JP2023070188A - モータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムを提供する。【解決手段】電源統合システムはモータと電源統合回路と電源統合回路に接続される電池とを含み、モータは各相がインダクタを含む多相回路を備え、電源統合回路は多相ブリッジアームを有し、各相のブリッジアームは上スイッチと下スイッチとを含み、各相のブリッジアームはモータの多相回路の各インダクタに接続されるインバータと、多相ブリッジアームのうち任意の二相のブリッジアームの間に介在して接続されるスイッチと、インバータと共用する多相ブリッジアームの少なくとも一相のブリッジアームの上スイッチ及び下スイッチと、モータと共用するインダクタとを含む充電器と、を備え、電源統合回路は直流電源装置から供給される直流電源を受け、充電器は直流電源を変換して電池を充電し、電池はインバータを介してモータを駆動するのに必要な電力を供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、電源統合システムに関し、特にモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムに関する。

現在の軽量電気車両システムにはモータドライバ及び充電器が含まれており、充電器には車載式（ｏｎ－ｂｏａｒｄ）と非車載式（ｏｆｆ－ｂｏａｒｄ）がある。充電器は電池の仕様が異なるため、各メーカーが専用の非車載式充電器を発売しているが、異なる車両で充電器を共用できず、持ち運びにくいという欠点がある。

そこで、従来技術の問題やボトルネックを解決するためのモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムをどのように設計するかが、本願発明者によって検討された重要な課題である。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、モータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムは、モータと、電源統合回路と、前記電源統合回路に接続される電池とを含む。前記モータは、各相がインダクタを含む多相回路を備え、電源統合回路は、多相ブリッジアームを有し、各相のブリッジアームは上スイッチと下スイッチとを含み、各相のブリッジアームは前記モータの前記多相回路の各前記インダクタに接続される前記インバータと、前記多相ブリッジアームのうち任意の二相のブリッジアームの間に介在して接続されるスイッチと、前記インバータと共用する前記多相ブリッジアームの少なくとも一相のブリッジアームの前記上スイッチ及び前記下スイッチと、前記モータと共用する前記インダクタとを含む充電器と、を備え、前記電源統合回路は、直流電源装置から供給される直流電源を受け、前記充電器は、前記直流電源を変換して前記電池を充電し、前記電池は、前記インバータを介して前記モータを駆動するのに必要な電力を供給する。

上記の目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムは、モータと、電源統合回路と、前記電源統合回路に接続される電池とを含む。前記モータは、各相がインダクタを含む多相回路を備え、電源統合回路は、多相ブリッジアームを有し、各相のブリッジアームは上スイッチと下スイッチとを含み、各相のブリッジアームは前記モータの前記多相回路の各前記インダクタに接続される前記インバータと、スイッチと、前記インバータと共用する前記多相ブリッジアームの少なくとも一相のブリッジアームの前記上スイッチ及び前記下スイッチと、前記モータと共用する前記インダクタとを含む充電器と、を備え、前記電源統合回路は、直流電源装置から供給される直流電源を受け、前記充電器は、前記直流電源を変換して前記電池を充電し、前記電池は、前記インバータを介して前記モータを駆動するのに必要な電力を供給し、前記スイッチは、いずれかの前記インダクタと前記直流電源装置との間に介在して接続される。

上記の目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムは、モータと、電源統合回路と、前記電源統合回路に接続される電池とを含む。前記モータは、各相がインダクタを含む多相回路を備え、電源統合回路は、多相ブリッジアームを有し、各相のブリッジアームは上スイッチと下スイッチとを含み、各相のブリッジアームは前記モータの前記多相回路の各前記インダクタに接続される前記インバータと、前記多相ブリッジアームのうちいずれか一相のブリッジアームと対応する前記インダクタとの間に介在して接続されるスイッチと、サブ回路と、前記インバータと共用する前記多相ブリッジアームの少なくとも一相のブリッジアームの前記上スイッチ及び前記下スイッチと、前記モータと共用する前記インダクタとを含む充電器と、を備え、前記電源統合回路は、直流電源装置から供給される直流電源を受け、前記充電器は、前記直流電源を変換して前記電池を充電し、前記電池は、前記インバータを介して前記モータを駆動するのに必要な電力を供給する。

