JP2827488B2 - 電気自動車用充電装置 - Google Patents
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- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気自動車の駆動電力源である主バッテリ
を充電する電気自動車用充電装置に関する。
を充電する電気自動車用充電装置に関する。
［従来の技術］ 第７図には、従来の電気自動車の一例構成が示されて
いる。
いる。
この従来例は、電気自動車10を駆動するための電力源
として主バッテリ12を備えている。主バッテリ12は所定
値の直流電圧を出力するバッテリである。
として主バッテリ12を備えている。主バッテリ12は所定
値の直流電圧を出力するバッテリである。
主バッテリ12の後段には、電力変換器14が接続されて
いる。電力変換器14は、主バッテリ12からの直流電圧を
交番する三相電流に変換する装置である。電力変換器14
により得られる三相電流IU,IV,IWは、モータ16に供給さ
れる。
いる。電力変換器14は、主バッテリ12からの直流電圧を
交番する三相電流に変換する装置である。電力変換器14
により得られる三相電流IU,IV,IWは、モータ16に供給さ
れる。
モータ16は、三相の交流誘導電動機である。従って、
三相電流IU,IV,IWが固定子巻線に供給されると回転駆動
する。
三相電流IU,IV,IWが固定子巻線に供給されると回転駆動
する。
また、モータ16は、変速機18を介してギヤ20に連結さ
れている。従って、モータ16が回転駆動しているときに
クラッチミートされていれば、モータ16による駆動力が
変速機18、ギヤ20、車軸21を介してホイール22を回転さ
せる。このようにして、モータ16の駆動により電気自動
車10が走行する。
れている。従って、モータ16が回転駆動しているときに
クラッチミートされていれば、モータ16による駆動力が
変速機18、ギヤ20、車軸21を介してホイール22を回転さ
せる。このようにして、モータ16の駆動により電気自動
車10が走行する。
また、この従来例においては制御部24が設けられてい
る。制御部24は、前述の電力変換器14を制御する装置で
ある。電力変換器14は、通常インバータ回路で構成され
ているため、このインバータ回路のスイッチング素子を
制御することにより三相電流IU,IV,IWの実効値を制御で
きる。このことに基づき、制御部24は、電力変換器14か
ら出力される三相電流IU,IV,IWの値を検出すると共にPG
24によりモータ16の回転数を取り込み、三相電流IU,IV,
IWを車両操縦者のアクセル開度等に応じてベクトル制御
する。このように、主バッテリ12の電圧はモータ16を駆
動させ、制御部24はモータ16の駆動を制御する。制御部
24は、前述の変速機18をオン／オフ制御する。
る。制御部24は、前述の電力変換器14を制御する装置で
ある。電力変換器14は、通常インバータ回路で構成され
ているため、このインバータ回路のスイッチング素子を
制御することにより三相電流IU,IV,IWの実効値を制御で
きる。このことに基づき、制御部24は、電力変換器14か
ら出力される三相電流IU,IV,IWの値を検出すると共にPG
24によりモータ16の回転数を取り込み、三相電流IU,IV,
IWを車両操縦者のアクセル開度等に応じてベクトル制御
する。このように、主バッテリ12の電圧はモータ16を駆
動させ、制御部24はモータ16の駆動を制御する。制御部
24は、前述の変速機18をオン／オフ制御する。
ところで、主バッテリ12は金属臭素電池等の充電を必
要とするバッテリである。すなわち、一定時間継続して
使用すると主バッテリ12は放電し、電圧低下してモータ
16の駆動に必要な電力を供給できないようになる。この
ため、従来から主バッテリ21を充電する充電器28が必須
とされている。
要とするバッテリである。すなわち、一定時間継続して
使用すると主バッテリ12は放電し、電圧低下してモータ
16の駆動に必要な電力を供給できないようになる。この
ため、従来から主バッテリ21を充電する充電器28が必須
とされている。
第８図には、この従来例の回路構成、特にモータ16、
電力変換器14及び充電器28の回路構成が示されている。
電力変換器14及び充電器28の回路構成が示されている。
モータ16は、固定子30及び回転子32を有している。外
側に配置されている固定子30は、Ｙ結線された固定子巻
線34U,34V,34Wを有している。固定子巻線34U,34V,34W
は、例えば、固定子30に設けられたスロットに所定態様
で捲回される。また、回転子32は例えば篭型回転子とし
て構成される。
側に配置されている固定子30は、Ｙ結線された固定子巻
線34U,34V,34Wを有している。固定子巻線34U,34V,34W
は、例えば、固定子30に設けられたスロットに所定態様
で捲回される。また、回転子32は例えば篭型回転子とし
て構成される。
電力変換器14は、前述のようにインバータ回路として
構成されている。この従来例ではモータ16が三相である
ので、一対のスイッチング用のトランジスタ36及び一対
のダイオード38が、モータ16の各相に対応して合計３
