JP2013252019A - On-vehicle device - Google Patents

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Shinji Hirose
慎司 広瀬
Toshishige Fukatsu
利成 深津
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Toyota Industries Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an on-vehicle device in which power factor can be improved without providing a dedicated apparatus on the outside of a three-phase inverter in an on-vehicle device including the three-phase inverter.SOLUTION: An on-vehicle device 1 includes a running inverter 12 provided between a running motor 11 and a battery 2, and a cargo handling inverter 22 provided between a cargo handling motor 21 and the battery 2. Resistors R1, R2, R11, R12 for measuring the midpoint voltage are connected between the midpoints of third switching elements Q3, Q13 and fourth switching elements Q4, Q14 and the negative electrode of the battery 2. A controller 40 performs power factor improvement based on the midpoint voltages measured by the resistors R1, R2, R11, R12 for measuring the midpoint voltage.

Description

本発明は、車載装置に関する。   The present invention relates to an in-vehicle device.

例えば、電気自動車のように動力源として大型のバッテリを搭載した車両においては、バッテリの充電量が所定量以下になると、バッテリの充電を行う必要がある。この際、効率よくバッテリを充電するためには、力率を改善する必要があり、力率を改善するためには、入力電流波形を電圧波形と同位相の正弦波状に制御する必要がある。そこで、入力電流波形を電圧波形と同位相の正弦波に制御するために、入力電源の位相を演算により求め、入力電流を制御する制御装置が知られている(例えば、特許文献1)。   For example, in a vehicle equipped with a large battery as a power source such as an electric vehicle, it is necessary to charge the battery when the charge amount of the battery becomes a predetermined amount or less. At this time, in order to charge the battery efficiently, it is necessary to improve the power factor, and in order to improve the power factor, it is necessary to control the input current waveform into a sine wave having the same phase as the voltage waveform. Therefore, in order to control the input current waveform to a sine wave having the same phase as the voltage waveform, a control device is known that calculates the phase of the input power supply and controls the input current (for example, Patent Document 1).

特許文献1において、交流電源には、インバータ及び変圧器が接続されており、変圧器には位相検出装置が接続されている。さらに、位相検出装置には、位相演算処理部及び位相角検出処理部が接続され、位相角検出処理部には電流制御演算処理部が接続されている。また、電流制御演算処理部は、ゲート回路を介してインバータに接続されている。そして、位相検出装置は、変圧器により検出された3相の電圧信号を2相に変換し、その2相の電源同期信号のうち一方の電源同期信号をディジタル変換して位相角検出処理部及び位相演算処理部に送出する。位相演算処理部は、一方の電源同期信号から他方の電源同期信号を導出する。そして、位相演算処理部は、電源同期信号を位相角検出処理部に送出する。位相角検出処理部は、電源同期信号から電源同期信号の位相を検出し、電流制御演算処理部に送出する。電流制御演算処理部は、電源同期信号の位相に基づいて、ゲート回路を介してインバータ装置をスイッチング動作制御することにより、入力電流を制御する。   In Patent Document 1, an inverter and a transformer are connected to the AC power source, and a phase detector is connected to the transformer. Further, a phase calculation processing unit and a phase angle detection processing unit are connected to the phase detection device, and a current control calculation processing unit is connected to the phase angle detection processing unit. The current control arithmetic processing unit is connected to the inverter through a gate circuit. The phase detection device converts the three-phase voltage signal detected by the transformer into two phases, digitally converts one of the two-phase power synchronization signals, and outputs a phase angle detection processing unit and It is sent to the phase calculation processing unit. The phase calculation processing unit derives the other power supply synchronization signal from one power supply synchronization signal. Then, the phase calculation processing unit sends a power supply synchronization signal to the phase angle detection processing unit. The phase angle detection processing unit detects the phase of the power supply synchronization signal from the power supply synchronization signal and sends it to the current control calculation processing unit. The current control arithmetic processing unit controls the input current by controlling the switching operation of the inverter device via the gate circuit based on the phase of the power supply synchronization signal.

特開平8−70578号公報JP-A-8-70578

ところで、特許文献1では、入力電源の位相を検出するために、1相分は必ず電源位相信号を検出しなければならず、外部に位相を検出するための位相検出装置が必要になる。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、三相インバータを備えた車載装置において三相インバータの外部に専用の機器を設けることなく力率を改善することのできる車載装置を提供することにある。
By the way, in Patent Document 1, in order to detect the phase of the input power supply, the power supply phase signal must be detected for one phase, and a phase detection device for detecting the phase is required outside.
The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and the purpose thereof is to provide a dedicated device outside the three-phase inverter in the in-vehicle device having the three-phase inverter. An object of the present invention is to provide an in-vehicle device that can improve the power factor.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、三相モータとバッテリとの間に設けられた三相インバータと、前記三相インバータにおける三相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子をPWM制御して前記三相モータを駆動する第1の制御手段と、前記三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続された中点電圧測定用の抵抗と、前記三相モータのコイルを充電用インダクタとして用いて、前記三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子をPWM制御して前記バッテリを充電する第2の制御手段と、前記中点電圧測定用の抵抗により測定される中点電圧に基づいて前記三相インバータの一相における入力電圧波形と前記三相インバータの一相における入力電流波形の位相差が少なくなるように前記充電用の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子を制御することにより力率改善を行う第3の制御手段を備えたことを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is a three-phase inverter provided between a three-phase motor and a battery, a three-phase upper arm switching element and a lower arm for the three-phase inverter. A first control means for driving the three-phase motor by PWM control of the switching element; a midpoint of any one-phase upper arm switching element and lower arm switching element in the three-phase inverter; and a negative electrode of the battery A switching element for upper arm and lower arm switching in any one phase in the three-phase inverter, using a resistance for measuring the midpoint voltage connected between and a coil of the three-phase motor as a charging inductor. A second control means for charging the battery by PWM-controlling the element; and a midpoint voltage measured by the midpoint voltage measurement resistor. And controlling the switching device for the upper arm and the switching device for the lower arm so as to reduce the phase difference between the input voltage waveform in one phase of the three-phase inverter and the input current waveform in one phase of the three-phase inverter. The gist is that the third control means for improving the power factor is provided.

これによれば、三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点とバッテリの負極との間に接続された中点電圧測定用の抵抗から、上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点電圧を測定することができる。第3の制御手段は、中点電圧測定用の抵抗により測定される中点電圧に基づいて、三相インバータの一相における入力電圧と三相インバータの一相における入力電流の位相差が少なくなるように充電用の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子を制御する。中点電圧は、三相インバータの内部抵抗(中点電圧測定用の抵抗)により測定される。このため、三相インバータを備えた車載装置において三相インバータの外部に専用の機器を設けることなく力率を改善することができる。   According to this, from the resistance for the midpoint voltage measurement connected between the middle point of the switching element for the upper arm and the switching element for the lower arm of any one phase in the three-phase inverter and the negative electrode of the battery, The midpoint voltage of the switching element for the lower arm and the switching element for the lower arm can be measured. The third control means reduces the phase difference between the input voltage in one phase of the three-phase inverter and the input current in one phase of the three-phase inverter based on the midpoint voltage measured by the midpoint voltage measurement resistor. Thus, the switching device for the upper arm and the switching device for the lower arm for charging are controlled. The midpoint voltage is measured by the internal resistance (resistance for midpoint voltage measurement) of the three-phase inverter. For this reason, in a vehicle-mounted device provided with a three-phase inverter, the power factor can be improved without providing a dedicated device outside the three-phase inverter.