本発明に係るモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムによれば、三相モータドライバのパワースイッチを充電器に共用することで、追加素子数を減らすことができ、その結果、小型化と高効率化を実現することができる。

本発明の目的を達成するためになされた本発明の技術、手段、及び効果をより良く理解するために、本発明の目的及び特徴は、本発明の詳細な説明及び添付図面を参照することによってより良く理解されると考えられるが、添付図面は、参照及び説明のみを提供するものであり、本発明を限定するものではない。

本発明に係るモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムと、直流電源装置及び受電装置と組み合わせて使用するブロック図である。 本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えない充電器の第１実施形態を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えない充電器の第２実施形態を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えない充電器の第３実施形態を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えない充電器の第４実施形態を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えない充電器の第５実施形態を示す回路ブロック図である。 図４Ａの第１実施形態を示す回路ブロック図である。 図４Ａの第２実施形態を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えた充電器の第１実施形態を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えた充電器の第２実施形態を示す回路ブロック図である。 本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えた充電器の第３実施形態を示す回路ブロック図である。 図７Ａの第１実施形態を示す回路ブロック図である。 図７Ａの第２実施形態を示す回路ブロック図である。

本発明の技術的内容及び詳細な説明について、図面を参照しながら以下に説明する。

本発明は、Ｔｙｐｅ－Ｃケーブルの汎用性とＵＳＢ－ＰＤ（ＵＳＢ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ）充電器の利便性から、図１に示すように、従来の三相モータドライバ及び充電器を組み合わせた統合システムである統合型（共用素子）双方向充電器構造を提供する。このシステムは、Ｔｙｐｅ－Ｃケーブルを介して外部のＵＳＢ－ＰＤを直接接続して充電することができる。また、充電機能に加えて、Ｔｙｐｅ－Ｃケーブルを介して、外部設備（又は外部受電装置と称する）に電池エネルギーを供給することも可能である。ここで、外部設備は例えば、電動オートバイ、電動自転車、電動車椅子、電動キックボード等の軽量電気車両であってもよいが、これらに限定されない。そのため、三相モータドライバのパワースイッチを充電器に共用することで、追加素子数を減らすことができ、その結果、小型化と高効率化を実現することができる。

図１は、本発明に係るモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システムと、直流電源装置及び受電装置と組み合わせて使用するブロック図である。同図を参照すると、モータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム（以下、電源統合システム）は、モータ１０と、電源統合回路２０と、電池３０とを含む。電源統合回路２０は、インバータ２１と充電器２２とを備える。インバータ２１は、多相（例えば三相）のブリッジアームを有し、各相のブリッジアームは、上スイッチと下スイッチを含み、各相のブリッジアームは、モータ１０の多相回路の各インダクタに対応して接続される。図１に示すのは、モータ１０の三相回路（即ちＵ相、Ｖ相、Ｗ相回路）である。そのうち、Ｕ相回路は、モータ１０のＵ相インダクタＬ_１に接続され、Ｖ相回路は、モータ１０のＶ相インダクタＬ_２に接続され、Ｗ相回路は、モータ１０のＷ相インダクタＬ_３に接続される。充電器２２は、スイッチＳＷと、インバータの少なくとも一相のブリッジアームと共用する上スイッチと下スイッチ及びモータ１０の（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）インダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３とを含む。言い換えれば、電源統合回路２０は、インバータ２１及び充電器２２に共用素子を有する構造である。具体的に、上記共用素子は、少なくとも一相のブリッジアームの上スイッチ及び下スイッチと、モータ１０のインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３である、詳細は後述する。なお、本発明に係る直流電源変換器は、例えば、昇圧型直流変換器、降圧型直流変換器、昇圧－降圧型直流変換器、又は他のタイプの直流変換器であってもよく、実際の需要に応じて設定することができるが、これらに限定されない。電池３０は、電源統合回路２０に接続される