組、並列に結線されている。各組のトランジスタ36及び
ダイオード38の接続中点は、それぞれ固定子巻線34U,34
V,34Wのずれかに接続されている。また、U,V,W各相のト
ランジスタ36には、制御部24から制御信号UP,UN,VP,VN,
WP,WNが供給される。これらの制御信号は、それぞれ異
なるトランジスタ36に供給され、トランジスタ36のオン
／オフを制御する。
構成されている。この従来例ではモータ16が三相である
ので、一対のスイッチング用のトランジスタ36及び一対
のダイオード38が、モータ16の各相に対応して合計３
組、並列に結線されている。各組のトランジスタ36及び
ダイオード38の接続中点は、それぞれ固定子巻線34U,34
V,34Wのずれかに接続されている。また、U,V,W各相のト
ランジスタ36には、制御部24から制御信号UP,UN,VP,VN,
WP,WNが供給される。これらの制御信号は、それぞれ異
なるトランジスタ36に供給され、トランジスタ36のオン
／オフを制御する。
従って、モータ16を回転駆動させる際には、主バッテ
リ12の電圧が電力変換器14に供給され、制御部24が制御
信号UP,UN,VP,VN,WP,WNを発してトランジスタ36のオン
／オフ状態を制御する。この制御は、三相電流IU,IV,IW
が交番するように実行される。このようにして得られた
交番する三相電流IU,IV,IWは、モータ16の固定子巻線34
U,34V,34Wに供給される。この結果、モータ16内部には
回転磁界が発生し、回転子32が回転する。この回転は、
ホイール22を回転させる駆動力となる。
リ12の電圧が電力変換器14に供給され、制御部24が制御
信号UP,UN,VP,VN,WP,WNを発してトランジスタ36のオン
／オフ状態を制御する。この制御は、三相電流IU,IV,IW
が交番するように実行される。このようにして得られた
交番する三相電流IU,IV,IWは、モータ16の固定子巻線34
U,34V,34Wに供給される。この結果、モータ16内部には
回転磁界が発生し、回転子32が回転する。この回転は、
ホイール22を回転させる駆動力となる。
一方、充電器28は、三相トランス40及び整流器42から
構成されている。三相トランス40の１次側には充電コネ
クタ44が設けられ、２次側には整流器42が接続されてい
る。整流器42は、主バッテリ12に接続されている。
構成されている。三相トランス40の１次側には充電コネ
クタ44が設けられ、２次側には整流器42が接続されてい
る。整流器42は、主バッテリ12に接続されている。
従って、主バッテリ12を充電する際には充電コネクタ
44に三相200Vの交流電源が接続され、この電圧が三相ト
ランス40により変圧される。変圧された電圧は、整流器
42により三相全波整流され、この結果得られる直流電流
により主バッテリ12が充電される。
44に三相200Vの交流電源が接続され、この電圧が三相ト
ランス40により変圧される。変圧された電圧は、整流器
42により三相全波整流され、この結果得られる直流電流
により主バッテリ12が充電される。
このように、従来、主バッテリ12を充電するために充
電器28が用いられていた。
電器28が用いられていた。
しかし、この充電器28は、トランス40を有している。
一般に、トランス40は70〜80kg程度の重量を有してお
り、充電器28を備える結果電気自動車10の重量化が生じ
てしまう。さらに、充電器28を搭載することにより電気
自動車10の製造コストが増加し、大きな搭載スペースが
必要となるという問題が生じていた。
一般に、トランス40は70〜80kg程度の重量を有してお
り、充電器28を備える結果電気自動車10の重量化が生じ
てしまう。さらに、充電器28を搭載することにより電気
自動車10の製造コストが増加し、大きな搭載スペースが
必要となるという問題が生じていた。
このような問題点を解決するために、本願出願人は先
に、主バッテリを充電するための電流を外部電源から電
力変換器を介して供給する装置を提案している（実開昭
63−44643号公報）。
に、主バッテリを充電するための電流を外部電源から電
力変換器を介して供給する装置を提案している（実開昭
63−44643号公報）。
この装置においては、電力変換器を構成するインバー
タ回路を、その本来の用途である電力変換のほか、主バ
ッテリの充電に係る整流器としても用いている。すなわ
ち、電力変換器の出力側にスイッチを設け、主バッテリ
の充電時にはこのスイッチを切り替えて電力変換器の出
力側に交流電源を接続する。電力変換器は、インバータ
回路として構成されダイオードを含むため、交流電源か
らの電圧を整流する整流器として機能させることができ
る。従って、交流電源の出力を整流して主バッテリを充
電することができる。
タ回路を、その本来の用途である電力変換のほか、主バ
ッテリの充電に係る整流器としても用いている。すなわ
ち、電力変換器の出力側にスイッチを設け、主バッテリ
の充電時にはこのスイッチを切り替えて電力変換器の出
力側に交流電源を接続する。電力変換器は、インバータ
回路として構成されダイオードを含むため、交流電源か
らの電圧を整流する整流器として機能させることができ
る。従って、交流電源の出力を整流して主バッテリを充
電することができる。
