JP3612572B2

JP3612572B2 - Motor drive power supply

Info

Publication number: JP3612572B2
Application number: JP23961296A
Authority: JP
Inventors: 淳竹原; 典浩大久保; 邦明宮岡; 紘渋谷; 哲夫福田; 伸人大沼
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Tokyo R&D Co Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Tokyo R&D Co Ltd
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH1084628A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動用電源装置、特に、電気自動車、電気スクータ、電気自転車等の動力用モータを駆動するのに適した電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車、電気スクータ、電気自転車用の動力用モータを駆動する電源装置としては、電池及びコンデンサを並列接続し、この並列回路からの出力を電力変換器を介してモータに供給するハイブリッド電源装置が従来から多数提案されている。この場合、モータの負荷変動に応じて、コンデンサは、短時間ながら大電力をモータに供給する機能を果たし、電池は、小電力ながら長時間にわたって平均電力をモータへ供給する機能を果たす。これは、電池へのピーク負荷を減らし、電池の寿命を延長すると共に、実質的に容量を拡大するためである。
【０００３】
かかる従来のモータ駆動用電源装置の一例を図２に示す。高電圧を発生するために直列接続された複数個の電池のグループ１０と、直列接続された複数個のコンデンサのグループ１２とは、マイナス（−）側が共通電位となり、プラス（＋）側が電流制御回路１４を介して並列接続されている。なお、電流制御回路１４は、電池グループ１０から過電流が流れるのを防止するためのものであり、電池グループ１０及びコンデンサ・グループ１２の並列回路からの電圧は、モータ駆動回路である電力変換器１６を介して直流モータ１８の両端に供給される。電力変換器１６は、チョッパ又はインバータであり、図示しない制御回路によりその動作が制御される。
【０００４】
電力変換器１６にチョッパを用いる場合の一例を図３に示す。入出力端子４０及び４２は、電力変換器１６の左側の２つの端子に対応し、入出力端子５４及び５６は、電力変換器１６の右側の２つの端子に対応する。端子４０及び４２間には、パワー・トランジスタ、絶縁ゲート・トランジスタ（ＩＧＢＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのトランジスタ４４及び４６のドレイン・ソース（又はコレクタ・エミッタ）が図示のように直列接続され、これらトランジスタのゲート（又はベース）が制御回路からの制御パルス信号を受ける。トランジスタ４４及び４６のコレクタ及びエミッタ間（又は、ドレイン及びソース間）には、ダイオード４８及び５０が逆極性に夫々接続され、これらダイオード４８及び５０の共通接続点がチョーク・コイル５２を介して端子５４に接続される。また、端子４０及び４２間には、スイッチング素子であるトランジスタの動作によって生じる電源の電圧変動を安定化させるために、電解コンデンサ４１を接続する。
【０００５】
モータ１８を回転駆動させる力行時には、電力変換器１６内のトランジスタ４６が常時非導通となり、トランジスタ４４が制御回路からの制御パルス信号に応じて導通及び非導通を繰り返す。よって、電力変換器１６は、電池グループ１０及びコンデンサ・グループ１２の並列回路からの電圧を制御パルス信号の導通及び非導通の時間比、即ち、衝撃係数に応じて降圧してモータ１８に供給する。また、モータ１８への駆動電圧の供給を停止させる回生時には、モータ１８が発電機として機能する。この間、制御回路により、電力変換器１６内のトランジスタ４４が常時非導通に制御され、トランジスタ４６が制御回路からの制御パルス信号に応じて導通及び非導通を繰り返す。よって、電力変換器１６は、モータ１８が発電した電圧（回生電圧）を昇圧してコンデンサ・グループ１２を充電（蓄電）する。コンデンサ・グループ１２に充電したエネルギーをモータの力行時に再利用して、電源装置全体の効率を改善している。また、力行時には、制御パルス信号の衝撃係数に応じて電力変換器１６の降圧の程度を制御することにより、モータの回転速度や、トルク等を制御できる。
【０００６】
従来のモータ駆動用電源装置の他の例を図４に示す。図２の従来技術との相違点は、電池グループ１０及びコンデンサ・グループ１２のプラス側を半導体スイッチ２０により、交互に高速で選択し、選択された電圧を電力変換器１６に供給する点である。なお、半導体スイッチ２０には、パワー・トランジスタ、絶縁ゲート・トランジスタ（ＩＧＢＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などを利用でき、スイッチ制御回路２２で、スイッチ２０の高速切換を制御する。この従来技術も図２の場合と同様に、モータ１８の力行時には、電力変換器１６がスイッチ２０の出力電圧を降圧してモータ１８に供給する。また、モータ１８の回生時には、モータ１８の発電電圧を電力変換器１６が昇圧し、スイッチ２０を介してコンデンサ・グループ１２を充電する。この充電したエネルギー（蓄電エネルギー）は、図２の従来技術と同様に、モータの力行時に再利用される。
【０００７】
ところで、モータを駆動するための電力をコンデンサから得るには、コンデンサは、大容量でなければならない。しかし、大容量のコンデンサであっても、コンデンサの充電エネルギーは電池に比べると１桁以上小さいため、コンデンサに蓄積されたエネルギーを有効利用する必要がある。コンデンサの蓄電エネルギーを総て使用するということは、コンデンサの電圧がゼロになるまで使うということである。しかし、図２及び図４に示した従来技術は、コンデンサ１２の電圧も用いて電力変換器１６によりモータ１８を駆動しているが、この駆動にはある程度以上の電圧が必要である。よって、コンデンサ１２の電圧がゼロになる前に、電力変換器１６及びモータ１８が動作しなくなるので、コンデンサ１２の蓄電エネルギーを使いきることができない。これは、コンデンサ１２の端子に昇圧回路を設けても、結局は同じであり、コンデンサ１２の蓄電エネルギーを使いきることができない。
【０００８】