図１に示す電源統合システムは双方向構造であるため、電源統合回路２０は、直流電源装置４０から供給される直流電源を受け、電源統合回路２０の充電器２２は、直流電源を変換して電池３０を充電することで、直流電源から電池３０を充電することができる。本実施形態において、直流電源装置４０は、ＵＳＢ－ＰＤであるが、これに限定されない。例えば、軽量電気車両である電動自転車を例にとると、電動自転車の車体内部にモータ１０、電源統合回路２０及び電池３０を設け、直流電源装置４０から供給される直流電源を外部のＵＳＢ－ＰＤ直流電源とする。このため、電動自転車をＵＳＢ－ＰＤ直流電源に接続して充電すると、電源統合回路２０の充電器２２は、ＵＳＢ－ＰＤ直流電源を変換して、車体内部に設けられた電池３０を充電する。

また、電池３０は、充電器２２を介して受電装置５０に必要な電力を供給する。上述したように、受電装置５０は、携帯型モバイル機器（例えば、携帯電話、タブレット、ノートパソコン等）であるが、これらに限定されない。ユーザが屋外にいるとき、携帯電話、モバイル電源又は電動自転車（即ち受電装置５０）を、別の電動自転車に配置された電源統合回路２０の充電器２２に差し込んで充電すると、電池３０は、充電器２２を介して携帯電話、モバイル電源又は電動自転車に必要な電力を供給して携帯電話を充電する。

また、電池３０は、インバータ２１を介してモータ１０の駆動に必要な電力を供給する。ユーザが屋外で電動自転車に乗っている場合、モータ１０を駆動するために必要な電力は、電池３０から供給される。

また、受電装置５０は、充電器２２を介して電池３０を充電する。電動自転車が走行状態になく、電池３０を充電するための直流電源装置４０による直流電源（ＵＳＢ－ＰＤ直流電源）がない場合には、受電装置５０（携帯電話、モバイル電源又は電動自転車）から供給される電力により電池３０を充電することで、電動自転車が短時間走行することができる。例えば、ユーザが屋外で電動自転車に乗っているとき、電池３０が電動自転車に必要な電力を供給できないことが発生した場合、受電装置５０から供給される電力により電池３０を充電して、フル充電が可能な直流電源装置４０を備えた最寄り場所への電動自転車の短時間走行に電力を供給することができる。

説明をまとめると、図１に示す電源統合システムは、直流電源装置４０から電池３０への充電又は受電装置５０から電池３０への充電、及び電池３０から受電装置５０への電力供給又は電池３０からモータ１０への電力供給を含む双方向の電力経路を提供する。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えない充電器の第１実施形態及び第２実施形態を示す回路ブロック図である。上記スイッチＳＷは、任意の二相のブリッジアームの間に介在して接続される。具体的に、図２Ａに示すように、スイッチＳＷは、上スイッチＱ_１及び下スイッチＱ_２を含む第１のブリッジアームと、上スイッチＱ_３及び下スイッチＱ_４を含む第２のブリッジアームとの間に介在して接続される。したがって、第１のブリッジアームは共用のブリッジアームである。直流電源装置４０から供給される直流電源は、スイッチＳＷのオンオフにより、第１インダクタＬ_１を介して電源統合回路２０に入力され、第２インダクタＬ_２及び／又は第３インダクタＬ_３を介して電池３０に出力されて、電池３０を充電する。言い換えれば、図２Ａの実施形態では、直流電源装置４０によって供給される直流電源は、共用する第１のブリッジアームを介して入力され（第１インダクタＬ_１を共用する前）、共用する第２のブリッジアーム及び第３のブリッジアームの両方又は少なくとも一方を介して出力される（第２インダクタＬ_２及び第３インダクタＬ_３を共用した後）。さらに、電池３０は、前述の共用するブリッジアーム（共用するインダクタ）、即ち、第２のブリッジアーム及び第３のブリッジアームの両方又は少なくとも一方を介して入力され、第１のブリッジアームを介して出力されて受電装置５０に電源を供給することができる。