この結果、前述の従来例における充電器28の一部機能
が電力変換器により担われることとなるため、軽量化、
コストダウン及び搭載スペースの削減が可能となる。
が電力変換器により担われることとなるため、軽量化、
コストダウン及び搭載スペースの削減が可能となる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、電力変換器に電力変換及び整流の両機
能を担わせる構成においても、トランスによる重量化等
の問題点が生じ得る。
能を担わせる構成においても、トランスによる重量化等
の問題点が生じ得る。
すなわち、主バッテリを充電する場合にはその充電電
圧は主バッテリの規格に応じた値でなくてはならない。
従って、電流変換器を整流器として用い主バッテリを充
電する場合には、電力変換器に入力される交流電圧は所
定の値である必要がある。ところが、この電圧は一般的
にいわゆる商用電圧とは一致せず、商用電源を用いるた
めには商用電圧を充電に必要な電圧に変圧するトランス
が必要となる。この結果、かかる構成においてもトラン
スによる重量化、コストアップ及びスペース効率の劣化
等の問題点が生ずることになる。
圧は主バッテリの規格に応じた値でなくてはならない。
従って、電流変換器を整流器として用い主バッテリを充
電する場合には、電力変換器に入力される交流電圧は所
定の値である必要がある。ところが、この電圧は一般的
にいわゆる商用電圧とは一致せず、商用電源を用いるた
めには商用電圧を充電に必要な電圧に変圧するトランス
が必要となる。この結果、かかる構成においてもトラン
スによる重量化、コストアップ及びスペース効率の劣化
等の問題点が生ずることになる。
ところで、本願出願人は、先にモータの固定子を変圧
器構造にした電気自動車用駆動装置を提案している（特
願平１−215706号）。第９図には、この装置の構成が示
されている。
器構造にした電気自動車用駆動装置を提案している（特
願平１−215706号）。第９図には、この装置の構成が示
されている。
この図に示される参考装置においては、モータ46が２
種類の固定子巻線を備えている。この２種類のうち１次
コイル34U,34V,34Wは、第７図及び第８図に示される従
来例における固定子巻線と同様の機能を有している。も
う一方の固定子巻線である２次コイル48U,48V,48Wは、
それぞれ１次コイル34U,34V,34Wに近接して、例えば、
固定子30の同一スロット中に、配置される。
種類の固定子巻線を備えている。この２種類のうち１次
コイル34U,34V,34Wは、第７図及び第８図に示される従
来例における固定子巻線と同様の機能を有している。も
う一方の固定子巻線である２次コイル48U,48V,48Wは、
それぞれ１次コイル34U,34V,34Wに近接して、例えば、
固定子30の同一スロット中に、配置される。
この参考装置は、いわゆる補機バッテリを充電するた
めの電力を２次コイル48U,48V,48Wにより得る装置であ
る。すなわち、１次コイル34U,34V,34W及び２次コイル4
8U,48V,48Wにより三相トランスが構成されているため、
１次コイル34U,34V,34Wに三相電流IU,IV,IWが供給され
ると２次コイル48U,48V,48Wには巻線比に応じた電圧が
誘起される。この誘起された電圧は、整流器50により整
流され、出力調整トランジスタ52を含む定電圧回路54に
より定電圧化され、補機バッテリ56が充電される。補機
バッテリ56は、電気自動車の電気的補機（ランプ、主バ
ッテリ12のポンプ等）に動作電力を供給する。
めの電力を２次コイル48U,48V,48Wにより得る装置であ
る。すなわち、１次コイル34U,34V,34W及び２次コイル4
8U,48V,48Wにより三相トランスが構成されているため、
１次コイル34U,34V,34Wに三相電流IU,IV,IWが供給され
ると２次コイル48U,48V,48Wには巻線比に応じた電圧が
誘起される。この誘起された電圧は、整流器50により整
流され、出力調整トランジスタ52を含む定電圧回路54に
より定電圧化され、補機バッテリ56が充電される。補機
バッテリ56は、電気自動車の電気的補機（ランプ、主バ
ッテリ12のポンプ等）に動作電力を供給する。
本発明は、主バッテリを充電する装置において従来生
じていた問題点を、先に提案した参考装置の一部構造を
応用して解決することを目的とする。すなわち、モータ
として変圧器構造の固定子を有するモータを用い、電気
自動車の重量化・コストアップを生じさせること無く、
主バッテリを充電することを可能にすることを目的とす
る。
じていた問題点を、先に提案した参考装置の一部構造を
応用して解決することを目的とする。すなわち、モータ
として変圧器構造の固定子を有するモータを用い、電気
自動車の重量化・コストアップを生じさせること無く、
主バッテリを充電することを可能にすることを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明の電気自動
車用充電装置は、２次コイルの一端に設けられ外部電源
が接続される充電コネクタを備え、制御部が、充電コネ
クタに外部電源が接続されたことを検知する手段と、変
速機がニュートラルであることを検知する手段と、充電
