JP2020058177A - Charging control method and charging control device - Google Patents

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菅野　雄一郎
Yuichiro Sugano
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Abstract

To avoid increase in size and cost of a filter for suppressing influences of noise generated when a switching element is operated at charging in a case where the switching element included in an inverter for driving a motor is used also as a switching element for charging an AC power.SOLUTION: When a motor (3) is driven, the motor (3) and an inverter (2) are connected with each other to control a switching element of the inverter (2) to operate at a predetermined switching frequency. When a battery (1) is charged, the motor (3) and the inverter (2) are disconnected, and the inverter (2) and an external power supply terminal (22) are connected with each other to control the switching element of the inverter (2) to operate at a switching frequency higher than that at driving the motor.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、充電制御方法および充電制御装置に関する。   The present invention relates to a charge control method and a charge control device.

特許文献１では、車載のバッテリを外部電源から供給される交流電力により充電可能な電動車両において、モータ駆動用のインバータが備えるスイッチング素子を上記交流電力の充電用スイッチング素子として兼用する充電装置が開示されている。この充電装置は、充電時にスイッチング素子を動作させる際に発生するノイズの影響が外部電源に及ぶことを抑制するためのフィルタ等を備えている。   Patent Literature 1 discloses an electric vehicle in which a battery mounted on a vehicle can be charged with AC power supplied from an external power supply, in which a switching device provided in a motor driving inverter is also used as a switching element for charging the AC power. Have been. This charging device includes a filter or the like for suppressing the influence of noise generated when operating the switching element during charging from affecting an external power supply.

特許第５８７４９９０号公報Japanese Patent No. 5874990

ところで、上記のようなノイズを抑制するフィルタ等は、一般的に抑制対象のノイズの周波数が低いほど大型化、高コスト化する。また、スイッチング素子の動作に応じて発生するノイズの周波数は、当該素子のスイッチング周波数に依存する。   By the way, filters and the like for suppressing noise as described above generally increase in size and cost as the frequency of noise to be suppressed is lower. Further, the frequency of noise generated according to the operation of the switching element depends on the switching frequency of the element.

このため、例えば充電時にモータ駆動時よりも低いスイッチング周波数でスイッチング素子を動作させる場合には、当該スイッチング周波数に依存して発生するノイズの周波数に対応して、上記フィルタ等が大型化、高コスト化してしまうという問題がある。   Therefore, for example, when the switching element is operated at a lower switching frequency during charging than during motor driving, the filter and the like are increased in size and cost in accordance with the frequency of noise generated depending on the switching frequency. There is a problem that it becomes.

本発明は、モータ駆動用のインバータが備えるスイッチング素子を交流電力の充電用スイッチング素子として兼用する場合において、充電時にスイッチング素子を動作させる際に発生するノイズの影響を抑制するためのフィルタが大型化、高コスト化することを回避することができる技術を提供することを目的とする。   According to the present invention, when a switching element included in a motor driving inverter is also used as a switching element for charging AC power, a filter for suppressing the influence of noise generated when the switching element is operated during charging is enlarged. It is an object of the present invention to provide a technique capable of avoiding an increase in cost.

本発明による充電制御方法は、バッテリと、モータと、バッテリの直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータとを備える車両において、外部電源端子をさらに備え、インバータが当該外部電源端子に供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給する充電制御方法である。この充電制御方法は、モータを駆動する時には、モータとインバータとを接続してインバータのスイッチング素子が所定のスイッチング周波数で動作するように制御する。そして、バッテリを充電する時には、モータとインバータとの接続を遮断するとともにインバータと外部電源端子とを接続してインバータのスイッチング素子がモータを駆動する時よりも高いスイッチング周波数で動作するように制御する。   The charging control method according to the present invention, in a vehicle including a battery, a motor, and an inverter that converts DC power of the battery into AC power and supplies the AC power to the motor, further includes an external power supply terminal, and the inverter is connected to the external power supply terminal. This is a charging control method in which supplied AC power is converted into DC power and supplied to a battery. According to this charging control method, when driving the motor, the motor and the inverter are connected to control the switching element of the inverter to operate at a predetermined switching frequency. When charging the battery, the connection between the motor and the inverter is cut off and the inverter is connected to the external power supply terminal to control the switching element of the inverter to operate at a higher switching frequency than when the motor is driven. .

本発明によれば、充電時におけるインバータのスイッチング素子がモータ駆動時よりも高いスイッチング周波数で動作するように制御するので、モータ駆動用のインバータが備えるスイッチング素子を交流電力の充電用スイッチング素子として兼用する場合において、充電時にスイッチング素子を動作させる際に発生するノイズの影響を抑制するためのフィルタが大型化、高コスト化することを回避することができる。   According to the present invention, the switching element of the inverter at the time of charging is controlled to operate at a higher switching frequency than at the time of driving the motor, so that the switching element of the inverter for driving the motor is also used as a switching element for charging AC power. In such a case, it is possible to avoid an increase in size and cost of a filter for suppressing the influence of noise generated when the switching element is operated during charging.

図１は、一実施形態のモータ制御システムの構成を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a motor control system according to an embodiment. 図２は、一実施形態の充電制御方法を説明するタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart illustrating a charging control method according to one embodiment. 図３は、一実施形態のスイッチング素子（パワー半導体素子）の静特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating static characteristics of a switching element (power semiconductor element) according to one embodiment. 図４は、変形例１のモータ制御システムの構成を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a motor control system according to a first modification. 図５は、変形例２のモータ制御システムの構成を示す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a motor control system according to a second modification.

［一実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る充電制御装置２１が適用されるモータ制御システム１００の構成例を示す制御ブロック図である。 [One embodiment]
FIG. 1 is a control block diagram illustrating a configuration example of a motor control system 100 to which a charge control device 21 according to an embodiment of the present invention is applied.

モータ制御システム１００は、充電制御装置２１（以下、単に「充電装置２１」と称する）を備え、バッテリ１を電力源としてモータ３を駆動するとともに、外部の交流電源１９から供給される電力を用いてバッテリ１を充電することができるシステムである。モータ制御システム１００は、例えば、ハイブリッド車両や電気自動車などに適用される。   The motor control system 100 includes a charging control device 21 (hereinafter, simply referred to as “charging device 21”), drives the motor 3 using the battery 1 as a power source, and uses electric power supplied from an external AC power supply 19. This is a system that can charge the battery 1 by using the system. The motor control system 100 is applied to, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle.

