JP2016063702A

JP2016063702A - AC motor drive system

Info

Publication number: JP2016063702A
Application number: JP2014191707A
Authority: JP
Inventors: 貴生中間; Takao Nakama
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-04-25

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact AC motor drive system without need of a circuit component dedicated for charging.SOLUTION: The AC motor drive system includes: an AC motor 11 having a coil; a first inverter 12 having first switches G11-G16 connected to one end of the coil; a second inverter 13 having second switches G21-G26 connected to another end of the coil; a first battery 14 connected to the first switches; a second battery 15 connected to the second switches; a connector 16 which connects the negative electrode terminal of the first battery and the negative electrode terminal of the second battery to a single-phase AC power supply 17; and a control unit 31 which controls the first switch and the second switch.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、交流電動機を用いてバッテリを充電するシステムに関するものである。 The present invention relates to a system for charging a battery using an AC motor.

例えば電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の車両では、電動機（モータ）によって生成される駆動力が車軸に伝達される。このような車両において、電動機としては一般にトルクや回転数等を細かく制御可能な交流電動機が用いられる。そして、交流電動機を駆動する交流電動機駆動システムの中には、専用の充電器を用いることなくバッテリ等への充電を可能にするものがある。 For example, in a vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle, a driving force generated by an electric motor (motor) is transmitted to the axle. In such a vehicle, an AC motor capable of finely controlling torque, rotation speed, etc. is generally used as the motor. Some AC motor drive systems that drive AC motors enable charging of batteries and the like without using a dedicated charger.

特許文献１は、中性点を有する交流電動機を駆動する交流電動機駆動システムにおいてバッテリへ充電する技術を開示する。特許文献１の交流電動機駆動システムは、バッテリの充電時にオンとなり中性点と接続されるスイッチ等を付加することによって、専用の充電器を用いずに、例えば単相のＡＣ１００Ｖ等の交流電源（商用電源）からバッテリへの充電を可能にする。 Patent Document 1 discloses a technique for charging a battery in an AC motor drive system that drives an AC motor having a neutral point. The AC motor drive system disclosed in Patent Document 1 is turned on when a battery is charged, and a switch connected to a neutral point is added, so that an AC power source (for example, a single-phase AC100V) is used without using a dedicated charger. Allows charging of the battery from a commercial power source.

特開２０１２−１３５１４１号公報JP 2012-135141 A

しかし、特許文献１の交流電動機駆動システムは、中性点を有する交流電動機にしか適用できないとの制限がある。また、特許文献１の交流電動機駆動システムは、中性点と接続されるスイッチをはじめとして、バッテリの充電のための専用の回路部品を多く必要とし、システムの規模が大きくなる可能性がある。そのため、専用の充電器が不要であって、できるだけ充電専用の回路部品を必要としない交流電動機駆動システムが求められている。 However, the AC motor drive system of Patent Document 1 is limited to be applicable only to an AC motor having a neutral point. In addition, the AC motor drive system of Patent Document 1 requires many dedicated circuit components for charging the battery, including a switch connected to the neutral point, which may increase the scale of the system. Therefore, there is a need for an AC motor drive system that does not require a dedicated charger and that does not require circuit components dedicated to charging as much as possible.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、充電専用の回路部品が不要であって小型化が可能な交流電動機駆動システムを提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide an AC motor drive system that does not require a circuit component dedicated to charging and can be miniaturized.

前記課題を解決するために本発明に係る交流電動機駆動システムは、巻線を有する交流電動機と、前記巻線の一端と接続される第１のスイッチを有する第１のインバータと、前記巻線の他端と接続される第２のスイッチを有する第２のインバータと、前記第１のスイッチと接続される第１のバッテリと、前記第２のスイッチと接続される第２のバッテリと、前記第１のバッテリの負極端子および前記第２のバッテリの負極端子と単相交流電源とを接続するコネクタと、前記第１のスイッチ、および前記第２のスイッチを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an AC motor drive system according to the present invention includes an AC motor having a winding, a first inverter having a first switch connected to one end of the winding, and the winding of the winding. A second inverter having a second switch connected to the other end; a first battery connected to the first switch; a second battery connected to the second switch; A negative electrode terminal of one battery, a negative electrode terminal of the second battery, and a connector that connects a single-phase AC power source, a first switch, and a control unit that controls the second switch. Features.

また、前記課題を解決するために本発明に係る交流電動機駆動システムは、巻線を有する交流電動機と、前記巻線の一端と接続される第１のスイッチを有する第１のインバータと、前記巻線の他端と接続される第２のスイッチを有する第２のインバータと、前記第１のスイッチ、および前記第２のスイッチと接続される第１のバッテリと、前記巻線の一端とカソードが接続される第１のダイオードと、前記巻線の他端とカソードが接続される第２のダイオードと、前記第１のダイオードのアノードと、第１のノードにおいてカソードが接続される第３のダイオードと、前記第２のダイオードのアノードと、第２のノードにおいてカソードが接続される第４のダイオードと、前記第１のノードおよび前記第２のノードと単相交流電源とを接続するコネクタと、前記第１のスイッチ、および前記第２のスイッチを制御する制御部と、を備え、前記第３のダイオードのアノードと、前記第４のダイオードのアノードと、が前記第１のバッテリの負極端子と接続されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an AC motor drive system according to the present invention includes an AC motor having a winding, a first inverter having a first switch connected to one end of the winding, and the winding. A second inverter having a second switch connected to the other end of the line; the first switch; a first battery connected to the second switch; one end of the winding and the cathode; A first diode connected; a second diode connected to the other end of the winding; and a cathode; an anode of the first diode; and a third diode connected to the cathode at a first node. The anode of the second diode, the fourth diode whose cathode is connected at the second node, and the first node and the second node are connected to the single-phase AC power source. And a control unit that controls the first switch and the second switch, and an anode of the third diode and an anode of the fourth diode are included in the first battery. It is connected to a negative electrode terminal.

また、好ましくは、前記制御部は、前記コネクタによって前記単相交流電源と接続されている場合に、前記単相交流電源からの交流電圧の向きに応じて、前記第１のスイッチまたは前記第２のスイッチの一方をオフとし、他方について部分的にオンとすることによって、少なくとも前記第１のバッテリを充電する。 Preferably, when the control unit is connected to the single-phase AC power supply by the connector, the control unit is configured to change the first switch or the second switch according to the direction of the AC voltage from the single-phase AC power supply. At least the first battery is charged by turning off one of the switches and partially turning on the other switch.

また、好ましくは、前記交流電動機は、互いに電気的に分離された複数の前記巻線を有し、前記制御部は、前記コネクタによって前記単相交流電源と接続されている場合に、複数の前記巻線を流れる電流の位相および電流値が同じになるように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを制御する。 Preferably, the AC motor has a plurality of the windings that are electrically separated from each other, and the control unit is connected to the single-phase AC power source by the connector. The first switch and the second switch are controlled so that the phase of the current flowing through the winding and the current value are the same.

本発明に係る交流電動機駆動システムによれば、充電専用の回路部品が不要であって小型化が可能である。 According to the AC motor drive system of the present invention, circuit components dedicated for charging are not required and the size can be reduced.