図２Ｂと図２Ａの違いは、スイッチＳＷが、上スイッチＱ_３と、下スイッチＱ_４とを含む第２のブリッジアームと、上スイッチＱ_５と、下スイッチＱ_６とを含む第３のブリッジアームの間に介在して接続されることである。したがって、第１のブリッジアーム及び第２のブリッジアームは共用のブリッジアームである。直流電源装置４０から供給される直流電源は、スイッチＳＷのオンオフにより、第１インダクタＬ_１及び／又は第２インダクタＬ_２を介して電源統合回路２０に入力され、第３インダクタＬ_３を介して電池３０に出力されて、電池３０を充電する。言い換えれば、図２Ｂの実施形態では、直流電源装置４０によって供給される直流電源は、共用する第１のブリッジアーム及び第２のブリッジアームの両方又は少なくとも一方を介して入力され（第１インダクタＬ_１及び第２インダクタＬ_２を共用する前）、共用する第３のブリッジアームを介して出力される（第３インダクタＬ_３を共用した後）。さらに、電池３０は、前述の共用するブリッジアーム（共用するインダクタ）、即ち、第３のブリッジアームを介して入力され、第１のブリッジアーム及び第２のブリッジアームの両方又は少なくとも一方を介して出力されて受電装置５０に電源を供給することができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えない充電器の第３実施形態及び第４実施形態を示す回路ブロック図である。図２Ａ、図２Ｂとは異なり、図３ＡのスイッチＳＷは、いずれかのインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３と直流電源装置４０との間に介在して接続される。図３Ａに示すように、スイッチＳＷは、第１インダクタＬ_１と直流電源装置４０間に介在して接続されるが、本発明はこれに限定されない。即ち、スイッチＳＷは、第２インダクタＬ_２と直流電源装置４０との間に介在して接続されてもよく、或いは、スイッチＳＷは、第３インダクタＬ_３と直流電源装置４０との間に介在して接続されてもよい。図３Ａを例にとると、直流電源装置４０によって供給される直流電源は、共用する第２のブリッジアーム及び第３のブリッジアームの両方又は少なくとも一方を介して出力されて、電源を供給して電池３０を充電する。さらに、電池３０は、共有する第２のブリッジアーム及び第３のブリッジアームの両方又は少なくとも一方を介して入力されて受電装置５０に電源を供給することができる。

さらに、スイッチＳＷは、二相のインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３と直流電源装置４０との間に同時に接続されてもよい。図３Ｂに示すように、スイッチＳＷは、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ_２と直流電源装置４０との間にそれぞれ介在して接続されるが、本発明はこれに限定されない。即ち、スイッチＳＷは、第２インダクタＬ_２、第３インダクタＬ_３と直流電源装置４０との間に介在して接続されてもよく、或いは、スイッチＳＷは、第３インダクタＬ_３、第１インダクタＬ_１と直流電源装置４０との間に介在して接続されてもよい。したがって、直流電源装置４０から供給される直流電源は、スイッチＳＷのオンオフにより、対応する２つのインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３を介して電源統合回路２０に入力され、他方のインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３を介して受電装置５０に出力される。図３Ｂを例にとると、直流電源装置４０によって供給される直流電源は、共用する第３のブリッジアームを介して出力されて、電源を供給して電池３０を充電する。さらに、電池３０は、共有する第３のブリッジアームを介して入力されて受電装置５０に電源を供給することができる。