図示のように、本実施形態のモータ制御システム１００は、主として、バッテリ１と、インバータ２と、モータ３と、平滑コンデンサ６と、リレー７、１４、１６と、リアクトル１５と、ＥＭＩフィルタ１７と、フィルタコンデンサ１８と、ＤＣＤＣコンバータ２０と、駆動回路１０と、制御回路１１と、車両コントローラ１２と、を備えて構成される。   As illustrated, the motor control system 100 of the present embodiment mainly includes a battery 1, an inverter 2, a motor 3, a smoothing capacitor 6, relays 7, 14, 16, a reactor 15, an EMI filter 17, , A filter capacitor 18, a DCDC converter 20, a drive circuit 10, a control circuit 11, and a vehicle controller 12.

バッテリ１は、高電圧バッテリであって、インバータ２を介してモータ３に電力を供給する電源として機能する。換言すれば、バッテリ１は、インバータ２に直流電源を供給する直流電源として機能する。   The battery 1 is a high-voltage battery and functions as a power supply that supplies power to the motor 3 via the inverter 2. In other words, the battery 1 functions as a DC power supply that supplies DC power to the inverter 2.

インバータ２は、後述する制御回路１１で生成されるスイッチング信号（ＰＷＭ信号）に応じて、バッテリ１からの直流電力を３相交流電力に変換してモータ３に供給する。また、インバータ２は、制御回路１１で生成されるスイッチング信号に応じて、交流電源１９からの単相交流電力を直流電力に変換してバッテリ１に供給する。インバータ２は、直流電力と交流電力の間の電力変換を行うためのパワーモジュール１３により構成される。なお、インバータ２のバッテリ１側には、当該インバータ２の出力或いは入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ６が配置される。   The inverter 2 converts DC power from the battery 1 into three-phase AC power and supplies it to the motor 3 according to a switching signal (PWM signal) generated by a control circuit 11 described later. The inverter 2 converts single-phase AC power from the AC power supply 19 into DC power and supplies the DC power to the battery 1 in accordance with the switching signal generated by the control circuit 11. The inverter 2 includes a power module 13 for performing power conversion between DC power and AC power. A smoothing capacitor 6 for smoothing the output or input voltage of the inverter 2 is arranged on the battery 1 side of the inverter 2.

各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のパワーモジュール１３は、上アームの３相のパワー半導体素子（スイッチング素子）Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５と、下アームの３相のパワー半導体素子Ｔｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６と、を備える。なお、各パワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、例えば、ゲートにＳｉ（シリコン）−ＭＯＳＦＥＴを組み込んだＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）により構成されるが、他にも、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、及びＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）などを用いてもよい。また、各パワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６には、逆並列にダイオードＤ１〜Ｄ６が接続されている。そして、パワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、駆動回路１０が後述する制御回路１１からスイッチング信号としてのＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）信号を受信すると、駆動回路１０によって当該ＰＷＭ信号に応じたディーティー比で開閉される。すなわち、パワーモジュール１３は、制御回路１１によるＰＷＭ信号に基づいたスイッチング制御に従って制御される。   The power module 13 of each phase (U-phase, V-phase, W-phase) includes three-phase power semiconductor elements (switching elements) Tr1, Tr3, Tr5 of the upper arm and three-phase power semiconductor elements Tr2, Tr4 of the lower arm. , Tr6. Each of the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 is constituted by, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) in which a Si (silicon) -MOSFET is incorporated in a gate. Turn-Off thyristor) may be used. Further, diodes D1 to D6 are connected in antiparallel to the power semiconductor elements Tr1 to Tr6. When the drive circuit 10 receives a PWM (Pulse Wide Modulation) signal as a switching signal from the control circuit 11 described later, the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 open and close at a duty ratio according to the PWM signal. Is done. That is, the power module 13 is controlled according to the switching control based on the PWM signal by the control circuit 11.

これにより、インバータ２は、モータ３にトルク指令値Ｔ*に応じたモータ駆動力を発生させるとともに、交流電源１９からの単相交流電力を所望のスイッチング周波数で直流電力に変換して、バッテリ１に供給することができる。本実施形態にかかるインバータ２の動作に関する詳細は図２等を参照して後述する。   Thereby, the inverter 2 generates a motor driving force corresponding to the torque command value T * in the motor 3, converts the single-phase AC power from the AC power supply 19 into DC power at a desired switching frequency, and Can be supplied to Details regarding the operation of the inverter 2 according to the present embodiment will be described later with reference to FIG.

リレー１４は、インバータ２とモータ３とを結線する３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のラインのそれぞれに設けられ、インバータ２とモータ３との間を導通させる状態（オン状態）、および、これらを電気的に遮断する状態（オフ状態）が切り替わるように開閉する。なお、本実施形態のリレー１４は、３相全てのそれぞれ設けられているがこれに限られない。リレー１４は、後述する充電モード時にモータ３にトルクを発生させないために設けられるので、インバータ２から出力される電流がモータ３を介して再びインバータ２に戻るような電流経路（電流パス）が形成されないことを前提に任意の２相に設けられる構成であってもよい。   The relay 14 is provided on each of three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) lines that connect the inverter 2 and the motor 3, and establishes conduction between the inverter 2 and the motor 3 (on state). Further, they are opened and closed so that a state in which these are electrically cut off (off state) is switched. The relay 14 of the present embodiment is provided for all three phases, but is not limited to this. The relay 14 is provided so as not to generate torque in the motor 3 in a charging mode described later, so that a current path (current path) is formed such that the current output from the inverter 2 returns to the inverter 2 via the motor 3 again. The configuration may be provided in any two phases on the premise that it is not performed.

リレー１６は、インバータ２と交流電源１９とを結線する３相の内の任意の２相（本実施形態ではＶ相、Ｗ相）のラインにそれぞれ設けられ、インバータと交流電源１９との間を導通させる状態（オン状態）、および、これらを電気的に遮断する状態（オフ状態）が切り替わるように開閉する。   The relays 16 are provided on arbitrary two-phase (V-phase and W-phase in the present embodiment) lines of the three phases that connect the inverter 2 and the AC power supply 19, and connect the inverter and the AC power supply 19. It is opened and closed so as to switch between a conductive state (ON state) and a state in which these are electrically disconnected (OFF state).