請求項2に記載のように、前記中点電圧測定用の抵抗は、前記第2の制御手段によるバッテリの充電時にPWM制御される上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続されている構成としてもよい。   According to a second aspect of the present invention, the midpoint voltage measurement resistor includes a midpoint between the switching element for the upper arm and the switching element for the lower arm that are PWM-controlled when the battery is charged by the second control unit, It is good also as a structure connected between the negative electrodes of a battery.

請求項3に記載のように、前記中点電圧測定用の抵抗は、前記第2の制御手段によるバッテリの充電時にPWM制御されない上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続されている構成としてもよい。   4. The midpoint voltage measuring resistor according to claim 3, wherein the middle point voltage measuring resistor is not PWM-controlled when the battery is charged by the second control means, and the middle point of the upper arm switching element, the lower arm switching element, and the battery It is good also as a structure connected between these negative electrodes.

請求項4に記載のように、前記三相モータとして第1の三相モータと第2の三相モータを備えるとともに、前記三相インバータとして前記第1の三相モータに接続される第1の三相インバータと前記第2の三相モータに接続される第2の三相インバータを備え、スコットトランスの二次出力に前記第1の三相インバータ及び第2の三相インバータが接続されている構成としてもよい。   The first three-phase motor and the second three-phase motor are provided as the three-phase motor, and the first three-phase inverter is connected to the first three-phase motor. A second three-phase inverter connected to the three-phase inverter and the second three-phase motor is provided, and the first three-phase inverter and the second three-phase inverter are connected to the secondary output of the Scott transformer. It is good also as a structure.

本発明によれば、三相インバータを備えた車載装置において外部に位相などを検出するための装置を設けることなく力率を改善することができる。   According to the present invention, the power factor can be improved without providing an external device for detecting a phase or the like in an in-vehicle device including a three-phase inverter.

本発明の車載装置をバッテリフォークリフトに具体化した第1の実施形態の回路図。The circuit diagram of 1st Embodiment which actualized the vehicle-mounted apparatus of this invention to the battery forklift. 充電時における電流経路の説明図。Explanatory drawing of the current pathway at the time of charge. 充電時における電流経路の説明図。Explanatory drawing of the current pathway at the time of charge. スイッチング素子動作前における三相インバータの一相における入力電圧と中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the input voltage in one phase of the three-phase inverter before switching element operation | movement, and the midpoint voltage measured by the resistance for midpoint voltage measurement. スイッチング素子動作中における三相インバータの一相における入力電圧と、三相インバータの一相における入力電流と、中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the input voltage in one phase of the three-phase inverter during the switching element operation, the input current in one phase of the three-phase inverter, and the midpoint voltage measured by the midpoint voltage measurement resistor. スイッチング素子動作中における三相インバータの一相における入力電圧と、三相インバータの一相における入力電流と、中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the input voltage in one phase of the three-phase inverter during the switching element operation, the input current in one phase of the three-phase inverter, and the midpoint voltage measured by the midpoint voltage measurement resistor. 本発明の車載装置をバッテリフォークリフトに具体化した第2の実施形態の回路図。The circuit diagram of 2nd Embodiment which actualized the vehicle-mounted apparatus of this invention to the battery forklift. スイッチング素子動作中における三相インバータの一相における入力電圧と、三相インバータの一相における入力電流と、中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the input voltage in one phase of the three-phase inverter during the switching element operation, the input current in one phase of the three-phase inverter, and the midpoint voltage measured by the midpoint voltage measurement resistor. スイッチング素子動作中における三相インバータの一相における入力電圧と、三相インバータの一相における入力電流と、中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the input voltage in one phase of the three-phase inverter during the switching element operation, the input current in one phase of the three-phase inverter, and the midpoint voltage measured by the midpoint voltage measurement resistor.

(第1の実施形態)
以下、本発明をバッテリフォークリフトに具体化した第1の実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is embodied in a battery forklift will be described below with reference to FIGS.

図1に示すように、バッテリフォークリフトは、車載装置1を備えている。車載装置1は、バッテリ2を電源とする第1の三相モータとしての走行用モータ11及び第2の三相モータとしての荷役用モータ21を備えている。走行用モータ11とバッテリ2との間には、第1の三相インバータとしての走行用インバータ12が備えられているとともに、荷役用モータ21とバッテリ2との間には第2の三相インバータとしての荷役用インバータ22が備えられている。   As shown in FIG. 1, the battery forklift includes an in-vehicle device 1. The in-vehicle device 1 includes a traveling motor 11 as a first three-phase motor that uses a battery 2 as a power source, and a cargo handling motor 21 as a second three-phase motor. A traveling inverter 12 as a first three-phase inverter is provided between the traveling motor 11 and the battery 2, and a second three-phase inverter is disposed between the cargo handling motor 21 and the battery 2. The cargo handling inverter 22 is provided.

車載装置1は、三相交流電源3に接続されるスコットトランス13を備えている。スコットトランス13の一方の二次出力13aには整流回路14を介して走行用インバータ12が接続され、走行用インバータ12には、走行用モータ11が接続されている。走行用モータ11としては、コイルU1,V1,W1がデルタ結線されてなる三相交流モータが使用されている。スコットトランス13の他方の二次出力13bには整流回路24を介して荷役用インバータ22が接続され、荷役用インバータ22には、荷役用モータ21が接続されている。荷役用モータ21としては、コイルU2,V2,W2がデルタ結線されてなる三相交流モータが使用されている。   The in-vehicle device 1 includes a Scott transformer 13 connected to the three-phase AC power source 3. A traveling inverter 12 is connected to one secondary output 13 a of the Scott transformer 13 via a rectifier circuit 14, and a traveling motor 11 is connected to the traveling inverter 12. As the traveling motor 11, a three-phase AC motor in which coils U1, V1, W1 are delta-connected is used. A cargo handling inverter 22 is connected to the other secondary output 13 b of the Scott transformer 13 via a rectifier circuit 24, and a cargo handling motor 21 is connected to the cargo handling inverter 22. As the cargo handling motor 21, a three-phase AC motor in which coils U2, V2, and W2 are delta-connected is used.

整流回路14は、2個のダイオードD1,D2の直列回路で構成され、両ダイオードD1,D2の接続点にスコットトランス13の一方の二次出力13aの端子18aが接続されている。また、整流回路14のプラス側はバッテリ2の正極に接続され、整流回路14のマイナス側はバッテリ2の負極に接続されている。   The rectifier circuit 14 is constituted by a series circuit of two diodes D1 and D2, and a terminal 18a of one secondary output 13a of the Scott transformer 13 is connected to a connection point between the diodes D1 and D2. The positive side of the rectifier circuit 14 is connected to the positive electrode of the battery 2, and the negative side of the rectifier circuit 14 is connected to the negative electrode of the battery 2.

走行用インバータ12には、三相の上アーム用スイッチング素子としての第1のスイッチング素子Q1、第3のスイッチング素子Q3、第5のスイッチング素子Q5と、下アーム用スイッチング素子としての第2のスイッチング素子Q2、第4のスイッチング素子Q4、第6のスイッチング素子Q6とを備えた三相インバータが使用されている。各スイッチング素子Q1〜Q6には、MOSFETが使用されている。第1のスイッチング素子Q1及び第2のスイッチング素子Q2、第3のスイッチング素子Q3及び第4のスイッチング素子Q4、第5のスイッチング素子Q5及び第6のスイッチング素子Q6はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Q1,Q3,Q5のドレインはそれぞれバッテリ2の正極に接続されるとともに、スイッチング素子Q2,Q4,Q6のソースはそれぞれバッテリ2の負極に接続されている。各スイッチング素子Q1〜Q6のドレインとソース間には、それぞれ寄生ダイオードDが逆並列に、すなわちカソードがドレインにアノードがソースに対応する状態に接続されている。   The traveling inverter 12 includes a first switching element Q1, a third switching element Q3, a fifth switching element Q5 as three-phase upper arm switching elements, and a second switching as a lower arm switching element. A three-phase inverter including an element Q2, a fourth switching element Q4, and a sixth switching element Q6 is used. MOSFETs are used for the switching elements Q1 to Q6. The first switching element Q1 and the second switching element Q2, the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4, the fifth switching element Q5 and the sixth switching element Q6 are respectively connected in series. The drains of switching elements Q1, Q3, and Q5 are connected to the positive electrode of battery 2, respectively, and the sources of switching elements Q2, Q4, and Q6 are connected to the negative electrode of battery 2, respectively. Parasitic diodes D are connected in antiparallel between the drains and sources of the switching elements Q1 to Q6, that is, in a state where the cathode corresponds to the drain and the anode corresponds to the source.

