 may be used. In FIG. 11, the contact 71 between the upper arm 26c and the lower arm 26c is a connection destination of the third charging wiring 56a. In this case, a full bridge converter is formed by the upper arm 26c and the lower arm 28c of the inverter 22, the second rectifier circuit 58, and the third charging wires 56a and 56b, and stably converts AC power to DC power. Can be converted.

さらに、図１３に示すように、三相交流電源５４、単相交流電源６０に加えて、第二の単相交流電源７２をバッテリ１２の充電源としてもよい。ここで、第二の単相交流電源７２は単相２００Ｖの交流電源であることが好適である。日本における家庭用の商用電源は１００Ｖの単相交流、２００Ｖの単相交流、２００Ｖの三相交流の３者であることから、図１３に示す回路によって家庭用の商用電源のいずれも充電源として使用することができる。   Further, as shown in FIG. 13, in addition to the three-phase AC power source 54 and the single-phase AC power source 60, a second single-phase AC power source 72 may be used as a charging source for the battery 12. Here, it is preferable that the second single-phase AC power source 72 is a single-phase 200V AC power source. Since there are three commercial power sources for home use in Japan: 100V single-phase AC, 200V single-phase AC, and 200V three-phase AC, any of the commercial commercial power sources can be used as a charging source by the circuit shown in FIG. Can be used.

図１３においては、第四の充電用配線７４ａ、７４ｂが、第一の回転電機３４または第二の回転電機５２のいずれかの中性点および平滑コンデンサ３９、４１の中点３７と第二の単相交流電源７２を接続している。第四の充電用配線７４ａ、７４ｂにもコネクタ７６が設けられており、当該コネクタ７６を第二の単相交流電源７２のソケット７８に差し込む。これにより、第二の単相交流電源７２から充電装置１０に交流電力が送られる。   In FIG. 13, the fourth charging wirings 74 a and 74 b are connected to the neutral point of either the first rotating electrical machine 34 or the second rotating electrical machine 52, the midpoint 37 of the smoothing capacitors 39 and 41, and the second A single-phase AC power source 72 is connected. The fourth charging wires 74 a and 74 b are also provided with a connector 76, and the connector 76 is inserted into the socket 78 of the second single-phase AC power source 72. Thereby, AC power is sent from the second single-phase AC power source 72 to the charging device 10.

制御部３８は、第二の単相交流電源７２の接続状態に応じて駆動させるインバータを選択する。すなわち、第二の単相交流電源７２が第一の回転電機３４と平滑コンデンサ３９、４１の中点３７との間に接続されている場合は第一のインバータ２２を駆動させて電力変換を行う。また、第二の単相交流電源７２が第二の回転電機５２と平滑コンデンサ３９、４１の中点３７との間に接続されている場合は第二のインバータ５１を駆動させて電力変換を行う。   The control unit 38 selects an inverter to be driven according to the connection state of the second single-phase AC power source 72. That is, when the second single-phase AC power source 72 is connected between the first rotating electrical machine 34 and the midpoint 37 of the smoothing capacitors 39 and 41, the first inverter 22 is driven to perform power conversion. . Further, when the second single-phase AC power source 72 is connected between the second rotating electrical machine 52 and the midpoint 37 of the smoothing capacitors 39 and 41, the second inverter 51 is driven to perform power conversion. .