また、大容量コンデンサの主流は、電気二重層コンデンサであるが、このコンデンサは、電解液の電気分解を防止するために、１セル当たりの電圧を１〜５ボルト程度にしかできない。よって、モータを駆動するためには、モータが必要とする電圧まで高くしなければならないので、複数個の電気二重層コンデンサを直列接続しなければならない。しかし、各コンデンサでの電圧のバランスの問題が生じる。この問題は、直列接続した総てのコンデンサを充電した後に、コンデンサが内部抵抗により自己放電するが、この自己放電のバラツキが非常に大きいことに起因する。このため、時間経過に伴って、あるコンデンサでは、その電圧がゼロ・ボルトになってしまう。この状態では、放電すると、ゼロ・ボルトのコンデンサが下限を守れなくなり、また、充電すると、別のコンデンサが上限を守れなくなるので、充電及び放電ができなくなってしまう。
【０００９】
そこで、上述のコンデンサの蓄電エネルギーを使いきれないという問題と、複数のコンデンサを直列接続した場合の問題を解決するために、特願平７−１７４８４３号にて、図５に示すモータ駆動用電源装置が提案された。この電源装置では、モータ１８の力行時に、第１電力変換器２８が、電池２６及びコンデンサ２４の直列回路の電圧を降圧して、モータ１８に駆動電圧を供給する。また、モータ１８の回生時には、第２電力変換器３２が、モータ１８からの発電電圧を受けて降圧し、コンデンサ２４に充電電圧を供給する。なお、電力変換器２８及び３２の降圧動作は、制御回路３４からの制御パルス信号により制御する。また、コンデンサ２４の両端には、極性反転防止用ダイオード３６が接続されている。モータ１８の力行時にコンデンサ２４の放電が進むと充電電圧が低下し、ついには蓄電量がゼロになると極性が反転してしまうが、このダイオード３６は、コンデンサ２４の極性が反転しようとすると導通して、この極性反転を防止する。しかし、コンデンサ２４の極性が反転しない期間中は、ダイオード３６は非導通なので、電源装置の動作に影響しない。
【００１０】
この図５に示すモータ駆動用電源装置によれば、コンデンサ２４及び電池グループ２６を直列接続しているので、コンデンサ２４の蓄電電圧が低下しても、直列回路全体の電圧は電力変換器２８及びモータ１８を駆動するのに十分な程高く、モータ１８の力行時にコンデンサ２４の蓄電エネルギーを完全にゼロになるまで使用できる。また、コンデンサ２４の電圧が電池グループ２６の電圧のように高い必要がなく、低くてもよいので、多数のコンデンサを直列接続する必要がない。よって、コンデンサの電圧のバランスの問題が小さくなり、大容量のコンデンサを低電圧仕様のまま使える。よって、コンデンサ２４として、安価な電気二重層コンデンサを使用できる。
【００１１】
なお、第１電力変換器２８及び第２電力変換器３２は、図２及び図４の電力変換器１６と異なり、一方向の降圧による電力変換を行う。これら第１及び第２電力変換器の夫々がチョッパ回路及びＤＣ／ＤＣコンバータの一方であるか、又は第１電力変換器がインバータで、第２電力変換器がＡＣ／ＤＣインバータである。一例として、チョッパの場合を図６に示す。この図６において、入力端５８及び出力端６８の間に、上述のトランジスタ４４又は４６と同様なトランジスタ６２と、チョーク・コイル６６の直列回路を接続し、これらトランジスタ６２及びコイル６６の共通接続点と、入力端６０及び出力端７０との間にダイオード６４を接続する。トランジスタ６２のゲート（又はベース）を制御回路３４からの制御パルス信号により制御して、このトランジスタ６２を交互に導通及び非導通として、制御パルス信号の衝撃係数に応じて、入力端５８及び６０間の電圧を降圧して、出力端６８及び７０間に出力する。なお、端子５８及び５９間には、スイッチング素子であるトランジスタの動作によって生じる電源の電圧変動を安定化させるために、電解コンデンサ５９を接続する。
【００１２】
【本発明が解決しようとする課題】
ところで、電気自動車、電気スクータ、電気自転車等の動力用モータと、その電力変換器とは、これらが組合わさったときに最高性能を発揮するように設計され、予め調整（マッチング又はチューニング）されて市販されているものがある。かかる市販の組み合わせを利用すれば、再設計や再調整の手間がなく、最高性能が得られる。この市販の組み合わせを図５に示す電源装置に適用した場合、組み合わせの電力変換器を第１電力変換器２８として用いることになる。しかし、モータ１８と第１電力変換器２８との共通接続点に第２電力変換器３２が接続されているため、この第２電力変換器３２の存在により、予め設定されていたモータ１８及び第１電力変換器２８のマッチングが崩れてしまい、最高性能で動作させることができなくなる。よって、図５の電源装置において、最高性能を発揮させるためには、第１電力変換器２８、第２電力変換器３２及びモータ１８の組み合わせを考慮して、第１及び第２電力変換器を新たに設計したり、調整をしなければならず、市販の組み合わせをそのまま利用できなくなる。新たな設計及び調整のため、電源装置全体が高価になると共に、新規開発が長引くという問題点が生じる。
【００１３】
また、図５に示す電源装置では、モータ１８を止めたままでは、第１電力変換器２８及び第２電力変換器３２を介して、電池グループ２６によりコンデンサ２４を充電できない。これは、第１及び第２電力変換器２８及び３２を同時に動作させてしまうと、電池グループ２６が短絡されてしまうためである。一方、かかるモータ駆動用電源装置のコンデンサ２４を、電気自動車などのスタート前、即ち、モータ１８が停止している状態で満充電しておくと、電気自動車などの加速に備えることができ、有効である。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、モータの力行時にコンデンサの蓄電エネルギーを完全にゼロになるまで使用できると共に、大容量のコンデンサを低電圧仕様のまま使えるばかりでなく、予め最適にマッチングされた市販のモータ及び電力変換器の組み合わせをそのまま利用できるモータ駆動用電源装置を提供することである。
【００１５】
また、本発明の別の目的は、モータの停止状態でもコンデンサを充電可能なモータ駆動用電源装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータ駆動用電源装置は、電池２６及びコンデンサ２４の直列回路と；第１入出力端が直列回路の両端にスイッチ回路７２を介して結合され、第２入出力端がモータ１８に結合された第１電力変換器１６と；入力端がスイッチ回路７２及び第１電力変換器１６の共通接続点に結合され、出力端が直列回路の電池２６及びコンデンサ２４の共通接続点に結合された第２電力変換器３２と；スイッチ回路７２の開閉を制御する制御回路７３とを具えている。第１入出力端がスイッチ回路７２と電気的に直接接続されており、モータ１８の力行時に、制御回路７３はスイッチ回路７２を閉じて導通状態を維持し、直列回路からの電力をスイッチ回路７２及び第１電力変換器１６を介してモータ１８に供給する。また、モータ１８の回生時に、制御回路７３はスイッチ回路７２を開いて（非導通にして）、モータ１８の発電電圧（回生電圧）が第１電力変換器１６及び第２電力変換器３２を介してコンデンサ２４を充電する。なお、制御回路７３は、モータ１８の力行時に第２電力変換器３２が動作を停止するように制御するし、モータ１８の停止期間中に、スイッチ回路７２及び第２電力変換器３２を制御して、電池２６によりコンデンサ２４を充電できるようにする。