コネクタに外部電源が接続されており変速機がニュート
ラルであるときに、電力変換器のスイッチング素子を制
御して電力変換器による交流電圧への変換出力を停止さ
せ、１次コイルの電圧を整流して主バッテリに供給させ
る手段と、を備えることを特徴とする。
車用充電装置は、２次コイルの一端に設けられ外部電源
が接続される充電コネクタを備え、制御部が、充電コネ
クタに外部電源が接続されたことを検知する手段と、変
速機がニュートラルであることを検知する手段と、充電
コネクタに外部電源が接続されており変速機がニュート
ラルであるときに、電力変換器のスイッチング素子を制
御して電力変換器による交流電圧への変換出力を停止さ
せ、１次コイルの電圧を整流して主バッテリに供給させ
る手段と、を備えることを特徴とする。
［作用］ まず、本発明の電気自動車用充電装置におけるモータ
駆動時の動作について説明する。
駆動時の動作について説明する。
モータ駆動時においては、主バッテリの出力電圧が電
力変換器により所定相数の交番する交流電圧に変換さ
れ、モータに出力される。この時の電力変換器の動作
は、制御部によるスイッチング素子の制御の下に行われ
る。
力変換器により所定相数の交番する交流電圧に変換さ
れ、モータに出力される。この時の電力変換器の動作
は、制御部によるスイッチング素子の制御の下に行われ
る。
電力変換器から出力される交流電圧は、モータの１次
コイルに供給される。１次コイルに交流電圧が供給され
ると、モータは回転駆動する。
コイルに供給される。１次コイルに交流電圧が供給され
ると、モータは回転駆動する。
次に、主バッテリ充電時の動作について説明する。
主バッテリ充電時においては、例えば車両操縦者によ
り充電コネクタに外部電源が接続される。従って、外部
電源からの電圧が充電コネクタを介して２次コイルに供
給される。２次コイルは１次コイルに近接配置されてい
るため、２次コイルの電圧により１次コイルに電圧が誘
起する。誘起した電圧は、電力変換器の一端（モータ駆
動時における交流電圧の出力端）に印加される。
り充電コネクタに外部電源が接続される。従って、外部
電源からの電圧が充電コネクタを介して２次コイルに供
給される。２次コイルは１次コイルに近接配置されてい
るため、２次コイルの電圧により１次コイルに電圧が誘
起する。誘起した電圧は、電力変換器の一端（モータ駆
動時における交流電圧の出力端）に印加される。
一方、制御部は、充電コネクタに外部電源が接続され
たこと及び変速機がニュートラルであることを検知し
て、電力変換器を整流器として機能させる。すなわち、
少なくとも１次コイル側からみた等価回路が整流器の回
路構成となるよう、電力変換器のスイッチング素子を制
御する。電力変換器による等価的整流器の整流機能は、
整流素子によって担われる。
たこと及び変速機がニュートラルであることを検知し
て、電力変換器を整流器として機能させる。すなわち、
少なくとも１次コイル側からみた等価回路が整流器の回
路構成となるよう、電力変換器のスイッチング素子を制
御する。電力変換器による等価的整流器の整流機能は、
整流素子によって担われる。
従って、このとき、１次コイルの電圧が整流されて主
バッテリに供給されることになる。
バッテリに供給されることになる。
このように、本発明においては、モータが逆方向に使
用され変圧器として機能させると共に、電力変換器が逆
方向に使用され整流器として用いられる。この結果、主
バッテリの充電に必要な構成、特に重量部材である変圧
器を排除して、従来より軽量、小型及び安価に装置が構
成される。
用され変圧器として機能させると共に、電力変換器が逆
方向に使用され整流器として用いられる。この結果、主
バッテリの充電に必要な構成、特に重量部材である変圧
器を排除して、従来より軽量、小型及び安価に装置が構
成される。
［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説
明する。なお、第７図乃至第９図に示される従来例及び
参考例と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略す
る。
明する。なお、第７図乃至第９図に示される従来例及び
参考例と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略す
る。
第１実施例の構成 第１図には、本発明の第１実施例に係る電気自動車用
充電装置の構成が示されている。
充電装置の構成が示されている。
この図に示される装置は、第７図に示される従来例と
同様、主バッテリ12、電力変換器14及びモータ16を備え
ている。さらに、外部電源（AC200V三相）が接続される
充電コネクタ44を備え、本発明において特徴とするとこ
ろの充電時制御を行う制御部58を備えている。また、後
述するように、充電コネクタ44への外部電源の接続を検
知すべく、制御部58が充電コネクタ44に接続されてい
る。
同様、主バッテリ12、電力変換器14及びモータ16を備え
ている。さらに、外部電源（AC200V三相）が接続される
充電コネクタ44を備え、本発明において特徴とするとこ
ろの充電時制御を行う制御部58を備えている。また、後
述するように、充電コネクタ44への外部電源の接続を検
知すべく、制御部58が充電コネクタ44に接続されてい
