JP2012191827A - 電動作業機 - Google Patents

電動作業機 Download PDF

Info

Publication number
JP2012191827A
JP2012191827A JP2011055743A JP2011055743A JP2012191827A JP 2012191827 A JP2012191827 A JP 2012191827A JP 2011055743 A JP2011055743 A JP 2011055743A JP 2011055743 A JP2011055743 A JP 2011055743A JP 2012191827 A JP2012191827 A JP 2012191827A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage battery
motor
inverter
switching
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011055743A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Mogi
進一 茂木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanmar Co Ltd filed Critical Yanmar Co Ltd
Priority to JP2011055743A priority Critical patent/JP2012191827A/ja
Priority to PCT/JP2011/062707 priority patent/WO2012124176A1/ja
Priority to US14/004,749 priority patent/US20140001854A1/en
Priority to EP11861004.7A priority patent/EP2688176A1/en
Publication of JP2012191827A publication Critical patent/JP2012191827A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L55/00—Arrangements for supplying energy stored within a vehicle to a power network, i.e. vehicle-to-grid [V2G] arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/54—Windings for different functions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

【課題】電動作業機に設けられたインバータを利用することで、蓄電池と電力系統又は負荷との間で電力の授受を行うことが可能な電動作業機を提供する。
【解決手段】蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷ又は負荷との間で電力の授受を行う場合には、開閉スイッチＳ０によりインバータＩＮＶに対して蓄電池ＢＴとの接続を遮断し、切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３によりインバータＩＮＶの交流側の１相に対して直流側インダクタＬｄｃの経由で配線ＬＣ１に接続し、かつ、残りの２相に対して交流側インダクタＬａｃの経由で電力系統ＰＷ又は負荷に接続し、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合には、開閉スイッチＳ０によりインバータの正極側又は負極側に対して蓄電池ＢＴを接続し、切替手段ＲＹ１〜ＲＹ３によりインバータＩＮＶの交流側に対してモータＭａの第１から第３の配線ＬＡ１〜ＡＬ３を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池から直流電圧が供給されたインバータによりモータを駆動する電動作業機に関する。
近年、電力の流れを供給側及び需要側の両方から制御して電力供給の最適化を実現するスマートグリッド（次世代送電網）技術の開発が進められている。かかる技術において、「Ｖ２Ｇ（Vehicle to Grid）」や「Ｖ２Ｈ（Vehicle to Home）」といった概念が注目されるようになってきている。
「Ｖ２Ｇ」は、電気自動車等の電気車両に搭載された蓄電池と電力系統又は負荷との間で電力の授受（融通）を行う。また、「Ｖ２Ｈ」は、電気自動車等の電気車両に搭載された蓄電池の電力を宅内のバックアップ用として利用する。
例えば、蓄電池と負荷とを接続する場合には、蓄電池から負荷へ電力を供給し、蓄電池と電力系統とを接続する場合には、蓄電池と電力系統との間で系統連系を行う。何れにしても、電気車両を移動手段として使わない時に、電気車両に搭載された大容量（例えば数ｋＷｈ〜十数ｋＷｈ）の蓄電池を電力源として利用する。
ところで、蓄電池で駆動する芝刈り機やショベルカー等の電動作業機は、通常、蓄電池から直流電圧が供給されたインバータによりモータを駆動する構成とされている。
このような電動作業機において、当該電動作業機に設けられたインバータを用いて、蓄電池と電力系統又は負荷との間で電力の授受（融通）を行うことが考えられる。例えば、特許文献１には、整流用モジュールを用いて、外部電源からの電力を、インバータの素子を制御することにより、モータのインダクタンスを昇圧用素子として用いて二次電池に充電し、外部電源からの電力をモータのインダクタンス以外の素子を昇圧素子として用いて二次電池に充電する充電装置が提案されている。
特開２０００−３５４３３１号公報
しかしながら、特許文献１に記載の充電装置では、外部電源（電力系統）からの電力を二次電池（蓄電池）に供給することで充電を行うことができるものの、蓄電池から電力系統又は負荷への電力の供給を行うことは何ら考慮されていない。すなわち、特許文献１に記載の充電装置は、蓄電池と電力系統又は負荷との間で電力の授受を行うことができない。
そこで、本発明は、蓄電池からインバータに直流電圧が供給されてモータを駆動する電動作業機であって、当該電動作業機に設けられたインバータを利用することで、前記蓄電池と電力系統又は負荷との間で電力の授受を行うことが可能な電動作業機を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために、次の第１態様から第３態様の電動作業機を提供する。
（１）第１態様の電動作業機
モータと、蓄電池から直流電圧が供給されて前記モータを駆動するインバータとを備えた電動作業機であって、前記インバータの直流側に対して、前記蓄電池の正極側又は負極側との接続を遮断する開閉手段と、前記インバータの交流側の１相に対して、前記モータに接続される第１の配線と一方端側が前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続される直流側インダクタの他方端側に接続される配線とを切り替え、かつ、前記インバータの交流側の残り２相に対して、前記モータに接続される第２及び第３の配線と一方端側が電力系統又は負荷に接続される交流側インダクタの他方端側に接続される配線とを切り替える切替手段と、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、かつ、前記残りの２相に対して前記交流側インダクタの経由で前記電力系統又は前記負荷に接続する第１接続制御手段と、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記切替手段により前記インバータの交流側に対して前記モータの前記第１から第３の配線を接続する第２接続制御手段とを備えることを特徴とする電動作業機。