すなわち、リレー１４、１６のオン／オフを切り替えることにより、モータ制御システム１００の動作モードとして、インバータ２が出力する三相交流電力をモータ３に供給するモータ駆動モード（リレー１４：オン、リレー１６：オフ）と、交流電源１９が出力する単相交流電力をインバータ２に出力する充電モード（リレー１４：オフ、リレー１６：オン）とを切替えることができる。なお、本実施形態のリレー１４、１６の開閉は、車両コントローラ１２からのリレー駆動信号によって制御可能に構成される。   That is, by switching on / off of the relays 14 and 16, a motor drive mode for supplying the three-phase AC power output from the inverter 2 to the motor 3 as an operation mode of the motor control system 100 (relay 14: on, relay 16 : Off) and a charging mode (relay 14: off, relay 16: on) in which the single-phase AC power output from the AC power supply 19 is output to the inverter 2. The opening and closing of the relays 14 and 16 of the present embodiment can be controlled by a relay drive signal from the vehicle controller 12.

さらに、リレー７は、車両コントローラ１２からのリレー駆動信号に応じて、バッテリ１とインバータ２との間を導通させる状態（オン状態）、及びこれらの間を電気的に遮断する状態（オフ状態）が切り替わるように開閉する。特に、リレー７は、充電モード時に車両コントローラ１２からのオフ指令信号を受けると、バッテリ１とインバータ２との間を電気的に遮断するように開放する。   Further, the relay 7 is in a state of conducting between the battery 1 and the inverter 2 (on state) and in a state of electrically disconnecting between them (off state) in response to a relay drive signal from the vehicle controller 12. Open and close so that switches. In particular, when receiving an off command signal from vehicle controller 12 in the charging mode, relay 7 opens so as to electrically disconnect between battery 1 and inverter 2.

ＤＣＤＣコンバータ２０は、インバータ２からの直流電力を整流して、バッテリ１に供給する。より具体的には、ＤＣＤＣコンバータ２０は、リレー７がオフ状態となる充電モード時において、インバータ２からの直流電力（例えば４００Ｖ）をバッテリ１を充電するのに適した電圧（例えば３００Ｖ）に降圧して、バッテリ１に供給する。なお、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ２０は非絶縁型であって、入力側と出力側が固定された片方向タイプを採用するものとするが、これに限られない。例えば、絶縁型であって、入力側と出力側を入れ替え可能な双方向タイプのＤＣＤＣコンバータ２０を採用してもよい。この場合は、例えば、モータ３を駆動していない状態において、換言すればモータ駆動モードが選択されていない場合において、バッテリ１の電力を、よりノイズが抑制された状態で交流電源１９に回生させることもできる。   The DCDC converter 20 rectifies the DC power from the inverter 2 and supplies the DC power to the battery 1. More specifically, DCDC converter 20 reduces the DC power (for example, 400 V) from inverter 2 to a voltage (for example, 300 V) suitable for charging battery 1 in the charging mode in which relay 7 is turned off. Then, the battery 1 is supplied to the battery 1. Note that the DCDC converter 20 of the present embodiment is a non-insulated type and employs a one-way type in which the input side and the output side are fixed, but is not limited thereto. For example, you may employ | adopt the bidirectional type DCDC converter 20 which is an insulation type and can switch an input side and an output side. In this case, for example, in a state where the motor 3 is not driven, in other words, when the motor drive mode is not selected, the power of the battery 1 is regenerated to the AC power supply 19 in a state where noise is suppressed. You can also.

リアクトル１５、フィルタコンデンサ１８、ＥＭＩフィルタ（Electro Magnetic Interference filter；電磁障害除去フィルタ）１７は、上述の充電モードにおいて、特にインバータ２が有するスイッチング素子がスイッチングすることに起因して発生するノイズの影響が交流電源１９に及ぶことを抑制するために設けられる。換言すれば、本実施形態の充電装置２１は、インバータ２で発生するノイズを除去するために、インバータ２と商用電源１９との間において、リアクトル１５およびフィルタコンデンサ１８で構成されるいわゆるＬ−Ｃフィルタと、ＥＭＩフィルタ１７とからなるノイズ除去回路を備える。より詳細には、本実施形態の充電装置２１は、リレー１６の後段おいて、Ｗ相のラインに設けられたリアクトル１５、Ｗ相とＶ相とのライン間に設けられたフィルタコンデンサ１８、及び、Ｗ相のラインとＶ相のラインとに挿入されたＥＭＩフィルタ１７が、リレー１６側から順に配置されて構成されたノイズ除去回路を備えている。   The reactor 15, the filter capacitor 18, and the EMI filter (Electro Magnetic Interference filter) 17 are affected by noise generated due to switching of the switching element of the inverter 2 in the above-described charging mode. It is provided in order to suppress reaching to the AC power supply 19. In other words, the charging device 21 of the present embodiment is a so-called LC configured by the reactor 15 and the filter capacitor 18 between the inverter 2 and the commercial power supply 19 in order to remove noise generated in the inverter 2. A noise removing circuit including a filter and an EMI filter 17 is provided. More specifically, the charging device 21 of the present embodiment includes a reactor 15 provided on the W-phase line, a filter capacitor 18 provided between the W-phase and V-phase lines, , An EMI filter 17 inserted in the W-phase line and the V-phase line is provided with a noise removing circuit arranged and arranged in order from the relay 16 side.

車両コントローラ１２は、モータ駆動モードでは、リレー１４、１６にオン／オフを指令するリレー駆動信号（リレー１４：オン、リレー１６：オフとするオン／オフ指令信号）を送信するとともに、ドライバによるアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）に応じたトルク指令値Ｔ*を制御回路１１に出力する。   In the motor drive mode, the vehicle controller 12 transmits a relay drive signal for instructing the relays 14 and 16 to turn on / off (relay 14: on, relay 16: an on / off command signal for turning off), and controls the accelerator by the driver. A torque command value T * corresponding to the pedal operation amount (accelerator operation amount) is output to the control circuit 11.

また、車両コントローラ１２は、充電モードでは、リレー１４、１６にオン／オフを指令するリレー駆動信号（リレー１４：オフ、リレー１６：オンとするオン／オフ指令信号）を送信するとともに、交流電源１９の交流電力をバッテリ１に供給するための直流電力に変換するようにインバータ２を制御するトリガとなる充電指令を制御回路１１に出力する。   In the charging mode, the vehicle controller 12 transmits a relay drive signal for commanding the relays 14 and 16 to be turned on / off (a relay 14: off, a relay 16: an on / off command signal for turning on), and the AC power supply. A charge command is output to the control circuit 11 as a trigger for controlling the inverter 2 so as to convert the 19 AC power into DC power for supplying to the battery 1.