第1のスイッチング素子Q1と第2のスイッチング素子Q2の中点(第1のスイッチング素子Q1のソースと第2のスイッチング素子Q2のドレインとの接続点)は走行用モータ11のコイルU1とコイルV1の接続点に接続されている。第3のスイッチング素子Q3と第4のスイッチング素子Q4の中点(第3のスイッチング素子Q3のソースと第4のスイッチング素子Q4のドレインとの接続点)は、電流センサ31を介して走行用モータ11のコイルV1とコイルW1との接続点に接続されている。第5のスイッチング素子Q5と第6のスイッチング素子Q6の中点(第5のスイッチング素子Q5のソースと第6のスイッチング素子Q6のドレインとの接続点)は、走行用モータ11のコイルU1とコイルW1との接続点に接続されている。また、第1のスイッチング素子Q1のソースと第2のスイッチング素子Q2のドレインとの接続点は、スコットトランス13の一方の二次出力13aの整流回路14が接続された端子18aと反対側の端子18bに接続されている。さらに、第3のスイッチング素子Q3と第4のスイッチング素子Q4の中点(第3のスイッチング素子Q3のソースと第4のスイッチング素子Q4のドレインとの接続点)とバッテリ2の負極との間には、中点電圧測定用の抵抗R1,R2が直列に接続されている。   The midpoint of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 (the connection point between the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2) is the coil U1 and the coil V1 of the traveling motor 11. Connected to the connection point. The midpoint of the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 (the connection point between the source of the third switching element Q3 and the drain of the fourth switching element Q4) is connected to the traveling motor via the current sensor 31. 11 are connected to a connection point between the coil V1 and the coil W1. The midpoint of the fifth switching element Q5 and the sixth switching element Q6 (the connection point between the source of the fifth switching element Q5 and the drain of the sixth switching element Q6) is the coil U1 and the coil of the traveling motor 11 It is connected to the connection point with W1. The connection point between the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2 is a terminal opposite to the terminal 18a to which the rectifier circuit 14 of one secondary output 13a of the Scott transformer 13 is connected. 18b. Further, between the midpoint of the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 (the connection point between the source of the third switching element Q3 and the drain of the fourth switching element Q4) and the negative electrode of the battery 2. Are connected in series with resistors R1 and R2 for midpoint voltage measurement.

整流回路24は、2個のダイオードD3,D4の直列回路で構成され、両ダイオードD3,D4の接続点にスコットトランス13の他方の二次出力13bの端子19aが接続されている。また、整流回路24のプラス側はバッテリ2の正極に接続され、整流回路24のマイナス側はバッテリ2の負極に接続されている。   The rectifier circuit 24 is constituted by a series circuit of two diodes D3 and D4, and a terminal 19a of the other secondary output 13b of the Scott transformer 13 is connected to a connection point between the diodes D3 and D4. The positive side of the rectifier circuit 24 is connected to the positive electrode of the battery 2, and the negative side of the rectifier circuit 24 is connected to the negative electrode of the battery 2.

荷役用インバータ22には、三相の上アーム用スイッチング素子としての第1のスイッチング素子Q11、第3のスイッチング素子Q13、第5のスイッチング素子Q15と、下アーム用スイッチング素子としての第2のスイッチング素子Q12、第4のスイッチング素子Q14、第6のスイッチング素子Q16とを備えた三相インバータが使用されている。各スイッチング素子Q11〜Q16には、MOSFETが使用されている。第1のスイッチング素子Q11及び第2のスイッチング素子Q12、第3のスイッチング素子Q13及び第4のスイッチング素子Q14、第5のスイッチング素子Q15及び第6のスイッチング素子Q16はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Q1,Q3,Q5のドレインはそれぞれバッテリ2の正極に接続されるとともに、スイッチング素子Q2,Q4,Q6のソースはそれぞれバッテリ2の負極に接続されている。各スイッチング素子Q11〜Q16のドレインとソース間には、それぞれ寄生ダイオードDが逆並列に、すなわちカソードがドレインにアノードがソースに対応する状態に接続されている。   The cargo handling inverter 22 includes a first switching element Q11, a third switching element Q13, a fifth switching element Q15 as three-phase upper arm switching elements, and a second switching as a lower arm switching element. A three-phase inverter including an element Q12, a fourth switching element Q14, and a sixth switching element Q16 is used. MOSFETs are used for the switching elements Q11 to Q16. The first switching element Q11 and the second switching element Q12, the third switching element Q13 and the fourth switching element Q14, the fifth switching element Q15 and the sixth switching element Q16 are respectively connected in series. The drains of switching elements Q1, Q3, and Q5 are connected to the positive electrode of battery 2, respectively, and the sources of switching elements Q2, Q4, and Q6 are connected to the negative electrode of battery 2, respectively. Between the drain and source of each switching element Q11 to Q16, a parasitic diode D is connected in antiparallel, that is, in a state corresponding to the cathode corresponding to the drain and the anode corresponding to the source.

第1のスイッチング素子Q11と第2のスイッチング素子Q12の中点(第1のスイッチング素子Q11のソースと第2のスイッチング素子Q12のドレインとの接続点)は荷役用モータ21のコイルU2とコイルV2の接続点に接続されている。第3のスイッチング素子Q13と第4のスイッチング素子Q14の中点(第3のスイッチング素子Q13のソースと第4のスイッチング素子Q14のドレインとの接続点)は、電流センサ32を介して荷役用モータ21のコイルV2とコイルW2との接続点に接続されている。第5のスイッチング素子Q15と第6のスイッチング素子Q16の中点(第5のスイッチング素子Q15のソースと第6のスイッチング素子Q16のドレインとの接続点)は、荷役用モータ21のコイルU2とコイルW2との接続点に接続されている。また、第1のスイッチング素子Q11のソースと第2のスイッチング素子Q12のドレインとの接続点は、スコットトランス13の他方の二次出力13bの整流回路24が接続された端子19aと反対側の端子19bに接続されている。さらに、第3のスイッチング素子Q13と第4のスイッチング素子Q14の中点(第3のスイッチング素子Q13のソースと第4のスイッチング素子Q14のドレインとの接続点)とバッテリ2の負極との間には、中点電圧測定用の抵抗R11,R12が直列に接続されている。   The midpoint of the first switching element Q11 and the second switching element Q12 (the connection point between the source of the first switching element Q11 and the drain of the second switching element Q12) is the coil U2 and the coil V2 of the cargo handling motor 21. Connected to the connection point. The midpoint of the third switching element Q13 and the fourth switching element Q14 (the connection point between the source of the third switching element Q13 and the drain of the fourth switching element Q14) is connected to the motor for cargo handling via the current sensor 32. 21 is connected to a connection point between the coil V2 and the coil W2. The midpoint of the fifth switching element Q15 and the sixth switching element Q16 (the connection point between the source of the fifth switching element Q15 and the drain of the sixth switching element Q16) is the coil U2 and the coil of the cargo handling motor 21. It is connected to the connection point with W2. The connection point between the source of the first switching element Q11 and the drain of the second switching element Q12 is a terminal opposite to the terminal 19a to which the rectifier circuit 24 of the other secondary output 13b of the Scott transformer 13 is connected. 19b. Further, between the midpoint of the third switching element Q13 and the fourth switching element Q14 (the connection point between the source of the third switching element Q13 and the drain of the fourth switching element Q14) and the negative electrode of the battery 2. Are connected in series with resistors R11 and R12 for midpoint voltage measurement.