本発明に係る第１態様の電動作業機によれば、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記切替手段により前記インバータの交流側に対して前記モータの前記第１から第３の配線を接続することで、前記蓄電池により前記モータを駆動することができる一方で、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、かつ、前記残りの２相に対して前記交流側インダクタの経由で前記電力系統又は前記負荷に接続することで、前記蓄電池と前記電力系統又は前記負荷との間で電力の授受を行うことが可能となる。
（２）第２態様の電動作業機
モータと、蓄電池から直流電圧が供給されて前記モータを駆動するインバータとを備えた電動作業機であって、前記インバータの直流側に対して、前記蓄電池の正極側又は負極側との接続を遮断する開閉手段と、前記モータの界磁巻線の中点側のうち前記インバータの交流側の１相に接続された第１の配線に対して、前記モータの残りの界磁巻線を短絡させるための配線と前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続される配線とを切り替える第１の切替手段と、前記インバータの交流側の残りの２相に対して、前記モータに接続される第２及び第３の配線と一方端側が電力系統又は負荷に接続される交流側インダクタの他方端側に接続される配線とを切り替える第２の切替手段と、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記第１の切替手段により前記第１の配線に対して前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、前記第２の切替手段により前記残りの２相に対して前記交流側インダクタの経由で前記電力系統又は前記負荷に接続する第１接続制御手段と、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記第１の切替手段により前記第１の配線に対して前記モータの個々の界磁巻線を短絡し、前記第２の切替手段により前記残りの２相に対して前記第２及び第３の配線を接続する第２接続制御手段とを備えることを特徴とする電動作業機。
本発明に係る第２態様の電動作業機によれば、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記第１の切替手段により前記第１の配線に対して前記モータの残りの界磁巻線を短絡し、前記第２の切替手段により前記残りの２相に対して前記第２及び第３の配線を接続することで、前記蓄電池により前記モータを駆動することができる一方で、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記第１の切替手段により前記第１の配線に対して前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、前記第２の切替手段により前記残りの２相に対して前記交流側インダクタの経由で前記電力系統又は前記負荷に接続することで、前記蓄電池と前記電力系統又は前記負荷との間で電力の授受を行うことが可能となる。
本発明に係る第１及び第２態様の電動作業機において、前記交流側インダクタに代えて単巻トランスを用いる態様を例示できる。
この特定事項では、前記電力系統又は前記負荷と前記蓄電池との電圧値の違いに応じて前記単巻トランスの巻線比を設定することできる。これにより、前記電力系統又は前記負荷と前記蓄電池との間で電圧値が相違していても、その電圧値の違いに対応することが可能となる。
本発明に係る第１及び第２態様の電動作業機において、前記交流側インダクタに代えて複巻トランスを用いる態様を例示できる。
この特定事項では、前記電力系統又は前記負荷と前記蓄電池との間の電圧値の違いに応じて前記複巻トランスの巻線比を設定することでき、これにより、前記電力系統又は前記負荷と前記蓄電池との間で電圧値が相違していても、その電圧値の違いに対応することができる上、前記電力系統又は前記負荷と前記蓄電池との間で物理的に絶縁することでき、安全性を向上させることが可能となる。
（３）第３態様の電動作業機
モータと、蓄電池から直流電圧が供給されて前記モータを駆動するインバータとを備えた電動作業機であって、前記インバータの直流側に対して、前記蓄電池の正極側又は負極側との接続を遮断する開閉手段と、前記インバータの交流側の１相に対して、前記モータに接続される第１の配線と一方端側が前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続される直流側インダクタの他方端側に接続される配線とを切り替える第１の切替手段と、前記モータの界磁巻線の中点側のうち前記インバータの交流側の残り２相に接続された第２及び第３の配線に対して、前記モータの個々の界磁巻線を短絡させるための配線と電力系統又は負荷に接続される配線とを切り替える第２の切替手段と、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記第１の切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、前記第２の切替手段により前記第２及び第３の配線に対して前記モータの界磁巻線の経由で前記電力系統又は前記負荷に接続する第１接続制御手段と、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記第１の切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池の正極側又は負極側に接続し、前記第２の切替手段により前記第２及び第３の配線に対して前記モータの個々の界磁巻線を短絡する第２接続制御手段とを備えることを特徴とする電動作業機。
本発明に係る第３態様の電動作業機によれば、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記第１の切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池の正極側又は負極側に接続し、前記第２の切替手段により前記第２及び第３の配線に対して前記モータの個々の界磁巻線を短絡することで、前記蓄電池により前記モータを駆動することができる一方で、前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記第１の切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、前記第２の切替手段により前記第２及び第３の配線に対して前記モータの界磁巻線の経由で前記電力系統又は前記負荷に接続することで、前記蓄電池と前記電力系統又は前記負荷との間で電力の授受を行うことが可能となる。
以上説明したように、本発明に係る第１態様から第３態様電動作業機によると、蓄電池からインバータに直流電圧が供給されてモータを駆動する電動作業機であって、当該電動作業機に設けられたインバータを利用することで、前記蓄電池と電力系統又は負荷との間で電力の授受を行うことが可能となる。
第１実施形態に係る電動作業機に設けられた電気駆動装置の概略構成を示す基本回路図である。 図１に示す基本回路図におけるインバータの一例を詳細に示す回路図である。 蓄電池によりモータを駆動する場合と、蓄電池と電力系統との間で電力の授受を行う場合とでの開閉スイッチ及び第１から第３切替リレーにおけるスイッチ部のオン状態又はオフ状態を示す表である。 第１実施形態の電気駆動装置において開閉スイッチの一端子を蓄電池の正電極に接続して蓄電池によりモータを駆動する場合に構成される作業用回路の回路図である。 第１実施形態の電気駆動装置において開閉スイッチの一端子を蓄電池の正電極に接続して蓄電池と電力系統との間で電力の授受を行う場合に構成される電力授受用回路の回路図である。 第１実施形態の電気駆動装置において開閉スイッチの一端子を蓄電池の負電極に接続する場合に構成される回路図であって、（ａ）は、蓄電池によりモータを駆動する場合に構成される作業用回路の回路図であり、（ｂ）は、蓄電池と電力系統との間で電力の授受を行う場合に構成される電力授受用回路の回路図である。 第２実施形態に係る電動作業機に設けられた電気駆動装置の概略構成を示す基本回路図である。 第２実施形態の電気駆動装置において、交流側インダクタに代えて単巻トランスが設けられている状態を示す基本回路図である。 第２実施形態の電気駆動装置において、交流側インダクタに代えて複巻トランスが設けられている状態を示す基本回路図である。 第３実施形態に係る電動作業機に設けられた電気駆動装置の概略構成を示す基本回路図である。 他の実施形態に係る電動作業機に設けられた電気駆動装置の概略構成を示す基本回路図である。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電動作業機１００ａに設けられた電気駆動装置１０ａの概略構成を示す基本回路図である。