第１の実施形態に係る交流電動機駆動システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the alternating current motor drive system which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る交流電動機駆動システムにおける第２のバッテリの充電について説明する図である。It is a figure explaining charge of the 2nd battery in the AC motor drive system concerning a 1st embodiment. 第１の実施形態に係る交流電動機駆動システムにおける第１のバッテリの充電について説明する図である。It is a figure explaining charge of the 1st battery in an AC motor drive system concerning a 1st embodiment. 図４（ａ）〜図４（ｄ）はバッテリを充電する際の電圧、電流を示す図である。FIG. 4A to FIG. 4D are diagrams showing voltage and current when charging the battery. 第２の実施形態に係る交流電動機駆動システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the alternating current motor drive system which concerns on 2nd Embodiment. 比較例の交流電動機駆動システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the alternating current motor drive system of a comparative example.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る交流電動機駆動システム１の概略構成を示す図である。本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、交流電動機１１と、第１のインバータ１２と、第２のインバータ１３と、第１のバッテリ１４と、第２のバッテリ１５と、コネクタ１６と、制御部３１と、を備える。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an AC motor drive system 1 according to the first embodiment. The AC motor drive system 1 according to this embodiment includes an AC motor 11, a first inverter 12, a second inverter 13, a first battery 14, a second battery 15, a connector 16, and a control. Part 31.

交流電動機１１は巻線（コイル）を有するモータである。本実施形態において、交流電動機１１は、互いに電気的に分離された複数の巻線を有するモータ、すなわち中性点が分離された多相のオープン巻線モータである。図１の例では、交流電動機１１は３つの巻線を有する３相のモータであるが、３相に限られるものではなく、例えば５相であってもよい。 The AC motor 11 is a motor having windings (coils). In the present embodiment, the AC motor 11 is a motor having a plurality of windings that are electrically separated from each other, that is, a multiphase open winding motor in which neutral points are separated. In the example of FIG. 1, the AC motor 11 is a three-phase motor having three windings, but is not limited to three phases, and may be, for example, five phases.

第１のインバータ１２は、巻線の一端と接続される複数の第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６と、コンデンサＣ１と、を有する。本実施形態において、第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６はＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であるが、ＩＧＢＴに限られるものではなく、例えば単体のスイッチング素子とダイオードとを組み合わせた回路で構成されてもよい。コンデンサＣ１は平滑コンデンサであって、第１のバッテリ１４と並列に設けられている。本実施形態において、コンデンサＣ１は電解コンデンサであるが、他の種類のコンデンサであってもよい。また、本実施形態において、第１のインバータ１２（および第２のインバータ１３）は電圧型ＰＷＭインバータであるが、これに限定されるものではない。 The first inverter 12 includes a plurality of first switches G11 to G16 connected to one end of the winding, and a capacitor C1. In the present embodiment, the first switches G11 to G16 are IGBTs (insulated gate bipolar transistors), but are not limited to IGBTs. For example, the first switches G11 to G16 are circuits that combine a single switching element and a diode. It may be configured. The capacitor C 1 is a smoothing capacitor and is provided in parallel with the first battery 14. In the present embodiment, the capacitor C1 is an electrolytic capacitor, but may be another type of capacitor. In the present embodiment, the first inverter 12 (and the second inverter 13) is a voltage type PWM inverter, but is not limited thereto.

図１に示されるように、第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６のうち、第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５が第１のバッテリ１４の正極端子側（高電位側）のノードに接続される。以下、第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５を「正極側の第１のスイッチ」とも呼ぶ。また、第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６のうち、第１のスイッチＧ１２，Ｇ１４，Ｇ１６が第１のバッテリ１４の負極端子側（低電位側）のノードに接続される。以下、第１のスイッチＧ１２，Ｇ１４，Ｇ１６を「負極側の第１のスイッチ」とも呼ぶ。そして、図１に示されるように、正極側の第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５は、それぞれ負極側の第１のスイッチＧ１２，Ｇ１４，Ｇ１６と、それぞれノードｕ１，ｖ１，ｗ１で直列に接続される。また、ノードｕ１，ｖ１，ｗ１は、図１に示されるように、それぞれ交流電動機１１の３つの巻線の一端と接続される。なお、本実施形態の交流電動機駆動システム１は、ノードｕ１，ｖ１，ｗ１のそれぞれの電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出して、検出値を制御部３１に出力する電流センサ３２を備える。 As shown in FIG. 1, among the first switches G 11 to G 16, the first switches G 11, G 13, G 15 are connected to the positive terminal (high potential side) node of the first battery 14. Hereinafter, the first switches G11, G13, and G15 are also referred to as “positive-side first switches”. In addition, among the first switches G11 to G16, the first switches G12, G14, and G16 are connected to a node on the negative terminal side (low potential side) of the first battery 14. Hereinafter, the first switches G12, G14, and G16 are also referred to as “negative-side first switches”. As shown in FIG. 1, the first switches G11, G13, and G15 on the positive side are connected in series with the first switches G12, G14, and G16 on the negative side, respectively at nodes u1, v1, and w1. Is done. Further, the nodes u1, v1, and w1 are respectively connected to one ends of three windings of the AC motor 11 as shown in FIG. The AC motor drive system 1 of the present embodiment includes a current sensor 32 that detects the currents iu, iv, and iw of the nodes u1, v1, and w1 and outputs the detected values to the control unit 31.

第２のインバータ１３は、第１のインバータ１２と同じ構成要素を有し、交流電動機１１を挟んで第１のインバータ１２と対称的に設けられている。第２のインバータ１３は、複数の第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６と、コンデンサＣ２と、を有する。第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６は、交流電動機１１の複数の巻線の他端（第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６と接続されていない側）と接続される。図１に示されるように、第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６はそれぞれ第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６に対応し、コンデンサＣ２はコンデンサＣ１に対応するので、これらの詳細な説明は省略する。 The second inverter 13 has the same components as those of the first inverter 12 and is provided symmetrically with the first inverter 12 with the AC motor 11 interposed therebetween. The second inverter 13 includes a plurality of second switches G21 to G26 and a capacitor C2. The second switches G21 to G26 are connected to the other ends of the plurality of windings of the AC motor 11 (the side not connected to the first switches G11 to G16). As shown in FIG. 1, the second switches G21 to G26 correspond to the first switches G11 to G16, respectively, and the capacitor C2 corresponds to the capacitor C1, and thus detailed description thereof is omitted.