１０ 充電装置、１２ バッテリ、１４ 交流電源、２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２２ インバータ、２４ リアクトル、２６ 上アーム、２８ 下アーム、２９ 接点、３０ スイッチング素子、３２ 帰還ダイオード、３４ 回転電機、３５ インバータと回転電機とを結ぶ配線、３６ コイル、３７ コンデンサの中点、３８ 制御部、３９ 正極側コンデンサ、４０ 平滑コンデンサ、４１ 負極側コンデンサ、４２ スイッチ、４３ インバータとＤＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ配線、４４ａ、ｂ 第一の充電用配線、４４ｃ、第二の充電用配線、４５ 中性点、４６ コネクタ、４８ フィルタ、５０ 整流回路、５１ 第二のインバータ、５２ 第二の回転電機、５４ 三相交流電源、５６ 第三の充電用配線、５８ 第二の整流回路、６０ 単相交流電源、６２ 上下アームの間の接点、６４ 第二の整流回路のリアクトル、６６ 第二の整流回路のスイッチ、６８ 入力接点、７１ 上下アームの接点、７２ 第二の単相交流電源、７４ 第四の充電用配線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Charging device, 12 Battery, 14 AC power supply, 20 DC / DC converter, 22 Inverter, 24 Reactor, 26 Upper arm, 28 Lower arm, 29 Contact, 30 Switching element, 32 Feedback diode, 34 Rotary electric machine, 35 Inverter and rotation Wiring connecting the electric machine, 36 coil, 37 middle point of the capacitor, 38 control unit, 39 positive capacitor, 40 smoothing capacitor, 41 negative capacitor, 42 switch, 43 wiring connecting the inverter and the DC / DC converter, 44a, b First charging wiring, 44c, second charging wiring, 45 neutral point, 46 connector, 48 filter, 50 rectifier circuit, 51 second inverter, 52 second rotating electrical machine, 54 three-phase AC power supply 56 third charging wiring, 58 second rectifier circuit, 60 single phase AC power source, 62 Contact between upper and lower arms, 64 Reactor of second rectifier circuit, 66 Switch of second rectifier circuit, 68 Input contact, 71 Contact of upper and lower arms, 72 Second single-phase AC power source, 74 First Four charging wires.

Claims (4)