図１に示す電気駆動装置１０ａは、蓄電池ＢＴと、モータＭａと、インバータＩＮＶと、開閉スイッチＳ０と、複数の切り替えリレー（ここでは第１から第３切り替えリレーＲＹ１〜ＲＹ３）と、直流側インダクタＬｄｃと、交流側インダクタ（具体的には系統連系用インダクタ）Ｌａｃとを備えている。なお、開閉スイッチＳ０は、本発明の第１態様の開閉手段の一例であり、第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３は、本発明の第１態様の切替手段を構成している。
開閉スイッチＳ０は、一端子Ｓａが蓄電池ＢＴの一方側の電極（例えば正電極）に接続されており、他端子ＳｂがインバータＩＮＶにおける直流側の一方の接続端子Ｑａに接続されている。
インバータＩＮＶは、直流側の一方の接続端子Ｑａが、既述のとおり、開閉スイッチＳ０の他端子Ｓｂに接続されており、直流側の他方の接続端子Ｑｂが蓄電池ＢＴの他方側の電極（例えば負電極）に接続されている。
本第１実施形態では、インバータＩＮＶの交流側が３相構成とされており、モータＭａは、３相交流モータとされている。但し、それに限定されるものではなく、インバータＩＮＶの交流側が単相構成とされ、モータが単相交流モータとされていてもよい。
第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３は、それぞれ、コモン端子ＱＣ１，ＱＣ２，ＱＣ３と一方側の切替端子ＱＡ１，ＱＡ２，ＱＡ３とで一方側のスイッチ部Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１（図１の実線参照）が構成され、かつ、コモン端子ＱＣ１，ＱＣ２，ＱＣ３と他方側の切替端子ＱＢ１，ＱＢ２，ＱＢ３とで他方側のスイッチ部Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２（図１の破線参照）が構成されている。
直流側インダクタＬｄｃは、一端Ｑ１ａが蓄電池ＢＴの開閉スイッチＳ０が設けられている側の電極（例えば正電極）に接続されており、他端Ｑ１ｂが第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３の何れか一つの切替リレー（この例では第１切替リレーＲＹ１）の他方側のスイッチ部（ここの例ではスイッチ部Ｓ１２）に接続されている。
電気駆動装置１０ａは、インバータＩＮＶの交流側の端子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の何れか一つ（この例では端子Ｑ１）に対して、モータＭａ、又は、直流側インダクタＬｄｃが第１から第３切替リレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３の何れか一つ（この例では第１切替リレーＲＹ１）を介して接続され、かつ、インバータＩＮＶの交流側の残りの端子（この例では端子Ｑ２，Ｑ３）に対して、モータＭａ、又は、電力系統若しくは負荷（ここでは電力系統ＰＷ）がそれぞれ残りの切替リレー（この例では第２及び第３切替リレーＲＹ２，ＲＹ３）を介して接続される構成とされている。
詳しくは、交流側インダクタＬａｃは、一対の交流側インダクタＬａｃ，Ｌａｃとされている。直流側インダクタＬｄｃは、一端Ｑ１ａが蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１に接続されている。第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３において、コモン端子ＱＣ１，ＱＣ２，ＱＣ３が第１インバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ３の交流側の端子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３と接続され、一方側のスイッチ部Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１の切替端子ＱＡ１，ＱＡ２，ＱＡ３がモータＭａに接続される第１から第３の配線ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３と接続され、さらに、他方側のスイッチ部Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２のうち何れか一つのスイッチ部（この例ではスイッチ部Ｓ１２）の切替端子（この例では切替端子ＱＢ１）が直流側インダクタＬｄｃの他端Ｑ１ｂに接続される配線ＬＣ２と接続されており、残りのスイッチ部（この例ではスイッチ部Ｓ２２，Ｓ３２）の切替端子（この例では切替端子ＱＢ２，ＱＢ３）が交流側インダクタＬａｃ，Ｌａｃの一端Ｑ２ａ，Ｑ２ａにそれぞれ接続される二つの配線ＬＢ２，ＬＢ３と接続されている。
具体的には、二つの配線ＬＢ２，ＬＢ３のうち、一方の配線ＬＢ２は、一方の交流側インダクタＬａｃの一端Ｑ２ａに接続されており、他方の配線ＬＢ３は、他方の交流側インダクタＬａｃの一端Ｑ２ａに接続される構成とされている。一方の交流側インダクタＬａｃの他端Ｑ２ｂは、電力系統ＰＷの一端と接続され、他方の交流側インダクタＬａｃの他端Ｑ２ｂは、電力系統ＰＷの他端と接続されている。
なお、本第１実施形態のように、電力系統ＰＷに接続される場合には、出力波形を目標とする正弦波の交流電圧の波形に可及的に近づけるという観点から、電力系統ＰＷの接続ラインに対してキャパシタＣが並列に（ここでは交流側インダクタＬａｃ，Ｌａｃよりも電力系統ＰＷ側に）接続されている。また、電力系統ＰＷに代えて負荷を設ける場合、負荷の種類によっては、キャパシタＣを設けてもよいし、設けていなくてもよい。
かかる構成を備えることにより、電気駆動装置１０ａでは、開閉スイッチＳ０により、インバータＩＮＶの直流側に対して、蓄電池ＢＴの一方側の電極（例えば正電極）を接続又は遮断することができる。また、第１切替リレーＲＹ１により、インバータＩＮＶの交流側の端子Ｑ１に対して、モータＭａに接続される配線ＬＡ１と、直流側インダクタＬｄｃの他端Ｑ１ｂ側とを切り替え、かつ、第２及び第３切替リレーＲＹ２，ＲＹ３により、インバータＩＮＶの交流側の端子Ｑ２，Ｑ３に対して、モータＭａに接続される配線ＬＡ２，ＬＡ３と、交流側インダクタＬａｃを介して電力系統ＰＷに接続される配線ＬＢ２，ＬＢ３とを切り替えることができる。
また、電気駆動装置１０ａは、開閉スイッチＳ０及び第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３を自動的に作動させる構成とされている。
電気駆動装置１０ａは、さらに制御装置２０を備えている。制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理部２１と、記憶部２２とを備えている。記憶部２２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶メモリを含み、各種制御プログラムや必要な関数およびテーブルや、各種のデータを記憶するようになっている。