図４Ａは、本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えない充電器の第５実施形態を示す回路ブロック図である。図４Ａと、図２Ａ及び図２Ｂ又は図３Ａ及び図３Ｂの違いは、スイッチＳＷがいずれか一相のブリッジアームと、対応するインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３との間に介在して接続され、充電器２２がサブ回路２２１をさらに含むことである。また、図４Ｂ及び図４Ｃは、図４Ａの第１実施形態及び第２実施形態を示す回路ブロック図である。

図４Ｂに示すように、サブ回路２２１は、第３スイッチＱ_９と第１ダイオードＤ_１とを含む。第３スイッチＱ_９と第１ダイオードＤ_１の共通接続点は、スイッチＳＷと対応するインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３（本実施形態では第１インダクタＬ_１である）とに接続されるが、本発明はこれに限定されない。即ち、第３スイッチＱ_９と第１ダイオードＤ_１の共通接続点は、スイッチＳＷと第２インダクタＬ_２とに接続されてもよく、或いは、スイッチＳＷと第３インダクタＬ_３とに接続されてもよい。

また、サブ回路２２１の第１ダイオードＤ_１は、別のスイッチ（即ち第４スイッチ）に置き換えることも可能である。したがって、第３スイッチＱ_９と第４スイッチの共通接続点は、スイッチＳＷと対応のインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３とに接続される。

図４Ｃに示すように、スイッチＳＷの数は複数であってもよい。したがって、これらのスイッチＳＷは、インダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３に対応して接続される。具体的には、図４Ｃに示す第２実施形態において、スイッチＳＷは、数が２つであるため、２組のサブ回路２２１に対応している。また、第１組のサブ回路２２１は、直流電源装置４０と第１スイッチＳＷとの間に介在して接続され、第２組のサブ回路２２１は、直流電源装置４０と第２スイッチＳＷとの間に介在して接続される。ここで、第１スイッチＳＷは、上スイッチＱ_１及び下スイッチＱ_２を含む第１のブリッジアームと、第１インダクタＬ_１との間に介在して接続され、第２スイッチＳＷは、上スイッチＱ_３及び下スイッチＱ_４を含む第２のブリッジアームと、第２インダクタＬ_２との間に介在して接続される。ただし、上記２組のサブ回路２２１は、第１のブリッジアームと第２のブリッジアームに接続されることに限らず、即ち、上記２組のサブ回路２２１は、任意の２つのブリッジアームに接続されることができ、２つのスイッチＳＷは、対応するブリッジアームとインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３との間に介在して接続される。他の動作内容については図４Ｂに示す第１実施形態と同様であり、ここでは省略する。

図５は、本発明に係る電源統合システムにおいて、前段電圧変換回路を備えた充電器の第１実施形態を示す回路ブロック図である。同図に示す充電器２２は、図２Ａ及び図２Ｂに比べ、前段電圧変換回路をさらに含む。前段電圧変換回路は、共用する上スイッチＱ_５と下スイッチＱ_６とに接続される。

同様に、図６に示す充電器２２は、図３Ａ及び図３Ｂに比べ、前段電圧変換回路をさらに含む。前段電圧変換回路は、共用する上スイッチＱ_５と下スイッチＱ_６とに接続される。同様に、図７Ａに示す充電器２２は、図４Ａに比べ、前段電圧変換回路をさらに含む。前段電圧変換回路は、共用する上スイッチＱ_５と下スイッチＱ_６とに接続される。

図５、図６及び図７Ａ～図７Ｃに示すように、前段電圧変換回路は、蓄積エネルギーインダクタＬ_４と、第１スイッチＱ_７と、第２スイッチＱ_８とを含む。蓄積エネルギーインダクタＬ_４の第１端は、第１スイッチＱ_７と第２スイッチＱ_８の共通接続点に接続され、蓄積エネルギーインダクタＬ_４の第２端は、電池３０に接続される。