る。
第２図には、この実施例の回路構成が示されている。
この図に示されるように、本実施例におけるモータ46
は参考例におけるモータと同様固定子が三相トランスの
構造を有している。すなわち、固定子30は２種類の固定
子巻線（１次コイル34U,34V,34W及び２次コイル48U,48
V,48W）を有しており、１次コイル34U,34V,34W及び２次
コイル48U,48V,48Wは各相ごとに近接配置されている。
は参考例におけるモータと同様固定子が三相トランスの
構造を有している。すなわち、固定子30は２種類の固定
子巻線（１次コイル34U,34V,34W及び２次コイル48U,48
V,48W）を有しており、１次コイル34U,34V,34W及び２次
コイル48U,48V,48Wは各相ごとに近接配置されている。
しかし、この実施例の場合、参考例と異なり２次時コ
イル48U,48V,48Wは補機バッテリの充電系統には接続さ
れず、充電コネクタ44に接続されている。この充電コネ
クタ44は、モータ46の駆動時には開放され、主バッテリ
12の充電時には外部電源60が接続される、 第１実施例の動作 次に、この実施例の動作について説明する。第３図に
は本実施例のモータ46駆動時の動作が、第４図には主バ
ッテリ12充電時の動作が、第５図には制御部58の動作の
流れが、それぞれ示されている。
イル48U,48V,48Wは補機バッテリの充電系統には接続さ
れず、充電コネクタ44に接続されている。この充電コネ
クタ44は、モータ46の駆動時には開放され、主バッテリ
12の充電時には外部電源60が接続される、 第１実施例の動作 次に、この実施例の動作について説明する。第３図に
は本実施例のモータ46駆動時の動作が、第４図には主バ
ッテリ12充電時の動作が、第５図には制御部58の動作の
流れが、それぞれ示されている。
第５図に従い説明すると、この実施例においては、制
御部58はまず充電コネクタ44に外部電源60が接続されて
いるか否かを判定する（100）。すなわち、充電コネク
タ44に車両操縦者が外部電源60を接続したことを検知す
る。
御部58はまず充電コネクタ44に外部電源60が接続されて
いるか否かを判定する（100）。すなわち、充電コネク
タ44に車両操縦者が外部電源60を接続したことを検知す
る。
通常のモータ46駆動の場合には、充電コネクタ４には
外部電源60が接続されないため、制御部58はモータ46の
駆動時の動作に移行する。
外部電源60が接続されないため、制御部58はモータ46の
駆動時の動作に移行する。
（１）モータ駆動時の動作 この場合、変速機18がドライブモードに入っていれ
ば、モータ16がホイール22に機械的に連結され、電気自
動車10は走行可能な状態となる。
ば、モータ16がホイール22に機械的に連結され、電気自
動車10は走行可能な状態となる。
制御部58は電力変換器14を制御してモータ46を駆動す
る（102）。この制御は、従来におけるモータ駆動制御
と同様の制御である。従って、トランジスタ36は、各相
の１次コイル34U,34V,34Wに流れる電流IU,IV,IWが交番
するようオン／オフ制御される。
る（102）。この制御は、従来におけるモータ駆動制御
と同様の制御である。従って、トランジスタ36は、各相
の１次コイル34U,34V,34Wに流れる電流IU,IV,IWが交番
するようオン／オフ制御される。
すなわち、第３図に示されるように、主バッテリ12か
らの電圧は電力変換器14により交番する三相電流IU,IV,
IWに変換される。例えば、６個のトランジスタ36のう
ち、Ｕ相の＋側、Ｖ相の−側及びＷ相の−側のトランジ
スタ36をオンさせ、他のトランジスタ36をオフさせる
と、Ｕ相の１次コイル34Uに流れる電流IUと、他の１次
コイル34V,34Wに流れる電流IV,IWと、は逆相になる。こ
のとき、電流IU,IV,IWが所望の電流値になるよう、例え
ばPWM変調された制御信号UPを発生させ、さらに、オン
させるトランジスタ38を各相巡回的にシフトさせていけ
ば、電流IU,IV,IWが交番する。
らの電圧は電力変換器14により交番する三相電流IU,IV,
IWに変換される。例えば、６個のトランジスタ36のう
ち、Ｕ相の＋側、Ｖ相の−側及びＷ相の−側のトランジ
スタ36をオンさせ、他のトランジスタ36をオフさせる
と、Ｕ相の１次コイル34Uに流れる電流IUと、他の１次
コイル34V,34Wに流れる電流IV,IWと、は逆相になる。こ
のとき、電流IU,IV,IWが所望の電流値になるよう、例え
ばPWM変調された制御信号UPを発生させ、さらに、オン
させるトランジスタ38を各相巡回的にシフトさせていけ
ば、電流IU,IV,IWが交番する。
この結果、モータ46の内部には回転磁界が発生して、
回転子32が回転し、電気自動車10の駆動力が発生する。
この後、制御部58は、判定100に戻り動作を継続する。
回転子32が回転し、電気自動車10の駆動力が発生する。
この後、制御部58は、判定100に戻り動作を継続する。
（２）主バッテリ充電時の動作 判定100において充電コネクタ44に外部電源60が接続
されているとされた場合、制御部58は主バッテリ12充電
時の動作に移行する。この動作は、本発明の特徴に係る
動作である。