制御装置２０は、第１接続制御手段Ｐ１と、第２接続制御手段Ｐ２とを備える構成とされている。第１接続制御手段Ｐ１は、電力系統ＰＷ又は負荷と蓄電池ＢＴとの間で電力の授受を行うことが可能な電力授受可能状態（蓄電池ＢＴからの電力でモータＭａを駆動しない状態）を検出した場合には、開閉スイッチＳ０によりインバータＩＮＶの正極側又は負極側（例えば正極側）に対して蓄電池ＢＴとの接続を遮断し、第１切替リレーＲＹ１によりインバータＩＮＶの交流側の１相に対して直流側インダクタＬｄｃの経由で蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１に接続し、かつ、残りの２相に対して交流側インダクタＬａｃの経由で電力系統ＰＷに接続する構成とされている。一方、第２接続制御手段Ｐ２は、蓄電池ＢＴからの電力でモータＭａを駆動することが可能なモータ駆動可能状態（電力系統ＰＷ又は負荷と蓄電池ＢＴとの間で電力の授受を行わない状態）を検出した場合には、開閉スイッチＳ０により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３によりインバータＩＮＶの交流側に対してモータＭａの第１から第３の配線ＬＡ１〜ＬＡ３を接続する構成とされている。
詳しくは、制御装置２０は、電力系統ＰＷ又は負荷が接続されたことを検出する接続検出手段を備えている。この接続検出手段は、電力系統ＰＷ又は負荷が機械的に接続されたことを検知するセンサによって検出するようになっていてもよいし、電力系統ＰＷ又は負荷の電圧又は抵抗値を検知するセンサによって検出するようになっていてもよい。これにより、制御装置２０は、モータ駆動可能状態又は電力授受可能状態を認識できるようになっている。
かかる構成を備えた電気駆動装置１０ａでは、開閉スイッチＳ０及び第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３を自動的に作動させることができ、それだけ使用者による操作性を向上させることができる。
図２は、図１に示す基本回路図においてインバータＩＮＶの一例を詳細に示す回路図である。
図２に示すように、インバータＩＮＶは、第１から第６半導体スイッチ１１１〜１１６と、第１から第６ダイオード１２１〜１２６と、キャパシタ１４０とを備えている。
第１から第６半導体スイッチ１１１〜１１６は、何れも一方向にのみ電流を流すことができる半導体デバイスである。第１から第６ダイオード１２１〜１２６は、それぞれ、第１から第６半導体スイッチ１１１〜１１６に対して電流を流すことができる方向を逆にしてそれぞれ並列接続されている。
第１半導体スイッチ１１１に並列接続された第１ダイオード１２１のアノード側と、第２半導体スイッチ１１２に並列接続された第２ダイオード１２２のカソード側とが互いに接続されている。かかる接続構成とされた第１半導体スイッチ１１１及び第１ダイオード１２１と第２半導体スイッチ１１２及び第２ダイオード１２２とで第１レグ１３１を構成している。
第３半導体スイッチ１１３に並列接続された第３ダイオード１２３のアノード側と、第４半導体スイッチ１１４に並列接続された第４ダイオード１２４のカソード側とが互いに接続されている。かかる接続構成とされた第３半導体スイッチ１１３及び第３ダイオード１２３と第４半導体スイッチ１１４及び第４ダイオード１２４とで第２レグ１３２を構成している。
第５半導体スイッチ１１５に並列接続された第５ダイオード１２５のアノード側と、第６半導体スイッチ１１６に並列接続された第６ダイオード１２６のカソード側とが互いに接続されている。かかる接続構成とされた第５半導体スイッチ１１５及び第５ダイオード１２５と第６半導体スイッチ１１６及び第６ダイオード１２６とで第３レグ１３３を構成している。
第１から第３レグ１３１〜１３３は、第１、第３及び第５ダイオード１２１，１２３，１２５のカソード側と、キャパシタ１４０の一端子側とが互いに接続されている。また、第１から第３レグ１３１〜１３３は、第２、第４及び第６ダイオード１２２，１２４，１２６のアノード側と、キャパシタ１４０の他端子側とが互いに接続されている。
図３は、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合（具体的には作業時）と、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合（具体的にはＶ２Ｇ時）とでの開閉スイッチＳ０及び第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３におけるスイッチ部（Ｓ１１，Ｓ１２），（Ｓ２１，Ｓ２２），（Ｓ３１，Ｓ３２）のオン状態又はオフ状態を示す表である。なお、図３において、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合を「作業時」と表し、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合を「Ｖ２Ｇ時」と表している。また、図３において、「−」は、スイッチ部がオフ状態を示しており、「○」は、スイッチ部がオン状態を示している。
制御装置２０は、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合（具体的には作業時）には、開閉スイッチＳ０をオンにすることにより、インバータＩＮＶの直流側に対して蓄電池ＢＴの正極側又は負極側（例えば正極側）を接続する構成とされている。また、制御装置２０は、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合（具体的には作業時）には、第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３の一方側のスイッチ部Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１に切り替えて一方側のスイッチ部Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１をオンにすることにより、インバータＩＮＶの交流側の端子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対してモータＭａを接続する構成とされている。
このように、インバータＩＮＶの交流側の端子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対してモータＭａを接続することで、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動させることができる。
また、制御装置２０は、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合には（具体的にはＶ２Ｇ時）、開閉スイッチＳ０をオフにすることにより、インバータＩＮＶ２，ＩＮＶ３の直流側の一端子Ｑａ又は他端子Ｑｂに対して蓄電池ＢＴの正極側又は負極側（例えば正極側）との接続を遮断する構成とされている。また、制御装置２０は、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合（具体的にはＶ２Ｇ時）には、第１リレーＲＹ１の他方側のスイッチ部Ｓ１２に切り替えて他方側のスイッチ部Ｓ１２をオンにすることにより、インバータＩＮＶの交流側の端子Ｑ１に対して直流側インダクタＬｄｃの他端Ｑ１ｂを接続し、かつ、第２及び第３切替リレーＲＹ２，ＲＹ３の他方側のスイッチ部Ｓ２２，Ｓ３２に切り替えて他方側のスイッチ部Ｓ２２，Ｓ３２をオンにすることにより、インバータＩＮＶの交流側の端子Ｑ２，Ｑ３を電力系統ＰＷに接続する構成とされている。
図４は、第１実施形態の電気駆動装置１０ａにおいて開閉スイッチＳ０の一端子Ｑ１ａを蓄電池ＢＴの正電極に接続して蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合に構成される作業用回路Ａの回路図である。図５は、第１実施形態の電気駆動装置１０ａにおいて開閉スイッチＳ０の一端子Ｑ１ａを蓄電池ＢＴの正電極に接続して蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合に構成される電力授受用回路Ｂの回路図である。