図７Ｂに示す第１実施形態において、スイッチＳＷは、数が１つであるため、１組のサブ回路２２１に対応している。また、サブ回路２２１は、直流電源装置４０とスイッチＳＷとの間に介在して接続される。ここで、スイッチＳＷは、上スイッチＱ_１及び下スイッチＱ_２を含む第１のブリッジアームと、第１インダクタＬ_１との間に介在して接続される。ただし、上記１組のサブ回路２２１は、第１のブリッジアームに接続されることに限らず、即ち、上記１組のサブ回路２２１は、いずれかのブリッジアームに接続されることができ、スイッチＳＷは、対応するブリッジアームとインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３との間に介在して接続される。

図７Ｃに示す第２実施形態において、スイッチＳＷは、数が２つであるため、２組のサブ回路２２１に対応している。また、第１組のサブ回路２２１は、直流電源装置４０と第１スイッチＳＷとの間に介在して接続され、第２組のサブ回路２２１は、直流電源装置４０と第２スイッチＳＷとの間に介在して接続される。ここで、第１スイッチＳＷは、上スイッチＱ_１及び下スイッチＱ_２を含む第１のブリッジアームと、第１インダクタＬ_１との間に介在して接続され、第２スイッチＳＷは、上スイッチＱ_３及び下スイッチＱ_４を含む第２のブリッジアームと、第２インダクタＬ_２との間に介在して接続される。ただし、上記２組のサブ回路２２１は、第１のブリッジアームと第２のブリッジアームに接続されることに限らず、即ち、上記２組のサブ回路２２１は、任意の２つのブリッジアームに接続されることができ、２つのスイッチＳＷは、対応するブリッジアームとインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３との間に介在して接続される。

上述した回路構造において、充電器２２は、電池３０の電圧が基準電圧値よりも高い場合、昇圧した電圧を供給して電池３０を充電する。充電器２２は、電池３０の電圧が基準電圧値よりも低い場合、降圧した電圧を供給して電池３０を充電する。また、電池３０は、充電器２２を介して受電装置５０に必要な電力を供給するか、或いは、受電装置５０は、充電器２２を介して電池３０を充電する。さらに、充電器２２は、受電装置５０が必要とする電力に応じて、電池３０を受電装置５０に放電させるように昇圧又は降圧を供給する。しかし、図３Ａ、図３Ｂ及び図６に示す回路構造では、直流電源装置４０又は受電装置５０は、昇圧方式のみで電池３０を充電し、電池３０は、降圧方式のみで受電装置５０に電源を供給する。

以上をまとめると、本発明は、三相モータドライバのパワースイッチを充電器に共用することで、追加素子数を減らすことができ、その結果、小型化と高効率化を実現することができるという利点がある。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもなく、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の全ての範囲は以下の特許請求の範囲に基づくものであり、本発明の特許請求の範囲を満たす精神とその類似の変形例は、本発明の範囲に含まれるべきであり、当業者であれば、本発明の技術的範囲内において、容易に思いつくことができ、また、その変形例や修正例も、以下の特許請求の範囲に含まれる。

１０ モータ
２０ 電源統合回路
３０ 電池
４０ 直流電源装置
５０ 受電装置
２１ インバータ
２２ 充電器
Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３ インダクタ
ＳＷ スイッチ
２２１ サブ回路
Ｑ_１、Ｑ_３、Ｑ_５ 上スイッチ
Ｑ_２、Ｑ_４、Ｑ_６ 下スイッチ
Ｑ_７ 第１スイッチ
Ｑ_８ 第２スイッチ
Ｑ_９ 第３スイッチ
Ｌ_４ エネルギー蓄積インダクタ
Ｄ_１ ダイオード

Claims (14)