【００１７】
また、第１電力変換器１６は、直列回路からモータ１８の方向に降圧動作を行い、モータ１８から直列回路の方向に昇圧動作又は整流動作を行うチョッパ回路又はインバータ回路であり、第２電力変換器３２は、第１電力変換器からコンデンサ２４の方向に降圧動作を行うチョッパ回路又はＤＣ／ＤＣコンバータ回路である。
【００１８】
【発明の実施の形態及び実施例】
図１は、本発明のモータ駆動用電源装置の好適な実施例のブロック図である。例えば、一般的な大容量コンデンサである１個の電気二重層コンデンサ２４と、例えば、蓄電池である複数の電池２６を直列接続し、直列回路とする。この直列回路の電池グループ２６のコンデンサ２４の反対端（プラス端）は、半導体スイッチ回路７２を介して、第１電力変換器１６の左側の入出力端の一方（上側）に結合し、コンデンサ２４のマイナス端は、第１電力変換器１６の左側の入出力端の他方（下側）に結合する。スイッチ回路７２のスイッチ素子は、例えば、リレー、コンタクター、パワー・トランジスタ、絶縁ゲート・トランジスタ（ＩＧＢＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。また、このスイッチ回路７２の開閉は、制御回路７３からの制御信号により制御する。コンデンサ２４及び電池グループ２６の共通接続点と、第１電力変換器１６及びスイッチ回路７２の共通接続点との間には、第２電力変換器３２を挿入する。また、コンデンサ２４の両端には、極性反転防止用のバイパス・ダイオード３６を結合する。第１電力変換器１６の右側の１対の入出力端の間に、モータ３０を結合する。制御回路７３は、電力変換器１６及び３２の動作も制御する。なお、第１電力変換器１６及びモータ１８の接続間に他の回路、例えば、第２電力変換器３２が接続されていないので、第１電力変換器１６及びモータ１８の予め設定された最適な組み合わせを、マッチングを崩すことなく、そのまま利用できる点に留意されたい。
【００１９】
第１電力変換器１６は、モータ１８の力行時に、コンデンサ２４及び電池グループ２６からの電圧を降圧してモータ１８に供給すると共に、モータ１８の回生時に、モータ１８の発電電圧（回生電圧）を昇圧するか整流して、第２電力変換器３２に供給する双方向性のチョッパ又はインバータである。第１電力変換器１６がチョッパの場合、図３に示す回路を利用できる。この場合、端子４０がスイッチ回路７２及び第２電力変換器３２の共通接続点に接続され、端子４２がコンデンサ２４のマイナス端に接続され、端子５４及び５６の間にモータ１８が接続される。トランジスタ４４及び４６のゲート（又はエミッタ）は、制御回路７３からの制御パルス信号を受ける。
【００２０】
第２電力変換器３２は、モータ１８の回生時に、第１電力変換器１６を介して、モータ１８の発電電圧を降圧して、コンデンサ２４に供給する単方向性のチョッパ又はＤＣ／ＤＣコンバータである。第２電力変換器３２がチョッパの場合、図６に示す回路を利用できる。この場合、端子５８がスイッチ回路７２及び第１電力変換器１６の共通接続点に接続され、端子６８がコンデンサ２４のプラス端に接続され、端子６０及び７０が基準電位、例えば、コンデンサ２４のマイナス端に接続される。トランジスタ６２のゲート（又はエミッタ）は、制御回路７３からの制御パルス信号を受ける。
【００２１】
第１電力変換器１６、第２電力変換器３２及び制御回路７３の動作電力は、電池２６、又は電池２６及びコンデンサ２４の直列回路から直接得てもよいし、電池２６又は直列回路の出力をＤＣ／ＤＣコンバータを介して得てもよい。また、電池２６とは別の補助電源を設けて、そこから得てもよい。さらに、第１電力変換器１６の力行電力から得たり、第２電力変換器３２の回生電力から得てもよい。なお、第１電力変換器１６が、チョッパ又はインバータの何れの場合にも、これらチョッパ又はインバータ用の電源電圧がモータ１８の起電力よりも高いと、スイッチング素子（トランジスタ）の導通及び非導通の時間比（衝撃係数）を調整することによって、昇圧での回生電力制御が可能である。しかし、モータ１８の起電力よりも電源電圧が低いときには、チョッパ又はインバータが単なる整流器として作用するだけで、回生電力の制御が不能となるが、第２電力変換器３２が回生電力を制御してコンデンサ２４を充電できるので問題ない。
【００２２】
本発明のモータ駆動用電源装置が電気自動車に使用されている場合、制御回路７３は、アクセル７４、ブレーキ７６及びクラッチ７８の状態に応じて、電力変換器１６及び３２に導通／非導通の制御信号を供給すると共に、スイッチ回路７２に開閉制御信号を供給する回路であり、例えば、マイクロプロセッサ・システムにより構成できる。すなわち、制御回路７３は、クラッチ７８が結合している状態で、回生状態及び力行状態のいずれかであると判断する。この状態で、アクセル７４がオンで且つブレーキ７６がオフであると、力行状態であると判断し、その他の場合、即ち、アクセル７４及びブレーキ７６が共にオフである場合か、アクセル７４に関係なくブレーキ７６がオンである場合は、回生状態であると判断する。制御回路７３は、この判断に応じて、適切な制御信号を発生する。
【００２３】
次に、図１の実施例の動作を更に説明する。モータ１８が力行状態であると制御回路７３が判断すると、この制御回路７３は、スイッチ回路７２を閉じ（導通状態にし）、また、トランジスタ６２を非導通に維持して、第２電力変換器３２の動作を停止させる。コンデンサ２４が電気エネルギーによりある電圧まで充電されていると、コンデンサ２４の電圧及び電池グループ２６の電圧が加算されて、この加算された電圧が第１電力変換器１６により降圧されて、直流モータ１８に供給される。よって、コンデンサ２４及び電池グループ２６からの電流が、スイッチ回路７２、第１電力変換器１６及びモータ１８を介してコンデンサ２４に戻り、閉回路が形成され、モータ１８が回転する。
【００２４】