第１実施形態の電気駆動装置１０ａは、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合に（作業時）は、図４に示す作業用回路Ａを構成し、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合（Ｖ２Ｇ時）には、図５に示す電力授受用回路Ｂを構成することができる。
すなわち、電気駆動装置１０ａでは、例えば、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合（図４参照）に、第１から第３レグ１３１〜１３３の中点とモータＭａの第１から第３の配線ＬＡ１〜ＬＡ３とが接続された状態となる。これにより蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動することができる。一方、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合（図５参照）に、第１レグ１３１の中点と直流側インダクタＬｄｃの他端とが接続され、かつ、第２及び第３レグ１３２，１３３の中点と電力系統ＰＷの二つの配線ＬＢ２，ＬＢ３とが接続された状態となる。これにより、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行うことができる。
以上説明したように、本第１実施形態の電気駆動装置１０ａによれば、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合には（図４参照）、開閉手段Ｓ０によりインバータＩＮＶの正極側又は負極側（図４の例では正極側）に対して蓄電池ＢＴを接続し、第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３によりインバータＩＮＶの交流側に対してモータＭａの第１から第３の配線ＬＡ１〜ＬＡ３を接続することで、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動することができる。一方で、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷ又は負荷との間で電力の授受を行う場合には（図５参照）、開閉スイッチＳ０によりインバータＩＮＶの正極側又は負極側（図５の例では正極側）に対して蓄電池ＢＴとの接続を遮断し、第１切替リレーによりインバータＩＮＶの交流側の１相に対して直流側インダクタＬｄｃの経由で蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１に接続し、かつ、残りの２相に対して交流側インダクタＬａｃ，Ｌａｃの経由で電力系統ＰＷ又は負荷に接続することで、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷ又は負荷との間で電力の授受を行うことが可能となる。
なお、本第１実施形態では、開閉スイッチＳ０の一端子Ｓａを蓄電池ＢＴの正電極に接続したが、開閉スイッチＳ０の一端子Ｓａを蓄電池ＢＴの負電極に接続してもよい。
図６は、第１実施形態の電気駆動装置１０ａにおいて開閉スイッチＳ０の一端子Ｓａを蓄電池ＢＴの負電極に接続する場合に構成される回路図である。図６（ａ）は、蓄電池ＢＴによりモータＭａを駆動する場合に構成される作業用回路Ａの回路図であり、図６（ｂ）は、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合に構成される電力授受用回路Ｂの回路図である。
図６に示す作業用回路Ａ及び電力授受用回路Ｂにおいても、図４に示す作業用回路及び図５に示す電力授受用回路と同様に蓄電池ＢＴによるモータＭａの駆動及び蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間での電力の授受を行うことができる。
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る電動作業機１００ｂに設けられた電気駆動装置１０ｂの概略構成を示す基本回路図である。なお、図７及び後述する図８から図１１において制御装置２０は、図示を省略している。
図７に示す電気駆動装置１０ｂは、図１に示す電気駆動装置１０ａにおいて直流側インダクタＬｄｃを除去し、モータＭａに代えてモータＭｂを設け、第１切替リレーＲＹ１をモータＭｂの中点側に設けた以外は図１に示す電気駆動装置１０ａと同一構成とされている。なお、第２実施形態において、第１切替離リレーＲＹ１が本発明に係る第２態様の第１の切替手段を構成し、第２及び第３切替離リレーＲＹ２，ＲＹ２が本発明に係る第２態様の第２の切替手段を構成している。
図７に示す電気駆動装置１０ｂにおいて、図１に示す電気駆動装置１０ａと同じ構成には同一符号を付し、図１に示す電気駆動装置１０ａとは異なる点を中心に説明する。
モータＭｂは、入力側の１相がインバータＩＮＶの交流側の１相の端子Ｑ１に接続されている。モータＭｂは、１相が終端で途切れた界磁巻線Ｋ１と、１相の界磁巻線Ｋ１の終端が接続される出力端子ＱＭ１と、残りの相の界磁巻線Ｋ２，Ｋ３の中点が接続される出力端子ＱＭ２とを備えている。
電気駆動装置１０ｂは、モータＭｂの出力端子ＱＭ１に対して、モータＭｂの出力端子ＱＭ２，ＱＭ３に接続されてモータＭｂの残りの界磁巻線Ｋ２，Ｋ３の終端側を短絡させるための配線ＬＣ３、又は、蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１が第１切替リレーＲＹ１を介して接続される構成とされている。詳しくは、第１切替リレーＲＹ１において、コモン端子ＱＣ１に接続される第１の配線ＬＡ１がモータＭｂの出力端子ＱＭ１に接続され、一方側のスイッチ部Ｓ１１の切替端子ＱＡ１が配線ＬＣ３と接続され、さらに、他方側のスイッチ部Ｓ１２の切替端子ＱＢ１が配線ＬＣ１と接続されている。
かかる構成を備えることにより、電気駆動装置１０ｂでは、第１切替リレーＲＹ１により、インバータＩＮＶの交流側の１相の端子Ｑ１に接続されるモータＭｂの１相の界磁巻線Ｋ１の出力端子ＱＭ１に対して、モータＭｂの出力端子ＱＭ２に接続される配線ＬＣ３と、蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１とを切り替えることができる。
そして、制御装置２０（図７では図示省略、図１参照）は、蓄電池ＢＴによりモータＭｂを駆動する場合には、第１切替リレーＲＹ１の一方側のスイッチ部Ｓ１１に切り替えて一方側のスイッチ部Ｓ１１をオンにすることにより、モータＭｂの１相の界磁巻線Ｋ１の出力端子ＱＭ１に対して残りの界磁巻線Ｋ２，Ｋ３を短絡し（中点を作成し）、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合には、第１切替リレーＲＹ１の他方側のスイッチ部Ｓ１２に切り替えて他方側のスイッチ部Ｓ１２をオンにすることにより、モータＭｂの１相の界磁巻線Ｋ１の出力端子ＱＭ１に対して蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１を接続する構成とされている。
以上説明した本第２実施形態の電気駆動装置１０ｂによれば、第１実施形態の利点に加えて、第１実施形態の直流側インダクタＬｄｃ（図１参照）の代わりにモータＭｂの１相の界磁巻線Ｋ１を利用することができる。
（第１及び第２実施形態の変形例１）
図１から図７に示す第１及び第２実施形態において、交流側インダクタＬａｃに代えて単巻トランスが設けられていてもよい。
図８は、第２実施形態の電気駆動装置１０ｂにおいて、交流側インダクタＬａｃに代えて単巻トランスＴＲ１が設けられている状態を示す基本回路図である。なお、図８では、第２実施形態の電気駆動装置１０ｂに単巻トランスＴＲ１を設けた例を示しているが、第１実施形態の電気駆動装置１０ａについても同様に設けることができる。