図１に示されるように、第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６のうち、第２のスイッチＧ２１，Ｇ２３，Ｇ２５が第２のバッテリ１５の正極端子側のノードに接続される。以下、第２のスイッチＧ２１，Ｇ２３，Ｇ２５を「正極側の第２のスイッチ」とも呼ぶ。また、第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６のうち、第２のスイッチＧ２２，Ｇ２４，Ｇ２６が第２のバッテリ１５の負極端子側のノードに接続される。以下、第２のスイッチＧ２２，Ｇ２４，Ｇ２６を「負極側の第２のスイッチ」とも呼ぶ。そして、図１に示されるように、正極側の第２のスイッチＧ２１，Ｇ２３，Ｇ２５は、それぞれ負極側の第２のスイッチＧ２２，Ｇ２４，Ｇ２６と、それぞれノードｕ２，ｖ２，ｗ２で直列に接続される。また、ノードｕ２，ｖ２，ｗ２は、図１に示されるように、それぞれ交流電動機１１の３つの巻線の他端と接続される。なお、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出して、検出値を制御部３１に出力する電流センサ３２は、ノードｕ１，ｖ１，ｗ１に代えてノードｕ２，ｖ２，ｗ２に設けられていてもよい。 As shown in FIG. 1, among the second switches G 21 to G 26, the second switches G 21, G 23, G 25 are connected to the positive terminal side node of the second battery 15. Hereinafter, the second switches G21, G23, and G25 are also referred to as “positive-side second switches”. Of the second switches G21 to G26, the second switches G22, G24, G26 are connected to the node on the negative electrode terminal side of the second battery 15. Hereinafter, the second switches G22, G24, and G26 are also referred to as “negative second switches”. As shown in FIG. 1, the second switches G21, G23, and G25 on the positive electrode side are connected in series with the second switches G22, G24, and G26 on the negative electrode side at nodes u2, v2, and w2, respectively. Is done. The nodes u2, v2, and w2 are connected to the other ends of the three windings of the AC motor 11, respectively, as shown in FIG. The current sensor 32 that detects the currents iu, iv, and iw and outputs the detected value to the control unit 31 may be provided at the nodes u2, v2, and w2 instead of the nodes u1, v1, and w1.

第１のバッテリ１４は二次電池であり、例えば鉛蓄電池、リチウムイオン電池等であってもよい。第１のバッテリ１４は複数の第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６と接続される。上記のように、第１のバッテリ１４の正極端子は、正極側の第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５およびコンデンサＣ１の一端と接続される。また、第１のバッテリ１４の負極端子は、負極側の第１のスイッチＧ１２，Ｇ１４，Ｇ１６およびコンデンサＣ１の他端と接続される。 The first battery 14 is a secondary battery, and may be, for example, a lead storage battery or a lithium ion battery. The first battery 14 is connected to a plurality of first switches G11 to G16. As described above, the positive terminal of the first battery 14 is connected to the first switches G11, G13, G15 on the positive side and one end of the capacitor C1. The negative terminal of the first battery 14 is connected to the first switches G12, G14, G16 on the negative side and the other end of the capacitor C1.

第２のバッテリ１５は二次電池である。本実施形態において、第２のバッテリ１５の種類や容量は第１のバッテリ１４と同じであるが、異なっていてもよい。第２のバッテリ１５は、複数の第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６と接続される。上記のように、第２のバッテリ１５の正極端子は、正極側の第２のスイッチＧ２１，Ｇ２３，Ｇ２５およびコンデンサＣ２の一端と接続される。また、第２のバッテリ１５の負極端子は、負極側の第２のスイッチＧ２２，Ｇ２４，Ｇ２６およびコンデンサＣ２の他端と接続される。 The second battery 15 is a secondary battery. In the present embodiment, the type and capacity of the second battery 15 are the same as those of the first battery 14, but may be different. The second battery 15 is connected to a plurality of second switches G21 to G26. As described above, the positive terminal of the second battery 15 is connected to the second switches G21, G23, G25 on the positive side and one end of the capacitor C2. The negative terminal of the second battery 15 is connected to the second switches G22, G24, G26 on the negative side and the other end of the capacitor C2.

単相交流電源１７は第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５の充電に用いられる単相の交流電源である。単相交流電源１７は、本実施形態ではＡＣ１００Ｖの商用電源であるが、これに限定されず、例えば２００Ｖの交流電源等であってもよい。単相交流電源１７は、第１のバッテリ１４の負極端子および第２のバッテリ１５の負極端子にコネクタ１６を介して接続される。コネクタ１６は、単相交流電源１７と第１のバッテリ１４の負極端子および第２のバッテリ１５の負極端子との電気的な切断または接続を行う。本実施形態に係る交流電動機駆動システム１において、単相交流電源１７は、第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５を充電する場合に、第１のバッテリ１４の負極端子および第２のバッテリ１５の負極端子と電気的に接続されるが、それ以外の場合（すなわち、交流電動機１１を駆動する場合）は、コネクタ１６によって電気的に切断される。ここで、コネクタ１６は、例えばプラグのように物理的に単相交流電源１７との接続を行うものであってもよいし、例えば制御部３１からの指示に従って単相交流電源１７の電気的な切断または接続を行うものであってもよい。 The single-phase AC power supply 17 is a single-phase AC power supply used for charging the first battery 14 and the second battery 15. The single-phase AC power supply 17 is a commercial power supply of AC 100 V in the present embodiment, but is not limited to this, and may be, for example, a 200 V AC power supply. The single-phase AC power supply 17 is connected to the negative terminal of the first battery 14 and the negative terminal of the second battery 15 via the connector 16. The connector 16 performs electrical disconnection or connection between the single-phase AC power supply 17 and the negative terminal of the first battery 14 and the negative terminal of the second battery 15. In the AC motor drive system 1 according to the present embodiment, the single-phase AC power supply 17 charges the first battery 14 and the second battery 15 when charging the first battery 14 and the second battery 15. In other cases (that is, when the AC motor 11 is driven), the connector 16 is electrically disconnected. Here, the connector 16 may be physically connected to the single-phase AC power supply 17 like a plug, for example, or may be electrically connected to the single-phase AC power supply 17 according to an instruction from the control unit 31, for example. Disconnection or connection may be performed.

なお、本実施形態の交流電動機駆動システム１は、単相交流電源１７からの交流電圧Ｖｓを検出して、検出値を制御部３１に出力する電圧センサ３３を備える。 The AC motor drive system 1 according to the present embodiment includes a voltage sensor 33 that detects the AC voltage Vs from the single-phase AC power supply 17 and outputs the detected value to the control unit 31.

制御部３１は、第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６および第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６を制御して、それぞれをオンまたはオフにする。制御部３１は、コネクタ１６によって単相交流電源１７と接続されている場合に、第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６または第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６の一方について、全てのスイッチをオフにする。ここで、コネクタ１６によって単相交流電源１７と接続されている場合とは、第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５を充電する場合である。また、第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６、第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６のどちらをオフにするかは、単相交流電源１７からの交流電圧Ｖｓの向きに応じて決定される。第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６および第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６のうち、全てのスイッチがオフとされなかった方は、制御部３１によって部分的にオンとされる。なお、第１のバッテリ１４、第２のバッテリ１５の充電についての詳細な説明は後述する。 The control unit 31 controls the first switches G11 to G16 and the second switches G21 to G26 to turn each on or off. When the control unit 31 is connected to the single-phase AC power supply 17 by the connector 16, the control unit 31 turns off all the switches for one of the first switches G11 to G16 or the second switches G21 to G26. Here, the case where the connector 16 is connected to the single-phase AC power supply 17 is a case where the first battery 14 and the second battery 15 are charged. Further, which one of the first switches G11 to G16 and the second switches G21 to G26 is turned off is determined according to the direction of the AC voltage Vs from the single-phase AC power supply 17. Of the first switches G11 to G16 and the second switches G21 to G26, the one that is not turned off is partially turned on by the control unit 31. A detailed description of charging the first battery 14 and the second battery 15 will be given later.