されているとされた場合、制御部58は主バッテリ12充電
時の動作に移行する。この動作は、本発明の特徴に係る
動作である。
この場合、変速機18がニュートラルになっているか否
かを判断する（104）。これにより、充電中に走行する
ことがなくなる。すなわち、ニュートラルでない場合に
は警告ブザーが発せられ（106）、充電動作に移行しな
い。従って、モータ16とギア20が連絡されておらずモー
タ16が回転しても電気自動車10が動かない場合にのみ、
以下の動作が実行される。
かを判断する（104）。これにより、充電中に走行する
ことがなくなる。すなわち、ニュートラルでない場合に
は警告ブザーが発せられ（106）、充電動作に移行しな
い。従って、モータ16とギア20が連絡されておらずモー
タ16が回転しても電気自動車10が動かない場合にのみ、
以下の動作が実行される。
この状態においては、外部電源60からAC200Vが２次コ
イル48U,48V,48Wに印加されているため、この２次コイ
ル48U,48V,48Wにそれぞれ近接して配置されている各相
の１次コイル34U,34V,34Wには、変圧比に応じて電圧が
誘起される。すなわち、 V1＝aV2 （１） の関係が成立する。ただし、ａは変圧比、V2は外部電源
60から各相の２次コイル48U,48V,48Wに印加される電
圧、V1は１次コイル34U,34V,34Wに誘起される電圧であ
る。
イル48U,48V,48Wに印加されているため、この２次コイ
ル48U,48V,48Wにそれぞれ近接して配置されている各相
の１次コイル34U,34V,34Wには、変圧比に応じて電圧が
誘起される。すなわち、 V1＝aV2 （１） の関係が成立する。ただし、ａは変圧比、V2は外部電源
60から各相の２次コイル48U,48V,48Wに印加される電
圧、V1は１次コイル34U,34V,34Wに誘起される電圧であ
る。
この後、制御部48は、電力変換器14のトランジスタ36
をオフさせる（108）。これにより、第４図に示される
ように、電力変換器14はダイオード38のみから構成され
る回路と等化な作用を奏すると見なすことができるよう
になる。すなわち、トランジスタ36がオフの状態では、
電力変換器14は三相全波整流器として機能する。
をオフさせる（108）。これにより、第４図に示される
ように、電力変換器14はダイオード38のみから構成され
る回路と等化な作用を奏すると見なすことができるよう
になる。すなわち、トランジスタ36がオフの状態では、
電力変換器14は三相全波整流器として機能する。
電圧値の関係でいうと、電流変換器14について次の関
係が成り立つ。
係が成り立つ。
ED＝1.35V1 ＝1.35aV2 （２） ただし、1.35は電力変換器14による係数である。
このようにして得られる直流電圧EDは、主バッテリ12
に供給され、主バッテリ12が充電される（110）。な
お、直流電圧EDは、主バッテリ12を充電するのに十分な
値を有するようにしなければならない。このため、直流
電圧EDが VB＜ED の関係を満たし、かつ主バッテリ12の性能劣化等を引き
起こさない値となるよう、変圧比ａ（したがって巻数
比）を設定する必要がある。
に供給され、主バッテリ12が充電される（110）。な
お、直流電圧EDは、主バッテリ12を充電するのに十分な
値を有するようにしなければならない。このため、直流
電圧EDが VB＜ED の関係を満たし、かつ主バッテリ12の性能劣化等を引き
起こさない値となるよう、変圧比ａ（したがって巻数
比）を設定する必要がある。
この後、制御部58は判定100に戻り動作を継続する。
第１実施例の効果 このように、本実施例においては、モータ46を三相ト
ランスとして用いて外部電源60の電圧を変圧し、トラン
ジスタ36をオフさせて電力変換器14を整流器として用い
るようにしたため、従来主バッテリ12を充電するために
用いられていた充電器、とくにトランスが不要となる。
ランスとして用いて外部電源60の電圧を変圧し、トラン
ジスタ36をオフさせて電力変換器14を整流器として用い
るようにしたため、従来主バッテリ12を充電するために
用いられていた充電器、とくにトランスが不要となる。
これにより、電気自動車10における装置の搭載スペー
スが低減するとともに、電気自動車10の軽量化を実現で
きる。電気自動車10の軽量化は、主バッテリ12の１回充
電当たりの走行継続距離が延長される。このように、電
気自動車10のエネルギー使用効率が向上する。
スが低減するとともに、電気自動車10の軽量化を実現で
きる。電気自動車10の軽量化は、主バッテリ12の１回充
電当たりの走行継続距離が延長される。このように、電
気自動車10のエネルギー使用効率が向上する。
また、充電器が不要になることにより、充電器の部品
コスト及びその製造・取付に係るコストが低減される。
この結果、電気自動車10を安価に製造可能となる。
コスト及びその製造・取付に係るコストが低減される。
この結果、電気自動車10を安価に製造可能となる。
また、このような効果をトランジスタ36のオン／オフ
制御という簡易な手段で実現できる。
制御という簡易な手段で実現できる。
さらには、主バッテリ12充電時において１次コイル34
U,34V,34Wに電流が流れるためモータ46が駆動しうる