1. モータ（１０）と、電源統合回路（２０）と、前記電源統合回路（２０）に接続される電池（３０）とを含む電源統合システムであって、
   前記モータ（１０）は、各相がインダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）を含む多相回路を備え、
   電源統合回路（２０）は、
   多相ブリッジアームを有し、各相のブリッジアームは上スイッチ（Ｑ_１、Ｑ_３、Ｑ_５）と下スイッチ（Ｑ_２、Ｑ_４、Ｑ_６）とを含み、各相のブリッジアームは前記モータの前記多相回路の各前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）に接続されるインバータ（２１）と、
   前記多相ブリッジアームのうち任意の二相のブリッジアームの間に介在して接続されるスイッチ（ＳＷ）と、前記インバータ（２１）と共用する前記多相ブリッジアームの少なくとも一相のブリッジアームの前記上スイッチ（Ｑ_１、Ｑ_３、Ｑ_５）及び前記下スイッチ（Ｑ_２、Ｑ_４、Ｑ_６）と、前記モータ（１０）と共用する前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）とを含む充電器（２２）と、を備え、
   前記電源統合回路（２０）は、直流電源装置（４０）から供給される直流電源を受け、前記充電器（２２）は、前記直流電源を変換して前記電池（３０）を充電し、前記電池（３０）は、前記インバータ（２１）を介して前記モータ（１０）を駆動するのに必要な電力を供給する、モータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
2. 前記充電器（２２）は、前記インバータ（２１）と前記充電器（２２）で共用する前記上スイッチ（Ｑ_５）と前記下スイッチ（Ｑ_６）とに接続される前段電圧変換回路をさらに含む、請求項１に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
3. 前記充電器（２２）は、前記電池（３０）の電圧が基準電圧値よりも高い場合、昇圧した電圧を供給して前記電池（３０）を充電し、前記電池（３０）の電圧が前記基準電圧値よりも低い場合、降圧した電圧を供給して前記電池（３０）を充電する、請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
4. 前記電池（３０）は、前記充電器（２２）を介して受電装置（５０）が必要とする電力を供給する、又は前記受電装置（５０）は、前記充電器（２２）を介して前記電池（３０）に充電し、
   前記充電器（２２）は、前記受電装置（５０）が必要とする電力に応じて、前記電池（３０）を前記受電装置（５０）に放電させるように昇圧又は降圧を供給する、請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
5. モータ（１０）と、電源統合回路（２０）と、前記電源統合回路（２０）に接続される電池（３０）とを含む電源統合システムであって、
   前記モータ（１０）は、各相がインダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）を含む多相回路を備え、
   電源統合回路（２０）は、
   多相ブリッジアームを有し、各相のブリッジアームは上スイッチ（Ｑ_１、Ｑ_３、Ｑ_５）と下スイッチ（Ｑ_２、Ｑ_４、Ｑ_６）とを含み、各相のブリッジアームは前記モータの前記多相回路の各前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）に接続されるインバータ（２１）と、
   スイッチ（ＳＷ）と、前記インバータ（２１）と共用する前記多相ブリッジアームの少なくとも一相のブリッジアームの前記上スイッチ（Ｑ_１、Ｑ_３、Ｑ_５）及び前記下スイッチ（Ｑ_２、Ｑ_４、Ｑ_６）と、前記モータ（１０）と共用する前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）とを含む充電器（２２）と、を備え、
   前記電源統合回路（２０）は、直流電源装置（４０）から供給される直流電源を受け、前記充電器（２２）は、前記直流電源を変換して前記電池（３０）を充電し、前記電池（３０）は、前記インバータ（２１）を介して前記モータ（１０）を駆動するのに必要な電力を供給し、
   前記スイッチ（ＳＷ）は、いずれかの前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）と前記直流電源装置（４０）との間に介在して接続される、モータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
6. 前記充電器（２２）は、前記インバータ（２１）と前記充電器（２２）で共用する前記上スイッチ（Ｑ_５）と前記下スイッチ（Ｑ_６）とに接続される前段電圧変換回路をさらに含む、請求項５に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