制御部３１は、コネクタ１６によって単相交流電源１７と接続されている場合（すなわち、第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５を充電する場合）に、交流電動機１１の３つ巻線を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの位相および電流値が同じになるように制御する。本実施形態において、制御部３１は、電流センサ３２からの検出値と電圧センサ３３からの検出値とに基づいて、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの波形が交流電圧Ｖｓと同相の正弦波となるようにし、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの電流値が同じになるように制御する。制御部３１が電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの位相および電流値を揃えるように制御することで、交流電動機駆動システム１は、第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５の充電時に、交流電動機１１にトルクが発生しないようにできる。 The control unit 31 flows through the three windings of the AC motor 11 when connected to the single-phase AC power supply 17 by the connector 16 (that is, when charging the first battery 14 and the second battery 15). Control is performed so that the phases and current values of the currents iu, iv, and iw are the same. In the present embodiment, the control unit 31 causes the waveforms of the currents iu, iv, and iw to be sine waves in phase with the AC voltage Vs based on the detection value from the current sensor 32 and the detection value from the voltage sensor 33. And the current values of the currents iu, iv, iw are controlled to be the same. By controlling the control unit 31 so that the phases and current values of the currents iu, iv, and iw are equalized, the AC motor drive system 1 is connected to the AC motor 11 when the first battery 14 and the second battery 15 are charged. Torque is not generated.

図２は、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１で第２のバッテリ１５の充電について説明する図である。図２では交流電動機駆動システム１の構成を簡略化しており、図１の３相の交流電動機１１の１相分を抜き出した交流電動機１１Ａが示されている。第１のインバータ１２は、１相分として、正極側の第１のスイッチＧ１Ｕと負極側の第１のスイッチＧ１Ｌとを備える。また、第２のインバータ１３も、１相分として、正極側の第２のスイッチＧ２Ｕと負極側の第２のスイッチＧ２Ｌとを備える。図２に示されるように、正極側の第１のスイッチＧ１Ｕと負極側の第１のスイッチＧ１Ｌとが接続されているノードにおいて、交流電動機１１Ａの巻線の一端も接続されている。また、正極側の第２のスイッチＧ２Ｕと負極側の第２のスイッチＧ２Ｌとが接続されているノードにおいて、交流電動機１１Ａの巻線の他端も接続されている。なお、図２において、コネクタ１６、制御部３１の図示は省略している。また、図２では、図１と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。 FIG. 2 is a diagram illustrating charging of the second battery 15 in the AC motor drive system 1 according to the present embodiment. In FIG. 2, the configuration of the AC motor drive system 1 is simplified, and an AC motor 11 A obtained by extracting one phase of the three-phase AC motor 11 of FIG. 1 is illustrated. The first inverter 12 includes a positive first switch G1U and a negative first switch G1L as one phase. The second inverter 13 also includes a second switch G2U on the positive electrode side and a second switch G2L on the negative electrode side as one phase. As shown in FIG. 2, one end of the winding of the AC motor 11 A is also connected at a node to which the positive first switch G 1 U and the negative first switch G 1 L are connected. In addition, at the node where the second switch G2U on the positive electrode side and the second switch G2L on the negative electrode side are connected, the other end of the winding of the AC motor 11A is also connected. In FIG. 2, the connector 16 and the control unit 31 are not shown. In FIG. 2, the same elements as those in FIG.

図２において、単相交流電源１７は、コネクタ１６によって電気的に接続されており、交流電圧Ｖｓが正の向き（図１の交流電圧Ｖｓの矢印の向きに電流が流れる状態を指す）である。このとき、制御部３１は、第１のインバータ１２の第１のスイッチＧ１Ｕ，Ｇ１Ｌをともにオフにし、第２のインバータ１３の第２のスイッチＧ２Ｕ，Ｇ２Ｌをオンまたはオフにすることで、第２のバッテリ１５への充電を行う。 In FIG. 2, a single-phase AC power supply 17 is electrically connected by a connector 16, and the AC voltage Vs is in a positive direction (refers to a state in which a current flows in the direction of the arrow of the AC voltage Vs in FIG. 1). . At this time, the control unit 31 turns off both the first switches G1U and G1L of the first inverter 12 and turns on or off the second switches G2U and G2L of the second inverter 13, so that the second The battery 15 is charged.

まず、制御部３１が負極側の第２のスイッチＧ２Ｌをオンにすると、図２の経路Ｒ１で示す向きに電流が流れる。すなわち、単相交流電源１７から、負極側の第１のスイッチＧ１Ｌ、交流電動機１１Ａ、負極側の第２のスイッチＧ２Ｌを通って、単相交流電源１７に戻るように電流が流れる。このとき、交流電動機１１Ａの巻線にエネルギーが蓄えられる。なお、図２の経路Ｒ１で示す向きに電流が流れるとき、制御部３１は正極側の第２のスイッチＧ２Ｕをオフにする。 First, when the control unit 31 turns on the second switch G2L on the negative electrode side, a current flows in a direction indicated by a path R1 in FIG. That is, a current flows from the single-phase AC power source 17 through the first switch G1L on the negative electrode side, the AC motor 11A, and the second switch G2L on the negative electrode side so as to return to the single-phase AC power source 17. At this time, energy is stored in the winding of the AC motor 11A. When the current flows in the direction indicated by the path R1 in FIG. 2, the control unit 31 turns off the second switch G2U on the positive electrode side.

次に、制御部３１が負極側の第２のスイッチＧ２Ｌをオフにすると、図２の経路Ｒ２で示す向きに電流が流れる。すなわち、単相交流電源１７から、負極側の第１のスイッチＧ１Ｌ、交流電動機１１Ａ、正極側の第２のスイッチＧ２Ｕ、第２のバッテリ１５を通って、単相交流電源１７に戻るように電流が流れる。このとき、交流電動機１１Ａの巻線に蓄えられたエネルギーが第２のバッテリ１５に供給されて、第２のバッテリ１５が充電される。なお、図２の経路Ｒ２で示す向きに電流が流れるとき、制御部３１は正極側の第２のスイッチＧ２Ｕをオンまたはオフにする。 Next, when the control unit 31 turns off the second switch G2L on the negative electrode side, a current flows in a direction indicated by a path R2 in FIG. That is, the current flows from the single-phase AC power supply 17 through the first switch G1L on the negative electrode side, the AC motor 11A, the second switch G2U on the positive electrode side, and the second battery 15 to return to the single-phase AC power supply 17. Flows. At this time, the energy stored in the winding of the AC motor 11A is supplied to the second battery 15, and the second battery 15 is charged. When the current flows in the direction indicated by the path R2 in FIG. 2, the control unit 31 turns on or off the second switch G2U on the positive electrode side.