各スイッチング素子Q1〜Q6,Q11〜Q16のゲートは、制御装置40に接続されている。また、抵抗R1と抵抗R2の接続点及び抵抗R11と抵抗R12の接続点は、制御装置40に接続されている。制御装置40は、走行用モータ11に流れる電流を検出する電流センサ31および荷役用モータ21に流れる電流を検出する電流センサ32に接続されている。制御装置40は、図示しないCPU及びメモリを備え、メモリには走行用モータ11及び荷役用モータ21を駆動するのに必要な制御プログラムが記憶されている。また、メモリにはスコットトランス13を三相交流電源3に接続した状態でバッテリ2を充電する際に、各スイッチング素子Q1〜Q6,Q11〜Q16を制御するのに必要な制御プログラムが記憶されている。さらに、制御装置40は、電流センサ31,32から信号により入力電流波形を検知できるようになっている。   The gates of the switching elements Q1 to Q6 and Q11 to Q16 are connected to the control device 40. The connection point between the resistors R1 and R2 and the connection point between the resistors R11 and R12 are connected to the control device 40. The control device 40 is connected to a current sensor 31 that detects a current flowing through the traveling motor 11 and a current sensor 32 that detects a current flowing through the cargo handling motor 21. The control device 40 includes a CPU and a memory (not shown), and a control program necessary for driving the traveling motor 11 and the cargo handling motor 21 is stored in the memory. The memory stores a control program necessary for controlling the switching elements Q1 to Q6 and Q11 to Q16 when the battery 2 is charged with the Scott transformer 13 connected to the three-phase AC power source 3. Yes. Further, the control device 40 can detect an input current waveform by a signal from the current sensors 31 and 32.

次に、本実施形態の車載装置1の作用について説明する。
バッテリフォークリフトは、バッテリ2の充電時以外には、三相交流電源3から切り離された状態に保持される。そして、制御装置40の指令により走行用インバータ12の各スイッチング素子Q1〜Q6がオン・オフ制御されることによりバッテリ2の直流電力が交流電力に変換されて走行用モータ11に供給され、走行用モータ11が駆動される。また、制御装置40の指令により荷役用インバータ22の各スイッチング素子Q11〜Q16がオン・オフ制御されることによりバッテリ2の直流電力が交流電力に変換されて荷役用モータ21に供給され、荷役用モータ21が駆動される。すなわち、制御装置40は、走行用インバータ12における三相のスイッチング素子Q1〜Q6及び荷役用インバータ22における三相のスイッチング素子Q11〜Q16をPWM制御して走行用モータ11及び荷役用モータ21を駆動する第1の制御手段として機能する。
Next, the effect | action of the vehicle-mounted apparatus 1 of this embodiment is demonstrated.
The battery forklift is held in a state disconnected from the three-phase AC power supply 3 except when the battery 2 is charged. Then, the switching devices Q1 to Q6 of the traveling inverter 12 are controlled to be turned on / off by a command from the control device 40, whereby the direct current power of the battery 2 is converted into alternating current power and supplied to the traveling motor 11 for traveling. The motor 11 is driven. Further, the switching elements Q11 to Q16 of the cargo handling inverter 22 are turned on / off by a command from the control device 40, whereby the DC power of the battery 2 is converted into AC power and supplied to the cargo handling motor 21 for cargo handling. The motor 21 is driven. That is, the controller 40 controls the three-phase switching elements Q1 to Q6 in the traveling inverter 12 and the three-phase switching elements Q11 to Q16 in the cargo handling inverter 22 to drive the traveling motor 11 and the cargo handling motor 21. Functions as the first control means.

バッテリ2を充電する際は、スコットトランス13に三相交流電源3から交流電力が供給される状態に保持される。具体的には、フォークリフトに設けられた電源コンセントに、三相交流電源3の充電ケーブルのプラグが接続される。そして、制御装置40は、走行用インバータ12及び荷役用インバータ22のスイッチング素子Q1,Q2,Q5,Q6,Q11,Q12,Q15,Q16をオフ状態に保持し、第3のスイッチング素子Q3,Q13及び第4のスイッチング素子Q4,Q14をオン・オフ制御する。すなわち、制御装置40によるバッテリ2の充電時にPWM制御される充電用の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子は第3のスイッチング素子Q3,Q13及び第4のスイッチング素子Q4,Q14となる。また、制御装置40によるバッテリ2の充電時にPWM制御されない上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子はスイッチング素子Q1,Q2,Q5,Q6,Q11,Q12,Q15,Q16となる。   When charging the battery 2, the Scott transformer 13 is held in a state where AC power is supplied from the three-phase AC power source 3. Specifically, the plug of the charging cable of the three-phase AC power supply 3 is connected to a power outlet provided on the forklift. Then, the control device 40 holds the switching elements Q1, Q2, Q5, Q6, Q11, Q12, Q15, Q16 of the traveling inverter 12 and the cargo handling inverter 22 in the off state, and the third switching elements Q3, Q13 and The fourth switching elements Q4 and Q14 are turned on / off. That is, the upper arm switching element and the lower arm switching element that are PWM-controlled when the control device 40 charges the battery 2 are the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14. Further, the switching elements for the upper arm and the switching elements for the lower arm that are not PWM-controlled when the battery 2 is charged by the control device 40 are switching elements Q1, Q2, Q5, Q6, Q11, Q12, Q15, Q16.

そして、制御装置40は、走行用インバータ12及び荷役用インバータ22における第3のスイッチング素子Q3,Q13及び第4のスイッチング素子Q4,Q14をスイッチングすることで、走行用モータ11のコイルV1及び荷役用モータ21のコイルV2を充電用インダクタとして用いてバッテリ2を充電する。したがって、本実施形態では制御装置40が第2の制御手段として機能している。   Then, the control device 40 switches the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14 in the traveling inverter 12 and the cargo handling inverter 22 so that the coil V1 and the cargo handling of the traveling motor 11 are handled. The battery 2 is charged using the coil V2 of the motor 21 as a charging inductor. Therefore, in the present embodiment, the control device 40 functions as a second control unit.

バッテリ2の充電時に車載装置1を流れる電流の経路について、図2及び図3にしたがって説明する。なお、図2及び図3では、走行用インバータ12のスイッチング素子Q3,Q4を制御してバッテリ2を充電する際の電流経路について記載しているが、荷役用インバータ22のスイッチング素子Q13,Q14を制御してバッテリ2を充電する場合も、同様の経路となる。   A path of current flowing through the in-vehicle device 1 when the battery 2 is charged will be described with reference to FIGS. 2 and 3, the current path for charging the battery 2 by controlling the switching elements Q3, Q4 of the traveling inverter 12 is described. However, the switching elements Q13, Q14 of the cargo handling inverter 22 are The same route is used when charging the battery 2 under control.