単巻トランスＴＲ１は、巻線の一部を１次側と２次側とで共用する単巻変圧器であり、例えば、蓄電池ＢＴから電力系統ＰＷへ電力を供給する場合で説明すると、１次側の一端ＴＲ１ａが第２切替リレーＲＹ２の切替端子ＱＢ２と接続される配線ＬＢ２に接続され、かつ、１次側及び２次側の共用端ＴＲ１ｂが第３切替リレーＲＹ３の切替端子ＱＢ３と接続される配線ＬＢ３に接続される。そして、電力系統ＰＷの一端が単巻トランスＴＲ１の共用端ＴＲ１ｂに接続され、かつ、電力系統ＰＷの他端が単巻トランスＴＲ１の２次側の一端ＴＲ１ｃに接続される。なお、この例では、蓄電池ＢＴ側から視て蓄電池ＢＴからインバータＩＮＶで変換された交流電圧を降圧しているが、蓄電池ＢＴ側から視て蓄電池ＢＴからインバータＩＮＶで変換された交流電圧を昇圧するようにしてもよい。
この場合、図示を省略したが、単巻トランスＴＲ１は、第２切替リレーＲＹ２の切替端子ＱＢ２と接続される配線ＬＢ２の接続と、電力系統ＰＷの他端の接続とを入れ替えるようにする。
かかる構成を備えた第１及び第２実施形態の電気駆動装置１０ａ，１０ｂでは、電力系統ＰＷ又は負荷と蓄電池ＢＴとの電圧値の違いに応じて単巻トランスＴＲ１の巻線比を設定することできる。これにより、電力系統ＰＷ又は負荷と蓄電池ＢＴとの間で電圧値が相違していても、その電圧値の違いに対応することが可能となる。
（第１及び第２実施形態の変形例２）
図１から図７に示す第１及び第２実施形態において、漏電等の安全上の理由でトランスの一次側と二次側とで物理的に絶縁されていることが好ましいという観点から、交流側インダクタＬａｃに代えて複巻トランスが設けられていてもよい。
図９は、第２実施形態の電気駆動装置１０ｂにおいて、交流側インダクタＬａｃに代えて複巻トランスＴＲ２が設けられている状態を示す基本回路図である。なお、図９では、第２実施形態の電気駆動装置１０ｂに複巻トランスＴＲ２を設けた例を示しているが、第１実施形態の電気駆動装置１０ａについても同様に設けることができる。
複巻トランスＴＲ２は、一次側と二次側とで物理的に絶縁された複巻変圧器であり、例えば、蓄電池ＢＴから電力系統ＰＷへ電力を供給する場合で説明すると、１次側の一端ＴＲ２ａが第２切替リレーＲＹ２の切替端子ＱＢ２と接続される配線ＬＢ２に接続され、かつ、１次側の他端ＴＲ２ｂが第３切替リレーＲＹ３の切替端子ＱＢ３と接続される配線ＬＢ３に接続される。そして、電力系統ＰＷの一端が複巻トランスＴＲ２の２次側の一端ＴＲ２ｃに接続され、かつ、電力系統ＰＷの他端が複巻トランスＴＲ２の２次側の他端ＴＲ２ｄに接続される。
かかる構成を備えた第１及び第２実施形態の電気駆動装置１０ａ，１０ｂでは、電力系統ＰＷ又は負荷と蓄電池ＢＴとの電圧値の違いに応じて複巻トランスＴＲ１の巻線比を設定することでき、これにより、電力系統ＰＷ又は負荷と蓄電池ＢＴとの間で電圧値が相違していても、その電圧値の違いに対応することが可能となる上、電力系統ＰＷ又は負荷と蓄電池ＢＴとの間で物理的に絶縁することでき、安全性を向上させることが可能となる。
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態に係る電動作業機１００ｃに設けられた電気駆動装置１０ｃの概略構成を示す基本回路図である。
図１０に示す電気駆動装置１０ｃは、図１に示す電気駆動装置１０ａにおいて交流側インダクタＬａｃを除去し、モータＭａに代えてモータＭｃを設け、第２及び第３切替リレーＲＹ２，ＲＹ３をモータＭｃの中点側に設けた以外は図１に示す電気駆動装置１０ａと同一構成とされている。なお、第３実施形態において、第１切替離リレーＲＹ１が本発明に係る第３態様の第１の切替手段を構成し、第２及び第３切替離リレーＲＹ２，ＲＹ２が本発明に係る第３態様の第２の切替手段を構成している。
図１０に示す電気駆動装置１０ｃにおいて、図１に示す電気駆動装置１０ａと同じ構成には同一符号を付し、図１に示す電気駆動装置１０ａとは異なる点を中心に説明する。
モータＭｃは、入力側の２相がインバータＩＮＶの交流側の２相の端子Ｑ２、Ｑ３に接続されている。モータＭｃは、終端で途切れた３相の界磁巻線Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３と、界磁巻線Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の終端がそれぞれ接続された出力端子ＱＭ１，ＱＭ２，ＱＭ３とを備えている。
電気駆動装置１０ｃは、モータＭｃの出力端子ＱＭ１に接続される第１の配線ＬＤ１と、第２切替リレーＲＹ２の一方側の切替端子ＱＡ２に接続される配線ＬＤ２と、第３切替リレーＲＹ３の一方側の切替端子ＱＡ３に接続されるＬＤ３とが互いに接続されており、モータＭｃの出力端子ＱＭ２，ＱＭ３に対して、第２及び第３切り替えリレーＲＹ２，ＲＹ３の２相の配線ＬＤ２，ＬＤ３、又は、電力系統ＰＷに接続される配線ＬＢ２，ＬＢ３がそれぞれ第２及び第３切替リレーＲＹ２，ＲＹ３を介して接続される構成とされている。詳しくは、第２及び第３切替リレーＲＹ２，ＲＹ３において、コモン端子ＱＣ２，ＱＣ３に接続される第２及び第３の配線ＬＡ２，ＬＡ３がモータＭｃの出力端子ＱＭ２，ＱＭ３と接続され、一方側のスイッチ部Ｓ２１，Ｓ３１の切替端子ＱＡ２，ＱＡ３が第１の配線ＬＤ１の一端と接続される２相の配線ＬＤ２，ＬＤ３の一端と接続され、さらに、他方側のスイッチ部Ｓ２２，Ｓ３２の切替端子ＱＢ２，ＱＢ３が電力系統ＰＷにそれぞれ接続される二つの配線ＬＢ２，ＬＢ３と接続されている。
かかる構成を備えることにより、電気駆動装置１０ｃでは、第２及び第３切替リレーＲＹ２，ＲＹ３により、インバータＩＮＶの交流側に接続されたモータＭｃの２相の界磁巻線Ｋ２，Ｋ３の出力端子ＱＭ２，ＱＭ３に対して、モータＭｃの個々の界磁巻線の終端側を短絡させるための配線ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３と、電力系統ＰＷに接続される配線ＬＢ２，ＬＢ３とを切り替えることができる。
そして、制御装置２０（図１０では図示省略、図１参照）は、蓄電池ＢＴによりモータＭｃを駆動する場合には、第２及び第３切替リレーＲＹ２，ＲＹ３の一方側のスイッチ部Ｓ２１，Ｓ３１に切り替えて一方側のスイッチ部Ｓ２１，Ｓ３１をオンにすることにより、モータＭｃの２相の界磁巻線Ｋ２，Ｋ３の出力端子ＱＭ２，ＱＭ３に対してモータＭｃの２相の界磁巻線Ｋ２，Ｋ３と、モータＭｃの１相の界磁巻線Ｋ１とを短絡し（中点を作成し）、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合には、第２及び第３切替手段ＲＹ２，ＲＹ３の他方側のスイッチ部Ｓ２２，Ｓ３２に切り替えて他方側のスイッチ部Ｓ２２，Ｓ３２をオンにすることにより、第２及び第３の配線ＬＡ２，Ｌａ３に対してモータＭｃの界磁巻線Ｋ２，Ｋ３の経由で電力系統ＰＷ又は負荷に接続する構成とされている。
以上説明した本第３実施形態の電気駆動装置１０ｃによれば、第１実施形態の利点に加えて、第１実施形態の交流側インダクタＬａｃ，Ｌａｃ（図１参照）の代わりにモータＭｃの２相の界磁巻線Ｋ２，Ｋ３を利用することができる。
本第３実施形態において、モータＭｃの相互インダクタンスの影響を考えないでよい場合には、次の実施形態のように構成してもよい。
（他の実施形態）
図１１は、他の実施形態に係る電動作業機１００ｄに設けられた電気駆動装置１０ｃの概略構成を示す基本回路図である。
図１１に示す電気駆動装置１０ｄは、図１０に示す電気駆動装置１０ｃにおいて直流側インダクタＬｄｃを除去し、第１切替リレーＲＹ１をモータＭｃの中点側に設けた以外は図１０に示す電気駆動装置１０ｃと同一構成とされている。
図１１に示す電気駆動装置１０ｄにおいて、図１０に示す電気駆動装置１０ｃと同じ構成には同一符号を付し、図１０に示す電気駆動装置１０ｃとは異なる点を中心に説明する。