この際、大電力が必要な場合に、コンデンサ２４の電気エネルギーが電力供給を助ける。また、制御回路７３は、アクセル７４の状態及びモータ１８に供給される電圧（この電圧を監視する接続線は、図示を省略してある）との関係から制御パルス信号の衝撃係数を制御して、第１電力変換器１６のトランジスタを導通及び非導通させる。導通のときのみ入力電圧をモータ１８に通過させるので、パルス信号の衝撃係数を制御することにより、降圧の割合を制御できる（即ち、導通時に通過した電気エネルギーの全時間に対する平均値がモータ１８へ供給される電圧に対応する）。この制御により、運転者が希望するように、モータ１８の回転状態を制御できる。この際、コンデンサ２４及び電池グループ２６は直列接続なので、コンデンサ２４の電圧が順次低下していっても、電池グループ２６の上端の電圧は、常に少なくとも電池の電圧だけは十分にあるので、コンデンサ２４の電圧がゼロになるまで、このコンデンサ２４の電気エネルギーを利用できる。ところで、モータ１８の力行時には、大容量コンデンサ２４の放電が進むにつれて、充電電圧が低下し、蓄電量がゼロになると、極性が反転してしまう。ダイオード３６は、コンデンサ２４の極性が反転しようとすると導通して、この極性反転を防止する。コンデンサ２４の極性が反転しない期間中は、ダイオード３６は非導通なので、図１の装置の動作に影響しない。
【００２５】
モータ１８が回生状態であると制御回路７３が判断すると、この制御回路７３は、スイッチ回路７２を開き（非導通状態にし）、また、トランジスタ６２を適切な衝撃係数で繰り返し導通及び非導通にして、第２電力変換器３２を動作させる。スイッチ回路７２が非導通なので、コンデンサ２４及び電池グループ２６からの電圧が第１電力変換器１６を通過せず、モータ１８に駆動電圧が供給されない。よって、モータ１８は、発電機として機能し、発電電圧、即ち、回生電圧を発生する。この回生電圧は、第１電力変換器１６及び第２電力変換器３２を介してコンデンサ２４に供給され、このコンデンサ２４を充電する。この充電電圧が、モータの力行時に再利用される。
【００２６】
ところで、第２電力変換器３２がない場合には、回生方向が、モータ１８から第１電力変換器１６を介してコンデンサ２４となるが、コンデンサ２４の電圧が低下すると、回生時のモータ１８の起電力の方が高くなってしまい、上述のように、回生制御ができなくなる。第２電力変換器３２は、回生制御不能を防止するために設置した降圧変換器であり、モータの起電力にかかわらず制御不能状態にはならない。第１電力変換器１６で整流（制御不能状態にある）した後、第２電力変換器３２で降圧（制御可能状態にある）してもよいし、第１電力変換器１６で昇圧（制御可能状態にある）した後、第２電力変換器３２で降圧（制御可能状態にある）してもよい。この場合、制御回路７３は、第１電力変換器１６及び第２電力変換器３２の夫々の出力（電圧、電流）を監視して、これら電力変換器を制御する必要がある。これは次の理由による。すなわち、第１電力変換器１６が制御不可能となるか制御可能となるかは、電力変換器１６内に設けられた電解コンデンサの電圧に依存する。一方、制御回路７３は、第１電力変換器１６が取り込む電力と、第２電力変換器３２が取り出す電力を調整して、電解コンデンサの端子電圧を管理する。
【００２７】
制御回路７３が、アクセル７４、ブレーキ７６及びクラッチ７８の状態に応じて、力行でも回生でもないと判断したときは、第１電力変換器１６及び第２電力変換器３２の動作を停止させる。また、モータ１８の停止中、例えば、電気自動車のスタート前に、電池２６によりコンデンサ２４を充電するには、スイッチ回路７２と閉じ（導通にし）、第１電力変換器１６の動作を停止させ、第２電力変換器３２を適当な衝撃係数で動作させる。なお、この場合、第２電力変換器３２は、電池グループ２６がショートするのを防止するために、入力端及び出力端間が絶縁された構成でなければならない。
【００２８】
本発明の好適な実施例について上述したが、当業者には、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形及び変更が可能である。例えば、モータは実施例で説明したもの（ＤＣモータ）以外にも、ＤＣブラシレスモータ、交流誘導モータ、交流同期モータでもよく、また、単相モータでも３相モータでもよい。第１電力変換器には、これらのモータに対応したチョッパまたはインバータを、第２変換器には、チョッパまたはＤＣ／ＤＣコンバータを使用することができる。コンデンサとしては、複数のコンデンサを並列接続したものを用いてもよい。さらに、１個のコンデンサの代わりに、少数のコンデンサを直列接続して用いてもよい。なお、少数のコンデンサを直列接続する場合、各コンデンサの電圧のバラツキは、多数のコンデンサの直列接続の場合よりも少ないので、さほど問題にならない。
【００２９】
【本発明が奏する効果】
上述の如く、本発明のモータ駆動用電源装置によれば、コンデンサ及び電池が直列接続されているので、モータの力行時にコンデンサの蓄電エネルギーを完全にゼロになるまで使用できる。電池にコンデンサを直列接続して放電すると、電池単独の場合よりもコンデンサのぶんだけ電圧を高くすることができる。ここで、第１の電力変換器に供給される電力が同じであれば電圧が高くなったぶんだけ、電池の放電電流、即ち負荷を減らすことができる。また、このため、大容量のコンデンサを低電圧仕様のまま使えるので、安価な電気２重層コンデンサを使用できる。さらに、第１電力変換器及びモータの間に別の回路が接続されていないので、予め最適にマッチングされた市販のモータ及び電力変換器の組み合わせをそのまま利用できる。また、第２電力変換器が入力端及び出力端間が絶縁された構成の場合、スイッチ回路及び第２電力変換器を介して、電池によりコンデンサを充電できるので、モータの停止状態でもコンデンサを充電できる。電気自動車が市街地を走行する場合には、加速（力行）と減速（回生）が適宜繰り返され、コンデンサも加減速に合わせて放電（力行）と充電（回生）が繰り返される。したがって、コンデンサは走行状態を反映した電圧域を保つことになり、力行時に電池の負荷を低減する効果も持続する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ駆動用電源装置の好適な一実施例のブロック図である。
【図２】従来のモータ駆動用電源装置の一例のブロック図である。
【図３】電力変換器の一例の回路図である。
【図４】従来のモータ駆動用電源装置の他の例のブロック図である。
【図５】従来のモータ駆動用電源装置の更に他の例のブロック図である。
【図６】電力変換器の他の例の回路図である。
【符号の説明】
１６第１電力変換器
１８モータ
２４コンデンサ
２６電池
３２第２電力変換器
３６ダイオード
７２スイッチ回路
７３制御回路
７４アクセル
７６ブレーキ
７８クラッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive power supply device, and more particularly to a power supply device suitable for driving a power motor such as an electric vehicle, an electric scooter, and an electric bicycle.