図2に示すように、走行用インバータ12側でスコットトランス13の一方の二次出力13aの端子18aから電力が出力される状態で、第3のスイッチング素子Q3がオン状態、第4のスイッチング素子Q4がオフ状態のときには、図2に破線で示すように電流が流れる。すなわち、二次出力13aの端子18a→ダイオードD1→第3のスイッチング素子Q3→走行用モータのコイルV1→二次出力13aの端子18bの経路で電流が流れ、コイルV1に電磁エネルギーが蓄積される。そして、第4のスイッチング素子Q4がオフ状態のまま第3のスイッチング素子Q3がオフ状態になると、コイルV1に蓄積された電磁エネルギーは、図2に一点鎖線で示す経路で流れる電流となる。すなわち、走行用モータ11のコイルV1→二次出力13aの端子18b→単相出力の13aの端子18a→ダイオードD1→バッテリ2→第4のスイッチング素子Q4の寄生ダイオードD→走行用モータ11のコイルV1の経路で流れる電流となり、バッテリ2が充電される。   As shown in FIG. 2, the third switching element Q3 is in the on state, the fourth switching element is in a state where electric power is output from the terminal 18a of one secondary output 13a of the Scott transformer 13 on the traveling inverter 12 side. When Q4 is in the off state, a current flows as shown by a broken line in FIG. That is, current flows through the path of the terminal 18a of the secondary output 13a → the diode D1 → the third switching element Q3 → the coil V1 of the traveling motor → the terminal 18b of the secondary output 13a, and electromagnetic energy is accumulated in the coil V1. . And when the 3rd switching element Q3 will be in an OFF state with the 4th switching element Q4 being an OFF state, the electromagnetic energy accumulate | stored in the coil V1 will become the electric current which flows through the path | route shown with a dashed-dotted line in FIG. That is, coil V1 of traveling motor 11 → terminal 18b of secondary output 13a → terminal 18a of single phase output 13a → diode D1 → battery 2 → parasitic diode D of fourth switching element Q4 → coil of traveling motor 11 The current flows through the path V1, and the battery 2 is charged.

図3に示すように、二次出力13aの端子18bから電力が出力される状態で、第3のスイッチング素子Q3がオフ状態、第4のスイッチング素子Q4がオン状態のときには、図3に破線の矢印で示すように電流が流れる。すなわち、二次出力13aの端子18b→走行用モータ11のコイルV1→第4のスイッチング素子Q4→ダイオードD2→一方の二次出力13aの端子18aの経路で電流が流れ、コイルV1に電磁エネルギーが蓄積される。そして、第3のスイッチング素子Q3がオフ状態のまま第4のスイッチング素子Q4がオフ状態になると、コイルV1に蓄積された電磁エネルギーは、図3に一点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。すなわち、走行用モータ11のコイルV1→第3のスイッチング素子Q3の寄生ダイオードD→バッテリ2→ダイオードD2→二次出力13aの端子18a→二次出力13aの端子18bの経路で流れる電流となり、バッテリ2が充電される。   As shown in FIG. 3, when power is output from the terminal 18b of the secondary output 13a, the third switching element Q3 is in the off state and the fourth switching element Q4 is in the on state. Current flows as shown by the arrows. That is, a current flows through a path of the terminal 18b of the secondary output 13a → the coil V1 of the traveling motor 11 → the fourth switching element Q4 → the diode D2 → the terminal 18a of one of the secondary outputs 13a, and electromagnetic energy is applied to the coil V1. Accumulated. When the fourth switching element Q4 is turned off while the third switching element Q3 is in the off state, the electromagnetic energy accumulated in the coil V1 becomes a current flowing through the path indicated by the one-dot chain line arrow in FIG. . That is, the current flows through the coil V1 of the traveling motor 11 → the parasitic diode D of the third switching element Q3 → the battery 2 → the diode D2 → the terminal 18a of the secondary output 13a → the terminal 18b of the secondary output 13a. 2 is charged.

また、荷役用インバータ22側においても走行用インバータ12と同様にして充電が行われる。具体的には、走行用インバータ12側における二次出力13aを二次出力13bに、端子18a,18bを端子19a、19bに、第3のスイッチング素子Q3を第3のスイッチング素子Q13に、第4のスイッチング素子Q4を第4のスイッチング素子Q14に、ダイオードD1,D2をダイオードD3,D4にそれぞれ置き換えればよい。   Further, charging is performed also on the cargo handling inverter 22 side in the same manner as the traveling inverter 12. Specifically, the secondary output 13a on the traveling inverter 12 side is the secondary output 13b, the terminals 18a and 18b are the terminals 19a and 19b, the third switching element Q3 is the third switching element Q13, and the fourth The switching element Q4 may be replaced with the fourth switching element Q14, and the diodes D1 and D2 may be replaced with the diodes D3 and D4, respectively.

制御装置40は、走行用インバータ12の一相における入力電流波形が走行用インバータ12の一相における入力電圧波形に合うように、すなわち、走行用インバータ12の一相における入力電圧と走行用インバータ12の一相における入力電流の位相差が少なくなるように第3のスイッチング素子Q3及び第4のスイッチング素子Q4をPWM制御する。以下、図4〜図6にしたがって、詳細に説明を行う。   The control device 40 adjusts the input current waveform in one phase of the traveling inverter 12 to match the input voltage waveform in one phase of the traveling inverter 12, that is, the input voltage in one phase of the traveling inverter 12 and the traveling inverter 12. The third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 are PWM-controlled so that the phase difference of the input current in one phase is reduced. Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIGS.

図4に示すように、制御装置40は、第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14の動作前において中点電圧測定用の抵抗R1,R2,R11、R12により測定される中点電圧から、入力電圧波形P1のゼロクロス点を検出する。詳しくは、第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4、Q14の中点とバッテリ2の負極との間に中点電圧測定用の抵抗R1,R2,R11,R12を接続すると、第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14の中点電圧波形P2は、各インバータ12,22の一相における入力電圧波形P1の半波整流波形となる。そして、中点電圧波形P2において中点電圧が0から上がる時のタイミングtz1及び中点電圧が0になるタイミングtz2を検出し、メモリに記憶する。すなわち、中点電圧波形P2から、入力電圧波形P1のゼロクロス点を通過するタイミングtz1,tz2を求めることができる。   As shown in FIG. 4, the control device 40 is measured by the midpoint voltage measurement resistors R1, R2, R11, and R12 before the operations of the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14. The zero cross point of the input voltage waveform P1 is detected from the midpoint voltage. More specifically, when resistors R1, R2, R11, and R12 for midpoint voltage measurement are connected between the midpoint of the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14 and the negative electrode of the battery 2, The midpoint voltage waveform P2 of the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14 is a half-wave rectification waveform of the input voltage waveform P1 in one phase of each of the inverters 12 and 22. Then, in the midpoint voltage waveform P2, the timing tz1 when the midpoint voltage rises from 0 and the timing tz2 when the midpoint voltage becomes 0 are detected and stored in the memory. That is, the timings tz1 and tz2 that pass through the zero cross point of the input voltage waveform P1 can be obtained from the midpoint voltage waveform P2.

図5に示すように、各インバータ12,22の一相における入力電圧波形P1と、各インバータ12,22の一相における入力電流波形P3との位相差がない場合、入力電流波形P3におけるゼロクロス点を通過するタイミングは、入力電圧波形P1のゼロクロス点を通過するタイミングtz1,tz2と一致する。このとき、第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14のオンデューティは、入力電流を上げるときは長く、入力電流を下げるときは短くされる。また、第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14のオフデューティは、入力電流を上げるときは短く、入力電流を下げるときは長くされる。よって、図5の中点電圧波形P2で示すごとく中点電圧は、入力電流を上げるときは高電圧に維持されるタイミングt1が長く、入力電流を下げるときは高電圧に維持されるタイミングt1が短い。また、中点電圧波形P2は、入力電流を上げるときは低電圧に維持されるタイミングt2が短く、入力電流を下げるときは低電圧に維持されるタイミングt2が長い。   As shown in FIG. 5, when there is no phase difference between the input voltage waveform P1 in one phase of each inverter 12, 22 and the input current waveform P3 in one phase of each inverter 12, 22, the zero cross point in the input current waveform P3 The timing of passing through coincides with the timings tz1 and tz2 of passing through the zero cross point of the input voltage waveform P1. At this time, the on-duty of the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14 is long when the input current is increased, and is shortened when the input current is decreased. Further, the off-duty of the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14 is shortened when the input current is increased, and is increased when the input current is decreased. Therefore, as shown by the midpoint voltage waveform P2 in FIG. 5, the midpoint voltage has a long timing t1 that is maintained at a high voltage when the input current is increased, and a timing t1 that is maintained at the high voltage when the input current is decreased. short. Further, in the midpoint voltage waveform P2, when the input current is increased, the timing t2 maintained at a low voltage is short, and when the input current is decreased, the timing t2 maintained at a low voltage is long.