制御回路１１は、インバータ２が備えるパワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の駆動を制御する制御回路である。本実施形態の制御回路１１の構成は、ＣＰＵ等の各種演算・制御装置、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の各種記憶装置、並びに入出力インターフェース等を備える１又は２以上のコントローラにより実現される。   The control circuit 11 is a control circuit that controls driving of the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 included in the inverter 2. The configuration of the control circuit 11 of the present embodiment is realized by one or two or more controllers including various arithmetic and control devices such as a CPU, various storage devices such as a ROM and a RAM, and an input / output interface.

制御回路１１は、リレー１４がオン状態（閉状態）で、且つリレー１６がオフ状態（開状態）であるモータ駆動モード時には、レゾルバ４等の回転位置検出器から取得されるモータ３の回転子位置、電流センサ５から取得されるインバータ２の出力電流、駆動回路１０から取得されるインバータ２のバッテリ１側（入力側）の直流電圧値（インバータ電圧）、および、車両コントローラ１２からのトルク指令値Ｔ*に基づいて、公知のいわゆる電流フィードバック制御（電流制御系）により、モータ３に所望のトルクを出力させるためのスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を生成する。   In the motor drive mode in which the relay 14 is in the on state (closed state) and the relay 16 is in the off state (open state), the control circuit 11 controls the rotor of the motor 3 obtained from the rotational position detector such as the resolver 4. The position, the output current of the inverter 2 obtained from the current sensor 5, the DC voltage value (inverter voltage) on the battery 1 side (input side) of the inverter 2 obtained from the drive circuit 10, and the torque command from the vehicle controller 12. Based on the value T *, a switching signal (PWM signal) for causing the motor 3 to output a desired torque is generated by a known so-called current feedback control (current control system).

また、制御回路１１は、リレー１４がオフ状態（開状態）で、且つリレー１６がオン状態（閉状態）である充電モード時には、駆動回路１０から取得されるインバータ２のバッテリ１側（出力側）の直流電圧値（インバータ電圧）、電流センサ５から取得されるインバータ２への入力電流、および、交流電源１９から入力される交流電源の電圧値に基づいて、バッテリ１へ供給する電圧およびインバータ２への入力電流を所望の値に制御するためのスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を生成する。この際、制御回路１１は、交流電力から入力される電力（皮相電力）に対するインバータ２への入力電力（有効電力）の入力力率が１、すなわちインバータ２への入力電流が正弦波となるように上記のＰＷＭ信号を制御することが好ましい。これにより、交流電源１９からの電力を効率よく取りだしてバッテリ１へ供給できるとともに、無効電力に起因する高調波成分が生成されることを抑制することができる。インバータ２がこのように制御されることで、充電モード時において、交流電源１９側へ上記高調波成分に起因するノイズが伝搬されることを抑制することができる。   Further, in the charging mode in which the relay 14 is in the off state (open state) and the relay 16 is in the on state (closed state), the control circuit 11 controls the battery 2 (output side) of the inverter 2 obtained from the drive circuit 10. ), The input current to the inverter 2 obtained from the current sensor 5, and the voltage of the AC power supply input from the AC power supply 19, and the voltage supplied to the battery 1 and the inverter. 2 generates a switching signal (PWM signal) for controlling the input current to 2 to a desired value. At this time, the control circuit 11 sets the input power factor of the input power (active power) to the inverter 2 with respect to the power (apparent power) input from the AC power to 1, that is, the input current to the inverter 2 becomes a sine wave. It is preferable to control the above-mentioned PWM signal. Thus, the power from the AC power supply 19 can be efficiently taken out and supplied to the battery 1, and the generation of harmonic components due to the reactive power can be suppressed. By controlling the inverter 2 in this way, it is possible to suppress the propagation of noise caused by the harmonic components to the AC power supply 19 in the charging mode.

駆動回路１０は、制御回路１１からのＰＷＭ信号に応じてインバータ２が備えるパワーモジュール１３を駆動する駆動回路である。駆動回路１０は、インバータ電圧検出部と、パワーモジュール１３が有するパワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための一般的な回路（ゲートドライブ回路）と、ゲートドライブ回路を介してパワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のゲートに電圧を印加するための電源とを含んで構成される。なお、インバータ電圧検出部が検出した直流電圧（インバータ電圧）は、制御回路１１に送信される。   The drive circuit 10 is a drive circuit that drives the power module 13 included in the inverter 2 according to the PWM signal from the control circuit 11. The drive circuit 10 includes an inverter voltage detector, a general circuit (gate drive circuit) for driving the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 included in the power module 13, and the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 via the gate drive circuit. And a power supply for applying a voltage to the gates of the two. The DC voltage (inverter voltage) detected by the inverter voltage detector is transmitted to the control circuit 11.

なお、本実施形態の充電装置２１は、インバータ２と、駆動回路１０と、制御回路１１と、リレー１４、１６と、リアクトル１５と、フィルタコンデンサ１８と、ＥＭＩフィルタ１７と、外部電源端子２２とを主に含んで構成される。   Note that the charging device 21 of the present embodiment includes the inverter 2, the drive circuit 10, the control circuit 11, the relays 14, 16, the reactor 15, the filter capacitor 18, the EMI filter 17, the external power supply terminal 22, Is mainly comprised.

外部電源端子２２は、充電装置２１と、充電装置２１の外部に存在する交流電源１９とを電気的に接続するために構成される。   The external power supply terminal 22 is configured to electrically connect the charging device 21 and the AC power supply 19 existing outside the charging device 21.

そして、外部電源端子２２に接続される外部電源としての交流電源１９は、上述のとおり、充電装置２１の外部に配置された単相交流電源であって、例えば一般的な商用電源である。   The AC power supply 19 as an external power supply connected to the external power supply terminal 22 is a single-phase AC power supply arranged outside the charging device 21 as described above, and is, for example, a general commercial power supply.

以上のとおり、本実施形態のモータ制御システム１００は、バッテリ１を電力源としてモータ３を駆動するモータ駆動モードと、外部の交流電源１９を電力源としてバッテリ１を充電する充電モードとの双方を実現可能に構成される。換言すれば、本実施形態の充電装置２１は、モータ制御システム１００において、モータ３を駆動するために構成されるインバータ２を共有して、外部の交流電源１９から得る交流電力を直流電力に変換してバッテリ１を充電可能に構成される。   As described above, the motor control system 100 according to the present embodiment performs both the motor drive mode in which the motor 3 is driven by using the battery 1 as a power source and the charging mode in which the battery 1 is charged by using the external AC power supply 19 as a power source. It is configured to be feasible. In other words, the charging device 21 of the present embodiment converts the AC power obtained from the external AC power supply 19 into the DC power by sharing the inverter 2 configured to drive the motor 3 in the motor control system 100. Thus, the battery 1 can be charged.