7. 前記充電器（２２）は、前記電池（３０）の電圧が基準電圧値よりも高い場合、昇圧した電圧を供給して前記電池（３０）を充電し、前記電池（３０）の電圧が前記基準電圧値よりも低い場合、降圧した電圧を供給して前記電池（３０）を充電する、請求項５又は請求項６に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
8. 前記電池（３０）は、前記充電器（２２）を介して受電装置（５０）が必要とする電力を供給する、又は前記受電装置（５０）は、前記充電器（２２）を介して前記電池（３０）に充電し、
   前記充電器（２２）は、前記受電装置（５０）が必要とする電力に応じて、前記電池（３０）を前記受電装置（５０）に放電させるように昇圧又は降圧を供給する、請求項５又は請求項６に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
9. モータ（１０）と、電源統合回路（２０）と、前記電源統合回路（２０）に接続される電池（３０）とを含む電源統合システムであって、
   前記モータ（１０）は、各相がインダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）を含む多相回路を備え、
   電源統合回路（２０）は、
   多相ブリッジアームを有し、各相のブリッジアームは上スイッチ（Ｑ_１、Ｑ_３、Ｑ_５）と下スイッチ（Ｑ_２、Ｑ_４、Ｑ_６）とを含み、各相のブリッジアームは前記モータの前記多相回路の各前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）に接続されるインバータ（２１）と、
   前記多相ブリッジアームのうちいずれか一相のブリッジアームと対応する前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）との間に介在して接続されるスイッチ（ＳＷ）と、サブ回路（２２１）と、前記インバータ（２１）と共用する前記多相ブリッジアームの少なくとも一相のブリッジアームの前記上スイッチ（Ｑ_１、Ｑ_３、Ｑ_５）及び前記下スイッチ（Ｑ_２、Ｑ_４、Ｑ_６）と、前記モータ（１０）と共用する前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）とを含む充電器（２２）と、を備え、
   前記電源統合回路（２０）は、直流電源装置（４０）から供給される直流電源を受け、前記充電器（２２）は、前記直流電源を変換して前記電池（３０）を充電し、前記電池（３０）は、前記インバータ（２１）を介して前記モータ（１０）を駆動するのに必要な電力を供給する、モータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
10. 前記充電器（２２）は、インバータ（２１）と充電器（２２）で共用する前記上スイッチ（Ｑ_５）と前記下スイッチ（Ｑ_６）とに接続される前段電圧変換回路をさらに含む、請求項９に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
11. 前記充電器（２２）は、前記電池（３０）の電圧が基準電圧値よりも高い場合、昇圧した電圧を供給して前記電池（３０）を充電し、前記電池（３０）の電圧が前記基準電圧値よりも低い場合、降圧した電圧を供給して前記電池（３０）を充電する、請求項９又は請求項１０に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
12. 前記電池（３０）は、前記充電器（２２）を介して受電装置（５０）が必要とする電力を供給する、又は前記受電装置（５０）は、前記充電器（２２）を介して前記電池（３０）に充電し、
    前記充電器（２２）は、前記受電装置（５０）が必要とする電力に応じて、前記電池（３０）を前記受電装置（５０）に放電させるように昇圧又は降圧を供給する、請求項９又は請求項１０に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
13. 前記サブ回路（２２１）は、第３スイッチ（Ｑ_９）と第１ダイオード（Ｄ_１）とを含み、
    前記第３スイッチ（Ｑ_９）と前記第１ダイオード（Ｄ_１）の共通接続点は、前記スイッチ（ＳＷ）と対応する前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）とに接続される、請求項９に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
14. 前記サブ回路（２２１）は、第３スイッチ（Ｑ_９）と第４スイッチとを含み、
    前記第３スイッチ（Ｑ_９）と前記第４スイッチの共通接続点は、前記スイッチ（ＳＷ）と対応する前記インダクタ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３）とに接続される、請求項９に記載のモータ駆動機能と電池充放電機能とを有する電源統合システム。
    

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