図6に示すように、各インバータ12,22の一相における入力電圧波形P1の周波数が変動したり、位相がずれた場合、入力電圧波形P1のずれにともない、ゼロクロス点を通過するタイミングがタイミングtz3,tz4となり、図5でのタイミングtz1,tz2からずれる。そして、入力電圧波形P1におけるゼロクロス点を通過するタイミングがずれると、入力電圧波形P1におけるゼロクロス点を通過するタイミングtz3,tz4付近において、中点電圧が高電圧に維持されるタイミングt1及び中点電圧が低電圧に維持されるタイミングt2が入力電圧波形P1の位相がずれていないときに比べて(図5と比べて)長くなる。   As shown in FIG. 6, when the frequency of the input voltage waveform P1 in one phase of each of the inverters 12 and 22 fluctuates or the phase is shifted, the timing of passing through the zero cross point is the timing with the shift of the input voltage waveform P1. tz3 and tz4, which deviate from the timings tz1 and tz2 in FIG. When the timing of passing through the zero cross point in the input voltage waveform P1 shifts, the timing t1 at which the midpoint voltage is maintained at a high voltage and the midpoint voltage near the timings tz3 and tz4 in the input voltage waveform P1. Is maintained at a low voltage at a timing t2 that is longer than when the phase of the input voltage waveform P1 is not shifted (compared to FIG. 5).

そして、制御装置40は、中点電圧測定用の抵抗R1,R2,R11,R12により測定される中点電圧に基づいて各インバータ12,22の一相における入力電圧波形P1と、各インバータ12,22の一相における入力電流波形P3の位相差が少なくなるようにスイッチング素子Q3,Q4,Q13,Q14を制御する。したがって、本実施形態では、制御装置40が第3の制御手段として機能する。   And the control apparatus 40 is based on the midpoint voltage measured by resistance R1, R2, R11, R12 for midpoint voltage measurement, the input voltage waveform P1 in one phase of each inverter 12,22, each inverter 12, The switching elements Q3, Q4, Q13, and Q14 are controlled so that the phase difference of the input current waveform P3 in one phase of 22 is reduced. Therefore, in the present embodiment, the control device 40 functions as a third control unit.

なお、本実施形態では、中点電圧測定用の抵抗R1,R2,R11,R12による中点電圧は、第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14のスイッチング動作に反映されている。このため、制御装置40は、中点電圧波形P2のモニタに代わり第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14のスイッチングデューティに基づいて各インバータ12,22の一相における入力電圧と、各インバータ12,22の一相における入力電流の位相差が少なくなるようにスイッチング素子Q3,Q4,Q13,Q14を制御してもよい。   In this embodiment, the midpoint voltage by the midpoint voltage measurement resistors R1, R2, R11, and R12 is reflected in the switching operations of the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14. ing. For this reason, the control device 40 does not monitor the midpoint voltage waveform P2, but based on the switching duty of the third switching elements Q3, Q13 and the fourth switching elements Q4, Q14, the input in one phase of each inverter 12,22. The switching elements Q3, Q4, Q13, and Q14 may be controlled so that the phase difference between the voltage and the input current in one phase of each inverter 12 and 22 is reduced.

したがって、上記実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)制御装置40は、第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14の中点電圧波形P2に基づいて力率改善を行う。具体的には、制御装置40は、各インバータ12,22の一相における入力電圧と各インバータ12,22の一相における入力電流の位相差が少なくなるように第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14を制御する。第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4,Q14の中点電圧は、各インバータ12,22の内部抵抗(中点電圧測定用の抵抗R1,R2,R11,R12)により測定される。このため、各インバータ12,22を備えた車載装置1において各インバータ12,22の外部に専用の機器を設けることなく力率を改善することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The control device 40 performs power factor correction based on the midpoint voltage waveform P2 of the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14. Specifically, the control device 40 includes the third switching elements Q3 and Q13 so that the phase difference between the input voltage in one phase of each inverter 12 and 22 and the input current in one phase of each inverter 12 and 22 is reduced. The fourth switching elements Q4 and Q14 are controlled. The midpoint voltages of the third switching elements Q3, Q13 and the fourth switching elements Q4, Q14 are measured by the internal resistances of the inverters 12, 22 (midpoint voltage measuring resistors R1, R2, R11, R12). The For this reason, in the vehicle-mounted apparatus 1 provided with each inverter 12 and 22, a power factor can be improved, without providing a dedicated apparatus outside each inverter 12 and 22. FIG.

(2)車載装置1は、走行用インバータ12と走行用モータ11、荷役用インバータ22と荷役用モータ21、スコットトランス13を備えており、各インバータ12,22と各モータ11,21及びスコットトランス13を用いてバッテリ2を充電することができる。バッテリ2の充電の際には、走行用インバータ12における第3のスイッチング素子Q3と第4のスイッチング素子Q4及び荷役用インバータ22における第3のスイッチング素子Q13と第4のスイッチング素子Q14をスイッチングする。これにより、スコットトランス13から入力される単相交流電力にて、走行用モータ11のコイルV1及び荷役用モータ21のコイルV2を充電用インダクタとして用いてバッテリ2を充電できる。この充電時においては、バッテリ2に流れる電流は、二つの電流経路(走行用モータ11のコイルV1を流れる電流経路と荷役用モータ21のコイルV2を流れる電流経路)を流れる電流の合成電流となる。スコットトランス13の2組の二次出力13a,13bは同位相ではなく、90度の位相差がある。したがって、一組のインバータ及びモータを用いてバッテリ2を充電する場合に比べて、バッテリ2に流れる電流を平坦化(リップルを低減)できる。   (2) The vehicle-mounted device 1 includes a traveling inverter 12 and a traveling motor 11, a cargo handling inverter 22, a cargo handling motor 21, and a Scott transformer 13. The inverters 12 and 22, the motors 11 and 21, and the Scott transformer 13 can be used to charge the battery 2. When the battery 2 is charged, the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 in the traveling inverter 12 and the third switching element Q13 and the fourth switching element Q14 in the cargo handling inverter 22 are switched. Thereby, the battery 2 can be charged with the coil V1 of the motor 11 for driving | running | working and the coil V2 of the motor 21 for cargo handling with the single-phase alternating current power input from the Scott transformer 13 as a charging inductor. At the time of charging, the current flowing through the battery 2 becomes a combined current of currents flowing through two current paths (current path flowing through the coil V1 of the traveling motor 11 and current path flowing through the coil V2 of the cargo handling motor 21). . The two sets of secondary outputs 13a and 13b of the Scott transformer 13 are not in phase and have a phase difference of 90 degrees. Therefore, compared with the case where the battery 2 is charged using a set of inverters and motors, the current flowing through the battery 2 can be flattened (ripple reduced).