続いて、図２を参照して、各動作モード（モータ駆動モード、充電モード）時における充電制御装置２１の動作について説明する。充電制御装置２１が備える車両コントローラ１２および制御回路１１は、以下のように動作するようにプログラムされている。   Next, the operation of the charge control device 21 in each operation mode (motor drive mode, charge mode) will be described with reference to FIG. The vehicle controller 12 and the control circuit 11 included in the charge control device 21 are programmed to operate as follows.

図２は、各動作モード時における充電制御装置２１の動作を説明するための図である。横軸は時間を表し、縦軸は上から順に、動作モード、リレー１４（モータ３−インバータ２間）の開閉状態、リレー１６（インバータ２−外部電源端子２２間）の開閉状態、および、インバータ２のスイッチング周波数を示している。   FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the charging control device 21 in each operation mode. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents, in order from the top, the operation mode, the open / closed state of relay 14 (between motor 3 and inverter 2), the open / closed state of relay 16 (between inverter 2 and external power supply terminal 22), and the inverter. 2 is shown.

まず、モータ駆動モード時の動作について説明する。リレー１４が閉（オン）状態で且つリレー１６が開（オフ）状態となることによりモータ３とインバータ２との間が導通すると、モータ駆動モードが開始される（図２中の「運転開始」を参照）。モータ駆動モードでは、トルク指令値Ｔ＊に応じて、レゾルバ４が取得するモータ３の回転子位置と電流センサ５が取得するインバータ２の出力電流とをフィードバックして所望のトルクを出力するようにモータ３の駆動を制御する。この際、インバータ２が備えるパワーモジュール１３のスイッチング周波数は、モータ３に所望のトルクを発生させつつも、モータ３やインバータ２の損失増加を抑制する観点から、一般的に数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度で動作するように制御される（本実施形態では図示する通り１０ｋＨｚで制御されるものとする）。   First, the operation in the motor drive mode will be described. When the relay 14 is closed (on) and the relay 16 is open (off) and the connection between the motor 3 and the inverter 2 is conducted, the motor drive mode is started (“start operation” in FIG. 2). See). In the motor drive mode, a desired torque is output by feeding back the rotor position of the motor 3 obtained by the resolver 4 and the output current of the inverter 2 obtained by the current sensor 5 according to the torque command value T *. The driving of the motor 3 is controlled. At this time, the switching frequency of the power module 13 included in the inverter 2 is generally about several kHz to 10 kHz from the viewpoint of suppressing a loss increase of the motor 3 and the inverter 2 while generating a desired torque in the motor 3. It is controlled to operate (in the present embodiment, it is controlled at 10 kHz as shown).

次に、充電モード時の動作について説明する。制御回路１１に充電指令が入力され、リレー１４が開（オフ）状態で且つリレー１６が閉（オン）状態となることによりインバータ２と交流電源１９との間が導通すると、充電モードが開始される（図２中の「充電開始」を参照）。   Next, the operation in the charging mode will be described. When a charging command is input to the control circuit 11 and the relay 14 is opened (off) and the relay 16 is closed (on), thereby conducting between the inverter 2 and the AC power supply 19, the charging mode is started. (Refer to “Charge start” in FIG. 2).

ここで、充電モード時においても、インバータ２をモータ駆動モード時と同様のスイッチング周波数で駆動すると次のような問題が生じる。すなわち、充電装置２１が有するノイズ除去回路を構成するフィルタ等（リアクトル１５、フィルタコンデンサ１８、及び、ＥＭＩフィルタ１７）は、除去（抑制）する対象の周波数が小さいほどサイズが大きいものになる。また、該ノイズ除去回路が抑制する対象のノイズ周波数は、原則としてインバータ２のスイッチング周波数に対応する。したがって、インバータ２をモータ駆動モード時と同様の１０ｋＨｚ程度のスイッチング周波数で駆動すると、ノイズ除去回路を構成するフィルタ等に要求されるサイズが大きくなってしまう。   Here, even in the charging mode, if the inverter 2 is driven at the same switching frequency as in the motor driving mode, the following problem occurs. That is, filters and the like (reactor 15, filter capacitor 18, and EMI filter 17) constituting the noise removal circuit included in charging device 21 have a larger size as the frequency to be removed (suppressed) is smaller. The noise frequency to be suppressed by the noise elimination circuit corresponds to the switching frequency of the inverter 2 in principle. Therefore, when the inverter 2 is driven at a switching frequency of about 10 kHz, which is the same as that in the motor drive mode, the size required for a filter or the like constituting a noise removing circuit increases.

すなわち、モータ制御システム１００においてモータ駆動モードと充電モードの双方を実現する充電装置２１を構成するに際して、インバータ２と平滑コンデンサ６とから構成される力率改善回路（ＰＦＣ回路）を単純に共有化するだけでは、ノイズ除去回路の構成部品のサイズとコストとが大きくなってしまう。またさらに、ノイズ除去回路の構成部品のサイズが大きくなると、これら部品の温度上昇を抑制するために設けられる多数の放熱フィンが冷媒の流れを阻害するために該冷媒の圧力損失を増大させてしまうという問題も生じさせる。   That is, when configuring the charging device 21 that realizes both the motor driving mode and the charging mode in the motor control system 100, a power factor improvement circuit (PFC circuit) including the inverter 2 and the smoothing capacitor 6 is simply shared. Doing so will increase the size and cost of the components of the noise elimination circuit. Further, when the size of the components of the noise elimination circuit increases, a large number of radiating fins provided to suppress a rise in temperature of these components obstruct the flow of the refrigerant, thereby increasing the pressure loss of the refrigerant. The problem also arises.