電気駆動装置１０ｄは、モータＭｃの出力端子ＱＭ１に対して、第２及び第３切り替えリレーＲＹ２，ＲＹ３の２相の配線ＬＤ２，ＬＤ３、又は、蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１が第１切替リレーＲＹ１を介して接続される構成とされている。詳しくは、第１切替リレーＲＹ１において、コモン端子ＱＣ１に接続される第１の配線ＬＡ１がモータＭｂの出力端子ＱＭ１に接続され、一方側のスイッチ部Ｓ１１の切替端子ＱＡ１が配線ＬＤ１と接続され、さらに、他方側のスイッチ部Ｓ１２の切替端子ＱＢ１が配線ＬＣ１と接続されている。
かかる構成を備えることにより、電気駆動装置１０ｄでは、第１切替リレーＲＹ１により、インバータＩＮＶの交流側に接続されたモータＭｃの１相の界磁巻線Ｋ１の出力端子ＱＭ１に対して、モータＭｃの個々の界磁巻線の終端側を短絡させるための配線ＬＤ１１，ＬＤ２，ＬＤ３と、蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１とを切り替えることができる。
そして、制御装置２０（図１１では図示省略、図１参照）は、蓄電池ＢＴによりモータＭｃを駆動する場合には、第１切替リレーＲＹ１の一方側のスイッチ部Ｓ１１に切り替えて一方側のスイッチ部Ｓ１１をオンにすることにより、モータＭｃの１相の界磁巻線Ｋ１の出力端子ＱＭ１に対して残りの界磁巻線Ｋ２，Ｋ３を短絡し（中点を作成し）、蓄電池ＢＴと電力系統ＰＷとの間で電力の授受を行う場合には、第１切替リレーＲＹ１の他方側のスイッチ部Ｓ１２に切り替えて他方側のスイッチ部Ｓ１２をオンにすることにより、モータＭｃの１相の界磁巻線Ｋ１の出力端子ＱＭ１に対して蓄電池ＢＴと開閉スイッチＳ０との間の配線に接続される配線ＬＣ１を接続する構成とされている。
以上説明した他の実施形態の電気駆動装置１０ｄによれば、第３実施形態の利点に加えて、第３実施形態の直流側インダクタＬｄｃ（図１０参照）の代わりにモータＭｃの１相の界磁巻線Ｋ１を利用することができる。
なお、第１から第３実施形態及び他の実施形態において、開閉スイッチＳ０並びに第１から第３切替リレーＲＹ１〜ＲＹ３は、前記接続検出手段による自動動作にて作動するが、前記接続検出手段による自動動作に代えて、或いは、加えて、使用者の人為操作により、モータ駆動可能状態と電力授受可能状態とが人為的に切り替えられるようになっていてもよい。
以上説明した電気駆動装置１０ａ〜１０ｄは、トラクター、ショベルカー、ホイルローダやキャリヤ等の建設作業機、或いは、耕耘機や田植機等の農作業機といった、蓄電池で駆動する何れの電動作業機にも適用することができる。
１０ａ〜１０ｄ 電気駆動装置
２０ 制御装置
１００ａ〜１００ｄ 電動作業機
ＢＴ 蓄電池
ＩＮＶ インバータ
Ｋ１〜Ｋ３ 界磁巻線
ＬＡ１〜ＬＡ３ 配線（第１から第３の配線の一例）
ＬＢ１〜ＬＢ３ 配線
ＬＣ１〜ＬＣ３ 配線
ＬＤ１ 配線（第１の配線の一例）
Ｍａ〜Ｍｃ モータ
ＰＷ 電力系統
Ｐ１ 第１接続制御手段
Ｐ２ 第２接続制御手段
ＱＭ１〜ＱＭ３ 出力端子
ＲＹ１〜ＲＹ３ 第１から第３切替リレー（切替手段の一例）
ＳＷ０ 開閉スイッチ（開閉手段の一例）
ＴＲ１ 単巻トランス
ＴＲ２ 複巻トランス

Claims (5)

  1. モータと、蓄電池から直流電圧が供給されて前記モータを駆動するインバータとを備えた電動作業機であって、
    前記インバータの直流側に対して、前記蓄電池の正極側又は負極側との接続を遮断する開閉手段と、
    前記インバータの交流側の１相に対して、前記モータに接続される第１の配線と一方端側が前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続される直流側インダクタの他方端側に接続される配線とを切り替え、かつ、前記インバータの交流側の残り２相に対して、前記モータに接続される第２及び第３の配線と一方端側が電力系統又は負荷に接続される交流側インダクタの他方端側に接続される配線とを切り替える切替手段と、
    前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、かつ、前記残りの２相に対して前記交流側インダクタの経由で前記電力系統又は前記負荷に接続する第１接続制御手段と、
    前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記切替手段により前記インバータの交流側に対して前記モータの前記第１から第３の配線を接続する第２接続制御手段と
    を備えることを特徴とする電動作業機。
  2. モータと、蓄電池から直流電圧が供給されて前記モータを駆動するインバータとを備えた電動作業機であって、
    前記インバータの直流側に対して、前記蓄電池の正極側又は負極側との接続を遮断する開閉手段と、
    前記モータの界磁巻線の中点側のうち前記インバータの交流側の１相に接続された第１の配線に対して、前記モータの残りの界磁巻線を短絡させるための配線と前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続される配線とを切り替える第１の切替手段と、
    前記インバータの交流側の残りの２相に対して、前記モータに接続される第２及び第３の配線と一方端側が電力系統又は負荷に接続される交流側インダクタの他方端側に接続される配線とを切り替える第２の切替手段と、
    前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記第１の切替手段により前記第１の配線に対して前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、前記第２の切替手段により前記残りの２相に対して前記交流側インダクタの経由で前記電力系統又は前記負荷に接続する第１接続制御手段と、
    前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記第１の切替手段により前記第１の配線に対して前記モータの個々の界磁巻線を短絡し、前記第２の切替手段により前記残りの２相に対して前記第２及び第３の配線を接続する第２接続制御手段と
    を備えることを特徴とする電動作業機。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の電動作業機であって、
    前記交流側インダクタに代えて単巻トランスを用いる特徴とする電動作業機。
  4. 請求項１又は請求項２に記載の電動作業機であって、
    前記交流側インダクタに代えて複巻トランスを用いる特徴とする電動作業機。
  5. モータと、蓄電池から直流電圧が供給されて前記モータを駆動するインバータとを備えた電動作業機であって、
    前記インバータの直流側に対して、前記蓄電池の正極側又は負極側との接続を遮断する開閉手段と、
    前記インバータの交流側の１相に対して、前記モータに接続される第１の配線と一方端側が前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続される直流側インダクタの他方端側に接続される配線とを切り替える第１の切替手段と、
    前記モータの界磁巻線の中点側のうち前記インバータの交流側の残り２相に接続された第２及び第３の配線に対して、前記モータの個々の界磁巻線を短絡させるための配線と電力系統又は負荷に接続される配線とを切り替える第２の切替手段と、
    前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池との接続を遮断し、前記第１の切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池と前記開閉手段との間の配線に接続し、前記第２の切替手段により前記第２及び第３の配線に対して前記モータの界磁巻線の経由で前記電力系統又は前記負荷に接続する第１接続制御手段と、
    前記開閉手段により前記インバータの正極側又は負極側に対して前記蓄電池を接続し、前記第１の切替手段により前記インバータの交流側の１相に対して前記直流側インダクタの経由で前記蓄電池の正極側又は負極側に接続し、前記第２の切替手段により前記第２及び第３の配線に対して前記モータの個々の界磁巻線を短絡する第２接続制御手段と
    を備えることを特徴とする電動作業機。