(3)また、走行用モータ11又は荷役用モータ21のいずれか一方を用いて充電する場合に比べて、各モータ11,21の発熱が低減され、好適である。
(4)三相交流電源3にスコットトランス13を接続し、スコットトランス13の二次出力13a,13bに走行用インバータ12及び荷役用インバータ22を接続している。このため、各インバータ12,22にそれぞれトランスを接続して構成する場合に比べ、最小部品の追加で三相交流電源3から2出力の単相交流電力を取得することができる。
(第2の実施形態)
以下、本発明をバッテリフォークリフトに具体化した第2の実施形態を図7〜図9にしたがって説明する。以下に説明する実施形態において、すでに説明した実施形態と同一構成については同一符号を付すなどしてその重複する説明を省略又は簡略する。
(3) Moreover, compared with the case where it charges using either the traveling motor 11 or the cargo handling motor 21, the heat_generation | fever of each motor 11 and 21 is reduced and it is suitable.
(4) The Scott transformer 13 is connected to the three-phase AC power source 3, and the traveling inverter 12 and the cargo handling inverter 22 are connected to the secondary outputs 13 a and 13 b of the Scott transformer 13. For this reason, compared with the case where a transformer is connected to each of the inverters 12 and 22, two-phase single-phase AC power can be acquired from the three-phase AC power supply 3 with the addition of minimum components.
(Second Embodiment)
A second embodiment in which the present invention is embodied in a battery forklift will be described below with reference to FIGS. In the embodiments described below, the same components as those already described are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted or simplified.

図1では、中点電圧測定用の抵抗R1,R2,R11,R12は、制御装置40によるバッテリ2の充電時にPWM制御される第3のスイッチング素子Q3,Q13と第4のスイッチング素子Q4、Q14の中点とバッテリ2の負極との間に接続した。これに対し、図7に示す本実施形態の車載装置5では、中点電圧測定用の抵抗R21,R22,R31,R32は、制御装置40によるバッテリ2の充電時にPWM制御されない第1のスイッチング素子Q1,Q11と第2のスイッチング素子Q2、Q12の中点とバッテリ2の負極との間に接続されている。   In FIG. 1, the resistors R1, R2, R11, and R12 for measuring the midpoint voltage are the third switching elements Q3 and Q13 and the fourth switching elements Q4 and Q14 that are PWM-controlled when the battery 2 is charged by the control device 40. Between the middle point of the battery and the negative electrode of the battery 2. In contrast, in the in-vehicle device 5 of the present embodiment shown in FIG. 7, the midpoint voltage measurement resistors R21, R22, R31, and R32 are the first switching elements that are not PWM-controlled when the control device 40 charges the battery 2. Q1 and Q11 are connected between the middle point of the second switching elements Q2 and Q12 and the negative electrode of the battery 2.

すなわち、走行用インバータ12の第1のスイッチング素子Q1と第2のスイッチング素子Q2の中点(第1のスイッチング素子Q1のソースと第2のスイッチング素子Q2のドレインとの接続点)とバッテリ2の負極との間には、中点電圧測定用の抵抗R21,R22が直列に接続されている。また、荷役用インバータ22の第1のスイッチング素子Q11と第2のスイッチング素子Q12の中点(第1のスイッチング素子Q11のソースと第2のスイッチング素子Q12のドレインとの接続点)とバッテリ2の負極との間には、中点電圧測定用の抵抗R31,R32が直列に接続されている。本実施形態の車載装置5は、他の構成は第1の実施形態の車載装置1と同様である。   That is, the midpoint of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 of the traveling inverter 12 (the connection point between the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2) and the battery 2 Between the negative electrode, resistors R21 and R22 for measuring the midpoint voltage are connected in series. Further, the midpoint of the first switching element Q11 and the second switching element Q12 of the cargo handling inverter 22 (the connection point between the source of the first switching element Q11 and the drain of the second switching element Q12) and the battery 2 Between the negative electrode, resistors R31 and R32 for measuring the midpoint voltage are connected in series. Other configurations of the in-vehicle device 5 of the present embodiment are the same as those of the in-vehicle device 1 of the first embodiment.

次に、本実施形態の車載装置5の作用について説明する。
制御装置40は、第1の実施形態と同様に各インバータ12,22のスイッチング素子をPWM制御することにより、走行用モータ11及び荷役用モータ21を駆動することができる。同様に、走行用モータ11のコイルV1及び荷役用モータ21のコイルV2を充電用インダクタとして用いてバッテリ2を充電することができる。
Next, the effect | action of the vehicle-mounted apparatus 5 of this embodiment is demonstrated.
The control device 40 can drive the traveling motor 11 and the cargo handling motor 21 by PWM-controlling the switching elements of the inverters 12 and 22 as in the first embodiment. Similarly, the battery 2 can be charged using the coil V1 of the traveling motor 11 and the coil V2 of the cargo handling motor 21 as charging inductors.

制御装置40は、各インバータ12,22が動作開始前の状態において中点電圧から入力電圧波形のゼロクロスを検出する。なお、ゼロクロス点を通過するタイミングtz21,tz22の検出方法は第1の実施形態と同一である。すなわち、中点電圧測定用の抵抗R21,R22,R31,R32の接続場所を第1のスイッチング素子Q1,Q11と第2のスイッチング素子Q2,Q12の中点とバッテリ2の負極の間に変更しても、制御装置40は図4に示すような波形、すなわち入力電圧波形P1の半波整流波形を検出できる。そして、この入力電圧波形P1から各インバータ12,22の一相における入力電圧の周波数、位相及びゼロクロス点を通過するタイミングtz21,tz22を検出する。   The control device 40 detects the zero crossing of the input voltage waveform from the midpoint voltage in a state before the inverters 12 and 22 start to operate. In addition, the detection method of timing tz21 and tz22 which passes a zero crossing point is the same as 1st Embodiment. That is, the connection location of the resistors R21, R22, R31, R32 for measuring the midpoint voltage is changed between the midpoint of the first switching elements Q1, Q11 and the second switching elements Q2, Q12 and the negative electrode of the battery 2. However, the control device 40 can detect a waveform as shown in FIG. 4, that is, a half-wave rectified waveform of the input voltage waveform P1. Then, from this input voltage waveform P1, the frequency and phase of the input voltage in one phase of each of the inverters 12 and 22 and the timings tz21 and tz22 that pass through the zero cross point are detected.

図8に示すように、各インバータ12,22の一相における入力電圧波形P21と各インバータ12,22の一相における入力電流波形P22との位相差がない場合、第1のスイッチング素子Q1,Q11と第2のスイッチング素子Q2,Q12の中点電圧波形P23は、ゼロクロス点を通過するタイミングtz21で高電圧から低電圧になる。また、タイミングtz22で低電圧から高電圧になる。   As shown in FIG. 8, when there is no phase difference between the input voltage waveform P21 in one phase of each inverter 12, 22 and the input current waveform P22 in one phase of each inverter 12, 22, the first switching elements Q1, Q11 The midpoint voltage waveform P23 of the second switching elements Q2 and Q12 changes from a high voltage to a low voltage at a timing tz21 when the zero crossing point is passed. Further, the voltage is changed from a low voltage to a high voltage at timing tz22.

図9に示すように、各インバータ12,22の一相における入力電圧波形P21の周波数が変動したり、位相がずれた場合、入力電圧波形P21のずれにともない、入力電圧波形P21のゼロクロス点を通過するタイミングがタイミングtz23,tz24となり、図8のタイミングtz21,tz22からずれる。そして、入力電圧波形P21におけるゼロクロス点を通過するタイミングがずれると、入力電圧波形P21のゼロクロス点を通過するタイミングtz23の後において中点電圧波形P23は高電圧に維持される。同様に、タイミングtz24の後において中点電圧波形P23は低電圧に維持される。   As shown in FIG. 9, when the frequency of the input voltage waveform P21 in one phase of each of the inverters 12 and 22 fluctuates or the phase is shifted, the zero cross point of the input voltage waveform P21 is changed with the shift of the input voltage waveform P21. The passing timings are timings tz23 and tz24, which are deviated from the timings tz21 and tz22 in FIG. When the timing of passing through the zero cross point in the input voltage waveform P21 shifts, the midpoint voltage waveform P23 is maintained at a high voltage after the timing tz23 of passing through the zero cross point of the input voltage waveform P21. Similarly, the midpoint voltage waveform P23 is maintained at a low voltage after the timing tz24.