そこで、本実施系形態の充電装置２１では、充電モード中におけるインバータ２のスイッチング周波数をモータ駆動モード時よりも高い周波数に設定する。図２では、ノイズ除去回路の構成部材のサイズとコストとを許容できる大きさに抑制できるスイッチング周波数として、スイッチング周波数が６０ｋＨｚに設定された例を示している。なお、スイッチング周波数の上限はパワー半導体の特性に応じて設定され、例えば１００ｋＨｚ等であってもよい。これにより、モータ駆動モードと充電モードの双方を実現する充電装置２１を構成する場合において、ノイズ除去回路の構成部品のサイズとコストとが増大することを抑制することができる。   Therefore, in the charging device 21 of the present embodiment, the switching frequency of the inverter 2 in the charging mode is set to a higher frequency than in the motor driving mode. FIG. 2 shows an example in which the switching frequency is set to 60 kHz as the switching frequency that can suppress the size and cost of the components of the noise elimination circuit to acceptable levels. The upper limit of the switching frequency is set according to the characteristics of the power semiconductor, and may be, for example, 100 kHz. Accordingly, when configuring the charging device 21 that realizes both the motor drive mode and the charging mode, it is possible to suppress an increase in the size and cost of the components of the noise removal circuit.

なお、充電モード中にスイッチング周波数を高めることを考慮して、パワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を上述のＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ（Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴ）よりも高い周波数でスイッチングすることが可能な半導体素子で構成してもよい。具体的には、パワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）やＧａＮ（ガリウムナイトライド）等を用いたパワー半導体素子（例えばＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等）を用いて構成してもよい。   In consideration of increasing the switching frequency during the charging mode, the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 are configured by semiconductor elements capable of switching at a higher frequency than the above-mentioned IGBT or MOSFET (Si-MOSFET). Is also good. Specifically, the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 may be configured using a power semiconductor element (for example, SiC-MOSFET or the like) using SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), or the like.

なお、上述のとおり、充電モード中のスイッチング周波数をモータ駆動モード時よりも高めた場合であっても、交流電源１９からの交流電力を直流電力に変換する際の損失を低く抑えることが可能である。その理由について図３を用いて説明する。   As described above, even when the switching frequency in the charging mode is higher than that in the motor driving mode, it is possible to suppress the loss when converting the AC power from the AC power supply 19 into the DC power. is there. The reason will be described with reference to FIG.

図３は、本実施形態のインバータ２が備えるパワー半導体素子Ｔｒ１からＴｒ６の半導体特性（静特性）の一例を示す図である。横軸は電圧（コレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅ）を示し、縦軸は電流（コレクタ電流Ｉｃ）を示している。また、インバータ２で生じる損失は、流れる電流に電圧を乗じることにより算出される。すなわち、モータ駆動時に生じる損失は、モータ駆動時の最大電流に、対応する電圧（Ｖｃｅ（ｓａｔ）２）を乗じることにより算出することができる。同様に、充電時に生じる損失は、充電時の最大電流に、対応する電圧（Ｖｃｅ（ｓａｔ）１）を乗じることにより算出することができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of semiconductor characteristics (static characteristics) of the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 included in the inverter 2 of the present embodiment. The horizontal axis represents the voltage (collector-emitter voltage Vce), and the vertical axis represents the current (collector current Ic). Further, the loss generated in the inverter 2 is calculated by multiplying the flowing current by the voltage. That is, the loss that occurs during motor driving can be calculated by multiplying the maximum current during motor driving by the corresponding voltage (Vce (sat) 2). Similarly, the loss that occurs during charging can be calculated by multiplying the maximum current during charging by the corresponding voltage (Vce (sat) 1).

図示するとおり、充電時の損失は、モータ駆動時の損失よりも小さいことが分かる。ここで、モータ制御システム１００の設計において、インバータ２が備えるパワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６はインバータ２への入出力電流の最大値を考慮して選定される。すなわち、本実施形態のパワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は、モータ駆動時に要する入出力電流を考慮して選定されるので、充電時における動作点はその能力に対して十分に余裕があることになる。したがって、充電モードにおいてスイッチング周波数を上記のように高めても、パワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の能力的には十分に余裕があるため、損失を増大させることなく、交流電源１９からの交流電力を直流電力に変換することができる。   As shown in the figure, it can be seen that the loss during charging is smaller than the loss during driving the motor. Here, in designing the motor control system 100, the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 included in the inverter 2 are selected in consideration of the maximum value of the input / output current to the inverter 2. That is, since the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 of the present embodiment are selected in consideration of the input / output current required for driving the motor, the operating point during charging has a sufficient margin for the capability. Therefore, even if the switching frequency is increased in the charging mode as described above, the power semiconductor elements Tr1 to Tr6 have a sufficient capacity, and the AC power from the AC power supply 19 is supplied to the DC power supply without increasing the loss. It can be converted to electric power.

以上、一実施形態の充電制御装置２１が行う充電制御方法は、バッテリ１と、モータ３と、バッテリ１の直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給するインバータ２とを備える車両において、外部電源端子２２をさらに備え、当該外部電源端子２２に接続される外部電源（交流電源１９）からの交流電力をインバータ２を用いて直流電力に変換してバッテリ１に供給する充電制御方法である。この充電制御方法は、モータ３を駆動する時には、モータ３とインバータ２とを接続してインバータ２のスイッチング素子（パワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６）が所定のスイッチング周波数で動作するように制御する。そして、バッテリ１を充電する時には、モータ３とインバータ２との接続を遮断するとともにインバータ２と外部電源端子２２とを接続してインバータ２のスイッチング素子（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）がモータ３を駆動する時よりも高いスイッチング周波数で動作するように制御する。   As described above, the charge control method performed by the charge control device 21 according to the embodiment includes a vehicle including the battery 1, the motor 3, and the inverter 2 that converts DC power of the battery 1 into AC power and supplies the AC power to the motor 3. The charging control method further includes an external power supply terminal 22, and converts AC power from an external power supply (AC power supply 19) connected to the external power supply terminal 22 into DC power using the inverter 2 and supplies the DC power to the battery 1. . According to this charging control method, when driving the motor 3, the motor 3 is connected to the inverter 2 to control the switching elements (power semiconductor elements Tr1 to Tr6) of the inverter 2 to operate at a predetermined switching frequency. When the battery 1 is charged, the connection between the motor 3 and the inverter 2 is cut off and the inverter 2 is connected to the external power supply terminal 22 so that the switching elements (Tr1 to Tr6) of the inverter 2 drive the motor 3. Control to operate at a higher switching frequency.

これにより、モータ３を駆動するインバータ２が備えるスイッチング素子（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）を充電モードにおいてバッテリ１を充電する際に用いるスイッチング素子として兼用する場合において、充電モード時にスイッチング素子（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）を動作させる際に発生するノイズの影響を抑制するためのフィルタ等が大型化、高コスト化することを回避することができる。   Accordingly, when the switching elements (Tr1 to Tr6) included in the inverter 2 that drives the motor 3 are also used as switching elements used when charging the battery 1 in the charging mode, the switching elements (Tr1 to Tr6) are used in the charging mode. It is possible to avoid an increase in size and cost of a filter or the like for suppressing the influence of noise generated during operation.