[0002]
[Prior art]
As a power supply device for driving a power motor for electric vehicles, electric scooters, and electric bicycles, there is a hybrid power supply device in which a battery and a capacitor are connected in parallel and an output from this parallel circuit is supplied to the motor via a power converter. Many proposals have been made. In this case, the capacitor functions to supply a large amount of power to the motor in a short time according to the load fluctuation of the motor, and the battery functions to supply the average power to the motor for a long time with a small amount of power. This is to reduce the peak load on the battery, extend the battery life, and substantially increase the capacity.
[0003]
An example of such a conventional motor driving power supply is shown in FIG. A plurality of battery groups 10 connected in series to generate a high voltage and a plurality of capacitor groups 12 connected in series have a common potential on the minus (−) side and current control on the plus (+) side. They are connected in parallel via the circuit 14. The current control circuit 14 is for preventing an overcurrent from flowing from the battery group 10, and the voltage from the parallel circuit of the battery group 10 and the capacitor group 12 is a power converter that is a motor drive circuit. 16 and supplied to both ends of the DC motor 18. The power converter 16 is a chopper or an inverter, and its operation is controlled by a control circuit (not shown).
[0004]
An example of using a chopper for the power converter 16 is shown in FIG. The input / output terminals 40 and 42 correspond to the two left terminals of the power converter 16, and the input / output terminals 54 and 56 correspond to the two right terminals of the power converter 16. Between terminals 40 and 42, drains and sources (or collectors and emitters) of transistors 44 and 46 such as a power transistor, an insulated gate transistor (IGBT), and a field effect transistor (FET) are connected in series as shown in the figure. The gates (or bases) of these transistors receive a control pulse signal from the control circuit. Between the collector and emitter (or between the drain and source) of the transistors 44 and 46, diodes 48 and 50 are connected in opposite polarities, respectively, and a common connection point of these diodes 48 and 50 is connected via a choke coil 52 to a terminal. 54. In addition, an electrolytic capacitor 41 is connected between the terminals 40 and 42 in order to stabilize the voltage fluctuation of the power supply caused by the operation of the transistor as a switching element.
[0005]
During powering to drive the motor 18 to rotate, the transistor 46 in the power converter 16 is always non-conductive, and the transistor 44 repeats conduction and non-conduction in response to a control pulse signal from the control circuit. Therefore, the power converter 16 steps down the voltage from the parallel circuit of the battery group 10 and the capacitor group 12 according to the time ratio of conduction and non-conduction of the control pulse signal, that is, the shock coefficient, and supplies the voltage to the motor 18. . Further, at the time of regeneration in which the supply of drive voltage to the motor 18 is stopped, the motor 18 functions as a generator. During this time, the transistor 44 in the power converter 16 is always controlled to be non-conductive by the control circuit, and the transistor 46 is repeatedly conductive and non-conductive according to the control pulse signal from the control circuit. Therefore, the power converter 16 boosts the voltage (regenerative voltage) generated by the motor 18 to charge (accumulate) the capacitor group 12. The energy charged in the capacitor group 12 is reused during powering of the motor to improve the efficiency of the entire power supply device. Further, during power running, the rotational speed of the motor, torque, and the like can be controlled by controlling the degree of step-down of the power converter 16 according to the impact coefficient of the control pulse signal.
[0006]
Another example of a conventional motor driving power supply is shown in FIG. The difference from the prior art of FIG. 2 is that the positive side of the battery group 10 and the capacitor group 12 is alternately selected at high speed by the semiconductor switch 20 and the selected voltage is supplied to the power converter 16. . The semiconductor switch 20 can be a power transistor, an insulated gate transistor (IGBT), a field effect transistor (FET), or the like, and the switch control circuit 22 controls high-speed switching of the switch 20. As in the case of FIG. 2, the power converter 16 steps down the output voltage of the switch 20 and supplies it to the motor 18 when the motor 18 is powered. Further, during regeneration of the motor 18, the power converter 16 boosts the generated voltage of the motor 18 and charges the capacitor group 12 via the switch 20. This charged energy (power storage energy) is reused during powering of the motor, as in the prior art of FIG.
[0007]
By the way, in order to obtain electric power for driving the motor from the capacitor, the capacitor must have a large capacity. However, even with a large-capacity capacitor, the charging energy of the capacitor is one digit or more smaller than that of the battery, so it is necessary to effectively use the energy stored in the capacitor. Using all the energy stored in the capacitor means using it until the voltage on the capacitor reaches zero. However, in the prior art shown in FIGS. 2 and 4, the motor 18 is driven by the power converter 16 also using the voltage of the capacitor 12, but this drive requires a voltage of a certain level or more. Therefore, before the voltage of the capacitor 12 becomes zero, the power converter 16 and the motor 18 do not operate, so that the stored energy of the capacitor 12 cannot be used up. This is the same even if a booster circuit is provided at the terminal of the capacitor 12, and the stored energy of the capacitor 12 cannot be used up.
[0008]
The mainstream of large-capacity capacitors is an electric double layer capacitor, but this capacitor can only have a voltage per cell of about 1 to 5 volts in order to prevent electrolysis of the electrolyte. Therefore, in order to drive the motor, it is necessary to increase the voltage required by the motor, and thus a plurality of electric double layer capacitors must be connected in series. However, there arises a problem of voltage balance in each capacitor. This problem is caused by the fact that the capacitors self-discharge due to the internal resistance after all the capacitors connected in series are charged, and the variation in self-discharge is very large. For this reason, with the passage of time, the voltage of a certain capacitor becomes zero volts. In this state, when discharged, the zero-volt capacitor cannot keep the lower limit, and when charged, another capacitor cannot keep the upper limit, and charging and discharging cannot be performed.