図３は、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１で第１のバッテリ１４の充電について説明する図である。なお、図２と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。 FIG. 3 is a diagram illustrating charging of the first battery 14 in the AC motor drive system 1 according to the present embodiment. The same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図３において、単相交流電源１７は、コネクタ１６によって電気的に接続されており、交流電圧Ｖｓが負の向き（図１の交流電圧Ｖｓの矢印の反対の向きに電流が流れる状態を指す）である。このとき、制御部３１は、第２のインバータ１３の第２のスイッチＧ２Ｕ，Ｇ２Ｌをともにオフにし、第１のインバータ１２の第１のスイッチＧ１Ｕ，Ｇ１Ｌをオンまたはオフにすることで、第１のバッテリ１４への充電を行う。 In FIG. 3, the single-phase AC power supply 17 is electrically connected by a connector 16, and the AC voltage Vs is in a negative direction (refers to a state in which a current flows in a direction opposite to the arrow of the AC voltage Vs in FIG. 1). It is. At this time, the control unit 31 turns off both the second switches G2U and G2L of the second inverter 13 and turns on or off the first switches G1U and G1L of the first inverter 12. The battery 14 is charged.

まず、制御部３１が負極側の第１のスイッチＧ１Ｌをオンにすると、図３の経路Ｒ３で示す向きに電流が流れる。すなわち、単相交流電源１７から、負極側の第２のスイッチＧ２Ｌ、交流電動機１１Ａ、負極側の第１のスイッチＧ１Ｌを通って、単相交流電源１７に戻るように電流が流れる。このとき、交流電動機１１Ａの巻線にエネルギーが蓄えられる。なお、図３の経路Ｒ３で示す向きに電流が流れるとき、制御部３１は正極側の第１のスイッチＧ１Ｕをオフにする。 First, when the control unit 31 turns on the first switch G1L on the negative electrode side, a current flows in a direction indicated by a path R3 in FIG. That is, a current flows from the single-phase AC power source 17 through the second switch G2L on the negative electrode side, the AC motor 11A, and the first switch G1L on the negative electrode side to return to the single-phase AC power source 17. At this time, energy is stored in the winding of the AC motor 11A. Note that when the current flows in the direction indicated by the path R3 in FIG. 3, the control unit 31 turns off the first switch G1U on the positive electrode side.

次に、制御部３１が負極側の第１のスイッチＧ１Ｌをオフにすると、図３の経路Ｒ４で示す向きに電流が流れる。すなわち、単相交流電源１７から、負極側の第２のスイッチＧ２Ｌ、交流電動機１１Ａ、正極側の第１のスイッチＧ１Ｕ、第１のバッテリ１４を通って、単相交流電源１７に戻るように電流が流れる。このとき、交流電動機１１Ａの巻線に蓄えられたエネルギーが第１のバッテリ１４に供給されて、第１のバッテリ１４が充電される。なお、図３の経路Ｒ４で示す向きに電流が流れるとき、制御部３１は正極側の第１のスイッチＧ１Ｕをオンまたはオフにする。 Next, when the control unit 31 turns off the first switch G1L on the negative electrode side, a current flows in a direction indicated by a path R4 in FIG. That is, the current flows from the single-phase AC power source 17 to the single-phase AC power source 17 through the second switch G2L on the negative electrode side, the AC motor 11A, the first switch G1U on the positive electrode side, and the first battery 14. Flows. At this time, the energy stored in the winding of the AC motor 11A is supplied to the first battery 14, and the first battery 14 is charged. When current flows in the direction indicated by the path R4 in FIG. 3, the control unit 31 turns on or off the first switch G1U on the positive electrode side.

図２および図３では１相分について説明したが、３相の交流電動機１１（図１参照）の場合にも複数に展開されるだけであり、制御部３１の制御は同じである。例えば、制御部３１が図２の負極側の第２のスイッチＧ２Ｌをオフにすることは、図１において制御部３１が負極側の第２のスイッチＧ２２，Ｇ２４，Ｇ２６の全てをオフにすることに対応する。また、例えば、制御部３１が図３の負極側の第１のスイッチＧ１Ｌをオンにすることは、図１において制御部３１が負極側の第１のスイッチＧ１２，Ｇ１４，Ｇ１６の全てをオンにすることに対応する。つまり、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１において、制御部３１は、コネクタ１６によって単相交流電源１７と接続されている場合（すなわち、第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５を充電する場合）に、単相交流電源１７からの交流電圧の向きに応じて、複数の第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６または複数の第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６の一方をオフにし、他方について部分的に（つまり、正極側または負極側を）オンにする。 2 and FIG. 3 have been described for one phase, the three-phase AC motor 11 (see FIG. 1) is only developed in plural, and the control of the control unit 31 is the same. For example, when the control unit 31 turns off the second switch G2L on the negative electrode side in FIG. 2, the control unit 31 turns off all of the second switches G22, G24, and G26 on the negative electrode side in FIG. Corresponding to Further, for example, when the control unit 31 turns on the first switch G1L on the negative electrode side in FIG. 3, the control unit 31 turns on all of the first switches G12, G14, and G16 on the negative electrode side in FIG. Corresponding to. That is, in the AC motor drive system 1 according to the present embodiment, the control unit 31 charges the first battery 14 and the second battery 15 when connected to the single-phase AC power supply 17 by the connector 16 (ie, the first battery 14 and the second battery 15). In the case), depending on the direction of the AC voltage from the single-phase AC power supply 17, one of the plurality of first switches G11 to G16 or the plurality of second switches G21 to G26 is turned off, and the other is partially ( That is, the positive electrode side or the negative electrode side) is turned on.

図４（ａ）〜図４（ｄ）は第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５を充電する際の電圧、電流を示す図である。図４（ａ）は単相交流電源１７の交流電圧Ｖｓの変化を示す。図４（ａ）に示されるように、交流電圧Ｖｓは正弦波である。図４（ｂ）は電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの和である電流ｉｚの変化を示す。本実施形態において、制御部３１は電流ｉｚの波形が交流電圧Ｖｓと同相の正弦波となるように制御する。そのため、図４（ｂ）に示される電流ｉｚの波形は、図４（ａ）に示される交流電圧Ｖｓの波形と同じ形状になる。図４（ｃ）の電流ｉｄｃ１１，ｉｄｃ２２は、それぞれコンデンサＣ１，Ｃ２で平滑化される前の充電電流を示す。そして、図４（ｄ）はそれぞれコンデンサＣ１，Ｃ２で平滑化された充電電流である電流ｉｄｃ１，ｉｄｃ２を示し、図１に示される矢印の方向が正であるとする。 FIG. 4A to FIG. 4D are diagrams illustrating voltage and current when charging the first battery 14 and the second battery 15. FIG. 4A shows a change in the AC voltage Vs of the single-phase AC power source 17. As shown in FIG. 4A, the AC voltage Vs is a sine wave. FIG. 4B shows a change in the current iz which is the sum of the currents iu, iv and iw. In the present embodiment, the control unit 31 performs control so that the waveform of the current iz is a sine wave in phase with the AC voltage Vs. Therefore, the waveform of the current iz shown in FIG. 4B has the same shape as the waveform of the AC voltage Vs shown in FIG. Currents idc11 and idc22 in FIG. 4C indicate charging currents before being smoothed by the capacitors C1 and C2, respectively. FIG. 4D shows currents idc1 and idc2, which are charging currents smoothed by capacitors C1 and C2, respectively, and the direction of the arrow shown in FIG. 1 is positive.