また、一実施形態の充電制御装置２１によれば、スイッチング素子（パワー半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６）をＩＧＢＴよりも高い周波数でスイッチング可能な半導体素子（例えばＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等）で構成してもよい。これにより、より高いスイッチング周波数で駆動可能な充電制御装置２１を設計することができる。   Further, according to the charging control device 21 of one embodiment, the switching elements (power semiconductor elements Tr1 to Tr6) may be configured by semiconductor elements (for example, SiC-MOSFETs) that can switch at a higher frequency than the IGBT. Thereby, it is possible to design the charge control device 21 that can be driven at a higher switching frequency.

［第１変形例］
以下では、上記実施形態の変形例としての第１変形例のモータ制御システム２００について説明する。本変形例のモータ制御システム２００は、外部電源としての三相の交流電源１９から供給される電力を用いてバッテリ１を充電可能に構成される点が上記実施形態と異なっている。以下、図４を参照して、上記実施形態との相違点を中心に説明する。 [First Modification]
Hereinafter, a motor control system 200 of a first modified example as a modified example of the above embodiment will be described. The motor control system 200 of the present modification is different from the above embodiment in that the battery 1 can be charged using power supplied from a three-phase AC power supply 19 as an external power supply. Hereinafter, with reference to FIG. 4, a description will be given focusing on differences from the above embodiment.

上記の通り、本変形例ではバッテリ１を充電するための電力を外部の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電源１９から供給する。従って、インバータ２と交流電源１９とは三相のラインで結線される。   As described above, in the present modification, electric power for charging the battery 1 is supplied from the external three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC power supply 19. Therefore, the inverter 2 and the AC power supply 19 are connected by a three-phase line.

このため、本実施形態のリレー１６は、インバータ２と交流電源１９とを結線する３相のラインにそれぞれ設けられ、インバータと交流電源１９との間を導通させる状態（オン状態）、および、これらを電気的に遮断する状態（オフ状態）が切り替わるように開閉する。   For this reason, the relay 16 of the present embodiment is provided on each of the three-phase lines that connect the inverter 2 and the AC power supply 19, and establishes conduction between the inverter and the AC power supply 19 (ON state). Is opened and closed so that a state (off state) of electrically shutting off is switched.

一方、リレー１４は、図面上は３相のラインそれぞれに設けられているが、上記実施形態と同様に、インバータ２から出力される電流がモータ３を介して再びインバータ２に戻るような電流経路（電流パス）が形成されないことを前提に任意の２相に設けられてもよい。   On the other hand, the relay 14 is provided on each of the three-phase lines in the drawing, but a current path such that the current output from the inverter 2 returns to the inverter 2 again via the motor 3 as in the above embodiment. (Current path) may be provided in any two phases on the premise that no current path is formed.

また、本変形例のノイズ除去回路は、外部の三相の交流電源１９に対応するように構成される。具体的には、本実施形態のリアクトル１５は、リレー１６の後段において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのラインに設けられる。また、フィルタコンデンサ１８は、Ｕ相とＶ相とのライン間、Ｖ相とＷ相とのライン間、および、Ｕ相とＷ相とのライン間にそれぞれ設けられる。そして、ＥＭＩフィルタ１７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の全てのラインに挿入される。   Further, the noise removing circuit of the present modification is configured to correspond to an external three-phase AC power supply 19. Specifically, the reactor 15 of the present embodiment is provided on each of the U-phase, V-phase, and W-phase lines after the relay 16. The filter capacitors 18 are provided between the U-phase and V-phase lines, between the V-phase and W-phase lines, and between the U-phase and W-phase lines, respectively. Then, the EMI filter 17 is inserted into all the U-phase, V-phase, and W-phase lines.

このような構成においても、上述の実施形態と同様に、充電モード中のスイッチング周波数を大きくすることによりノイズ除去回路の構成部品のサイズとコストとが増大することを抑制することができる。   Also in such a configuration, as in the above-described embodiment, increasing the switching frequency during the charging mode can suppress an increase in the size and cost of the components of the noise removal circuit.

［第２変形例］
以下では、上記実施形態の変形例としての第２変形例のモータ制御システム３００について説明する。以下、図５を参照して、上記実施形態との相違点を中心に説明する。 [Second Modification]
Hereinafter, a motor control system 300 according to a second modification as a modification of the above embodiment will be described. Hereinafter, with reference to FIG. 5, a description will be given focusing on differences from the above embodiment.

本変形例にかかるモータ制御システム３００は、上記実施形態に備わるＤＣＤＣコンバータ２０に替えて、パワーモジュール１３とリアクトル２３とで構成された双方向の非絶縁型ＤＣＤＣコンバータを備えている。このような構成とすることにより、特にバッテリ１とインバータ２との間の回路構成をよりシンプルに小型化することができ、コストを低減することができる。なお、リレー７は、例えばモータ駆動モードにおいて、バッテリ１の充電量が所定の基準値より低下した電欠状態となる等、バッテリ１が正常でないと判断された場合に、車両コントローラ１２からのリレー駆動信号によりバッテリ１とパワーモジュール１３との間を電気的に遮断することが可能なように構成される。   The motor control system 300 according to the present modified example includes a bidirectional non-insulated DCDC converter including a power module 13 and a reactor 23, instead of the DCDC converter 20 provided in the above embodiment. With such a configuration, the circuit configuration between the battery 1 and the inverter 2 can be more simply reduced in size, and the cost can be reduced. The relay 7 operates from the vehicle controller 12 when it is determined that the battery 1 is not normal, for example, in a motor drive mode, such as when the battery 1 is in an electrical shortage state in which the charge amount of the battery 1 is lower than a predetermined reference value. It is configured such that the drive signal can electrically disconnect the battery 1 and the power module 13.

このような構成によっても、上述の実施形態と同様に、充電モード中のスイッチング周波数を大きくすることによりノイズ除去回路の構成部品のサイズとコストとが増大することを抑制することができる。なお、パワーモジュール１３を含んで構成された双方向の非絶縁型ＤＣＤＣコンバータは、モータ駆動モード時には昇圧コンバータとして機能することもできる。   According to such a configuration, similarly to the above-described embodiment, it is possible to suppress an increase in the size and cost of the components of the noise elimination circuit by increasing the switching frequency during the charging mode. Note that the bidirectional non-insulated DCDC converter including the power module 13 can also function as a boost converter in the motor drive mode.