[0009]
Therefore, in order to solve the above problem that the stored energy of the capacitor cannot be used and the problem when a plurality of capacitors are connected in series, Japanese Patent Application No. 7-174743 discloses a motor driving power source shown in FIG. A device was proposed. In this power supply device, when the motor 18 is powered, the first power converter 28 steps down the voltage of the series circuit of the battery 26 and the capacitor 24 and supplies the drive voltage to the motor 18. Further, during regeneration of the motor 18, the second power converter 32 receives the power generation voltage from the motor 18 to step down and supplies a charging voltage to the capacitor 24. The step-down operation of the power converters 28 and 32 is controlled by a control pulse signal from the control circuit 34. In addition, polarity inversion preventing diodes 36 are connected to both ends of the capacitor 24. When the discharge of the capacitor 24 progresses during the power running of the motor 18, the charging voltage decreases. Finally, the polarity is reversed when the charged amount becomes zero, but this diode 36 becomes conductive when the polarity of the capacitor 24 is reversed. Thus, this polarity reversal is prevented. However, during the period in which the polarity of the capacitor 24 is not reversed, the diode 36 is non-conductive, and thus does not affect the operation of the power supply device.
[0010]
According to the motor drive power supply device shown in FIG. 5, since the capacitor 24 and the battery group 26 are connected in series, even if the stored voltage of the capacitor 24 is lowered, the voltage of the entire series circuit is the power converter 28 and It is high enough to drive the motor 18 and can be used until the energy stored in the capacitor 24 becomes completely zero when the motor 18 is powered. Further, the voltage of the capacitor 24 does not need to be as high as the voltage of the battery group 26 and may be low, so that it is not necessary to connect a large number of capacitors in series. Therefore, the problem of capacitor voltage balance is reduced, and a large-capacitance capacitor can be used with a low voltage specification. Therefore, an inexpensive electric double layer capacitor can be used as the capacitor 24.
[0011]
Unlike the power converter 16 in FIGS. 2 and 4, the first power converter 28 and the second power converter 32 perform power conversion by unidirectional step-down. Each of the first and second power converters is one of a chopper circuit and a DC / DC converter, or the first power converter is an inverter and the second power converter is an AC / DC inverter. As an example, the case of a chopper is shown in FIG. In FIG. 6, a transistor 62 similar to the above-described transistor 44 or 46 and a series circuit of a choke coil 66 are connected between an input terminal 58 and an output terminal 68, and a common connection point between the transistor 62 and the coil 66 is connected. A diode 64 is connected between the input terminal 60 and the output terminal 70. The gate (or base) of the transistor 62 is controlled by a control pulse signal from the control circuit 34 so that the transistor 62 is alternately turned on and off, and the input terminals 58 and 60 are connected according to the shock coefficient of the control pulse signal. Is reduced and output between the output terminals 68 and 70. Note that an electrolytic capacitor 59 is connected between the terminals 58 and 59 in order to stabilize the voltage fluctuation of the power supply caused by the operation of the transistor as a switching element.
[0012]
[Problems to be solved by the present invention]
By the way, power motors for electric vehicles, electric scooters, electric bicycles, and the like, and their power converters are designed and fully adjusted (matched or tuned) in advance so that they perform best when they are combined. Some are on the market. If such a commercially available combination is used, the highest performance can be obtained without the need for redesign and readjustment. When this commercially available combination is applied to the power supply device shown in FIG. 5, the combined power converter is used as the first power converter 28. However, since the second power converter 32 is connected to the common connection point between the motor 18 and the first power converter 28, the presence of the second power converter 32 causes the motor 18 and the first power set in advance to be set. 1 Matching of the power converter 28 is broken, and it cannot be operated at the highest performance. Therefore, in order to achieve the highest performance in the power supply device of FIG. 5, the first and second power converters are considered in consideration of the combination of the first power converter 28, the second power converter 32, and the motor 18. New designs and adjustments must be made, and commercially available combinations cannot be used as they are. Due to the new design and adjustment, the entire power supply device becomes expensive and new developments are prolonged.
[0013]
5, the capacitor 24 cannot be charged by the battery group 26 via the first power converter 28 and the second power converter 32 while the motor 18 is stopped. This is because the battery group 26 will be short-circuited if the first and second power converters 28 and 32 are operated simultaneously. On the other hand, if the capacitor 24 of the motor drive power supply device is fully charged before the start of the electric vehicle or the like, that is, when the motor 18 is stopped, it is possible to prepare for acceleration of the electric vehicle or the like. It is.
[0014]
Therefore, the object of the present invention is that not only can the stored energy of the capacitor be completely zero during powering of the motor, but also a large-capacity capacitor can be used with a low voltage specification, and a commercially available optimally matched in advance. It is an object of the present invention to provide a motor driving power supply device that can use a combination of a motor and a power converter as it is.
[0015]
Another object of the present invention is to provide a motor drive power supply device that can charge a capacitor even when the motor is stopped.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the motor drive power supply device of the present invention, a battery 26 and a capacitor 24 are connected in series; a first input / output terminal is connected to both ends of the series circuit via a switch circuit 72, and a second input / output terminal is connected to the motor 18. The input end is coupled to the common connection point of the switch circuit 72 and the first power converter 16, and the output end is coupled to the common connection point of the battery 26 and the capacitor 24 of the series circuit. A second power converter 32; and a control circuit 73 for controlling the opening and closing of the switch circuit 72. The first input / output terminal is electrically connected directly to the switch circuit 72; When the motor 18 is powered, the control circuit 73 closes the switch circuit 72. Keep the continuity , Power from the series circuit via the switch circuit 72 and the first power converter 16 Motor 18 To supply. Further, at the time of regeneration of the motor 18, the control circuit 73 opens the switch circuit 72 (non-conducting), and the generated voltage (regenerative voltage) of the motor 18 passes through the first power converter 16 and the second power converter 32. To charge the capacitor 24. The control circuit 73 controls the second power converter 32 to stop its operation when the motor 18 is powered, and controls the switch circuit 72 and the second power converter 32 during the stop period of the motor 18. Thus, the capacitor 24 can be charged by the battery 26.