この中点電圧の維持を制御装置40は検知してインバータ12,22の一相における入力電圧波形P21と、各インバータ12,22の一相における入力電流波形P22の位相差が少なくなるようにスイッチング素子Q3,Q4,Q13,Q14を制御する。   The control device 40 detects the maintenance of the midpoint voltage and performs switching so that the phase difference between the input voltage waveform P21 in one phase of the inverters 12 and 22 and the input current waveform P22 in one phase of each of the inverters 12 and 22 is reduced. Elements Q3, Q4, Q13 and Q14 are controlled.

したがって、上記実施形態によれば第1の実施形態の効果(2)〜(4)に加え、以下の効果を得ることができる。
(5)充電時にスイッチングしない第1のスイッチング素子Q1,Q11と第2のスイッチング素子Q2,Q12とバッテリ2の負極との間に接続された中点電圧測定用の抵抗R21,R22,R31,R32から、第1のスイッチング素子Q1,Q11と第2のスイッチング素子Q2,Q12の中点電圧を測定しても力率改善を図ることができる。
Therefore, according to the said embodiment, in addition to the effect (2)-(4) of 1st Embodiment, the following effects can be acquired.
(5) Resistors R21, R22, R31, R32 for measuring the midpoint voltage connected between the first switching elements Q1, Q11, the second switching elements Q2, Q12 and the negative electrode of the battery 2 that are not switched during charging. Therefore, even if the midpoint voltage of the first switching elements Q1, Q11 and the second switching elements Q2, Q12 is measured, the power factor can be improved.

なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 走行用インバータ12又は、荷役用インバータ22のいずれか一方を用いてバッテリ2を充電してもよい。
In addition, you may change each said embodiment as follows.
The battery 2 may be charged using either the traveling inverter 12 or the cargo handling inverter 22.

○ バッテリフォークリフトのように2個の三相モータ(走行用モータ11及び荷役用モータ21)を備えた車両に限らず、1個の三相モータ(例えば、走行用モータ)を備えた一般の電気自動車の車載装置に適用してもよい。   ○ Not only a vehicle equipped with two three-phase motors (traveling motor 11 and cargo handling motor 21) like a battery forklift, but a general electric equipped with one three-phase motor (for example, a traveling motor) You may apply to the vehicle-mounted apparatus of a motor vehicle.

○ 各スイッチング素子Q1〜Q6,Q11〜Q16として、IGBT(絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ)やパワーバイポーラトランジスタを使用してもよい。
○ 走行用モータ11のコイルU1,V1,W1及び荷役用モータ21のコイルU2,V2,W2の結線はデルタ結線に限らず、スター結線であってもよい。
An IGBT (insulated gate bipolar transistor) or a power bipolar transistor may be used as each of the switching elements Q1 to Q6 and Q11 to Q16.
The connection of the coils U1, V1, W1 of the traveling motor 11 and the coils U2, V2, W2 of the cargo handling motor 21 is not limited to the delta connection, and may be a star connection.

○ スコットトランス13以外のトランスを用いても良い。
○ トランスを介さず、各インバータ12,22に直接単相交流電力を入力してもよい。
○ A transformer other than the Scott transformer 13 may be used.
○ Single-phase AC power may be directly input to each of the inverters 12 and 22 without using a transformer.

P1,P21…入力電圧波形、P3,P22…入力電流波形、Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q11,Q12,Q13,Q14,Q15,Q16…スイッチング素子、R1,R2,R11,R12,R21,R22,R31,R32…中点電圧測定用の抵抗、U1,U2,V1,V2,W1,W2…コイル、1…車載装置、2…バッテリ、11…走行用モータ、12…走行用インバータ、13…スコットトランス、13a,13b…二次出力、21…荷役用モータ、22…荷役用インバータ、40…制御装置。   P1, P21 ... Input voltage waveform, P3, P22 ... Input current waveform, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q11, Q12, Q13, Q14, Q15, Q16 ... Switching elements, R1, R2, R11, R12 , R21, R22, R31, R32 ... resistors for measuring the midpoint voltage, U1, U2, V1, V2, W1, W2 ... coils, 1 ... on-vehicle device, 2 ... battery, 11 ... travel motor, 12 ... travel Inverter, 13 ... Scott transformer, 13a, 13b ... secondary output, 21 ... cargo handling motor, 22 ... cargo handling inverter, 40 ... control device.

Claims (4)

三相モータとバッテリとの間に設けられた三相インバータと、
前記三相インバータにおける三相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子をPWM制御して前記三相モータを駆動する第1の制御手段と、
前記三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続された中点電圧測定用の抵抗と、
前記三相モータのコイルを充電用インダクタとして用いて、前記三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子をPWM制御して前記バッテリを充電する第2の制御手段と、
前記中点電圧測定用の抵抗により測定される中点電圧に基づいて前記三相インバータの一相における入力電圧波形と前記三相インバータの一相における入力電流波形の位相差が少なくなるように前記充電用の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子を制御することにより力率改善を行う第3の制御手段を備えたことを特徴とする車載装置。
A three-phase inverter provided between the three-phase motor and the battery;
First control means for driving the three-phase motor by PWM control of the three-phase upper arm switching element and the lower arm switching element in the three-phase inverter;
A midpoint voltage measuring resistor connected between the midpoint of the switching element for the upper arm and the switching element for the lower arm of any one phase in the three-phase inverter and the negative electrode of the battery;
Second control means for charging the battery by PWM controlling any one phase of the upper arm switching element and the lower arm switching element in the three-phase inverter using the coil of the three-phase motor as a charging inductor. When,
The phase difference between the input voltage waveform in one phase of the three-phase inverter and the input current waveform in one phase of the three-phase inverter is reduced based on the midpoint voltage measured by the midpoint voltage measurement resistor. An in-vehicle apparatus comprising a third control means for improving a power factor by controlling an upper arm switching element and a lower arm switching element for charging.
前記中点電圧測定用の抵抗は、前記第2の制御手段によるバッテリの充電時にPWM制御される上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の車載装置。   The midpoint voltage measurement resistor is connected between the middle point of the upper arm switching element and the lower arm switching element that are PWM-controlled when the battery is charged by the second control means, and the negative electrode of the battery. The in-vehicle device according to claim 1, wherein 前記中点電圧測定用の抵抗は、前記第2の制御手段によるバッテリの充電時にPWM制御されない上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の車載装置。   The midpoint voltage measurement resistor is connected between the middle point of the upper arm switching element and the lower arm switching element that are not PWM-controlled when the battery is charged by the second control means, and the negative electrode of the battery. The in-vehicle device according to claim 1, wherein 前記三相モータとして第1の三相モータと第2の三相モータを備えるとともに、前記三相インバータとして前記第1の三相モータに接続される第1の三相インバータと前記第2の三相モータに接続される第2の三相インバータを備え、スコットトランスの二次出力に前記第1の三相インバータ及び第2の三相インバータが接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車載装置。   The three-phase motor includes a first three-phase motor and a second three-phase motor, and the first three-phase inverter connected to the first three-phase motor as the three-phase inverter and the second three-phase motor. A second three-phase inverter connected to a phase motor is provided, and the first three-phase inverter and the second three-phase inverter are connected to a secondary output of a Scott transformer. 4. The on-vehicle device according to any one of 3 above.
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