が、このとき変速機18がニュートラルになっているた
め、車両が走行することがなく、安全性が高い。
U,34V,34Wに電流が流れるためモータ46が駆動しうる
が、このとき変速機18がニュートラルになっているた
め、車両が走行することがなく、安全性が高い。
第６図には、本発明の第２実施例に係る電気自動車用
充電装置の構成が示されている。この実施例は、第９図
に示される参考例と第１実施例とを組み合わせ、切り替
え動作させるようにした装置である。
充電装置の構成が示されている。この実施例は、第９図
に示される参考例と第１実施例とを組み合わせ、切り替
え動作させるようにした装置である。
すなわち、２次コイル48U,48V,48Wには、切り替えス
イッチ62が接続されており、この切り替えスイッチ62は
２次コイル48U,48V,48Wを整流部50と充電コネクタ44と
の間で切り替え接続する。
イッチ62が接続されており、この切り替えスイッチ62は
２次コイル48U,48V,48Wを整流部50と充電コネクタ44と
の間で切り替え接続する。
この実施例の装置において、モータ46を駆動させる際
には、切り替えスイッチ62が整流部50側に倒される。こ
の場合の動作は、参考例の動作と同様である。すなわ
ち、１次コイル34U,34V,34Wに電力変換器14から供給さ
れる電流IU,IV,IWにより２次コイル48U,48V,48Wに電流
が流れる。この電流は、整流部50により整流され、定電
圧回路54により定電圧化され、補機バッテリ56が充電さ
れる。
には、切り替えスイッチ62が整流部50側に倒される。こ
の場合の動作は、参考例の動作と同様である。すなわ
ち、１次コイル34U,34V,34Wに電力変換器14から供給さ
れる電流IU,IV,IWにより２次コイル48U,48V,48Wに電流
が流れる。この電流は、整流部50により整流され、定電
圧回路54により定電圧化され、補機バッテリ56が充電さ
れる。
また、主バッテリ12を充電する際には、切り替えスイ
ッチ62が充電コネクタ44側に倒される。この場合の動作
は、第１実施例における主バッテリ12充電時の動作と同
様である。すなわち、外部電源60の電圧により１次コイ
ル34U,34V,34Wに電圧が誘起し、電力変換器14が整流器
として働き、主バッテリ12が電力変換器14により整流さ
れた電圧で充電される。
ッチ62が充電コネクタ44側に倒される。この場合の動作
は、第１実施例における主バッテリ12充電時の動作と同
様である。すなわち、外部電源60の電圧により１次コイ
ル34U,34V,34Wに電圧が誘起し、電力変換器14が整流器
として働き、主バッテリ12が電力変換器14により整流さ
れた電圧で充電される。
この実施例においては、従って、第１実施例において
得られる効果が同様に得られると共に、参考例における
効果をも得ることができる。すなわち、補機バッテリ56
を充電するためのDC−DCコンバータを廃止でき、軽量化
が実現される。また、例えば制動時のように主バッテリ
12とモータ46の切断を断っている場合に２次コイル48U,
48V,48Wにより回生制動を行うことができる。
得られる効果が同様に得られると共に、参考例における
効果をも得ることができる。すなわち、補機バッテリ56
を充電するためのDC−DCコンバータを廃止でき、軽量化
が実現される。また、例えば制動時のように主バッテリ
12とモータ46の切断を断っている場合に２次コイル48U,
48V,48Wにより回生制動を行うことができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、変圧器構造を
有するモータを逆方向に用いかつ電力変換器を整流器と
して機能させて主バッテリの充電を行うように構成した
ため、従来主バッテリの充電に用いられていた充電器、
とくに変圧器を廃止することができ、電気自動車の軽量
化及び低価格化、電気自動車への搭載スペースの削減が
可能になる。とくに、駆動電力の大きいモータを用いる
場合、これらの効果は著しくなる。
有するモータを逆方向に用いかつ電力変換器を整流器と
して機能させて主バッテリの充電を行うように構成した
ため、従来主バッテリの充電に用いられていた充電器、
とくに変圧器を廃止することができ、電気自動車の軽量
化及び低価格化、電気自動車への搭載スペースの削減が
可能になる。とくに、駆動電力の大きいモータを用いる
場合、これらの効果は著しくなる。
第１図は、本発明の第１実施例に係る電気自動車用充電
装置の構成を示す図、 第２図は、この実施例の回路構成を示す図、 第３図は、この実施例のモータ駆動時の動作を示す図、 第４図は、この実施例の充電時の動作を示す図、 第５図は、この実施例における制御動作を示すフローチ
ャート図、 第６図は、本発明の第２実施例に係る電気自動車用充電
装置の構成を示す図、 第７図は、一従来例に係る電気自動車用駆動装置の構成
を示す図、 第８図は、この従来例の回路構成を示す図、 第９図は、本願出願人が先に出願した電気自動車用駆動
装置の構成を参考例として示す図である。 10……電気自動車 12……主バッテリ 14……電力変換器 16……モータ 44……充電コネクタ 58……制御部 34U,34V,34W……１次コイル 48U,48V,48W……２次コイル 60……外部電源 IU,IV,IW……三相電流