[0017]
The first power converter 16 is a chopper circuit or an inverter circuit that performs a step-down operation from the series circuit in the direction of the motor 18 and performs a step-up operation or a rectification operation in the direction from the motor 18 to the series circuit. The device 32 is a chopper circuit or a DC / DC converter circuit that performs a step-down operation from the first power converter toward the capacitor 24.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of a motor drive power supply device of the present invention. For example, one electric double layer capacitor 24 that is a general large-capacity capacitor and a plurality of batteries 26 that are storage batteries, for example, are connected in series to form a series circuit. The opposite end (plus end) of the capacitor 24 of the battery group 26 of this series circuit is coupled to one (upper side) of the left input / output end of the first power converter 16 via the semiconductor switch circuit 72. The negative end of the first power converter 16 is coupled to the other (lower side) of the left input / output end of the first power converter 16. The switch element of the switch circuit 72 is, for example, a relay, a contactor, a power transistor, an insulated gate transistor (IGBT), or a field effect transistor (FET). The opening / closing of the switch circuit 72 is controlled by a control signal from the control circuit 73. The second power converter 32 is inserted between the common connection point of the capacitor 24 and the battery group 26 and the common connection point of the first power converter 16 and the switch circuit 72. Further, a bypass diode 36 for preventing polarity reversal is coupled to both ends of the capacitor 24. The motor 30 is coupled between a pair of input / output terminals on the right side of the first power converter 16. The control circuit 73 also controls the operations of the power converters 16 and 32. Since no other circuit, for example, the second power converter 32 is connected between the connection of the first power converter 16 and the motor 18, the optimal optimum set in advance for the first power converter 16 and the motor 18 is not connected. It should be noted that combinations can be used as they are without breaking the matching.
[0019]
The first power converter 16 steps down the voltage from the capacitor 24 and the battery group 26 and supplies the voltage to the motor 18 when the motor 18 is powered, and also generates the generated voltage (regenerative voltage) of the motor 18 when the motor 18 is regenerated. A bidirectional chopper or inverter that boosts or rectifies and supplies it to the second power converter 32. When the first power converter 16 is a chopper, the circuit shown in FIG. 3 can be used. In this case, the terminal 40 is connected to the common connection point of the switch circuit 72 and the second power converter 32, the terminal 42 is connected to the negative end of the capacitor 24, and the motor 18 is connected between the terminals 54 and 56. The gates (or emitters) of the transistors 44 and 46 receive a control pulse signal from the control circuit 73.
[0020]
The second power converter 32 is a unidirectional chopper or DC / DC converter that steps down the power generation voltage of the motor 18 and supplies it to the capacitor 24 via the first power converter 16 during regeneration of the motor 18. is there. When the second power converter 32 is a chopper, the circuit shown in FIG. 6 can be used. In this case, the terminal 58 is connected to the common connection point of the switch circuit 72 and the first power converter 16, the terminal 68 is connected to the positive end of the capacitor 24, and the terminals 60 and 70 are the reference potential, for example, the negative of the capacitor 24. Connected to the end. The gate (or emitter) of the transistor 62 receives a control pulse signal from the control circuit 73.
[0021]
The operating power of the first power converter 16, the second power converter 32, and the control circuit 73 may be obtained directly from the battery 26 or the series circuit of the battery 26 and the capacitor 24, or the output of the battery 26 or the series circuit may be obtained. It may be obtained via a DC / DC converter. Further, an auxiliary power source different from the battery 26 may be provided and obtained from there. Furthermore, it may be obtained from the power running power of the first power converter 16 or may be obtained from the regenerative power of the second power converter 32. When the first power converter 16 is a chopper or an inverter, if the power supply voltage for the chopper or inverter is higher than the electromotive force of the motor 18, the switching element (transistor) is turned on and off. By adjusting the time ratio (impact coefficient), regenerative power control at boosting is possible. However, when the power supply voltage is lower than the electromotive force of the motor 18, the chopper or the inverter simply acts as a rectifier and the regenerative power cannot be controlled. However, the second power converter 32 controls the regenerative power. There is no problem because the capacitor 24 can be charged.
[0022]
When the motor drive power supply device of the present invention is used in an electric vehicle, the control circuit 73 controls conduction / non-conduction to the power converters 16 and 32 according to the states of the accelerator 74, the brake 76, and the clutch 78. The circuit supplies a signal and also supplies an open / close control signal to the switch circuit 72, and can be configured by, for example, a microprocessor system. That is, the control circuit 73 determines that the regenerative state or the power running state is in a state where the clutch 78 is engaged. In this state, if the accelerator 74 is on and the brake 76 is off, it is determined that the vehicle is in a power running state. In other cases, that is, regardless of whether the accelerator 74 and the brake 76 are both off. When the brake 76 is on, it is determined that the vehicle is in a regenerative state. In response to this determination, the control circuit 73 generates an appropriate control signal.
[0023]
Next, the operation of the embodiment of FIG. 1 will be further described. When the control circuit 73 determines that the motor 18 is in the power running state, the control circuit 73 closes the switch circuit 72 (makes the switch conductive) and keeps the transistor 62 non-conductive to maintain the second power converter 32. Stop the operation. When the capacitor 24 is charged to a certain voltage by electric energy, the voltage of the capacitor 24 and the voltage of the battery group 26 are added, and the added voltage is stepped down by the first power converter 16 and the DC motor 18. To be supplied. Therefore, the current from the capacitor 24 and the battery group 26 returns to the capacitor 24 via the switch circuit 72, the first power converter 16, and the motor 18, a closed circuit is formed, and the motor 18 rotates.
[0024]
At this time, when a large amount of power is required, the electric energy of the capacitor 24 helps supply the power. The control circuit 73 controls the shock coefficient of the control pulse signal based on the relationship between the state of the accelerator 74 and the voltage supplied to the motor 18 (connection lines for monitoring this voltage are not shown). The transistors of the first power converter 16 are turned on and off. Since the input voltage is allowed to pass through the motor 18 only when conducting, the rate of step-down can be controlled by controlling the impact coefficient of the pulse signal (that is, the average value of the electrical energy passed during conduction to the entire time is supplied to the motor 18. Corresponding to the voltage supplied). With this control, the rotational state of the motor 18 can be controlled as desired by the driver. At this time, since the capacitor 24 and the battery group 26 are connected in series, even if the voltage of the capacitor 24 decreases sequentially, the voltage at the upper end of the battery group 26 is always sufficiently at least the voltage of the battery. The electric energy of the capacitor 24 can be used until the voltage of the capacitor becomes zero. By the way, when the motor 18 is powered, the charging voltage decreases as the discharging of the large-capacitance capacitor 24 proceeds, and the polarity is reversed when the amount of stored electricity becomes zero. The diode 36 conducts when the polarity of the capacitor 24 is to be reversed, and prevents this polarity reversal. During the period when the polarity of the capacitor 24 is not reversed, the diode 36 is non-conductive and does not affect the operation of the device of FIG.