以上、本発明の実施形態、及びその変形例について説明したが、上記実施形態及び変形例は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態、及びその変形例は、適宜組み合わせ可能である。   As described above, the embodiments of the present invention and the modifications thereof have been described. However, the above embodiments and the modifications are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments. The purpose is not limited to a specific configuration. Further, the above-described embodiment and its modified examples can be appropriately combined.

例えば、第２変形例のモータ制御システム３００にかかるノイズ除去回路は外部の３相交流電源に対応した構成であるが、一実施形態のように外部の単相交流電源に対応した構成であってもよい。   For example, the noise removal circuit according to the motor control system 300 of the second modified example has a configuration corresponding to an external three-phase AC power supply, but has a configuration corresponding to an external single-phase AC power supply as in the embodiment. Is also good.

また、モータ制御システム１００〜３００の構成は、上述した上記課題に対応する作用効果を奏する限り図１、４、および５に表されたものに限定されない。例えば、リレー１４、１６の開閉を車両コントローラ１２が制御する必要は必ずしもなく、制御回路１１が制御するように構成してもよい。また、制御回路１１と車両コントローラ１２とは必ずしも別個に構成される必要はなく、統合された一つのコントローラで実現されても良い。   The configurations of the motor control systems 100 to 300 are not limited to those shown in FIGS. 1, 4, and 5 as long as the functions and effects corresponding to the above-described problems are exhibited. For example, the opening and closing of the relays 14 and 16 need not necessarily be controlled by the vehicle controller 12, but may be configured to be controlled by the control circuit 11. Further, the control circuit 11 and the vehicle controller 12 do not necessarily need to be configured separately, and may be realized by one integrated controller.

１…バッテリ
２…インバータ
３…モータ
１１…制御回路（コントローラ）
１２…車両コントローラ（コントローラ）
１４、１６…リレー（接続切替部）
Ｔｒ１〜Ｔｒ６…パワー半導体素子（スイッチング素子）
２２…外部電源端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Inverter 3 ... Motor 11 ... Control circuit (controller)
12 Vehicle controller (controller)
14, 16 ... relay (connection switching unit)
Tr1 to Tr6: Power semiconductor element (switching element)
22 ... External power supply terminal

Claims (3)

バッテリと、モータと、前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータとを備える車両において、外部電源端子をさらに備え、前記インバータが前記外部電源端子に供給される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給する充電制御方法であって、
前記モータを駆動する時は、前記モータと前記インバータとを接続して前記インバータのスイッチング素子が所定のスイッチング周波数で動作するように制御し、
前記バッテリを充電する時は、前記モータと前記インバータとの接続を遮断するとともに前記インバータと前記外部電源端子とを接続して前記インバータのスイッチング素子が前記モータを駆動する時よりも高いスイッチング周波数で動作するように制御する、
充電制御方法。 In a vehicle including a battery, a motor, and an inverter that converts DC power of the battery into AC power and supplies the AC power to the motor, the vehicle further includes an external power supply terminal, and the AC power supplied to the external power supply terminal by the inverter Is converted to DC power and supplied to the battery, a charging control method,
When driving the motor, the motor and the inverter are connected to control the switching element of the inverter to operate at a predetermined switching frequency,
When charging the battery, cut off the connection between the motor and the inverter and connect the inverter to the external power supply terminal at a higher switching frequency than when the inverter switching element drives the motor. Control to work,
Charge control method. 前記スイッチング素子をＩＧＢＴよりも高い周波数でスイッチング可能な半導体素子で構成する、
請求項１に記載の充電制御方法。 The switching element is constituted by a semiconductor element capable of switching at a higher frequency than the IGBT,
The charge control method according to claim 1. バッテリと、モータと、前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、を備える車両において、外部電源端子をさらに備え、前記インバータが前記外部電源端子に供給される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給する充電制御装置であって、
前記インバータと前記モータとの接続と前記インバータと前記外部端子との接続とを切替える接続切替部と、
前記インバータのスイッチング周波数と前記接続切替部の接続とを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記モータを駆動する時は、前記モータと前記インバータとを接続して前記インバータのスイッチング素子を所定のスイッチング周波数で動作するように制御し、
前記バッテリを充電する時は、前記モータと前記インバータとの接続を遮断するとともに前記インバータと前記外部端子とを接続して前記インバータのスイッチング素子を前記モータを駆動する時よりも高いスイッチング周波数で動作するように制御する、
充電制御装置。 A vehicle comprising: a battery; a motor; and an inverter that converts DC power of the battery into AC power and supplies the AC power to the motor, further including an external power supply terminal, wherein the AC power is supplied to the external power supply terminal. A charge control device that converts power to DC power and supplies the DC power to the battery,
A connection switching unit that switches connection between the inverter and the motor and connection between the inverter and the external terminal,
A controller that controls the switching frequency of the inverter and the connection of the connection switching unit,
The controller is
When driving the motor, the motor and the inverter are connected to control the switching element of the inverter to operate at a predetermined switching frequency,
When charging the battery, the connection between the motor and the inverter is cut off, and the inverter and the external terminal are connected to operate the switching element of the inverter at a higher switching frequency than when the motor is driven. To control,
Charge control device.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07336812A (en) * 1994-06-02 1995-12-22 Hitachi Ltd Power-conversion control apparatus
JP2006271175A (en) * 2005-03-25 2006-10-05 Canon Inc Power unit
JP2012060820A (en) * 2010-09-10 2012-03-22 Omron Automotive Electronics Co Ltd Dc-dc converter
JP2015146392A (en) * 2014-02-03 2015-08-13 キヤノン株式会社 Lithography device, lithography system and method of manufacturing article
JP2016047006A (en) * 2014-08-19 2016-04-04 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Vehicle propulsion system having energy storage system and optimized method of controlling operation thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07336812A (en) * 1994-06-02 1995-12-22 Hitachi Ltd Power-conversion control apparatus
JP2006271175A (en) * 2005-03-25 2006-10-05 Canon Inc Power unit
JP2012060820A (en) * 2010-09-10 2012-03-22 Omron Automotive Electronics Co Ltd Dc-dc converter
JP2015146392A (en) * 2014-02-03 2015-08-13 キヤノン株式会社 Lithography device, lithography system and method of manufacturing article
JP2016047006A (en) * 2014-08-19 2016-04-04 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Vehicle propulsion system having energy storage system and optimized method of controlling operation thereof

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