ここで、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示されるような電流ｉｚ、電流ｉｄｃ１１，ｉｄｃ２２、電流ｉｄｃ１，ｉｄｃ２を得るために、制御部３１が行う制御について詳細に説明する。上述のように、制御部３１は、３相の交流電動機１１の巻線に流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの検出値（例えば波形や電流値を示す値）を電流センサ３２から取得し、単相交流電源１７の交流電圧Ｖｓの検出値（例えば波形や電圧値を示す値）を電圧センサ３３から取得する。 Here, the control performed by the control unit 31 in order to obtain the current iz, the currents idc11 and idc22, and the currents idc1 and idc2 as shown in FIGS. 4B to 4D will be described in detail. As described above, the control unit 31 acquires detection values (for example, values indicating waveforms and current values) of the currents iu, iv, and iw flowing through the windings of the three-phase AC motor 11 from the current sensor 32, and A detection value (for example, a value indicating a waveform or a voltage value) of the AC voltage Vs of the AC power supply 17 is acquired from the voltage sensor 33.

制御部３１は、第１のバッテリ１４を充電するための充電電流指令ｉｃ１と、第２のバッテリ１５を充電するための充電電流指令ｉｃ２と、を生成する。そして、制御部３１は、充電電流指令ｉｃ１と正規化した単相交流電源１７の交流電圧Ｖｓの積から負の成分のみを抽出した負の交流電動機巻線電流指令ｉｍｒ１と、充電電流指令ｉｃ２と正規化した単相交流電源１７の交流電圧Ｖｓの積から、正の成分のみを抽出した正の交流電動機巻線電流指令ｉｍｒ２と、を計算する。そして、負の交流電動機巻線電流指令ｉｍｒ１と正の交流電動機巻線電流指令ｉｍｒ２との和を３分の１にしたものを３相の交流電動機１１の巻線電流指令ｉｍｒとする。 The control unit 31 generates a charging current command ic1 for charging the first battery 14 and a charging current command ic2 for charging the second battery 15. Then, the control unit 31 extracts a negative AC motor winding current command imr1 obtained by extracting only a negative component from the product of the charging current command ic1 and the normalized AC voltage Vs of the single-phase AC power supply 17, and a charging current command ic2. From the product of the normalized AC voltage Vs of the single-phase AC power supply 17, a positive AC motor winding current command imr2 in which only a positive component is extracted is calculated. Then, the sum of the negative AC motor winding current command imr1 and the positive AC motor winding current command imr2 is set to a winding current command imr of the three-phase AC motor 11.

制御部３１は、３相の交流電動機１１の巻線に流れる各相の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが、それぞれ巻線電流指令ｉｍｒに一致するような、第２のインバータ１３の出力からみた、第１のインバータ１２の出力の相対的な電圧指令である各相巻線印加電圧指令ｖｍｕｒ，ｖｍｖｒ，ｖｍｗｒを求める。そして、制御部３１は、各相巻線の電圧が、各相巻線印加電圧指令ｖｍｕｒ，ｖｍｖｒ，ｖｍｗｒに従うように、第１のインバータ１２、第２のインバータ１３のスイッチを制御する。 The control unit 31 is the first inverter 13 in view of the output of the second inverter 13 such that the currents iu, iv, iw of each phase flowing through the windings of the three-phase AC motor 11 coincide with the winding current command imr. Each phase winding applied voltage command vmur, vmvr, vmwr, which is a relative voltage command of the output of one inverter 12, is obtained. And the control part 31 controls the switch of the 1st inverter 12 and the 2nd inverter 13 so that the voltage of each phase winding may follow each phase winding applied voltage command vmur, vmvr, vmwr.

制御部３１は、以上に説明した制御によって、例えば図４（ｄ）に示されるような電流
であるｉｄｃ１，ｉｄｃ２によって、第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５への充電を行う。 The control part 31 charges the 1st battery 14 and the 2nd battery 15 by idc1 and idc2 which are electric currents as shown by FIG.4 (d) by the control demonstrated above, for example.

ここで、図６を参照して、比較例の交流電動機駆動システム１Ａを示しながら、本実施形態の交流電動機駆動システム１の効果について説明する。なお、図６において図１と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略し、以下では異なる要素についてのみ説明する。 Here, the effects of the AC motor drive system 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 6 while showing the AC motor drive system 1A of the comparative example. In FIG. 6, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only different elements will be described below.

図６は、比較例の交流電動機駆動システム１Ａの構成を示す図である。比較例の交流電動機駆動システム１Ａも、専用の充電器を用いることなく第１のバッテリ１４への充電を可能にするものである。比較例の交流電動機駆動システム１Ａでは、単相交流電源１７に接続された整流ダイオード２２と、電圧クランプ用のスイッチ２３と、電圧クランプ用のダイオード２４と、３相の交流電動機１１の中性点と接続されるスイッチ２５と、を備える。整流ダイオード２２のカソード側は、電圧クランプ用のスイッチ２３を介して、第１のバッテリ１４の正極端子側（高電位側）のノードに接続される。また、整流ダイオード２２のアノード側は、スイッチ２５を介して、交流電動機１１の中性点と接続される。また、ダイオード２４のアノードは整流ダイオード２２のアノード側と接続され、ダイオード２４のカソードは第１のバッテリ１４の正極端子側（高電位側）のノードに接続される。 FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an AC motor drive system 1A of a comparative example. The AC motor drive system 1A of the comparative example also enables charging of the first battery 14 without using a dedicated charger. In the AC motor driving system 1A of the comparative example, the neutral point of the rectifier diode 22 connected to the single-phase AC power source 17, the voltage clamp switch 23, the voltage clamp diode 24, and the neutral point of the three-phase AC motor 11. And a switch 25 connected to each other. The cathode side of the rectifier diode 22 is connected to a node on the positive electrode side (high potential side) of the first battery 14 via a switch 23 for voltage clamping. The anode side of the rectifier diode 22 is connected to the neutral point of the AC motor 11 via the switch 25. The anode of the diode 24 is connected to the anode side of the rectifier diode 22, and the cathode of the diode 24 is connected to the node on the positive terminal side (high potential side) of the first battery 14.

制御部３９は、交流電動機１１の駆動時にはスイッチ２５をオフにするが、第１のバッテリ１４への充電時にはオンにする。また、制御部３９は、第１のバッテリ１４への充電時に、第１のインバータ１２の正極側の第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５、およびスイッチ２３のオン、オフを連動させて切り替える。なお、制御部３９は、第１のバッテリ１４への充電時に、第１のインバータ１２の負極側の第１のスイッチＧ１２，Ｇ１４，Ｇ１６の全てをオフにする。 The controller 39 turns off the switch 25 when the AC motor 11 is driven, but turns it on when charging the first battery 14. Further, the controller 39 switches the first switches G11, G13, G15 and the switch 23 on the positive side of the first inverter 12 in conjunction with each other when the first battery 14 is charged. Note that the controller 39 turns off all of the first switches G12, G14, and G16 on the negative electrode side of the first inverter 12 when the first battery 14 is charged.