JP2011055743A 2011-03-14 2011-03-14 電動作業機 Withdrawn JP2012191827A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011055743A JP2012191827A (ja) 2011-03-14 2011-03-14 電動作業機
PCT/JP2011/062707 WO2012124176A1 (ja) 2011-03-14 2011-06-02 電動作業機
US14/004,749 US20140001854A1 (en) 2011-03-14 2011-06-02 Electrically-driven work machine
EP11861004.7A EP2688176A1 (en) 2011-03-14 2011-06-02 Electric work machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011055743A JP2012191827A (ja) 2011-03-14 2011-03-14 電動作業機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012191827A true JP2012191827A (ja) 2012-10-04

Family

ID=46830280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011055743A Withdrawn JP2012191827A (ja) 2011-03-14 2011-03-14 電動作業機

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140001854A1 (ja)
EP (1) EP2688176A1 (ja)
JP (1) JP2012191827A (ja)
WO (1) WO2012124176A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008048618A2 (en) * 2006-10-17 2008-04-24 Desa Ip. Llc Hybrid electric device
EP2733007B1 (en) * 2012-11-16 2017-11-08 Visedo Oy A hybrid working machine providing or receiving electrical power
US9802559B2 (en) 2014-01-28 2017-10-31 Visedo Oy Working machine for operating as an auxiliary power plant
DE102015120271A1 (de) 2015-11-23 2017-05-24 Beckhoff Automation Gmbh Ausgabemodul eines Antriebssteuersystems
US10050558B2 (en) * 2016-06-13 2018-08-14 Toyota Industries Electric Systems North America, Inc. Alternating current (AC) inverter and method of controlling the same
FR3056357B1 (fr) * 2016-09-22 2018-10-12 IFP Energies Nouvelles Dispositif de conversion, procede de commande et vehicule associes
CN111347890B (zh) * 2018-12-21 2022-03-15 比亚迪股份有限公司 一种车辆、充电装置及其电机控制电路
WO2023107576A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-15 Luigi Giubbolini Integrated powertrain system with motortransformer acting as a motor or an isolation transformer

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665495A (en) * 1970-06-01 1972-05-23 Power Systems And Controls Inc No break power system
US5099186A (en) * 1990-12-31 1992-03-24 General Motors Inc. Integrated motor drive and recharge system
JP3042528B1 (ja) 1999-06-09 2000-05-15 トヨタ自動車株式会社 充電装置
JP4291731B2 (ja) * 2004-04-27 2009-07-08 トヨタ自動車株式会社 回転電機駆動装置およびそれを備えた車両
JP4679891B2 (ja) * 2004-11-30 2011-05-11 トヨタ自動車株式会社 交流電圧発生装置および動力出力装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2688176A1 (en) 2014-01-22
WO2012124176A1 (ja) 2012-09-20
US20140001854A1 (en) 2014-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012124176A1 (ja) 電動作業機
CN107181326B (zh) 电动车无线充电发射系统及其发射线圈切换方法、装置
CN103260931B (zh) 电动车辆的电源装置及其控制方法
CN104044475B (zh) 改进的驱动系统以及使用该驱动系统的装置
RU2420849C1 (ru) Устройство управления зарядкой для транспортного средства и транспортное средство
JP4861489B2 (ja) 回路装置及び車両運行システム
CN104203640B (zh) 具有电机的车辆和用于运行所述电机的方法
CN103547474B (zh) 车辆的电源装置
CN106031016A (zh) 电荷输送系统
CN103492214A (zh) 电动车辆的电源装置及其控制方法
KR20150122160A (ko) Dc 전압을 ac 전압으로 변환하거나 ac 전압을 dc 전압으로 변환하기 위한 전기 아키텍처
CN104092273A (zh) 电动汽车驱动与充电集成控制方法及其应用的电动汽车
CN103770656A (zh) 一种集成驱动/充电装置
JP5776482B2 (ja) 電動車両
CN106208641A (zh) 一种交直流复用的电路
CN106026660A (zh) 电力转换电路系统
JP2020088913A (ja) 充電装置
CN114301298A (zh) 能量转换系统、能量转换方法及动力系统
CN103368410B (zh) 牵引变流器
JP2009027811A (ja) 電力制御装置およびそれを備えた車両
US20130162031A1 (en) Operating Structure for an Electrically Operated Vehicle
WO2022142310A1 (zh) 驱动控制电路、驱动控制方法、线路板及空调器
CN104150406A (zh) 一种大吨位电动叉车起重及转向动作的电气控制系统
CN104767462B (zh) 具有容错功能的电机驱动装置
JP2012186907A (ja) 電動作業機

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140603