バッテリの放電時に前記バッテリから出力される直流電圧を昇圧するとともに、前記バッテリの充電時に前記バッテリに印加される直流電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記昇圧された直流電力を交流電力に変換して第一の回転電機に交流電力を供給するとともに、前記第一の回転電機から送られる交流電力を直流電力に変換する第一の変換回路と、
前記第一の回転電機の中性点に接続される第一の配線と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第一の変換回路との間に前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第一の変換回路に対して並列に接続されるともに互いに直列接続された複数個のコンデンサの中点に接続される第二の配線と、の間に第一の交流電源を接続することを可能とする第一の充電用配線と、
前記第一の変換回路に設けられたスイッチング素子を制御することにより、前記第一の交流電源の交流電力を直流電力に変換するとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたスイッチング素子を制御することにより、変換後の直流電力の電圧値を前記バッテリの上限電圧値以下に降圧する制御部と、
を備えたことを特徴とする、バッテリの充電装置。 A DC / DC converter that boosts a DC voltage output from the battery when the battery is discharged, and steps down a DC voltage applied to the battery when the battery is charged;
A first converter circuit that converts the boosted DC power to AC power and supplies AC power to the first rotating electrical machine, and converts AC power sent from the first rotating electrical machine to DC power;
Between the first wiring connected to the neutral point of the first rotating electrical machine and the DC / DC converter and the first conversion circuit between the DC / DC converter and the first conversion circuit. The first AC power supply can be connected between the second wiring connected to the middle point of the plurality of capacitors connected in parallel and connected in series to each other. Wiring and
By controlling the switching element provided in the first conversion circuit, the AC power of the first AC power supply is converted into DC power, and the switching element provided in the DC / DC converter is controlled. The control unit for stepping down the voltage value of the DC power after conversion below the upper limit voltage value of the battery,
A battery charging device comprising: 請求項１記載の充電装置であって、
前記第一の交流電源は三相交流電源であって、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して前記第一の変換回路に並列に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧された直流電力を交流電力に変換して第二の回転電機に交流電力を供給するとともに、前記第二の回転電機から送られる交流電力を直流電力に変換する第二の変換回路と、
前記第二の回転電機の中性点に接続される第三の配線と、前記第二の配線との間に前記第一の交流電源を接続することを可能とする第二の充電用配線と、を備え、
前記制御部は、前記第一及び前記第二の変換回路に設けられたスイッチング素子を制御することにより、前記第一の交流電源の交流電力を直流電力に変換するとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたスイッチング素子を制御することにより、変換後の直流電力の電圧値を前記バッテリの上限電圧値以下に降圧することを特徴とする、バッテリの充電装置。 The charging device according to claim 1,
The first AC power source is a three-phase AC power source,
The DC / DC converter is connected in parallel to the first conversion circuit, converts DC power boosted by the DC / DC converter into AC power, and supplies AC power to the second rotating electrical machine. A second conversion circuit that converts AC power sent from the second rotating electrical machine into DC power;
A third wiring connected to a neutral point of the second rotating electrical machine, and a second charging wiring that enables the first AC power source to be connected between the second wiring and With
The control unit controls switching elements provided in the first and second conversion circuits to convert AC power of the first AC power source into DC power, and to the DC / DC converter. A battery charging device, wherein a voltage value of DC power after conversion is stepped down to an upper limit voltage value or less of the battery by controlling a provided switching element. 請求項２記載の充電装置であって、
前記バッテリに対して前記ＤＣ／ＤＣコンバータに並列に接続され、交流電力を直流電力に変換する第三の変換回路と、
前記第三の変換回路と前記バッテリの正極側とを結ぶ配線と、前記第二の配線との間に第一の単相交流電源を接続することを可能とする第三の充電用配線と、を備え、
前記制御部は、前記第三の変換回路に設けられたスイッチング素子を制御することにより、前記第一の単相交流電源の交流電力を直流電力に変換するとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたスイッチング素子を制御することにより、変換後の直流電力の電圧値を前記バッテリの上限電圧値以下に降圧することを特徴とする、バッテリの充電装置。 The charging device according to claim 2,
A third conversion circuit connected in parallel to the DC / DC converter for the battery and converting AC power into DC power;
A wiring for connecting the third conversion circuit and the positive electrode side of the battery, and a third charging wiring that enables a first single-phase AC power source to be connected between the second wiring, With
The control unit converts the AC power of the first single-phase AC power source into DC power by controlling a switching element provided in the third conversion circuit, and is provided in the DC / DC converter. By controlling the switching element, the voltage value of the converted DC power is stepped down to the upper limit voltage value of the battery or less. 請求項３に記載の充電装置であって、
前記第一の単相交流電源とは異なる定格電圧の第二の単相交流電源を、前記第一または第三の配線のいずれか一方と、前記第二の配線との間に接続することを可能とする第四の充電用配線を備え、
前記制御部は、前記第一の変換回路に設けられたスイッチング素子を制御することにより、前記第一の配線と前記第二の配線との間に接続された前記第二の単相交流電源交流電力を直流電力に変換し、または、前記第二の変換回路に設けられたスイッチング素子の駆動を制御することにより、前記第二の配線と前記第三の配線との間に接続された前記第二の単相交流電源交流電力を直流電力に変換するとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたスイッチング素子を制御することにより、変換後の直流電力の電圧値を前記バッテリの上限電圧値以下に降圧することを特徴とする、バッテリの充電装置。 The charging device according to claim 3,
Connecting a second single-phase AC power supply having a rated voltage different from that of the first single-phase AC power supply between either the first or third wiring and the second wiring. Equipped with a fourth charging wiring that enables,
The control unit controls the switching element provided in the first conversion circuit, whereby the second single-phase AC power supply AC connected between the first wiring and the second wiring. The first power connected between the second wiring and the third wiring by converting electric power into DC power or by controlling driving of a switching element provided in the second conversion circuit. The second single-phase AC power source converts AC power into DC power, and controls the switching element provided in the DC / DC converter, so that the voltage value of the DC power after conversion is less than or equal to the upper limit voltage value of the battery. A battery charger characterized in that the voltage is stepped down.
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