第１のバッテリ１４は以下のように充電される。まず、制御部３９によって、スイッチ２５がオンとなる。そして、第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５、およびスイッチ２３がオンとなると、単相交流電源１７の整流電流が、スイッチ２３から正極側の第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５、交流電動機１１の巻線、スイッチ２５を流れて単相交流電源１７に戻る。そのため、交流電動機１１の巻線に整流電圧が印加されてリアクトル電流が増加する。その後、正極側の第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５、およびスイッチ２３がオフとなると、電圧クランプ用のダイオード２４、第１のバッテリ１４、負極側の第１のスイッチＧ１２，Ｇ１４，Ｇ１６、交流電動機１１、スイッチ２５を通る電流の経路ができる。そして、交流電動機１１の巻線に蓄積されたエネルギーが第１のバッテリ１４に供給されて、第１のバッテリ１４が充電される。 The first battery 14 is charged as follows. First, the switch 25 is turned on by the control unit 39. When the first switches G11, G13, G15 and the switch 23 are turned on, the rectified current of the single-phase AC power supply 17 is changed from the switch 23 to the first switches G11, G13, G15 and the AC motor 11 on the positive side. It returns to the single-phase AC power source 17 through the winding and switch 25. Therefore, the rectified voltage is applied to the winding of AC motor 11 and the reactor current increases. After that, when the first switches G11, G13, G15 on the positive electrode side and the switch 23 are turned off, the diode 24 for voltage clamping, the first battery 14, the first switches G12, G14, G16 on the negative electrode side, AC A current path through the electric motor 11 and the switch 25 is formed. Then, the energy accumulated in the windings of the AC motor 11 is supplied to the first battery 14 and the first battery 14 is charged.

しかし、比較例の交流電動機駆動システム１Ａは、第１のバッテリ１４の充電のために、整流ダイオード２２と、電圧クランプ用のスイッチ２３と、電圧クランプ用のダイオード２４と、３相の交流電動機１１の中性点と接続されるスイッチ２５と、を備える必要がある。そのため、これらの回路部品が更なる小型化を妨げとなる可能性がある。また、比較例の交流電動機駆動システム１Ａは、中性点を有する交流電動機にしか適用できないとの制限がある。 However, the AC motor drive system 1 A of the comparative example has a rectifier diode 22, a voltage clamp switch 23, a voltage clamp diode 24, and a three-phase AC motor 11 for charging the first battery 14. It is necessary to provide a switch 25 connected to the neutral point. Therefore, these circuit components may hinder further miniaturization. Moreover, the AC motor drive system 1A of the comparative example is limited to be applicable only to an AC motor having a neutral point.

一方、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、第１のバッテリ１４の充電のための専用の回路部品を有しない。そのため、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は小型化が可能である。また、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、上述のように、中性点が分離された多相のオープン巻線モータである交流電動機１１を備える。そして、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、専用の充電器を用いることなく、商用電源である単相交流電源１７から第１のバッテリ１４および第２のバッテリ１５への充電が可能である。 On the other hand, the AC motor drive system 1 according to the present embodiment does not have a dedicated circuit component for charging the first battery 14. Therefore, the AC motor drive system 1 according to this embodiment can be reduced in size. Moreover, the AC motor drive system 1 according to the present embodiment includes the AC motor 11 that is a multiphase open-winding motor with a neutral point separated as described above. The AC motor drive system 1 according to the present embodiment can charge the first battery 14 and the second battery 15 from the single-phase AC power source 17 that is a commercial power source without using a dedicated charger. is there.

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る交流電動機駆動システム１の概略構成を示すブロック図である。なお、図１と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an AC motor drive system 1 according to the second embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、第１の実施形態とは異なり、ダイオード１８，１９，２０，２１を備える。また、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、第１の実施形態とは異なり、第２のバッテリ１５を備えない。 Unlike the first embodiment, the AC motor drive system 1 according to the present embodiment includes diodes 18, 19, 20, and 21. Further, the AC motor drive system 1 according to the present embodiment does not include the second battery 15 unlike the first embodiment.

ダイオード１８（本発明の第１のダイオードに対応）は複数であって、３相の交流電動機１１の巻線（本発明の巻線に対応）の一端と複数の第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６とが接続されるノードのそれぞれにカソードが接続される。そして、ダイオード１８の全てのアノードは第１のノードＮ１で接続される。また、ダイオード１９（本発明の第２のダイオードに対応）は複数であって、３相の交流電動機１１の巻線の他端と複数の第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６とが接続されるノードのそれぞれにカソードが接続される。そして、ダイオード１９の全てのアノードは第２のノードＮ２で接続される。 There are a plurality of diodes 18 (corresponding to the first diode of the present invention), one end of the winding of the three-phase AC motor 11 (corresponding to the winding of the present invention), and a plurality of first switches G11 to G16. A cathode is connected to each of the nodes to which are connected. All the anodes of the diodes 18 are connected at the first node N1. Further, there are a plurality of diodes 19 (corresponding to the second diode of the present invention), and the nodes connected to the other ends of the windings of the three-phase AC motor 11 and the plurality of second switches G21 to G26 are connected. A cathode is connected to each. All the anodes of the diodes 19 are connected at the second node N2.

ダイオード２０（本発明の第３のダイオードに対応）は、カソードが第１のノードＮ１と接続される。また、ダイオード２１（本発明の第４のダイオードに対応）は、カソードが第２のノードＮ２と接続される。そして、ダイオード２０のアノードと、ダイオード２１のアノードと、負極側の第１のスイッチＧ１２，Ｇ１４，Ｇ１６と、負極側の第２のスイッチＧ２２，Ｇ２４，Ｇ２６と、が第１のバッテリ１４の負極端子と接続される。また、正極側の第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５と、正極側の第２のスイッチＧ２１，Ｇ２３，Ｇ２５と、が第１のバッテリ１４の正極端子と接続される。 The cathode of diode 20 (corresponding to the third diode of the present invention) is connected to first node N1. The diode 21 (corresponding to the fourth diode of the present invention) has a cathode connected to the second node N2. The anode of the diode 20, the anode of the diode 21, the first switches G12, G14, G16 on the negative side, and the second switches G22, G24, G26 on the negative side are the negative electrodes of the first battery 14. Connected to terminal. Also, the first switches G11, G13, G15 on the positive side and the second switches G21, G23, G25 on the positive side are connected to the positive terminal of the first battery 14.

本実施形態に係る交流電動機駆動システム１において、単相交流電源１７は、コネクタ１６によって、第１のノードＮ１および第２のノードＮ２と接続される。 In the AC motor drive system 1 according to the present embodiment, the single-phase AC power supply 17 is connected to the first node N1 and the second node N2 by the connector 16.