装置の構成を示す図、 第２図は、この実施例の回路構成を示す図、 第３図は、この実施例のモータ駆動時の動作を示す図、 第４図は、この実施例の充電時の動作を示す図、 第５図は、この実施例における制御動作を示すフローチ
ャート図、 第６図は、本発明の第２実施例に係る電気自動車用充電
装置の構成を示す図、 第７図は、一従来例に係る電気自動車用駆動装置の構成
を示す図、 第８図は、この従来例の回路構成を示す図、 第９図は、本願出願人が先に出願した電気自動車用駆動
装置の構成を参考例として示す図である。 10……電気自動車 12……主バッテリ 14……電力変換器 16……モータ 44……充電コネクタ 58……制御部 34U,34V,34W……１次コイル 48U,48V,48W……２次コイル 60……外部電源 IU,IV,IW……三相電流
Claims (1)
- 【請求項１】所定個数のスイッチング素子及び整流素子
を含み主バッテリに接続される電力変換器と、電力変換
器のスイッチング素子を制御して、電力変換器により主
バッテリの出力電圧を所定相数の交番する交流電圧に変
換出力させる制御部と、所定本数の１次コイル及びこの
１次コイルに近接して配置される所定本数の２次コイル
を含み１次コイルへの交流電流の供給により回転駆動し
変速機を介し車輪に接続されるモータと、を有する装置
において、 ２次コイルの一端に設けられ外部電源が接続される充電
コネクタを備え、 制御部が、 充電コネクタに外部電源が接続されたことを検知する手
段と、 変速機がニュートラルであることを検知する手段と、 充電コネクタに外部電源が接続されており変速機がニュ
ートラルであるときに、電力変換器のスイッチング素子
を制御して電力変換器による交流電圧への変換出力を停
止させ、１次コイルの電圧を整流して主バッテリに供給
させる手段と、 を備えることを特徴とする電気自動車用充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2257880A JP2827488B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 電気自動車用充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2257880A JP2827488B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 電気自動車用充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04138004A JPH04138004A (ja) | 1992-05-12 |
| JP2827488B2 true JP2827488B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17312469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2257880A Expired - Lifetime JP2827488B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 電気自動車用充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2827488B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102118051B (zh) * | 2011-02-11 | 2014-03-05 | 蒋小平 | 交流电机电动车用感应器电能量回收装置 |
| CN102097849B (zh) * | 2011-02-11 | 2013-11-06 | 蒋小平 | 直流电机电动车用感应器电能量回收装置 |
| WO2012169023A1 (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の電源システムおよび車両 |
| JP5918103B2 (ja) * | 2012-10-23 | 2016-05-18 | トヨタ自動車株式会社 | 電力供給装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1604066A (en) * | 1978-05-26 | 1981-12-02 | Chloride Group Ltd | Battery charges in variable reluctance electric motor systems |
| JPH02216335A (ja) * | 1990-01-22 | 1990-08-29 | Wataru Yamamoto | アンチスキッド装置の作動表示点滅装置 |
-
1990
- 1990-09-26 JP JP2257880A patent/JP2827488B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04138004A (ja) | 1992-05-12 |
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