[0025]
When the control circuit 73 determines that the motor 18 is in the regenerative state, the control circuit 73 opens the switch circuit 72 (makes it non-conductive), and makes the transistor 62 repeatedly conductive and non-conductive with an appropriate impact coefficient. Then, the second power converter 32 is operated. Since the switch circuit 72 is non-conductive, the voltage from the capacitor 24 and the battery group 26 does not pass through the first power converter 16 and the drive voltage is not supplied to the motor 18. Therefore, the motor 18 functions as a generator and generates a generated voltage, that is, a regenerative voltage. This regenerative voltage is supplied to the capacitor 24 via the first power converter 16 and the second power converter 32 and charges the capacitor 24. This charging voltage is reused when the motor is powered.
[0026]
By the way, when there is no 2nd power converter 32, the regeneration direction turns into the capacitor | condenser 24 through the 1st power converter 16 from the motor 18, but if the voltage of the capacitor | condenser 24 falls, the motor 18 at the time of regeneration will be shown. The electromotive force becomes higher, and regenerative control cannot be performed as described above. The second power converter 32 is a step-down converter installed to prevent regenerative control from being disabled, and is not in an uncontrollable state regardless of the electromotive force of the motor. After rectification (in an uncontrollable state) by the first power converter 16, it may be stepped down (in a controllable state) by the second power converter 32, or may be stepped up (controllable by the first power converter 16). The second power converter 32 may step down the voltage (in a controllable state). In this case, the control circuit 73 needs to monitor the respective outputs (voltage, current) of the first power converter 16 and the second power converter 32 to control these power converters. This is due to the following reason. That is, whether the first power converter 16 becomes uncontrollable or controllable depends on the voltage of the electrolytic capacitor provided in the power converter 16. On the other hand, the control circuit 73 manages the terminal voltage of the electrolytic capacitor by adjusting the power taken in by the first power converter 16 and the power taken out by the second power converter 32.
[0027]
When the control circuit 73 determines that neither power running nor regeneration is performed according to the state of the accelerator 74, the brake 76, and the clutch 78, the operation of the first power converter 16 and the second power converter 32 is stopped. Further, when the motor 18 is stopped, for example, before the start of the electric vehicle, in order to charge the capacitor 24 by the battery 26, the switch circuit 72 is closed (conducted), the operation of the first power converter 16 is stopped, The second power converter 32 is operated with an appropriate impact coefficient. In this case, the second power converter 32 must have a configuration in which the input end and the output end are insulated in order to prevent the battery group 26 from being short-circuited.
[0028]
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, various modifications and changes can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. For example, the motor may be a DC brushless motor, an AC induction motor, an AC synchronous motor, or a single-phase motor or a three-phase motor other than those described in the embodiments (DC motor). A chopper or an inverter corresponding to these motors can be used for the first power converter, and a chopper or a DC / DC converter can be used for the second converter. As the capacitor, a capacitor in which a plurality of capacitors are connected in parallel may be used. Further, a small number of capacitors may be connected in series instead of one capacitor. Note that when a small number of capacitors are connected in series, the variation in the voltage of each capacitor is less than in the case of a large number of capacitors connected in series.
[0029]
[Effects of the present invention]
As described above, according to the motor driving power supply device of the present invention, since the capacitor and the battery are connected in series, the power storage energy of the capacitor can be used until it becomes completely zero when the motor is powered. When a battery is connected in series with a capacitor and discharged, the voltage can be increased by the amount of the capacitor compared to the case of the battery alone. Here, if the power supplied to the first power converter is the same, the discharge current of the battery, that is, the load can be reduced as much as the voltage increases. For this reason, since a large-capacity capacitor can be used with a low voltage specification, an inexpensive electric double layer capacitor can be used. Furthermore, since another circuit is not connected between the first power converter and the motor, a combination of a commercially available motor and power converter that are optimally matched in advance can be used as they are. In addition, when the second power converter has a configuration in which the input end and the output end are insulated, the capacitor can be charged by the battery via the switch circuit and the second power converter, so the capacitor is charged even when the motor is stopped. it can. When the electric vehicle travels in an urban area, acceleration (power running) and deceleration (regeneration) are repeated as appropriate, and the capacitor is repeatedly discharged (power running) and charged (regeneration) according to acceleration and deceleration. Therefore, the capacitor maintains a voltage range reflecting the running state, and the effect of reducing the load on the battery during power running is also maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of a power supply apparatus for driving a motor according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an example of a conventional motor driving power supply device.
FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a power converter.
FIG. 4 is a block diagram of another example of a conventional motor driving power supply device.
FIG. 5 is a block diagram of still another example of a conventional motor driving power supply device.
FIG. 6 is a circuit diagram of another example of the power converter.
[Explanation of symbols]
16 First power converter
18 Motor
24 capacitors
26 batteries
32 Second power converter
36 diodes
72 Switch circuit
73 Control circuit
74 Accelerator
76 Brake
78 Clutch

Claims

A series circuit of a battery and a capacitor;
A first power converter having a first input / output terminal coupled to both ends of the series circuit via a switch circuit, and a second input / output terminal coupled to the motor;
A second power converter having an input terminal coupled to a common connection point of the switch circuit and the first power converter, and an output terminal coupled to a common connection point of the battery and the capacitor of the series circuit;
A control circuit for controlling the opening and closing of the switch circuit,
The first input / output terminal is electrically connected directly to the switch circuit;
During power running of the motor, the control circuit maintains the conductive state by closing the switch circuits, the power from the series circuit via the switch circuit and the first power converter is supplied to the motor,
During regeneration of the motor, the control circuit opens the switch circuit, and characterized in that the generated power of the motor is charged to the capacitor through a first power converter and said second power converter described above Motor drive power supply.

2. The motor drive power supply device according to claim 1, wherein the control circuit controls the second power converter to stop operating during the power running. 3.

2. The motor drive according to claim 1, wherein the control circuit controls the switch circuit and the second power converter to charge the capacitor with the battery during a stop period of the motor. Power supply.

The first power converter is a chopper circuit or an inverter circuit that performs a step-down operation from the series circuit in the direction of the motor and performs a step-up operation or a rectification operation from the motor in the direction of the series circuit. The motor drive power supply device according to claim 1 .

2. The motor driving power source according to claim 1, wherein the second power converter is a chopper circuit or a DC / DC converter circuit that performs a step-down operation from the first power converter toward the capacitor. apparatus.