本実施形態に係る交流電動機駆動システム１では、以下のような電流経路が生じることによって、第１のバッテリ１４を充電できる。まず、交流電圧Ｖｓが正の向き（図１の交流電圧Ｖｓの矢印の向きに電流が流れる状態を指す）の場合に、単相交流電源１７からの充電電流が、ダイオード１８、交流電動機１１、第２のインバータ１３の正極側の第２のスイッチＧ２１，Ｇ２３，Ｇ２５を通って第１のバッテリ１４に供給されて、ダイオード２１を通って単相交流電源１７に戻る。また、交流電圧Ｖｓが負の向き（図１の交流電圧Ｖｓの矢印の反対の向きに電流が流れる状態を指す）の場合に、単相交流電源１７からの充電電流が、ダイオード１９、交流電動機１１、第１のインバータ１２の正極側の第１のスイッチＧ１１，Ｇ１３，Ｇ１５を通って第１のバッテリ１４に供給されて、ダイオード２０を通って単相交流電源１７に戻る。よって、交流電圧Ｖｓの向きがどちらであっても、第１のバッテリ１４を充電することが可能である。これらの経路は、制御部３１が第１のスイッチＧ１１〜Ｇ１６、第２のスイッチＧ２１〜Ｇ２６を制御することにより生じる。なお、その他の制御部３１による制御については第１実施形態と同じであり説明を省略する。 In the AC motor drive system 1 according to the present embodiment, the first battery 14 can be charged by generating the following current path. First, when the AC voltage Vs is in a positive direction (refers to a state in which a current flows in the direction of the arrow of the AC voltage Vs in FIG. 1), the charging current from the single-phase AC power supply 17 is converted to the diode 18, the AC motor 11, It is supplied to the first battery 14 through the second switches G21, G23, G25 on the positive side of the second inverter 13, and returns to the single-phase AC power source 17 through the diode 21. Further, when the AC voltage Vs is in a negative direction (refers to a state in which a current flows in the direction opposite to the arrow of the AC voltage Vs in FIG. 1), the charging current from the single-phase AC power source 17 is converted to the diode 19 and the AC motor. 11, supplied to the first battery 14 through the first switches G11, G13, G15 on the positive side of the first inverter 12, and returns to the single-phase AC power source 17 through the diode 20. Therefore, it is possible to charge the first battery 14 regardless of the direction of the AC voltage Vs. These paths are generated when the control unit 31 controls the first switches G11 to G16 and the second switches G21 to G26. The control by the other control unit 31 is the same as in the first embodiment, and a description thereof is omitted.

本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、第１実施形態の第２のバッテリ１５が第１のバッテリ１４と一体化しているので、さらに充電効率を高めることができる。本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、第１の実施形態と比較してダイオード１８，１９，２０，２１の分だけ回路部品が増加するが、充電専用の回路部品であるスイッチ２３等を備える比較例の交流電動機駆動システム１Ａと比べると回路規模の増加が抑えられるため、小型化が可能である。また、本実施形態に係る交流電動機駆動システム１は、中性点が分離された多相のオープン巻線モータである交流電動機１１を備え、専用の充電器を用いることなく第１のバッテリ１４への充電が可能である。 In the AC motor drive system 1 according to this embodiment, since the second battery 15 of the first embodiment is integrated with the first battery 14, the charging efficiency can be further increased. In the AC motor drive system 1 according to the present embodiment, the number of circuit components increases by the amount of the diodes 18, 19, 20, and 21 compared to the first embodiment. Since an increase in circuit scale is suppressed as compared with the AC motor drive system 1A of the comparative example provided, the size can be reduced. The AC motor drive system 1 according to the present embodiment includes an AC motor 11 that is a multiphase open-winding motor with a neutral point separated, and the first battery 14 is used without using a dedicated charger. Can be charged.

本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロック、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックまたは複数のステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明は電気自動車への適用に限定されるものではないが、例えば第１の実施形態に係る交流電動機駆動システム１を２つのバッテリを搭載した電気自動車に適応する場合、最高速度を高めることができるとともに、専用の充電器を用いずに商用電源による充電が可能になる。また、上記の実施形態において、制御部３１が電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、単相交流電源１７の交流電圧Ｖｓと同相の正弦波とすることは、単相交流電源１７の高調波抑制の効果も生じ得る。 Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each block, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and multiple blocks or multiple steps can be combined or divided into one It is. In addition, the present invention is not limited to application to an electric vehicle. For example, when the AC motor drive system 1 according to the first embodiment is applied to an electric vehicle equipped with two batteries, the maximum speed is increased. In addition, charging with a commercial power source is possible without using a dedicated charger. Moreover, in said embodiment, the control part 31 makes the electric current iu, iv, iw the sine wave of the same phase as the alternating voltage Vs of the single phase alternating current power supply 17, and the effect of harmonic suppression of the single phase alternating current power supply 17 Can also occur.

１交流電動機駆動システム
１Ａ交流電動機駆動システム
１１交流電動機
１１Ａ交流電動機
１２第１のインバータ
１３第２のインバータ
１４第１のバッテリ
１５第２のバッテリ
１６コネクタ
１７単相交流電源
１８ダイオード
１９ダイオード
２０ダイオード
２１ダイオード
２２整流ダイオード
２３スイッチ
２４ダイオード
２５スイッチ
３１制御部
３２電流センサ
３３電圧センサ
３９制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC motor drive system 1A AC motor drive system 11 AC motor 11A AC motor 12 1st inverter 13 2nd inverter 14 1st battery 15 2nd battery 16 Connector 17 Single phase AC power supply 18 Diode 19 Diode 20 Diode 21 Diode 22 Rectifier diode 23 Switch 24 Diode 25 Switch 31 Control unit 32 Current sensor 33 Voltage sensor 39 Control unit

Claims

An AC motor having windings;
A first inverter having a first switch connected to one end of the winding;
A second inverter having a second switch connected to the other end of the winding;
A first battery connected to the first switch;
A second battery connected to the second switch;
A connector for connecting a negative electrode terminal of the first battery and a negative electrode terminal of the second battery to a single-phase AC power source;
An AC motor drive system comprising: a control unit that controls the first switch and the second switch.

An AC motor having windings;
A first inverter having a first switch connected to one end of the winding;
A second inverter having a second switch connected to the other end of the winding;
A first battery connected to the first switch and the second switch;
A first diode to which one end of the winding and the cathode are connected;
A second diode to which the other end of the winding and the cathode are connected;
An anode of the first diode and a third diode having a cathode connected at a first node;
An anode of the second diode and a fourth diode having a cathode connected at a second node;
A connector for connecting the first node and the second node to a single-phase AC power source;
A controller that controls the first switch and the second switch,
The AC motor drive system, wherein an anode of the third diode and an anode of the fourth diode are connected to a negative terminal of the first battery.

When the control unit is connected to the single-phase AC power source by the connector, the control unit switches one of the first switch and the second switch according to the direction of the AC voltage from the single-phase AC power source. The AC motor drive system according to claim 1 or 2, wherein at least the first battery is charged by turning off and partially turning on the other.

The AC motor has a plurality of the windings electrically separated from each other,
When the control unit is connected to the single-phase AC power supply by the connector, the control unit includes the first switch and the second switch so that phases and current values of currents flowing through the windings are the same. The AC motor drive system according to any one of claims 1 to 3, wherein the switch is controlled.